陳 祥
(江蘇師范大學(xué) 科文學(xué)院,江蘇 徐州 221000)
新工科的研究與實(shí)踐,強(qiáng)調(diào)打破專業(yè)壁壘、促進(jìn)學(xué)科交叉融合,培養(yǎng)工程實(shí)踐能力強(qiáng)、創(chuàng)新能力強(qiáng),能夠解決復(fù)雜工程應(yīng)用問(wèn)題的高素質(zhì)復(fù)合型人才[2]。本文從工科教育必不可少的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)出發(fā),研究如何以平臺(tái)支持交叉學(xué)科項(xiàng)目引導(dǎo)的課程建設(shè),如何為學(xué)生打造智能學(xué)習(xí)空間開(kāi)展主動(dòng)的創(chuàng)造性學(xué)習(xí),從而為新工科建設(shè)提供落地支撐,促進(jìn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)。
當(dāng)前,實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)已廣泛應(yīng)用到各高校工科實(shí)踐教學(xué)中,傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)主要面向?qū)W生、教師及管理人員,在課程設(shè)計(jì)、工程訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)課程、學(xué)科競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)等方面通過(guò)線上管理、自動(dòng)分析,降低了溝通成本,提高了教學(xué)效率,提升了整個(gè)實(shí)踐教學(xué)的管理水平。
傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)作為web2.0時(shí)代的產(chǎn)物,以專業(yè)課程為主題,圍繞作業(yè)、考試等電子交付物打造核心數(shù)據(jù),面向教師、學(xué)生、管理者提供不同交互視圖。近年來(lái),教學(xué)平臺(tái)生產(chǎn)廠家也在研究不同課程屬性,拓展支持新工科新專業(yè),提供了云桌面、仿真實(shí)驗(yàn)等系列新技術(shù)改善使用體驗(yàn),但究其本質(zhì)仍然是圍繞作業(yè)和考試的工具性改善,在如何面向新工科提供交叉學(xué)科的創(chuàng)新教育方面仍缺乏理論和實(shí)踐探索。
首先,傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)對(duì)先進(jìn)教學(xué)方法的支撐不足。近10年來(lái),慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、情景式教學(xué)、混合式教學(xué)、智慧課堂等教學(xué)理念帶來(lái)了一波教學(xué)方法創(chuàng)新思潮,對(duì)線下教學(xué)、項(xiàng)目實(shí)踐、線上微課等提出了更高的要求。在線下教學(xué)方面,傳統(tǒng)的“教學(xué)主體論”“循序漸進(jìn)”教學(xué)原則難以應(yīng)對(duì)新工科的創(chuàng)新人才培養(yǎng)需求;在項(xiàng)目實(shí)踐方面,需提升實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的能力支撐跨學(xué)科復(fù)雜工程項(xiàng)目的導(dǎo)入、分解和學(xué)習(xí);在線上微課等教學(xué)資源方面,應(yīng)能將資源與項(xiàng)目、資源與學(xué)習(xí)者動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián),為學(xué)生建立智能化學(xué)習(xí)空間。
其次,傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)對(duì)新時(shí)代學(xué)生的吸引不足?,F(xiàn)在的學(xué)生充分享受了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代各類軟件帶來(lái)的資源和樂(lè)趣,相比之下,大部分實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)在形式和內(nèi)容上較為枯燥,主要體現(xiàn)在趣味創(chuàng)新性不足、開(kāi)放時(shí)效性不足、互動(dòng)性不足。因此,新時(shí)期實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建需要將平臺(tái)從布置作業(yè)考試的被動(dòng)壓迫型平臺(tái)轉(zhuǎn)化為以能激發(fā)學(xué)生興趣的項(xiàng)目實(shí)踐為中心的主動(dòng)學(xué)習(xí)型平臺(tái),以學(xué)生為中心構(gòu)建開(kāi)放互動(dòng)的學(xué)習(xí)社區(qū)。
