計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”跨學(xué)科教學(xué)理論研究與應(yīng)用

潘翔

【摘 要】本文研究計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”跨學(xué)科教學(xué)理論其同源融生、多元互補(bǔ)、流動(dòng)開(kāi)放、合力增值的作用機(jī)理，從計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科移植教學(xué)、“科—產(chǎn)—教”整合與重構(gòu)、生產(chǎn)式建構(gòu)主義實(shí)踐教學(xué)等方面探索其應(yīng)用，選擇并整合了“支持模式+合作模式”“科學(xué)模式+實(shí)踐模式”“解放模式”等三種教學(xué)理論的應(yīng)用模式。

【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)工程 “科—產(chǎn)—教” 跨學(xué)科 教學(xué)理論

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2017）10C-0155-03

“科—產(chǎn)—教”融合跨學(xué)科教學(xué)是發(fā)揮高校教師科研能力強(qiáng)、理論知識(shí)水平高的作用，走出校園與企業(yè)深度合作開(kāi)發(fā)科技產(chǎn)品，并以科研和產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程、管理過(guò)程等多學(xué)科知識(shí)融合體系產(chǎn)生的實(shí)踐成果反哺教學(xué)，形成跨學(xué)科校企協(xié)同育人生態(tài)環(huán)境，推進(jìn)學(xué)科專業(yè)、課程群體的教學(xué)緊貼科研技術(shù)進(jìn)步和生產(chǎn)實(shí)際，有效開(kāi)展實(shí)踐性教學(xué)，充實(shí)課堂教學(xué)。計(jì)算機(jī)工程是一個(gè)以計(jì)算機(jī)相關(guān)知識(shí)為核心的綜合性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，其跨學(xué)科教學(xué)涵蓋網(wǎng)絡(luò)工程、軟件工程、電子技術(shù)、信息安全、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)化控制、項(xiàng)目管理、企業(yè)管理、人文地理等相關(guān)專業(yè)與課程，是培養(yǎng)新一代信息技術(shù)高水平跨專業(yè)、跨行業(yè)工程技術(shù)人才的有效手段，適應(yīng)了企業(yè)產(chǎn)品融合科技、人文、管理等跨界思維結(jié)晶。在計(jì)算機(jī)學(xué)科的科研、生產(chǎn)、教學(xué)過(guò)程中，可以構(gòu)建一個(gè)跨學(xué)科、課程群體集聚發(fā)展的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，建立“科—產(chǎn)—教”跨學(xué)科新型教學(xué)理論，通過(guò)科研與教學(xué)主線，將若干知識(shí)、技能聯(lián)結(jié)起來(lái)在企業(yè)生產(chǎn)中檢驗(yàn)，推進(jìn)新型教學(xué)體系發(fā)展。

一、單一學(xué)科教學(xué)存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)工程單課程教學(xué)模式欠缺學(xué)科之間互動(dòng)性和關(guān)聯(lián)性，難以支撐新一代信息技術(shù)發(fā)展對(duì)復(fù)合型工程技術(shù)人才的綜合素質(zhì)培養(yǎng)需求。隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)的發(fā)展，目前要解決一個(gè)實(shí)際問(wèn)題所需的知識(shí)跨度越來(lái)越大，單一課程甚至是單一學(xué)科的課程體系往往只能解決問(wèn)題的某一個(gè)方面，忽略了綜合素質(zhì)的一體化發(fā)展，需要把關(guān)聯(lián)學(xué)科技術(shù)創(chuàng)新、課程教學(xué)與社會(huì)、企業(yè)一線生產(chǎn)需求結(jié)合起來(lái)。

