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關(guān)鍵詞:機(jī)器人工作站 變壓器自動(dòng)化生產(chǎn) 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué) 生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng)
中圖分類號:TB49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)07(b)-0000-00
變壓器是利用電磁感應(yīng)的原理改變交流電壓的裝置,主要功能有:電壓變換、電流變換、阻抗變換等,按用途可以分為:電力變壓器和特殊變壓器等。隨著變壓器行業(yè)的快速發(fā)展,對各類變壓器裝置的性能參數(shù)、質(zhì)量等級、使用壽命等提出了更加嚴(yán)格的要求和更高的發(fā)展目標(biāo),目前隨著原材料性能的提升以及智能制造技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展,能夠研發(fā)并制造出性能優(yōu)越,質(zhì)量過硬的各類變壓器產(chǎn)品已經(jīng)成為各生產(chǎn)制造企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的首要任務(wù),傳統(tǒng)的手工制造方式已經(jīng)不能有效滿足各類變壓器的生產(chǎn)要求,同時(shí)人工操作的固有偏差性和人為差異不同程度地影響著變壓器的質(zhì)量和使用壽命。為此,有必要設(shè)計(jì)一套人工智能化柔性生產(chǎn)制造系統(tǒng),使變壓器生產(chǎn)制造去人工化,實(shí)現(xiàn)變壓器智能化生產(chǎn)。
1 工作站設(shè)計(jì)方案
變壓器自動(dòng)化生產(chǎn)工作站是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng),包括硬件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)的編寫優(yōu)化。在硬件設(shè)計(jì)中,經(jīng)過研究分析,最終確定該系統(tǒng)應(yīng)包含以下三部分功能機(jī)構(gòu),分別是:(1)變壓器繞制;(2)變壓器搬運(yùn);(3)變壓器焊接和質(zhì)量檢測。在軟件設(shè)計(jì)中應(yīng)包含以下四部分功能程序,分別是:原點(diǎn)復(fù)位、繞制程序、搬運(yùn)動(dòng)作、放電焊接和質(zhì)量檢測。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
對硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),主要包括如下三個(gè)部分。
2.1 變壓器繞制部分
選用NITTOKU全自動(dòng)高速繞線機(jī),最高轉(zhuǎn)速可達(dá)10000 RPM,實(shí)際使用控制在5000~6000 RPM,加減速時(shí)間控制在3~5 s,可以滿足24 h不間斷生產(chǎn),同時(shí)通過編制繞線程序控制機(jī)器運(yùn)行,繞制狀態(tài)穩(wěn)定高效,中途斷線可將電子信號傳遞至搬運(yùn)系統(tǒng),機(jī)械手可直接將不良品送至不良品區(qū)。
2.2 工件搬運(yùn)部分
工件在搬運(yùn)過程中為達(dá)到不同位移要求,故分為機(jī)械手搬運(yùn),搬運(yùn)車搬運(yùn),轉(zhuǎn)換夾搬運(yùn)三個(gè)部分。
機(jī)械手主要負(fù)責(zé)在抓取骨架和將繞制完成的線圈進(jìn)行焊接和檢測時(shí)進(jìn)行工件位移,經(jīng)過選擇后,可選用MITSUBISHI-RV-6SDL型工業(yè)機(jī)器人,此種型號最大可承重6 kg,具有6自由度方向,可在立體空間任何一點(diǎn)進(jìn)行位置編輯,具有移動(dòng)精度高,工作穩(wěn)定的特點(diǎn)。
搬運(yùn)車和轉(zhuǎn)化夾主要負(fù)責(zé)在繞線機(jī)和后續(xù)生產(chǎn)系統(tǒng)之間的工件位置相互轉(zhuǎn)移,可利用尼龍塊制作搬運(yùn)車,并將其固定在傳送帶上,轉(zhuǎn)換夾可選用鋼質(zhì)材料,夾取工件時(shí)有力度,耐磨度高。
2.3 變壓器焊接和檢測部分
焊接部分采用PC-PAS 301t型放電焊機(jī),焊接時(shí)注意須調(diào)整放電電流至1.0~2.0 A之間,放電時(shí)間控制在0.5~1.0 s之間,焊接時(shí)與插針有接觸的頂針在完成焊接操作500次后,須進(jìn)行打磨處理,并檢查牢固程度。
檢測部分采用HIOKI 3541型電橋,使用時(shí)須依據(jù)生產(chǎn)作業(yè)指導(dǎo)書的要求設(shè)定電阻值合格范圍,對于合格品和不良品可由綠燈和紅燈指示,與線圈插針接觸的頂針須檢查其牢固程度和氧化情況,有問題時(shí)須及時(shí)更換。
3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
軟件系統(tǒng)分為以下四個(gè)部分。
(1)工作站復(fù)位程序。
在每日開機(jī)后和機(jī)器故障修復(fù)后,需要將工作站的各個(gè)機(jī)械電氣部分進(jìn)行原點(diǎn)復(fù)位,其中包括機(jī)械位置的校正,傳感器檢測是否正常,工作站各系統(tǒng)有無故障等。
(2)變壓器繞制程序。
變壓器繞制程序應(yīng)符合繞制規(guī)則,編寫后的程序須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)試生產(chǎn),并逐步優(yōu)化繞線程序。
(3)各部搬運(yùn)程序。
具體編寫搬運(yùn)程序時(shí),先編寫主體框圖,按照工作的先后順序編寫順序流程圖,存儲為主程序。然后依次編寫各部位搬運(yùn)的具體程序,并存儲為子程序。
(4)焊接和檢測程序。
編寫焊接程序應(yīng)根據(jù)搬運(yùn)程序的信號觸發(fā)焊接程序,同時(shí),可依據(jù)示教手柄檢證插針最佳焊接位置,要求須正對插針頂端,距離1~2 mm。
檢測程序即收集傳輸過來的電阻值大小,看是否符合設(shè)定要求,符合亮綠燈,超出范圍亮紅燈,達(dá)到質(zhì)量檢測的效果。
4 工作站調(diào)試和故障修復(fù)報(bào)告
4.1 使用環(huán)境
工作站可在4O的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行布置,供電電壓為AC 220v 50~60 HZ,氣動(dòng)部分須接壓縮空氣,焊接部分須接氬氣。
4.2 系統(tǒng)調(diào)試說明
根據(jù)方案的要求,調(diào)試過程共分3大部分:硬件調(diào)試、軟件調(diào)試、軟硬件聯(lián)調(diào)。硬件進(jìn)行手動(dòng)調(diào)試,觀測有無撞擊和運(yùn)動(dòng)不暢,軟件進(jìn)行模擬調(diào)試,在編程軟件中進(jìn)行示教演示,找尋可優(yōu)化程序點(diǎn),進(jìn)行逐一優(yōu)化,軟硬聯(lián)調(diào)為試生產(chǎn)調(diào)試,讓工作站依據(jù)控制程序自行進(jìn)行生產(chǎn),看有無錯(cuò)誤報(bào)警和可改進(jìn)的地方。
4.2.1 硬件調(diào)試
(1)變壓器繞制機(jī)、搬運(yùn)車的滑軌的滑動(dòng)部位動(dòng)作緩慢,發(fā)現(xiàn)缺少油脂,隨即涂抹油脂,減小摩擦,故障得以修復(fù)。(2)機(jī)械手抓取工件時(shí),與夾具配合較緊,發(fā)出較生硬的聲音,隨即拆下較緊夾具,對配合部位進(jìn)行細(xì)微研磨,磨薄0.3 mm后,故障得以修復(fù)。
4.2.2 軟件調(diào)試
(1)繞線程序在編制完成后,模擬時(shí)出現(xiàn)語法錯(cuò)誤,檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)A,B程序塊同時(shí)運(yùn)行時(shí),程序塊跳離語句少編入一字符,導(dǎo)致語法錯(cuò)誤,隨即編入該字符,故障得以修復(fù)。(2)搬運(yùn)車程序出現(xiàn)限位報(bào)警,檢查程序時(shí)發(fā)現(xiàn),搬運(yùn)車在左移動(dòng)時(shí)的位置量編寫錯(cuò)誤,導(dǎo)致觸及限位報(bào)警,隨即更改位置量,故障得以修復(fù)。
4.2.3 軟硬聯(lián)調(diào)
(1)繞線程序存在繞制偏槽的現(xiàn)象,通過更改槽間起繞位置,故障得以解決。(2)機(jī)械手在抓取線圈進(jìn)行焊接時(shí),出現(xiàn)焊接不良,經(jīng)分析原因?yàn)楹羔樅筒遽樜凑龑?,隨即對機(jī)械手和焊針在程序中的位置進(jìn)行微調(diào),在保證正對和距離1~2 mm后,焊接良好,故障得以修復(fù)。
5 結(jié)語
以工業(yè)機(jī)器人為核心的變壓器自動(dòng)化生產(chǎn)工作站是結(jié)合筆者個(gè)人所學(xué)和工作經(jīng)驗(yàn)逐漸積累并實(shí)踐總結(jié)出的,是筆者對機(jī)器人和自動(dòng)化技術(shù)的理解和應(yīng)用,這類制造系統(tǒng)在保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)制造柔性化等諸多方面具有積極的促進(jìn)作用。
參考文獻(xiàn)
[1] 蘭虎.工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2014.
