發(fā)布時間:2023-11-17 11:17:45
序言:作為思想的載體和知識的探索者,寫作是一種獨特的藝術(shù),我們?yōu)槟鷾蕚淞瞬煌L(fēng)格的5篇智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科評估,期待它們能激發(fā)您的靈感。
關(guān)鍵詞:智能科學(xué)與技術(shù);興趣導(dǎo)向;逆向教學(xué)
0引言
智能科學(xué)與技術(shù)是信息科學(xué)與技術(shù)的核心、前沿與制高點,也是整個現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)體系的頭腦中樞,是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新的引領(lǐng)和示范,是現(xiàn)代社會(包括經(jīng)濟、社會、文化、民生、國防等)走向智能化的主導(dǎo)技術(shù)支柱。在越來越激烈尖銳的國際競爭環(huán)境中,智能科學(xué)與技術(shù)水平已經(jīng)成為一個國家綜合國力與科技實力的標志。智能科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展和智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的人才培養(yǎng),不僅僅是智能科學(xué)與技術(shù)研究與教育本身的事情,更是關(guān)系到整個社會智能化發(fā)展優(yōu)劣的大事情,也是關(guān)系到整個國家強弱興衰的大事情。
科技發(fā)展,關(guān)鍵在于人才。在新的發(fā)展機遇下,國家對智能科學(xué)與技術(shù)專門人才的需求更加旺盛。因此,如何促進智能科學(xué)與技術(shù)教學(xué)方式的改革是培養(yǎng)厚基礎(chǔ)、高層次的智能科學(xué)與技術(shù)人才的基本途徑。智能科學(xué)與技術(shù)教學(xué)方式的改革,不僅發(fā)展智能科學(xué)與技術(shù)本身,而且對受教育者創(chuàng)新能力的提高也至關(guān)重要。
目前,網(wǎng)絡(luò)的普及與全社會信息化程度的提高,對我國人才培養(yǎng)提出了更高的要求,特別是高校在課堂教學(xué)方面,部分原有教材及培養(yǎng)模式亟待調(diào)整。以智能科學(xué)與技術(shù)為代表的前沿新興學(xué)科,在學(xué)科發(fā)展途徑、應(yīng)用技術(shù)轉(zhuǎn)化及從業(yè)人員年齡、成長環(huán)境等方面,均與很多傳統(tǒng)學(xué)科存在較大的差異,而使用傳統(tǒng)教學(xué)方式進行人才培養(yǎng),也出現(xiàn)了一些水土不服的現(xiàn)象。
1教學(xué)理念的改變
相對于傳統(tǒng)學(xué)科,智能科學(xué)與技術(shù)從業(yè)人員平均年齡顯現(xiàn)出年輕化的特點,且由于從業(yè)人員及學(xué)生普遍年齡較輕,在他們的成長過程中,外在環(huán)境相對寬松,自由、平等的理念在他們的成長過程中不斷被提及和強化。傳統(tǒng)“教師講、學(xué)生聽”的演講式講授方式雖然能夠在一定時間內(nèi)讓學(xué)生了解大量信息,但學(xué)生接收到的大部分信息只停留在記憶層面,很難上升到理解層面,導(dǎo)致學(xué)生只是被動的“填鴨式”接受。
在科技發(fā)達、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的今天,人們不是自投羅網(wǎng)就是被網(wǎng)羅其中,知識獲取的渠道不再局限于紙質(zhì)媒介和言傳身教,更多來自于電子資源及網(wǎng)絡(luò)媒介,教師和學(xué)生獲取知識的途徑及資源差異越來越小,在知識量、閱歷等方面縮小了師生間的差距,師生之間傳統(tǒng)的信息不對稱差距逐步縮小,導(dǎo)致教師在知識積淀上沒有了絕對優(yōu)勢。
與此同時,逐步深入青年學(xué)生內(nèi)心的自由、平等觀念對中國傳統(tǒng)的尊師重道思想帶來了不小的沖擊。在當今開放的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,針對新興時代的學(xué)生,傳統(tǒng)習(xí)俗中的師長觀念由于知識獲取渠道的平等化而缺乏強有力的現(xiàn)實支撐,教師的身份權(quán)威性和知識權(quán)威性都受到了不同程度的質(zhì)疑,繼續(xù)使用“填鴨式”“訓(xùn)導(dǎo)式”教學(xué)方式,將會事倍功半。
因此,針對新興學(xué)科,一線教師需要進行教學(xué)理念上的修正,特別是教師應(yīng)順應(yīng)培養(yǎng)對象的整體特點,基于自由和平等的觀念進行自我定位,以交流討論式代替居高臨下布施式的教學(xué)觀念,充分與學(xué)生打成一片,以便更好地調(diào)動學(xué)生的思維,引導(dǎo)學(xué)生進行主動思考和主動學(xué)習(xí)。
2教學(xué)素材的改進與提高
當今時代是知識爆炸的時代,科學(xué)技術(shù)日新月異,新知識、新成果層出不窮,特別是智能科學(xué)與技術(shù)這一前沿學(xué)科,正在向理論創(chuàng)新和大規(guī)模實際應(yīng)用發(fā)展,新理論、新方法不斷被提出并驗證,新模型、新實例、新應(yīng)用不斷產(chǎn)出。
“教學(xué)素材對教育理念的滲透發(fā)揮著重要作用,它已經(jīng)成為促進或阻礙教學(xué)模式轉(zhuǎn)變的活躍而關(guān)鍵的要素。隨著新時代知識的快速更新?lián)Q代和知識面的不斷拓寬,教學(xué)素材是否優(yōu)秀的標準不僅僅是包含多少知識,更重要的是包含多少最新的知識;不僅僅是傳遞解決問題的方法,更重要的是傳遞超前、新穎的解決問題的方法。
當今學(xué)生知識涉獵面廣,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也為他們提供了很好的平臺,如果他們已經(jīng)獲取的知識及應(yīng)用的先進程度遠遠超過課本素材羅列的知識,將會極大地削弱他們對本學(xué)科的興趣,進而影響課堂教學(xué)效果。
此外,作為智能科學(xué)與技術(shù)這一前沿學(xué)科的教學(xué)素材,必須體現(xiàn)出時代性、開放性、多元性與全面性。因此,教學(xué)過程中所采用素材的改進和提高,應(yīng)該向著不斷更新、與時俱進的方向靠攏,教師應(yīng)該不斷將最新理論、最新方法、最新應(yīng)用融合于一線基礎(chǔ)教學(xué)過程中,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中始終緊跟前沿技術(shù)的發(fā)展,在未來工作中能更快、更好地融入行業(yè)中。
3教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變
目前,學(xué)生群體主要為90后,高校即將迎來00后,他們成長過程中的家庭環(huán)境和社會環(huán)境與早期學(xué)生相比更為平等和寬松,他們的學(xué)習(xí)需求也由目標導(dǎo)向型逐步演化為興趣導(dǎo)向型。因此,如何激發(fā)學(xué)生的興趣,進而以興趣為基礎(chǔ)激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的動力,將是教學(xué)效果事半功倍的途徑。
青年學(xué)生正處于思維高度活躍的階段,他們往往對新興成果和前沿?zé)狳c有著超過常人的關(guān)注,如何巧妙而有效地將這種關(guān)注轉(zhuǎn)化為針對本學(xué)科的興趣,進而反向推導(dǎo)出基礎(chǔ)理論并讓學(xué)生消化、吸收,就成為一線教師面臨的重要問題。
從1997年國際象棋大師卡斯帕羅夫和電腦“深藍”第一次人機大戰(zhàn)開始,智能科學(xué)與技術(shù)迅速躋身科技前沿?zé)狳c,且經(jīng)久不衰。2016年3月,Alpha Go再次燃起人工智能之火,經(jīng)過媒體的推波助瀾,成為社會關(guān)注的焦點,大大增強了智能科學(xué)與技術(shù)的關(guān)注度。而青年學(xué)生作為最容易追趕潮流的群體,自然對此類熱點趨之若鶩。
作為智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科的一線教師,應(yīng)把握和利用社會輿論的潮流以及學(xué)生心理的律動,及時以此熱點為突破口,吸引學(xué)生的興趣,引起共鳴,進而進行反向推導(dǎo)相關(guān)基礎(chǔ)理論并加以詳解。
例如,教師以Alpha Go為課堂開篇討論,引導(dǎo)學(xué)生思考,并說明Alpha Go的核心原理是深度學(xué)習(xí)。在這個實例中,Alpha Go模擬人類下棋的推理與思考過程,其中推理過程通過搜索樹來搜索可能的棋局,思考過程通過兩個深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)確定可能的搜索方向和評估棋局,這兩個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括:
(1)落子選擇器(policy network),這是一種深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),主要通過當前棋盤布局預(yù)測下一步走棋位置的概率。
(2)棋局評估器(value network),與落子選擇器具有相似的結(jié)構(gòu),主要在給定棋子位置的情況下,輸出雙方棋手獲勝的可能性,從而對棋局進行評估。
如此,教師可以帶領(lǐng)學(xué)生了解搜索樹及搜索算法,也可以從深度卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到普通神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),講解神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識,分析神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到深度學(xué)習(xí)的發(fā)展過程。這樣就可以將學(xué)生對Alpha Go本身的興趣,巧妙地引導(dǎo)到對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)概念和原理方面,以此強化學(xué)生對基礎(chǔ)知識的掌握。
同時,開放式的考核方式也是促進學(xué)生創(chuàng)新、使教學(xué)方法適應(yīng)新時代的一種有效途徑。對于本學(xué)科感興趣的話題,教師應(yīng)鼓勵學(xué)生多談自己的思路和想法;對于開放式課題,應(yīng)給學(xué)生提供展示的舞臺,鼓勵學(xué)生分享自己在查找資料、解決難點、編程過程中的心得體會,充分調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性;將這些考核成績按比例計入學(xué)生課業(yè)總成績中,充分肯定學(xué)生的創(chuàng)新能力。
