新工科背景下交叉学科实践教学平台构建

陈 祥

(江苏师范大学 科文学院,江苏 徐州 221000)

0 引言

新工科的研究与实践，强调打破专业壁垒、促进学科交叉融合，培养工程实践能力强、创新能力强，能够解决复杂工程应用问题的高素质复合型人才[2]。本文从工科教育必不可少的实践教学平台出发，研究如何以平台支持交叉学科项目引导的课程建设，如何为学生打造智能学习空间开展主动的创造性学习，从而为新工科建设提供落地支撑，促进创新人才培养。

1 实践教学平台现状

当前，实践教学平台已广泛应用到各高校工科实践教学中，传统的实践教学平台主要面向学生、教师及管理人员，在课程设计、工程训练、实验课程、学科竞赛、毕业设计等方面通过线上管理、自动分析，降低了沟通成本，提高了教学效率，提升了整个实践教学的管理水平。

传统的实践教学平台作为web2.0时代的产物，以专业课程为主题，围绕作业、考试等电子交付物打造核心数据，面向教师、学生、管理者提供不同交互视图。近年来，教学平台生产厂家也在研究不同课程属性，拓展支持新工科新专业，提供了云桌面、仿真实验等系列新技术改善使用体验，但究其本质仍然是围绕作业和考试的工具性改善，在如何面向新工科提供交叉学科的创新教育方面仍缺乏理论和实践探索。

首先，传统实践教学平台对先进教学方法的支撑不足。近10年来，慕课、翻转课堂、情景式教学、混合式教学、智慧课堂等教学理念带来了一波教学方法创新思潮，对线下教学、项目实践、线上微课等提出了更高的要求。在线下教学方面，传统的“教学主体论”“循序渐进”教学原则难以应对新工科的创新人才培养需求；在项目实践方面，需提升实践教学平台的能力支撑跨学科复杂工程项目的导入、分解和学习；在线上微课等教学资源方面，应能将资源与项目、资源与学习者动态关联，为学生建立智能化学习空间。

其次，传统实践教学平台对新时代学生的吸引不足。现在的学生充分享受了互联网时代各类软件带来的资源和乐趣，相比之下，大部分实践教学平台在形式和内容上较为枯燥，主要体现在趣味创新性不足、开放时效性不足、互动性不足。因此，新时期实践教学平台的构建需要将平台从布置作业考试的被动压迫型平台转化为以能激发学生兴趣的项目实践为中心的主动学习型平台，以学生为中心构建开放互动的学习社区。

2 平台理念

近年来，新工科类新专业如脑科学、机器人、光电信息、智能控制等如雨后春笋般在全国各高校落地生根。新工科专业不光是传统工科专业的升级改造，更是不同学科的交叉融合。相较于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济需要的是创新能力强、实践能力强、具备国际视野的高素质复合型人才，不仅在某一学科专业上深入学习，而且还应在相关学科自主学习、交叉融合；不仅能学习现有的知识、解决现有的问题，还需有能力学习新知识、拓展新技术去发现和解决未来的问题，对未来技术和产业起到引领作用。

欲培养这样的创新人才，新工科的建设需进行大胆的创新与改革，从人才培养机制、教学计划、师资培养、教学方法、实践实训等方面都提出了更高的要求，本文从以下几方面尝试进行新工科教学改革的理论探索。

（4）该模式的应用给电网规划的适应性提出了更高的要求。应用分布式电源接入模式时，需要保证接入位置以及注入容量的科学性，如若不然，将造成相关设备的实际利用率偏低，又或者网损增加的弊端，从而电网可靠性带来了不利影响[4]。

2.1 以愿景为驱动的创造型学习模型

美国著名管理学家彼得圣吉在他的《第五项修炼》一书中提出，愿景(vision)是“一种共同的愿望、理想、远景或目标”。个人愿景是发自个人内心的、真正关心的、渴望实现的愿望，它是一种期望的未来或意象。有愿景才能创造出热情，而有了热情才会激发出行动及战略。高校教育相较于中小学教育更加开放自由，应引导学生激发其求知欲，从而转被动接受获得知识到主动学习求证知识。