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[關(guān)鍵詞]數(shù)字媒體技術(shù);課程體系;構(gòu)建
[中圖分類號]G420 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A [論文編號]1009-8097(2011)08-0088-04
數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)(DMT)是近幾年我國高等院校申報(bào)的熱點(diǎn)專業(yè)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前開設(shè)數(shù)字媒體技術(shù)與數(shù)字媒體藝術(shù)的院校已超過80余家。2010年12月,中國人工智能學(xué)會(huì)智能數(shù)字內(nèi)容安全專業(yè)委員會(huì),全國數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)建設(shè)聯(lián)盟在北京舉辦了“第二屆全國數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)建設(shè)研討會(huì)”,會(huì)議舉辦方收集了國內(nèi)外數(shù)字媒體技術(shù)與數(shù)字媒體藝術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案近百份,其中數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案46份。通過對數(shù)媒專業(yè)人才培養(yǎng)方案的統(tǒng)計(jì)分析以及對參會(huì)企業(yè)的調(diào)研,我們發(fā)現(xiàn),數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)建設(shè)剛剛起步,發(fā)展思路不明確,正像北京郵電大學(xué)楊義先教授所講,我們正處在“照貓畫虎”的階段,甚至還存在“無貓可照”的尷尬。各院校在專業(yè)建設(shè)中存在的問題很多,如招生規(guī)模偏小,不利于學(xué)校集中投入與建設(shè);專業(yè)體系的整體認(rèn)識不清,不利于形成專業(yè)的優(yōu)勢與特色;專業(yè)方向設(shè)置泛化,不利于集中優(yōu)勢資源進(jìn)行專業(yè)人才培養(yǎng);課程設(shè)置拼盤化,不利于突出學(xué)生的核心競爭力等等。
一個(gè)專業(yè)的創(chuàng)建與發(fā)展,是在社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整中對某方面專業(yè)人才的需求孕育而生的。在我國,數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)發(fā)展還處在剛剛起步的階段,專業(yè)建設(shè)除了在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上,做好人才定位與培養(yǎng)方案外,加強(qiáng)人才培養(yǎng)的課程體系的構(gòu)建顯得尤為重要。課程是一個(gè)寬泛的概念,若站在不同角度,對其定義與理解不完全相同,如,施良方在他的《課程理論――課程的基礎(chǔ)、原理與問題》中介紹了課程研究過程中幾種典型的課程定義:(1)課程即教學(xué)科目。(2)課程即有計(jì)劃的教學(xué)活動(dòng)。(3)課程即預(yù)期的學(xué)習(xí)結(jié)果。(4)課程即學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)。(5)課程即社會(huì)文化的再生產(chǎn)。(6)課程即社會(huì)改造。不管怎么定義課程,我們覺得作為一個(gè)專業(yè)的課程體系一定是為人才培養(yǎng)目標(biāo)服務(wù)的,盡管不同專業(yè)的課程體系不同,但不同專業(yè)的課程一定符合本專業(yè)的特點(diǎn)與內(nèi)涵,具有一定的課程設(shè)置理念與內(nèi)在邏輯結(jié)構(gòu)體系,另外作為組成課程體系的課程,一定有自身的內(nèi)容與特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)較為具體的人才培養(yǎng)目標(biāo),可實(shí)施,可評價(jià)。
數(shù)字媒體技術(shù)是教育部限報(bào)、試點(diǎn)性質(zhì)的目錄外專業(yè)(專業(yè)代碼為080628S),面向理科招生,授工科學(xué)位。辦學(xué)單位以理工科、綜合類大學(xué)為主。培養(yǎng)目標(biāo)是從計(jì)算機(jī)技術(shù)出發(fā),需要掌握信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形圖像領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論與方法,并且將數(shù)字媒體技術(shù)應(yīng)用到相關(guān)的領(lǐng)域,為社會(huì)提供數(shù)字文化產(chǎn)品和文化服務(wù)?;谝陨戏治觯跀?shù)字媒體技術(shù)專業(yè)課程體系構(gòu)建中,我們提出“技術(shù)為骨、藝術(shù)為魂、方向?yàn)榛?、?shí)踐為根、特色而立,應(yīng)用為本”的理念與原則,為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)課程體系的構(gòu)建提供指導(dǎo)。
一 技術(shù)為骨
《2005中國數(shù)字媒體技術(shù)發(fā)展白皮書》指出,數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)是一個(gè)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主,藝術(shù)為輔,技術(shù)與藝術(shù)相結(jié)合,涉及多學(xué)科交叉的新興專業(yè)。因此,數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)以技術(shù)類課程為骨架是其內(nèi)在要求。美國在數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)開設(shè)技術(shù)類課程主要集中在以下幾類(美國的CIP-2000):計(jì)算機(jī)軟件技術(shù),網(wǎng)頁、數(shù)字/多媒體和信息資源設(shè)計(jì)技術(shù),出版技術(shù),預(yù)出版/桌面出版和數(shù)字圖像設(shè)計(jì)技術(shù),動(dòng)畫、交互式技術(shù)、視頻及特效技術(shù),數(shù)據(jù)建模/數(shù)據(jù)庫和倉庫管理技術(shù)等。我國數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)開設(shè)技術(shù)類課程占到總課程的80%以上(包含和藝術(shù)交叉類課程),基本實(shí)現(xiàn)技術(shù)課程為主的課程構(gòu)架體系。但是大多數(shù)技術(shù)類課程選擇較盲目,缺少內(nèi)在的邏輯,不能很好支撐某一專業(yè)方向的核心技能。
技術(shù)類課程的設(shè)置建議從三類課程考慮,如圖1所示,一是計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)類,包括高級語言程序設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)、軟件工程、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、電子電工與信號處理類課程等;二是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類,如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等;三是媒體設(shè)計(jì)與著作類,包括網(wǎng)站與網(wǎng)頁設(shè)計(jì)制作工具、動(dòng)畫制作工具、數(shù)字圖像處理工具、視音頻編輯工具、游戲創(chuàng)作工具等。每一類課程較多,不可能面面俱到,所以在課程選擇時(shí)應(yīng)“突出基礎(chǔ)、服務(wù)方向”,例如,不管是什么專業(yè)方向,高級語言基礎(chǔ)、電子電工與信號處理類基礎(chǔ)都是要學(xué)的,然后再根據(jù)不同專業(yè)方向,有選擇地開設(shè)相應(yīng)課程。
二 藝術(shù)為魂
數(shù)字媒體技術(shù)主要是服務(wù)文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè),藝術(shù)素養(yǎng)是數(shù)字媒體專業(yè)的靈魂。隨著經(jīng)濟(jì)全球化趨勢的發(fā)展、科技水平的提高和消費(fèi)者需求的轉(zhuǎn)變,世界經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)格局發(fā)生了前所未有的變化,文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)開始成為這個(gè)新格局中的重要角色。眾所周知,“文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)是人本產(chǎn)業(yè),有賴于人的經(jīng)驗(yàn)、靈感、創(chuàng)新與創(chuàng)造能力”,數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)一般是依托計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)類專業(yè)發(fā)展起來的。通過對46份不同院校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)課程設(shè)置的分析,有13所院校開設(shè)了藝術(shù)類課程,占28%,開設(shè)的藝術(shù)類課程一般不超過3門,如素描、色彩等,當(dāng)然并不是說,沒開設(shè)藝術(shù)類課程的數(shù)字媒體專業(yè)就沒有對學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)意與藝術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng),但從另一側(cè)面可以說明,我們很多院校對學(xué)生的藝術(shù)素質(zhì)培養(yǎng)重視不夠。
“人才創(chuàng)意能力的高低可以用來評判一個(gè)社會(huì)發(fā)展水平的高下”,創(chuàng)意更是所有數(shù)字媒體、藝術(shù)設(shè)計(jì)、廣告等專業(yè)課程的靈魂與核心。然而,雖然很多院校意識到開辦數(shù)字媒體專業(yè)首先是要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意能力,但由于考慮到學(xué)校的實(shí)際情況,如師資、資源缺乏等因素,卻有“按人下菜”之嫌。因?yàn)?,在我們設(shè)計(jì)的課程體系里卻很少出現(xiàn)專門訓(xùn)練藝術(shù)素質(zhì)與創(chuàng)意的課程。在課程的教學(xué)實(shí)踐中只側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生對某些專業(yè)技能的掌握,而忽視了創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。例如在平面設(shè)計(jì)課中,教師通常是在講授PS制作軟件的技術(shù)過程中讓學(xué)生實(shí)踐制作,并在學(xué)期末提交一副自己制作的圖片作品,卻很少在課程中提及構(gòu)圖、色彩,并且究竟什么樣的創(chuàng)意才符合當(dāng)代人的口味需求?;蛘呓處煏?huì)在教學(xué)中一味地拿外國優(yōu)秀作品來做案例分析,學(xué)西方文化的皮毛,學(xué)生卻不懂得作品背后的創(chuàng)意究竟是如何發(fā)生的。
