新工科背景下我国高校计算机微专业建设探索

2022-03-20 10:24:51 | 浏览次数：

��zoޛ�)j馟�� 总结微专业在培养方案、课程体系、授课方式与结业要求等方面特征，探讨我国高校建设微专业需要解决的问题以及建设思路。

关键词：新工科;微专业;慕课建设

0 引言

相对于传统工科人才，未来新兴产业和新经济需要的是实践能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质复合型新工科人才[1]，新工科专业要求用智能制造、云计算、人工智能、机器人等对传统工科专业进行升级改造。2017年教育部发布《新工科研究与实践项目指南》，提出了新工科建设指导意见，强调新工科专业建设要更加注重模式创新，探索个性化人才培养模式和创新“互联网+”环境下工程教育教学方法[2-4]，提升工程教育效率与教学效果。近几年工程教育专业认证在我国快速发展，这是大力推进工业化进程，培养大量高素质、创新型科技人才的必然选择[5]。

近年来基于“互联网+”的教学模式成为各大高校教育教学改革重点，基于新工科理念的慕课、微课和翻转课堂等智慧课堂教学模式得到较为广泛的实践[6-8]，如基于翻转课堂的MOOC教学体系，改变了以往传统的教师传授模式，教師不再占用课堂时间讲授，而是学生在课前通过e-Learning学习平台完成自主学习[9]。智慧课堂教学模式与传统课堂教学模式相比有6大优势：学习主动化、学习模式高效化、教学方式移动化、数据分析智能化、学习轨迹动态化和测评反馈及时化，这些优势证明智慧课堂教学模式是建设高水平本科教育，全面提高人才培养能力行之有效的教学模式[10]。这些教学模式使学习者可以根据自己的学习节奏进行个性化和自主化学习，受到学生欢迎。另一方面，教师可通过在线系统实时了解学生的学习进度，方便实施在线答疑并根据反馈改进教学方案、提高教学水平。因此，越来越多的教师也积极投入到数字化新教学模式建设中[11-13]。

智慧课堂为学生个性化发展提供了更加广阔的空间，学生可以根据专业兴趣、职业规划选择专业和课程。在这样的创新教学模式下，“微专业”和“微学位”概念逐渐得到推广[14-17]，成为很多高校教学改革建设的目标之一。

1 微专业概述

1.1 微专业特征

微专业在不同的慕课平台上有不同的名称和表现形式，常见的表述如专项课程（Specializations）、项目课程（Programs）、学位课程（Degrees）等[18]。目前已有微专业的成功建设案例，可将这些案例分为面向专业及面向职业两类。前者由高校主导实施建设，后者多由在线课程平台实施建设。这些微专业建设都是通过在线开放的慕课平台向学习者提供课程学习，所需学习课程是针对某一专业或特定职业的微小化、定制化课程，常常由5-10 门左右核心课程组成。这些课程提炼了某一专业或岗位群的核心课程或核心技能，以快速、集中培养的方式，让学习者快速达到某个专业的毕业要求或某一领域的工作技能要求。尤其是面向职业的微专业，其主旨就是快速就业，解决大学专业设置与企业用人需求之间的匹配问题。从就业岗位和市场需求角度出发，以学生职业为导向组织学习微专业课程[14]。表1总结了面向职业的微专业建设在培养方案、课程体系、授课形式和结业要求方面的特征。

1.2 微专业优势与价值

微专业无论对学生、高校还是企业，都有着很强的吸引力。

对学生而言（不仅仅指在校学生，还包括已经就业但还有学习需求的在职人员），微专业的优势与价值体现在：①一种更快、更便宜的学习方式：微专业不包括一般专业的公共基础课，课程设置“微”而精;②零基础转专业学习机会：对学生的准入门槛不高，甚至不设限，有兴趣都可以参与;③更个性化、精细化，紧跟技术趋势学习：微专业定位紧跟新兴产业和新经济需求;④有机会向行业思想领袖学习，获得更多实践训练：不少在线平台推出的微专业课程都以实践案例为核心，设计完成实践作业所需的理论知识;⑤一个持续深造的机会：尤其针对在职人员，可满足他们深造或转专业需求。

