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2虚拟机在中职信息化教学中应用
2.1应用一:教学环境随身带
GuestOS在HostOS中只是一个虚拟硬盘文件,文件大小即GuestOS实际消耗的硬盘空间,如GuestOS为纯净的WindowsXP或WindowsServer2003,虚拟硬盘文件大小一般不超过2GB,便于存储在U盘或移动硬盘随身携带。由于VirtualPC和VMware都可以直接使用虚拟硬盘文件打开相应的GuestOS,所以对于一些特殊的教学环境,教师可以事先在GuestOS中配置好,或直接将实训室的实训环境通过镜像方式Ghost安装到GuestOS中,然后将虚拟硬盘文件存放在U盘或移动硬盘中,随身携带,这样只要所用计算机上安装了相应的虚拟机就可以把虚拟硬盘文件拷到计算机上使用,这样既方便了备课,又方便了上课。当然,经实践证明,如果是存放在USB3.0的U盘或移动硬盘上,则可在USB3.0的移动设备上直接运行GuestOS,这样省去了拷贝虚拟硬盘文件时间,大大提高使用效率和便灵活性。VirutalPC安装快速,操作简单,相对于VirutalPC,VMware的硬件虚拟更强大,磁盘使用效率更高,更突出优势,若某些软件在VirtualPC无法运行时,不妨使用VMware。但由于VMware安装较繁琐、耗时,若要使用VMware,则建议先在常用的多媒体教室或实训室安装好VMware,以免影响课堂进度。
2.2应用二:节省设备投入,提高实训教学效果
2.2.1方便教师搭建服务器,提高实训教学效果
在实训教学中,将用于考试或文件共享等专门用途的ServerOS安装在教师机的虚拟机上,则每间实训室可节省1台服务器计算机。在虚拟机上安装ServerOS后,教师可方便地实现在WindowServer2003的GuestOS中搭建各种服务器,如文件服务器。在建好文件服务器后,可以通过特定软件实现为每个学生机建立一块相互隔离的个人空间,这样既方便了学生提交作业,也方便每次课将上次未完成的作业对应地发送给学生。
2.2.2方便学生搭建实训平台,进行实训、测试,强化技能
(1)在计算机实训中,每个学生均可利用一台计算机同时操作多个GuestOS,进行完整的实训测试,不仅提高了实训设备的使用效率,还可以让每个学生系统、全面地掌握相关技能,而不局限于分工合作后的局部技能,如网站建设与测试、网络攻防测试等。(2)由于HostOS与GuestOS是隔离的,所以在GuestOS中不管是分区、中病毒、死机,还是安装各种软件,都不会影响HostOS。在HostOS中,GuestOS仅表现为一个或多个数据文件,所以诸如系统安装、磁盘操作、分区调整、数据删除与恢复测试、病毒防治、网络安全攻防测试之类会损坏HostOS的实训,就可以放心地让学生在GuestOS中进行反复实训,这样学生的专业技能也能得到更好的强化。
2.2.3方便准备不固定实训场所的实训环境
(1)对于临时调整实训室时,经常会遇到学生机缺少实训环境,教师可以利用如凌波多媒体网络教室软件、飞鸽传书等局域网文件传送软件,快速地将配置好实训环境的虚拟硬盘文件传送给学生,学生就能在虚拟机的实训环境中正常完成实训。(2)对于一些非正常教学的培训,学生机中缺少培训所需软件,或软件版本不同,则可将培训所要的软件安装到GuestOS中,传送到学生机上,从而减少了对所有学生机因不同需求反复安装的麻烦。
2虚拟实验
蝴蝶身上的鳞片多种多样,按照色彩原理来分,可以分成三类,一类称为“化学色”鳞片,一类叫做“结构色”鳞片,而第三类则是前二者的结合。古诗中提到“儿童急走追黄蝶,飞入菜花无处寻”,这些黄色的蝴蝶翅膀实际上就是由深浅不一的黄色鳞片组成,这些黄色鳞片含有黄蝶啶等物质,类似的还有产生红色的异黄蝶啶、胡萝卜素、产生黑色的黑色素,产生蓝色的胆色素等,这些通过化学物质着色的,便是化学色鳞片。有些蝴蝶色彩闪耀异常,以南美洲闪蝶类为例,它们的翅膀上有反光强烈的蓝色,这种蓝色实际上是由鳞片中的纳米级微观构造对光产生干涉作用后形成的。不仅闪蝶有这类鳞片,在中国广泛分布的大紫蛱蝶的翅膀上也有产生暗紫色光泽的结构色鳞片,翠凤蝶类的各种蝴蝶则在翅膀不同位置点缀着不同颜色的结构色鳞片。
蝴蝶翅膀的鳞片除了色彩各异,形态也变化多多,比如有些蝴蝶翅膀上的细碎白点,其实就是形如小手的鳞片。有些鳞片长着兔子耳朵,而有些鳞片边缘犬牙交错。最有意思的是一些中国高原地区生活的绢蝶,它们身上的鳞片又扁又圆,这会不会和寒冷的气候有关呢?蝴蝶不仅仅是玩转鳞片的画师,精美翅膀中还隐藏着它们在自然环境中的生存之道。
全新火山岛
2013年年底,日本小笠原诸岛的西之岛附近海域海底火山喷发,一座崭新的小岛诞生。隔了一段时间之后,日本海上保安厅派遣飞机探查该岛的情形时发现,由于火山熔岩填埋,该新岛面积居然比刚发现的时候又增加了50%。目前,有地震学家认为这是下一场强地震的征兆。
火星湖泊的新证据
“好奇号”火星地表探测器在一个干涸的淡水湖底部对岩石进行分析,发现其含有碳、氢、氧、氨与硫的蛛丝马迹,而这些元素极有可能为简单的微生物提供完美的生存环境。关于淡水湖,
“好奇号”虽然未能找到水,但发现了黏土矿物,而这或可证明曾经有河流汇入该湖泊。
触摸虚拟
麻省理工大学实验媒体小组Daniel Lelfhinger和SeanFollmer两位科学家坚信,可以通过某种手段让人得以触摸到电脑屏幕中的虚拟事物。在他们的导师石井裕教授的指导下,他们开发出了Inform——一台可以在实体环境中表达三维坐标的触控器。通过这样一台机器,就能以接近完美的方式展现屏幕中物体的触感。
“盖亚”升空
2013年12月19日,欧洲空间局的“盖亚探测器”通过俄罗斯“联盟”运载火箭,于南美洲的法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。“盖亚计划”是欧空局2000年以后的远期科学计划,将对超过10亿颗恒星完成观测任务。科学家预计,“盖亚”将会发现许多以前未被观测到的恒星,并有助于人类进一步了解暗物质与暗能量。
飞行摩托车
生物化学既是高等医学院校的一门专业基础学科,又是当代医学和生命科学的前沿学科,其理论研究的深入与实验技术的革新息息相关,生物化学实验技术在生物学及医学发展的科研实践中,展现出不可限量的前景,不仅在新理论发现和开发应用新技术方面起着决定性的作用,同时也为实现科技创新和社会生产力跨越发展提供重大战略机遇。特别是进入21世纪以来,生命科学突飞猛进,生物化学实验技术已渗透到医学科学的各个领域,成为诊断、治疗、预防疾病的重要手段[5-9]。然而,相对生物化学理论教学,当前的实验教学普遍存在一些弊端和不足,难以满足学科发展与创新的需要。生物化学课程内容广泛,授课学时有限,特别是教学改革后各专业的实验课时都进行了压缩,实验课程内容往往只能选择一些简单的实验项目,实验教学模式往往是教师课上讲解、现场演示实验步骤、学生动手实验的传统模式。学生只需严格按照教师的指导被动地进行实验操作,而无需进行独立思考和自主设计。这就造成了教学内容、教学模式与新技术的不断涌现及学生多角度、多层次学习需求之间的矛盾,造成学生主动性的缺乏。现代科学技术的发展为解决这一矛盾提供了契机,“互联网+”、大数据、云计算、移动互联、多媒体、流媒体等技术能够突破时空限制,使多维度、多方位、多手段、实时实地的学习成为可能[10-12]。因此,在当前的生物化学实验教学中,采用结合现代科学技术的混合式的教学模式是解决问题的良策。
