基于互聯(lián)網(wǎng)高校工科產(chǎn)學(xué)研協(xié)作教學(xué)模式研究

廖祝華 易愛平 向德生

[摘 要] 隨著國家和社會對高校人才培養(yǎng)質(zhì)量要求的提高，多學(xué)科、全方位和多維度的工科人才培養(yǎng)協(xié)作模式已成為高校教學(xué)改革的必然選擇。通過分析信息化時代高校工科傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足，以及高校工科教學(xué)模式在課程大綱及教學(xué)內(nèi)容、方式、考核與實踐方面的協(xié)作要求，探討了在過程、內(nèi)容和條件方面產(chǎn)學(xué)研協(xié)作重構(gòu)的思路，進(jìn)而基于互聯(lián)網(wǎng)和信息化技術(shù)提出了線上線下混合式產(chǎn)學(xué)研協(xié)作的教學(xué)模式，以有效提升高校工科人才培養(yǎng)質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞] 產(chǎn)學(xué)研協(xié)作教學(xué);線上線下混合式;教學(xué)改革

[基金項目] 2019年度湖南省教育廳學(xué)位與研究生教育改革研究項目“基于內(nèi)容中心網(wǎng)絡(luò)的研究生課程教學(xué)模式改革研究”（2019JGYB205）;2019年度湖南科技大學(xué)學(xué)位與研究生教育教改研究項目“依托國內(nèi)一流培育學(xué)科建設(shè)，推動計算機研究生教育改革”（G71922）

[作者簡介] 廖祝華（1977—），男，湖南株洲人，博士，湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事計算機協(xié)作技術(shù)、信息化教學(xué)研究;易愛平（1979—），女，湖南株洲人，碩士，湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院實驗員，主要從事人工智能、信息化教學(xué)技術(shù)等研究;向德生（1975—），男（土家族），湖南張家界人，碩士，湖南科技大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院副教授，主要從事數(shù)字水印和信息化教學(xué)技術(shù)等研究。

[中圖分類號] G642.0 ?[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）19-0065-04 [收稿日期] 2021-11-09

引言

當(dāng)代科學(xué)的發(fā)展和重大技術(shù)成就的取得，越來越依賴于多學(xué)科和各領(lǐng)域之間的交叉與融合。而高校的本科和研究生教育作為國家培養(yǎng)高層次人才的主要途徑，同樣需要考慮學(xué)科和領(lǐng)域之間的交叉與協(xié)作?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》強調(diào)，要創(chuàng)新教育教學(xué)方法，探索多種培養(yǎng)方式，加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)。繼而在《中國教育現(xiàn)代化2035》的“提升一流人才培養(yǎng)與創(chuàng)新能力”戰(zhàn)略任務(wù)中提出，“探索構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研用深度融合的全鏈條、網(wǎng)絡(luò)化、開放式協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟。”[1]高校工科專業(yè)著重培養(yǎng)學(xué)生解決實際工程中的復(fù)雜問題，或解決新問題。復(fù)雜工程問題一般都涉及不同領(lǐng)域、專業(yè)和學(xué)科的知識。因此，在本科生、研究生的教學(xué)過程中，需要將專業(yè)知識與其他學(xué)科、應(yīng)用領(lǐng)域交叉，將研究問題與研究背景或關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用相結(jié)合，以及跨專業(yè)或行業(yè)的理論知識和實踐經(jīng)驗的交叉融合。而這需要注重跨領(lǐng)域，甚至跨專業(yè)的教師及專家的協(xié)作。但這些教師及專家通常比較分散，距離分布較遠(yuǎn)，若要求線下協(xié)作教學(xué)和研討則成本過高，各方都難以承受。而讓規(guī)模較大的學(xué)生出行時間和經(jīng)濟成本同樣較高。當(dāng)前受到關(guān)注的線上或線上線下混合式教學(xué)[2]不僅專家、學(xué)生匯聚不受空間制約，方便教學(xué)資源共享，并能實現(xiàn)跨域時空的交互，從而極大地節(jié)約了時間和經(jīng)濟成本。

