新工科背景下IT+CT+DT專業(yè)群課程體系建設研究

包 雨，管 連，梁建花，樊 壯

（上海世紀鼎利教育科技有限公司，上海 202150）

0 引言

世界范圍內(nèi)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在興起，新經(jīng)濟形態(tài)在全球蓬勃發(fā)展。IT（Information Technology）+CT（Communications Technology）+DT（Data Technology）時代的融合孕育了ABC時代，即人工智能時代+大數(shù)據(jù)時代+云計算時代。新一代信息技術突破性發(fā)展促使學科交叉融合加速，新興學科不斷涌現(xiàn)，新工科建設成為新形勢下的重大戰(zhàn)略選擇。但目前新工科課程體系建設缺乏系統(tǒng)化設計，未突出新工科建設要求和工程教育改革的要求，產(chǎn)教融合、校企合作育人的良好生態(tài)尚未形成，人才培養(yǎng)質量尚未達到社會需求和期望，學生所學的知識面臨著“畢業(yè)即過時”的尷尬，課程體系與市場需求還未有效匹配。

1 新工科對課程體系建設的要求

新工科建設要求主動布局、設置和建設服務國家戰(zhàn)略、滿足產(chǎn)業(yè)需求、面向未來發(fā)展的工程學科與專業(yè)，要注重大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算等新產(chǎn)業(yè)對卓越人才的需求狀況及變化趨勢[1]。在教育部印發(fā)的《教育部關于公布2018年度普通高等學校本科專業(yè)備案和審批結果的通知》顯示：全國共有35所高校獲首批“人工智能”新專業(yè)建設資格，203所高校獲批“數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術”專業(yè)，96所高校獲批“智能科學與技術”專業(yè)，25所高校獲批“大數(shù)據(jù)管理與應用”專業(yè)。與此同時，傳統(tǒng)工科專業(yè)也亟需在新技術發(fā)展背景下改造升級，如軟件工程、通信工程等。

新工科的內(nèi)涵和特征決定著對課程體系和教學內(nèi)容的改革是系統(tǒng)性的，要注重培養(yǎng)學生跨學科思維和跨界整合能力的新的專業(yè)課程建設，注重融合新工科學科前沿知識和相關學科交叉知識、原理和方法。實踐是創(chuàng)新的基礎，新工科建設強調(diào)工程實踐對理論課教學的驅動作用。隨著新技術、新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟的快速發(fā)展及時對培養(yǎng)方案、課程設置和教學內(nèi)容做出調(diào)整[2]。

新工科的建設和發(fā)展要從“以教師為中心”逐步走向“以學生為中心”，引導學生主動學習、主動實踐，提高學生適應變化能力與工程創(chuàng)新能力[3]。課程體系設計也要將以“學生為中心”的理念貫穿于全過程。

產(chǎn)教融合是新工科建設的龍頭，新工科建設需要校企深度合作，共同參與專業(yè)人才培養(yǎng)方案編制、專業(yè)課程與實踐課程體系的設計[4]。在國家鼓勵產(chǎn)教融合的時代背景下，校企共建系統(tǒng)化課程，才能實現(xiàn)教學的規(guī)范化，零散的企業(yè)實習和項目訓練并不能實現(xiàn)系統(tǒng)培養(yǎng)工程人才的目標。

2 創(chuàng)新實施“超級混合式UBL人才培養(yǎng)模式”

基于新工科對課程體系建設的要求，鼎利教育集團針對新工科專業(yè)建設中人才培養(yǎng)體系與產(chǎn)業(yè)發(fā)展不相適應，人才培養(yǎng)不能有效對接產(chǎn)業(yè)需求等問題，以UBL（Ultrawise Blended Link）人才培養(yǎng)模式[5]為指導，構建IT+CT+DT專業(yè)群相關專業(yè)如軟件工程、通信工程、數(shù)據(jù)科學與大數(shù)據(jù)技術、智能科學與技術等專業(yè)的課程體系。UBL人才培養(yǎng)模式秉承“以產(chǎn)業(yè)帶教育，以教育促產(chǎn)業(yè)”的教育理念，鏈接“教育云”和“產(chǎn)業(yè)云”，遵循OBE和CDIO國際工程教育模式，通過“學、習、做、就業(yè)”4個階段，分別以“任務驅動、案例驅動、項目驅動、崗位驅動”的教學模式，逐步實現(xiàn)“知識融通、技能融通、崗位融通”，系統(tǒng)提升學生的工程體系、工程思想、解決工程問題的能力以及職業(yè)發(fā)展的能力；通過“技能儲備、仿真實訓、崗位實訓、就業(yè)實習”人才培養(yǎng)全周期，構建“邊學習—邊實踐—再學習—再實踐”的學習模式，引進和應用產(chǎn)業(yè)人才標準，依托生產(chǎn)性實訓基地，承接真實產(chǎn)業(yè)項目，最終實現(xiàn)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求無縫對接。