对企业而言，参与微专业建设工作优势与价值体现在：①直接参与人才培养与人才发现：不少在线平台推出的微专业课程都以参与企业内推为卖点吸引学生，企业可在优秀学员中选拔人才;②帮助员工提升技能、拓展能力：微专业课程可作为企业培训课程直接面向岗位需求定制;③交流职场实践经验：企业可将自身产业实践经验通过付费教学方式获得盈利。

高校是高等教育的主战场。一方面，高校需要主动布局新兴工程专业建设，提前布局培养人才，引领未来技术和产业发展;另一方面，要加快传统工程专业的转型升级，对现有工程专业课程进行改革创新[19]。对高校而言，微专业课程可能需要教师花费比传统课程更多的时间和精力去建设，但是从中获得的收效也是明显的：①提高学生实践技能和就业竞争力，从而提高学校的影响力和声誉;②推进传统课程内容与授课方式变革：响应国家新工科建设号召，与时俱进并持续改进;③重组高校教育资源，开拓收入增长新途径：充分利用教育资源，扩大授课对象群并通过收取学费获得收入增长。

1.3 微专业与传统专业对比

工科高校传统专业一般需要学生以全日制方式在校学习6-8个学期，修满100～200个学分方可毕业，课程体系涵盖公共基础课、专业基础课、专业必修课与专业选修课等模块。而微专业的特征是“微小快”，仅修满20个学分约5-10门核心课程即可，学期短至1-4学期，学习节奏快。

高校属于科学研究的前沿阵地，但国内高校在本科教学内容上还是偏向传统、经典和基础知识学习，学习内容更新较慢。高校培养的学生与企业需求之间存在矛盾：①高校的“共性”教育与企业的“个性”需求相矛盾;②企业分工过细，每一个工作岗位都要求较深钻研，学生难以适应;③多数学校教师实践经验不足，学生所学知识缺少实用性和针对性[20]。而微专业旨在无缝衔接行业需求，企业参与课程设计，教学内容实时更新、与时俱进。

虽然现在很多工科专业培养方案和课程体系修订中不断加大实践环节比例，但是普遍存在的问题是理论环节占比远大于实践环节，且理论考核更受重视。而在以企业和平台为主导的微专业建设中，实训比重非常大，以实训项目为核心设计学习内容，理论讲解精而少;以实践能力为考核重点，由企业命题和阅卷，如实训项目以代码开发为主，要求提交实现代码并成功运行方可通过。

在授课方式上，传统专业与微专业区别也很大。传统专业是统一的培养方案与课程体系，以线下学习为主。而微专业向学生提供个性化学习服务，提供课程订制与修学建议，以线上学习为主。提供的在线教育资源非常类似于MOOC，与传统的网络课程相比有很大不同。完整的教学模式，使学习者可随时随地参与学习，成千上万的潜在交流伙伴，无疑将促进终身学习和教育平等化[21]。

在学习激励方面，传统专业学习以自觉为主，配以一定的学分预警和帮扶机制，以学生修满学分达成毕业条件为目标，辅以一定的奖学金机制激励优秀学生。微专业学习则是基础知识免费学习、高阶知识付费学习的方式，激励学生坚持学习。有些微专业课程甚至以学习免费、实训或认证收费的方式吸引学生。为了督促学生坚持学习，为每个学生配备一对一的实训辅导并建立在线小班监督学习情况。

2 微专业建设现状分析

微专业概念最早由哈佛大学和麻省理工学院共同创建的非盈利组织Edx于2013年提出[14]，之后产生了多种多样的微专业建设模式。本文按主导方不同，将微专业建设分为在线课程平台主导型、高校/平台/企业三方合作型和高校主导型三类，分别进行分析和讨论。

2.1 在线课程平台主导型微专业建设

微专业建设以平台为主导，吸引著名企业参与。这类微专业多以营利为目的，例如著名的盈利性质在线教育机构优达学城（Udacity），于2014年6月与美国AT&T合作发展纳米学位（Nanodegree）项目，到目前为止提供了28个最热门微专业课程，涉及领域包括人工智能、机器学习、无人驾驶车、网站开发、移动开发和数据分析。在优达学城纳米专业课程平台上，几乎所有课程都由全球著名科技公司高管和工程师授课，例如“机器学习工程师”有Amazon AWS和kaggle工程师参与实战项目设计与授课;“前端工程师”则由Google、GitHub和Hack Reactor的工程师参与授课。每门课程都以精心设计的实战项目为核心展开教学内容，即使如“数据结构与算法”这样的经典基础课程也设计了应用性极强的实战项目。优达学城还向学员提供增值服务，例如一对一的职业规划、基础测评和课程选择服务。

