關(guān)鍵詞：地方本科院校；信息專業(yè)；新工科；科教融合；ICAP；PBL；OBE

0 引言

人工智能、區(qū)塊鏈、知識(shí)圖譜等新技術(shù)的蓬勃發(fā)展，推動(dòng)著全球新一輪科技革命和工業(yè)革命的浪潮。如何培養(yǎng)符合時(shí)代發(fā)展需求的新時(shí)代、新工科人才，成為國(guó)內(nèi)外高校共同關(guān)注的重要課題。歐美國(guó)家于2016年啟動(dòng)了“新工程教育轉(zhuǎn)型”改革計(jì)劃[1]，旨在培養(yǎng)學(xué)生在工程實(shí)踐中解決復(fù)雜問(wèn)題的思維能力和創(chuàng)新能力。我國(guó)于2017年啟動(dòng)新工科工程建設(shè)，旨在培養(yǎng)適應(yīng)新一輪工業(yè)革命的新工科人才，積極應(yīng)對(duì)新機(jī)遇和挑戰(zhàn)[2]。教育部先后發(fā)布了“關(guān)于開(kāi)展新工科研究和實(shí)踐”的相關(guān)通知，引導(dǎo)高校積極推進(jìn)新工科人才培養(yǎng)。2021年4月，習(xí)近平總書(shū)記在清華大學(xué)考察時(shí)強(qiáng)調(diào)指出推進(jìn)“四新建設(shè)”，并將新工科建設(shè)放在首位。總書(shū)記的重要講話精神指明了新工科人才培養(yǎng)的方向，對(duì)于解決國(guó)家重要緊缺人才問(wèn)題具有重要意義[3]。

我國(guó)一流本科高校普遍具備良好的人工智能等新工科技術(shù)科研基礎(chǔ)和團(tuán)隊(duì)，已探索出一些可行的新工科人才培養(yǎng)模式。例如，成立專門(mén)的“卓越班”培養(yǎng)機(jī)制，導(dǎo)師+研究生+本科生建立科研創(chuàng)新基地，推行“科教協(xié)同育人”理念[4-5]。一流本科高校擁有博士點(diǎn)、碩士點(diǎn)，教師將科研和教學(xué)有機(jī)融合，學(xué)生深度參與前沿科研項(xiàng)目，有力推動(dòng)了新工科人才的培養(yǎng)。然而，普通高校，尤其是地方本科院校，受限于科研平臺(tái)和團(tuán)隊(duì)的不足，難以直接復(fù)制一流本科高校的協(xié)同育人機(jī)制?；诖耍疚尼槍?duì)地方本科院校信息專業(yè)，探索構(gòu)建“ICAP+PBL”協(xié)同育人機(jī)制，通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)與地方產(chǎn)業(yè)深度融合，激發(fā)教師科研熱情，培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)踐和應(yīng)用創(chuàng)新人才。該機(jī)制旨在促進(jìn)學(xué)生應(yīng)用素質(zhì)提升，實(shí)現(xiàn)教師科教融合，最終推動(dòng)學(xué)校高質(zhì)量發(fā)展，形成良性循環(huán)。

1“ ICAP+PBL”協(xié)同育人模式構(gòu)建

ICAP框架將學(xué)習(xí)者的行為特征的認(rèn)知參與方式進(jìn)行分類，把學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過(guò)程劃分成了四個(gè)階段：被動(dòng)（Passive） 、主動(dòng)（Active） 、建構(gòu)（Constructive） 、交互（Interactive） 學(xué)習(xí)，形成了由淺入深的四種層次的深度學(xué)習(xí)框架[6]。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，PBL） 以學(xué)科知識(shí)和技能為核心，通過(guò)創(chuàng)造性地完成任務(wù)，利用多種資源進(jìn)行探索，最終解決復(fù)雜的問(wèn)題，從而獲得更深入的認(rèn)知[7]。ICAP+PBL是在ICAP理念引導(dǎo)下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)機(jī)制，ICAP框架及其相關(guān)理論，明確了學(xué)生學(xué)習(xí)行為與學(xué)習(xí)結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)，指出了不同學(xué)習(xí)方式之間的聯(lián)系，并對(duì)如何通過(guò)對(duì)話、提問(wèn)和活動(dòng)等形式提高學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)提供建議[8]。ICAP+PBL能夠有效解決傳統(tǒng)項(xiàng)目式教學(xué)缺乏學(xué)生學(xué)習(xí)行為視角分析、課程層析目標(biāo)不清晰、項(xiàng)目流于形式等問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)，有效提升學(xué)生應(yīng)用實(shí)踐和應(yīng)用創(chuàng)新能力，促進(jìn)教師科研和教學(xué)融合，培養(yǎng)服務(wù)于地方的科研團(tuán)隊(duì)，提升地方本科高校的綜合實(shí)力。

