时间:2023-08-25 17:08:48
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人工智能教育理念,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
关键词:人工智能;教育;应用;问题
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2012)03-0159-02
人工智能是研究如何构造智能机器(智能计算机)或智能系统,使其模拟、延伸、扩展人类智能的学科。随着人工智能的理论与技术在社会各个领域的广泛应用,其在教育领域内的应用也越来越受到重视,并取得了一定的研究成果。
一、人工智能教育应用的主要形式
人工智能在教育领域应用的最直接结果就是诞生了智能教学系统。智能教学系统是以计算机辅助教学为基础而兴起的,它是以学生为中心,以计算机为媒介,利用计算机模拟教学专家的思维过程而形成的开放式人机交互系统。目前,智能教学系统已成为人工智能在教育中应用的主要形式。智能教学系统主要是在知识表示、推理方法和自然语言理解等方面应用了人工智能原理。由于它综合了知识专家、教师与学生三者的活动,因此,与之相对应的,智能教学系统一般分成知识库、教学策略和学生模型三个基本模块,再加上一个自然语言智能接口。智能教学系统的功能具体来说有以下几条:了解每个学生的学习能力、认知特点和当前知识水平;能根据学生的不同特点选择适当的教学内容和教学方法,并可对学生进行有针对性的个别指导;允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话。智能教学系统的设计不仅要有计算机科学的知识,还需要有教育科学的理论指导。
二、人工智能在教育中应用的局限性分析
1.阻碍人工智能发展的关键因素。在人工智能的发展中,一直存在着对“计算机是否能代替人脑甚至超过人脑”的问题的讨论,实际上,以电子计算机为主要工具模拟人的某些思维活动而产生的人工智能是有局限的。①计算机处理问题的根本原理。要计算机解决某种问题,有三个基本的前提:必须把问题形式化;问题还必须是可计算的,即要有一定的算法;问题必须有合理的复杂度,即要避免指数爆炸。由于人的智能活动不能完全形式化,因此,机器就不能将人脑的智力活动全部复制出来。电子计算机最终只能把握0、1这两个开关代码,遇到不能形式化、不能找到算法或不能程序化的任务,计算机则难以执行。②人和机器之间的根本区别。智能模拟利用了人和机器的共性,即两者都是一个信息转换系统,但两者之间存在着不容忽视的本质区别。智能模拟与天然智能属于两种不同的进化系统,人类的智能是人类社会实践的产物,机器的智能是机械制造的结果。大脑和电脑的组织结构也不相同,两者属于两种不同的运动过程,前者是复杂的生理--心理过程,后者是机械--物理过程。智能模拟可以在局部上超过天然智能,但是,模拟的根本方法是功能模拟法,两个系统在结构和实际过程上是不一样的。智能模拟不具有人的思维的社会性,不具有主观世界。
2.人工智能在教育中应用的局限。就目前人工智能的发展水平以及人工智能本身的特点而言,它在教育中的应用也是有其局限性的。①与学生之间无法畅通交流。教育本质上是一种“交互”活动,而智能教学系统无法实现最充分、最真实的交互。目前自然语言理解的研究成果非常有限,远不能达到人人交流的要求。此外,就态度、品德、情感等教育问题而言,机器只能通过学生输入计算机的信息来判断其掌握和内化程度,而无法像人类教师通过自然状态的交流和观察来判断学生的真实情况,因此,“机器智能”很容易被蒙蔽“双眼”,无法做到像人与人之间那样自然畅通的交流。②决策和推理机制不完善。智能教学系统的关键智能所在是其决策和推理机制,即“教学策略”模块根据不同学生的具体情况通过推理做出灵活决策,这种决策基于学生模块提供的有关学生的知识水平、认知特点和学习风格,而这些不能完全被形式化。同时,随着教育理念的不断更新以及教学模式和教学方法的不断改进,系统所应用的教学策略模块用于评估和判断学生学习过程的能力是有限的。③人工智能并非适合所有的学习领域。根据加涅的学习结果分类,学习分为言语信息、智慧技能、认知策略、动作技能和态度五类。言语信息分为符号学习、事实学习和有组织的知识学习,这些属于可形式化内容,适用于智能教学系统;智慧技能分为辨别、具体概念、定义性概念、规则和高级规则,其中前四项属于可形式化内容,适用于智能教学系统,而高级规则属于复杂――形式化内容,部分内容不适用于智能教学系统;动作技能和态度领域的学习,在其认知成分中可以使用智能教学系统,但情感和行为成分等非形式化内容,则难以用智能教学系统来实现。因此,并不是所有的学习领域都适用于智能教学系统。智能教学系统在教育中应用的重点应放在认知领域中的符号学习、事实学习和有组织的知识学习、辨别、具体概念、定义性概念以及规则这些学习内容上。
三、人工智能教育应用的发展方向
近年来,随着计算机技术、网络技术、人工智能技术以及现代教育教学理论的发展,人工智能在教育中应用的发展呈现出以下几个趋势。
1.开始突破单一的个别化教学模式。长期以来,计算机辅助教学系统和智能教学系统都是强调个别化教学模式,这种模式在发挥学生的学习积极性、主动性和进行因人而异的指导等方面确实有许多优点。但是,随着认知学习理论研究的进展,人们发现在计算机辅助教学系统和智能教学系统中只强调个别化是不够的,在某些场合(例如问题求解)采用协作方式往往更能奏效。因此,近年来在智能教学系统中,协作型教学模式得到越来越多的重视和研究。
2.智能教学系统日益与超媒体技术相结合。超媒体系统具有良好的开发环境、灵活方便的用户界面以及图、文、声并茂的特点,而且其信息的组织方式与人类认知的联想记忆习惯相符,已成为目前一种最理想的信息载体和最有效的信息组织与信息管理技术,在许多领域尤其是教育领域有广阔的应用前景。把超媒体技术引入智能教学系统,从而发展成为智能超媒体辅助教学系统,可以大大改善计算机辅助教学系统的教学环境,激发学生的学习积极性,从而显著提高教学效果。
3.智能教学系统与网络的关系日益密切。网络的应用和普及为远程教育和终身教育提供了一个良好的空间。当前,智能教学与多媒体网络的结合成为人工智能在教育中应用的一个势不可挡的发展趋势。
4.传统人工智能与神经网络模糊决策机制相结合。传统人工智能从宏观角度开展认知模拟,可以部分地模拟人类的逻辑思维过程,而神经网络模糊决策机制从微观方面进行认知模拟,着力实现模仿人类右脑的模糊处理功能和整个大脑的并行化处理功能。今后将探索一种新的智能处理模型:把神经网络的模糊决策机制和符号专家系统的推理能力结合起来,利用多重知识源、多种模型进行复合协同处理。如果上述技术能够成熟运用,那将对人工智能的发展及其在教育中的应用起到决定性的作用。
参考文献:
[1]王士同.人工智能教程[M].北京:电子工业出版社,2001.
[2]王永庆.人工智能原理与方法[M].西安:西安交通大学出版社,1998.
[3]何克抗.计算机辅助教育[M].北京:高等教育出版社,1997.
[4]徐鹏,王以宁.国内人工智能教育应用研究现状与反思[J].现代远距离教育,2009,(5):3-5.
关键词:教学改革;智能科学;精品课程群;人才培养
智能科学精品课程教学团队长期坚持“严肃对待教育工作、严格要求学生、严密组织教学过程”的先进教育理念,履行“严谨教学改革是教育发展的动力”的指导思想[1]。本教学团队围绕“人工智能”和“智能控制”国家精品课程、“人工智能”国家级双语教学示范课程、“人工智能PK人类智能”国家级精品视频公开课、“智能控制”国家级精品资源共享课程、“智能科学基础系列课程教学团队”(国家级)、“人工智能网络课程”教育部国家新世纪网络课程建设工程以及“智能控制”、“人工智能”、“机器人学基础”和“智能系统原理与应用”等省级和校级智能科学系列课程群建设,潜心教学改革,建立了以师生互动、多维交叉、强化实践为特点的创新型人才培养模式,取得一些获得同行首肯的教学改革成果[2-7]。
本文着重介绍教学团队在智能科学精品课程群建设方面的基本情况。
一、智能科学精品课程群的建立
该团队逐步推进智能科学精品课程群建设,不断积累教学改革成果。首先,利用颇具特色的优秀教材群,建立起国内首个立体交叉的智能科学教材体系。其次,把多元智能理论和本体论的知识组织方法用于课程群建设,并建立了智能科学课程群之间的内在联系,建成国家级智能科学精品课程群。再次,增强实验教学,整合多元资源,创建开放式软硬件训练环境,促进智能科学精品课程群的进一步建设与发展。
(1)率先建设立体交叉的智能科学教材体系
智能科学具有高度交叉、多学科融合的特点,结合这些特点研究了不同课程、不同学历层次、不同学科门类之间的交叉链接关系。建设以信息学科类本科生教育为主,兼顾硕士和博士研究生的教材体系,并辐射到管理类、机械类等专业。教学团队与时俱进,对教材不断更新,自1987年以来共出版人工智能、机器人学、智能控制等教材共20个版本[8-13]。例如,《人工智能及其应用》、《机器人原理及其应用》和《智能控制》均为我国相关课程的第一部具有自主知识产权的著作,被誉为“智能三部曲”,为国内高等院校广泛使用。
(2)建立多层次智能科学精品课程群
团队把多元智能理论和本体论的知识组织方法运用于课程群建设,并依据个性化元素特征和个体差异构建模块化课程体系及系列化课程设置,并据此设计课程群及课程相关的实践环节。
设计出各课程间的横向关系和专业间的纵向关系,即建立智能科学课程群之间在知识、技能、素质三个维度上的横向联系,以及在本科生、硕士研究生、博士研究生三个学历层次与专业基础课、专业课专业层次上的纵向关系。
经过长期建设,10年来共获准12项各级质量工程等立项,建立与形成了国家级智能科学精品课程群。其中包括国家级精品课程、全国双语教学示范课程、国家级教学团队、全国优秀网络课程、国家级规划教材、国家级精品视频公开课和国家级精品资源共享课程以及省级和校级精品课程等。
(3)整合资源,加强实验,创建开放式训练软硬件教学环境
教学改革没有最好,只有更好。教学团队不断增加与逐步完善智能科学精品课程群的实验和实践环节,开设智能科学相关培训课程和专题讲座。注重整合各种资源,增强智能学科与其他学科的交叉,创建开放式训练环境和训练中心,建设智能科学与技术创新实验室、大学生程序设计竞赛训练中心、大学生智能移动机器人科技创新平台等。此外,还积极参与智能类学科竞赛,如“飞思卡尔”大学生智能车竞赛、全国大学生智能设计大赛、ACM/ICPC程序设计大赛,以及多种智能机器人和智能小车大赛等。
经过多年精品课程建设与积累,目前,教学大纲、教学日历、教案或演示文稿、重点难点指导、作业、参考资料目录和课程全程教学录像等教学必需资源均进行了持续建设与更新补充。其中一些特色资源得到建设与共享。首先,共享国家级教学名师积累的丰富教学资源。通过建立名师工作室、名师示范项目实验室和名师图书室,形成多元化的带教制度,使老教师的教学理念和经验得以传承。这样就能够加快年轻教师的培养与成长。其次,共享网络课程资源。各门网络课程均采用智能技术中的知识推理和智能算法来实现编程、答疑和虚拟实验,具有智能化、个性化、情境化和形象化等特色,以及导航系统多样化、向导学习个性化和情景化学习等功能。促进了各课程教学改革,提高学生培养质量,深受学生欢迎。再次,共享实验资源。教学实验从无到有,从弱到强,逐步建立教学实验室和科研实验室,全面向学生开放,使广大学生共享实验资源。通过实验,学生发挥了主动性,提出并积极验证和探索自己的思路,从而更好地掌握知识,培养学生的理论联系实际能力和创新能力。
二、改革课程教学,建设精品课程群
着力课程教学改革,建立以精品课程群为核心、以课堂教学为基础、以实践训练深化教学效果的课堂教学与实践教学创新体系。为了实现教学目标,保证课程群的教学和教改的顺利进行,加强了教师队伍建设和教学管理,建立教学质量评价系统,保证课程群的教学质量。
(1)建立以精品课程群为核心,以课堂教学为基础,以实训深化教学效果的课堂教学与实践教学创新体系。
提出“以趣导课、以疑启思、以法解惑、以律求知”的“四以”教学方法。建立“课堂讲授+启发互动+创新实践”三位一体的教学模式,探索出“项目驱动教学”(Project-orientedlearning)和“做中学、趣导思”的主动教学方法和学生培养途径。开发双语教学平台,改进与强化双语教学模式,完善双语教学的方法和手段,提高教学质量。
(2)加强教师队伍建设,改进管理,改革考试,促进课程群的教学和教改的顺利进行。
总结并推行“严肃对待教学工作,严格要求学生,严密组织教学过程,严谨施行教学改革”的“四严”教育思想,指导教师队伍思想建设[1]。注重对青年教师的业务培养,提高他们的授课水平。改革考试制度和方法,培养学生思维、分析能力和创造创新能力。
(3)建立教学质量评价系统,监控课程教学全过程,保证课程群的教学质量。
将控制论(Cybernetics)中的闭环控制信息反馈和故障诊断理念引入教学质量评估过程,建立教学质量的诊断、分析与校正评价系统DIACES (Diagnosis,Analysis and Correction Evaluation System)。
