新工科背景下數字化設計課程資源體系建設與實踐

杜遙　焦健　王東亮　陳永哲

摘要：文章以新工科背景下的汽車專業數字化設計課程資源體系建設與實踐應用為研究對象，結合新形態下工程教育特點，研究數字化設計課程資源體系構建的方法與路徑，提出數字化設計課程資源庫建設與管理的關鍵技術，并以此對資源庫的應用與實踐提出構想。

關鍵詞：新工科；數字化設計；知識管理；資源體系

為應對新一輪科技革命與產業變革需要，支撐我國服務創新驅動發展和“中國制造2025”戰略實施，2017年教育部開始推進以新經濟、新產業為背景的新工科建設和實踐，一方面設置和發展一批新興工科專業，另一方面推動現有工科專業的升級和轉型，探索形成領跑全球工程教育的中國模式和經驗，助力我國高等教育強國建設。下面，筆者在高校新工科建設背景下結合新形態下工程教育特點，以蘭州工業學院汽車工程學院汽車類專業數字化設計課程資源體系建設為例，從新工科的需求分析、課程資源體系構建、課程資源庫的創建與管理、課程資源庫的應用與實踐等方面展開分析與研究。

一、新工科的需求分析

（一）人才需求方面

新工科以新產業和新經濟為基礎，包括新興產業涉及的相關專業和改造升級后的傳統工科專業，而未來新工科專業要求學生專業精深、知識廣博，具備用已掌握的知識解決現有問題的能力，以及學習新知識和新技術的能力，在技能方面要求專業技術精湛，懂得經濟、社會和管理方面的知識。該要求為新工科專業的發展指明了方向，對高校人才培養提出新的目標定位和需求，特別是應用型技術大學面臨著對傳統工科專業的淘汰、改造升級和對新興專業的規劃與建設。

（二）學科與專業發展方面

汽車專業是典型的多學科交叉融合專業，傳統汽車專業的改造升級及新能源汽車工程專業的設置與發展，需以相關學科與專業課程的改造升級為基礎，而數字化設計課程作為傳統汽車專業和新興專業的學科基礎與發展方向，如何通過重構課程體系和知識目標，以達到新工科專業建設和工程教育要求是其課程建設的首要任務。

二、課程資源體系構建

（一）構建思路

第一，課程中已結構化的知識資源是課程的基礎資源，高校應重點研究其與課程知識點的相互支撐關系，如是否能夠考核學生對該知識點的掌握程度，是否能夠滿足對不同學生學習行為和學習結果的考核，是否對課程大綱所要求的知識目標和技能目標的實現起到支撐作用。

第二，課程中非結構化的知識資源是教學的過程性資源，高校應重點研究其對教學效果和教學目的的支撐作用，包括教學方法、教學設計、教學評價等。

第三，課程中實踐性較強的知識資源需通過教學者的不斷演示和學習者的反復實踐才能得以掌握，這部分資源的建設應以專業需求為導向，持續做好設計平臺的開發和專業化建設。

（二）構建目標

筆者以泛雅學習通線上平臺為基礎，規范課程知識資源的管理，把實現課程知識資源的共建、共享和高效利用作為建設目標，使其向可實踐化和可應用化方向發展，資源體系構建的目標如下。

第一，把“以學生中心、產出導向、持續改進”的理念作為課程資源體系建設目標，結合汽車類專業工程教育特點以及學生的學習規律，開展數字化設計課程教學資源庫建設理論研究，探索課程資源庫建設方法，為實現課程資源庫的共建奠定基礎。

第二，借鑒企業內容管理理念，把汽車類專業及其數字化設計課程資源的建設者、使用者和共享平臺納入專業建設與課程資源的知識化管理中，利用線上教學平臺，創造教、學、做一體化學習與應用場景，為學習者提供可操作、可實踐和可應用的課程資源平臺，實現課程資源庫的共享。

第三，把學科和專業建設和課程教學過程中的非結構化知識資源的管理作為課程建設的核心任務，以汽車專業工程教育要求為準，建好專業課程教學資源，支撐傳統專業的改革和新工科專業持續建設，發揮數字化設計課程在專業建設與發展中的基礎作用。

第四，開發與課程和專業人才培養要求相匹配的數字化設計平臺，做好平臺本地化的同時注重知識資源的創新，使理實訓練落到實處，達到理論學習有目標，實踐訓練有實材，服務專業建設和學生培養目標要求，使共建、共享和高效利用落地生根。

三、課程資源庫的創建與管理

（一）課程資源庫的創建

在信息爆炸、知識快速迭代、自組織體不斷涌現的背景下，知識與信息每天都在以驚人的速度增長，越來越多的非結構化知識和信息不斷涌現，如果不能很好地將這些資源進行知識化管理，則會造成知識資源的浪費。另外，知識的教授者也希望更多地挖掘知識資源，并通過平臺共享給學習者，使其學習者能夠全面地、多渠道、多途徑地學習。這樣，不僅可以保障課程知識資源的應有作用，還可以挖掘其潛在價值。課程資源體系框架如表1所示。

