计算机工程“科—产—教”跨学科教学理论研究与应用

潘翔

【摘 要】本文研究计算机工程“科—产—教”跨学科教学理论其同源融生、多元互补、流动开放、合力增值的作用机理，从计算机工程跨学科移植教学、“科—产—教”整合与重构、生产式建构主义实践教学等方面探索其应用，选择并整合了“支持模式+合作模式”“科学模式+实践模式”“解放模式”等三种教学理论的应用模式。

【关键词】计算机工程 “科—产—教” 跨学科 教学理论

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2017）10C-0155-03

“科—产—教”融合跨学科教学是发挥高校教师科研能力强、理论知识水平高的作用，走出校园与企业深度合作开发科技产品，并以科研和产品生产过程、管理过程等多学科知识融合体系产生的实践成果反哺教学，形成跨学科校企协同育人生态环境，推进学科专业、课程群体的教学紧贴科研技术进步和生产实际，有效开展实践性教学，充实课堂教学。计算机工程是一个以计算机相关知识为核心的综合性强、实践性强的学科，其跨学科教学涵盖网络工程、软件工程、电子技术、信息安全、通信工程、物联网应用技术、自动化控制、项目管理、企业管理、人文地理等相关专业与课程，是培养新一代信息技术高水平跨专业、跨行业工程技术人才的有效手段，适应了企业产品融合科技、人文、管理等跨界思维结晶。在计算机学科的科研、生产、教学过程中，可以构建一个跨学科、课程群体集聚发展的知识网络，建立“科—产—教”跨学科新型教学理论，通过科研与教学主线，将若干知识、技能联结起来在企业生产中检验，推进新型教学体系发展。

一、单一学科教学存在的问题

传统计算机工程单课程教学模式欠缺学科之间互动性和关联性，难以支撑新一代信息技术发展对复合型工程技术人才的综合素质培养需求。随着大数据、云计算、物联网等新兴技术的发展，目前要解决一个实际问题所需的知识跨度越来越大，单一课程甚至是单一学科的课程体系往往只能解决问题的某一个方面，忽略了综合素质的一体化发展，需要把关联学科技术创新、课程教学与社会、企业一线生产需求结合起来。

计算机工程跨学科教学体系不健全，缺乏融合科技创新，无法应对教学和企业生产实践过程中出现的社会化多元格局需求。跨学科不是片面的知识交叉，还包含了各学科所具有的特点交叉和融合，应找出结合点，尤其强调跨学科融合科技创新解决企业生产环节实际问题的能力。计算机工程跨学科教学还停留在跨课程教学的初级阶段，较少与企业生产结合，缺乏跨学科科技融合创新教学理论、管理体制和运行机制，教师也是摸着石头过河，教学效果不明显。

高校“科—产—教”融合育人机制不完善与企业主体作用缺失，无法发挥行业与企业对教育教学的社会化指导作用。行业与市场对教学的指导体现在对人才规格的需求上，发挥企业主体作用，建立支持“科—产—教”融合的顶层设计与运行机制，科技研究、学科教学与企业生产一线相结合，使紧缺人才培养与科技成果转化落到实处，是高校亟须解决的重要问题。

计算机工程理论教学与实践手段略显滞后于迅猛发展的科技和社会多样化需求，培养学生主体能动性和创新创造力落后社会一步。现有的教学手段与实践方式沿用传统模式居多，教学改革思路与科技进步时有脱节，学校不及时更新教学计划与教学大纲，等到企业需求多方推动，才发现培养的学生无法满足社会发展的需要。

二、计算机工程“科—产—教”跨学科作用机理

计算机工程“科—产—教”融合跨学科教学的作用机理包括几个主体要素：一是学科主体，以计算机工程为学科主体核心，横跨多个其他学科；二是教学实施主体，包括高校、企业、科研院所等多方主体；三是人员主体，包括教师、学生、企业技术人员、企业或科研院所的科研人员。整个作用机理可以概括为同源融生、多元互补、流动开放、合力增值，如图1所示。

