“新工科”背景下应用型高校跨学科课程构建路径研究.pdf

工业和信息化教育Industry and Information Technology Education2023年8 月刊“新工科”背景下应用型高校跨学科课程构建路径研究张建德，陈行，吴宗魁，2（1南京工程学院计算机工程学院，江苏南京22.南京金智视讯技术有限公司，江苏南京2211167;211102)【摘要】跨学科课程建设是新时代背景下应用型高校“新工科”建设的重要内容。在分析“四螺旋”创新生态系统理论的基础上，提出了应用型高校跨学科课程构建的动力结构模型，研究了跨学科课程构建的具体路径，并结合典型应用型高校的建设经验，详细讨论了具体的跨学科课程构建实例，为应用型高校“可持续、螺旋上升的跨学科课程建设”提供了有效路径。【关键词】新工科；跨学科；课程建设；应用型大学；四螺旋【中图分类号】G642【文献标识码】A【文章编号】2 0 9 5-50 6 5（2 0 2 3）0 8-0 0 50-0 40引言当前，我国的“新工科”建设正进人再深化、再拓展、再突破的新阶段，在我国高等教育变革中发挥着领跑作用。为了主动适应地方行业企业的人才需求、更好服务区域经济社会发展，应用型高校也在积极探索适合自己的“新收稿日期：2 0 2 1-8-16作者简介：张建德（19 8 2 一），男，河南南阳人，博士，副教授，研究方向为智能优化技术、教育信息化技术；陈行（19 8 1一），男，江苏镇江人，博士，讲师，研究方向为信息安全技术；吴宗魁（19 7 6 一），男，安徽滁州人，硕士，教授，研究方向为智能信息处理技术。基金项目：2 0 18 年南京工程学院高等教育研究重点课题“面向新经济的应用型高校新工科建设研究与探索”（项目编号：2 0 18 ZD01）。50工科”建设路径。如何围绕跨学科能力培养 2,打造适用于应用型人才培养的新型课程，是应用型高校“新工科”建设重点内容。然而，随着“新工科”建设内涵的不断深化，我国应用型高校特色化、跨学科课程的构建面临新的挑战。以“四螺旋”创新生态系统为框架模型，南京工程学院以跨学科课程构建为依托 3，对“四螺旋”创新范式下的应用型高校跨学科课程建设原理和机制进行研究，以期为我国应用型大学“新工科”建设背景下的跨学科课程建设提供有效路径。1跨学科课程构建的内涵跨学科课程建设是“新工科”实践中构建多学科交叉融合人才培养模式的重要内容 4，是突专业与课程建设2023年8 月刊MajorConstruction&CourseConstruction破不同工程学科界限、实现传统工科专业升级改造、打造一流“金课”的重要载体 5-6。强调不同工程学科基础上的教学内容相互渗透、整合、重组和优化 7，着重培养学生从不同学科视角看待工程世界，发现、思考并解决复杂工程问题的能力。目前，我国应用型高校强调“技术知识横向集成”的发展特征 8，这与跨学科课程建设的目标具有内在逻辑上的高度一致性。“四螺旋”创新生态系统以知识生产动力机制为基础，以“大学一产业一政府一公民社会”的协同合作为关键，突出知识的社会效益、强调可持续发展目标的最终达成 。“四螺旋”创新范式的参与主体涵盖了应用型高校跨学科课程构建的关键利益各方，其多元、协同、开放、共生的特征，既能有效促进应用型高校跨学科课程构建的可持续性，又能保障课程质量的螺旋上升性。因此，研究应用型高校跨学科课程构建的创新生态动力结构模型，指导新型课程建设，对新时代背景下应用型高校“金课”打造、专业升级、“双创”人才培养等具有重要意义。2课程构建模型及路径研究（1）“四螺旋”创新范式对应用型高校跨学科课程构建的启示。在基于“大学一产业一政府”的“三螺旋”动力机制模型中，3个主体中“经济效益”为特征的产业居于主导地位，高校依据产业需求生产知识，政府重在校企合作的促进。模型中，知识生产的商业化、市场化特质显著，知识创新的可持续性不足，“三螺旋”模型正向效应发挥有限。