报告一:关于未来工程教育的几点模糊认识
中国工程院院士,华中科技大学 李培根教授
模糊性
透视VUCA-模糊性
Ambiguity
学科界限
虚实:几乎所有企业都将在多元宇宙的整合环境下开展新一轮转型
埃森哲率先提出多元宇宙;虚实融合:数字孪生体与数字主线
主从身份:主-从模糊:人辅助设计(HAD)与计算机辅助设计(CAD);谁是工具?根据全息画面指导,进行标准化操作,可看到工作步骤,面前设备或物品的信息,工作行动路线,不仅避免出错还提高效率。人类将不断尝试开发出更多在在人-机关系中似乎扮演主作用的智能系统,同时又利用智能系统这种工具,形成超越人类自身智慧的超能力。如何让未来的工程师不至于沦为智能系统的工具?在智能时代,不能指望人在解决具体工程问题上超越智能系统的能力。可否期望卓越工程师在针对某一工程问题时具备某种意识流?
模糊的意识流:意识流是模糊的,意识流需要宏思维:从系统的角度,从时间、空间的大尺度去观察、思考问题;
透视模糊性:智能技术的发展,将使用很多界限或关联变得模糊
成绩-能力关联:以前学校中成绩好的学生,能力 也较强,数字-智能技术将
知识-智慧
学习空间界域:跨域。互联网、虚拟现实
消除了个体差异的模糊总体(循证医学):传统的循证医学以模糊的总体(消除了个体差异)替代个体,又以简单化,精确的方式处理
模糊性:利用/消除
未来工程师既要能利用模糊性,又要善于消除模糊性
话题2奇点?拐点?拐点依稀可见
奇点将至:AI或开启新一轮科技革命
生成式设计-Ansys Discovery Live引入了一种用于创成式设计的交互拓扑优化设计
拐点?超越人类思维-设计;ChatGPT带来的巨大范式转移,设想如果人工智能系统可以把大量领域里的所有。。。
可以预计AI模型可以让工科的工作有质的改变。
数字智能时代的职业变化-AI影响:数字化,智能化,很多岗位的骤变
GhatGPT对人类社会最为根本的改变将发生在教育领域
传统的教育体系看重传授知识,传统以传授知识为主的教育模式受到挑战,将来教师最重要的工作不再是知识传授,教师工作形态可能迎来拐点
语言:处理信息的复杂度。我们能够理解和告诉别人的世界的复杂度,最高不会超
孪生空间人类认识和处理工程深层次物理问题所存储的空间将迎来拐点
管理和技术人员的存在环境和形式将发生改变,将迎来拐点
产品开发,如何通过元宇宙技术给用户更好的体验?企业如何通过元宇宙技术使员工
转型与变革
迎接拐点来临,需要转型与变革:重要的不是新增专业,重要的不是新增学院,重要的是全面的转型与变革,虽然转型与变革非一朝一夕,但现在就应该谋化、推动
未来的转型变革与以前的教育改革不同之处
以前和现在未来
参与者少数教师全体教师
教育的中心教师为中心学生为中心
教育的主要导向知识导向为主问题导向为主
学习空间基本在现实空间现实空间+虚位空间
能力培养处理复杂工程问题善用智能工具
知识传授人类教师数字教师为主
结语:在一个急剧变化的时代,在一个拐点即将到来的时代,任何的迟疑将导致机遇错失
国家要推动教育的全面转型与变革,抓住培养新型、卓越创新人才的机遇,以实现国家的崛起;学校要做好教育转型的准备,一流取决于转型与变革的进程,尤其是青年教师,要做好转型的准备。
报告二:从CDIO到一体化专业建设
——多重需求背景下CDIO模式工程教育的系统思考
中国核动力研究设计院原书记,成都信息工程大学原校长 周定文教授
基本逻辑
多重需求:OBE,专业认证,教学评估,教改项目,课程思政,产学研合作
如何进行工科专业建设?分析需求和规律系统归纳,应用CDIO模式进行一体化专业建设,CDIO目前仍然是先进,成熟,完整的工程教育模式,工科专业人才培养模式可以应对以上所有的事情
