前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的人工智能輔導(dǎo)教育主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
人工智能不是一項(xiàng)單一的科技產(chǎn)業(yè),而是將其他行業(yè)進(jìn)行融合的工具,例如將機(jī)器人和保姆結(jié)合產(chǎn)生的“看家機(jī)器人”,將導(dǎo)航和汽車結(jié)合產(chǎn)生的“車聯(lián)網(wǎng)”等。在人工智能技術(shù)逐步成熟的當(dāng)下,誰率先在應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)突破,誰就有可能在智能時(shí)代的競爭中占據(jù)優(yōu)勢。
目前,從醫(yī)療健康的監(jiān)測診斷、智能醫(yī)療設(shè)備,到教育領(lǐng)域的智能評(píng)測、個(gè)性化輔導(dǎo)、兒童陪伴,從電商零售領(lǐng)域的倉儲(chǔ)物流、智能導(dǎo)購和客服,到應(yīng)用在智能汽車的自駕技術(shù),都能看到人工智能的身影。
中國在過去的一年里,長虹、TCL、創(chuàng)維等家電企業(yè)都紛紛人工智能家電產(chǎn)品,希望借助人工智能打破家電行業(yè)的銷售難題。
不久前,搜狗公司2016全年財(cái)報(bào),搜狗借助人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)了較大的業(yè)績增長。
近年來,百度先后成立了大數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)室、深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)室和硅谷人工智能實(shí)驗(yàn)室,并通過架構(gòu)調(diào)整全面發(fā)力人工智能。2016年百度世界大會(huì)上,推出“百度大腦”,該項(xiàng)目將對(duì)語音、圖像、自然語言處理和用戶畫像、無人駕駛等領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注和研發(fā)。
人工智能技術(shù)的重大突破必將帶來新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命'對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)和人類生活的方方面面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
人工智能將為現(xiàn)代化發(fā)展更換“發(fā)動(dòng)機(jī)”。咨詢公司埃森哲研究了美國、芬蘭、英國等12個(gè)發(fā)達(dá)國家并作出預(yù)測,到2035年,人工智能將幫助這些國家生產(chǎn)率提高40%左右。
對(duì)于中國而言,人工智能帶來的好處將是多方面的。就經(jīng)濟(jì)來說,借助人工智能新技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,將極大提高生產(chǎn)率,節(jié)省勞動(dòng)成本;優(yōu)化行業(yè)的現(xiàn)有產(chǎn)品和服務(wù),提升其質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率;通過創(chuàng)造新市場、新就業(yè),將促進(jìn)市場更加繁榮,開拓更廣闊的市場空間。
在產(chǎn)業(yè)升級(jí)方面,中國的傳統(tǒng)制造業(yè)大而不強(qiáng)的問題亟待克服,人工智能恰恰為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供了便利和動(dòng)力,一是這些企業(yè)擁有行業(yè)海量的數(shù)據(jù)和大量資金;二是在生產(chǎn)力水平急需提升、傳統(tǒng)人口紅利逐漸消失的情況下,傳統(tǒng)企業(yè)有迫切的意愿來改造升級(jí)自己的工廠、業(yè)務(wù),提高收益,降低企業(yè)成本。因此,制造業(yè)既是人工智能可以大有作為的領(lǐng)域,也是中國發(fā)展人工智能的優(yōu)勢領(lǐng)域。
《全球人工智能發(fā)展報(bào)告2016》顯示,中國人工智能專利申請(qǐng)數(shù)累達(dá)到15745項(xiàng),列世界第二;人工智能領(lǐng)域投資達(dá)146筆,列世界第三。
關(guān)鍵詞:Agent 高校網(wǎng)絡(luò)教育 教學(xué)體系
中圖分類號(hào):TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2012)02-0199-01
隨著科技的發(fā)展,人們的教育觀念的改變及終身學(xué)習(xí)體系的建立,尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及,網(wǎng)絡(luò)教育作為一種全新的教育模式正步入高速發(fā)展的新階段,教育的智能化也一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的理想的目標(biāo)。Agent技術(shù)的出現(xiàn),為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)提供了良好的契機(jī)。
1、Agent簡介
1.1 Agent的定義
Agent是人工智能的一個(gè)基本術(shù)語,廣義的智能Agent包括人類、物理世界中的移動(dòng)機(jī)器人和信息世界中的軟件機(jī)器人。狹義的智能Agent是一個(gè)實(shí)際或虛擬的軟件或硬件。利用傳感器接收來自環(huán)境中的信息,并以主動(dòng)服務(wù)的方式產(chǎn)生動(dòng)作來做出回應(yīng),在分布式系統(tǒng)中持續(xù)自主發(fā)揮作用。本文討論的智能Agent專指狹義的智能Agent,其特性有自主性、主動(dòng)性、合作性、智能性、移動(dòng)性和性。
1.2 Agent的結(jié)構(gòu)
Agent系統(tǒng)是一個(gè)高度開放的智能系統(tǒng),它的結(jié)構(gòu)組成直接影響到系統(tǒng)的性能和智能。從結(jié)構(gòu)上分析,Agent的體系結(jié)構(gòu)大致可分為以下三類:
1.2.1 審慎式體系結(jié)構(gòu)(deliberative agent)
該體系結(jié)構(gòu)在(分布式)人工智能領(lǐng)域占主導(dǎo)地位。特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)中存儲(chǔ)了顯式表示的世界符號(hào)模型,通過基于模板匹配和符號(hào)操作的邏輯(或準(zhǔn)邏輯)推理作出決策的。
1.2.2 反應(yīng)式體系結(jié)構(gòu)(reactive Agent)
該體系結(jié)構(gòu)在主流的分布式系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位。特點(diǎn)是它強(qiáng)調(diào)交互作用,可以通過對(duì)外界環(huán)境的感知和交互進(jìn)而自我改變,提出了“感知一動(dòng)作”模型。
1.2.3 混合式體系結(jié)構(gòu)(Hybrid Architecture)
該體系結(jié)構(gòu)在人工智能領(lǐng)域占主導(dǎo)地位,其特點(diǎn)是Agent中包含了前面的兩個(gè)子系統(tǒng),既有信知數(shù)據(jù),以提高智能性,又有交互和自我進(jìn)化能力。
2、智能Agent技術(shù)在高校網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用
2.1 我國高校網(wǎng)絡(luò)教育的現(xiàn)狀
實(shí)現(xiàn)教育的智能化一直是教育界和教育技術(shù)領(lǐng)域的改革目標(biāo)。高校的網(wǎng)絡(luò)教育是促進(jìn)教育機(jī)會(huì)平等的重要手段。但是在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)出現(xiàn)以后,網(wǎng)絡(luò)上的課程大多程度上是把課本上的內(nèi)容轉(zhuǎn)化為電子教材,教學(xué)方式單一,課程中的特色與新理念沒有充分發(fā)揚(yáng)。導(dǎo)致了現(xiàn)階段的網(wǎng)絡(luò)教育出現(xiàn)了很多,但教學(xué)效果不盡人意。智能Agent技術(shù)的引入,有望較好地解決這些存在的問題。它為網(wǎng)絡(luò)教育的人一機(jī)一人交互的實(shí)現(xiàn),如何提高網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)的智能化程度提供了良好的契機(jī)。
2.2 基于Agent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)體系的應(yīng)用
Agent應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中以后,主要功能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
2.2.1 可有助于建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的個(gè)別化學(xué)習(xí)
目前網(wǎng)絡(luò)教育中的教學(xué)方式和內(nèi)容與傳統(tǒng)教學(xué)相差無幾,智能Agent的引入可以依據(jù)其智能性對(duì)每一個(gè)教學(xué)對(duì)象的學(xué)習(xí)內(nèi)容、水平以及學(xué)習(xí)中遇到的系列重點(diǎn)、難點(diǎn)的特征,采取不同的教學(xué)方式,提供多方面的教學(xué)資源,做到因人而異,針對(duì)每一個(gè)學(xué)習(xí)者的Agent組成為每一個(gè)學(xué)習(xí)者的“私人教師”。
2.2.2 可將分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下各地的教育資源統(tǒng)一起來
Internet的資源極大豐富,但各地的教育資源處于一種無序的、雜亂的狀態(tài),基于Agent的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)體系,可以使資源Agent將各地的教育信息和數(shù)據(jù)統(tǒng)一起來,變成學(xué)習(xí)者所需的知識(shí)。
2.2.3 可進(jìn)一步提高系統(tǒng)的交互性,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上的智能輔導(dǎo)
Agent引入后,學(xué)習(xí)者與教學(xué)系統(tǒng)之間的交互方式發(fā)生了根本性的改變?;贏gent的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的交互性,實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上的智能輔導(dǎo),使得討論板塊對(duì)討論的問題有總結(jié)提煉,并能根據(jù)討論的情況組織針對(duì)性、專題性的討論,從而引導(dǎo)學(xué)習(xí)者作進(jìn)一步的研究和探討,發(fā)揮智能輔導(dǎo)的優(yōu)越性。
2.2.4 可創(chuàng)建一個(gè)基于多Agent的且對(duì)不同的使用者提供不同接口的智能系統(tǒng)
在系統(tǒng)中可以設(shè)計(jì)多個(gè)Agent去完成不同的角色,使得它們之間可以通過通信和協(xié)議,傳達(dá)信息,從而實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能。在系統(tǒng)中的Agent定義為教學(xué)系統(tǒng)中的系統(tǒng)角色和功能單元,它的職能是接受外界信息,并根據(jù)信息產(chǎn)生特定的行為,多個(gè)Agent個(gè)體可以分工協(xié)作,完成一個(gè)功能復(fù)雜的行為。
3、智能Agent在網(wǎng)絡(luò)教育中的發(fā)展前景
目前Agent在網(wǎng)絡(luò)教育中的應(yīng)用進(jìn)入了實(shí)際運(yùn)行階段,其人性化的交互和教學(xué)方式、強(qiáng)大的自我進(jìn)化功能得到了很好的體現(xiàn),但是基于Agent的網(wǎng)絡(luò)課程也有其不足之外,主要是在實(shí)現(xiàn)方面有較高的技術(shù)要求和資金投入。隨著Agent軟件方法可重用性和可擴(kuò)展性的不斷提高,利用多重Agent的技術(shù)在不同的課程中只改變專業(yè)知識(shí)模塊,而整體的框架可重復(fù)利用,來促進(jìn)系統(tǒng)中各個(gè)參與者的合作,并加以擴(kuò)展。Agent技術(shù)在高校網(wǎng)絡(luò)教育尤其是遠(yuǎn)程教學(xué)模式下會(huì)得到更好的發(fā)展。
4、結(jié)語
Agent技術(shù)作為一種新的編程思路,各方面還有待完善,但是這不妨礙它的先進(jìn)性。智能Agent在高校網(wǎng)絡(luò)教育系統(tǒng)中的應(yīng)用,使得教學(xué)模式、教學(xué)效果和系統(tǒng)性能都比傳統(tǒng)教學(xué)系統(tǒng)有了很大的提高和改革,進(jìn)一步促進(jìn)了教育系統(tǒng)的智能化,實(shí)現(xiàn)了真正意義的個(gè)性化教學(xué),智能Agent技術(shù)的運(yùn)用對(duì)整個(gè)教學(xué)改革和素質(zhì)教育的實(shí)施起到積極的推動(dòng)作用。
參考文獻(xiàn)
[1]Antonio M.Lopez,Jr.James Donlon.Knowledge Engineering and Education[J]. Educational Technology,March-April 2001
[2]丁興富.遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)圈:構(gòu)建遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)理論[J].中國電化教育,2001,(7).
