新工科背景下多學(xué)科工程教育(MDE)資源融合體系研究

楊杰明 劉志穎

摘要：該文探討和分析了已有教學(xué)資源建設(shè)中存在的問題，提出借助社會化標注系統(tǒng)和二維碼等信息技術(shù)，建立資源之間的關(guān)聯(lián)，提高資源的復(fù)用率和檢索效率，建立交叉融合的教學(xué)資源服務(wù)體系和平臺，旨在助力適應(yīng)新工科建設(shè)的交叉人才培養(yǎng)需要。

關(guān)鍵詞：新工科;教學(xué)資源;交叉人才

中圖分類號：TP391

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）36-0018-02

1概述

在新工科建設(shè)過程中，推動現(xiàn)有工程學(xué)科之間、工程學(xué)科與其他學(xué)科之間的交融，促進新工科優(yōu)質(zhì)教育資源和教育成果共建共享，打破原有的學(xué)科壁壘等方面工作尤為重要[1]。近年來，我國陸續(xù)開展了多級精品課程、國家精品在線開放課程、慕課等多項課程建設(shè)工作，取得了卓越的效果，積累了大量的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源，為學(xué)生隨時學(xué)習(xí)和再學(xué)習(xí)提供了前所未有的便利條件。然而，已有的專業(yè)之間、課程之間的教學(xué)資源建設(shè)基本呈現(xiàn)為各自為政的狀態(tài)，不僅存在大量重復(fù)建設(shè)的問題，而且也缺少或沒有建立必要的聯(lián)系，不能夠很好地適應(yīng)新工科建設(shè)過程中的交叉人才培養(yǎng)需求[2]。

因此，本文主要研究如何實現(xiàn)各類資源之間的兼容并蓄，建立跨專業(yè)、跨課程的教學(xué)資源的聯(lián)系，建設(shè)高效快捷的服務(wù)平臺。旨在助力學(xué)科之間、專業(yè)之間、課程之間的交叉融合，為更好地培養(yǎng)適應(yīng)新工科建設(shè)要求的人才提供環(huán)境保障，提高新工科建設(shè)的質(zhì)量和效率[3]。

2新工科背景下需解決的關(guān)鍵問題

2.1跨專業(yè)、跨課程的各類教學(xué)資源之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系構(gòu)建

新工科建設(shè)需要培養(yǎng)交叉人才，如何保持課程之間的教學(xué)資源的相對獨立性，不破壞原有的課程自身體系;同時，又能夠科學(xué)的建立各類課程教學(xué)資源之間的聯(lián)系，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨課程的資源之間的兼容并蓄，這兩點是亟待需要解決的突出問題。因此需要研究如何進行跨專業(yè)、跨課程的教學(xué)資源組織并建立它們之間的聯(lián)系，既保證每門課程本身原有的獨立性[4]，又能夠滿足學(xué)生對某個知識點的深度學(xué)習(xí)，以及與各個知識點交叉相連的跨課程的廣度學(xué)習(xí)的需要，多學(xué)科工程教育資源融合體系如圖l所示。

2.2優(yōu)質(zhì)資源的復(fù)用及高效快捷的資源檢索方法研究

在各級各類課程建設(shè)過程中，積累了大量的優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源，為了避免重復(fù)的資源建設(shè)，降低教學(xué)改革成本，減輕教師負擔(dān)，必須解決這類資源的再利用問題。隨著教學(xué)改革的不斷深入，會積累大量的教學(xué)資源，其中一些重要的教學(xué)資源，用戶可能需要查看多次。然而，傳統(tǒng)的資源檢索需要用戶經(jīng)過多次鼠標點擊，或鍵盤操作才能夠找到資源人口，顯然不能適應(yīng)學(xué)生對高效學(xué)習(xí)的需求。因此，需要研究如何借助信息技術(shù)為用戶提供高效快捷的資源檢索方式。

2.3多學(xué)科各類資源的共生和融合，及資源之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系可視化研究

目前，大多數(shù)教學(xué)平臺大多按照單一、固定的知識框架排列教學(xué)資源，沒有充分考慮專業(yè)、課程之間的交叉融合的需求。為了滿足上述需求，要將已有的資源和補充的教學(xué)資源，合理地集成到一起，實現(xiàn)二者之間的共生。同時，對基于語義標簽體系建立起來的資源之間的關(guān)系進行可視化，清晰直觀地將資源之間的聯(lián)系呈現(xiàn)出來，實現(xiàn)語義層面上的融合，以便用戶首次訪問就能快速定位和檢索到其需要的信息，輕松地實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)或廣度學(xué)習(xí)的目標。

