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信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)下智能化儀器課程改革

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信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)下智能化儀器課程改革

摘要:智能化儀器課程知識(shí)點(diǎn)豐富,重點(diǎn)、難點(diǎn)多,實(shí)踐、綜合性強(qiáng),工程應(yīng)用廣泛。在《中國制造2025》綱要中,智能制造有著至關(guān)重要的地位,它是一種基于智能化儀器的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。本文在總結(jié)已取得的教學(xué)成果的基礎(chǔ)上,利用信息技術(shù),在課程教學(xué)內(nèi)容信息技術(shù)模式,基于多技術(shù)的復(fù)合教學(xué)方法,基于信息技術(shù)的新型教學(xué)實(shí)踐管理系統(tǒng)和課程專業(yè)化教師隊(duì)伍建設(shè)方面進(jìn)行全面改革。通過該課程的學(xué)習(xí),學(xué)生既可掌握智能化儀器的基礎(chǔ)理論,又增強(qiáng)了利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí)意識(shí)和習(xí)慣的形成。

關(guān)鍵詞:信息技術(shù);智能化儀器;教學(xué)改革;自主學(xué)習(xí);創(chuàng)新學(xué)習(xí)

引言

技術(shù)、教育和社會(huì)三者的關(guān)系在2017高等教育版《新媒體聯(lián)盟地平線報(bào)告》得到了充分體現(xiàn)[1],該報(bào)告指出,技術(shù)發(fā)展將極大地促進(jìn)教育和社會(huì)的改革進(jìn)步。國家2015年頒布的《中國制造2025》綱要,明確信息技術(shù)等9項(xiàng)任務(wù)與十大重點(diǎn)領(lǐng)域[2],這些任務(wù)與重點(diǎn)領(lǐng)域都急需大量精通智能控制、智能化儀表的高技術(shù)人才,這也為測控技術(shù)與儀器類工科專業(yè)的智能化儀表及相關(guān)課程建設(shè)指明了革新的方向[1,3,4,5]。本文對(duì)信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的工科課程《智能化儀表》的教學(xué)變革進(jìn)行研究,提出了一整套教學(xué)實(shí)踐應(yīng)對(duì)方案,取得了較好的效果。

一、智能儀器課程教學(xué)現(xiàn)狀

智能化儀器是工科自動(dòng)化類、信息類、電氣類等專業(yè)核心類課程,該課程實(shí)踐性、綜合性強(qiáng),講授知識(shí)點(diǎn)、重點(diǎn)難點(diǎn)多,學(xué)習(xí)難度大。通過對(duì)智能化儀器課程的學(xué)習(xí),使學(xué)生具有智能化儀器和儀表的設(shè)計(jì)、分析和應(yīng)用能力,以及獨(dú)立科研攻關(guān)的能力。在以往的教學(xué)中,往往只傳授基本概念、基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)方法,工程應(yīng)用重視不夠,從而導(dǎo)致存在以下幾個(gè)方面的問題:1.教學(xué)內(nèi)容與工業(yè)實(shí)際緊密度不夠。教學(xué)內(nèi)容偏重理論,不能將工程實(shí)際中的典型智能化儀表、典型應(yīng)用案例與課堂教學(xué)緊密結(jié)合起來,難以充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,也不能較好地引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。2.課堂教學(xué)、實(shí)踐方法缺乏系統(tǒng)性模式。在人工智能、移動(dòng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)推動(dòng)下,高等教育領(lǐng)域出現(xiàn)了手機(jī)移動(dòng)接入教學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)在線學(xué)習(xí)、虛擬實(shí)驗(yàn)室、網(wǎng)上慕課、創(chuàng)客等教學(xué)新手段,但針對(duì)具體智能化儀器課程教學(xué)和實(shí)踐還沒有形成高效的面向這些新技術(shù)的教學(xué)實(shí)踐管控體系。3.以學(xué)生為中心,以培養(yǎng)學(xué)生掌握有用技術(shù)和形成真實(shí)能力的教學(xué)模式還沒形成?,F(xiàn)有智能化儀器課程教學(xué)中,教與學(xué)還不能真正做到以學(xué)生為中心,還存在一定程度的脫節(jié)。4.課程教學(xué)的專業(yè)化和學(xué)生學(xué)習(xí)的深度化、終身化引領(lǐng)不夠。目前智能化儀器課程教學(xué),還不能提供足夠豐富的教學(xué)資源,還不能做到課堂學(xué)習(xí)和課下(在線學(xué)習(xí),移動(dòng)接入學(xué)習(xí)等)學(xué)習(xí)的充分融合,課程還不能提供足夠充分的學(xué)習(xí)空間和學(xué)習(xí)環(huán)境。課程對(duì)使學(xué)生具備未來職場所需的技能,了解課程與真實(shí)世界間的聯(lián)系,鼓勵(lì)學(xué)生“批判性思考、解決問題、互相協(xié)作、自主學(xué)習(xí),掌握學(xué)習(xí)內(nèi)容”,實(shí)現(xiàn)深層學(xué)習(xí)的引領(lǐng)不夠[1,3,6,7]。