圖1 UBL人才培養(yǎng)模式

3 構建以產(chǎn)業(yè)需求為導向的課程體系

3.1 產(chǎn)業(yè)用人需求分析

（1）產(chǎn)業(yè)用人需求調(diào)研。對IT+CT+DT產(chǎn)業(yè)用人需求進行調(diào)研，主要包括產(chǎn)業(yè)的技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢、人才結構現(xiàn)狀、職業(yè)發(fā)展趨勢、人才需求、職業(yè)發(fā)展和崗位對職業(yè)能力的要求、職業(yè)資格要求、教育現(xiàn)狀、就業(yè)現(xiàn)狀等內(nèi)容。

（2）典型職位分析及描述。確定行業(yè)典型職位，并對典型職位的性質、崗位職責、任職要求、考核標準等進行分析，形成規(guī)范化的職位描述，并咨詢專家意見。

（3）勝任模型建立。構建勝任典型職位的知識模型、能力模型和素質模型。勝任模型指導專業(yè)人才培養(yǎng)目標和要求的制訂，為就業(yè)競爭力模型和人才評價提供基礎和依據(jù)。

3.2 課程體系設計思路

（1）典型工作任務分析。對典型工作任務進行分析，為課程體系的建立和課程開發(fā)提供產(chǎn)業(yè)需求的依據(jù)。典型工作任務分析后形成典型工作任務描述，主要包括典型工作任務、工作過程、工作工具及方法、對工作和技術的要求等。

（2）培養(yǎng)目標和規(guī)格確定?；诘湫凸ぷ魅蝿彰枋?，對完成典型工作所需的知識、能力和素質進行分析，明確專業(yè)人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標和培養(yǎng)規(guī)格。

知識指勝任產(chǎn)業(yè)和目標職位的基礎知識、專業(yè)知識和行業(yè)知識等。新工科背景下，需要關注多學科交叉復合知識、新工科領域前沿知識。

能力指勝任產(chǎn)業(yè)和目標職位的專業(yè)能力以及軟技能。專業(yè)能力方面需要關注復雜工程問題解決能力和非結構化解決問題的能力；軟技能方面要關注創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、團隊協(xié)作能力、動態(tài)適應能力等。

素養(yǎng)指勝任產(chǎn)業(yè)和目標職位所需的潛在的態(tài)度、內(nèi)驅力等。素養(yǎng)方面需要關注工程倫理、社會意識、全球視野、批判性思維等。

IT+CT+DT專業(yè)群共性的軟技能和素養(yǎng)為可遷移能力，是職業(yè)生涯中除崗位專業(yè)能力職位的共性能力和職業(yè)素養(yǎng)，可以遷移應用于不同的工作環(huán)境。

（3）學習單元分析。分析完成典型工作任務所需的知識單元、能力單元和素質單元。

（4）課程體系構建。一門課程由若干知識單元（章）、能力單元和素質單元組成，同一知識分類的、相關性很強的知識單元構建一門課程；能力單元是有知識基礎的，所以一個能力單元可以對應的一個或幾個知識單元，那么這個能力單元可以作為對應知識單元的實踐單元；如果有的能力單元跨越的知識單元太多，涉及多門課程，就設計為綜合實踐課程，素質單元的培養(yǎng)貫穿于課程體系中。職位對知識、能力的共性要求可歸為專業(yè)基礎課和專業(yè)核心課；崗位的特性要求或個性要求可對應專業(yè)方向課和專業(yè)選修課。通過對典型工作任務所需的知識、能力和素質單元的分析和組合，最終構建“通識類課程+專業(yè)基礎課+專業(yè)核心課+專業(yè)方向課+專業(yè)選修課+小學期實訓課+綜合實踐課+實習”的課程體系。通過這樣的構建方法，可以有效地將培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求和課程體系的具體映射關系系統(tǒng)地體現(xiàn)出來。

