廖祝華 易愛平 向德生

[摘 要] 隨著國家和社會對高校人才培養(yǎng)質量要求的提高，多學科、全方位和多維度的工科人才培養(yǎng)協(xié)作模式已成為高校教學改革的必然選擇。通過分析信息化時代高校工科傳統(tǒng)教學模式的不足，以及高校工科教學模式在課程大綱及教學內容、方式、考核與實踐方面的協(xié)作要求，探討了在過程、內容和條件方面產學研協(xié)作重構的思路，進而基于互聯(lián)網和信息化技術提出了線上線下混合式產學研協(xié)作的教學模式，以有效提升高校工科人才培養(yǎng)質量。

[關鍵詞] 產學研協(xié)作教學;線上線下混合式;教學改革

[基金項目] 2019年度湖南省教育廳學位與研究生教育改革研究項目“基于內容中心網絡的研究生課程教學模式改革研究”（2019JGYB205）;2019年度湖南科技大學學位與研究生教育教改研究項目“依托國內一流培育學科建設，推動計算機研究生教育改革”（G71922）

[作者簡介] 廖祝華（1977—），男，湖南株洲人，博士，湖南科技大學計算機科學與工程學院副教授，主要從事計算機協(xié)作技術、信息化教學研究;易愛平（1979—），女，湖南株洲人，碩士，湖南科技大學計算機科學與工程學院實驗員，主要從事人工智能、信息化教學技術等研究;向德生（1975—），男（土家族），湖南張家界人，碩士，湖南科技大學計算機科學與工程學院副教授，主要從事數字水印和信息化教學技術等研究。

[中圖分類號] G642.0 ?[文獻標識碼] A [文章編號] 1674-9324（2022）19-0065-04 [收稿日期] 2021-11-09

引言

當代科學的發(fā)展和重大技術成就的取得，越來越依賴于多學科和各領域之間的交叉與融合。而高校的本科和研究生教育作為國家培養(yǎng)高層次人才的主要途徑，同樣需要考慮學科和領域之間的交叉與協(xié)作?！秶抑虚L期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》強調，要創(chuàng)新教育教學方法，探索多種培養(yǎng)方式，加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)。繼而在《中國教育現代化2035》的“提升一流人才培養(yǎng)與創(chuàng)新能力”戰(zhàn)略任務中提出，“探索構建產學研用深度融合的全鏈條、網絡化、開放式協(xié)同創(chuàng)新聯(lián)盟?！盵1]高校工科專業(yè)著重培養(yǎng)學生解決實際工程中的復雜問題，或解決新問題。復雜工程問題一般都涉及不同領域、專業(yè)和學科的知識。因此，在本科生、研究生的教學過程中，需要將專業(yè)知識與其他學科、應用領域交叉，將研究問題與研究背景或關聯(lián)產業(yè)應用相結合，以及跨專業(yè)或行業(yè)的理論知識和實踐經驗的交叉融合。而這需要注重跨領域，甚至跨專業(yè)的教師及專家的協(xié)作。但這些教師及專家通常比較分散，距離分布較遠，若要求線下協(xié)作教學和研討則成本過高，各方都難以承受。而讓規(guī)模較大的學生出行時間和經濟成本同樣較高。當前受到關注的線上或線上線下混合式教學[2]不僅專家、學生匯聚不受空間制約，方便教學資源共享，并能實現跨域時空的交互，從而極大地節(jié)約了時間和經濟成本。

目前高校工科類專業(yè)常見的協(xié)作式教學模式的形式多樣[3]，一種是自發(fā)的校企協(xié)作模式[4]，企業(yè)參與高校的實踐教學等。當前校企合作存在互補性強，但合作的教學體制、評價機制等還不完善，缺乏方便、低成本和完善的協(xié)作模式[5]。另一種是政府主導的協(xié)同育人項目。該方式雖然有制度方面的約束和保障，但在協(xié)作方法和過程等方面則沒有約定，還需進一步完善。還有一種是家校協(xié)同教學模式，如通過家校通、校視通等平臺或軟件，針對教師、家長和學生不同的用戶群體，在協(xié)同管理和協(xié)同活動等方面，一定程度上提供遠程監(jiān)督和管理等方面的教育協(xié)作?？傊?，目前高校針對課程教學內容、方式、考核和實踐等方面的全方位的優(yōu)質資源或人員協(xié)作還比較缺乏。雖然支持物理世界數字化、場景虛擬化、網絡協(xié)作化，以及決策規(guī)劃智能化的技術和方法發(fā)展迅速，而近年提出的產學研協(xié)作教學模式，仍缺乏深度的、全方位的協(xié)作及現代化技術與平臺的支持。