新工科建设关乎国家战略，当前新技术和新产业的发展风起云涌，应让学生主动感受时代的激情，树立个人愿景，促进学习主动性，培养创新创业意识。传统的工科实践教学项目具有规模小、设置时间晚和课程孤立等特点，导致学生往往只见各门课程的“树叶”，而难以充分了解学科整个“树木”，更难以接触相关交叉学科的“树林”。新工科多学科交叉融合的特点决定了须依靠学生自发的意识，才能更好地实现工程实践能力和创新能力的培养、跨学科学习和领导力的培养。

然而，愿景驱动并不是简单的口号，新工科建设也非一蹴而就，“愿景驱动、知行合一、启发创造”是一个长期坚持的过程。教师群体应能与时俱进，使用先进的教学工具和教学方法，在传授知识的同时，还应激发学生主观学习的愿望，提升学生的求知欲，维持正确的学习动机，为国家培养高质量的新工科人才。

2.2 以项目为驱动的研讨式教学模型

以项目为驱动的研讨式教学模型提倡项目导向、任务驱动，在教学过程中要以学生为本位，以教师设计问题情境且适当引导学生解决问题为主线，以激发判断力和思考力为目的，最终实现学生素质全面发展[3]。项目式教学和研讨式教学在我国的教学实践已有很长历史，实践证明，这些教学方法可以为高等教育教学增添活力和动力，为创新人才培养做出了贡献。

新工科背景下，需进一步明确多学科交叉融合和重视项目实践的建设思路，让交叉学科项目在实践教学中将发挥更大的作用，探索基于交叉学科项目平台的学科课程体系和教学内容改革。以交叉学科项目角度重新审视现有课程体系，优化教学设计，构建第二课堂体系，基于项目主题打造个性课堂，基于能力评估打造层次教学，推动跨学科、跨领域的协同创新。

在传统的循序渐进的教育原则下，学生以基础理论课入门，经过3年专业学习后，才能融合所学技术，进行较完整的项目实战，然此过程对学生的耐心和兴趣是一个巨大的消磨。新工科背景下，需要让学生尽早从模仿中开启实践，从项目拆解中学习理论原理，基于原理进行改造以锻炼创造力，进而完成“识记、理解、应用、分析、综合、评价”等一系列认知过程，并通过第二课堂等方式完成交叉学科学习。

2.3 以学生为中心的全过程式教学平台

新工科的建设是一个长期的系统性的工程，需要从师资培养、教学资料、交叉学科项目、教学方法等方面反复实践验证，需要一个强力的落地支撑，而实践教学平台无疑是一个很好的选择。信息化平台在实践教学环节有着举足轻重的地位，平台可以有效提高实践教学管理的效率和水平，切实加强实践教学管理的规范化，实现教学资源共享和高效利用，加强教学质量管理和监控，最终促进教学改革的进一步发展。

教学平台可以为交叉学科项目的导入、分解、实训提供平台支撑，为教师教学提供生态化学习资源，支持各类多媒体资源的持续累积和改善，“颗粒化”分解教学资源，将资源与项目、资源与学习者动态关联。教师以服务者的模式与平台、与学生交互，人机协同为学习者提供面向目标导向、过程管理以及评价反馈的全过程服务。

教学平台也为先进教学方法的实施提供了支持，打造以学生为中心的全时空的学习空间。学生借助平台，提前纵向了解本学科知识学习路线，横向了解交叉学科知识关联，按照教师的引导和自我兴趣，开展主动性学习。平台上的资源根据学生的学习进度进行智能匹配推送，并对学习过程和学习成果进行评估反馈。在线下教学环节，学生可以在课前主动学习，课后实践练习，在课堂通过更多的互动进行交流、问题反馈，在教师的指导下，探索创新型研究和实践。

3 平台构建

通过以上理论分析，可以看出实践教学平台在新工科建设中提供了基础设施的作用。实践教学平台将新工科的课程改革具象化，让教师和学生都能清楚地了解本专业人才培养路线；将交叉学科项目和教学内容沉淀到平台上，使得整个新工科建设更加系统化，在横向和纵向上持续延伸和优化；平台资源建设以服务学生为核心，为学生提供个性化智能学习空间，结合线下研讨式教学，以期达到培养 “新工科”背景下解决综合问题和复杂问题、具有创新思维和创新能力的新型人才目标。

新工科背景下，新时期的交叉学科实践教学平台的构建至少应包括以下4个方面。

3.1 项目导入与分解

传统实践教学平台往往仅支持规模较小的线上项目，原因在于仅从模拟仿真和在线运行的角度考虑对项目的支撑。新工科背景下，交叉学科项目的规模更大、涉及的学科和知识点更多，项目在线分解和学习的难度更大。技术上，可以参考企业级项目管理的思路进行分解，引入代码托管、持续集成、在线建模、进度管理等工具，更多地从管理和展示上对交叉学科项目提供支撑。