(4)利用教师试讲、督导听课、网上评教、同行评议、讲课竞赛、质量评优、师生座谈、公开示范课等一系列措施,反映教学中的存在问题和成功范例。然后通过集体讨论分析,提出对存在问题的纠正措施或对成功范例的推广意见,实现评估监控过程的自动化、智能化与常态化,保证教师授课技能、教学效果和人才培养质量的提高。
三、经验与结论
在智能科学精品课程群建设过程中,取得了丰硕成果,探索与积累了丰富经验。主要体会如下:
(1)在该精品课程群建设中,始终贯彻“以人为本”的育人理念,把多元教学理论和本体论的知识组织方法用于课程群建设,创建因材施教和探索性的学习环境。以“教书育人”为根本任务,坚持“严肃对待教学工作,严格要求学生,严密组织教学过程题,严谨施行教学改革”(“四严”)教育指导思想,奠定创新型人才培养的理论基础。
(2)注重“课程核心”教育定位,总结出“以趣导学、以疑启思、以法解惑、以律求知”(“四以”)的教学方法和“做中学、趣导思”的综合素质培养方法。做到师生互动,理论联系实际,深化教学,摸索出创新型人才培养的有效途径。
(3)建立覆盖多层次、多专业、多语种、立体配套的智能科学精品课程群系列教材体系,实现课程群系列教材的“精品化”。建立网络化、个性化、智能化的多维教育网络课程体系。建立一种教学质量评估系统,即质量诊断、分析与校正闭环评价系统。这些措施为课程教学和创新型人才培养提供了有力保障。
参考文献:
关键词:STEM;智能财务;人才能力框架
2017年国务院的《新一代人工智能发展规划》,将人工智能产业提到重要的战略地位。2018年教育部出台《高等学校人工智能创新行动计划》,进一步明确“人工智能+X”复合专业培养新模式。2021年财政部《会计改革与发展“十四五”规划纲要(征求意见稿)》,要求切实加快会计审计数字化转型步伐,为会计事业发展提供新引擎、构筑新优势。在国家政策及发展规划指引下,高校陆续开始智能财会本科教育改革探索。本文试图以STEM为视角,探讨智能财务专业人才能力框架及实现路径。
一、数智时代对财会人才的冲击与影响
(一)财会人才的工作环境发生深刻变化。数智时代是指在信息技术普遍应用背景下,经济活动大量依赖于平台支撑、数据驱动和智能算法等技术时代。在数智时代,各类组织通过大数据、人工智能、移动互联网、云计算、物联网、区块链等技术及会计软件应用,从业务到财务部分或全部实现线上处理,改变传统财务的业务流程和工作方式,形成具有信息化、自动化、数字化、智能化工作场景。随着财务共享和智能财务的广泛应用,传统岗位逐渐消失,而适应数智时代需求的新岗位不断崛起。(二)财会工作从核算反映型向管理型、决策型转变。信息技术和人工智能通过数字信息系统处理的应用,令复杂繁琐的会计工作变得高效简便,提高了会计信息处理效率。传统会计业务,诸如发票真伪识别、往来账务核对和报表编制等工作,现在可以由财务机器人自动完成。在数智时代,对财会人员的需求从核算反映型向管理型、决策型转变,需要更多财会人才借助智能技术进行大数据分析、智能决策、风险控制。财会智能机器人可以完成一些基础的财会工作,这使得财会人员从大量日常的基础会计工作中脱身,将精力集中于财会专业化工作。由此,财会专业人才的培养应当面向管理服务型财会岗位群和技术服务型财会岗位群。(三)会计人员工作所依赖工具与基本技能发生本质变化。会计人员需要在先进的财务管理理论、工具和方法之上,借助智能机器人和财务专家的有机合作,去完成企业复杂的财务管理活动。由于财务共享和智能机器人的普遍应用,各个信息“孤岛”被打通,业财数据实现了互联互通,大量财会人才从事数据采集、数据模型设计与计算、数据服务和应用等决策层次的工作。譬如,财会人员利用大数据技术,实时对资金运营进行动态监控,实现资金运营效益的最大化;利用神经网络技术、专家辅助决策系统在预算管理、项目可行性分析等方面发挥作用;利用射频识别技术(RFID),以实现资产的高效管理,在资产管理方面结合电子监视技术及智能机器人实现无人仓储管理。
二、基于STEM的智能财务专业人才能力框架设计
(一)基于STEM的能力框架1、STEM的能力内涵。STEM是指科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)四位一体的教育理念。2019年2月,联合国教科文组织的国际教育局(IBE-UNESCO)的《探索21世纪STEM能力》对于基于STEM建立跨学科的人才培养方案有一定借鉴意义。IBE从能力发展观角度将能力定义为“在21世纪背景下,以能动性和伦理性地使用知识技能、价值观、态度和技术,实现个人有效参与体现集体和全球利益的行动并发展能力”。所谓能力,包含了“是什么”和“怎么做”两个基本部分,同时在能力实施过程中,还要体现人才本身的伦理态度和价值观,以及和团队沟通、协作能力,最终人是以一种综合能力方式参与工作。2、STEM能力框架的内容。在STEM能力框架中,以能力为本位建构人才培养方案,打破了传统学科界限,形成跨学科的知识架构。科学蕴含着不同学科的知识,构成了人们探索客观世界而形成的事实判断、概念、原理、思想等内容;技术主要包含一些程序性的和技术性方面的知识,主要是指解决问题的步骤、程序、要点和操作技能等方面内容;工程是指技术知识的规模化、产业化和流程化的特点,是推动技术性知识转化为产品的知识和技能;数学在人才培养中是基础性的知识,渗透在科学、技术和工程的方方面面。基于科学-技术-工程-数学维度,进一步分解为认知能力、数据分析能力、解决问题和工程思维、科研与探索能力、数字与计算思维、设计思维与创新能力、动手操作能力和沟通写作等8项技能。(图1)(二)基于STEM的智能财务人才能力培养框架设计。根据STEM能力框架,智能财务人才能力框架可分解和细化为:1、认知能力。智能财务人才需要洞悉数智时代给财会行业所带来的巨大影响,并准确把握智能财务系统的组织结构和系统架构,能够掌握信息技术应用的逻辑和核心场景,对未来信息技术演变有一定预见性。认知能力并不反映人才本身的知识储备,而是通过学习、观察、实践、思考等环节,以分析性、推理性和批判性思维获得认知;通过逻辑推理发现问题本质,学会在不断实践中提升认知技能。必要时借助一定工具和方法等。2、信息处理能力———数据解释和数据分析。信息处理能力包括数据获取、解释和分析,并以有效的方式显示结果。在智能财务领域,有大量的结构化和非结构化的数据,如何对这些数据进行整理、组织,并选择有效的信息进行分析,是数智时代智能财务人才所具有的基本技能。要求智能财务人才能够通过利用数据图、Excel电子表、数据库、大数据分析软件等工具,培养自身数据驱动决策能力。3、解决问题与工程思维能力。通过识别分析复杂问题、分析数据、制订解决方案、评估和实施解决方案来发现智能财务领域的问题。工程思维离不开解决问题能力这一基础,另一方面也体现系统化解决问题的能力。同时,在解决问题时,注意项目的可行性和程序化的流程设计,为系统性解决问题奠定基础;工程思维还需要考虑客户需求,考虑项目的可持续性和可靠性;设计解决方案,并进行测试,并准备可能的备选方案,最终以可视化形式展示工程结果。4、科学调查。用数据来驱动决策,前提是要获得可靠的数据来源。在智能财务领域,依赖智能技术,获得信息和数据,分析数据,验证与测试假设,探索和发现相关规律和答案,以提供财务决策的理论依据。5、计算和数字思维。在智能财务领域,计算和数字思维是指采用计算机科学的概念、算法、数据模拟等方式,进行问题求解、系统设计。计算和数字思维是有利于STEM任务的高效执行,是解决实际问题的一种重要思维训练。6、动手操作技能。在智能财务领域,技能训练包括如何依赖智能技术在财务分析、决策等领域的应用和操作。通过智能财务技能的培养,使得学生能够以智能工具解决财务问题。7、设计思维与创新能力。在智能财务领域,工程和技术是保障智能化财务产品落地的前提和基础。创新性思维还依赖于设计思维的锻炼和培养。通过头脑风暴、构思和原型设计等方法,培养学生的设计思维能力。通过创造性的战略和过程来完成产品开发和方案的设计,为学生构建一个结构化的框架。8、沟通协作技能。在智能财务领域,团队需要协作设计构建许多解决方案,在此过程中,学生的沟通和表达能力是不可或缺的技能。有效的团队协作能让团队成员在平等机会之上进行交流。在教学方案设计中,通过沟通环境设计,促进学生在团队合作中,达成共同愿景、责任担当、信息传递、相互交流和合作。(三)融入STEM态度和价值观。价值观是人们认识世界的偏好、态度、方式和方法,是解决困境、面对利益冲突确定最佳行动方案。在智能财务领域教学设计中,要培养学生对数据伦理的重视,在制订决策方案时,如何选择对社会好处最大,损害最小的方案是十分必要的。
三、基于STEM的智能财务专业人才培养方案实现路径
(一)跨学科要素的重新融合。STEM的能力培养框架是跨理、工、文、经等多学科要素的组合。在智能财务领域,应摒弃以传统财会专业核心课程为主干,再附加若干个计算机课程模式;而是通过跨学科要素的重新融合,将会计、业务和技术融为一体,避免“两层皮”的情况出现。通过跨学科导师制和跨学科教学团队的建设,培养学生跨学科的融合能力。通过整合计算机与会计学科师资的专业知识来建设跨学科的课程项目,诸如Python在财务决策领域的应用、商业决策和数据挖掘等课程开展,基于多种专业的教师队伍协作研究跨学科课题,以项目、问题的形式来展示课程内容。除了开展跨学科课程以外,学生还可以跨专业、跨院系,或者是跨学院选修核心课程或选修专业课,或者开展不同院系或不同学院之间的专业研讨会,通过选择不同专业的导师学习各学科知识,来形成跨学科知识结构和解决实际问题的能力,并训练学习者处理复杂问题的能力。(二)智能财务课程体系设计路径。STEM能力框架的培养着眼于解决现实问题。智能财务领域课程设计路径分别有以下几个:1、传统设计路径。常见的传统课程体系设计主要是“专业学科+辅助计算机课程”模式。这种模式是目前大多数院校智能财务培养的主要方式。这种模式的优点是仍旧保留原有专业的培养框架和课程体系,对师资转型没有太大要求,教学目标和教学步骤清晰。辅助计算机课程委托其他系老师讲授。缺点是呈现“两层皮”的情况,学生思维仍旧被固化在原有专业框架中,对于计算机在本学科的应用缺乏认识和锻炼。2、跨学科设计路径。跨学科智能财务的设计路径要求学生对两门专业学习是平行进行,同时对于计算机课程学习强调底层逻辑和计算机思维。学生从两个或多个相互联系的学科中学习概念和技能,课程体系设计更多增加一些应用类和设计类课程,例如,通过智能财务相关项目设计,在有效的跨学科方法中,相关学科融合在一起,避免“两层皮”的情况。3、融合学科设计路径。以解决真实世界问题或执行真实项目为导向。应用来自多个学科知识和技能,形成自身独立的思维模式和操作技能。融合学科的精髓在于寻求跨越传统学科之间的鸿沟,这样使其比跨学科走得更加长远。这种模式对师资和学生学习能力、资源整合能力要求都非常高。(表1)(三)以能力为本的跨学科智能财务课程体系“搭建”。基于STEM的能力框架“搭建”智能财务课程体系中,以从学生认知能力和底层逻辑思维能力培养起步,由低阶到高阶逐步推进,最终通过设计综合项目训练,达到解决智能财务领域复杂问题的能力。课程体系设计如图2所示。(图2)智能财务专业人才培养最终是要用所学知识解决真实世界和情境的复杂问题。需要通过思维训练、专业能力和应用能力多个方面着手。在高阶阶段,教师要围绕培养目标,通过融合类课程的构建,引导学生解决复杂问题。(四)多种形式的产学研培养路径。在智能财务跨学科培养模式中,需要通过多种形式的产学研联合。形成协同一致的多元利益主体。企业、社会团体、专业社团等多个利益主体参与,不仅仅依赖政府、学校的力量,建立合作机制,共同参与、联合培养,从而形成有效合力。开发产学研联合示范培养项目,发挥校企联合项目示范引领作用,通过多导师制、导师负责制、跨学科导师制等方式,使学生有更多的机会将理念、知识应用于实践,提高学生的职业能力。产学研培养路径能够为学生提供充分的真实或模拟的体验,参与真实的财务方案设计活动,实现学习资源的共享、学习问题的交流和经验分享。(五)建立能力可量化的评价机制。能力是学生通过学习所具备的技能,能力培养既是学习成果,也是学习目标。培养方案和课程体系是能力培养的载体,将能力培养与课程评价标准联系,明确学生应该掌握什么样的内容,掌握的程度。通过课程标准建立,能够为学生获得某种能力程度提供参考依据。课程标准不仅仅包括内容标准,还包括培养质量。前者描述了能力框架内学生应该知道什么和能够做什么,后者明确学生掌握知识和获得能力的程度。(图3)
四、研究结论
信息科技的迅猛发展催生了新产业、新业态和新商业模式,新的要素市场结构对会计人才能力要求提出新的需求。本文以STEM为基础,构建了智能财务人才能力框架,并探讨了智能财务人才能力实现的路径。本文分别从课程体系、教学模式和评价机制等方面对可实现路径进行了论述。从而为开设智能财务方向、或开设智能会计专业奠定了一定理论基础。
主要参考文献:
[1]陈鹏,田阳,黄荣怀.基于设计思维的STEM教育创新课程研究及启示———以斯坦福大学d.loftSTEM课程为例[J].中国电化教育,2019(08).