說到解題軟件,這其實(shí)算不上是新概念,因?yàn)樵缭谝荒昵癙ingWest品玩就報(bào)道過這類解題產(chǎn)品;但說到用人工智能的方式來解題,這個(gè)就還是挺新鮮的,也是阿凡題-X這款解題產(chǎn)品正在做的事。相比之前的題庫匹配模式解題,用人工智能解題相當(dāng)于讓機(jī)器獲得了人腦的一部分解題能力,這和讓Alphago獲得了下圍棋的能力相當(dāng)類似。
為了讓你更顯而易見地看出匹配題庫解題模式和人工智能解題模式的區(qū)別,我們不妨先看看題庫模式和人工智能模式在面對(duì)一道數(shù)學(xué)題時(shí)會(huì)如何操作。
一款匹配題庫模式的解題產(chǎn)品在面對(duì)一道數(shù)學(xué)題時(shí)一般要經(jīng)過圖片識(shí)別、匹配題庫、給出答案這三大步。計(jì)算機(jī)需要先識(shí)別出照片上的字符,然后搜索已有的題庫并匹配結(jié)果,給出答案。
相比之下,阿凡題-X在解答一道數(shù)學(xué)題時(shí)則需要識(shí)別、匹配、運(yùn)算、解答這四個(gè)步驟。你用手機(jī)拍完照片后,軟件首先要識(shí)別字符;接著還需要把識(shí)別到的內(nèi)容進(jìn)行匹配,利用算式本身的特征來定義它是什么算式,然后機(jī)器就能“看懂”這道題該怎么解答了。在運(yùn)算這一環(huán),機(jī)器要做的當(dāng)然就是各種計(jì)算了,目前阿凡題-X支持加減乘除、根式、有理數(shù)、一元一次方程、一元二次方程、二元一次方程組、分式方程及分式方程組等運(yùn)算方式。最后解答這一步,軟件要做的則是把機(jī)器的運(yùn)算過程翻譯成人的數(shù)學(xué)語言與文字解釋,讓學(xué)生能夠看懂整個(gè)解題過程。
從上面這張圖中可以看到,阿凡題-X不但計(jì)算出了題目的答案,還給出了詳細(xì)的解題步驟。和匹配題庫給答案相比,這就要求機(jī)器不但要學(xué)習(xí)人思維中的解題能力,還要能把這種能力按步驟呈現(xiàn)出現(xiàn)。按照阿凡題工作人員的說法:“分步解答”功能就像無形的線,將現(xiàn)有知識(shí)點(diǎn)全部串聯(lián)成一張巨大的知識(shí)網(wǎng)絡(luò),每一次運(yùn)算的過程都是無數(shù)“神經(jīng)元”之間的高速信息傳遞,這讓阿凡題-X表現(xiàn)出了像人類一樣逐步思考、解題的能力。
在前兩周的人機(jī)圍棋對(duì)戰(zhàn)中,Google旗下的人工智能圍棋程序Alphago通過不斷學(xué)習(xí)最終戰(zhàn)勝人類頂尖的圍棋手。類比之下,你或許也想知道阿凡題-X何時(shí)能解答出現(xiàn)在尚不在它能力范圍內(nèi)的數(shù)學(xué)題——比如試卷的最后一道大題。
對(duì)于這個(gè)問題,阿凡題創(chuàng)始人兼CEO陳李江認(rèn)為:通過不斷學(xué)習(xí)與升級(jí),試卷的最后一道大題最終應(yīng)該是難不倒阿凡題-X的,但就目前來說,阿凡題還需要克服一些困難才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。
事實(shí)上,要讓機(jī)器理解并答出試卷上最復(fù)雜的那道數(shù)學(xué)題至少需要三個(gè)方面的能力:解題能力、漢字識(shí)別能力和語義分析的能力。目前,前兩種能力阿凡題已經(jīng)積累了相關(guān)的技術(shù),但讓阿凡題-X正確理解語意這一步還沒能跨過去。
【關(guān)鍵詞】人工智能 計(jì)算機(jī)輔助教學(xué) 教學(xué)與控制
一、人工智能的定義
人工智能也稱機(jī)器智能,它是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、神經(jīng)生理學(xué)、心理學(xué)、語言學(xué)等多種學(xué)科互相滲透而發(fā)展起來的一門綜合性學(xué)科。從計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)角度來看,人工智能是研究如何制造出智能機(jī)器或智能系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)模擬人類智能活動(dòng)的能力,以延伸人們智能的科學(xué)。人工智能是一門交叉科學(xué),逐漸形成一門涉及心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)、思維可循、信息科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和生物學(xué)科等多學(xué)科的綜合性技術(shù)學(xué)科。
二、計(jì)算輔助教學(xué)體系和現(xiàn)狀
計(jì)算救助教學(xué)是利用多媒體計(jì)算機(jī)的功能與特點(diǎn),利用計(jì)算機(jī)輔助教師完成各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),并通過與計(jì)算機(jī)之間的交互活動(dòng),激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,幫助學(xué)生更有效地學(xué)習(xí)。實(shí)用計(jì)算機(jī)輔助教學(xué),有利于認(rèn)識(shí)主體作用的發(fā)揮,它所提供的圖像、聲音、動(dòng)畫等信息由利于學(xué)生知識(shí)的獲得與保持,達(dá)到提高教學(xué)教學(xué)的目的。
目前為止,所實(shí)用的絕大多數(shù)傳統(tǒng)以及理論證明等均被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng),以提高其智能性和實(shí)用性。早期絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)將全部教學(xué)信息以編程方式預(yù)置于課件中,這樣的以及理論證明等均被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng),以提高其智能性和實(shí)用性。因此現(xiàn)有的以及理論證明等均被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng),以提高其智能性和實(shí)用性。早期絕大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)面臨許多挑戰(zhàn),它主要存在以下幾個(gè)方面的問題。
1.計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)的閉塞性
不具有開放性是目前以及理論證明等均被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng),以提高其智能性和實(shí)用性。其弊端在于固定內(nèi)容的局限性使課件的適用面狹窄,而且設(shè)定的運(yùn)行路線使授課缺乏自主性;授課的針對(duì)性不強(qiáng);無法利用新出現(xiàn)的資源在較高起點(diǎn)上進(jìn)行二次開發(fā)。
2.智能性的欠缺
現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)智能輔助課件系統(tǒng)不能對(duì)不同何曾度的學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的教育,學(xué)生的學(xué)習(xí)是被動(dòng)的,不能由系統(tǒng)自動(dòng)提供助學(xué)信息而使學(xué)生有選擇地學(xué)習(xí)。。
3.人機(jī)交互能力較弱
現(xiàn)有計(jì)算機(jī)智能輔助大多以光盤作為信息的載體,將材料中的內(nèi)容以多媒體的形式展現(xiàn)出來,教學(xué)信息是按預(yù)置的教學(xué)流程機(jī)械式地提供給學(xué)者,學(xué)習(xí)者使用計(jì)算機(jī)智能輔助課件學(xué)習(xí)是完全被動(dòng)的。
4.教師與學(xué)生的互動(dòng)在教學(xué)中的缺乏
現(xiàn)有計(jì)算機(jī)智能輔助課件在學(xué)生自學(xué)以及進(jìn)行操作使用時(shí),如何學(xué)習(xí)都是學(xué)生自己的事。教師不能全完了解學(xué)習(xí)者的情況,學(xué)生在蹦到問題時(shí)不能向教師求教,師生之間互相封閉,談不上師生互動(dòng),因此課件所起的效果大打折扣。
5.課程特點(diǎn)沒有突出
各門課程在教學(xué)上有不同的要求,但現(xiàn)有課件對(duì)于這些不同要求完全不予理會(huì)。例如很多課程都要涉及到大量的曲線或曲面,對(duì)有些課程來說,將這些曲線或曲面給出了一個(gè)簡單的展示就足夠了,而有些課程這樣的展示不能達(dá)到教學(xué)目的的要求。
6.教學(xué)計(jì)劃的欠缺
在課件的開發(fā)過程中實(shí)際上離不開教學(xué)策略的設(shè)計(jì),但課件的制作者往往并未意識(shí)到這一點(diǎn)。例如:現(xiàn)有的絕大多數(shù)課件都是單一的展播式,這樣的可見制作“精美”,但它不可逆、不能互動(dòng)。實(shí)際上運(yùn)用課件教學(xué)只是手段而不是目的,應(yīng)該在教學(xué)設(shè)計(jì)理論的指導(dǎo)下講求課件的實(shí)效性,著眼點(diǎn)在于學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)、掌握新技術(shù)、培養(yǎng)各種能力有幫助,而不是表面上的制作“精美”。
綜上所述,現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)智能輔助存在許多問題,隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn),這些問題將使計(jì)算機(jī)智能輔助越來越不能適應(yīng)新的要求。因此以智能計(jì)算機(jī)智能輔助為代表的心的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)將成為教育技術(shù)上需要不斷探求、努力實(shí)現(xiàn)的發(fā)展方向。 轉(zhuǎn)貼于
三、智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)
智能計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)(Intelligent ComputerAided Instruction),簡稱ICAI。教學(xué)過程是一個(gè)復(fù)雜的教與學(xué)的思維過程,它需要教師以專門知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)為依據(jù),經(jīng)過吸取、講解、推理、示例、綜合等多個(gè)步驟才能較好地完成。計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)實(shí)際上是一個(gè)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輔助教師進(jìn)行教學(xué)以及學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)并得以實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)。在智能ICAI中,教學(xué)思想、方法、學(xué)習(xí)內(nèi)容可用知識(shí)形式表示,如何解決知識(shí)的形式化表示以及知識(shí)的訪問與調(diào)用問題,是人工智能的核心技術(shù)之一,也是將ICAI引入教育技術(shù)領(lǐng)域中所要面臨的一個(gè)問題。知識(shí)庫是實(shí)現(xiàn)知識(shí)推理與專家系統(tǒng)的基礎(chǔ),可以用知識(shí)庫作為智能ICAI的構(gòu)建環(huán)境。在知識(shí)庫中,教學(xué)內(nèi)容等的有關(guān)知識(shí)可以用事實(shí)與規(guī)則表示,并存儲(chǔ)于知識(shí)庫內(nèi),教學(xué)與學(xué)習(xí)過程既是對(duì)知識(shí)庫中知識(shí)進(jìn)行推理,并最終得出所需結(jié)果的過程。ICAI系統(tǒng)的一般包括以下幾個(gè)模塊:
1.知識(shí)庫。知識(shí)庫是關(guān)于教學(xué)內(nèi)容的模塊,解決“教什么”問題。知識(shí)庫中的教學(xué)內(nèi)容有待于教學(xué)與控制模塊和學(xué)生模塊進(jìn)行選取、調(diào)用。
2.學(xué)生模塊。學(xué)生模塊是用于記錄學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的各個(gè)環(huán)節(jié)信息進(jìn)行搜集,以便系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況進(jìn)行自動(dòng)評(píng)估,提出具有針對(duì)性的學(xué)習(xí)建議和個(gè)別化的輔導(dǎo)。學(xué)生模塊描述學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容理解、掌握的程度,系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生模塊的具體情況調(diào)整教學(xué)策略并提供適當(dāng)?shù)姆答仭?/p>
3.用戶接口模塊。這是系統(tǒng)與用戶交流的界面。整個(gè)系統(tǒng)依靠用戶接口模塊把教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)給用戶、接受用戶輸入的信息、并向用戶提供反饋。
4.教學(xué)與控制模塊。這是教學(xué)過程與整個(gè)系統(tǒng)的控制模塊,涉及到“如何教”的問題。它具有領(lǐng)域知識(shí)、教學(xué)策略和人機(jī)對(duì)話等方面的知識(shí)。根據(jù)學(xué)生模型提供的學(xué)生學(xué)習(xí)情況,通過智能系統(tǒng)的搜索與推理,得出智能化的教學(xué)方法與教學(xué)策略,能夠較科學(xué)地評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)水平,可以通過分析學(xué)生以往的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)習(xí)慣,預(yù)測學(xué)生的知識(shí)需求和常犯錯(cuò)誤,動(dòng)態(tài)地將不同的學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)方法與不同的學(xué)生匹配,智能地分析學(xué)生錯(cuò)誤的原因進(jìn)而針對(duì)地提出合理的教學(xué)建議、學(xué)習(xí)建議以及改進(jìn)方法。
新世紀(jì)的教學(xué)將是以智能化的ICAI為主線,是多學(xué)科、多方位發(fā)展的新技術(shù)的體現(xiàn)。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展、計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的成效將更加明顯。
參考文獻(xiàn)
關(guān)鍵詞:“智能+”;富媒體;教學(xué)模式
2017年7月8日,國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》,我國人工智能發(fā)展迎來新紀(jì)元。人工智能作為信息技術(shù)的更高發(fā)展階段,毫無疑問會(huì)深層次推動(dòng)教育教學(xué)改革與創(chuàng)新發(fā)展[1]。在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推動(dòng)下,“智能+”背景下的教學(xué)資源表現(xiàn)形式和呈現(xiàn)方式越來越多樣化,教學(xué)活動(dòng)的時(shí)空結(jié)構(gòu)和活動(dòng)方式得到了充分拓展,學(xué)生在學(xué)習(xí)中的獨(dú)立性、自主性和創(chuàng)造性得到了充分體現(xiàn),教師成為學(xué)生學(xué)習(xí)的支持者和引導(dǎo)者[2]?!爸悄?”是“互聯(lián)網(wǎng)+”的進(jìn)一步升級(jí),給各行各業(yè)尤其是教育帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。“智能+”與教育相結(jié)合,將有力推動(dòng)教育教學(xué)改革與創(chuàng)新發(fā)展,這也是機(jī)電類專業(yè)新工科教學(xué)改革的內(nèi)涵之一。機(jī)電類專業(yè)人才培養(yǎng)應(yīng)該緊跟國家發(fā)展戰(zhàn)略,結(jié)合人工智能和大數(shù)據(jù)等新技術(shù)來改造專業(yè)課程體系,培養(yǎng)符合新時(shí)代、新背景需求的復(fù)合型人才。課程教學(xué)創(chuàng)新是改造專業(yè)課程體系的重要內(nèi)容之一,傳感器與測試技術(shù)作為機(jī)電類專業(yè)核心課程,長期存在課堂教學(xué)內(nèi)容與工程應(yīng)用脫節(jié)的問題,這與應(yīng)用技術(shù)型高校建設(shè)和工程技術(shù)型人才培養(yǎng)要求不相適應(yīng),更與當(dāng)前“智能+制造”的技術(shù)要求不相適應(yīng)。本文將“智能+”與傳感器與測試技術(shù)課程相結(jié)合,探索基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式,作為適應(yīng)新形勢下課程改革需要的重要內(nèi)容。
1基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式
富媒體是指具有動(dòng)畫、聲音、視頻或交互性的信息傳播方法,包含流媒體,聲音,F(xiàn)lash,Java,Javascript等程序設(shè)計(jì)語言形式之一或者幾種的組合。基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式是富媒體、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、人工智能等技術(shù)與教育教學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物,是高校課程教學(xué)模式改革的重要發(fā)展方向之一。課程教材、學(xué)習(xí)資源以及教學(xué)方法是教學(xué)模式的基本組成,圖1為基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式構(gòu)架,它包括富媒體教材、富媒體教學(xué)資源以及教學(xué)方法三部分。圖1“智能+”富媒體教材是通過在紙質(zhì)教材上印刷索引,以二維碼鏈接網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上的數(shù)字課程資源庫,方便學(xué)生深入開展自主學(xué)習(xí)?!爸悄?”富媒體教學(xué)資源由課件、微課、案例、虛擬實(shí)驗(yàn)、題庫、課程討論等形式的資源組成,是“智能+”富媒體教材所鏈接的各種數(shù)字資源。充分應(yīng)用新技術(shù),優(yōu)化教學(xué)組織,開展基于工程教育理念的教學(xué)模式和多元考核評(píng)價(jià)體系,是實(shí)現(xiàn)基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式的關(guān)鍵。
1.1基于“智能+”的富媒體教材
“紙質(zhì)教材+課件”是以往的教學(xué)形式,存在教材信息載體單一、編排和呈現(xiàn)方式單調(diào)等問題,留給教與學(xué)自由發(fā)揮的空間比較狹窄,難以支撐新穎教學(xué)活動(dòng)的開展。“互聯(lián)網(wǎng)+”的升級(jí),給教育教學(xué)帶來了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)?;凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”新發(fā)展階段的“立體化教材”應(yīng)運(yùn)而生[3],而所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”教材就是以往的紙質(zhì)教材加上互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所構(gòu)成的教材生態(tài)[4]。與單純紙質(zhì)教材相比,基于“智能+”的富媒體教材不再是一本簡單的圖書,而是數(shù)字教學(xué)資源的接口。這種新型富媒體教材除了介紹各章知識(shí)結(jié)構(gòu)、教學(xué)任務(wù)、導(dǎo)學(xué)知識(shí)點(diǎn)等內(nèi)容以外,還印刷有索引式二維碼供學(xué)生掃描鏈接,其中包含了微課視頻、動(dòng)畫演示、工程案例以及虛擬實(shí)驗(yàn)等紙質(zhì)教材無法呈現(xiàn)的教學(xué)資源。這種“立體化教材”使學(xué)生不再面對(duì)枯燥的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工程應(yīng)用等文字描述,而可通過手機(jī)掃描二維碼打開鏈接,觀看知識(shí)點(diǎn)的視頻講解、動(dòng)畫演示、虛擬裝配過程等,這樣學(xué)生對(duì)知識(shí)點(diǎn)的掌握會(huì)更快更牢。使用基于“智能+”的富媒體教材,能夠?qū)⒕€上線下的資源打通,將紙質(zhì)閱讀與網(wǎng)絡(luò)閱讀打通,為學(xué)生創(chuàng)造跨媒體的閱讀新體驗(yàn)。基于“智能+”的富媒體教材為課堂教學(xué)提供了新的模式,對(duì)于推動(dòng)教育信息化、促進(jìn)教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)和深遠(yuǎn)意義。
1.2基于“智能+”的富媒體教學(xué)資源
高校課程教學(xué)創(chuàng)新應(yīng)以“互聯(lián)網(wǎng)+”為創(chuàng)新理念,以強(qiáng)化互聯(lián)網(wǎng)思維為核心,以建設(shè)立體化、多媒體、動(dòng)態(tài)化的學(xué)習(xí)資源平臺(tái)為目標(biāo)[5]?;凇爸悄?”的富媒體教學(xué)資源就是在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上創(chuàng)建完備的數(shù)字課程資源庫,學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)樵摶ヂ?lián)網(wǎng)產(chǎn)品的用戶,教師轉(zhuǎn)變?yōu)樵摶ヂ?lián)網(wǎng)產(chǎn)品的制作者。包括教師在內(nèi)的教學(xué)資源的編撰者不僅僅進(jìn)行紙質(zhì)內(nèi)容的編寫,還要開展數(shù)字化教學(xué)內(nèi)容的研發(fā),要進(jìn)行教學(xué)視頻的錄制、教學(xué)案例的配音,也要規(guī)劃動(dòng)畫課件的制作、探討虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用,甚至還要進(jìn)行某些功能的軟件開發(fā)等。只有將“制作者”的理念融入“智能+”富媒體教學(xué)資源的創(chuàng)建過程中,才能將數(shù)字化資源和紙質(zhì)內(nèi)容很好地融合,為學(xué)生提供高質(zhì)量的“智能+”富媒體教學(xué)產(chǎn)品。富媒體教學(xué)資源由視頻、音頻、微課、動(dòng)畫、案例庫、題庫、課件、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)以及互動(dòng)社區(qū)等組成,教師能夠利用富媒體教學(xué)資源將知識(shí)點(diǎn)講解、實(shí)驗(yàn)操作示范和過程、虛擬仿真模擬演示等內(nèi)容展現(xiàn)給學(xué)生,強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)技能的學(xué)習(xí),還能通過在線答題和課程論壇與學(xué)生形成實(shí)時(shí)交互,動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度。教師可將教材中具有多樣性、動(dòng)態(tài)性、易變性、拓展性的內(nèi)容都以網(wǎng)絡(luò)資源的形式傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),以彌補(bǔ)文字教材內(nèi)容更新周期長的不足,同時(shí)充分利用網(wǎng)站內(nèi)容更新方便、傳遞快捷、容量大、呈現(xiàn)方式多樣的優(yōu)勢,組織引導(dǎo)學(xué)生開展互動(dòng)式、體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。