4結(jié)語
教學(xué)成效是設(shè)計和構(gòu)建教學(xué)方式的基本出發(fā)點,教師應(yīng)該結(jié)合學(xué)生需求從學(xué)習(xí)成效、教學(xué)技巧、教學(xué)內(nèi)容上總體把握教學(xué)方式閣,采用不同于傳統(tǒng)講授方式的逆向教學(xué)(如圖1所示),使其滿足和順應(yīng)新一代青年學(xué)生的心理認同需求和學(xué)習(xí)需求,將新理論、新應(yīng)用不斷融入基礎(chǔ)教學(xué)中,達到更好的教學(xué)效果。
1 智能系·信科院
智能科技系是2002年9月初正式成立的,它完全根植于北人信息科學(xué)中心,末作增擴。后者的簡稱——“信息中心”——雖然易與“計算中心”或“情報資料中心”混淆,卻是上世紀八十年代中期北大一些有識之士倡議建立的第一個多學(xué)科交叉研究中心。它以數(shù)學(xué)系、無線電f電子學(xué))系和計算機系為主,聯(lián)合心理學(xué)、中文、遙感等共十個系所而組成,宗旨是開展多學(xué)科交叉研究,充分發(fā)揮北大的綜合優(yōu)勢。即使放在二十余年后的今天來看,這樣的舉措也是頗有前瞻性和魄力的。在此基礎(chǔ)上,北大很快于1986年建立了第一個國家重點實驗室。就是這樣人數(shù)不多的一個機構(gòu),先后出過三名院士和一名北大常務(wù)副校長。以指紋識別為代表的研究成果進入國際先進行列,在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。
2003年9月10日,北京大學(xué)最大的學(xué)院——信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院——成立。它包括計算機、電子學(xué)、微電子學(xué)和智能科學(xué)四個系,有十二個(研究)所和中心,兩個國家重點實驗室和若干部門實驗室。系是教學(xué)單位,所和中心是研究實體。從此,智能科學(xué)系(暨信息中心、國家實驗室三位一體)翻開了新的一頁。
2 專業(yè)增列·學(xué)會指導(dǎo)
成立智能科學(xué)系除了要順應(yīng)北大“系并院”的潮流,也是完善作為學(xué)校基本建制單位所必備的。何新貴院士為系取了名稱,如今許多學(xué)校也大都采用這樣的稱謂。查紅彬教授擔(dān)任系主任,筆者是主管學(xué)科建設(shè)和教學(xué)的副主任,具體參與負責(zé)各項相關(guān)工作。創(chuàng)辦國內(nèi)第一個智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)也是我們這一班人繼承傳統(tǒng)的首要任務(wù)。事實上,早在一年多前,大家就進行了醞釀,特別是中國人工智能學(xué)會教育工作委員會多次組織的相關(guān)研討,成為重要的準備基礎(chǔ)。
北大是一級學(xué)科下自主增設(shè)、增列學(xué)科專業(yè)的學(xué)校。系領(lǐng)導(dǎo)上任伊始第一件事就是要在當年申辦智能本科專業(yè),而且志在必得。為此,我們在前期制定了詳細的步驟計劃,進行了深入調(diào)研和各項準備工作。我們起草完成了所需的各項材料(人才需求論證、專業(yè)建設(shè)規(guī)劃和適應(yīng)培養(yǎng)目標的教學(xué)計劃與課程設(shè)置方案、教師教輔隊伍和基本辦學(xué)條件說明以及國內(nèi)外背景對比材料等),中國人工智能學(xué)會涂序彥等學(xué)者對此進行了專家論證,協(xié)助完成了論證報告。這些工作就緒后,我們在2003年10月下旬向?qū)W校主管副校長、教務(wù)部負責(zé)領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)做了匯報說明,并于10月30日正式提交申請材料。經(jīng)學(xué)校的學(xué)部討論通過,校教務(wù)部審核和校教學(xué)科研工作委員會論證(由于是國家公布專業(yè)目錄外者),再經(jīng)校學(xué)術(shù)委員會審議,報校長辦公會批準,最后于12月15日前順利完成了全部程序,報教育部備案。2004年初,教育部正式批復(fù)并公布了北京大學(xué)“智能科學(xué)與技術(shù)”新的本科招生專業(yè)。這個專業(yè)名稱是查紅彬教授建議的,日后成為教育部批復(fù)新申辦學(xué)校的統(tǒng)一提法。
由于“智能科學(xué)與技術(shù)”未在國家公布的專業(yè)目錄中,因此是增列而非設(shè)置,北京大學(xué)將其置于計算機科學(xué)與技術(shù)一級學(xué)科之下。由于北大歷來嚴格控制招生規(guī)模,我們的30名招生計劃是由信息學(xué)院其他三個系從原有計劃分配名額中擠出來的。新專業(yè)的計劃發(fā)展規(guī)模最終為50名。
3 教學(xué)計劃·四校會議
智能科學(xué)系雖然成功地創(chuàng)建了國內(nèi)第一個“智能科學(xué)技術(shù)本科”專業(yè),但也面臨著許多挑戰(zhàn)。首先是缺乏本科教學(xué)的經(jīng)驗。盡管信息中心前身具有北大最早的碩士點、博士點和博士后流動站,研究生培養(yǎng)己歷十余年,但一直實施科研主導(dǎo)體制,未曾從事過本科教學(xué)。師資隊伍擴充快,新進年輕博士比例大,而真正有過本科教學(xué)經(jīng)歷者寥寥無幾。此外,信息學(xué)院成立后開始調(diào)整教學(xué)計劃,制定了一年級統(tǒng)一課程內(nèi)容,新生是按學(xué)院統(tǒng)一招進來,第一年共同學(xué)習(xí),后三年才分專業(yè)培養(yǎng)。我們雖然為申辦專業(yè)制定了一套課程計劃,但因不兼容學(xué)院的統(tǒng)一規(guī)劃而未能第一次通過學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會的審核。為此,我們組織學(xué)院經(jīng)驗豐富的老教授,為本系青年教師進行教學(xué)培訓(xùn),聽取學(xué)院主管負責(zé)領(lǐng)導(dǎo)和幾位多年從事本科教學(xué)管理的老系主任對教學(xué)計劃的修訂意見。
通過幾個月的努力,我們完善了智能科學(xué)系的課程體系,并最終通過學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會的審核。這個教學(xué)計劃具有幾個特點:一個大基礎(chǔ)——以學(xué)院的數(shù)、理和信息類為主,強調(diào)寬厚扎實;三個核心課程群作為專業(yè)理論基礎(chǔ),包括智能基礎(chǔ)課程群(智能科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論、人工智能、腦與認知科學(xué)、信息論、信號與系統(tǒng))、機器感知課程群(生物信息處理、圖像處理、數(shù)字信號處理、模式識別)和計算智能與知識發(fā)現(xiàn)課程群(智能信息處理、機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、計算智能等),以及兩門實驗(機器感知和機器智能)和其他各種選修課。四年學(xué)分150分,其中必修88學(xué)分(包括全校公選26學(xué)分、大類平臺20學(xué)分、學(xué)院要求的13學(xué)分、專業(yè)必修29學(xué)分),專業(yè)選修56學(xué)分(含專業(yè)課44學(xué)分、通選課12學(xué)分),畢業(yè)設(shè)計6學(xué)分。
為了更好地交流經(jīng)驗,擴大本專業(yè)的影響力,2005年5月,我們發(fā)起并與第二批獲準的學(xué)校(南開、北郵、西電)在北大召開了四校研討會,圍繞各個學(xué)校在智能科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的建設(shè)、招生、教學(xué)計劃制定和未來發(fā)展設(shè)想等方面進行交流研討,并建立了聯(lián)系機制和網(wǎng)站。全國一些兄弟院校也紛紛來北大了解情況,開展座談,我們則盡可能貢獻自己的經(jīng)驗,給予支持。
4 招生·分流
從2004年開始,信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院按學(xué)院大類招生,每年接收330~340名本科生,占全校的1/9左右。學(xué)生高考排名在全校屬中上,但成績分布差異較大。與學(xué)校的其他學(xué)院(多從一個系成長為一個學(xué)院,如數(shù)、理、化、生等)相比,信息學(xué)院是由四個不同的系合并而來的,專業(yè)跨度大,因此采用一年分流的模式(上述學(xué)院為二年分流),筆者被指定負責(zé)這項工作。我們提出自愿為主、計劃為輔的方針,盡量滿足同學(xué)們的興趣志向。制定的分配計劃是:電子學(xué)系120人、計算機系110人、微電子系70人、智能科學(xué)系30人,允許有10%的調(diào)整。分流工作在大一下學(xué)期(每年4月份)進行,包括全院動員、四個系專題介紹宣傳、開放日參觀咨詢等幾個步驟,可謂熱鬧非凡,同學(xué)們可以充分了解了四個系的專業(yè)特色。
為了克服盲目性引發(fā)的偏差,我們建立了一個網(wǎng)上分流系統(tǒng),在正式填報專業(yè)前,增加了摸底預(yù)填報的環(huán)節(jié),及時反饋群體意向的分布信息,指導(dǎo)學(xué)生們的選擇,也便于學(xué)院掌握動向,調(diào)整措施。這種大類招生、進來一段時間后再分專業(yè)的舉措體現(xiàn)了北大的人文關(guān)懷。智能專業(yè)初辦,基礎(chǔ)條件差,缺乏畢業(yè)生記錄的宣傳說明,與學(xué)院其他三個老牌系(電子學(xué)系50年歷史、計算機和微電子系30年歷史)相比較并無優(yōu)勢可言,但是我們通過扎扎實實的工作和細致有效的改進,使這個新方向日益顯現(xiàn)出魅力。隨著智能專業(yè)的成熟,特別是有了第一屆畢業(yè)生后,就愈加受到更多學(xué)生的喜愛。
選擇智能專業(yè)的人數(shù)逐年上升,2004級34人、2005級36人、2006級39人、2007級43人,目前正在進行的2008級分流達到45人。除了在信息學(xué)院內(nèi)部的影響力不斷擴大,北京大學(xué)其他學(xué)院的轉(zhuǎn)系情況也開始有了可喜的變化。北大最好的元培計劃實驗班今年第一次有4名學(xué)生選擇智能專業(yè),醫(yī)學(xué)部和光華管理學(xué)院也有申請者(本文成稿時這項工作還在進行),2008級學(xué)生肯定突破50名,我們在第五年就達到了創(chuàng)辦智能科學(xué)專業(yè)的規(guī)劃目標。
5 首屆生·班主任
在新辦專業(yè)中,有一項由教授擔(dān)任智能本科專業(yè)班主任的舉措。這是利用教授的學(xué)識、經(jīng)驗和責(zé)任心來更好地管理呵護自己的學(xué)生,避免了年輕教師因職稱晉升等壓力可能出現(xiàn)的疏漏。這一做法取得明顯效果,不僅受到同學(xué)們的普遍歡迎,信息學(xué)院也開始考慮推行。筆者擔(dān)任了智能專業(yè)的第一任班主任。首屆學(xué)生(2004級)有34名,他們進入北大后毅然選擇全新的智能專業(yè)是很有勇氣的,全班有11名來自北京的學(xué)生,5名女同學(xué),這個比例迥異于整個信息學(xué)院的總體分布。