2“互联网+教育”实验教学模式研究思路
研究过程遵循“一个理念,两项策略,三点提高,四个改变”的核心思想。
2.1落实“一个理念”
新型教学模式应真正落实“以学生为中心”的教学理念。传统教学中,在传授实验步骤、强调注意事项后,让学生进行操作的方法,基本上是一种灌输式的教育模式,是以教师为中心的。新的实验教学模式则是让学生先自学实验内容,再上机进行虚拟实验操作,自己总结出问题和注意事项后再进行实践操作,这对学生的能力培养具有很好的作用。
2.2实现“两项策略”
旨在充分利用现代信息技术扩充教学资源,包括微实验制作策略和手机端平台策略。微实验制作策略。微课视频时间短、内容精、趣味强、效果佳,有利于生物化学这样内容较抽象、知识点较繁杂的学科教学。利用微实验对仪器操作技术进行放大处理,对关键问题进行重点强调,增加了直观性,有助于学生掌握操作要领和教师节省课堂讲解时间,学生能够通过反复学习达到易学、乐学的效果。手机端平台策略。蓝墨云班课、微信工作平台,因信息传播的及时性、互动性、广泛性、高效性和低成本等特点而备受教育工作者的青睐。构建生物化学实验教学手机端实验课程平台,并要求学生及时上传当天实验结果,便于查找教学问题、激发学生学习动机、考查课前预习效果、加强师学互动,以及提高学生的主体性和实验效率。
2.3应用“三点提高”
旨在提高学习使用高、精、尖生物化学实验仪器设备的效果。生物化学实验涉及许多贵重的仪器设备,如PCR仪、高速冷冻离心机、凝胶成像系统等。这些仪器设备价格昂贵、操作复杂,对操作人员素质要求较高,且需专人维护、保养,不能满足学生人人通过上机操作熟练掌握技术的需求。在实验教学过程中的具体做法是,一方面以第二课堂形式吸引部分优秀学生参与科学研究,在实践中学习;另一方面通过虚拟实验教学系统帮助学生认识和熟悉高、精、尖仪器设备的使用方法及其注意事项,提高学习使用这些仪器设备的效果。
2.4达到“四个改变”
在实验教学模式方面主要有4项改变,一是由传统的再现式学习模式改变为探究性、合作性学习模式;二是知识的传授方式使学生由被动接受变为主动学习;三是教师由原来的知识灌输者变为学习的组织者、引导者、参与者;四是学生由知识的被动接收者变为主动融入课堂。
3“互联网+教育”实验教学实践
在生物化学实验课程教学实践中,采用蓝墨云班课和手机端平台,遵循“课程视频提前推送—学生自由自主学习—师生线上线下互动”的教学模式。电脑端平台的功能包括管理课程运行、制作视频微课、上传编辑资源、编写在线测试等,手机端平台的功能包括通知、参加头脑风暴和讨论等各项活动,以及在线测试、作业互评等,实现了实验教学“线上—线下—线上”的过程。教师在切实做好课前推送的同时,精心组织课中指导和课后分析讨论,并根据各方面反馈对教学过程进行修改完善。
3.1课前资源准备
构建实验项目区、实验工具区、前沿知识链接及即时通知等课前资源。实验项目区主要针对课堂实验教学环节,上传所有实验课件、视频资料;实验工具区主要针对生物化学实验常用仪器;前沿知识链接的目的是分享生物科学前沿动态;即时通知主要涉及课前实验安排、实验计划、实验须知的。
3.2虚拟实验和微实验制作
虚拟实验如SDS-PAGE凝胶电泳、紫外可见分光光度计使用、基因克隆技术等,通过虚拟的动画演示和互动操作,能够方便学生掌握实验操作流程和注意事项。利用PowerPoint2016、Flash等软件,根据教学大纲和学生专业需求,选择WesternBlot、分光光度技术等科学研究常用技术进行微实验课制作,使实验理论和实验操作直观易懂,对注意事项和重要步骤进行字幕说明或旁白解说,对实验结果以动画形式呈现,使学生对实验过程、实验现象有直观的认知。
3.3手机端平台建设
用于构建生物化学实验教学微信平台和蓝墨云班课,能够提供实验室设备、使用时间等信息,方便学生在线预约、登记;能够在课前推送实验须知、微视频、电子课件;能够使学生上传实验结果,并在云班课APP上进行结果欣赏、分享实验趣闻等;能够使学生就实验报告进行分析讨论,激发学生的学习动机,增强学习效果,加强师生互动,提高学生的主体性和实验效率。
3.4实验室开放
高校实验教学改革的重要内容之一就是实验室开放,开放实验室对于学生参与或独立开展科研活动至关重要。实验室开放应进行规范化管理,制定安全、低值易耗品管理、易燃易爆品管理、废弃物品处理管理等规章制度,并在贯彻落实中鼓励学生参与。在一些非教学时段开放实验室,提高了实验室的利用率,对培养学生的科研思维、动手能力和管理能力有促进作用。
1虚拟现实技术应用现状及前景
1.1技术简介
虚拟现实技术(vR)是以计算机技术为依托,综合多媒体技术、传感器技术、人工智能、人机接 口技术、实时计算、工程仿真技术等多学科为一体的前沿技术,它能生成逼真的视、听、触觉一体化的人工虚拟环境,用户能以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互【l1。它具有 3个特征:逼真的临场感、自然的交互、提高学习者思维认知。vR突破了人类认识的时空限制,大大拓宽了人类对现实世界及未知世界的感觉和认识 ,为人们的实践活动提供了崭新的环境和手段。在军事、制造、医学、设计、艺术、娱乐等领域,vR都有广阔的应用前景。
1.2教育颔域应用现状及前墨
对教育领域而言,运用 VR能够通过计算机将三维空间或实物模型的意念清楚地表示出来,能使学习者直接 、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互,并通过多种形式参与事件的发展变化过程,从而获得最大的控制、操作整个环境的自由度[21。这种呈现多维度信息的虚拟学习和培训环境,以最直观、最有意义的方式为学习者掌握一门新知识、新技能提供崭新途径。 普遍意义上讲,完整的 vR系统需要高级计算机、头盔式显示器、数据手套、洞穴式投影等昂贵的硬件支持设备 ,这对于大多数教育教学单位都是难以承受的,从而严重制约了VR系统在教育教学中的推广应用。但在科技多样化发展的今天,VR系统也呈现出多样化的发展趋势,vR系统配置可以根据目标需求而定。设备投资大、开发周期长的复杂VR系统,一般应用于高校或航天军事等高端技术工作领域。而桌面型vR系统仅使用电脑单机,显示器是学习者观察虚拟环境的一个窗口,学习者可通过使用简单的外设(如鼠标、立体眼镜等)来驾驭虚拟环境和操纵虚拟物体,虽缺乏完全沉浸功能,但其结构简单、硬件成本低的特点非常适合在我国的普教、职教领域推广应用。
2 VR在职教个性化教学实验中应用的可行性
2.1 职教学情现状
在各类职业学校中,普遍存在的问题是学生学习兴趣不高,特别是在枯燥、乏味的理论知识学习中,这一问题尤为突出。但学生对于新颖事物具有强烈的好奇心和较高的动手愿望 ,因此, 在讲授理论知识时,辅以演示、实验、实训 ,并使人人都能动手参与,将会激发学生学习兴趣,从而提高教学质量。但这种教学方法存在一些问题:模型、设备、实验、实训条件有限,特别是一些价格昂贵的设备 ,不可能人人都能动手操作;盲 目操作会导致设备损坏,需要一定维修费用;在同一个地方完成理论、实践教学并不现实。