[2]许昊,陈怡斐,潘慧凡,张成.人工智能背景下会计学专业人才培养模式的创新与改革[J].改革与开放,2018(01).
[3]李闻一,李栗,曹菁,陈新巧.论智慧财务的概念框架和未来应用场景[J].财会月刊,2018(05).
[4]董泽华,卓泽林.基于项目学习的STEM整合课程内涵与实施路径研究[J].中国电化教育,2019(08).
[5]董蓝蔓.中国的STEM教育面临三大瓶颈[N].文汇报,2015-07-17(006).
(湖南大学信息科学与工程学院,湖南长沙410082)
摘要:针对大学专业教育中普遍存在的高分低能状况,以“用”为出发点,提出实验课程·专业实训·学科竞赛金字塔式实践教学体系,阐述如何打通课程理论之间的联系,自底向上从实践动手、分析综合再到发明创新分层逐步培养和提升学生的专业能力。
关键词 :实践教学;实验课程;专业实训;学科竞赛
第一作者简介:李智勇,男,教授,研究方向为智能计算、智能系统、大数据,zhiyong.li@hnu.edu.cn。
0 引 言
大学作为直接为社会输送人才的机构,将人才“可塑性”和“可用性”作为大学教育的根本目的,因此培养学生的文化素养和专业能力成为大学教育最重要的任务,但由于中国传统教育思想的影响,“高分低能”一直是中国教育面临的一个严峻问题,而这一问题在高等院校更为突出。问题不解决,便达不到“可用性”的目的。
这一问题违背了大学教育尤其是工科类院校的初衷,越来越多的高校逐渐意识到该问题的严重性,开始进一步关注实践教学,压缩理论教学的时间,辅以更多的实践教学课时。“小学期”是这一趋势的典型代表。这一变化将实践教学的质量问题提上日程,如何建立合理有效的实践教学体系和安排实践教学内容是当前高校不得不思考和亟待解决的问题。
1 教学现状及问题
我们以湖南大学智能科学与技术专业为例分析目前实践教学的现状及存在的问题。
1.1 课程教学体系
湖南大学智能科学与技术专业近3年的教学计划中,要求学生毕业最低总学分为170分,图1给出各类环节所占的学分比例,可以看出,专业实训(含毕业设计)只占总学分的16%,教学计划侧重理论教学,从学时分布来看,此偏重更为明显。图2分析了每个学期的课程教学学时情况,学生几乎需要将所有时间放到课程理论学习上,被严重束缚,实践教学形同虚设。
1.2 现有实践教学体系
在智能科学与技术专业近3年的教学中,实验课程有普通物理实验和人工智能基础实验两门。从学生完成该实验课程的情况来看,大多数学生数据处理逻辑简单,几乎没有运用模式识别、机器学习、智能控制等人工智能方法完成的作品。第6学期开设的实践课程远远达不到培养学生熟练运用多门专业理论和方法的目的。
现在很多高校开始实施“小学期”教学日历,设置为期1个月左右的集中实践或者专业实训环节。前两年的“小学期”是面向全院所有专业学生的基础能力培养,而第3学年后的“小学期”安排专业综合设计实训,训练学生的专业能力,如五子棋人机对弈项目可以大大提高学生对专业的兴趣,但项目过于单一,仅涉及人工智能、模式识别、机器学习等课程,与人工智能实验课程有重合的倾向,而诸如机器人学、智能控制等智能科学与技术专业的特色课程就没有训练的机会,此外对比上一个硬件技术实训缺少能力培养的延续性。具备创新发明的能力是目前实践教学甚少考虑的培养目标。
1.3 存在的问题
这种培养方案主要存在以下问题:①实践教学学时过少,学生实践能力培养机会太少;②理论学习任务过重,学生的双手无法得到解放;③实验课程内容设置不合理,课程理论与实际没有有效结合;④面向专业的实训内容单一,专业理论覆盖面不够;⑤能力培养断层,发明创新能力未涉及。
2 金字塔式实践教学体系
针对以上存在的问题,我们制定了新的培养计划,图3所示是2015年湖南大学智能科学与技术专业教学计划课程时序图。可以看出,不计实验课程,每学期的理论教学课程减少到平均5门课程;实验课程大大增加,从原来的2门增加到7门。新的教学计划中实践教学得到重视和加强。
另外,教学计划的另一个特色是高年级的教学/学术方向分组,根据信息科学与工程学院的科研优势设置了4个方向,将教学与科研有机结合。课程按组选修,增加了选修课之间的关联性,使培养目标更突出,令学生有的放矢。教学计划也反映了实践教学的体系结构:针对重要的学门、学类和专业课程,通过专门开设实验课程巩固这些重要课程;接下来,通过专业实训将多门课程理论串联起来;最后,拟提供丰富的学科竞赛机会,对于学有余力的学生进一步培养发明创新的能力。这3个层面形成了一个金字塔式的实践教学体系,如图4所示。越往上,能力水平越高;往下是必须具有的基础能力。金字塔式的实践体系体现了递进式的能力培养过程。通过该培养模式将能直接给社会输送“可用”人才。
图4给出了整个实践能力培养的空间结构。笔者将分别从时间角度详细介绍3个层面的培养目标和实践内容安排。
2.1 实验课程
实验课程处于金字塔的最底层,目的是培养学生运用专门知识进行动手实践的能力,熟悉和巩固专业基础课程理论,为上层的能力培养打好基础。这一能力是所有智能科学与技术专业合格大学生必须具有的根本能力。
程序设计和计算机系统设计是实现智能的手段和载体,因而第1学年和第2学年围绕这两个能力开展理论和实践教学活动,开设了高等程序设计、数据结构与算法、数字逻辑、计算机系统等课程,其中程序设计、数字逻辑和计算机系统3门课程实践性较强,因此还配套设置了对应的实验课程。实验课程与理论课程尽量同步开设,利用实验箱对理论进行验证,加深学生对课程的理解。第3学年和第4学年面向计算机上层系统和应用,操作系统和计算机网络是典型代表,因而针对这两门课程开设对应实验课程,这几门实验课程是学类核心课程。此外,教师还可围绕智能科学与技术专业的重点核心课程“人工智能”开设机器人实验课程,让学生基于NAO人形机器人、智能小车、RoboCode等设备软件理解、熟悉和练习各种智能的算法和模型。从程序设计、计算机系统、操作系统、计算机网络和人工智能5个方面依次开展基础实践到专业实践的培训,为上层专业实训作好准备。
2.2 专业实训
专业实训是随着小学期的推广而逐渐引入的培养环节,未有成功的经验可以借鉴。5年中我们不断地探索,在刚开始的2年采用“集中实践+生产实习”的方式。集中实践指在学校里进行一些简单的综合设计,如软件实训开发类似图书管理系统的软件。由于题目较为简单和老套,学生兴趣不高。生产实习是指和企业合作,将学生派往生产一线,这一想法初衷好但操作性低。因此,头两年的“小学期”成效不佳,于是取消生产实习,将集中实践从2周延长为4周,增加项目难度,如2014年在第2学年实行的“STC单片机开发”和第3学年实施的“五子棋智能对弈设计”,难度适中,学生普遍反映较好。
这两年取得的进步给我们很大的启发。第2学年的软件实训结合最新的APP应用引入Android开发,让学生可以在自己的手机上展示作品,实现即所得,极大地激发学生的积极性;在已有的单片机开发上,提升设计的高度和难度,引入FPGA设计,让学生全面学习嵌入式系统;最后,在智能专业综合设计方面,将五子棋智能下棋程序打造成全院的一个竞赛,结合专业最前沿的发展方向,进而增加机器人开发、物联网系统和嵌入式系统设计,涵盖智能终端、智能软件、智能系统,提供较宽的选择,充分发挥学生的一技之长。
2.3 学科竞赛
前两个层次基本上完成了工程能力的培养,但创新才是核心竞争力。如何激发学生发明创造的潜能也是实践教学的任务之一。这一能力在以前的教学中甚少专门涉及,发明创新的能力是一道坎。
学科竞赛是培养发明创新能力比较好的一个突破口,因此我们在实验室建设过程中适当考虑了对学科竞赛的支撑,基于RoboCup足球机器人在协同对抗上创新,基于模块化机器人在创意上立新,基于NAO机器人在自然语言处理上求新。目前,学生长期参加的学科竞赛有RoboCup足球机器人中型组比赛、物联网设计大赛以及全国电子设计大赛。教师应为有志向和能力的学生提供创新平台和条件,鼓励学生参加高水平的学科竞赛。
学科竞赛组成了实践教学的最后一环,面向科研,与研究生教育接轨;面向创业,为IT产业增添生命力。
3 建设措施及成果
3.1 实验室配套建设
根据实践教学的分层体系,目前已有的支撑该体系的仪器设备见表1,可满足不同层次的用途需求。课程实验的设备主要以验证为主;实验课程的设备需要学生动手实现算法和设计;专业实训的设备主要以提供平台为主,让学生自主搭建系统;学科竞赛的设备一方面要满足竞赛需求,一方面可以应用于学术研究,具有一定的开放性。
针对学科竞赛,我们已经建立400 m2的场地专门用作智能科学与技术专业的创新和学科竞赛实验室。图5所示为学生正在专心调试足球机器人。
3.2 实践教学代表性项目
1)电子产品的制作、测试及使用( STC-A实验学习板)。
通过完成一个电子产品(STC-A实验学习板)的制作、测试及使用,学生能够全面了解电子产品的开发与生产全过程以及质量管理;实践简单的焊接技术,认识基于处理器的电子系统的组成;学习电路调试及检测能力,了解“STC-A学习板”的功能以及嵌入式系统的入门知识;拥有一个便携式学习与创新的实验平台,为今后的学习提供方向与帮助。
2)“智能杯”五子棋程序设计邀请赛。
该竞赛在已给出五子棋平台的基础上(已有界面,无需自己编程界面),要求参赛者写出五子棋算法。换句话说,就是设计五子棋COM的智商。五子棋看似简单,实则包含各种变化,计算种种变化同样需要强大的知识储备。程序设计与五子棋结合既朴素简单,又包罗万象,同时通过对弈方式可以综合多种人工智能理论和方法,反映出技能的高低。
3)足球机器人。
中国机器人大赛暨RoBoCup公开赛是中国最具影响力、最权威的机器人技术大赛。信息科学与工程学院从2013年开始连续参加了两届比赛,积累了一定的经验,已基本形成老带新的格局。通过展现一个真实的机器人产品,可以让学生感受本专业的特色和前景,提高专业的认同感;通过动手改进一个实际产品,激发学生的创新意识;通过这个比赛,期望学生能够逐步达到自主研制复杂精密机器人的水平。
4 结语
能力培养是大学教育的重中之重,而实践教学是达成这一目标的重要手段。实验课程·专业实训·学科竞赛金字塔式实践教学体系符合能力培养的阶梯性,涵盖了动手实践、综合分析和发明创新3种能力。部分实践教学项目得到较好的反响,为这一体系进一步成熟化和规范化提供了动力。
下一步,我们拟主要从两个方面进一步推进智能科学与技术专业的实践教学建设。一方面不断提升从事实践教学的教师水平,注重与行业接轨,跟进行业的最新发展动态和专业技术并将其反映到实践项目中,形成一个持续发展的良性生态;另一方面积极融人工程认证的理念,为工程类学生今后走向世界提供具有国际互认质量标准的“通行证”。实践教学作为能力培养的重要手段,为了使其更加科学和规范,我们将参照工程认证的标准,对各项能力的培养在实践教学过程中有更明确的对应,对能力的考核能更细致化。
参考文献:
[1]别敦荣,张征.世界一流大学教育理念的特点与启示[J]高等工程教育研究,2010(4): 82-92.
[2]张莎,当代大学生“高分低能”现状的原因及对策分析[J].科教导刊,2012(8): 98-99.