一、人才培养是根本,工科专业建设相关问题分析
专业建设的涵义
需求&要求——》一体化专业建设:遵循高等教育、工程教育规律
二、需求分析
(一)CDIO是基于工程背景并符合工程规律的工科专业人才培养模式
(二)OBE
(三)工程专业认证
(四)教学评估
(五)教学改革工程/项目 从原来的数理化到回归工程 :CDIO、卓越计划、新工科(新的工科和和工科新模式),今后的改革可能不仅限于拿奖,而是工科新模式
三、需求的相互关系与规律
1、OBE是教育教学的重要理念,也可以是开展工作基本逻辑
2、CDIO、教学评估、工程专业认证都体现了OBE理念
3、教学评估、工程专业谁是学校的外部评价或认证
4、教育部的教学(质量)
四、综合多重需求应用CDIO系统推进一体化专业建设:一体化专业建设方案
五、加强教育教学大数据在质量评价中的应用
报告三:构建数智化教育质量管理体系,推进特色质量文化落地落实
成都信息工程大学校长,何建新教授
一、数智化教育质量管理体系建设
1、建立一套监测评估体系:2分析1评价4评估(专业评估、课程建设、试卷评估、毕业论文评估)常态自查
2、构筑一个教育数据底座:组织应确定、收集和分析适当的数据,以证实质量管理体系的适宜性和有效性
3、研制一套数据分析方案:编制一套专业质量评价、课程教学监测评价、
4、制定一套持续改进机制:校院教师个体三层面持续改进的自纠工作机制,保障质量标准得到落实:三纳入五挂钩
二、推进特色质量文化落地落实
三、基于数据的专业评估
以四年为周期开展专业评估,推动专业可持续发展
学校内部专业评估指标体系
学校行政管理部门,根据评估结果制定针对性政策,每个专业根据评估结果制定相应政策
四、利用数据对老师进行教学评价
五、利用数据对学生的学习进行评价
六、应用与推广
报告四:论现代大学教学——项目引导式教学
燕山大学原副校长 赵永生教授
一、学习的根本属性
马克思主义哲学是关于自然、社会和思维发展的一般规律的科学
学习是促进人全面发展的认识实践活动;
学生是以学生为主体的认识实践活动
主动学习是促进学习的重要因素,是学生主体性的鲜明特征
学生主体、学生中心、教师促学
老师主导、行为示范,助力学生成功
在实践中学(在做中学)是人类学习的根本属性
认识发展的基本规律
学会学习,终身学习
学习是以学生的全面发展为目标,学生主体,教师主导为基本特征,在做中学为根本属性,主动学习终身学习为核心要素的一种认识实践活动。
二、现代大学教学的基本特征
脑科学:
现代脑科学研究成果表明,知识具有建构性和情境性
发展科学,
学生主体、在实践中学(在做中学)
学生主体,学生中心,教师主导,教学相长
现代发展科学研究成果表明,大学要重点发展学生的抽象思维能力
现代认知科学研究成果表明,认知模型构建与调整主要依靠抽象思维。
抽象思维是科学研究的主要思维方法
探究性和研究性学习是发展锻炼抽象思维能力的有效学习模式
真实的复杂问题(劣构问题)是研究性学习有效载体:分析和解决现实世界或者真实情境下的复杂问题(劣构问题),实施探究性和研究性学习的有效(最佳)方式。劣构问题:现实世界或是真实情境下的复杂问题,来源于真实世界或是对真实情况的模拟
问题导向、研究性、发现性,创新性
教师主导,学习共同体,团队合作
高阶思维能力:发生在较高认知水平层次上的心智活动或认知能力,主要从浅层次信息的获取与析转向深层次的理解与应用 ,比如创新能力,问题求解能力,决策力,批判性思维能力等,主要是分析,综合,评价和创造。
真实情境的复杂问题(劣构问题)是培养高阶思维能力的必要载体
