科技与出版, 2019, 38(4): 93-97 doi:

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基于新工科背景的计算机类专业教材出版的转型思考

张民

清华大学出版社,100084,北京

编委: 张广萌

摘要

自教育部积极推动新工科建设以来,各高校的新工科建设工作蓬勃发展,计算机类专业的教材建设是计算机人才培养模式的重要环节,与新工科建设工作的匹配度亟须改善。文章分析新工科发展对计算机类专业教材出版转型的迫切要求,探索新工科背景下计算机类专业教材出版在理念转型、内容转型、形式转型和服务转型等方面的实施路径。

关键词: 新工科 ; 计算机类专业 ; 教材出版转型

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张民. 基于新工科背景的计算机类专业教材出版的转型思考. 科技与出版[J], 2019, 38(4): 93-97 doi:

2017年以来,教育部积极推进新工科建设,先后发布了“复旦共识”“天大行动”“北京指南”和一系列推进新工科研究与实践项目的通知和行动指南[1]。新工科建设是为了适应新工业革命的发展而进一步调整学科专业结构、拓展和提升工程教育改革内涵,并将之拓展到多学科交叉领域的一项复杂的系统工程。面对快速发展、不断深化的新工业革命和创新型卓越工程科技人才培养的迫切需求,各高校都在加快新工科建设工作,积极将现有的专业培养模式按照新工科的要求转型,而教材等教学资源的建设是人才培养模式中的重要环节,作为教学资源提供者和共同建设者的教育出版机构也理应跟踪和顺应新工科的改革与发展,高校教材出版的转型势在必行。

1 新工科发展对计算机类专业教材出版转型的要求

在我国的工科专业类中,信息类专业点和在校生数量都约占30%,而在信息类专业中,计算机类专业点又占比近半[1]。我国的计算机类专业包括计算机科学与技术、软件工程、物联网工程等基本专业,以及智能科学与技术、数据科学与大数据、网络空间安全等特设专业,是新工科建设中数量最多、影响最大的专业类。新工科是在新技术、新经济和新业态的驱动下应运而生的,而社会与经济发展的新形态无不与计算机相关技术密切相关,计算机类专业的转型将在新工科建设与人才培养过程中发挥重要的作用,也必然对计算机类专业教材的出版提出更高的要求。

1.1 新专业对计算机类专业教材的要求

计算机类专业是新工科建设中最为活跃的专业类,目前已有6个基本专业和7个特设专业。其中,既有新兴专业(例如物联网工程、网络空间安全等),也有由不同学科专业交叉而产生的新生专业(例如新媒体技术等)。这些新专业往往设立时间不长,高校建设经验不足,适合新专业的教材和教学资源更是急缺,需要高校和教育出版机构共同努力,尽快为这些新专业建设一批符合新工科建设要求的新教材。

1.2 新工科背景下的人才培养模式改革对计算机类专业教材的要求

新工科建设的主要目标是“主动布局、设置和建设服务国家战略、满足产业需求、面向未来发展的工程学科与专业,培养造就一批具有创新创业能力、跨界整合能力、高素质的交叉复合型卓越工程科技人才”[2]。在新工科背景下,计算机及相关专业学科的内涵和边界都发生越来越多的改变,并引起相关领域的拓展甚至重构,这势必对计算机类专业人才提出新的要求,计算机类专业的培养目标、培养标准、课程体系和人才培养模式都需要进行调整和创新,也必然会对计算机类专业教材和教学资源建设提出全面调整的新要求,共同支撑新工科背景下计算机专业人才培养目标的达成。

1.3 新教育模式对计算机类专业教材的要求

在新工科建设和人才培养过程中,教育模式的改革和创新也是重中之重,须着重发展更加多样化和个性化的教育模式。对于计算机类专业来说,应着重发展面向计算机系统能力培养的教育模式、产学合作协同育人的教育模式、多学科交叉融合的创新教育模式和基于MOOC/SPOC的在线学习教育模式等。这些新教育模式的建设和发展,都需要配备内容先进、形式创新的计算机类专业教材和相应的教学资源。

教材等教学资源的建设是人才培养模式中的重要一环,教学模式的更新归根结底要落实到教学资源和教材建设上。随着新工科建设的推进和发展,计算机类专业面临前所未有的大发展和深刻变革,而目前的计算机类专业教材建设尚不能完全符合新工科背景下计算机类专业发展的需求,在理念、内容等各个方面都亟须转型,须积极配合新工科背景下计算机类专业人才培养模式的变革与发展,多方融合,努力创新,建设与新工科发展相匹配的计算机类专业教材和教学资源。