（二）課程資源庫的管理

1.管理機制

管理機制的本質是明確管理系統的內在聯系、功能和運行原理，是實現資源高效管理的關鍵。基于前文數字化設計課程資源體系的構建思路與目標，高校應以挖掘知識資源的內在聯系為基礎，把實現教學過程目標作為基本功能，遵循教與學的運行原理，構建高效的內容管理及其共享、共建機制。

2.管理內容

數字化設計課程資源具有來源與呈現方式的多樣性、應用場景的開放性、支撐手段的專業化特點，且以多種格式的非結構化信息資源為主，須借助于高效的管理平臺進行分層分類管理。

3.管理過程

資源庫的管理主要包括內容庫的結構化處理和非結構化知識資源的收集、篩選、創建、編輯、分類、優化、更新等，將內容管理過程同具體的教學過程結合起來，對結構化的知識資源采取集中管理，對非結構化的知識資源采取分散管理，管理過程以資源的結構化處理為核心，結合數字化設計平臺，把教、學、做過程融合到平臺中。

4.技術手段

基于資源庫應用與管理需要，高校需借助內容管理系統實現對知識資源的采集與創建、內容信息的傳遞與分享等，以泛雅學習通為平臺實現教學過程的線上技術支撐，以課程資源為基礎開發專門的資源管理系統，并與線上平臺對接，實現對資源庫的管理。

四、課程資源庫的應用與實踐

（一）課程資源庫的應用

首先，對于數字化設計相關課程中已結構化和知識化的資源，高校應從知識考核與應用的優化入手，利用電子化教輔資源，作為其課前和課后的學習資源；把課程題庫對應到課程知識點中，從知識點的難易程度、考核要求和學生的學情等方面對課程題庫進行優化與分類。

其次，對于數字化設計相關課程中非結構化和知識化的資源，高校應從挖掘知識的實際應用價值入手，將實踐性強的知識點微視頻化，以項目和任務的形式發布，使其對知識點的考查形成閉環，以學生為中心，以實踐應用為目的，用好線上和線下平臺，發揮非結構化知識和信息資源的價值。

最后，對于數字化設計平臺重在開發和應用，高校應從設計平臺的創建、開發、培訓和本地化入手，搭建與產品設計相接軌的設計、開發與應用場景，滿足學生對實踐過程真實感的要求，使學生的收獲感更強烈。

（二）課程資源庫的實踐

學生通過泛雅學習通線上學習平臺的單元知識導航熟悉本講課的知識體系、學習目標與要求、學習重點與難點、學習準備與方法指導等，其中學習準備所涉及的教輔材料、知識拓展和網絡資源通過學習通資源庫進行共享，線下環節通過集中講授使學生掌握重點，理解難點。課后，教師以多形式的作業環節使學生鞏固知識點，其中基礎作業以客觀題為主，習題作業以作圖訓練為主，作圖作業以大圖訓練為主，所有作業均建立形式多樣化的題庫，采取線上發布與批閱，學習效果較好。

（三）實踐案例

初建的汽車專業數字化設計與應用平臺以CAD為基礎，為學生提供SW、UG和CATIA等軟件學習平臺，電子圖冊、視頻課、微課堂等多樣化的知識資源，滿足了不同學生的學習需求，所搭建的訓練題庫涵蓋平面圖、三視圖及軸測圖、常用件工程圖、功能件工程圖、汽車關重件工程圖圖樣庫，學習者可以通過此平臺由簡到難進行實踐訓練。同時，為滿足學科競賽需求，高校在中望CAD基礎上開發學生競賽題庫，為先進成圖、輕量化和創新設計與實踐等競賽提供了很好的平臺。

五、結論

第一，新工科專業是以新興產業為基礎建立和開設的，但又離不開現有學科與專業的支撐，因此，高校對現有學科和專業知識資源的有效整合和挖掘，既能夯實新工科專業的基礎，又能適應當前新興產業對應用型工程人才的需求。

第二，資源庫的內容管理有賴于好的管理機制的建立和創新，高校應以工程教育為抓手，把教與學的過程落實到課程資源庫的管理中，持續提高知識資源的利用和共享效率。

第三，資源庫的高效應用是最終目的，高校需要在教與學的實踐過程中不斷積累方法，總結經驗，抓住知識資源對學科與專業建設的支撐點，用好線上線下平臺和必要的管理工具，不斷完善管理機制，注重應用與實踐成效，持續改進，不斷創新。

第四，數字化設計理論的實踐需借助設計平臺來實現，好的平臺需要不斷地開發和本地化建設，所以高校需做好課程資源體系的長遠規劃和持續建設。

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基金項目：甘肅省蘭州工業學院2023年新工科研究與實踐項目“汽車專業數字化設計課程教學資源體系建設與實踐”，項目編號：2023-LGYXGK-16。