优达学城上的微专业课程并不完全定位到具体职业岗位，但依然有很强的实用目标。如“数据结构与算法”微专业，以网页开发、机器学习和数据工程师等岗位的面试为学习目标，设计为期3个月的学习，包括4周的实战项目。其学习内容包括解决网页服务器的请求路由、搜索项自动完成和斐波那契堆等实训项目，以及100道算法面试题。

优达学城认证证书在企业的认可度较高，相应的学习难度和费用也不低，为200美金/月。对于能在一年内完成学业并通过考核的学生返还50%的学费，并对那些成功完成纳米学位学习的学员承诺如果6个月内未找到工作则全额退款。

国内这种类型微专业建设最知名的应该是网易云课堂的微专业。与优达学城不同的是，网易云参与的企业就是网易公司。网易云微专业授课教师主要来自网易高级工程师和入驻平台的培训机构教师，也有少量购入版权的权威学者授课课程，如吴恩达主讲的“深度学习工程师”课程。

网易云课堂目前开设的微专业主要包含5个热门领域人工智能、数据分析、技术开发、产品运营、设计&摄影专业，费用从免费到9 000元不等。与优达学城类似，其课程也以实战项目为核心，以网易公司成功项目为案例，如网易考拉、网易邮箱、网易云音乐等，也有以竞赛课题为实战项目，如天池等。其它增值服务包括：①专属VIP班级群，由班主任督学、小组互助;②一对一课后答疑、作业批改、就业指导等;③线下沙龙活动，拓展职场人脉。其所有课程都有定向的推荐合作单位，例如“深度学习工程师”推荐就业合作的单位有蘑菇街、51信用卡、丁香园等，优秀学员还可获得网易内推机会。

2.2 高校与平台合作型微专业建设

这类微专业建设最经典的案例就是Edx建设的XSeries。每个XSeries涵盖2-4门传统大学课程，一般需要1-4学期完成，高校授予证书。Edx平台已经入驻了来自世界各地24所大学和学院的40个微证书项目，其中建设最为成功的是麻省理工大学供应链微硕士学位专业课程。该专业课程采用线上线下混合型授课形式，申请学位的学生第一学期在Edx上学习5门供应链专业课程，然后参與线下考试，通过考试就可取得供应链管理微硕士学位。如果要获得含金量和认可度更高的普通硕士学位也可提出申请，经过一个学期在校学习可获得麻省理工大学供应链管理硕士学位。该微学位项目优势：5门课程学习加上考试花费1 200-1 500美元左右，与美国高校高额的学费相比该价位较为便宜;人人可以进入在线课程学习，让学校发现人才的机会大为增加;凡报名参加的，都会尽力完成在线课程要求，经平台统计该专业辍学率很低;混合学习的方式，发挥了线上线下各自的优势。值得关注的是，该在线课程授课内容与传统授课内容相同，而课程学时只有传统授课学时的30%。截至2017年，该微硕士学位项目已经为Edx带来了超过400万美元的收入，其中一半分给学校，另一半将继续投入平台建设。

国内这种微专业建设刚刚开始，主要的合作平台为中国MOOC和智慧树这样影响力大的在线课程平台，例如北京大学国际关系学院开设的“国际组织与全球治理”微专业课程（2019年春季第一次招生），学生必须在两学期内修完该4门专业课程，共计10个学分。该项目与智慧树合作，采用线上与直播课相结合的混合式教学模式，并通过线下考试进行考核，成绩合格可获得北京大学国际关系学院颁发的“国际组织与全球治理”微专业修读证书，学费为12 800元。

2.3 高校主导型微专业建设

国内基本上是高校主导型微专业建设，实施1学期以上的高校有西南交通大学、杭州电子科技大学和华东理工大学。

西南交通大学在网易爱课堂上线3个微专业需学习33门课。课程全部在线学习，通过线下考试和毕业设计后结业。这些课程的在线资源以校内SPOC为主，并未对外开放。在校学生结业后获得辅修专业证书，获得学士学位的毕业生通过考试获得学籍后可入学，学习时长为4个学期。

