对标世界一流！这门新工科课程“破茧化蝶”

从联合学院《设计与计算》课程建设中摸着石头过河，学习国际一流高等教育课程体系，进阶到打造未来技术学院《工程系统设计》课程，领悟到新工科课程建设要结合学校人才培养定位和特色，再到将联合学院和未来技术学院课程建设经验融入学校大类平台课程建设，构建学科与专业相融共生的课程体系，创新发展教学组织新模式，机电工程学院教学副院长应丽霞教授、教学研究与教师发展中心主任史冬岩教授领衔的新工科课程建设团队进行了“外科手术式”的课程结构变革，闯出了一条新工科建设理念不断迭代发展的特色之路。

初探：突围课程建设“天门阵”

评书演义《杨家将》中曾有一个经典桥段：杨家将攻打辽国，辽国摆下天门阵，久攻不破，最终穆桂英前往去破大阵。

在应丽霞教授、史冬岩教授眼中，刚接手联合学院《设计与计算》新工科课程的建设时，课程团队也仿佛进入了难破的“天门阵”之中。

这门新课程是专门为南安普顿海洋工程联合学院大二学生开设的一门多学科交叉的大类平台课程。新课程没有具体课程建设方案，主要依据南安普顿大学培养目标和指导性的教学大纲进行建设。

“南安普顿大学的教学大纲，相关知识点没有具体学时的说明，看不出来各个知识模块之间的衔接关系，国内没有类似的课程可参考。”看起来杂乱无章的众多知识点令课程团队找不到头绪。

最初根据课程中知识点的学科分布，机电学院应丽霞教授和史冬岩教授组织协调了机电学院、计算机学院、数学学院、工训中心4个教学单位的8位教师开始梳理。采用的方法是找到大纲中的知识点将其模块化，再根据知识模块对应不同学科授课教师分块进行新课程的内容整合。

所有人按照常规课程建设思路按部就班推进，却迟迟不能获得突破性进展。原来，各个教师分工、分块设计的课程，整合在一起，“根本不是一门课”，各部分内容之间完全是割裂的——数学学院教师设计的数值计算内容、计算机学院教师设计的编程内容与机电学院负责的设计和制造内容，看上去几乎没有关联衔接。

不仅如此，各位教师还时常因为各自负责知识模块学时太少的问题纠结争论。与新课程建设交锋两个月，各位教师无论如何优化各自负责的内容，在知识模块衔接、学时分配上始终不能有所突破。

▲团队就课程建设进行学习研讨

应丽霞教授和史冬岩教授冥思苦想寻找新的“破阵”方法，学院高度重视，院长徐建安教授组织团队多次研讨，深挖根源，从了解世界一流大学教学理念开始，分析中英高等教育人才培养模式、目标定位、课程体系设置、教学方法的差异，逐步找出《设计与计算》课程知识模块之间的逻辑关系。

“南安普顿大学没有系统的教学材料可以提供给我们。”应丽霞教授和史冬岩教授带队先从南安普顿大学网站搜集课程相关课内外资料入手。300多个学时的各类资料看不出条理，大家就耐下心来细致梳理、不放过任何细节，团队多次研讨，力图对照大纲对《设计与计算》课程进行复盘。

但即便可以完全复盘，一个“破阵”的核心问题依然无法解决，即大纲中多学科的知识模块的设置逻辑何在？大家在梳理资料过程中经常会遇到这类问题，比如，南安普顿大学教学大纲中不同的两个知识点，其中一个要对应两个学时的授课内容，而另外一个只对应半个学时的授课内容。

要找到背后的根本原因，只有真正理解世界一流大学的教学理念，才能厘清课程内容各个知识模块之间的逻辑关系，以及讲授内容和对应学时的设置情况。

大家于是不再局限于南安普顿大学教学资料，而是将研究视野扩展到麻省理工等欧美多所高校的教材和公开课，在尝试复盘南安普顿大学课程同时，也力图弄清世界一流大学的课程体系和教学模式。

从繁杂的各类教学材料中抽丝剥茧，逐层深入，团队最终找出了“破阵”的关键——转变教育教学在培养目标、教学体系、课程设置、教学模式上的思维方式，从以夯实基础为主的专业培养到以系统思维为主的技能培养；课程设置上的单一割裂到系统、多元、个性；教学模式上从以教师为主体，重传授知识，到以学生为主体，重案例研讨。

随着课程梳理的深入，团队发现这门面向4个不同工科专业、分两学期完成的课程，第一学期的理论教学内容对于4个专业都是一样，而在第二学期的实践环节中，针对不同专业的项目案例却是不一样的，典型的“一课多纲”。通过基于专业背景的项目分析，课程知识模块之间的逻辑关系开始显现。课程团队顺藤摸瓜，很快破解了原有知识模块无法衔接、学时过少无法分配的难题。