該班學(xué)生的年齡恰與我自己的孩子相同,我天然地熟悉他們的一般特點,也理解家長們的想法。北大信息學(xué)院的淘汰率平均是7%,每年都有20多人退學(xué)。這班學(xué)生在大一時的成績并不占優(yōu),其中有幾人處在邊緣位置,因此,我立下的最低目標就是確保所有同學(xué)不掉隊。我首先通過全班民主選舉任命了一個5人組成的班委會,這個5人機構(gòu)在隨后的幾年中發(fā)揮了重要作用:其次走訪宿舍,了解每個人的情況,為了消除代溝,我努力融入同學(xué)當中,學(xué)習(xí)熟悉他們的語境和思維想法。我同多數(shù)同學(xué)家長有過接觸,從中更深入地掌握學(xué)生的性格特點,也包括尋求家長的必要配合。我與所有同學(xué)做過不止一次的個人交談,經(jīng)常是在晚間,很多時候是他們主動找我,談遇到的各種困惑、自己的想法、志向等,我利用這些機會及時解決了具體問題。在學(xué)習(xí)上,我組織全班同學(xué)開展互幫互學(xué),尤其對幾門有難度的專業(yè)課程進行“聯(lián)合攻關(guān)”。全班的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法”課程成績甚至超過了計算機系。
幾年來,全班團結(jié)互助,像一個大家庭,班委會也一再連任,得到全體擁護。到畢業(yè)時全部合格,實現(xiàn)了我的愿望。不僅如此,全班的學(xué)習(xí)成績在學(xué)校的綜合評估中優(yōu)良率達93‰畢業(yè)設(shè)計都在良以上,有14人獲優(yōu)秀,更有三名同學(xué)的畢業(yè)論文被評為學(xué)院“十佳”論文。學(xué)院的第一、三名也都出自我班。34名同學(xué)中有22名繼續(xù)保送本校讀研(其中20人仍在本系),4名同學(xué)去了大的國企和知名外企工作,8名同學(xué)出國深造,在歐、美一些名校攻讀博士,其中有一名學(xué)生同時拿到了包括哈佛、MIT、CMU、UCLA在內(nèi)的著名大學(xué)的全額獎學(xué)金(最后選擇MIT)。第一屆智能專業(yè)學(xué)生的良好成績極大鼓舞了我們,增強了我們辦智能專業(yè)的信心,也為以后的幾屆同學(xué)做出榜樣。
幾年班主任的經(jīng)歷讓我深深地體會到,進入二十一世紀的大學(xué),教書、育人同等重要。要適應(yīng)新時代年輕人的特點,保持我們民族的優(yōu)良傳統(tǒng),把人格培養(yǎng)放在首位。能夠進入北大的學(xué)生都是各地的尖子,當他們聚集在這所著名學(xué)府時,首先要調(diào)整原來俯視周圍的習(xí)慣,學(xué)會平視甚至仰視其他同學(xué),平和自己的心態(tài),開闊胸懷,樹立人生抱負和刻苦努力的決心,這樣才能正確對待困難和挫折,才有所作為。班主任的工作往往細致入微,其實是把70%的精力用到30%的人上面。一些學(xué)生掉隊是否可以避免,關(guān)鍵看班主任的工作是否到位。
6 培養(yǎng)體系·本研貫通
北大是(文)理科性質(zhì)的學(xué)校,“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)也是按理學(xué)設(shè)置,盡管它更強調(diào)學(xué)科交叉。從智能科學(xué)的內(nèi)涵來看,我們設(shè)立的培養(yǎng)方向更多地是繼承自身傳統(tǒng)和學(xué)校的綜合優(yōu)勢,突出“以人為本”的腦認知和與心理生理結(jié)合,開展機器感知(視、聽、觸)和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換信息,進而發(fā)現(xiàn)知識的機器智能兩個方面的研究。同時,我們配合學(xué)院的教學(xué)指導(dǎo)規(guī)劃設(shè)置課程計劃,除了全校的公共必修課程(外語、政治和體育),還有學(xué)院的公共平臺課。第一年主要是夯實數(shù)學(xué)、物理和信息類的基礎(chǔ),后三年的專業(yè)課程安排是以必修的專業(yè)基礎(chǔ)和機器感知與機器智能兩個方向的專業(yè)核心課程為架構(gòu)。為了強調(diào)學(xué)生的動手能力,還重點建設(shè)了兩門實驗課程。此外,還利用學(xué)校的各種本科科研基金項目(包括大學(xué)生創(chuàng)新基金、著政基金、泰兆基金、校長基金)和各個實驗室承擔(dān)的項目來吸引學(xué)生,培養(yǎng)他們思考問題的能力,提高他們的研究興趣,為日后進一步深造打基礎(chǔ)。由于絕大多數(shù)學(xué)生都將讀研,這樣的安排無疑起到了積極作用,并成為撰寫畢業(yè)論文的基礎(chǔ)。我們還打通了本科高年級與研究生一年級的課程,利用各種機會舉辦研究講座,如龍星計劃、專題報告、國際人工智能遠程教學(xué)等活動,開闊學(xué)生的視野,引導(dǎo)研究方向,調(diào)動學(xué)生的潛質(zhì)。從專業(yè)特點來看,我們的智能學(xué)科更偏向于“軟”的一側(cè),因此也充分利用信息學(xué)院,特別是計算機系的各類教學(xué)資源來幫助扶持新辦專業(yè)的成長。
我們原有的博士、碩士點是計算機應(yīng)用技術(shù)和信號與信息處理兩個方向,為了讓我們的培養(yǎng)體系更加系統(tǒng),我們進行了兩年的精心準備。2007年底,我們正式向北大研究生院申請增列“智能科學(xué)與技術(shù)”碩士和博士點。經(jīng)過必要的論證,最終獲得批準,及時銜接第一屆本科畢業(yè)生升研。至此,本、碩、博一以貫通,作為計算機科學(xué)與技術(shù)下的二級學(xué)科,一個完整的智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)體系建立起來,從培養(yǎng)體制上保證了新興智能專業(yè)的順利發(fā)展。
7 特色專業(yè)·教學(xué)團隊
五年來,北京大學(xué)智能科學(xué)技術(shù)本科專業(yè)從醞釀到創(chuàng)辦,可謂初見成效,走過了頗具挑戰(zhàn)的歷程。除了確定具有特色的培養(yǎng)目標和方向外,還需要扎扎實實落實每一個環(huán)節(jié),并在實踐中檢驗。本科教學(xué)迥異于研究生培養(yǎng),它的計劃性、按部就班執(zhí)行的嚴格性以及每堂課程的內(nèi)容安排和效果評估必須一絲不茍。
信息學(xué)院秉承了北大的優(yōu)良傳統(tǒng),對這個新辦的專業(yè)給予了巨大支持和關(guān)懷,使我們能迅速成長起來。我們從一開始就有一套嚴格的課程設(shè)置審核程序、教案檢查制度和新教師上崗準入的試講考核手續(xù)。學(xué)院有一支由經(jīng)驗豐富的退休教師組成的督導(dǎo)組,隨堂聽課評估每一位教師的講課內(nèi)容、方式和教學(xué)效果,及時糾正問題。作業(yè)批改和試卷出題也都有嚴格規(guī)定。在課程體系的建設(shè)方面,信息學(xué)院打通了一年級的公共部分,深化和夯實了數(shù)理基礎(chǔ)。
在專業(yè)課程上,智能科學(xué)系提煉了三個課程群,并組織教師進行重點建設(shè)。此外還加強對學(xué)生動手能力和獨立思考解決問題能力的培養(yǎng)。
除了在專業(yè)上實施分流培養(yǎng)外,我們還針對北大學(xué)生的特點,在基礎(chǔ)課采用實驗班的A、B分級組合方式,滿足不同專業(yè)對各自基礎(chǔ)培養(yǎng)的要求。在專業(yè)課程群中,也允許不同興趣的組合選擇,充分發(fā)揮和提升學(xué)生的能力。為了更好地關(guān)懷學(xué)生順利成長,我們除規(guī)定教授擔(dān)任班主任外,還設(shè)立了本科生學(xué)術(shù)導(dǎo)師制,加強對學(xué)生的各種指導(dǎo)。智能科學(xué)系也注重師資隊伍建設(shè),引進了一大批(半數(shù)以上)優(yōu)秀的年輕教師,其中信息學(xué)院中從國外回來的教師比例是最高的,為這一新興學(xué)科注入了最具活力和新思想的力量。在招聘教師時,教學(xué)需求和能力成為評價的重要指標。
2007年,我們接受了教育部的學(xué)科評估,新辦專業(yè)得到好評。學(xué)校開始關(guān)注我們的進步,在隨后的一年中,我們一再從學(xué)校的競爭中脫穎而出,陸續(xù)獲得了國家一類特色專業(yè)、北京市一類特色專業(yè)和北京市優(yōu)秀教學(xué)團隊等稱號,2008年又獲得國家級教學(xué)團隊稱號。我們的培養(yǎng)體系和人工智能雙語教學(xué)也分獲北京大學(xué)的教學(xué)一、二等獎。
8 結(jié)語·致謝
盡管北大年輕的“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)建設(shè)初見成效,但征程是漫長的,我們還會面臨更多的挑戰(zhàn)和問題。然而,智能科學(xué)這個本科專業(yè)方向是很有希望的,它不僅吸引了大學(xué)的新生,也在高考人群中產(chǎn)生著愈加重要的影響,它的健康發(fā)展需要大家共同的努力和精心培植。每所大學(xué)都有不同的特點,我們應(yīng)該從學(xué)校、師資、方向、生源以及學(xué)科培養(yǎng)性質(zhì)和目標等條件出發(fā)來建設(shè)新興專業(yè)。以上是筆者對北京大學(xué)第一個“智能科學(xué)與技術(shù)”本科專業(yè)創(chuàng)建歷程的回顧,希望與同行共享。
在專業(yè)建設(shè)過程中,許多人給予了熱情幫助和支持。這里要特別感謝北大信息學(xué)院陳徐宗教授,感謝中國人工智能學(xué)會涂序彥和王萬森教授。
最后引龔定庵一句名言:“但開風(fēng)氣不為師”。
9 總結(jié)與展望
本文介紹了廈門大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)系在學(xué)科發(fā)展、科學(xué)研究和人才培養(yǎng)方面的基本建設(shè)情況。我們希望這些初步的工作總結(jié)能對目前正積極籌辦本專業(yè)的兄弟院校起到一定的借鑒作用。
“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)在我國的發(fā)展尚屬初級階段。盡管近幾年得到了國內(nèi)部分高校的重視,但其發(fā)展并不是很快,且進一步發(fā)展也存在一些障礙。比如,從專業(yè)配置來看,目前智能科學(xué)與技術(shù)并非一級學(xué)科,多數(shù)學(xué)校的“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)博士培養(yǎng)都是依附于其他相關(guān)專業(yè)。從長遠來看,這并不利于整個學(xué)科的發(fā)展。希望通過各相關(guān)高校的廣泛交流和積極配合,“智能科學(xué)與技術(shù)”專業(yè)在國內(nèi)的發(fā)展能更上一層樓。
