新工科背景下专业教育与创新创业教育、工程伦理教育融合的教学改革探索
作者： 宋彬彬 刘波 罗璇［摘 要］新工科背景下，创新能力、创业思维和伦理意识已经成为工程领域人才应具备的重要素养。以专业教育为基础、创新创业教育和工程伦理教育为延伸，三者深度融合，才能培养出更具创新意识和伦理素养的专业工程人才。文章在师生观念、师资力量、课程教学体系等方面深入分析了当前高校工科专业教育存在的问题，并以天津理工大学电子信息专业的数字逻辑课程为例探究了专业教育与创新创业教育、工程伦理教育有效融合的路径，此路径显著提高了学生的创新能力和综合素养。此研究结果将为教育工作者提供有益的参考。
［关键词］新工科；创新创业；工程伦理；数字逻辑；专业课程
［中图分类号］G642.0 ［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2024）17-0054-06
新工科对于“中国制造2025”和国家创新驱动发展战略具有重要意义，关乎“制造强国”建设和中华民族伟大复兴[1]。2021年，国务院出台了《国务院办公厅关于进一步支持大学生创新创业的指导意见》[2]。同时，新工科教育秉持跨学科的理念，重在培养学生的综合素质、创新创业能力和工程伦理意识，使其适应社会的需求。创新创业教育和工程伦理教育必须与专业教育密切结合，引导学生不仅追求精湛的专业技能，而且注重自身道德修养的提升和正确价值观的塑造，努力成为具备全球视野、家国情怀、过硬本领、可靠品行特质的大国工匠。
高校是培养人才的摇篮，如何进一步推进构建高质量、多层次、立体化的专业课程体系是新工科教育背景下高校改革的重点。过去的几年里，部分高校的传统课程过于注重对学科知识和技能的灌输，对学生的综合素质培养相对较少。然而，在当今快速变化的社会环境中，仅仅掌握专业知识已经无法满足社会需求，创新创业意识和工程伦理意识已经成为工程领域人才应具备的重要素养。因此，将这些新的要求与传统专业课程有机融合，成为高等教育改革的重要课题。
课程组将以天津理工大学（以下简称我校）电子信息专业的数字逻辑课程为例，深入分析创新创业教育和工程伦理教育有效融入专业教育的路径与效果，并探讨相应的教学策略和教材资源的建设与利用。同时，课程组将重点关注学生的学习体验和学习成果，以评估融合教育对学生的影响。本研究的结果将有助于促进创新创业教育、工程伦理教育和专业教育的深度融合，同时也将为教育工作者提供有益的参考，帮助其设计出更具创新性和实效性的教学方案。
一、创新创业教育与伦理教育现状及存在问题分析
在新工科教育理念的影响下，各国高校积极探索培养具备创新能力、问题解决能力、软实力和伦理道德素养的工程人才新路径。当前，我国部分高校新工科专业教学改革深度不够，基础课程教学脱离新工科和教育部课程思政建设对人才培养的要求[3]，创新创业教育多侧重于创新和竞赛层面，工程伦理教育和课程思政教育混淆不清。目前，大量的教学方法改革集中在专业课程与创新创业结合的“专创融合”，以及结合专业课程和课程思政的“专思融合”，难以满足专业教育与新工科建设有效衔接的要求。因此，为了更好地满足新工科建设对综合型工程人才培养的要求，实施创新创业教育、工程伦理教育和专业教育的“三育融合”至关重要。但“三育融合”相较于“专创融合”和“专思融合”更具挑战性，主要体现在以下几个方面：
（一）对创新创业教育和工程伦理教育认知不足
高校师生对创新创业教育和工程伦理教育的重视程度在一定程度上会影响其专业课学习。我国部分高校存在师生和管理部门对创新伦理教育的认知偏差。受传统教育理念的影响，我校部分学生更关注对传统学科知识的学习，忽视了创新精神和工程伦理的重要性，视其为非必需技能，缺乏对其重要性的深刻认识。另外，我校部分专业课教师缺乏相关的实践经验或者缺少相关的培训机会，在教学过程中缺乏对创新创业教育和工程伦理教育的系统性认知，更注重知识传授，忽视了对学生创新思维、创业意识和工程伦理意识的培养，无法有效地引导学生积极参与相关教育活动[4]。此外，我国高校普遍采取上下分级管理的教育体制，将有关创新创业和工程伦理的教学任务分配至各二级学院，而部分高校的教务部门缺乏统筹管理，导致教学水平和资源配置不均衡。如果管理部门不能有效统筹资源，并将其很好地投入教育中，势必会影响创新创业教育和工程伦理教育融合的教学效果[5]。
