新工科背景下IT+CT+DT专业群课程体系建设研究

包 雨，管 连，梁建花，樊 壮

（上海世纪鼎利教育科技有限公司，上海 202150）

0 引言

世界范围内新一轮科技革命和产业变革正在兴起，新经济形态在全球蓬勃发展。IT（Information Technology）+CT（Communications Technology）+DT（Data Technology）时代的融合孕育了ABC时代，即人工智能时代+大数据时代+云计算时代。新一代信息技术突破性发展促使学科交叉融合加速，新兴学科不断涌现，新工科建设成为新形势下的重大战略选择。但目前新工科课程体系建设缺乏系统化设计，未突出新工科建设要求和工程教育改革的要求，产教融合、校企合作育人的良好生态尚未形成，人才培养质量尚未达到社会需求和期望，学生所学的知识面临着“毕业即过时”的尴尬，课程体系与市场需求还未有效匹配。

1 新工科对课程体系建设的要求

新工科建设要求主动布局、设置和建设服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展的工程学科与专业，要注重大数据、人工智能、云计算等新产业对卓越人才的需求状况及变化趋势[1]。在教育部印发的《教育部关于公布2018年度普通高等学校本科专业备案和审批结果的通知》显示：全国共有35所高校获首批“人工智能”新专业建设资格，203所高校获批“数据科学与大数据技术”专业，96所高校获批“智能科学与技术”专业，25所高校获批“大数据管理与应用”专业。与此同时，传统工科专业也亟需在新技术发展背景下改造升级，如软件工程、通信工程等。

新工科的内涵和特征决定着对课程体系和教学内容的改革是系统性的，要注重培养学生跨学科思维和跨界整合能力的新的专业课程建设，注重融合新工科学科前沿知识和相关学科交叉知识、原理和方法。实践是创新的基础，新工科建设强调工程实践对理论课教学的驱动作用。随着新技术、新产业和新经济的快速发展及时对培养方案、课程设置和教学内容做出调整[2]。

新工科的建设和发展要从“以教师为中心”逐步走向“以学生为中心”，引导学生主动学习、主动实践，提高学生适应变化能力与工程创新能力[3]。课程体系设计也要将以“学生为中心”的理念贯穿于全过程。

产教融合是新工科建设的龙头，新工科建设需要校企深度合作，共同参与专业人才培养方案编制、专业课程与实践课程体系的设计[4]。在国家鼓励产教融合的时代背景下，校企共建系统化课程，才能实现教学的规范化，零散的企业实习和项目训练并不能实现系统培养工程人才的目标。

2 创新实施“超级混合式UBL人才培养模式”

基于新工科对课程体系建设的要求，鼎利教育集团针对新工科专业建设中人才培养体系与产业发展不相适应，人才培养不能有效对接产业需求等问题，以UBL（Ultrawise Blended Link）人才培养模式[5]为指导，构建IT+CT+DT专业群相关专业如软件工程、通信工程、数据科学与大数据技术、智能科学与技术等专业的课程体系。UBL人才培养模式秉承“以产业带教育，以教育促产业”的教育理念，链接“教育云”和“产业云”，遵循OBE和CDIO国际工程教育模式，通过“学、习、做、就业”4个阶段，分别以“任务驱动、案例驱动、项目驱动、岗位驱动”的教学模式，逐步实现“知识融通、技能融通、岗位融通”，系统提升学生的工程体系、工程思想、解决工程问题的能力以及职业发展的能力；通过“技能储备、仿真实训、岗位实训、就业实习”人才培养全周期，构建“边学习—边实践—再学习—再实践”的学习模式，引进和应用产业人才标准，依托生产性实训基地，承接真实产业项目，最终实现人才培养与产业需求无缝对接。

图1 UBL人才培养模式

3 构建以产业需求为导向的课程体系

3.1 产业用人需求分析

（1）产业用人需求调研。对IT+CT+DT产业用人需求进行调研，主要包括产业的技术现状及发展趋势、人才结构现状、职业发展趋势、人才需求、职业发展和岗位对职业能力的要求、职业资格要求、教育现状、就业现状等内容。

（2）典型职位分析及描述。确定行业典型职位，并对典型职位的性质、岗位职责、任职要求、考核标准等进行分析，形成规范化的职位描述，并咨询专家意见。

（3）胜任模型建立。构建胜任典型职位的知识模型、能力模型和素质模型。胜任模型指导专业人才培养目标和要求的制订，为就业竞争力模型和人才评价提供基础和依据。

3.2 课程体系设计思路

（1）典型工作任务分析。对典型工作任务进行分析，为课程体系的建立和课程开发提供产业需求的依据。典型工作任务分析后形成典型工作任务描述，主要包括典型工作任务、工作过程、工作工具及方法、对工作和技术的要求等。