[3]李智勇,肖正,赵欢,等,智能科学与技术本科专业“小学期”制教学思考[J].计算机教育,2011(15): 29-34.
[4]昊丽娟,李柳.以小学期为平台的实践教学改革与探索[J]沈阳师范大学学报:自然科学版,2013(3): 421-424.
关键词:少数民族预科;信息系统;人工智能;可视化计算
DOIDOI:10.11907/rjdk.161573
中图分类号:TP319
文献标识码:A文章编号文章编号:16727800(2016)009008503
基金项目基金项目:云南省教育厅科学研究基金项目(2015Y245)
作者简介作者简介:杨悟道(1982-),男,云南昆明人,硕士,云南民族大学预科教育学院助教,研究方向为可视化计算与人工智能;吴烨(1977-),男,云南昭通人,博士,云南民族大学预科教育学院副院长,研究方向为教育经济管理。本文通讯作者为吴烨。
0引言
少数民族预科教育是少数民族地区学生通向国家高等教育的金桥。随着招生规模的扩大,生源的差异性和特殊性,高等学校民族预科管理工作变得繁琐和复杂[1]。为有效促进信息技术与教育教学管理的深度融合,满足少数民族预科学生学业评价与测评需要,基于可视化计算融合社交网络平台,设计并开发了适合预科教育的综合管理评价系统。
1系统概述
少数民族预科学生教育管理工作具有自身特点,需要投入更多的时间和精力,需要更为先进的管理理念和技术[1]。传统的学生信息管理系统仅仅只是记录学生基本信息,对日常行为的跟踪和痕迹管理没有明确记录,适应民族学生特点的管理信息系统处于空白状态。随着移动互联网的快速发展,社交网络平台能够跨地域、跨时间和空间被普通用户快速接受。进校后的少数民族学生对智能手机的使用率达到96%,民族预科学生管理迫切需要摆脱传统管理模式的束缚。基于此,采用灵活先进的教育理念和信息化管理方式,以少数民族学生为中心,基于移动互联网技术,设计和开发一套适合少数民族预科学生特点的智能学生信息管理系统势在必行。
设计项目组成员在少数民族预科基地对2 700人进行了问卷调查,内容涉及到民族学生学籍管理、考勤管理、选课管理、课程表管理、成绩登陆查询、考试管理等模块的现状分析以及期望意见。针对可视化移动互联网解决方案,设计人员提出几个思考问题:①如何将信息化解决方案与少数民族预科教育教学实际进行深度融合;②如何提高融合信度;③如何提高基于移动社交网络快速扩散信息传播速度;④如何通过本平台对痕迹行为跟踪,从而对提取的数据进行可视化渲染。以上4点也是本课题要解决的难点。作为综合评价系统,不仅是信息记录和反馈,更重要的是自动化分析和评价,从而为管理者建立合理和健全的管理评价体系提供强有力的支持。同时,自动化评价机制要有相应的技术作支撑。系统设计流程如图1所示。
2系统架构设计
基于建构主义的可视化技术为教育信息化建设开辟了一个新的领域[2]。可视化技术在大数据时代,将以往一堆枯燥乏味的数据变得生灵活现,让数据变得不仅有意义,还让其变得直观、易懂,达到个性化特点[3]。本课题在可视化计算方面,将从语义网入手建立本体语义规则,运用教育技术领域概念图[7]等技术开发数据可视化图解对象。软件系统采用Java Web框架引擎开发,斯坦福大学开发的本体建模工具Protégé用于生成自动推理机引擎,利用惠普实验室的Jena API包构建语义本体语义解析语义规则库,可视化表示层采用MIT媒体实验室开发包processing2.2.1。
2.1系统开发步骤
系统开发分两阶段:①软件系统研发阶段;②试运行进行系统测试。
软件需求分析是科研项目的重要环节,课题的最终实现是以软件系统实施到预科教育教学管理当中,科研成果最终是服务于少数民族广大师生。软件系统研发的成功因素高度依赖于软件需求分析报告,整个系统研发均采用瀑布模型,见图2。
2.2系统架构
系统架构见图3。
5系统功能
系统优化了教育教学资源,使相关使用人员能够对学生的学习资源和学习过程进行设计、开发、利用、管理和评价。
实现数据可视化过程中视觉表征语义符号能够通过自动推理机引擎进行解析和推理,并在推理过程中使用本体语义规则,符合语义的表达从而提高其相似度。
(1)结合高校教育教学管理特点,认真履行高校政治思想教育要求,建立符合少数民族预科生特点的教育教学综合管理评价体系。
(2)综合评价体系以建构主义思想为基础,符合现代教学系统理论,评价系统力求让学生在认知过程中积极主动构建自己的学习及生活行为习惯,为开发学生行为痕迹管理提供依据[7]。
(3)综合评价体系需要计算技术和信息技术进行交互,从而建立人际交互关系。社交网络利用可视化技术分析个人、群体和社会[8]。
6系统测试
系统性能评估[9]数据分析见表2。
7结语
本系统运用智能化来优化教育教学资源,促进教育教学管理人员对民族预科学生的学习资源和学习过程进行设计、开发、利用、管理和评价;利用系统的痕迹管理对学生的行为进行追踪取证形成综合性评价管理,从而提高预科基地教学及学生管理水平。使用该系统大大降低了管理成本,辅导员能第一时间快速了解学生情况,学生能快速地与学校进行互动。下一步工作是加大学生痕迹管理可信度,提高系统的自适应能力。
参考文献参考文献:
[1]陈炜,高云鹏,杜鹏,等.民族预科学生管理信息系统研究 [J].北京邮电大学学报:社科版,2012,14(3):116120.
[2]赵慧臣.知识可视化视觉表征的分析框架 [J].开放教育研究,2010,16(5):5158.
[3]荣荣,杨现民,陈耀华,等.教育管理信息化新发展:走向智慧管理[J].中国电化教育,2014,12(3):3037.
[4]曾振柄,陈良育,张骏,等.基于AJAX和自动推理技术构建交互式数学Web服务[J].计算机应用,2007,27(9):22392241.
[5]杜小勇,李曼,王珊.本体学习研究综述[J].软件学报,2006,17(9):18371845.
[6]陈国青,阮达.可转移信度模型[M].北京:高等教育出版社,2005.
[7]顾倩颐.基于在线学习行为的个性化学习需求智能挖掘技术研究[J].软件导刊, 2015, 14(12):1214.
[8]吴信东, 李亚东, 胡东辉.社交网络取证初探 [J].软件学报, 2014,25(12):28772892.
(大连东软信息学院电子工程系,辽宁大连116023)
摘要:基于CDIO工程教育理念,结合大连东软信息学院推行的TOPCARES-CDIO人才培养目标体系和电子工程系智能科学与技术专业特点,提出构建培养学生创新、沟通、工程推理与解决实际问题等能力的专业人才培养方案。
关键词 :CDIO;专业人才培养;智能科学与技术;项目导学
基金项目:2012年度辽宁省普通高等学校本科工程人才培养模式改革试点专业项目(G2201249)。
第一作者简介:周国顺,男,教授,研究方向为嵌入式系统,zhouguoshun@neusoft.edu.cn。
0 引 言
专业人才培养方案是专业建设的根本性文件,主要由专业基本信息、学制与学位、专业人才培养目标、课程体系、培养计划安排及学时学分要求等内容组成。为了能够适应当前国民经济发展的需要,高校有必要对相关学科的专业培养方案进行改革。专业培养方案应该适当加强对工科学生创新设计与实践能力培养的要求,广泛调研专业相关企事业用人单位的岗位需求,适当增加符合专业发展趋势的专业拓展、前沿课程。大连东软信息学院电子工程系智能科学与技术专业依靠具有丰富的智能产品研发、工程设计、工程实施经验的师资队伍和CDIO工程环境,对本专业人才培养方案进行了基于TOPCARES-CDIO的教育教学改革,取得了良好的效果。
1 工程教育改革的意义
CDIO工程教育改革的目的是培养学生具有在工程、产品开发团队中构思一设计一实施一运行复杂、高附加值产品或过程与系统的能力,通过大学本科的教育与实践,成为一名具有基本工程创新及设计能力、整装待发的工程师。为此,教师必须改变传统工程教育重理论、轻实践、理论与实践脱节的教学方式,补充对工程教育至关重要的个人素养、团队合作与系统构建能力培养的教学内容。
传统的教与学是建立在布鲁纳的“认知一发现说”、奥苏伯尔的“有意义言语学习理论”和加涅的“认知学习理论”基础上的。大多数高校教师为了让学生掌握深厚的工程推理能力,基本上采用奥苏伯尔的“有意义言语学习理论”进行教学。该理论提倡课堂的讲授式教学,学生在学习过程中基本是被动地接受学习口。多数学生虽然会关注理论知识在实践中运用的问题,但是也常常只为应付考试而去记忆工程理论。考试结束,学过的知识、理论也就不用了,甚至忘记了。
2009年,大连东软信息学院提出创办独具特色的、培养应用型人才的国内一流应用型大学的目标,借鉴美国MIT、瑞典皇家理工大学、瑞典查尔莫斯工业大学、瑞典林雪平大学组成的工程教育改革研究团队倡导的CDIO(Conceive-构思、Design-设计、Implement-实现、Operate-运行)教育教学理念,提出TOPCARES-CDIO人才培养目标体系。TOPCARES分别代表CDIO的8大一级能力指标的首字母,即Technical knowledge and reasoning, Open thinking and innovation, Personal and professional skills,Communication and teamwork, Attitude and manner, Responsibility, Ethicalvalues, Social contribution by application practice。
基于CDIO的教学模式提倡主动学习和经验学习。主动学习是让学生在参与学习活动时发现问题、思考与解决问题。教师收集学生提出的在课程学习中的问题,集中回答;同时教师也提出问题,促使学生主动学习、思考问题并寻求解决方法。经验学习是让学生在模拟工程师和工程实践的环境下进行学习,包括基于项目的学习、仿真、案例分析与设计实现。
评估与评价是衡量学生对规定学习内容完成程度的判断。传统的教学评价基本上是以笔试成绩为标准的,很难评价学生的工程、产品及过程构建能力。CDIO教学模式下的评估以学习为中心,贯穿整个教学过程始终。评估方法主要有笔试和口试、平时表现、项目成果演示、书面报告等。教师可根据一系列考核成绩,对教学大纲及教学方法进行持续的改进和完善,这就构成一个工程教学的闭环控制系统。
2 智能科学与技术专业人才培养方案改革
教师应遵循高等教育教学规律,贯彻落实“国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)”精神,以TOPCARES-CDIO教育理念和方法为指导,以培养高素质应用型高级专门人才为目标,以当前“万众创新、大众创业”理念为契机,努力为学生构建合理的知识、能力、素质结构,结合智能行业的新理论、新技术、新工具、新产品更新课程体系与教学内容,强化创新精神和工程实践能力培养,促进学生的全面发展。
2.1 以知识、能力、素质培养为核心,以项目为导向,构建一体化专业人才培养方案
1)以社会和行业需求为背景,准确定位专业人才培养目标。
教师应深入开展专业调研工作,基于TOPCATES-CDIO人才培养目标体系框架,综合分析应用型人才的通用标准、行业标准、学校标准和专业标准,构建和确定本专业人才培养的目标和能力培养的具体要求,培养掌握智能信息处理与识别、自动控制方法等方面基础知识,具备信息处理系统软硬件平台开发、自动控制系统设计、人工智能系统开发等基本能力,具有开放式思维与创新能力和较强个人职业能力与团队合作能力,树立正确价值观、态度端正、习惯良好、有责任感的,能在智能医疗设备、多媒体信息处理、工业机械控制、机器人、人工智能等智能科学与技术学科相关的专业领域从事智能产品开发、系统测试、技术支持等工作的应用型高级专门人才。
在专业教育阶段,教师可跟踪专业和产业新理论、新技术、新工具、新产品的要求,通过开设专业特色课和专业拓展课,将创新、创业融入专业教育,培养学生的相应知识和技能。专业课程分类见表1。
2)以项目为导向,构建一体化的课程体系。
学生在学完所有学科课程后,要完成一个贯穿整个课程体系知识及能力的压顶石项目。为达到专业培养目标和完成压顶石项目,学生必须具有三大核心应用能力:智能传感与检测技术能力,智能机器人传动、驱动技术能力和智能机器人系统技术能力。专业核心能力对压顶石项目的支撑关系如图1所示。
依据专业人才培养目标,教师应以专业核心应用能力培养为主线,面向行业、服务产业、突出应用,以项目训练为导向,系统构建课程与项目相结合,知识、能力、素质同步培养的一体化课程体系,形成课程培养目标、项目培养目标与专业培养目标的相互对应和支撑。专业课程体系如图2所示。
3)以能力培养为本,构建一体化的实践教学体系。
