“微專業”是從社會需求角度出發,以市場和就業為導向展開教學,最終目的是為了提升學生的實際操作能力和應用技能,滿足實際崗位需求。理論與實踐的雙向互動是“微專業”價值提升的特色路徑,在總結各學者從不同角度對“微專業”進行理論建構的同時,也發現相關實踐案例和實踐經驗較為匱乏。基于微專業建設的研究與實踐,提出以學生職業發展為導向“微專業”建設的理路和要件,并通過“訊飛幻境智能工程”微專業建設的實踐案例為地方應用型高校“微專業”建設提供路徑選擇。
一、微專業人才培養的現存問題
(一)狹窄的受眾規模制約培養計劃與教學模式的更新
主修專業的學業壓力與未來發展的不確定性一直影響著學生多樣化專業學習的選擇。微專業學習因其無時間、場地限制的時空優勢,近幾年備受師生推崇,但尋求職業發展與技能提升的社會在崗人員仍是當前微專業最主要的學習者。強行業導向及專項技能強化的培養計劃,構成單一且領域分布零散,不利于多學科跨界知識的整合與銜接,且與當今學生的速成功利心理相違背,變相削弱了選讀意向。受眾范圍的局限不僅造成微專業培養方案改革動力不足,也會導致多樣教學方法嘗試的信心缺失。同時,微專業全線上的教學模式,缺乏教育臨場體驗、師生即時交互與教學過程反饋,教學效果大打折扣。
(二)普適化的教學內容限制教學質量的提升
考慮學科專業跨度、受眾的受教育程度與行業差異,微專業會對相關主體專業的課程體系進行歸整精簡,但培養架構同質同型,課程質量良莠不齊,普適通用的教學內容無法完全契合學生個人提升需要與高校人才培養實際。同時,相對開放的考核方式與寬泛的考核標準無法完全對標高校相應專業課程的考核要求,教學效果難以保證。盡管微專業學習認證對學生未來求學和就業會帶來一定附加價值,但基于第三方平臺提供的學習認證標準存在差異,不能完全真實可靠地反映學生對領域知識和技能的掌握程度,極易出現考核不公平現象。
(三)教學資源配置失衡阻礙微專業的深度發展建設
受制于主體專業的發展規劃、教學設施、師資力量等因素,微專業絕大多數依靠高校剩余教學資源建設,資金投入有限,且缺乏專業規劃團隊,發展進程緩慢;同時,高校整體專業發展進度不平衡,教學資源向優勢學科傾斜,而微專業大多依托院際間進行跨學科專業協同共建,過程協調繁雜,專業教學體系耦合受限;又如人工智能、大數據、虛擬現實等新興學科,其主體學科專業建設尚處于探索發展階段,未形成成熟完備的課程管理體系,微專業建設更是無從提及,無法滿足學生的多樣化學習需求和全面發展。
二、微專業建設的關鍵環節
(一)產業需求型創新人才培養模式研究
依托我校現有硬件資源,借助訊飛幻境(青島)科技有限公司等企業相關優勢資源,以學生職業發展為目標,圍繞應用型創新人才培養目標,如圖1所示,探討產業需求型創新人才培養模式,打造“校企雙驅動+項目教學法”協同育人機制。
(二)課程“三維素質培養”體系的重構
提煉各學科核心知識,構建與能力要求響應的課程體系。微專業課程體系應具有精煉化、序列化、實用化的特點,通常在3-8門左右,理論與實踐并重,使學生通過較短周期的學習掌握特定領域的核心知識和技能。形成基于“課程難度—課程類別”的縱向專業理論挖掘、“培養階段—課程類別”的橫向專業技能擴展以及“培養階段—課程難度”的全域專業能力進階的微專業三維素質培養課程體系,如圖2所示。
(三)校企雙向融通,鍛造“雙師”型師資隊伍
依托院校產教融合背景優勢,內培外引,矩陣協同,以創新技術人才、技能大師、產業教授為“頭雁”,以跨校際的虛擬教研室為組織形態,基于專業知識、技能、教學水平、閱歷等基本職業素質要求,打造跨時空、跨院校的微專業課程的“雙師型”教師團隊,如圖3所示。
三、訊飛幻境智能工程微專業的構建與實施
為滿足“人工智能+X”國家戰略的重大需求,大數據學院率先開設了“訊飛幻境智能工程”微專業,聯合訊飛幻境(青島)科技有限公司共同培養VRAI人才。該微專業的課程通過企業真實項目案例化方式進行授課,課程中使用的教學案例模型,由人工智能教研室和人才需求合作企業共同研究確定,技術要求與標準基于企業已發售商業產品的開發標準制定,培養學生開發、建模、動畫及編程等的能力素養,利用真實項目開發提升學生的實踐能力、合作意識、團隊精神及職業能力素養。該微專業屬于跨專業、跨學科人才培養模式,培養社會急需的人才。該班學生修滿學分、通過考核,頒發微專業證書。
(一)微專業的培養目標與課程體系構建
“訊飛幻境智能工程”微專業是一個多領域交叉融合的前沿學科,為了解決人才的供需矛盾,把機電類、藝術類、計算機類等與“人工智能+虛擬現實”相近專業的學生吸引來,通過彌補其原專業的欠缺,,培養出可從事人工智能領域工作的技能,富有多學科交叉融合能力以及具備終身學習意識與能力、具有團隊協作意識、精益求精的工匠精神和高度責任感的創新型、復合型、應用型技能人才。
1.課程體系的理念
(1)以實踐項目的成果為導向,實現知識與能力的融合
微專業的課程設置以實踐項目為載體,以“人工智能+虛擬現實”為背景,以“知識能力”的有機融合,能夠解決復雜問題的綜合能力為目標。
課程體系如圖4所示,以三級項目為核心,分為一級課程學習項目、二級課群學習項目、三級項目設計類和四級產品設計類。
一級項目主要目標是奠定基礎知識。通過基礎課程項目選擇和訓練,補充學生在原專業沒有學習的學科基礎課程內容。片面的單個課程的學習,并不能滿足多學科交叉融合能力的培養,同時,由于微專業的學生是在課余時間訓練,無法有充裕的時間作為保證,通過二級和三級項目設置,以團隊合作方式,按照相關課群進行項目的應用和設計,提高學習效率。最后,通過四級產品設計類項目的訓練,達到解決復雜問題的綜合能力的培養目標。
