“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。

基于Wiener-BP的炉膛测温仿真实验设计

为研究燃煤机组炉膛温度测量方法,将Wiener-BP模型用于机组炉膛温度测量。利用皮尔逊相关系数法简化模型输入规模;构建Wiener-BP模型,用自适应选择算法确定输入的延迟参数;利用该模型进行燃煤机组炉膛测温仿真,与普通BP网络测温模型仿真结果对比。结果表明,Wiener-BP模型用于燃煤机组炉膛温度测量效果良好,且模型参数初值对测量精度有较大影响。该仿真实验设计思路有助于提高能动类专业学生解决复杂工程问题的能力;实验结果的表征与分析方法锻炼了学生分析与解释数据并通过信息综合推导出结论的能力。

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。

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。

工程教育下机械创新实验教学研究与实践

在工程教育的环境下,传统的实验教学模式已不能完全适应高校实践教学的需求,存在诸多弊端。该文不断进行改革探索,针对现有实验教学存在的不足进行分析,开展工程教育背景下机械创新实验教学探索与实践,详细分析了工程教育背景下机械创新实验教学意义和教学理念,探讨机械创新实验教学体系和人才培养模式,提出以融入产出成果的创新实验教学实施方案,结合上海理工大学机电控制创新实验课程改革进行案例分析并统计近年学生在科技类赛事、申请专利、论文等一系列成果,表明机械工程创新实验教学模式能够有效地激发学生创新思维,提高创新实践能力。

以解决复杂工程问题能力为导向的测绘工程专业实践课程体系构建

培养学生解决复杂工程问题能力是工程教育认证和高等工程教育发展面临的重要挑战。结合工程教育认证理念,通过对当前高等教育和高等工程教育的新形势、新要求阐述,分析了复杂测绘工程问题的特征;根据学校办学定位与特色,设置了测绘工程专业培养目标,提出了基于实践教学能力的毕业要求;通过绘制实践教学-能力培养路线图,构建了支撑复杂工程问题能力培养的实践教学课程体系;通过课程中对学生层次化、模块化能力培养,保证了解决复杂工程问题培养目标达成,可为测绘工程及相关专业的人才培养方案修订与实践教学课程设置提供借鉴。

布鲁姆教学目标分类法提高学生解决复杂工程问题能力的研究——以乳品工程专业为例

利用布鲁姆教学目标分类法对课堂教学知识点进行逐层分类,分析目前乳品工程专业学生培养复杂工程问题能力的着手点,分别从课堂、实验教学等入手,结合布鲁姆教学目标分类法,对课程进行改进和调整,改善教学方法,使课程教学符合学生认知特点,逐步提高学生解决复杂工程问题能力。

以解决复杂工程问题能力培养为导向构建递进式多级创新实践教学体系

针对工程教育专业认证和行业对学生“解决复杂工程问题能力”的急迫需求,提出构建递进式多级创新实践教学体系,将培养目标分层递进、实践与理论交替攀升、实践教学方式大胆改革,实践平台多维搭建,实践教学效果多元评价,激发了学生的参与主动性,提升了学生解决复杂工程问题的实践能力。

培养解决复杂工程问题能力的新工科实践教学研究

文章基于本校前期工科建设经验,提出面向工程问题解决能力培养的教学模式;建立以"解决复杂工程问题"模式为核心的自动化类专业实践教学设计。重点研究如何在实践教学环节中,以含需求分析和设计阶段的工程项目的时间跨度为根本,使得学生以积极主动的理论联系实际,最终达到学以致用。提出基于解决复杂工程问题能力的"多层次"实践教育体系。