關(guān)鍵詞:工業(yè)4.0;智能科學(xué)與技術(shù);創(chuàng)新課程體系;中國制造2025
0引言
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是教育部根據(jù)“面向國家戰(zhàn)略需求、面向世界科技前沿”的方針,為適應(yīng)國家科學(xué)與技術(shù)發(fā)展的需要而設(shè)立的,專業(yè)代碼080907T。智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)屬于一個交叉學(xué)科,涵蓋了電子信息技術(shù)、計算機硬件和軟件、人工智能、自動控制等多項技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用。因此,如何交叉學(xué)科,立足于工業(yè)智能化的發(fā)展方向和《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006―2020年)》的要求,適應(yīng)國家對高質(zhì)量的智能技術(shù)人才的社會需求,研究與實踐體現(xiàn)行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、技術(shù)進步和社會建設(shè)需求的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)課程體系具有重大意義。
1創(chuàng)新課程體系的意義
德國率先提出的“工業(yè)4.0”概念其實就是將互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、計算機技術(shù)、先進制造技術(shù)等相結(jié)合,形成虛擬與現(xiàn)實相融合的智能制造系統(tǒng)。人們可以在世界任何地方采用電腦或任何移動終端,在互聯(lián)網(wǎng)上選擇標準的或定制的貨品訂單,系統(tǒng)會采用人工智能、大數(shù)據(jù)、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)在全球范圍整合資源、信息、物品和人,以高質(zhì)量、低成本、高效率生產(chǎn)制造出產(chǎn)品,快速交付給客戶。
在制造領(lǐng)域,這種技術(shù)的漸進性進步可以被描述為工業(yè)化的第4階段,即“工業(yè)4.0”,如圖1所示。其中,第①階段以1784年的英國蒸汽機為代表;第②階段以1870年的電動機械發(fā)明與應(yīng)用為代表;第③階段以使用電子與IT技術(shù)的自動化時代為代表;第④階段就是我們正在經(jīng)歷的智能制造時代。當前,中國工業(yè)機器人銷量連續(xù)兩年行業(yè)增速在50%以上,行業(yè)進入成長期。另外,中國工業(yè)機器人使用密度遠低于主要發(fā)達國家,具有廣闊的市場空間。智能裝備的大發(fā)展對相關(guān)專業(yè)人才的需求呈爆發(fā)趨勢,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生今后的一個重要就業(yè)方向?qū)⑹欠?wù)于產(chǎn)業(yè)界的機器人領(lǐng)域。
我們國家正在大力提倡的“中國制造2025”與德國提出的“工業(yè)4.0”有著異曲同工之妙,盡管兩國的工業(yè)、社會發(fā)展階段存在差異,但在智能制造領(lǐng)域、互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域發(fā)展水平基本同步。通過國家層面大力推廣發(fā)展智能制造技術(shù),以及在大學(xué)智能制造相關(guān)專業(yè)的課程改革,為我國的智能制造技術(shù)趕上甚至超過發(fā)達國家創(chuàng)造了千載難逢的機遇。
2智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系目標
如何充分利用民辦學(xué)校的企業(yè)資源優(yōu)勢,辦好智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是本專業(yè)面臨的重要挑戰(zhàn)之一。本著教育先行、為產(chǎn)業(yè)服務(wù)的辦學(xué)宗旨,根據(jù)行業(yè)中長期發(fā)展的需求,在保證專業(yè)知識體系完整性的前提下,結(jié)合“工業(yè)4.0”對專業(yè)人才知識、能力的需求,我們將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù),智能機器人傳動、驅(qū)動技術(shù),智能機器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù),嵌入式系統(tǒng)技術(shù)等。4年來的辦學(xué)實踐證明,我們的專業(yè)定位符合地區(qū)與行業(yè)發(fā)展需求,并具有一定的前瞻性。
基于以上專業(yè)定位,對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)課程體系進行深入的探索與實踐,涉及專業(yè)一體化的理論與實踐課程體系規(guī)劃,機器人實踐平臺升級,專業(yè)課程的教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法、考核方式改革,教學(xué)資源、師資隊伍、評估反饋機制建設(shè)等。通過有針對性地研究我們在專業(yè)教學(xué)中存在的問題,尋找解決問題的有效途徑,探索出符合現(xiàn)代高等教育發(fā)展規(guī)律、適應(yīng)“工業(yè)4.0”及“中國制造2025”對專業(yè)人才知識及能力要求的創(chuàng)新課程體系,為國家、社會輸送高素質(zhì)的應(yīng)用型工程技術(shù)人才。
通過對智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng)新課程體系的研究,在已運行4年的本專業(yè)課程體系的基礎(chǔ)上建立完善的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系;完成課程體系面向“工業(yè)4.0”的課程群知識結(jié)構(gòu)設(shè)計、理論與實踐一體化設(shè)計;總結(jié)課程教學(xué)手段和方法;完成高質(zhì)量的教學(xué)資源建設(shè);建立高水平的師資隊伍。
3創(chuàng)新課程體系構(gòu)建方案
專業(yè)人才培養(yǎng)遵循工程教育思想,以項目為導(dǎo)向設(shè)計專業(yè)課程培養(yǎng)體系,將項目設(shè)計和實施貫穿于大學(xué)4年的教學(xué)過程之中,讓學(xué)生在校期間就有機會參與真實項目的開發(fā)與運作,獲得實踐經(jīng)驗和實際操作能力,實現(xiàn)企業(yè)真實項目實踐與學(xué)校理論教學(xué)的無縫對接。設(shè)置面向“工業(yè)4.0”的創(chuàng)新課程群及項目群,對學(xué)生的知識、能力、素質(zhì)進行全面培養(yǎng),使學(xué)生得到全方位的鍛煉。
3.1支撐培養(yǎng)目標實現(xiàn)的一體化課程體系
專業(yè)課程體系的構(gòu)建思路以行業(yè)與社會需求為根本。在此基礎(chǔ)上確定智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)目標。以TOPCARES-CDIO教育理念為指導(dǎo),定制科學(xué)先進的人才培養(yǎng)模式和過程,最終建立面向“工業(yè)4.0”的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)創(chuàng)新課程體系。
引進與國際接軌的課程體系,制定全新的適應(yīng)我國國情的教學(xué)計劃,采用先進的教學(xué)理念與培養(yǎng)模式,初步構(gòu)建以設(shè)計為中心,理論與實踐高度融合的應(yīng)用型本科課程體系。
理論課程體系方面具體表現(xiàn)在適當降低理論知識的難度,著重培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實際的能力。理論課程的整合要突出理論教學(xué)的應(yīng)用性,構(gòu)建基礎(chǔ)理論平臺課程群與專業(yè)模塊化課程群相結(jié)合的理論教學(xué)體系,保證人才的基本規(guī)格和多樣化、個性化發(fā)展,增強學(xué)生對社會的適應(yīng)性。
實踐課程體系方面,依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標,以能力為本位,以項目為載體,以“學(xué)中做”和“做中學(xué)”為方法,統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、創(chuàng)新訓(xùn)練與實踐、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與實踐、綜合實訓(xùn)與實踐、畢業(yè)設(shè)計(論文)與企業(yè)實習(xí)等各類實踐教學(xué)環(huán)節(jié),使實踐學(xué)期教學(xué)內(nèi)容逐級遞進、逐步深化;將實踐學(xué)期實訓(xùn)內(nèi)容與理論學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容緊密銜接。系統(tǒng)化構(gòu)建理論與實踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合,貫穿于大學(xué)教育全程的一體化實踐教學(xué)體系。本專業(yè)采用自頂而下的方式設(shè)計各級項目。一級項目(智能機器人綜合設(shè)計項目)的設(shè)計直接針對專業(yè)的培養(yǎng)目標,實踐學(xué)期的二級項目和基于專業(yè)課程的三級項目分別是一級項目培養(yǎng)能力的分解。
采用基于社會實際崗位的逆推法設(shè)計課程體系,如圖2所示。按照人才職業(yè)需求確定專業(yè)培養(yǎng)目標,將專業(yè)培養(yǎng)目標抽象為若干個專業(yè)核心應(yīng)用能力,再根據(jù)每個專業(yè)核心應(yīng)用能力所需的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu)劃分不同的課程群。