二、信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的智能化儀器課程教學(xué)改革

在總結(jié)智能化儀器課程教學(xué)已取得教學(xué)成果和典型應(yīng)用實(shí)例效果的基礎(chǔ)上,結(jié)合信息技術(shù)、人工智能等技術(shù)支持,開展智能化儀器課程教學(xué)改革工作。具體包括,課程教學(xué)內(nèi)容的多形態(tài)化劃分模式改革,基于多技術(shù)支持的復(fù)合教學(xué)方法改革,基于信息技術(shù)的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)研究,以及課程專業(yè)化授課隊(duì)伍建設(shè)改革。

(一)課程教學(xué)內(nèi)容的多形態(tài)化劃分模式

現(xiàn)階段,大部分高校采用一刀切的傳統(tǒng)教學(xué)方法和統(tǒng)一的教材。同時(shí),物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、移動(dòng)終端接入技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能技術(shù)提供了多種多樣的教學(xué)解決方案,這將深深影響著高等教學(xué)過程。鑒于此,將智能化儀器課程的內(nèi)容進(jìn)行了多形態(tài)化劃分,具體劃分為:課堂講授內(nèi)容,在線講授內(nèi)容;基礎(chǔ)理論內(nèi)容,技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容,綜合應(yīng)用技術(shù)內(nèi)容;必講內(nèi)容,選講內(nèi)容,自主學(xué)習(xí)內(nèi)容;專項(xiàng)技術(shù)內(nèi)容,綜合應(yīng)用內(nèi)容等。

(二)基于多技術(shù)支持的復(fù)合教學(xué)方法

傳統(tǒng)的教育模式,老師講、學(xué)生聽,無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,學(xué)生依舊處在被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)。由于智能化儀器課程具有工程實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn),基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)+技術(shù)、智能計(jì)算技術(shù)等,在課堂教學(xué)和實(shí)踐中引入了基于問題導(dǎo)向的教學(xué)方法,基于項(xiàng)目的教學(xué)方法,基于就業(yè)導(dǎo)向的教學(xué)方法,以社會(huì)和學(xué)生未來職場需要為引導(dǎo),教授學(xué)生真正有用的知識(shí),使學(xué)生掌握有用的技能。

(三)基于信息技術(shù)的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)研究

信息技術(shù)的迅猛發(fā)展,為智能化儀器課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)管控提供了新的解決方案[1,2,3]?;谛畔⒓夹g(shù)的重要組成或者應(yīng)用技術(shù),例如,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能計(jì)算技術(shù)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)設(shè)計(jì)開發(fā)了智能化儀器的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng),該系統(tǒng)包括智能化儀器在線綜合課程評(píng)測系統(tǒng),智能化儀器視頻公開課系統(tǒng),智能化儀器創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室,智能化儀器在線仿真實(shí)驗(yàn)室,智能化儀器遠(yuǎn)程錄課授課系統(tǒng),智能化儀器教學(xué)網(wǎng)絡(luò)論壇,智能化儀器移動(dòng)教學(xué)系統(tǒng)等。

