新工科背景下柔性课程体系及虚拟实验教学体系探究

谭敏生 陈虹 饶婕

摘    要：柔性教育是一种可组合、可选择、可持续发展的一种培养模式，强调培养方案、内容及方式的弹性与灵活性。文章从新工科背景下国内外柔性教育发展现状出发，以计算机类专业为切入点，提出了柔性课程体系的设置及实施方法，分析了柔性课程体系的特点，探讨了柔性虚拟实验教学体系的构建思路。

关键词：新工科;柔性教育;课程体系;实验教学体系

中图分类号：G642.0          文献标识码：A          文章编号：1002-4107（2020）01-0001-02

新工科是在传统工科对工程人才素质培养质量不能适应经济及社会发展的前提下提出的。新工科内涵十分丰富，不能孤立理解，不能脱离工科的本性去定义新工科。新工科融合其他学科和技术，引入如信息化、智能化、大数据等新概念。人工智能（AI）是一门极富挑战性且内容丰富的学科，在不同的领域有越来越重要的应用，这将促进计算机学科与其他工学学科的深度融合。高校应在培养模式上与时俱进，对课程体系及实验教学体系进行研究和改革。

柔性是能够根据环境变化而进行响应的一种能力，它的特征是弹性和适应性。可将柔性划分为外部变化但系统内部继续有效运行的状态柔性和为了适应外部新情况而采取新行动的行动柔性。柔性教育是一种具有可组合、可选择、可持续发展的培养模式，它强调培养方案、培养内容、培养方式的弹性和灵活性。柔性教育以高度适应性来应对外部环境的变化，既强调教育一惯性的状态柔性同时也注重教育的适应变化的行为柔性。因此，新工科背景下柔性教育的目标是培养满足科技和经济社会变化发展的个性、创新性及适应性的工學人才。

一、国内外柔性教育研究动态

国际上比较流行的教育机制主要有加拿大的 CBE机制、德国的FH机制及英国的“三明治” 机制。加拿大CBE（Competency Based Education）机制是以实际岗位能力为教学出发点，制定出市场需求的专业培养和专业课程体系，实践教学的目标和评价标准是职业能力的培养，该机制现已应用于美国、澳大利亚等发达国家[1]。德国FH机制实施的是“3+1”式的人才培养模式，其课程分为基础课、专业课和专长课三种，FH机制的显著特点是以实用性为主导，理论课内容大多联系企业案例，实践课内容紧紧围绕地方需求[2]。英国的三明治（sandwich courses）机制是从理论—实践—理论的人才培养机制，根据所需的专业能力来安排课程内容，并将课堂教学和企业训练分段交替进行，特别强调其内容本身的实用新颖，使得培养过程具有较强的职业针对性[3]。从以上几种模式可以看出，国外的柔性教育主要以培养职业能力为目标，理论是基础，实践和能力是核心。其柔性主要体现在课程与时俱进，学制灵活，与企业需求结合紧密。

我国学者对柔性教育机制也有不少研究。陆振华等认为柔性教育的核心是在研究师生心理和行为规律的基础上，采用个性化选择方式，把教育者、领导者的意志变为师生的自觉行动。其主体是师生，其职能也转变为柔性教育计划、柔性协调、柔性激励、柔性互补四个职能区域[4]。陈步云等提出教育工作者不仅要正确认识和把握教育方法的柔性，而且还要善于进行教育机制的柔性运行[5]。薛玉香等认为高校学生具有多样性、复杂性，并将“柔性管理”理念应用于教育工作中[6]。郑力等提出了基于柔性教育理念的柔性课程体系， 强调以人为本，人才培养的科学性与尊重学生的个性化结合起来[7]。陈培丽等在大学化学课程教学中，针对不同专业学生采取以人为本的柔性方法，以期达到提高学生学习积极性和动手能力的目的，使实践教学更具目的性和规范性[8]。我国的柔性教育主要体现在以人为本，强调师生的主动性、融合性，强调学生的学为主体。从柔性教育的角度来看，无论是学生的学还是教师的教都非常重要，学生和教师的主观能动性能促进教与学，体现人的柔性。

二、新工科下柔性课程体系的设置及实施

工科是一门实践性很强的学科，它既注重理科的基础知识，又兼顾理论知识的实践应用，也就是我们通常所说的专业及职业能力。智能社会所提倡的新工科是工程学科与其他学科综合而形成的新型工科，其他学科不仅包含与工科结合紧密的理学、管理学、经济学等，更包含传统工科建设中一直欠缺的人文学科，它是培养具有正确价值观的“工匠精神”新型人才的基础。

（一）柔性课程体系的设置

柔性课程体系以“厚基础、宽口径、细方向、重应用、强适应、明个性”为原则，坚持以学生为本，确定与培养目标相对应的知识结构，并以此为基础设置相应的课程。课程体系的柔性主要体现在课程数量丰富、课程层次多元、课程领域广泛等方面。在课程体系中始终贯彻课程以实际应用为导向，以综合素养、知识与能力的提高为核心，以职业需求为目标的思想。形成学校、学生和企业三方面的良性互动，以提高课程体系的适应性。课程结构必须灵活，便于根据动态市场需求快速调整;专业培养目标应该使学生具备各种知识储备，既满足学生的个性和特长，也满足市场的差异化和多样化需求。