智能科学与技术专业依据专业能力培养目标,以能力为本,以项目为载体,采用“学中做”和“做中学”的方法,统筹安排基础实践、专业实践、创新训练与实践、创业训练与实践、综合实训与实践、毕业设计(论文)与企业实践等循序渐进的实践教学环节,使实践训练内容逐级递进、逐步深化,将实践学期实训内容与理论学期的教学内容紧密衔接,形成理论与实践相结合、课内与课外相结合、学校与企业相结合,贯穿本科教育全程的一体化实践教学体系。专业培养方案中采用自顶而下的方式设计各级项目。一级项目(压顶石项目)的设计直接针对专业培养目标,二级和三级项目是一级项目培养能力的分解。专业课程体系中的实践项目设计如图3所示。图中每一鱼骨分支上支撑同一个二级项目的一组课程为课程群,课程三级项目进行适当的延伸与扩展将对应二级项目的一部分。专业项目设置见表2。教师可通过从课程的三级项目实践开始,到实践学期的有一定综合能力的二级项目锻炼,再最后进行一级压顶石项目实训,消除学生对智能系统设计的恐惧感,令学生从容应对工程项目的挑战。
4)创新素质教育,提升学生的综合能力。
教师需将素质教育项目纳入专业人才培养方案,明确学分要求、内容安排、组织方式及考核评价标准。构建与专业教育相呼应的集校、系两级项目和专业团队项目为一体的素质教育项目体系,加强学生职业素质、书面表达能力、沟通交流能力、团队协作能力、实践能力的培养,全面提升学生的综合能力。
2.2 “实用化、个性化、国际化”人才培养特色
1)优化专业结构,凝练实用化专业特色。
智能科学与技术专业依据办学定位、培养目标、服务面向和行业需求,认真梳理和凝练专业特色,提高专业建设质量和水平。
本专业开设了有别于其他高校智能科学与技术专业的特色课程,如智能传感与检测技术、智能机器人、智能终端应用开发等。通过学习这些课程,学生能够掌握智能科学行业前沿的技术与能力,在就业市场上处于有利位置;以强化职业岗位技能训练、提高工程实践能力为目标,依托业界先进的机器人实验室设计课程体系,使毕业生具有智能科学领域由硬件到软件的设计能力和实际开发经验。
2)优化课程体系结构,科学设置专业课程。
本专业立足教育教学的全过程,处理好基础与专业、必修与选修、课内与课外、理论与实践、专业教育与素质教育的关系,按照整体优化、加强能力、提高素质的思路精心设计教学实践环节;通过设立全校公共选修课平台扩大选修课范围,按照学科门类细化公共选修课类别,提高选修课学分学时比例,增强学生选课自由度和灵活性。
3)以人为本,因材施教,满足学生多元化需求。
教师需根据学生的学习基础和个性化需求,实施分类教学、分级教学、分层次教学、分方向培养;通过弹性学制、选课制、主辅修制、重修制、学业导师制、学分替换、实践奖励学分等方式,把共性与个性、统一性与差异性、规范性与灵活性有机结合,突出“实用化、个性化、国际化”的人才培养特色。
2.3 以产学融合为途径,创新人才培养模式
1)校企合作建设课程资源。
高校应加强与相关企业的深度合作,通过承接企业项目,将实际案例和项目引入课程,对学生进行实际项目开发、项目规范流程和创新能力培养;根据行业和职业岗位需求,有针对性地将企业认证课程纳入课程体系;通过与企业共建校内外实习、实践基地,建设真实或仿真实践环境,将企业实习、实训、顶岗等实践环节列入培养方案,并根据行业和企业的实际需要,有计划地开展定制式的人才培养。
2)校企融合实施卓越计划。
学校应充分发挥源于企业的办学体制、产学融合的育人机制;在已实施的3+1模式、CO-OP计划(校企合作)、项目工作室模式的基础上,进一步深化人才培养模式改革;按照卓越工程师人才培养的改革思路,对人才培养方案的校内培养与企业培养进行一体化设计与实施的探索,逐步形成具有“TOPCARES-CDIO”特色的IT应用型卓越工程师培养模式。
3 结语
智能科学与技术专业实施CDIO人才培养模式改革以来,学生的工程实践能力、团队合作能力和创新能力普遍有所提升,近年来在国家、省、市各级学科竞赛中捷报频传,而且CO-OP实习学生也受到了用人单位的好评。基于CDIO工程教育模式,系统实施以知识、能力、素质培养为核心,以项目为导向的一体化人才培养方案及产学融合的创新人才培养方式,既能保证学生获得先进的智能科学与技术专业知识与技能,又能系统地培养学生的创新能力和职业素养,对于智能科学与技术专业培养出适应社会需求的应用型创新人才具有重大实践意义。通过以上智能科学与技术专业培养方案的改革与实践,大连东软信息学院电子工程系智能科学与技术专业今后将继续发扬、倡导CDIO工程化教育方法,持续完善专业培养方案,为把本专业建设成为有特色、高水平、创新创业应用型专业而继续努力。
参考文献:
[1]孙晓凌,温涛,郭权.Utilizing CDIO engineering workspaces to facilitate design-implement experiences[C]//Proceedings of the 9th International CDIO Conference. Boston: MIT-Harvard, 2013: 83.
[2]张奇.高等教育心理学[M].大连:辽宁师范大学出版社,2007:56-58.
[3] Crawley E F,Malmqvist J,Ostlunds,et al.重新认识工程教育:国际CDIO培养模式与方法[M].顾佩华,沈民奋,陆小华,译,北京:高等教育出版社,2009: 6-17.
[4]温涛,基于TOPCARES-CDIO的一体化人才培养模式探索与实践[J].计算机教育,2010(11): 23-30。
一、新媒介扩展了艺术设计表现的外延
数字时代的艺术设计不再是单纯的二维或三维艺术,更扩展为时间与空间艺术的综合,即四维艺术。这些数字艺术不仅涉及自然生态环境与人文社会环境的各个领域,还包括新媒体等渠道,通过对信息的传播提炼进行再创造,多种媒介的融合和实时交互的传播赋予了当代环境艺术设计更广泛的设计表现外延。虚拟现实、APP、局域网以及互动媒介让人们开始重新审视传统的环境艺术设计语汇,数字技术为艺术设计的创作提供了丰富的图像和素材来源,为环境艺术设计开辟了新的表现空间。与此同时,新媒介也为环境艺术设计教育带来新的机遇——在新媒体技术的支持下,培养兼通艺术设计与计算机数字制作技术的高级人才。数字时代下设计的表现空间也加速了环境艺术设计高等教育中信息的交流、教学资源的共享与课堂的互动。数字化实现了设计数据存储效率的提高,设计前期数据、过程图、建筑模型、渲染效果图或者建筑巡游动画等都可以数据的形式被便利地检索和使用。数字网络也拓展了环境艺术设计的空间,不仅使设计师的工作数字化,更让年轻设计师能接触大量新资讯,培养开阔的、前瞻性的视野,并利用网络教育资源自学,不断进步。
二、多元化表达能力打破了传统设计沟通的壁垒
数字时代使得传统设计沟通的界限开始消解,设计开始采用新的创作手段、新的媒介、新的工具、新的信息传播方式及新的创作角度。在计算机为我们提供了CAD、3dsMAX、VRay、SketchUp等具有绘图、三维动画功能软件的基础上,数字技术又将人工智能、虚拟现实、人机交互技术等引入了设计表现领域。环境艺术设计与数字科技领域的交叉,不但广泛涉及概念方案设计,更有虚拟现实技术研究、新媒体技术的介入。设计沟通不再局限于图纸的交涉,转而由计算机软件研究、交互式艺术、计算机辅助绘制、非语言艺术、计算机编程等方式阐释方案、解答创意。
三、结语
数字技术作为社会发展的内驱力,为艺术设计的多元化表达的建构提供了可能,也对高等教育产生了难以预计的改变,教育理念、课堂环境、教学模式甚至学生的培养目标都在这场变革中获得了发展。教育者必须意识到这场变革的重要性,并在教学实践中应用新媒体技术,将数字时代的成果融入设计教育。
作者:郭媛媛单位:武汉东湖学院
2016年7月底,“第11届全国青少年教育机器人奥林匹克竞赛”在大连理工大学举行,我校代表队在机器人创意赛中获得高中组冠军,并入选中国代表队赴美国参加国际竞赛。
当地时间12月6日,“第5届国际青少年教育机器人奥林匹克竞赛”在美国斯坦福大学举行。我校的参赛作品为“便捷智能车”,它是一款能自动进出车库的智能小车。只要车主给智能车发送指令,它即可自动打开车库大门并到达指定位置接车主外出;当车主到家下车后,智能车又能够自动回到车库中。在途中智能车能够自动识别红绿灯,探测前方是否有行人或障碍物,另外,智能车上还配备了指纹识别、无线摄像头等传感器。该作品最终凭借优秀的创意、完善的功能、参赛队员在演示和答辩中良好的表现,获得各国评委一致好评,荣获冠军。
参赛观感
1.中外机器人课程教育理念的差异
通过参加本次比赛,笔者对世界各国参赛水平与先进国家开展机器人项目的理念、学生水平、硬件水平等有了新的认识。归根结底,这与各国学生课外活动在教育中的地位有直接关系。除了参加机器人项目比赛外,本届竞赛组委会还安排了交流访问斯坦福大学的活动,其间斯坦福大学教授介绍了美国的中小学教育与美国大学的录取标准,尤其像斯坦福大学等名校的申请都会非常重视学生是否有良好的课外活动和实习经验。而在我们国家,家长和教师往往担心课外活动影响学业,对此持不积极或反对态度。这种理念上的差异,是造成中西方青少年机器人教育水平有较大差距的根本原因。虽然在本次比赛中中国派出的参赛队大多取得了可喜的成绩,但我们也深刻意识到了自己的不足,我们不仅要学习国外先进的技术,更要有开阔的视野和深远的育人理念。
2.中外青少年机器人课程对比
比赛当日,在简短的开幕式后,各组选手们便进入了紧张的组装和调试中。对中国的不少参赛队来说,这个时候最忙的不是参赛学生,而是教练员,他们表情严肃,脚步忙碌,不是在帮助学生调试设备,就是在对学生的演示与答辩做最后的指导。而反观国外参赛队,很少能见到教练员的身影,很多参赛队根本没有教练员在现场。
在硬件方面,我国的青少年机器人竞赛采用的机器人大多是一些机器人装备公司提供的半成品器材二次加工而成,结构和功能受到了很大限制。
而国外机器人的框架大多是由学生利用车床等设备亲自切割、加工、制作而成,作品更大型,更注重实际应用,甚至直接可应用于生产生活中。下页图1为美国选手设计的“月球车”,可直接行驶在崎岖不平的路面,实用性很强。相比而言,我们的机器人比赛作品大多体积较小,只是对一些功能的模拟,更像是一种“玩具”,下页如图2所示。
赛后反思
对于如何培养学生提升机器人项目水平的问题,笔者作了以下几点思考。
1.课堂普及,广泛培养
目前,国内大多数地区和学校开展的机器人课程仅停留在科技社团和兴趣小组上,普及程度不高,经济、教育发展相对落后的地区更是没开设过机器人课程。以笔者所在的城市为例,在中小学中,总共约有十所学校设有机器人社团,且主要集中在市区几所重点中小学。而且,从笔者近几年辅导学生参赛的情况来看,参赛队伍名单中时常能看到熟悉的名字,这说明学校的机器人课程也重点集中于那些少数学生,而美国等发达国家的机器人课程普及程度要高得多。机器人课程要像文化课和艺体课一样走进课堂,开展活动的基础人口要多,参与面要广,要形成一个个创作团队,相互讨论、相互帮助,这样才能更好更广泛地普及推广青少年科技创新活动,从而提高学生的整体科学素养。
2.F结协作,系统培养
机器人课程是一项系统工程,可大致分为硬件组装和软件编程两部分。机器人设计制作涉及的方方面面的知识与技能很难由个人尤其是中小学生来完成。这就需要教师在平时的课外活动中按照学生的兴趣特点分类培养,所谓“术业有专攻”,每组学生都精于自己的研究领域,团结协作,才能制作出精良的机器人作品。
3.校企联合,走进生活
我们的课堂教学常常与实际生活脱节,机器人课程更是如此。现如今,人工智能、工业机器人、医疗机器人、服务机器人等领域的机器人技术已日趋成熟,日益普及,但处于校园中的师生们对此了解甚少,更不要谈前沿科学了。这就需要加强校企联合,多组织一些进厂参观与实习的机会,让学生们走进生活,走向科学。另外,机器人教练员要与专业技术人员合作,将教学与技术有机整合,进而探索出一条适合中小学机器人课程的教学之路。
4.硬件支持,灵活搭建
从制作机器人的原材料来看,各类传感器和控制板(如单片机、乐高控制器等)比较容易获得,比较难求的是搭建机器人结构所需要的零件,如车体(包括悬挂、减震、转向系统等)、机器人身体(如机械臂、机械腿等)。目前,大多数学校主要是利用购买到的一些半成品进行二次加工,无论是功能、结构还是大小等都受到了较大限制,这就需要借助3D打印机、车床等设备来加工零部件,制作出更加完善的机器人作品。
