全媒体演讲|哈尔滨工业大学(威海)副校长姜永远:面向可持续竞争力的新工科敏捷教育模式浅析
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​6月13-14日,2021(第七届)MOOC发展大会在北京召开。本次大会由中国高等教育学会校际合作研究分会、全国高等学校教育技术协作委员会、全国高校现代远程教育协作组指导,中教全媒体主办。哈尔滨工业大学(威海)副校长、教育部产学合作协同育人项目专家组副秘书长姜永远发表了主题为“面向可持续竞争力的新工科敏捷教育模式浅析”的演讲。

哈尔滨工业大学(威海)副校长、教育部产学合作协同育人项目专家组副秘书长姜永远

现场精彩演讲

尊敬的各位领导、各位专家、各位老师,大家上午好!非常感谢会议的安排,有机会和大家做一个交流。想跟大家分享的是敏捷教育或敏捷教学的一种模式。当然,我之所以贯以敏捷教育模式,不单纯是一个教学方式的改革,其中也会涉及到教学管理、教学资源的协同和教学质量的综合评价等一系列的完整的教育模式。我想从三个方面跟大家进行分享:

一、新工科建设的背景

关于新工科建设很多专家在很多报告当中做过分享,我今天想从科学、技术和产业的关系跟大家做一个交流。曾经,高校被称之为象牙塔,是先进的科学和技术的重地。一般情况下,科学会领先于技术,技术也会领先于产业,而且这个领先往往会是若干年。如今,新一轮的科技革命催生了新的产业、新的业态,新一轮科学技术的变革发展是非常快速的,并且是多点突破、快速突破的。科学技术的变革不仅催生了产业的变化,而且正在转化为生产力。在反哺高校的教育教学中,它或者又推动着高校教育教学的改革,但高校现有的学院、学科专业的布局、组织架构又给面向新型工科技术专业复合型人才的需求设置了层层的障碍。在这样的情况下,教育者必须要以新理念、新模式来培养复合型、具有竞争力的人才。

新工科在很多专家报告当中也提到过,一般是两个概念:一个是对传统工科专业的改造升级,另一个是面向新兴产业的新建专业。但我想,无论是改造升级还是新建专业都涉及到创新,所以新工科的新是创新的新。对传统工业的新工科的改造要在继承发展中去创新,面向新兴产业的新建专业要在交叉融合中去创新。对于新建的新工科专业,要面向产业制定培养方案、制定培养目标,要注重学科的交叉融合,强化学生的能力培养。

二、哈工大(威海)新工科建设

哈工大(威海)校区的新工科建设是面向行业领域新建的工科专业作为切入点进行教学改革的。哈工大(威海)校区的新工科专业是比较早的,2017年4月就做了新工科建设的项目,当时学校依托优势学科,面向国家的战略需求和地方经济的发展,面向行业产业布局建设了9个新工科专业。在建设新工科专业的过程中,凝练出了哈工大(威海)校区建设新工科专业建设的三个要素:一是跨学科的交叉融合;二是校企协同育人;三是国际联合培养。所有的新工科专业全部面向特定的行业、产业,如机器人工程专业是面向智能机器人技术相关产业,协同交叉校内的机械制造计算机、自动控制等专业。智能车辆工程专业则是依托汽车工程学院建设的,面向的是新型汽车相关产业。这是哈工大(威海)校区建设的新工科专业的思路。

从国际上看,2017年8月,麻省理工学院也启动了新工科教育转型计划。他们也在总结或者反思回顾自己的工科办学的经历,以及人才培养的成效。他们在分析中提到,以往人才的培养,尤其是工程专业的人才培养,更多的是基于对基础知识的认知,然后去培养学生的认知能力和工程实践应用能力。

他们提出的MIT计划更多的还是面向未来怎样来培养能够改变世界的工程技术专业人才。他们是以新机器、新系统为核心,打造了5个机器系统,比如自主机器系统、生命机器系统、先进材料机器系统、可再生能源机器系统和数字城市机器系统,围绕着这几个机器系统打造了相应的学科专业群,一开始是11种思维,后来又发展出来12种思维能力的培养。包括要教会学生如何去学习,培养学生的系统性思维、人文主义的思维。如果仔细看,和哈工大(威海)校区建设新工科建设的三个要素和学科交叉还是有很多相近之处的。