3.3 實踐課程體系化設計

產(chǎn)教融合的一個重要特征是將產(chǎn)業(yè)項目案例帶到實踐教學課程中。實踐案例的設計既要考慮知識的體系性，又要考慮實踐設備或產(chǎn)業(yè)案例的適用性。通過產(chǎn)業(yè)需求分析和學習單元分析，將實踐設備功能點、實訓案例、專業(yè)課程所涉及知識點等進行體系化設計。在案例設計過程中要考慮技術的更新迭代，實踐案例設計過程中強調(diào)知識點與所設計的案例之間的弱耦合關系，如果有新的技術或新技術點出現(xiàn)，只需替換或更新案例中對應的內(nèi)容即可。

以軟件工程專業(yè)（Java方向）為例，軟件工程專業(yè)的實踐課程包含小學期實訓課程和綜合實踐課程，都是圍繞Java技術開發(fā)和應用開展的，具體見表1。綜合實踐課程共有3門，分別對應各個階段課程學習的實現(xiàn)目標，要求學生能夠綜合運用相關的理論、技能完成產(chǎn)業(yè)仿真項目的綜合實踐，以獲得實際工程經(jīng)驗和技能。在不斷的實踐過程中，在授課教師（或項目經(jīng)理）的引導下，學生可以不斷地發(fā)現(xiàn)問題，并確定項目開發(fā)中的實現(xiàn)目標；利用預設的項目問題不斷地強化知識和技能掌握程度，提高實踐動手能力；經(jīng)過學習和鍛煉后，能夠經(jīng)歷大部分實際產(chǎn)業(yè)項目中需要注意的共性問題，并有效地在開發(fā)工作中規(guī)避或是解決這些共性問題，達到企業(yè)“招之即來，來之即用”的用人需求。

表1 軟件工程專業(yè)（Java方向）實踐案例體系架構

3.4 模塊化核心課程單元構建，實現(xiàn)課程模塊專業(yè)群復用

以“模塊化”思想建立每個專業(yè)的核心課程體系，每門課程以3級（課程—章節(jié)—知識點）目錄形式表現(xiàn)，將模塊的“粒度”做到盡量細致，以滿足未來“按需變化”的需求。

第3級是知識點，確認每一個知識點需要講授的內(nèi)容，授課所需的課時（含理論學時和實踐學時）；第2級為章節(jié)，由內(nèi)容相近的若干知識點構成；第1級為課程，每門課程由若干章節(jié)組成；在課程之上，為專業(yè)方向，一個專業(yè)方向由若干核心課程組成；在課程上一層為專業(yè)群，由技能相近的幾個專業(yè)組成一個較大的專業(yè)群，核心課程可以在專業(yè)群內(nèi)最大程度的復用。

模塊是模塊化設計和制造的功能單元，具有三大特征：①相對獨立性，可以對模塊單獨進行設計、制造、調(diào)試、修改和存儲，每一個模塊具備相對的獨立性和完整性；②互換性，粒度程度相同的模塊，容易實現(xiàn)模塊間的互換，從而使模塊滿足更大數(shù)量的不同專業(yè)的需要；③通用性，有利于實現(xiàn)專業(yè)群內(nèi)課程模塊的復用，也便于根據(jù)不同的專業(yè)方向需求進行組合,甚至實現(xiàn)跨專業(yè)間的模塊復用。

課程模塊的復用可以利用已經(jīng)成熟的經(jīng)過驗證的課程模塊，可以縮短課程開發(fā)周期，做到課程資源最大化利用，具體如圖2所示。

圖2 專業(yè)群課程資源重復與復用示例

4 構建“以學生為中心”的教學模式

4.1 新工科建設對教學模式的要求

傳統(tǒng)的教學模式已經(jīng)不適應新工科建設的要求，新工科專業(yè)培養(yǎng)目標的實現(xiàn)需要通過教學組織形式設計和教學內(nèi)容的組織來提高學習興趣；需要研究性學習、小組合作學習等方式提高學習的參與度；需要線上、線下混合式教學方式等提高教學效果；需要以能力為導向的教學設計并輔以過程性評價提高學生的多種能力[2]。新工科建設要充分實現(xiàn)“以教為主”向“以學為主”轉變、“以課堂為主”向“課內(nèi)外結合”轉變及“以結果評價為主”向“結果過程結合”轉變[3]，提高新工科人才培養(yǎng)的質量。

UBL人才培養(yǎng)理念與培養(yǎng)模式堅持“精講多練”，構建“邊學習—邊實踐—再學習—再實踐”的學習模式；通過“任務驅動、案例驅動、項目驅動、崗位驅動”教學模式，在“做中學，學中做”系統(tǒng)提升職業(yè)能力。將UBL理念貫穿在整個教學模式和方法中，通過多種方式培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力、創(chuàng)新能力、項目實踐能力及解決實際問題的能力。