近年來(lái),新工科類新專業(yè)如腦科學(xué)、機(jī)器人、光電信息、智能控制等如雨后春筍般在全國(guó)各高校落地生根。新工科專業(yè)不光是傳統(tǒng)工科專業(yè)的升級(jí)改造,更是不同學(xué)科的交叉融合。相較于傳統(tǒng)的工科人才,未來(lái)新興產(chǎn)業(yè)和新經(jīng)濟(jì)需要的是創(chuàng)新能力強(qiáng)、實(shí)踐能力強(qiáng)、具備國(guó)際視野的高素質(zhì)復(fù)合型人才,不僅在某一學(xué)科專業(yè)上深入學(xué)習(xí),而且還應(yīng)在相關(guān)學(xué)科自主學(xué)習(xí)、交叉融合;不僅能學(xué)習(xí)現(xiàn)有的知識(shí)、解決現(xiàn)有的問(wèn)題,還需有能力學(xué)習(xí)新知識(shí)、拓展新技術(shù)去發(fā)現(xiàn)和解決未來(lái)的問(wèn)題,對(duì)未來(lái)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)起到引領(lǐng)作用。
欲培養(yǎng)這樣的創(chuàng)新人才,新工科的建設(shè)需進(jìn)行大膽的創(chuàng)新與改革,從人才培養(yǎng)機(jī)制、教學(xué)計(jì)劃、師資培養(yǎng)、教學(xué)方法、實(shí)踐實(shí)訓(xùn)等方面都提出了更高的要求,本文從以下幾方面嘗試進(jìn)行新工科教學(xué)改革的理論探索。
(4)該模式的應(yīng)用給電網(wǎng)規(guī)劃的適應(yīng)性提出了更高的要求。應(yīng)用分布式電源接入模式時(shí),需要保證接入位置以及注入容量的科學(xué)性,如若不然,將造成相關(guān)設(shè)備的實(shí)際利用率偏低,又或者網(wǎng)損增加的弊端,從而電網(wǎng)可靠性帶來(lái)了不利影響[4]。
美國(guó)著名管理學(xué)家彼得圣吉在他的《第五項(xiàng)修煉》一書(shū)中提出,愿景(vision)是“一種共同的愿望、理想、遠(yuǎn)景或目標(biāo)”。個(gè)人愿景是發(fā)自個(gè)人內(nèi)心的、真正關(guān)心的、渴望實(shí)現(xiàn)的愿望,它是一種期望的未來(lái)或意象。有愿景才能創(chuàng)造出熱情,而有了熱情才會(huì)激發(fā)出行動(dòng)及戰(zhàn)略。高校教育相較于中小學(xué)教育更加開(kāi)放自由,應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生激發(fā)其求知欲,從而轉(zhuǎn)被動(dòng)接受獲得知識(shí)到主動(dòng)學(xué)習(xí)求證知識(shí)。
新工科建設(shè)關(guān)乎國(guó)家戰(zhàn)略,當(dāng)前新技術(shù)和新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展風(fēng)起云涌,應(yīng)讓學(xué)生主動(dòng)感受時(shí)代的激情,樹(shù)立個(gè)人愿景,促進(jìn)學(xué)習(xí)主動(dòng)性,培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)意識(shí)。傳統(tǒng)的工科實(shí)踐教學(xué)項(xiàng)目具有規(guī)模小、設(shè)置時(shí)間晚和課程孤立等特點(diǎn),導(dǎo)致學(xué)生往往只見(jiàn)各門(mén)課程的“樹(shù)葉”,而難以充分了解學(xué)科整個(gè)“樹(shù)木”,更難以接觸相關(guān)交叉學(xué)科的“樹(shù)林”。新工科多學(xué)科交叉融合的特點(diǎn)決定了須依靠學(xué)生自發(fā)的意識(shí),才能更好地實(shí)現(xiàn)工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)、跨學(xué)科學(xué)習(xí)和領(lǐng)導(dǎo)力的培養(yǎng)。
然而,愿景驅(qū)動(dòng)并不是簡(jiǎn)單的口號(hào),新工科建設(shè)也非一蹴而就,“愿景驅(qū)動(dòng)、知行合一、啟發(fā)創(chuàng)造”是一個(gè)長(zhǎng)期堅(jiān)持的過(guò)程。教師群體應(yīng)能與時(shí)俱進(jìn),使用先進(jìn)的教學(xué)工具和教學(xué)方法,在傳授知識(shí)的同時(shí),還應(yīng)激發(fā)學(xué)生主觀學(xué)習(xí)的愿望,提升學(xué)生的求知欲,維持正確的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī),為國(guó)家培養(yǎng)高質(zhì)量的新工科人才。