应丽霞教授和史冬岩教授提出了跨学科课程建设的方案：各个知识模块要以学生掌握工程设计系统流程为培养目的，围绕项目式实践进行知识的体系化设置；要找具有相关工程背景的教师就相关计算机和数学知识模块进行讲授；授课的知识内容注重实践，不做冗余知识讲解。随着课程研讨的深入，学校和南安普顿大学各学科教师陆续加入，一个跨学科专业的虚拟教研室也随之逐渐形成。

▲围绕《设计与计算》课程形成的虚拟教研室

▲项目式教学——赛车尾翼的设计与计算系统流程

“建设团队更加明确了课程的人才培养目标，以项目式为链条，将多学科的模块知识系统化，在培养学生建立工程思维的过程中，引导学生明白为什么学、学什么、怎么学，通过触类旁通，培养学生解决复杂工程问题的能力、自主学习能力以及创新能力。”应丽霞教授说。

2021年底，一门包含设计流程、设计表达、CAD、数值计算、python编程、先进制造、样条曲线、船舶设计等多学科交叉融合、项目式串联引领的新工科课程《设计与计算》建设完成。“课程的知识环节做到了源于南安高于南安的建设目标。”史冬岩教授介绍，课程建设围绕项目式教学进行了充分设计，同时还将课程思政融入到各个知识模块中，培养具有爱国情怀的复合型人才。

进阶：新工科课程深度“本土化”

通过参与联合学院《设计与计算》《系统设计与计算》等新课程的建设，机电学院教学团队掌握了新工科课程建设的方法逻辑。而史冬岩教授在未来学院另一门新课程《工程系统设计》的建设中，进一步明确了新工科课程建设本土化的“灵魂”所在——要结合自身的人才培养目标和定位，进行融合和创新。

▲青年教师在联合学院授课

联合学院大二课程《设计与计算》和大三课程《系统设计与计算》是为培养学生设计能力而开设的两门课程，后者与前者之间是知识体系的螺旋进阶。针对此次在未来学院建设的新课程——《工程系统设计》，史冬岩教授需要依据未来学院专业特色和人才培养需求，将联合学院的两门课程完全打碎，融合创新成只讲授一个学期的新课程。

“未来学院作为船海领军人才的人才培养高地，对课程的创新性和系统性具有更高的要求。”史冬岩教授再次顶住“打碎旧思路，重建新天地”的压力，紧锣密鼓的推进课程建设，但她心里却始终有个没解开的疙瘩。

原来，在联合学院的《设计与计算》课程中，史冬岩教授曾发现教学大纲里没有“构件和机构运动”这部分内容。“在机电学院开设的《机械设计基础》大类通识课中，这部分占了一定比例，是设计类课程中的重要内容。”联合学院为什么不做设置，史冬岩教授百思不得其解。所以基于联合学院两门课程融合成的《工程系统设计》是否要增设“构件和机构运动”这个知识模块，史冬岩教授踌躇不前，一时间又无法决断。

"教学的每个环节都不能似是而非，必须扎扎实实弄清楚所有问题，一定要借着这个问题把南安普顿大学课程体系设置背后蕴含的深层次的教育理念和教育方式梳理清楚，深度认识和思考高等教育发展规律，这对我们来讲是个进步的好机会，一定要把握和抓住。"难解的关头，校长姚郁鼓励史冬岩深挖下去。

▲校长姚郁指导新工科建设工作

“谁能想到，这部分内容居然会在南安普顿大学的电子和计算机科学学院课程中出现。”史冬岩教授一直在参考南安普顿大学工学院的课程体系，却忽略了另外一个电子类学院的课程设置情况。她曾苦苦找寻的构件和机构运动因为涉及驱动和传动，被南安普顿大学设置到电子和计算机科学学院《机械动力和传动与振动》的课程当中。

南安普顿大学这种设置很有特色，麻省理工、康奈尔等国际一流大学也是类似设置。

“南安普顿大学不一样的教学体系给了我们启示。国外大学课程设置基于国家大纲能力培养的指导思想，结合自己学校的特色和定位而设置，所以很多高校课程体系具有独特性，而我们是根据教指委的指导思想进行专业课程设置。”史冬岩教授说，“我们需要根据我们的人才培养定位和需求，设计出适合我们自己的课程。将驱动控制和机构运动知识模块加入到未来学院开设的新课程中是符合我们学校课程体系设置的，也是十分必要的。”史冬岩教授认为无论学校新工科的课程改革还是联合学院的课程建设，都应该纵观整个学校的课程体系，放在学校的大系统中去考虑。

也正是在建设新课程中与南安普顿大学教学体系的碰撞，让史冬岩教授有感而发，她说：“中国的教育体系可溯源为源于德国的洪堡教育模式，其强调专业技能教育。而现行的多数世界一流大学所采用的教育体系可溯源为兴起英国的纽曼教育模式，其强调通识教育。今天我们为实现中国式现代化培养卓越的工程师人才，进行新时代人才培养模式改革，推进新工科建设，纽曼教育模式有诸多可借鉴之处，但这并不意味着照搬照抄的‘拿来主义’。我们只有立足自身教育体系的土壤，在洪堡体系和纽曼体系碰撞中融合和创新，才能真正建好新工科，培养国家需要的人才。”