良构问题的特征:问题是炎直接提示科学概念而人为设计的,对问题的界定限制了条件,提供了解决问题的规则和原理,提供了解决问题的明确方法和步骤,有标准答案的问题是良构问题
劣构问题的特征:问题是于日常生活或是对真实场景的模拟对问题缺乏明确,问题的构成存在不可知的部分,难以确定
现代学习科学研究成果表明,与环境互动能有效促进学习:大脑是在主体与环境(自然和社会环境)
团队合作,复杂问题,挑战性:师生团队共同完成现实是
教学相长是现代大学教学的必然属性
开放性也是现代大学教学的重要标志
现代大学的基本特征:学生主体,教师主导,在做中学,复杂问题,问题导向,团队合作,研究,创新性,高阶性,挑战性
在设计教学模式时,要按照 专业能力成长规律,充分考虑和体现 以上的教学基本特征
三、项目引导式教学
项目引导式教学是实现大学教学基本特征的最佳教学模式
CDIO是项目引导式教学实践的引领范式,也是一种工程教育理念,一种工程教育模式,明确提出在项目开发全周期的工程环境下
四、相关案例
MIT新工程教育转型newengineering education tramsformation
工程教育实验室:欧林工学院
燕山大学项目引导式教学案例
报告五:青岛大学聚力新工科建设提升工程人才自主培养质量
青岛大学副校长 孔伟金教授
1、
2、
3、以课程为中心推进人才培养质量突破
工科人才培养面临的挑战:
经济社会发展对人才培养的需求;教育改革进入深水区
工科人才培养存在的问题:人才培养的理念、定位、机制、目标需要明确
高校工科与人才培养——供给侧结构性改革:三去一降一补:
新工科建设复旦共识:新工科建设需要综合性大学 :发挥学科优势引领新技术和新产业
新工科建设天大方案
新工科建设山东实践
新工科建设的逻辑关系和路线图
青岛大学新工科建设路径:
举措一:强化新工科专业内涵建设
2.打造以质量提升为目标的一流专业建设样板
3形成以专业群为突破的专业现代化建设路径
4、探索以“优化”协同为目标的学科专业一体化建设机制
举措二:推进新工科课程/课堂改革
1、打造融合通专的新工科课程体系
2、深化以基层教学组织为支撑的教育教学改革
3、打造以学为中心的课堂
4、
举措三:构建开放式产教协同育人机制
1、创新多层次的校企协同育人模式
2、形成专产协同基地化人才培养环境
3、开避外引内育的产学合作试验区
举措四:探索全链条人才培养模式改革:创新型、应用型、
1、以一院一班为抓手打造创新型人才培养试验区
2、以“微专业”为抓手拓宽复合型
举措五:构建专创整合创新创业教育模式
推动科研项目转化为双创项目
实行导师制打造双创教师团队
新形势下的问题与挑战
101计划如何建?
持续改进的全过程全方位人才培养质量动态监测机制如何完善?
工程教育产教融合共同体建设如何推进?
报告六:人工智能背景下知识图谱数字化教学新形态
超星泛雅集团教学设计总监 赵玉霞
教育部系列文件均要求开展知识图谱相关建设工作
教育知识图谱
知识图谱被称为人工智能的基石,通过拆解教学内容进行知识系统梳理,构建知识点及相互关系,形成课程、学科、专业知识图谱,将知识图谱与教学尝试结合,优化知识表达
报告七:从CDIO到CCII持续探索工程教育的新模式
加拿大工程院院士,天津大学 顾佩华
一、工程教育发展的简单回顾
国内外工程教育变革和创新
工程教育挑战分析:中美工科教育优势与挑战比较:美国工程教育发展简介
CDIO简介
OBE-CDIO一体化培养体系:
工程教育要回答两个中心问题:1.工程师需要哪些知识,能力和素质解决复杂工程问题和实现工程科技创新?2.工程教育如何使学生毕业时具备这些知识,能力和素质?