(2)以“支架式”理念,建構課程序列
微專業的學習,時間不占優勢,因此要充分發揮學生的學習興趣,科學設計課程項目序列,達到有效、高效的訓練計劃。
課程體系采用支架式建構過程,即學習階段、實踐階段、應用階段和研究階段,通過設計合理的漸進螺旋式實踐項目的學習,實現最終智能機器人微專業人才培養目標,如圖5所示。由于“訊飛幻境智能工程”微專業課程涉及多學科交叉融合,所以項目設置充分考慮融合的特點,實現本科專業與微專業的融合、知識與能力的融合、競賽與項目的融合、理論與實踐的融合。
2.課程體系的設計
(1)項目驅動體系結構
按照培養目標和學生的可利用時間,“訊飛幻境智能工程”微專業設定了一年的學習計劃,即兩個學期的課余時間和寒暑假完成教學項目。微專業設置4門專業課程,共計15學分282學時。其中包括2門微專業的專業基礎課:C#程序設計和Unity開發;2門微專業的專業核心課:AR、VR技術和AR項目實踐;微專業的課程設置如表1所示。
表1 訊飛幻境智能工程微專業課程設置及教學進程計劃表
序號
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課程名稱
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學分
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總學時
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學時分配
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開課學期
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理論學時
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實踐學時
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線上學時
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線下學時
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1
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C#程序設計
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4
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64
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32
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32
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32
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32
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1
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2
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Unity開發
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4
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96
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32
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64
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32
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64
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1
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3
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AR、VR技術
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2
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48