哈工大(威海)校区在新工科专业的人才培养方面强调多学科交叉融合。其原因是从前注重培养“I型”人才,更加关注学生专业知识、专业技能的培养,聚焦学生专业基础和专业知识的精和深,进而忽略了学生的综合素养和行业、企业文化的需求。随着社会的发展需求我们提出培养“T型”人才,意在掌握精深专业的基础上,还要有综合素质的培养。近些年,企业提出如何让高校毕业生快速地融入企业,学习企业的文化事实上也是对高校人才的培养从侧面提出了一个要求,哈工大(威海)校区在此基础上提出了“Π型”人才观。从培养目标到培养方案、教学模式、师资队伍、校企合作、通专结合、国际合作、学院书院八个“Π型”模型,凝练出了哈工大(威海)校区新工科人才培养的“Π型”方案。其核心就是综合素养,既要有精深的专业知识,又要有宽厚的人文素养,还要了解行业、产业的发展。

我们布局建设的很好,并不意味着可以按照这个模式顺风顺水地推展下去。当然,我们在操作过程当中也发现了这样和那样的问题。比如说,校企协同、国际联合相对来说是比较容易做的,因为我们的专业建设就是面向行业、产业的,找到相应的企业合作伙伴并不太难,找到前沿的国际伙伴也不太难,反倒更难的是自己家的事情。因为我们固有的学科、学院、专业的设置,依托某个学院办某一个新工科专业,这个新工科专业就变成了这个学院自己的职责和义务。我们设想的是要按照多学科交叉融合去做,但是遇到了麻烦。刚好,教育部在2020年5月份下发了一个指导性的计划,面向未来10-15年前沿性、前瞻性、颠覆性的未来技术学院的建设。哈工大(威海)校区为了推进新工科的再深化,我们也布局建设了自己的未来技术学院。

前段时间教育部公布了12所高校面向未来技术学院建设的规划,其中就有哈工大。对威海校区来说,我们是在去年的12月18日就成立了校区的未来技术学院,初衷还是要打破学科专业的壁垒,面向未来形成一个有利于多学科交叉融合的人才培养生态体系,所以我们是面向新工科专业、新基建专业“卡脖子”的专业,是依托这些专业来建设的未来技术学院。重点是建设几类项目:一类是课程项目;一类是学生实践项目,打造相应的平台,提供学生成长各种各样的机会。我们会建设校内的多学科交叉融合的课程群,面向行业产业未来的先进技术和新兴产业的技术课程,和国际联合建设未来的前沿课程。

为此,在未来新技术学院框架的基础上又成立了四个工作组,课程建设工作组、校企协同工作组、国际联合工作组、实践平台工作组,希望他们是有交叉合作的,但是每个组是有各自独立的任务的,比方说课程建设工作组,目的就是要建设适合未来技术学院人才成长需要的课程群。实践平台就是要建设有利于学生实践创新能力培养的各种各样项目。校企协同工作组和国际联合工作组是要来支撑这两个工作组工作的,同时他们自己也要承担和企业合作伙伴实训实习基地、联合实验室的建设等等,这是整个布局。

哈工大(威海)校区是从2017年开始布局建设新工科专业,经过了几年的发展,我们也形成了一些自己的新工科专业人才培养的模式。比方说多学科交叉融合+辅修微专业培养模式,面向行业应用于实践的校企协同育人模式,基于项目学习的创新教育模式,对工科专业的学生来说,工程实践能力是非常重要的,所以很多老师也在做校企合作的项目,也做校内的,从大一基于项目的学习,到大二的科技创新的支持,到大三进入导师的实验室,到大四做企业的实习,到做毕业论文,形成了一个比较完整的创新创业教育体系。当然,我们也在做跨区域、跨校的在线开放课程,就是今天大会的主题MOOC。这种教育模式我们也是在做的。尤其是在去年疫情期间,刚才李主任也跟大家分享了,成功地应对了疫情,在线教学功不可没。还有国际化的培养,所以我们有很多很多的教育模式,但是所有的教育模式还没有触及到一个最核心的问题,就是关于老师如何去上课的问题。