2.2 个性化学习
个性化学习是一种新的学习观,是伴随近年来教育改革发展,针对传统教育大统一的弊端提出来的。它是以学生原有的知识经验和个性特征为基础 ,以学生内在需求为核心 。以每个学生学习能力与个性的自由、充分、和谐发展为目标而实施的学习活动_l1。个性化学习中,师生处于分离或准分离状态,教师由传统教育中的主导者变为可利用的教育资源,成为教学资源中的一个组合因素,而学生也从被动接受教育的对象变为教育资源的选择者和利用者。由此可见,最为简单、易行的个性化学习载体就是基于web的学习动手实践,B/S模式、互动操作,可激发学生兴趣,从而自定义完成学习、实践任务。
2.3虚拟教学模型在个性化教学实验中的应用价值
就教师而言,实现了从传统讲授一简单图文课件讲授一简单图文课件+虚拟教学模型讲授的转变。既充实了教学内容,又丰富了教学手段和形式。同时,虚拟教学模型是使用计算机模拟出的实物形态,其使用同课件一样方便,既能达到直观教学的效果,也能使师生获得临场感,增强师生互动。
就学生而言,在计算机屏幕上观察到的是用vR技术数字化后的实物,只要有网络环境或在家登陆学校的模型web服务器,学生就可动手操作,同时有了直观模型的临场体验后,学生在面对实物操作时也易上手,杜绝了盲目操作。学生也可以通过协作探究解决问题。此外,卫生职业院校还承担着成人教育的培训任务 ,对于一些短训班或远程教学,在授课时演示或在web上一些虚拟教学模型,可帮助学员理解知识,并在一定程度上解决实验课中存在的问题。
虚拟教学模型可以通过编程定制、更新内容 ,节省了教学成本,有利于职教事业的可持续发展。另外,虚拟教学模型还可虚拟出一些新型的装备用于教研活动,体现出教学的前瞻性和创新性,如虚拟科学实验室、虚拟校园、特殊教育、仿真实验、专业实训等。
3卫生职教虚拟平台建模方案
针对卫生职教的教学特点,可以开发 4类桌面型虚拟现实应用 :模型演示、过程仿真、场景展示、仪器操作。为满足个性化教学需求,均采用B/S的模式。
3.1模型演示(人体解剖学、口腔解剖学教学)
功能需求 :虚拟口腔模型、器官模型在屏幕中三维立体显示 ,可用鼠标进行任意角度的调整观察 ,配合讲解,使学生获取最近乎于真实的感受。
可行性技术方案:Java Applet、Java 3D技术配合使用 3D模型辅助设计软件 (设计需导出 VRML2.0或 OBJ格式文件 ,如3D SMAX)。
论证:由需求可知,这种三维设计是基于图形建模的,可选用 VRML和 Java 3D技术在 web上 3D图像 。与传统VRML相比,Java 3D的功能和可编程性更强,具有 Java丰富类库的支持和良好的跨平台性,考虑构建 3D简单模型,并配合专业 3D模型设计软件构建复杂模型。客户端提供用户实验的环境主要采用 Java Applet来实现,使用 Java Applet编写图形用户界面,仿真计算任务由浏览器的 Java Applet完成 ,使用 Jav3D实现虚拟实验场景的3D显示,两者嵌入 HTML文件网页构成用户的前台操作界面,支持 web方式。
3.2 过程仿真(虚拟化学实验、虚拟口腔设备操作与维修)
功能需求:用户可直接操作 web中虚拟的化学实验装置和化学药品,完成实验。
可行性技术方案:同 3.1,但需考虑场景和复杂的操作交互 ,其程序编制较 3.1复杂。
3.3场舞展示(口腔诊所布局、ICU布局)
功能需求:真实再现室内环境格局、设备布局 ,可由鼠标控制,转动到任意视角浏览 ,用户有临场感。
可行性技术方案 :超广角镜头转台摄影+静态图象 360。全景拼合显示技术(QTVR或 Java编程)。
论证:由需求可知 ,最简便的方法是基于静态图象进行建模。QTVR运用相机拍摄的真实全景图像来构建虚拟现实空间与计算机图形设计或其他 VR技术相比,其制作相对简单、制作周期缩短、成本低廉、且由于照片清晰度高,细节不会被遗漏观察场景时有身临其境感觉。由于数据量小 ,观察起来也非常流畅。另有使用 Java编程来实现静态全景拼接的方式,需Jav虚拟机支持。
3.4仪器操作(心电监护仪操作、心电擞据教学)
功能需求:心电监护仪器功能与实物一致,但数据不是现场实测,而是调用专家库中的临床教学心电数据资料,学生能通过鼠标点击虚拟心电监护仪相应按钮,得到相应结果,从而熟悉仪器操作,掌握相关临床知识。
可行技术方案:Windows平台下的 Lab View 8.0虚拟仪器软件设计(无须数据采集卡)。 论证:美国 NI公司的 Lab View图形化程序设计语言(G语言)是专门用于设计虚拟仪器的。它是用框图连线来替代传统的代码编写,而且内置 了丰富的仪器仪表控件(表盘、开关、旋钮、波形现实等),可在虚拟前面板上根据需要自由组合D1。另外,它的数学分析、信号处理函数库功能强大,能够轻松完成临床教学心电数据的分析、处理、显示,并可根据所需功能对仪器快速原型化 。Lab View 8.0的Remote Panel功能支持 web方式。
4拓展、开发和意义
4.1 拓展、开发
(1)建立和累积可定期更新的开放型医学数据专家库。如心电临床数据、医学影像数据、口腔临床数据、设备维修数据等。依托网络通讯平台,实现教学素材的群体共享,为开展优质的教学工作做好充分的知识储备。
(2)建立和累积可定期更新的开放型教师评价专家库。广泛收集教师群体智慧、经验 ,将评价依据收纳到计算机教师评价专家库中,变教师个体评价为群体评判,这种评价更具客观性和综合性,而且依托网络通信平台,将教学评价机制进行共享,可提升教学质量 ,并为教学创新带来巨大益处。
(3)基于医学数据专家库、教师评价专家库 ,引入并应用人工智能技术,对于学生提交的实践作业 ,采用计算机自动评分一方面保证了评价的综合性、客观性;另一方面使学生成绩得到最快的反馈,进而及时进行自我调节,提高学习效果。
4.2 意义
(1)变经验重复型教研组织形式为经验研究型。这种基于智能专家库的架构大幅降低了教师的工作强度,取消了其重复劳动,教师可以充分利用教研时间,专注研究那些计算机无法得出结论的学生个性实例或计算机提取的学生共性、典型实例,从而不断更新、完善专家库内容,类似问题可在下次计算机评判中得以解决。
(2)为电子学档体系服务。电子学档(ELP)是指在信息技术环境下,学习者运用信息手段表现和展示学习者在学习过程中关于学习目的、学习活动、学习成果、学习业绩、学习付出、学业进步以及学习过程和学习结果进行反思的有关学习的一种集合体,主要用于现代学习活动中对学习和知识的管理、评价、讨论、设计等 。智能专家库评价体系是依托先进的计算机和网络技术构建的,能与电子学档建立数据交换接口,从而为教研评价分析积累充足的资料、为电子学档体系服务,对目前尚处于起步阶段的电子学档体系的完善和发展起到极大的推动作用。
(3)可进一步增强虚拟教学模型的网络协同实验功能。
参考文献:
【1】何克抗.教育技术学.北京:北京师范大学出版社,2007.