一、高校工科傳統(tǒng)教學模式的不足

當前專業(yè)課程教學模式的主要特點是：（1）一位主講教師教授若干名學生，而部分課程配備一到多名助教輔助答疑、批改作業(yè)。其中助教主要是教學經驗欠缺的教師或學生擔任。這種線下教學雖能在短期內通過“填鴨式”有效傳授知識，方便學生形成完整的知識體系[6]，但其存在明顯的缺陷，例如一位或少數幾位教師所擁有的知識和實踐經驗存在局限性，對知識的應用深度和廣度的了解有限。（2）僅位于教室的知識講授，存在實踐或應用場景體驗的缺乏，而很多理論知識因為本身抽象而仍然晦澀難懂。此外，教學內容、教學安排和考核模式缺乏與相關學科知識、實際應用的關聯(lián)，以及缺乏個性化設置，從而限制了學生對知識應用、實際問題的了解以及思辨能力和創(chuàng)新能力的發(fā)展。（3）線上教學如果只有單個教師講解，學生容易陷入被動式收聽、收看模式，且缺少現場參與和體驗[7]，最終導致創(chuàng)新能力的培養(yǎng)不足。

因此，傳統(tǒng)教學模式存在培養(yǎng)的學生知識面較狹窄，知識的理解缺乏深度和多角度，造成應用和研究過程中缺乏相關專業(yè)、領域的知識和經驗。而實際應用往往涉及多個專業(yè)的知識和經驗，因此教學與實際應用存在較大程度的脫節(jié)。如缺乏對產業(yè)應用現狀的了解，對真實應用問題的深度思考，對真實實踐環(huán)境的認知和體驗，同樣也缺乏應對新形勢、新環(huán)境變化的全面、準確、及時地適應與調整。而通過不同專業(yè)、行業(yè)及不同領域人員之間教學協(xié)作，不同人員的知識結構有較大互補，教學方法和評價手段也會有差異，從而有效實現教學主體與產學研多方面的協(xié)作，以及多學科、領域知識的交叉。因而，不同應用行業(yè)和領域人員能將同一問題的各方面知識、技術和應用條件等加以深度分析、梳理，并將這些知識傳授給學生，使學生更全面的了解、分析和解決復雜問題。學生對其研究的復雜問題，可基于其應用環(huán)境因素、條件制約因素和經濟成本因素等，提出更有效、更實用化的方案，而不是坐而論道、紙上談兵。

二、新時期高校工科產學研教學模式協(xié)作內容

當前教育的主流理念[2]已直面其培養(yǎng)的本質問題，即強調“以成果為導向、以學生為中心”。該理念關注學生獲得的學習成果和對知識的應用，以此為導向，反向設計教學過程。以學生為中心，將傳統(tǒng)的學生死記硬背式學習轉變?yōu)閷W生理解、應用和探究式創(chuàng)新等多層次學習。以學生學習效果反饋為驅動，使教學和學習過程持續(xù)改進。這種教育理念能夠適應快速發(fā)展的現代社會對應用型和創(chuàng)新型人才的需求。但目前的教學方式很難達到“以成果為導向、以學生為中心”。探究式創(chuàng)新需要對知識面有更廣和更深的理解。以學生為中心則需要更加關注學生的個性化發(fā)展。

當前，發(fā)展如火如荼的線上教學解決了師生之間、學生之間異地學習的協(xié)作問題，但在交互、體驗感和評測反饋方面有待加強。此外，實際成果一般是在實際應用環(huán)境下取得并可驗證，且需要多領域，甚至多學科知識的交叉與融合。即很多實踐也不能僅靠在教室或實驗室完成，而更需要理論和實踐結合，與實際應用環(huán)境接觸，與多領域的專家、工程師協(xié)作，與多學科知識交叉，最終才能取得好的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)成效。因此，基于當前的技術、條件，以及對人才培養(yǎng)質量的新要求，新時期對協(xié)作式教學模式需要從多方面進行。如，教師與領域內研究專家、技術工程師等人員協(xié)作，以達到教學人員在知識、經驗等方面的互補。其中，參與教學的人員可以為相同專業(yè)（領域、行業(yè)）或跨專業(yè)（領域、行業(yè)）。協(xié)作人員在協(xié)作教學過程中可實施如教學大綱、內容、形式及考核方式等各環(huán)節(jié)的協(xié)作，以增強教學質量，達到資源、情景和智力共享等。產學研協(xié)作教學各環(huán)節(jié)的具體內容主要包括以下幾點。