交叉学科项目的导入与分解，涉及不同学科的课程设计、知识点的分解、学生的跟踪考核、项目的大数据分析等，需要平台的技术支持和双师型教师的深入参与。从项目中分解出适合学科教学的子项目，以子项目作为课程教学实践，设计以项目为引导的“微学习”知识单元；然后在这些微知识单元的基础上，组合出科学的章节结构，形成系列的课程知识体系；最后将这些成体系的课程关联整合成具有逻辑关系的专业前沿知识与能力培养体系课与学科群[4]。从课程基本知识练习到项目整体融合与改造，既保证子项目的可操作性，又保持整体项目对学生的吸引力，促使学生开展愿景驱动、成果导向的项目式学习。

3.2 知识中心建设

近年来，慕课的出现对高等教育产生了重要影响，线上线下相结合混合式教学模式，改变了“教师为中心，课本为中心”的传统课堂教学模式，提倡“以学生为中心，以知识为中心”的更有活力的教学模式。但新工科背景下教学平台知识中心建设不能简单等同慕课或线上视频，而应深入研究让知识点以最恰当的表现形式以最优的组织形式为课堂教学、项目实践以及学生自主学习服务。

首先，知识中心的形式不必拘泥，可以包括视频、图文、思维导图、wiki等多种形式。其次，知识中心不应是课程章节的顺序讲解，而应围绕学科知识点及关联关系进行精心编织。知识点应颗粒化网状组织，既要为线下教学服务，便于学生课前课后预习和反刍；又要能和交叉学科项目实践关联起来，便于学生理论实践结合；同时，使用大数据和智能推荐技术，根据学科进度和学生特点构建智能学习空间。

3.3 学习社区管理

新工科背景下，多学科交叉融合的特性和项目实践的复杂性促使教师建立团队式教学、学生进行小组式学习、师生间建立更频繁的沟通。平台需引入学习社区的概念，优化教师、同学、师生之间的线上线下沟通关系，通过社交网络功能，为师生团队提供展示理论实践成果的平台，提供基于知识点和主题的线上问答、讨论区，引导学生主动开展创造型学习。

平台学习社区的建立，将重新定义和拓展教师的功能，为教师增加促进者和教练的角色。人机合理分工，平台完成逻辑性、单调性、重复性的工作，教师完成具有情感性、创造性、社会性的工作，让教师专注于点拨启发、解难答疑、个性关照等工作[5]。通过不断拓展优化教师、企业、学长、退休教师等角色的参与方式，将平台打造为学校、教师、社会、产业、学生之间沟通的纽带。

3.4 考核机制

构建成果验证、过程监控、评价反馈等机制。实践教学的大数据分析，使得学习评估有证可循，从经验性评估走向依据科学数据分析的发展性评估。在项目实践中，加强过程性评估，让学生获得及时和具体的学习反馈，让老师准确评估学生现有水平，进行定向干预。教师依托平台，探索教学方法的落地实施，同时也以不同教学方法验证平台的实用性。结合平台数据，可以辅助教师描述和解释过去的现象、预警和干预正在发生的学习、推断发展趋势和预测将来，达到循证评估、精准教学的目的。

平台的构建应坚持以学习者为中心，坚持目标、过程和评价3个导向，教师和平台都以服务者身份成为学习者的学习助手。教师着重为学生提供点拨启发、解难答疑、个性关照等服务，并设计学习评价指标，通过平台用户行为数据的深入挖掘与分析，对学生实践过程进行精准分析与反馈，为学生提供精准的个性化指导，结合平台学习资源推送、测练提供、消息传递、数据处理等智能服务，使学生在过程中保持主动学习的动力，激发创新创造的潜力。

4 结语

新工科的建设是一个系统性的工程，作为教学基础设施的实践教学平台应及时进行改革升级，以适应新时期高等教育的发展需要。本文通过新工科创新人才培养的理论研究，解析构建交叉学科的实践教学平台关键支撑技术，旨在将实践教学平台构建成为学生创新创业的学习空间，成为学校培养双师型教师的训练营，成为学校和产业的连接点，为新工科的学科建设提供参考价值。