以項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的研討式教學(xué)模型提倡項(xiàng)目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng),在教學(xué)過(guò)程中要以學(xué)生為本位,以教師設(shè)計(jì)問(wèn)題情境且適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生解決問(wèn)題為主線,以激發(fā)判斷力和思考力為目的,最終實(shí)現(xiàn)學(xué)生素質(zhì)全面發(fā)展[3]。項(xiàng)目式教學(xué)和研討式教學(xué)在我國(guó)的教學(xué)實(shí)踐已有很長(zhǎng)歷史,實(shí)踐證明,這些教學(xué)方法可以為高等教育教學(xué)增添活力和動(dòng)力,為創(chuàng)新人才培養(yǎng)做出了貢獻(xiàn)。
新工科背景下,需進(jìn)一步明確多學(xué)科交叉融合和重視項(xiàng)目實(shí)踐的建設(shè)思路,讓交叉學(xué)科項(xiàng)目在實(shí)踐教學(xué)中將發(fā)揮更大的作用,探索基于交叉學(xué)科項(xiàng)目平臺(tái)的學(xué)科課程體系和教學(xué)內(nèi)容改革。以交叉學(xué)科項(xiàng)目角度重新審視現(xiàn)有課程體系,優(yōu)化教學(xué)設(shè)計(jì),構(gòu)建第二課堂體系,基于項(xiàng)目主題打造個(gè)性課堂,基于能力評(píng)估打造層次教學(xué),推動(dòng)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的協(xié)同創(chuàng)新。
在傳統(tǒng)的循序漸進(jìn)的教育原則下,學(xué)生以基礎(chǔ)理論課入門(mén),經(jīng)過(guò)3年專業(yè)學(xué)習(xí)后,才能融合所學(xué)技術(shù),進(jìn)行較完整的項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn),然此過(guò)程對(duì)學(xué)生的耐心和興趣是一個(gè)巨大的消磨。新工科背景下,需要讓學(xué)生盡早從模仿中開(kāi)啟實(shí)踐,從項(xiàng)目拆解中學(xué)習(xí)理論原理,基于原理進(jìn)行改造以鍛煉創(chuàng)造力,進(jìn)而完成“識(shí)記、理解、應(yīng)用、分析、綜合、評(píng)價(jià)”等一系列認(rèn)知過(guò)程,并通過(guò)第二課堂等方式完成交叉學(xué)科學(xué)習(xí)。
新工科的建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的系統(tǒng)性的工程,需要從師資培養(yǎng)、教學(xué)資料、交叉學(xué)科項(xiàng)目、教學(xué)方法等方面反復(fù)實(shí)踐驗(yàn)證,需要一個(gè)強(qiáng)力的落地支撐,而實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇。信息化平臺(tái)在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)有著舉足輕重的地位,平臺(tái)可以有效提高實(shí)踐教學(xué)管理的效率和水平,切實(shí)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)管理的規(guī)范化,實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源共享和高效利用,加強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量管理和監(jiān)控,最終促進(jìn)教學(xué)改革的進(jìn)一步發(fā)展。
教學(xué)平臺(tái)可以為交叉學(xué)科項(xiàng)目的導(dǎo)入、分解、實(shí)訓(xùn)提供平臺(tái)支撐,為教師教學(xué)提供生態(tài)化學(xué)習(xí)資源,支持各類多媒體資源的持續(xù)累積和改善,“顆?;狈纸饨虒W(xué)資源,將資源與項(xiàng)目、資源與學(xué)習(xí)者動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)。教師以服務(wù)者的模式與平臺(tái)、與學(xué)生交互,人機(jī)協(xié)同為學(xué)習(xí)者提供面向目標(biāo)導(dǎo)向、過(guò)程管理以及評(píng)價(jià)反饋的全過(guò)程服務(wù)。
教學(xué)平臺(tái)也為先進(jìn)教學(xué)方法的實(shí)施提供了支持,打造以學(xué)生為中心的全時(shí)空的學(xué)習(xí)空間。學(xué)生借助平臺(tái),提前縱向了解本學(xué)科知識(shí)學(xué)習(xí)路線,橫向了解交叉學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián),按照教師的引導(dǎo)和自我興趣,開(kāi)展主動(dòng)性學(xué)習(xí)。平臺(tái)上的資源根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度進(jìn)行智能匹配推送,并對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評(píng)估反饋。在線下教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生可以在課前主動(dòng)學(xué)習(xí),課后實(shí)踐練習(xí),在課堂通過(guò)更多的互動(dòng)進(jìn)行交流、問(wèn)題反饋,在教師的指導(dǎo)下,探索創(chuàng)新型研究和實(shí)踐。
