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体智能课程总结样例十一篇

时间:2022-10-18 20:28:36

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体智能课程总结

篇1

0引言

现如今是信息碎片化社会,高校教育也受此社会氛围影响,其教学方式不断发生改变。将移动智能终端为教学载体,融入更多新媒体技术,与高校专业教学会产生剧烈化学反应,弱化大学生学习的时空限制,也提高他们的学习灵活性,弥补传统高校课堂教学进程中的种种缺陷。通过智能移动终端,学生也能充分利用空闲时间展开自主探索,完成课堂教学上的知识延伸,展现移动智能终端之于高校课堂教学的巨大影响力。

1基于智能移动终端与微课程结合的高校课堂教学模式分析

当代高校越来越多将智能移动终端与新媒体引入课堂教学过程中,希望以此来实现教学过程优化,为大学生提供更佳学习体验。将现代高科技教学模式与传统公共艺术教育课程相融合是不错的尝试,所以基于这一目标,本文主要对二者结合背景下融入高校公共艺术教育课堂教学模式进行优势分析。

1.1优势分析

基于智能移动终端的微课程新媒体高校公共艺术教学,这三者的结合极大程度发挥了网络智能移动终端的固有优势,强化了课堂教学过程的灵活性与普及性。当前,大学生的智能移动终端持有率已经达到95%以上,它不仅仅是学生沟通交流的工具,更是为他们学习提供便利的助手,利用智能移动终端展开公共艺术微课程教学,可以更好贴近学生生活,让学生的学习时间与空间更加自由,也能够充分利用零散时间与碎片化信息实现学习整合,在极短时间内就获得知识点,大大提升学习效率,对高校普及公共艺术文化知识也很有帮助。另外,基于智能移动终端的公共艺术教育微课程课堂教学也能够提高高校公共艺术教育本身的教学质量,它可以以新媒体微课程作为建工主义学习理论基础,例如国内某高校就开发了“中国民间织锦艺术”根据校内实际资源及教学状况,将云锦内容配合智能移动终端融入到微课程当中,让学生从自己身边所了解的事物出发来刺激他们的学习兴趣,加深他们对云锦的学习印象,并取得了较好的学习效果。该课程教师鼓励学生基于自身状况来调整学习进度,控制教学流程节奏,这也更好的体现了智能移动终端对学习进程可调控的有效功能机制,它合理把握了教学节奏,找到了适合于课堂教学开展的学习方法。

1.2现实意义分析

将智能移动终端、微课程与高校公共艺术教育三者融为一体,这对高校课堂教学开展具有极大现实意义。首先,它从传统中教师以“教”为中心逐渐转化到以学生“学”为中心,在此过程中充分遵循课堂教学的直观性、启发性与因材施教原则,基本弥补了传统高校课堂授课中所存在的不尊重学生主体地位、教学缺乏针对性等不足,而且它在教学过程中充分挖掘和培养了学生的探索精神与创造力,展现了智能移动终端与微课程将师生从课程准备到课后评价始终紧密联系到一起的实效性与互动性特征,对教学资源也实现了最大化有效分配利用。对大学生本身而言,开发以智能移动终端为基础的高校公共艺术教育微课程,能够在一定程度上实现教育过程的公平化,打破学生在空间与时间中的巨大限制,并且在课程中它也能大幅度提升学生的学习兴趣与学习效率,对强化公共艺术教育在高校的普及广度与深度都有巨大促进作用。通过智能移动终端与微课程的结合教学模式,师生之间的交流与互动也照比从前更多,基本消除了师生间的教学交流与角色壁垒,让公共艺术能够更深层次渗透到大学生学习生活当中。再者,大学生也可以通过随身携带智能移动终端,随时利用其新媒体媒介(微信、微博等等)与同学、老师交流,让高校的传统公共艺术教育不在那么高不可攀,逐渐转化为具有高度亲和力和普适性的教育交流过程[1]。

2基于智能移动终端的高校公共艺术教育微课程设计与应用案例分析

基于智能移动终端的高校公共艺术教育微课程设计与应用主要分为前期分析、中期设计和后期制作3个环节,然后对教学过程进行课后总结评价,以下基于这4个阶段展开全面的设计分析,围绕“中国民间美术赏析”课程中的“民间印染”内容,探讨了其在高校课堂教学的设计应用过程。

2.1前期分析

“民间印染”是高校公共艺术教育“中国民间美术赏析”课程中第十章的主要内容,这一课主要讲述各种纤维织物通过物理或化学染色方法来实现印花工艺加工,可用于各种被面、服饰与工艺品当中,极富中华风韵。该课程主要分为4个部分:民间印染的种类与制作工艺、造型特征、文化意义以及审美价值。在教学方案设计之前,首先要确定教学计划。“民间印染”课程预计用两个课时完成,其中包括了基于智能移动终端的辅助课堂教学环节,课堂教学的主要目标就是让学生了解民间印染相关概念知识,了解民间印染的历史发展轨迹与制作工艺,同时熟悉它的工艺类型等等,最终向学生灌输民间印染的文化意义与审美价值。然后进行教学对象分析,该教学过程主要针对从大一到大三的学生,他们都来自于非艺术专业,从认知发展的角度来看,这些学生的认知水平发展相对成熟,已经拥有了自己的价值观与审美观,但他们的心理发展不够成熟,所以需要教师正确的引导,培养他们积极向上的人格与高尚情操。由于教学对象均没有艺术专业背景,所以“中国民间美术赏析”课程并非专业的美术教学课程,而是主要以普及民间美术知识、弘扬传统文化为目的,面向学生,教师要尽量把控尺度,以激发学生的学习兴趣为主,有针对性的开展教学过程。最后要为学生制定“民间印染”章节教学目标,通过基于智能移动终端的微课程教学来明确“民间印染”本身的相关概念,能够分辨它的3种基本印染种类,并熟悉民间蓝印花布的历史发展历程,能够结合生活实际体验来深入体会“民间印染”的文化意义与审美价值[2]。

2.2中期设计

在该课程的中期设计过程中,主要结合教学目标与章节内容来总结重点内容,通过智能移动终端与微课程结合来启发学生主动思考能力,包括激发他们的创造力与想象力。以“民间印染的文化意义与审美价值”这一微课程展开为例,以下具体来讲其教学设计流程。第一步,教师首先讲解“民间印染”的纹样造型特点,利用演示法和讲授法来结合动画素材,首先屏幕出现文字,渐渐隐去然后出现图片并扇形展开,学生根据图片来观察印染中的工艺纹样创造过程,看其点、线、面的有机结合,并在看视频后展开师生讨论总结,最后探讨“民间印染”的纹样造型特点。第二步,讲解“民间印染”的文化意义与审美价值,此时微视频飞入文字,图片扇形展开,此片段主要讲述“民间印染”与其它民间艺术的差异性,并从造型图案中反映在一定时期、地域内的民族文化,让学生体验古代劳动人民对生活的美好向往,对物质与精神生活的双重追求,而“民间印染”正是这一重要载体。第三步,展开微练习设计,通过微课程多媒体资料向学生展示当前国内“民间印染”市场发展的症结所在,并思考如何寻觅新的市场以及其开发过程,教师引导学生思考这一问题,并展开课堂讨论。

2.3后期制作

课程技术后,教师要制作“民间印染”的微课程视频并出来,如果采用PPT课件制作,配合录频软件来录制微视频课程,再利用录音话筒、电脑和教材及网络资料来设计微课程讲稿,在制作过程中录入教师旁白声音,加强教学过程的生动性。在利用标记工具与画中画功能来渲染微视频,最后利用CamtasiaStudio视频编辑软件进行课件字幕添加,在视频美化后完成“民间渲染”的微课程视频制作过程。教师将做好的微视频发送到班级的微信公众平台上,学生就可以了通过微信公众号接收并观看有关“民间印染”的微课程,展开重复观看深入学习。

2.4教学评价

结合上述基于移动智能终端的公共艺术教育微课程教学过程,教师可以给出细致的教学评价,并总结该课程对大学生的教育优化成效。首先要对教学本身展开评价,评价智能移动终端引入新媒体微课程展开高校教学的实操性,它更加贴近于学生现实生活,能够从生活实际出发来激发学生创造性思维,也有助于改善当前传统课堂教学沉闷分为,对提升学生学习兴趣很有帮助。为此,教师要让学生在观看学习完“民间印染”的微视频后撰写读后感,了解他们对于中国古代“民间印染”的看法,并说明自己在课堂上学到了哪些内容,在下一节课上面向师生发表,然后教师给出评价,并展开师生再一次的讨论过程[3]。综上所述,“中国民间美术赏析”课程是对高校公共艺术教育的有效拓展,能够丰富学生的学习资源。本设计还加入了移动智能终端与微课程先进教学模式,进一步提升了公共艺术教育的教学效果。在信息化大行其道的今天,在高校课堂教学中补充现代化设备,推行信息化理念已经成为高校教育改革的必然选择。

3总结

将智能移动终端与微课程、高校公共艺术教育课程联系在一起,实现三位一体教学,本文主要探讨了它的可操作性、具体模式、对大学生学习的现实意义与优势,并展开了现实教学方案设计,充分展示了智能移动终端与新媒体微课程之于高校课堂教学的优越性,为高校教师开展其他学科教学提供了借鉴学习机会,积累了他们丰富的现代化教学经验,也为学生带来了与传统教学不一样的良好学习体验。在未来,智能移动终端也必将成为高校课堂教学发展趋势,因此在今后的教学实践中一定要实现多方实操经验汲取,配合新媒体微课程这样的新型教学方法,影响高校教学的每一个细节,实现高校课堂教学的全面改革。

参考文献院

[1]颜芳.基于Android的移动课堂学习系统设计与实现[D].华中师范大学,2015:20-22.

篇2

人工智能(Aritificial Intelligence,英文缩写为AI)是一门综合了应用数学、自动控制、模式识别、系统工程、计算机科学和心理学等多种学科交叉融合而发展起来的的一门新型学科,是21世纪三大尖端技术(基因工程、纳米科学、人工智能)之一。它是研究智能机器所执行的通常与人类智能有关的职能行为,如推理、证明、感知、规划和问题求解等思维活动,来解决人类处理的复杂问题。人工智能紧跟世界社会进步和科技发展的步伐,与时俱进,有关人工智能的许多研究成果已经广泛应用到国防建设、工业生产、国民生活中的各个领域。在信息网络和知识经济时代,人工智能现已成为一个广受重视且有着广阔应用潜能的前沿学科,必将为推动科学技术的进步和产业的发展发挥更大的作用。因此在我国的大中专院校中开展人工智能这门课的教学与科研工作显得十分紧迫。迄今为止,全国绝大多数工科院校中的自动控制、计算机/软件工程、电气工程、机械工程、应用数学等相关专业都开设了人工智能这门课程。南京邮电大学自动化学院自2005年成立至今,一直将“人工智能”列为自动化专业本科生的选修课程,到目前为止已经有八年的历史了。由于南京邮电大学是一所以邮电、通信、电子、计算机、自动化为特色的工科院校,因此,学校所开设的许多专业都迫切需要用人工智能理论和方法解决科研中的实际问题。在问题需求的推动下,南邮人经过多年的努力工作,在人工智能科研方面取得了丰硕的成果,如物联网学院所开发的现代智能物流系统、自动化学院所开发的城市交通流量控制与决策系统,为本课程的开设提供了典型的教学案例。我们结合近几年的实际教学经验,从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学等方面对人工智能课程教学方法进行了总结归纳。

