新工科課程設計新思維—跨技術專業(yè)融合

賀寧 賀萌

摘 要： 課程設計是新工科教學實踐中的一個重要環(huán)節(jié)。文章從高職院校新工科的定位開始，闡述新工科課程設計的主要思路，討論了課程設置的四大特點，并就新工科課程的發(fā)展策略提出了一些建設性的意見。

關鍵詞： 新工科； 高職院校； 課程設計； 專業(yè)融合； 虛擬學院

中圖分類號：G520.1 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2018）11-84-03

Abstract： Curriculum design is an important link in the teaching practice of new engineering. Starting from the orientation of the new engineering in higher vocational colleges， this paper expounds the main ideas of the curriculum design for new engineering， discusses the four characteristics of the curriculum design， and puts forward some constructive suggestions on the development strategy of the curriculum for new engineering.

Key words： new engineering； higher vocational college； curriculum design； specialty integration； virtual college

0 引言

云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、邊緣計算等領域蓬勃發(fā)展，應用實踐積累了越來越多的經驗。2018年3月，國家教育部頒布了第一批“新工科”研究和實踐項目計劃，不遺余力地推薦人工智能與計算機、數(shù)學、社會學等學科專業(yè)相互交融，形成復合專業(yè)培養(yǎng)新模式，持續(xù)推進我國互聯(lián)網與新工科持續(xù)快遞發(fā)展。

至2020年，新一代信息技術、機械電力、智能機器人、人工智能等應用型專業(yè)將成為最熱門的專業(yè)，涉及面向“新工科”的信息技術產業(yè)人才需求量將達到750多萬，機械、電控等人才缺口將升至800萬人，國家面臨著2025制造和工業(yè)4.0建設的嚴峻挑戰(zhàn)。

1 高職院校新工科的定位

高職院校與行業(yè)、職業(yè)、產業(yè)、企業(yè)有著相生融合、密不可分的關系。高職院校服務于國家重大發(fā)展戰(zhàn)略，培養(yǎng)高素質應用型技術人才。高職學生的基礎教育必須通過通識、普適化教育來完成，而人才培養(yǎng)目標又必須要具有強烈的專業(yè)性目標導向，因此，這樣的環(huán)境給高職教育提出了巨大的挑戰(zhàn)。

從目前高職院校專業(yè)設置的情況來看，大數(shù)據(jù)、云計算、計算機技術、電子技術類、網絡與信息工程、嵌入式之中某些專業(yè)都能納入“新工科”專業(yè)的范疇。因此，高職院?？梢試@互聯(lián)網和工業(yè)智能，以數(shù)據(jù)、控制、機械等領域設計新工科課程體系。制定具有多學科交叉特點的工程新專業(yè)人才培養(yǎng)方案，整合和優(yōu)化涵蓋各學科基礎知識的工科新專業(yè)課程體系和教學內容。

高職院校更為重視的是培養(yǎng)學生的實踐能力。2014年以來，教育部開展了產學研合作教育項目。至2017年，阿里、百度、華為、聯(lián)想、金智教育集團等企業(yè)已逐步與高職院校簽訂協(xié)議[1]，開展“群眾性創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新教育改革與實踐”、“人工智能課程體系研究與實踐”等教育部協(xié)同育人合作教育項目。結合工業(yè)技術發(fā)展的最新要求，推進高校人才培養(yǎng)改革[2]。

2 高職新工科課程設計主要思路

高職院校的新工科課程設置要務實求真，通過融合現(xiàn)有專業(yè)，改善人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式，提升人才培養(yǎng)質量，實現(xiàn)以過程培養(yǎng)為主的復合型教學范式。

2.1 克服教學內容與現(xiàn)階段發(fā)展不相適應的問題

新工科、互聯(lián)網信息技術促使教學模式、教學方法上的改變，也帶來了新增教學內容上的沖擊。教學內容的滯后性會大大降低學生的學習興趣。所以新工科要求教師與時俱進地設計教學內容和課程體系，建設適應產業(yè)發(fā)展需求的課程資源。教師需開闊視野，將有創(chuàng)新思維、設計思維、工程思維、批判性思維和數(shù)據(jù)化思維的教學內容融入教學過程中，伴隨崗位技能要求不斷提升的要求前行[3]。

