新工科背景下基于創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)生態(tài)構(gòu)建

陳祥

（江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院，江蘇徐州 221000）

伴隨新技術(shù)革命和我國產(chǎn)業(yè)架構(gòu)的轉(zhuǎn)變升級，特別是《中國制造2025》等的落實，我國亟需一大批工程創(chuàng)新能力較強、具有全球競爭力的技術(shù)人才，在中華民族偉大復(fù)興之路上擔(dān)起促進(jìn)產(chǎn)業(yè)革命的重任。自教育部2017年明確提出新工科概念以來，各院校積極探索新工科的建設(shè)之路，深入理解當(dāng)前產(chǎn)業(yè)需求，推動人才培養(yǎng)供給側(cè)改革，努力培養(yǎng)工程技術(shù)實踐中創(chuàng)新創(chuàng)造能力強、并能處理復(fù)雜工程技術(shù)領(lǐng)域問題的高層次復(fù)合型人才。

1 新工科建設(shè)的趨勢

新工科的迅速發(fā)展，一方面是工業(yè)科技發(fā)展對人才提出了更高要求，另一方面，傳統(tǒng)的偏理論和單學(xué)科教育的人才培養(yǎng)，在面對復(fù)雜工程問題時凸顯實踐性和創(chuàng)新性的不足。新工科建設(shè)服務(wù)國家戰(zhàn)略，順應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展，強調(diào)學(xué)科交叉融合和過程實踐，在交叉領(lǐng)域踐行多學(xué)科的研究思想和方法，在解決復(fù)雜工程問題的過程中培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才。

近年來，新工科建設(shè)也帶動了基于CDIO 理念的工程教育改革熱潮。CDIO 工程教育理念，旨在通過互為支撐的課程體系，讓學(xué)生在構(gòu)思（Conceive）-設(shè)計（Design）-實現(xiàn)（Implement）-運行（Operate）產(chǎn)品的全流程中完成知識學(xué)習(xí)和工程實踐，并強調(diào)學(xué)習(xí)者為中心，加強過程實踐，綜合培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技術(shù)知識、個人能力、團(tuán)隊精神和工程系統(tǒng)能力等，在高素質(zhì)、創(chuàng)新型工程人才培養(yǎng)方面，與新工科內(nèi)涵有較強的一致性[1]。電子科技大學(xué)基于CDIO 理念，設(shè)計了逐級挑戰(zhàn)的新工科項目課程體系，基于項目課喚起好學(xué)生的奇心，激發(fā)學(xué)生的興趣與潛能，在系統(tǒng)性項目訓(xùn)練中提升學(xué)生的設(shè)計思維、創(chuàng)造性思維[2]。

在新工科課程體系設(shè)置中，跨學(xué)科教育成了創(chuàng)新人才培養(yǎng)的核心舉措。跨學(xué)科教育以交叉學(xué)科研究領(lǐng)域和前沿項目為導(dǎo)向，以學(xué)科知識為依托，以整合見解、構(gòu)建更全面認(rèn)知為目的，培養(yǎng)學(xué)生主動學(xué)習(xí)和創(chuàng)造性研究的能力[3]。近年來，新工科建設(shè)者以構(gòu)建跨學(xué)科課程體系促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)，在夯實學(xué)科基礎(chǔ)課的前提下，以跨學(xué)科課程提升學(xué)生運用多領(lǐng)域知識、方法、技能解決問題的能力。南京大學(xué)開設(shè)了“計算機與金融工程”“地球系統(tǒng)科學(xué)與環(huán)境”等交叉方向試點實驗班，整合學(xué)科資源構(gòu)建了跨學(xué)科人才培養(yǎng)方案，開設(shè)了數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與金融算法、金融軟件工程等復(fù)合型課程[4]。

隨著學(xué)者們對新工科的研究和探索的不斷深入，對新工科內(nèi)涵的討論已日臻完善，新工科落地的行動方向也日漸清晰，但新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的效果仍待實踐檢驗。新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)不是通過幾項舉措的實施就能實現(xiàn)的，而是一個長期過程，需要不斷評價、反饋和調(diào)整，以保證人才培養(yǎng)的適用性和實效性。本文從教學(xué)生態(tài)構(gòu)建出發(fā)，討論新工科建設(shè)穩(wěn)定和持續(xù)改進(jìn)的底層支撐，為高校新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)探索實踐之路。

