張志萍 李亞猛 李攀攀 李 剛 張全國(guó)
(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)<機(jī)電工程學(xué)院>,河南 鄭州 450000)
為主動(dòng)應(yīng)對(duì)世界范圍內(nèi)的新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革, 支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展等一系列國(guó)家戰(zhàn)略,自2017 年2 月以來(lái),教育部就積極推進(jìn)新工科建設(shè), 并于2018 年首批認(rèn)定了612 個(gè)大學(xué)的新工科研究項(xiàng)目,涵蓋了幾乎全部雙一流大學(xué)的老牌的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)工科專業(yè),而研究項(xiàng)目計(jì)劃外的非雙一流高校的新工科要如何建設(shè),尤其是在農(nóng)林院校中的工科專業(yè)側(cè)重點(diǎn)又要如何落腳呢? 發(fā)展工農(nóng)融合的新工科建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生。
廣義的新工科,就是把傳統(tǒng)手動(dòng)的工科技術(shù)全部換成現(xiàn)代化的、自動(dòng)化的技術(shù),新工科的建設(shè)是高等教育對(duì)未來(lái)工程發(fā)展的新態(tài)勢(shì)的回應(yīng),也是國(guó)家科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革的突破。 在新工科的建設(shè)過(guò)程中,人才培養(yǎng)模式是基礎(chǔ),因此,必須更新新工科建設(shè)過(guò)程中的人才培養(yǎng)理念,重新確定人才培養(yǎng)目標(biāo)和優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)。 針對(duì)這一要求,大連理工大學(xué)高等教育研究院圍繞新工科的人才培養(yǎng)新模式進(jìn)行了探討,構(gòu)建了新工科的人才培養(yǎng)新模式,以學(xué)生為中心,反向設(shè)計(jì)課堂, 構(gòu)筑起了全方位復(fù)合型人才培養(yǎng)的知識(shí)架構(gòu),積極推進(jìn)產(chǎn)教融合、多學(xué)科交叉融合等[1]。 作為農(nóng)林院校的工科學(xué)院與工科專業(yè),在授課過(guò)程中,新型農(nóng)機(jī)裝備、 新能源和功能材料等專業(yè)都屬于新工科的范疇。 作為更強(qiáng)調(diào)實(shí)用性、交叉性與綜合性,尤其重視信息通訊、電子控制與軟件設(shè)計(jì)等新技術(shù)向傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)融合的新工科,與農(nóng)業(yè)工程一直強(qiáng)調(diào)的“用工業(yè)的思路發(fā)展農(nóng)業(yè)”不謀而合。 如何實(shí)現(xiàn)新工科背景下農(nóng)林院校農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的更好更快發(fā)展,本文作者進(jìn)行了農(nóng)業(yè)工程學(xué)科“四全課堂”的探索。
要建立面向農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的“四全課堂”,首先就要了解農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的定義和學(xué)科對(duì)象,把握農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的特點(diǎn)[2]。 農(nóng)業(yè)工程學(xué)科及相關(guān)專業(yè)是農(nóng)林院校開(kāi)展工程教育、培養(yǎng)工科人才的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)專業(yè)[3]。 尤其在全民創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的背景下,農(nóng)業(yè)工程類(lèi)專業(yè)具有多學(xué)科融合交叉的屬性,易于開(kāi)展行之有效的學(xué)科交叉教育模式,這也是當(dāng)前高等學(xué)校教育的重要任務(wù)之一[4]。 開(kāi)展農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式,會(huì)在多學(xué)科間產(chǎn)生知識(shí)和研究的碰撞,會(huì)推動(dòng)新技術(shù)、新知識(shí)的產(chǎn)生,這不同于純農(nóng)業(yè)類(lèi)學(xué)科或者純工業(yè)類(lèi)的學(xué)科。 