2 基于新工科背景的计算机类专业教材出版转型的实施路径

2.1 理念转型

理念是行动的指导方针,只有明确了正确的方向,才能使改革行之有效。在新工科建设的整个过程中,都需要遵循新理念引导高校人才培养各个环节的具体行动[3],高等教育出版理念也需要配合高校的教育教学理念及时调整。对于计算机类专业教材建设来说,须树立和遵循如下3个理念。

2.1.1 “服务国家战略”理念

“服务国家战略”理念是新工科建设的出发点,也应是专业教材出版的建设方向。计算机类专业教材出版应主动服务国家战略,为布局、设置、建设和发展计算机类相关的新工科专业服务,为培养各种层次和类型的卓越计算机科技人才服务。

2.1.2 “对接产业,引领未来”理念

主动对接并满足产业和行业需求,引领产业未来发展是新工科建设的落脚点和新起点。计算机相关产业结构的调整和升级,新兴技术和新产业形态的出现,都需要计算机类专业教材出版转型以满足产业需求。要对计算机相关产业的未来发展环境进行战略性分析,积极配合新工科建设过程中计算机专业学科结构的调整和更新,及时调整计算机类专业教材的建设方向、选题品种及内容结构。不仅要积极应对计算机产业当前的发展和变化,也要为引领计算机产业未来的发展提前布局,主动为计算机相关产业急需的各类计算机工程人才培养做好服务。

2.1.3 以学生为中心理念

新工科建设要求必须树立以学生为中心的理念,将其贯穿于人才培养的全过程。这一理念强调学生的学习成效和未来发展,要求教育教学活动均要围绕学生的个性特征、兴趣爱好和学习潜力来开展。相应地,计算机教育出版也不应再局限于传统的知识传输方式和学科逻辑结构,应将知识成果化的传统理念转换为以学生和学习者为中心、以学生的学习过程和结果服务为导向的出版理念。

2.2 内容转型

在新工科的发展和建设过程中,高校计算机类专业教材出版的内容转型是非常重要的环节和任务,可以根据新工科发展的不同阶段以及各高校和专业的具体情况选择如下两种实施路径。

2.2.1 渐进式转型

目前高校计算机类专业建设尚存在一些与新工科建设目标不匹配的问题,例如,专业培养目标尚不规范,课程体系的结构趋同,没有很好地将专业培养目标中的培养要求细化为知识、能力和素质并落实到具体课程的对应关系矩阵。在新工科建设的初期,对于计算机类专业(尤其是基本专业)的教学改革和教材建设,可以采用渐进式转型。

一方面,应深入研究和预测计算机相关产业未来人才的需求和发展趋势,分析新经济对计算机类专业人才培养提出的知识、能力和素质新要求;与此同时,应与高校、教学指导委员会等机构和行业专家共同合作,研究新工科背景下计算机类专业的新的知识框架及内容体系,调整或构建新的专业培养方案和培养标准,研究与培养方案对应的分类、分层次的新课程体系及课程内容框架,并按照研究成果系统地组织专业教材大纲和内容,使之不断改进以适应新工科建设的目标和要求。其中的关键工作和教材建设的重心在于根据专业培养标准的要求科学设置课程并组织内容,逐步完善计算机专业教材体系,着重打造有利于培养学生解决复杂计算机工程问题的能力,能够支撑面向新工科的创新创业教育课程体系和计算机工程实践教育体系等的教材和教学资源。

2.2.2 突破式转型

计算机类专业是新技术最集中、发展最活跃的专业类,其发展对于新工科人才培养模式改革等方面具有引领作用。在新工科发展的一定阶段,甚至可以不拘泥于现有的课程体系构建和内容组织方法,采用跨学科的研究方法,将系统科学和计算机科学的思想和典型方法运用到教育领域,构建面向计算机系统的工作过程的课程体系结构框架,不同的计算机系统还可进一步发展为更多种类和特色的课程体系,有利于各校形成独具特色且适合本专业培养方向的课程体系和教材体系,呈现丰富多元的面貌,从而较好地解决计算机专业课程体系和教材体系过于学科化和千校一面等问题。

另外,还要着力建设一批人工智能、数据科学与大数据、物联网工程和网络空间安全等新兴和交叉学科专业的教材,充分发挥计算机与相关专业融合和跨界的优势,根据市场和工业需求提前布局,突破学科壁垒和专业樊篱。以项目完成、问题解决等为逻辑,基于工业价值链来构建模块化课程,开展学习成果导向的课程体系重构,建立能力达成与课程体系、教材体系之间的对应关系,构建遵循工程逻辑和教育规律的课程体系和教材体系。