“四螺旋”动力机制模型以知识生产社会公益化、利益群体扁平化为切入点，增加“公民社会”为第4 个主体，并将“大学”扩展为“学术界”，以“知识密集”为特征的学术界居主导地位。政府制定政策发挥导向作用，学术界归纳创造知识并向公众传播，产业利用知识为公众提供产品和服务，公众受益于政策、知识和产品，并向模型作出反馈，促进知识持续更新。在“营利性”特征显著的产业驱动下，产业寻利是主体间合作的基础。因此，应用型高校课程内容构建主要以“产业利益”为引导，将不同学科课程内容组合、叠加，通过学科间衔接实现知识融合，企业需求使学科边界被探知，但各学科仍然保持较强的知识独立性。“新工科”建设背景下，为培养“双创”能力强、跨学科能力优的高水平新型人才，应用型高校应充分考虑课程知识产生的动力来源，避免课程的过度“私利化”，强化高校和政府职能，平衡4 个主体间的利益格局，突出课程知识构建过程的公益化，使学科界限得以突破，多学科交叉融合走向深人，各主体的协作更加紧密。（2）应用型高校跨学科课程构建的动力结构模型。应用型高校跨学科课程建设不是对各学科现有课程的简单叠加，而是以真实工程世界的基础问题为导向，在各工程学科基础上，实现教学内容的相互渗透、整合、重组和优化 10)，以产生新的跨学科课程内容和组织形式，从知识、能力和价值观等多个层面培养学生从不同学科视角看待工程世界，以及发现、思考并解决复杂工程问题的能力 。“四螺旋”创新范式指导下，应用型高校跨学科课程构建以“公益性、知识密集”特征明显的高校为核心原动力，其跨学科课程构建的动力结构模型如图1所示。在该模型中，政府以国家创新发展战略为依据，通过政策引导课程内容的构建；应用型高校以高水平应用型人才培养为核心，负责课程知识的总结与讲授；产业主动参与高校课程构建并接收具有课程知识背景的人才，为公众提供服务；公众是以学生为代表的课程知识的接收者、产业产品与服务的使用者，公众的反馈是主体间加强协作、课程持续优化的动力。该动力结构模型的核心目标是构建最优课程、实现公众利益的最大化，强调了以人为本的课程构建理念，并通过课程知识的循环流动实现核心目标。以该应用型高校跨学科课程构建的动力结构模型为基础，形成了以政府、应用型高校、产业、公众为主体的知识生产及应用的协同创新生51工业和信息化教育Industry and Information Technology Education政府机构：政策框架、产业发展方向引导产业：产业前沿、热门技术、企业项目图1应用型高校跨学科课程内容构建动力结构模型态网络，通过课程知识跨界生产、课程优化以及课程再生产的反复迭代，构建的跨学科课程质量将呈螺旋上升状态。（3）“四螺旋”框架下应用型高校跨学科课程构建路径。应用型高校跨学科课程的构建应符合新时代高素质应用型人才培养的要求，应与区域经济社会发展提出的对人才知识结构的要求相一致，课程内容应该是创新性、高阶性和挑战度的结合，有利于学生解决复杂问题的综合能力、创新性思维能力、工程实践能力、创新创业能力的培养。“四螺旋”框架下应用型高校跨学科课程的构建主要是以上述的人才培养目标为依据，解决课程知识生产过程中应用型高校、政府、产业、公众之间的关系。应用型高校跨学科课程内容构建路径，如图2 所示。政府主导的国家知识创新理念知识流动引导应用型高校实施应用型高校跨学科优化公众参与的课程知识课程构建的生产机制优化机制驱动产业主动融人的可持续协作模式图2 应用型高校跨学科课程内容构建路径522023年8 月刊“四螺旋”视域下，各主体之间通过知识的循环流动实现应用型高校跨学科课程内容的构应用型高校：知识整合、项目重构、课程构建持续优化的跨学科课程课程体验、价值方向及效果反馈知识流动公益最大化价值取向知识流动建。