數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)人才需要技術(shù)與藝術(shù)等人文素養(yǎng)的結(jié)合,例如在動(dòng)漫創(chuàng)作中,美國人抓住中國豐富的文化資源,根據(jù)曲折感人的花木蘭故事創(chuàng)作出《花木蘭》等驚世之作。因此,作為數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)人才,不僅要作為有所專長的技術(shù)性人才,
更要成為具備人文素養(yǎng)和文化品位的高素質(zhì)復(fù)合型人才。除了必須掌握扎實(shí)的專業(yè)技能外,還要具有豐
富的人文藝術(shù)知識與藝術(shù)修養(yǎng)。
三 方向?yàn)榛?/p>
數(shù)字媒體技術(shù)是一個(gè)綜合性專業(yè),通過大學(xué)四年的教育,不可能在數(shù)媒領(lǐng)域各方面都成為行家里手,但至少要在某一方面有所突出。要想真正成為一專多能的實(shí)用型人才,就需要在專業(yè)方向上優(yōu)化設(shè)置。專業(yè)方向的設(shè)置,一方面要考慮社會(huì)的需求,另一方面要考慮學(xué)校的實(shí)際。例如北京印刷學(xué)院、西安理工大學(xué)印包學(xué)院把出版印刷作為非常重要的方向之一,中國傳媒大學(xué)、北京電影學(xué)院把影視制作作為重要的人才培養(yǎng)方向,充分發(fā)揮各學(xué)校的優(yōu)勢資源,為優(yōu)化人才培養(yǎng)服務(wù)。
通過調(diào)研,在開設(shè)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的學(xué)校中,90%都設(shè)置了2個(gè)及以上的專業(yè)選修方向,可以讓學(xué)生在三、四年級根據(jù)自己的基礎(chǔ)與特點(diǎn)選擇不同的專業(yè)方向。如圖2所示,圖中橫軸為培養(yǎng)方向,縱軸為方向的院校數(shù)量,各學(xué)校專業(yè)方向設(shè)置較多的是游戲設(shè)計(jì)開發(fā)、動(dòng)畫設(shè)計(jì)開發(fā)、影視節(jié)目制作、數(shù)字媒體軟件開發(fā)等。但是,分析后也發(fā)現(xiàn)了不少問題,一是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)與數(shù)字媒體藝術(shù)專業(yè)的方向雷同,沒有體現(xiàn)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn);二是專業(yè)方向課程設(shè)置比較隨意,例如,有些院校設(shè)置的動(dòng)漫制作專業(yè)方向,就隨意地選擇了中國傳媒大學(xué)動(dòng)畫專業(yè)中的三到四門課程。
專業(yè)方向的設(shè)置是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的基礎(chǔ),專業(yè)方向設(shè)置一般要考慮以下因素:
(1)社會(huì)需求,社會(huì)需求決定了學(xué)生的就業(yè),決定了專業(yè)的生存與發(fā)展:
(2)學(xué)校的實(shí)際情況,要發(fā)揮學(xué)校的資源優(yōu)勢,揚(yáng)長避短;
(3)考慮學(xué)生的實(shí)際,例如二本院校開設(shè)的數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)應(yīng)突出應(yīng)用,即“有效使用信息技術(shù),而不是開發(fā)信息技術(shù)”;
(4)優(yōu)化專業(yè)方向課程體系的設(shè)計(jì),應(yīng)強(qiáng)調(diào)課程之間的內(nèi)在聯(lián)系,避免內(nèi)容交叉與重復(fù)。
四 實(shí)踐為根
數(shù)字媒體技術(shù)是一個(gè)應(yīng)用性非常強(qiáng)的專業(yè)。實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程與實(shí)踐體系的構(gòu)建非常重要,要培養(yǎng)出社會(huì)需要的人才,應(yīng)立足實(shí)踐,以實(shí)踐為根本。在數(shù)字媒體技術(shù)人才培養(yǎng)中,實(shí)踐教學(xué)的形式一般有三種,一是通過實(shí)驗(yàn)課程,二是通過集中實(shí)踐,三是通過企業(yè)實(shí)訓(xùn)。
通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),雖然各學(xué)校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)課程都安排有實(shí)驗(yàn)課程,但是實(shí)驗(yàn)課所占比例各不相同,總體來講,實(shí)驗(yàn)課的課時(shí)偏少,不利于應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。其中,只有近三分之一的人才培養(yǎng)方案中安排有3-5周的課程集中實(shí)踐,例如針對平面設(shè)計(jì)課程的1-2周計(jì)算機(jī)藝術(shù)設(shè)計(jì)實(shí)訓(xùn)、針對游戲類課程的1-2周游戲設(shè)計(jì)與開發(fā)實(shí)訓(xùn)等。極少數(shù)人才培養(yǎng)方案中明確了企業(yè)實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容與時(shí)間。總體看來,我國數(shù)字媒體人才培養(yǎng)實(shí)踐實(shí)訓(xùn)課程開設(shè)明顯不足。
結(jié)合數(shù)字媒體專業(yè)特點(diǎn),我們建議:
(1)加大實(shí)驗(yàn)課程比例,實(shí)驗(yàn)課程課時(shí)應(yīng)占總課時(shí)2/3以上,最好8課時(shí)以上的實(shí)驗(yàn)課程應(yīng)單列為相對獨(dú)立的課程;
(2)加大核心專業(yè)課程的集中實(shí)踐與實(shí)訓(xùn),集中實(shí)訓(xùn)課程應(yīng)以任務(wù)或案例形式呈現(xiàn),實(shí)訓(xùn)結(jié)果應(yīng)相對完整獨(dú)立,可評價(jià)。例如一個(gè)小型手機(jī)游戲的開發(fā)、一個(gè)片頭的設(shè)計(jì)與制作等。
(3)加大企業(yè)實(shí)訓(xùn)力度,通過校企聯(lián)合培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)媒產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與開發(fā)能力,企業(yè)實(shí)訓(xùn)時(shí)間至少應(yīng)在半年以上。同時(shí)鼓勵(lì)企業(yè)工程師和代課教師共同編寫實(shí)訓(xùn)教材,給學(xué)生上實(shí)訓(xùn)課程。
五 特色而立
各校的數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)應(yīng)以特色求生存、以特色求發(fā)展。所謂特色就是比較優(yōu)勢,就是人無我有,人有我優(yōu)的獨(dú)特優(yōu)勢。一個(gè)學(xué)校特色的創(chuàng)建與學(xué)校長期的文化積淀、區(qū)位優(yōu)勢等密切聯(lián)系,浙江大學(xué)的數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè),以培養(yǎng)數(shù)媒軟硬件產(chǎn)品研發(fā)人員為特色,他們數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的學(xué)生90%將繼續(xù)深造。中國傳媒大學(xué)、北京印刷學(xué)院的行業(yè)特色非常明顯,數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)建設(shè)很容易找到自己的特色。
但是,原有特色明顯的院校必定是少數(shù),大多數(shù)院校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)人才的培養(yǎng)沒有特色或特色不明顯。通過對各院校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案分析發(fā)現(xiàn),很多院校的課程設(shè)置雷同,不同院校的師資力量不同、生源質(zhì)量不同,相同的培養(yǎng)目標(biāo)與課程設(shè)置很難凸顯自己的特色。
那么,怎樣才能突出本校數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)的特色呢?一要努力挖掘本校長期積累起來的文化積淀。文化積淀是歷史形成的,要從本專業(yè)或相近專業(yè)辦學(xué)歷史中,總結(jié)提煉辦學(xué)特色。特色發(fā)展不能割斷歷史,另起爐灶,必須從母胎中培育,這樣才能使特色發(fā)展有一個(gè)堅(jiān)實(shí)的根基,同時(shí)也使一個(gè)學(xué)校的文化得以延續(xù)和提升。二要明確專業(yè)發(fā)展問題,準(zhǔn)確定位專業(yè)發(fā)展方向。專業(yè)特色的發(fā)展不能偏離學(xué)校發(fā)展的具體情境,否則就會(huì)失去發(fā)展的動(dòng)力與保障。特色的衡量標(biāo)準(zhǔn)不是外在形式上的特殊性,而是內(nèi)在的辦學(xué)質(zhì)量與辦學(xué)效益,特色是在解決專業(yè)發(fā)展中的問題中形成的,所以,只要找到專業(yè)發(fā)展中的主要問題,才能對專業(yè)發(fā)展準(zhǔn)確定位。三要尋找核心競爭力,確立比較優(yōu)勢。找到專業(yè)發(fā)展問題后,解決問題的途徑可能有很多種,每一條途徑都可以形成特色。如教學(xué)管理方面、教學(xué)模式與方式方面,充分利用地域優(yōu)勢或周邊資源對人才的培養(yǎng)等方面,都可以形成自己的特色。四要整合資源,重點(diǎn)突破。在專業(yè)開設(shè)前,可能很多資源分散在不同部門或領(lǐng)域,圍繞專業(yè)建設(shè)集中優(yōu)勢資源為人才培養(yǎng)服務(wù),有利于專業(yè)特色的培育。
六 應(yīng)用為本
數(shù)字媒體專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)指向應(yīng)用,要堅(jiān)持應(yīng)用為本。這里的應(yīng)用主要指圍繞數(shù)媒行業(yè)某一領(lǐng)域的需求培養(yǎng)的“適用”人才。培養(yǎng)目標(biāo)的定位、核心能力的構(gòu)建、課程體系的設(shè)置都是為培養(yǎng)“適用”人才服務(wù)的。大多數(shù)本科院校對人才培養(yǎng)目標(biāo)定位在“應(yīng)用型高級人才”,作為工科專業(yè)的數(shù)字媒體專業(yè),課程設(shè)置更應(yīng)該堅(jiān)持“應(yīng)用為本”的理念。
目前我國開辦數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的院校有985院校、211院校和普通本科院校,但大部分集中在普通本科院校。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),有很多普通本科院校課程設(shè)置向重點(diǎn)院??拷?,當(dāng)然不否認(rèn)有一部分學(xué)生將來要讀碩士與博士,但大部分學(xué)生還是要面向市場。關(guān)鍵是人才培養(yǎng)定位問題,這在理論上看起來分辨得很清楚,但實(shí)踐中有所偏離。
