新工科背景下數(shù)字化設(shè)計(jì)課程資源體系建設(shè)與實(shí)踐

杜遙　焦健　王東亮　陳永哲

摘要：文章以新工科背景下的汽車(chē)專(zhuān)業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)課程資源體系建設(shè)與實(shí)踐應(yīng)用為研究對(duì)象，結(jié)合新形態(tài)下工程教育特點(diǎn)，研究數(shù)字化設(shè)計(jì)課程資源體系構(gòu)建的方法與路徑，提出數(shù)字化設(shè)計(jì)課程資源庫(kù)建設(shè)與管理的關(guān)鍵技術(shù)，并以此對(duì)資源庫(kù)的應(yīng)用與實(shí)踐提出構(gòu)想。

關(guān)鍵詞：新工科；數(shù)字化設(shè)計(jì)；知識(shí)管理；資源體系

為應(yīng)對(duì)新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革需要，支撐我國(guó)服務(wù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展和“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略實(shí)施，2017年教育部開(kāi)始推進(jìn)以新經(jīng)濟(jì)、新產(chǎn)業(yè)為背景的新工科建設(shè)和實(shí)踐，一方面設(shè)置和發(fā)展一批新興工科專(zhuān)業(yè)，另一方面推動(dòng)現(xiàn)有工科專(zhuān)業(yè)的升級(jí)和轉(zhuǎn)型，探索形成領(lǐng)跑全球工程教育的中國(guó)模式和經(jīng)驗(yàn)，助力我國(guó)高等教育強(qiáng)國(guó)建設(shè)。下面，筆者在高校新工科建設(shè)背景下結(jié)合新形態(tài)下工程教育特點(diǎn)，以蘭州工業(yè)學(xué)院汽車(chē)工程學(xué)院汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)課程資源體系建設(shè)為例，從新工科的需求分析、課程資源體系構(gòu)建、課程資源庫(kù)的創(chuàng)建與管理、課程資源庫(kù)的應(yīng)用與實(shí)踐等方面展開(kāi)分析與研究。

一、新工科的需求分析

（一）人才需求方面

新工科以新產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)為基礎(chǔ)，包括新興產(chǎn)業(yè)涉及的相關(guān)專(zhuān)業(yè)和改造升級(jí)后的傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)，而未來(lái)新工科專(zhuān)業(yè)要求學(xué)生專(zhuān)業(yè)精深、知識(shí)廣博，具備用已掌握的知識(shí)解決現(xiàn)有問(wèn)題的能力，以及學(xué)習(xí)新知識(shí)和新技術(shù)的能力，在技能方面要求專(zhuān)業(yè)技術(shù)精湛，懂得經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和管理方面的知識(shí)。該要求為新工科專(zhuān)業(yè)的發(fā)展指明了方向，對(duì)高校人才培養(yǎng)提出新的目標(biāo)定位和需求，特別是應(yīng)用型技術(shù)大學(xué)面臨著對(duì)傳統(tǒng)工科專(zhuān)業(yè)的淘汰、改造升級(jí)和對(duì)新興專(zhuān)業(yè)的規(guī)劃與建設(shè)。

（二）學(xué)科與專(zhuān)業(yè)發(fā)展方面

汽車(chē)專(zhuān)業(yè)是典型的多學(xué)科交叉融合專(zhuān)業(yè)，傳統(tǒng)汽車(chē)專(zhuān)業(yè)的改造升級(jí)及新能源汽車(chē)工程專(zhuān)業(yè)的設(shè)置與發(fā)展，需以相關(guān)學(xué)科與專(zhuān)業(yè)課程的改造升級(jí)為基礎(chǔ)，而數(shù)字化設(shè)計(jì)課程作為傳統(tǒng)汽車(chē)專(zhuān)業(yè)和新興專(zhuān)業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)與發(fā)展方向，如何通過(guò)重構(gòu)課程體系和知識(shí)目標(biāo)，以達(dá)到新工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)和工程教育要求是其課程建設(shè)的首要任務(wù)。