1.3基于“智能+”的教學(xué)方法
充分應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),采用適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)方法,形成高效的教學(xué)組織方式和合理的課程考核評(píng)價(jià)體系,是實(shí)現(xiàn)基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式的重要保障。當(dāng)前,“以學(xué)生為中心”的教育理念已在國內(nèi)高校得到認(rèn)可,基于該理念的課程教學(xué)模式層出不窮,為高校教育教學(xué)改革創(chuàng)新、實(shí)現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展發(fā)揮了積極的推動(dòng)作用?!耙詫W(xué)生為中心”的教學(xué)模式包括任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法、項(xiàng)目導(dǎo)向教學(xué)法、翻轉(zhuǎn)課堂、慕課以及工程教育模式(包括CDIO模式和OBE模式)等。工程教育模式是以學(xué)生、學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果為中心的一種開放式的教學(xué)模式,教師將課程知識(shí)點(diǎn)全方位滲透到工程項(xiàng)目中,以引導(dǎo)學(xué)生通過工程實(shí)踐潛移默化地掌握新知識(shí)[6]。工程教育是高校適應(yīng)新形勢,落實(shí)新要求,全面提高工程人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求。應(yīng)用型本科院校以培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力、創(chuàng)業(yè)能力和創(chuàng)新精神的高級(jí)應(yīng)用型人才為培養(yǎng)目標(biāo),在教育教學(xué)領(lǐng)域,必須樹立“以學(xué)生為中心”的教育理念,培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型本科人才。因此,基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式必須堅(jiān)持工程教育模式。在信息技術(shù)的支持下,教師要充分利用富媒體教材和富媒體教學(xué)資源,開展線上線下、課前課后的混合式教學(xué),實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與工程實(shí)際的有機(jī)結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)、工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新思維,滿足新工科人才培養(yǎng)的要求;要優(yōu)化教學(xué)組織,切實(shí)保障教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量,構(gòu)建學(xué)習(xí)效果的多元評(píng)價(jià)與反饋體系,不斷完善和創(chuàng)新基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式,最終實(shí)現(xiàn)顯著提高教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。
2基于“智能+”的富媒體教學(xué)模式實(shí)踐
機(jī)械測試與機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造并列構(gòu)成機(jī)械專業(yè)三大板塊,傳感器與測試技術(shù)是機(jī)械類專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程,也是機(jī)電類專業(yè)的專業(yè)核心課程。傳感器與測試技術(shù)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,教學(xué)內(nèi)容包括測試信號(hào)分析、傳感器原理以及測試技術(shù)應(yīng)用三大部分。目前課程教學(xué)依然存在一些問題,例如課程知識(shí)更新滯后,知識(shí)的交叉融合不夠;課程內(nèi)容偏重理論,實(shí)踐和應(yīng)用程度不夠;課程“教與學(xué)”脫節(jié),信息技術(shù)利用不夠;等等。盡管各種課程教學(xué)改革模式層出不窮,但大多不能滿足“智能+”背景下對(duì)人才培養(yǎng)的要求,與培養(yǎng)應(yīng)用型人才或工程型人才的要求更是相去甚遠(yuǎn)。為激發(fā)學(xué)生的潛力,增強(qiáng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新意識(shí),此類實(shí)踐性強(qiáng)的課程的教學(xué)改革勢在必行。開展富媒體教材和富媒體教學(xué)資源支持下的新型教學(xué)活動(dòng),能夠有效提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,促進(jìn)提高學(xué)生工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。筆者結(jié)合“智能+教育”,根據(jù)傳感器與測試技術(shù)課程的特點(diǎn),提出如圖2所示的基于“導(dǎo)學(xué)練研”的“智能+”富媒體教學(xué)模式[7]。在富媒體教材的指引和教師的引導(dǎo)下,學(xué)生可利用富媒體教學(xué)資源進(jìn)行知識(shí)的學(xué)習(xí)、能力的訓(xùn)練以及項(xiàng)目的研討等活動(dòng),形成基于知識(shí)點(diǎn)的在線學(xué)習(xí)(側(cè)重基礎(chǔ)知識(shí))、基于現(xiàn)代工具和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐(側(cè)重基本技能)、基于項(xiàng)目的綜合訓(xùn)練(側(cè)重綜合能力提升)。在此過程中,學(xué)生將知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí)踐操作與教師引導(dǎo)有機(jī)結(jié)合,以增強(qiáng)工程實(shí)踐能力、現(xiàn)代工具使用能力和創(chuàng)新能力,提高學(xué)習(xí)實(shí)效。建立學(xué)習(xí)效果多元考核評(píng)價(jià)體系,考核以“學(xué)生的學(xué)”為主,“教師的教”為輔,結(jié)合“課內(nèi)+課外”,構(gòu)建涵蓋知識(shí)、能力、素質(zhì)的“一考兩評(píng)”(知識(shí)點(diǎn)考試、實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練評(píng)價(jià)和工程項(xiàng)目實(shí)踐評(píng)價(jià))學(xué)生成績評(píng)定模式。與此教學(xué)模式相配套的富媒體教材以目標(biāo)為導(dǎo)向、以應(yīng)用為核心來組織單元知識(shí)點(diǎn)。每個(gè)單元都明確了學(xué)習(xí)目標(biāo)和學(xué)習(xí)內(nèi)容所要解決的實(shí)際問題,并突出了實(shí)踐性和應(yīng)用性。每個(gè)單元同時(shí)還包括教學(xué)要求、知識(shí)結(jié)構(gòu)、基本概念、應(yīng)用案例、工程項(xiàng)目索引、富媒體教學(xué)資源二維碼等。為更好地與此教學(xué)模式相適應(yīng),富媒體教學(xué)資源中還引入了實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和工程項(xiàng)目內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目分為線上虛擬實(shí)驗(yàn)和線下實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn),形成虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練方式。工程項(xiàng)目索引可在富媒體教學(xué)資源中詳細(xì)闡述項(xiàng)目設(shè)計(jì)目標(biāo)、設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)內(nèi)容、實(shí)施步驟以及考核方法,使學(xué)生初步了解工程項(xiàng)目概況,積累基礎(chǔ)知識(shí),為線下工程實(shí)踐打下基礎(chǔ)。課程教學(xué)以案例為入口,以工程項(xiàng)目為出口,在項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)、“智能+”富媒體教材和工程教育基礎(chǔ)上,以“智能+”富媒體教學(xué)資源為支撐,構(gòu)建教與學(xué)互動(dòng)下的“教師導(dǎo)、學(xué)生學(xué)、實(shí)驗(yàn)練、項(xiàng)目研”教學(xué)法,有效激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高了學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)踐能力。
3結(jié)語
“智能+”是技術(shù)發(fā)展的新階段,富媒體技術(shù)則是新型數(shù)字信息傳播方法。將智能技術(shù)、富媒體技術(shù)與教育教學(xué)相結(jié)合,構(gòu)建“智能+”富媒體教學(xué)模式,是新形勢下高校課程教學(xué)改革的重要發(fā)展方向,也是全面提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求。筆者將其應(yīng)用于傳感器與測試技術(shù)課程教學(xué)實(shí)踐,提出基于“導(dǎo)學(xué)練研”的“智能+”富媒體教學(xué)模式,將基于知識(shí)點(diǎn)的線上學(xué)習(xí)、基于現(xiàn)代工具和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐、基于項(xiàng)目的綜合訓(xùn)練與教師引導(dǎo)輔導(dǎo)有機(jī)結(jié)合,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,增強(qiáng)了學(xué)生的工程實(shí)踐能力、現(xiàn)代工具使用能力和創(chuàng)新能力,提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)效。
參考文獻(xiàn)
[1]唐亮.人工智能給未來教育帶來深刻變革[N].中國教育報(bào),2018-01-04.
[2]秦虹,張武升.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的本質(zhì)特點(diǎn)和發(fā)展趨勢[J].教育研究,2016(6):9-10.
[3]李科生,蔣志輝.互聯(lián)網(wǎng)+支持下的“立體化教材”開發(fā)探討[J].出版科學(xué),2018(1):43-46.
[4]黃樂.互聯(lián)網(wǎng)+背景下教材編輯的角色轉(zhuǎn)換與素質(zhì)要求[J].出版廣角,2016(4):54-56.
[5]單麗雯.基于“互聯(lián)網(wǎng)+”理念的高校教材創(chuàng)新[J].中國出版,2016(6):50-52.