(四)課程專業(yè)化授課隊(duì)伍改革

在信息技術(shù)推動(dòng)下,社會(huì)和教育環(huán)境不斷變化,教師角色也隨之發(fā)生改變。教育者已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了“傳道,授業(yè),解惑”的職能,而逐漸成為學(xué)習(xí)過程的管理者和推動(dòng)者[1,2,6]。為此,信息技術(shù)推動(dòng)下,課程授課教師必須向?qū)I(yè)化方面發(fā)展。1.面向職場需求的動(dòng)態(tài)課程組。整個(gè)社會(huì)和未來職場對(duì)人才的要求折射到教師專業(yè)發(fā)展領(lǐng)域,深刻影響教育者的角色:除了能及時(shí)發(fā)現(xiàn)教學(xué)中的突發(fā)事件,教師還必須應(yīng)對(duì)人口結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、入學(xué)率變化和來自利益相關(guān)者的壓力,為畢業(yè)生提供全球視野下21世紀(jì)工作環(huán)境所需要的技能[1,7,8,9]。教師在授課過程中,不但要關(guān)注社會(huì)和職場的相關(guān)專業(yè)和技能需求,而且要設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容,使學(xué)生獲得這些技術(shù)和技能。這樣給授課教師提出了很大的挑戰(zhàn),為了應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn),我們?yōu)橹悄芑瘍x器課程設(shè)立了面向職場需求的動(dòng)態(tài)課程組,課程組有3-5人組成,分別為:基礎(chǔ)理論技術(shù)教師,負(fù)責(zé)基礎(chǔ)理論技術(shù)研究和講授,主要由智能化儀器課程專任教師擔(dān)任,講授智能化儀器設(shè)計(jì)所需的基本理論、基本技術(shù)和設(shè)計(jì)方法;基礎(chǔ)技能實(shí)踐教師,負(fù)責(zé)基本實(shí)驗(yàn)實(shí)踐項(xiàng)目研究和講授,主要有控制類、電氣類、信息類、儀表類等多個(gè)學(xué)科的實(shí)踐能力強(qiáng)的教師組成,以引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)多學(xué)科技術(shù)知識(shí)進(jìn)行簡單項(xiàng)目開發(fā)的技能和能力;工程綜合創(chuàng)新實(shí)踐教師,負(fù)責(zé)工程綜合創(chuàng)新項(xiàng)目研究和講授,此類型教師主要聘任來自企業(yè)、研究所等一線市場的專家、技術(shù)骨干,最大限度地拉近教學(xué)和市場、職場的距離。2.教師隊(duì)伍的信息素養(yǎng)建設(shè)。21世紀(jì)環(huán)境下,提高數(shù)字素養(yǎng)是對(duì)所有人的要求,它不僅指能夠使用數(shù)字化工具,還包括利用特定的數(shù)字化技術(shù)解決具體情境中的問題[1,2,10,11]。為了提高智能化儀器課程組教師的信息技術(shù)素養(yǎng),采取了如下改革措施:1)設(shè)立了“信息化教學(xué)獎(jiǎng)金”,獎(jiǎng)勵(lì)教師采用信息技術(shù)開展教學(xué)創(chuàng)新,獲獎(jiǎng)的教師積極探索各種前沿信息化教學(xué)技術(shù)和方式,如自適應(yīng)學(xué)習(xí)、視頻訪問、數(shù)字檔案、混合式學(xué)習(xí)模式[1,10]等;2)設(shè)立教師信息化進(jìn)修培訓(xùn)基金,為課程組老師進(jìn)行信息化應(yīng)用技術(shù)進(jìn)修和培訓(xùn)提供資金支持。

三、課程改革的特色與創(chuàng)新

本研究提出的信息技術(shù)驅(qū)動(dòng)下的智能儀器課程教學(xué)改革,較現(xiàn)有的一些課程教學(xué)模式有諸多特色與創(chuàng)新之處,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(一)多種教學(xué)模式有機(jī)融合