一、优选教材

目前,国内有关人工智能课程的中英版教材种类非常多,遵循实用、简单、够用的原则,再经过授课老师和学生们的共同调研,我们选用由中南大学蔡自兴教授主编的《人工智能及其应用》第三版作为南邮本课程的授课教材。本书覆盖的人工智能知识体系比较全面,包含知识表示、搜索推理、模糊计算、专家系统等。本书主要针对计算机、自动化、电气工程等本科专业的学生所编写,内容基础,难度适中。蔡教授所编写的这本教材全面地介绍了人工智能的研究内容与应用领域,做到了内容新颖、简单易懂、兼顾基础和应用,受到了全国广大师生们的一致好评,多年的教学实践证明我们所选择的教材是恰当的、正确的。

二、考核方式

在全国大部分高等院校,“人工智能”这门课大都选择开卷考试的方式来进行考核。为了强化学生对人工智能这门课基础知识的掌握,南京邮电大学自动化学院选用闭卷考试的方式来进行考核。为了打消部分学生想在期末闭卷考试中通过作弊手段来完成人工智能这门课考核的侥幸心理,我们加强了对学生平时考勤成绩、课下作业成绩和实验成绩的考核,从而杜绝了“一纸定成绩”的现象。我们对人工智能这门课的最后期末成绩是按如下权重来划分的:平时考勤成绩占10%、课下作业成绩占10%、实验成绩占20%、最后的期末考试卷面成绩只占60%。为了克服国家现行教育体制的弊端,避免学生“机械式”地的应对教学和考试,我们对考试题型进行了调整,不再是以往的填空、选择、简答等题型,而是改为以解决实际问题为导向的应用题型为主,这样学生只需要在理解授课内容的基础上利用自己的思维来解题就可以了,这也体现了国家目前正在提倡的应用型教学导向。

三、教学内容调整

对于本科生而言,人工智能这门课程所需要讲授的内容实在太多,由于课时所限,我们必须精简教学内容,让学生在掌握基础知识的同时,也能够了解它的具体应用。因此,我们将人工智能这门课程的教学内容分为两个部分:第一部分是基本理论和方法,包括人工智能的概述、知识表示方法、确定性推理方法等;第二部分为人工智能研究成果的具体应用,包括神经元网络计算、模糊智能计算、专家知识库系统、机器语言学习等。通过对教材内容的合理调整和安排,使得授课计划能够比较全面地覆盖了人工智能这门课程的基本知识点,从而满足了学生们的求知需求。

四、教学手段的改进

(一) 激发学生的学习兴趣

经过长时间的教学我们发现,在选修“人工智能”这门课程时,每个学生的心中所想各有不同,这些学生在刚开始学习时兴趣还比较强烈,但随着教学内容变得越来越抽象,学生逐渐对这本课的学习失去了信心,甚至上课时间不去听课,使授课教师对教学也渐渐失去了信心,导致恶性循环,严重影响了教学质量。针对这种现象,我们认为,在开课前充分激发学生的学习兴趣是很有必要的。我们要结合学校的实验条件,开课前给学生演示“机器人医疗服务”实验,通过该实验的演示,让学生们看到机器人能够给病人提供多项人性化的服务,理解人工智能技术在开发医疗服务机器人多项关键技术中的应用,让学生在开课前能够对本课程的学习产生极大的兴趣,实践证明这种方法是有效的。

(二) 借助多媒体教学

多媒体教学是现代教学过程中一种非常重要的形式,它往往根据教学目的和学生们的特点,通过合理的设计、选择教材内容,应用公式、图形、文字、视频等多种媒体信息进行有机组合并通过电脑和投影机显示出来,与传统教学手段相结合,形成合理的教学过程结构,达到最优化的教学效果。人工智能这门课具有针对性强、内容抽象、公式繁琐等特点,学生学习起来比较困难,为了让学生生动、形象地学习该课程,我们在教学过程中充分利用了多媒体技术来组织教学。例如在课堂教学过程中播放南邮自动化学院梁志伟博士带领学生所开发的“智能足球机器人”比赛片段;让学生在线观看北京大学工学院谢广明博士带领学生所开发的“自主视觉机器鱼”录像片段等。在讲解某些重要的求解算法时,借助Matlab软件和投影机,直接展现该算法的求解过程,从而改善了课程教学的形式,提高了教学质量。

(三)提倡课堂辩论

我们在教学过程中打破了传统的“老师讲课学生听课”的教学模式,多次组织课堂辩论,辩论的主题包括人工智能研究过程中出现的技术困惑、人工智能研究成果转化中的市场前景等。如组织了“电脑PK人脑”“电脑是否让电视消失”“电脑的未来发展方向在哪里”等一系列辩论会。经过激烈的辩论,无论正方还是反方都感觉自己收获很大,增长了知识,开阔了眼界。在教学过程中通过将学生由“被动听课”角色变换为“主动参与”角色,大大地调动了学生的学习积极性,从而提高了课堂教学质量。

五、实践教学

实践教学是课堂教学不可缺少的重要组成部分,通过让学生亲自动手实验来对理论知识进行检验和应用是目前国内外各个大学提高学生综合素质、增强学生市场竞争力的重要手段。人工智能实验教学的目的是让学生通过亲自动手体会授课中的各种智能控制算法,从而使学生能够更加形象地掌握课本知识。人工智能教学计划安排了4学时实验课,设置了“传教士和野人过河”“机器人路径规划”这两个人工智能问题,要求学生独立完成这2个实验题目的编程,并书写实验报告。通过实验,学生动手实践了课堂上所掌握的理论知识,加深了对智能算法的理解。

人工智能是一门实用性较强的课程,我们总结了近几年来的教学经验,从优选教材、考核方式、教学内容调整、教学手段的改进和实践教学五个方面对人工智能课程教学进行了总结。从学生的反馈来看,我们所总结的教学经验对于指导新教师讲授“人工智能”这门课程具有积极的作用,需要指出的是,我们仍有很多不足之处,需要在以后的教学过程中不断努力完善,提高自己的教学能力,争取更好的教学效果。

参考文献

[1]蔡自兴,徐光佑.人工智能及其应用[M].北京:清华大学出版社,2003.

[2]路小英,周桂红,赵艳等.高等农业院校《人工智能》课程的教学研究与实践[J].河北农业大学学报:农林教育版,2007,9(4):66-68.

[3]马建斌,李阅历,高媛. 人工智能课程教学的探索与实践[J].河北农业大学学报:农林教育版,2011,13(3):330-332.

篇3

中图分类号:S611文献标识码: A

智能建筑(Intelligent Building)其技术基础主要由现代建筑技术、现代网络技术、现代通讯技术和现代控制技术所组成,运用自动化、通信、信息技术等智能化手段,通过将建筑物的结构、系统、服务和管理根据用户的需求进行最优化组合,是集现代科学技术之大成的产物。从而为用户提供一个节能高效、舒适智慧、配置更新,实用愉悦的人性化建筑环境。智能建筑具有系统集成特点,发展历史短,但涉及范围广,进展速度快,是动态和相对的概念,随着高新技术发展而不断变化。

产业信息网的《2012-2016年中国智能建筑市场分析与投资方向研究报告》显示:中国智能建筑行业市场在2005年首次突破200亿,2012年为861亿,年复合增长率为23.2%。如果未来房地产开发投资增速每年保持15%增速,如果智能化工程投资占投资额1%,那么智能化工程投资总额2013年在830亿左右,2015年为1100亿左右,2020年将达到4400亿左右。随着新一轮的经济刺激政策聚焦在新兴产业,尤其是信息产业。智能建筑作为智慧城市的细胞,发展势头很强。

教育部于2006年在土建类学科开设了建筑电气与智能化专业,希望在培养建筑类人才的基础上,加强对电气智能专业技能知识的掌握。我校以此为契机,通过大量的市场调研、着重对智能建筑解决方案的前期设计、工程施工建设到后期的运行维护,围绕建筑的全生命周期中,运行维护的费用占到全部费用的60%-70%数据分析、人才使用分析,开设智能建筑专业方向,面向建筑、物业管理行业。为与该专业的培养目标相结合,在对“智能建筑”课程教学内容设计上以建筑为平台,依照建设部2003年颁发的《建筑智能工程质量验收规范》的技术标准要求,住建部2013 年《智能化系统工程运行维护技术规范》,结合《智能建筑设计标准》、《智能建筑工程施工规范》、《智能建筑工程质量验收规范》共同对智能建筑的设计、施工、验收、运维一系列过程形成规范,制定人才培养方案,基于典型工作任务的模块式课程开发,编写《智能建筑设计与维护》教材,探讨教材教法,强化智能建筑中智能弱电各子系统的原理、设计与工程实施实践。加强学生对智能化系统设计、建设、运行及维护中实践技术的传授,使本专业的同学获得对智能建筑的整体体系及系统原理的掌握。我们的课程主要包含了智能建筑中涉及到的主要内容:综合布线系统、建筑设备自动化系统、消防自动报警及联动系统、安全防范系统、通信自动化系统及办公自动化系统等 。重点讲授这些智能系统的原理、组成、设计原则、工程实施及维护运行等,使学生对每一个子系统的原理、设计、建设、运行、维护等各环节都进行学习掌握,培养建筑、物业管理行业建筑智能技术方面的综合技术人员。以满足智能建筑行业不同环节对专业技术人才的需求。

《智能建筑设计与维护》课程内容包括智能建筑的基本概念、智能建筑的用户需求与基本要求、建筑智能化系统的子系统组成、建筑智能化系统的主要任务、建筑智能化系统的设计与会审、建筑智能化系统的专业协调、智能建筑的系统集成、建筑智能化系统的技术要点、智能建筑的建设管理、智能建筑的工程招投标、智能建筑的施工与调试、智能建筑的工程验收与人员培训、智能建筑的物业管理、建筑智能化系统的安全运行等。

建筑智能化弱电系统涉及的知识面广、工程性强,既要培养学生对理论知识的掌握,又要把握实践技能的学习,确实是一件不容易的事情。通过近几年的教学实践,归结的主要问题有:

(1) 《智能建筑设计与维护》课程知识点多面广,增加了学生对所涉及的技术与系统掌握的难度。智能建筑弱电系统涉及到计算机技术、通信技术、自动化技术、传感器技术等,对于每一个系统,不仅要让学生掌握其原理,还需要根据用户需求进行系统的设计,因此学生就要掌握系统的构成、设备的选型,同时在系统设计、设备选型时还要考虑工程实施的具体因素。

(2) 课程实践环节的教学投入,实训设备运用与技术升级、更新,教师的知识架构与实践教学的要求不匹配。学生对这种工程背景较强课程的学习理解与知识掌握难度增加。因此建立并改善专业的智能建筑综合实验室对于该课程是非常有必要的。

(3) 课程考核所涉及理论知识、实践技能的考核无法展示学生处理工作现场各方面及各种问题的能力,无法完整体现出课程的工程实践背景。

(4) 学生理解《智能建筑设计与维护》课程所涉及的一些设施与设备还可能看不到、摸不着。学生在教学实践中无法切身体会,影响学生的学习兴趣与主动进取。

教学实施与改进:

1、紧密结合智能建筑行业发展需要,不拘一格提升教师素质。

结合智能建筑专业课程体系建设需要、人才培养要求,分析《智能建筑设计与维护》课程教与学全过程,根据学院当前本专业建设现状,以师资队伍建设为重点,改善本专业教师的知识架构,实行多条腿走路,分几步落实,聘任本专业专职教师、校内兼职教师、校外兼职教师。

