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“新工科”课堂 到底新在哪儿
2019-11-04 14:48 来源:中国青年报

天津大学新工科“未来智能机器与系统平台”的学生们在“智慧教室”上课。赵习钧/摄

 天津大学大一新生颜畅和她的139位同学,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”的首批学生。

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学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。

这个“小车”类似于当下正在许多物流公司的智慧仓库里的智能派送车。颜畅要和同学们在一个学期的时间里,需要边学习理论、边动手操作,最终让一个真正的“小车”能听话地行走,还能按要求投放包裹。

这是“未来智能机器与系统”平台首批开设的四门新课之一——《设计与建造》。为了说明这到底是一堂什么样的课,15名来自不同专业的老师,悉数出现在开课说明会上。

这恰恰说明了这门课的“新”之所在。学校集合机械、精仪、自动化、微电子、智算学部、数学学院、求是学部、宣怀学院等优势资源,耗时半年多,精心打磨出一套全新的课程内容和教学体系,尝试探索一种跨界融合的多学科交叉的工程教育。

新工科的诞生正是为了追上新技术、新产业和新经济的快速发展,这个学科“新”得甚至尚无一个特别明确而具体的定义。因此,新工科的课到底该怎么上,谁也没给出一个统一标准。

天津大学大胆迈出了第一步。在今年4月天津大学推出的新工科建设方案中,设计了一系列多学科联合、多方参与的开放式人才培养平台,除了未来智能机器与系统平台,还有未来健康医疗平台、未来智慧化工与绿色能源平台、未来建成环境与建筑等。

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,对学生们说,“10多年前,我们让学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、学生实践、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名学生分散在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名学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。

老师们吃惊于学生极强的可塑性。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,学生可能难以适应。

老师会在课堂上把下一堂课的要点提示给学生,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学生,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,一位学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后的这些表现让老师非常惊喜,康老师认为:“这也从另一个角度激励了老师。”

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,还要在学生能力范围内,具有可操作性。

康荣杰坦言,高校现有教学体系已沿用了三四十年,教材、培养方案以及教师的知识体系都比较陈旧,“我们不能再用老一套的东西培养年轻人”。

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学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,“你给学生下项目任务书,老师得先自己把项目做一遍。”孙涛粗略算了算,在新工科平台上的学生,大学4年至少要完成20个项目。

实施“项目制”教学,正是天大新工科建设方案的特色之一。其目标就是培养面向工业界、面向世界、面向未来的卓越工程科技创新者、领军者和领导者。

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,不少学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学生们有“目标”,知道自己要学什么、学的知识有什么用。

颜畅也在课堂上很快找到了“感觉”。她在小组学习中负责需求分析、设计问卷、调研“客户”需求,为此她需要从推荐书目中的《产品设计与开发》中查找相关章节自学,并且每周开“组会”讨论进展。

据介绍,未来,平台将充分尊重学生志趣,为学生提供更自主的学习空间、更自由的专业选择。新工科的学生可选择智能制造、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,学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,考核优秀的学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。你教的学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。

 中国青年报·中国青年网记者 胡春艳 通讯员 刘晓艳 来源:中国青年报

2019年11月04日 05 版

原标题:“新工科”课堂 到底新在哪儿

 

编辑:本网编辑
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