新工科课程设计新思维—跨技术专业融合

贺宁 贺萌

摘 要： 课程设计是新工科教学实践中的一个重要环节。文章从高职院校新工科的定位开始，阐述新工科课程设计的主要思路，讨论了课程设置的四大特点，并就新工科课程的发展策略提出了一些建设性的意见。

关键词： 新工科； 高职院校； 课程设计； 专业融合； 虚拟学院

中图分类号：G520.1 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2018）11-84-03

Abstract： Curriculum design is an important link in the teaching practice of new engineering. Starting from the orientation of the new engineering in higher vocational colleges， this paper expounds the main ideas of the curriculum design for new engineering， discusses the four characteristics of the curriculum design， and puts forward some constructive suggestions on the development strategy of the curriculum for new engineering.

Key words： new engineering； higher vocational college； curriculum design； specialty integration； virtual college

0 引言

云计算、大数据、人工智能、边缘计算等领域蓬勃发展，应用实践积累了越来越多的经验。2018年3月，国家教育部颁布了第一批“新工科”研究和实践项目计划，不遗余力地推荐人工智能与计算机、数学、社會学等学科专业相互交融，形成复合专业培养新模式，持续推进我国互联网与新工科持续快递发展。

至2020年，新一代信息技术、机械电力、智能机器人、人工智能等应用型专业将成为最热门的专业，涉及面向“新工科”的信息技术产业人才需求量将达到750多万，机械、电控等人才缺口将升至800万人，国家面临着2025制造和工业4.0建设的严峻挑战。

1 高职院校新工科的定位

高职院校与行业、职业、产业、企业有着相生融合、密不可分的关系。高职院校服务于国家重大发展战略，培养高素质应用型技术人才。高职学生的基础教育必须通过通识、普适化教育来完成，而人才培养目标又必须要具有强烈的专业性目标导向，因此，这样的环境给高职教育提出了巨大的挑战。

从目前高职院校专业设置的情况来看，大数据、云计算、计算机技术、电子技术类、网络与信息工程、嵌入式之中某些专业都能纳入“新工科”专业的范畴。因此，高职院校可以围绕互联网和工业智能，以数据、控制、机械等领域设计新工科课程体系。制定具有多学科交叉特点的工程新专业人才培养方案，整合和优化涵盖各学科基础知识的工科新专业课程体系和教学内容。

高职院校更为重视的是培养学生的实践能力。2014年以来，教育部开展了产学研合作教育项目。至2017年，阿里、百度、华为、联想、金智教育集团等企业已逐步与高职院校签订协议[1]，开展“群众性创业创新教育改革与实践”、“人工智能课程体系研究与实践”等教育部协同育人合作教育项目。结合工业技术发展的最新要求，推进高校人才培养改革[2]。

2 高职新工科课程设计主要思路

高职院校的新工科课程设置要务实求真，通过融合现有专业，改善人才创新培养模式，提升人才培养质量，实现以过程培养为主的复合型教学范式。

2.1 克服教学内容与现阶段发展不相适应的问题

新工科、互联网信息技术促使教学模式、教学方法上的改变，也带来了新增教学内容上的冲击。教学内容的滞后性会大大降低学生的学习兴趣。所以新工科要求教师与时俱进地设计教学内容和课程体系，建设适应产业发展需求的课程资源。教师需开阔视野，将有创新思维、设计思维、工程思维、批判性思维和数据化思维的教学内容融入教学过程中，伴随岗位技能要求不断提升的要求前行[3]。

2.2 解决教学目标与学生的期望值有一定的差异的问题

教师设定的教学目标、学生的期望值与学生现实学习状况之间的差距，称之为学习需要分析[4]。有时因为学生学习信心不足，或由于平时设计的教学目标任务过于模式化，生搬硬套使得教学目标没有灵契，对学生来说太难太多，提不起学习兴趣，导致课堂上完不成教学任务。所以在制定教学目标时，应适时适度、灵活多样，结合教案和学生的实际理解。为避免学生成为上课玩手机的低头一族，同时顺应移动端信息化教学，还需结合各种各样的信息化手段，例如动画视频或者AR技术，或各类移动端辅助信息化教学方式，使学生利用手机参与到课堂上来，学生上课就像在玩游戏，不知不觉中完成教师布置在教学过程中的各个任务，最后达成教学目标。通常来说，这样的教学方式比较符合现代学生的期望值，他们更希望在新鲜有趣中获得相关知识。

