智慧教育背景下新工科應用型機電類專業人才培養模式探究與實踐

趙彩虹，周旭，王超

（常熟理工學院 機械工程學院，江蘇常熟 215500）

高等教育不斷尋找與調整自身的功能與定位，以適應時代的發展與需要[1]。教育部印發的《教育信息化2.0行動計劃》[2]以及中共中央、國務院印發的《中國教育現代化2035》[3]等文件，開啟了我國教育信息化建設的2.0時代。當下，人工智能、大數據、區塊鏈等新興信息技術使高等教育向智慧教育階段轉型和演進。智慧教育是教育從傳統時代走向數字時代乃至未來指數時代的必然選擇[4-5]。祝智庭團隊提出智慧教育的根本要義是通過人機協同作用優化教學過程與促進學習者美好發展的未來教育范式[6-7]，并指出智慧教育的理論與實踐既需要智慧環境（可由智慧終端、智慧教室、智慧校園、智慧實驗室、創客空間、智慧教育云等構成）的支撐，也需要智慧教學法（如差異化教學、個性化學習、協作學習、群智學習、入境學習、泛在學習等）的保障，還有待智慧評估（采用基于數據的全程化、多元化、多維化、多樣化、個性化、可視化的以評促學、以評促發展的評估方式等）的實踐，以期培養出善于學習、協作、溝通、研判、創造、解決復雜問題的智慧型人才[8]。

同時，隨著科學技術的進步，產業對高素質應用型人才的需求存在量與質的雙重不對等。本科高校在專業建設中需要找準專業發展定位與特色，能夠科學確立人才培養目標，將培養目標分解到具體的畢業要求中，并（修）制定與培養目標和畢業要求相匹配的培養方案，立足課程做好專業教學與實踐，解決好為誰培養人、培養什么樣的人、怎樣培養人等根本問題，并切實解決新工科人才培養中教學方法與時俱進的認知與踐行程度不夠、學科交叉融合度欠缺、系統性綜合性項目實踐欠缺、“雙創”教育與第一課堂缺少融合等實際問題[9-11]。

基于對智慧教育的思考，結合本校應用型人才培養的規劃與現實問題，立足蘇州區域經濟發展對機電類人才的需求，本文提出了適合新工科應用型本科機電類專業的人才培養路徑，探索了機器人特色人才培養的智慧教學模式，構建了“雙需求并重、學用創相融、多學科交叉、多主體共建”的智慧型機器人課程群教學生態。

1 新工科應用型本科機電類專業人才培養路徑

圍繞機器人特色新工科應用型機電本科人才的培養定位，將智慧教育理念落實到專業規劃與建設中，確立特色新工科應用型本科人才能力體系，明確以制圖與編程能力為托底能力來夯實機電基礎，確立以興趣驅動的機械設計或電控設計的核心能力來提升職業競爭，優選以學科交叉融合的機器人設計與創新的特色能力來加強人才培養特色（見圖1）。圍繞能力體系構建課程體系、平臺環境及隊伍，以課程群為抓手加強“課程”基層教學組織建設，制定并落實課程群與課程雙負責人制度。課程群在縱向上貫穿各個學期，橫向上注重課內與課外、理論與實踐的做學合一。新工科應用型本科機電類專業人才培養路徑自頂向下將專業建設的理念、定位及規劃具體落實到課程、平臺與隊伍建設中，將智慧人才培養落到能力體系與課程上，保障人才培養在知識層面做到傳授、內化、外顯與遷移，在能力層面夯實托底、強化核心、凸顯特色，并培養學生終身學習能力，在素質培養層面注重創新思維、錘煉匠心精神、建立標準意識、強化社會貢獻。該培養體系在G 校應用型本科機電類專業中得以應用，并獲批省級一流專業，培養了一批受企業歡迎的機電融合的機器人特色人才，初步驗證了該研究路徑的可行有效。

圖1 新工科應用型本科機電類專業人才培養模型

2 機器人特色人才培養的智慧教學模式

提出適用于機器人特色人才培養的智慧教學模式。該模式圍繞人才培養中的具體問題，從“課程教育教學與創新創業實踐融合”“產教融合校企協同”“線上線下協同”“虛擬教研室多校聯動”四個維度創新智慧教學法。

在課程教育教學與創新創業實踐融合層面，圍繞能力體系與人才培養，將課程與科創進行一體化設計，將創新創業實踐內容課程化，通過課賽結合、團隊協助、項目驅動、作品產出，實施差異化教學、個性化學習、協作學習及群智學習等智慧教學法。在產教融合校企協同層面，主動聯絡地方與區域龍頭企業[12-13]，圍繞專業定位與培養目標建立人才培養優質企業集群，設計了低年級參觀式認知實踐、中年級參與式課程實踐、高年級項目型創新實踐、畢業班就業式沉浸實踐等分階段多模式的校企合作實踐課程，同時開設企業家夢想課、匠心堂專家講堂等分享型實踐課程，讓學生走進企業、走近工程。在線上線下協同層面，落實線上教學資源、線下教學資源、混合教學資源的規劃與建設，提高公共平臺的教學資源共享度，加強實驗課程的數字化建設，如數字化設計、機電一體化仿真實驗等[14]。在虛擬教研室多校聯動層面，與區域內同類型兄弟院校加強課程合作，共享高水平本科教學與實踐資源，與智慧型企業合作，引入行業應用的工程案例。

機器人特色人才培養的智慧教學模式，從教學方法、教學環境、教學實踐、教學資源多角度為智慧教育實施提供質量保障，為培養本科智慧型工程人才提供可靠支撐。

3 智慧型機器人課程群教學生態

構建了智慧型課程群教學生態，該生態以雙需求并重、學用創相融、多學科交叉、多主體共建為建設理念，以教師能夠施展高成效的教學方法、學習者能夠獲得適宜的個性化學習服務和美好的發展體驗為建設目標，以機器人特色課程群建設為建設試點，以課程構成、環境與資源、虛擬教研室為建設內容，為智慧教學、智慧環境、智慧師資、智慧人才培養的研究與實踐奠定基礎。課程構成建設上加強第一課堂與第二課堂融通，提供多元化多模式的課程菜單，強調理實一體、系統集成、工程意識及問題解決，整體設計、逐層支撐（見圖2）。環境與資源建設上形成從托底能力到特色能力的多梯度多模式環境，包括基礎類與集成類的實踐平臺及加工測試類科創中心，為項目化團隊合作、案例式學習與作品產出提供可能性。通過基于科創與課程的機器人特色新工科人才的培養，產出了課程、科創、比賽、企業創新項目多項，建成了系列課程，初步驗證了該教學生態的實際可行性，該模式可在同類新工科應用型人才培養的特色課程群中加以運用。

圖2 機器人課程群教學生態

4 結語

本課題以智慧教育的發展理念、理論框架、實踐路徑為理論指導與依據，立足區域經濟發展對工程人才的需求，頂層設計了新工科應用型機器人特色人才培養路徑，縱向上通過“專業定位—能力目標—課程體系—核心課程—教學模式—評價方法”一體化系統性的改革與重構，形成逐層支撐、特色鮮明、與時俱進的課程生態，橫向上通過“課課、師生、人機、校校、校企、課堂與‘雙創’、個體與團隊、線上與線下”等多元化聯動，形成面向未來的教學模式。該培養路徑、教學模式及課程生態在江蘇本地應用型本科高校經實踐驗證初顯成效，可為機電類新工科智慧人才培養提供有效參考。