“ICAP+PBL”協(xié)同育人模式中，教師結(jié)合自身的科研項(xiàng)目?jī)?yōu)化教學(xué)內(nèi)容，并在教學(xué)過(guò)程中深入挖掘?qū)W生的潛能。教師引導(dǎo)應(yīng)用創(chuàng)新型學(xué)生參與縱向科研項(xiàng)目，應(yīng)用實(shí)踐型學(xué)生參與橫向科研項(xiàng)目，既在培養(yǎng)學(xué)生的過(guò)程中解決地方本科院校教師科研項(xiàng)目推進(jìn)難的問(wèn)題，又促進(jìn)了教師的高質(zhì)量發(fā)展。在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)狀態(tài)，通過(guò)參與科研項(xiàng)目提高應(yīng)用實(shí)踐和創(chuàng)新水平，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)生的高質(zhì)量發(fā)展。推進(jìn)“ICAP+PBL”協(xié)同育人機(jī)制，能夠有效促進(jìn)地方本科高校教師科研與教學(xué)的融合，以及學(xué)生基礎(chǔ)扎實(shí)、應(yīng)用能力強(qiáng)和創(chuàng)新能力優(yōu)，最終推動(dòng)應(yīng)用型本科高校的高質(zhì)量發(fā)展。

2“ ICAP+PBL”深度學(xué)習(xí)模型構(gòu)建

“ICAP+PBL”深度學(xué)習(xí)模型旨在提高學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，并通過(guò)合理設(shè)計(jì)不同層次的教學(xué)目標(biāo)和活動(dòng)，真正做到項(xiàng)目為目標(biāo)服務(wù)，項(xiàng)目為學(xué)習(xí)服務(wù)。在該模型中，課程項(xiàng)目的背景和項(xiàng)目完成的場(chǎng)所構(gòu)成深度學(xué)習(xí)的主要環(huán)境。學(xué)生在項(xiàng)目中承擔(dān)序列任務(wù)時(shí)，通過(guò)積極挑戰(zhàn)、自我調(diào)整、情感投入和自我控制等行為表現(xiàn)出深度學(xué)習(xí)，這些行為在深度學(xué)習(xí)過(guò)程中得到激發(fā)。在學(xué)生深度學(xué)習(xí)后，教師給予正向反饋，使學(xué)生獲得成就感，促使學(xué)習(xí)態(tài)度和積極性發(fā)生積極變化。在下一個(gè)任務(wù)到來(lái)時(shí)，學(xué)生能夠更加主動(dòng)地學(xué)習(xí)。這種循環(huán)將學(xué)生的沉浸過(guò)程和沉浸結(jié)果聯(lián)系起來(lái)，使得學(xué)生在完成一個(gè)個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的過(guò)程中推動(dòng)深度學(xué)習(xí)的動(dòng)態(tài)發(fā)展。表現(xiàn)為學(xué)習(xí)中的動(dòng)態(tài)發(fā)展過(guò)程，學(xué)習(xí)者不斷進(jìn)步，將所學(xué)知識(shí)融入個(gè)人知識(shí)體系中，從而不斷提升自身的應(yīng)用實(shí)踐和創(chuàng)新水平。

“ICAP+PBL”深度學(xué)習(xí)模型如圖2所示。

通過(guò)構(gòu)建融合教師科研與地方產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的項(xiàng)目資源，設(shè)計(jì)課堂教學(xué)內(nèi)容，同時(shí)開(kāi)展討論、評(píng)估并不斷修正和完善課程，通過(guò)微型教學(xué)資源的設(shè)計(jì)、制作、上線及課堂實(shí)踐等環(huán)節(jié)，逐步完善教學(xué)資源，提升教學(xué)技能。“ICAP+PBL”深度學(xué)習(xí)模型能將教師的科研成果轉(zhuǎn)化為課堂教學(xué)內(nèi)容。教師在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)基于“ICAP+PBL”的課程目標(biāo)、項(xiàng)目需求、任務(wù)序列、項(xiàng)目資源以及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。學(xué)生在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)相關(guān)背景知識(shí)和基礎(chǔ)知識(shí)，提升項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力和應(yīng)用創(chuàng)新能力。通過(guò)深度參與教師科研項(xiàng)目，學(xué)生既能學(xué)習(xí)到學(xué)科前沿技術(shù)，培養(yǎng)應(yīng)用和創(chuàng)新能力，又能促進(jìn)教師科研項(xiàng)目的進(jìn)展，從而推動(dòng)地方本科院校形成穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展的科研團(tuán)隊(duì)，促進(jìn)學(xué)校的高質(zhì)量發(fā)展。