3解決方案

3.1利用社會化標注系統(tǒng)[5]，借助語義標簽體建立跨專業(yè)、跨課程的資源之間的自然聯(lián)系 語義標簽作為數(shù)據(jù)的核心語義體現(xiàn)以及信息主題的濃縮，可以幫助用戶快速了解信息資源的主要內(nèi)容，明確資源之間的關(guān)系，在檢索數(shù)據(jù)時快速定位所需信息，更好地支持學(xué)生的深度學(xué)習(xí)和廣度學(xué)習(xí)需求。因此需要由專業(yè)課程負責(zé)教師建立標簽語義體系，力求從多個層次對資源進行全方位、多角度的標注。

3.2利用二維碼技術(shù)，提高學(xué)生解決問題的速度和效率

本課題擬采用將資源鏈接轉(zhuǎn)化成二維碼的方法，使用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)查找、存儲、打印相應(yīng)二維碼等方式，隨時利用移動終端掃描二維碼，找到對應(yīng)的文本、音/視頻資源（如圖2所示），提高解決問題的速度和效率。

3.3基于python語言開發(fā)教育資源服務(wù)平臺.實現(xiàn)多學(xué)科各類教學(xué)資源的共生和融合[6]

Python第三方庫豐富，移植性好，擴展性強。因此可選用Python語言進行教學(xué)資源服務(wù)平臺的建設(shè)。主要解決如下問題：（1）可視化基于語義標簽建立的資源之間的聯(lián)系;（2）對于已有的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，將其轉(zhuǎn)化為二維碼并集成到平臺中。最終，在服務(wù)平臺中實現(xiàn)教學(xué)資源的共生和融合。技術(shù)路線如圖

3所示，教育資源功能結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

4結(jié)束語

各自為政的教學(xué)資源建設(shè)的形式下，不僅存在教學(xué)資源重復(fù)建設(shè)的問題[7]，各門課程教學(xué)資源之間也缺少必要的聯(lián)系，難以適應(yīng)新工科建沒過程中的交叉人才培養(yǎng)需求。本文工作的主要目標是實現(xiàn)各類資源之間的兼容并蓄，建立跨專業(yè)、跨課程的教學(xué)資源的聯(lián)系，建設(shè)高效快捷的服務(wù)平臺，以助力學(xué)科之間、專業(yè)之間、課程之間的交叉融合[8]，為更好地培養(yǎng)適應(yīng)新工科建設(shè)要求的人才提供環(huán)境保障，提高新工科建設(shè)的質(zhì)量和效率。

參考文獻：

[1]顧佩華.新工科與新范式：概念、框架和實施路徑[J].高等工程教育研究，2017（6）：1-13.

[2]黃建昌，孫娜，劉振超.基于新工科背景下的編程課程考核網(wǎng)站的設(shè)計與實現(xiàn)——以“C語言程序設(shè)計”課程為例[J].課程教育研究，2019（1）：253.

[3]楊曉燕，梁豐，王仁芳，等.新工科教育中計算機應(yīng)用型人才培養(yǎng)實踐探索[J].計算機教育，2018（5）：56-58.

[4]趙媛，王杰，周立軍，等.以計算思維為導(dǎo)向的C語言程序設(shè)計MOOC建設(shè)[J].實驗技術(shù)與管理，2018，35（4）：147-150.

[5]李娜，范正潔，郝傳洲，等.采用語義分析的標簽體系構(gòu)建方法[J].西安交通大學(xué)學(xué)報，2019，53（1）：169-174.

[6]林健.新工科建設(shè)：強勢打造“卓越計劃”升級版[J].高等工程教育研究，2017（3）：7-14

[7]葛方振，劉懷愚，洪留榮，等.新工科背景下計算機系統(tǒng)能力培養(yǎng)的重定位思考[J].電腦知識與技術(shù)，2017（36）：133-134.

[8]王婷，劉任任.新工科建設(shè)形勢下的計算機類專業(yè)人才培養(yǎng)方案[J].計算機教育，2018（2）：10-13.

【通聯(lián)編輯：朱寶貴】

收稿日期：2019-10-25

基金項目：吉林省高等教育學(xué)會2018年度高教科研一般課題，課題編號：JGJJX2018D458。

作者簡介：楊杰明（1972-），男，山西太谷人，教授，博士，主要研究方向為人工智能、數(shù)據(jù)挖掘、電力信息化。