目前高校工科類專業(yè)常見的協(xié)作式教學(xué)模式的形式多樣[3]，一種是自發(fā)的校企協(xié)作模式[4]，企業(yè)參與高校的實踐教學(xué)等。當(dāng)前校企合作存在互補性強，但合作的教學(xué)體制、評價機制等還不完善，缺乏方便、低成本和完善的協(xié)作模式[5]。另一種是政府主導(dǎo)的協(xié)同育人項目。該方式雖然有制度方面的約束和保障，但在協(xié)作方法和過程等方面則沒有約定，還需進(jìn)一步完善。還有一種是家校協(xié)同教學(xué)模式，如通過家校通、校視通等平臺或軟件，針對教師、家長和學(xué)生不同的用戶群體，在協(xié)同管理和協(xié)同活動等方面，一定程度上提供遠(yuǎn)程監(jiān)督和管理等方面的教育協(xié)作?？傊?，目前高校針對課程教學(xué)內(nèi)容、方式、考核和實踐等方面的全方位的優(yōu)質(zhì)資源或人員協(xié)作還比較缺乏。雖然支持物理世界數(shù)字化、場景虛擬化、網(wǎng)絡(luò)協(xié)作化，以及決策規(guī)劃智能化的技術(shù)和方法發(fā)展迅速，而近年提出的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作教學(xué)模式，仍缺乏深度的、全方位的協(xié)作及現(xiàn)代化技術(shù)與平臺的支持。

一、高校工科傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足

當(dāng)前專業(yè)課程教學(xué)模式的主要特點是：（1）一位主講教師教授若干名學(xué)生，而部分課程配備一到多名助教輔助答疑、批改作業(yè)。其中助教主要是教學(xué)經(jīng)驗欠缺的教師或?qū)W生擔(dān)任。這種線下教學(xué)雖能在短期內(nèi)通過“填鴨式”有效傳授知識，方便學(xué)生形成完整的知識體系[6]，但其存在明顯的缺陷，例如一位或少數(shù)幾位教師所擁有的知識和實踐經(jīng)驗存在局限性，對知識的應(yīng)用深度和廣度的了解有限。（2）僅位于教室的知識講授，存在實踐或應(yīng)用場景體驗的缺乏，而很多理論知識因為本身抽象而仍然晦澀難懂。此外，教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)安排和考核模式缺乏與相關(guān)學(xué)科知識、實際應(yīng)用的關(guān)聯(lián)，以及缺乏個性化設(shè)置，從而限制了學(xué)生對知識應(yīng)用、實際問題的了解以及思辨能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。（3）線上教學(xué)如果只有單個教師講解，學(xué)生容易陷入被動式收聽、收看模式，且缺少現(xiàn)場參與和體驗[7]，最終導(dǎo)致創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不足。

因此，傳統(tǒng)教學(xué)模式存在培養(yǎng)的學(xué)生知識面較狹窄，知識的理解缺乏深度和多角度，造成應(yīng)用和研究過程中缺乏相關(guān)專業(yè)、領(lǐng)域的知識和經(jīng)驗。而實際應(yīng)用往往涉及多個專業(yè)的知識和經(jīng)驗，因此教學(xué)與實際應(yīng)用存在較大程度的脫節(jié)。如缺乏對產(chǎn)業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀的了解，對真實應(yīng)用問題的深度思考，對真實實踐環(huán)境的認(rèn)知和體驗，同樣也缺乏應(yīng)對新形勢、新環(huán)境變化的全面、準(zhǔn)確、及時地適應(yīng)與調(diào)整。而通過不同專業(yè)、行業(yè)及不同領(lǐng)域人員之間教學(xué)協(xié)作，不同人員的知識結(jié)構(gòu)有較大互補，教學(xué)方法和評價手段也會有差異，從而有效實現(xiàn)教學(xué)主體與產(chǎn)學(xué)研多方面的協(xié)作，以及多學(xué)科、領(lǐng)域知識的交叉。因而，不同應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域人員能將同一問題的各方面知識、技術(shù)和應(yīng)用條件等加以深度分析、梳理，并將這些知識傳授給學(xué)生，使學(xué)生更全面的了解、分析和解決復(fù)雜問題。學(xué)生對其研究的復(fù)雜問題，可基于其應(yīng)用環(huán)境因素、條件制約因素和經(jīng)濟成本因素等，提出更有效、更實用化的方案，而不是坐而論道、紙上談兵。