數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)要堅(jiān)持“應(yīng)用為本”,我們認(rèn)為要做到以下幾方面:一是課程體系的構(gòu)建要契合應(yīng)用型人才的培養(yǎng)。要改變基礎(chǔ)理論教學(xué)課時(shí)比例過高,學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力不足的情況。二要改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式與教學(xué)方式。傳統(tǒng)的教學(xué)模式是教師講、學(xué)生聽,不能發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性,數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)決定了應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué),要走校企聯(lián)合培養(yǎng)的模式,應(yīng)加強(qiáng)新的課程理念下的活動(dòng)類課程的建設(shè)。三要改變傳統(tǒng)的評價(jià)方式。期末一張?jiān)嚲淼脑u價(jià)方式對數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)大部分課程是不適用的,必須要將作品評價(jià)、項(xiàng)目報(bào)告評價(jià)、創(chuàng)意報(bào)告評價(jià)等引入評價(jià)體系中。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);實(shí)踐;多維;教材
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”是在20世紀(jì)60年代中期才設(shè)立的一門課程。它主要討論在軟件開發(fā)過程中的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中的若干基本問題[1]:1)問題的建模。如何把客觀世界的問題映射到計(jì)算機(jī)世界中?如何在計(jì)算機(jī)世界中表述和存儲客觀世界中的對象?它是算法處理的對象。2)問題的求解方法,即算法。3)算法的評價(jià)。評價(jià)算法的優(yōu)劣。算法是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的主要研究內(nèi)容。算法是計(jì)算機(jī)科學(xué)的核心,也是一種一般性的智能工具。“學(xué)習(xí)算法有助于人們對其他學(xué)科的理解,不管是化學(xué)、控制、甚至音樂,即使非計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,學(xué)習(xí)算法的理由也是非常充分的[2]?!币虼?,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是高級程序設(shè)計(jì)、編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、人工智能等課程的基礎(chǔ),它不僅被作為計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)(如計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、軟件工程、網(wǎng)絡(luò)工程等)的一門核心的專業(yè)基礎(chǔ)課;也是工科、理科、醫(yī)科等學(xué)科中許多專業(yè)的必修或選修專業(yè)基礎(chǔ)課。
“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程具有抽象性和實(shí)踐性??陀^世界中的問題在計(jì)算機(jī)中的表示與算法描述是抽象的,但算法的實(shí)現(xiàn)是實(shí)踐的,惟有通過實(shí)踐才能真正掌握課程內(nèi)容,達(dá)到學(xué)習(xí)目標(biāo)。通常在有限的課時(shí)內(nèi),教師主要講授的是抽象部分,此種情況下如果沒有相應(yīng)的實(shí)踐,課程的學(xué)習(xí)將如同在沙漠建房,難以落成。
因此,如何構(gòu)建能夠有效的實(shí)踐環(huán)節(jié),一直是教師關(guān)注的問題。
筆者結(jié)合“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程建設(shè),就多維一體的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行總結(jié),以期為“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)踐教學(xué)提供一定的參考和借鑒。
1 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)踐活動(dòng)層次
實(shí)踐是一切認(rèn)識活動(dòng)和知識的前提[3],學(xué)生的認(rèn)識主要是在實(shí)踐活動(dòng)中發(fā)展起來的[4]。筆者根據(jù)由淺入深、循序漸進(jìn)和創(chuàng)新能力獲得的規(guī)律,將課程實(shí)踐活動(dòng)按層次由低到高分為驗(yàn)證型實(shí)踐、設(shè)計(jì)型實(shí)踐、綜合型實(shí)踐和創(chuàng)新型實(shí)踐。
1.1驗(yàn)證型實(shí)踐
荀子說:“聞之,不若見之;見之,不若知之;知之,不若行之……行之,明也?!彬?yàn)證型實(shí)踐指通過運(yùn)行已實(shí)現(xiàn)的算法對書本知識及算法進(jìn)行對錯(cuò)性的驗(yàn)證。驗(yàn)證理論的實(shí)踐活動(dòng)使學(xué)生充分領(lǐng)悟知識的內(nèi)在意蘊(yùn),加深學(xué)生對基礎(chǔ)知識的理解,掌握基本實(shí)驗(yàn)技能,為后續(xù)較高層次的實(shí)踐活動(dòng)奠定基礎(chǔ)。驗(yàn)證型實(shí)踐活動(dòng)從內(nèi)容上來講,它依附于課堂教學(xué),是課堂教學(xué)的延伸和補(bǔ)充。
1.2設(shè)計(jì)型實(shí)踐
設(shè)計(jì)型實(shí)踐指用所學(xué)的一個(gè)或若干個(gè)知識點(diǎn)去解決特定的問題。通過對問題的求解,了解知識的應(yīng)用場景,獲取知識的初步應(yīng)用能力。智慧來源于知識,但知識不會(huì)自然而然地達(dá)成智慧,需要通過實(shí)踐活動(dòng)對知識“內(nèi)化”和“活化”,起關(guān)鍵作用的是人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[5]。這里的知識是局部的,是一個(gè)個(gè)知識點(diǎn)。大量的設(shè)計(jì)練習(xí)是解決較復(fù)雜的問題的基礎(chǔ)。
1.3綜合型實(shí)踐
綜合型實(shí)踐是指將所學(xué)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)思想與方法,應(yīng)用到軟件開發(fā)的分析、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)等方面。綜合型實(shí)踐要用到課程的許多知識點(diǎn)。能力與智慧的獲得,絕不是簡單的累積,此處,1+1≠2。學(xué)習(xí)者可能掌握各個(gè)知識點(diǎn)及其各自的應(yīng)用,但不等于具備解決復(fù)雜問題的能力,盲人摸象的典故正說明這一點(diǎn)。通過綜合實(shí)踐,引導(dǎo)學(xué)生從全局的觀點(diǎn),認(rèn)識數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)課程的精髓和本質(zhì);指導(dǎo)學(xué)生如何綜合地將所學(xué)的知識應(yīng)用于軟件開發(fā)過程中。
1.4創(chuàng)新型實(shí)踐
創(chuàng)新型實(shí)踐是指能夠激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐活動(dòng)。培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的有較高綜合素質(zhì)的人才是當(dāng)代教育的目標(biāo),也是學(xué)校教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。但“人的發(fā)展以人在不同經(jīng)驗(yàn)方式中發(fā)展為前提[5]”,創(chuàng)新型實(shí)踐旨在通過實(shí)踐活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力,由舊知識建構(gòu)新知識,達(dá)到學(xué)習(xí)的目標(biāo)。
2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施
實(shí)踐活動(dòng)的參與者有教師和學(xué)生兩方。學(xué)生是實(shí)踐的主體,旨在運(yùn)用所學(xué)的知識和理論發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、嘗試解決問題,目的是提高解決問題的能力。教師是引導(dǎo)者,為學(xué)生提供必要的實(shí)踐環(huán)境和條件,當(dāng)學(xué)生遇到困難時(shí),給予指導(dǎo);對學(xué)生的實(shí)踐成果給予評定,使他們不斷進(jìn)取。
2.1驗(yàn)證型實(shí)踐
對驗(yàn)證型實(shí)踐的處理方式有兩種。一種是作為課程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。此法的不妥之處在于:1)在有限的實(shí)驗(yàn)課時(shí)內(nèi),只能完成驗(yàn)證工作的很少一部分;2)如果把驗(yàn)證作為課程實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容,那高一層次的設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)就沒有時(shí)間了。另一種方式是完全由學(xué)生自我解決。持該觀點(diǎn)者認(rèn)為,算法的實(shí)現(xiàn)是學(xué)生在學(xué)過高級程序設(shè)計(jì)語言后應(yīng)該能解決的問題,不是本課程應(yīng)該關(guān)注的。其實(shí),算法描述和算法實(shí)現(xiàn)之間是有距離的,這如同一臺機(jī)器的構(gòu)造和機(jī)器生產(chǎn)工藝流程之間的區(qū)別一樣,能夠跨越這個(gè)距離的學(xué)生很少,即使有的學(xué)生具備這個(gè)能力,但因時(shí)間、精力所限,也不可能實(shí)現(xiàn)教材中的所有算法。
一個(gè)人接受科學(xué)教育的最大收獲是那些能夠受用一生的智能工具。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)正屬于這類教育的內(nèi)容。通過學(xué)習(xí)算法,學(xué)生一方面開擴(kuò)眼界,培養(yǎng)正確的思維方法,更重要的是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹的典型數(shù)據(jù)模型和實(shí)現(xiàn),是一種可以用于解決復(fù)雜問題的工具。如果學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)只是紙上談兵,就不可能學(xué)會(huì)工具的使用,就無法用工具去解決問題呢?所以,無論從學(xué)習(xí)者的認(rèn)知所需還是從課程的學(xué)習(xí)目的來看,以適當(dāng)?shù)姆绞綆椭鷮W(xué)生掌握典型的數(shù)據(jù)模型的實(shí)現(xiàn)是必須的。因此,上述兩種方法均不可取。我們的做法是由教師實(shí)現(xiàn)這些數(shù)據(jù)模型并把源程序提供給學(xué)生,學(xué)生利用課余時(shí)間自行進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),具體任務(wù)如下。
1) 教師。①給出教材中相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)后的源程序;②給出程序設(shè)計(jì)說明,方便學(xué)生理解程序的結(jié)構(gòu)與功能;③給出思考題,引導(dǎo)學(xué)生閱讀源程序和理解源程序;④給出操作說明和測試用例,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行正確性地驗(yàn)證和更全面地理解算法。
2) 學(xué)生。①理解相關(guān)背景知識;②根據(jù)程序設(shè)計(jì)說明和思考題閱讀源程序;③根據(jù)操作說明運(yùn)行源程序的測試用例,并進(jìn)行結(jié)果分析;④回答思考題。
