1. 引言
2014年3月中国教育部改革方向已经明确：全国普通本科高等院校1200所学校中，将有600多所逐步向应用技术型大学转变。在这种改革大潮的驱使下，普遍重视实践教学、强化应用技术型人才培养成为一种新的潮流。人们已越来越清醒的认识到，应用技术型本科，特别是工科课程，培养学生实践能力和创新能力是教学的重要目标。
在教学实践中，教师更新了教学内容、教学环节、教学方法和教学手段，在理论课堂引入了最新的技术动向，在实践环节引用了最新的工程案例，践行应用型特色[1]。但是在实际的教学与调查过程中，经常会听到学生反馈：“这节课的内容没有用”，“这门课程没有用”，甚至“这个专业没有用”的提法。“有用”这个术语，困惑了很多老师，课堂案例也增加了，课后实践也加强了，怎么就没有用了呢？
2. 应用型工科的有用性辨析
(1) 有用的短周期性与本科教学的长周期性矛盾
现在的信息传播发达，学生早已受到耳濡目染。“零基础IT培训，挑战月薪过万”，“大数据实战班，互联网大厂无缝对接”，看到这些信息的时候，就感受到了有用与无用的冲击。培训班直接上Python、Hadoop、Storm，课堂上还在讲授数据结构、数据库基础，客观上学生会认为，这些课程对于就业的用途不大。有用的功利性非常明显，就是希望今天学到的知识明天就能变现；培训班的一个周期通常是六个月，而工科教学通常要四年，无用的印象就更加深化了，要不是看上能够拿个本科文凭，谁跑到大学耗四年呢？
追求短期的功利性，是人之常情，可以理解。看到了短期的利，没有看到了短期的弊。人生是就像长跑，既要跑得快，还要跑得远。短期的有用培训，学习一些海鲜课程，确实在一些时候占领了先机，但多数不会跑得远。以编程为例，可以以会某种编程语言而找到职位，但是如果数据结构、操作系统原理的基础不扎实的话，编不了复杂的程序，提升不了，很快就从岗位淘汰了。而且短期培训的门槛低，进入的人很多，竞争是非常惨烈的。因此，只有打好基础才能在职场上跑得远，是教学中需要贯彻的理念，是解决“无用论”的关键。
(2) 有用的知识具体性与本科教学的知识通用性矛盾
有用，在一些人的眼里，等同于短期的功利主义，把知识的“有用性”局限在极少数的专业与课程范围内。人文课程、数学课程、体育课程、外语课程对于工科学生来说，对于找工作没有直接作用的课程，就是无用的课程，上课不用心听讲，课后不认真练习；甚至异化到外面现在流行ARM9单片机，你在课堂上讲授ARM7都是无用；当风传互联网大厂的后台开发转战使用Go语言时，你在课堂上讲授Java就是浪费时间。
工科课程面临着知识更新速度快的困境。实验室中的实训设备，通常8年的使用周期，就算当初购买的时候是最流行的，在后期肯定是落后的。基于现有的设备进行课程教学又是不可避免的，“无用”的质疑是肯定存在的。如何将这些课程讲授为有用的，关键点是关注知识的通用性。AMR7、ARM9，最新的ARM77，甚至51系列、MSP系列，从通用知识上去理解，就是GPIO、中断、定时器、串口、LCD显示、触摸屏控制等，这些是通用的知识，差别在于不同的单片机在具体的寄存器设置上存在不同。如果对通用知识能够融会贯通，在不同的单片机之间切换就会非常容易，从“无用”切到“有用”的时间就会非常短。
(3) 有用的知识潮流与教师能力的矛盾
技术发展的速度比较快，在理工科体现的比较明显。前些年还在讨论我们什么时候能掌握燃油发动机的核心技术，现在新能源车已经是大势所趋，研究燃油机的博导已经招不到学生了。通信原理课堂上讲解的电路交换，在现实中已经找不到在用的设备了。