（一）教學大綱的協(xié)作設計

教學大綱是指導教學活動的重要文件，主要確定能夠達成教學目標的知識范圍、重點和難點，建立教學內容與教學目標的對應關系，設計教學環(huán)節(jié)及采取相應的教學方法，確立考核方式與教學目標的關系。而通過跨專業(yè)、領域相關知識，以及理論知識與實踐經驗結合，更能在目標和方向上促進問題解決能力和知識創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

（二）教學內容的協(xié)作生成

教學內容是指傳授給學生的主要知識和信息，一般包括課程的知識概念、原理及基于這些知識概念和原理的實踐過程、方法等。通常，教材中的內容是主要來源，但面向學生創(chuàng)新能力培養(yǎng)要求，則基于實際應用場景對教學內容進行實踐，并觀察實際應用過程、結果，實踐理論方法將能取得更佳效果。此外，若針對實際問題提供答疑解惑，讓學生基于實踐更深入理解知識在應用中的優(yōu)點和缺點等，則將提高學生解決復雜工程問題的能力。而這需要產學研領域專業(yè)人員在教學內容上進行補充及實踐等各方面的協(xié)作。

（三）教學形式的協(xié)作支持

隨著互聯(lián)網和信息技術的發(fā)展，翻轉課堂越來越被重視，傳統(tǒng)的知識講授已被信息化資源替代，而知識應用、現象分析、問題探究和研討創(chuàng)新則已成為課堂的主要形式[8]。這些形式的教學更需與專業(yè)知識理論研究和實踐人員的協(xié)作及應用環(huán)境、實踐條件等多方面的支持，并提供與之相適應的教學形式及翻轉課堂的教學形式，從而讓學生學之有用、會用，并推陳出新。

（四）考核方式的多維協(xié)作

目前高校教學主要的考核方式有知識記憶型考核、簡單應用或創(chuàng)新型考核等。而若要真正考核學生對知識的實際應用和實用性創(chuàng)新能力，則需引入由產學研等多方專家組成的、多維度的協(xié)作考核，才更能檢驗其教學質量和學生的綜合能力。此外，產學研方面的環(huán)境和條件通常支持更多形式的考核。

隨著科學與技術的發(fā)展，高校學生當前需要學習的理論知識更加廣泛，應用實踐越發(fā)復雜，如能從教學大綱、內容、形式和考核等方面協(xié)作，提供全方位、差異化、個性化和精選的教學內容，則學習者可以更好地根據自身目標和條件，獲得滿足個性化、創(chuàng)新性學習需求的理論教學和實踐內容，從而切實提高人才培養(yǎng)質量。

三、協(xié)作式產學研教學模式的構建和運行

（一）協(xié)作式產學研教學模式的構建

本文提出的產學研協(xié)作式教學模式可以通過為線上教學而開發(fā)的社交平臺、會議直播系統(tǒng)，以及當前的在線教學平臺等為基礎，增加多種形式的協(xié)作教學模塊，給學者提供更方便、快捷的線上教學交流、教學設計與評測，以方便參與教學人員分享更好的教學內容、方法和考核辦法等，同時提供相互交流和評議的平臺，最終達到匯集眾人之長，設計制作出更全面的教學大綱、課件，并提供知識講解和習題練習等。為完成這種協(xié)作模式，需要基于當前網絡平臺在以下方面重構協(xié)作教學功能。

1.過程協(xié)作。對于工程應用類專業(yè)課程，利用網絡平臺，以專業(yè)教師為主，聯(lián)合教學、科研和產業(yè)應用等專業(yè)人才，確定課程的基礎知識及重點、難點知識的清單，以及適應不同層次和需求的教學與實踐大綱版本的協(xié)作構建。如同一個教學（或實踐）大綱可具有不同版本以對應不同教學協(xié)作團隊所提供的教學（或實踐）內容。同一個版本的教學（或實踐）大綱可具有不同子版本，以包含一些特色或個性化的教學（或實踐）內容。基于教學（或實踐）大綱的目標、內容清單和要求等制定多方認同和可行的協(xié)作流程圖，然后產學研多方依據統(tǒng)一的協(xié)作流程，再基于各方資源和人員協(xié)作完成教學過程。

2.內容協(xié)作。專業(yè)教師協(xié)同企業(yè)專家、科研工作者、外專業(yè)教師等協(xié)作制作或提供包括教學知識、研究現狀、復雜工程問題案例等各種教學材料，通過連接技術將本課程知識、交叉學科知識等關聯(lián)，通過語義技術將上下游知識應用、行業(yè)問題等提供推薦、補充與擇優(yōu)，從而解決教學（或實踐）內容陳舊、簡單或實用性不足等問題。