二、新時期高校工科產(chǎn)學(xué)研教學(xué)模式協(xié)作內(nèi)容

當(dāng)前教育的主流理念[2]已直面其培養(yǎng)的本質(zhì)問題，即強調(diào)“以成果為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心”。該理念關(guān)注學(xué)生獲得的學(xué)習(xí)成果和對知識的應(yīng)用，以此為導(dǎo)向，反向設(shè)計教學(xué)過程。以學(xué)生為中心，將傳統(tǒng)的學(xué)生死記硬背式學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生理解、應(yīng)用和探究式創(chuàng)新等多層次學(xué)習(xí)。以學(xué)生學(xué)習(xí)效果反饋為驅(qū)動，使教學(xué)和學(xué)習(xí)過程持續(xù)改進(jìn)。這種教育理念能夠適應(yīng)快速發(fā)展的現(xiàn)代社會對應(yīng)用型和創(chuàng)新型人才的需求。但目前的教學(xué)方式很難達(dá)到“以成果為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心”。探究式創(chuàng)新需要對知識面有更廣和更深的理解。以學(xué)生為中心則需要更加關(guān)注學(xué)生的個性化發(fā)展。

當(dāng)前，發(fā)展如火如荼的線上教學(xué)解決了師生之間、學(xué)生之間異地學(xué)習(xí)的協(xié)作問題，但在交互、體驗感和評測反饋方面有待加強。此外，實際成果一般是在實際應(yīng)用環(huán)境下取得并可驗證，且需要多領(lǐng)域，甚至多學(xué)科知識的交叉與融合。即很多實踐也不能僅靠在教室或?qū)嶒炇彝瓿?，而更需要理論和實踐結(jié)合，與實際應(yīng)用環(huán)境接觸，與多領(lǐng)域的專家、工程師協(xié)作，與多學(xué)科知識交叉，最終才能取得好的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)成效。因此，基于當(dāng)前的技術(shù)、條件，以及對人才培養(yǎng)質(zhì)量的新要求，新時期對協(xié)作式教學(xué)模式需要從多方面進(jìn)行。如，教師與領(lǐng)域內(nèi)研究專家、技術(shù)工程師等人員協(xié)作，以達(dá)到教學(xué)人員在知識、經(jīng)驗等方面的互補。其中，參與教學(xué)的人員可以為相同專業(yè)（領(lǐng)域、行業(yè)）或跨專業(yè)（領(lǐng)域、行業(yè)）。協(xié)作人員在協(xié)作教學(xué)過程中可實施如教學(xué)大綱、內(nèi)容、形式及考核方式等各環(huán)節(jié)的協(xié)作，以增強教學(xué)質(zhì)量，達(dá)到資源、情景和智力共享等。產(chǎn)學(xué)研協(xié)作教學(xué)各環(huán)節(jié)的具體內(nèi)容主要包括以下幾點。

