瞿濤?李晗?盧金玉

摘要：在信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的背景下，新工科教育旨在培養(yǎng)具備創(chuàng)新能力的工程人才，使其具備適應(yīng)、支持和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)和新模式發(fā)展的能力。以新工科人才素養(yǎng)模型為依據(jù)，以培養(yǎng)工科生高階思維能力為目的，探討創(chuàng)建工科類課程以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)的高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式，以期在高等教育的課堂教學(xué)中提高學(xué)生的核心素養(yǎng)與高階思維能力。該教學(xué)模式依靠信息技術(shù)助力多維度的教學(xué)手段，融合慕課、翻轉(zhuǎn)課堂、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)等方式，以單片機(jī)與接口技術(shù)課程為例，探討信息技術(shù)助力下新工科課程高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式改革。

關(guān)鍵詞：高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式；新工科；項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)；人才素養(yǎng)；核心素養(yǎng)

一、前言

2016年《華盛頓協(xié)議》吸納了中國作為第18個(gè)正式成員，標(biāo)志著中國工程教育與國際標(biāo)準(zhǔn)正式對接。教育部于2017年在《關(guān)于開展新工科研究與實(shí)踐的通知》中解構(gòu)高等工程教育的“高”一詞，旨在培養(yǎng)學(xué)生掌握新知識的能力、解鎖掌握新知識的方式以及應(yīng)用提高新知識水平的高階思維認(rèn)知體系[1]。2018年教育部《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》[2]指出，強(qiáng)化以能力為先的人才培養(yǎng)理念，積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，堅(jiān)持信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合。根據(jù)2019年《地平線報(bào)告》[3]，未來幾年教育技術(shù)會(huì)得到蓬勃發(fā)展，將與高等教育深度結(jié)合[4]。2020-2023年間，教育部啟動(dòng)多批次新工科教育研究與改革實(shí)踐項(xiàng)目。因此，在信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的背景下，為新工科教育培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力更為迫切。

二、新工科人才核心素養(yǎng)模型構(gòu)建人才培養(yǎng)目標(biāo)

新工科教育是為了培養(yǎng)適應(yīng)和引領(lǐng)未來工程發(fā)展方向的人才，以適應(yīng)新一輪產(chǎn)業(yè)革命和技術(shù)變革的驅(qū)動(dòng)。構(gòu)建合理的人才核心素養(yǎng)結(jié)構(gòu)是提升未來新工科人才培養(yǎng)質(zhì)量的決定性因素。王世斌提出，“面對新一輪科學(xué)技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)技術(shù)變革的新時(shí)代工程背景，通過教育教學(xué)活動(dòng)塑造新工科人才核心素養(yǎng)，使新時(shí)代工程背景下的人才能勝任解決工程創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等問題的核心能力”[5-6]。王世斌在分析出新工科人才核心素養(yǎng)內(nèi)涵和結(jié)構(gòu)特征的基礎(chǔ)上，構(gòu)建出適應(yīng)新工科人才核心素養(yǎng)結(jié)構(gòu)、體現(xiàn)各要素間內(nèi)在邏輯的金字塔模型，如圖1所示。在此金字塔模型基礎(chǔ)上，遼寧工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院同時(shí)參照美國工程技術(shù)評審委員會(huì)（ABET）及美國專業(yè)工程師協(xié)會(huì)（NSPE）的工程教育目標(biāo)[7]，為符合新工科畢業(yè)生應(yīng)具備的能力要求，將學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)完成重新設(shè)計(jì)。這些能力要求已經(jīng)被細(xì)化為以下指標(biāo)點(diǎn)，如表1所示。

三、高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式框架

所謂高階學(xué)習(xí)[8]是指學(xué)生運(yùn)用高階思維能力的學(xué)習(xí)活動(dòng)。通過高階學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠獲得新知識的能力、解鎖掌握新知識的方式以及提高新知識的應(yīng)用水平，而不再是簡單的陳述性知識積累?；贠BE教育理念，將培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的內(nèi)涵轉(zhuǎn)化為畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，設(shè)計(jì)出以培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的適合新工科課程體系的培養(yǎng)方案及新工科課程的學(xué)習(xí)、教學(xué)模式，旨在重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的高階思維能力。眾多發(fā)達(dá)國家的高等教育已經(jīng)將項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式教學(xué)與課堂教學(xué)相結(jié)合，達(dá)到了課堂教學(xué)改革的目的。培養(yǎng)高階思維能力已成為眾多國家教育教學(xué)改革發(fā)展的共同趨勢和共同目標(biāo)。國內(nèi)一些高校在近些年也進(jìn)行了項(xiàng)目式教學(xué)改革[9]。