[6]朱向慶,胡均萬.CDIO工程教育模式的微型項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)法研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2012(11):159-162.
關(guān)鍵詞:高職院校;智能機(jī)器人;教學(xué);探索
智能機(jī)器人技術(shù)水平代表了高科技的發(fā)展前沿,不少國家不僅高校開設(shè)專門智能機(jī)器人課程,甚至將智能機(jī)器人列入中小學(xué)信息技術(shù)課的教學(xué)內(nèi)容。我國在這方面起步較遲,智能機(jī)器人教學(xué)雖然已進(jìn)入大學(xué)教育,但僅僅作為專業(yè)課程列入人工智能、自動(dòng)化等相關(guān)專業(yè)中,很少將其整合進(jìn)其他學(xué)科的教學(xué)中。實(shí)踐告訴我們:廣泛開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng),可以極大地激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。在智能機(jī)器人課程中,學(xué)生要綜合運(yùn)用機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)等方面知識(shí),而且可以學(xué)會(huì)與人溝通合作、學(xué)會(huì)勇敢地迎接挑戰(zhàn)、學(xué)會(huì)合理地分配和利用時(shí)間,培養(yǎng)毅力、自信與尊重他人的品質(zhì)。智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)越來越明顯地呈現(xiàn)出其他課程無法替代的、培養(yǎng)學(xué)生科技創(chuàng)新能力和給學(xué)生更多科學(xué)體驗(yàn)的特點(diǎn)。揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院近年來本著“用明天的科技,培養(yǎng)今天的學(xué)生,為未來服務(wù)”的育人宗旨,積極進(jìn)行智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的實(shí)踐探索,認(rèn)為開展此活動(dòng)對(duì)于專業(yè)建設(shè)和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力是十分有益的。
開展智能機(jī)器人活動(dòng)的優(yōu)勢
目前,各行各業(yè)高級(jí)技術(shù)工人的大量短缺要求高等職業(yè)教育培養(yǎng)出更多和質(zhì)量更高的“藍(lán)領(lǐng)”、“灰領(lǐng)”人才。作為培養(yǎng)高級(jí)技能人才的高職院校應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn),在學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng)及教學(xué)活動(dòng)中加大智能機(jī)器人方面的投入和實(shí)際操作培訓(xùn)。根據(jù)高職高專院校的特點(diǎn),學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力很強(qiáng),而且對(duì)智能機(jī)器人的機(jī)械控制、電器控制、計(jì)算機(jī)技術(shù)等方面知識(shí)的了解也能夠滿足對(duì)各種家用和工業(yè)智能機(jī)器人的簡單開發(fā)和使用的需要。相對(duì)于中小學(xué)來說,高職高專學(xué)生在知識(shí)積累和技術(shù)能力上有絕對(duì)的優(yōu)勢;與本科生相比,高職學(xué)生在對(duì)實(shí)用型和技能型的課程上更有專注和鉆研精神。通過開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)讓優(yōu)秀的學(xué)生參加智能機(jī)器人競賽,發(fā)揮他們的主動(dòng)性和創(chuàng)新能力,更能夠?qū)W以致用,豐富以就業(yè)為導(dǎo)向的辦學(xué)內(nèi)涵,同時(shí)也使學(xué)生在參與學(xué)習(xí)和比賽的過程中體驗(yàn)競爭和集體榮譽(yù)感。教育主管部門對(duì)此有深刻的認(rèn)識(shí),2008年全國職業(yè)院校技能大賽中設(shè)有智能機(jī)器人項(xiàng)目。江蘇省每兩年舉辦一次大學(xué)生智能機(jī)器人大賽,越來越多的高職院校參與其中。
開展智能機(jī)器人教學(xué)的做法及設(shè)想
(一)開展科技創(chuàng)新活動(dòng)
我院由電子信息工程系牽頭組建創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室,作為學(xué)院開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的平臺(tái)。在確定創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的工作人員以后,積極申請(qǐng)?jiān)杭?jí)、省級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目,爭取更多的資金和學(xué)院全方位的支持。2006年創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室成功申請(qǐng)到院級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目,2008年初又成功申請(qǐng)到省級(jí)大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目,這為智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)的持續(xù)開展提供了保證。
在建設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室的同時(shí),學(xué)工處、團(tuán)委從高專一、二年級(jí)工科類專業(yè)學(xué)生中挑選了10名學(xué)生組成了學(xué)院大學(xué)生智能機(jī)器人興趣小組。創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室教師編寫了《智能機(jī)器人的制作》校本教材,從傳感器的性能到智能機(jī)器人的組裝再到程序的編寫對(duì)學(xué)生進(jìn)行授課,使他們逐步進(jìn)入了智能機(jī)器人科學(xué)世界。
(二)引入課程教學(xué)
智能機(jī)器人技術(shù)是一門跨多個(gè)學(xué)科的綜合性技術(shù),涉及自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能、電子技術(shù)和機(jī)械工程等多個(gè)學(xué)科。通過對(duì)簡單智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)踐教學(xué),可以使學(xué)生能夠比較熟練地掌握智能機(jī)器人的定義、結(jié)構(gòu),智能機(jī)器人傳感器、智能機(jī)器人驅(qū)動(dòng)技術(shù),智能機(jī)器人位置控制技術(shù),智能機(jī)器人的視覺技術(shù)基礎(chǔ),智能機(jī)器人計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng);學(xué)會(huì)編制控制智能機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的軟件,了解智能機(jī)器人系統(tǒng)的軟硬件組成和工作原理。使學(xué)生在學(xué)習(xí)后,能夠進(jìn)行控制算法設(shè)計(jì)、微機(jī)軟件編制,并能將所設(shè)計(jì)的軟件應(yīng)用于智能機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制中,使學(xué)生對(duì)機(jī)電控制系統(tǒng)和智能機(jī)器人系統(tǒng)有完整的理解。將智能機(jī)器人教學(xué)引入高職院校電子信息類專業(yè),學(xué)生通過對(duì)智能機(jī)器人的了解和實(shí)際操作,更能加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的操控能力,激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和熱情,改善學(xué)習(xí)風(fēng)氣和學(xué)習(xí)態(tài)度。
智能機(jī)器人科技創(chuàng)新活動(dòng)是少部分人的活動(dòng),對(duì)于特長教育有著不可否認(rèn)的作用。對(duì)于智能機(jī)器人教學(xué)這個(gè)新鮮事物,創(chuàng)新活動(dòng)小組的引導(dǎo)作用是非常重要的,但是如果不向?qū)W科課程發(fā)展,將有違開展此項(xiàng)活動(dòng)的初衷。所以,隨著高職院校教學(xué)改革與課程改革的實(shí)施,智能機(jī)器人教學(xué)走進(jìn)課堂是一種必然的發(fā)展方向。我們從三個(gè)途徑實(shí)施:一是將智能機(jī)器人教學(xué)整合進(jìn)《單片機(jī)技術(shù)》課程教學(xué)中,將江蘇省大學(xué)生智能機(jī)器人競賽中的“游江蘇”智能機(jī)器人的制作整合進(jìn)課程;二是面向全院工科類專業(yè)學(xué)生開設(shè)《智能機(jī)器人制作》選修課,講解智能機(jī)器人的控制板、傳感器、輸出設(shè)備等硬件知識(shí)以及智能機(jī)器人控制程序的開展等軟件知識(shí)。通過項(xiàng)目教學(xué)法,讓選修學(xué)生在學(xué)完課程內(nèi)容后能獨(dú)立組裝并調(diào)試好智能機(jī)器人;三是選定合適的項(xiàng)目指導(dǎo)自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì),使學(xué)生知道如何將學(xué)習(xí)的內(nèi)容應(yīng)用到生產(chǎn)和生活實(shí)際當(dāng)中,提高學(xué)生和學(xué)校的競爭能力。
轉(zhuǎn)貼于
智能機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作是一項(xiàng)涵蓋計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)電技術(shù)的活動(dòng),所涉及的專業(yè)領(lǐng)域與我院電子信息工程系的專業(yè)一致。開展智能機(jī)器人設(shè)計(jì)與制作活動(dòng)可以促進(jìn)我院系部的專業(yè)建設(shè),豐富電子信息工程系專業(yè)建設(shè)鏈,如嵌入式系統(tǒng)、智能電器、機(jī)器視覺、立體式倉庫、柔性制造、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等,最終形成在同類院校中具有示范性作用的專業(yè)群。
(三)積極服務(wù)社會(huì)
培訓(xùn)中小學(xué)科技輔導(dǎo)員智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)轉(zhuǎn)并取得一定成績后,就可以和市科技局、市教育局聯(lián)后舉辦中小學(xué)科技輔導(dǎo)員培訓(xùn)班。我國中小學(xué)非常重視開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng),學(xué)校將此項(xiàng)活動(dòng)作為建設(shè)特色學(xué)校的一部分,可是由于缺少輔導(dǎo)教師,開展起來心有余而力不足。此外,開展中小學(xué)科技輔導(dǎo)員培訓(xùn)還可以擴(kuò)大高職院校的知名度。
開辦中小學(xué)生科技夏令營、冬令營智能機(jī)器人創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室發(fā)展到一定規(guī)模以后,可以與市教育局、市科協(xié)及本地新聞媒體合作舉辦科技夏令營、冬令營。一是通過與新聞傳媒合作可以加強(qiáng)對(duì)學(xué)院的宣傳,提高學(xué)院的知名度;二是有多名學(xué)生走進(jìn)學(xué)院,讓中小學(xué)生了解學(xué)院,并在此為他們打開科技之窗、揚(yáng)起理想這帆,加深他們對(duì)學(xué)院的認(rèn)同感;三是可以為學(xué)院帶來一定的收入,從而為進(jìn)一步開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)提供部分經(jīng)費(fèi)支持。
支持中小學(xué)生參加相關(guān)智能機(jī)器人競賽高職院??梢耘c有意向的中小學(xué)校簽訂科普協(xié)作協(xié)議,為協(xié)作學(xué)校提供常年科技服務(wù)。高職院校向協(xié)作學(xué)校提供人力和物力支持,輔導(dǎo)協(xié)作學(xué)校開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng),并支持學(xué)生參加國家青少年科技創(chuàng)新大賽和智能機(jī)器人競賽。這樣,一方面可為協(xié)作校帶來榮譽(yù);另一方面,可以擴(kuò)大學(xué)院創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室教師的視野,加強(qiáng)與全國同行的交流,從而提高教學(xué)水平。
開展智能機(jī)器人教學(xué)取得的成績
我院開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)雖然不到兩年的時(shí)間,但在領(lǐng)導(dǎo)的大力支持和學(xué)院各部門的緊密配合下,已初見成效。電子信息工程系自動(dòng)化專業(yè)被學(xué)院批準(zhǔn)為首批院級(jí)教學(xué)改革與課程改革試點(diǎn)專業(yè);出版了《智能智能機(jī)器人的制作》校本教材;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室成功申請(qǐng)到省級(jí)2008年大學(xué)生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目;2008年6月初,由創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室首批學(xué)員組成的揚(yáng)州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院代表隊(duì)參加了在中國礦業(yè)大學(xué)舉辦的江蘇省第三屆大學(xué)生智能機(jī)器人大賽,戰(zhàn)勝眾多本科院校選手,取得了優(yōu)異的成績,所參賽的三個(gè)項(xiàng)目全部獲獎(jiǎng)。其中智能機(jī)器人搬運(yùn)項(xiàng)目榮獲一等獎(jiǎng)、智能機(jī)器人“游江蘇”項(xiàng)目榮獲一等獎(jiǎng)、智能機(jī)器人滅火項(xiàng)目榮獲二等獎(jiǎng),為學(xué)院爭得了榮譽(yù)。
開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng),將智能機(jī)器人教學(xué)作為學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的平臺(tái),也是對(duì)教學(xué)實(shí)踐的創(chuàng)新。面向未來,智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)應(yīng)進(jìn)一步深化,并應(yīng)嘗試與地方傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來。揚(yáng)州是全國聞名的長毛絨玩具之鄉(xiāng),我們與當(dāng)?shù)赝婢咂髽I(yè)合作,將小型智能機(jī)器人的設(shè)計(jì)與長毛絨玩具設(shè)計(jì)相結(jié)合,制作出智能型長毛絨玩具。如將此產(chǎn)業(yè)化,可以提高揚(yáng)州玩具的附加值,提升揚(yáng)州玩具的檔次和形象,同時(shí),為又學(xué)院的產(chǎn)學(xué)研開辟了一條新路,提高了學(xué)院服務(wù)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的能力。
總之,高職院校開展智能機(jī)器人教學(xué)活動(dòng)對(duì)學(xué)生技能教育、科技的社會(huì)化具有重要的意義,它給高等職業(yè)教育尤其是工科類高等職業(yè)教育在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)形式及教學(xué)成效上都會(huì)帶來更多的驚喜與期待。
參考文獻(xiàn)
[1]彭紹東.論智能機(jī)器人教育[J].電化教育研究,2002,(7).