课程考试是学校评估学生学习成绩、检验教师教学效果的主要形式,能充分发挥考试的衡量、诊断、反馈、激励功能的作用,是学校提高教学质量的重要环节[1]。随着信息技术的发展,在考试中实现无纸化考试已经成为一种趋势[2]。构建自动化考试体系,已经成为时展的必然要求。成果导向教育教学理念(Out-comeBasedEducation,简称OBE)在1981年由美国社会学家WilliamSpady等人提出后,得到人们的重视、认可和应用,如今已成为美国、英国、加拿大等国家教育改革的主流理念,至今仍被认为是追求卓越教育的正确方向。OBE教育理念注重以学生为中心,以预期学习成果为导向,反向设计教学环节,使用形成性教学评价来反馈学习产出,进而改善教与学的效果[3]。在OBE教育系统中,教育者必须对学生毕业时应达到的能力及其水平有清楚的构想,然后寻求设计适宜的教育结构来保证学生达到这些预期目标。从OBE理念出发设计的教师课程教学质量在线评测系统实现了对教师教学的系统评价,为反向设计教学提供参考,能更加精确地帮助教师和学校制订以学生为中心的教学方案。
二、OBE理念下的教师课程教学质量在线评测系统的优势与价值
OBE有三大优势:目标清晰性、过程灵活性、标准可比性[4]。就教师课程教学而言,教育者需要设置清晰、明确、具体的教学目标,改善教学过程。系统能够提供较为精确的课程成果展示,完善课堂教学内容与形式,对标准的教学质量分析有重要价值。
(一)提高教师工作效率在一般的考试过程中,基本上采用纸质化考试的方式,对教师来说,后期对试卷的集中批改明显增加了他们的工作量。如何准确、有效地提高教师工作效率十分重要。随着信息技术的发展以及学生所学内容和学习方式的改变,无纸化考试更加符合当代教育的要求,系统自动批改客观题,教师只需在系统提示的答案规范下给出主观题得分即可。随后系统还可生成一份详细的测试结果报告供教师和学生参考。期末考试采用无纸化过程,机器分析改卷,同时老师根据试卷分析更方便地进行试卷批改,有效提高了教师工作效率。
(二)提高试卷分析质量由于技术限制和长期以来试卷分析模式的限制,在进行试卷分析的过程中,教师一般只会针对试卷进行总成绩、平均分、优秀率和不及格率等几个数据的统计和分析,分析指标不够全面。同时,教师也会根据自己的主观意愿,对学生试卷的测试结果进行分析和评测,导致试卷分析质量不高。为了解决以上问题,除了对考试内容和方式进行改革外,有必要构建新型的试卷分析系统和管理模式。运用计算机信息支持系统实现定量自动分析提示功能,设计定量分析和定性分析紧密结合的操作流程,以及信息收集反馈的规范途径,不断提高试卷分析质量[1]。
(三)可提供多方面教学参考该系统依据数据分析、人工智能推荐、智能引擎推送等先进技术,致力于通过精准、专业、详细的测评结果来解决目前人工批改试卷耗时长、分析试卷结果准确性不可控等问题。同时为教师提供一份考后答题分析报告,其中包括学生答题时间、答题错误率、知识点掌握程度等,并运用数据可视化技术将数据以统计图表或其他形式展示出来,有助于教师总结课程考试效果。
三、OBE理念下的教师课程教学质量在线评测系统的设计
(一)核心功能模块构建1.在线考试目标设定。设定目标是OBE理念的重要环节。本模块为学生提供在线考试平台,教师会根据OBE理念,为实现教学目标的达成度,确保系统内课程题目涉及学生所学各知识点,并保证课程考核形式包括课堂测试、期中测试、期末测试以及“练习、考试、答疑”的每个环节。2.完善评测形式。学生试卷提交后,机器对客观题进行自动阅卷与批改,并得出包括单项选择、多项选择和判断题的分数;在老师批改主观题时会同步显示老师已录入的知识点和答题点辅助老师改卷。在提供学生考试结果分析的同时,教师还需要在线提供教学反馈与评价,完善大纲、教案、课件、试题库等教学准备,这些均为教师评测分析提供参考。3.教师教学分析与评价。系统会在成绩统计分析完成后为教师自动生成一份答题分析报告,教务可查询各老师各班级学生的历史成绩及排名情况。基于OBE理念,实施过程中在评价主体方面应包括系统评价、教师互评、学生评价以及教学准备评价等指标,确保评价的公平性和客观性[3]。
(二)系统运用技术介绍1.数据可视化。数据可视化的实质是借助图形化手段,清晰有效地传达与沟通信息,使数据表达的内容更容易理解[5]。本系统利用Echarts数据可视化等手段对后端已经处理完毕的数据进行可视化处理,同时采用多种统计图表,对试卷中的各种数据进行分类,多维度地动态展示试卷产生的相关数据,如题目涉及知识点、题目难易程度、题目得分率等,直观展示数据之间的关系。2.数据挖掘模块。数据挖掘是基于统计学生在参与期末测评的全部信息进行的,必要时还要从互联网获取相关信息进行辅助分析,从中发现学生数据之间的联系。系统运用关联规则算法对学生测评数据进行分析,以此给教师提供下一步的教学侧重点,对教师在教学过程中学生总体掌握较差的知识点进行分类统计。通过深度学习,对数据进行更深层次的挖掘,可以提取、预测关于学生学习情况、教师教学中多维度的指标,为生成个性分析报告提供数据支撑。
中学美术 教学技术 技术策略
中学美术教学技术在中学美术教学课程设计中起着完善教学效果的重要作用。中学美术教学让学生在课程体验中不断地提高想象力和创造力,为学生提供了多样化的个性发展空间。各种信息技术快速发展为中学美术教学提供了新的教学环境,信息技术贯穿于教学活动的始终,为教学活动的各个环节服务。合理选择使用各种教育技术,能够加强学生的感官刺激,强化学生的教育接受,提高学生的综合素质。
《中小学教师教育技术能力标准(试行)》是教育部颁布的有关中小学教师专业能力标准的文件,它要求“中小学教师能够灵活地使用各种教育理论与技术对教与学过程及相关资源进行设计、开发、利用、管理和评价”。在教学活动中,教学技术的选择使用必须以学生的特点为基础,要正确评价中学美术各年级学生的年龄特征、行为水平、美术能力、知识基础等,针对不同的学习环节确定教学技术的实现目标,避免缺少思考的美术感官教学与片面的美术视角转化,不断地完善教学技术使用策略。
一、教育技术与教学技术
在我国,教育技术以学科的形式出现。“教育技术的本质特征是运用技术去优化教育、教学过程,以提高教育、教学的效果、效率与效益。这里的‘技术’既包括有形的‘物化技术’,也包括无形的‘智能技术’。”[1]“物化技术”主要指教育中信息技术软件与硬件的使用以及教师对信息技术的掌握与应用。“智能技术”则是指教师的教育理论与教学实践的能力。教育技术要求教师不仅要拥有信息技术技能,还要不断地更新教育理念,提高自身的教育能力与综合素质。
教育技术是对教学活动进行科学设计的技术,是“教”与“学”的有机融合,而教学技术则是连接“教”与“学”之间的媒介途径,二者都是为了实现课程的最优教学。教育技术中包含了教学技术的选择与使用策略。
中学美术教学技术策略是教师转化教学经验的过程,也是教师教育技术水平的体现,它具有两个方面的内涵。第一,中学美术教学技术是教师在进行教学设计的各个流程中选择应用的各种技术手段,比如备课中的文字处理、图片处理、幻灯片制作技术等。第二,中学美术教学技术主要是在课堂教学中教师选择采用各种媒体手段来体现的。学生根据教师的课堂教学安排通过多媒体等信息技术实现了教学内容由抽象向具象的转化。美术学科具有特殊性,在中学美术教学设计过程中,教学技术是教师完成教学目标、达成教学效果的重要手段。如图1所示,中学美术教学设计根据美术课程的教学目标确定教学方法,以学校的教学设施条件为基础,根据不同的教学内容与学生特点对教学技术进行优化组合。教学技术的选择使用是中学美术教学设计中不可缺少的重要组成部分。
二、中学美术教学技术的现状
“信息技术极大地拓展了教育时空界限,空前地提高了人们学习的兴趣、效率和能动性。”[2]中学美术教学技术分为视听媒体技术、网络技术和人工智能技术。视听媒体技术的推广,推动了各类学习资源在教学中的运用。在中学美术教学设计过程中,需要运用到计算机的各种软件,各种数码技术的熟练应用使中学美术课程变得多姿多彩;教师采用电子白板等多媒体演示技术进行教学,便于教学内容由抽象向具象转化。
网络技术在视听媒体技术的基础上构建,实现了教育信息化,为学生提供了综合平台。网络技术实现了校园内外以及国内外的同步教学及资源共享,为教师备课、教学演示、师生互动、作业练习、考试评价等教学活动提供了丰富的网络环境。另外,网络资源共享课程促进了网络教育资源的整合与共享,为学生提供了一个“个别化教学”的教育平台,形成了以学生为中心的个性化教学模式,提高了网络教育教学和人才培养的质量。
人工智能技术通过编程技术与模拟法实现,不断地运用到各个学科领域,它可以完成智能控制、图像与语言理解、自主的信息处理与管理等规模庞大的任务。人工智能技术的使用在中学美术课程教学中成为了必然的趋势。首先,它是教师进行课程设计的好帮手。它可以满足教师在教学设计中的多种需求;其次,它为个别化教学增添了智能的选择与识别。另外,人工智能技术在图像上的识别为中学美术课程的学生作业提供了识别评价的可能。
信息技术的多样性为中学美术课堂教学增添了色彩,提高了中学生对美术课程学习的主观能动性。在充斥着信息技术的中学美术课程中,各种技术使用的合理性需要进一步探讨。
1.缺少思考的美术感官教学
所谓“感官教学”是指中学美术课经常采用“课件教学――课堂练习”这个由多媒体课件进行感官教授的教学模式,多媒体教学系统的普及,由课件直接到练习成为了一些中学美术教学的主流模式,这种缺乏策略的使用多媒体教学系统,使部分中学美术课堂成为了缺少思考的感官教学。一方面,缺少思考课程内容与教学技术契合度的问题;另一方面,缺少思考教学资源与学生特点的辩证关系。
不同的美术领域对教学技术的需求不同,教师要重视课程内容与教学技术契合度的问题。中学美术教学分为“造型与表现”、“设计与应用”、“欣赏与评述”、“综合与探索”四个领域,针对不同的教学领域,教学技术的选择也应不同。义务教育课程标准实验教科书、人民教育出版社《美术》八年级下册第二单元《装点我的居室》即属于“造型与表现”领域的学习内容,它围绕“装点我的居室”这一主题,引导学生利用不同的美术表现形式去装点自己的居室。这个单元让学生初步学习了中国写意花鸟画、版画、装饰画、铅笔淡彩画和挂画的形式美要求,最后通过同学之间的展示交流进行总结,树立学生美化生活的意识,提高学生的造型表现能力。在这个单元学习中国写意花鸟画的课程内容中,有欣赏环节、有知识技能学习的环节、还有学生的练习与评价环节,这三个教学环节中或多或少都需要使用到各种教学技术。教师通常使用教学课件引导学生欣赏中国写意花鸟画;在知识技能学习环节中,教学课件与网络媒体的结合使用能够有效地补充学生所需的学习资源并能进行相关的知识拓展,比如了解相关的艺术家及其工作室,进一步明确中国写意花鸟画的题材、风格、构图等。也就是在这个重点的教学环节中,教授的知识技能与教学技术的采用契合度尤为重要。中国写意花鸟画中“笔墨章法”是教学难点,是否能够完全通过多媒体技术手段让学生掌握呢?答案是否定的。知识技能、特别是动手技能的掌握不能单靠“感官教学”来完成,需要学生通过体验,在不断的实践中学习。教学课件中播放的绘画视频减少了教师与学生、学生与学生之间的互动体验与绘画技术的交流,感官教学无法取代传统的动手技能的培训与学习。“笔墨章法”这个教学内容就需要教师进行课堂示范,教师播放的图片与绘画教学视频只能是对这个教学内容的资源补充,教师在学生的实践中针对问题单独指导并示范,这种互动的直观课堂教学能够提高学生对知识技能的把握。
互联网的普及给教师提供了大量的教学资源,有些课堂教学缺少思考教学资源与学生特点的辩证关系。“教学资源指教学材料可被设计、开发与实施的所有方式。”[3]从广义上说,教学资源是教师在教学中利用的一切要素,包括所有支撑教学和为教学服务的各种内容;从狭义上说,教学资源包括教学信息材料、教学软硬件和相关教学系统。在教学中教学资源主要是教师采用的教学信息材料与教学硬件设施。教学资源的选择使用必须以学生的特点为基础,选择合适的教学资源。还以人民教育出版社《美术》八年级下册第二单元《装点我的居室》采用的教学资源为例:初二的学生处于生理成熟期,个性逐渐形成,对自我社会化发展要求增多,通过以前的美术课程学习有了初步的美术基础,根据学生的这些特点,尽量选择符合学生心理兴趣点的美术资源;根据学生掌握的文化知识可以选择学生文化素养范围内的中国画进行欣赏。只有正确评价学生的年龄特征、行为水平、美术能力、知识基础等,才能合理地使用教学资源。
2.缺乏准确的美术视角转化
不同教师对课程内容有着不同的美术视角,美术视角转化于课堂教学中要注重转化过程的准确,以偏带全会导致学生认识的片面性。缺乏准确的美术视角转化主要存在两个问题:一个是教师对课程内容美术视角审视的准确性问题,一个是美术视角转化过程中使用资源的片面性问题。教师对课程内容的理解主要依靠教学大纲的规范与其个人的教育能力。教学资源的使用需要进一步推敲,学生首次在美术教学中对某一美术门类的体验不可避免地会形成对该美术门类的主观经验主义,教师在选择教学资源的同时要思考该资源是否能够准确地带给学生正确的美术视角。比如《装点我的居室》的第一部分,要求学生了解中国写意花鸟画的题材、风格、构图、等,要求教师提供给学生经典的写意花鸟作品,并明确告诉学生不同时期写意花鸟的特征,树立学生对写意花鸟画的正确认识。