（一）教學(xué)大綱的協(xié)作設(shè)計

教學(xué)大綱是指導(dǎo)教學(xué)活動的重要文件，主要確定能夠達(dá)成教學(xué)目標(biāo)的知識范圍、重點和難點，建立教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)的對應(yīng)關(guān)系，設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)及采取相應(yīng)的教學(xué)方法，確立考核方式與教學(xué)目標(biāo)的關(guān)系。而通過跨專業(yè)、領(lǐng)域相關(guān)知識，以及理論知識與實踐經(jīng)驗結(jié)合，更能在目標(biāo)和方向上促進(jìn)問題解決能力和知識創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）教學(xué)內(nèi)容的協(xié)作生成

教學(xué)內(nèi)容是指傳授給學(xué)生的主要知識和信息，一般包括課程的知識概念、原理及基于這些知識概念和原理的實踐過程、方法等。通常，教材中的內(nèi)容是主要來源，但面向?qū)W生創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求，則基于實際應(yīng)用場景對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行實踐，并觀察實際應(yīng)用過程、結(jié)果，實踐理論方法將能取得更佳效果。此外，若針對實際問題提供答疑解惑，讓學(xué)生基于實踐更深入理解知識在應(yīng)用中的優(yōu)點和缺點等，則將提高學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。而這需要產(chǎn)學(xué)研領(lǐng)域?qū)I(yè)人員在教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行補充及實踐等各方面的協(xié)作。

（三）教學(xué)形式的協(xié)作支持

隨著互聯(lián)網(wǎng)和信息技術(shù)的發(fā)展，翻轉(zhuǎn)課堂越來越被重視，傳統(tǒng)的知識講授已被信息化資源替代，而知識應(yīng)用、現(xiàn)象分析、問題探究和研討創(chuàng)新則已成為課堂的主要形式[8]。這些形式的教學(xué)更需與專業(yè)知識理論研究和實踐人員的協(xié)作及應(yīng)用環(huán)境、實踐條件等多方面的支持，并提供與之相適應(yīng)的教學(xué)形式及翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)形式，從而讓學(xué)生學(xué)之有用、會用，并推陳出新。

（四）考核方式的多維協(xié)作

目前高校教學(xué)主要的考核方式有知識記憶型考核、簡單應(yīng)用或創(chuàng)新型考核等。而若要真正考核學(xué)生對知識的實際應(yīng)用和實用性創(chuàng)新能力，則需引入由產(chǎn)學(xué)研等多方專家組成的、多維度的協(xié)作考核，才更能檢驗其教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生的綜合能力。此外，產(chǎn)學(xué)研方面的環(huán)境和條件通常支持更多形式的考核。

隨著科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展，高校學(xué)生當(dāng)前需要學(xué)習(xí)的理論知識更加廣泛，應(yīng)用實踐越發(fā)復(fù)雜，如能從教學(xué)大綱、內(nèi)容、形式和考核等方面協(xié)作，提供全方位、差異化、個性化和精選的教學(xué)內(nèi)容，則學(xué)習(xí)者可以更好地根據(jù)自身目標(biāo)和條件，獲得滿足個性化、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)需求的理論教學(xué)和實踐內(nèi)容，從而切實提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

三、協(xié)作式產(chǎn)學(xué)研教學(xué)模式的構(gòu)建和運行

（一）協(xié)作式產(chǎn)學(xué)研教學(xué)模式的構(gòu)建

本文提出的產(chǎn)學(xué)研協(xié)作式教學(xué)模式可以通過為線上教學(xué)而開發(fā)的社交平臺、會議直播系統(tǒng)，以及當(dāng)前的在線教學(xué)平臺等為基礎(chǔ)，增加多種形式的協(xié)作教學(xué)模塊，給學(xué)者提供更方便、快捷的線上教學(xué)交流、教學(xué)設(shè)計與評測，以方便參與教學(xué)人員分享更好的教學(xué)內(nèi)容、方法和考核辦法等，同時提供相互交流和評議的平臺，最終達(dá)到匯集眾人之長，設(shè)計制作出更全面的教學(xué)大綱、課件，并提供知識講解和習(xí)題練習(xí)等。為完成這種協(xié)作模式，需要基于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)平臺在以下方面重構(gòu)協(xié)作教學(xué)功能。