計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科教學(xué)體系不健全，缺乏融合科技創(chuàng)新，無(wú)法應(yīng)對(duì)教學(xué)和企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中出現(xiàn)的社會(huì)化多元格局需求。跨學(xué)科不是片面的知識(shí)交叉，還包含了各學(xué)科所具有的特點(diǎn)交叉和融合，應(yīng)找出結(jié)合點(diǎn)，尤其強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合科技創(chuàng)新解決企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)實(shí)際問(wèn)題的能力。計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科教學(xué)還停留在跨課程教學(xué)的初級(jí)階段，較少與企業(yè)生產(chǎn)結(jié)合，缺乏跨學(xué)科科技融合創(chuàng)新教學(xué)理論、管理體制和運(yùn)行機(jī)制，教師也是摸著石頭過(guò)河，教學(xué)效果不明顯。

高?！翱啤a(chǎn)—教”融合育人機(jī)制不完善與企業(yè)主體作用缺失，無(wú)法發(fā)揮行業(yè)與企業(yè)對(duì)教育教學(xué)的社會(huì)化指導(dǎo)作用。行業(yè)與市場(chǎng)對(duì)教學(xué)的指導(dǎo)體現(xiàn)在對(duì)人才規(guī)格的需求上，發(fā)揮企業(yè)主體作用，建立支持“科—產(chǎn)—教”融合的頂層設(shè)計(jì)與運(yùn)行機(jī)制，科技研究、學(xué)科教學(xué)與企業(yè)生產(chǎn)一線相結(jié)合，使緊缺人才培養(yǎng)與科技成果轉(zhuǎn)化落到實(shí)處，是高校亟須解決的重要問(wèn)題。

計(jì)算機(jī)工程理論教學(xué)與實(shí)踐手段略顯滯后于迅猛發(fā)展的科技和社會(huì)多樣化需求，培養(yǎng)學(xué)生主體能動(dòng)性和創(chuàng)新創(chuàng)造力落后社會(huì)一步。現(xiàn)有的教學(xué)手段與實(shí)踐方式沿用傳統(tǒng)模式居多，教學(xué)改革思路與科技進(jìn)步時(shí)有脫節(jié)，學(xué)校不及時(shí)更新教學(xué)計(jì)劃與教學(xué)大綱，等到企業(yè)需求多方推動(dòng)，才發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)的學(xué)生無(wú)法滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

二、計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”跨學(xué)科作用機(jī)理

計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”融合跨學(xué)科教學(xué)的作用機(jī)理包括幾個(gè)主體要素：一是學(xué)科主體，以計(jì)算機(jī)工程為學(xué)科主體核心，橫跨多個(gè)其他學(xué)科；二是教學(xué)實(shí)施主體，包括高校、企業(yè)、科研院所等多方主體；三是人員主體，包括教師、學(xué)生、企業(yè)技術(shù)人員、企業(yè)或科研院所的科研人員。整個(gè)作用機(jī)理可以概括為同源融生、多元互補(bǔ)、流動(dòng)開(kāi)放、合力增值，如圖1所示。

同源融生：通過(guò)尋找學(xué)科間共同或相似的深層根源促進(jìn)學(xué)科融合，如計(jì)算機(jī)工程劃分為軟件體系和硬件體系，軟件體系從應(yīng)用的角度又與軟件工程、電子商務(wù)、信息安全等學(xué)科相關(guān)，再進(jìn)一步追溯，可以發(fā)現(xiàn)電子商務(wù)跟項(xiàng)目管理、工商管理、物流管理和國(guó)際貿(mào)易等管理類的學(xué)科相關(guān)；硬件體系與網(wǎng)絡(luò)工程、電子技術(shù)、通信工程、物聯(lián)網(wǎng)工程和自動(dòng)化控制等學(xué)科相關(guān)，學(xué)科之間通過(guò)有機(jī)整合而達(dá)到協(xié)調(diào)共融的機(jī)能。