3 基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)

3.1 基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程課前教學(xué)設(shè)計(jì)

在基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)中，課前階段需要教師投入大量精力進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備。項(xiàng)目設(shè)計(jì)需涵蓋課本基礎(chǔ)知識(shí)，結(jié)合地方產(chǎn)業(yè)應(yīng)用以增強(qiáng)實(shí)用性，同時(shí)融入教師自身的科研成果。精心設(shè)計(jì)的項(xiàng)目不僅能提升學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐和創(chuàng)新能力，還能推動(dòng)教師自身科研項(xiàng)目的進(jìn)展。這有利于教師在職稱評(píng)定、項(xiàng)目申請(qǐng)等方面形成良性循環(huán)，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。因此，教師在課前投入精力進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)具有重要意義。

在課前項(xiàng)目制訂階段，教師團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)通過(guò)調(diào)研地方產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，結(jié)合自身科研項(xiàng)目，制定適用于信息專業(yè)的項(xiàng)目資源。例如，可以設(shè)計(jì)住房?jī)r(jià)格預(yù)測(cè)、PM2.5預(yù)測(cè)、手寫(xiě)字符識(shí)別神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、汽車評(píng)估分類、動(dòng)漫人物圖像生成、卷積自動(dòng)編碼器圖像去噪、YOLO圖像目標(biāo)檢測(cè)應(yīng)用等項(xiàng)目。教師可以通過(guò)在線平臺(tái)布置學(xué)習(xí)任務(wù)，跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)反饋，并及時(shí)收集學(xué)習(xí)中的問(wèn)題。根據(jù)反饋信息，教師對(duì)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保項(xiàng)目設(shè)計(jì)既能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、強(qiáng)化他們的應(yīng)用技能，又能推動(dòng)他們?cè)趹?yīng)用實(shí)踐和應(yīng)用創(chuàng)新方面的發(fā)展。學(xué)生通過(guò)完成教師布置的課前學(xué)習(xí)任務(wù)，并參與課前測(cè)驗(yàn)（作業(yè)），能夠更好地準(zhǔn)備課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，從而在課堂上高效完成項(xiàng)目任務(wù)。

3.2 基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)實(shí)施

基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)是落實(shí)科教融合、培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)踐和創(chuàng)新型人才，并打造地方本科院?？沙掷m(xù)發(fā)展科研團(tuán)隊(duì)的重要基礎(chǔ)。因此，深入研究和實(shí)踐基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)對(duì)于本課題至關(guān)重要。該教學(xué)實(shí)施步驟主要包括：導(dǎo)言、目標(biāo)（目的）、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)及總結(jié)。

基于“ICAP+PBL”的地方本科院校信息專業(yè)課程（如數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等）的教學(xué)實(shí)施包含六個(gè)階段：導(dǎo)言、目標(biāo)（目的）、前測(cè)、參與式學(xué)習(xí)、后測(cè)及總結(jié)。其中，導(dǎo)言、目標(biāo)和前測(cè)屬于課前學(xué)習(xí)內(nèi)容；參與式學(xué)習(xí)屬于課中學(xué)習(xí)內(nèi)容；后測(cè)及總結(jié)屬于課后學(xué)習(xí)內(nèi)容。通過(guò)導(dǎo)言和目標(biāo)介紹課程內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生以線上線下結(jié)合的方式進(jìn)行預(yù)習(xí)。前測(cè)幫助學(xué)生深入理解教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，確保課中學(xué)習(xí)的效果。在課中學(xué)習(xí)過(guò)程中，教師應(yīng)以學(xué)生為中心，通過(guò)參與式學(xué)習(xí)讓學(xué)生深度參與課堂教學(xué)，這有助于學(xué)生牢固掌握所學(xué)知識(shí)。最后，通過(guò)后測(cè)和總結(jié)，幫助學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決項(xiàng)目中的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的目標(biāo)。