3.支持條件協(xié)作。根據現有網絡通信技術、云計算及人工智能方法等條件協(xié)作，提供包括探究式學習、模擬訓練等教學方法的支持，以及遠程工程實踐場景、設備、軟件、操作流程等實踐方式的協(xié)作教學，并連接產學研多方的優(yōu)勢條件以支持面向產出和創(chuàng)新的教學與實踐。

4.評測協(xié)作。通過互聯(lián)網平臺構建的虛擬社會，更有利提供考核與評測，如知識結構、知識應用和知識創(chuàng)新等方面的第三方協(xié)作評測?；谌斯ぶ悄芎痛髷祿夹g，對知識、技術等進行大規(guī)模智能的評測。

（二）協(xié)作式產學研教學模式的運行

產學研協(xié)作式教學模式可基于當前線上線下混合教學模式與技術得以實現。通過信息技術領域的網絡協(xié)同方法，以及在線直播、會議、虛擬現實、遠程操作等多種計算機技術和方法的支持，滿足多種協(xié)同方式。既支持異地專家、工程師的教學資源共享，及其與學生之間的交互、演示和評測，也支持遠程設備的復雜操作與真實場景的共享與體驗等。

對學習者根據其特征和學習經歷，個性化匹配學習的課程、教學大綱、教學內容。此外，還能根據其學習基礎、興趣和要求，進行學習路徑推薦，學習后能為其提供學習內容的智能評價功能。而云計算與云存儲還能為協(xié)作者提供教學大綱、內容的保存和復現等。

結語

針對高校工科傳統(tǒng)教學模式的不足和信息化時代對高校工科產學研協(xié)作教學的要求，探討了基于互聯(lián)網的高校工科協(xié)作式產學研教學模式構建的必要性和方法。該教學模式利于專業(yè)知識與其他學科和應用領域的交叉，將創(chuàng)新性知識教學與知識應用背景或關聯(lián)產業(yè)應用結合，利于跨專業(yè)、領域、行業(yè)理論知識和實踐經驗的交叉融合，最終實現各教學環(huán)節(jié)的深度協(xié)作，有效促進學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

參考文獻

[1]中共中央，國務院.中國教育現代化2035[EB/OL].（2019-02-23）[2021-09-26].http：//www.gov.cn/xinwen/2019-02/23/content_5367987.htm.

[2]孫全黨，靳瑞霞，徐久成.Access數據庫應用課程的多元協(xié)同全線上教學案例[J].計算機教育，2020（11）：39-42.

[3]侯衛(wèi)紅，劉金娥.高校協(xié)同育人培養(yǎng)機制創(chuàng)新方向探討[J].中國大學教學，2020（1）：42-44.

[4]于金翠，房洪杰，喬仁潔.新工科背景下校企融合協(xié)同育人發(fā)展路徑探究[J].教育教學論壇，2020（30）50-51.

[5]陳明琴，劉軍利.產學協(xié)同育人專業(yè)方向評價指標體系的構建[J].計算機教育，2020（7）：140-143.

[6]曹陽.信息技術促進高校課堂教學轉型研究：基于H大學的教學實踐[D].武漢：華中師范大學，2019.

[7]蘇小紅，張彥航，張羽，等.“異步學、同步練、多師聯(lián)合、多屏互動、領編領練”遠程在線教學模式[J].計算機教育，2020（9）1-4+9.

[8]王蘭，張勝利.翻轉課堂與網絡教學之我見[J].科教文匯（上旬刊），2021（5）：46-47.

Exploration on the Industry-University-Research Cooperative Education Model Based on Internet for Engineering Majors in Colleges and Universities

LIAO Zhu-hua， YI Ai-ping， XIANG De-sheng

（School of Computer Science and Engineering， Hunan University of Science and Technology， Xiangtan， Hunan 411201， China）

Abstract： With the improvement of national and social requirements for the quality of talent training in colleges and universities， the multidisciplinary， all-around and multi-dimensional cooperation model of engineering talent training has become the inevitable choice of teaching reform. The paper analyzes the deficiencies of the traditional teaching model of engineering majors in colleges and universities and the requirements for the new teaching model of engineering majors in the aspects of teaching outline， content， method， assessment and practice in the new era. On this basis， the paper discusses the reconstruction idea of industry-university-research cooperation in the process， content and conditions. And then it puts forward the online and offline mixed teaching model for the industry-university-research cooperative cultivation based on the Internet and the new generation of information technology， so as to effectively improve the innovation and quality of engineering talent training in colleges and universities.

Key words： industry-university-research cooperative training; online and offline mixed teaching; teaching reform