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16
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32
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16
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32
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2
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4
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AR項目實踐
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5
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90
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90
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90
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2
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C#程序設計:本課程為編程基礎,主要包括初識C#程序、用C#描述簡單數據、用C#描述數據的簡單處理、實現輸入輸出、實現順序結構和簡單的選擇、實現復雜的選擇結構、實現簡單的循環、實現復雜的循環、遞推與枚舉算法、實現異常處理、實現方法定義、方法調用示例、提高方法調用的效率等內容。
本課程通過課堂講授、實訓實踐、項目實現等教學環節,以啟發式教學思想為指導,運用比較分析、實例講解、項目案例等教學方法,幫助學生深入體會C#編程基本技術,并能夠結合Unity對模型進行調試。
Unity開發:本課程講授Unity開發中常用的技術,以及各個主流平臺下進行3D應用開發各方面的知識。對學生在3D開發領域的就業,提供有針對性地訓練,拓展其就業空間。通過本課程的學習,學生能夠掌握Unity開發的基本理念,熟悉Unity游戲開發的基本技巧和流程,并具備從事3D游戲開發工作的基本技能。
為了順利達到本門課程的教學目的,在教學中要采用知識講授與實際案例分析相結合、知識吸納與實際動手操作相結合的教學手段,使學生不僅學到了知識,還基本具備了將知識與實際相結合的能力。對于一些重要的基礎問題和核心技術也有比較透徹的討論,對一些實際開發的應用技巧和開發方法有比較深入地講解。
AR、VR技術:課程地介紹了VR/AR制作的最新技術,以及VR/AR產品制作的規范流程,通過按照VR/AR項目的制作流程,由淺入深地講解VR/AR相關技術的知識,課程包括VR寫實場景組件制作:小型物件模型制作;中型模型制作;大型建筑模型制作。AR項目制作:AR技術特點與產品開發思路;AR產品的識別圖制作;學習內容動畫的制作;U3D的AR項目開發;完善項目并發布。分為VR/AR美術設計、VR/AR高級引擎應用。
本課程通過項目案例化方式進行授課,課程中使用的教學案例模型,由人工智能教研室和人才培養合作企業共同研究確定,技術要求與標準基于企業已發售商業產品的開發標準制定。
AR項目實踐:本課程以項目化的方式進行企業真實項目的復現及設計。主要包括AR課桌開發工具包學習、課程示例學習、修改課程實戰;成立建筑課題項目組,設計并完成建筑課程的項目。
培養學生建模、動畫及編程的能力素養,利用真實項目開發提升學生的實踐能力、合作意識、團隊精神及職業能力素養。
(2)建立“學生小組-雙導師-班級”的三級教學管理模式
微專業班級的教學管理模式如圖6所示,4個同學形成學習小組。充分考慮同學在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色,一個團隊中的成員包括了人工智能、計算機、物聯網工程、大數據四個專業的學生。
小組通過雙導師制管理,實現多學科背景下的教學過程。一個為指導老師,對學生總體指導,另一個為動態專業指導老師,不同的老師對不同專業、不同階段、不同項目指導學生小組答疑解惑。所有的小組,構成班級,統一執行培養計劃。
(二)微專業的教學方式
“訊飛幻境智能工程”微專業采用線上+線下混合教學方式,通過線上自主靈活學習、線下見面課和線下實踐課達到教學目的。
1.線上自主靈活理論學習
通過語雀APP考勤、作業提交、學習筆記、課程資源、項目協作開發的統一平臺,學生自行靈活安排學習時間在線學習“訊飛幻境智能工程”微專業的視頻講解及操作課程,并在線完成章節彈屏知識點問答、章節內容測試。
2.線下見面課互動交流學習
按照“訊飛幻境智能工程”微專業課程負責老師的約定時間參加線下見面課,如圖7,完成老師布置的作業、調研報告、設計報告與實踐報告,并參加老師組織的各種小組討論與課程匯報。
3.線下項目設計技能學習
