時間：2023-08-07 17:32:01
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇人工智能教學設計案例，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
人工智能技術及其應用的發展歷史雖然只有短短的50余年，但是它作為信息技術的前沿領域，對社會經濟和發展的影響卻越來越大。在基礎教育課程改革的大潮中，許多國家意識到基礎教育領域開展人工智能教育的必要性，努力把人工智能列入技術類教育的教學內容中。作為師范類院校，教授人工智能課是有必要的。?
（1）為部分優秀的學生將來做更深入的研究打堅實的基礎。在面向知識經濟的今天，研究獲取、表示和使用知識的人工智能學科越來越受到人們的重視。目前人工智能研究被列為中國高技術領域的重點之一。以專家系統為代表的智能化系統在信息技術中也占有重要地位。因此在高等教育中開展人工智能教育和智能化系統的研發，不僅是計算機科學的應用，也是促進各學科服務于國民經濟發展的必然趨勢。為使人工智能的理論、方法和技術的研究與應用普及和深入，教育重心必須要下移，即從研究生教育向本科教育普及。開展本科層次人工智能普及教育的有效途徑之一是在本科高年級開設相關選修課。開展人工智能教育，不僅能夠更好地發揮高等院校的育人和科學研究功能，而且能為學生拓寬專業路徑，擴大自主學習空間和發展個性創造條件，同時也為營造一個使學生不僅有寬厚、扎實的理論基礎，且具綜合分析和解決問題能力的環境。?
（2）為將來從教的學生積聚大量的知識。英國早在1999年，人工智能課程已經作為選修課出現在中學的信息與通訊技術（ICT）課程中。許多中小學還通過機器人競賽活動來激發中小學生學習人工智能的興趣，使學生不僅提高了用信息技術解決問題的能力，而且培養了多種思維方式，獲得了更多的創新空間。美國現行的中學信息技術課程設置中，將人工智能的內容作為“媒體與技術”層面對12年級學生的要求。澳大利亞的部分中學開設的信息處理與技術課程，人工智能、信息系統、算法和程序設計、社會和倫理道德、計算機系統分別作為5個主題共同構成了該課程的教學內容。在該課程的大綱中規定，人工智能部分的教學內容在高中第3學期為12年級的學生開設，教學時間為10周。?
在我國，多年以來中學奧林匹克信息學競賽中一直包含有人工智能相關的題目，涉及啟發式搜索、博弈、智能程序設計等問題。2003年4月，我國教育部正式頒布《普通高中技術課程標準（實驗）》，首次在信息技術科目中設立了“人工智能初步”選修模塊，標志著我國高中人工智能課程的正式起步。?
我國的新課程標準頒布后，教育部評審并通過了分別由教育科學出版社、廣東高教出版社、地圖出版社、上海科技教育出版社和浙江教育出版社出版的5套高中《人工智能初步》教材，并開發了相應的教輔材料，包括教師用書和配套光盤等。為了配合中學人工智能課程的實施，國內也推出了一些適合中學生學習與體驗的人工智能軟件和網絡資源。另一方面，一些高校的本科生、研究生也逐步關注中學人工智能教育的開展并將其作為畢業論文的研究選題。一些師范院校適應形勢要求，已為師范生開設了與此相關的選修課程。?
2 人工智能的教育及教學條件現狀?
通過對本人多年的教學過程進行總結，我校的《人工智能》課程教育現狀可總結為如下幾點：?
（1)理論知識充裕。但與實踐相脫節，特別是在智能科學技術的教育教學方面。盡管知識面相當廣泛，而人工智能理論的普及教育以及智能技術的開發與應用仍然十分滯后。?
(2)同其它普通高等院校一樣，在本校，人工智能技術的研究與應用尚未普及，甚至比不上其它院校。這不利于培養學生的科研興趣及創造精神。?