設(shè)置課程群不僅要考慮智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本身課程體系的科學(xué)性與遞進關(guān)系,還要充分研究專業(yè)相關(guān)的重點行業(yè)、大型企業(yè)崗位特點,針對人才市場的人才需求和崗位需求,把行業(yè)、企業(yè)、崗位所需與“工業(yè)4.0”相關(guān)的新知識、新技術(shù)、新平臺、新規(guī)范納入課程,實現(xiàn)專業(yè)課程體系與區(qū)域經(jīng)濟及行業(yè)、企業(yè)的有效對接。目前,智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)現(xiàn)行的人才培養(yǎng)課程體系將專業(yè)定位側(cè)重于智能傳感與檢測技術(shù)、智能機器人傳動與驅(qū)動技術(shù)、智能機器人系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù),包括智能系統(tǒng)的軟/硬件設(shè)計與開發(fā),以及智能技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用等。雖然該體系與面向“工業(yè)4.0”相關(guān)技術(shù)有一定的匹配度,但還需進一步改革,擬融合“通信規(guī)約”“IoT”“工業(yè)現(xiàn)場總線”等知識模塊構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS虛擬網(wǎng)絡(luò)課程群,融合“工業(yè)機器人”“智能傳感檢測”等構(gòu)建“工業(yè)4.0”的CPS實體物理課程群。實踐課程體系的改革主要圍繞KUKA工業(yè)機器人開設(shè)相關(guān)的課程實驗、課程項目、實踐學(xué)期項目及實訓(xùn)等。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系的構(gòu)建分為基礎(chǔ)課程、專業(yè)基礎(chǔ)課程、專業(yè)崗位應(yīng)用技能課程、專業(yè)方向和專業(yè)技能拓展課程4個階段。注重崗位需求對課程設(shè)置的對應(yīng)性,前兩個階段與傳統(tǒng)大學(xué)基本一致,只是深度上淺顯一些,后兩個階段面向人才市場的崗位需求,著重培養(yǎng)企業(yè)用得上的專業(yè)人才。
3.2科學(xué)的人才培養(yǎng)質(zhì)量評價體系
大連東軟信息學(xué)院智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)按照全面質(zhì)量管理的理念,建立了全員參與、全過程監(jiān)控、全方位評價的教學(xué)質(zhì)量評價機制。做到了常項評價與專項評價相結(jié)合,形成性考核評價與終結(jié)性考核評價相結(jié)合,定性評價與定量評價相結(jié)合,采取管理學(xué)確認有效的5W1H(Why-What-Where-When-Who-How)和PDCA(Plan-Do-Check-Action)方法進行評價,可以有效地保證各環(huán)節(jié)教學(xué)質(zhì)量的穩(wěn)步提升與持續(xù)改善。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)教學(xué)質(zhì)量評價包括TOPCARES-CDIO系列評估、教學(xué)質(zhì)量評價以及教學(xué)過程評價3個部分。TOPCARES-CDIO系列評估主要評價專業(yè)、課程、項目、教材以及素質(zhì)教育等環(huán)節(jié)落實工程教育理念的效果。教學(xué)質(zhì)量評價主要包括教師教學(xué)質(zhì)量評價,學(xué)生對課程的滿意度調(diào)查、對重點課程的評價、對重點教材的評價等,由定量評價和定性評價組成。教學(xué)過程評價,主要從課程考核、實踐學(xué)期以及畢業(yè)設(shè)計(論文)3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)展開。
3.3高水平師資隊伍建設(shè)
專業(yè)自成立以來就十分關(guān)注師資隊伍的培養(yǎng),不斷強化專業(yè)師資隊伍建設(shè),持續(xù)關(guān)注專業(yè)帶頭人和骨干教師建設(shè),加強“雙師型”教師隊伍的培養(yǎng)力度。通過開展內(nèi)部培訓(xùn)、教學(xué)研討、企業(yè)實踐、學(xué)術(shù)研討等全方位的培養(yǎng)措施,努力建設(shè)一支結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良、教研科研水平高、技術(shù)服務(wù)能力強的教學(xué)團隊。在師資隊伍建設(shè)過程中,實施“引聘訓(xùn)評”的雙師型師資隊伍建設(shè)發(fā)展方案。
3.4教學(xué)資源建設(shè)
根據(jù)課程體系改革方案,完善改革課程的教學(xué)大綱,積極開展專業(yè)課程教材、試題庫、項目庫、實驗指導(dǎo)書、教學(xué)案例、課件等教學(xué)資源建設(shè),升級機器人系列實驗室。
(大連東軟信息學(xué)院電子工程系,遼寧大連116023)
摘要:基于CDIO工程教育理念,結(jié)合大連東軟信息學(xué)院推行的TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)目標體系和電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)特點,提出構(gòu)建培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、溝通、工程推理與解決實際問題等能力的專業(yè)人才培養(yǎng)方案。
關(guān)鍵詞 :CDIO;專業(yè)人才培養(yǎng);智能科學(xué)與技術(shù);項目導(dǎo)學(xué)
基金項目:2012年度遼寧省普通高等學(xué)校本科工程人才培養(yǎng)模式改革試點專業(yè)項目(G2201249)。
第一作者簡介:周國順,男,教授,研究方向為嵌入式系統(tǒng),zhouguoshun@neusoft.edu.cn。
0 引 言
專業(yè)人才培養(yǎng)方案是專業(yè)建設(shè)的根本性文件,主要由專業(yè)基本信息、學(xué)制與學(xué)位、專業(yè)人才培養(yǎng)目標、課程體系、培養(yǎng)計劃安排及學(xué)時學(xué)分要求等內(nèi)容組成。為了能夠適應(yīng)當前國民經(jīng)濟發(fā)展的需要,高校有必要對相關(guān)學(xué)科的專業(yè)培養(yǎng)方案進行改革。專業(yè)培養(yǎng)方案應(yīng)該適當加強對工科學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計與實踐能力培養(yǎng)的要求,廣泛調(diào)研專業(yè)相關(guān)企事業(yè)用人單位的崗位需求,適當增加符合專業(yè)發(fā)展趨勢的專業(yè)拓展、前沿課程。大連東軟信息學(xué)院電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依靠具有豐富的智能產(chǎn)品研發(fā)、工程設(shè)計、工程實施經(jīng)驗的師資隊伍和CDIO工程環(huán)境,對本專業(yè)人才培養(yǎng)方案進行了基于TOPCARES-CDIO的教育教學(xué)改革,取得了良好的效果。
1 工程教育改革的意義
CDIO工程教育改革的目的是培養(yǎng)學(xué)生具有在工程、產(chǎn)品開發(fā)團隊中構(gòu)思一設(shè)計一實施一運行復(fù)雜、高附加值產(chǎn)品或過程與系統(tǒng)的能力,通過大學(xué)本科的教育與實踐,成為一名具有基本工程創(chuàng)新及設(shè)計能力、整裝待發(fā)的工程師。為此,教師必須改變傳統(tǒng)工程教育重理論、輕實踐、理論與實踐脫節(jié)的教學(xué)方式,補充對工程教育至關(guān)重要的個人素養(yǎng)、團隊合作與系統(tǒng)構(gòu)建能力培養(yǎng)的教學(xué)內(nèi)容。
傳統(tǒng)的教與學(xué)是建立在布魯納的“認知一發(fā)現(xiàn)說”、奧蘇伯爾的“有意義言語學(xué)習(xí)理論”和加涅的“認知學(xué)習(xí)理論”基礎(chǔ)上的。大多數(shù)高校教師為了讓學(xué)生掌握深厚的工程推理能力,基本上采用奧蘇伯爾的“有意義言語學(xué)習(xí)理論”進行教學(xué)。該理論提倡課堂的講授式教學(xué),學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中基本是被動地接受學(xué)習(xí)口。多數(shù)學(xué)生雖然會關(guān)注理論知識在實踐中運用的問題,但是也常常只為應(yīng)付考試而去記憶工程理論。考試結(jié)束,學(xué)過的知識、理論也就不用了,甚至忘記了。
2009年,大連東軟信息學(xué)院提出創(chuàng)辦獨具特色的、培養(yǎng)應(yīng)用型人才的國內(nèi)一流應(yīng)用型大學(xué)的目標,借鑒美國MIT、瑞典皇家理工大學(xué)、瑞典查爾莫斯工業(yè)大學(xué)、瑞典林雪平大學(xué)組成的工程教育改革研究團隊倡導(dǎo)的CDIO(Conceive-構(gòu)思、Design-設(shè)計、Implement-實現(xiàn)、Operate-運行)教育教學(xué)理念,提出TOPCARES-CDIO人才培養(yǎng)目標體系。TOPCARES分別代表CDIO的8大一級能力指標的首字母,即Technical knowledge and reasoning, Open thinking and innovation, Personal and professional skills,Communication and teamwork, Attitude and manner, Responsibility, Ethicalvalues, Social contribution by application practice。
基于CDIO的教學(xué)模式提倡主動學(xué)習(xí)和經(jīng)驗學(xué)習(xí)。主動學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在參與學(xué)習(xí)活動時發(fā)現(xiàn)問題、思考與解決問題。教師收集學(xué)生提出的在課程學(xué)習(xí)中的問題,集中回答;同時教師也提出問題,促使學(xué)生主動學(xué)習(xí)、思考問題并尋求解決方法。經(jīng)驗學(xué)習(xí)是讓學(xué)生在模擬工程師和工程實踐的環(huán)境下進行學(xué)習(xí),包括基于項目的學(xué)習(xí)、仿真、案例分析與設(shè)計實現(xiàn)。
評估與評價是衡量學(xué)生對規(guī)定學(xué)習(xí)內(nèi)容完成程度的判斷。傳統(tǒng)的教學(xué)評價基本上是以筆試成績?yōu)闃藴实模茈y評價學(xué)生的工程、產(chǎn)品及過程構(gòu)建能力。CDIO教學(xué)模式下的評估以學(xué)習(xí)為中心,貫穿整個教學(xué)過程始終。評估方法主要有筆試和口試、平時表現(xiàn)、項目成果演示、書面報告等。教師可根據(jù)一系列考核成績,對教學(xué)大綱及教學(xué)方法進行持續(xù)的改進和完善,這就構(gòu)成一個工程教學(xué)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
2 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案改革