同源融生：通过寻找学科间共同或相似的深層根源促进学科融合，如计算机工程划分为软件体系和硬件体系，软件体系从应用的角度又与软件工程、电子商务、信息安全等学科相关，再进一步追溯，可以发现电子商务跟项目管理、工商管理、物流管理和国际贸易等管理类的学科相关；硬件体系与网络工程、电子技术、通信工程、物联网工程和自动化控制等学科相关，学科之间通过有机整合而达到协调共融的机能。

多元互补：多元学科之间有同源交叉之处，更多的是不同，在融合过程中发现彼此之间可以借鉴之处，形成互补之势，互相叠加形成优化。如计算机工程中的软件体系更侧重于软件开发，而目前应用最大的领域是电子商务，如何开发出电子商务网站或平台，是二者的切入点，而如何提炼出具体的业务流、管理流，进而实现电子商务的盈利，则是工商管理、物流管理的强项。可见必须打破学科壁垒，才能统筹完成实际项目的需求。

流动与开放：跨学科之间多个要素的相互流动，更重要的是需要跟学科外部进行开放式的交流，即不能只局限于学校内的跨学科，还要与社会接轨，详细了解企业的需求，将实际需求转化为教学目标，并分析出跨了几个学科，进而设计教学思路和内容，才能有效开展教学。

合力与增值：多元学科经过同源融生、互补、流动开放后将会形成合力，不仅能够使计算机工程这一学科自身增值，还能够为行业、企业、社会、地区经济等提供更契合的服务，实现对外的增值，进而提升整体的学科建设水平。

三、计算机工程“科—产—教”跨学科教学理论应用

计算机工程跨学科教学是一个集融合、创新、实践、迭代的多步骤复杂和“校企协同创新”过程，不仅要提炼教学特色，还要结合科技研究，把教学内容进行整合重构，更重要的是创新教学手段和实践手段，以跨学科优势结合点，体现“生产的需求、科研的力量、教学的互动”，在这个过程中促进新型计算机工程跨学科教学理论。

（一）计算机工程跨学科移植教学。在计算机工程跨学科教学中导入创造学移植法的思维系统，跨学科移植是将某个学科领域中的原理、技术、方法等，应用或渗透到其他学科领域中，为解决某一问题提供启迪和帮助的创新思维方法。在“科—产—教”融合的背景下，计算机工程跨学科移植可以分为三个阶段：第一阶段是同一学科元素之间的内部移植；第二阶段是不同学科之间的纵向移植；第三阶段是不同学科之间的横向移植。三个阶段的移植剖析如表1、表2、表3所示。endprint

（二）“科—产—教”整合与重构。“科—产—教”整合与重构是要将这三个元素融入教学的每个资源与每个环节，形成科研与生产、科研与教学、生产与教学相互衔接的理论特色。这一过程包含四个方面改革：一是教学内容重构；二是教学特色提炼；三是教学资源整合；四是教学手段创新。教学内容重构涉及教材的编撰，由跨学科教师、企业技术人员、科研人员共同制定教学内容与重点难点，从案例的引入到知识点的学习，再到创新性研究，注入生产一线和科研一线的经验和方法，形成计算机工程跨学科特色教材。教学特色提炼是在教学过程中逐渐完成的，需要经过多个教师的长期教学实践，形成一门课程的内容特色、教学手段特色、教学成效特色，并以此总结出特色教学理论。教学资源整合侧重于硬件资源和软件资源整合，突出体现于实验室和实训基地的建设，以及人力资源整合等方面。此处的整合不是简单的设备汇聚或人才集聚，而是通过特定的体制和机制，使资源得到有序集聚、科学管理和高效利用，最终实现各方资源的共建共享。教学手段创新是教学理论实施过程的必经环节，计算机工程属于工科范畴，在实践教学的手段创新尤为重要。

