“新工科”视阈下基于TRIZ理论的专业课程混合教学模式构建

撰稿人：王少英

新工科是未来工科类相关学科的发展方向，能较好地适应未来产业的发展和新经济的发展态势，新工科建设是目前经济发展转型的现实需要。面对国家产业需求，我国高等院校积极响应，根据国家指明的方向在多个领域建设起新工科专业，为我国新兴产业发展提供了人才基础。

近几年，混合教学模式在教育教学领域研究非常活跃，混合教学模式要依靠教学资源和教学环境的混合才能顺利实现，这种教学模式把面授和网络教学的优点进行了整合。TRIZ理论（发明问题解决理论）主要解决如何科学有效地使用理论或实际操作工具发现和解决问题。基于TRIZ的人才培养属于教育体系创新的范畴，主要指充分利用科学方法与计算机等辅助教育系统逐步实现学生创新能力的过程。

“新工科”的交叉性、实用性、综合性等特点迫切需要探索新工科专业课程在多资源融合动态的背景下的混合教学模式，特别是将创新能力培养融入新工科专业课程中。为适应新时代“新工科”人才培养模式要求，结合社会需求和我校的办学特色，以“新工科”建设为重要抓手，以应用型人才培养为目标，结合我校“新工科”专业发展目标，积极探索符合民办高校“新工科”专业教学模式，构建了基于TRIZ理论的专业课程混合教学模式。

01.以“高素质应用型人才”培养为目标，开展教学设计

（1）教学设计模型

我校“新工科”专业基于“高素质应用型人才”培养目标，根据相关技术的最新发展和行业、企业需求变化，在把握专业课程的特点上，结合巴杜尔.汉模型，融合TRIZ理论构建动态多资源优化整合的模型。该模型让动态实时评价（包括诊断性评价、形成性评价和终结性评价）和反馈修正贯穿于整个教学过程，分析、设计、开发、实施阶段为并行可逆模式。在整个教学设计中还要重点考虑到五个方面：教学支持与服务、学习流程动态监管与优化、组织架构整合、技术与用户界面设计以及学习行为与职业精神培养。上述多维度模型经过整合简化后可以形成如下模型图1。

图1：简化后的新型教学设计模型

（2）教学设计内容

根据建构主义理论和认知学习理论进行研究，教学设计中应用情景教学、支架教学以及探究式学习。利用TRIZ理论把创新教育融入到“新工科”专业课程的多资源动态混合教学模式中，以培养学生的创新能力为主。教学体现了个性化学习、模块化教学、教学与学习路径动态规划、评价贯穿全过程、覆盖实践教学、注重学习行为重构与学习流程监管、优化。教学设计体现其实践性，充分利用虚拟仿真技术把实践教学融入混合教学设计中。

02.以学生的全面发展为中心，开发与实施混合式教学

（1）开发：

教学资源的开发分为：教师教学资源开发（如在线教学资源库、参考资料、题库、教学用软件等）、学生学习资源开发（如微视频、在线课程论坛、在线测试题库等资源和线下课堂任务、案例分析等资源）以及智慧教学产品和智能教学辅助系统（包括以VR和AR为代表的虚拟仿真，以及应用集成和人工智能技术赋能的教学数据采集系统）。教学与学习资源的开发应以满足设计方案中的需求为主，遵循渐进式增加。

（2）实施：

以我校机器人工程专业课程为例，选用《传感与检测技术》和《工业机器人建模与仿真技术》专业课程，开展混合教学实践的试验。实施分两个阶段：第一阶段以利用现有成熟的教学平台和仿真软件为主，实施混合式教学；第二阶段在已有基础上进行系统平台的二次开发（如Moodle系统、claroline系统）或仿真软件二次开发。在实施阶段动态反馈原设计不足并持续改进。

03. 以创新实践能力提高为抓手，改革实践教学模式

在新工科混合式实践教学上强化实践创新创业能力。实现产教融合，延伸教学实践平台，强化教学实训，实现“产、学、研、创、创”一体化融合。改变工程实践环境和工程实践模式，通过创客模式、将人工智能（AI）、物联网、机器学习等新技术、新模式以及虚拟世界和真实世界的体验融入工程实践教育。

在实践教学中进行线上线下混合，虚拟仿真与现场实操混合，校内实训与校外实习混合，实践应用与科研、双创混合，利用各种教育信息技术和教学资源实现全方位、多维度的混合模式实践教学。培养学生的实践能力、创新能力以及职业精神、吃苦精神，为其成为具有良好道德品质的工程师打下基础。

04.以学生的综合素养为标准，创新教学评价方式

混合式教学设计模型构建个性化教学与学习的成功与否很大程度上依赖于评价阶段，结合布鲁姆有效教学理论，构建混合教学的评价主要包括诊断性评价、形成性评价和总结性评价，并将评价贯穿于教学设计模型构建的整个过程。通过调查问卷、学生访谈等方式收集相关数据，并用于教学设计模型构建的完善和改进。总结性评价是在教学实践完成后进行，通过对各个学生的综合素养形成因素进行全面评价。

基于TRIZ理论的混合式教学评价在整个评价过程中要衡量教学的最终效果，其中对学生创新能力的评价至关重要，同时也是新工科专业的重要培养目标。将TRIZ理论融入混合教学中，主要培养学生的职业发展中，在解决具体工程问题时能熟练掌握TRIZ理论和工具，系统运用TRIZ工具与项目团队共同对新的技术问题进行更有效地分析并提出解决方案，并将学生技能的掌握作为基于TRIZ理论的混合教学模式的重要评价指标。

05.以学生价值观塑造为切入点，融入课程思政元素

为全面贯彻落实“立德树人”的根本任务，在多门“新工科”专业课中融入课程思政元素，如在《物联网技术》中，通过讲解我国北斗定位系统的先进性，增强学生的爱国主义情怀；在《电工学》中，通过讲解电路基本定律的，引导学生树立科学的世界观和强国梦。通过将“课程思政”融入新工科混合教学模式，在泛在学习环境下潜移默化形成学生正确的价值观，培养学生职业精神、工匠精神、吃苦耐劳和爱岗敬业精神。

未来，在“新工科”视阈下，我校将继续基于TRIZ理论构建专业课程混合教学模式，借助人工智能、大数据和云计算等新技术与教学内容相融合，整合优化与之相适应的学习组织架构与多种资源，形成新的教学系统，实现动态调整教学方案路径，快速帮学生建立学习自信心，满足学生个性化学习需求，以培养学生自主学习行为的积极性。

（此文观点来自河南省新工科研究与实践项目：“泛在学习视阈下新工科专业课程混合教学模式构建研究与实践”项目编号：2020JGLX095）