【2】汤跃明.虚拟现实技术在教育中的应用【M】.北京:科学出版社,2007.
中图分类号:O641-4 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)05(b)-0204-01
结构化学是用量子力学原理和现代物理方法,从微观的角度来研究原子、分子和晶体微观结构及其结构与性能之间关系的学科。结构化学是现代化学的一个重要分支,其基本理论和基本内容是无机化学、有机化学等基础化学的重要理论基础。所以,通过结构化学课程的学习,不仅要让学生掌握结构化学的具体知识,而且还要让学生深刻理解“结构决定物性”这一基本原理。
近几年来,作者所在学校为贯彻“少而精、精而新”的原则,课程体系不断调整,各类课程教学学时数不断减少,在这种新形势下如何提高结构化学课程的教学质量成为教学管理工作者和教师首要解决的问题。作者结合多年从事结构化学课程教学积累的经验,重新优化了结构化学课程的课程体系和教学内容、在此基础上对教学方法进行了改革,旨在要使学生不仅学会从微观层次看问题,拓展思路,抓住问题本质,而且还要提升学生理论联系实际的能力,以利于素质教育和人才培养,更好地顺应社会需要。
1 优化课程内容体系
依据系统论对结构化学课程内容体系进行了进一步的优化、重组和精练。首先,删除原教材中陈旧落后的知识内容,增加新知识的内容。将原有的内容体系向环境、生命、材料、能源等科学领域适当地扩展,实现与现代化学理论前沿的密切接轨。其次,建立新的知识系统,优化知识结构,将知识点按物质系统层次重新组织,将知识点组成知识链、构成知识网。通过整合、精简、丰富、优化课程内容体系,实现对教学内容更深刻的理解,建立更完善的理论体系。
通过内容体系的优化,使教师和学生更加明确电子构型和几何构型是结构化学的两条主线;更加有利于结构化学量子理论和原子结构、化学键理论和分子结构、点阵理论和晶体结构三种理论和三类结构的讲授;更加有利于学生打好量子化学基础、对称性原理基础和结晶化学基础三方面的基础。
2 改革教学方式、方法
2.1 重视多媒体网络教学
掌握结构化学知识和原理不能脱离实验,借助于计算机技术,学生将能“走进”原子、分子和固体内部,探索微观世界的奥妙。计算机技术对结构化学的重要作用之一,就是把真实的微观世界中的抽象性在虚拟世界里具体化,显著改进教学效果,这也是结构化学多媒体网络教学的魅力。
在多媒体教学基础上,我们进一步实施网络教学,编写出适合于现代远程教育的网络课件,使结构化学多媒体教学和网络教学走向更为完美的境界。在教学模式上,进一步发挥学生为认知主体的作用,有利于学生自主安排学习时间和进度,能使学生得到最好的指导,及时获得最新知识。与此同时,我们进行了结构化学的教学平台建设,在教学平台中开设精典试题库、在线辅导答疑、仿真模拟实践等项目,为实现数字化学习和自主、探索性学习创造条件。
2.2 设置课程论文撰写环节
设置课程论文不仅可以让学生在搜寻研究对象、研究范围时,对以前的专业知识进行回顾和分析,还可以引发学生对化学知识、原理和现象进行思考。比如,我们设置的课程论文:三个著名实验—— 黑体辐射、光电效应与波尔原子光谱的思考。通过该课程论文的撰写可以让学生知道,既要掌握好传统知识,又要不为它所束缚,要从反常现象中产生新思维,开创新领域。通过“晶体结构”这部分传统内容的讲解我们设置的课程论文:准晶和非晶态材料的发展与应用。该课程论文可以使学生接触相关领域的最新知识,激发学生的学习热情和研究兴趣。
课程论文撰写环节的设置还可为学生毕业论文研究阶段所需要的逻辑思维和论文写作打下基础。当然,在指导学生进行课程论文研究时,不仅要讲授一般论文的写作格式,培养学生的逻辑思维,提高学生的书面表达能力,形成一般论文的写作规范;还要注意讲述一般科学研究的方法和步骤,科学工作者所应具备的科学道德,全面提升学生的科学素养。
2.3 成立科研兴趣小组
为了鼓励学生在结构护化学的学习过程中有一个思考与深化,接受与发展的时间流程。我们将有兴趣的同学组织在一起,成立科研兴趣小组,通过科学研究过程提高课堂教学的效果与质量。这种做法可以突破课堂教学时间和空间的束缚,让学生提出问题并设立课题进行研究,或让学生直接参与老师的科研课题(通常是将课题拆解成几个子课题)研究。具体做法:一是让学生就某一部分内容,通过查阅文献,尝试提出问题,老师确定具有可行性后,以学生科研项目的形式进行专门研究,教师适时给予专门性指导。二是将老师承担的科研课题进行拆解,拆分成几个相对独立的子课题,针对学生的各自特长分派给学生,在整个研究过程中,课题组的老师全程参与指导。这样的模式不仅有利于学生将课堂中学到的知识进行延伸并拓展,而且有利于激发学生的探索热情和求知的欲望,培养学生的团结合作的素养,提升学生的思维能力和创造能力。
2.4 教师科研成果引入课堂
大量的研究结果表明,教师的科研和教师的教学效果之间呈现出显著的相关性。作为一位高校教师,在开展教学活动中,完全依照传统教学模式进行教学,无法将最新的知识和新技术传授给学生,不利于培养学生的创新意识,也不利于学生实践能力的提升。因此,教师要通过加强科研实践,紧跟学科研究的最新动态,将科研成果引入教学课堂,才能在教学中很自然地、潜移默化地用科研所必需的实践精神和创造精神去感染学生,才能使学生受到鼓舞、得到启迪,才能使自己的课堂内容具有丰富性、代表性、创造性和启发性。
3 结论
通过对课程内容体系的优化,使教师和学生更加明确了电子构型和几何构型是结构化学的两条主线;通过对教学方式方法的改革,拓展了学生的思路、提升了学生理论联系实际的能力、提出问题和解决问题的能力,是培养出来的学生更加顺应社会的需要。
参考文献
[1] 徐志广.结构化学教学中设置课程论文初探[J].数理医药学杂志,2007,20(3):424-425.