教学档案:为保证教学的连续性,课程持续改进,建议包括以下内容:教学大纲,课堂教案、课堂PPT、作业题目、小测验题目、考试题目、概念口试题目及说明
新工科天大方案培养卓越工程师:新工科教育内涵:面向未来科技和产业变革的新工程教育变革与创新;探索建立新时代工程教育的新模式和范式。何为卓越工程教育:勇气、责任心、毅力、抗挫败能力。卓越工程创新人才培养目标:在满足工程教育认证毕业要求的知识能力素质以外,
新工科天大方案设计:以学生发展为中心,实现卓越工师培养计划,新工科天大。
核心内涵:品格塑造,新文理教育,多学科工程教育,个性化专业培养
加州大学伯克利分校、麻省理工、密西根大学安娜堡分校、国内人才培养比较
建设多学科和跨学科人才培养平台。
课程体系建设路径——路线图
以项目为链的模块化课程体:以课程项目、课程群项目、本科研究项目、多学科大团队科技挑战项目、毕业项目为节点,建设柔性连接的模块化课程体系。培养产品和系统设计-建造、创造创新创业
培养结果——毕业生是天大方案的最好证明也是唯一证明
试点实施举例-多学科培养平台课程体系
对标MIT新工科21世纪“新机器”主题,5学院多专业多学科培养平台课程
课程建设的思考:
课程计划是一个整体性的培养体系,每门课有明确的学习结果要求,坚决杜绝因人调剂因没有人不设课一个教师负责一门或几门课的做法,转变根据需要确定为
条件建设举例:天津大学智能制造中心
试点实施举例-新课程建设
平台课程建设和实施进展
探索工程教育新模式:与时俱进和及时更新提高;整合创新;本科生项目和研究生项目创新整合;3-4年级项目设计路线;新工科教育与教师个人的发展;
报告八:产教协同、科教融汇 培养科创制造急需的卓越工程师
东莞理工学院校长 马宏伟 教授
制造业当家:东莞坚持制造业当家
1.卓越工程师教育培养计划(2018),培养面向未来的人才培养——卓越工程师。
3.落实卓越工程师培养重要论述行动(2022年1月):一要聚焦人才培养方案的核心问题二是要聚焦导师选拔。。。
工程教育的逻辑——科学、技术、工程的关系
科学:分科而学体系化结构化的知识,目的是解释世界。工程教育的时代演变:技能导向——工程导向——
4.卓越工程的核心要素:多学科交叉不和教育,自学和终身学习能力,跨界
应用型人才培养中国范式
一、需求导向的一流应用型本科大学的办学
办学战略、办学认识 办学机遇、顶层设计、2025行动计划()《争创一流本科教育2025行动计划》建设目标
二、现代产业学院为载体的新工科整合创新发展
发展现状:东莞理工学院
发展历程:2018开展内涵建设
政策保障
工作体会:创新人才培养模式;开发产教协同课程体系;建设教学资源(项目化课程、工程案例、教材);打造协同创新平台;建设成效;工作体会
三、产教联合迭代发展培养卓越工程师后备人才
迭代背景、政策驱动、现代产业学院2.0、2.0特征、实现路径 (强化人才培养修定、强化专业结构调整、强化产教整合课程开发、强化敏捷对接体系构建、强化学生能力增值评价——构建基于能力增值的学习管理与评价机制、强化体制机制建设(协同共赢、边界融合、管理创新、功能拓展))
实施安案例:新文科、文工交叉(产教整合型课程群特色)
新时代卓越工程师产教联合行动,具体举措(把准重点领域人才需求、做实产学合作协同育人机制,构建多元主体协同评价体系、实施人才培养“奋楫计划”,修订人才培养方案)
四、科教融汇提升科技成果区域转化效率
融汇背景
顶层设计 :一流科技成果全链转化设计主动对接
精准服务
推进学科专业集群建设
转化平台
服务成效
3个90%:地方应用型大学占全国大学总数的90%,为985、211提供90%生源,毕业生90%战斗在国家各行各业第一线
报告九:智能+、数据+时代专业、课程和课堂和认识与思考(GPT)
汕头大学校长 郝志峰教授
新工科再深化:数字教育、产教融合、科教融汇
数字中国——数据科学+人工智能——国家数据局(发改委)
战略行动:高教综合改革试点战略工程(卓越工程师培养)
金专、金课、金师(国家名师、)、金教材(规划教材)、金教研室(虚拟教研室 )
自主培养+有组织培养:管中窥豹(算法)PK大海捞针(算力)
一批智能+、数据+ 、专业与课程(课堂)
智能+、数据+ 专业继续井喷
“智慧”、“智能”类是坑还是饼?