学生迫切地希望老师在大数据的课堂上讲解自动驾驶算法、在传感器课堂上讲解激光雷达，在嵌入式课堂讲解手机操作系统优化。这些内容都非常符合业界发展潮流，但是又超出了老师的能力。老师去查找论文，参加研讨会，可以跟踪到业界的最新发展信息。但是，应用型本科是要能够传授可以应用的知识，这就要求老师掌握业界的Know-how。这些知识在产业界通常是秘不示人的，各个厂家保守得非常严密，不要说老师，就是自己内部人都不一定能接触到。在把握学生的知识潮流诉求上，应该是有所为，结合一些具体的技术点，穿插在课堂教学中，使他们感受到新技术的魅力，也同时告诉他们外面的天地广阔；通过一些探究式的教学，使同学们能够感觉到技术的复杂性，不是在课堂上不讲，而是不适合在课堂上展开讲。
3. 基于有用性的教学实践
前面我们针对有用性的理解进行了分析，如何将“有用”的短周期性、知识具体性、知识的潮流性诉求，转化为长期的、通用化的知识化追求，是我们在工科教学中需要考虑的。针对有用性在工科课堂教学中的应用，我们采用了问卷调查、访谈等研究方法，旨在通过收集学生对课程“有用性”的反馈，科学评估教学方法效果，为工科课程教学改革提供切实有效的依据。
(1) 问卷调查
本文设计涵盖学生基本信息、对课程“有用性”的认知等内容的问卷。设置如“您认为哪些知识特性在工程实践中最为有用？”等选项，包括基础性、通用性、迁移性和创新性；在外延方面，询问学生对不同知识表现形式、层次结构及应用场景的关注程度；在教学方法评价部分，采用李克特5点量表，从“非常不满意”到“非常满意”，评估学生对模块化课程设计、项目式学习等教学方法的满意度。问卷面向5所高校的机械工程、电气工程等5个工科专业共800名学生发放，回收有效问卷726份，有效回收率为90.75%。
(2) 访谈实施
选取不同年级、不同成绩层次的20名学生进行半结构化访谈。访谈提纲围绕学生对有用性的理解、学习过程中的困难、对教学方法的建议等展开。例如，“您在学习过程中，哪些知识在实际项目中帮助您解决了问题？”“您认为现有的教学方法在哪些方面还需要改进？”通过访谈深入了解学生的主观感受和需求，补充问卷调查数据。
(3) 数据分析方法
运用SPSS软件对问卷调查数据进行描述性统计、相关性分析和回归分析。对访谈内容采用NVivo软件进行编码分析，提炼关键主题和观点，将定量分析与定性分析相结合，全面深入分析数据。
通过分析数据，我们发现在工科课程教学中，有以下几方面的问题。
(1) 改变“没用”观念，树立大学学习的三个理念
在工科课堂的教学的过程中，通过思政与课后交流环节，润物细无声地贯彻终身学习的理念、分析问题与解决问题的理念与夯实基础的理念，使学生从关注短期到关注长期的学习与实践。
在课堂上，回顾以前的授课内容，以前学习计算机，很多时间就是在学习Windows操作、文字输入、数据库操作等，现在这些已经是基础内容，课堂上都不讲解了，而是更为复杂的网络基础、数据库原理、人工智能基础等，技术进步得很快，仅仅依赖课堂上学习的知识是无法满足社会需求的。业界单片机的种类有2000多种，大学课堂上能教的大约3~5种；业界主流的编程语言有30多种，大学课堂上能教的大约3~5种；显然课堂的教学无法直接对接业界的需求。同时人们在一生中要更换多次工作和专业，从事的工作与他们在大学学习的专业与课程可能不一样，甚至相距甚远；这样，只能要求我们的学生具备终身自我学习的能力。