為了督促學(xué)生進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)踐,要求學(xué)生將任務(wù)③、④的工作記錄作為作業(yè)上交;教師利用課堂提問,抽檢和討論部分源程序的運(yùn)行結(jié)論。
2.2設(shè)計(jì)型實(shí)踐
設(shè)計(jì)型實(shí)踐活動(dòng)分為兩個(gè)部分,一是課程實(shí)驗(yàn),二是作業(yè)。
2.2.1課程實(shí)驗(yàn)
鑒于實(shí)踐對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)的重要作用,一般會(huì)拿出課時(shí)的1/5~1/4用于課程實(shí)驗(yàn)。針對課程實(shí)驗(yàn),教師與學(xué)生的工作分別如下。
1) 教師。①給出問題描述,提出問題解決的基本要求,如采用的知識點(diǎn)、輸入輸出要求、算法復(fù)雜度等;②對問題進(jìn)行初步分析,必要時(shí)給出邏輯設(shè)計(jì)和存儲設(shè)計(jì)的建議;③酌情給出算法描述;④給出若干測試用例,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行功能測試,領(lǐng)會(huì)健壯的程序設(shè)計(jì);⑤給出實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫要求,包含問題描述、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能劃分和算法設(shè)計(jì)、界面設(shè)計(jì)、運(yùn)行與測試、總結(jié)與心得、源程序等。
2) 學(xué)生。①分析問題;②定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);③給出算法描述;④編程實(shí)現(xiàn)算法;⑤用測試用例測試程序,記錄運(yùn)行結(jié)果;⑥寫出符合要求的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。
教師通過檢查源程序運(yùn)行情況和批閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告,了解和評定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況。
2.2.2作業(yè)
作業(yè)題分為兩類:基本概念題和算法設(shè)計(jì)題。部分算法設(shè)計(jì)題要求學(xué)生編程實(shí)現(xiàn),以彌補(bǔ)課堂設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的不足。對于這部分實(shí)踐活動(dòng),教師布置題目,通過批改作業(yè),檢查學(xué)生的完成情況。學(xué)生編程實(shí)現(xiàn)題目,將設(shè)計(jì)思路、算法和運(yùn)行結(jié)果形成作業(yè)上交。
2.3課程設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)對應(yīng)于綜合實(shí)踐活動(dòng)。對于計(jì)算機(jī)相關(guān)專業(yè)的學(xué)生來說,在“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程學(xué)習(xí)結(jié)束后,通過前期的驗(yàn)證和設(shè)計(jì)實(shí)踐,具備一定的綜合使用課程知識解決問題的能力和規(guī)范的程序設(shè)計(jì)能力。所以,一般在課程結(jié)束后,單獨(dú)有1~2周的“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”課程設(shè)計(jì),教師與學(xué)生的工作分別如下。
1) 教師。①制定課程設(shè)計(jì)實(shí)施計(jì)劃書。給出課程設(shè)計(jì)的目的和要求、日程安排、考核方法及分組情況等。②給出問題描述。區(qū)別于設(shè)計(jì)題,這里的問題一般較復(fù)雜,實(shí)現(xiàn)的源碼,一般均在500行以上,甚至千余行。③提出設(shè)計(jì)要求,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行概要分析??煞譃榛疽蠛洼^高要求,與不同層次的學(xué)生的能力相對應(yīng)。④設(shè)計(jì)提示。綜合設(shè)計(jì)的問題解決,通常包含多個(gè)算法,對其別難的、學(xué)生不易想到的要點(diǎn)給出提示。⑤提出課程設(shè)計(jì)報(bào)告的寫作要求。包含需求分析、概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、調(diào)試分析、測試分析、總結(jié)與體會(huì)、使用說明及源程序等。
2) 學(xué)生。①根據(jù)實(shí)施計(jì)劃書的進(jìn)度要求、問題描述和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行“概要設(shè)計(jì)詳細(xì)設(shè)計(jì)調(diào)試測試”的問題求解;②接受系統(tǒng)檢查;③撰寫符合要求的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。
教師通過作品檢查和批閱課程設(shè)計(jì)報(bào)告給出學(xué)生的課程設(shè)計(jì)成績。教師通常在課程設(shè)計(jì)的最后一天,通過運(yùn)行系統(tǒng)和提問,檢查學(xué)生的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與完成情況。
2.4科技活動(dòng)
學(xué)生的創(chuàng)新能力來自科研實(shí)踐。科研實(shí)踐要因人而異,針對學(xué)有余力的學(xué)生,通過下列三種途徑提供科研實(shí)踐活動(dòng)。
2.4.1項(xiàng)目開發(fā)
通過項(xiàng)目鍛煉,培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究的工作方法和相互協(xié)作的精神。
1) 輔研。教師積極向?qū)W生介紹自己的研究方向和課題,吸納有特長和興趣的學(xué)生參加自己的項(xiàng)目研究,根據(jù)其知識結(jié)構(gòu),給學(xué)生布置力所能及的任務(wù),逐步深入。
2) 項(xiàng)目申報(bào)。積極鼓勵(lì)學(xué)生參與各級項(xiàng)目的申報(bào)。學(xué)生作為申報(bào)人并獲得資金的資助,能有效增加其完成項(xiàng)目的責(zé)任感與投入其中的熱情。
2.4.2社會(huì)實(shí)踐
“沒有經(jīng)驗(yàn)”被企業(yè)視為大學(xué)畢業(yè)生的最大弱項(xiàng)。參加社會(huì)實(shí)踐,是學(xué)生獲取經(jīng)驗(yàn)的最好途徑。學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的學(xué)生基本上是大二和大三的,這樣,他們有1~2個(gè)暑假,可以進(jìn)行社會(huì)實(shí)踐。教師向?qū)W生宣傳社會(huì)實(shí)踐的好處,介紹社會(huì)實(shí)踐場所。學(xué)生在寒暑假或平時(shí)課余時(shí)間,到某個(gè)單位短期工作或兼職工作,參與單位具體項(xiàng)目的工發(fā)。
2.4.3競賽
競賽是學(xué)生用理論知識解決實(shí)際問題的有效載體,是檢驗(yàn)、鍛煉、提高和展示學(xué)生科技創(chuàng)新能力的很好平臺。競賽所帶來的榮譽(yù)感,能夠有效激勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新熱情。常見的競賽有:校級的“希盟杯”電腦技能設(shè)計(jì)大賽、網(wǎng)頁設(shè)計(jì)大賽等;市級的“天翼杯”電腦技能大賽、科技創(chuàng)新大賽等;省級的“富士通”杯網(wǎng)頁網(wǎng)站設(shè)計(jì)大賽、大學(xué)生軟件設(shè)計(jì)大賽等;國家級的數(shù)學(xué)建模大賽、“挑戰(zhàn)杯”全國大學(xué)生科技作品競賽、軟件人才設(shè)計(jì)大賽等。
教師及時(shí)地把各種競賽信息通報(bào)給學(xué)生并組織學(xué)生申報(bào);組織好競賽作品的創(chuàng)作與指導(dǎo)工作;對參賽者和獲獎(jiǎng)?wù)呓o予一定的獎(jiǎng)勵(lì),并對參賽作品進(jìn)行展示和宣傳,擴(kuò)大活動(dòng)效果,以吸引更多的學(xué)生參與競賽活動(dòng)。
3 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”實(shí)踐平臺
為了使數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)踐活動(dòng)能夠順利進(jìn)行,我們編寫了《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教程》[6],創(chuàng)建了“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)站”作為實(shí)踐教學(xué)實(shí)施平臺。
3.1 《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教程》教材建設(shè)
本書含蓋了1―3層的實(shí)踐活動(dòng)的素材和實(shí)施指導(dǎo)。全書分為三篇:驗(yàn)證篇、設(shè)計(jì)篇和綜合篇。
1) 驗(yàn)證篇。詳述《數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)》[1]教材中相關(guān)算法的實(shí)現(xiàn)。本篇首章介紹算法到程序轉(zhuǎn)換的基本步驟及需要注意的問題;給出了進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的步驟;同時(shí)介紹了實(shí)驗(yàn)環(huán)境。其余各章按教材教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行編排。每個(gè)應(yīng)用程序的敘述采用一致的結(jié)構(gòu),由如下四個(gè)部分組成:①程序設(shè)計(jì)。給出數(shù)據(jù)的類定義和程序結(jié)構(gòu)圖。②源程序。方便學(xué)習(xí)者研習(xí)程序設(shè)計(jì)思路、程序結(jié)構(gòu)、改進(jìn)程序以及更好地操作程序。③程序運(yùn)行。給出程序操作方法介紹及程序運(yùn)行界面。④思考題。引導(dǎo)學(xué)習(xí)者更深入地理解程序、程序所實(shí)現(xiàn)的算法、程序所采用的存儲結(jié)構(gòu)以及可改進(jìn)之處。
2) 設(shè)計(jì)篇。針對一定的知識點(diǎn)給出不同難易程度的設(shè)計(jì)題,作為課程實(shí)驗(yàn)和課后程序設(shè)計(jì)素材。本篇介紹了設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)內(nèi)容;提供了實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式,并給出一個(gè)實(shí)驗(yàn)報(bào)告案例。其余各章按教材教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行編排,每個(gè)設(shè)計(jì)題由以下五個(gè)部分組成:①問題描述。給出問題背景,提出需要解決的問題。②基本要求。給出算法實(shí)現(xiàn)時(shí)對數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)、存儲結(jié)構(gòu)、功能設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)輸入或輸出上的要求。③實(shí)現(xiàn)提示。對算法設(shè)計(jì)給出必要的提示或偽碼描述。④測試與運(yùn)行。給出測試案例。⑤思考題。提出相關(guān)問題或更高設(shè)計(jì)要求。