多元互補(bǔ)：多元學(xué)科之間有同源交叉之處，更多的是不同，在融合過(guò)程中發(fā)現(xiàn)彼此之間可以借鑒之處，形成互補(bǔ)之勢(shì)，互相疊加形成優(yōu)化。如計(jì)算機(jī)工程中的軟件體系更側(cè)重于軟件開(kāi)發(fā)，而目前應(yīng)用最大的領(lǐng)域是電子商務(wù)，如何開(kāi)發(fā)出電子商務(wù)網(wǎng)站或平臺(tái)，是二者的切入點(diǎn)，而如何提煉出具體的業(yè)務(wù)流、管理流，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電子商務(wù)的盈利，則是工商管理、物流管理的強(qiáng)項(xiàng)?？梢?jiàn)必須打破學(xué)科壁壘，才能統(tǒng)籌完成實(shí)際項(xiàng)目的需求。

流動(dòng)與開(kāi)放：跨學(xué)科之間多個(gè)要素的相互流動(dòng)，更重要的是需要跟學(xué)科外部進(jìn)行開(kāi)放式的交流，即不能只局限于學(xué)校內(nèi)的跨學(xué)科，還要與社會(huì)接軌，詳細(xì)了解企業(yè)的需求，將實(shí)際需求轉(zhuǎn)化為教學(xué)目標(biāo)，并分析出跨了幾個(gè)學(xué)科，進(jìn)而設(shè)計(jì)教學(xué)思路和內(nèi)容，才能有效開(kāi)展教學(xué)。

合力與增值：多元學(xué)科經(jīng)過(guò)同源融生、互補(bǔ)、流動(dòng)開(kāi)放后將會(huì)形成合力，不僅能夠使計(jì)算機(jī)工程這一學(xué)科自身增值，還能夠?yàn)樾袠I(yè)、企業(yè)、社會(huì)、地區(qū)經(jīng)濟(jì)等提供更契合的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)外的增值，進(jìn)而提升整體的學(xué)科建設(shè)水平。

三、計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”跨學(xué)科教學(xué)理論應(yīng)用

計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科教學(xué)是一個(gè)集融合、創(chuàng)新、實(shí)踐、迭代的多步驟復(fù)雜和“校企協(xié)同創(chuàng)新”過(guò)程，不僅要提煉教學(xué)特色，還要結(jié)合科技研究，把教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合重構(gòu)，更重要的是創(chuàng)新教學(xué)手段和實(shí)踐手段，以跨學(xué)科優(yōu)勢(shì)結(jié)合點(diǎn)，體現(xiàn)“生產(chǎn)的需求、科研的力量、教學(xué)的互動(dòng)”，在這個(gè)過(guò)程中促進(jìn)新型計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科教學(xué)理論。

（一）計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科移植教學(xué)。在計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科教學(xué)中導(dǎo)入創(chuàng)造學(xué)移植法的思維系統(tǒng)，跨學(xué)科移植是將某個(gè)學(xué)科領(lǐng)域中的原理、技術(shù)、方法等，應(yīng)用或滲透到其他學(xué)科領(lǐng)域中，為解決某一問(wèn)題提供啟迪和幫助的創(chuàng)新思維方法。在“科—產(chǎn)—教”融合的背景下，計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科移植可以分為三個(gè)階段：第一階段是同一學(xué)科元素之間的內(nèi)部移植；第二階段是不同學(xué)科之間的縱向移植；第三階段是不同學(xué)科之間的橫向移植。三個(gè)階段的移植剖析如表1、表2、表3所示。endprint

