新工科背景下信息類課程體系創(chuàng)新實踐研究

邊倩 王振鐸 石建威 魏忠 陳曉范 申海杰 田新志 李彩紅

摘要：“新工科”的“新”，與以往相比，其內(nèi)涵表現(xiàn)在人才具有新素養(yǎng)，教育需要新結(jié)構(gòu)，教學要有新方法。該研究以信息類課程體系創(chuàng)新實踐探索為抓手，突出新工科辦學特色，以學生自主學習為核心，科學有效進行教學過程及案例設計，進行課程體系創(chuàng)新實踐綜合改革和人才培訓模式的創(chuàng)新模式探索。實現(xiàn)應用型本科學生的一體化三段式教學方式，將知識、技能、體驗有機融合起來，完善以企業(yè)價值為核心的專業(yè)質(zhì)量評價體系。

關鍵詞：OBE；新工科；創(chuàng)新實踐；課程體系

中圖分類號：G642.0 ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）31-0114-04

1 緒論

新工科建設目的是培養(yǎng)滿足當代社會發(fā)展需求的新型科技工程人才，實質(zhì)就是面向全體學生，優(yōu)化人才培養(yǎng)工程，關注人才培養(yǎng)成效和學習效果，強化學生工程意識，提升工程人才培養(yǎng)水平[1]。“新工科”的“新”，與以往相比，其內(nèi)涵表現(xiàn)在人才具有新素養(yǎng)，教育需要新結(jié)構(gòu)，教學要有新方法。

本課題基于OBE教學理念，探索教與學的關系，改革課程的教學方法，注重以學生為中心的質(zhì)量工程，科學有效進行教學過程及案例設計，強調(diào)教學的核心不是誰為主角的問題，而是應當以教與學關系為核心（如何教，誰來教的學問）[2]。深度挖掘教與學之間的關系。這里以人工智能與網(wǎng)絡技術綜合應用課程體系創(chuàng)新實踐探索為抓手，結(jié)合院校自身實際，探究新工科專業(yè)建設中須解決的一些突出問題，概括起來，主要是三個方面。

1.1 從預期學習產(chǎn)出為中心來看，就是培養(yǎng)什么樣的人，教什么的問題

目前，為緊跟科技的發(fā)展腳步，滿足市場需求，本科階段各專業(yè)課程設置也會定期更新、替換、拓展部分教學內(nèi)容，增加新技術課程的引入，讓學生及時把握新技術前沿，適應社會需求。于是本科階段有限的四年時間，開設的課程門數(shù)越來越多，課時大幅壓縮，有些“撒胡椒面”的態(tài)勢，學生也是“蜻蜓點水”，值得我們?nèi)ニ伎?。俗話說，“基礎不牢，地動山搖”，能否因地制宜，進一步凝練專業(yè)方向，優(yōu)化知識結(jié)構(gòu)，制訂較為合理全面高效的人才培養(yǎng)方案，而不是什么熱門就開設什么課程，一味地迎合市場，卻忽略了人才培養(yǎng)的根本。

其次，部分教學內(nèi)容與現(xiàn)行體系不盡合理，存在知識、技能、體驗相互分離，學生無法將松散的理論知識與技術工具、創(chuàng)新能力有機結(jié)合起來。因此，也需要構(gòu)建新的課程教學內(nèi)容和體系，以適應新型人才的培養(yǎng)。

最后，探索校企深度融合的應用型本科專業(yè)人才創(chuàng)新培養(yǎng)模式。

探索與企業(yè)進行深度合作，協(xié)同育人，根據(jù)市場和企業(yè)的需求，更新課程設置和教學方式，使學生得到最實用知識學習和技能培養(yǎng)。建設多主體參與，校內(nèi)外資源共享的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐基地。

1.2 從組織實施來看，是怎么教的問題

以學生為中心，以成果為導向，也就要求我們在教學方法、教學手段等方面不斷進行變化和改進，其突出問題是：

1） 教學方法及手段不豐富。課堂教學上教師單向付出，使得學生在教學過程中的積極性不高。同時，實踐教學內(nèi)容和實踐方法上還有待提高，導致理論與實踐脫節(jié)、現(xiàn)實與未來脫節(jié)、教學與研究脫節(jié)、過程與目標脫節(jié)。所以，需要進一步思考并探索出更有效的教學方法和手段。