導(dǎo)言的重點(diǎn)在于通過(guò)介紹學(xué)習(xí)內(nèi)容來(lái)吸引學(xué)生的注意力。教師可以重點(diǎn)介紹與學(xué)習(xí)內(nèi)容相關(guān)的科研項(xiàng)目，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)后能夠完成的任務(wù)和解決的問(wèn)題?；蛘?，教師也可以引入問(wèn)題，讓學(xué)生意識(shí)到需要進(jìn)一步完善之前所學(xué)知識(shí)，以解決現(xiàn)實(shí)中的問(wèn)題。目的部分由認(rèn)知、情感及技能三個(gè)元素組成。這部分首先應(yīng)清楚傳達(dá)教學(xué)目標(biāo)，如課程的重點(diǎn)知識(shí)、學(xué)習(xí)價(jià)值以及能力培養(yǎng)方向，使學(xué)生明確學(xué)習(xí)方向。然后給出具體的描述，如學(xué)習(xí)對(duì)象、要學(xué)到的內(nèi)容、學(xué)習(xí)的情境及學(xué)習(xí)效果等。前測(cè)的目的是讓學(xué)生了解即將學(xué)習(xí)內(nèi)容的難度，并讓教師了解學(xué)生的基礎(chǔ)，從而為制定合理的學(xué)習(xí)進(jìn)度提供依據(jù)。參與式學(xué)習(xí)部分強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)，要求教師以學(xué)生為中心，摒棄“填鴨式”教學(xué)，通過(guò)設(shè)計(jì)問(wèn)答、開(kāi)展討論、小組匯報(bào)等形式，促進(jìn)師生互動(dòng)和學(xué)生間互動(dòng)，提升課堂教學(xué)效果。后測(cè)旨在評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的掌握情況，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)效果?？偨Y(jié)中，教師根據(jù)前面的五個(gè)階段進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法。例如，如果科研項(xiàng)目的難度過(guò)大以致學(xué)生無(wú)法掌握，則需要降低項(xiàng)目難度，引導(dǎo)學(xué)生先掌握基礎(chǔ)項(xiàng)目，再逐步增加難度。

3.3 基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)評(píng)價(jià)

基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程的目標(biāo)是培養(yǎng)應(yīng)用實(shí)踐和創(chuàng)新型人才。傳統(tǒng)的“30% 平時(shí)成績(jī) +70%期末考試成績(jī)”的評(píng)價(jià)方式并不適合該課程。因此，需要構(gòu)建多維評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)考核學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)評(píng)價(jià)更注重過(guò)程考核。因此，需要增加平時(shí)成績(jī)的比例，并將期末考核的一部分內(nèi)容分解到日常教學(xué)中。平時(shí)成績(jī)中，日常考勤占總成績(jī)的10%；項(xiàng)目完成情況（包括項(xiàng)目調(diào)研、項(xiàng)目代碼、項(xiàng)目匯報(bào)）占30%；平時(shí)測(cè)驗(yàn)（前測(cè)、后測(cè)、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告）占20%，總計(jì)占60%。通過(guò)增加平時(shí)成績(jī)比例，建立以項(xiàng)目考核為中心的多維考核標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)習(xí)重心放在運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題上。期末考試為綜合評(píng)價(jià)，筆試用于評(píng)價(jià)學(xué)生掌握基礎(chǔ)知識(shí)的情況，機(jī)試用于評(píng)價(jià)學(xué)生的項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力。通過(guò)構(gòu)建多維評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，引導(dǎo)學(xué)生注重能力提升，促進(jìn)學(xué)校、教師、學(xué)生的高質(zhì)量發(fā)展。

4 結(jié)論

學(xué)生和教師的高質(zhì)量發(fā)展是地方本科高校高質(zhì)量發(fā)展的核心。在新工科背景下，地方本科高校信息專業(yè)探索科教融合、師生協(xié)同高質(zhì)量發(fā)展的方式，既能以學(xué)生為中心培養(yǎng)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，又能促進(jìn)教師積極開(kāi)展科學(xué)研究和教學(xué)改革，從而形成穩(wěn)定、可持續(xù)的高質(zhì)量發(fā)展局面。實(shí)施“ICAP+PBL”協(xié)同育人，設(shè)計(jì)“ICAP+PBL”協(xié)同育人模式，構(gòu)建“ICAP+PBL”深度學(xué)習(xí)模型，實(shí)施基于“ICAP+PBL”的信息專業(yè)課程教學(xué)，激發(fā)地方本科院校教師的科研熱情，通過(guò)科教融合培養(yǎng)OBE導(dǎo)向的應(yīng)用實(shí)踐和應(yīng)用創(chuàng)新人才，促進(jìn)地方本科院校教師、學(xué)生的高質(zhì)量良性循環(huán)發(fā)展。