“新工科”背景下电气类专业学生“解决复杂工程问题”能力培养途径

产出导向在工程教育认证中占据核心地位,是衡量人才培养质量的关键所在。文章立足于新工科发展趋势,深入探索在工程教育中如何有效培养学生解决复杂工程问题的能力。通过引入CDIO-OBE理念,优化课程体系与工程实践体系,增加多学科交叉融合课程,构建多层次、立体化的产教融合协同育人平台,建立多维度评价标准体系,推动电气类专业人才培养模式的改革与创新,旨在促进专业教育与创新教育的深度融合,为“专创融合”提供切实可行的实施路径。

基于GAI的逆向工程教学思维在人机协作中的应用研究--以编程教育为例

大模型为学习者提供跨模态的学习资源,同时也为创新人机协同教学模式提出了更高要求。研究引入了逆向工程教学思维,分析了其在流程与机理上与生成式人工智能的相契互补性,并基于自主开发的逆向工程编程学习平台,开展了探索性编程教学实验。通过LDA主题词抽取和人机协作感知因子分析,研究挖掘出该模式下人机协作五类行为和情感取向。此外,问卷结果显示学习者在此教学模式下表现出较高的感知偶然性、人机协作感知以及持续学习意愿,但人机信任度处于中位水平。结合主题词分析,研究也提出未来人机协作的优化方向:通过逆向工程引领人机协作,降维拆解复杂问题;构建多智能体生态,提高多人-多机群体协作效能;塑造新型人机劳动关系,发展新智生产力。研究为未来人工智能协作学习提供了理论依据和数据参考,也提出了未来研究进一步改进的思路和方法。

中学生生物学复杂问题解决能力测评指标体系的构建

复杂问题解决能力是核心素养的重要组成部分,培养学生的生物学复杂问题解决能力是中学生物学教育的目标之一。生物学复杂问题解决能力包括问题表征、知识运用、科学推理、方案设计和元认知五个要素。针对每个能力要素,可以构建由19个指标构成的测评指标体系。依据规范的测试工具开发流程,编制中学生生物学复杂问题解决能力纸笔测试工具。利用该工具对来自9所学校的886名初二和高二学生进行测试,结果显示测试工具具有良好的信效度,反映出测评指标体系中的能力要素设定合理,具体的指标能够用于指导开发测评工具,具有适切性和可操作性。

半导体发光聚合物设计与制备实验虚拟仿真系统开发及应用

半导体发光聚合物被广泛应用于有机电致发光器件和生物荧光成像探针等领域,发光聚合物的制备条件苛刻、成本相对较高,实验操作对于本科生难度较大。开发虚拟仿真系统对实验室场景、实验设备、测试仪器和操作环节等进行仿真,能降低实验风险和实验成本。仿真系统对实验的重点和难点设置独立操作环节,有利于学生进行重点训练。仿真系统中设置了聚合物结构调控,增强学生对聚合物结构与发光性能构效关系的理解。该仿真实验有助于提升学生的动手和创新能力,有效培养学生自主设计开发新型发光聚合物和解决复杂工程问题的能力。

面向复杂工程问题解决能力培养的环境专业基础课程教学探索

专业基础课是专业学习的基石,但常因注重专业基础知识的传授,而忽视了对学生综合素质和能力的培养,显得繁琐枯燥、脱离实际。本文以“环境监测”课程为例,探索了多元化教学方法在环境专业基础课中的设计与应用。在教学过程中,启发式教学综合运用多种现代化工具,引导学生建立系统清晰的知识框架;案例式教学融入科研项目案例和课程思政,解决授课内容与工程实践的脱节问题;探究式教学将授课内容与热点前沿、时政方针相结合,提升学生的综合素质和科创思维。这一“与时俱进、产教融合、课程思政”的教学思路,旨在培养学生面向复杂工程问题的解决能力,提升学生的主观能动性和专业认同感,为相关专业课程的教学改革提供借鉴和参考。

民航飞行教员合作能力测评方法研究

为实现民航飞行教员合作能力的量化评价,基于合作问题解决(Collaborative Problem Solving,CPS)框架提出了一种飞行教员合作能力测评方法并进行实例验证。首先,结合飞行教员工作情境及任务需求,采用21世纪能力的教学与评价(Assessment and Teaching of 21st Century Skills,ATC21S)项目开发的CPS框架,以情景问答形式设计合作能力测评方案;通过实施专家问卷,证实了CPS框架在飞行教员应对极端飞行情景下的适用性及测试设计合理性;最后,开发了民航飞行教员合作能力测评系统模块,应用该模块采集了飞行教员数据进行验证。结果表明:CPS框架可以用于民航飞行教员的合作能力评估;同时,社会技能(参与、观点采纳和社交管理),尤其是适应性响应是影响飞行教员合作能力水平的关键因素。基于CPS框架的民航飞行教员合作能力测评方法具有适用性和推广价值,为下一步开展飞行教员能力测评、选拔及训练提供了基础和参考。