三、中学美术教学技术的改进策略
中学美术是技能、审美与艺术创造力的结合,要求教师不仅要具备美术学科能力,还能根据学生的特点应用教育技术,不断地调整教学策略,实现因材施教。中学美术教学技术策略“将信息技术有效地融合于学科的教学过程来营造一种信息化教学环境,实现一种既能发挥教师主导作用又能突出体现学生认知主体地位的以‘自主、探究、合作’为特征的新型教与学方式,从而把学生的主动性、积极性、创造性较充分地发挥出来”[4]。中学美术教学技术策略围绕学生、教师、教学内容与教学技术展开,它包括以教学内容为主体的精简组合策略、“教”与“学”并重的产生激发策略、重视课堂内外的发散拓展策略。
精简组合策略以教学内容为主体、教学技术为依据。不同的教学媒体都有各自的优点,在学习上既有潜在的功能性,也有一定的局限性,所以要针对不同的教学内容与教学方法,有机地组合多种教学技术。并不是现代媒体手段使用得越多越好,而是要扬长避短、优势互补,合理安排教学技术的使用顺序,达到整体优化的教学效果。
产生激发策略强调了在应用教学技术过程中“教”与“学”同等重要的地位。奥苏贝尔与加涅提出以“教”为主体的教学理论,强调了教学方法的重要性;同时,奥苏贝尔提出“有意义接受学习”强调了学生的认知因素,“构建主义教学策略”指出了“学”的重要地位,美术知识技能的认知与掌握是由学生主动构建的,教师的“教”与学生的“学”要选择互动多样的形式实现。在中学美术教学技术策略中,要使用有效的认知工具,让学生在学习过程中始终处于主动的地位,自主地完成教学内容,激发学生对学习任务和学习过程的积极和热情。
发散拓展的媒体选择可以积极地把课程资源与学生的认知结构相联系,或以多媒体、或以软件、或基于网络、或采用仿真试验模拟等不同的技术支持课堂内外的教与学。由于美术学科与其他学科融合的广泛性,中学美术教学技术的选择要为学生考虑到学科知识的发散与相关领域拓展的可能性。教学内容的发散与拓展分课内与课外的发散与拓展。课内的发散与拓展是在课堂教学过程中依据该课的教学内容,根据学生的知识与认知特点,在一定范围内知识的深度与广度联系起来的教学活动,它有效地加强了学生对教学内容的深入理解,探究了创新的学习意识;课外教学内容的发散与拓展以学生兴趣为依托,对课堂知识技能进行进一步拓展与延伸,培养了学生的自主学习,促进了学生均衡个性地发展。
中学美术教学技术策略根据不同教学内容与学生特点选择相应的教学技术,教师不断地完善中学美术教学技术策略设计出不同的学习方式与活动,为学生提供最佳的学习环境,保证了能够高效地进行中学美术教学。
参考文献
[1] 何克抗.关于《美国2010国家教育技术计划》的学习思考[J].电化教育研究,2011(4).
[2] 张敬涛.教育信息化实用技术指南[M]. 北京:中央广播电视大学出版社,2001.
[3] [美]加涅等,著.教学设计原理[M].王小明等,译.上海:华东师范大学出版社,2007.
關键词:机器视觉;CDIO;教学改革;研究生教学
我国的研究生教育经过扩招后,质量出现了严重下滑的现象,研究生教育改革势在必行。为提高研究生教育质量,课程体系改革是中心工作。传统的教育模式主要是教师主动传授,学生被动接受。这种教育方式已不适应当前人才培养需要,因此必须逐步改变传统教育模式,探索适合中国教育特色的研究生培养路线,实践证明CDIO是培养创新型人才的可行之路。本文以研究生机器视觉课程为试点,探索CDIO模型下的研究生教学改革方案。
1.机器视觉课程特点
随着数字图像处理、人工智能技术的快速发展,机器视觉应用越来越广泛。机器视觉成为了信息相關专业研究生的一门重要选修课,该课程涉及信息处理、计算机、机器人、人工智能等众多领域。机器视觉从信息处理的层次研究视觉信息的认知过程,包括视觉处理中的方法、理论及信息描述等。该课程具有以下两个特点。
1)理论抽象,内容广泛。
机器视觉涉及图像处理、模式识别、机器学习等多个学科领域,所涉及的内容数学表达抽象、内容广泛、算法繁多,学生难以理解。
2)与工程应用结合紧密,实践性强。
这门课程知识体系的构建源自各种特色专业应用领域。在工业中,特别是在各种生产线上,视觉产品应用非常广泛。只有让研究生经历大量的工程项目设计与实现,才能深切体会各种机器视觉算法和技术的功能及作用。
2.CDIO教育模式
随着经济、科技高速发展,全球面临工程人才短缺和工程教育质量问题。为了培养符合企业需求的人才,麻省理工学院、瑞典皇家工学院等4所大学经过多年探索、研究,创立了CDIO工程教育模式,并成立了CDIO国际合作组织。CDl0教育模式是构思(conceive)、设计(Design)、实现(Implement)、运作(Operate)4个英文单词的缩写。
(1)构思要求学生根据所掌握的专业知识基本原理,确定个人未来的发展方向。
(2)设计是以产品规划与设计为核心,通过产品研发,解决某个具体问题。
(3)实现是以制造或建造为核心,巩固学生所掌握的专业知识,提高实践能力,形成一体化的课程实践。
(4)运作是产品应用的各个环节。该环节将学生能力培养贯穿于从产品研发到运行的整个生命周期中。通过系统的产品设计与研发,提高学生的专业技术水平,培养学生个人能力、职业能力、态度、团队工作和交流能力等。
CDIO代表了一种工程教育理念,它是“基于项目教育和学习”及“做的过程中学习”的抽象表达和集中概括,强调通过密切联系产业培养学生的综合能力。燕山大学、清华大学、汕头大学等多所高校进行了CDIO教育模式试点改革,并取得较好的成效。
3.基于CDIO的“机器视觉”教学改革
本课题组借鉴国内外高校在CDIO教学改革方面的经验,重新审视了江苏科技大学研究生教学中机器视觉课程的不足之处,参照CDIO教育模式,结合江苏科技大学特点制定了基于CDIO的机器视觉教学改革方案。江苏科技大学研究生来自全国各地,部分学生是非计算机专业出身,知识水平及应用能力差距较大;同时,该课程内容涉及广泛、综合性强,需注重实践能力的培养,这些都给教学带来了困难。
3.1加强教师素质培养与团队建设
CDIO模式的实施需要教师深刻理解CDIO模式的理念,具备丰富的工程实践经验,并能长期与企业在各个工业领域开展合作,因此,江苏科技大学作出關于培育CDIO模式师资力量的计划。首先,让青年教师到企业挂职锻炼,了解企业实际需求及工业的相關技术发展;其次,与企业签订合同,让教师参与企业产品研发,提高教师工程实践能力;再次,将教师企业挂职经历、参与企业合作研发产生的效益等作为晋职的考核指标之一。
本次教学改革打破传统系、教研室的观念,组建复合型“机器视觉”教学科研团队。该团队以机器视觉课程为主线,吸收数学、计算机语言、软件工程等基础课,工业控制、机器人学、人工智能、模式识别、机器学习等专业课,实现机器视觉课程和相關专业课程的融合,促进机器视觉与相關专业知识的互相渗透和有机结合,实现教师及实验资源的合理使用。
同时,学校要求本课题中从事机器视觉教学的教师,不仅从事机器视觉课堂教学,而且必须参与相關项目,从事实际项目设计、开发、测试等工作。目前,江苏科技大学的机器视觉教学科研团队,已与企业合作承担了若干与机器视觉相關的项目。通过参与项目的实际开发,提高了教师的教学科研能力,同时为CDIO模式的有效实施创造了有利条件。
3.2开展讲座式、讨论式、实践式教学
本次教学改革将机器视觉的教学内容分割成滤波器、特征提取与匹配、图像分割、图像匹配、目标跟踪、光流、三维重建、缺陷检测等若干研究主题。针对每个主题设计项目,教师围绕项目进行讲授,让学生理解每个项目的目标、任务、所涉及的基础知识、开发项目的基本过程。
在课堂教学中,教师采用提问式教学方法,激发学生的讨论热情,鼓励学生自发的讨论问题。
项目实施过程中,将3-5名学生分为1组,每组同学选择并完成不同的项目,达到将所学理论融入科研实践的目的。学校鼓励学生完善所做项目,积极参加大学生“挑战杯”、机器人大赛、电子设计竞赛等各种科技竞赛,增强学生就业创新能力。
最后,组织学生进行课题讨论,提炼总结创新成果,并要求学生提交计划、分析、设计、开发、测试等创作文档。通过项目创新设计思路的描述和分析讨论,使学生将机器视觉课程与专业课程体系有机地结合起来,深入消化、吸收所学知识,理解、掌握科研创新的方法及过程,激发实践创新兴趣。
3.3创建实习实验室,设计真实的教学环境
CDIO教育体系旨在培养高素质的工程技术人员,注重将教学项目的全过程放在真实的产品开发环境中。江苏科技大学非常注重教学工厂型实习基地建设,课题组抓住洽谈机器视觉项目的契机,与符合专业发展方向的机器视觉企业建立了校企合作机制,创建了符合教学要求的产品研发实习实验室。产品研发实习实验室既是教室又是实验室,真正做到“教学和实践合一”。课程教学时,让学生在实验室中产品开发的实际环境下进行实训、研究。学生在实践中学习,学习中实践,有利于其构建扎实的“机器视觉”知识体系。
在产品研发实习实验室中,要求学生严格按照企业规定进行实际产品研发,例如产品开发中的需求分析、概要设计、详细设计、软件编码、测试等工作要严格按照需求执行,要有相应的技术文档。这样有利于学生在真实的产品研发过程中掌握技术规范、工程化研发思想及相应的专业技能。
教师参与产品开发,可将教师的最新研究成果应用于企业,也可通过企业的实际需求带动教师的科研工作。在此过程中教师能更好地指导学生,与学生形成默契的合作關系。
另外,课题组将公司的企业文化及管理思想引入实习实验室教学环节中,让学生在企业环境下掌握管理知识、学习管理经验、养成良好的职业素养,做到企业运营与教学管理的真正融合。通过这样的教学形式,培养真正适合企业需要的人才。
3.4培养学生合作精神,增强学生团队意识
“合作精神”与“团队意识”是CDIO教育理念精髓所在。社会的进步与现代企业发展的趋势都对高校人才“合作精神”与“团队意识”的培养提出了迫切要求。但中国人内敛的传统自我意识使学生之间缺乏交流与合作,以考试为中心的应试教育忽略了对学生“合作精神”与“团队意识”的培养,独生子女问题导致部分学生自我思想较重,缺乏相互理解、宽容、谦让的精神。
因此,为了培养学生的“合作精神”与“团队意识”需要学生将所学的专业知识运用到团队课题中,在课题中实践合作精神,培养团队意识。实践教学作为研究生教学环节中重要的组成部分,是培养学生实践及创新能力的重要途径,更能将“团队意识”的培养落到实处。
在机器视觉课程中,安排4~5名学生组成小组,完成项目作业,每人承担项目的不同部分,最后以组为单位提交设计、开发报告,让学生逐一汇报自己的工作,进行项目总结交流与经验分享。这种方式即拓展了学生的知识,又培养了学生的语言表达、沟通协调等能力。
机器视觉类项目以算法为主,需要通过软件编程实现,在实际项目开发中通常采用VSS(Visual Source Safe)源码版本控制软件进行团队开发管理。教学中,学生的项目计划文档、需求分析文档、软件设计文档、算法源代码、测试文档等均通过VSS服务器实现共享管理,以便学生从项目中学会计划、协调、沟通,提高学生的组织和团队合作能力。
学生最终的成绩以小组共同开发的软件为评分依据,同组组员得分相同。通过项目调动学生的主观能动性,增强与他人的合作精神,培养团队意识。
4.教学效果评价体系
为了客观地评价CDIO教育模式的教学效果,发现教学过程中的问题,制定教学完善措施,需要建立一套科学的教学效果评价体系。在CDIO模式中,除了评估学科基础知识、基本技能之外,也要评估学生个人的人际交往技能以及产品研发过程控制和系统构建技能。
本课题组使用以下方法衡量学生是否达到预期学习效果。
(1)笔试。评价学科基础知识、基本技能的掌握程度。
(2)口试。项目完成后,每个学生都要阐述产品的计划、分析、设计、编码、测试等产品开发过程,以评价学生创新、思维、表达、团队协作等综合能力。
(3)软件演示。将每个项目小组开发的软件进行展示,由多名教师联合评估打分,并提出反馈意见,以便后期改进。
通过测评,评估学生的综合能力,并发现教学过程中的问题,以便在下个教学阶段进行完善。
5.结语
本课题通过CDIO教育模式与机器视觉课程相结合,将教师、学生与企业紧密联系在一起,将教学项目的全过程置于真实的产品开发环境中,提出针对机器视觉课程的具体措施和建议。实践证明,采用这种教学方式提高了研究生的教育质量,是对今后培养符合社会需要的高素质工程技术人员的一次有益尝试。
参考文献:
[1]杨颉,对研究生教育的扩招以及发展的若干恩考[J],中国高等教育,2004(5):40-43.