1.引言
随着计算机技术、通信技术和数字广播等技术不断发展,以互联网、无线通信为传播载体,以传统媒体内容与创新内容模式为核心的数字媒体产业在全球范围快速崛起,并正在改变着人们的信息获取方式和休闲娱乐的形式。
我国的数字媒体业近几年正处于高速发展时期,对于具有较高人文素养、掌握数字媒体核心技术并具有艺术创意能力的复合型数字媒体技术开发与设计人才需求旺盛。四川理工学院软件工程专业是与IT企业合作办学、实行“3+1”人才培养模式,即学生前3年在校学习,第4年在软件企业实习并完成毕业设计(论文)。为使培养的学生既有较扎实的理论基础,又有适应人才市场需求的职业技能,在软件工程专业大框架下设置了数字媒体技术方向。
数字媒体技术作为一个宽口径、以技术为主、艺术为辅、技术与艺术相结合的新的专业方向,涉及到不同的学科知识,因此,我们有必要通过探索与改革人才培养模式、课程体系以及实践教学体系的研讨,搭建科学的创新人才培养平台,促进软件工程专业人才培养整体水平的提升。
2.人才培养目标
培养目标是制定教学计划、设计课程结构、选择知识发展方式以及确定教学组织形式的依据,也是教学内容、教学方法、教学组织与管理、教学手段、教学评价等方面改革的基础和前提。软件工程专业数字媒体技术方向具有软件工程与数字媒体技术相结合的特色,注重对学生软件开发、应用能力的培养,实践性强。结合我们自身办学特色和办学条件,我校软件工程数字媒体方向人才培养目标是:“培养具备计算机科学、多媒体网络、软件工程技术、信息安全等方面的专业知识与技能,具有扎实的软件工程和数字媒体技术基础理论、宽厚的专业基础知识、较强的实践能力,能够从事包括新媒体应用以及虚拟现实等在内的多媒体技术开发、数字媒体设计与创作、计算机游戏设计、网页设计与网站维护、信息服务及数字媒体管理等工作的创新性技术人才。”
3.核心课程体系
数字媒体方向课程体系的建设以创新性复合型人才培养为基本指导思想,重视实践课程的开设,使学生所学习掌握的方法具有充分的实效性,真正做到学有所用,以适应未来的工作岗位,成为本行业和企业所欢迎的有用人才。课程体系分为软件工程专业核心课程模块、数字媒体方向核心课程模块、专业实训、毕业实习和毕业设计(论文)等模块。
3.1 核心课程
软件工程专业数字媒体技术方以软件工程专业为主线构成专业基础和专业主干课程。其中,计算机与软件基础课程有:计算机导论、程序设计入门、面向对象程序设计、数据结构与算法、Java程序设计、计算机组成原理、数据库原理、计算机网络、操作系统、编译原理、信息安全技术、计算机体系结构以及J2EE与中间件技术;软件工程专业课程有:软件工程导论、软件测试技术、需求分析与UML设计、软件项目管理与过程控制;数字媒体技术专业课程有:数字媒体技术导论、计算机图形学、数字图像处理、网络流媒体技术、用户界面设计、视频音频制作与处理、数字影视特技应用、高级游戏特性与游戏引擎、人机交互技术、虚拟现实技术与应用、高级脚本与插件技术等。对于实践性较强的课程开始单独的实验课程和配套的课程设计。
3.2 特色课程
计算机网络游戏由计算机技术、艺术设计学和计算机动画以及计算机图形图像技术高度交叉结合,目的是培养具有扎实的游戏编程功底和良好的逻辑思维习惯,具备较强的审美能力和一定的艺术素养,熟悉游戏产品开发流程,具有一定的策划能力,能在游戏公司、门户网站、手机运营企业、动画公司等单位从事游戏设计、游戏开发、游戏制作、游戏策划、游戏运营等方面工作的富于竞争力与创新精神的高级复合型人才。
计算机游戏程序设计。课程目标:本课程主要学习普及游戏开发理念,培养游戏开发氛围,挑选有潜力的学生组成开发团队;传授游戏开发中的程序设计要素,特别是游戏引擎开发的基本知识。通过本课程的学习,学生能够掌握游戏开发的基本理念,熟悉游戏开发的基本技巧和流程,并具备从事游戏程序设计工作的基本技能。
虚拟现实与数字娱乐。课程目标:本课程主要介绍虚拟现实的基本概念及其系统组成、相关的软件技术及虚拟现实的应用,并介绍了当前数字娱乐的现状,发展和一些关键技术。内容包括:虚拟现实的定义、特性和组成,虚拟世界的创建和管理,虚拟现实中的视觉计算,虚拟现实中的交互技术,虚拟现实中的声觉计算,增强现实,分布式虚拟现实,虚拟现实应用,与虚拟现实相关的数字娱乐技术。
4.实践教学体系
培养符合时代需要的创新性人才,就要强化实验教学的开放性和多层次化。基于创新性原则和以生为本原则,结合培养目标和自身教学特点,数字媒体技术方向实践教学体系分为课程实验,专业实训、毕业实习和毕业设计三个方面,各实践环节之问相互协调、相互衔接、循序渐进。
4.1 课程实验
依照实践能力培养循序渐进的原则,根据实现数字媒体技术专业基本能力培养的系列课程,并按照系列课程的复杂度和规模设计实践环节,开展了多层次课程实验教学,根据学生的需要和实践能力培养的渐进规则,将实验课安排大学四年的各个环节。
多层次实验教学是指在实验大纲与目标的规范基础上,将实验项目设计成基础型、综合设计型、研究创新型不同层次的实验。同一学生从基础规范一综合设计一研究创新这样难度递增的实验项目中逐渐进行训练,实现系统培养学生综合实践能力。课程实验主要包括:手绘训练、视频特技与非线性编辑、多媒体网页设计、移动娱乐软件开发、网络娱乐软件开发、界面设计课程设计、虚拟现实开发课程设计等。
4.2 专业实训
专业实训作为知识、能力、综合素质教育的结合点,成为数字媒体技术专业实践教学的重点之一。专业实训是对课堂教学具有延伸作用,是学生培训职业能力、熟悉职业环境、了解实际知识的重要渠道。通过专业实训,学生不仅可以把所学转化为所用,还能使学生在学习操作过程中通过不断调整自己的知识结构来慢慢适应相应职业岗位,锻炼职业的能力,为实习以及今后走向社会积累经验、打下基础。
我校软件工程专业是校级专业综合改革试点专业,以争建微软IT学院、HP软件学院为契机,与知名IT企业开展深度合作,联合培养具有国际视野的软件开发、软件测试和服务外包人才。与中软国际、Tarena(达内)科技等十多家IT企业联合建立了实习实训基地、就业基地。
4.3 毕业实习和毕业设计
毕业实习是学生将前期学习到的知识运用到生产实践中,真正了解、感受未来的工作,锻炼自己各方面的综合能力。真正实现与行业需求的专业实践能力对接。能胜任相应岗位的工作,从而积累工作经验,为就业做准备。为了增强学生和指导老师对毕业设计(论文)及毕业实习的重视,提高毕业设计(论文)的质量和提高学生在毕业设计(论文)及毕业实习实践环节获得的实践能力,也为缓解毕业设计时间(论文)不足,笔者将毕业实习与毕业设计(论文)有机结合,实行“毕业实习+毕业设计”相结合的模式,学生毕业设计的内容来自于毕业实习,并且毕业设计的内容要将毕业实习的内容进行一定的升华,除体现学生四年来所学知识综合之外,还要体现出学生的创新能力与科研能力,达到培养创新型、复合型人才的标准。
5.结束语
通过对国内外数字媒体技术相关专业及方向的调研,基于创新性人才培养目标,建立了相关的核心课程和多层次实践教学体系,融合专业技术、实践教学、校企合作共同培养为一体的软件工程数字媒体特色专业方向的知识体系,着力培养学生的艺术与技术交叉结合的数字媒体制作与开发能力和职业素质,进而使得学生的基础知识、科学素养、艺术感悟、专业知识、创新能力、工程能力和职业素质都得到全面均衡的发展,以增强他们在数字媒体行业就业的竞争能力。
参考文献
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文章编号:1005-6629(2007)08-0052-03中图分类号:G633.省略等29个搜索引擎;
(2)教学科研模块分为各地教育网站、课程改革研究、教育类期刊和教学研究论文等4个子模块;
(3)教学资源部分按平时教学实践的需要,又将其分为教案下载、课件下载、试题下载、教学图片、高考专栏和其他资源等六个子模块,在其他资源子模块中包含了软件下载网站、高中网站、大学网站和常用数据库网站四类;
