新工科背景下柔性課程體系及虛擬實驗教學體系探究

譚敏生 陳虹 饒婕

摘? ? 要：柔性教育是一種可組合、可選擇、可持續發展的一種培養模式，強調培養方案、內容及方式的彈性與靈活性。文章從新工科背景下國內外柔性教育發展現狀出發，以計算機類專業為切入點，提出了柔性課程體系的設置及實施方法，分析了柔性課程體系的特點，探討了柔性虛擬實驗教學體系的構建思路。

關鍵詞：新工科;柔性教育;課程體系;實驗教學體系

中圖分類號：G642.0? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? 文章編號：1002-4107（2020）01-0001-02

新工科是在傳統工科對工程人才素質培養質量不能適應經濟及社會發展的前提下提出的。新工科內涵十分豐富，不能孤立理解，不能脫離工科的本性去定義新工科。新工科融合其他學科和技術，引入如信息化、智能化、大數據等新概念。人工智能（AI）是一門極富挑戰性且內容豐富的學科，在不同的領域有越來越重要的應用，這將促進計算機學科與其他工學學科的深度融合。高校應在培養模式上與時俱進，對課程體系及實驗教學體系進行研究和改革。

柔性是能夠根據環境變化而進行響應的一種能力，它的特征是彈性和適應性。可將柔性劃分為外部變化但系統內部繼續有效運行的狀態柔性和為了適應外部新情況而采取新行動的行動柔性。柔性教育是一種具有可組合、可選擇、可持續發展的培養模式，它強調培養方案、培養內容、培養方式的彈性和靈活性。柔性教育以高度適應性來應對外部環境的變化，既強調教育一慣性的狀態柔性同時也注重教育的適應變化的行為柔性。因此，新工科背景下柔性教育的目標是培養滿足科技和經濟社會變化發展的個性、創新性及適應性的工學人才。

一、國內外柔性教育研究動態

國際上比較流行的教育機制主要有加拿大的 CBE機制、德國的FH機制及英國的“三明治” 機制。加拿大CBE（Competency Based Education）機制是以實際崗位能力為教學出發點，制定出市場需求的專業培養和專業課程體系，實踐教學的目標和評價標準是職業能力的培養，該機制現已應用于美國、澳大利亞等發達國家[1]。德國FH機制實施的是“3+1”式的人才培養模式，其課程分為基礎課、專業課和專長課三種，FH機制的顯著特點是以實用性為主導，理論課內容大多聯系企業案例，實踐課內容緊緊圍繞地方需求[2]。英國的三明治（sandwich courses）機制是從理論—實踐—理論的人才培養機制，根據所需的專業能力來安排課程內容，并將課堂教學和企業訓練分段交替進行，特別強調其內容本身的實用新穎，使得培養過程具有較強的職業針對性[3]。從以上幾種模式可以看出，國外的柔性教育主要以培養職業能力為目標，理論是基礎，實踐和能力是核心。其柔性主要體現在課程與時俱進，學制靈活，與企業需求結合緊密。

我國學者對柔性教育機制也有不少研究。陸振華等認為柔性教育的核心是在研究師生心理和行為規律的基礎上，采用個性化選擇方式，把教育者、領導者的意志變為師生的自覺行動。其主體是師生，其職能也轉變為柔性教育計劃、柔性協調、柔性激勵、柔性互補四個職能區域[4]。陳步云等提出教育工作者不僅要正確認識和把握教育方法的柔性，而且還要善于進行教育機制的柔性運行[5]。薛玉香等認為高校學生具有多樣性、復雜性，并將“柔性管理”理念應用于教育工作中[6]。鄭力等提出了基于柔性教育理念的柔性課程體系， 強調以人為本，人才培養的科學性與尊重學生的個性化結合起來[7]。陳培麗等在大學化學課程教學中，針對不同專業學生采取以人為本的柔性方法，以期達到提高學生學習積極性和動手能力的目的，使實踐教學更具目的性和規范性[8]。我國的柔性教育主要體現在以人為本，強調師生的主動性、融合性，強調學生的學為主體。從柔性教育的角度來看，無論是學生的學還是教師的教都非常重要，學生和教師的主觀能動性能促進教與學，體現人的柔性。

二、新工科下柔性課程體系的設置及實施

工科是一門實踐性很強的學科，它既注重理科的基礎知識，又兼顧理論知識的實踐應用，也就是我們通常所說的專業及職業能力。智能社會所提倡的新工科是工程學科與其他學科綜合而形成的新型工科，其他學科不僅包含與工科結合緊密的理學、管理學、經濟學等，更包含傳統工科建設中一直欠缺的人文學科，它是培養具有正確價值觀的“工匠精神”新型人才的基礎。

（一）柔性課程體系的設置

柔性課程體系以“厚基礎、寬口徑、細方向、重應用、強適應、明個性”為原則，堅持以學生為本，確定與培養目標相對應的知識結構，并以此為基礎設置相應的課程。課程體系的柔性主要體現在課程數量豐富、課程層次多元、課程領域廣泛等方面。在課程體系中始終貫徹課程以實際應用為導向，以綜合素養、知識與能力的提高為核心，以職業需求為目標的思想。形成學校、學生和企業三方面的良性互動，以提高課程體系的適應性。課程結構必須靈活，便于根據動態市場需求快速調整;專業培養目標應該使學生具備各種知識儲備，既滿足學生的個性和特長，也滿足市場的差異化和多樣化需求。