（三）生产式建构主义实践教学。建构主义是一种传统的教育理论，主要观点在于知识的获得是学习者主动建构而成的，而非外部强制灌输。这是强调学习者主观能动性的一种教育理论，在计算机工程跨学科教学过程中，形成了一种生产式建构主义实践教学模式，课程实验或实训不再是教师安排的内容，更不是课本安排的内容，而是在企业生产过程中所遇到的技术问题。这些问题或者已经得到解决，或者尚未解决，在实践教学中抛出来，由学生针对问题自行构建实践方案，并进一步寻找解决方案。在这一过程中，当学生无法解决问题时，由教师或企业技术人员介入指导；如果某一问题确实难以解决，则可以上升为科研的角度，由教师参与进行技术攻关。以表3的跨学科移植案例“物联网终端设计”为例，在实践教学活动中，可以将一个大的目标分解为若干小目标：主板设计、通信模块设计、嵌入式软件开发，等等。在主板设计的项目驱动下，学生构建出需要涉及的学科知识，如计算机硬件知识、电路知识、数电与模电知识等，并从中抽取出有用的知识点，进行综合应用。整个过程能够使学生自己打破学科界限，灵活应用跨学科知识。如果企业对这一终端的设计要求需要有所创新，则更能激发学生的思维，突破传统的实践教学仅仅是模仿完成的旧模式。

四、教学理论应用模式选择

计算机工程“科—产—教”跨学科教学理论是一个全新的理论体系，不能直接套用传统的教学理论应用模式，需要根据具体的教学环境、教师经验水平、特定的时空情况等来进行选择。根据应用型高校人才培养的目标及方式，选择“支持模式+合作模式”“科学模式+实践模式”“解放模式”相交叉的教学理论应用模式，指导教师的整个教学过程。

“支持模式+合作模式”是从宏观的角度体现教学理论的应用，首先需要获得外部各类资源的支持，包括人力资源（不同学科的教师、企业技术人员、科研人员）、理论资源（教学理论、教学经验）、硬件资源（实验实训室、设施设备）等，教师以这些资源为依托，与教学理论研究者开展合作。通过实际的教学过程，验证教学理论的正确性和可行性，跟踪教学效果并做出评价。

“科学模式+实践模式”是从具体的角度体现教学理论的应用，注重过程的控制，即程序和步骤。计算机工程教学方案的设计、教学活动的开展、经验总结、教学成果推广等活动构成了教学理论应用过程链，科学模式必须给出整个链条的应用说明书，包括每个环节的前期条件、实施步骤等。教师参照说明书能够很好地开展教学实践，通过实践模式来检验科学模式，并使教学理论不断得到改进。

“解放模式”是在上述前兩种模式的基础上，进一步解放教师的价值和兴趣，使教师成为教学理论的建构者，其核心在于合理的批判，不盲目跟从教学理论的指导，而是带着审视的态度开展教学。由于计算机工程“科—产—教”跨学科教学理论涉及的方方面面很多，各种元素和资源交织存在和作用，使教学过程存在很多不确定性和随意性，需要教师具备较强的掌控能力和应变能力，并能够在多变的教学状态下发现教学理论存在的问题，对其进行优化，使其得到升级。

综上，在“互联网+”与信息化、智能化快速发展的时代，传统单一计算机学科的教学理论与教学模式已不能满足复合型人才培养的需求，急需建立计算机工程“科—产—教”融合的跨学科教学理论。其作用机理体现在以学科主体、教学实施主体、人员主体为基础的同源融生、多元互补、流动开放、合力增值等作用。通过同一学科元素之间的内部移植、不同学科之间的纵向移植和不同学科之间的横向移植实现计算机工程跨学科移植教学。本文从“科—产—教”整合与重构、生产式建构主义实践教学等方面展开相关理论应用研究，最后提出教学理论应用模式的选择，为开展计算机工程跨学科教学提供了理论基础和实践方向。

【参考文献】

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【作者简介】潘 翔（1981— ），广西南宁人，广西经济管理干部学院高级工程师。

（责编 卢 雯）endprint