[2]郭小勤,曹广忠,计算机视觉课程的CDIO教学改革实践[J],理工高教研,2010,29(5):98-100.
[3]查建中,工程教育改革战略“CDIO”与产学合作和国际化[J],中国大学教学,2008(5):16-19.
[4]郭长虹,赵炳利,李兴东,等,面向CDIO的工程图学教学改革[J],工程图学学报,2011(5):56-60.
MOOC(Massive Open Online Courses)即大规模开放在线课程。MOOC又广泛地被人们称之为“慕课”,这一新潮流兴起于2011年秋,被媒体誉为“印刷术发明以来教育最大的革新”,2012年更是被美国《纽约时报》称为“慕课元年”。多家专门提供慕课教育课程的供应商纷纷把握机遇展开竞争,coursera、edx、udacity是其中最有影响力的“三巨头”。
但是随着网络技术的普及,MOOC 作为一种新型的网络学习课程资源以其方便、快捷、成本低、效率高等诸多优点受到众多学习者的青睐,传统教学的作用受到质疑,教学组织形式面临重大挑战,甚至人们开始怀疑大学存在的意义。在此背景下,如何全面准确地认识MOOC,理性分析MOOC对大学高等数学教学改革发展的影响,审时度势地提出相应的应对措施。
1 MOOC简介及发展现状
所谓MOOC是Massive(大规模的)、Open(开放的) 、Online(在线的) Course(课程)四个词的缩写,指大规模的网络开放课程。2008年,Dave Cormier 与Bryan Alexander教授第一次提出了MOOC这个概念。顾名思义,MOOC的主要特点是大规模、在线和开放。“大规模”表现在学习者人数上,与传统课程只有几十个或几百个学生不同,一门MOOC课程动辄上万人。“在线”是指学习是在网上完成的,无需旅行,不受时空限制。“开放”是指世界各地的学习者只要有上网条件就可以免费学习优质课程,这些课程资源是对所有人开放的。
现在为大家所熟知的MOOC 源自2011 年由斯坦福大学的塞巴斯蒂安· 特龙和彼德· 诺米格通过网络开放所授课程“人工智能导论”,吸引了来自195个国家和地区的16万名学习者,随即塞巴斯蒂安· 特龙开发了Udacity 平台。此后,麻省理工学院宣布在2012 春季启动MITx 平台,吸引众多国际知名高校纷纷参与进来。MOOC 兴起与迅猛发展并非偶然,它与互联网与信息技术的进步、供应商提供的专业化平台、众多高校的加入和庞大的市场需求密不可分。
虽然MOOC这个概念2008年就已提出,但是直到2011年秋季才为世界周知,因为由Sebastian Thrun和Peter Norvig两位斯坦福大学教授在网上开设的“人工智能导论”课程真的做到了“上万人同修一门课”,世界为之振奋:来自190个国家的16万人注册,2万3千人完成了课程学习,以往只为少数人享用的世界顶尖教育终于可以面向世界各个角落的平民。与自学不同,MOOC提供了大学课堂身临其境的学习感受,老师、同学、听课、讨论、作业、考试,不打折扣,原汁原味。受人工智能课程成功的激励,2012年1月,Thrun辞去了斯坦福终身教授的职务,成立了Udacity公司,专做免费网络课程。
而早在2011年秋天,其斯坦福的同事Andrew Ngand和Daphne Koller就已经基于自己的MOOC实践,开办了Coursera公司,成为MOOC课程的平台提供商。这两家起源于以创业著名的斯坦福大学的MOOC公司都得到了硅谷的风险投资,也都有专业人员对其进行媒体传播,一时间新闻迭出,也让MOOC概念广为人知。在雄厚资金的资助下,两家公司扩展很快,以Coursera为例,在成立后的半年内就安排了近30门课程上线,到2013年1月,已经谈妥了33所大学20个门类的213门课程。
如果只是斯坦福大学一家活跃还不足以引起世界震动,2012年5月,一向在开放教育这块领域比较沉稳的哈佛大学宣布与MIT合作成立非营利性组织edX,也向世界各国的顶尖大学发出邀请,一起在开源的平台上提供开放的优质课程。2013年5月,包括清华、北大、香港大学、香港科技大学、日本京都大学和韩国首尔大学等6所亚洲高校在内的15所全球名校也宣布加入edx。一时间,风起云涌,加入者众多。
MOOC作为后IT 时代一种新的教育模式,横跨了教育、科技、金融、社会等多个领域,其兴起的背后,有着历史的必然性。MOOC能在短时间内如此迅猛的发展,其原因引起人们的广泛关注。MOOC兴起与迅猛发展并非偶然,它与互联网与信息技术的进步、供应商提供的专业化平台、众多高校的加入和庞大的市场需求密不可分。首先, 互联网技术的成熟以及MOOC课程的教学模式已基本定型,使得照此模式批量制作课程成为可能。网络教育实践的教学经验能很好运用到MOOC的教学中;其次,供应商提供的专业化平台是MOOC 发展的技术保障,与之前的高校建立自己的开放教育资源网站不同,这些专业化的平台提供商的出现,降低了高校建设MOOC课程的门槛和经费投入,也刺激了更多的一流大学的加入;第三,巨大的市场需求和大量风险基金、慈善基金进入,以及一些大学开始接受MOOC课程的证书,承认其学分。第四,企业界的支持和介入,阿里巴巴推出在线教育平台“淘宝同学”;腾讯在QQ 平台中,增加了群视频教育模式;百度推出百度教育频道,开设“度学堂”;网易推出“公开课”和“云课堂”,新浪推出“公开课”。
2 MOOC的优势和不足
与传统在线教育相比,MOOC作为一种新型的学习和教学方法,具有其独特的优势和特点:使用方便;费用低廉;覆盖的人群广;自主学习;学习资源丰富;绝大数MOOC 是免费的,课程的参与者遍布全球、同时参与课程的人数众多、课程的内容可以自由传播、实际教学不局限于单纯的视频授课,而是同时横跨博客、网站、社交网络等多种平台,这为MOOC的推广和传播奠定了良好的基础。
可以跨越时区和地理位置的限制;可以使用任何你喜欢的语言;可以在目标人群中使用当前流行的网络工具;MOOC 可以快速架设,一旦学员接到通知,马上就可以展开学习,是像救灾援助式的紧迫式学习的最佳模式;可以分享与背景相关的任何内容;可以在更多非正式的情境下学习;可以跨越学科、公司或机构的连接; 还具有跨文化交流的优势,不同国家地区的学习者在论坛中讨论学习非学习问题便于学习者之间跨文化交流,加深相互理解;不需要任何学位,你就能学习你想学的任何课程;MOOC可以成为你的个人化学习环境或学习网络的一部分;能增强终身学习的能力, 参与到MOOC中,你的个人学习技巧和对知识的吸收能力都将有所提高。
然而,MOOC 的劣势也不容忽视。由于学习者的教育程度参差不齐,单一的课程内容很难同时满足数以万计的学生需求,必然会导致某些学习者感到内容艰涩难懂而某些学习者又觉得内容不够深入,教师也难以根据全世界大量甚至矛盾的反馈,实时调整教学内容。MOOC 的早期阶段,这一问题非常突出。在Coursera 公司,在注册参加特隆和诺维格讲授的线上人工智能课的16 万名学生中,最后只有14% 念完了课程。而在2012 年初注册参加麻省理工学院的一门电路课程的15.5万名学生中,只有2.3万人完成了第一套习题,约7千人即5%通过了这门课程。
Coursera 公司带领数万人完成一门大学课程都是一项不同寻常的成就,尤其想到每年在麻省理工学院只有175 名学生修完这门课。但是中途退课的人数比例之高凸显了让线上学生保持专注度和动力的难度之大。再者由于学习者的教育程度参差不齐,单一的课程内容很难同时满足数以万计的学生需求,必然会导致某些学习者感到内容艰涩难懂,而某些学习者又觉得内容不够深入,教师也难以根据全世界大量甚至矛盾的反馈实时调整教学内容。其次网络课程教育互动性弱,教授者与学习者之间没有面对面的眼神交流,不利于因材施教。
3 MOOC对高等数学教育的影响和启示
3.1 MOOC对高等数学教育的影响
MOOC作为一种全新的、不同与传统的网络教学模式,具有广阔的发展空间和发展潜力。传统高等数学的教学方式不可避免地受到强烈的冲击,相信随着MOOC平台的不断发展和完善必将会对高等数学的教学和改革产生深远的影响。
MOOC丰富的教学资源将迫使教师加强自己的教学设计,丰富自己的教学资源。MOOC有着相当丰富的优质教学资源,大量名校名师推出的在线课程供学生自由选择而且新课程的上线速度非常快,学生可以依据自己的兴趣或发展需求,方便快捷地找到全球各学科最高水平的课程。这对传统高等数学的教学来说无疑是一个巨大的挑战,当前,高等数学课程设计老套,课程资源有限,开发缺少创新,不能满足学生的个性化培养需求,这一定程度上反映了高等数学教师的设计能力有待提高。
MOOC灵活的教学手段促使教师改进教学方式提高教学技能。MOOC采取“ 翻转课堂” 教学方式,采用优质的视频课程资源代替面对面讲授;学生在课堂外先观看和学习教师做好的教学视频资料,课堂变成师生之间以及学生之间研讨和解决问题的场所。翻转课堂颠覆了传统的教师讲授,学生作业的单向传授式、填鸭式教学。因此,教师应以此为契机,加强对教学方法、教学手段的研究和创新。反思如何进行学习者的组织管理,如何引导学习者深度参与,不断提高信息素养和教学技能。
3.2启示
MOOC颠覆了传统的教学时间和空间安排,不仅能够满足学生自主学习和个性化学习的需求,而且能够增强学生和教师之间的交流,并促进学生问题解决能力以及创新能力的发展,而MOOC 和已有的各种开放课程则为教师开展翻转课堂实践提供了内容和资源的质量保证。在这种情况下,与传统高等数学教学相比,MOOC在线学习具有一定优势和重要性,因此,高等院校高等数学教学改革需要抓住这一良好的机遇,从内到外的打破固守传统的教育理念和方法,改变教学模式,提高创新能力,深化课程与教学改革。
4结语
在MOOC迅猛发展和国际高等教育竞争日益加剧的背景下,高等数学教育迎来了难得的发展机遇,也面临着前所未有的挑战。首先,应把MOOC纳入大学学科发展规划中;设计高等数学自身的发展规划时,应当把握世界高等数学发展动态,及时关注,加强研究,有计划分步骤地推出自己的发展规划,把高等数学MOOC建设纳入到学校的学科中长期发展规划中;其次,把MOOC引入高等数学课堂教学中;作为教师应当认真学习,尽快掌握,大学数学国家精品课程,世界名校视频公开课和中国大学视频公开课都是我们宝贵的教育资源,数学教师应该将这些开放的教育资源引入到自己的课堂教学实践之中,提升课堂教学效果和人才培养质量。
帮助学生掌握在线学习方法;MOOC的快速发展,使在线教育成为现实,但不是每一个学生都能从中受益,MOOC的使用不仅需要一定的英语基础,熟练的计算机操作技能,还需要一定的技巧和方法,教师有义务帮助学生掌握在线学习的方式和方法,不断提高学生的学习效率和效果;最后,继续探索高等数学教育模式的创新;将在校课堂学习与在线校外学习有机结合,既保持在线网上获取丰富多样知识资源的优势,又结合课堂学习的特点,强化知识的组成和结构的优化,创新在校学习与传统专业化培养的模式,实现教与学的有机结合 创新现有的模式。