在课堂上，培养识别问题、分析问题与解决问题的能力，这些能力是职场成功必须具备的能力，牵引同学们从关注知识的有用性到关注综合能力的提升上。很多企业家从事的工作，往往并不是大学所学的专业内容；为什么有些人在一个行业能做成功，转战到另外一个行业也能成功？原因在于分析问题与解决问题的能力。遇到问题不可怕，关键是你要具备解决问题的套路与能力，这些能力需要在大学循序渐进的培养。在学习《嵌入式开发》这门课时，汇编编程时你遇到困难，你找出了问题的症结，改进与提高后成为汇编专家；在学习《无线传感器网络》时，如果对网络协议存在疑义，你主动查找协议文档，分析数据包，练就一双辨别无线网络问题的火眼金睛。长此以久，你就具备了分析问题与解决问题的能力。那么，你遇到了什么问题，都不会有畏难情绪，都能够解决。至于在工作中遇到了新技术，也不是什么问题，都有办法解决。“无用”“有用”的这个说法就不存在了，想会的都能学会。
在课堂上，让学生理解上大学是一个夯实基础的过程。 如果想学变现快的技术，来到大学不是一个明智的选择。学习手机贴膜，第二天就能上岗；学习挖掘机技术，三个月就能出师。这些职业，上岗上的快，失业也很快。因为门槛低，有资格进入的人群数量也很大，竞争是非常激烈的。上大学的目的，就是选择一个有门槛的职业，毕竟别人学习也需要四年时间。在这期间，重点是打好基础，学习好离散数学、线性代数、数据结构、操作系统原理等基础课，基础好了，就能在未来的职场长跑中跑得远。一般新技术是新在应用上，但是基础知识大多数是没有变的，这些基础知识才是竞争的关键。
在课堂上，通过各种形式，引导与贯彻这些理念，使学生从短期的功利性的“有用”旋涡中解脱出来，投入自身全方位的能力提升上。
(2) 讲授平台知识，兼顾具体应用
平台知识是指以“平台”为载体，系统整合知识生产、存储、传播、应用及创新的理论体系。它融合了知识管理、平台经济学、社会学、信息科学等多学科理论，旨在构建一套标准化、可扩展的知识运作逻辑，解决平台环境下知识的高效流转与价值转化问题。平台知识在工科课程中的应用，绝非简单的技术工具叠加，而是从“以教师为中心”转向“以学生能力为中心”的教学革命。
“平台知识”在工科课程教学中的应用模式包括：
① 模块化课程设计：系统构建有用知识体系
基于“平台知识”理论框架开展模块化课程设计，按照知识性质与功能划分模块，如自然科学基础模块、工程技术基础模块等。以机械工程专业为例，将数学建模、工程力学等整合为工程分析基础模块，使学生系统学习相关知识，清晰认识知识间的逻辑关系，逐步构建完整的“平台知识”体系。模块化设计还能根据专业方向和学生需求灵活调整课程组合，实现个性化教学，确保学生学到对自身发展有用的知识。
对参与模块化课程学习的学生进行调查，数据显示，79.3%的学生认为模块化课程设计有助于系统构建知识体系；在知识掌握程度测试中，模块化课程班级学生的平均成绩比传统课程班级高出12.5%。访谈中，学生提到通过工程分析基础模块的学习，能够更清晰地理解数学建模与工程力学知识的内在联系，提高了知识综合运用能力[2]。
② 项目式学习：强化知识应用与问题解决能力
以实际工程项目为依托开展项目式学习，学生在项目中综合运用多领域“平台知识”解决实际问题。在智能交通系统开发项目里，学生不仅要运用电子技术、计算机编程知识，还需借助数学优化方法分析交通流量、利用通信原理实现数据传输。通过项目实践，学生将理论知识转化为实际操作能力，深入理解“平台知识”间的内在联系，提高知识综合运用和问题解决能力，培养团队协作与创新意识，这些能力在未来职业发展中具有极高的实用价值。
