智慧教育背景下新工科應(yīng)用型機(jī)電類專業(yè)人才培養(yǎng)模式探究與實(shí)踐

趙彩虹，周旭，王超

（常熟理工學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，江蘇常熟 215500）

高等教育不斷尋找與調(diào)整自身的功能與定位，以適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展與需要[1]。教育部印發(fā)的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》[2]以及中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》[3]等文件，開啟了我國(guó)教育信息化建設(shè)的2.0時(shí)代。當(dāng)下，人工智能、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等新興信息技術(shù)使高等教育向智慧教育階段轉(zhuǎn)型和演進(jìn)。智慧教育是教育從傳統(tǒng)時(shí)代走向數(shù)字時(shí)代乃至未來(lái)指數(shù)時(shí)代的必然選擇[4-5]。祝智庭團(tuán)隊(duì)提出智慧教育的根本要義是通過(guò)人機(jī)協(xié)同作用優(yōu)化教學(xué)過(guò)程與促進(jìn)學(xué)習(xí)者美好發(fā)展的未來(lái)教育范式[6-7]，并指出智慧教育的理論與實(shí)踐既需要智慧環(huán)境（可由智慧終端、智慧教室、智慧校園、智慧實(shí)驗(yàn)室、創(chuàng)客空間、智慧教育云等構(gòu)成）的支撐，也需要智慧教學(xué)法（如差異化教學(xué)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、群智學(xué)習(xí)、入境學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)等）的保障，還有待智慧評(píng)估（采用基于數(shù)據(jù)的全程化、多元化、多維化、多樣化、個(gè)性化、可視化的以評(píng)促學(xué)、以評(píng)促發(fā)展的評(píng)估方式等）的實(shí)踐，以期培養(yǎng)出善于學(xué)習(xí)、協(xié)作、溝通、研判、創(chuàng)造、解決復(fù)雜問(wèn)題的智慧型人才[8]。

同時(shí)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)業(yè)對(duì)高素質(zhì)應(yīng)用型人才的需求存在量與質(zhì)的雙重不對(duì)等。本科高校在專業(yè)建設(shè)中需要找準(zhǔn)專業(yè)發(fā)展定位與特色，能夠科學(xué)確立人才培養(yǎng)目標(biāo)，將培養(yǎng)目標(biāo)分解到具體的畢業(yè)要求中，并（修）制定與培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求相匹配的培養(yǎng)方案，立足課程做好專業(yè)教學(xué)與實(shí)踐，解決好為誰(shuí)培養(yǎng)人、培養(yǎng)什么樣的人、怎樣培養(yǎng)人等根本問(wèn)題，并切實(shí)解決新工科人才培養(yǎng)中教學(xué)方法與時(shí)俱進(jìn)的認(rèn)知與踐行程度不夠、學(xué)科交叉融合度欠缺、系統(tǒng)性綜合性項(xiàng)目實(shí)踐欠缺、“雙創(chuàng)”教育與第一課堂缺少融合等實(shí)際問(wèn)題[9-11]。

基于對(duì)智慧教育的思考，結(jié)合本校應(yīng)用型人才培養(yǎng)的規(guī)劃與現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，立足蘇州區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)機(jī)電類人才的需求，本文提出了適合新工科應(yīng)用型本科機(jī)電類專業(yè)的人才培養(yǎng)路徑，探索了機(jī)器人特色人才培養(yǎng)的智慧教學(xué)模式，構(gòu)建了“雙需求并重、學(xué)用創(chuàng)相融、多學(xué)科交叉、多主體共建”的智慧型機(jī)器人課程群教學(xué)生態(tài)。