辐射：构建学科与专业

相融共生的专业课程体系

2022年1月，学校全⾯推进新工科建设工作。应丽霞和史冬岩开始积极探索将联合学院、未来学院的课程建设模式引入机电学院，同时邀请上海交通大学、天津大学、哈尔滨工业大学等分享和研讨新工科建设经验，在打造面向全校“机类”大类平台课基础上，构建学科与专业相融共生的专业课程体系。

▲团队与上海交通大学交流研讨新工科建设

既要满足大类培养的通识教育需求，又要满足专业学生的专业学习需求。作为面向全校开设的“机”类大类平台课要在课程建设中同时实现‘博’和‘专’统一的似乎不可调和，但在机电学院却得到了巧妙的解决。

“我们的《工程系统设计》大类平台系列课程体系建设借鉴吸纳了联合学院和未来学院的课程建设方法，通过分层分类和知识体系的螺旋设置，可以达成‘博’与 ‘专’的预定目标。”史冬岩教授介绍，《工程系统设计》大类平台系列课程分为《工程系统设计I》《工程系统设计II》《工程系统设计III》，三门课程设置借鉴联合学院课程体系螺旋进阶的方式，知识难度逐级递增，重在培养学生从设计到制造系统化的工程思维。应丽霞教授说，“大类平台系列课程中的每门课程均按照新工科理念进行建设——采用项目式实践串联知识模块。”

“推动这么庞大的课程体系运行，单纯依靠机电学院现有的教师力量是无法完成的。”应丽霞教授和史冬岩教授依旧是吸纳了联合学院和未来学院课程团队的组织经验——虚拟教研室，同时在此基础上进一步升级，形成了“虚实结合”教研组织形式。两人指出，通过这种方式，可以汇集更多力量，高效推进完成课程系统化建设。

在联合学院《设计与计算》的建设过程中，因涉及多学科知识模块，需要跨学科、跨学院教师参与，传统教研室不能满足跨界课程整合的需要，应丽霞教授和史冬岩教授组建虚拟教研室，并提出“动态进出、常在常新”的建设理念，实施召集人负责制。根据知识模块建设、授课的需要，或为了研讨、解决某一问题，随时吸纳来自不同学科背景的教师进入教研室，做到事事商量，时时研讨，灵活的运作模式可以随时高效应对课程建设过程中出现的一切问题，同步完成任务分工。新的课程组织形态，打破了地理区域局限、学科专业局限、行政隶属局限和资源壁垒，也让两人切身体会到了虚拟教研室的诸多妙用。

▲史冬岩教授分享建设经验

“一定将虚拟教研室理念引进来，但还是不能照搬照抄。”应丽霞教授和史冬岩教授认为要结合机电学院实际，充分发挥机电学院传统的实体教研室的重要学术力量，将大类平台课程的建设扎根在学院的基层学术组织上。“因此，我们萌生了虚拟教研室和实体教研室结合的方式。”应丽霞教授和史冬岩教授指出，系列课程模块对应不同学院的学科方向，机电学院的专业教师和不同院系的课程建设教师在虚实结合的教研组中可自由交流，围绕课程进行高效建设，打破了学科的“墙”。

新工科课程建设是人才培养模式改革的深水区和攻坚区，应丽霞教授和史冬岩教授说，“就像进行外科手术一样，我们要有敢于开展课程革命的勇气，不断吸纳新理念、凝练新经验，将课程改革持续推动下去，服务科技强国、人才强国战略，为国家输送更多可靠顶用人才。”

本科生院点评

学校教育事业“十四五”规划和新一轮“双一流”建设方案中明确将重点实施“新工科人才培养专项”，构建一流本科生培养体系。以联合学院和未来技术学院为新工科人才培养高地，牵引学校新工科建设工作，机电学院新工科课程建设团队，从联合学院设计类系列课程建设开始，到打造未来技术学院《工程系统设计》课程，再到大类平台课程建设，披荆斩棘，借鉴、思考、融合、创新，经历了“山重水复”的困惑，也收获了“ 柳暗花明”的喜悦，课程建设理念不断迭代更新，团队组织模式不断发展创新，针对新工科课程建设中的痛点、堵点和难点，闯出了一条新工科建设的特色之路。他们基于新工科建设要求，进行的课程边界重塑重构的方法、串联跨学科知识点进行的项目式教学设计、纵向深入、横向贯通的虚实结合的教研组织形式，在学校新工科建设中起到了很好的示范引领作用，是值得推广的经验和做法。

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    哈尔滨工程大学    

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撰文 | 刘涛

排版 | 王铭軒 付智聪

标签图设计 | 侯万龙

编辑、责编 | 霍萍

审核 | 吕冬诗 金声