（二）师资力量不协调
缺乏兼具伦理学与学科专业实践经验的教师是当前专业教育与创新创业教育、工程伦理教育融合中的突出问题。具体表现在，一方面，我国高校创新创业教育和工程伦理教育教学任务主要由学工部门的教师承担，这些教师的课程思政教学经验丰富，通常以创新和思政类的通识课为主，注重讲授创新创业的要求和在实践中需要遵循的工程伦理规范。但是学工部门的教师大多缺乏工程专业背景和实践经验，无法深入分析工程案例中隐含的专业工程问题[6]。另一方面，部分高校要求专业教师在课程中融入创新创业和工程伦理教育，而部分专业教师缺乏工程实践经验和系统性工程伦理学习经历，无法有效引导学生开展学习。此外，针对小部分对创新创业感兴趣的学生，部分高校通过建立“双创”学院、创客空间等平台为学生提供学习空间和技术支持，指导学生参加创新大赛，这对提高学生的创新实践能力和团队协作精神卓有成效。但由于我国工科专业学生规模庞大，这些创新实践平台的师资规模无法覆盖所有工科专业学生[7]。
（三）课程教学体系单一
单一的工科专业课程教学体系无法完全体现创新创业教育和工程伦理教育的成效[8]。传统工科专业教学方法单一，主要以讲授基础知识为主，这种教学模式下，学生缺乏实际操作和思维训练的机会，无法真正将理论知识与实际工程应用相结合，这不利于对学生综合素质的培养。在考核机制上，目前我国部分高校的工科专业课程以“平时成绩+考试成绩”评价方法为主，这种方法过于强调学生的记忆和应试能力，可能会进一步加剧师生重理论、轻教育的倾向。此外，部分高校的创新创业教育和工程伦理教育多采用脱离专业知识的卷面考试形式，难以将创新规则和伦理规范应用于所在专业领域的实践。这种教学体系不利于对学生创新能力、实践能力和伦理素养的培养。
（四）教学资源匮乏
在当前的教育环境中，创新创业教育和工程伦理教育教学资源匮乏，使得传统工科专业教育改革面临一系列挑战与问题。教学资源匮乏主要体现在学科特色教材稀缺，通识类教材居多[6]。创新创业和工程伦理教育缺乏专业化、前沿性教材的支撑，使得学生在学习过程中无法深入了解和掌握行业最新动态与实践经验，限制了学生创新意识和工程伦理素养的培养。此外，线上教学资源建设不足，专业特色的案例库建设较为滞后，实践教学平台不足，学生无法在实践模拟中了解专业工程创新和伦理规范，导致学生的创新实践能力和工程问题解决能力得不到充分锻炼与提升。
（五）行业规范滞后和创新研究支撑不足
随着新工科的兴起，行业对工程师和技术人才的需求不断增加，这就要求教育界与行业更紧密地合作，并注重培养学生的创新精神、创业意识和工程伦理素养[9]。然而，部分行业的规范体系建设和教育推广工作未能跟上行业发展的步伐，缺乏有效的引导和监督，不仅影响了相关行业的健康发展，也制约了人才素质的提升和行业规范的建立。此外，高校、企业和行业对创新创业教育和工程伦理教育的研究立项较少，缺乏足够的项目经费资助，导致相关领域研究人员难以开展深入的研究工作，进一步限制了研究人员的发展，难以形成强大的研究团队和浓厚的学术氛围，这不仅影响了研究成果的产出和学科的发展，还限制了新工科教育的创新和进步。
二、创新创业教育、工程伦理教育与专业教育融合的路径
在我国大力推进新工科建设的背景下，以专业教育为基础、创新创业教育和工程伦理教育为延伸，三者相辅相成、深度融合，才能为新工科建设提供更好的理论支撑和实践指导，才能培养出更具创新意识和伦理素养的工程人才。课程组以我校电子信息专业数字逻辑课程为例，探索创新创业教育、工程伦理教育与专业教育深度融合的路径。