（3）缺乏配套實驗教材，實驗教學內容缺乏，無法培養學生的研究能力和創新能力。只有開設實驗項目，才能使人工智能的相關知識具有研究性和綜合性。?
（4）對中小學智能教育的深度及教學方式、教學特點缺乏研究。做為師范類院校，我認為在對學生進行基礎知識教育的基礎上，要緊抓中小學智能教育的特點對師范類學生進行相關的教育與培訓。?
相對于教育現狀，我校的《人工智能》課程教學條件現狀要稍好一些，其狀態如下：?
（1）教材使用國家級規劃教材，此教材非常系統地介紹了人工智能的基本原理、方法和應用技術，適合本科及研究生使用。在我們的授課過程中，也會適當為學生提供相關的國內其他先進教材，如中南大學蔡自興教授的《人工智能及其應用》等。?
（2）為了促進學生自主學習，我們準備了多種類型的擴充性學習資料，加強學生主動學習的意識，包括：課程相關雜志和書籍目錄，以及部分重要的參考文獻，與人工智能相關的網絡資源如優秀BBS、新聞組、網址等。 它們包括了大量的文獻資料、本領域研究的前沿動態等。 使用表明，學生非常樂于查閱這些資源。 使學生能通過使用這些資源進行一些人工智能程序設計，探討一些問題，在課堂討論中展示他們的收獲。?
(3）校園網的普及與不斷優化使本課程有優良的實踐性教學環境，能充分滿足教學需要。我們擁有較充足的多媒體教室和網絡教室，為實現本課程教學提供了物質保障。在網絡資源建設方面，全校辦公室、教室、學生宿舍和教師宿舍都以寬帶網相連，這些硬件設備對本課程教學發揮了重要作用，使本課程教學質量得以明顯提高。?
3 人工智能教學方法及手段的改革?
針對我們現在所采取的教學方法，我認為存在許多不足，如教學方式比較單一，教學內容偏重理論講解等，為此，提出以下教學方法的改革：?
（1）通過多種途徑激發學生的學習興趣。課程的學習效果，直接受到學生興趣和參與意識的影響。一般來講，《人工智能》作為一門前沿課程，開始學生學習興趣很大，當開始接觸到抽象理論知識及部分算法時，學生往往感到不易接受。 我們通過各種途徑和方法， 激發和培養學生的學習興趣，包括鼓勵學生參與某部分知識的擴充性資料查找,預留一定時間請學生負責對此內容進行講解，布置學生對某個基本成型的實驗進行糾錯及驗證，降低問題解決的難度。學生因此產生興趣從而做更深度研究。?
(2）進行啟發式教學。 我們可以嘗試在教學過程中不斷提出問題請學生思考，啟發學生求解這些問題，鼓勵學生提出自己的猜想和解決方案，然后擺出教材中的解決方案，并與同學所提出的觀點進行分析和比較，這足以加強學生學習的主動意識和參與意識，提高學生學習的積極性。?
(3）課堂辯論與交互式教學。 組織課堂辯論，討論的議題可定位為譬如人工智能是否能超過人類智能等有爭議的問題。學生通過對這些問題展開激烈爭論，激發了學習潛能，明確了學習目標。當然師生間的交流方式還有很多，如郵件互發、QQ留言等，也可在課程網站中的互動平臺進行交流。?
(4）分層次因材施教。 在授課過程中，通過對每個具體學生的學習進度、課堂作業情況進行及時評估，對學生提出進一步的學習建議和指導， 實現個性化的教學。 對優秀學生探討，可以在教學設計和實驗設計中要求其選作部分探索性、創新性的功課和實驗，以發揮學生個性優勢。對于有意于將來從事中小學教育的學生可以在機器人及人工智能技術發展現狀等知識層面對其做問題講解。而那些看似缺乏興趣的學生，我們可以用多媒體手段如播放人工智能相關電影及科學小片引起其興趣，實行逐步引導的教學過程。?