項目設計教師團隊集體向學生發布項目,重點介紹項目的任務和要求,并給學生說明最終要提交的成果和答疑老師、指導老師的職責與時間安排表。
項目發布后,答疑教師會制定詳細的周進度表,指導教師根據周進度表督促學生依據計劃、按時間完成相關內容。學生在項目學習和制作過程中,會遇到各種困難和問題,需要通過自主學習、小組討論、生生對話、教師答疑等方式得以解決。教師會在周末集中面對面答疑,主要解決學生的思路問題,充分發揮指導作用,避免讓學生少走彎路。生生間的對話,主要討論具體的學習、制作問題,形成學習協助小組,整個項目學習流程如圖8。
(三)微專業的人才培養實施
“訊飛幻境智能工程”微專業課程自成體系,學生入門門檻低,無需前置課程學習要求,在校全日制各年級本科生均可報名,不限定學生的專業。該微專業2023年開始,在青島黃海學院全校招生運行,通過學校網站、大數據學院微信公眾號等統一發布“訊飛幻境智能工程”微專業介紹和招生信息,。微專業招生信息發布后,第一批次“訊飛幻境智能工程”微專業學生先從大數據學院錄取25人,其中學生來自計算機科學于技術、數據科學與大數據技術、人工智能、物聯網工程、經濟統計學、虛擬現實等專業。
(四)微專業課程體系評價機制
1.建立動態“流動”的學生評價機制
微專業的學生以虛擬現實的興趣為導向,以創新意識和創新能力培養為依據,從各年級學生中選拔,學生利用課余時間和假期完成項目的制作。通過建立學生流動機制,進一步促進學生學習的積極性,在公平、公開的競學習中,保障項目的實施質量。
2.建立課程項目的多維度反饋機制
以項目為載體、以成果為導向的教學實踐過程,需要建立一種有效的持續改進機制,從而能夠持續地改進項目設計。建立實踐過程反饋機制、項目制作質量反饋機制和項目成果反饋機制,通過全過程跟蹤學生的單個項目完成情況和總體項目完成效果,利用多維度反饋,進行縱向和橫向對比分析,及時調整實踐項目。
“訊飛幻境智能工程”微專業課程考核均采用集中時間考核方式,考核內容U3D的AR項目設計,未通過課程考核者允許補考一次。學生如有特殊情況未能在規定時間修完學分,可進行課程補修,最長學習時間不超過錄用日期后24個月。“訊飛幻境智能工程”微專業實行學分制,學生在其規定的修業年限內修滿該微專業培養方案所規定的15個必修學分,成績考核合格后,頒發訊飛幻境智能工程微專業結業證書、表現優異者直接被企業錄用。
四、“訊飛幻境智能工程”微專業的特色與優勢
(一)“人工智能+虛擬現實”教學內容融合設計
基于人工智能和虛擬現實等行業所需崗位及崗位能力需求,融合創新設計微專業的教學體系與課程內容,使學生能夠系統掌握人工智能和虛擬現實的理論知識、核心技術與實踐操作技能,靈活應用人工智能和虛擬現實技術,提升學生綜合應用能力、創新創業能力,使學生成長為具有核心競爭力的復合型應用技能人才。
(二)線上線下混合式教學模式
利用語雀APP統一平臺,學生可靈活安排時間學習微專業的線上課程在線教學視頻,完成每一章節的在線彈屏互動問答與章節測試;線下參加老師組織的見面課,師生互動交流學習,匯報VR/AR課程設計作業,并參加線下小組討論;學生線下到訊飛(青島)科技有限公司參加實踐操作技能練習,熟練VA/AR項目的開發與綜合應用。
(三)項目驅動式的教學方法
“訊飛幻境智能工程”微專業實施項目驅動式的教學方法。微專業在實施過程中以教學項目為核心組織教材內容,可在最大程度上提高微專業學生的實踐能力與解決問題能力。同時,項目驅動式教學方法能夠有效突出學生的主體地位,保障微專業學生學習自主性的提升,在實際的教學過程中更加重視師生之間的協作與對話,進而促進微專業教學任務的高質量完成。
(四)思政元素融入微專業
通過引入人工智能與虛擬現實密切相關的思政案例,將思政教育潤物細無聲地融入到“訊飛幻境智能工程”微專業,不僅讓學生加深對人工智能、虛擬現實專業知識的理解及綜合應用,而且能引導學生樹立正確的人生觀和價值觀,培養求真務實的工匠精神,激發學生報效祖國的家國情懷,培養具有愛國情懷、科學精神、職業素養和社會責任感的高素質“人工智能+”微專業人才。
五、微專業建設實踐的效果與思考
(一)微專業學生的收獲
通過學習微專業,學生在相對較短時間內系統性地完成一門專業的學習,學生作品圖如圖9。不同于普通的專業培養,微專業著重于縮短培養周期,優選教學課程。學生完成一定的學習活動并通過相應的評價體系,就可以獲得微專業的結業證書,這種培養模式的創新,充分調動了學生的學習熱情,為他們提供了一種全面、系統、規范的提升能力的途徑。微專業學生的選拔,不限于專業背景,只要具有相關理工科背景的學生,都可以參與微專業的學習。
(二)微專業建設的思考
首先,優化微專業的培養計劃。與普通專業的培養計劃優化情形類似,為了與時俱進,微專業的培養計劃也需要按照一定周期進行調整和優化。考慮到微專業是一種新的培養模式,人工智能又是一門快速發展的學科,“訊飛幻境智能工程”微專業的培養計劃應適時縮短優化的周期。
其次,推進微專業教師教學水平進一步提升。為了更好地服務微專業的建設,任課教師需要不斷自主學習。寬廣的知識儲備是微專業教師所必備的素質,教師需要和多專業背景的學生交流溝通。除此以外,任課教師要開展集體備課等教學活動,充分發揮集體的優勢,在交流和溝通中探索微專業發展的最佳途徑。在下一步工作中,還要推進任課教師與其他學院教師的定期交流,了解不同專業背景學生的學情,這對優化培養計劃和教學內容都具有重要的指導意義。