關(guān)鍵詞:專業(yè)特色教育;教學(xué)改革;創(chuàng)新型人才;機(jī)器人課程教學(xué);大學(xué)教育
中圖分類號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)36-0093-02
特色課程作為大學(xué)高年級(jí)的專業(yè)綜合型、知識(shí)拓展型課程,這種課程通常涉及到多門大學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識(shí),具有交叉性、跨學(xué)科,雖然比普通課程難度大,但是好處同樣也多,非常有利于學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來增加就業(yè)機(jī)會(huì)[1],所以一直受到學(xué)生們的歡迎。本文以機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)為例,談?wù)勅绾斡行У亻_展好專業(yè)特色課,使這種課既能做到與時(shí)俱進(jìn)地不斷引入各種新發(fā)展技術(shù),又可以作為大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐或科技比賽的支持課程[2]。
機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)本來是機(jī)械電子工程專業(yè)的專業(yè)必修課和機(jī)械自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)選修課,但是這門課同時(shí)也可以作為其他各類學(xué)科的一門知識(shí)拓展型課程[3]。通過這門課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能夠熟悉、使用、研究和設(shè)計(jì)機(jī)器人,為從事機(jī)器人工程領(lǐng)域的工作奠定基礎(chǔ)。該課程需要學(xué)習(xí)的內(nèi)容包括機(jī)器人學(xué)必要的基礎(chǔ)知識(shí)、各種類型的機(jī)器人部件、各個(gè)子系統(tǒng)、各種傳感器和機(jī)器人應(yīng)用和理論方面的基本知識(shí)。具體來說,機(jī)械方面,主要包括機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)、機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué),諸如典型的機(jī)械構(gòu)成、常見的機(jī)械組成等;動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)方面,包括電磁、液壓電機(jī),以及各類微型或特異形式的驅(qū)動(dòng)方式,如記憶金屬、超生波點(diǎn)擊等;控制方面,則包括控制系統(tǒng)、微處理器的應(yīng)用、多種多樣的傳感器等,如視覺傳感器、仿生的觸覺傳感器等;運(yùn)動(dòng)控制方面則包括位姿分析、軌跡計(jì)算,如軌跡預(yù)測與優(yōu)化、正向或逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)等;最后還涉及到人工智能,即機(jī)械人如果進(jìn)行邏輯分析、決策判斷,如進(jìn)行語言語義分析、靜態(tài)或動(dòng)態(tài)的視覺圖像分析等。該課程有很強(qiáng)的交叉性,跨多個(gè)學(xué)科,對(duì)學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)要求也比較高,如機(jī)械設(shè)計(jì)、電子電路、傳感器、高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)編程能力等,正因?yàn)槿绱?,該課程總是作為本科高年級(jí)學(xué)生或者研究生階段的專業(yè)課程來開設(shè)。
在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn),由于電影電視中對(duì)各種機(jī)器人的宣傳激發(fā)了青少年對(duì)機(jī)器人的興趣,人們通常認(rèn)為的機(jī)器人或許就像他們從電影、電視里看到的那樣,這些都讓大學(xué)生對(duì)該課程的期望比較高。但是作為一門專業(yè)課程,又不能太過于娛樂化,因此,課程內(nèi)容的組織成了首先要解決的問題。機(jī)器人課程的教材目前主要有高等教育出版社的《機(jī)器人學(xué)》,主編為劉極峰;另一本是清華大學(xué)出版社的《機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用》,主編為朱世強(qiáng);還有一本是郭洪紅編著的《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)》,由西安電子科技大學(xué)出版社出版。這三本教材主要教學(xué)內(nèi)容都圍繞工業(yè)機(jī)器人,大概可分為三個(gè)部分的教學(xué)內(nèi)容:動(dòng)力學(xué)與控制、傳感器、機(jī)械結(jié)構(gòu),機(jī)器人學(xué)則更加注重機(jī)器人控制理論的分析和計(jì)算。這三本教材我們都使用過,但是教學(xué)效果一直不太理想,主要是因?yàn)閷W(xué)生的興趣要超過我們的教學(xué)內(nèi)容。作為全校公開課,課堂內(nèi)既有來自理工科專業(yè)的學(xué)生,也有來自管理學(xué)院和藝術(shù)學(xué)院工業(yè)設(shè)計(jì)系的學(xué)生。特別是我們經(jīng)常遇到一些正在進(jìn)行跟機(jī)器人技術(shù)相關(guān)的各種創(chuàng)新或者競賽項(xiàng)目的學(xué)生,他們遇到的一些問題,在課堂內(nèi)無法解決,這讓他們比較失望,影響了這門課程的教學(xué)效果。對(duì)于這樣一門面向全校所有專業(yè)、不同背景的學(xué)生的課程,同時(shí)又是一門應(yīng)用性非常強(qiáng)的課程,如何調(diào)整課程內(nèi)容,使之真正成為學(xué)生們希望和期待的那樣,也就是說從學(xué)習(xí)中找到自己探求問題的答案,則成為我們要首先要解決的問題。直到我們發(fā)現(xiàn)一門由郭洪紅編著的《競賽機(jī)器人設(shè)計(jì)與實(shí)踐》,由科學(xué)出版社出版,才終于找到了解決辦法。
對(duì)于以前的教學(xué)方案,我們進(jìn)行了大幅修改。首先是教學(xué)內(nèi)容,從單一教材發(fā)展為多本教材,并添加了跟當(dāng)前技術(shù)發(fā)展相匹配的內(nèi)容,如軍事機(jī)器人、無人飛機(jī)、人工智能等;其次是從知識(shí)性灌輸向?qū)嵺`教學(xué)轉(zhuǎn)變,即以項(xiàng)目為目標(biāo),確定教學(xué)方向;最后是實(shí)驗(yàn)課程的變化,以前是設(shè)置堂內(nèi)小實(shí)驗(yàn),現(xiàn)在則是綜合性、制作性實(shí)驗(yàn)。下面詳細(xì)介紹一下我們的做法。
現(xiàn)有的三本機(jī)器人技術(shù)課本,都是針對(duì)工業(yè)生產(chǎn)型機(jī)器人,主要偏重于機(jī)械和控制兩方面,比如這三本教材都著重介紹了傳感器、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)和軌跡規(guī)劃。人類文明的終極產(chǎn)物就是人造人,機(jī)器人,或者生化人。人類對(duì)于機(jī)器人的恐懼和迷戀,從1927年電影中出現(xiàn)的第一個(gè)機(jī)器人Maria誕生以來,其實(shí)有著長達(dá)一個(gè)多世紀(jì)的時(shí)間。全世界的電影人孜孜不倦的將一個(gè)又一個(gè)經(jīng)典的機(jī)器人形象展現(xiàn)在了大眾的面前,學(xué)生們對(duì)機(jī)器人的映像,除了一些展會(huì),就是來自于電影電視,如長興不衰的《星球大戰(zhàn)》、經(jīng)典的《終結(jié)者》,還有《異形》中的生化機(jī)器人神父,等等。對(duì)于更多的比如生化機(jī)器人、人工智能方面則沒有涉及。課堂不能與實(shí)際脫離,我們在課堂內(nèi)專門增加了針對(duì)生化機(jī)器人、仿生機(jī)器人相關(guān)的人造器官、人機(jī)結(jié)合方面知識(shí)。另一點(diǎn)就是關(guān)于人工智能(ArtificialIntelligence:AI),它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué),也是機(jī)器人發(fā)展最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。人工智能企圖了解智能的實(shí)質(zhì),并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器,該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識(shí)別、圖像識(shí)別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。從AI誕生以來,由于理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的限制,一直沒有什么起色。但是近幾年來,基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)方興未艾,以前的多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的問題容易陷入局部極值點(diǎn),如果訓(xùn)練樣本足夠充分覆蓋未來的樣本,那么學(xué)到的多層權(quán)重可以很好的用來預(yù)測新的測試樣本,新的研究成果也促使我們在課堂上添加了相關(guān)內(nèi)容。在課程結(jié)束前,我們還針對(duì)有關(guān)機(jī)器人是否替代人類以及機(jī)器人對(duì)人是否有害等哲學(xué)方面的問題,開辟了一堂討論課,激發(fā)了同學(xué)們對(duì)未來的思考。
