智慧教育背景下新工科应用型机电类专业人才培养模式探究与实践

赵彩虹，周旭，王超

（常熟理工学院 机械工程学院，江苏常熟 215500）

高等教育不断寻找与调整自身的功能与定位，以适应时代的发展与需要[1]。教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》[2]以及中共中央、国务院印发的《中国教育现代化2035》[3]等文件，开启了我国教育信息化建设的2.0时代。当下，人工智能、大数据、区块链等新兴信息技术使高等教育向智慧教育阶段转型和演进。智慧教育是教育从传统时代走向数字时代乃至未来指数时代的必然选择[4-5]。祝智庭团队提出智慧教育的根本要义是通过人机协同作用优化教学过程与促进学习者美好发展的未来教育范式[6-7]，并指出智慧教育的理论与实践既需要智慧环境（可由智慧终端、智慧教室、智慧校园、智慧实验室、创客空间、智慧教育云等构成）的支撑，也需要智慧教学法（如差异化教学、个性化学习、协作学习、群智学习、入境学习、泛在学习等）的保障，还有待智慧评估（采用基于数据的全程化、多元化、多维化、多样化、个性化、可视化的以评促学、以评促发展的评估方式等）的实践，以期培养出善于学习、协作、沟通、研判、创造、解决复杂问题的智慧型人才[8]。

同时，随着科学技术的进步，产业对高素质应用型人才的需求存在量与质的双重不对等。本科高校在专业建设中需要找准专业发展定位与特色，能够科学确立人才培养目标，将培养目标分解到具体的毕业要求中，并（修）制定与培养目标和毕业要求相匹配的培养方案，立足课程做好专业教学与实践，解决好为谁培养人、培养什么样的人、怎样培养人等根本问题，并切实解决新工科人才培养中教学方法与时俱进的认知与践行程度不够、学科交叉融合度欠缺、系统性综合性项目实践欠缺、“双创”教育与第一课堂缺少融合等实际问题[9-11]。

基于对智慧教育的思考，结合本校应用型人才培养的规划与现实问题，立足苏州区域经济发展对机电类人才的需求，本文提出了适合新工科应用型本科机电类专业的人才培养路径，探索了机器人特色人才培养的智慧教学模式，构建了“双需求并重、学用创相融、多学科交叉、多主体共建”的智慧型机器人课程群教学生态。

1 新工科应用型本科机电类专业人才培养路径

围绕机器人特色新工科应用型机电本科人才的培养定位，将智慧教育理念落实到专业规划与建设中，确立特色新工科应用型本科人才能力体系，明确以制图与编程能力为托底能力来夯实机电基础，确立以兴趣驱动的机械设计或电控设计的核心能力来提升职业竞争，优选以学科交叉融合的机器人设计与创新的特色能力来加强人才培养特色（见图1）。围绕能力体系构建课程体系、平台环境及队伍，以课程群为抓手加强“课程”基层教学组织建设，制定并落实课程群与课程双负责人制度。课程群在纵向上贯穿各个学期，横向上注重课内与课外、理论与实践的做学合一。新工科应用型本科机电类专业人才培养路径自顶向下将专业建设的理念、定位及规划具体落实到课程、平台与队伍建设中，将智慧人才培养落到能力体系与课程上，保障人才培养在知识层面做到传授、内化、外显与迁移，在能力层面夯实托底、强化核心、凸显特色，并培养学生终身学习能力，在素质培养层面注重创新思维、锤炼匠心精神、建立标准意识、强化社会贡献。该培养体系在G 校应用型本科机电类专业中得以应用，并获批省级一流专业，培养了一批受企业欢迎的机电融合的机器人特色人才，初步验证了该研究路径的可行有效。

图1 新工科应用型本科机电类专业人才培养模型

2 机器人特色人才培养的智慧教学模式

提出适用于机器人特色人才培养的智慧教学模式。该模式围绕人才培养中的具体问题，从“课程教育教学与创新创业实践融合”“产教融合校企协同”“线上线下协同”“虚拟教研室多校联动”四个维度创新智慧教学法。

在课程教育教学与创新创业实践融合层面，围绕能力体系与人才培养，将课程与科创进行一体化设计，将创新创业实践内容课程化，通过课赛结合、团队协助、项目驱动、作品产出，实施差异化教学、个性化学习、协作学习及群智学习等智慧教学法。在产教融合校企协同层面，主动联络地方与区域龙头企业[12-13]，围绕专业定位与培养目标建立人才培养优质企业集群，设计了低年级参观式认知实践、中年级参与式课程实践、高年级项目型创新实践、毕业班就业式沉浸实践等分阶段多模式的校企合作实践课程，同时开设企业家梦想课、匠心堂专家讲堂等分享型实践课程，让学生走进企业、走近工程。在线上线下协同层面，落实线上教学资源、线下教学资源、混合教学资源的规划与建设，提高公共平台的教学资源共享度，加强实验课程的数字化建设，如数字化设计、机电一体化仿真实验等[14]。在虚拟教研室多校联动层面，与区域内同类型兄弟院校加强课程合作，共享高水平本科教学与实践资源，与智慧型企业合作，引入行业应用的工程案例。

机器人特色人才培养的智慧教学模式，从教学方法、教学环境、教学实践、教学资源多角度为智慧教育实施提供质量保障，为培养本科智慧型工程人才提供可靠支撑。

3 智慧型机器人课程群教学生态

构建了智慧型课程群教学生态，该生态以双需求并重、学用创相融、多学科交叉、多主体共建为建设理念，以教师能够施展高成效的教学方法、学习者能够获得适宜的个性化学习服务和美好的发展体验为建设目标，以机器人特色课程群建设为建设试点，以课程构成、环境与资源、虚拟教研室为建设内容，为智慧教学、智慧环境、智慧师资、智慧人才培养的研究与实践奠定基础。课程构成建设上加强第一课堂与第二课堂融通，提供多元化多模式的课程菜单，强调理实一体、系统集成、工程意识及问题解决，整体设计、逐层支撑（见图2）。环境与资源建设上形成从托底能力到特色能力的多梯度多模式环境，包括基础类与集成类的实践平台及加工测试类科创中心，为项目化团队合作、案例式学习与作品产出提供可能性。通过基于科创与课程的机器人特色新工科人才的培养，产出了课程、科创、比赛、企业创新项目多项，建成了系列课程，初步验证了该教学生态的实际可行性，该模式可在同类新工科应用型人才培养的特色课程群中加以运用。

图2 机器人课程群教学生态

4 结语

本课题以智慧教育的发展理念、理论框架、实践路径为理论指导与依据，立足区域经济发展对工程人才的需求，顶层设计了新工科应用型机器人特色人才培养路径，纵向上通过“专业定位—能力目标—课程体系—核心课程—教学模式—评价方法”一体化系统性的改革与重构，形成逐层支撑、特色鲜明、与时俱进的课程生态，横向上通过“课课、师生、人机、校校、校企、课堂与‘双创’、个体与团队、线上与线下”等多元化联动，形成面向未来的教学模式。该培养路径、教学模式及课程生态在江苏本地应用型本科高校经实践验证初显成效，可为机电类新工科智慧人才培养提供有效参考。