2 教學(xué)生態(tài)的構(gòu)建

4M1E 法（Man、Machine、Material、Method、Environments，即“人，機，料，法，環(huán)”）是全面質(zhì)量管理的關(guān)鍵工具，這五大要素涵蓋了生產(chǎn)管理體系中的全部重要因素，可用來分析導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量低的具體原因。在高校中，教學(xué)是一項涉及多角色多層級的復(fù)雜管理工作，也是人才培養(yǎng)的核心載體。本文從質(zhì)量管理的角度出發(fā)，將人才培養(yǎng)視為產(chǎn)品，基于人、機、料、法、環(huán)五要素構(gòu)建新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的教學(xué)生態(tài)。

2.1 人——以教師團(tuán)隊服務(wù)學(xué)生團(tuán)隊

“人”是質(zhì)量管理中最重要的元素。教學(xué)生態(tài)運轉(zhuǎn)的質(zhì)量依賴教師“人”的管理維護(hù)，對學(xué)生“人”的培養(yǎng)是生態(tài)運轉(zhuǎn)的目標(biāo)，學(xué)生和教師構(gòu)成了教學(xué)生態(tài)的雙核驅(qū)動。唯有激活“人”，教學(xué)生態(tài)才有持續(xù)運轉(zhuǎn)的動力。

新工科建設(shè)亟需大量“雙師型”教師，其既熟悉學(xué)科知識教學(xué)，又有豐富的行業(yè)經(jīng)歷和項目經(jīng)驗，這種教師是極為稀缺的，傳統(tǒng)教師也難以通過短暫的培訓(xùn)符合要求。一種可行的替代方法是組建教學(xué)團(tuán)隊，一方面校企合作，邀請企業(yè)人員擔(dān)任導(dǎo)師，另一方面跨學(xué)科組建教師團(tuán)隊，在跨學(xué)科課程中協(xié)同教學(xué)。不同領(lǐng)域的師資在工程問題驅(qū)動下進(jìn)行思想和方法的碰撞，在學(xué)生求知和創(chuàng)造的路上扮演引導(dǎo)者、服務(wù)者的角色，同時也在團(tuán)隊教學(xué)中拓展自己的知識，提升“雙師”技能。

雖然有教師團(tuán)隊的引領(lǐng)，但從心理上學(xué)生更愿意學(xué)習(xí)和討論的對象仍來自身邊的同學(xué)。新工科并不培養(yǎng)千篇一律的人才，同一門課，不同學(xué)科背景甚至不同年級的學(xué)生可組成學(xué)生團(tuán)隊開展學(xué)習(xí)。在團(tuán)隊中，基于項目協(xié)作，個人可依據(jù)學(xué)科背景、性格和個人意愿找到自我定位，發(fā)揮專長；在同輩中，學(xué)生更易激發(fā)展示欲和求知欲，互相學(xué)習(xí)模仿，優(yōu)秀的領(lǐng)導(dǎo)者或優(yōu)秀的項目本身可起到傳幫帶的作用。

2.2 機——實踐平臺上的智能空間

實踐教學(xué)平臺是新工科必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。“工欲善其事，必先利其器”，基于跨學(xué)科項目的實踐教學(xué)平臺是新工科建設(shè)的重“器”。實踐教學(xué)平臺使新工科課程體系建設(shè)具象化，在平臺上沉淀跨學(xué)科項目和教學(xué)資源，使教學(xué)生態(tài)的建設(shè)有了著力點，也便于借助人工智能信息技術(shù)提升教學(xué)效率。

實踐平臺的建設(shè)，可著眼于項目導(dǎo)入與分解、知識中心建設(shè)、學(xué)習(xí)社區(qū)管理和考核機制四個方面[5]。新工科跨學(xué)科項目，涵蓋的專業(yè)領(lǐng)域和知識點較多，教學(xué)時既要保持實踐項目的完整性和吸引力，也要劃分子項目，提高課程實踐的可操作性；知識中心的建設(shè)為教學(xué)生態(tài)的“料”元素提供了落腳點；學(xué)習(xí)社區(qū)拓展了學(xué)校、教師、企業(yè)以及不同學(xué)科不同年級學(xué)生之間的溝通紐帶；考核機制完成線上教學(xué)模式的評估反饋。

通過教學(xué)平臺，對用戶行為數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘與分析，對學(xué)生實踐過程進(jìn)行分析與反饋，評估學(xué)習(xí)效果，引導(dǎo)學(xué)習(xí)方向，結(jié)合平臺的學(xué)習(xí)資源推送、測練提升、消息傳遞、大數(shù)據(jù)分析等智能服務(wù)，圍繞每個學(xué)生形成個性化學(xué)習(xí)空間。同時，依據(jù)平臺的數(shù)據(jù)輔助，教師準(zhǔn)確評估學(xué)生水平，便于實施定向干預(yù)、精準(zhǔn)教學(xué)。