同時(shí),這種多學(xué)科的交叉也有利于提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力,增強(qiáng)學(xué)生將多學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通的能力。 因此,農(nóng)業(yè)工程學(xué)科必須要立足優(yōu)勢(shì),開(kāi)展全新的教學(xué)模式。 針對(duì)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)的發(fā)展方向和發(fā)展重點(diǎn),為了適應(yīng)全球發(fā)展的新變化,在新工科背景下,農(nóng)林院校農(nóng)業(yè)工程類(lèi)專業(yè)的“四全課堂”探索勢(shì)在必行。
“四全課堂” 即融合了多種先進(jìn)教學(xué)儀器設(shè)備和教學(xué)手段方法的“全程、全員、全息、全效”課堂,通過(guò)全方位、互動(dòng)式學(xué)習(xí),讓學(xué)生在積極的學(xué)習(xí)氛圍中不斷達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。 “四全課堂”的實(shí)施主要包括6 個(gè)環(huán)節(jié)的內(nèi)容,復(fù)習(xí)舊課、課前主題引入、知識(shí)構(gòu)成梳理、課程講授、 互動(dòng)環(huán)節(jié)設(shè)置和課后思維發(fā)散。 “四全課堂”中的“全程”就是指教學(xué)中的過(guò)程化管理,不是只關(guān)注學(xué)習(xí)結(jié)果,還要掌控整個(gè)教學(xué)過(guò)程,包括課程實(shí)施這6 個(gè)方面的全部?jī)?nèi)容,環(huán)環(huán)相扣、徐徐展開(kāi)。 “全員”指的是在教學(xué)過(guò)程中要以人為本,因材施教,教學(xué)過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)每個(gè)人都要參與。 “全息”是指在人才培養(yǎng)過(guò)程中要全方位育人,即培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的新工科人才, 全息育人過(guò)程具有漸進(jìn)性的特點(diǎn),是一個(gè)漸進(jìn)的過(guò)程,需要在教育過(guò)程中日復(fù)一日地滲透和熏陶[5]。 “全效”是有效教學(xué)基礎(chǔ)上的一種新的教學(xué)理念,本質(zhì)是追求教學(xué)的效率、效果和效益[6]。基于課堂、延伸課外,即調(diào)動(dòng)課堂教學(xué)中的一切有利因素,提高學(xué)習(xí)效果和效率,轉(zhuǎn)變教學(xué)方式,鍛煉學(xué)生的思考能力[6]。 總體來(lái)說(shuō),“四全課堂”的邏輯關(guān)系就是以全員為基礎(chǔ),全程、全息和全效相結(jié)合,將學(xué)生、教師、環(huán)境、資源、方法等各個(gè)教學(xué)要素統(tǒng)一起來(lái),形成合力,調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性,將教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)情境融合,教學(xué)方法與教學(xué)內(nèi)容融合,做到有效教學(xué),高效育人[7]。
從“四全課堂”包含的各要素可以看出,“四全課堂”的建設(shè)與習(xí)近平總書(shū)記所強(qiáng)調(diào)的“全員育人、全過(guò)程育人、全方位育人”的育人機(jī)制高度吻合,是該教育模式在農(nóng)林院校的有益嘗試。
沼氣工程課程是農(nóng)業(yè)工程學(xué)科相關(guān)專業(yè)的一門(mén)專業(yè)必修課程, 是農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)、新能源工程專業(yè)的一門(mén)必修專業(yè)基礎(chǔ)課,對(duì)該課程的學(xué)習(xí)是學(xué)生進(jìn)行農(nóng)村能源建設(shè)、沼氣技術(shù)推廣的一個(gè)入門(mén)環(huán)節(jié)。 在教學(xué)過(guò)程中,往往是結(jié)合具體的沼氣工程項(xiàng)目構(gòu)建教學(xué)內(nèi)容體系。 理論知識(shí)的傳授是基礎(chǔ),理論指導(dǎo)下的實(shí)踐操作技能是拓展。 課程內(nèi)容涵蓋了建筑材料、建筑常識(shí)、建筑工藝、沼氣發(fā)酵基本原理及發(fā)酵條件、沼氣池運(yùn)行管理、沼氣用具及設(shè)備和沼氣利用等多個(gè)方面的內(nèi)容[8],教學(xué)過(guò)程中融理論學(xué)習(xí)和技能培養(yǎng)于一體,因此,對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)方法和教學(xué)模式等幾個(gè)方面對(duì)課程進(jìn)行教學(xué)改革,將為農(nóng)林院校中的農(nóng)工交叉課程的教學(xué)提供了借鑒[9]。