培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新素質(zhì)是高等學(xué)校的一項(xiàng)重要使命,課堂教學(xué)也要緊扣這個(gè)要求,圍繞著如何激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和創(chuàng)新能力展開。以項(xiàng)目為導(dǎo)向是我們進(jìn)行教學(xué)改革的第二項(xiàng)內(nèi)容。以前我們的教學(xué)都是按照知識(shí)結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)教學(xué)大綱,這樣的教學(xué)類似于傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué),學(xué)生的接受意愿不高,教學(xué)效果不理想。而近些年來,高校開始重視大學(xué)生的素質(zhì)教育,出現(xiàn)了各種創(chuàng)新項(xiàng)目和創(chuàng)新大賽,在很多大學(xué)生類的科技競賽中,有很多跟機(jī)器人相關(guān),比如機(jī)器人足球比賽、機(jī)器擊、防爆滅火救災(zāi)機(jī)器人比賽等[4]。每年都有很多學(xué)生為比賽才報(bào)名參加機(jī)器人課程的學(xué)習(xí)。這些新的情況也啟發(fā)了我們對(duì)課程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,將本來比較刻板的單向教學(xué)變成有針對(duì)性的教學(xué)??鬃釉?jīng)說過:“知之者不如好之者,好之者不如樂之者?!笨梢娝貏e強(qiáng)調(diào)興趣的重要作用。于是我們將原來的教學(xué)結(jié)構(gòu)打破,設(shè)置了幾個(gè)比賽類的制造項(xiàng)目,將機(jī)器人知識(shí)穿插在項(xiàng)目實(shí)施中,讓學(xué)生們帶著問題來學(xué)習(xí)。興趣是最好的教師,是感情的體現(xiàn),是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在感情驅(qū)動(dòng)。在學(xué)生們完成項(xiàng)目的過程中,興趣讓學(xué)生對(duì)我們課內(nèi)介紹的知識(shí),能自覺地、主動(dòng)地、竭盡全力去觀察、思考、探究,這樣最大限度地發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,容易在學(xué)習(xí)中產(chǎn)生新的聯(lián)想,而不同的項(xiàng)目,讓他們能夠進(jìn)行知識(shí)的移植,做出新的比較,綜合出新的成果,進(jìn)而也更加能培養(yǎng)和促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
最后是關(guān)于實(shí)驗(yàn)課程的改革,以前是設(shè)置堂內(nèi)小實(shí)驗(yàn),比如機(jī)器人傳感器實(shí)驗(yàn),學(xué)生在1個(gè)小時(shí)內(nèi),進(jìn)行圖像抓拍,或者進(jìn)行超聲波障礙物檢測。該實(shí)驗(yàn)由于時(shí)間短、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容簡單,并不能激發(fā)學(xué)生們對(duì)課程的深入理解。現(xiàn)在我們有了以項(xiàng)目為導(dǎo)向的教學(xué),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容改成具有綜合性、制作性的實(shí)驗(yàn),每個(gè)項(xiàng)目通過在課堂內(nèi)的輔導(dǎo),學(xué)生在課外進(jìn)行制作[5]。小制作需要一定的費(fèi)用,我們將學(xué)生們分組,每組學(xué)生共同分擔(dān),由于每個(gè)制作的費(fèi)用不到兩千元,主要部件可以借用學(xué)校實(shí)驗(yàn)室配件,最后每個(gè)學(xué)生承擔(dān)的費(fèi)用不到一百元。有的學(xué)生有大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目費(fèi)的支持,可以制作出更加復(fù)雜和精美的作品。這樣的制作項(xiàng)目,學(xué)生既可以跟課堂內(nèi)容結(jié)合,又能跟創(chuàng)新項(xiàng)目結(jié)合,激發(fā)了學(xué)生的求知欲。以前課堂內(nèi)只有教師講授,現(xiàn)在的課堂內(nèi)學(xué)生的參與性非常高,常常為了一個(gè)問題,大家群策群力,討論非?;钴S,帶來了非常好的教學(xué)效果。
今天的高校,應(yīng)該為打造更加全面的新世紀(jì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的體系而改革。通過對(duì)專業(yè)特色課改革的實(shí)踐,我們不僅幫助了大學(xué)生拓展了知識(shí)面,而且增加了鍛煉其運(yùn)用知識(shí)分析、解決問題的能力,更加注重培養(yǎng)他們的創(chuàng)新能力。
參考文獻(xiàn):
[1]邵友竹.淺議大學(xué)專業(yè)課教學(xué)的特點(diǎn)[J].遼寧高等教育研究,1988,(6).
[2]張峰,孫娟.提高大學(xué)專業(yè)課程教學(xué)效果的措施[J].文教資料,2010,(1):213-215.
[3]王旭仁,姚葉鵬,劉麗珍.機(jī)器人課程建設(shè)探索和思考[J].計(jì)算機(jī)教育,2011,(15):89-91.
關(guān)鍵詞:微課;慕課;翻轉(zhuǎn)課堂;經(jīng)驗(yàn)反思
一、微課
微課的定義和特點(diǎn)已經(jīng)在幾年中充分討論了,在這不再贅述。在現(xiàn)代教學(xué)中,越來越多的微課應(yīng)用于各學(xué)科、各教學(xué)環(huán)節(jié)中,這個(gè)狀況就是對(duì)微課價(jià)值的最大肯定。(根據(jù))從幾年來的微課作品來看,微課的制作水平不斷提升,畫面較精美、教學(xué)思路清晰、情景導(dǎo)入引人入勝、教學(xué)內(nèi)容形象生動(dòng)、注重教學(xué)內(nèi)容的講授、分析和演示學(xué)習(xí)效果等?!安灰獮榱遂乓z頭而忘了種地”逐漸成為共識(shí),即更加注重實(shí)際教學(xué)效果而不是炫耀視頻編輯技術(shù)。然而,縱觀這些優(yōu)秀的教學(xué)大賽作品,還是有著令人遺憾的缺陷。比如交互式作品少,像體積小圖像清晰(便于網(wǎng)絡(luò)傳播)、交互擴(kuò)展性好、支持邊下載邊播放的swf格式,居然被排斥于比賽之外。導(dǎo)致我們常見的微課中,常缺乏最基本的交互性,缺少自主練習(xí)、自我評(píng)估及進(jìn)度跟蹤、知識(shí)點(diǎn)自主復(fù)習(xí)擴(kuò)展等的功能。學(xué)生僅僅是看著學(xué),而不能發(fā)揮學(xué)生參與的主動(dòng)性和積極性,即僅是填鴨式教學(xué)的升級(jí)版(增加多媒體功能)。因此,微信群在實(shí)際教學(xué)中的作用有限,并且不如QQ群實(shí)用。筆者在信息技術(shù)課中,利用班級(jí)Q群操作課前課后復(fù)習(xí)微課,由班級(jí)選派數(shù)名骨干利用無線路由下載后,分小組對(duì)全班同學(xué)進(jìn)行免流量的“QQ快傳”,并進(jìn)行小組共同學(xué)習(xí)探討,避免了互聯(lián)網(wǎng)雜波的干擾,并發(fā)揮了學(xué)生骨干的作用,又促進(jìn)了學(xué)生的學(xué)習(xí)水平,受到學(xué)生的好評(píng)。
二、慕課
慕課,即大規(guī)模開放在線課程,是MOOC(MassiveOpenOnlineCours-es)的音譯[1]。如果微課看作是零散的點(diǎn),那么慕課就相當(dāng)于面,由大量的微課系統(tǒng)的組合而成,并具有線上開放性學(xué)習(xí)交互的特點(diǎn)。慕課的平臺(tái)是網(wǎng)絡(luò)、骨架是系統(tǒng)性的微課,溝通的關(guān)節(jié)是小測試和在線討論解答(同步或異步)等。
三、翻轉(zhuǎn)課堂
將傳統(tǒng)的授課變成課前學(xué)習(xí),通過微課、慕課去完成課堂知識(shí)的學(xué)習(xí),然后在上課時(shí),進(jìn)行相關(guān)知識(shí)的鞏固、擴(kuò)展、深化,在完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí),發(fā)揮學(xué)生的自主性。(查引用)此外,除了在常見的“家校式”翻轉(zhuǎn)課堂(家里先學(xué),學(xué)校課堂探討作業(yè))模式,還有學(xué)者提出“課內(nèi)翻”(前半節(jié)看微課學(xué)習(xí),后半節(jié)探討和作業(yè))、“校內(nèi)翻”(第一節(jié)看微課等學(xué)習(xí),下一節(jié)探討和作業(yè))的模式。后兩種模式除了需要更好的軟件硬件資源支持,也常常使老師在旁邊變成旁觀者,與學(xué)生學(xué)習(xí)過程缺乏最基本的交流,讓課堂乏味!因此,除了個(gè)別內(nèi)容,這兩種翻轉(zhuǎn)方法遠(yuǎn)比不上微課穿插輔助教學(xué)的效果好,即實(shí)際應(yīng)用價(jià)值有限。
[關(guān)鍵詞] 智能;多媒體;胸部檢查;教學(xué)
[中圖分類號(hào)]R197.38 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]B [文章編號(hào)]1673-7210(2008)03(c)-104-02