《智能建筑设计与维护》课程专业实践性强,切忌闭门造车,可以考虑聘请校外兼职教师,将智能建筑专业领域业内专家、其他大学相关专业教授、建筑公司负责人、建筑行业协会负责人、系统及技术运维负责人聘为客座教授或者教师。通过举办专题讲座或者授课,鼓励一些相关专业的中青年教师转行,到国内重点大学相关专业进行单科进修,改善行业专业人才运用与学院人才培养效果。

2、以就业为导向,以教学改革为抓手,坚持职业能力培养为目标

(1)深化“工学结合、校企合作” 的人才培养模式

通过开展企业交流与合作,与行业企业建立紧密联系,校企合作共同确定本专业人才培养目标,构建基于工作过程系统化课程体系按照工作过程系统化思想及开放性开发方法,重构工学结合、能力本位的课程体系。

(2) 通过构建企业岗位认知、理论实践一体化情境教学、校内生产性实训、校外顶岗实习的完整教学环节,依据“学生培养重在职业能力、内容选择基于工作过程、教师结构趋于专兼结合、教学环境模拟职业场所、教学方法遵循职教规律”五大核心理念进行教学情境设计,实现职业能力的递进与工作过程的结合。

(3) 教学项目实施设计采取:设计的学习情景单元,理论教学和实践教学都在同一实训场所完成,通过“资讯、计划、决策、实施、检查、评价”六步实施法来支撑。

(4) 教学考评体系坚持:注重职业能力考核,根据任务完成、项目实施情况等五项指标综合评定。

实践教学与效果:

1.优化课程结构,增强课程设置的专业性和针对性

依照高职教学“必需、够用”的原则,结合智能建筑专业行业企业人才使用需求,调整课程体系与教学内容,增加实践教学课时,构建适应学生个性发展的人才培养模式。

2.改进课程考核方式,帮助学生在知识与能力等方面得到较全面的发展。

通过改革教学方法和考试方法,除笔试外,还包括口试(日常提问记录)、笔记、制定工作任务各项目的独立作业、现场测试、实际操作等多种综合考试形式,着重考核学生综合运用所学知识、解决实际问题的能力和对所学知识的综合归纳总结能力。

3.落实好教学实训实习实践过程三阶段工作。

(1) 实训实习实践前(计划准备):制订实训实习实践方案;公布实训实习实践的行业企业用人要求;宣传动员,学生结合实训实习实践岗位,拟订实习计划;有针对性地进行三方面教育:一是目的性教育;二是责任、义务和权利教育;三是安全教育等。

(2) 实训实习实践中(过程监控):职业道德教育、企业规章制度教育、岗位技术知识运用、操作工艺、技能训练;教师现场指导学生作业;教师和企业指导学生撰写业务报告(技术小结和业务总结报告);教师和企业共同对学生进行考核。每个同学按照所领取的任务在确定的岗位,按要求完成课题和规定的作业文件。

(3) 实训实习实践后(评价总结):评价、总结、交流和表彰。

经过多年来对《智能建筑设计与维护》课程的实践教学,逐步探索对课程教学内容及教学方法的改革。加强教学内容的更新,适应建筑智能化技术的发展;同时,加强教学方式及手段的创新,积极建设小型实践平台;最后,完善考核环节,注重理论与实践并重。

注重围绕课程体系建设师资队伍,任课老师一直从事智能建筑中相关弱电子系统的实践教学,并承担企业项目生产的技术组织、工作,比如安全防范系统、综合布线系统等,不仅参与这些系统的方案设计与方案评价,而且还到工程现场进行技术指导,积累了丰富的工程实践经验。

结合智能建筑专业技术运用,开展对一些系统的理论问题进行研究,比如视频监控中的智能视频分析、人脸识别等。教师能够很好地结合实际工程案例,在课程理论内容授课时,对案例涉及到的典型系统应用来讲解涉及的系统原理、设计思想及工程实施。并运用实际项目中遇到的问题及一些小的故事来活跃课堂氛围、激发学生兴趣,并对工程中遇到的可以提升为学术问题的困难传递给同学,让他们多思考,学会从工程中提高分析问题解决问题的能力和思路。

比如通过建设社区的安保系统来讲解智能建筑中的安全防范系统的视频监控、门禁系统、自动报警、安检等内容,同时讲授安保系统应用的一些新的智能技术比如射频识别技术、人像比对及定位技术等。通过将教师的技术成果融合到平时的教学工作中去,工作促教,项目帮教,教与学促进,加强教学内容的更新与活力,激发学生的学习兴趣。

智能建筑的蓬勃发展是社会进步和科技发展的一个体现,为智能建筑的良好建设、运行与维护提供专业的技术人才是我们高等教育教育的本职工作。本文从一个非建筑类工科专业开设智能建筑课程的角度,阐述了我们课程建设的思路以及对该课程实践教学方法的一些探索,希望对非建筑电气与智能化专业培养智能弱电系统相关专业人才提供一些参考。

【参考文献】

[1] 陈富川.建筑智能化系统集成研究设计与实现《电子科技大学》 2008年

[2] 林建军,金炳尧.基于项目的实验室工作室模式的探索与实践[J].实验室研究与探索,2012,31(5):111-113

[3] 高建华,胡振宇.物联网技术在智能建筑中的应用《建筑技术》 2013年02期

篇4

中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1671-489X(2012)03-0026-03

Practice of Adding Innovation Education Reformation on Intelligent Transportation Systems Course//Wang Yunling1, Xi Jianguo1, Zhang Xiangmin2

Abstract The intelligent transportation systems course is one of the most important special courses. This paper analyzes the problems in teaching process, suggests that adding the innovation education reformation on the intelligent transportation systems course from teaching outline, teaching materials, classroom instruction, practice, course examination.

Key words intelligent transportation systems; innovation; action orientation teaching model

Author’s address

1 Vehicle and Motive Power Engineering College, Henan University of Science and Technology,

Luoyang, Henan, China 471003

2 Law School, Henan University of Science and Technology, Luoyang, Henan, China 471003

近年来,随着我国高等教育教学改革的深入发展,更多的院校更加注重大学生创新创业教育的培养。依托高校专业教学优势,将创业教育的基本内容融入专业教学的各个环节,不失为提高高校教育质量的一个发展方向[1]。本文以交通运输专业智能交通系统课程为例,谈谈如何在专业课程教学中引入高校创业教育。

1 智能交通系统课程的主要内容[2-3]

智能交通系统课程是交通运输专业一门重要的专业课程。智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,简称ITS)将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成运用于整个交通运输管理体系,而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合运输和管理系统。该课程的主要内容有三大部分。

1)ITS框架体系。确定适合交通体系的智能交通系统体系框架,为国家进行智能交通系统规划、实施、管理、设计提供依据。智能交通系统体系框架的组成部分主要有用户服务、逻辑体系结构、物理体系结构、通信体系结构、标准化工作、费用效益分析及评价、实施措施及策略等七点。

2)ITS关键技术。该课程主要介绍网络技术、通信技术、检测技术、人工智能技术、数据库技术、车辆定位技术、地理信息系统、IC卡技术等高新技术。这些技术都属于世界高端技术,研究深入,并且创造的社会价值很大。

3)ITS的应用。该课程主要介绍交通信号控制系统、交通信息服务系统、智能交通管理系统、智能公共交通服务系统、电子收费系统、多式联运系统、都市集成枢纽智能交通管理系统、智能车辆系统、自动公路系统、紧急事故处理等应用,这些应用与国民息息相关,创造了高额的社会经济价值。各个国家都在大力发展智能交通产品,占领市场份额。

2 智能交通系统的学科特点及存在的问题

智能交通系统课程是一门交叉学科课程,涉及车辆、交通、运输、道路、通信、控制等多学科。其基本理论框架从实践出发,经过抽象、概括、归类得出的科学实践的模型,反过来又结合各种技术措施用于指导交通运输实际问题。课程特点可概括为“概念多、理论多、内容多、理解不易深入”,而这也是学生在学这门课程中反映最多的问题。

智能交通系统又是一门实践性较强的课程,其理论框架来源于实践,但不是推理得出,而是通过归纳总结、反复实践验证得出合理结果,有了框架理论才可介绍主要技术以及实际应用。因此在讲述时,虽然强调理论框架体系的基础地位,并要求详细讲解,但是学生仍显得似懂非懂。由此容易导致学生的学习兴趣下降,认为该部分内容意义不大,也就是“学了没用”,从而严重影响后面内容的学习和理解。

从学生的考试中也可看出一些问题,在回答主观性题目时,存在的问题较多。对于简答题和名词解释题的解答主要靠死记硬背,考试过后很快就忘了,无助于这门课的学习;反映学生理解水平的论述题,学生的回答要么空洞无物,要么就是死记硬背教材上的内容,灵活理解掌握和运用能力较差。比如,论述题“谈谈你对智能交通系统(ITS)应用的理解”,学生一般将课本上智能交通系统概念、框架体系、车辆导航系统、交通信号控制系统等内容死记硬背下来答上,并无自己的理解看法,对智能交通系统真正的应用并无太多了解。

笔者认为,造成这种情况的一个重要原因是没有抓住学生的学习兴趣。那么如何抓住学生的学习兴趣呢?就要想学生所想。如今的大学生与社会接触较多,心中所想主要是能够学一些有用的知识,有助于以后的就业。智能交通系统课程与实践联系较紧密,可以将创新创业的理念融入课程中去,从而吸引学生的注意力,让学生能够主动学习这门课程。这样,不仅该课程的教学效果得到增强,还训练了学生的创造创新能力,有利于创造互惠双赢的局面。

3 如何在ITS课程中融入创新教育

在大学本科的教学过程中,如何将创新创业教育融入智能交通系统课程中呢?笔者在自己的教学实践中,通过不断调整教学思路和授课方式,总结出以下几方面经验。

3.1 教学大纲

目前中国的本科教育基本是按照教学大纲进行教学,教学大纲一般2~3年修订一次,以适应社会经济的发展变化。在修订过程中,可在教学大纲中有意识地逐步添加创新创业内容。

1)在“课程基本要求”中,增加“了解当前智能交通系统相关经济技术产业”等内容。

2)在“课程内容”方面,在智能交通系统关键技术和智能交通系统应用两大部分内容中,增加先进技术的案例。最好能以某一个项目为例,介绍研究目的、研究内容及研究工具等内容。

3)“习题”部分,可以形式多样化,增加论文、调查报告等形式。

4)“成绩考核评定办法”可以适当灵活,应当增加创新创业的思想,引导学生发散式思维。单纯的普通试卷考核方式很难体现学生的全面学习成果,而教师对学生学习过程中的个人看法在一定程度上可以反映学生的实际学习情况,因此有必要加大平时成绩的比例。

3.2 教材

智能交通系统课程教材比较多,大多是系统性、综合性的普通教材,如《智能交通系统概论》《智能交通系统体系框架原理与应用》等。笔者建议可以选取这类教材作为主教材,系统介绍智能交通系统的理论知识,同时增加智能交通系统有关创业实例作为补充。教师在授课时将辅助教材融入主教材中。当然,也可以自编教材,侧重开发学生的创新创业思想,以教材结合创新创业思想,将案例编入智能交通系统的理论知识中去。当然,因这类教材专业目的性强,可作为教师、学生的重要参考教材。

3.3 课堂授课

课堂授课是在智能交通系统课程中融入创新创业教育至关重要的一环,授课的好坏直接决定了学生的创新创业思想的接受程度。在课堂教学中,按照教学大纲和适当教材,选取有相关经验的教师进行授课。