人工智能的学科和专业行动
人工智能发展对数学类课程(专业)提出新要求
人工智能学科+专业的行动
大数据与人工智能专业不断拓展
屈从论文、难下工厂,“工科理科化”亟待解决
教育部广东调研:先行先试、产教融合、科技范式
数据科学类专业:美国伦斯勒理工学院的探索
数据科学课程与传统数学
数字劳动:数据+、智能+时代的劳动教育(劳育)
走火入模的GPT猛回头:产业+生态,教训?
猛回头:“第五代计算机”的反思
大模型的小工具、微课程、微专业如何突破?
新一轮人工智能对照理解
猛回头:汕头大学,CDIO——》
专业增加了核心课程群,解决了学习过程、大数据和信息化
三、专业数智化战略
教育部的选择:数字(智)赋能
教育数字化战略:猛回头
在线学习重新定义什么叫“上一门课”
来学习时代:从教学环境的数字化转向教学过程的数据化
报告十:聚焦知能并举,回归育人本质
——南科大SDIM全学程SCKAMI模式
南方科技大学 系统设计与智能制造学院副院长 周利民教授
环境及知识生产之变引发工程教育变革
新时代高等工程教育再设计
课程内容再设计、教学方法再设计、评价方式再设计
SDIM全学程SCKAMI模式:在多学科融合中实现知识与能力的同步培养;多学科深度融合的课程建设;
按照“多学科融合、产教深度融合、专业化发展”三阶段培养工业设计专业人才。大一大二多学科交叉融合课,大三多学科、产教深度融合课程,加上选修课形成具体的方向
全学程项目引领式教学实践——项目设计
1.项目类型:课程项目----综合项目
课程项目 (bite-size project)在最近发展区内,围绕某一学科的重难点设计的学习活动
课程项目与综合项目嵌套;综合项目统领多学科融合;理论与实践学习交替进行
2.项目难度:以难度递增的项目串编为学生提供学习载体
简单项目 ——》复杂项目
单一学科项目——》多学科融合项目
人为设置的结构化项目 ——》企业真实的非结构化项目
3.项目要求:功能性、综合性、挑战性、社会性
项目应是承载知识学习与能力提升的功能载体
项目应促进交叉学科学习与团队协作学习
项目难度适中,能够维持学生长久探究热情
项目内容具备一定的人文意义与社会价值
全学程项目引领式教学实践——教师教学
1、课程教学:关联知识、形成思维、扩展视野
教学内容:关键学科关键要领 学科认知地图
教学方式:示范思维形成过程;提供思考的脚手架
2.实践教学:全程联会,因材施教,频繁反馈
全学程项目引领式教学实践——学生学习
以学生个性化发展为中心,项目为引导
采用混合学习、合作学习、体验学习等手段与方式
同步推进工程认知、工程应用、工程创新
学生理论与实践的融合,知识与能力的提升
关注学生综合发展的过程性评价
建立匹配新工科教育模式的课程考核体系,使学生获得知识与能力的同步提高;
第二天分论坛
深化产教融合,打造汽车产业新工科人才实践创新平台
湖北汽车工业学院副校长 张红霞
基于教育虚拟教研室的信息化时代教研模式探索
王新昶 上海交大机械与动力工程学院教发分中心副主任
1、机械工程专业简介(略)
2、虚拟教研室
建设宗旨(线下+线上,信息化+专业教育教学)教研活动
3、教研模式探索
顶层设计:
(1)大型主题教研活动(培养方案与课程体系;课程建设与师资培训;质量保障与专业评估;产教融合与创新创业)
现场直播、在线观摩;群组讨论、日常交流、经验分享
(2)小型基层研讨活动;基层研讨:课程集体备课平台
(3)交叉协作:多教研室协作、线上线下协作
云端协作:知识图谱构建与推广
4、教研室特色:教研生态(教师培训,工作坊,结合 知识图谱等考研工具)