（2）培养目标和规格确定。基于典型工作任务描述，对完成典型工作所需的知识、能力和素质进行分析，明确专业人才培养方案的培养目标和培养规格。

知识指胜任产业和目标职位的基础知识、专业知识和行业知识等。新工科背景下，需要关注多学科交叉复合知识、新工科领域前沿知识。

能力指胜任产业和目标职位的专业能力以及软技能。专业能力方面需要关注复杂工程问题解决能力和非结构化解决问题的能力；软技能方面要关注创新创业能力、团队协作能力、动态适应能力等。

素养指胜任产业和目标职位所需的潜在的态度、内驱力等。素养方面需要关注工程伦理、社会意识、全球视野、批判性思维等。

IT+CT+DT专业群共性的软技能和素养为可迁移能力，是职业生涯中除岗位专业能力职位的共性能力和职业素养，可以迁移应用于不同的工作环境。

（3）学习单元分析。分析完成典型工作任务所需的知识单元、能力单元和素质单元。

（4）课程体系构建。一门课程由若干知识单元（章）、能力单元和素质单元组成，同一知识分类的、相关性很强的知识单元构建一门课程；能力单元是有知识基础的，所以一个能力单元可以对应的一个或几个知识单元，那么这个能力单元可以作为对应知识单元的实践单元；如果有的能力单元跨越的知识单元太多，涉及多门课程，就设计为综合实践课程，素质单元的培养贯穿于课程体系中。职位对知识、能力的共性要求可归为专业基础课和专业核心课；岗位的特性要求或个性要求可对应专业方向课和专业选修课。通过对典型工作任务所需的知识、能力和素质单元的分析和组合，最终构建“通识类课程+专业基础课+专业核心课+专业方向课+专业选修课+小学期实训课+综合实践课+实习”的课程体系。通过这样的构建方法，可以有效地将培养目标、毕业要求和课程体系的具体映射关系系统地体现出来。

3.3 实践课程体系化设计

产教融合的一个重要特征是将产业项目案例带到实践教学课程中。实践案例的设计既要考虑知识的体系性，又要考虑实践设备或产业案例的适用性。通过产业需求分析和学习单元分析，将实践设备功能点、实训案例、专业课程所涉及知识点等进行体系化设计。在案例设计过程中要考虑技术的更新迭代，实践案例设计过程中强调知识点与所设计的案例之间的弱耦合关系，如果有新的技术或新技术点出现，只需替换或更新案例中对应的内容即可。

以软件工程专业（Java方向）为例，软件工程专业的实践课程包含小学期实训课程和综合实践课程，都是围绕Java技术开发和应用开展的，具体见表1。综合实践课程共有3门，分别对应各个阶段课程学习的实现目标，要求学生能够综合运用相关的理论、技能完成产业仿真项目的综合实践，以获得实际工程经验和技能。在不断的实践过程中，在授课教师（或项目经理）的引导下，学生可以不断地发现问题，并确定项目开发中的实现目标；利用预设的项目问题不断地强化知识和技能掌握程度，提高实践动手能力；经过学习和锻炼后，能够经历大部分实际产业项目中需要注意的共性问题，并有效地在开发工作中规避或是解决这些共性问题，达到企业“招之即来，来之即用”的用人需求。

表1 软件工程专业（Java方向）实践案例体系架构

3.4 模块化核心课程单元构建，实现课程模块专业群复用

以“模块化”思想建立每个专业的核心课程体系，每门课程以3级（课程—章节—知识点）目录形式表现，将模块的“粒度”做到尽量细致，以满足未来“按需变化”的需求。

第3级是知识点，确认每一个知识点需要讲授的内容，授课所需的课时（含理论学时和实践学时）；第2级为章节，由内容相近的若干知识点构成；第1级为课程，每门课程由若干章节组成；在课程之上，为专业方向，一个专业方向由若干核心课程组成；在课程上一层为专业群，由技能相近的几个专业组成一个较大的专业群，核心课程可以在专业群内最大程度的复用。

模块是模块化设计和制造的功能单元，具有三大特征：①相对独立性，可以对模块单独进行设计、制造、调试、修改和存储，每一个模块具备相对的独立性和完整性；②互换性，粒度程度相同的模块，容易实现模块间的互换，从而使模块满足更大数量的不同专业的需要；③通用性，有利于实现专业群内课程模块的复用，也便于根据不同的专业方向需求进行组合,甚至实现跨专业间的模块复用。