3) 綜合篇。針對一個(gè)以上的知識點(diǎn)給出綜合設(shè)計(jì)題,可以作為課程設(shè)計(jì)素材。全篇首章給出有關(guān)綜合設(shè)計(jì)項(xiàng)目涵蓋的內(nèi)容、綜合設(shè)計(jì)報(bào)告格式以及綜合設(shè)計(jì)成績評定準(zhǔn)則等。其余各章按設(shè)計(jì)任務(wù)編排,每個(gè)項(xiàng)目任務(wù)的敘述由以下三個(gè)部分組成:①問題描述。給出問題背景,提出需要解決的問題。②設(shè)計(jì)要求。提出項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)時(shí)功能上需求,分為基本要求和較高要求。③實(shí)現(xiàn)提示。對數(shù)據(jù)組成形式、相關(guān)算法設(shè)計(jì)上給出必要的提示。
該教材充分考慮了學(xué)習(xí)者進(jìn)行1―3層次的實(shí)踐活動(dòng)的可能需求。驗(yàn)證程序使用菜單界面,結(jié)構(gòu)統(tǒng)一,操作簡單;設(shè)計(jì)篇和綜合篇內(nèi)容豐富,提供了各種難易程度、且有一定實(shí)用性或趣味性的題目,可以為學(xué)習(xí)者提供全程指導(dǎo)。
3.2數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)站
該網(wǎng)站分為用戶管理、學(xué)生主頁和老師主頁三個(gè)部分,其功能如圖1所示。
圖1 “數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)平臺”系統(tǒng)功能
3.2.1學(xué)生主頁
以學(xué)生身份登錄系統(tǒng)后進(jìn)入學(xué)生主頁,從中查看實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容、聯(lián)系教師,上傳作業(yè)、在線交流等。頁面中包括課程實(shí)驗(yàn)、課程實(shí)訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、作品展示等。
1) 課程實(shí)驗(yàn):提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書及實(shí)驗(yàn)上傳功能。
2) 作品展示:提供經(jīng)典算法設(shè)計(jì)案例、優(yōu)秀學(xué)生作品展示、典型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其基本操作的算法動(dòng)畫演示等。
3) 課程實(shí)訓(xùn):提供習(xí)題、試題、典型題解、最新題庫等。
4) 課程設(shè)計(jì):提供課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書、課程設(shè)計(jì)作品上傳等。
3.2.2教師界面
以教師身份登錄系統(tǒng)后進(jìn)入教師主頁。教師通過該頁面,公告,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)(即課外設(shè)計(jì))、課程設(shè)計(jì)、作品、學(xué)生、教師等相關(guān)信息的管理。
1) 公告管理:實(shí)施公告的編輯、及公告的數(shù)據(jù)庫管理等。
2) 課程實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)相關(guān)內(nèi)容;查看學(xué)生上傳的課程實(shí)驗(yàn)源程序與報(bào)告。
3) 課程實(shí)訓(xùn):實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)問題及對問題庫的數(shù)據(jù)庫管理。
4) 課程設(shè)計(jì):課設(shè)指導(dǎo)相關(guān)材料;對學(xué)生上傳作業(yè)進(jìn)行管理。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)為學(xué)生和教師帶來了很大的方便,通過網(wǎng)絡(luò)突破時(shí)間和空間的限制,方便教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的專題交流,為學(xué)生提供豐富的素材。
4結(jié)語
實(shí)踐教學(xué)是“數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”教學(xué)中不可缺少的環(huán)節(jié),對課程學(xué)習(xí)成效起著決定性的作用。筆者根據(jù)課程特點(diǎn)和創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo),提出按驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、綜合和創(chuàng)新四個(gè)層次的實(shí)踐活動(dòng),對教材和網(wǎng)站的建設(shè)進(jìn)行了積極探索,構(gòu)建了一個(gè)多維一體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)實(shí)踐教學(xué)體系。經(jīng)過多年的實(shí)踐,已經(jīng)取得了明顯的成效,考研率逐年提高;學(xué)生在各級比賽中獲獎(jiǎng)越來越多,等級也逐步提高。
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Multidimensional Practice Teaching System of Data Structure
XU Hui, GUO Rongxiang, ZHOU Jianmei
(School of Computer Sci. & Tech., Nantong University , Nantong 2260019, China)
Abstract: Practice in teaching of Data Structure is a key to affect learning. In this paper, the practice actives are divided into four level from easy to complication, they are test and verify, design, integration and innovation. The division is corresponded to the aim of the course learning and creative ability of students as a precondition. The implementation method of the practice is discussed from the role of teachers and students respectively and auxiliary textbook and website is introduced. The multidimensional one of Data Structure practice teaching system is constructed based on these ideas and materials.
一、中職學(xué)校人才培養(yǎng)模式改革過程中存在的問題
縱觀現(xiàn)階段各中職學(xué)校的人才培養(yǎng)模式改革實(shí)施情況,雖然各有特色,但在現(xiàn)階段水平下,還存在著很多共性的問題,如師傅團(tuán)隊(duì)水平參差不齊,考核、評價(jià)、反饋、交流不及時(shí),企業(yè)崗位與人才培養(yǎng)對接不及時(shí)等。
1.師傅團(tuán)隊(duì)水平參差不齊
校企共建師資隊(duì)伍是人才培養(yǎng)模式試點(diǎn)工作的重要任務(wù)。企業(yè)師傅作為主體之一,他們雖然有很豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),但多數(shù)沒有接受過正規(guī)的教師資格培訓(xùn),教育基礎(chǔ)理論相對缺乏,執(zhí)教能力較弱,很難完成教育性的實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。與此同時(shí),學(xué)生平時(shí)在學(xué)校學(xué)習(xí)理論知識,突然到真實(shí)的工作場景中學(xué)習(xí),對企業(yè)崗位不了解,需要一個(gè)適應(yīng)期。學(xué)生技術(shù)不熟練,也會(huì)影響企業(yè)參與人才培養(yǎng)的積極性。
2.考核、評價(jià)、反饋、交流不及時(shí)
立足現(xiàn)階段的考核評估情況,建立比較完善的各類考核評價(jià)制度,大多通過評選優(yōu)秀師傅和優(yōu)秀學(xué)徒對師傅和學(xué)生進(jìn)行評價(jià)。筆者在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn),目前的考核評價(jià)大多通過企業(yè)師傅每天進(jìn)行紙質(zhì)考核、學(xué)生每天寫總結(jié)的形式進(jìn)行,而這樣的考核評價(jià)方式還都停留在原始層面上,具有一定滯后性,不能及時(shí)將學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)過程中出現(xiàn)的問題反饋給學(xué)生。
3.企業(yè)崗位與人才培養(yǎng)對接不及時(shí)
企業(yè)崗位需求與人才培養(yǎng)的有效對接是校企合作培養(yǎng)人才的重要內(nèi)容。企業(yè)的基本情況怎么樣,設(shè)置有哪些崗位,崗位職責(zé)是什么,哪些人才可以為企業(yè)所用,這些問題是學(xué)生和企業(yè)迫切需要了解的,但因?yàn)槿狈ο鄳?yīng)的平臺導(dǎo)致信息的閉塞。企業(yè)反應(yīng)找不到優(yōu)秀的員工,學(xué)生也抱怨找不到合適的工作崗位。這就需要為其搭建一個(gè)橋梁。
二、“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下中職學(xué)校人才培養(yǎng)模式改革的實(shí)施策略
“互聯(lián)網(wǎng)+”將教育信息化提高到前所未有的高度。隨著信息化進(jìn)程強(qiáng)烈地激發(fā)教育教學(xué)的理念和方法變革,網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺以其大規(guī)模的學(xué)習(xí)人數(shù)、開放的學(xué)習(xí)空間、在線實(shí)時(shí)互動(dòng)和智能評價(jià)等優(yōu)勢引發(fā)了教育史上的再次革命。
1.“互聯(lián)網(wǎng)+教育”思維為人才培養(yǎng)提供了新思路
在開放的大背景下,全球性的知識庫正在加速形成,優(yōu)質(zhì)教育資源正得到極大程度的充實(shí)和豐富,這些資源通過互聯(lián)網(wǎng)連接在一起,使得人們隨時(shí)、隨事、隨地都可以獲取他們想要的學(xué)習(xí)資源。一方面,互聯(lián)網(wǎng)極大地放大了優(yōu)質(zhì)教育資源的作用和價(jià)值,另一方面,憑借大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等技術(shù)優(yōu)勢,加上“免費(fèi)使用”的互聯(lián)網(wǎng)思維方式,互聯(lián)網(wǎng)在教育領(lǐng)域掀起了一股革命性的浪潮。新的人機(jī)交互模式、人工智能等帶來的不僅僅是教育技術(shù)的革新,更有教育觀念、教育體制、教學(xué)方式、人才培養(yǎng)過程的深刻變化。因此,學(xué)??梢試L試?yán)眯畔⒒侄?,搭建一個(gè)包含課程資源、考核評估、人才供需三個(gè)內(nèi)容的信息化平臺,助推人才培養(yǎng)改革的深入實(shí)施。
2.積極探索搭建信息化平臺
一是課程資源平臺。隨著互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)迅猛發(fā)展,“在線教育”“翻轉(zhuǎn)課堂”“MOOCs”等基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué)方式不斷顛覆著傳統(tǒng)的教學(xué),也給師生帶來觀念和視聽上的沖擊。
那么,針對師傅團(tuán)隊(duì)的不足,學(xué)??蓢L試?yán)眯畔⒒侄伍_發(fā)、整合各類課程,如從最小的具有獨(dú)立性的知識點(diǎn)、技能點(diǎn)入手,以微課為知識片段,系統(tǒng)開發(fā)微課程;再運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)平臺,對微課程進(jìn)行組合開發(fā),形成優(yōu)質(zhì)的線上課程,建立數(shù)字化資源庫,供學(xué)生選擇。一旦這樣的課程資源建成,學(xué)生在下企業(yè)之前便可自己進(jìn)入平臺或者由專業(yè)課老師統(tǒng)一組織觀看這些教學(xué)視頻,預(yù)先熟悉企業(yè)的具體工作崗位和操作流程,將這些新知識、新技能吸收、內(nèi)化,再帶著學(xué)習(xí)過程中遇到的問題參與實(shí)踐過程,通過與師傅、同學(xué)的互動(dòng)交流,實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù),習(xí)得新技能。
通過分階段實(shí)施:第一階段,可以通過開發(fā)模擬軟件、企業(yè)連線課堂,與企業(yè)專家實(shí)時(shí)連線、專業(yè)教師開發(fā)微課程等形式,與企業(yè)師傅一起開發(fā)基于專業(yè)群的共性課程,為學(xué)生下企業(yè)、走向真實(shí)工作崗位奠定基礎(chǔ);第二階段,在這一形式成熟運(yùn)作之后,學(xué)校再積極尋找愿意合作的企業(yè),與企業(yè)師傅共同開發(fā)關(guān)于企業(yè)生產(chǎn)過程的微視頻,既用于在校學(xué)生,也可用于該企業(yè)員工的培訓(xùn)。
二是考核評估平臺。針對考核、評價(jià)、反饋、交流的滯后性,學(xué)??蓢L試開發(fā)專門的平臺或者微博(QQ群、微信群等),企業(yè)師傅、學(xué)校導(dǎo)師、學(xué)生等相關(guān)人員及時(shí)記錄并上傳照片、教學(xué)日志、任務(wù)書等,對學(xué)生的每個(gè)項(xiàng)目、每一環(huán)節(jié)進(jìn)行考核評價(jià)。同時(shí),可以邀請第三方專業(yè)的評估師定期到企業(yè)中巡查學(xué)生的實(shí)踐情況,綜合各種情況對學(xué)生進(jìn)行客觀評估,并將考核信息上傳至平臺或者微博,以便于家長、學(xué)校、企業(yè)等打開網(wǎng)站,就能直接、適時(shí)地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,及時(shí)參與到學(xué)生的培養(yǎng)中。
嘗試初期,學(xué)??缮暾垖iT的微博,并在校園網(wǎng)專門欄目設(shè)置鏈接,學(xué)生每期下企業(yè)可以班級為單位建子微博。當(dāng)這一方式成熟之后,可以通過建立專門的系統(tǒng)或者平臺。一方面方便實(shí)時(shí)跟蹤、評價(jià)和考核;另一方面,為學(xué)徒提供交流討論平臺,他們把自己在實(shí)踐中的感悟、所學(xué)所得共同分享,在網(wǎng)絡(luò)的世界里進(jìn)行自主探究式學(xué)習(xí),相互取長補(bǔ)短。此外,平臺的建立還可以直觀展示我校人才培養(yǎng)模式改革的成果。
三是人才供需平臺。網(wǎng)站可包含以下信息,如企業(yè)介紹、企業(yè)崗位設(shè)置情況、招聘信息、企業(yè)文化等,方便學(xué)生打開網(wǎng)站便可了解到企業(yè)最新的崗位動(dòng)向,根據(jù)個(gè)人特長和需求進(jìn)行崗位申請;同時(shí),此網(wǎng)站還應(yīng)包含學(xué)生在企業(yè)的考核情況,作為企業(yè)招聘時(shí)的參考。
此外,該網(wǎng)站還面向初中生開放,方便初中生了解自己感興趣的企業(yè)和職業(yè)崗位,為學(xué)校吸納優(yōu)秀生源。
三、信息化平臺的輻射推廣價(jià)值
中職學(xué)校人才培養(yǎng)模式改革的信息化平臺正是將教育信息化與選擇性教育相結(jié)合的一次探索。然而,信息化平臺的搭建并非一蹴而就,而是涉及方方面面,因此可以有步驟、分階段地進(jìn)行。
1.以點(diǎn)到面,試點(diǎn)先行
以點(diǎn)到面,以某一專業(yè)為試點(diǎn),搭建平臺,完善之后,推廣到其他專業(yè),促進(jìn)理實(shí)一體化發(fā)展。
2.延長跨度,全程滲透
待這一平善之后,將不僅限于學(xué)生在企業(yè)實(shí)習(xí)階段,而是要將其延長至學(xué)生在校的整個(gè)過程,運(yùn)用到學(xué)生培養(yǎng)的各個(gè)階段,學(xué)生進(jìn)入學(xué)校開始便可以享受到其帶來的便利,畢業(yè)后也可通過這一平臺進(jìn)行分享交流。
3.總結(jié)經(jīng)驗(yàn),示范引領(lǐng)
試點(diǎn)學(xué)校要不斷完善這一平臺,積極總結(jié)經(jīng)驗(yàn),積累典型案例,充分發(fā)揮引領(lǐng)示范作用,為其他中職學(xué)校提供借鑒。
關(guān)鍵詞:“互聯(lián)網(wǎng)+”;MOOC;教學(xué)改革;機(jī)床數(shù)控技術(shù)
隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的日益成熟,以及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施功能的不斷提升,基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)功能的“互聯(lián)網(wǎng)+”促進(jìn)了教育行業(yè)的變革和發(fā)展,有效解決了傳統(tǒng)課堂教學(xué)存在的諸多不足。教育部印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展(2011-2020年)規(guī)劃》和《2017年教育信息化工作要點(diǎn)》對高校教師的信息化教育發(fā)展提出了整體的部署和明確的要求,旨在提高教師的信息化教育技能,保證教育教學(xué)質(zhì)量,完善教育信息化基礎(chǔ)環(huán)境建設(shè),加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)空間應(yīng)用廣度與深度,適應(yīng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下的教育發(fā)展改革要求。[1]MOOC(MassiveOpenOnlineCourse)教育模式,即大規(guī)模開放在線課程,又稱為“慕課”,是基于連通主義理論和網(wǎng)絡(luò)化學(xué)習(xí)的開放教育學(xué)而發(fā)展起來的新型在線課程模式,具有教學(xué)內(nèi)容豐富、實(shí)現(xiàn)方式多樣化、學(xué)習(xí)主動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn),學(xué)習(xí)者可以基于自身學(xué)習(xí)需求選擇合適的課程,能夠有效提升教與學(xué)的互動(dòng)性和開放性。本文以《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》課程教學(xué)為例,對MOOC教學(xué)模式的應(yīng)用和發(fā)展進(jìn)行深入研究。[2]
一、“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的教育教學(xué)特征
“互聯(lián)網(wǎng)+”就是指“互聯(lián)網(wǎng)+各個(gè)傳統(tǒng)行業(yè)”,但其并非簡單的疊加。《國務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見》指出,“互聯(lián)網(wǎng)+”通過將互聯(lián)網(wǎng)信息通信技術(shù)與傳統(tǒng)行業(yè)進(jìn)行深入融合和演變,實(shí)現(xiàn)社會(huì)資源的優(yōu)化配置和集成,促進(jìn)了社會(huì)生產(chǎn)能力水平和創(chuàng)造力水平的發(fā)展,是在知識社會(huì)創(chuàng)新2.0推動(dòng)下發(fā)展起來的互聯(lián)網(wǎng)形態(tài)演進(jìn)和社會(huì)發(fā)展形態(tài)。在教育領(lǐng)域,“互聯(lián)網(wǎng)+”可以面向不同層次和類型的人群提供開放式的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,豐富了教學(xué)手段和教學(xué)模式,優(yōu)化了教學(xué)行為和學(xué)習(xí)效率,并有效推動(dòng)了傳統(tǒng)“課堂教育”方式向現(xiàn)代“智慧教育”的轉(zhuǎn)變?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”是建立在現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)基礎(chǔ)上的一種新型教育形態(tài),它以受教育者為主體,通過多種網(wǎng)絡(luò)交互方式實(shí)現(xiàn)學(xué)生、教師與學(xué)校之間的聯(lián)系和通信。[3]“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的教育并不僅僅是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在教育教學(xué)中的簡單應(yīng)用,而是教育與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合與變革,其主要的特征如下:第一,在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下,教育領(lǐng)域中存在著諸多不同教育層面的跨界交互,并在跨界交互過程中得到了新的教育形態(tài)。該模式將教學(xué)、課程、考試、管理、考核、就業(yè)等教育元素通過互聯(lián)網(wǎng)有效整合連接為一體,實(shí)現(xiàn)教育水平和教學(xué)質(zhì)量的升級。例如微課、MOOC、SPOC(SmallPrivateOnlineCourse)[4]、云端大學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等線上課程教學(xué)方式就是“互聯(lián)網(wǎng)+課程”的典型代表。[5]第二,“互聯(lián)網(wǎng)+教育”體現(xiàn)了教育的創(chuàng)新性和開放性,并使傳統(tǒng)教育模式產(chǎn)生了重要的變革和進(jìn)步?;ヂ?lián)網(wǎng)可以將網(wǎng)絡(luò)視頻、虛擬現(xiàn)實(shí)、智能移動(dòng)通訊、在線語音、云搜索、大數(shù)據(jù)分析等新技術(shù)融合到教育教學(xué)過程中,形成不同的創(chuàng)新教育新模式,通過集成豐富的網(wǎng)絡(luò)資源,構(gòu)建不同類型的創(chuàng)新性教育眾創(chuàng)空間和學(xué)習(xí)平臺。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開放性決定了“互聯(lián)網(wǎng)+教育”模式可以解決傳統(tǒng)課堂教育的局限性問題,使教育資源可以走出學(xué)校,實(shí)現(xiàn)共享。第三,“互聯(lián)網(wǎng)+教育”可以實(shí)現(xiàn)不同教育主體間的關(guān)系優(yōu)化和結(jié)構(gòu)重組,使學(xué)習(xí)者在充分掌握教育教學(xué)資源信息的條件下,具有獨(dú)立的受教育選擇權(quán)和教學(xué)質(zhì)量監(jiān)督權(quán),教師、學(xué)生以及教育機(jī)構(gòu)三者之間的作用和角色發(fā)生了改變,學(xué)習(xí)者的主體地位能夠得到更充分的體現(xiàn)?!盎ヂ?lián)網(wǎng)+教育”模式通過為學(xué)習(xí)者提供多元化的教學(xué)手段和共享平臺,可以擺脫課堂教學(xué)的位置和時(shí)間局限性,為實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地與終身學(xué)習(xí)提供了可能。
二、MOOC教學(xué)模式的發(fā)展和意義