(4)环境保护汇集了国内外主要环境保护网站、政府环境保护部门和环保论文的的站点;
(5)学生沙龙汇集了以创新、趣味实验为主的学科教学网站,供学生根据个人兴趣爱好,查阅、搜索各种学科实验的设计、过程和现象。
(6)国外资源分为网上图书馆、网上化学手册、各国化学会及虚拟社区和其他教学资源(含有各国科学教学、2061计划以及诺贝尔化学奖等);
(7)优秀站点推荐此模块对国外优秀学科网站进行了仔细筛选,收集了部分信息资源含量大的优秀网站,并给出即时提示。同时进行了科学分类,以方便教学研究、双语教学和学科最新进展资源的查询。主要有美国化学会、Discovery(中英文)、Chemistry coach、网络化学网站(Chemistry Webercises Directory)、安全与健康等网站。
3 “化学导航”查询系统的特点
(1)信息量大汇集了国内外近70个比较著名的搜索引擎。多种有效的搜索引擎能供使用者作扩展性的查询,使用方便,快捷。这样,以不同的搜索引擎,运用不同的搜索技术,可以得到较为全面的信息。而在其他的资源子模块中,还提供了相当多的相关链接;
(2)科学分类按教学功能和活动类型,分为七大模块,在每个模块中,再分成若干相应的子模块。综合性较强的内容归类于“其他资源”子模块中。使得系统具有鲜明的教学实践、教学研究的特征;
(3)针对性强在整个查询系统中,几乎所有内容都应和化学教学有关,特别适用于中学化学的教与学。还根据网站所涉及的不同化学教学内容,进行适当的子模块分类,能在最短的时间查找到最新的资料;
(4)易于传播整个查询系统的大小只有1.省略”免费索取。
参考文献:
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一、问题的提出
《国家中长期教育改革发展规划纲要》在继续教育章节中,将“办好开放大学”列为构建灵活开放的终身教育体系的一项重要措施。要“把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略,超前部署教育信息网络。”到2020年基本建成覆盖城乡各级各类学校的数字化教育服务体系,建立开放灵活的教育资源公共服务平台,在为社会公众提供公共教育信息的同时,促进优质教育资源普及共享。[1]
由此可以看出,由国家投资,建立中国的国家教育信息平台已经呼之欲出,而广播电视大学的发展,为中国开放大学的建立奠定了良好的基础,在电大基础上建设开放大学是最好的途径。但建设开放大学要适应社会和学习者需求而定,面向地方、基层、农村和边远地区,在办学的基础上,开放大学还应利用网络学习环境、多媒体教学资源及其学习支持服务系统,建设继续教育的公共服务平台,为学习者提供方便、灵活、个性化的学习服务。而云计算是面向服务的架构(SOA)、分布式计算、网络计算和虚拟化等多种技术混合演进的结果[2],是一个庞大的虚拟化资源池(由硬件、开发平台和服务等组成),上述资源可以动态地依据各种规模的负载进行自动配置,使资源的利用率达到最优化。所以,可借助云技术,为开放教学提供更优质的教学服务。
云计算提供3个最基本的特征[3]:第一个是基础设施架构在大规模的廉价服务器集群之上;第二个是应用程序与低层服务协作开发,最大限度地利用资源;第三个是通过多个廉价服务器之间的冗余远程教育论文,利用软件获得高可用性。而基于云计算的远程教育智能辅导和答疑系统便是其中的第二种特征,即该系统与低层服务协作,最大限度的利用资源。
云计算在教学领域中的迁移称之为教育云[4],是未来教育信息化的基础构架,包含了教育信息化所必须的一切硬件和软件资源,为开放成人教育者和学习者提供一个良好的平台。该平台的建设关乎网络环境中学习者的学习积极性和学习质量。开放学员一般是在职人员,具有一定的学习能力,但由于长期脱离理论、工作压力大等原因,不可能完全理解课程与课程之间的衔接,而在课程教学中,面对的学员学习背景、层次多样化,造成学员知识点出现断层现象,根据这一特点,可以利用云计算,为学员建立个性化智能化的辅导流程,进行虚拟答疑,提高学员学习效率。
二、已有教学辅导形式及其特点的分析
传统意义上的教学辅导,是指教育者依据教学大纲、教学内容和自身教学经验在固定空间(教室)、固定时间(统一上课时间)面向受教育者(一般在30人以上)进行讲解的过程,在讲解过程中,教师一般依据大多数者的可接受程度来安排教学进度。
现有的网络教学平台中的教学辅导,一般依据在线平台,进入课程中,在该课程设置上一般包括教师管理、教学资源、师生互动、网络服务等。
(1)在“教师管理”模块中,一般是教师上传各种资料,如:教学大纲、教学实施方案、课程说明、课程考核方案和其他教学信息等。
(2)在“教学资源”模块中,一般是供学习者下载浏览各种学习的资料论文提纲怎么写。
(3)在“师生互动”模块中,最为常用的便是BBS,一般供学习者和教师进行网上留言。
(4)在“网络服务”模块中,也只是提供电子邮件、数字图书馆等功能。
传统意义上的教学辅导是一种实时互动、同步交互的特点,教师可以依据当时教学情况灵活调整教学进度、模式等,与此同时,该方式受到时间、空间限制,不适合开放学员特点。
现有的网络教学辅导虽然通过网络作为媒介,不受时间、空间限制,能够为多数开放学院所接受,但明显缺乏实时互动与同步交互。往往是教师上传资料多日,学员才注意到,或是学员在BBS中留言,想要及时得到回应却未能实现。实际上,现有的网络教学是一种“大同步、小异步”的形式。
三 基于云计算的远程教育智能辅导的规划
云计算技术运用于开放教育辅导是具有实用意义的,基于云计算本身特点,可以将教育资源进行有效整合,向开放学院提供智能型云计算服务。现介绍远程教育智能辅导平台的架构。其主要由四个部分构成:基础设施模块、应用接口模块、教育应用模块、学员应用模块等。
(1)基础设施模块主要包括:服务器、存储器、网络设备和虚拟服务器、虚拟网络等。
(2)应用接口模块主要涉及开发环境、公用的应用程序接口、网络服务等,主要是由开发人员进行的系统管理操作。
(3)教育应用模块主要提供教学平台、学习跟踪和学习记录数据库、教学专家系统等。
(4)学员应用模块主要面向开放学员远程教育论文,用于远程登录开放平台,在线学习、查阅教学资源,智能辅导系统记录的学员个性化学习数据,制定出适合该学员学习进度,为每个学员提供符合自身需求的课程间知识点的链接,方便学员理解掌握教学内容。
在云计算模式下,首先由课程专业教师依据课程特点,多年在教学过程中总结的课程重、难点以及学生对各要点的领悟掌握情况,建立较为初期的辅导数据库系统,并结合已有的教学资源,创建在线测试系统(目前已实现)和知识点链接系统,依据学员测试结果,判定该学院知识点的掌握情况及知识点是否存在断层,同步更新辅导数据库,针对每一学员生成专属的学习进度、学习内容(包括相关知识点的学习)。
四 基于云计算的远程教育智能辅导的可行性
云计算是未来教育信息化建设的基础构架,为开放教学提供各种教学活动所需的信息化服务。本文所提出的基于云计算的远程教育智能辅导系统,就目前的技术水平和物质基础而言,各市属院校已基本实现基础设施建设,具有创建辅导数据库的能力和开发智能辅导系统的实力。利用该系统,不仅保留了原有网络教学辅导的优势,同时增强了教学辅导的实时性和教学个性化要求,最大程度提高学员学习效率,从而提高整个开放教学的教学质量。
[参考文献]
[1]《新一论教育改革和远程开放教育的发展(一)》.[J]国家远程教育,2010.4
[2]Youself,L Butrico,M. Da Silva, D.Toward a Unified Ontology of CloudComputing [J].Grid Computing Environments Workshop 2008.GCE 08.