2.3 着重培养学生思维能力

在授课之前，教师需要根据内容对教学进行准备和设计，从设计一节课的知识点，到讲授深浅，以及让学生对知识点展开专项练习或者讨论，并根据学生的情况，确定重点和难点，教学单元学时内知识的输出量等。教师需要灵活处理教材，科学组织教学内容，并对教材内容进行合理取舍和归纳。此外，还需有广泛的知识面的引导，培养学生发散性的思维方式。可以通过固定的现象，尝试推测将会发生的事情，继而验证所推测的事件准确与否。在教学过程中，以实现目标为课堂的整体学习方向，将研究和探索结合在一起，并利用计算机来作为处理和分析信息的工具。这对教师的综合素质要求也很高。教师要着重培养学生整体思维能力，逐步帮助学生在脑海中完善知识框架。

2.4 需要打破学科与专业界限

高职课程实践通常需要多种专业技能，例如某智慧农业类实践项目，从安装传感器开始，需要电子工程或物联网的相关基础知识，农业的系统运维，需要软件信息技术中的信息系统前端、数据库、软件计算机后台等，而农业项目中各类传感器采集和系统运行的数据，又需要大数据专业中的数据采集、清晰和挖掘，至于优化还需要人工智能专业的辅助。更多实践性项目，包括接触设备、了解生产工艺、熟练掌握数字化设备的业务程序，以及沟通协作，都需要我们打破传统的知识形态和知识层级，将知识碎片加深融合，打破基础课程和专业课程的边界，让学生能提前沉浸于综合环境，接触专业知识。

3 新工科的课程设置特点

新工科的课程设置必然紧紧围绕学校新工科应用型人才培养的定位与专业培养目标进行。要遵循和认清教学规律，运用科学的方法，依照各个专业特点构成实践教学互动各环节，贯穿和打通互相之间的内在关联，形成紧密结合的实践教学体系[5-6]。此外，新工科的课程设置还必须具有如下特点：

⑴ 具有竞争力

具有竞争力的课程体系能帮助学生在更深层次上发挥水平。高职的目标是激发学生比较高的潜能并且使其符合继续教育及职场的要求，如果只凭借单一的技能就业，就会偏重于执行，这只能勉强就业一些琐碎的价值不高的基层工作。因此，从课程中培养出学生的独具特色的能力，不仅需要是给出怎么做，还必须从更好层面思考问题的背后，以及给高职的学生提供具有竞争力的面向项目导向性课程。

⑵ 交叉融合

工科蕴含的学科，涉及能源、航天信息，计算机科学，机械，电机，化工等。新工科的研究往往有很强的市场需求应用背景，它的研究方法也与科学理论密切相关，并且有其自身的特点。但工科的优势是综合运用而不局限于一套理论体系。交叉融合不仅仅局限于各个学科之间，而且应该更具有广义的概念，一门学科对另一门学科的影响和渗透是全方位的，可能是知识层面的，也可能是方法层面的。因此，这里具有双重含义：一是运用其他学科的研究方法研究本学科问题；二是从其他学科出发，借鉴其他学科的概念原理来分析本学科现象。交叉融合是实现新工科学科之间综合交叉、促进知识互补的良方。

⑶ 可迭代

新工科課程设置，不但是让学生掌握的知识和能力，而是取决于培养他们的思维模式，冲破惯性，进行“认知升级”[7]。通过快速迭代，可以将作业序列作为一个单元来构建学习路径。在验证每一门新工程课程的有效性后，可以建立基于工作任务的培训方式。