另外，我們可以嘗試雙語教學。 采用中文教材和講授的同時，注重在課程中的關鍵詞同時用英文表示，并適當指定英文參考短文和英文參考書。使學生能夠接觸國外文獻資料，加深對學習內容的理解，獲得更寬廣的知識。我們也可以在教學內容安排上，注重理論聯系實際，將一些人工智能網絡上的虛擬實驗給學生進行課外上網練習，從而使學生了解算法的具體運行過程， 通過參與達到知識的理解，掌握基本方法和技術。?
根據現有的條件，我們在教學中可以采用多媒體教學和網絡課程教學相結合的方法，充分利用多媒體的豐富表現形式，利用網絡課程的交互性、情景化等特點，構筑以學生為主體的《人工智能》課程現代教學模式。 對于抽象知識，可通過動畫和視頻演示，通過聲音和圖像展示人工智能的歷史、人物和前景，做到學生直接而深刻地看到知識的內涵外延。網絡課程能較好地實現交互并使學習過程情景化，通過網絡課程的課堂練習和章節練習，教師可以評價學生的學習情況，并給學生提出學習建議，從而提高學生的研究力和創新力。我們也可以給學生播放中學《人工智能》課程課堂教學錄像，以使學生看到初高中學生的知識范圍及深度；同時給學生播放現有的《人工智能》科學成果，讓學生看到理論背后的實踐；也可以播放科幻片，激發學生想象的翅膀從而有興趣把人工智能作為將來深造的方向。《人工智能》是一門較新的課程，改進教學方法和手段不僅要靠教師，也應增加硬件設備的投入。如果人工智能能采用智能輔助教學系統或機器人輔助教學過程逼真、形象，一目了然，這樣可大大提高學生的學習效率，尤其是提高學生的觀察判斷能力、發現問題和解決問題的能力。?
4 人工智能實踐教學設計的探討?
我們可以在教學過程中，適量開設一些實驗和設計，提高學生的動手能力，并加深他們對理論知識的理解，降低理論的抽象度，提升理論的實用性。在近兩年的教學過程中，我們會適量加入一些人工智能語言的教學過程。例如，在講解了“野人與傳教士過河”等問題后，我們可以讓學生使用Visual Prolog或者C ?++?對算法進行實現；在講解 TSP 問題的遺傳算法解決案例后，指出編碼方案、初始種群大小、進化代數、交叉率變異率等因素對求解結果的影響，并要求學生通過實驗的方式來分析、理解這些問題，并提出“尋找更有利的解決方案”等問題。把學生的興趣激發后，為解決這些問題，學生會在課外主動查閱相關文獻、相互討論以實現他們所設計的方案，這樣既培養了學生善于鉆研和勇于創新的精神又提高了學生的實踐與創新能力。?
參考文獻：?
［1］ 熊德蘭,李梅蓮,鄢靖豐.人工智能中實踐教學的探討［J］.宿州學院學報,2008(1).?
［2］ 何元烈,汪玲.“Visual C ?++?”在“人工智能”教學中的應用與探討［J］.廣東工業大學學報:社會科學版,2008(8).?