从PPT到GPT,大语言模型助推教育数字化探索
四川大学换人了不知道叫什么
四川大学 多学科交叉融合的人才培养规划:厚通识、宽视野、多交叉,以新工科带动工科整体跃升
多学科交叉融合对知识创新和知识服务能力的新要求
教育数字化的关键:平台+数据+自己做:
四川大学数字化教育资源基础:
1、在线课程建设基础扎实
2、线上课程应用水平先进
3、课程成果丰硕
4、网络数字资源保障优先
大川学堂智慧教学平台多元用户使用场景规划
大川学堂智慧教学平台建设思路
大川学堂智慧教育平台1+5+N特色打造:整合全校教育资源,建设具有川大特色,川大风格的1+5+Nusr时代四川大学教育体系
大川学堂智慧教学平台建设历程和规划
第一阶段基础平台搭建:一站式学习门户建设:为资源分析处理,有效应用,智能推荐打下数据基础
第二阶段智慧教育平台构建:基于多模态智能处理的教育资源结构化处理:语音识别,OCR识别,多语言翻译,NLP处理知识图谱,敏感信息识别。知识切片、智能标签,课程地图,教学大数据应用,更多智能处理辅助应用
第三阶段:智慧教育平台再升级:生成式AI应用探索,学科知识图谱构建,个性化推荐升级
从数据化到数智化
ChatGPT火爆的背后 :大型语言模型(LLM)
LLM具备强大的自主学习能力;LLM能解决NLP任何子领域的问题
我们的探索:从多模态数据到Prompt:语音识别——模式抽取——大语言模型
大语言模型的集成(面向领域的微调)
我们的探索:技术的挑战
多模态数据的高质量识别:语音识别出现错别字词
非结构数据转换Prompt
面向领域专业知识的微调
教育数字化转型:从少量数据到无尽知识
教育数字化转型成功的美好愿景
教育数字化是从教育信息化向教育智能化过渡的必经之路
对财力及投入意愿,工程能力,技术热情,都有极高的要求
《设计与建造》项目制系列课程教学改革探索与实践
郑惠江
天津大学机械工程学院机械系副主任
1——4进阶项目式课程
多元学习评价体系及课程项目实例
以实景项目为载体的机械工程新工科人才培养体系探索与实践
燕山大学机械工程学院副院长姚建涛
2.2课程体系–面向国际化的课程体系构建
2.3项目体系:面向智能制造
数字技术与教学变革
吴能表 西南大学 教务处处长
一、设计之变
二、课堂之变:高效的教学流程:制造冲突,提供工具、解决问题、升华总结
混合课堂(线上线下混合、融合课堂)
天窗课堂(同行专家行业)
跨校共课(教师共课,学生共课)
特朗普制(大班讲授,小班讨论、个别辅导)
虚拟仿真(虚拟对抗,技术增强)
联合对抗(校际、编队)
人机交互()
课堂回看
行为分析
过程微课开发
不把手段当目标,不把宣传当效果,不把口号当落实
三评价之变
智慧评价赋能
课堂行为分析
教学语言分析
学生表情捕捉
强化过程评价
进行师生互评
提供发展方案
学习效果 评价
远程评价
助力持续改进,虚拟数据与现实数据分析
能力与分数的匹配(课程目标的真正达成 )
表现性
形成性
综合性
精准性
即时性
行业性
靶向作用
动态画像
智能作业评判
智能行为分析
优秀的老师迅速走红,平庸的老师渐被嫌弃
由点到面,由面到体,由个别到局部,由局部到整体,助推有组织教学(1-N-ALL)
从老师的水滴到课程组的水潭,由课程组的水潭到多样协同的水库,由多样协同的水库到全域协同的海洋(产教融合更加容易)
实现高效效率,有深度的教育教学
四个判断
研究至上,执行为本,交流为范,机制为要,没有研究就没有。。没有实干就没有业绩,没有交流就没有影响,没有机制就不可持续