2） 教材內(nèi)容偏向理論與最新前沿發(fā)展脫節(jié)。目前教材內(nèi)容涵蓋很多抽象理論，教學內(nèi)容上未能跟上智能化網(wǎng)絡綜合應用領域的新發(fā)展和新動態(tài)，因此，需要構(gòu)建一套理論、技能與實踐并重的全新課程線上線下學習資源。

3） 教學信息化建設沒跟上。MOOC和翻轉(zhuǎn)課堂等新型教學手段出現(xiàn)，豐富了課程的教學形式[3]。要加強這方面的建設，將“互聯(lián)網(wǎng)+”全面引入本門課程。

1.3 從評價教育來看，是教育要形成閉環(huán)反饋

多方面多角度對教育效果進行總結(jié)評價，促進其不斷完善優(yōu)化，以達到更好的教學效果。需要構(gòu)建新的課程考核評價體系。

2 研究目標

信息系統(tǒng)在貫徹“知識能力素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展”一條育人理念方面具有支撐與推動作用[4]。通過大數(shù)據(jù)的應用，加強“師資教學能力、學科專業(yè)課程、實驗訓練條件、理論實踐成果、教學質(zhì)量體系”五項基本建設提供支撐，從而推動教學訓練水平和人才培養(yǎng)質(zhì)量不斷提升；實現(xiàn)實驗教學資源的共享，促進不同學科之間的聯(lián)系和合作；提升學校整體的教學和科研水平。

課題研究基于OBE教學理念，注重學生學為中心的質(zhì)量工程，科學有效進行教學過程及案例設計，強調(diào)教學的核心不是誰為主角的問題，而是以教與學關系為核心。以信息類課程體系創(chuàng)新實踐探索為抓手，結(jié)合學校學科建設目標，突出新工科辦學特色，以學生自主學習為核心、工程認證為標準，進行課程體系創(chuàng)新實踐綜合改革和人才培訓模式的創(chuàng)新模式探索[5]。實現(xiàn)應用型本科學生的一體化三段式教學方式，將知識、技能、體驗有機融合起來，完善以企業(yè)價值為核心的專業(yè)質(zhì)量評價體系，提高新工科專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)競爭力，并能惠及學校其他相關專業(yè)。

3 項目研究與實踐的主要思路

以教與學關系為中心，注重所有知識、原理的背后的邏輯關系及場景。本課題力求探索并實踐以學生學為中心的創(chuàng)新課程體系，將多種實操技能分階段、分層次遞進融合到課程體系中，讓學生漸進式地掌握多種實際技能，新進的教育理念和創(chuàng)新方式，提升以學生為中心的學習效果，適應市場對人才的要求，并且用大數(shù)據(jù)技術推演論證創(chuàng)新理論得出科學的創(chuàng)新教學改革結(jié)論。按照OBE理念，培養(yǎng)學生使之能夠：掌握深入的工程技術基本原理，并能用于工程實踐；創(chuàng)建和處理新產(chǎn)品、新過程、新系統(tǒng)中發(fā)揮主導作用，把人才培養(yǎng)的質(zhì)量和效果作為檢驗一切工作的根本標準。

3.1 摒棄單一線下教學模式，采取線上+線下教學模式

目前，學校課程多數(shù)課程采用線下學習模式，這種模式下，學習資源、交流互動等都非常受限。因此，課題團隊計劃開展線上和線下相結(jié)合的教學模式，如圖1所示。學生學習的過程中，包含線上學習環(huán)境和線下學習環(huán)境?？梢酝ㄟ^兩種途徑獲取知識，實體學習資源和網(wǎng)絡學習資源。

3.2 圍繞“知識→技能→體驗”，構(gòu)架新的教學內(nèi)容及體系

目前多數(shù)課程的問題是：知識、技能、體驗分離，學生無法將松散的知識體系與技術工具和創(chuàng)新作品結(jié)合起來。針對目前課程教學內(nèi)容和體系存在的問題，本課題將從教與學的關系視角探索全新的課程內(nèi)容和教學體系，從知識、技能、學生體驗三個方面進行改革。

3.3 ?摒棄紙上考試方式，采取作品提交考核方式

考核方式采取小組協(xié)作完成作品并提交作品的形式進行考核。小組同學完成作品、設計實現(xiàn)過程，以專利，軟件著作權、軟件產(chǎn)品的與主流科技界接軌的考核模式。這種考核方式可以完成對學生知識、技能、體驗的全景考核。

3.4 教師不再單向付出，教師參與學生獲取知識、技能和體驗的全過程

教師把知識數(shù)碼化，為學生提供題庫、微課、若干次作業(yè)；學生分解完成個性化的實用、有趣的任務系統(tǒng)。

因此，基于成果導向理念，對課程進行反向設計?；谠诰€教學平臺，設計出適合學院相關專業(yè)應用型本科學生的一體化三段式教學方式。

一體化為：

理論與實踐一體化：打破理論與實踐的分隔，實現(xiàn)理論與實踐一體化。

現(xiàn)實與未來一體化：面向未來開放式教學，研討未來知識甚至教員不會的知識。

教學與研究一體化：教學和研究一體化，教學的過程中同時進行學習與研究。

過程與目標一體化：目標分解到過程，快速的過程反饋與任務迭代支撐總體目標的實現(xiàn)。

三段式為：

課程分三段學習：知識、技能、體驗三段式教學，知識課在線考試，題庫開放引導自主學習，上課開拓思維交互研討。技能課具體的實踐環(huán)節(jié)，完成具體的技能任務，支撐協(xié)作型、綜合性任務的實現(xiàn)。體驗課完成和行業(yè)相關的實戰(zhàn)性綜合性任務。教師按團隊授課：理論課、實踐課、作品課，團隊方式進行授課，分別由相關專業(yè)的教員負責相應分段或內(nèi)容的任務指導。

學生按作品考核：在線考試、技能關、團隊演，每個階段每個任務都有明確的指標，通過在線考的方式測量理論學習任務掌握的進度，通過作品測量技能階段的任務完成程度，通過演講、演示，專家評估的方式測量體驗階段團隊協(xié)作真實任務的完成度。

4 具體措施

在信息化背景下，從傳統(tǒng)實驗教學培養(yǎng)的薄弱環(huán)節(jié)入手，由點及面地建立個體針對培養(yǎng)目標與實驗任務的有效反饋與測量體系，將可以為基于個體差異任務驅(qū)動模式的建立打下堅實的基礎。通過信息化措施，大大減少了對個體有經(jīng)驗教師的依賴，促使評價更具科學性。未來使得多學科、復合型、創(chuàng)新型教學團隊圍繞目標進行任務設計與教學實驗的組織，針對學生的作業(yè)、實驗報告、過程測驗、練習、行為等進行個性化多目標評價，根據(jù)過程反饋動態(tài)對任務進行調(diào)整，提高培養(yǎng)方式的適應性改善效果的教學方式成為可能。借助合作企業(yè)上海庚商課程信息在線教學平臺，實現(xiàn)基于“知識、技能、體驗”的教學內(nèi)容和體系。每階段按照：資源、活動、評價展開教學內(nèi)容，如表1所示。

資源：圍繞教育活動的匹配的實體或者虛擬的教學條件保障體系，包括授課和教室的條件、實驗室和科研的資源、教學管理的資源和師生互動的資源。

活動：圍繞教學活動深度認知而準備的個體或者群體的學習行為，這種行為必須使用某種動作來組織起來。

評價：圍繞教學效果而進行的對教育角色和團體以及資源保障和活動保障體系而進行的評價措施。評價采用評委打分、小組答辯評價以及學生互評等方式。

知識：按照教學計劃而進行的靜態(tài)的圍繞知識點而進行的條件系統(tǒng)。知識獲取包含三部分內(nèi)容：學習資源，活動以及評價。學習資源提供國際及國內(nèi)的一些標桿資源，包括卡內(nèi)基梅隆大學的一些課程包等，以及虛擬仿真軟件庫、微課、案例庫等。最終的評價以綜合作業(yè)、測驗、考試以及考勤各個方面給出知識部分的成績。

技能：圍繞人的肌肉記憶力和腦記憶力配合而準備的實驗項目和單項的重復訓練而達到一定指征的學習活動。技能方面的培養(yǎng)也包含三部分內(nèi)容：資源，活動以及評價。將多種實操技能分階段分層次讓學生掌握，開展各類課程實驗項目。

體驗：圍繞小組和與環(huán)境互動而進行的認知學習活動，包括真實項目、大賽、模擬項目、綜合性和復雜性多種能力訓練的團隊型協(xié)作學習。體驗也包含三部分內(nèi)容：資源、活動以及評價。資源包括最新案例，可將案例分解成任務包，配合活動包括教師分角色指導和分組指導以及進行網(wǎng)絡指導，并進行現(xiàn)場答辯。通過體驗部分的學習，學生掌握文獻綜述、商業(yè)報告、商業(yè)投標書、專利申報書、項目摘要說明書等的撰寫，掌握程序開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設計、網(wǎng)站設計等。課程實踐教學體系結(jié)構(gòu)為：

頂天（紅色）：標桿性學習條件和教育指向和教育目標導向。

立地（黃色）：圍繞教學而切實可行的一系列教學抓手。

在人間（綠色）：圍繞教學而進行的強制性和協(xié)同性教學活動。如圖3。

依據(jù)在線平臺按實踐項目階段分成任務包。學生通過考核方可進入下一階段學習。每包任務采取面授指導、平臺學習、在線測試、學生在線提交技能作品（作業(yè)）、日志，在線評閱的方式。最后以學生提交作品和現(xiàn)場答辯結(jié)束。

深化校企合作，構(gòu)建創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實踐課程體系建設。引入優(yōu)良的企業(yè)資源共建課程實踐體系。邀請具有豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的企業(yè)工程師作為課程實踐指導教師，引入校外導師機制，推動校企社會實踐基地的建設；選送優(yōu)秀骨干教師去企業(yè)掛職鍛煉、進行專業(yè)培訓等；選送學生到企業(yè)進行專業(yè)實習。

按照前述思路和舉措，本項目按照工作過程分析、職業(yè)能力分析、教學資源融合、教學團隊合作四個方面展開各階段實施任務，具體課程體系構(gòu)建流程如圖4所示。

5 研究創(chuàng)新點

1） 考核支持。提供教學活動結(jié)論性與形成性數(shù)據(jù)的完整留存，顆粒度細化到每個學生的每次活動。

2） 課表融合。和學校課表無縫融合，課程編號、班級名稱、教師工號、學生學號、學生名單與教務排課同步，班級課表可以細化到每一節(jié)課的課程章節(jié)與實驗項目，準確到課程與實驗大綱。

3） 實驗指導。支持實驗指導書、實驗視頻、在線資源、遠程實驗（虛擬化、仿真）、設備與實驗室在線預約、分組排實驗、實驗報告等功能，可對每個實驗項目提供虛擬與實體全資源支持；

4） 創(chuàng)新協(xié)同。支持創(chuàng)新項目執(zhí)行服務，提供階段安排、學生分組、角色分工、日報上傳、資源共享、導師評價、專家評審，支持創(chuàng)新項目的持續(xù)迭代；

5） 教學成績。提供單次考勤、作業(yè)、測試、實驗、小組，單獨成績的權重設置，總成績與理論、實驗、創(chuàng)新分類成績的設置，成績的導出；

6） 行為數(shù)據(jù)。提供基于課件、活動、人員等維度的行為數(shù)據(jù)采集，為學生畫像、課程統(tǒng)計、優(yōu)化改進提供支持。

6 結(jié)束語

本文以信息類課程體系為研究對象，提出通過應用型本科學生的一體化三段式教學方式，將知識、技能、體驗有機融合起來，使學生的理論和實踐水平得到了明顯提升。

參考文獻：

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[3] 仇怡，易語嫣，鄧淇中.基于MOOC平臺的地方高校應用型創(chuàng)新人才混合式教學研究[J].當代教育理論與實踐，2020，12（6）：23-27.

[4] 雷月梅，范秉相.知識、能力、素質(zhì)“三維一體”教學模式研究——以高校外國文學課程為例[J].河北農(nóng)業(yè)大學學報（農(nóng)林教育版），2016，18（4）：76-79.

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【通聯(lián)編輯：朱寶貴】

收稿日期：2022-04-25

基金項目：陜西省2021年度陜西高等教育教學改革研究項目《新工科背景下信息類專業(yè)創(chuàng)新實驗班人才培養(yǎng)模式構(gòu)建與實踐》（21BY183）資助；2021年度陜西省“十四五”教育規(guī)劃課題（SGH21Y0318、SGH20Y1436） 資助；2020年度陜西省第二批省級新工科研究與實踐項目《基于OBE的課程體系創(chuàng)新實踐研究促一流新工科人才培育》資助；2021年度陜西省高等教育學會課題（XGH21283） 資助；2022年教育部第一批協(xié)同育人項目資助

作者簡介：邊倩（1973—） ，女，教授，碩士，主要研究方向為計算機網(wǎng)絡等；王振鐸（1974—） ，教授，碩士，主要研究方向為軟件工程等；魏忠（1969—） ，男，副教授，博士，主要研究方向為信息化教育等；陳曉范（1981—） ，男，副教授，碩士，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)等；申海杰（1981—） ，男，副教授，碩士，主要研究方向為人工智能等；田新志（1975—） ，男，副教授，碩士，主要研究方向為物聯(lián)網(wǎng)等。