【關鍵詞】專家系統；專家系統外殼；認知教學；InterModeller
【中圖分類號】G40-057 【文獻標識碼】A【論文編號】1009―8097 (2008) 08―0018―04
2003年教育部頒布的高中信息技術課程標準中把《人工智能初步》作為其中的選修模塊，此模塊主要包括了三部分內容：“知識及其表示”，“推理與專家系統”，“人工智能語言與問題求解”。考慮到高中生的認知風格認知水平，課標在“推理與專家系統”內容的教學要求是：學會使用一個簡易的專家系統外殼并能用它開發簡單的專家系統。
一 專家系統及其外殼
專家系統是一個智能計算機程序系統，其內部含有大量某個領域專家水平的知識與經驗，模擬人類專家推理的過程來處理現實世界中需要專家做出解釋的復雜問題。它一般由知識庫、推理機、工作內存、解釋器和人-機界面組成（如圖1所示）。其中知識庫包括規則庫和數據庫。規則庫一般是以產生式表示的集合，里面存有大量的“ifthen”語句，這是專家系統的核心之一；數據庫則是存放輸入的事實、各種中間結果和最后結果的工作區，可以理解為陳述性知識。推理機是“控制協調規則庫與數據庫的運行”的程序，其任務是模擬領域專家的思維過程，控制并執行對問題的求解。它所包含的推理方式和控制策略實質上是屬于產生式系統。[1] br>
圖1 專家系統的典型結構
專家系統外殼是一類用于建造專家系統的特殊軟件。通常是由一些已經成熟的專家系統抽去具體知識演化而來。和具體的專家系統相比，它保留了原系統的基本功能、骨架（知識庫及推理機結構）、外殼，把領域專用的界面改成了通用界面。課標正是基于專家系統外殼操作簡單、功能完善、通用性強的特點，提出了符合高中學生認知的教學目標，即要求學生利用專家系統外殼，通過構建相應的知識庫來創建一個專家系統。
二 專家系統教學的認知教學理論基礎
認知心理學關于人類認知過程尤其是高級思維過程的研究，為專家系統研究者編制體現人類思維的計算機程序提供了理論基礎。同時，專家系統的研究在某種程度上又促進了認知心理學的研究。鑒于專家系統與認知心理學之間的關系以及認知心理學在當前教學中的作用，認知教學理論理所當然地成為專家系統教學的理論基礎。[2]
認知教學理論指導下的教學過程主要包括：首先，教師通過一系列關于某種概念、定理、觀念、定律等的描述，讓學生知道“這是什么”；然后，通過一系列程序性知識的介紹，讓學生懂得“是怎樣的”即明確它的特點和特性；接著，教師再通過一系列啟發性的介紹讓學生知道這種概念、定理、觀念、定律等是如何產生的，在何時、何地能夠使用，并且讓學生能夠準確地在一些復雜的環境中對它們加以運用，使學生在大腦里對這些新輸入的知識加以重新建構，從而培養起學生嚴密的邏輯思維能力和很強的認知能力。
結合“專家系統”內容的教學過程，可以發現認知教學理論中的知識（尤其是程序性知識）表征與習得、專家與新手的比較（認知學徒教學法）、問題解決與問題解決教學法等可以在專家系統教學中發揮重要的作用。
1 知識的表征與習得
根據知識的狀態和表征方式，認知心理學將知識分為兩類：陳述性知識和程序性知識。陳述性知識說明事物、情況是怎樣的，是對事實、定義、規則、原理等的描述；程序性知識則是關于怎樣完成某項活動的知識。推理、決策或者解決問題等活動都是典型的程序性知識。一般認為陳述性知識采用以語義網絡為基礎地表征，而程序性知識的表征形式為產生式系統，通常以“ifthen”形式表示條件這－關系，即先確認當前的情境和條件，然后產生相應的行動。所謂“產生式”，就是這樣一些“前提－結論”的結合規則。它表明了所要進行的活動以及做出這種活動的條件，眾多的產生式聯系在一起，就構成了復雜的產生式系統。
高中《人工智能初步》課程的專家系統知識教學正是遵循了這一理論，教師首先是要求學生選擇建立一個專家系統的主題內容，比如動物識別專家系統、疾病診斷專家系統等等。在選定主題后，學生的首要任務則是把收集來的各種知識表征為層級的命題網絡結構的陳述性知識，便于理解與記憶。然后，按照一定的邏輯將陳述性知識轉化為基于產生式的程序性知識，便于推理與編程。
實際上一個完整專家系統包含的知識庫是很復雜的，包含了多條產生式。推理機所能推理的知識層級也不僅僅如圖示的三層，而是可以推理到許多層。但在實際教學過程中，教師要引導學生選擇那些貼進學生生活、易于理解的陳述性知識作為專家系統的內容，要始終把知識控制在學生的認知范圍之內。設計的產生式系統開始時不應過于復雜，條目數應合理，在教學過程中可以先從一兩條產生式開始，逐步遞加，最終形成一個較完整的專家系統。
2 認知學徒教學法
高中階段的專家系統學習主要是利用簡易的專家系統外殼開發簡單的專家系統來進行。學習者根據自身需要設計相應的知識庫來開發不同的專家系統。學生利用專家系統外殼工具，通過了解由某一領域專家建構的專家系統，并在教師的指導下親手開發簡單的專家系統，來體驗專家系統的開發過程，加深學習體驗。在這一學習過程中，學生和專家系統構成了一種專家與新手的關系，剛開始學專家系統的學生（相對新手）、課程教師（相對于學生為專家）以及專家建構的專家系統（相對于教師為專家），如圖2所示。學生開發專家系統的過程也即相對的新手向相對的專家轉化過程中，對陳述性知識和程序性知識的依賴程度有顯著的變化，不斷的將內容的陳述性表征轉變為體現產生式規則的程序性知識。
圖2 專家系統教學過程中各角色之間的關系
基于“專家－新手”研究提出的“認知學徒教學法”可以在此提供很好的教學思路。它是一種通過允許學生獲取、開發和利用真實領域中的活動工具支持學生在某一領域中學習的方法，這種方法在人工智能中通常稱為“基于解釋的學習”（explanation-based learning）。“學徒制”概念強調經驗活動在學習中的重要性,并突出學習內在固有的依存于背景的、情境的和文化適應的本質。利用這一教學方法，可以使學生依據表面特征，以零散的、孤立的儲存知識的方式向專家在任務情景和問題解決時使用“組塊”的方式轉變。
3 問題解決教學法
美國加州大學心理系主任梅耶教授提出的關于解決問題教學的三個標準：第一，當你選擇好要求學生解決的問題后，就要把解決這個問題所涉及的內容表征和計劃步驟分割為學生可以接受的較小的操作單元，教會他們全面地接受信息，并對信息進行編碼；第二，解決問題時要集中注意于過程，而不是結果，應當讓學生找出自己解決問題的過程與充滿解決問題過程間的差距，分析矛盾之所在及產生矛盾沖突的原因；第三，針對特定問題，教給學生特定的問題解決的技巧，具體問題具體分析。在專家系統中采用問題解決教學，實質上是將學習內容轉化為具體案例，在具體問題的解決過程中，培養學生的思維多樣性和創造能力。
構建專家系統的最終目的是實現某一問題的最終解決，它具有強烈的目的指向性。同時，構建專家系統的過程本身又是一個問題解決過程，如圖3所示例。學生將陳述性知識轉換為程序性知識之后，在頭腦中已初步形成了問題解決的方法與邏輯，接著就要將程序性知識轉化為計算機可以識別的信息即編程過程。專家系統所要解決的問題大多是劣構或非結構化問題，涉及到的問題空間很大，問題狀態很多。學生構建專家系統的過程，是一個搜索解決問題策略的過程，通過問題解決策略中的正向搜索策略和逆向搜索策略的使用，最終實現問題的解決。專家系統教學的重點就是陳述性知識向程序性知識轉換，相對應的是分析問題和確定解決方案這一過程上，而利用專家系統外殼從而開發出一個簡單的專家系統這一結果本身則相對是簡單。
圖3 專家系統教學的過程
三 專家系統的教學應用
在2003年“人工智能初步”納入新課以后，我國先后出版了5套《人工智能初步》教材并通過了教育部組織的專家評審，供高中階段的教學使用，這些教材中都介紹了專家系統外殼工具，如InterModeller[3]，ESES，E2glite。這里以InterModeller一個具體的案例來闡述以認知教學理論為基礎的專家系統知識教學的具體過程。
1 選擇內容，確定開發工具
不同的專家系統用于處理不同領域的知識。在構建一個專家系統前，需要進行任務分析，根據不同的任務選擇合適的專家系統外殼。根據現有專家系統外殼的功能及可獲取性等因素考慮，在此我們以專家系統外殼InterModeller為例，給出用專家系統外殼來建立交通工具分類專家系統。
2 分析問題，轉化知識
學生從日常生活經驗可知交通工具的一些基本特征，如從車輪數目上看可為4輪車和2輪車，按所使用的燃料動力源不同又可分為汽油車和柴油車等。通過對眾多知識的收集與整理，畫出圖4的知識語義圖，為的是便于接下來知識庫中規則的編寫。
圖4 交通工具分類語義網絡
3 求解問題，構造知識庫
根據已畫出知識的語義圖，在InterModeller專家系統外殼知識庫中編寫圖5所示的產生式規則。
圖5 交通工具分類的規則實例
上面構建的只是專家系統的原型，如果要構造一個完整的專家系統，就要不斷的擴充知識，增加規則，將其完善。InterModeller知識庫的規則編寫方法并不局限于產生式規則一種，學生還可以通過畫決策樹來編寫知識庫。學生也可以在InterModeller的決策樹模型中畫出決策樹結構圖，即可實現知識庫的構造。
4 問題解決，運行調試系統
學生根據所完成知識庫的構造后，即可運行InterModeller專家系統。根據上述知識庫所建立的專家系統如圖6所示。
最后，學生和老師、其他同學以及領域專家討論交流，對自己構建的專家系統不斷的進行調試和修改，直到建立一個較為完善的專家系統為止。
圖6 交通工具分類專家系統運行界面。
四 結語
在高中信息技術的《人工智能初步》選修模塊教學中，開展“利用外殼開發專家系統”的教學，對于學生分析問題和解決問題能力的培養具有積極的意義。一方面，為了完成該任務, 學生需要編制規劃、制定知識獲取策略,并具體付諸實施, 這是一個不斷深化的過程。學生還得明確與系統有關的所有變量或相關的因素, 并且將這些變量和因素轉化為問題求解過程, 得出相應的結論。在進行一系列問題求解分析之后, 運用產生式規則來表示知識。 該過程中有助于提高他們的分析、思維與判斷能力。另一方面，在專家系統運行時，學生可以向專家系統提出諸如“為什么（Why）”、“如何（How）”、“如果……會怎么樣”等問題, 系統接受用戶的問題指令后,可以根據推理的邏輯進程, 即時將答案呈現給用戶，這個過程如同教師與學生在進行面對面的教學，學生還可以充分體驗人類專家的求解思路和推理風格。完善的專家系統還可以讓其他學生去運用和體驗, 具有一定的實用價值。正如美國著名的學習論專家Jonassen所指出的：那些自行設計專家系統的學生將會在這種活動中受益匪淺, 因為這是一個對所學知識進行深度加工的過程。[4]
參考文獻
[1] 張劍平.關于人工智能教育的思考[J].電化教育研究,2003,(1):24-28.
[2] 楊銀輝.《專家系統及其設計》教學設計[J].中小學信息技術教育,2004,(1):27-34.
[3] 周躍良,張燕.人工智能教育的理論基礎及教學組織[J].中小學信息技術教育,2003,(10):10-13.