计算机网络一流课程实验教学体系优化设计与实践

针对计算机网络实验教学存在的不足,设计了专业性实验、进阶性实验和综合创新性实验“三阶”式的课程实验教学体系,提升教学内容“两性一度”,实验内容全面支撑解决复杂工程问题能力的培养目标。通过渐进式实验教学组织和多维立体综合评价的教学实践,证明新实验教学体系对提升学生解决复杂工程问题的能力具有良好的促进作用。

新工科背景下问题驱动法在计算机程序设计教学中的应用研究

在新工科背景下,针对传统计算机程序设计教学方法存在的问题,例如缺乏应用场景、缺乏实践性、缺乏互动与实时反馈等,该文旨在探讨在教学中应用问题驱动教学方法以解决这些问题,包括引入实际问题情境和培养问题解决能力等。通过问题驱动教学方法,学生能够更好地理解所学的知识和技能,并能够运用所学的编程知识解决复杂的实际问题,从而促进其综合能力的发展,为未来的职业发展奠定坚实的基础。

新工科背景下“四维一体”进阶式新型教学体系——电气控制技术方向的工程教育改革探究与实践

面向现代新型工程人才的社会需求,设计了成果导向的电气控制技术方向新型教学体系,以满足自动化专业解决复杂工程问题能力的培养要求。同时,在教学方式和教学方法上改革创新,引入企业工程实践项目,进行项目化教学改革,课内外相结合,探索实践了课程+项目+实习+竞赛“四维一体”进阶的培养模式。教学方案的实施取得了良好的教学效果,学生从中获得了运用工程原理解决复杂工程问题的能力。

面向解决复杂工程问题能力培养的五阶教学模式创新与实践——以化工原理课程为例

化工原理是化工类专业的平台课程,是学生从理科思维向工科思维转变的关键课程。传统的化工原理课堂教学活动固化,考核方式单一,教学内容与工程实际严重脱节,无法匹配解决复杂工程问题能力培养的目标。对此,文章提出将解决复杂工程问题的能力拆解成多种高阶能力与素质,构建五阶教学模式,并设计与拆解目标相匹配的结构化教学活动和多维度考核评价方式,以保证目标、活动、评价之间的一致性。教学实践表明,五阶教学模式有助于提高学生解决复杂工程问题的能力。

“赛教融合”培养学生复杂工程问题解决能力研究与实践——以车辆工程为例

着力提升学生复杂工程问题解决能力是我国本科教学自工程教育开始专业认证工作以来最核心的培养目标。文章通过提出“赛教融合”人才培养教学体系,给出“赛教融合”课程体系改革培养学生复杂工程问题解决能力的理论及方法,同时对“赛教融合”教学改革培养学生复杂工程问题解决能力的模式进行实践与探索。专业建设、人才培养和学科竞赛等方面的成果表明,“赛教融合”培养模式下,大学生实践动手能力和创新创业能力明显增强。

以学生产出为目标的工程实践项目式教学改革

针对大学生工程实践能力较弱的现状,以培养能够解决复杂工程问题的工程师为目标,以基础技能-综合能力训练-项目的延伸层级递进的方式,开展命题式和开放创新式两种综合项目实践,并以学生的工程能力和素养的产出为评价,探索工程实践教学改革模式。

面向新工科的“微生物学及实验”课程改革与实践

“微生物学”和“微生物学实验”(简称“微生物学及实验”)是高校生物类专业学生的基础必修课,是一门实践性极强的课程。为满足新工科对高素质生物工程类人才的需求,在课程体系构建、教学模式改革和创新创业能力培养等方面进行了整体设计,构建了以提高学生解决复杂工程问题能力为导向的“科研项目驱动式”的产学研融合新范式,强调“以学生为中心、以能力为目标”的课程目标达成方式,加强知识融合与工程实践能力培养,提高学生的学习积极性和创造性,以期为培养一流创新型生物工程类人才提供可以借鉴的范式。