教師應(yīng)遵循高等教育教學(xué)規(guī)律,貫徹落實“國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010-2020年)”精神,以TOPCARES-CDIO教育理念和方法為指導(dǎo),以培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型高級專門人才為目標,以當前“萬眾創(chuàng)新、大眾創(chuàng)業(yè)”理念為契機,努力為學(xué)生構(gòu)建合理的知識、能力、素質(zhì)結(jié)構(gòu),結(jié)合智能行業(yè)的新理論、新技術(shù)、新工具、新產(chǎn)品更新課程體系與教學(xué)內(nèi)容,強化創(chuàng)新精神和工程實踐能力培養(yǎng),促進學(xué)生的全面發(fā)展。
2.1 以知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為核心,以項目為導(dǎo)向,構(gòu)建一體化專業(yè)人才培養(yǎng)方案
1)以社會和行業(yè)需求為背景,準確定位專業(yè)人才培養(yǎng)目標。
教師應(yīng)深入開展專業(yè)調(diào)研工作,基于TOPCATES-CDIO人才培養(yǎng)目標體系框架,綜合分析應(yīng)用型人才的通用標準、行業(yè)標準、學(xué)校標準和專業(yè)標準,構(gòu)建和確定本專業(yè)人才培養(yǎng)的目標和能力培養(yǎng)的具體要求,培養(yǎng)掌握智能信息處理與識別、自動控制方法等方面基礎(chǔ)知識,具備信息處理系統(tǒng)軟硬件平臺開發(fā)、自動控制系統(tǒng)設(shè)計、人工智能系統(tǒng)開發(fā)等基本能力,具有開放式思維與創(chuàng)新能力和較強個人職業(yè)能力與團隊合作能力,樹立正確價值觀、態(tài)度端正、習(xí)慣良好、有責(zé)任感的,能在智能醫(yī)療設(shè)備、多媒體信息處理、工業(yè)機械控制、機器人、人工智能等智能科學(xué)與技術(shù)學(xué)科相關(guān)的專業(yè)領(lǐng)域從事智能產(chǎn)品開發(fā)、系統(tǒng)測試、技術(shù)支持等工作的應(yīng)用型高級專門人才。
在專業(yè)教育階段,教師可跟蹤專業(yè)和產(chǎn)業(yè)新理論、新技術(shù)、新工具、新產(chǎn)品的要求,通過開設(shè)專業(yè)特色課和專業(yè)拓展課,將創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)融入專業(yè)教育,培養(yǎng)學(xué)生的相應(yīng)知識和技能。專業(yè)課程分類見表1。
2)以項目為導(dǎo)向,構(gòu)建一體化的課程體系。
學(xué)生在學(xué)完所有學(xué)科課程后,要完成一個貫穿整個課程體系知識及能力的壓頂石項目。為達到專業(yè)培養(yǎng)目標和完成壓頂石項目,學(xué)生必須具有三大核心應(yīng)用能力:智能傳感與檢測技術(shù)能力,智能機器人傳動、驅(qū)動技術(shù)能力和智能機器人系統(tǒng)技術(shù)能力。專業(yè)核心能力對壓頂石項目的支撐關(guān)系如圖1所示。
依據(jù)專業(yè)人才培養(yǎng)目標,教師應(yīng)以專業(yè)核心應(yīng)用能力培養(yǎng)為主線,面向行業(yè)、服務(wù)產(chǎn)業(yè)、突出應(yīng)用,以項目訓(xùn)練為導(dǎo)向,系統(tǒng)構(gòu)建課程與項目相結(jié)合,知識、能力、素質(zhì)同步培養(yǎng)的一體化課程體系,形成課程培養(yǎng)目標、項目培養(yǎng)目標與專業(yè)培養(yǎng)目標的相互對應(yīng)和支撐。專業(yè)課程體系如圖2所示。
3)以能力培養(yǎng)為本,構(gòu)建一體化的實踐教學(xué)體系。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)專業(yè)能力培養(yǎng)目標,以能力為本,以項目為載體,采用“學(xué)中做”和“做中學(xué)”的方法,統(tǒng)籌安排基礎(chǔ)實踐、專業(yè)實踐、創(chuàng)新訓(xùn)練與實踐、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練與實踐、綜合實訓(xùn)與實踐、畢業(yè)設(shè)計(論文)與企業(yè)實踐等循序漸進的實踐教學(xué)環(huán)節(jié),使實踐訓(xùn)練內(nèi)容逐級遞進、逐步深化,將實踐學(xué)期實訓(xùn)內(nèi)容與理論學(xué)期的教學(xué)內(nèi)容緊密銜接,形成理論與實踐相結(jié)合、課內(nèi)與課外相結(jié)合、學(xué)校與企業(yè)相結(jié)合,貫穿本科教育全程的一體化實踐教學(xué)體系。專業(yè)培養(yǎng)方案中采用自頂而下的方式設(shè)計各級項目。一級項目(壓頂石項目)的設(shè)計直接針對專業(yè)培養(yǎng)目標,二級和三級項目是一級項目培養(yǎng)能力的分解。專業(yè)課程體系中的實踐項目設(shè)計如圖3所示。圖中每一魚骨分支上支撐同一個二級項目的一組課程為課程群,課程三級項目進行適當?shù)难由炫c擴展將對應(yīng)二級項目的一部分。專業(yè)項目設(shè)置見表2。教師可通過從課程的三級項目實踐開始,到實踐學(xué)期的有一定綜合能力的二級項目鍛煉,再最后進行一級壓頂石項目實訓(xùn),消除學(xué)生對智能系統(tǒng)設(shè)計的恐懼感,令學(xué)生從容應(yīng)對工程項目的挑戰(zhàn)。
4)創(chuàng)新素質(zhì)教育,提升學(xué)生的綜合能力。
教師需將素質(zhì)教育項目納入專業(yè)人才培養(yǎng)方案,明確學(xué)分要求、內(nèi)容安排、組織方式及考核評價標準。構(gòu)建與專業(yè)教育相呼應(yīng)的集校、系兩級項目和專業(yè)團隊項目為一體的素質(zhì)教育項目體系,加強學(xué)生職業(yè)素質(zhì)、書面表達能力、溝通交流能力、團隊協(xié)作能力、實踐能力的培養(yǎng),全面提升學(xué)生的綜合能力。
2.2 “實用化、個性化、國際化”人才培養(yǎng)特色
1)優(yōu)化專業(yè)結(jié)構(gòu),凝練實用化專業(yè)特色。
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)依據(jù)辦學(xué)定位、培養(yǎng)目標、服務(wù)面向和行業(yè)需求,認真梳理和凝練專業(yè)特色,提高專業(yè)建設(shè)質(zhì)量和水平。
本專業(yè)開設(shè)了有別于其他高校智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特色課程,如智能傳感與檢測技術(shù)、智能機器人、智能終端應(yīng)用開發(fā)等。通過學(xué)習(xí)這些課程,學(xué)生能夠掌握智能科學(xué)行業(yè)前沿的技術(shù)與能力,在就業(yè)市場上處于有利位置;以強化職業(yè)崗位技能訓(xùn)練、提高工程實踐能力為目標,依托業(yè)界先進的機器人實驗室設(shè)計課程體系,使畢業(yè)生具有智能科學(xué)領(lǐng)域由硬件到軟件的設(shè)計能力和實際開發(fā)經(jīng)驗。
2)優(yōu)化課程體系結(jié)構(gòu),科學(xué)設(shè)置專業(yè)課程。
本專業(yè)立足教育教學(xué)的全過程,處理好基礎(chǔ)與專業(yè)、必修與選修、課內(nèi)與課外、理論與實踐、專業(yè)教育與素質(zhì)教育的關(guān)系,按照整體優(yōu)化、加強能力、提高素質(zhì)的思路精心設(shè)計教學(xué)實踐環(huán)節(jié);通過設(shè)立全校公共選修課平臺擴大選修課范圍,按照學(xué)科門類細化公共選修課類別,提高選修課學(xué)分學(xué)時比例,增強學(xué)生選課自由度和靈活性。
3)以人為本,因材施教,滿足學(xué)生多元化需求。
教師需根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)和個性化需求,實施分類教學(xué)、分級教學(xué)、分層次教學(xué)、分方向培養(yǎng);通過彈性學(xué)制、選課制、主輔修制、重修制、學(xué)業(yè)導(dǎo)師制、學(xué)分替換、實踐獎勵學(xué)分等方式,把共性與個性、統(tǒng)一性與差異性、規(guī)范性與靈活性有機結(jié)合,突出“實用化、個性化、國際化”的人才培養(yǎng)特色。
2.3 以產(chǎn)學(xué)融合為途徑,創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式
1)校企合作建設(shè)課程資源。
高校應(yīng)加強與相關(guān)企業(yè)的深度合作,通過承接企業(yè)項目,將實際案例和項目引入課程,對學(xué)生進行實際項目開發(fā)、項目規(guī)范流程和創(chuàng)新能力培養(yǎng);根據(jù)行業(yè)和職業(yè)崗位需求,有針對性地將企業(yè)認證課程納入課程體系;通過與企業(yè)共建校內(nèi)外實習(xí)、實踐基地,建設(shè)真實或仿真實踐環(huán)境,將企業(yè)實習(xí)、實訓(xùn)、頂崗等實踐環(huán)節(jié)列入培養(yǎng)方案,并根據(jù)行業(yè)和企業(yè)的實際需要,有計劃地開展定制式的人才培養(yǎng)。
2)校企融合實施卓越計劃。
學(xué)校應(yīng)充分發(fā)揮源于企業(yè)的辦學(xué)體制、產(chǎn)學(xué)融合的育人機制;在已實施的3+1模式、CO-OP計劃(校企合作)、項目工作室模式的基礎(chǔ)上,進一步深化人才培養(yǎng)模式改革;按照卓越工程師人才培養(yǎng)的改革思路,對人才培養(yǎng)方案的校內(nèi)培養(yǎng)與企業(yè)培養(yǎng)進行一體化設(shè)計與實施的探索,逐步形成具有“TOPCARES-CDIO”特色的IT應(yīng)用型卓越工程師培養(yǎng)模式。
3 結(jié)語