2.3 料——課程與多媒體資源

“料”是教學(xué)生態(tài)的核心元素，教師是“料”的主要生產(chǎn)者，學(xué)生是“料”的主要消費者。新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實現(xiàn)最終都要以課程為載體，而課程的實施除了教師，更需拓展線上多媒體資源。

跨學(xué)科課程的設(shè)置，需要高校從自身學(xué)科優(yōu)勢和師生水平出發(fā)，構(gòu)建完整課程體系，開設(shè)跨學(xué)科專業(yè)或?qū)W科方向，或以公選課和第二課堂的形式開展跨學(xué)科素質(zhì)拓展教育。課程內(nèi)容從當(dāng)前熱門交叉學(xué)科領(lǐng)域問題中汲取靈感，由現(xiàn)實問題激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和研究欲望。如中科院以腦認(rèn)知神經(jīng)基礎(chǔ)和類腦智能計算為核心問題，設(shè)置了“腦科學(xué)與類腦智能研究”學(xué)科方向，構(gòu)建跨學(xué)科的深度學(xué)習(xí)，符合中科院學(xué)生的層次和中科院科研院所的定位。

多媒體資源既要為課程教學(xué)服務(wù)，便于學(xué)生課程預(yù)習(xí)和反饋，更應(yīng)圍繞跨學(xué)科項目知識點及關(guān)聯(lián)關(guān)系顆粒化構(gòu)建、網(wǎng)狀編織。跨學(xué)科課程的知識往往不是線性的，顆粒化構(gòu)建便于學(xué)生針對知識點進(jìn)行碎片化學(xué)習(xí)，網(wǎng)狀編織避免學(xué)生陷入大量零碎的知識片段，難以構(gòu)建完整的學(xué)科體系和思維邏輯，故多媒體資源的管理離不開智能化信息平臺。多媒體資源與課堂教學(xué)、項目實踐構(gòu)成學(xué)生多元化的學(xué)習(xí)方式。

2.4 法——教學(xué)與評價之法

教學(xué)方“法”是教學(xué)生態(tài)的催化劑，將各類教學(xué)元素組合起來發(fā)揮更高效的作用。在信息科技的引領(lǐng)下，翻轉(zhuǎn)課堂、OBE 理念、情景式教學(xué)、混合式教學(xué)、智慧課堂等教學(xué)理念帶來了一波創(chuàng)新思潮。落實創(chuàng)新教學(xué)方法需要各類基礎(chǔ)資源的支撐，如“雙師型”師資、實踐教學(xué)平臺、多媒體資源等，而這正和新工科教學(xué)生態(tài)完美契合；同樣，新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)也亟須多元化教法的支撐。

如OBE（Outcome Based Education，成果導(dǎo)向教育）理念強調(diào)能力本位，注重項目實戰(zhàn)，讓學(xué)生在自我挑戰(zhàn)的過程中主動開展理論和實踐學(xué)習(xí)；翻轉(zhuǎn)課堂強調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，運用線上多媒體資源和課堂互動教學(xué)，重構(gòu)學(xué)生課堂內(nèi)外的學(xué)習(xí)方式，提高學(xué)生問題意識和邏輯思維能力。

與多元化教學(xué)方法對應(yīng)，傳統(tǒng)的以考查知識為主的卷面考核也應(yīng)升級到更多維度，全面反映學(xué)生的邏輯思維和創(chuàng)新實踐能力。可綜合線上實踐平臺的智能評估與翻轉(zhuǎn)課堂的表現(xiàn)構(gòu)建過程考核體系，在學(xué)生實踐團(tuán)隊中，根據(jù)團(tuán)隊項目成果和個人報告、組員互評構(gòu)建成果考核體系，并從創(chuàng)新創(chuàng)意、工作態(tài)度、溝通分工等角度構(gòu)建職業(yè)素質(zhì)考核體系。

2.5 環(huán)——產(chǎn)教融合、賽教融合的協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境

教學(xué)“環(huán)”境雖不直接參與教學(xué)過程，但卻深刻影響“人機料法”等教學(xué)生態(tài)的構(gòu)建質(zhì)量。新工科創(chuàng)新精神的培養(yǎng)沒有固定范式，唯有在最新行業(yè)問題和項目實踐中不斷探索，即通過產(chǎn)教融合與賽教融合，整合校內(nèi)外資源，打造協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境。

