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天津大学组建首个新工科人才培养校级平台:“新工科”课堂 到底新在哪儿

2019-11-06高等教育發展研究中心(點擊:)

天津大學大一新生顔暢和她的139位同學,在很多方面都是“吃螃蟹的人”。

他们是天津大学新工科建设的第一批“尝鲜者”,是全校乃至全国第一个新工科人才培养平台——“未来智能机器与系统”的首批學生。

一切都新鲜得让人兴奋,同时也让她有点发蒙。开学第一课,这位习惯于认真听课的好學生等来的却是一大堆问号。没有长篇大论、没有手把手的讲解,老师直接“丢”给她们一项任务——“物流循迹小车”项目,以及一个长长的中英文书单。

這個“小車”類似于當下正在許多物流公司的智慧倉庫裏的智能派送車。顔暢要和同學們在一個學期的時間裏,需要邊學習理論、邊動手操作,最終讓一個真正的“小車”能聽話地行走,還能按要求投放包裹。

這是“未來智能機器與系統”平台首批開設的四門新課之一——《設計與建造》。爲了說明這到底是一堂什麽樣的課,15名來自不同專業的老師,悉數出現在開課說明會上。

這恰恰說明了這門課的“新”之所在。學校集合機械、精儀、自動化、微電子、智算學部、數學學院、求是學部、宣懷學院等優勢資源,耗時半年多,精心打磨出一套全新的課程內容和教學體系,嘗試探索一種跨界融合的多學科交叉的工程教育。

新工科的誕生正是爲了追上新技術、新産業和新經濟的快速發展,這個學科“新”得甚至尚無一個特別明確而具體的定義。因此,新工科的課到底該怎麽上,誰也沒給出一個統一標准。

天津大學大膽邁出了第一步。在今年4月天津大學推出的新工科建設方案中,設計了一系列多學科聯合、多方參與的開放式人才培養平台,除了未來智能機器與系統平台,還有未來健康醫療平台、未來智慧化工與綠色能源平台、未來建成環境與建築等。

天津大学新工科教育中心主任、机械学院教授顾佩华举起手机,对學生们说,“10多年前,我们让學生把录音机拆了再装,理解各个零件的功能,提出改进想法。而今天的手机已经如此复杂,拆装后理解其功能就困难多了,希望你们将来能设计并制造出更智能和创新的产品。”

这门课采用了完全不同于传统的教与学的方式,教师讲授、學生实践、师生研讨各占课时的三分之一。课程伊始便下达项目“任务书”,140名學生分散在24个小组里,必须在整个学期中通力协作,最终每个小组都要拿出符合考核指标的“物流循迹小车”,才能拿到课程成绩。

这种颠覆传统课堂的方式,给师生都带来了巨大挑战。尽管这140名學生们都是经过层层选拔出来的非常优秀的年轻人,但这两个月的学习,已经让他们吃到了一些苦头。他们每天都不得不努力适应全新的学习生活,包括学着克服自学各种知识的苦恼。让他们头疼的还有,课堂上必须要站在台上向大家完成汇报。

老师们吃惊于學生极强的可塑性。天津大学机械学院副教授康荣杰说,传统的教学都是先讲理论,再谈应用。现在可以说是理论学习和实践操作同步,“你学的理论马上能用,而你要做成这件事又必须要自己去找理论继续学习”。

起初老师们担心:现在这一门课相当于从前4-5门课的内容,學生可能难以适应。

老师会在课堂上把下一堂课的要点提示给學生,对一些关键问题作出适当引导。以智能小车为例,老师会特意把一些路线和传感器的设计方法告诉學生,比如用感光的方式指引小车前进。

出乎老师的想象,在下一堂讨论课上,一位學生提出了更好的解决方案,即可以用摄像头视觉识别的方式来牵引小车,并给出了一些具体实现的思路。

00後的這些表現讓老師非常驚喜,康老師認爲:“這也從另一個角度激勵了老師。”

事实上,为了打磨好这个小小的智能派送车项目,院士和教授们多次开会,选择的项目既要符合社会经济发展的需求,又要能把多学科知识集成在一起,还要在學生能力范围内,具有可操作性。

康榮傑坦言,高校現有教學體系已沿用了三四十年,教材、培養方案以及教師的知識體系都比較陳舊,“我們不能再用老一套的東西培養年輕人”。

这门课程的牵头人、天津大学机械学院副院长孙涛教授认为,老师授课要打破过去各讲各块、考完就完的状态,必须要重新梳理知识点,围绕项目需求重新设计课程、备课,同时不断更新自己的知识储备,并要准备好随时应对學生们提出的各种问题。

“这让一些习惯了现有授课方式,甚至一门课已经讲几十年的老师感到不适。”孙涛说,但这就是新工科的教学要求,“你给學生下项目任务书,老师得先自己把项目做一遍。”孙涛粗略算了算,在新工科平台上的學生,大学4年至少要完成20个项目。

實施“項目制”教學,正是天大新工科建設方案的特色之一。其目標就是培養面向工業界、面向世界、面向未來的卓越工程科技創新者、領軍者和領導者。

每周二上午是这门课授课教师们雷打不动的“集体备课”时间。康荣杰发现,不少學生在课下自学了不少内容,课间他们会围上来提问,“这在以前的课堂上几乎看不到。”康荣杰认为,原因就在于新课程让學生们有“目标”,知道自己要学什么、学的知识有什么用。

顔暢也在課堂上很快找到了“感覺”。她在小組學習中負責需求分析、設計問卷、調研“客戶”需求,爲此她需要從推薦書目中的《産品設計與開發》中查找相關章節自學,並且每周開“組會”討論進展。

据介绍,未来,平台将充分尊重學生志趣,为學生提供更自主的学习空间、更自由的专业选择。新工科的學生可选择智能制造、人工智能、自动化、电子科学与技术等多个专业中的一个专业作为主修专业学位,并可同时选择另外一个专业作为辅修学位或微学位。

他们还将实施本研贯通培养机制,在本科阶段,學生可以选修研究生课程,还有机会提前进入研究生实验室与研究生一起参与科研项目,考核优秀的學生可选择天津大学优异生培养计划,实施本硕博连读。

“世界变化太快了,许多产业正在被颠覆。你教的學生就要适应变化的未来世界。”在天津大学党委书记李家俊看来,这就是高校教育改革的核心。

(信息來源:中國青年報)

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