1.過程協(xié)作。對于工程應(yīng)用類專業(yè)課程，利用網(wǎng)絡(luò)平臺，以專業(yè)教師為主，聯(lián)合教學(xué)、科研和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等專業(yè)人才，確定課程的基礎(chǔ)知識及重點、難點知識的清單，以及適應(yīng)不同層次和需求的教學(xué)與實踐大綱版本的協(xié)作構(gòu)建。如同一個教學(xué)（或?qū)嵺`）大綱可具有不同版本以對應(yīng)不同教學(xué)協(xié)作團(tuán)隊所提供的教學(xué)（或?qū)嵺`）內(nèi)容。同一個版本的教學(xué)（或?qū)嵺`）大綱可具有不同子版本，以包含一些特色或個性化的教學(xué)（或?qū)嵺`）內(nèi)容。基于教學(xué)（或?qū)嵺`）大綱的目標(biāo)、內(nèi)容清單和要求等制定多方認(rèn)同和可行的協(xié)作流程圖，然后產(chǎn)學(xué)研多方依據(jù)統(tǒng)一的協(xié)作流程，再基于各方資源和人員協(xié)作完成教學(xué)過程。

2.內(nèi)容協(xié)作。專業(yè)教師協(xié)同企業(yè)專家、科研工作者、外專業(yè)教師等協(xié)作制作或提供包括教學(xué)知識、研究現(xiàn)狀、復(fù)雜工程問題案例等各種教學(xué)材料，通過連接技術(shù)將本課程知識、交叉學(xué)科知識等關(guān)聯(lián)，通過語義技術(shù)將上下游知識應(yīng)用、行業(yè)問題等提供推薦、補充與擇優(yōu)，從而解決教學(xué)（或?qū)嵺`）內(nèi)容陳舊、簡單或?qū)嵱眯圆蛔愕葐栴}。

3.支持條件協(xié)作。根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、云計算及人工智能方法等條件協(xié)作，提供包括探究式學(xué)習(xí)、模擬訓(xùn)練等教學(xué)方法的支持，以及遠(yuǎn)程工程實踐場景、設(shè)備、軟件、操作流程等實踐方式的協(xié)作教學(xué)，并連接產(chǎn)學(xué)研多方的優(yōu)勢條件以支持面向產(chǎn)出和創(chuàng)新的教學(xué)與實踐。

4.評測協(xié)作。通過互聯(lián)網(wǎng)平臺構(gòu)建的虛擬社會，更有利提供考核與評測，如知識結(jié)構(gòu)、知識應(yīng)用和知識創(chuàng)新等方面的第三方協(xié)作評測?；谌斯ぶ悄芎痛髷?shù)據(jù)技術(shù)，對知識、技術(shù)等進(jìn)行大規(guī)模智能的評測。

（二）協(xié)作式產(chǎn)學(xué)研教學(xué)模式的運行

產(chǎn)學(xué)研協(xié)作式教學(xué)模式可基于當(dāng)前線上線下混合教學(xué)模式與技術(shù)得以實現(xiàn)。通過信息技術(shù)領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)協(xié)同方法，以及在線直播、會議、虛擬現(xiàn)實、遠(yuǎn)程操作等多種計算機技術(shù)和方法的支持，滿足多種協(xié)同方式。既支持異地專家、工程師的教學(xué)資源共享，及其與學(xué)生之間的交互、演示和評測，也支持遠(yuǎn)程設(shè)備的復(fù)雜操作與真實場景的共享與體驗等。