当然,对于计算机类专业教材出版,无论采用哪种转型路径,都要注意须满足《计算机类专业教学质量国家标准》的基本要求,并在此基础上积极创新,构建符合新工科发展目标的教材体系和内容结构。

2.3 形式转型

在新工科背景下,计算机类专业教材的形式也应配合新工科的特点,充分利用新技术,突破传统出版的形式束缚,全方位研发数字化资源,从单一的平面化向多维度、立体化和全媒体方向发展,努力实现传统出版与数字出版的融合创新。

首先,可以通过二维码等技术建立纸质教材和数字化教学资源的有机联系,并基于优秀的纸质教材研发新形态教材,积极建设MOOC等优质在线开放课程资源,设计多层次的实践环节。其次,可以通过整合图像、视频、交互设计和流媒体等多种元素,结合3D打印、VR技术等先进科技手段,实现教材内容与载体的灵活组合。再者,应充分利用机器学习等技术,在教材的数字内容组合与调整、内容自动生成等出版环节发挥独特作用。甚至可以建立信息化、智能化和一体化的网络学习平台。网络学习平台既可以由出版机构自主研发,也可以与高新技术企业合作。

总之,计算机类专业教材出版的形式转型要努力形成一种融合创新范式,将教材和教学资源的各种新形式进行创造性的融合并使之互相补充、互为支撑,不仅注重叠加效应,更要争取质的飞跃,从而形成满足新工科发展的核心竞争力。

2.4 服务转型

新工科背景下的高等教育出版机构不仅是教材出版者和提供者,而应努力成为真正的教学资源服务甚至学习服务提供者。

2.4.1 提供基于教材生命全周期的教学资源服务

立足于计算机类专业教材的生命全周期,从新工科的计算机类专业的教学需求出发,策划和管理从立意引领到推广改进的教材产品全流程。将策划前期服务,教材建设中的平台服务(包括教学辅助平台、作业平台、考试平台和实践平台等),以及利用新技术进行的新媒体融合的宣传推广服务等所有环节进行一体化设计,提供完整的教学资源链服务。

2.4.2 提供全方位、个性化的教学资源和学习服务

(1)为使用教材的学生和教师提供个性化服务。例如,针对学生使用教材时的疑问和困惑,对学习资料进行补充和完善,并及时纳入新规范、新知识、新方法、新技术;为教师进行教材推荐和演示,为教材协同开发、教材应用经验分享、教学方法和相关课程培训,以及教学资源共建提供支持,以满足学生和教师的个性化需求。

(2)为高校提供课程定制服务。利用数字化资源和网络教学平台展示多样化、交互性强和服务个性化等特点,突破传统的时空界限和专业壁垒,为教师和学生提供从资源建设、平台环境、教学活动支持、课程评价到课程出版的个性化定制整体解决方案和全方位的教学服务。

(3)为学习者提供机器学习自适应学习平台。通过分析和记录学生的学习数据、习得规律等,提供智能的个性化推荐和指导,甚至提供针对学生个体的自适应调整和教学材料组织等学习服务。机器学习在教育出版领域的运用使教育出版向智能化方向发展,已产生了许多新形态的产品和服务。教育出版机构应把握契机,实现机器学习与出版业务的深度结合,真正实现从教材和内容提供者到教育和学习服务者的转变。

3 结语

计算机类专业的发展非常迅猛,也有不可预期的发展前景。对于新工科时代的计算机人才培养来说,培养学生的全球观、生态观和法规意识等变得越来越重要,计算机类专业教材体系构建也应更加注重多元、注重社会和科技发展等带来的影响,以更加开放的心态和步伐不断更新,以高等工程教育理论和计算机科学与技术方法论等不断发展的理论指导专业教材的建设和改革,不断适应计算机行业日新月异的变化,真正达到新工科的建设目标。

参考文献

吴爱华侯永峰杨秋波.

加快发展和建设新工科 主动适应和引领新经济

[J]. 高等工程教育研究,2017(1):1-8.

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林健.

面向未来的中国新工科建设

[J]. 清华大学教育研究,2017(3):26-35.

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林健.

新工科建设:强势打造“卓越计划”升级版

[J]. 高等工程教育,2017(3):7-14.

[本文引用: 1]

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