项目式学习后，学生的知识应用能力显著提升。问卷调查显示，85.6%的学生认为项目式学习增强了他们解决实际问题的能力；在项目成果评估中，82.3%的项目达到了预期目标，部分项目还实现了创新突破。访谈中，学生分享在智能交通系统开发项目中，通过综合运用电子技术、数学优化方法等“平台知识”，成功解决了交通流量优化问题，深刻体会到知识的有用性。
③ 跨学科融合教学：培养综合创新能力
打破学科界限，开展跨学科融合教学，契合工科问题的跨学科特性。在新能源汽车研发涉及机械、电气、材料、环境等多学科知识，教学中设置跨学科课程、开展联合科研项目，引导学生运用“平台知识”进行跨学科学习和研究。不同学科背景的教师共同指导，促进知识交叉融合，培养学生的跨学科思维和综合创新能力，使学生能够应对复杂多变的工程挑战，满足行业对复合型人才的需求。
跨学科融合教学得到了学生的广泛认可，77.8%的学生认为该教学方法有助于培养跨学科思维；在跨学科知识测试中，参与融合教学的学生成绩比未参与学生高出15.2%。访谈发现，学生在新能源汽车研发跨学科项目中，通过整合机械、电气等多学科“平台知识”，提出了创新性的设计方案，体现了跨学科融合教学对创新能力培养的积极作用。
④ 实践教学体系构建：实现理论与实践的统一
构建以“平台知识”为导向的实践教学体系，涵盖实验课程、课程设计、实习实训等环节。实验课程设置综合性实验项目，要求学生运用多种“平台知识”完成任务；课程设计结合实际工程问题，引导学生运用知识进行方案设计优化；实习实训提供真实工程场景，让学生在实践中巩固和深化“平台知识”应用。通过实践教学，学生将理论知识与实践操作紧密结合，真正掌握知识的应用方法，提高工程实践能力和职业素养，实现知识的有用性。
实践教学体系有效促进了学生理论与实践的结合。问卷调查显示，83.4%的学生认为实践教学环节提高了他们的工程实践能力；在企业实习反馈中，企业对参与实践教学学生的动手能力和问题解决能力评价高于未参与学生，满意度达到86.7%。访谈中，学生表示在实习实训中，通过运用实验课程和课程设计中学到的“平台知识”，能够快速适应工作岗位，解决实际生产中的问题[3]。
(3) 紧贴时代脉搏，从应用角度讲授技术
学生希望获得最新的技术信息，老师希望提高课堂氛围，那么这个共同的切入点是什么？
首先，手机与电脑是二十世纪最伟大的发明之一，也是学生与老师形影不离的身边物。在讲授《传感器原理与应用》的时候，讲解指纹传感器、电容(屏)传感器、接近传感器、温度传感器、加速度传感器、光线传感器、霍尔传感器时，讲解在手机中应用与功能，明显感觉到学生的兴趣上来了；在讲解红外传感器这一章节时，引入智能手环中的血氧检测传感器，就非常吸引人；在讲解光电传感器时，讲解鼠标的光学原理，身边的事物，看得见摸得着的案例，同学们的兴趣就比较足。在《嵌入式Linux系统设计》这门课时，讲解U-Boot的工作原理，可以先从PC机的启动过程作为引入，然后再切入到Linux系统。在《嵌入式系统设计》中，讲解冯诺依曼与哈佛存储架构，以现有的手机存储架构为例，讲述两者是如何融合的，为什么会这样做。一句话，讲最熟悉的例子，讲学生有兴趣的例子。
第二，结合最新的产品资料去讲。在讲述电阻式传感器时，结合HBM公司的产品目录，讲述应变片的种类以及应用场景，以及应用注意事项；讲述接近传感器时，引入手机上应用最广泛的AMS公司的TMF8701，使用器件资料中的原理介绍，深化概念的理解。在讲解ARM汇编指令时，使用ARM公司的最新手册，可以查找部分生僻指令的支持情况与实现功能。应该说，使用最新的一手产品资料，才能使讲解的案例更生动真实，可信度更高。