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實施CDIO人才培養(yǎng)模式改革以來,學(xué)生的工程實踐能力、團隊合作能力和創(chuàng)新能力普遍有所提升,近年來在國家、省、市各級學(xué)科競賽中捷報頻傳,而且CO-OP實習(xí)學(xué)生也受到了用人單位的好評。基于CDIO工程教育模式,系統(tǒng)實施以知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)為核心,以項目為導(dǎo)向的一體化人才培養(yǎng)方案及產(chǎn)學(xué)融合的創(chuàng)新人才培養(yǎng)方式,既能保證學(xué)生獲得先進的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)知識與技能,又能系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和職業(yè)素養(yǎng),對于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)出適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型創(chuàng)新人才具有重大實踐意義。通過以上智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)方案的改革與實踐,大連東軟信息學(xué)院電子工程系智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)今后將繼續(xù)發(fā)揚、倡導(dǎo)CDIO工程化教育方法,持續(xù)完善專業(yè)培養(yǎng)方案,為把本專業(yè)建設(shè)成為有特色、高水平、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)應(yīng)用型專業(yè)而繼續(xù)努力。
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(大連東軟信息學(xué)院電子工程系,遼寧大連116023)
摘要:從智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標出發(fā),探討構(gòu)建不斷線的浸入式雙語課程教學(xué)體系,闡述雙語課程在課程設(shè)計、授課方法和手段、課程資源建設(shè)、師資隊伍培養(yǎng)、課程評估評價等方面的思考和實踐。
關(guān)鍵詞 :雙語教學(xué);智能科學(xué)技術(shù);浸入式;C語言
基金項目:2014年遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革研究項目“浸入式的C語言程序設(shè)計課程雙語教學(xué)模式探索與實踐”( UPRP20140592)。
第一作者簡介:申華,男,教授,研究方向為嵌入式系統(tǒng)開發(fā),shenhua@neusoft.edu.cn。
0 引 言
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)是面向前沿高新技術(shù)的基礎(chǔ)性本科專業(yè),是國際上公認的最具發(fā)展前景的專業(yè)之一,在激烈競爭的國際環(huán)境下,先掌握智能科學(xué)技術(shù),就有可能掌握制勝的主導(dǎo)權(quán)。進入21世紀以后,智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛,新技術(shù)、新產(chǎn)品、新應(yīng)用層出不窮,與國際先進的智能科學(xué)技術(shù)發(fā)展接軌,對于推進我國智能科學(xué)技術(shù)專業(yè)的發(fā)展以及培養(yǎng)高層次智能科學(xué)技術(shù)人才尤為重要。
在教育國際化、科技和經(jīng)濟發(fā)展全球化的趨勢下,我國對精通專業(yè)知識和外語的復(fù)合型人才需求不斷增加。教育部2001年頒布的《關(guān)于加強高等學(xué)校本科教學(xué)工作提高教學(xué)質(zhì)量的若干意見》指出——按照“教育面向現(xiàn)代化、面向世界、面向未來”的要求,為適應(yīng)經(jīng)濟全球化和科技革命的挑戰(zhàn),本科教育要創(chuàng)造條件使用英語等外語進行公共課和專業(yè)課教學(xué)——這就明確提出了高等院校雙語教學(xué)的要求。《2010-2020國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》再次提出要擴大教育開放,提高國際交流合作水平,擴大政府間學(xué)歷學(xué)位互認,支持中外大學(xué)間的教師互派、學(xué)生互換、學(xué)分互認和學(xué)位互授。雙語教學(xué)已成為我國教育改革與國際接軌以及現(xiàn)代化高等教育未來發(fā)展的重要組成部分。
開展雙語教學(xué),是培養(yǎng)具有國際合作意識、國際交流與競爭能力的高素質(zhì)外向型專業(yè)人才的重要手段。一般雙語教學(xué)培養(yǎng)目標包括:閱讀最新的外文技術(shù)資料和資訊,對外文文獻的理解以及面對面與外國同行直接進行信息交流等。概而言之,就是培養(yǎng)學(xué)生的外語應(yīng)用能力,保持與國外先進知識與技術(shù)的同步。
1 智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的雙語課程體系規(guī)劃
智能信息產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)和知識更新快、新產(chǎn)品層出不窮的特點,學(xué)生畢業(yè)后從事產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)和科研都不可避免地要接觸國外先進技術(shù),查閱外文技術(shù)資料等,若讀研深造,更要經(jīng)常查閱大量英文資料和科技論文,參加國際學(xué)術(shù)會議進行技術(shù)交流等,而目前工科學(xué)生普遍欠缺應(yīng)用英語進行專業(yè)知識交流的能力。為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用英語學(xué)習(xí)和迅速了解國外先進智能技術(shù)、進行技術(shù)交流的能力,造就國際化智能工程技術(shù)人才,在智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實施雙語課程教學(xué)是十分必要的。
目前國內(nèi)高校的專業(yè)英語教學(xué)可歸納為以下兩種情況:
(1)理工類專業(yè)中,專業(yè)英語是歷史悠久、開設(shè)較為廣泛的一門課程,一般由英語教師教授。該類課程的主要問題是英語教師不具備相關(guān)理工專業(yè)的知識,所選用的科技類通俗內(nèi)容與學(xué)生所學(xué)專業(yè)相距甚遠,普遍處于教師不愿教、學(xué)生無意學(xué)的尷尬局面。
(2)近年來,各高校普遍嘗試開設(shè)針對部分學(xué)生(如“快班”學(xué)生)的專業(yè)課程雙語教學(xué),由理工科專業(yè)教師講授。這些雙語課程絕大多數(shù)是將某門專業(yè)課改為雙語教學(xué),很少有高校從專業(yè)培養(yǎng)目標人手,系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)建雙語課程體系。
正如語言的學(xué)習(xí)需要一個緩慢、長期、漸進的過程一樣,外語應(yīng)用能力的培養(yǎng)也需要通過一系列雙語課程的學(xué)習(xí)逐步開展和提升。從智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的人才培養(yǎng)目標出發(fā),構(gòu)建大學(xué)期間雙語課程不斷線、面向全體學(xué)生的雙語教學(xué)體系,通過有針對性的雙語課程立體化培養(yǎng),使學(xué)生既達成專業(yè)培養(yǎng)目標的要求,又符合國際化復(fù)合型人才的需求。
基于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的課程體系,考慮英文在課程中的應(yīng)用比例,兼顧雙語課程實施的難度,可設(shè)計軟件開發(fā)和硬件開發(fā)兩條專業(yè)課程主線(如圖1所示),實現(xiàn)學(xué)生雙語能力的系統(tǒng)化培養(yǎng)。
根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的培養(yǎng)目標,雙語課程的軟件主線主要選擇程序設(shè)計類課程,這是因為程序本身必須符合英文語法規(guī)則,再加上程序編譯器、編譯信息提示和幫助文檔皆為英文,非常適合以英文為工作環(huán)境;硬件主線選擇以電路圖、芯片手冊等作為主要技術(shù)資料的核心課程,這些知識內(nèi)容以直觀的圖表作為載體,雙語教學(xué)中語言障礙帶來的影響可以被降至最低。
2 雙語教學(xué)師資隊伍的建設(shè)與培養(yǎng)
教師是雙語教學(xué)最直接的實施者,教師的語言水平和教學(xué)能力直接關(guān)系到雙語教學(xué)的成敗。從實際教學(xué)活動上看,雙語課程的授課教師要有豐富的教學(xué)經(jīng)驗、扎實的學(xué)科知識以及深厚的學(xué)術(shù)造詣和研究能力,能充分理解運用原版教材,把握學(xué)科前沿;同時還要求具備較高的外語水平,能在課堂上熟練地在雙語之間進行切換,準確地表達專業(yè)知識。也就是說,承擔(dān)雙語授課的教師不僅專業(yè)精深、英語好,還要能用英語表述專業(yè)知識、解析專業(yè)詞匯,并具備良好的教育教學(xué)管理能力。
目前,我國高校還沒有學(xué)科專業(yè)或機構(gòu)專門針對雙語師資進行培養(yǎng),而雙語教師的匱乏已成為制約雙語教學(xué)發(fā)展的瓶頸。為更好鼓勵雙語教學(xué),培養(yǎng)雙語師資隊伍,大連東軟信息學(xué)院2012年就制定頒布了《雙語教學(xué)管理辦法》,從教師的口語培訓(xùn)、雙語課程級別的認定、雙語課程的建設(shè)、雙語課程的獎勵和雙語課程的效果評估等多個方面,對雙語課程的教學(xué)進行系統(tǒng)規(guī)劃和管理。
師資培訓(xùn)采取脫崗培訓(xùn)、在崗培養(yǎng)等方式,選拔英語基礎(chǔ)較好、教學(xué)經(jīng)驗豐富、教學(xué)效果好的教師有計劃地開展外語培訓(xùn),提高教師的英文水平并學(xué)習(xí)國外先進的教學(xué)理念。同時,引進高水平的雙語教學(xué)人才,優(yōu)化師資隊伍的學(xué)歷結(jié)構(gòu)、職稱結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)和知識結(jié)構(gòu),形成雙語教師梯隊。還應(yīng)鼓勵教師間互相聽課,定期開展研討,在課程負責(zé)人帶領(lǐng)下采用導(dǎo)師制幫助新教師進步與成長。
雙語課程實施根據(jù)難易程度,劃分為A、B、C三個級別,均采用外文原版教材及外文課件。A級課程課堂教學(xué)中全部使用外語,課程考核全部使用外文并要求學(xué)生用外文作答;B級課程課堂教學(xué)中使用外語授課達到50%以上,至少50%的課程考核使用外文并要求學(xué)生用外文作答;C級課程課堂教學(xué)中使用外語授課達到30%以上,至少30%的課程考核使用外文并要求學(xué)生用外文作答。根據(jù)教師雙語授課能力、課程難易程度以及授課對象的接受程度,各個專業(yè)選擇申請開設(shè)相應(yīng)級別的雙語教學(xué)課程,學(xué)校設(shè)有專門的雙語課程評估委員會對申請進行評估,并安排試講。
3 雙語課程的教學(xué)設(shè)計