4.2 基于UBL培養(yǎng)理念的教學方法

4.2.1 知識域（L0-L50）、技能域（L50-L100）的教學方法

知識域（L0-L50）的教學方法可采用3W1H教學法、示范指導教學法。其中3W1H教學法的思路是為什么要學該知識點（Why），該知識點是什么（What）,該知識點用在何處（Where）和如何使用該知識點（How）；示范指導教學法指利用現(xiàn)場直觀的模擬示范講解或通過多媒體課件，為學生進行操作演示、教具演示，使學生能通過直觀、具體、形象、生動的現(xiàn)場環(huán)境感受。

技能領域（L50-L100）的教學方法可采用情景教學法、游戲活動法、競賽法、案例教學法等，教學資源需要用到多個項目案例、源碼等。同時，需要設計對理論和實踐進行綜合評價的考核題庫。

教學資源的開發(fā)和設計要支持教師備課、教學進度跟蹤、學生自學和自測，支持精講多練、教考分離、線上線下結合及AI客服（智能在線答疑系統(tǒng)）。

4.2.2 實現(xiàn)L100-L300目標的教學方法

為了實現(xiàn)L100-L300的培養(yǎng)目標，應進行系統(tǒng)設計、分段實施，并為L00-L300人才培養(yǎng)提供硬場景（生產(chǎn)性實訓基地）和軟場景（企業(yè)生產(chǎn)過程），為實現(xiàn)L100-L300的教學提供保障。

（1）項目驅動（L100-L200）。綜合實踐課程的設計以項目驅動為導向，主要通過項目案例實現(xiàn)產(chǎn)教融合，主要教學方法包括模擬角色表演法、行為導向法、現(xiàn)場教學法、主題情景演練法等。實施過程中注重學生主動性的培養(yǎng)，可以制定游戲體系，完善實施規(guī)則。

（2）崗位驅動（L200-L300）。此階段主要以企業(yè)崗位驅動，對真實的產(chǎn)業(yè)項目進行強化訓練，然后讓學生在真實的企業(yè)環(huán)境中去實習和學習，使學生在畢業(yè)時就具備了一年的工作經(jīng)驗，成為產(chǎn)業(yè)和企業(yè)所需人才。

UBL的理念是將產(chǎn)業(yè)真實項目引入到學校中，在搭建的生產(chǎn)型實訓基地中,在項目經(jīng)理、企業(yè)導師的帶領下學生能夠按時并按照工程質量的要求完成項目。在這個過程中培養(yǎng)學生分析問題及解決問題的能力。實習及畢業(yè)設計也以實踐應用為導向，讓學生在真實的企業(yè)環(huán)境中學習，使學生畢業(yè)時就具備了一年的相關崗位的工作經(jīng)驗，實現(xiàn)學生的培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)的需求之間的無縫對接。

5 結語

新工科建設與發(fā)展是國家產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的現(xiàn)實需求。隨著IT+CT+DT融合時代的到來，對IT+CT+DT相關專業(yè)群的建設尤為重要。對相關傳統(tǒng)學科的升級、改造，對新生學科和新興學科的建設需要一套科學的建設方法和更新機制，使得專業(yè)課程體系的設置既符合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求和趨勢又可靈活地根據(jù)產(chǎn)業(yè)和技術發(fā)展進行更新。基于UBL人才培養(yǎng)理念和培養(yǎng)模式的課程建設方法及教學方法，有助于為新經(jīng)濟形態(tài)下培養(yǎng)具有跨學科交叉融合知識、批評性思維、自主終身學習能力的高素質、創(chuàng)新型卓越工程人才。實現(xiàn)新工科建設的目標需要在產(chǎn)教融合，校企合作的大背景下實現(xiàn)，同時，擁有具備相應資質和能力的“雙師型”教師隊伍以及與課程建設和教學實施相適應的互聯(lián)網(wǎng)教學平臺也是實現(xiàn)新工科建設目標的必要條件。鼎利教育集團將在產(chǎn)教融合的大背景下，聯(lián)合高校不斷探索面向當前和未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展急需的學科專業(yè)建設方法，積極實踐新工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案、課程體系的建設及開發(fā)，不斷改革教育教學模式，大力培養(yǎng)高素質創(chuàng)新型人才，服務我國產(chǎn)業(yè)轉型升級及助力國家競爭優(yōu)勢的獲得。