二、課程資源體系構(gòu)建

（一）構(gòu)建思路

第一，課程中已結(jié)構(gòu)化的知識(shí)資源是課程的基礎(chǔ)資源，高校應(yīng)重點(diǎn)研究其與課程知識(shí)點(diǎn)的相互支撐關(guān)系，如是否能夠考核學(xué)生對(duì)該知識(shí)點(diǎn)的掌握程度，是否能夠滿足對(duì)不同學(xué)生學(xué)習(xí)行為和學(xué)習(xí)結(jié)果的考核，是否對(duì)課程大綱所要求的知識(shí)目標(biāo)和技能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)起到支撐作用。

第二，課程中非結(jié)構(gòu)化的知識(shí)資源是教學(xué)的過(guò)程性資源，高校應(yīng)重點(diǎn)研究其對(duì)教學(xué)效果和教學(xué)目的的支撐作用，包括教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)價(jià)等。

第三，課程中實(shí)踐性較強(qiáng)的知識(shí)資源需通過(guò)教學(xué)者的不斷演示和學(xué)習(xí)者的反復(fù)實(shí)踐才能得以掌握，這部分資源的建設(shè)應(yīng)以專(zhuān)業(yè)需求為導(dǎo)向，持續(xù)做好設(shè)計(jì)平臺(tái)的開(kāi)發(fā)和專(zhuān)業(yè)化建設(shè)。

（二）構(gòu)建目標(biāo)

筆者以泛雅學(xué)習(xí)通線上平臺(tái)為基礎(chǔ)，規(guī)范課程知識(shí)資源的管理，把實(shí)現(xiàn)課程知識(shí)資源的共建、共享和高效利用作為建設(shè)目標(biāo)，使其向可實(shí)踐化和可應(yīng)用化方向發(fā)展，資源體系構(gòu)建的目標(biāo)如下。

第一，把“以學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的理念作為課程資源體系建設(shè)目標(biāo)，結(jié)合汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)工程教育特點(diǎn)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律，開(kāi)展數(shù)字化設(shè)計(jì)課程教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)理論研究，探索課程資源庫(kù)建設(shè)方法，為實(shí)現(xiàn)課程資源庫(kù)的共建奠定基礎(chǔ)。

第二，借鑒企業(yè)內(nèi)容管理理念，把汽車(chē)類(lèi)專(zhuān)業(yè)及其數(shù)字化設(shè)計(jì)課程資源的建設(shè)者、使用者和共享平臺(tái)納入專(zhuān)業(yè)建設(shè)與課程資源的知識(shí)化管理中，利用線上教學(xué)平臺(tái)，創(chuàng)造教、學(xué)、做一體化學(xué)習(xí)與應(yīng)用場(chǎng)景，為學(xué)習(xí)者提供可操作、可實(shí)踐和可應(yīng)用的課程資源平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)課程資源庫(kù)的共享。

第三，把學(xué)科和專(zhuān)業(yè)建設(shè)和課程教學(xué)過(guò)程中的非結(jié)構(gòu)化知識(shí)資源的管理作為課程建設(shè)的核心任務(wù)，以汽車(chē)專(zhuān)業(yè)工程教育要求為準(zhǔn)，建好專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)資源，支撐傳統(tǒng)專(zhuān)業(yè)的改革和新工科專(zhuān)業(yè)持續(xù)建設(shè)，發(fā)揮數(shù)字化設(shè)計(jì)課程在專(zhuān)業(yè)建設(shè)與發(fā)展中的基礎(chǔ)作用。

第四，開(kāi)發(fā)與課程和專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)要求相匹配的數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，做好平臺(tái)本地化的同時(shí)注重知識(shí)資源的創(chuàng)新，使理實(shí)訓(xùn)練落到實(shí)處，達(dá)到理論學(xué)習(xí)有目標(biāo)，實(shí)踐訓(xùn)練有實(shí)材，服務(wù)專(zhuān)業(yè)建設(shè)和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)要求，使共建、共享和高效利用落地生根。

三、課程資源庫(kù)的創(chuàng)建與管理

（一）課程資源庫(kù)的創(chuàng)建

在信息爆炸、知識(shí)快速迭代、自組織體不斷涌現(xiàn)的背景下，知識(shí)與信息每天都在以驚人的速度增長(zhǎng)，越來(lái)越多的非結(jié)構(gòu)化知識(shí)和信息不斷涌現(xiàn)，如果不能很好地將這些資源進(jìn)行知識(shí)化管理，則會(huì)造成知識(shí)資源的浪費(fèi)。另外，知識(shí)的教授者也希望更多地挖掘知識(shí)資源，并通過(guò)平臺(tái)共享給學(xué)習(xí)者，使其學(xué)習(xí)者能夠全面地、多渠道、多途徑地學(xué)習(xí)。這樣，不僅可以保障課程知識(shí)資源的應(yīng)有作用，還可以挖掘其潛在價(jià)值。課程資源體系框架如表1所示。