產(chǎn)教融合通過校地、校所、校企等多主體合作，將相關(guān)產(chǎn)業(yè)的最新技術(shù)及發(fā)展方向引入高校，開展以項目為牽引的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教學(xué)，培養(yǎng)服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟與社會發(fā)展的應(yīng)用型創(chuàng)新人才[6]。校地協(xié)同，發(fā)揮地方政府的引導(dǎo)作用，熟悉地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展特色，服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展；校所協(xié)同，發(fā)揮科研院所的項目、科研優(yōu)勢，資源共享，協(xié)同創(chuàng)新；校企協(xié)作，按照產(chǎn)業(yè)需求定向培養(yǎng)人才，實現(xiàn)人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)精準(zhǔn)對接、同步發(fā)展。

賽教融合以學(xué)科競賽、技能競賽為載體，是大學(xué)生拓寬知識面和鍛煉綜合能力的重要舉措。新工科競賽更強調(diào)專業(yè)實踐能力，鼓勵學(xué)生探索行業(yè)前沿，發(fā)現(xiàn)行業(yè)問題并通過創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)解決問題，在實踐中培養(yǎng)團(tuán)隊協(xié)作、營銷管理等綜合素質(zhì)。賽教融合進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的動力，主動融入行業(yè)應(yīng)用，知行合一、學(xué)以致用，更具現(xiàn)實意義。

3 教學(xué)生態(tài)的實踐效果

新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)強調(diào)實踐和跨學(xué)科屬性，教學(xué)生態(tài)的構(gòu)建促進(jìn)了人才培養(yǎng)的持續(xù)良性發(fā)展。新工科建設(shè)需激活“人”，即教師團(tuán)隊和學(xué)生團(tuán)隊；建設(shè)成“機”，即跨學(xué)科項目的實踐教學(xué)平臺，構(gòu)建學(xué)習(xí)的智能空間；豐富學(xué)習(xí)資“料”，即跨學(xué)科課程和多媒體資源；拓展“法”，即多元化的教學(xué)方法和評價方法；形成協(xié)同創(chuàng)新“環(huán)”境，即產(chǎn)教融合、賽教融合等管理機制。教學(xué)生態(tài)各要素需要密切配合才能彰顯生命力，并在教與學(xué)的實施中，發(fā)揮生態(tài)的自我反饋調(diào)整功能，保證人才培養(yǎng)與行業(yè)需求的契合度。

江蘇師范大學(xué)科文學(xué)院積極構(gòu)建新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)教學(xué)生態(tài)，改革課程實施方案。如電子商務(wù)技術(shù)課，融合了軟件開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)營銷、貿(mào)易物流等多學(xué)科知識，借助交叉學(xué)科實踐教學(xué)平臺，引導(dǎo)學(xué)生對多款開源電商框架進(jìn)行分解對比，課程邀請多學(xué)科教師參與制作了系列網(wǎng)課，如秒殺中的并發(fā)控制、SEO 概述、電商品類與營銷策略等。協(xié)助學(xué)生跨學(xué)科組建3～5 人團(tuán)隊，分別承擔(dān)后端服務(wù)開發(fā)、人機交互設(shè)計、文案宣傳、營銷策劃等工作。團(tuán)隊在深入學(xué)習(xí)平臺開發(fā)和商品貿(mào)易等知識后，主動進(jìn)行市場調(diào)研和技術(shù)選型，創(chuàng)造性地設(shè)計了活體寵物、同城駕培等行業(yè)的電商方案。指導(dǎo)教師從項目成果的功能性能、美觀易用、行業(yè)策劃等方面進(jìn)行了綜合評估，推薦優(yōu)秀項目參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)科競賽，并取得了較好成績。

4 結(jié)語

本文分析了當(dāng)前新工科建設(shè)的研究現(xiàn)狀，明確了跨學(xué)科教育和過程實踐對新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的重要意義。借鑒質(zhì)量管理的“人機料法環(huán)”五要素，從教學(xué)生態(tài)角度探索新工科的落地實施策略，強調(diào)組織教師團(tuán)隊和學(xué)生團(tuán)隊以激活“人”，建成智能實踐教學(xué)平臺，沉淀跨學(xué)科課程，優(yōu)化多媒體資料組織形式，實施多元化的教學(xué)和評價方法，打造協(xié)同創(chuàng)新環(huán)境，形成創(chuàng)新人才培養(yǎng)的良性循環(huán)，推動新工科建設(shè)的持續(xù)發(fā)展。