（二）“科—產(chǎn)—教”整合與重構(gòu)?！翱啤a(chǎn)—教”整合與重構(gòu)是要將這三個(gè)元素融入教學(xué)的每個(gè)資源與每個(gè)環(huán)節(jié)，形成科研與生產(chǎn)、科研與教學(xué)、生產(chǎn)與教學(xué)相互銜接的理論特色。這一過(guò)程包含四個(gè)方面改革：一是教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)；二是教學(xué)特色提煉；三是教學(xué)資源整合；四是教學(xué)手段創(chuàng)新。教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)涉及教材的編撰，由跨學(xué)科教師、企業(yè)技術(shù)人員、科研人員共同制定教學(xué)內(nèi)容與重點(diǎn)難點(diǎn)，從案例的引入到知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，再到創(chuàng)新性研究，注入生產(chǎn)一線和科研一線的經(jīng)驗(yàn)和方法，形成計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科特色教材。教學(xué)特色提煉是在教學(xué)過(guò)程中逐漸完成的，需要經(jīng)過(guò)多個(gè)教師的長(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐，形成一門課程的內(nèi)容特色、教學(xué)手段特色、教學(xué)成效特色，并以此總結(jié)出特色教學(xué)理論。教學(xué)資源整合側(cè)重于硬件資源和軟件資源整合，突出體現(xiàn)于實(shí)驗(yàn)室和實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)，以及人力資源整合等方面。此處的整合不是簡(jiǎn)單的設(shè)備匯聚或人才集聚，而是通過(guò)特定的體制和機(jī)制，使資源得到有序集聚、科學(xué)管理和高效利用，最終實(shí)現(xiàn)各方資源的共建共享。教學(xué)手段創(chuàng)新是教學(xué)理論實(shí)施過(guò)程的必經(jīng)環(huán)節(jié)，計(jì)算機(jī)工程屬于工科范疇，在實(shí)踐教學(xué)的手段創(chuàng)新尤為重要。

（三）生產(chǎn)式建構(gòu)主義實(shí)踐教學(xué)。建構(gòu)主義是一種傳統(tǒng)的教育理論，主要觀點(diǎn)在于知識(shí)的獲得是學(xué)習(xí)者主動(dòng)建構(gòu)而成的，而非外部強(qiáng)制灌輸。這是強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者主觀能動(dòng)性的一種教育理論，在計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科教學(xué)過(guò)程中，形成了一種生產(chǎn)式建構(gòu)主義實(shí)踐教學(xué)模式，課程實(shí)驗(yàn)或?qū)嵱?xùn)不再是教師安排的內(nèi)容，更不是課本安排的內(nèi)容，而是在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中所遇到的技術(shù)問(wèn)題。這些問(wèn)題或者已經(jīng)得到解決，或者尚未解決，在實(shí)踐教學(xué)中拋出來(lái)，由學(xué)生針對(duì)問(wèn)題自行構(gòu)建實(shí)踐方案，并進(jìn)一步尋找解決方案。在這一過(guò)程中，當(dāng)學(xué)生無(wú)法解決問(wèn)題時(shí)，由教師或企業(yè)技術(shù)人員介入指導(dǎo)；如果某一問(wèn)題確實(shí)難以解決，則可以上升為科研的角度，由教師參與進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)。以表3的跨學(xué)科移植案例“物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)計(jì)”為例，在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中，可以將一個(gè)大的目標(biāo)分解為若干小目標(biāo)：主板設(shè)計(jì)、通信模塊設(shè)計(jì)、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，等等。在主板設(shè)計(jì)的項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生構(gòu)建出需要涉及的學(xué)科知識(shí)，如計(jì)算機(jī)硬件知識(shí)、電路知識(shí)、數(shù)電與模電知識(shí)等，并從中抽取出有用的知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行綜合應(yīng)用。整個(gè)過(guò)程能夠使學(xué)生自己打破學(xué)科界限，靈活應(yīng)用跨學(xué)科知識(shí)。如果企業(yè)對(duì)這一終端的設(shè)計(jì)要求需要有所創(chuàng)新，則更能激發(fā)學(xué)生的思維，突破傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)僅僅是模仿完成的舊模式。

四、教學(xué)理論應(yīng)用模式選擇

計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”跨學(xué)科教學(xué)理論是一個(gè)全新的理論體系，不能直接套用傳統(tǒng)的教學(xué)理論應(yīng)用模式，需要根據(jù)具體的教學(xué)環(huán)境、教師經(jīng)驗(yàn)水平、特定的時(shí)空情況等來(lái)進(jìn)行選擇。根據(jù)應(yīng)用型高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)及方式，選擇“支持模式+合作模式”“科學(xué)模式+實(shí)踐模式”“解放模式”相交叉的教學(xué)理論應(yīng)用模式，指導(dǎo)教師的整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

