新工科背景下信息类课程体系创新实践研究

边倩 王振铎 石建威 魏忠 陈晓范 申海杰 田新志 李彩红

摘要：“新工科”的“新”，与以往相比，其内涵表现在人才具有新素养，教育需要新结構，教学要有新方法。该研究以信息类课程体系创新实践探索为抓手，突出新工科办学特色，以学生自主学习为核心，科学有效进行教学过程及案例设计，进行课程体系创新实践综合改革和人才培训模式的创新模式探索。实现应用型本科学生的一体化三段式教学方式，将知识、技能、体验有机融合起来，完善以企业价值为核心的专业质量评价体系。

关键词：OBE；新工科；创新实践；课程体系

中图分类号：G642.0   文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）31-0114-04

1 绪论

新工科建设目的是培养满足当代社会发展需求的新型科技工程人才，实质就是面向全体学生，优化人才培养工程，关注人才培养成效和学习效果，强化学生工程意识，提升工程人才培养水平[1]。“新工科”的“新”，与以往相比，其内涵表现在人才具有新素养，教育需要新结构，教学要有新方法。

本课题基于OBE教学理念，探索教与学的关系，改革课程的教学方法，注重以学生为中心的质量工程，科学有效进行教学过程及案例设计，强调教学的核心不是谁为主角的问题，而是应当以教与学关系为核心（如何教，谁来教的学问）[2]。深度挖掘教与学之间的关系。这里以人工智能与网络技术综合应用课程体系创新实践探索为抓手，结合院校自身实际，探究新工科专业建设中须解决的一些突出问题，概括起来，主要是三个方面。

1.1 从预期学习产出为中心来看，就是培养什么样的人，教什么的问题

目前，为紧跟科技的发展脚步，满足市场需求，本科阶段各专业课程设置也会定期更新、替换、拓展部分教学内容，增加新技术课程的引入，让学生及时把握新技术前沿，适应社会需求。于是本科阶段有限的四年时间，开设的课程门数越来越多，课时大幅压缩，有些“撒胡椒面”的态势，学生也是“蜻蜓点水”，值得我们去思考。俗话说，“基础不牢，地动山摇”，能否因地制宜，进一步凝练专业方向，优化知识结构，制订较为合理全面高效的人才培养方案，而不是什么热门就开设什么课程，一味地迎合市场，却忽略了人才培养的根本。

其次，部分教学内容与现行体系不尽合理，存在知识、技能、体验相互分离，学生无法将松散的理论知识与技术工具、创新能力有机结合起来。因此，也需要构建新的课程教学内容和体系，以适应新型人才的培养。

最后，探索校企深度融合的应用型本科专业人才创新培养模式。

探索与企业进行深度合作，协同育人，根据市场和企业的需求，更新课程设置和教学方式，使学生得到最实用知识学习和技能培养。建设多主体参与，校内外资源共享的创新创业教育实践基地。

1.2 从组织实施来看，是怎么教的问题

以学生为中心，以成果为导向，也就要求我们在教学方法、教学手段等方面不断进行变化和改进，其突出问题是：

1） 教学方法及手段不丰富。课堂教学上教师单向付出，使得学生在教学过程中的积极性不高。同时，实践教学内容和实践方法上还有待提高，导致理论与实践脱节、现实与未来脱节、教学与研究脱节、过程与目标脱节。所以，需要进一步思考并探索出更有效的教学方法和手段。

2） 教材内容偏向理论与最新前沿发展脱节。目前教材内容涵盖很多抽象理论，教学内容上未能跟上智能化网络综合应用领域的新发展和新动态，因此，需要构建一套理论、技能与实践并重的全新课程线上线下学习资源。

3） 教学信息化建设没跟上。MOOC和翻转课堂等新型教学手段出现，丰富了课程的教学形式[3]。要加强这方面的建设，将“互联网+”全面引入本门课程。

1.3 从评价教育来看，是教育要形成闭环反馈

多方面多角度对教育效果进行总结评价，促进其不断完善优化，以达到更好的教学效果。需要构建新的课程考核评价体系。

2 研究目标

信息系统在贯彻“知识能力素质协调发展”一条育人理念方面具有支撑与推动作用[4]。通过大数据的应用，加强“师资教学能力、学科专业课程、实验训练条件、理论实践成果、教学质量体系”五项基本建设提供支撑，从而推动教学训练水平和人才培养质量不断提升；实现实验教学资源的共享，促进不同学科之间的联系和合作；提升学校整体的教学和科研水平。

课题研究基于OBE教学理念，注重学生学为中心的质量工程，科学有效进行教学过程及案例设计，强调教学的核心不是谁为主角的问题，而是以教与学关系为核心。以信息类课程体系创新实践探索为抓手，结合学校学科建设目标，突出新工科办学特色，以学生自主学习为核心、工程认证为标准，进行课程体系创新实践综合改革和人才培训模式的创新模式探索[5]。实现应用型本科学生的一体化三段式教学方式，将知识、技能、体验有机融合起来，完善以企业价值为核心的专业质量评价体系，提高新工科专业毕业生的就业竞争力，并能惠及学校其他相关专业。