（一）更新教育观念，提升师生认同感
更新教育观念、提升师生对新工科建设的认知，是实现创新创业教育、工程伦理教育与专业教育有机融合的关键。一是高校应对专业课教师进行培训，激励教师更新教育理念和教学方法，增强其对新工科建设的认同感。二是通过制订全面的课程改革计划，将创新创业教育和工程伦理教育融入专业教育的全过程中，实现跨学科、多维度的深度融合，增强学生对新工科建设的认同感。三是高校管理部门应加大对创新创业教育和工程伦理教育的支持力度，统筹资源进行投入，并建立激励机制，奖励作出突出贡献的师生。总之要营造既鼓励创新又尊重伦理的校园文化氛围，倡导实践和道德并重的教育理念，引导师生共同建设开放、包容且创新的学习环境。只有这样才能促进教育教学质量的不断提升，为培养具有创新精神和伦理素养的高素质人才奠定坚实基础。
（二）增强师资力量
结合电子信息行业的发展形势和学生在数字逻辑相关领域的基础及潜力，课程组建立了专业教师、创新创业导师协同的新教学模式，以实现知识、能力和素养并重的“三位一体”教学模式改革。高校应加强对专业教师的培育，开展多种形式的专题培训，如教学研讨、教学竞赛等，让专业教师更多地了解创新创业和工程伦理的理念、掌握教学技巧和方法，并应用到专业教学中。同时，高校要重视师德师风建设，引导专业教师注重对学生综合素质的培养，而非以知识传授和应试教育为唯一目标。这要求教师需要具备工匠精神，在引领学生探索专业知识的同时，巧妙地将创新应用、工程伦理融入教学实践中，实现数字逻辑课程内容与创新创业教育、工程伦理教育内容的有机融合[10]。
此外，建立课程教学团队，团队教师包括负责创新实践能力培养，拥有企业管理、经济学等知识背景的创新创业导师，同时将创业素质培养、创业指导等融入课程教学中。通过制定明确的招聘标准，吸引具有数字逻辑相关实践经验和专业知识的创新创业导师参与其中。建立定期的培训机制，不断提升创新创业导师的教学水平，以保证其在教学中能够有效引导学生。
（三）优化课程体系
信息领域发展迅速，数字逻辑课程不仅要求学生能够掌握相关基础理论与工程应用能力，而且要求学生具备跟踪科技前沿、求实创新的伦理素养和创新创业的能力。这就要求课程建设在筑牢基础理论教学的基础上，坚持新工科建设思路，注重培养学生的工程应用能力和工程决策能力。为此，课程组重新修订了数字逻辑课程目标、优化了教学设计、完善了课程考核体系，将就业创业教育和工程伦理教育贯穿专业教育全过程。
1.修订课程目标
为了更好地将创新创业教育和工程伦理教育融入数字逻辑课程的日常教学中，课程组注重教育理念的转变，将自主创新创业意识以及伦理素养的培养融入专业教育培养目标[11]。原课程目标注重学生数字逻辑相关基础理论知识和能力的培养，无法满足新工科对学生实践能力和工程素养的要求。因此，结合电子信息专业的毕业要求，课程组对课程目标进行了修订，具体包括以下几个方面。
知识目标：能够运用数字电路的基本理论和知识，分析由门电路构成的组合逻辑电路和触发器构成的时序逻辑电路；能够对典型的应用问题，按照数字逻辑电路的设计步骤给出初步的设计方案。
能力目标：能够灵活运用编码器、译码器、数据选择器、数据分配器、全加器、计数器、寄存器等典型芯片设计更复杂的中规模数字逻辑电路；能够通过查询数字集成电路手册，正确选择和使用芯片；能够根据实际应用设计复杂逻辑电路；能够调试、分析以及排除电路故障。
实践目标：能够掌握数字芯片及系统实验设计方法；能够根据实验任务要求，设计出功能部件和系统逻辑架构；能够用硬件开展数字芯片及系统验证等相关实验；能够正确地进行实验观察、数据采集、分析与处理。
素养目标：引导学生树立正确的价值观，使学生能够在专业知识的学习和工程实践中理解并遵守职业道德规范，树立推动国家电子信息产业发展和社会进步的责任感与使命感。
2.优化教学体系