笔者从事该课程的教学已有4年的时间,授课对象为交通运输专业的学生。经过几年的尝试研究,笔者认为可从以下几个方面来进行改进。

1)教学方法改革。课堂授课时,采用行动导向教学模式。授课过程中采用案例分析法、模拟情景法、项目教学法、仿真教学法等一系列不同于传统理论讲授的教学方法。“行动导向”教学模式下的学生不再处于被动接受地位,而是处在积极的、主动的地位,教师不是单纯地给学生灌输知识,而是让学生参与到创造性实践活动中来。学生需要动脑动手,亲手操作,进行观察、收集、分析资料等活动,在实践中培养学生与他人合作、交流的能力,培养分析问题、解决问题的能力,形成综合性的知识结构,培养综合性的能力和创业意识,使大学教育适应经济社会的发展要求。

讲课过程中,教师应注意在智能交通系统关键技术和智能交通系统应用两大部分内容中,引入创新创业意识,引导学生积极主动思维,提高学生学习的积极性。教师应当有意识地讲述一些世界前沿技术,开阔学生的视野,增强学生的学习兴趣。在介绍智能交通系统相关技术及其应用时,教师可以引入当前国际或国内先进的智能交通系统产品,如智能车辆技术、车辆模拟驾驶技术、停车场智能管理系统、智能交通控制、交通监控图像识别技术、地理信息系统、不停车收费等技术产品。

2)授课顺序适当调整。通常的授课程序是先讲智能交通系统框架体系,再讲智能交通系统关键技术,最后一部分是智能交通系统的应用。学生普遍反映前面听着没意思,进而失去学习的兴趣。进行顺序调整后,先讲智能交通系统的应用,联系国内及国际上实际的应用成果,接下来介绍要实现这些应用需要哪些主要的技术,最后介绍实现实际的应用效果不仅要有技术支持,还要有框架体系支撑。这样一来,有利于调动学生的学习积极性。

3)学生角色的适当调整。对于授课内容中比较偏重于理论、学生难以理解的部分,可以让学生说出自己的理解,甚至让学生当老师,上讲台对这一部分内容进行讲述,而后让其他学生提出意见,再进行重复讲述,直到学生都理解了为止。另外,对于智能交通系统的应用部分,可针对某一方面的内容让学生自行查询资料,选择有代表性的案例在课堂上进行讲述,并适当发表自己的看法。实践表明,这样做可大大调动学生学习的积极性。

3.4 实践环节

实践环节是学生验证学习内容、增加直观认识并进一步吸引学生兴趣的重要教学环节。可通过现有的教学设备开展课程实验,切实接触其核心技术。做实验时,不拘泥于参观、演示等被动的方式,可进行拆解观察、编程修改等模式。也可通过布置实践类作业,完成学生自主的实践环节。

智能交通系统这门课共开设了车型自动分类系统和智能停车场管理系统两个实验,可将这两个实验设计成综合性、设计性实验,在实验前只告诉学生实验目的和必备的实验设备,由学生自行设计实验步骤。通过实验,学生不但掌握了所学的理论知识,而且培养了实验技能、方法,锻炼了动手操作能力,提高了分析问题和解决问题的能力。

同时,还可以布置实践类作业,如布置调查社会性停车场的智能控制模式、调查车辆智能控制设施等实际调查类环节,并衡量其社会经济价值,进而刺激学生学习积极性,激发其创新创业的理想。

3.5 考核方式

课程结束的考核可以总结学生学习的效果,学生也可以通过考核结果看到自己的学习程度,一个合理的考核方式更能激发学生的学习兴趣。目前,我国高校的课程考核方式较为死板,尤其是理工科课程,多以试卷考试为主,学生需要死记硬背,不能体现学生的实际应用水平。

对于智能交通系统课程,在适当引入创新创业的内容后偏重于实际应用,概念等识记部分的比重相应降低,可采取布置论文、大作业、项目报告或者辩论口试等形式。考核形式亦可不局限于一人一题或一人一卷,可以分组协同,共同完成,这样有利于学生更好地体现自己的创业理想。具体选择何种考核方式可由教师根据实际情况而定。

当然采用非试卷的考核形式,应做好考核计划并制定合理的评分标准,以更好地考核每个学生的学习实践水平。

4 预想

通过融入创业教育,有利于提高学生的学习积极性,扩展学生的思维,为创业积累一些理论基础。但考虑到实际情况,有创业理想的学生可能终究只是一部分,为了更好地开展这门课并训练部分学生的创业能力,可在课程考核中采取区别对待的方法。对于有创业理想的学生,可组建创业兴趣小组,学生之间进行分工合作,进行一定范围内的模拟创业。考核时,可要求学生交付企业计划书、可行性报告、企业年终总结等资料,分别予以考核。对于创业兴趣不大的学生,可按常规进行考核。

通过以上课程改革,可望实现智能交通系统课程与社会实际的紧密结合,增强学生的实际能力,并培养学生的创新创业精神。

参考文献

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一、对“多元智能”理论的认识

自20世纪80年代以来,国际幼儿教育界逐步认识到“整合”对儿童学习的重要意义,课程研究者对幼儿园课程发展的认识出现了明显的趋同倾向,给儿童提供“整合”课程成了国际国内幼儿教育工作者的共识。多元智能理论为早期教育课程整合打开了大门。而且,“多源智能创意课程”的提出显得特别的及时和重要,从根本上改变了教育者乃至整个社会对儿童、儿童智力的看法,使人们重新看待“学习”的含义,对幼儿教师也提出了新的更高的要求。

二、实施多元智能创意课程的目标及方法

我国实施研究实验的“多元智能创意课程”已有三年时间,我们根据课改的要求,研究之初选择了三个不同年龄的班级作为实验班,确立了三个研究目标:一是站在21世纪幼儿教育的角度来探讨“多元智能创意课程”,深入系统地理解领悟多元智能理论,把握这一理论的核心精神,探讨多元理论创意课程在不同文化背景下智能的核心精神,探讨多元理论创意课程在不同文化背景下智能的核心线索是否是恒定的;二是探讨幼儿如何在生活环境中,在见、触、思、创中进行多方探索、自我反思;三是探讨多元智能创意课程内容在呼伦贝尔市及我园是否可以实施,在实验过程中认识自己所处的文化和本土特征。

实验过程分为以下四个阶段:

第一阶段:组织课改小组成员学习多元智能理论,领悟其理论精髓,了解其特点。

第二阶段:熟悉教材,制订学期教学计划,模仿教材案例进行实验教学。

第三阶段:各学龄班教师互相听课,全国组织公开课教学,实验班以教材主题网中的内容为主线组织教学活动。

第四阶段:在总结公开课及多元教学的基础上,每学期进行多元创意课程实验总结,修改教学手册中不适应我园教学的内容和案例。

三、“多元智能创意课程”为幼儿园教学增添了学习亮点

(一)打破传统教学模式,使幼儿的自主性和创造性得到了发展

在传统的课题教学模式中,每节课往往以教师为主,以传授知识为主,教师通过讲述帮助幼儿将知识掌握得更牢固。但这样做,幼儿的想象力和创造力得不到发展,更谈不上幼儿的个性发展。而这套“多元智能创意课程”教学方案具有内容丰富、知识面广泛、综合性强的特点。根据以上特点,我们有的放矢地组织了大量的教育活动。所有参加“多元智能”教学的老师都体会到多元智能的重点在于开发幼儿的潜能和活动兴趣,使幼儿更多地探索,更多地操作、创造,教师在欢快、活跃的气氛中教学,幼儿在自由、轻松、开放的气氛中学习,同时注意在操作过程中让孩子们相互平等、相互尊重,并引导他们敢于说出自己的想法、看法,培养了幼儿解决问题的好习惯。如在培养幼儿认读好习惯的活动中,由于我园三个实验班在进行“多元”教学活动的同时,还配合幼儿快速阅读教学,所以幼儿自己能看图讲解。如:在“超市”和“我多吃有营养的食物”活动中,幼儿能够自己认读,并认识到食物的五大类别,知道偏食和暴食都会影响身体健康,知道养成良好饮食习惯的重要性。由于幼儿识字量的增加,良好认读习惯的养成,图书区发挥了作用,幼儿的知识面得到了拓展。

(二)主题网络设计灵活多样,内容可塑性强

“多元智能创意课程”的资源手册中,比原有的教材多了主题网络这一项,每个主题的目标鲜明,网络设计明确,而且最大的特点是主题网络设计可以根据本地、本班的情况和幼儿发展做一些相应的调整与拓展。在调整和拓展前首先要全部了解教材内容,选择可行的内容进行第二次网络设计。(根据班级的课时安排)

例如:《冬天趣事》有些内容要更改:

1.穿毛衣:我会做操,毛衣暖洋洋,毛线哪里来,我会自己穿。

2.暖洋洋:我会做操,常做运动身体好。

3.暖暖的冬衣:毛线衣真有趣,小小毛线球

可设为一个主题活动的内容;时装设计师,冬天衣物大展,冬衣细细看,冬日时装表演。

四、家园配合,为完成多元教学奠定了基础

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1背景

智能科学与技术是人工智能方向的重点交叉学科,是一个包含了认知科学、脑科学、计算机科学的新兴学科。按照教育部学科专业目录,智能科学与技术是一级学科计算机科学与技术下的二级学科。如何在4年的本科教学过程中,既立足于计算机学科内容,又突出智能专业的特点,体现该专业区别于计算机科学专业的特色,培养一流的智能人才,是众多智能专业积极探索的问题。

本着帮助学生建立宽广厚实的知识基础,使学生将来能向本专业任何一个分支方向发展,并能掌握本学科发展的最新动态和发展趋势,深刻领会本学科与其他相关学科区别的目标,厦门大学智能科学与技术系于2012年合理调整了专业培养方案,制定了一套突出专业特色和个性的教学大纲,课程体系分为学科通修课程、专业必修课程、专业选修课程。其中,专业必修课程细分为智能基础类课程、软件理论类课程及硬件基础类课程3个不同类别。在智能基础类课程中,开设非经典计算课程。该课程是厦门大学智能科学与设计系最具特色的课程。

该课程以软件理论类课程算法设计与分析为先导课程,在本科三年级的第一学期先讲授算法知识,在同一学年度第三学期讲授非经典计算的内容。教师首先介绍经典算法设计与分析中的各种传统算法,借由经典算法发展过程中遇到的困境问题引出非经典计算的内容,前后呼应,有助于学生在智能计算上获得完整的系统学习。

2非经典计算在智能科学与技术专业本科教学算法体系中的地位

算法设计是智能科学与技术专业中的核心内容。本科专业4年的专业教学计划由4门核心课程构成算法体系的主线,包括高级语言程序设计(本科一年级学科通修课程)、数据结构(本科二年级方向必修课程)、算法设计与分析(本科三年级方向必修课程)、非经典计算(本科三年级方向限选课程)。这4门课程的教学内容和组织结构完整地构成了算法体系结构。以图灵奖获得者、pascal之父Niklaus Wirth提出的著名公式为参照,即Algorithm+Data Structures=Programs,算法体系以培训计算机方向学生掌握编程能力,独立完成分析问题、设计方案、解决问题的综合能力为主要目标;在这个体系中,程序语言是基础,数据结构是内涵,算法是框架。

在算法体系中,这4门课程以循序渐进的方式展开,注重对学生算法思维的培训。

(1)高级语言程序设计讲授的是c语言程序设计,通过对C语言的详细介绍,让学生掌握程序设计方法和编程技巧。作为初始启蒙课程,选择C语言作为程序教学语言,是因为C语言的使用广泛,拥有严格完整的语法结构,适合教学。