[3]云计算:系统实例与研究现状.[J]软件学报,陈康,郑纬民,2009.20,(5):1337-1348
研究生学位论文反映本专业研究方向。研究生学位论文是高等院校或科研机构的研究生所撰写的毕业论文,是其科研成果的结晶,反映了作者独立进行科研活动的能力。在研究生进行学位论文的过程中,寻找研究热点、把握研究趋势是必需环节,有些研究者通过广泛阅读文献,有些研究者通过文献计量学和内容分析的手段,常见比如发文统计、知识图谱分析等。从文献生产、供给的角度,这有助于研究者在短时间内低成本地激发新的想法,迅速获得相关文献并寻找研究空白,获得较大的知识收益,有利于知识的产生、传播和累积。
论文的关键词是文章内容的提炼及核心思想,在某一学科中,如果某些关键词在众多的论文中反复出现,就说明这些关键词是该学科的研究热点。因此本文以教育技术学专业为例,将研究生学位论文和论文关键词作为研究对象,对教育技术学的研究热点和发展趋势进行探析,并从中得到一些启发,以期探讨进步。
1.研究过程
1.1主要的分析工具
论文分析需要定性和定量相结合,离不开相应软件的辅助。本研究中主要使用书目共现分析系统(Bicomb)抽取论文中的关键字段,形成高频词一论文矩阵,Python进行聚类分析,Excel作为Python的输入,以及进行简单的统计。
1.2数据采集和处理
中国知网上收录的论文数量较多,故将其作为研究对象的数据来源。通过本校数字图书馆访问中国知网,选择“博硕士”类型,并以“教育技术学”为“学科专业名称”进行检索,共获得研究样本7937篇研究生学位论文,然后按照NoteFirst格式采集研究生学位论文的题录信息。使用书目共现分析系统,将论文的发表年份和关键词提取出来,输出成EXCEL格式。
共词聚类分析的主要有如下几个步骤:首先选定参与共词分析的高频关键词并构建共词矩阵,然后将共词矩阵转化为相似矩阵,然后进行聚类分析,最后对结果进行解释。关键词的选择,目前有TOPN,正太分布法,齐普夫第二定律等几种常见的方法。
经过统计分析,本文样本数据不符合正态分布,故本文选择累积百分比20%的关键词作为高频关键词,生成如表1所示的共词矩阵。
为了消除频次悬殊造成的影响,用Ochiia系数将共词矩阵转化成相似矩阵,即将矩阵中的每个数字都除以与之对应的两个关键词总频次开方的乘积,该矩阵主对角线上的数据均为1,代表高频关键词自身的相关程度,如表2所示。
2.研究结果
2.1关键词的词频分析
词频分析法通过对关键词中高频词汇的分析,能够确定某一学科的研究热点及其变化。本研究共收集到7937篇研究样本,对所有关键词进行统计排序后,得到排名靠前的20个关键词,表3提供了前10个关键词。
观察上表数据,可以发现,教学设计出现频次远超其他关键词,在教育技术学中占据着核心地位;信息技术和网络课程占据第二和第三名次,说明教育技术学对信息技术和网络的应用比较深入和频繁。
为了进一步探究教育技术学的发展历史,故对各年度所的关键词进行统计,可以得出各年度频次排名前10的关键词表,具体见表4。
表4显示了高频词的变迁过程。观察上表可以发现,首先历年排名靠前的关键词都有教学设计和网络教育,稳定性比较好,正体现出教育技术学交叉学科的特点,同时也可以看出,2000年后的“技术”,主要指网络技术。其次教育技术已经处于信息化教育研究阶段,这一阶段的核心关键词主要有远程教育、信息技术、网络学习、教育游戏、移动学习等。从这一阶段的研究热点可以看出,随着信息化时代的到来,教育活动的数字化、网络化、智能化等现象已成为研究热点,这一时期研究者关注的对象不再仅限于媒体本身,而是从信息化学习方式人手,考察技术、人和教育三者间的关系。
2.2关键词的共词聚类分析
聚类分析是根据研究对象的特征对其进行分类的多元分析技术的总称,基本思想是基于研究对象的样本或变量指标间存在着不同程度的相似性或亲疏关系。
层次聚类按照距离度量的不同分橐韵录咐啵single-linkage、complete-linkage、average-linkage、ward-linkage。现有同类型的论文中,均采取层次聚类法对共词矩阵进行聚类分析,但是并没有针对上述不同情况给出对比分析,本文使用Python第三方库scipy中的层次聚类函数以及dendrogram方法,对多种度量的聚类方法进行了对比实验,发现ward-linkage方式的聚类效果最好,具体聚类树如下图所示。
观察该层次聚类树状图可以发现,研究生学位论文高频关键词大致聚为5类,具体分类如下:
第1类:学习方法研究,关键词包括知识管理、大学生、网络学习、虚拟学习社区、策略、非正式学习、知识构建等。该类研究主要以如何提高学习的效果为目的,寻找和对比多种学习方法,为后续的教育教学方法提供参考。
第2类:教师与教育技术研究,该类研究主要由教育技术、教师专业发展、教育技术能力、现代教育技术、师范生、教师培训、中小学教师等关键词构成。这一主题的研究主要围绕教师与教育技术的关系,着力提高教师运用新型教育技术的能力和水平,从而更好地从事教学活动。
第3类:网络教育教学研究,主要由网络课程、移动学习、网络、网络学习、自主学习、远程教育、网络环境网络教学、现代远程教育等关键词构成。网络教育以互联网为载体打破了空间和时间的限制,涌现出在线教育和MOOC等新型教学方式。
第4类:信息技术条件下的教育模式研究,主要包括信息技术、教学模式、信息素养、教育信息化、信息技术与课程整合、行动研究、翻转课堂等关键词。随着信息技术的不断进步,越来越重视信息技术与教育教学的结合,碎片化学习、翻转课堂等都成为该学科内的研究趋势。
第5类:设计与开发应用研究,主要由设计、应用、对策、开发、现状和应用研究等关键词构成。教学设计与应用是教育技术学的核心目标和价值体现,不论采用何种技术手段,最终的落脚点都是教育教学方案的设计及应用实践。
3.研究结论
3.1发展趋势
第一,研究热点保持稳定。从关键词词频分析中可以看到,不论是全量数据的统计,还是历年关键词数据的统计,出现频率较高的关键词都是信息技术、教学设计、远程教育等。这些核心关键词,包括教学效果,教育信息化等其他高频关键词在内,都显示出中国教育技术牢牢把握学科定位与目标,重视教与学的应用与研究,而且应用信息技术进行教与学是中国教育技术领域近20年研究的热点。
第二,教育技术学在走向融合。主要包括三个层面上的融合,即教育理论层面、技术层面、理论和技术结合的层面。在前文的分析结果中可以看到由何克抗教授正式倡导的混合式学习概念,更是最好的证明。一是教育理论层面,主要体现在教育理论基础的变化上。教育技术学研究的焦点,已经由建构主义转向混合式学习。在词频分析中的历年高频关键词中,可以看到建构主义的排名在2004年以后,就比较靠后了。二是技术层面,教育技术已经从基础的视听技术,发展到了网络信息技术为主,多种基础技术为辅的阶段。但就像网络没有取代报纸一样,粉笔和黑板也依然存在着。各种不同的教学技术相辅相成、相互作用,它们以整体融合的形式,出现在各种教育教学活动中。三是理论和技术相结合层面,不同的教育与学习理论,需要各种不同的技术作为支撑,而各种技术的最终目的,是要为优化教学效果而服务。共词聚类分析中发现的信息技术下的教学及学习模式研究,说明教育技术工作者已经开始关注适应性学习和协作学习环境的创设。
3.2启发