迭代式教学方法常常以项目为驱动，形成“存在问题-探讨方法-解决途径-总结-新问题-探讨方法”的螺旋式上升的过程，将知识点有机融入到项目中，通过任务驱动的形式激起学生的求知欲，然后适时引入讲授新的知识点。因为是项目驱动，能够重复迭代任务问题、主动探讨和解决问题，从中完成任务和理解运用知识这一系列过程，使得学生能够在解决问题的过程中对知识的掌握融会贯通，加深对知识的理解。也正因为新工科课程涉及的内容广泛，实践内容可以不断地迭代更新，契合学习心理学中建构主义的思想，可以克服传统专业教育教学方法的诸多弊端，引发学生较大的兴趣。

⑷ 具有创新性

高职学生的创新能力和实践能力是相辅相成的，一位学生也是必须具备了相应的通识化知识技能以后才能在这样的基础上有所创新；而目标导向性的实践教学也需要不断推陈出新，激发学生的参与和创造。创新能力的培养需要依靠体系和环境，大部分的创新是基于本学科以及本领域基础知识的理解，跨学科的知识的熟练运用。新工科的课程体系业恰恰顺应了这一点。

创新思维是培养高素质人才的重要环节，学生必须在学习中不断积累经验。新工科课程教学具有很强的逻辑性，要倡导、鼓励学生质疑问难，鼓励不断提出新的问题。解决问题可能只需要运用技术上或者实验方法上的改进，而提出新的问题和新的可能性，是思想升华的体现。如果没有环境的跨越，就很难提出新思路，新工科的跨专业、跨学科带来了很大程度上的思维扩散、思想碰撞，因此，在课程设置上需要严格遵循这一点。

我校在新工科跨学科专业上也已开展丰富得探索实验。首先，提出“虚拟学院”的概念，即建立一个跨学科、跨专业的工业互联网学院，整合相关专业，培养与产业需求相结合的人才。力争走在全国先列，起好示范性带头作用。其次，为新工科课程创建优良的软、硬件条件，在信息化方面更是已经为新工科专业实现计算、存储、带宽资源动态云分配，帮助提高IT基础设施资源的利用效率，提高基础设施的应用和管理水平。第三，以“开放共享”的主旨从开放信息到开放学校的数据，随着数据开放共享程度的提高，学校的开放共享水平也在不断提升；并将本来分散存储在不同事业部门、二级学院、校园数据作为整体加以利用，实行统一管理，为数据的分析、挖掘、使用提供基础。这样，更加方便快捷地促进新工科专业的融合。

4 结论

新工科专业的人才教育不是一朝一夕的事情，务必着眼于全面培养过程。本文提出了新工科课程设计的主要思路以及讨论了新工科课程设置四大特点，但在实际教学环节中注重以上各种能力的培养，建立科学的质量评价标准，推动新工科课程设计教学的改革，以适应社会对人才的需求，将是孜孜不倦追求的目标。此外，更要结合国家2025战略体系建设方向，逐步打造以新工科创新发展模式来引领职业教育现代化，促进高职学院“十三五”发展。因此，跨学科与专业融合的新工科课程建设任重而道远。

参考文献（References）：

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[2] 何德忠，刘静楠，张素荷.论工科院校转型过程中的学科建设[J].重庆大学学报（社会科学版），2003.6：175-176

[3] 刘美荣，查恒效.高职教育应对接社会需求[J].天津电大学报，2011.15（4）：71-74

[4] 刘桂华.浅论提出问题比解决问题更重要[J].吉林省教育学院学报（中旬），2013.29（4）：40-41

[5] 李开宇.新工科背景下检测技术综合课程设计教学模式探索[J].科教文汇（中旬刊），2018.7：71-73

[6] 胡雪，夏博，李华，葛云.基于“新工科”项目建设探讨提升课堂教学质量的方法策略[J].高教学刊，2018.16：77-79

[7] 钟建坤，杨黎，葛建新，罗坤明.校企深度融合 办特色专业 服务地方经济发展——应用电子技术专业校企合作“互渗共赢”新模式[J].教育教学论坛，2012.6：7-9