關鍵詞：智能科學與技術；教學改革；創新；人才需求
1智能科學與技術專業人才需求分析
隨著社會對智能化需求的不斷提高，許多企業對具有智能科學與技術專業背景的人才有著巨大的需求。首先，IT企業紛紛涉足智能科學領域，提高產品智能水平；其次，金融企業需要很多數據分析以及智能系統的搭建；第三，許多傳統行業如化工、農業、制造業等都涉足該領域，需要提高生產效率和降低能耗，從而提高企業競爭力；最后，醫療、通訊、交通等行業也對智能科技人才有著迫切的需要。
從站在“互聯網+”風口上的智能制造，到提出“人工智能是否會超越人類”的思考，充分體現著智能科技的高速發展，對人才質量要求越來越高。智能科學與技術是自控類、通信類、計算機類、電子信息類等各學科密切聯系的一個交叉點，需要復合型人才既有扎實的基本功，又有廣博的視角、創新意識和創新能力。智能科學與技術本科專業學生可以選擇國外留學，也可以繼續攻讀控制科學或計算機科學方面的研究生，成為該領域的高層次研究型人才，進入研究所等科研單位，專門從事智能科學領域的相關研究工作。
2智能科學與技術專業人才培養中存在的問題
智能科學與技術專業開設時間不長，專業建設還在不斷探索中，不能根據快速增長的經濟、不斷調整的產業結構和人才需求及時調整課程設置和內容，導致部分課程設置不夠科學；多數專業課教師雖然理論水平很高，但是多不具有相關工程背景，因而在某種程度上造成授課內容與社會需求有較大脫節；課程教學形式相對簡單，多為“講授式”教學方法，不能很好地激發學生學習興趣；課程考核模式單一，多以閉卷考試為主，考試內容重理論、輕實踐，對學生實際能力考查不到位；專業實驗室建設投入不足，綜合性和創新性實踐教學環節相對薄弱，限制了對學生實踐能力和創新精神的培養，導致學生運用智能科學與技術知識解決實際問題的能力不足。
3智能科學與技術專業教學改革與實施
3.1建設課程體系
從2015年開始，河北工業大學智能科學與技術專業將總學分壓縮10%，同時增加實踐教學學分，目前，實踐教學學分占畢業要求總學分的32.58%。專業核心課程有電路、電子技術、單片機原理與設計、計算機控制技術、控制理論、智能控制、計算機仿真、運籌學、智能信息處理、智能機器人（雙語）和模式識別，培養學生具有較強的分析、設計、制造、集成、測試智能系統和智能產品的能力；此外還開設新生的專業導航課，讓學生在入學之初就能初步了解該專業的相關領域知識以及科學前沿和發展趨勢，培養專業興趣，明確學習方向。
3.2創新教學方法，優化課程內容
教師可在教學方法上進行創新，從傳統的以教師講授為主的模式，轉變為引導式、探討式的互動教學模式，利用多媒體、視頻公開課等現代化資源創造教學情境，進行個性化教學設計，提高學生參與度，調動學生學習的積極性；將智能科學與技術的新發展、新理論及時融入課堂講授內容，采用案例教學，變抽象為具體，結合科研項目和科技競賽補充課堂教學內容；合理開發實驗教學項目，注重增加設計性、綜合性和研究探索性實驗項目。此外，提升師資水平，鼓勵教師積極參加技術學習與研究活動，支持教師與校外企業的橫向課題申報，促進專業教師對于具體工程的深入了解，更好地將專業教學與生產實踐研究相結合。
3.3推行多樣化的課程考核模式
智能科學與技術專業在考試方法改革方面嘗試了多種考核方式，如開卷、閉卷、筆試+上機、口試+筆試、設計作品、小論文等。教師可以根據課程性質，自主選擇不同的考核方式或幾種形式的組合，督促學生對所學課程充分消化吸收并靈活掌握。
我們推廣一種新型考試方法一團隊考試法，即考試不以學生個體為單位，而以團隊為單位，學生3～5人自由結組，領完題目后，團隊成員在規定時間內集體準備，然后抽簽選定1人主答辯，1人補充答辯，其成績作為團隊內每個成員的成績。通過實踐證實，團隊考試法有幾個優勢：①強化學生的“合作”意識，培養團隊合作能力，提前為步入社會作準備；②提高“差生”的主動學習能力，一些差生怕“拖后腿”，變被動學習為主動學習；③考核效果顯著，一方面，團隊考試法雖然不具體考核到每個學生，但每個學生都有可能被抽到代表團隊進行考核，因此每個學生都必須認真準備；另一方面，雖然教師需要為團隊考試進行更多的準備工作，但是由于直接參加考試的人數少且后期省去大批量閱卷工作，因此總體上并不增加工作量。目前，團隊考試法已經在學院內推廣示范。