课程模块的复用可以利用已经成熟的经过验证的课程模块，可以缩短课程开发周期，做到课程资源最大化利用，具体如图2所示。

图2 专业群课程资源重复与复用示例

4 构建“以学生为中心”的教学模式

4.1 新工科建设对教学模式的要求

传统的教学模式已经不适应新工科建设的要求，新工科专业培养目标的实现需要通过教学组织形式设计和教学内容的组织来提高学习兴趣；需要研究性学习、小组合作学习等方式提高学习的参与度；需要线上、线下混合式教学方式等提高教学效果；需要以能力为导向的教学设计并辅以过程性评价提高学生的多种能力[2]。新工科建设要充分实现“以教为主”向“以学为主”转变、“以课堂为主”向“课内外结合”转变及“以结果评价为主”向“结果过程结合”转变[3]，提高新工科人才培养的质量。

UBL人才培养理念与培养模式坚持“精讲多练”，构建“边学习—边实践—再学习—再实践”的学习模式；通过“任务驱动、案例驱动、项目驱动、岗位驱动”教学模式，在“做中学，学中做”系统提升职业能力。将UBL理念贯穿在整个教学模式和方法中，通过多种方式培养学生理论联系实际的能力、创新能力、项目实践能力及解决实际问题的能力。

4.2 基于UBL培养理念的教学方法

4.2.1 知识域（L0-L50）、技能域（L50-L100）的教学方法

知识域（L0-L50）的教学方法可采用3W1H教学法、示范指导教学法。其中3W1H教学法的思路是为什么要学该知识点（Why），该知识点是什么（What）,该知识点用在何处（Where）和如何使用该知识点（How）；示范指导教学法指利用现场直观的模拟示范讲解或通过多媒体课件，为学生进行操作演示、教具演示，使学生能通过直观、具体、形象、生动的现场环境感受。

技能领域（L50-L100）的教学方法可采用情景教学法、游戏活动法、竞赛法、案例教学法等，教学资源需要用到多个项目案例、源码等。同时，需要设计对理论和实践进行综合评价的考核题库。

教学资源的开发和设计要支持教师备课、教学进度跟踪、学生自学和自测，支持精讲多练、教考分离、线上线下结合及AI客服（智能在线答疑系统）。

4.2.2 实现L100-L300目标的教学方法

为了实现L100-L300的培养目标，应进行系统设计、分段实施，并为L00-L300人才培养提供硬场景（生产性实训基地）和软场景（企业生产过程），为实现L100-L300的教学提供保障。

（1）项目驱动（L100-L200）。综合实践课程的设计以项目驱动为导向，主要通过项目案例实现产教融合，主要教学方法包括模拟角色表演法、行为导向法、现场教学法、主题情景演练法等。实施过程中注重学生主动性的培养，可以制定游戏体系，完善实施规则。

（2）岗位驱动（L200-L300）。此阶段主要以企业岗位驱动，对真实的产业项目进行强化训练，然后让学生在真实的企业环境中去实习和学习，使学生在毕业时就具备了一年的工作经验，成为产业和企业所需人才。

UBL的理念是将产业真实项目引入到学校中，在搭建的生产型实训基地中,在项目经理、企业导师的带领下学生能够按时并按照工程质量的要求完成项目。在这个过程中培养学生分析问题及解决问题的能力。实习及毕业设计也以实践应用为导向，让学生在真实的企业环境中学习，使学生毕业时就具备了一年的相关岗位的工作经验，实现学生的培养和产业的需求之间的无缝对接。

5 结语

新工科建设与发展是国家产业经济发展的现实需求。随着IT+CT+DT融合时代的到来，对IT+CT+DT相关专业群的建设尤为重要。对相关传统学科的升级、改造，对新生学科和新兴学科的建设需要一套科学的建设方法和更新机制，使得专业课程体系的设置既符合产业发展的需求和趋势又可灵活地根据产业和技术发展进行更新。基于UBL人才培养理念和培养模式的课程建设方法及教学方法，有助于为新经济形态下培养具有跨学科交叉融合知识、批评性思维、自主终身学习能力的高素质、创新型卓越工程人才。实现新工科建设的目标需要在产教融合，校企合作的大背景下实现，同时，拥有具备相应资质和能力的“双师型”教师队伍以及与课程建设和教学实施相适应的互联网教学平台也是实现新工科建设目标的必要条件。鼎利教育集团将在产教融合的大背景下，联合高校不断探索面向当前和未来产业发展急需的学科专业建设方法，积极实践新工科专业人才培养方案、课程体系的建设及开发，不断改革教育教学模式，大力培养高素质创新型人才，服务我国产业转型升级及助力国家竞争优势的获得。