第三，对于自动驾驶、人脸识别等新技术，引入探究与研讨的教学方法。比如，在自动驾驶的案例，目前有摄像头与激光雷达的实现方案，让同学分组查找资料去分析两种方案的实现原理与异同。通过分析，学生了解到激光雷达的成本极高，是广泛应用的阻力；摄像头方案应用技术成熟，算法可靠性与实时性还有较大缺陷[4]。通过探究，让同学们理解，自动驾驶目前只有在特定的场景下，通过深度学习，才能做到较高的可靠性；而实际的道路为未知的不安全场景，实用化的道路还非常漫长。通过研讨与探究，使同学们对最新的技术有一个客观的理解，不是通过课堂的教学就能够直接应用，还需要很多探索，外面的世界天地广阔，牵引大家投入到技术大潮中，转移大家对“短期”应用技术的关注。
4. 案例分析
(1) 模块化课程设计案例——机械工程专业《工程分析基础》模块
在某高校机械工程专业教学改革中，构建了《工程分析基础》模块化课程，整合数学建模、工程力学等“平台知识”。课程实施过程中，教师采用“理论讲解–案例分析–小组实践”的教学流程，以机械结构设计中的力学分析与优化为案例，引导学生运用数学建模方法建立力学模型，通过工程力学知识进行求解与分析。
该模块课程显著提升了学生对“平台知识”体系化掌握程度。学生在后续专业课程学习中，能够快速将数学与力学知识应用于复杂机械系统设计，如在毕业设计中，80%的学生运用该模块所学知识解决了机械结构强度与稳定性分析问题。同时，模块化课程设计使教学内容更具逻辑性和系统性，学生反馈知识理解难度降低35%。
(2) 项目式学习案例——智能交通系统开发项目
某工科院校组织学生开展智能交通系统开发项目，学生团队需综合运用电子技术、计算机编程、数学优化等“平台知识”。项目初期，学生通过需求分析确定系统功能模块；中期运用传感器技术(电子技术知识)采集交通数据，利用Python编程(计算机编程知识)实现数据处理，借助数学优化算法(数学知识)进行交通流量优化；后期完成系统测试与调试。
项目式学习有效培养了学生的实践能力与团队协作精神。在项目成果展示中，学生开发的智能交通系统在模拟场景下使交通拥堵率降低28%。通过项目实践，学生对“平台知识”的应用熟练度大幅提升，90%的学生表示能够将项目中所学知识迁移到其他类似工程问题解决中。
(3) 跨学科融合教学案例——新能源汽车研发项目
在新能源汽车研发跨学科教学项目中，机械工程、电气工程、材料科学专业学生组成团队。机械专业学生负责汽车结构设计，运用工程力学等“平台知识”确保结构强度；电气专业学生运用电路原理等知识设计电池管理系统；材料专业学生依据材料性能知识研发轻量化车身材料。各专业学生通过定期研讨会交流知识，实现跨学科融合[5]。
该项目培养了学生的跨学科思维与创新能力，学生团队提出的新能源汽车轻量化与高效能设计方案获得省级创新竞赛奖项。跨学科融合教学使学生认识到“平台知识”在不同学科领域的通用性，拓宽了知识视野。
5. 结束语
在应用型本科的大潮中，针对学生与家长关心的“有用”这个诉求，进行了分析与探索，同时在实际的课程教学中进行了实践。通过对应用案例的深度剖析，提炼出可推广的教学模式，并针对不同工科课程提出应用策略。在未来的教学实践中，应不断总结经验，持续优化教学模式，加强不同院校、专业之间的交流与合作，推动该教学模式在工科教育领域的广泛应用，切实提升工科人才培养质量。
基金项目
2024年亳州学院科研启动项目量子蚁群算法的研究和应用(BYKQ202424)。
NOTES
*通讯作者。