（二）課程資源庫(kù)的管理

1.管理機(jī)制

管理機(jī)制的本質(zhì)是明確管理系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系、功能和運(yùn)行原理，是實(shí)現(xiàn)資源高效管理的關(guān)鍵?；谇拔臄?shù)字化設(shè)計(jì)課程資源體系的構(gòu)建思路與目標(biāo)，高校應(yīng)以挖掘知識(shí)資源的內(nèi)在聯(lián)系為基礎(chǔ)，把實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程目標(biāo)作為基本功能，遵循教與學(xué)的運(yùn)行原理，構(gòu)建高效的內(nèi)容管理及其共享、共建機(jī)制。

2.管理內(nèi)容

數(shù)字化設(shè)計(jì)課程資源具有來(lái)源與呈現(xiàn)方式的多樣性、應(yīng)用場(chǎng)景的開(kāi)放性、支撐手段的專(zhuān)業(yè)化特點(diǎn)，且以多種格式的非結(jié)構(gòu)化信息資源為主，須借助于高效的管理平臺(tái)進(jìn)行分層分類(lèi)管理。

3.管理過(guò)程

資源庫(kù)的管理主要包括內(nèi)容庫(kù)的結(jié)構(gòu)化處理和非結(jié)構(gòu)化知識(shí)資源的收集、篩選、創(chuàng)建、編輯、分類(lèi)、優(yōu)化、更新等，將內(nèi)容管理過(guò)程同具體的教學(xué)過(guò)程結(jié)合起來(lái)，對(duì)結(jié)構(gòu)化的知識(shí)資源采取集中管理，對(duì)非結(jié)構(gòu)化的知識(shí)資源采取分散管理，管理過(guò)程以資源的結(jié)構(gòu)化處理為核心，結(jié)合數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)，把教、學(xué)、做過(guò)程融合到平臺(tái)中。

4.技術(shù)手段

基于資源庫(kù)應(yīng)用與管理需要，高校需借助內(nèi)容管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)知識(shí)資源的采集與創(chuàng)建、內(nèi)容信息的傳遞與分享等，以泛雅學(xué)習(xí)通為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)教學(xué)過(guò)程的線上技術(shù)支撐，以課程資源為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的資源管理系統(tǒng)，并與線上平臺(tái)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)對(duì)資源庫(kù)的管理。

四、課程資源庫(kù)的應(yīng)用與實(shí)踐

（一）課程資源庫(kù)的應(yīng)用

首先，對(duì)于數(shù)字化設(shè)計(jì)相關(guān)課程中已結(jié)構(gòu)化和知識(shí)化的資源，高校應(yīng)從知識(shí)考核與應(yīng)用的優(yōu)化入手，利用電子化教輔資源，作為其課前和課后的學(xué)習(xí)資源；把課程題庫(kù)對(duì)應(yīng)到課程知識(shí)點(diǎn)中，從知識(shí)點(diǎn)的難易程度、考核要求和學(xué)生的學(xué)情等方面對(duì)課程題庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化與分類(lèi)。

其次，對(duì)于數(shù)字化設(shè)計(jì)相關(guān)課程中非結(jié)構(gòu)化和知識(shí)化的資源，高校應(yīng)從挖掘知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值入手，將實(shí)踐性強(qiáng)的知識(shí)點(diǎn)微視頻化，以項(xiàng)目和任務(wù)的形式發(fā)布，使其對(duì)知識(shí)點(diǎn)的考查形成閉環(huán)，以學(xué)生為中心，以實(shí)踐應(yīng)用為目的，用好線上和線下平臺(tái)，發(fā)揮非結(jié)構(gòu)化知識(shí)和信息資源的價(jià)值。

最后，對(duì)于數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)重在開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，高校應(yīng)從設(shè)計(jì)平臺(tái)的創(chuàng)建、開(kāi)發(fā)、培訓(xùn)和本地化入手，搭建與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相接軌的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用場(chǎng)景，滿足學(xué)生對(duì)實(shí)踐過(guò)程真實(shí)感的要求，使學(xué)生的收獲感更強(qiáng)烈。