3 项目研究与实践的主要思路

以教与学关系为中心，注重所有知识、原理的背后的逻辑关系及场景。本课题力求探索并实践以学生学为中心的创新课程体系，将多种实操技能分阶段、分层次递进融合到课程体系中，让学生渐进式地掌握多种实际技能，新进的教育理念和创新方式，提升以学生为中心的学习效果，适应市场对人才的要求，并且用大数据技术推演论证创新理论得出科学的创新教学改革结论。按照OBE理念，培养学生使之能够：掌握深入的工程技术基本原理，并能用于工程实践；创建和处理新产品、新过程、新系统中发挥主导作用，把人才培养的质量和效果作为检验一切工作的根本标准。

3.1 摒弃单一线下教学模式，采取线上+线下教学模式

目前，学校课程多数课程采用线下学习模式，这种模式下，学习资源、交流互动等都非常受限。因此，课题团队计划开展线上和线下相结合的教学模式，如图1所示。学生学习的过程中，包含线上学习环境和线下学习环境。可以通过两种途径获取知识，实体学习资源和网络学习资源。

3.2 围绕“知识→技能→体验”，构架新的教学内容及体系

目前多数课程的问题是：知识、技能、体验分离，学生无法将松散的知识体系与技术工具和创新作品结合起来。针对目前课程教学内容和体系存在的问题，本课题将从教与学的关系视角探索全新的课程内容和教学体系，从知识、技能、学生体验三个方面进行改革。

3.3  摒弃纸上考试方式，采取作品提交考核方式

考核方式采取小组协作完成作品并提交作品的形式进行考核。小组同学完成作品、设计实现过程，以专利，软件著作权、软件产品的与主流科技界接轨的考核模式。这种考核方式可以完成对学生知识、技能、体验的全景考核。

3.4 教师不再单向付出，教师参与学生获取知识、技能和体验的全过程

教师把知识数码化，为学生提供题库、微课、若干次作业；学生分解完成个性化的实用、有趣的任务系统。

因此，基于成果导向理念，对课程进行反向设计。基于在线教学平台，设计出适合学院相关专业应用型本科学生的一体化三段式教学方式。

一体化为：

理论与实践一体化：打破理论与实践的分隔，实现理论与实践一体化。

现实与未来一体化：面向未来开放式教学，研讨未来知识甚至教员不会的知识。

教学与研究一体化：教学和研究一体化，教学的过程中同时进行学习与研究。

过程与目标一体化：目标分解到过程，快速的过程反馈与任务迭代支撑总体目标的实现。

三段式为：

课程分三段学习：知识、技能、体验三段式教学，知识课在线考试，题库开放引导自主学习，上课开拓思维交互研讨。技能课具体的实践环节，完成具体的技能任务，支撑协作型、综合性任务的实现。体验课完成和行业相关的实战性综合性任务。教师按团队授课：理论课、实践课、作品课，团队方式进行授课，分别由相关专业的教员负责相应分段或内容的任务指导。

学生按作品考核：在线考试、技能关、团队演，每个阶段每个任务都有明确的指标，通过在线考的方式测量理论学习任务掌握的进度，通过作品测量技能阶段的任务完成程度，通过演讲、演示，专家评估的方式测量体验阶段团队协作真实任务的完成度。

4 具体措施

在信息化背景下，从传统实验教学培养的薄弱环节入手，由点及面地建立个体针对培养目标与实验任务的有效反馈与测量体系，将可以为基于个体差异任务驱动模式的建立打下坚实的基础。通过信息化措施，大大减少了对个体有经验教师的依赖，促使评价更具科学性。未来使得多学科、复合型、创新型教学团队围绕目标进行任务设计与教学实验的组织，针对学生的作业、实验报告、过程测验、练习、行为等进行个性化多目标评价，根据过程反馈动态对任务进行调整，提高培养方式的适应性改善效果的教学方式成为可能。借助合作企业上海庚商课程信息在线教学平台，实现基于“知识、技能、体验”的教学内容和体系。每阶段按照：资源、活动、评价展开教学内容，如表1所示。

资源：围绕教育活动的匹配的实体或者虚拟的教学条件保障体系，包括授课和教室的条件、实验室和科研的资源、教学管理的资源和师生互动的资源。

活动：围绕教学活动深度认知而准备的个体或者群体的学习行为，这种行为必须使用某种动作来组织起来。

评价：围绕教学效果而进行的对教育角色和团体以及资源保障和活动保障体系而进行的评价措施。评价采用评委打分、小组答辩评价以及学生互评等方式。

知识：按照教学计划而进行的静态的围绕知识点而进行的条件系统。知识获取包含三部分内容：学习资源，活动以及评价。学习资源提供国际及国内的一些标杆资源，包括卡内基梅隆大学的一些课程包等，以及虚拟仿真软件库、微课、案例库等。最终的评价以综合作业、测验、考试以及考勤各个方面给出知识部分的成績。