1 新工科應(yīng)用型本科機(jī)電類專業(yè)人才培養(yǎng)路徑

圍繞機(jī)器人特色新工科應(yīng)用型機(jī)電本科人才的培養(yǎng)定位，將智慧教育理念落實(shí)到專業(yè)規(guī)劃與建設(shè)中，確立特色新工科應(yīng)用型本科人才能力體系，明確以制圖與編程能力為托底能力來(lái)夯實(shí)機(jī)電基礎(chǔ)，確立以興趣驅(qū)動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)或電控設(shè)計(jì)的核心能力來(lái)提升職業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，優(yōu)選以學(xué)科交叉融合的機(jī)器人設(shè)計(jì)與創(chuàng)新的特色能力來(lái)加強(qiáng)人才培養(yǎng)特色（見圖1）。圍繞能力體系構(gòu)建課程體系、平臺(tái)環(huán)境及隊(duì)伍，以課程群為抓手加強(qiáng)“課程”基層教學(xué)組織建設(shè)，制定并落實(shí)課程群與課程雙負(fù)責(zé)人制度。課程群在縱向上貫穿各個(gè)學(xué)期，橫向上注重課內(nèi)與課外、理論與實(shí)踐的做學(xué)合一。新工科應(yīng)用型本科機(jī)電類專業(yè)人才培養(yǎng)路徑自頂向下將專業(yè)建設(shè)的理念、定位及規(guī)劃具體落實(shí)到課程、平臺(tái)與隊(duì)伍建設(shè)中，將智慧人才培養(yǎng)落到能力體系與課程上，保障人才培養(yǎng)在知識(shí)層面做到傳授、內(nèi)化、外顯與遷移，在能力層面夯實(shí)托底、強(qiáng)化核心、凸顯特色，并培養(yǎng)學(xué)生終身學(xué)習(xí)能力，在素質(zhì)培養(yǎng)層面注重創(chuàng)新思維、錘煉匠心精神、建立標(biāo)準(zhǔn)意識(shí)、強(qiáng)化社會(huì)貢獻(xiàn)。該培養(yǎng)體系在G 校應(yīng)用型本科機(jī)電類專業(yè)中得以應(yīng)用，并獲批省級(jí)一流專業(yè)，培養(yǎng)了一批受企業(yè)歡迎的機(jī)電融合的機(jī)器人特色人才，初步驗(yàn)證了該研究路徑的可行有效。

圖1 新工科應(yīng)用型本科機(jī)電類專業(yè)人才培養(yǎng)模型

2 機(jī)器人特色人才培養(yǎng)的智慧教學(xué)模式

提出適用于機(jī)器人特色人才培養(yǎng)的智慧教學(xué)模式。該模式圍繞人才培養(yǎng)中的具體問(wèn)題，從“課程教育教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐融合”“產(chǎn)教融合校企協(xié)同”“線上線下協(xié)同”“虛擬教研室多校聯(lián)動(dòng)”四個(gè)維度創(chuàng)新智慧教學(xué)法。

在課程教育教學(xué)與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐融合層面，圍繞能力體系與人才培養(yǎng)，將課程與科創(chuàng)進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐內(nèi)容課程化，通過(guò)課賽結(jié)合、團(tuán)隊(duì)協(xié)助、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、作品產(chǎn)出，實(shí)施差異化教學(xué)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)及群智學(xué)習(xí)等智慧教學(xué)法。在產(chǎn)教融合校企協(xié)同層面，主動(dòng)聯(lián)絡(luò)地方與區(qū)域龍頭企業(yè)[12-13]，圍繞專業(yè)定位與培養(yǎng)目標(biāo)建立人才培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)企業(yè)集群，設(shè)計(jì)了低年級(jí)參觀式認(rèn)知實(shí)踐、中年級(jí)參與式課程實(shí)踐、高年級(jí)項(xiàng)目型創(chuàng)新實(shí)踐、畢業(yè)班就業(yè)式沉浸實(shí)踐等分階段多模式的校企合作實(shí)踐課程，同時(shí)開設(shè)企業(yè)家夢(mèng)想課、匠心堂專家講堂等分享型實(shí)踐課程，讓學(xué)生走進(jìn)企業(yè)、走近工程。在線上線下協(xié)同層面，落實(shí)線上教學(xué)資源、線下教學(xué)資源、混合教學(xué)資源的規(guī)劃與建設(shè)，提高公共平臺(tái)的教學(xué)資源共享度，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)課程的數(shù)字化建設(shè)，如數(shù)字化設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化仿真實(shí)驗(yàn)等[14]。在虛擬教研室多校聯(lián)動(dòng)層面，與區(qū)域內(nèi)同類型兄弟院校加強(qiáng)課程合作，共享高水平本科教學(xué)與實(shí)踐資源，與智慧型企業(yè)合作，引入行業(yè)應(yīng)用的工程案例。