（二）課程資源庫(kù)的實(shí)踐

學(xué)生通過(guò)泛雅學(xué)習(xí)通線上學(xué)習(xí)平臺(tái)的單元知識(shí)導(dǎo)航熟悉本講課的知識(shí)體系、學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求、學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn)、學(xué)習(xí)準(zhǔn)備與方法指導(dǎo)等，其中學(xué)習(xí)準(zhǔn)備所涉及的教輔材料、知識(shí)拓展和網(wǎng)絡(luò)資源通過(guò)學(xué)習(xí)通資源庫(kù)進(jìn)行共享，線下環(huán)節(jié)通過(guò)集中講授使學(xué)生掌握重點(diǎn)，理解難點(diǎn)。課后，教師以多形式的作業(yè)環(huán)節(jié)使學(xué)生鞏固知識(shí)點(diǎn)，其中基礎(chǔ)作業(yè)以客觀題為主，習(xí)題作業(yè)以作圖訓(xùn)練為主，作圖作業(yè)以大圖訓(xùn)練為主，所有作業(yè)均建立形式多樣化的題庫(kù)，采取線上發(fā)布與批閱，學(xué)習(xí)效果較好。

（三）實(shí)踐案例

初建的汽車(chē)專(zhuān)業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)與應(yīng)用平臺(tái)以CAD為基礎(chǔ)，為學(xué)生提供SW、UG和CATIA等軟件學(xué)習(xí)平臺(tái)，電子圖冊(cè)、視頻課、微課堂等多樣化的知識(shí)資源，滿足了不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，所搭建的訓(xùn)練題庫(kù)涵蓋平面圖、三視圖及軸測(cè)圖、常用件工程圖、功能件工程圖、汽車(chē)關(guān)重件工程圖圖樣庫(kù)，學(xué)習(xí)者可以通過(guò)此平臺(tái)由簡(jiǎn)到難進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。同時(shí)，為滿足學(xué)科競(jìng)賽需求，高校在中望CAD基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)學(xué)生競(jìng)賽題庫(kù)，為先進(jìn)成圖、輕量化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐等競(jìng)賽提供了很好的平臺(tái)。

五、結(jié)論

第一，新工科專(zhuān)業(yè)是以新興產(chǎn)業(yè)為基礎(chǔ)建立和開(kāi)設(shè)的，但又離不開(kāi)現(xiàn)有學(xué)科與專(zhuān)業(yè)的支撐，因此，高校對(duì)現(xiàn)有學(xué)科和專(zhuān)業(yè)知識(shí)資源的有效整合和挖掘，既能夯實(shí)新工科專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)，又能適應(yīng)當(dāng)前新興產(chǎn)業(yè)對(duì)應(yīng)用型工程人才的需求。

第二，資源庫(kù)的內(nèi)容管理有賴于好的管理機(jī)制的建立和創(chuàng)新，高校應(yīng)以工程教育為抓手，把教與學(xué)的過(guò)程落實(shí)到課程資源庫(kù)的管理中，持續(xù)提高知識(shí)資源的利用和共享效率。

第三，資源庫(kù)的高效應(yīng)用是最終目的，高校需要在教與學(xué)的實(shí)踐過(guò)程中不斷積累方法，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，抓住知識(shí)資源對(duì)學(xué)科與專(zhuān)業(yè)建設(shè)的支撐點(diǎn)，用好線上線下平臺(tái)和必要的管理工具，不斷完善管理機(jī)制，注重應(yīng)用與實(shí)踐成效，持續(xù)改進(jìn)，不斷創(chuàng)新。

第四，數(shù)字化設(shè)計(jì)理論的實(shí)踐需借助設(shè)計(jì)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)，好的平臺(tái)需要不斷地開(kāi)發(fā)和本地化建設(shè)，所以高校需做好課程資源體系的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和持續(xù)建設(shè)。

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基金項(xiàng)目：甘肅省蘭州工業(yè)學(xué)院2023年新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目“汽車(chē)專(zhuān)業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)課程教學(xué)資源體系建設(shè)與實(shí)踐”，項(xiàng)目編號(hào)：2023-LGYXGK-16。