“支持模式+合作模式”是從宏觀的角度體現(xiàn)教學(xué)理論的應(yīng)用，首先需要獲得外部各類資源的支持，包括人力資源（不同學(xué)科的教師、企業(yè)技術(shù)人員、科研人員）、理論資源（教學(xué)理論、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)）、硬件資源（實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室、設(shè)施設(shè)備）等，教師以這些資源為依托，與教學(xué)理論研究者開(kāi)展合作。通過(guò)實(shí)際的教學(xué)過(guò)程，驗(yàn)證教學(xué)理論的正確性和可行性，跟蹤教學(xué)效果并做出評(píng)價(jià)。

“科學(xué)模式+實(shí)踐模式”是從具體的角度體現(xiàn)教學(xué)理論的應(yīng)用，注重過(guò)程的控制，即程序和步驟。計(jì)算機(jī)工程教學(xué)方案的設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展、經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、教學(xué)成果推廣等活動(dòng)構(gòu)成了教學(xué)理論應(yīng)用過(guò)程鏈，科學(xué)模式必須給出整個(gè)鏈條的應(yīng)用說(shuō)明書，包括每個(gè)環(huán)節(jié)的前期條件、實(shí)施步驟等。教師參照說(shuō)明書能夠很好地開(kāi)展教學(xué)實(shí)踐，通過(guò)實(shí)踐模式來(lái)檢驗(yàn)科學(xué)模式，并使教學(xué)理論不斷得到改進(jìn)。

“解放模式”是在上述前兩種模式的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步解放教師的價(jià)值和興趣，使教師成為教學(xué)理論的建構(gòu)者，其核心在于合理的批判，不盲目跟從教學(xué)理論的指導(dǎo)，而是帶著審視的態(tài)度開(kāi)展教學(xué)。由于計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”跨學(xué)科教學(xué)理論涉及的方方面面很多，各種元素和資源交織存在和作用，使教學(xué)過(guò)程存在很多不確定性和隨意性，需要教師具備較強(qiáng)的掌控能力和應(yīng)變能力，并能夠在多變的教學(xué)狀態(tài)下發(fā)現(xiàn)教學(xué)理論存在的問(wèn)題，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，使其得到升級(jí)。

綜上，在“互聯(lián)網(wǎng)+”與信息化、智能化快速發(fā)展的時(shí)代，傳統(tǒng)單一計(jì)算機(jī)學(xué)科的教學(xué)理論與教學(xué)模式已不能滿足復(fù)合型人才培養(yǎng)的需求，急需建立計(jì)算機(jī)工程“科—產(chǎn)—教”融合的跨學(xué)科教學(xué)理論。其作用機(jī)理體現(xiàn)在以學(xué)科主體、教學(xué)實(shí)施主體、人員主體為基礎(chǔ)的同源融生、多元互補(bǔ)、流動(dòng)開(kāi)放、合力增值等作用。通過(guò)同一學(xué)科元素之間的內(nèi)部移植、不同學(xué)科之間的縱向移植和不同學(xué)科之間的橫向移植實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科移植教學(xué)。本文從“科—產(chǎn)—教”整合與重構(gòu)、生產(chǎn)式建構(gòu)主義實(shí)踐教學(xué)等方面展開(kāi)相關(guān)理論應(yīng)用研究，最后提出教學(xué)理論應(yīng)用模式的選擇，為開(kāi)展計(jì)算機(jī)工程跨學(xué)科教學(xué)提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐方向。

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【作者簡(jiǎn)介】潘 翔（1981— ），廣西南寧人，廣西經(jīng)濟(jì)管理干部學(xué)院高級(jí)工程師。

（責(zé)編 盧 雯）endprint