根据应用型高校的人才培养目标，跨学科课程内容构建的内涵应该是形成知识可持续改进、质量能够螺旋上升的课程内容优化完善机制；政府在收集到社会公众对课程知识的反馈后，形成公众：区域创新发展政策框架，引导应用型高校的课程知识构建服务发展战略、满足大众利益；应用型高校在政府的引导性框架下，通过产教深度融合，形成跨学科知识生产的具体策略，并完成知识生产；在人才和获利动力下，产业会主动要求参与应用型高校的课程内容构建，与高校一起打造时代性强的项目化教学案例，并通过吸收高校人才为公众提供优质服务；以学生及利益相关人为代表的公众参与课程内容的构建，并将学习知识后的受益情况反馈给政府，形成新的导向性政策，促进课程内容的螺旋上升。3课程内容构建应用型高校跨学科课程内容构建应该以解决工程问题为切人点，以新型产品的设计生产为直接目标，以突破学科界限的跨学科项目化教学为手段。通过对课程的学习，学生不仅要掌握不同学科公认的课程知识内核2，而且应该理解本学科知识对新型产品设计生产的作用与贡献、了解并掌握其他学科的基础知识和内涵、能够开展跨学科的专业交流与讨论、理解以各学科知识为基础的不同功能模块间的耦合关系，以及以这些能力为基础的进一步创新活动的开展。以南京工程学院计算机工程学院设计的“视觉智造惊喜”跨学科课程为例，该课程具有明显的大学生创新创业教育特征，其直接目标是设计实现智能制造领域相关、具有一定技术含量的产品。学生在该跨学科课程中将学习计算机视觉、程序设计、智能制造、机械设计、机械电子、自动控制、组网与通信等专业课程最为基础的知识，并不断修正产品设计与实现思路，最终在教专业与课程建设2023年8 月刊MajorConstruction&Course Construction师指导下完成具有一定实用性的成品“视觉智造惊喜”课程内容的构建以我国的智能制造发展战略为背景，以“计算机+机械”为核心形式，以对计算机、机械、自动化、通信专业感兴趣的学生为课程学习对象，在智能制造、“互联网+”、人工智能等国家创新驱动发展战略的引导下，组织不同学科的教师和企业工程师就该发展战略下应该关注的复杂工程问题进行深人研讨，以企业的项目研发需求为基础设计开发跨学科教学案例、构建各学科的基础知识集合，指导学生组建团队并开展实地调研，确定工程问题并综合应用学科知识寻找解决方案、开发设备及产品。学生对获取知识的方式和效果作出评价，社会公众和企业对该课程对人才综合素质培养的支撑作用作出评价，政府根据这些评价挖掘公众利益最大化情况下对知识创新提出的新要求。整个跨学科课程内容构建过程反复迭代、螺旋上升，保证了课程内容的持续更新与优化，为学生素质与能力提升提供良好知识基础。经过课程的学习与考核，学生先后完成了基于四旋翼无人机的水面环境监测装置、地面移动目标的视觉跟踪装置、基于视觉的避障引导装置等跨学科知识应用的作品，这些成果涵盖了视觉图像处理、机械结构设计、电子电路设计、运动控制、信息传输等不同学科的专业基础知识的应用。在“视觉智造惊喜”跨学科课程的学习中，学生普遍表现出较高的学习兴趣，熟悉并初步掌握了多个关联学科的基础知识，突破了学科界限，提高了学生针对复杂工程问题给出有效解决方案的能力。4结语应用型高校“新工科”背景下，探究了“四螺旋”视域下应用型高校跨学科课程构建的动力机制模型及构建路径。在分析“四螺旋”创新生态系统运行机制的基础上，提出了以“可持续课程建设”为目标的应用型高校跨学科课程构建的动力结构模型，研究了“四螺旋”框架下的课程构建路径，并给出了“计算机+机械”的跨学科课程内容构建案例，为应用型高校跨学科课程建设提供了有益参考。【参考文献】1吴岩.勇立潮头，赋能未来：以“新工科”建设领跑高等教育变革 J.高等工程教育研究，2 0 2 0，18 1(2):1-5.2杨小丽，雷庆.工科本科生跨学科能力评价框架构建.清华大学教育研究，2 0 2 2，4 3（6）：10 4-10 9.3 史金飞，郑锋，邵波，等.能力导向的应用型本科人才培养模式创新：南京工程学院项目教学送代方案设计与实践.高等工程教育研究，2 0 2 0（2）：10 6-112.4】吴爱华，杨秋波，郝杰.以“新工科”建设引领高等教育创新变革 J.高等工程教育研究，2 0 19（1）：1-7.5吴岩.建设中国“金课”J.中国大学教学，2 0 18(12