三、面向可持续竞争力的敏捷教育

这是面向新工科专业学生能力培养的教育模式。何为可持续竞争力?答案是拥有三种能力:一是面对未来的变化和竞争,是否有足够强的适应能力;二是走向工作岗位,是否有基于使命和技术的创新能力;三是基于适应和创新,是否有推动社会发展和科技进步的行动能力。

对于敏捷教学来说,核心是要建立基于完全学分制和目标导向的多学科交叉融合课程体系。在此基础上构建问题导向、能力驱动、学做并行、多轮迭代的面向可持续竞争力的敏捷教学模式。为了使学做并行、多轮迭代教学模式得以推广,除了要有完全学分制之外,还要有丰富的课程模块,来重构学科交叉融合培养方案。与此同时,还要有跨学科、跨校、跨域的线上线下教学资源的协同,这才是一套完整的敏捷教育模式。

敏捷教育概念的提出,受到上世纪美国制造领域和20世纪90年代软件工程领域、软件工程开发方法的影响。20世纪90年代,美国为了形成比较新的制造模式、生产体系来振兴制造业的竞争力,提出了“敏捷制造”的概念。为了发展某一个工业生产体系,达到这样一个目标,多轮地反复迭代来优化制造模式和生产体系。对于软件开发体系就更容易理解,因为每个软件都是要实现特定功能的,有一个最终目标的。按照这样的目标,以用户的需求为核心,采用多轮迭代、循序渐进的方法进行软件开发。敏捷制造和软件开发在一定程度上对机械制造体系快速地形成竞争力,软件开发的效率得到了很好地推广和应用,所以我们在此基础上提出了“敏捷教育”的名词。它的核心也是要面向全体学生,并不是针对特殊若干学生的。这里面就存在两个矛盾点:一是学生是有专业的,专业的标准化是要考虑的,但是学生又是个体的,学生个性化的需要也是要考虑的。在专业的标准化和学生的个性化之间,我们要针对培养方案或者针对培养目标进行精准的教学和管理,我想这是实施敏捷教育最核心的要义。

为了实现这样一个精准的教学、精准的管理,既能够照顾到专业的目标,又能考虑到学生的个性化需求,这时候就需要我们去做动态分解课程教学内容和能力训练的环节。如果说没有必要的丰富课程体系可供学生选择,我们就可以做到多元地组合,能够做到并行的编排。在教学上再采用一个多轮迭代,以问题出发、以问题培养为出发点,多轮迭代的过程就能够实现,专业目标和个性化发展的综合需求。对学生来说就要实行探究式、主动式、渐进式的学习过程,逐步增强学生的实践能力。充分利用网络化平台MOOC的在线教学资源智能教育等先进技术,实现跨域、跨界、跨校的教育资源的整合,形成面向可持续竞争力的教育生态体系。

具体来说,有这样几个方面需要去思考和落实。

第一,落实学生培养目标的问题,考虑到每个学生的个体,这也是以学生发展为中心理念的体现。

敏捷教学就是要考虑学生中心的教育理念,当然也要考虑学生高尚人格、综合素质的养成,也要考虑到“Π型”人才培养观。要把理想信念教育、校园文化建设、产学合作、协同育人、国际合作联合育人,贯穿到整个人才培养过程当中去,要让学生有国际化视野,要有产业的概念,所以是一个多元化的人才培养目标。即便是哈工大的学生毕业了,也并不全都是去做科学研究,也并不全都是去做产品开发。

第二,重构课程体系,实现课程模块的分类化,这样才能有利于做多元的组合。

哈工大整个人才培养体系的框架或者培养方案,是在正常的专业课教学、专业培养目标实现的基础上有模块化的培养方案之外,还有工程实践的培养体系,有基于课程学习和项目的学习。从最初的大一年度的项目计划逐渐延展开来,贯穿学生四年的综合素养的培养,但这种素养的培养并不单纯是在课堂上,校园文化当中也蕴含着素质培养的过程。