通過(guò)以上理論分析,可以看出實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)在新工科建設(shè)中提供了基礎(chǔ)設(shè)施的作用。實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)將新工科的課程改革具象化,讓教師和學(xué)生都能清楚地了解本專業(yè)人才培養(yǎng)路線;將交叉學(xué)科項(xiàng)目和教學(xué)內(nèi)容沉淀到平臺(tái)上,使得整個(gè)新工科建設(shè)更加系統(tǒng)化,在橫向和縱向上持續(xù)延伸和優(yōu)化;平臺(tái)資源建設(shè)以服務(wù)學(xué)生為核心,為學(xué)生提供個(gè)性化智能學(xué)習(xí)空間,結(jié)合線下研討式教學(xué),以期達(dá)到培養(yǎng) “新工科”背景下解決綜合問(wèn)題和復(fù)雜問(wèn)題、具有創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的新型人才目標(biāo)。
新工科背景下,新時(shí)期的交叉學(xué)科實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建至少應(yīng)包括以下4個(gè)方面。
傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)往往僅支持規(guī)模較小的線上項(xiàng)目,原因在于僅從模擬仿真和在線運(yùn)行的角度考慮對(duì)項(xiàng)目的支撐。新工科背景下,交叉學(xué)科項(xiàng)目的規(guī)模更大、涉及的學(xué)科和知識(shí)點(diǎn)更多,項(xiàng)目在線分解和學(xué)習(xí)的難度更大。技術(shù)上,可以參考企業(yè)級(jí)項(xiàng)目管理的思路進(jìn)行分解,引入代碼托管、持續(xù)集成、在線建模、進(jìn)度管理等工具,更多地從管理和展示上對(duì)交叉學(xué)科項(xiàng)目提供支撐。
交叉學(xué)科項(xiàng)目的導(dǎo)入與分解,涉及不同學(xué)科的課程設(shè)計(jì)、知識(shí)點(diǎn)的分解、學(xué)生的跟蹤考核、項(xiàng)目的大數(shù)據(jù)分析等,需要平臺(tái)的技術(shù)支持和雙師型教師的深入?yún)⑴c。從項(xiàng)目中分解出適合學(xué)科教學(xué)的子項(xiàng)目,以子項(xiàng)目作為課程教學(xué)實(shí)踐,設(shè)計(jì)以項(xiàng)目為引導(dǎo)的“微學(xué)習(xí)”知識(shí)單元;然后在這些微知識(shí)單元的基礎(chǔ)上,組合出科學(xué)的章節(jié)結(jié)構(gòu),形成系列的課程知識(shí)體系;最后將這些成體系的課程關(guān)聯(lián)整合成具有邏輯關(guān)系的專業(yè)前沿知識(shí)與能力培養(yǎng)體系課與學(xué)科群[4]。從課程基本知識(shí)練習(xí)到項(xiàng)目整體融合與改造,既保證子項(xiàng)目的可操作性,又保持整體項(xiàng)目對(duì)學(xué)生的吸引力,促使學(xué)生開(kāi)展愿景驅(qū)動(dòng)、成果導(dǎo)向的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。
近年來(lái),慕課的出現(xiàn)對(duì)高等教育產(chǎn)生了重要影響,線上線下相結(jié)合混合式教學(xué)模式,改變了“教師為中心,課本為中心”的傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式,提倡“以學(xué)生為中心,以知識(shí)為中心”的更有活力的教學(xué)模式。但新工科背景下教學(xué)平臺(tái)知識(shí)中心建設(shè)不能簡(jiǎn)單等同慕課或線上視頻,而應(yīng)深入研究讓知識(shí)點(diǎn)以最恰當(dāng)?shù)谋憩F(xiàn)形式以最優(yōu)的組織形式為課堂教學(xué)、項(xiàng)目實(shí)踐以及學(xué)生自主學(xué)習(xí)服務(wù)。
首先,知識(shí)中心的形式不必拘泥,可以包括視頻、圖文、思維導(dǎo)圖、wiki等多種形式。其次,知識(shí)中心不應(yīng)是課程章節(jié)的順序講解,而應(yīng)圍繞學(xué)科知識(shí)點(diǎn)及關(guān)聯(lián)關(guān)系進(jìn)行精心編織。知識(shí)點(diǎn)應(yīng)顆?;W(wǎng)狀組織,既要為線下教學(xué)服務(wù),便于學(xué)生課前課后預(yù)習(xí)和反芻;又要能和交叉學(xué)科項(xiàng)目實(shí)踐關(guān)聯(lián)起來(lái),便于學(xué)生理論實(shí)踐結(jié)合;同時(shí),使用大數(shù)據(jù)和智能推薦技術(shù),根據(jù)學(xué)科進(jìn)度和學(xué)生特點(diǎn)構(gòu)建智能學(xué)習(xí)空間。
