“新工科”背景下工科专业课堂教学策略探析

—以交通设备与控制工程专业为例

     张名芳，王力，刘小明，王庞伟，徐继宁  

（北方工业大学电气与控制工程学院，北京100144）

[摘  要]根据新工科建设要求，结合工科专业学科特色，分析目前交通设备与控制工程专业课堂教学存在的问题，从合理组织教材内容、深度革新实践教学、有效利用互联网资源与手段等方面探讨课堂教学策略新思路。期冀为“新工科”人才培养提供新思路。

[关键词]新工科；课堂教学；交通设备与控制工程

[基金项目]2019年北京市高等教育本科教学改革创新项目（201910009007），2020年北方工业大学教育教学改革重点项目“”（213051360020XN167）

[作者简介]张名芳（1989-），女，安徽安庆人，北方工业大学电气与控制工程学院讲师，主要从事教学模式与方法、智能交通系统理论研究；王力（1978-），男，安徽合肥人，北方工业大学电气与控制工程学院院长，教授，博士生导师，主要从事交通管理与控制研究。

[中图分类号]G473.8；G649.21     [文献标志码]A  

现阶段全球范围内新一轮科技和产业革命对高校传统工程教育的专业人才培养提出了挑战。为加快培养新兴领域工程科技人才，我国教育部自2017年起积极推进新工科建设[1]。2019年教育部成立“全国新工科教育创新中心”，探索形成中国特色、世界水平的新工科教育体系。与传统工科相比，“新工科”的本质是为适应未来新兴产业的需要，培养出工程实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的复合型“新工科”人才，这对我国工科院校的工程教育提出了新要求[2]。从根本上讲，“新工科”路线应最终体现到人才培养实践中。教学是人才培养的基础，课堂教学是高校教学工作的重要组成[3]。

一、交通设备与控制工程专业课堂教学现状

为满足交通行业快速发展需求，我国教育部于2003年批准设立交通设备与控制工程专业，旨在培养能在交通设备及其相关领域从事科学研究、技术开发、设计制造、检修、运用研究、生产及经营管理、教学等方面工作的复合型高级工程技术人才。交通设备与控制工程专业代码为081806T，隶属于交通运输工程学科下的二级学科。自2014年起，全国设有交通设备与控制工程专业的高校每年共同召开一次专业建设研讨会。截止2019年底，我国已有包括北方工业大学、长安大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学在内的十七所高校设有交通设备与控制工程专业。

通过对高等院校、科研院所、交通设备制造类企业、交通信息科技类企业等进行实际调研和分析，发现目前交通设备与控制工程专业课堂教学存在以下问题：

1. 专业教材与学校学科特色、课堂实际教授内容关联性差

鉴于交通设备与控制工程专业涉及交通、计算机、电子信息、电气自动化及管理等的集成，加上该专业设立时间较短，各高校一般按照自身学科专业特色、市场需求、现有的教学资源等开展本科专业课堂教学。目前交通类系列专业教材繁多，但如何从已有教材中挑选出适合实际课程、契合学校学科专业特色者并不容易。

2. 实践能力培养有待加强

交通设备与控制工程专业不仅重视理论学习，也强调工程实践能力培养[4]。目前各高校大多是基于学校现有条件开设实践内容，实践技能培养要求较低，导致专业特色不够突出、人才培养定位不准确等问题，难以满足交通领域内岗位人才培养的需要。有的高校实际课堂实践过程中理论知识与实践环节结合紧密度不够，缺乏配套的专业综合性强的创新实践教育平台，造成“教—学—用”脱节、学生学完后对综合性的交通控制工程问题仍无处下手现象。

3. 精品课程在线资源尚未实现高效共享

为全面提高高校教学质量、深化教学改革，教育部提出建设精品课程，各级教育行政部门和各高校积极响应并开展工作[5]。目前各高校交通设备与控制工程专业课程门类多，但在实际教学过程中，部分高校教学管理部门重视程度不够，任课教师仍采用落后的教学手段，造成在线课程优质资源的有效利用率并不高。