高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式以學(xué)生為主體，教師扮演著知識構(gòu)建和能力提升的設(shè)計(jì)者和引導(dǎo)者的角色，強(qiáng)調(diào)“學(xué)”的重要性。該模式通過開放性任務(wù)，設(shè)計(jì)真實(shí)情境下挑戰(zhàn)性項(xiàng)目亟待解決的問題，促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的培養(yǎng)與形成[10]。基于以上特點(diǎn)，信息技術(shù)助力下的高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式框架如圖2所示。

四、“單片機(jī)與接口技術(shù)”高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式改革與實(shí)踐

“單片機(jī)與接口技術(shù)”屬于工程技術(shù)類課程，是信息類工科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課或?qū)I(yè)發(fā)展課，討論該課程的教學(xué)模式改革具有一定的普遍性。目前，大多數(shù)高校仍然采用傳統(tǒng)的理論課和實(shí)驗(yàn)課相分離的教學(xué)形式，這種形式在一定程度上削弱了工程技術(shù)課程的實(shí)踐性。為了解決這一問題，各高校都在積極探索如何統(tǒng)一理論和實(shí)踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

1.課前知識構(gòu)建

課前，教師在超星上開放課程知識點(diǎn)、課件及自測題等引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生自主組建2～3人項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成員一起開展討論式學(xué)習(xí)并提交亟待解決的問題。

2.課中知識消化

多媒體課堂上，針對在超星上課前學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及問題收集，在創(chuàng)建知識架構(gòu)前提下，針對亟待解決的問題引入案例講解和討論，課堂教學(xué)以講授法、互動(dòng)法、啟發(fā)法、形象法、網(wǎng)絡(luò)法、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)法展開，融入翻轉(zhuǎn)課堂與案例討論，可實(shí)時(shí)結(jié)合超星平臺檢驗(yàn)課堂學(xué)習(xí)效果。課堂教學(xué)具體實(shí)施過程中設(shè)立1-2-1教學(xué)模式[11-14]，如圖3所示，即以1個(gè)實(shí)例為核心，采用2種方法分析實(shí)例（理論分析法、仿真演示法），在講解實(shí)例的基礎(chǔ)上，衍生創(chuàng)建1個(gè)項(xiàng)目促進(jìn)學(xué)生小組完成項(xiàng)目創(chuàng)新設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生工程和創(chuàng)新意識。

課后知識鞏固：教師針對所學(xué)知識點(diǎn)及時(shí)在超星上發(fā)布相應(yīng)的作業(yè)及項(xiàng)目具體任務(wù)。學(xué)生在超星上按規(guī)定時(shí)間完成相應(yīng)的作業(yè)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共同完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)、最終進(jìn)行仿真、匯報(bào)。

根據(jù)高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式調(diào)整了考核評價(jià)，考核評價(jià)分為課前階段、課中階段與課后階段?？己嗽u價(jià)如表2所示。

建立過程性評價(jià)與總結(jié)性評價(jià)相結(jié)合的機(jī)制，關(guān)注培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力與高階思維能力，將60%的考核比重賦予過程性評價(jià)，總結(jié)性評價(jià)調(diào)整為40%的比重。以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)的高階教學(xué)模式主要以1-2-1教學(xué)模式具體實(shí)現(xiàn)，能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)、探索性學(xué)習(xí)的積極性，使學(xué)生獲取掌握新知識的能力、解鎖掌握新知識的方式以及提高新知識的應(yīng)用水平，并設(shè)立基于項(xiàng)目任務(wù)的考核機(jī)制，激發(fā)學(xué)生積極參與研討、設(shè)計(jì)、仿真、制作、答辯等環(huán)節(jié)。保證了課程的教學(xué)效果，促進(jìn)學(xué)生高階思維能力的養(yǎng)成。

五、結(jié)語

在信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合的背景下，本文依據(jù)新工科人才核心素養(yǎng)模型引出人才培養(yǎng)目標(biāo)指標(biāo)點(diǎn)、根據(jù)指標(biāo)點(diǎn)構(gòu)建以項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)為主導(dǎo)的高階學(xué)習(xí)教學(xué)模式。此模式得到信息技術(shù)助力，契合新時(shí)代、新要求的背景，符合新工科教育的最終目的——培養(yǎng)出適應(yīng)、支撐、引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)、新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新模式的創(chuàng)新能力工程人才。

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基金項(xiàng)目：2022年遼寧工業(yè)大學(xué)教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：xjg2022033）

責(zé)任編輯：王穎振、周航