(2)数据结构重点讲授各种常用的数据表示逻辑结构、存储结构及其基本的运算操作,并介绍相关算法及效率分析。教师通过在一年级对包括C语言在内的其他程序设计过程的训练,加人对数据结构中各种数据的逻辑、存储结构的表示和运算操作,从数据结构的角度阐述典型算法,并简单介绍算法的效率分析,这是对程序设计训练的进阶内容。

(3)算法设计和分析主要介绍算法设计与分析的基本方法以及算法复杂性理论基础。我们在本科三年级引入算法设计与分析课程,从算法的抽象角度总结和归纳各种算法思想,包括递归与分治法、贪心法、动态规划法、回溯法、分支定界法、高级图论算法、线性规划算法等,最后阐述算法复杂性的分析方法、NP完全性理论基础等计算复杂性的基本知识及完备性证明概要,重点阐述算法思想,从复杂性角度比较和分析不同的算法。上述(1)、(2)和(3)的内容构成了计算机学科通用算法体系的教学过程。

(4)非经典计算主要讨论何为计算的本质以及经典计算在计算能力上遇到的困境,以此为契机讨论自然计算――生物计算、集群计算、量子计算等内容。算法设计和分析的最后一个章节是对算法复杂性的分析方法及NP完全性理论基础的介绍,不可避免地会讨论到现代电子数字计算机体系在计算能力上的瓶颈以及由NP完全问题(Non-deterministic Polynomial),号称世界七大数学难题之一的经典问题,引出对经典计算机体系的深层思考,进一步引导学生思考如何解决计算能力的瓶颈问题。这是教师设计非经典计算课程的出发点,也是对算法体系更完整的补充和更深层次的探讨。

此外,我们还需要对授课学期选择进行考虑。厦门大学实行三学期制度,在第三学期内开设的课程大多是实践类课程及前沿技术介绍课程。在本科三年级的小学期阶段,学生基本完成了智能专业大部分必修课程的学习,拥有了一定的计算机基础和学科素养。这时,依赖学生已经具有的数据结构与算法的基本知识,可以将学生的学习引向如何理解计算的本质;再从计算本质出发,由易到难,介绍采用非计算机的不同计算媒介和方法,例如DNA计算、元胞自动机、集群计算等知识,结合计算机模拟程序加深认识。在逐步加深学生对非经典方法计算的理解之后,再引入量子信息与量子计算。至此,智能专业关于算法体系的整体构建已基本完成。

3非经典计算课程内容大纲

非经典计算课程的主体课程内容以专题形式展开,分为5个部分。

第一部分:计算本质。从什么是计算人手,列举各种计算的形式,由数字的计算到命题的证明,由数值计算到符号推导,引出计算本质的广义定义,“计算是从一个符号串f变换成另一个符号串g”,即从已知符号(串)开始,一步一步地改变符号(串),经过有限步骤,最后得到一个满足预先规定的符号(串)的变换过程;进一步展开对什么是计算、什么是可计算性的讨论,展开介绍计算理论上4个著名的计算模型――般递归函数、λ可计算函数、图灵机和波斯特系统;最后归结到丘奇・图灵论点。以上是第一条主线,第二条主线从计算复杂性角度人手,讨论在经典算法中难解决的NP完全问题,提出在经典计算体系中随着输入数据规模增大而难以计算的瓶颈,从而引发学生对于经典计算的思考。

第二部分:智能计算机的发展。这个部分主要讨论计算机硬件的发展历史,即从原始时期的计算工具,到现代计算机的4个发展阶段:史前期、机械式计算机、机电式计算机、电子计算机。教师从模拟型计算机到数字型计算机,阐述冯・诺依曼关于计算机五大基本组成对现代计算机体系结构的影响及其带来的限制;从硬件角度提出非经典计算机的讨论,鼓励学生对现代智能计算机硬件进行调查。

第三部分:DNA计算。主要阐述DNA计算的基本原理,并以旅行商问题为引子,展开经典计算难解决问题的讨论,重点介绍第一个由DNA计算模型解决的问题――L.Adleman构建的7个节点的DHP,并着重指出DNA计算潜在的巨大并行性和待研究的问题;然后介绍R.Lipton用DNA实验解决的另一个NP问题――可满足性问题(SAT);最后将DNA计算与软计算结合,阐述粘贴模型以及DNA的软计算模拟与遗传算法的对比。对于DNA计算强大的并行性,以具体的算法实例加以详细阐述和说明,教师应指出分子计算的优缺点以及在计算能力上的巨大潜力。

第四部分:细胞自动机和集群计算。这个部分主要讨论群体计算,一方面,从细胞自动机的形式化阐述及其所带来的哲学意义出发,描述细胞自动机在计算机交叉学科上的运用;另一方面,介绍集群计算,以欧盟“蓝脑计划”为出发点,阐述如何从硬件体系和软件体系上用计算机架构类神经元的协同合作方式。

第五部分:量子计算。从基本的量子力学知识开始,完整阐述量子计算的基本概念、量子信息、量子计算机和量子通信。量子计算机的构建除了要包含最基本的操作外,还需要介绍基本的量子计算机体系结构、计算载体等知识,加深对量子计算的理解,最后介绍的量子通信。这种已经应用在实际生活中的量子计算,更贴合实际。

以上5个专题,结构清晰,分工明确。第一部分讨论经典计算的困境,第二部分讨论经典计算机的发展瓶颈,从第三部分开始,引入非经典计算模型,分别从生物学和计算机科学的交叉学科DNA计算、细胞自动机和集群计算、量子计算3个方面进行学习。5个专题,完成了对非经典计算中前沿热门计算模式的阐述,引导了学生对于前沿学科的认识和思考。

4非经典计算课程授课方式

本课程属于本科三年级第三学期的课程,授课除了上文提到的内容之外,另一个更重要的方面是引导学生对学科前沿以及热点内容的跟踪和思考。因此在教学方式上,我们采取了教师授课及学生调查报告相结合的形式。教师上课对应课程的基本内容,学生调查报告对应学科前沿跟踪与思考。

5个专题内容的授课经过了如下设计。在每个专题的授课结束后,布置相关专题内的一些热点、难点问题供学生课后查阅、讨论和思考。每个专题由学生自主报名,学生需要对相关内容进行跟踪,查阅近5年的科技文献,总结出论文综述,并准备10分钟左右的课堂报告,教师针对课堂报告指出相关的问题,由学生课后进行进一步的思考和再次的文献查阅,形成最终报告后提交课程论文。

这样的课程设计安排,可以很好地实现教学相长。在学生方面,促使学生除了上课听课,必须主动参与文献的查询过程,主动对授课内容或延展部分的概念进行思考。由于提供给学生选择专题的自由,所以也可以大大提高学生的积极性,让学生可以从感兴趣的角度对本门课程涵盖的内容进行调查,从而获得更加深刻的上课体验。最后,由于每个学生选择的题目必须提前汇总,不能与别人重复,所以在其听取其他学生的报告过程中,学生可以更广地拓展自己的知识面。对于授课教师而言,能够保持对该门课程研究现状的实时性跟踪,更加全面地更新课程内容,还可以将学生查阅的重要理论和知识补充到课程基本内容中,同时促进教师与学生之间的互动,活跃课堂气氛,提高教学质量。

5关于非经典计算课程的几点思考

课程从厦门大学智能科学与技术系建系之初开始构思和授课,在授课过程中不断调整教学内容和课程设计,紧紧围绕学生的反馈完善课程建设。关于非经典计算课程的几点教学经验可以总结如下。

1)增加课时,优化对课程设计的安排。

2015年开始,由于学科教学计划的调整,非经典计算课程由最初的20课时拓展为30课时,集中在本科三年级第三学期进行讲授,一共5周,每周6课时。课时安排上,除了增加教学内容,更加强了对学生的文献查阅和报告部分的考查。在论文报告环节,争取做到有目标、有指导、有结论、有总结。学生所做的报告除了在初始选题阶段要有区别之外,还要求有一定的文献查阅难度。从选题确定,到针对报告指出具体的问题,要求学生根据教师指出的问题进行进一步的思考和资料查阅,最后形成论文。这样的安排贯穿整个课程的全过程,学生的参与度获得了极大的提高。对于教师而言,在学期末总结学生所做的报告内容,并增加本门课的知识点覆盖程度,对教学也有比较大的促进作用。

2)课程考核方式上的设计。

非经典课程属于必修课程,在考核方式上除了提交论文外,也必须要有必要的考试环节。在考试环节中,主要考查学生对教师上课内容的理解。在具体授课中,教师从经典计算到非经典计算进行讲解,也从算法角度给出了非经典计算强大计算力带来的改变,既延续了经典算法课程中对算法的介绍和讨论方式,又对比了典型问题在经典算法和非经典算法中的不同解决方式。这样的授课内容作为对算法体系基本知识点的考查,以闭卷考试内容来设计,是十分合适的。课程延展部分的开放知识点由学生的论文及报告内容进行评分衡量。最后,我们将两个部分的成绩作为本门课程的最终成绩。

3)课程教材的选定。

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1高水平人才交叉培养计划实施背景

《北京市教育委员会关于印发北京高等学校高水平人才交叉培养计划的通知》(京教高[2015]1号)提出共建高校双方要根据经济社会发展急需人才所应具有的知识、能力与素质,联合相关行业企业,共同制订专业和方向的培养目标、培养标准,构建与之相匹配的专业培养计划,包括专业核心课程体系、实践能力培养体系和素质提升体系,培养基础扎实、专业过硬、能力突出的高素质人才。

北京科技大学、北京信息科技大学智能科学与技术专业“机器人大脑方向”双培项目于2015年开始正式实施。目前主要采用“3+1”培养模式,即前3年在北京科技大学自动化学院智能科学与技术专业学习,第4年在北京信息科技大学自动化学院智能科学与技术专业学习并完成毕业论文。

2“机器人大脑方向”双培方案的构建

北京科技大学是教育部直属的985、211大学,其智能科学与技术专业在京为一本招生,而北京信息科技大学为北京市属学校,其智能科学与技术专业在京为二本招生。两校要交叉联合培养学生,需要充分考虑两校的生源情况,在充分论证的基础上制订出相应的培养方案。

2015年4―5月,北京信息科技大学与北京科技大学相关负责人先后进行两次会谈,就两校智能科学与技术专业的建设情况、双培计划的基本情况,“机器人大脑方向”教学计划和培养方案交换了意见,形成了双培计划培养方案制订的初步设想。两校的智能科学与技术专业具有相似的历史渊源和专业方向,因此,在充分讨论的基础上,决定以两校现有的教学计划为基础,按市教委双培的要求修订“机器人大脑方向”教学计划和培养方案。两校分工实施课程教学、实践教学、学生指导、质量评价、组织学生科技创新、学科竞赛等工作。

2.1专业培养目标

具有坚实的数理基础、信息技术的基础知识以及脑科学与认知科学的基础知识,系统地掌握智能科学技术的基础理论、基础知识和基本技能与方法,受到初步科学研究和工程实现的训练,具备智能系统集成、智能技术应用方面研究和开发的基本能力。同时具有全面的文化素质、良好的知识结构和较强的新环境适应能力、自主学习能力和创新意识,并具有良好的语言和计算机运用能力。本科毕业后能够在研发部门、学科交叉研究机构以及高校从事与智能科技相关领域的科研、开发、管理或教学工作,并可继续攻读智能科学与技术专业以及相关学科和交叉学科的硕士和博士学位。