2.2 解決教學目標與學生的期望值有一定的差異的問題

教師設定的教學目標、學生的期望值與學生現(xiàn)實學習狀況之間的差距，稱之為學習需要分析[4]。有時因為學生學習信心不足，或由于平時設計的教學目標任務過于模式化，生搬硬套使得教學目標沒有靈契，對學生來說太難太多，提不起學習興趣，導致課堂上完不成教學任務。所以在制定教學目標時，應適時適度、靈活多樣，結合教案和學生的實際理解。為避免學生成為上課玩手機的低頭一族，同時順應移動端信息化教學，還需結合各種各樣的信息化手段，例如動畫視頻或者AR技術，或各類移動端輔助信息化教學方式，使學生利用手機參與到課堂上來，學生上課就像在玩游戲，不知不覺中完成教師布置在教學過程中的各個任務，最后達成教學目標。通常來說，這樣的教學方式比較符合現(xiàn)代學生的期望值，他們更希望在新鮮有趣中獲得相關知識。

2.3 著重培養(yǎng)學生思維能力

在授課之前，教師需要根據(jù)內容對教學進行準備和設計，從設計一節(jié)課的知識點，到講授深淺，以及讓學生對知識點展開專項練習或者討論，并根據(jù)學生的情況，確定重點和難點，教學單元學時內知識的輸出量等。教師需要靈活處理教材，科學組織教學內容，并對教材內容進行合理取舍和歸納。此外，還需有廣泛的知識面的引導，培養(yǎng)學生發(fā)散性的思維方式。可以通過固定的現(xiàn)象，嘗試推測將會發(fā)生的事情，繼而驗證所推測的事件準確與否。在教學過程中，以實現(xiàn)目標為課堂的整體學習方向，將研究和探索結合在一起，并利用計算機來作為處理和分析信息的工具。這對教師的綜合素質要求也很高。教師要著重培養(yǎng)學生整體思維能力，逐步幫助學生在腦海中完善知識框架。

2.4 需要打破學科與專業(yè)界限

高職課程實踐通常需要多種專業(yè)技能，例如某智慧農業(yè)類實踐項目，從安裝傳感器開始，需要電子工程或物聯(lián)網的相關基礎知識，農業(yè)的系統(tǒng)運維，需要軟件信息技術中的信息系統(tǒng)前端、數(shù)據(jù)庫、軟件計算機后臺等，而農業(yè)項目中各類傳感器采集和系統(tǒng)運行的數(shù)據(jù)，又需要大數(shù)據(jù)專業(yè)中的數(shù)據(jù)采集、清晰和挖掘，至于優(yōu)化還需要人工智能專業(yè)的輔助。更多實踐性項目，包括接觸設備、了解生產工藝、熟練掌握數(shù)字化設備的業(yè)務程序，以及溝通協(xié)作，都需要我們打破傳統(tǒng)的知識形態(tài)和知識層級，將知識碎片加深融合，打破基礎課程和專業(yè)課程的邊界，讓學生能提前沉浸于綜合環(huán)境，接觸專業(yè)知識。

3 新工科的課程設置特點

新工科的課程設置必然緊緊圍繞學校新工科應用型人才培養(yǎng)的定位與專業(yè)培養(yǎng)目標進行。要遵循和認清教學規(guī)律，運用科學的方法，依照各個專業(yè)特點構成實踐教學互動各環(huán)節(jié)，貫穿和打通互相之間的內在關聯(lián)，形成緊密結合的實踐教學體系[5-6]。此外，新工科的課程設置還必須具有如下特點：

⑴ 具有競爭力

具有競爭力的課程體系能幫助學生在更深層次上發(fā)揮水平。高職的目標是激發(fā)學生比較高的潛能并且使其符合繼續(xù)教育及職場的要求，如果只憑借單一的技能就業(yè)，就會偏重于執(zhí)行，這只能勉強就業(yè)一些瑣碎的價值不高的基層工作。因此，從課程中培養(yǎng)出學生的獨具特色的能力，不僅需要是給出怎么做，還必須從更好層面思考問題的背后，以及給高職的學生提供具有競爭力的面向項目導向性課程。

⑵ 交叉融合

工科蘊含的學科，涉及能源、航天信息，計算機科學，機械，電機，化工等。新工科的研究往往有很強的市場需求應用背景，它的研究方法也與科學理論密切相關，并且有其自身的特點。但工科的優(yōu)勢是綜合運用而不局限于一套理論體系。交叉融合不僅僅局限于各個學科之間，而且應該更具有廣義的概念，一門學科對另一門學科的影響和滲透是全方位的，可能是知識層面的，也可能是方法層面的。因此，這里具有雙重含義：一是運用其他學科的研究方法研究本學科問題；二是從其他學科出發(fā)，借鑒其他學科的概念原理來分析本學科現(xiàn)象。交叉融合是實現(xiàn)新工科學科之間綜合交叉、促進知識互補的良方。

⑶ 可迭代

新工科課程設置，不但是讓學生掌握的知識和能力，而是取決于培養(yǎng)他們的思維模式，沖破慣性，進行“認知升級”[7]。通過快速迭代，可以將作業(yè)序列作為一個單元來構建學習路徑。在驗證每一門新工程課程的有效性后，可以建立基于工作任務的培訓方式。

迭代式教學方法常常以項目為驅動，形成“存在問題-探討方法-解決途徑-總結-新問題-探討方法”的螺旋式上升的過程，將知識點有機融入到項目中，通過任務驅動的形式激起學生的求知欲，然后適時引入講授新的知識點。因為是項目驅動，能夠重復迭代任務問題、主動探討和解決問題，從中完成任務和理解運用知識這一系列過程，使得學生能夠在解決問題的過程中對知識的掌握融會貫通，加深對知識的理解。也正因為新工科課程涉及的內容廣泛，實踐內容可以不斷地迭代更新，契合學習心理學中建構主義的思想，可以克服傳統(tǒng)專業(yè)教育教學方法的諸多弊端，引發(fā)學生較大的興趣。

⑷ 具有創(chuàng)新性

高職學生的創(chuàng)新能力和實踐能力是相輔相成的，一位學生也是必須具備了相應的通識化知識技能以后才能在這樣的基礎上有所創(chuàng)新；而目標導向性的實踐教學也需要不斷推陳出新，激發(fā)學生的參與和創(chuàng)造。創(chuàng)新能力的培養(yǎng)需要依靠體系和環(huán)境，大部分的創(chuàng)新是基于本學科以及本領域基礎知識的理解，跨學科的知識的熟練運用。新工科的課程體系業(yè)恰恰順應了這一點。

創(chuàng)新思維是培養(yǎng)高素質人才的重要環(huán)節(jié)，學生必須在學習中不斷積累經驗。新工科課程教學具有很強的邏輯性，要倡導、鼓勵學生質疑問難，鼓勵不斷提出新的問題。解決問題可能只需要運用技術上或者實驗方法上的改進，而提出新的問題和新的可能性，是思想升華的體現(xiàn)。如果沒有環(huán)境的跨越，就很難提出新思路，新工科的跨專業(yè)、跨學科帶來了很大程度上的思維擴散、思想碰撞，因此，在課程設置上需要嚴格遵循這一點。

我校在新工科跨學科專業(yè)上也已開展豐富得探索實驗。首先，提出“虛擬學院”的概念，即建立一個跨學科、跨專業(yè)的工業(yè)互聯(lián)網學院，整合相關專業(yè)，培養(yǎng)與產業(yè)需求相結合的人才。力爭走在全國先列，起好示范性帶頭作用。其次，為新工科課程創(chuàng)建優(yōu)良的軟、硬件條件，在信息化方面更是已經為新工科專業(yè)實現(xiàn)計算、存儲、帶寬資源動態(tài)云分配，幫助提高IT基礎設施資源的利用效率，提高基礎設施的應用和管理水平。第三，以“開放共享”的主旨從開放信息到開放學校的數(shù)據(jù)，隨著數(shù)據(jù)開放共享程度的提高，學校的開放共享水平也在不斷提升；并將本來分散存儲在不同事業(yè)部門、二級學院、校園數(shù)據(jù)作為整體加以利用，實行統(tǒng)一管理，為數(shù)據(jù)的分析、挖掘、使用提供基礎。這樣，更加方便快捷地促進新工科專業(yè)的融合。

4 結論

新工科專業(yè)的人才教育不是一朝一夕的事情，務必著眼于全面培養(yǎng)過程。本文提出了新工科課程設計的主要思路以及討論了新工科課程設置四大特點，但在實際教學環(huán)節(jié)中注重以上各種能力的培養(yǎng)，建立科學的質量評價標準，推動新工科課程設計教學的改革，以適應社會對人才的需求，將是孜孜不倦追求的目標。此外，更要結合國家2025戰(zhàn)略體系建設方向，逐步打造以新工科創(chuàng)新發(fā)展模式來引領職業(yè)教育現(xiàn)代化，促進高職學院“十三五”發(fā)展。因此，跨學科與專業(yè)融合的新工科課程建設任重而道遠。

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