基于解决实际工程问题能力与服务地方经济建设需求的机械人才培养

针对中国工业发展对机械人才的需求,结合新疆地方经济和产业发展,提出地方应用型高校机械人才培养改革思路。面对新形势下对机械人才能力素质提出的新要求,以培养学生解决工程实际能力为向导,服务新疆区域经济发展为目标,从培养方案、课程体系、校企合作机制、教学方法和师资团队五方面对机械人才培养模式进行探索与改革,为高校机械类人才培养提供借鉴。

工程教育背景下信息技术类专业学生的创新能力培养

加强学生创新创业能力培养是地方本科高校创新创业教育的主要目标。论文基于工程教育专业认证背景,分析了信息技术类专业学生创新创业能力培养中的问题,构建了基于OBE教育理念的创新创业能力培养课程体系、课内课外一体化培养平台、“闭环”的持续改进体系,开展创新创业能力培养改革与实践,学生的创新创业能力得到了有效提升。

以解决复杂工程问题能力培养为目标的综合实践课程群建设——以“大型火电机组热控系统设计及实现”为例

"卓越计划"在工程教育改革上负有重任,本科工程教育的基本定位是培养学生解决复杂工程问题的能力。本文结合某校能源电力特色背景,在自动化专业卓越工程师班的大四阶段,开设"大型火电机组热控系统设计及实现"综合实践课程群。课程群依托"激励式600 MW超临界仿真系统"进行,从教学内容、教学方法及考核环节等方面,围绕"解决复杂工程问题的能力培养",进行了一系列改革与实践。

面向解决复杂工程问题能力培养的凸轮设计实验教学改革

依据工程教育专业认证标准中对复杂工程问题的特征分析,就当前单个课程实验中涉及解决复杂工程问题能力培养方面的环节较少或不足等现状,结合北京信息科技大学测控技术与仪器专业"光、机、电、算"综合性应用型人才的培养目标,以凸轮设计课程实验为研究对象,通过分析课程实验现状,改进与优化实验内容。从实际工程问题出发,引入压力角与基圆半径间利益冲突来约束参数选择,运用机械原理和计算机仿真等技术,抑制凸轮机构的运动冲击,并将其在内燃机配气机构工程场景中进行实例化,有效提高了其整体性能,并节省了设计、制造及调试成本。初步应用表明,该教改方案有效提高了学生对复杂工程问题的解决能力,同时对测控专业工程教育认证水平的提高具有积极的促进作用。

面向工程教育专业认证的自动化专业课程地图设计

近年来,为了展示专业课程体系、各门课程之间的关系、各门课程的教学大纲以及学生学习路径,一些高校的自动化专业建立了自己的课程地图。在传统课程地图查询(展示)功能的基础上,融入了工程教育专业认证的毕业要求和各门课程支撑的能力指标点,并增加了基于定性与定量相结合的学生整体与个体能力评价功能。目的是为更好地开展持续改进工作提供有力的数据支撑。借助文章设计的课程地图,教师不仅可以查询所教课程在整个课程体系中的定位、支撑的能力指标点、教学目标等信息,还可以查询到学生对课程教学内容、教学效果、教学方法等方面的评价。学生既可以查询各门课程的教学目标、教学内容、支撑的能力指标点,还可以查询学生在不同阶段应达到的能力以及自己的差距以及不足等信息。

面向解决复杂工程问题能力培养的移动通信实训方案

2014年,国家工程教育专业认证的通用标准首次明确提出工程类专业应培养毕业生具有"解决复杂工程问题"的能力,为工程类专业教育的发展指明了道路。移动通信实训是通信工程专业核心实践课程。北京信息科技大学通信工程专业以校企紧密合作为基础,建设了第3代和第4代全套移动通信系统实验平台;制定了移动通信实训课程体系实施方案;建立了基于移动通信实训课程的复杂工程问题能力的考核机制,并通过持续优化课程方案、实施办法和评价机制,形成了有助于培养学生解决复杂工程问题能力的移动通信实训解决方案。该方案的实施,大大地提高了学生的工程实践能力与综合素质,较好地适应了人才市场的需求。

复杂工程问题解决能力培养中《机械设计基础课程设计》教学内容与组织

《机械设计基础课程设计》是继《机械设计基础》课程后的一门重要的实践性课程,但传统《机械设计基础课程设计》的教学内容及组织模式,难于对学生复杂工程问题解决能力的培养形成有效支撑。首先分析了传统《机械设计基础课程设计》教学内容及其在学生复杂工程问题解决能力培养方面的不足,然后对重新规划后的《机械设计基础课程设计》教学内容进行了介绍,并分析了其对培养学生复杂工程解决能力的支撑作用,最后介绍了《机械设计基础课程设计》的组织模式与考核评价方法。