雙語教學(xué)的實施存在兩個難點,一個是課程知識目標的達成,另一個是引入雙語教學(xué)后對學(xué)生專業(yè)學(xué)習(xí)帶來的影響,克服語言障礙實現(xiàn)課程培養(yǎng)目標的達成是實施雙語教學(xué)的最大挑戰(zhàn)。針對不同類型的雙語課程,須精心設(shè)計教學(xué)內(nèi)容,使教學(xué)內(nèi)容的講授既符合專業(yè)知識的特點,又能有效減輕語言障礙帶來的困擾。
程序設(shè)計類課程因其自身特點使得雙語教學(xué)這種新的教學(xué)形式實施起來更加有效。很多程序設(shè)計語言(如C語言、C++語言、Java語言等),其語言表述、語法結(jié)構(gòu)和算法邏輯與英語思維較接近,而且程序的開發(fā)環(huán)境也是以英文版本居多,即使是漢化的中文版界面,程序在設(shè)計調(diào)試過程中的編譯信息和錯誤提示信息也都是用英文表達。在學(xué)習(xí)這些語言時,不需要進行漢語的翻譯,只需對其英文本意進行直譯,這是該類課程適合雙語教學(xué)的最主要原因和最大優(yōu)勢。另外,程序類課程中采用雙語教學(xué),學(xué)生在對專業(yè)知識的相關(guān)術(shù)語和英文表述有了一定的了解和掌握后,當程序設(shè)計和調(diào)試過程中遇到問題時,可以較好地理解提示信息,大大提高程序調(diào)試效率。因此,雙語教學(xué)對程序設(shè)計類課程的學(xué)習(xí)有明顯的幫助和促進作用。
以第一門雙語課程C語言程序設(shè)計為例,根據(jù)該課程培養(yǎng)目標的定位,學(xué)生需要掌握基本的C語言語法,并應(yīng)用C語言進行編程實踐,解決實際問題。基于該目標,須對課程理論知識和實踐內(nèi)容進行優(yōu)化,綜合C語言程序設(shè)計的知識點,將C程序作為C語法的載體,以編程實踐貫穿整個教學(xué)過程;同時,基于課程內(nèi)容的不同模塊,可安排與實際應(yīng)用聯(lián)系緊密、由簡入繁的程序設(shè)計項目,設(shè)計出符合學(xué)生理解能力和認知規(guī)律的教學(xué)內(nèi)容;此外,兼顧知識銜接和教學(xué)學(xué)時等方面的要素,合理安排章節(jié)內(nèi)容,將理論授課和編程實踐有機結(jié)合,使學(xué)生理解、掌握基本理論知識并進行編程實踐。
4 雙語課程教學(xué)方法與手段
雙語教學(xué)對于學(xué)生來說最大難度在于外語環(huán)境的適應(yīng),包括聽、說、讀、寫等多個方面。經(jīng)過幾年的探索,筆者在雙語課程中采用浸入式( Immersion)教學(xué)模式,取得了較好的效果。浸入式教學(xué)模式最早起源于加拿大的一種外語教學(xué)模式,教師在課堂上不但用第二語言教授第二語言,而且用第二語言講授部分學(xué)科課程。也就是說,第二語言不僅是學(xué)習(xí)的內(nèi)容,而且是學(xué)習(xí)的工具。浸入式教學(xué)使傳統(tǒng)的、孤立的外語教學(xué)向外語與學(xué)科知識教學(xué)相結(jié)合的方向轉(zhuǎn)變。
專業(yè)課程的雙語教學(xué)就是要使用外語作為工具來開展專業(yè)學(xué)科知識的學(xué)習(xí),因此,采用浸入式的教學(xué)模式極為適合。當然,鑒于學(xué)生的外語接受能力以及教師用外語描述專業(yè)知識的難度,初步可以采用中英文混合式教學(xué)。首先,教師使用常用英語組織課堂、管理課堂;其次,課程中涉及到的各種教學(xué)儀器、圖表、
關(guān)鍵詞 匯等用英語來表達;再次,課程所涉及的專業(yè)術(shù)語用英語介紹給學(xué)生。而其他的重點知識內(nèi)容,可以中文表述為主,英文表述為輔。隨著雙語教學(xué)進程的推進,學(xué)生慢慢適應(yīng)雙語教學(xué)課堂氛圍后,教師可以逐漸加大使用英語講解學(xué)科知識內(nèi)容的比例,最終達到完全使用英語進行專業(yè)知識教學(xué)。
以C語言程序設(shè)計課程為例,遵循浸入式雙語教學(xué)的基本思路,課程內(nèi)容回顧、課程內(nèi)容小結(jié)、一些圖文并茂的應(yīng)用性內(nèi)容的講解、課堂提問等環(huán)節(jié)均采用全英文授課方式,但一些理論性較強、較難理解的內(nèi)容,則應(yīng)視學(xué)生的掌握情況減少英語講解的比例。同時,作業(yè)、習(xí)題、實驗、試題和開發(fā)環(huán)境( Turbo C)也全部采用英文。這樣,學(xué)生在課內(nèi)和課外的所有學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中主動或被動地浸入到純英文的學(xué)習(xí)環(huán)境中,從不適應(yīng)到適應(yīng),從不習(xí)慣到習(xí)慣,學(xué)生也逐漸適應(yīng)雙語學(xué)習(xí)的形式,甚至覺得英文對專業(yè)知識的表述更加簡單、直接,易于理解。
從具體的教學(xué)手段上,理論知識可以借助多媒體和計算機技術(shù)開展教學(xué),比如使用多媒體和動畫等手段使知識內(nèi)容形象化展現(xiàn),提高課堂教學(xué)效率。同時采用Turbo C編譯器對程序進行在線編譯、調(diào)試,將程序運行過程實時展示給學(xué)生,既有助于學(xué)生理解程序語法的功能,又能直觀動態(tài)地反映程序的執(zhí)行過程。在實驗和實踐環(huán)節(jié),運用案例教學(xué)和程序設(shè)計項目教學(xué),以提高程序設(shè)計能力為重點,精講多練,引導(dǎo)學(xué)生運用C語言編程解決實際問題。
5 雙語課程教學(xué)資源開發(fā)
雙語教學(xué)的基本原則是盡量使用原版外文教材和參考資料。原版外文教材的內(nèi)容體現(xiàn)了理論的前瞻性,有利于學(xué)生了解專業(yè)前沿理論知識和最新發(fā)展動態(tài)。另外,選擇原版外文教材給學(xué)生營造了一個全面接觸專業(yè)外語的環(huán)境,包括準確使用專業(yè)詞匯、準確表達專業(yè)內(nèi)容。只有使用原版外文教材,才能真正使雙語教學(xué)從形式和內(nèi)容上與世界主流技術(shù)和專業(yè)思想保持一致。
當然,由于國外教材是根據(jù)西方的文化習(xí)慣和思維方式編寫的,直接閱讀可能會對大部分學(xué)生造成很大學(xué)習(xí)壓力,甚至?xí)蛊涿允в诿CS⒄Z海洋中,嚴重影響學(xué)習(xí)專業(yè)課程的積極性。為此,在使用英文原版教材的基礎(chǔ)上,最好由授課教師開發(fā)基于原版外文教材的純英文電子課件,作為原版教材的簡化版本學(xué)習(xí)資料,這樣學(xué)生以電子課件為綱,再閱讀原版教材就會很容易把握知識的難重點。此外,還可根據(jù)教學(xué)目標設(shè)計純英文的實驗項目和習(xí)題,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不得不“浸入”到英文環(huán)境中去,隨著學(xué)習(xí)進程的不斷推進,語言障礙就會越來越小,部分學(xué)生甚至在學(xué)習(xí)過程中會逐漸形成英語思維習(xí)慣。
以大連東軟信息學(xué)院電子工程系開設(shè)的C語言程序設(shè)計雙語課程為例,課程選擇Michael Vine的《C Programming for the Absolute Beginner》作為教材,該教材以程序講述語法,同時精選大量程序范例,在保持知識系統(tǒng)性的同時增加趣味性,尤其適合初次學(xué)習(xí)C語言的讀者使用。課程組基于該教材開發(fā)了全套英文課件,編寫了涵蓋各個章節(jié)的全英文實驗指導(dǎo)書,開發(fā)了基于萬維考試系統(tǒng)的C語言全英文試題庫,還基于網(wǎng)絡(luò)給學(xué)生提供大量豐富的外文參考資料以及與課程有關(guān)的電子文檔和視頻資料,方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。
6 雙語課程的教學(xué)效果評估與反饋
雙語課程作為一種新的教學(xué)類型,在實施過程中須采取全流程的監(jiān)控措施對教學(xué)效果進行評估,以保證雙語課程教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提高與改善。教學(xué)質(zhì)量管理與保障部專門成立雙語教學(xué)督導(dǎo)教師隊伍,針對雙語課程,系統(tǒng)地收集和分析資料,進行課程效果評估,分析判斷雙語課程教學(xué)質(zhì)量的高低、教學(xué)目標和教學(xué)方法的有效程度,并給出相應(yīng)的反饋用于指導(dǎo)今后的教學(xué)活動。具體可從以下兩個方面全程監(jiān)控雙語教學(xué)質(zhì)量:
1)雙語教學(xué)過程監(jiān)控。
通過每學(xué)期3次網(wǎng)上調(diào)查問卷,了解學(xué)生對雙語教學(xué)的滿意程度,收集大量關(guān)于學(xué)生學(xué)習(xí)的反饋信息。督導(dǎo)教師進課堂聽課,通過文字記錄、課堂錄音等形式,對課堂情況(包括外語發(fā)音、表達、語速、課堂感染力、學(xué)生專注程度等)進行記錄和評估.并通過教學(xué)質(zhì)量管理平臺將相關(guān)信息及時反饋給授課教師和開課系部,以便掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,及時調(diào)整和優(yōu)化雙語教學(xué)活動。
2)雙語教學(xué)效果評估。
跟蹤學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,了解雙語授課對學(xué)生專業(yè)能力的提高程度。從短期目標來看,要關(guān)注學(xué)生經(jīng)過雙語課程學(xué)習(xí)后掌握的技能及其掌握程度,可通過課程考核來分析;從長期目標來看,應(yīng)關(guān)注畢業(yè)生在工作中的外語應(yīng)用能力、國際化工作環(huán)境的適應(yīng)能力以及運用外語解決問題的能力等是否得到提升。
7 結(jié)語
雙語教學(xué)要遵循“循序漸進、因材施教”的原則,根據(jù)學(xué)生的外語認知水平,選擇適合的教學(xué)方法和手段,逐步開展和提升;要注重實效,不能以犧牲學(xué)生專業(yè)能力為代價,單純追求雙語課程的開設(shè)率;還須深入研究雙語課程的特點,從師資隊伍建設(shè)、教學(xué)設(shè)計、教學(xué)方法與手段、教學(xué)資源建設(shè)、教學(xué)效果評價與反饋等多個維度探索適宜的雙語教學(xué)模式,順利推進雙語教學(xué),保證學(xué)生既獲得先進的科學(xué)技術(shù)和前瞻性的專業(yè)知識,又系統(tǒng)培養(yǎng)專業(yè)外語應(yīng)用能力和獲取新知識、新資源的能力,以培養(yǎng)全面發(fā)展的復(fù)合型、國際化人才,為全球化經(jīng)濟改革建設(shè)服務(wù)。
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