以計算機類專業為例來研究新工科背景下的柔性課程體系。柔性課程體系設置為2+1課程模塊，“2”為專業基礎模塊及專業特色模塊，“1”為外向知識儲備模塊。專業基礎模塊包括公共基礎課模塊（必修）、學科基礎課模塊（必修和選修）。專業特色模塊按照專業方向劃分，計算機類各專業的學生對應課程模塊為必修，其他模塊為選修，實現組合式課程結構。外向知識儲備模塊包括職業認證課程模塊、定向專業課程模塊、人文及語言課程模塊。認證模塊為學生職業競爭力打基礎，可以跟國內的知名企業合作，在學習之后能夠拿到職業認證證書。定向專業課程模塊則可以根據學生自己的興趣愛好選修，了解其他學科和專業的知識，新工科的發展必定會弱化各專業各學科之間的界限，知識將會是一種融合的狀態。人文及語言課程模塊是為了加強學生的人文修養及國際化所需的語言能力。

（二）柔性課程體系的主要特點

1.強化學生專業基礎。課程體系必須有牢固充實的基礎，才能使學生有較好的基礎知識鋪墊。課程體系中大學1—2年級的學習主要是牢固基礎階段，與計算機學科相關的數學、英語、電子信息等基礎課程占很大比重。通過基礎知識的學習，能夠讓學生迅速掌握計算機學科的重點知識及思考未來專業發展基礎知識。

2.選修課程模塊靈活多樣。選修模塊的目標是讓學生在力所能及的情況下盡可能多儲備知識，注重的是彈性、靈活性、多樣性。選修模塊內容的設置也應該緊跟社會、行業及市場發展和需求，為學生提供較大的自主選擇空間。學生可以依據自身的能力、時間、經濟等因素組合各種選修課程，形成個性化的學習方案。

3.注重教師合作與資源共享。課程設置的靈活性和多樣性要求課程資源共享和教師之間的通力合作，在學生多樣化的課程選擇中完成教學，保證教學內容緊跟時代要求。在學院內組成教學團隊，負責一門或者幾門課程，各課程之間可能相互關聯和支撐。

（三）柔性課程體系的實施

柔性課程體系按照“2+1+1”的方式實施，注重培養學生的創新能力、團隊協作能力、溝通能力、領導能力以及適應能力，知識儲備課程貫穿整個大學期間。（1）在大學前“2”年完成全部基礎課程，包括公共基礎課、學科基礎課（必修和選修）以及部分專業特色課。在這2年中，牢固學生的專業基礎，學生可根據時間和能力選修一些知識儲備課程。（2）在大學的第三年的“1”年中，學生除學習本專業的特色課程之外，也可以根據自己的興趣愛好和職業前景規劃選修其他專業特色課程和部分知識儲備課程。（3）在大學第四年的這“1”年，加強畢業設計和實習環節，提升實踐教學比例，著重培養學生的職業能力和素養，突出個性。在“2+1+1”整個過程中，學生根據自己的職業規劃和興趣愛好，學習一些專業認證課程、外語課程以及其他專業知識，體現新工科人才的培養注重數學、人文社科、工程科學等多學科的知識。

三、新工科下柔性虛擬實驗教學體系的構建思路

柔性虛擬實驗教學體系的目標是讓學生成為主動學習的主體，成為具有創新思維的學習者。目前高校實驗設備的更新速度難以跟上科學技術的發展速度。由于多媒體技術、計算機及網絡技術、虛擬技術的迅速發展，構建虛擬實驗教學體系已經成為可能。柔性虛擬實驗教學體系應打破傳統實驗室在地域空間和時間上的約束，學生無論何時何地，只要能連接網絡，即可通過虛擬實驗平臺進行實驗。教師也無須在限定的時間和空間內去教學，大大增加了教與學的時間，能在較大程度上激發學生學習的積極性。

在科學技術飛速發展的新工科背景下，工學教育處于改革的十字路口，如何緊跟科技及時代步伐，促進工科專業的改革，是越來越緊迫的課題和挑戰。本文以計算機類專業為切入點，提出了柔性課程體系的設置及實施方法，分析了柔性課程體系的特點，探討了柔性虛擬實驗教學體系的構建思路。

參考文獻：

[1]潘玉昆.借鑒加拿大CBE教學模式以深化高職教育教學?改革[J].教育與職業，2009，（24）.

[2]馮理政.德國應用科學大學（FH）辦學特色的分析與研究 [D].上海：華東師范大學，2010.

[3]杜才平.英國多科技術學院的辦學定位與人才培養[J].? 高等教育研究，2011，（12）.

[4]陸振華.高校人力資源管理方式中柔性化管理的研究[J]. 人力資源管理，2013，（10）.

[5]陳步云.論思想政治教育的柔性運行[J].思想教育研究，2016，（4）.

[6]薛玉香.研究生思想政治教育柔性管理工作模式芻議[J].? ?教育探索，2008，（4）.

[7]鄭力.基于柔性教育的大學課程體系的新設計[J].廣東廣播電視大學學報，2008，（5）.

[8]陳培麗.“大學化學”實踐教學柔性化體系的建立[J].實驗 室科學，2011，（6）.