為解決醫(yī)學(xué)教育中臨床實(shí)踐技能訓(xùn)練資源不足的問題,提高診斷學(xué)教學(xué)的效果,我校曾研制出網(wǎng)絡(luò)多媒體胸部檢查教學(xué)系統(tǒng),詳見參考文獻(xiàn)[1]。該系統(tǒng)在全國許多醫(yī)學(xué)院校中推廣應(yīng)用,對(duì)提高診斷學(xué)教學(xué)質(zhì)量起到了促進(jìn)作用。近幾年,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,新技術(shù)不斷涌現(xiàn),我們將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)、人工智能技術(shù)與新時(shí)代的醫(yī)學(xué)教育特點(diǎn)相結(jié)合,研制出具有人工智能的智能型網(wǎng)絡(luò)多媒體胸部檢查教學(xué)系統(tǒng)。其功能更強(qiáng)大,內(nèi)容更豐富,體征更全面,可進(jìn)一步提高診斷學(xué)的教學(xué)效果。目前該項(xiàng)目已批量生產(chǎn),并在國內(nèi)醫(yī)學(xué)院校中推廣應(yīng)用,深受廣大師生歡迎 。
1 主要結(jié)構(gòu)
主要結(jié)構(gòu)有6方面:①由計(jì)算機(jī)服務(wù)器組成教師主控機(jī)、學(xué)生機(jī)若干臺(tái)。②設(shè)有多種軟件共同組成教學(xué)系統(tǒng),包括智能化多部位、多體征模擬軟件、智能化多通道、多部位同顯軟件、網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)平臺(tái)、多媒體課件制作平臺(tái)、試題制作平臺(tái)、智能化考試自動(dòng)評(píng)分軟件及心音圖軟件等。③智能化多體征同顯分配器,由機(jī)箱、集成電路及微電腦等組成[1]。④人體胸部仿真模型,由優(yōu)質(zhì)硅橡膠、復(fù)合材料制成。其胸腔內(nèi)各瓣膜聽診區(qū)和呼吸音聽診區(qū)的相應(yīng)部位設(shè)有34個(gè)新型發(fā)音器,其前面設(shè)有震動(dòng)模擬裝置。⑤電子聽診器,由傳感器、濾波和擴(kuò)音電路及聽診器組成。⑥實(shí)驗(yàn)臺(tái)由教師機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)及若干學(xué)生機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)組成。教師機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上置有音箱和打印機(jī),學(xué)生機(jī)均配備耳麥。
2 技術(shù)特點(diǎn)和工作原理
2.1 多種體征同時(shí)顯現(xiàn)、多人多部位同時(shí)聽診
本技術(shù)改變了原教學(xué)系統(tǒng)每次僅能由一名學(xué)生聽一個(gè)部位、一種體征的局面,由先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)與人工智能相結(jié)合,采用了智能化多部位多體征模擬軟件、多通道多部位同顯軟件。使用時(shí)根據(jù)教學(xué)需要點(diǎn)擊病例目錄,即可在同一時(shí)間內(nèi)模擬出該病例的7種以上相應(yīng)的心肺體征聲音,并通過智能化多種體征同顯分配器自動(dòng)分配到相應(yīng)的心肺聽診部位。分配器中的微電腦根據(jù)上位機(jī)的通信指令通過串行總線控制34個(gè)音頻功放,每個(gè)功放分別以1~5級(jí)音量等級(jí)發(fā)音,可控制34個(gè)新型發(fā)音器,每個(gè)發(fā)音器前面分別設(shè)有特制的震動(dòng)模擬裝置。通過智能化分配系統(tǒng)可同時(shí)將該病例的7種以上聽診音信息自動(dòng)再現(xiàn)于人體心肺聽、觸診的7個(gè)以上相應(yīng)部位。例如心臟5個(gè)瓣膜聽診區(qū)可聽到不同性質(zhì)的聽診聲音;支氣管呼吸音、支氣管肺泡呼吸音及肺泡呼吸音的聽診部位及聽診特點(diǎn)亦各有不同,均可在同一時(shí)間內(nèi)再現(xiàn)于仿真人體模型上,醫(yī)學(xué)生可在模擬病人多個(gè)部位同時(shí)聽到該病例的多種體征,使體征更加貼近臨床實(shí)際。震動(dòng)裝置工作即可模擬出各種心前區(qū)震顫、心包摩擦感、胸膜摩擦感及語顫等觸診體征。其突出優(yōu)點(diǎn)是:可供多人,用多個(gè)聽診器在一具模擬人的不同部位同時(shí)聽診,大大提高了模擬病人的使用效率,節(jié)約了大量時(shí)間,可成倍提高教學(xué)效果。
2.2 內(nèi)容更豐富,體征更全面
2.2.1 模擬正常心肺聽診音在模擬人的相應(yīng)部位可聽到正常支氣管呼吸音、正常支氣管肺泡呼吸音及正常肺泡呼吸音;在心臟各瓣膜聽診區(qū)可聽到相應(yīng)的正常心音。
2.2.2 正常心音伴肺部觸、聽診體征在心臟各瓣膜聽診區(qū)聽到正常心音的同時(shí)可觸診肺部的語音震顫、胸膜摩擦感等體征,聽診各種異常呼吸音、干濕音、語音共振及胸膜摩擦音等。如肺部無病變則聽到正常呼吸音。
2.2.3 心臟觸、聽診體征伴正常呼吸音觸診心前區(qū)細(xì)震顫、心包摩擦感的同時(shí)可聽診各種異常心率和心律改變及異常心音、心血管雜音、心包摩擦音;無病變的瓣膜聽診區(qū)聽到正常心音的同時(shí)聽到肺部相應(yīng)部位的各種正常呼吸音。
2.2.4 心臟觸、聽診體征伴肺部觸、聽診體征在模擬某種心臟觸、聽診體征的同時(shí)伴一種肺部聽診體征,如肺部無病變?nèi)月牭秸:粑簟?/p>
2.2.5 心臟多瓣膜病(聯(lián)合瓣膜?。┌檎:粑粼O(shè)有七種心臟多瓣膜病如二尖瓣狹窄伴三尖瓣和肺動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全、主動(dòng)脈瓣關(guān)閉不全伴二尖瓣關(guān)閉不全;無病變的瓣膜聽診區(qū)聽到正常心音的同時(shí)聽到肺部的正常呼吸音。
2.2.6 心臟多瓣膜病伴肺部觸、聽診體征如上所述的多種瓣膜病伴有一種肺部觸、聽診體征,如語音震顫、胸膜摩擦感、異常呼吸音、干濕音、語音共振及胸膜摩擦音等。在無病變的心臟瓣膜聽診區(qū)及肺部仍可聽到正常心肺聽診音[2]。
2.3 電子聽診及心音圖
采用電子聽診器,通過傳感器和先進(jìn)的濾波和擴(kuò)音電路,使心肺聽診音十分清晰。低頻、中頻、高頻、全頻任意選擇,聲音大小可調(diào)節(jié),并可與電腦連接,使心音圖呈現(xiàn)在電腦顯示屏上,對(duì)心雜音的分析起到十分重要的作用。還增加了擴(kuò)音聽診功能,以方便教師示教,從而顯著提高教學(xué)效果,同時(shí)尚能用于臨床真實(shí)病人的心肺聽診,大大提高臨床診斷質(zhì)量。
2.4 多媒體課件制作管理平臺(tái)
利用多媒體課件制作管理平臺(tái)將文本、聲音、圖形、圖像、動(dòng)畫等多媒體素材有機(jī)地融為一體,從而制作出多媒體應(yīng)用課件;可以用文字、圖片、圖像等多媒體文件及其他病理體征(模型人)作為題干,組編單選、多選、判斷、填空和論述等多種題型。
2.5 網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)平臺(tái)
教師可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行廣播教學(xué),可將教師機(jī)的電腦屏幕畫面和語音等多媒體信息實(shí)時(shí)廣播給全體、群組或單個(gè)學(xué)生??梢赃x擇使用電子教鞭功能;教師在學(xué)時(shí)部分或全部的限制了學(xué)生的動(dòng)手能力,可以選擇學(xué)生機(jī)的模擬人的某一體征實(shí)現(xiàn)技能訓(xùn)練,還可以通過控制平臺(tái)進(jìn)行點(diǎn)播教學(xué)、語音教學(xué)、屏幕監(jiān)視、遙控輔導(dǎo)、教師示范、師生對(duì)講、分組討論、電子論壇、電子搶答、電子舉手、文件傳送、網(wǎng)絡(luò)影院及遠(yuǎn)程控制,可以對(duì)選定的學(xué)生機(jī)計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程復(fù)位、遠(yuǎn)程關(guān)機(jī),對(duì)學(xué)生機(jī)的鼠標(biāo)鍵盤鎖定和解鎖以停止或恢復(fù)學(xué)生操作電腦。管理員也可以將臨床采集的新體征方便地編輯到模擬人身上。
2.6 智能化考試
可進(jìn)行試題制作、編排試卷、自動(dòng)判分、實(shí)時(shí)記錄學(xué)生的考試成績并可打印出來。
2.7 遠(yuǎn)程教學(xué)
可在校園網(wǎng)中使用,也可在internet網(wǎng)上進(jìn)行遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。
3 效果
本成果已批量生產(chǎn),在國內(nèi)高等醫(yī)學(xué)院校中推廣應(yīng)用,許多院校用此成果建立了臨床醫(yī)學(xué)技能模擬實(shí)驗(yàn)室。由于該成果功能更強(qiáng)大,內(nèi)容更豐富,體征更全面,多種心肺體征可同時(shí)顯現(xiàn)于同一模擬人的多個(gè)部位,實(shí)現(xiàn)多人多部位同時(shí)聽診,且可進(jìn)行電子聽診及顯示心音圖,還可進(jìn)行課件制作及教學(xué)管理、教學(xué)監(jiān)控,并實(shí)現(xiàn)智能化考試及遠(yuǎn)程教學(xué),因此能進(jìn)一步提高診斷學(xué)教學(xué)的效果。
[參考文獻(xiàn)]
[1]張慧,盧貴東.網(wǎng)絡(luò)多媒體胸部檢查教學(xué)系統(tǒng)的特點(diǎn)[J].中國醫(yī)藥導(dǎo)報(bào),2006,3(4):94.