技能：围绕人的肌肉记忆力和脑记忆力配合而准备的实验项目和单项的重复训练而达到一定指征的学习活动。技能方面的培养也包含三部分内容：资源，活动以及评价。将多种实操技能分阶段分层次让学生掌握，开展各类课程实验项目。

体验：围绕小组和与环境互动而进行的认知学习活动，包括真实项目、大赛、模拟项目、综合性和复杂性多种能力训练的团队型协作学习。体验也包含三部分内容：资源、活动以及评价。资源包括最新案例，可将案例分解成任务包，配合活动包括教师分角色指导和分组指导以及进行网络指导，并进行现场答辩。通过体验部分的学习，学生掌握文献综述、商业报告、商业投标书、专利申报书、项目摘要说明书等的撰写，掌握程序开发、数据库设计、网站设计等。课程实践教学体系结构为：

顶天（红色）：标杆性学习条件和教育指向和教育目标导向。

立地（黄色）：围绕教学而切实可行的一系列教学抓手。

在人间（绿色）：围绕教学而进行的强制性和协同性教学活动。如图3。

依据在线平台按实践项目阶段分成任务包。学生通过考核方可进入下一阶段学习。每包任务采取面授指导、平台学习、在线测试、学生在线提交技能作品（作业）、日志，在线评阅的方式。最后以学生提交作品和现场答辩结束。

深化校企合作，构建创新创业实践课程体系建设。引入优良的企业资源共建课程实践体系。邀请具有丰富实战经验的企业工程师作为课程实践指导教师，引入校外导师机制，推动校企社会实践基地的建设；选送优秀骨干教师去企业挂职锻炼、进行专业培训等；选送学生到企业进行专业实习。

按照前述思路和举措，本项目按照工作过程分析、职业能力分析、教学资源融合、教学团队合作四个方面展开各阶段实施任务，具体课程体系构建流程如图4所示。

5 研究创新点

1） 考核支持。提供教学活动结论性与形成性数据的完整留存，颗粒度细化到每个学生的每次活动。

2） 课表融合。和学校课表无缝融合，课程编号、班级名称、教师工号、学生学号、学生名单与教务排课同步，班级课表可以细化到每一节课的课程章节与实验项目，准确到课程与实验大纲。

3） 实验指导。支持实验指导书、实验视频、在线资源、远程实验（虚拟化、仿真）、设备与实验室在线预约、分组排实验、实验报告等功能，可对每个实验项目提供虚拟与实体全资源支持；

4） 创新协同。支持创新项目执行服务，提供阶段安排、学生分组、角色分工、日报上传、资源共享、导师评价、专家评审，支持创新项目的持续迭代；

5） 教学成绩。提供单次考勤、作业、测试、实验、小组，单独成绩的权重设置，总成绩与理论、实验、创新分类成绩的设置，成绩的导出；

6） 行为数据。提供基于课件、活动、人员等维度的行为数据采集，为学生画像、课程统计、优化改进提供支持。

6 结束语

本文以信息类课程体系为研究对象，提出通过应用型本科学生的一体化三段式教学方式，将知识、技能、体验有机融合起来，使学生的理论和实践水平得到了明显提升。

参考文献：

[1] 宋吉广，史洪宇，刘彦文.新工科的核心能力与教学模式探索[J].高教学刊，2022，8（23）：66-69.

[2] 朱海燕.基于OBE的交通运输专业课程体系的构建[J].教育教学论坛，2018（18）：233-234.

[3] 仇怡，易语嫣，邓淇中.基于MOOC平台的地方高校应用型创新人才混合式教学研究[J].当代教育理论与实践，2020，12（6）：23-27.

[4] 雷月梅，范秉相.知识、能力、素质“三维一体”教学模式研究——以高校外国文学课程为例[J].河北农业大学学报（农林教育版），2016，18（4）：76-79.

[5] 方记文，李雪莹，李冲，等.工程教育认证背景下专业课程改革探索[J].科技与创新，2022（16）：7-9.

【通联编辑：朱宝贵】

收稿日期：2022-04-25

基金項目：陕西省2021年度陕西高等教育教学改革研究项目《新工科背景下信息类专业创新实验班人才培养模式构建与实践》（21BY183）资助；2021年度陕西省“十四五”教育规划课题（SGH21Y0318、SGH20Y1436） 资助；2020年度陕西省第二批省级新工科研究与实践项目《基于OBE的课程体系创新实践研究促一流新工科人才培育》资助；2021年度陕西省高等教育学会课题（XGH21283） 资助；2022年教育部第一批协同育人项目资助

作者简介：边倩（1973—） ，女，教授，硕士，主要研究方向为计算机网络等；王振铎（1974—） ，教授，硕士，主要研究方向为软件工程等；魏忠（1969—） ，男，副教授，博士，主要研究方向为信息化教育等；陈晓范（1981—） ，男，副教授，硕士，主要研究方向为物联网等；申海杰（1981—） ，男，副教授，硕士，主要研究方向为人工智能等；田新志（1975—） ，男，副教授，硕士，主要研究方向为物联网等。