基于MOOC的開放式在線課程教學(xué)模式是“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下實(shí)現(xiàn)教育共享化和國際化的重要途徑。MOOC的概念是由加拿大愛德華王子島大學(xué)和國家人文教育技術(shù)應(yīng)用研究院于2008年提出的。[6]斯坦福大學(xué)于2011年將《人工智能導(dǎo)論》課程免費(fèi)共享于網(wǎng)絡(luò),多達(dá)16萬名學(xué)習(xí)者對此課程進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí),這標(biāo)志著MOOC取得了重大突破并進(jìn)入了高速發(fā)展階段。[7]北京大學(xué)和清華大學(xué)于2013年5月加入了在線教育平臺edX,這標(biāo)志著MOOC教學(xué)模式正式被引進(jìn)中國。2013年7月,上海交通大學(xué)與在線教育平臺Coursera建立了合作關(guān)系,并宣布與北京大學(xué)、清華大學(xué)等諸多國內(nèi)高校共同建立中國的MOOC在線教育平臺。[8]2014年5月,由教育部創(chuàng)建的中國大學(xué)MOOC在線教育平臺正式投入使用,為學(xué)習(xí)者提供了免費(fèi)優(yōu)質(zhì)的知名高校MOOC教育資源。教育部于2015年出臺了《關(guān)于加強(qiáng)高等學(xué)校在線開放課程建設(shè)應(yīng)用與管理的意見》,推動(dòng)了開放在線課程的進(jìn)一步認(rèn)定和推廣。隨著MOOC發(fā)展浪潮在全球范圍內(nèi)的迅速推進(jìn),中國的傳統(tǒng)高等教育模式面臨著重大的挑戰(zhàn),同時(shí)也迎來了改革和發(fā)展的良好機(jī)遇。MOOC教學(xué)模式的突出特點(diǎn)是大規(guī)模性、微課程性以及分層教學(xué),學(xué)習(xí)者可以基于自己的時(shí)間安排完成學(xué)習(xí)任務(wù),不受傳統(tǒng)教學(xué)模式的時(shí)間和空間限制。但是,MOOC是無法取代正常教學(xué)環(huán)節(jié)的,其與傳統(tǒng)教學(xué)模式并非相互矛盾的,而應(yīng)該是相互促進(jìn)的。就目前的發(fā)展階段而言,以傳統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)為主,MOOC教學(xué)為輔的教學(xué)模式具有更高的教學(xué)質(zhì)量和效率。MOOC在現(xiàn)代大學(xué)教育中的意義主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):1.MOOC教學(xué)質(zhì)量高,教學(xué)資源多樣諸多世界一流大學(xué)都通過MOOC共享優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源,課程的講授者往往是學(xué)校的教學(xué)名師,課程制作精良,教學(xué)質(zhì)量得到了充分的保證,并有利于培養(yǎng)國際化人才。學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自己的興趣,通過互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)終端接受跨文化、跨國界的課程教學(xué),有效減少了外界干擾帶來的負(fù)面影響,提高學(xué)習(xí)效率,拓寬學(xué)習(xí)視野。2.MOOC學(xué)習(xí)成本低,無須繳納教學(xué)費(fèi)用MOOC基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行在線教學(xué),其注重的是教育資源的共享以及受教育者的學(xué)習(xí)過程,課程結(jié)束后并不提供任何學(xué)分和學(xué)位,也不需要交納任何的學(xué)習(xí)費(fèi)用,因此極大降低了學(xué)習(xí)者的受教育成本,有利于推進(jìn)全民素質(zhì)教育的進(jìn)一步實(shí)施,真正實(shí)現(xiàn)“有教無類”。3.MOOC促進(jìn)教師隊(duì)伍提升專業(yè)水平素養(yǎng)由于MOOC具有共享性和開放性,來自全球不同地區(qū)的學(xué)習(xí)者都可以通過互聯(lián)網(wǎng)接受在線課程的教學(xué)。教師的教學(xué)影響力得到了充分?jǐn)U大,不再局限于單一的課堂和班級。因此,要求教師隊(duì)伍進(jìn)一步提高自身的教學(xué)素養(yǎng)和能力,并掌握新的在線課程教學(xué)技巧。4.MOOC推動(dòng)和深化了在線教育創(chuàng)新模式相對于傳統(tǒng)的在線教育而言,MOOC強(qiáng)化了教學(xué)資源的開放共享與師生之間的互動(dòng)模式,有利于創(chuàng)造性地開展更深入高效的在線教育策略,克服傳統(tǒng)在線教育存在單向傳輸性和課程多線性,缺乏教學(xué)交互性等缺點(diǎn),對推進(jìn)教學(xué)改革與提高教學(xué)質(zhì)量具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
三、MOOC環(huán)境下《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》課程建設(shè)
隨著數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造行業(yè)中的普及應(yīng)用,數(shù)控技術(shù)越來越突顯出其重要性?!稒C(jī)床數(shù)控技術(shù)》課程是機(jī)械工程專業(yè)的必修課,教材選用陳蔚芳教授與王宏濤教授主編的《機(jī)床數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用(第三版)》,具有課程內(nèi)容豐富,涵蓋知識面廣,理論性和實(shí)踐性強(qiáng)等特點(diǎn)。[9]該課程主要包括數(shù)控技術(shù)概論、數(shù)控加工程序編制方法、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制原理、數(shù)控機(jī)床的檢測裝置、數(shù)控機(jī)床的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)與裝置、分布式數(shù)控技術(shù)(DNC)、柔性制造系統(tǒng)(FMS)等幾個(gè)模塊,如圖1所示。其中,課程的核心內(nèi)容主要包括數(shù)控程序編程方法、數(shù)控插補(bǔ)原理以及數(shù)控機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。如圖2所示為《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》的MOOC課程建設(shè)思路,具體描述如下:制作、搜集并整合相關(guān)課程資源,包括課件、視頻、音頻、圖片、動(dòng)畫以及相關(guān)的拓展知識網(wǎng)站鏈接等,以不同章節(jié)的知識單元為主體,進(jìn)行知識點(diǎn)的碎片化處理,并根據(jù)課程體系進(jìn)行系統(tǒng)地整合化處理,然后將課程資源于MOOC在線平臺中,使學(xué)生能通過網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)終端進(jìn)行自主選擇和學(xué)習(xí)課程資料。以“數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)控制原理”章節(jié)的難點(diǎn)“數(shù)字積分法(DDA法)圓弧插補(bǔ)”為例。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中,教師對插補(bǔ)的原理以及課本插補(bǔ)例題的講解往往占用大部分的課堂時(shí)間,導(dǎo)致學(xué)生獨(dú)立思考和練習(xí)的時(shí)間被壓縮,無法深入了解數(shù)字插補(bǔ)本質(zhì)原理。為了解決這一問題,可以利用MOOC在線平臺,共享相關(guān)課程資料。對于難點(diǎn)部分,學(xué)生可以結(jié)合課件、視頻、動(dòng)畫進(jìn)行反復(fù)的學(xué)習(xí),并結(jié)合MOOC在線插補(bǔ)仿真軟件,進(jìn)行任意圓弧的插補(bǔ)過程的推導(dǎo)和驗(yàn)算,真正了解DDA插補(bǔ)運(yùn)算的本質(zhì)。學(xué)生完成在線課程學(xué)習(xí)以后,可以通過MOOC在線考核模塊對自己的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)的獨(dú)立測試,及時(shí)發(fā)現(xiàn)自己學(xué)習(xí)的不足和問題。試題由題庫自動(dòng)隨機(jī)生成(包括數(shù)控概念選擇填空題、主觀數(shù)控編程、插補(bǔ)過程分析、數(shù)控機(jī)床核心部件設(shè)計(jì)等),并設(shè)有考試時(shí)間限制,保證考試內(nèi)容與結(jié)果的合理性與代表性。考試結(jié)束后,MOOC在線評估模塊會(huì)根據(jù)考試的結(jié)果輸出學(xué)習(xí)效果報(bào)告,教師根據(jù)效果報(bào)告評估學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握程度,以及在線課程的優(yōu)缺點(diǎn),并對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行具有針對性的調(diào)整和補(bǔ)充。MOOC在線教學(xué)平臺可以通過交流討論模塊,實(shí)現(xiàn)教師和學(xué)生之間的實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí)互動(dòng)交流。教師可以通過在線答疑、群體討論、頭腦風(fēng)暴等方式了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度和問題,并調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性,學(xué)生可以通過與教師的交流,解決自己在學(xué)習(xí)和測試過程中所遇到的難點(diǎn)和問題,更全面、準(zhǔn)確地掌握課程內(nèi)容相關(guān)知識點(diǎn),并將自己的學(xué)習(xí)心得和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)推送到交流討論模塊中,提供給教師與其他學(xué)習(xí)者進(jìn)行參考。MOOC在線教學(xué)平臺的順利推廣需要政府、學(xué)校在政策和資金上的有力支持,推出合理的MOOC建設(shè)激勵(lì)機(jī)制,并配備制作課程資源與維護(hù)平臺運(yùn)行所需的硬件設(shè)備和專業(yè)軟件。此外,為了提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力(如數(shù)控機(jī)床編程與操作實(shí)踐),應(yīng)建立實(shí)訓(xùn)中心基地和實(shí)踐平臺,保證理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐相結(jié)合。
四、結(jié)論
在信息大爆炸的時(shí)代背景下,基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的教學(xué)改革勢在必行。本文討論了“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代背景下的MOOC教學(xué)模式對教育發(fā)展的影響與意義,并以《機(jī)床數(shù)控技術(shù)》課程為例,討論了MOOC開放在線課程的建設(shè)思路和基本方法。MOOC適應(yīng)了當(dāng)代高等教育大眾化的發(fā)展需求,有利于實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享,提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和效率,促進(jìn)傳統(tǒng)教育的創(chuàng)造性變革和發(fā)展。
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