打造基于沼氣工程與技術(shù)課程的“四全課堂”,第一步就是確定課程的內(nèi)容體系。 結(jié)合該課程的具體內(nèi)容和培養(yǎng)目標(biāo), 確定該課程的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)體系,即從教學(xué)培養(yǎng)方式上入手,營(yíng)造創(chuàng)新實(shí)踐環(huán)境,協(xié)調(diào)軟硬件資源配置[10]。結(jié)合“四全課堂”課程實(shí)施流程,沼氣工程課程組對(duì)授課內(nèi)容進(jìn)行了梳理, 并按照復(fù)習(xí)舊課、課前主題引入、知識(shí)構(gòu)成梳理、課程講授、互動(dòng)環(huán)節(jié)設(shè)置和課后思維發(fā)散這6 個(gè)環(huán)節(jié)整理了教案,確保課程進(jìn)行中環(huán)環(huán)相扣,重點(diǎn)突出。
“四全課堂”的第二步是確定參與人員,這里指的全員不止包括學(xué)生,還包括學(xué)校及社會(huì)等方方面面的相關(guān)人員參與[11]。就沼氣工程課程而言,其與當(dāng)今強(qiáng)調(diào)的“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)高度契合,是全社會(huì)都應(yīng)該廣泛關(guān)注,且高度支持的課程。 因此,在授課過(guò)程中,要從思政角度, 讓學(xué)生明白沼氣工程技術(shù)的重要性,尤其是對(duì)鄉(xiāng)村振興、生態(tài)文明建設(shè)的重要意義。 同時(shí),沼氣工程技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科交叉融合的課程,內(nèi)容涉及微生物、工程建設(shè)和生理生化調(diào)控等,相應(yīng)的其參與人員也要求來(lái)自各行各業(yè)。 因此,在授課過(guò)程中,除了任課教師的課堂講授, 還可以邀請(qǐng)研究型人員,來(lái)進(jìn)行基礎(chǔ)理論研究的講解,也可以邀請(qǐng)企事業(yè)單位的一線工作人員,對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐中的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行剖析。
“四全課堂” 改革的第三步是課程教學(xué)過(guò)程中的進(jìn)階機(jī)制建立。 這也是課堂的“全息”要素。 在課程的最初階段,是探索思考的階段,教師引入課堂教學(xué)內(nèi)容, 學(xué)生通過(guò)對(duì)具體概念和直觀結(jié)構(gòu)圖等知識(shí)的學(xué)習(xí),開(kāi)啟對(duì)沼氣生產(chǎn)技術(shù)的具象和抽象的認(rèn)知,并通過(guò)師生之間、同學(xué)之間、線上線下等多途徑的交流,開(kāi)展對(duì)沼氣工程技術(shù)的探索和思考。
“四全課堂”實(shí)施的最后一步是全效考評(píng),改變單一的閉卷考試形式,融入課堂測(cè)驗(yàn)、文獻(xiàn)綜述、翻轉(zhuǎn)課堂、分組展示等考評(píng)環(huán)節(jié),對(duì)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)、知識(shí)積累、技能運(yùn)用等方面進(jìn)行全方位的考核。學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和參與感明顯提升,大大促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)成效。
新工科背景下,新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)變革來(lái)勢(shì)洶洶,如何支撐服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展,是所有教育工作者和科研工作者的工作重點(diǎn)。 新工科的發(fā)展和實(shí)踐也為農(nóng)林院校的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科發(fā)展帶來(lái)了挑戰(zhàn)和機(jī)遇。 “全程、全員、全息、全效”模式下的“四全課堂”成為農(nóng)林院校的農(nóng)業(yè)工程學(xué)科走工農(nóng)融合發(fā)展道路的有益探索,通過(guò)與農(nóng)業(yè)工程學(xué)科農(nóng)業(yè)建筑環(huán)境與能源工程專業(yè)基礎(chǔ)課沼氣工程的課程相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)教學(xué)模式改革創(chuàng)新、教學(xué)方法融會(huì)貫通和教學(xué)成果多元考核等幾個(gè)方面的改革,為新工科背景下農(nóng)林院校農(nóng)業(yè)工程學(xué)科的人才培養(yǎng)提供了借鑒。