2.2专业课程体系

智能科学技术是一门研究智能现象的本质与机理、智能模拟的方法与技术以及智能机器与智能系统应用的新兴学科,由脑科学、认知科学、人工智能、信息科学技术等学科综合交叉而成。图1给出的智能科学与技术专业的知识体系,确定了课程设计的基本原则:智能应用的过程中需要有信息学科中的计算机、通信、控制和检测等方面技术的支撑;建立以计算机、通信、控制和检测技术为工具,以智能机器人为载体,结合信息科学和智能科学理论基础的课程体系。

为体现“机器人大脑”的专业方向与特色,课程体系中加强了脑科学与认知科学、脑机接口、软件开发与应用、虚拟现实技术等内容。表1给出了智能科学与技术“机器人大脑方向”的专业课程体系,其课程体系模块设计为计算机基础、电路基础、信息与控制基础、机器智能、智能系统五大模块。

“机器人大脑方向”专业核心课程确定为:电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、信息论与编码、信号处理、控制工程基础、嵌入式系统、微机原理与应用、脑科学与认知科学、人工智能基础、机器人组成原理、计算智能基础、智能机器人、机器学习等。

2.3专业实践体系

按照工程认证相关标准要求,建立了包括金工实习、电子工艺实习、各类课程设计与综合实验、工程认识实习、专业实习(实践)在内的、完备的、面向工程需要的实践教学体系,如图2所示。

3“机器人大脑方向”双培方案的实施

“机器人大脑方向”双培计划是北京地区高等教育综合改革的试点,其目的在于推进北京地区高校之间的合作和优质教育资源的共享,提升北京高校办学水平和人才培养质量。为此,两校通力合作进行了有益的探索与实践。

3.1学风建设

北京信息科技大学为双培学生配备了辅导员和班导师,班导师由学院主管教学的副院长承担。在新生入学的第一个学期,班导师就从中学生到大学生的过渡、适应大学高强度的学习、学习方式方法、班委改选、期中考试后的总结等方面对学生进行指导。学院组织学生集中晚自习,由班导师、辅导员检查。同时班导师、辅导员经常走访宿舍,与同学谈心,使他们明确目标并养成良好的学习习惯。

同时,学校通过微信,不定期与共建高校的教师、学生沟通,随时掌握双培学生的学习生活状况,如自动化学院开通的心动传媒公众号,成为双培学生母校情节的有效纽带。

3.2学生活动情况

北京信息科技大学和北京科技大学充分利用本校的资源,要求双培学生积极参加两校的各类活动,以达到市属学校和央属学校联合培养学生的目的。例如,北京信息科技大学2015年4月邀请双培学生开展了师生党建活动“奔跑的人工智能”研讨会,组织专业引领型学科竞赛――新生R Auto杯智能小车竞速比赛。

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从2004年国内开始招生至今,全国已有不少高校设立了智能科学与技术专业。我校是较早设置该专业的院校,于2007年在信息工程学院设置其为第7个本科专业,并开始招生。2009年9月,学生进入相关专业课程的学习,第一届学生于2011年7月毕业。日前,该专业学生已经完成本科阶段的学习。

在专业开设过程中,我们完成的主要工作如下。

1) 调研国内外相关院校智能科学与相关专业的培养目标和培养方案。

2) 形成智能科学与技术学科的知识体系和能力要求。

3) 制定2010版智能科学与技术专业的教学大纲。

同时,在办学过程中,我们选择了脑科学与认知科学概论,人工智能基础,微机原理及应用、课程设计(微机原理),可视化程序设计、智能计算与应用四个课程组进行教学模式改革。

1首届毕业生知识结构

因为是首届学生,我校大多数课程安排参考了国内兄弟院校的课程设置,也参考了我校自动化专业的部分课程设置。学生的知识结构主要由5个方面组成[1],如图1所示。

1) 数理基础课程群:工科数学分析、高等代数、复变函数与积分变换、概率与数理统计、数学实验、大学物理、物理实验、应用力学基础、离散数学等。

2) 电工电子技术课程群:电路分析基础、电路实验技术、模拟电子技术、模拟电子技术实验、数字电子技术、数字电子技术实验等。

3) 机电技术基础课程群:工程制图基础、程序设计基础、信号处理、计算机网络、微机原理及应用、嵌入式系统、数据库技术及应用、面向对象程序设计、现代检测技术、电机控制技术、现代通讯技术、DSP处理器及应用、机械设计基础等。

4) 专业主干课程群:信息论与编码、控制工程基础、脑科学与认知科学概论、人工智能基础、机器人组成原理、计算智能基础、模式识别基础、虚拟现实技术、智能控制及其应用。

5) 实践创新课程群[2]:计算机应用实践、电子技术实习、MATLAB编程与工程应用、Linux系统与程序设计、自动控制系统设计与实现、微机原理课程设计、嵌入式系统设计与实现、专业(生产)实习、毕业设计(论文)等。

除了专业课程的学习,学生还参与了很多课外科技活动和竞赛,并取得了良好成绩,内容如下。

1)“基于Matlab的智能五子棋人机博弈系统”在北京科技大学第十一届“摇篮杯”课外学术作品竞赛中获三等奖。

2) 第八届校机器人队队员在第八届亚太机器人大赛国内选拔赛中获十六强。

3) 在全国大学生电子设计大赛中获成功参赛奖。

4) 在智能车校内赛中获二等奖。

5) 在北京市机械创新大赛中获三等奖。

6) 在北京市大学生电子设计大赛中获二等奖。

7) 在“飞思卡尔”智能车竞赛的校级赛中获三等奖。

8) 在校级机器人竞赛中获季军。

9) 在全国大学生节能减排大赛科技类中获三等奖。

10) 在北京科技大学计算机博弈锦标赛中获最佳程序设计奖。

11) 在北京科技大学“闪我风采”Flash大赛中获最佳细节奖。

在参加课外竞赛及各种活动之余,首届智能班还自组织了以小组为单位的指纹识别考勤计时系统编程比赛,历时一个月,比赛结束后评出了最优编程奖。然后返回给每个小组,再讨论再修改,最终确定了最优版,申请了国家软件著作权,于2010年5月份获得审批。此次比赛成果是全班学生辛苦劳动的果实,凝聚了24位学生的智慧和努力。图2展示了该系统的计算机软件著作权登记证书。

2首届毕业生毕业设计情况

2010年底,首届学生进入本科毕业设计环节。在大家的共同努力下,全部学生通过了本科毕业设计。毕业设计的题目如表1所示。

3首届毕业生去向

智能科学与技术专业首届24名学生是2009年9月进入大三学习专业课的。目前,我们统计的毕业生去向,专业第1名放弃了保研指标,选择出国留学,另外有4人保送本校读研究生。选择考研的学生还有12人,另外有3人选择出国留学,还有2人选择就业,如表2所示。

4经验和教训

我们对2007级智能科学与技术首届毕业生的总体情况还是比较满意,通过一系列教学改革,取得一定的成效,内容如下。

1) 人工智能基础。此课程为智能科学与技术专业的理论基础性课程,具有涉及的面比较广、内容较多、变化较快的特点。我们结合人工智能学科的发展,在保证课程完整性的同时,尽可能增加学科发展的前沿内容。

2) 微机原理及应用、课程设计(微机原理)。微机原理及其应用是一门实践性很强的课程,特点是计算机软硬件结合非常紧密,需要经过大量的实践环节学习。在充分分析本门课程特点的基础上,我们对该课程作了如下教学改革:自行研制开发了一套实验装置,开发了配套的实验项目,编写了相应的实验讲义。图3是我们使用的微机原理与单片机实验装置。

在教学方法上,教师让学生在学习已有实验项目的基础上,做一些由简单到复杂的新改动,直至最后设计出新的应用电路,并用相关器件实现。为了鼓励学生亲自动手制作电路板,教学团队花费近3 000元,购买了各种电子元器件和电路制作工具,包括单片机芯片、集成稳压电路芯片、各种传感器、小键盘、电阻电容、印刷电路板、万用表、电烙铁等,保证每位学生都能设计并制作完成一个单片机控制系统。在课堂管理方面,我们实行小班授课,每班不超过30人。学生都很遵守课堂纪律,几乎没有迟到早退现象,为该门课程的学习营造了良好的学习氛围。

3) 可视化程序设计。小班在实验机房上课,课程将讲解部分与上机练习结合起来,教师对每一个知识点进行讲解后,让学生立刻练习,提高学生的动手实践能力。通过教师的课堂讲解和学生的课堂练习,使学生达到融会贯通的程度。

4) 数据结构与算法分析。针对智能科学与技术专业对计算机软件能力要求高的特点,我们压缩了计算机专业的数据结构和算法分析两门课程的学时,保证学生应用能力的培养,并编写了相应教材。

5) 根据国内外高等教育的最新发展,我们对研究思路、内容、方法进行必要调整。英国、美国、马来西亚等国近几年开设了AI相关专业,并且多数与机器人结合。在2010版教学计划中,我们也将机器人作为学生学习过程中的实验平台和设计实现对象,为此探讨设立机器人组成原理课程[3],并在准备教材。我们还与南开大学、河北工业大学合作开发智能科学与技术专业的系列教材[4]。

另一方面,我们在办学过程中也感觉到一些问题,和南开大学[5]的问题较为类似。

1) 专业宣传方面的问题。

2) 没有形成统一的教学指导委员会,各学校还处于单兵作战阶段。

3) 学校的重视程度不够,经费投入有待加强。

4) 师资结构对其他学科的依赖程度较大,还未形成完整的师资队伍,多数教师来自其他专业。

5结语

通过两年的专业课学习,首届智能科学与技术专业的全体学生在各方面都取得了不错成绩。多门基于专业课程开设的课程设计不仅增强了学生的动手实

践能力,还加深了学生对专业知识的理解及掌握程度,很好地将理论学习与实践教学结合起来。特别是在毕业设计阶段,学生的论文题目都很有新意,充分体现出智能科学与技术专业的“智能”特点,而且学生在论文答辩环节全部顺利通过。首届毕业生中,出国和保研率达到54.17%,就业率达到45.83%,有很好的发展前景。通过研究首届毕业生情况,我们认为智能科学与技术专业是一个很有发展潜力的专业,能够将人工智能科学、计算机技术、智能控制等专业性较强的学术领域综合起来,培养出具有综合能力的优秀毕业生。

总结首届毕业生情况,我们将在随后的教学过程中进行如下改进:结合人工智能学科的发展,尽可能增加学科发展前沿的内容;针对学有余力的学生,布置学科前沿的自学内容;在教学中尝试以作业的形式安排实验内容[6]。同时,我们继续保持小班授课方式,营造出良好的学习氛围。在考核方面,结合平时、考试和答辩3种形式,来客观、公正地评定学生,促进学生的全面发展。通过总结已有的教学经验,吸取教训,发展优势,我们相信智能科学与技术专业一定会一步一步成为更加完备的、更有优势的、更具时代特征的新型专业。

参考文献:

[1] 刘冀伟,石志国,王志良. 北京科技大学智能科学与技术专业建设概况[J]. 现代大学教育,2010(6):1-4.

[2] 石志国,刘冀伟,王志良.“智能科学与技术”本科专业软件实践类课程建设探讨[J].计算机教育,2009(11):93-97.

[3] 石志国,刘冀伟,王志良,等. 机器人组成原理课程规划[J]. 计算机教育,2010(15):86-90.

[4] 杨鹏,张建勋,刘冀伟,等. 智能科学与技术专业课程体系和教材建设的思考[J]. 计算机教育,2010(19):11-18.

[5] 方勇纯. 智能科学与技术专业毕业生情况分析与专业建设[J]. 计算机教育,2010(19):51-54.

[6] 魏秋月. 关于智能科学与技术专业人才培养和学科建设的思考[J]. 教育理论与实践,2009,29(9):18-19.