對學(xué)習(xí)者根據(jù)其特征和學(xué)習(xí)經(jīng)歷，個性化匹配學(xué)習(xí)的課程、教學(xué)大綱、教學(xué)內(nèi)容。此外，還能根據(jù)其學(xué)習(xí)基礎(chǔ)、興趣和要求，進(jìn)行學(xué)習(xí)路徑推薦，學(xué)習(xí)后能為其提供學(xué)習(xí)內(nèi)容的智能評價功能。而云計算與云存儲還能為協(xié)作者提供教學(xué)大綱、內(nèi)容的保存和復(fù)現(xiàn)等。

結(jié)語

針對高校工科傳統(tǒng)教學(xué)模式的不足和信息化時代對高校工科產(chǎn)學(xué)研協(xié)作教學(xué)的要求，探討了基于互聯(lián)網(wǎng)的高校工科協(xié)作式產(chǎn)學(xué)研教學(xué)模式構(gòu)建的必要性和方法。該教學(xué)模式利于專業(yè)知識與其他學(xué)科和應(yīng)用領(lǐng)域的交叉，將創(chuàng)新性知識教學(xué)與知識應(yīng)用背景或關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用結(jié)合，利于跨專業(yè)、領(lǐng)域、行業(yè)理論知識和實踐經(jīng)驗的交叉融合，最終實現(xiàn)各教學(xué)環(huán)節(jié)的深度協(xié)作，有效促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]中共中央，國務(wù)院.中國教育現(xiàn)代化2035[EB/OL].（2019-02-23）[2021-09-26].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-02/23/content_5367987.htm.

[2]孫全黨，靳瑞霞，徐久成.Access數(shù)據(jù)庫應(yīng)用課程的多元協(xié)同全線上教學(xué)案例[J].計算機教育，2020（11）：39-42.

[3]侯衛(wèi)紅，劉金娥.高校協(xié)同育人培養(yǎng)機制創(chuàng)新方向探討[J].中國大學(xué)教學(xué)，2020（1）：42-44.

[4]于金翠，房洪杰，喬仁潔.新工科背景下校企融合協(xié)同育人發(fā)展路徑探究[J].教育教學(xué)論壇，2020（30）50-51.

[5]陳明琴，劉軍利.產(chǎn)學(xué)協(xié)同育人專業(yè)方向評價指標(biāo)體系的構(gòu)建[J].計算機教育，2020（7）：140-143.

[6]曹陽.信息技術(shù)促進(jìn)高校課堂教學(xué)轉(zhuǎn)型研究：基于H大學(xué)的教學(xué)實踐[D].武漢：華中師范大學(xué)，2019.

[7]蘇小紅，張彥航，張羽，等.“異步學(xué)、同步練、多師聯(lián)合、多屏互動、領(lǐng)編領(lǐng)練”遠(yuǎn)程在線教學(xué)模式[J].計算機教育，2020（9）1-4+9.

[8]王蘭，張勝利.翻轉(zhuǎn)課堂與網(wǎng)絡(luò)教學(xué)之我見[J].科教文匯（上旬刊），2021（5）：46-47.

Exploration on the Industry-University-Research Cooperative Education Model Based on Internet for Engineering Majors in Colleges and Universities

LIAO Zhu-hua， YI Ai-ping， XIANG De-sheng

（School of Computer Science and Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan， Hunan 411201， China）

Abstract： With the improvement of national and social requirements for the quality of talent training in colleges and universities， the multidisciplinary， all-around and multi-dimensional cooperation model of engineering talent training has become the inevitable choice of teaching reform. The paper analyzes the deficiencies of the traditional teaching model of engineering majors in colleges and universities and the requirements for the new teaching model of engineering majors in the aspects of teaching outline， content， method， assessment and practice in the new era. On this basis， the paper discusses the reconstruction idea of industry-university-research cooperation in the process， content and conditions. And then it puts forward the online and offline mixed teaching model for the industry-university-research cooperative cultivation based on the Internet and the new generation of information technology， so as to effectively improve the innovation and quality of engineering talent training in colleges and universities.

Key words： industry-university-research cooperative training; online and offline mixed teaching; teaching reform