機(jī)器人特色人才培養(yǎng)的智慧教學(xué)模式，從教學(xué)方法、教學(xué)環(huán)境、教學(xué)實(shí)踐、教學(xué)資源多角度為智慧教育實(shí)施提供質(zhì)量保障，為培養(yǎng)本科智慧型工程人才提供可靠支撐。

3 智慧型機(jī)器人課程群教學(xué)生態(tài)

構(gòu)建了智慧型課程群教學(xué)生態(tài)，該生態(tài)以雙需求并重、學(xué)用創(chuàng)相融、多學(xué)科交叉、多主體共建為建設(shè)理念，以教師能夠施展高成效的教學(xué)方法、學(xué)習(xí)者能夠獲得適宜的個(gè)性化學(xué)習(xí)服務(wù)和美好的發(fā)展體驗(yàn)為建設(shè)目標(biāo)，以機(jī)器人特色課程群建設(shè)為建設(shè)試點(diǎn)，以課程構(gòu)成、環(huán)境與資源、虛擬教研室為建設(shè)內(nèi)容，為智慧教學(xué)、智慧環(huán)境、智慧師資、智慧人才培養(yǎng)的研究與實(shí)踐奠定基礎(chǔ)。課程構(gòu)成建設(shè)上加強(qiáng)第一課堂與第二課堂融通，提供多元化多模式的課程菜單，強(qiáng)調(diào)理實(shí)一體、系統(tǒng)集成、工程意識(shí)及問(wèn)題解決，整體設(shè)計(jì)、逐層支撐（見圖2）。環(huán)境與資源建設(shè)上形成從托底能力到特色能力的多梯度多模式環(huán)境，包括基礎(chǔ)類與集成類的實(shí)踐平臺(tái)及加工測(cè)試類科創(chuàng)中心，為項(xiàng)目化團(tuán)隊(duì)合作、案例式學(xué)習(xí)與作品產(chǎn)出提供可能性。通過(guò)基于科創(chuàng)與課程的機(jī)器人特色新工科人才的培養(yǎng)，產(chǎn)出了課程、科創(chuàng)、比賽、企業(yè)創(chuàng)新項(xiàng)目多項(xiàng)，建成了系列課程，初步驗(yàn)證了該教學(xué)生態(tài)的實(shí)際可行性，該模式可在同類新工科應(yīng)用型人才培養(yǎng)的特色課程群中加以運(yùn)用。

圖2 機(jī)器人課程群教學(xué)生態(tài)

4 結(jié)語(yǔ)

本課題以智慧教育的發(fā)展理念、理論框架、實(shí)踐路徑為理論指導(dǎo)與依據(jù)，立足區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)工程人才的需求，頂層設(shè)計(jì)了新工科應(yīng)用型機(jī)器人特色人才培養(yǎng)路徑，縱向上通過(guò)“專業(yè)定位—能力目標(biāo)—課程體系—核心課程—教學(xué)模式—評(píng)價(jià)方法”一體化系統(tǒng)性的改革與重構(gòu)，形成逐層支撐、特色鮮明、與時(shí)俱進(jìn)的課程生態(tài)，橫向上通過(guò)“課課、師生、人機(jī)、校校、校企、課堂與‘雙創(chuàng)’、個(gè)體與團(tuán)隊(duì)、線上與線下”等多元化聯(lián)動(dòng)，形成面向未來(lái)的教學(xué)模式。該培養(yǎng)路徑、教學(xué)模式及課程生態(tài)在江蘇本地應(yīng)用型本科高校經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證初顯成效，可為機(jī)電類新工科智慧人才培養(yǎng)提供有效參考。