多種教學(xué)方式結(jié)合,對(duì)于實(shí)踐性、綜合性較強(qiáng)的智能化儀器課程需引入基于問題導(dǎo)向的教學(xué)模方法,基于項(xiàng)目的教學(xué)方法,基于就業(yè)導(dǎo)向的教學(xué)方法等,不設(shè)置固定的教學(xué)項(xiàng)目、實(shí)踐步驟,教師只規(guī)定合理項(xiàng)目范圍和要求,由學(xué)生主動(dòng)去查詢資料,自行設(shè)計(jì)方案、步驟,再與老師同學(xué)互相探討,完成學(xué)習(xí)過程,以學(xué)生為中心,面向職場和培養(yǎng)有用能力為目標(biāo),促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí)和終生學(xué)習(xí)意識(shí)和習(xí)慣的形成。

(二)專業(yè)化課程教師隊(duì)伍建設(shè)

設(shè)立專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)和基金,制定培養(yǎng)計(jì)劃,加強(qiáng)教師個(gè)人能力的培養(yǎng)、提高,鼓勵(lì)教師不斷學(xué)習(xí),并且深入實(shí)踐,做項(xiàng)目、做課題,根據(jù)社會(huì)實(shí)際和職場工作需求,選擇合理項(xiàng)目融入教學(xué),激發(fā)學(xué)生興趣,提高學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性。聘請(qǐng)企業(yè)工程師作為兼職教師,豐富課程組教師組成,在課程實(shí)施過程中,校內(nèi)專任教師與兼職企業(yè)教師一直處于交流與合作中,校內(nèi)專任教師走進(jìn)企業(yè)得到學(xué)習(xí)鍛煉,企業(yè)工程師的協(xié)助教學(xué)提高了課程教學(xué)的實(shí)用性。

(三)有效整合正式學(xué)習(xí)和非正式學(xué)習(xí)

基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、自適應(yīng)學(xué)習(xí)技術(shù)、大數(shù)據(jù)等技術(shù)進(jìn)行基于信息技術(shù)的新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)的研究,從新構(gòu)建了智能化儀器課程的學(xué)習(xí)空間,實(shí)現(xiàn)了課堂教學(xué)、在線教學(xué)、在線實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)化仿真、校內(nèi)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室、企業(yè)教學(xué)實(shí)踐基地、大學(xué)生學(xué)科競賽等教學(xué)資源的融合,整合了課堂、學(xué)校正式學(xué)習(xí)和網(wǎng)上在線學(xué)習(xí),視頻遠(yuǎn)程教學(xué),企業(yè)工程實(shí)踐等非正式學(xué)習(xí)模式,大力推動(dòng)了學(xué)生移動(dòng)學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、自適應(yīng)學(xué)習(xí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí)意識(shí)和習(xí)慣的形成。

四、結(jié)論

在信息技術(shù)的推動(dòng)下,對(duì)智能化儀器課程進(jìn)行了全面的教學(xué)改革,尤其在信息技術(shù)下的教學(xué)內(nèi)容模式,基于多技術(shù)的復(fù)合教學(xué)方法,基于信息技術(shù)的新型教學(xué)實(shí)踐管理系統(tǒng)和課程專業(yè)化教師隊(duì)伍建設(shè)等方面,取得了顯著的成效。在新的教學(xué)模式下,通過對(duì)智能化儀器課程的學(xué)習(xí),學(xué)生既可掌握智能化儀器的基礎(chǔ)理論,又增強(qiáng)了基于所掌握理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力,促進(jìn)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新學(xué)習(xí)意識(shí)和習(xí)慣的形成。

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[3]牛云云,方坤.人工智能技術(shù)驅(qū)動(dòng)教育變革與創(chuàng)新[J].科技視界,2018,(2):2-4.

作者:張朋 劉娜 常靜 焦岳超 瞿博陽 范福玲 林漫漫 趙啟鳳 單位:中原工學(xué)院 哈密職業(yè)技術(shù)學(xué)院