第一个启发是要自信。有人说,教育技术学专业学生的教育理论水平不如教育学相关专业的学生;论信息技术能力不如计算机相关专业的学生。多数人都看到了这个现象,但如果因为这个原因,变得不自信和迷茫,那就有些妄自菲薄了。因为教育技术学是交叉学科,本专业的学生跟其他专业的学生比的就是教育理论与信息技术相结合的“综合实力”,这才是教育技术学特色和优势的所在。本专业的学生在平时的学习和研究中,可以遵照南国农老前辈的指导,坚持现代教育理论与现代信息技g的融合,并牢记二者“相乘”的关系,双翼齐飞,同时努力探索教育技术的中国道路。
第二个启发是要并重。包括电教并重和教学并重,主要是为了解决目前教育技术学出现的误区和问题。电教并重是指要认清教育技术姓“教”不姓“电”,信息技术只是教育技术的一种支撑,教育技术所研究的是在教育理论的指导下,如何有效利用各种信息技术为教学活动提供支持,以达到最优化的教学效果。教学并重是指教与学是相辅相成的统一整体,而且其立足点在学而不在教,因为教育教学活动的根本目的是学生的学习与发展。
第三个启发是要融合。不仅是教育技术学内部的融合,还有借鉴其他学科的精华,如计算机、心理学和传播学,才能更好地体现出交叉学科的特点和优势。举例来说,目前计算机领域,机器学习和人工智能正在如火如荼的进行,虽然教育技术领域已经在进行虚拟现实和数据挖掘技术的相关研究,但深层次的融合,结合教育教学活动进行落地的尝试,还需要尽快开展和总结。
工业工程(Industrial Engineering,简称IE)是从科学管理的基础上发展起来的一门应用性工程专业技术,强调提高劳动生产率、降低成本、保证产品质量等从而获得最高的整体效益。自1994年设立工业工程专业以来,无论在专业特色设立、教学改革和教材建设等方面都取得了长足的发展,目前全国共有206所院校开设了工业工程专业。但在专业建设过程中也出现了很多问题,诸如目标定位不明确、实践教学环节效果不理想等。2004年-2006年,我们对中原地区工业工程人才需求信息进行了抽样调查发现,扎根于某一行业领域的“技术型”工业工程人才―既懂从事行业的专业知识,又熟悉工业工程专业知识―需求呈增长趋势,已经占工业工程人才需求量的60%以上,而未定位于特定行业的“管理型”工业工程专业人员已经呈现饱和趋势,社会需求量呈下降趋势。本文通过对“技术型”工业工程人才知识结构分析的基础上,探索改革工业工程专业的人才培养方案。
1 “技术型”工业工程人才的定位
“技术型”工业工程人才是掌握系统的工业工程专业知识和丰富从事行业专业知识,熟悉企业生产实践,具有系统思维能力的复合型专门人才,具有未来成为企业管理团队中技术专家的潜力。
“技术型”工业工程人才除应具备每一个高级人才的思想道德素质、文化素质、科学素质和身心素质外,还应该具备如下职业能力:
(1)丰富的企业生产实践:具有熟悉企业生产产品及工艺流程,及时把握企业发展脉搏的能力;
(2)系统思维能力:具备全局思考能力、系统性思维能力;
(3)深厚的业务素质:物流系统、生产系统和工作环境优化能力;
(4)价值创造能力:资本运作、资源管理、资源配置能力。
2 “技术型”工业工程人才培养方案设计
培养方案是人才培养模式的核心,决定着人才培养的质量。“技术型”工业工程专业人才培养模式综合改革要求改革传统的“管理型”工业工程人才培养方案,紧跟学术和实务前沿,构筑动态专业框架。
2.1 整体优化人才培养方案
与传统的“管理型”工业工程人才培养模式相比,主要突出“技术型”的复合型人才知识结构,包括形成专业理念、专业能力的基石性的专业知识;把握企业生产实践的行业专业领域知识;决定先进管理理念、管理知识和管理能力,创造高经济效率和高经济效益的管理学知识;促进具备宏观经济形势的判断能力形成的经济学知识;令培养对象谙熟为企业争取更多发展所需要资源的金融市场的金融学知识;保障扫除发展中的障碍,拓展企业疆界的社交能力的相关知识;适应国际化、决定涉外能力高低的外语知识;素质教育、决定“技术型”工业工程人才魅力的人文知识等。
(1)增设“工程与管理结合”的学科交叉课程。在基础工业工程、物流工程、人因工程、质量工程学、生产计划与控制、经济学、管理学、管理统计学等专业和专业选修课的基础上,逐步增设专业研究方法入门、专业案例研究、ERP软件操作、ERP沙盘模拟实验、企业过程再造、系统建模与仿真等交叉学科选修课程,充分发挥学科交叉性课程的知识整合作用。
(2)增设创新学分,强化竞课外科技活动和竞赛教育。在培养方案中增设创新学分,引导学生参加社会实践活动,参与每年举行的“希望杯”、“挑战杯”、“沙盘大赛”等竞赛,开展“竞赛教育”。“竞赛教育”在促使参赛学生围绕竞赛范围梳理、整合所学知识从而优化学生知识结构的同时,能够提升学生理论能力、创新能力。
(3)持续的教学方法改革。深入开展教学方法和方式研究,通过开展“案例式教学”、“设问式教学”大作业考核等教学模式形成学生主导的授课体系,调动学生学习积极性和主动性,通过导师制和创新团队建设,以申请专利为目标,激发学生的创新意识。
2.2 创新型的实践教学环节,增强学生实践能力
以培养持续创新能力的工业工程师为指导,加强实践教学力度,形成理论教学和实践教学的协同建设;课内实验、课程设计、实习、虚拟工业工程师训练营等实践教学环节的协同发展,将人才培养与资格认证相结合。
(1)以课内实验为基础,保证学生的动手能力。分阶段开设阶段性和综合性模拟实训课程,提高学生的动手能力。开设《动作分析模拟实验》、《质量工程模拟实验》、《物流模拟实验》、《生产综合模拟实验》、《ERP沙盘模拟训练》等。通过这些实训课程,逐步提升学生的实训能力,实现对从企业设立到企业破产全流程所需知识的综合。
(2)以实习为依托,使学生在企业实务中提高实践能力。聘请一些实习效果好的大中型企业的生产总监、经理等作学生的实务导师,对学生认识实习、专业实习、毕业实习和毕业论文进行指导,安排学生在实习期间和寒暑假期间到实务导师单位实践锻炼,应用专业知识协助实务导师做一些具体工作,协助解决一些具体业务问题以增强学生的适应能力。
(3)以课程设计为补充,培养学生的综合实践能力。对每一门主干专业课都开设有课程设计,将课程中设计的知识点融入一个综合的案例。
(4)以毕业论文为综合,综合锻炼学生解决实际问题的能力。做好毕业论文选题与导师的实际科研课题实际问题结合起来,使学生将大学所学全部知识综合起来进一步提高学生的分析问题和解决问题的能力,培养本科生科研能力。
(5)推出“工业工程专题”系列讲座。每学期至少聘请3-5名大中型企业生产总监和技术、管理人员或校友就热点问题和成功经验讲学,一个学生在大学4年共8个学期期间有足够机会取得企业生产总监和技术、管理人员的现身说法,激发学生关心企业实际问题的积极性,极大地丰富学生分析、解决实际问题的能力,激发学生关心企业实际问题的积极性。
(6)虚拟工业工程师培养是利用虚拟实验室、设计虚拟生产中心,借助虚拟外设,按照工业工程师考核要求,让学生扮演工业工程师角色,对虚拟生产中心进行改善,以考核学生理论知识的实践应用能力。
3 “技术型”工业工程人才培养方案
根据以上分析,设计了如下的“技术型”工业工程人才培养方案(图1)。
【参考文献】
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