The Situation of the Major in Intelligence Science and Technology

in University of Science and Technology Beijing

LIU Jiwei, SHI Zhiguo, WANG Zhiliang

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传统“填鸭式”的灌输教育,脱离实际应用,易导致学生死记硬背。只有转变教学方式方法,紧密联系实际,加强互动式教学、探索式教学、启发式教学,才能实现应用型人才培养目标。为此,我们应用“案例教学法”把智能仪器设计分为五个步骤:一是选择合适案例,创设应用情境;二是实施互动式教学,突出教学重点;三是拓展仿真教学,强化应用技能;四是加强团队实践训练,培养实践能力;五是开展启发式教学,提高知识的运用能力[5]。

选择适当案例,创设应用情境以案例教学为主线,创设应用情境,增强学生学习兴趣。合适的实际案例不仅是贯穿课程教学过程的主线,成功创设应用情境的前提,而且是激发学生学习兴趣的必要条件。因此,选择适当案例至关重要。合适的案例必须能够充分体现基本教学理论,同时紧密联系实际[6]。以数字电压表(DigitalVoltmeter,简称DVM)为例,它是采用数字化测量技术把连续模拟量转换为离散数字量的数字化仪表。由于它具有读数准、精度高、误差小等优点而备受青睐[7]。因此,选择数字电压表作为智能仪器设计的案例来创设应用情境,可满足案例教学的基本要求。在确定案例的基础上,智能仪器的研制过程按照设计任务并拟定设计方案、软硬件设计、软硬件综合调试、整机性能测试和评估来实施[8]。根据数字电压表的设计任务与设计要求,结合学生学习的课程,采用“自顶向下”的设计原则,把仪器划分成由单片机、A/D转换电路和电压显示电路等功能模块组成。

案例互动教学,突出教学重点以重点教学内容为着力点,实施互动式教学,充分调动学生主动性。案例教学模式采用课堂双边互动教学形式,以重点教学内容为着力点,把课堂变为案例讨论现场,提高了学习的自主性,更好掌握课程的教学内容。在软硬件设计阶段,硬件设计主要是根据方案设计原理电路,选用合适的功能模块(如输入输出通道、信号调理电路、主机电路、人-机接口、通信接口),并装配和调试硬件系统;软件上是先设计出系统软件功能框图,在理清控制关系的基础上,进行功能化编程和调试。为了强化“智能仪器软硬件模块化设计方法”的教学重点,可采取以下互动式教学形式:一是组织学生进行答辩,阐述设计方案、原理电路和编程流程;二是由教师和同学现场进行提问,考察学生对设计可行性的分析;三是由教师有针对性对课题进行指导,提出合理化建议;四是由学生进行修改,完善设计。让学生在设计中既有自主性,又通过启发来防止盲目性。

案例仿真教学,强化应用技能以教学难点为突破口,拓展案例仿真教学新模式,营造探索求真的学习氛围,强化学生应用技能。系统设计与调试是智能仪器设计课程的教学难点。作为初学者的学生,经常感到无从下手。为此,我们首先从虚拟实验入手,通过仿真实验来突破难点。虚拟实验是把案例教学和软件应用有机结合起来,通过逼真的仿真界面和动画效果,让学生置身于智能仪器开发现场,既可以节省设计成本和提高设计速度,还可以增强学习乐趣,将抽象的理论知识融入到案例的设计实践之中,加深对理论知识与设计方法的理解,为后续教学环节,如分组实际制作打下基础。例如对基于Proteus和KeilC51建立的数字电压表仿真实验[9],如图3所示。数字电压表的调试过程可通过调节可变电阻器来进行仿真实验,若实验结果不满足设计要求,则可修改硬件参数或软件程序进行反复调试,直到该数字电压表满足设计要求,调试过程生动形象,简单易学。

团队实践训练,培养综合能力以案例应用为实训课题,组建学生制作团队,培养学生实践能力。团队制作实践的课题分为设计型、综合型和创新型。学生可以根据自己的兴趣、知识结构和能力发展进行选题。选择相同题目学生组成制作团队,通过共同协商,形成明确的成员分工和团队合作任务。在制作过程中,不仅要求学生要学会独立思考,掌握独立分析解决问题的方法,也要求培养创新意识以及增强团队精神。通过体验智能仪器设计制作过程,熟悉智能仪器系统的开发流程,提升综合的实践能力。例如,选取液位控制系统[10]的设计作为实践课题。该系统主要由水槽、电压比较器、隔离保护和驱动电路、直流继电器控制电路、水泵、电磁阀组成。高低水位的电压通过与基准电压比较输出逻辑信号,控制交流接触器的工作,实现水泵的通断,以实现水槽水位的自动控制。通过液位控制系统实践训练达到以下目标:第一,使学生了解接触器、电磁阀、水泵等器件等相关电器的基本原理,熟悉基于中规模集成电路的组合逻辑和时序逻辑设计方法,加深对理论知识和设计方法的认识;第二,通过学生亲手焊接、制作和调试电路,培养实践能力和动手技能;第三,通过撰写设计报告,使学生学会对实验结果进行分析和总结,培养学生分析和解决实际问题的能力。

案例启发教学,加强运用能力以案例总结为出发点,开展启发式教学,提高学生运用能力。案例教学法的重要环节,就是在完成设计、仿真和实际制作的过程之后,及时总结设计的过程和方法,把设计制作过程上升到理论高度,进一步加以思考、探索和提高。如果对案例缺乏思考、归纳和总结,很容易使学生的思维局限单个案例之中,不利于应用能力和创新思维的培养。因此,教师既要从单个案例入手,引导学生学会分析归纳和总结的方法,不断加强学生灵活运用能力,也要注重在案例基础上的拓展,启发学生深度思考,培养学生的创新思维。这样才能在智能仪器设计环环紧扣、层层递进,有效推进学生知识水平的提高和能力结构的完善。

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关键词:高职;多元智能理论;专业英语;课程设计

自上世纪90年代以来,多元智能理论理论在全球教育领域产生了深远的影响,成为许多学校教育改革的理论依据之一。基于多元智能理论理论的课程设计,是该理论在教育领域的应用成果之一。我国在该领域也有相关的研究,但起步较晚。尤其是在职业教育界,无论是在理论上还是在实践上都具有广阔的研究空间。基于对多元智能理论理论的理解,为了使该理论在职业教育中能被有效借鉴并加以运用,本文着重研究了该理论在高职专业英语课程设计中的应用。

一、多元智能理论的基本内容

多元智能理论(Multiple Intelligences Theory),简称MI理论,是美国哈佛大学教授,著名心理学家、教育家霍华德・加德纳(Howard Gardner)1983年在《智能的结构》一书中提出的,对传统智力观提出了质疑。加德纳认为:“智能是在某种社会或文化环境的价值标准下,个体用来解决自己遇到的真正的难题,生产及创造出有效产品所需要的能力。”加德纳的智能观非常强调智能的社会文化性、可发展性、实践性和可见性,尤其重视创造能力的培养。在此基础上建立了一个宽泛的智能体系――多元智能框架,其中所包含的智能成为人类进行学习、创造和解决问题的工具。加德纳的多元智能框架理论阐述了每人都有八种彼此相对独立的智能:1)语言智能(1inguistic intelligence),即用言语思维,用语言表达和欣赏语言深层内涵的能力;2)视觉空间智能(spatial intelligence),即准确感觉视觉空间,并把所知觉到的表现出来的能力;3)数理逻辑智能(1ogical/mathematical intelligence),洞察事物之间的关系、进行科学分析、推理运算和逻辑思维的能力;4)人际智能(interpersonal intelligence),即能够善解人意、与人有效交往的能力;5)音乐智能(musical intelligence),即感受、辨别、记忆、改变和表达音乐的能力。6)肢体运动智能(bodily intelligence),即人能巧妙处理物体和调整身体的能力;7)内省智能(intrapersonal intelligence),即自我内在情感的理解能力;8)自然观察者智能(naturalist intelligence),即能够辨识动植物、对自然界分门别类,运用这些特长进行生产的能力。教育、教学的宗旨是开发学生的各种智能,帮助、发现其智能特点、业余爱好,从而促进学生的全面发展。

二、基于多元智能理念的高职专业英语课程设计

钟启泉教授在《课程设计基础》一书中说,课程设计随教育观、课程观的不同而不同。笔者以多元智能视角下的高职专业英语课程观为基础,并吸收和借鉴了其他理念对高职专业英语课程设计的指导作用。结合高职教育和高职生智能的特点,归纳、总结出有关多元智能理念的高职专业英语课程设计思想。

(一)以工作过程为导向设计专业英语课程,培养学生解决实际问题能力

多元智能理论的核心是解决实际问题的能力和创造力。高职教育目标重在培养学生在职业岗位上解决现场技术问题、进行技术创新以及把科学技术、设计和规划转化为产品的能力。而在如今高科技时代,任何技术问题的解决都要技术和职业活动的结合。高职人才的任务是在生产一线解决产品生产过程、工艺流程中的技术问题和组织管理问题,完成“技术过程”和“工作过程”的结合。为了传授工作过程中所需要的知识,必须与整体化的实际工作过程相联系,因此,工作过程导向的高职专业英语课程设计成为必然。工作过程导向的课程的实质在于课程的内容和结构追求的不是学科架构的系统化,而是工作过程的系统化,强调通过职场中典型职业活动和与专业实践紧密相关的学习,实现专业知识的习得与职业实践技能的掌握,与实际的工作过程序列实现“同步”,使高职教育更加贴近职业实践。作为新型的、综合性的信息载体,这种基于工作过程导向的课程设计能够让学生获得一种全面、和谐、切实有效的教育,对高职生解决生产和工作过程中问题能力很重要。如高职护理专业英语的课程设计是以提高学生医护英语实际交际能力为原则,要求用英语完成下列交际任务:掌握、汇报患者的生命体征,如血压、脉搏、呼吸等(blood pressure,pulse,respiration,etc.);能在体检时、手术前后给予患者指导等。

(二)将预想化转为情境化设计专业英语课程,发挥学生的智能强项

传统课程的课程设计内容往往预想化,与情境不相符、不能在相关的情境中习得,导致学生动手能力较差。高职教育培养对象应该具有较强的形象思维能力,更易于迁移,要通过解决与现实相联系的问题获得更丰富、更有效的知识。其特点与多元智能理论强调的“智能的情境性”相吻合。因此,高职教育应转变传统的预想化课程设计,创设情境化的课程环境。从以下几个方面考虑:

一是模拟学习环境。运用多媒体技术、网络技术,创设以多媒体和网络为核心的具有全真模拟环境,使学生沉浸在与真实环境相同的学习环境里。

二是创设实训环境。因为学生置身于真实的情境中,通过亲身体验,完成以综合化技能项目为目的的教学。在这种学习氛围中,学生经过多项智能参与学习、自己探索和与人协作完成任务,学习效率高,

三是创设现场环境。在这种现场环境中,学生通过完成一定的生产任务,承担较大的责任,同时提高实践能力和职业岗位适应能力。总之,课程设计由预想化转向情境化,有利于高职生发挥他们在职业意识、动手操作、空间想象方面的智能强项,还有利于培养综合职业能力,发挥在团体协作中的交际能力和管理能力。