杭州电子科技大学设立了“计算机信息技术”和“创业管理”两个微专业，采取线上线下混合形式授课。在线课程设置在学校自有平台上，并未对外开放。面向本校大二大三学生，需修满微专业培养方案规定的16个学分。

华东理工大学开设了14个微专业，每个微专业仅包含专业核心课程学习，如电气工程及其自动化微专业包含“电路分析AⅠ”、“电路分析AⅡ”、“信号与系统（含实验）”、“电机学”、“电力电子技术”，“工程电磁场”、“接触网”、“供电系统”和“电力牵引传动与控制”9门课程，是专业必修课。每门课程授课方式与普通专业学生学习方式一致，即与其专业学生同堂听课，考试及课程内容、难度一致。

2.4 三种微专业建设类型比较

平台主导微专业建设面向实践技能培训，以实训为卖点、以就业为目标，与知名企业和职业培训机构合作，几乎没有高校参与。授课方式为全线上授课，所有学习资料都以在线资源方式提供。通常一个专业只有一门大课程，每个课程对应普通专业的多门小课，按照先后修关系组织，学习时间少的仅为1个学期。

高校与平台合作型微专业建设，由高校提供和录制所有在线资源，所提供课程为普通专业的核心课程。在线教学内容与传统教学内容几乎一致，主要以录制视频方式进行教学，辅以课件、测验和作业等资源。授课方式为线上线下混合模式，线下教学保障人才质量并授予含金量较高的学位证书，学习时间可以短至两个学期。目前这种类型微专业尚在建设中，暂没有完整实施一个学期的案例。

高校主导微专业与以上两种都不太一样，是目前我国主要的微专业建设形式。主要面向本校学生，暂没有全面对外开放的微专业。教学内容以专业核心课程为主，在线资源与传统教学内容相差无几。授课方式采用线上线下混合模式，或全线下模式，学习时间通常长达4学期。

3 微专业建设共同特征

高校主导或高校参与的微专业建设，在线资源几乎都由高校提供，而高校提供的学习资源在实践性方面明显弱于平台主导和企业参与的微专业建设，但平台主导的微专业在学位证书的认可程度上远不如高校提供的证书含金量高。通过以上分析，可以发现一个成功实施的微专业建设应该包含以下共同特征：

（1）提供丰富、不断更新的在线资源：在线资源要全面对外开放，吸引各类学员而不仅仅是在校生;充分利用高校已有教学资源，资源的更新速度与频率应该向平台主导型专业建设看齐。

（2）重视企业参与：企业参与比重较大，除了提供专业的就业指导外，还要向学员提供实习就业机会，使学员能够紧跟专业最新的市场需求，提高技能。

（3）大比重实训环节设计：以实训环节为核心或考核项目，设计教学内容，不断通过实训强化理论知识，实训内容设计应该面向最新技术需求且不断更新。

（4）加强互动环节，保证服务质量：能够提供个性化或一对一辅导，转变建设思路，将微专业建设产业化，提高服务意识，将教学作为服务并保证服务质量。

（5）开展线下活动：保障学习质量和了解学习状况的最佳方式是能够面对面沟通交流。通过定期见面课、线下考试和毕业设计，确保学习质量和微证书的含金量。

4 结语

我国高校微专业建设尚处于起步阶段，需要吸收国内外成功案例优点并根据我国国情设计微专业建设发展路线。实施前要解决的问题是：避免混淆微专业建设与辅修专业建设;微专业建设在就业方面优势如何体现;微专业实训环节如何区别于传统课程体系的实践环节;微专业学生在学习方式上与普通专业学生学习方式有何不同。目前高校建设微专业有一个明显误区，就是将所有专业核心课程都制作成慕课，以为这样就完成了微专业建设的大部分工作，其实这是不完备的微专业建设，因为所建设的慕课课程教学内容与传统专业教学内容几乎一致，只是在开课时可以面向非本专业学生选课，无论是考核方式还是学习方式都与普通专业学生一样，其本质依然属于辅修专业建设范畴。未来微专业建设可以参照优达学城、Edx或网易云课堂做法，在实训环节、企业参与和专业认证等方面进行更加深入的尝试。随着社会的高速发展和知识的快速更新，越来越多的人意识到了终身学习的重要性，微专业的成功建设将更好地服务于大众，有力推动新工科背景下全民工程教育。

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