以计算机类专业为例来研究新工科背景下的柔性课程体系。柔性课程体系设置为2+1课程模块，“2”为专业基础模块及专业特色模块，“1”为外向知识储备模块。专业基础模块包括公共基础课模块（必修）、学科基础课模块（必修和选修）。专业特色模块按照专业方向划分，计算机类各专业的学生对应课程模块为必修，其他模块为选修，实现组合式课程结构。外向知识储备模块包括职业认证课程模块、定向专业课程模块、人文及语言课程模块。认证模块为学生职业竞争力打基础，可以跟国内的知名企业合作，在学习之后能够拿到职业认证证书。定向专业课程模块则可以根据学生自己的兴趣爱好选修，了解其他学科和专业的知识，新工科的发展必定会弱化各专业各学科之间的界限，知识将会是一种融合的状态。人文及语言课程模块是为了加强学生的人文修养及国际化所需的语言能力。

（二）柔性课程体系的主要特点

1.强化学生专业基础。课程体系必须有牢固充实的基础，才能使学生有较好的基础知识铺垫。课程体系中大学1—2年级的学习主要是牢固基础阶段，与计算机学科相关的数学、英语、电子信息等基础课程占很大比重。通过基础知识的学习，能够让学生迅速掌握计算机学科的重点知识及思考未来专业发展基础知识。

2.选修课程模块灵活多样。选修模块的目标是让学生在力所能及的情况下尽可能多储备知识，注重的是弹性、灵活性、多样性。选修模块内容的设置也应该紧跟社会、行业及市场发展和需求，为学生提供较大的自主选择空间。学生可以依据自身的能力、时间、经济等因素组合各种选修课程，形成个性化的学习方案。

3.注重教师合作与资源共享。课程设置的灵活性和多样性要求课程资源共享和教师之间的通力合作，在学生多样化的课程选择中完成教学，保证教学内容紧跟时代要求。在学院内组成教学团队，负责一门或者几门课程，各课程之间可能相互关联和支撑。

（三）柔性课程体系的实施

柔性课程体系按照“2+1+1”的方式实施，注重培养学生的创新能力、团队协作能力、沟通能力、领导能力以及适应能力，知识储备课程贯穿整个大学期间。（1）在大学前“2”年完成全部基础课程，包括公共基础课、学科基础课（必修和选修）以及部分专业特色课。在这2年中，牢固学生的专业基础，学生可根据时间和能力选修一些知识储备课程。（2）在大学的第三年的“1”年中，学生除学习本专业的特色课程之外，也可以根据自己的兴趣爱好和职业前景规划选修其他专业特色课程和部分知识储备课程。（3）在大学第四年的这“1”年，加强毕业设计和实习环节，提升实践教学比例，着重培养学生的职业能力和素养，突出个性。在“2+1+1”整个过程中，学生根据自己的职业规划和兴趣爱好，学习一些专业认证课程、外语课程以及其他专业知识，体现新工科人才的培养注重数学、人文社科、工程科学等多学科的知识。

三、新工科下柔性虚拟实验教学体系的构建思路

柔性虚拟实验教学体系的目标是让学生成为主动学习的主体，成为具有创新思维的学习者。目前高校实验设备的更新速度难以跟上科学技术的发展速度。由于多媒体技术、计算机及网络技术、虚拟技术的迅速发展，构建虚拟实验教学体系已经成为可能。柔性虚拟实验教学体系应打破传统实验室在地域空间和时间上的约束，学生无论何时何地，只要能连接网络，即可通过虚拟实验平台进行实验。教师也无须在限定的时间和空间内去教学，大大增加了教与学的时间，能在较大程度上激发学生学习的积极性。

在科学技术飞速发展的新工科背景下，工学教育处于改革的十字路口，如何紧跟科技及时代步伐，促进工科专业的改革，是越来越紧迫的课题和挑战。本文以计算机类专业为切入点，提出了柔性课程体系的设置及实施方法，分析了柔性课程体系的特点，探讨了柔性虚拟实验教学体系的构建思路。

参考文献：

[1]潘玉昆.借鉴加拿大CBE教学模式以深化高职教育教学    改革[J].教育与职业，2009，（24）.

[2]冯理政.德国应用科学大学（FH）办学特色的分析与研究    [D].上海：华东师范大学，2010.

[3]杜才平.英国多科技术学院的办学定位与人才培养[J].    高等教育研究，2011，（12）.

[4]陆振华.高校人力资源管理方式中柔性化管理的研究[J].    人力资源管理，2013，（10）.

[5]陳步云.论思想政治教育的柔性运行[J].思想教育研究，    2016，（4）.

[6]薛玉香.研究生思想政治教育柔性管理工作模式刍议[J].    教育探索，2008，（4）.

[7]郑力.基于柔性教育的大学课程体系的新设计[J].广东    广播电视大学学报，2008，（5）.

[8]陈培丽.“大学化学”实践教学柔性化体系的建立[J].实验    室科学，2011，（6）.

收稿日期：2019-04-18

作者简介：谭敏生（1965—），男，湖南衡阳人，南华大学计算机学院教授，主要从事可信网络研究。

基金项目：2013年湖南省学位与研究生教育教学改革研究项目“计算机技术全日制专业学位硕士研究生柔性化培养模式研究”（JG2013B044）;2016年湖南省教育科学十三五规划课题“普通高校工科类专业柔性化人才培养模式研究”（XJK016BGD065）;2018年教育部产学合作育人项目“新工科背景下以专业认证为导向的物联网人才培养模式探索”

（201802153021）