新工科背景下,多學(xué)科交叉融合的特性和項(xiàng)目實(shí)踐的復(fù)雜性促使教師建立團(tuán)隊(duì)式教學(xué)、學(xué)生進(jìn)行小組式學(xué)習(xí)、師生間建立更頻繁的溝通。平臺(tái)需引入學(xué)習(xí)社區(qū)的概念,優(yōu)化教師、同學(xué)、師生之間的線上線下溝通關(guān)系,通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)功能,為師生團(tuán)隊(duì)提供展示理論實(shí)踐成果的平臺(tái),提供基于知識(shí)點(diǎn)和主題的線上問(wèn)答、討論區(qū),引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)開(kāi)展創(chuàng)造型學(xué)習(xí)。
平臺(tái)學(xué)習(xí)社區(qū)的建立,將重新定義和拓展教師的功能,為教師增加促進(jìn)者和教練的角色。人機(jī)合理分工,平臺(tái)完成邏輯性、單調(diào)性、重復(fù)性的工作,教師完成具有情感性、創(chuàng)造性、社會(huì)性的工作,讓教師專注于點(diǎn)撥啟發(fā)、解難答疑、個(gè)性關(guān)照等工作[5]。通過(guò)不斷拓展優(yōu)化教師、企業(yè)、學(xué)長(zhǎng)、退休教師等角色的參與方式,將平臺(tái)打造為學(xué)校、教師、社會(huì)、產(chǎn)業(yè)、學(xué)生之間溝通的紐帶。
構(gòu)建成果驗(yàn)證、過(guò)程監(jiān)控、評(píng)價(jià)反饋等機(jī)制。實(shí)踐教學(xué)的大數(shù)據(jù)分析,使得學(xué)習(xí)評(píng)估有證可循,從經(jīng)驗(yàn)性評(píng)估走向依據(jù)科學(xué)數(shù)據(jù)分析的發(fā)展性評(píng)估。在項(xiàng)目實(shí)踐中,加強(qiáng)過(guò)程性評(píng)估,讓學(xué)生獲得及時(shí)和具體的學(xué)習(xí)反饋,讓老師準(zhǔn)確評(píng)估學(xué)生現(xiàn)有水平,進(jìn)行定向干預(yù)。教師依托平臺(tái),探索教學(xué)方法的落地實(shí)施,同時(shí)也以不同教學(xué)方法驗(yàn)證平臺(tái)的實(shí)用性。結(jié)合平臺(tái)數(shù)據(jù),可以輔助教師描述和解釋過(guò)去的現(xiàn)象、預(yù)警和干預(yù)正在發(fā)生的學(xué)習(xí)、推斷發(fā)展趨勢(shì)和預(yù)測(cè)將來(lái),達(dá)到循證評(píng)估、精準(zhǔn)教學(xué)的目的。
平臺(tái)的構(gòu)建應(yīng)堅(jiān)持以學(xué)習(xí)者為中心,堅(jiān)持目標(biāo)、過(guò)程和評(píng)價(jià)3個(gè)導(dǎo)向,教師和平臺(tái)都以服務(wù)者身份成為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)助手。教師著重為學(xué)生提供點(diǎn)撥啟發(fā)、解難答疑、個(gè)性關(guān)照等服務(wù),并設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)指標(biāo),通過(guò)平臺(tái)用戶行為數(shù)據(jù)的深入挖掘與分析,對(duì)學(xué)生實(shí)踐過(guò)程進(jìn)行精準(zhǔn)分析與反饋,為學(xué)生提供精準(zhǔn)的個(gè)性化指導(dǎo),結(jié)合平臺(tái)學(xué)習(xí)資源推送、測(cè)練提供、消息傳遞、數(shù)據(jù)處理等智能服務(wù),使學(xué)生在過(guò)程中保持主動(dòng)學(xué)習(xí)的動(dòng)力,激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)造的潛力。
新工科的建設(shè)是一個(gè)系統(tǒng)性的工程,作為教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行改革升級(jí),以適應(yīng)新時(shí)期高等教育的發(fā)展需要。本文通過(guò)新工科創(chuàng)新人才培養(yǎng)的理論研究,解析構(gòu)建交叉學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)關(guān)鍵支撐技術(shù),旨在將實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)構(gòu)建成為學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的學(xué)習(xí)空間,成為學(xué)校培養(yǎng)雙師型教師的訓(xùn)練營(yíng),成為學(xué)校和產(chǎn)業(yè)的連接點(diǎn),為新工科的學(xué)科建設(shè)提供參考價(jià)值。