二、工科专业课堂教学基本原则

课堂是教学的主阵地。课堂教学的有效组织，能显著提升高校大学生学习积极性和教学成效。在确保实现课程目标的前提下设置科学合理的课程内容、运用正确的课堂教学方法是教学计划的核心。交通类工科专业课堂教学内容设定的主要依据是交通行业对现代工程师应达到的知识、技能、能力要求。在制定课堂教学方法时，应当重视工科专业工程性特征，加强工程思维培养，夯实工程技能训练，重视理论和实践相结合，提高学生解决复杂工程问题的能力，真正做到有利于培养基础理论宽、实践能力强、具有创新精神的高级工程技术人才。

三、交通设备与控制工程专业课堂教学策略

新工科背景下，基于工科专业课堂教学基本原则，结合交通设备与控制工程专业学科特点，提出该专业课堂教学策略。

1. 教材内容注重学科特色方向性

交通设备与控制工程是近年来逐渐发展起来的新兴专业，目前各高校设立交通设备与控制工程专业的背景条件不同，侧重的就业方向也不同。为避免课堂教学所用教材内容出现泛而不专、与专业特色关联性差等问题，建议在科学规范的教学体系框架指导下，遵循“新工科”对学科专业结构的要求，组织交通设备与控制工程行业内的著名专家系统性地规划和撰写专业基础课公共教材，并同时针对各高校学科特色分方向撰写专业特色教材，做到各门课程教材内容合理且不重复，例如：“车联网技术”可归于“交通电子技术基础”，不要占用“汽车电子学”太多篇幅；“交通信号控制”可归于“交通管理与控制”课程中，在“交通信息采集与处理技术”中不用过多陈述。

2. 实践教学以能力培养为驱动

为全面提升更多学生的动手实践能力、创新思维能力，部分课内实践教学内容可侧重相应的大学生科技竞赛进行设计和更新。深度融合实践教学与科技竞赛的好处是课堂内激发更多大学生培养出科研兴趣，提高实践教学质量。以“新国线杯”第十五届全国大学生交通运输科技大赛为例，参赛队伍需针对OpenITS联盟提供的安徽宣城特定时段的全量轨迹脱敏数据进行断面车道级流量预测和路段车流量预测，形成高准确率的解决方案。比赛要求学生能够运用大数据分析、机器学习等前沿技术并结合交通工程学相关理论解决问题。如果实践教学内容就涵盖了该科技竞赛所需的基础知识，那么学生就能更好地为参赛做准备，拉近了学生与科技竞赛间的距离，吸引更多学生参加科技竞赛和学术活动，起到拓展专业素质、锻炼综合能力的作用。

3. 互联网在线资源多维利用

采用现代化教学手段，有效吸收精品课程在线资源，以线上线下相结合的方式制定科学合理的授课计划。近年来国家持续投入建设国家级、省级精品课程，目前交通设备与控制工程专业课程已有部分在国家级、省级精品课程中，如：道路交通管理与控制、自动控制原理等课程。

四、结语

本文基于“新工科”人才培养内涵，分析目前交通设备与控制工程专业课堂教学现状，依据工科专业课堂教学基本原则，提出符合“新工科”教育理念的交通设备与控制工程专业课堂教学策略，以培养科学基础厚、工程实践能力强、综合素质高的复合型工程科技人才。

[参考文献]

[1] 古天龙,魏银霞.以新工科理念推动地方高校建设一流本科教育[J].中国大学教学,2018(02):32-35.

[2] 冯亚青,杨光.理工融合:新工科教育改革的新探索[J].中国大学教学,2017(09):16-20.

[3] 邢瑞光. 浅谈高校课堂教学改革与人才培养[J]. 教育教学论坛, 2012(14):32-34.

Research on the Classroom Teaching Strategies of Engineering Major under the background of “New Engineering”-Taking traffic equipment and control engineering as an example

ZHANG Ming-fang, WANG Li, LIU Xiao-ming, WANG Pang-wei, XU Jining

（School of Electrical and Control Engineering, North China University of Technology, Beijing 100144, China）

Abstract：According to the requirements of new engineering construction, and the characteristics of engineering disciplines, this paper analyzes the problems existing in the current classroom teaching of traffic equipment and control engineering department, and explores new ideas of classroom teaching strategies in terms of reasonably organizing the content of teaching materials, deeply reforming the practical teaching content, effectively utilizing online resources and means. It is expected to provide new ideas for the training of "new engineering" talents.

Key words: new engineering；classroom teaching；traffic equipment and control engineering