第三,理论和实践的融合,工程实践能力的培养,这个往往是工科教育的核心和重点。

相应的,我们怎么样来去做学生的工程实践能力的培养,我这里是以新建的一个新工科专业“网络空间安全专业”为出发点,他们在学校整体的人才培养框架基础上构造了自己专业的课程项目学习方案、项目学习培养方案,包括对企业的认知都完全做到了细化,只有这样做理论学习和项目实践+行业企业的认知才能得以推广下去。更重要的是核心课程,课程学习的模块,我们怎么样做到核心课程的体系化,再做到学习过程的敏捷化。对于学生创新能力的培养,基础还是非常重要的,所以第一个阶段就是夯实基础,但是这个过程当中很重要的就是在于要提出问题,以问题为导向。接下来就是系统能力的培养,怎么样做到学做并行。第三个是做到能力的提升,在这个过程当中要不断地去做迭代,我们要打破以往做学完基本理论,再加上实践整个过程。曾经的教育没有反馈,没有多轮迭代的过程。现在的敏捷教育就是要加上多轮迭代的过程。

第四,教学资源的协同。包括线上MOOC的资源等等。所有线上的资源都是我们培养人很重要的一个环节。

具体的,我想给大家去做一个分享,怎么样来做多轮的迭代,递次的实现学生的能力。

第一个是在线课堂,在线课堂最大的好处是完成课程之后,在线的课堂仍然可以供学生有资料可以查阅。当然,在课堂上可以做信息讨论,可以做课件学习,因为有了线上资源学生可以反复学习。还可以做到实体课堂,实体课堂的老师重点讲解重点难点,然后做案例教学,做小组研讨。把在线课堂、实体课堂、实践课堂有机的融合起来,一轮不行再来一轮,这样的一个多轮迭代、能力递次提升才能得到有效的保证。

举例来说,我们学校有创新的HRT学生车队,这个车队每年有两三百人在团队里做科创的工作。我这里列举了比较典型的例子,一个2020年刚入学的学生。用他自己的话来说,经过一年的学习学会了课堂上没有学到的很多知识。老师一定要打破这样的概念,并非一定要教会基础知识才能去创新。当他有了一个创新的目标,有了动力的时候,他自己会学很多知识,但是在学知识的过程当中也会遇到很多相应的问题,这个时候是需要我们给他提供课程去支撑的。比方说我们对新工科专业布局建设了面向新工科专业的数学基础系列课,我们建设了4门课题,数决挖掘、神经元网络,包括数值计算等等。

这里给大家举了一个具体的例子,车队的学生在创新的时候遇到一个智能车车辆路径规划的问题。在数学课上就会以这个问题作为一个案例来分析,我们用不同的方法怎么来求解这个路径优化的问题。因为是针对真实的案例,学生在实践当中就会遇到这样的问题,所以他在学这门课的时候,就会非常有目的、有目标地来比较方法的差异究竟是什么,后续再思考还有没有更新的方法。我们为了给学生创造比较好的环境,我们在图书馆里面有专门的教室。

当然,也离不开企业的合作,我们也是依托华为的智能制作项目,利用他们捐赠的人工智能套件,让学生能够一边学习一边做实践。不单纯是项目的实践,包括做毕业论文、课程的实践,我们都可以把它形成一个系统化的人才培养框架。这是敏捷教学,我们一定要有一个完整的多元化培养方案,在科学教学上,老师不要想着给学生一个具体的答案让学生做几个题,应该是从一个真实的案例,从能力培养出发做多轮迭代的过程。当然,敏捷教学要实现的话,除了教学方式的话,还有很多配套教学教育的资源或者教学管理方面系统化的支持。比方,从学校层面要建立比较灵活的学制和学分制,让学生在多元的培养方案框架当中可以有很多的选择,可以多元组合实现个性化的培养。个性化的培养学生往往还是懵懂的,导师制或者指导小组来做学生个体的教学管理是非常必要的。还可以增加微课程和教学课程丰富化提高学生选择的灵活性。建立校企协同、国际联合的管理模式,整合相应的教学资源。

新一轮科技革命推动了新产业的发展,同时也对中国高等教育带来了挑战。作为高等学校,我们要主动积极迎接新工科建设的机遇和挑战,深化工程教育改革,深化高等教育的内涵,培养具有可持续竞争力的新工科复合型创新人才。

(以上是根据姜永远现场发言进行整理)

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新闻通稿|2021(第七届)MOOC发展大会6月13-14日在京召开

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