(三)从学生职业生涯发展需要出发,设计专业英语中的选修课程,

加德纳指出说:“按照我的观点,学校教育的宗旨应该是开发多种智能并帮助学生发现适合其智能特点的职业和业余爱好”。与普通高校比较而言,高职学生的学习水平参差不齐,兴趣爱好、个性智能千差万别,因此高职院校选修课设计要紧紧围绕高职的培养目标,根据学生专业特点、人才市场需求和教育对象的个体差异进行设计。高职院校尽可能地创造最适宜的环境,以学生为主体设计选修课程。为学生提供内容丰富,形式多样的自选课程供其选择,提供广阔的学习时间和空间,充分调动学生的积极性和主动性。因此,设计选修课时要尽量体现课程设计的多样化,为不同个性智能的学生提供不同的学习内容并鼓励学生跨系、跨专业选读选修课,增加学生选修的范围;还要把部分学习自交给学生,由学生依据个人的爱好与特长、自身学习能力及职业倾向自主选课,自主构建自己的知识体系,最大限度地发挥学生的专业技术特长和每个学生的智能优势。由此可见,选修课不仅有利于培养学生主动适应市场经济发展对不同层次、不同规格人才的需求,更好地为地方经济服务,而且有利于充分挖掘学生的学习潜能,促进学生的个性发展,培养学生的创新能力和实践动手能力,以满足学生职业生涯发展的需要。

本文将多元智能理念引入到高职专业英语课程设计中,以新的方式构建了“项目型多元智能”高职课程设计模式,为专业英语课程设计提供了一个新的视角和思路,也可以为进一步深化职业教育课程改革提供参考和借鉴。(作者单位:唐山职业技术学院)

基金项目:唐山市社科联2013年度立项课题(课题编号:TSSKL2013-124)的阶段性成果。

参考文献:

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一、关于学分制

学分制是以学分为计算学习量的单位,以学分衡量学生学习完成情况。并以学生必须取得最低学分作为毕业标准的,为学生发展提供更多选择余地的教学制度。学分制的精髓在于学生自主选择。在学分制下,学生可以根据学校的教学计划,结合自己的兴趣、爱好,自主选择课程、任课教师、授课时间和学习进程。强调学生的个性发展,是学分制的重要内涵。在学分制下,学生可以根据自己的情况确定学业和发展方向,掌握学习进度和学习方法,有足够时间和空间实现自己的主体价值。强调学生的个性发展,是学分制的重要内涵。

二、学分制实施前大学英语读写课教学方式

传统的大学英语精读课的教学过程是:讲解单词—跟读单词—逐句讲解课文(讲解并翻译课文重点词句,分析语法复杂语句)—布置作业。整个教学过程就像一条流水线作业,大多以教师教授为主,学生被动参与学习,很少为学生设计,组织和开展课堂教学活动,学生觉得索然无味,丧失英语学习兴趣,自然学习效果不佳。

为此,教育部于2007年7月颁布了一项指导大学英语教学改革的纲领性文件——《大学英语课程教学要求》(简称《课程要求》)。该教学要求将其教学目标确定为:“培养学生的英语综合应用能力,特别是听说能力,使他们在今后学习、工作和社会交往中能用英语有效地进行交际……”新《课程要求》无疑为今后的大学英语教学指明了方向:2l世纪的大学英语教学强调学生的英语综合运用能力的培养,特别是听说能力的培养。在此纲领的指导下,英语教师渐渐认识到,原来的教学方法,忽视学生的智能优势,忽视对学生学习方法的指导,有必要借鉴多元智能理论指导大学英语精读教学。

三、多元智能理论与语言智能

多元智能的主要观点多元智能理论(the theory of Multiple Intelligences),是由美国哈佛大学霍华德·加德纳教授于1983年提出的,其理论的核心是:人的智力结构是多方面的,在每个人的智力结构中,包含有:①言语—语言智能(Verbal-linguistic intelligence):指口头和书面的语言表达能力。②逻辑—数理智能(Logical-mathematical intelligence):指运算和推理、抽象思维、分析和归纳问题的能力。③视觉—空间智能(Visual-spatial intelligence):指感受、辨别、记忆、改变物体的空间关系并借此表达思想和情感的能力。④身体—运动智能(Bodily-kinesthetic intelligence):指运用四肢和躯干来表达思想情感及解决问题的能力。⑤音乐—节奏智能(Musical-rhythmic intelligence):指感受、辨别、记忆、改变和表达节奏、音调和旋律的能力。⑥交往—沟通智能(Interpersonal intelligence):指与人相处、交往、合作共事的能力。⑦自知—自省智能(Intrapersonal intelligence):指认识、洞察和反省自身、约束自我的能力。⑧自然观察智能(Naturalist intelligence):指人们认识世界、适应世界的能力,是一种在自然世界里辨别差异的能力。每一种智能都有其核心能力。每个人都或多或少具有这八种智能,只是其组合和发挥程度不同,即每个人都有自己相对的优势智能和弱势智能,而适当的教育与训练可以使每一种智能都存在某方面发展的潜能和机会。因此,教育应该在全面开发每个人大脑中的八种智能的基础上,给每个人以多样化的选择,使其扬长避短,从而提高每个人潜在的智能水平,充分发挥每个人的个性。

就英语教学而言,其最终目的在于培养“语言智能”,但不能只重视语言文字的形式,实际生活中,语言还包含其他的功用。传统的教学法,如语法翻泽法及听说教学法,较以形式为本位,强调语法的正确性,但其效果并不见得好。过滤假说(The Affective Filter Hypothesis)显示(Krashen&Terrel,1988):过于强调形式,会使学生焦虑感提高,阻碍学习,语言学习应以传达信息为主,让学生有足够的语言输入,从中习得形式。所以,以培养学生自主学习能力为目标,将语言能力(Linguistic competence)本身与多种智能相结合,实行教学要点切入多元化,教学主体多元互动,知识教学情境化,设计出更为有效的课堂教学活动,是一种行之有效的教学模式。

四、课堂活动的具体实施

大学英语精读课侧重于语言基础知识的输入,通过讲授与练习相关语言知识点,帮助学生打好语言基础,然而这样的教学方法淡化了语言实践,冲淡了交际能力的训练。如何让学生在掌握相关语言知识的同时,又有充足的机会提高自身的语言应用能力?本节笔者将从语言基本技能(听说读写(译))的角度加强学生语言应用能力,阐述在课堂教学中的新尝试。

以New Horizon College English4,Unit 2 Charlie Chaplin为例,笔者对本单元的课程设计了不同的教学活动。

1.Assignment For Preview.在新的单元开始之前,教师要提前布置预习任务。教师可以把学生划分为小组,以小组为单位搜集有关卓别林的相关资料,教师可以用一些问题引导学生寻找相关素材,比如: “How much do you know about Charlie Chaplin?” “What do you think is the influence of Chaplin’s childhood on his later life and art? ”“Why was he successful in his movies?”这些问题可以引导学生寻找一些有关卓别林的评价、图片、视频等资料。在寻找资料的过程中,学生能够充分发挥自己的智能特长,精心准备在课堂上的汇报展示,从而锻炼学生的语言智能,空间智能,运动智能等不同智能。

2.Schema Activation.在正式导入本单元课文之前,教师可以先让学生对有关卓别林的背景知识的了解。教师要求每组同学分别进行汇报展示,可以充分利用多媒体资源。然后教师要求同学们进行自由讨论,同学们可以对感兴趣的展示向展示小组的同学提问。这样的热身活动不仅能够营造一个轻松自由的学习环境,降低学生的焦虑感,而且能够锻炼学生的语言智能,人际交往智能,运动智能等不同智能,帮助学生对知识的记忆和吸收。

3.Vocabulary Activities.词汇讲解是一堂英语课中学生感觉较为枯燥乏味的部分,因为传统的词汇教授方法是“老师讲,学生练”,即教师讲解词汇的含义用法等,学生用词造句或者翻译相关句子。这样做忽略学生的智能特长差异,只注重对学生语言智能的培养。其实,要想调动学生的学习积极性,只需按照学生不同的智能特点设计关于词汇教学的课堂活动就好。教师可以根据学生不同的智能特点将学生分组,然后分配符合其智能特点的任务。比如,擅长语言智能的同学可以被分配给讨论词汇之间的关系的任务,决定每组所给词汇之间是反义关系,近义关系,相互关联还是意思相近但稍有差异等的关系。如“applause-clap”,“crude-raw-coarse”, “clumsy-awkward”。擅长运动智能的学生可以被分配给用肢体语言演示所给词汇的意思的任务,如“cut down”,“trip up”, “make up a nonsense language”。擅长逻辑推理的同学可以被分配给找出构词方法的任务。如“comic-comedy”,“collide -collision”等。这样,具有不同智能特点的学生愉快地展示所长并掌握知识,活跃了课堂气氛。这是一个学生主动学的过程,而不是仅仅老师在教。

4.Presentation.正式分析和讲解课文是最容易让学生感到枯燥的部分。但运用多元智能理论的指导,可以设计出内容丰富的课堂活动。首先,可以开发和利用学生的音乐智能。播放卓别林的同名电影,让学生讨论这部电影的内容和本单元主题的联系。接着就很自然地导课进入本单元的课文。对于篇幅较长的文章,教师可以用图表先绘出本单元课文的结构,这样既可以利用学生的视觉智能,又可以使学生清楚文章的脉络,便于分部分分析解读课文。当然,对于较易理解的篇幅较长的文章,老师也可让学生试着去绘制文章脉络图,这样可以锻炼学生的逻辑智能。

5.Practice.这个部分是讲完课文以后,对整个文章的总结和复习部分。教师可以把学生再次分组,发给每个小组同学彩色笔和一张概念图(concept map),这张图上标出了文章的结构,并给出了部分要求填写的信息。学生先讨论课文的内容,然后丰富这张概念图。通过讨论和填写学生可以将文章内容清晰化。这项活动使学生对所学内容进行总结复习,总结的过程是学生对课文的再一次认识,再一次思考。在讨论过程中,同学们相互交流,分享自己所拥有的知识并补充不足的地方,不仅加深了对课文的印象,而且调动了多种智能。

6.Enrichment.更多的有关本单元主题的音乐,影像资料,图片,名言警句等被教师带入课堂,同学们可以根据自己的智能特长和兴趣爱好自由选择内容进行讨论,汇报展示等。比如卓别林这一课,老师就可以布置同学们写“Charlie Chaplin in my heart”,让学生独立发表自己关于卓别林的认识,无论是关于事业的,还是情感的,既锻炼了学生的语言智能,又培养了他们的自然环境智能,有利于他们的身心健康成长。

7.Evaluation.在这个教学环节中,教师可以充分运用学生的自省智能,要求学生对这个单元学习的内容进行自我评价,评价和总结自己在这个单元学习过程中做得好的方面,不足的方面,需要改进的方面,并提出相应的改进方法。同学们之间也可以进行评测,哪些活动使自己受益,哪些活动需要更进一步的提高。教师可以从这些反馈当中,发现每个学生感兴趣的课堂活动,并进一步根据学生的反馈改进自己的课堂活动设计,从而达到学生和教师在授课中都能有所收获的双赢局面。

8.Assignment.日志(journal entry)是单元结束以后要完成的作业。学生可以在日志中记录自己的所学所感,为自己建立一份良好的学科成长记录。另外,作业形式还可以是根据学生课堂表现所布置的个性化的作业。比如,学生分小组用DV记录自己小组的讨论过程,编辑处理后,公开展演等。

五、结语

多元智能理论的提出,改变了人们对于智力的传统概念,激发了人们对于多种智能的探索和利用,尤其是在大学英语学分制改革下,多元智能更是给教育教学带来了新思路,学生有机会展示并利用自己的优势智能学习英语文章,极大地激发了学生的学习兴趣,让学生真正地领略到了每篇英语课文的教学都是一次激动人心的体验和愉悦的感受,对大学英语课堂教学效果的增强具有现实意义。

参考文献: