张志萍 李亚猛 李攀攀 李 刚 张全国

（河南农业大学<机电工程学院>，河南 郑州 450000）

0 引言

为主动应对世界范围内的新一轮的科技革命和产业变革， 支撑服务创新驱动发展等一系列国家战略，自2017 年2 月以来，教育部就积极推进新工科建设， 并于2018 年首批认定了612 个大学的新工科研究项目，涵盖了几乎全部双一流大学的老牌的传统优势工科专业，而研究项目计划外的非双一流高校的新工科要如何建设，尤其是在农林院校中的工科专业侧重点又要如何落脚呢？ 发展工农融合的新工科建设应运而生。

广义的新工科，就是把传统手动的工科技术全部换成现代化的、自动化的技术，新工科的建设是高等教育对未来工程发展的新态势的回应，也是国家科技创新和产业变革的突破。 在新工科的建设过程中，人才培养模式是基础，因此，必须更新新工科建设过程中的人才培养理念，重新确定人才培养目标和优化知识结构。 针对这一要求，大连理工大学高等教育研究院围绕新工科的人才培养新模式进行了探讨，构建了新工科的人才培养新模式，以学生为中心，反向设计课堂， 构筑起了全方位复合型人才培养的知识架构，积极推进产教融合、多学科交叉融合等[1]。 作为农林院校的工科学院与工科专业，在授课过程中，新型农机装备、 新能源和功能材料等专业都属于新工科的范畴。 作为更强调实用性、交叉性与综合性，尤其重视信息通讯、电子控制与软件设计等新技术向传统工业技术融合的新工科，与农业工程一直强调的“用工业的思路发展农业”不谋而合。 如何实现新工科背景下农林院校农业工程学科的更好更快发展，本文作者进行了农业工程学科“四全课堂”的探索。

1 农业工程学科“四全课堂”的内涵

要建立面向农业工程学科的“四全课堂”，首先就要了解农业工程学科的定义和学科对象，把握农业工程学科的特点[2]。 农业工程学科及相关专业是农林院校开展工程教育、培养工科人才的传统优势专业[3]。 尤其在全民创新创业的背景下，农业工程类专业具有多学科融合交叉的属性，易于开展行之有效的学科交叉教育模式，这也是当前高等学校教育的重要任务之一[4]。 开展农业工程学科的创新创业教育模式，会在多学科间产生知识和研究的碰撞，会推动新技术、新知识的产生，这不同于纯农业类学科或者纯工业类的学科。 同时，这种多学科的交叉也有利于提高学生的创新意识和创新能力，增强学生将多学科知识融会贯通的能力。 因此，农业工程学科必须要立足优势，开展全新的教学模式。 针对农业工程技术的发展方向和发展重点，为了适应全球发展的新变化，在新工科背景下，农林院校农业工程类专业的“四全课堂”探索势在必行。

“四全课堂” 即融合了多种先进教学仪器设备和教学手段方法的“全程、全员、全息、全效”课堂，通过全方位、互动式学习，让学生在积极的学习氛围中不断达成学习目标。 “四全课堂”的实施主要包括6 个环节的内容，复习旧课、课前主题引入、知识构成梳理、课程讲授、 互动环节设置和课后思维发散。 “四全课堂”中的“全程”就是指教学中的过程化管理，不是只关注学习结果，还要掌控整个教学过程，包括课程实施这6 个方面的全部内容，环环相扣、徐徐展开。 “全员”指的是在教学过程中要以人为本，因材施教，教学过程中的各个环节每个人都要参与。 “全息”是指在人才培养过程中要全方位育人，即培养德智体美劳全面发展的新工科人才， 全息育人过程具有渐进性的特点，是一个渐进的过程，需要在教育过程中日复一日地渗透和熏陶[5]。 “全效”是有效教学基础上的一种新的教学理念，本质是追求教学的效率、效果和效益[6]。基于课堂、延伸课外，即调动课堂教学中的一切有利因素，提高学习效果和效率，转变教学方式，锻炼学生的思考能力[6]。 总体来说，“四全课堂”的逻辑关系就是以全员为基础，全程、全息和全效相结合，将学生、教师、环境、资源、方法等各个教学要素统一起来，形成合力，调动学生的学习主动性，将教学内容与教学情境融合，教学方法与教学内容融合，做到有效教学，高效育人[7]。

从“四全课堂”包含的各要素可以看出，“四全课堂”的建设与习近平总书记所强调的“全员育人、全过程育人、全方位育人”的育人机制高度吻合，是该教育模式在农林院校的有益尝试。

2 农工交叉课程沼气工程的“四全课堂”教学改革初探

2.1 沼气工程课程的具体内容

沼气工程课程是农业工程学科相关专业的一门专业必修课程， 是农业建筑环境与能源工程专业、新能源工程专业的一门必修专业基础课，对该课程的学习是学生进行农村能源建设、沼气技术推广的一个入门环节。 在教学过程中，往往是结合具体的沼气工程项目构建教学内容体系。 理论知识的传授是基础，理论指导下的实践操作技能是拓展。 课程内容涵盖了建筑材料、建筑常识、建筑工艺、沼气发酵基本原理及发酵条件、沼气池运行管理、沼气用具及设备和沼气利用等多个方面的内容[8]，教学过程中融理论学习和技能培养于一体，因此，对其教学内容、教学目标、教学方法和教学模式等几个方面对课程进行教学改革，将为农林院校中的农工交叉课程的教学提供了借鉴[9]。

2.2 沼气工程“四全课程”模式的改革方式

打造基于沼气工程与技术课程的“四全课堂”，第一步就是确定课程的内容体系。 结合该课程的具体内容和培养目标， 确定该课程的创新实践教学体系，即从教学培养方式上入手，营造创新实践环境，协调软硬件资源配置[10]。结合“四全课堂”课程实施流程，沼气工程课程组对授课内容进行了梳理， 并按照复习旧课、课前主题引入、知识构成梳理、课程讲授、互动环节设置和课后思维发散这6 个环节整理了教案，确保课程进行中环环相扣，重点突出。

“四全课堂”的第二步是确定参与人员，这里指的全员不止包括学生，还包括学校及社会等方方面面的相关人员参与[11]。就沼气工程课程而言，其与当今强调的“碳达峰、碳中和”目标高度契合，是全社会都应该广泛关注，且高度支持的课程。 因此，在授课过程中，要从思政角度， 让学生明白沼气工程技术的重要性，尤其是对乡村振兴、生态文明建设的重要意义。 同时，沼气工程技术是一门多学科交叉融合的课程，内容涉及微生物、工程建设和生理生化调控等，相应的其参与人员也要求来自各行各业。 因此，在授课过程中，除了任课教师的课堂讲授， 还可以邀请研究型人员，来进行基础理论研究的讲解，也可以邀请企事业单位的一线工作人员，对生产实践中的实际问题进行剖析。

“四全课堂” 改革的第三步是课程教学过程中的进阶机制建立。 这也是课堂的“全息”要素。 在课程的最初阶段，是探索思考的阶段，教师引入课堂教学内容， 学生通过对具体概念和直观结构图等知识的学习，开启对沼气生产技术的具象和抽象的认知，并通过师生之间、同学之间、线上线下等多途径的交流，开展对沼气工程技术的探索和思考。

“四全课堂”实施的最后一步是全效考评，改变单一的闭卷考试形式，融入课堂测验、文献综述、翻转课堂、分组展示等考评环节，对学生的语言表达、知识积累、技能运用等方面进行全方位的考核。学生的学习积极性和参与感明显提升，大大促进了学生的学习成效。

3 结语

新工科背景下，新一轮的科技革命和产业变革来势汹汹，如何支撑服务创新驱动发展，是所有教育工作者和科研工作者的工作重点。 新工科的发展和实践也为农林院校的农业工程学科发展带来了挑战和机遇。 “全程、全员、全息、全效”模式下的“四全课堂”成为农林院校的农业工程学科走工农融合发展道路的有益探索，通过与农业工程学科农业建筑环境与能源工程专业基础课沼气工程的课程相结合，实现教学模式改革创新、教学方法融会贯通和教学成果多元考核等几个方面的改革，为新工科背景下农林院校农业工程学科的人才培养提供了借鉴。