3.4拓展實習實訓基地
實習實訓基地承擔部分實踐教學任務，可以使教學更加貼近工程實際。學校每年下撥專項實習經費，一方面建設校內實習基地，另一方面組織教師走訪用人單位，拓展校外實習實訓基地，使實踐教學與“產、學、研”一體化相結合。智能科學與技術專業現有中天實訓中心等3家校外實習基地，安排學生在大四第一學期進行生產實習，此時學生已經學習了大部分專業課，通過生產實習可以直觀地看到或體驗智能相關產業的組織生產全過程，將大學所學的理論知識與生產實踐相結合，提高分析和解決生產實際問題的能力，為畢業后走上工作崗位積累經驗。
3.5積極開展科技競賽，普及科技創新活動
科技競賽是工科類高校實踐教育的重要載體，對于激發學生的專業學習興趣以及培養學生的創新能力和團隊合作精神都具有積極作用。目前，河北工業大學智能科學與工程專業課外科技活動100%普及，學院為學生創造條件，積極開展各項特色科技拓展活動；優化實驗教學資源配置，開展設計性和創新性科研實驗活動。部分實驗室實行無限時開放管理，為學生提供自主學習和科技創新活動場所。有了這些基礎工作，就能更有效地組織學生參加全國、省、市級別的大學生競賽，形成競賽宣傳、遴選參賽隊員、配備專業指導教師、提供培訓場地和儀器設備、給予經費支持等一整套機制。學生在“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽、“美新杯”中國大學生物聯網創新創業大賽、全國電子設計大賽、單片機應用設計等競賽中均有不俗表現，獲得國家級、省市級多項競賽獎項，在學生中間有很好的示范性和影響力。
關鍵詞：基于設計的研究；動態外語教學情境；干預設計的迭代改進方式；應用導向性和理論導向性
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）45-0055-03
一、學術界的概念分歧與“基于設計的研究”的基本特性
“基于設計的研究”（design-based research）是由美國教育心理學家安娜?布朗和認知學家愛蘭?克林斯在1992年提出的“設計實驗”（design experimentation）一詞轉化而來。由于該研究尚處初期發展階段，且相關闡釋者的學術背景與研究視角各有不同，目前學術界在對這一概念的界定方面尚未達成統一。僅就可獲得的資料看，目前國內外學界便已提出了“王鋒―韓納芬定義”、“泰瑞?安德森定義”、“梁文鑫―余勝泉定義”、“楊南昌定義”等多個版本。王鋒等稱“基于設計的研究是一種系統而又靈活的方法論，其目的是在真實情境中，以研究者與實踐者的寫作為基礎，通過分析、設計、開發和實施的反復循環，來改進教育實踐，并提煉對情境敏感的設計原則和理論”[2]。泰瑞?安德森則認為，它是“一種從事教育研究的方法”，“側重系統的、多側面的對運作的教育進行干預的開發和評價”[3]。楊南昌認為，它是“一種探究學習的方法論，旨在設計一些人工制品（如軟件、學習環境）作為一種教學干預或革新應用于實踐，以潛在影響自然情境之中的學與教”，并“產生新的理論支持持續的教育革新”[4]。
上述定義雖各有側重且表述不同，但卻仍然不乏共性見解，可為后續研究和進一步準確定義這一概念提供參考。對上述定義的分析比較與提煉總結表明，“基于設計的研究”具有真實情景性、迭代循環性、干預主義研究傾向性、應用導向性和理論導向性等五大特征。真實情境性是指整個研究過程都與具體真實的情境相關聯。[5]迭代循環性即研究混合使用了設計、評價以及修整等一系列循環的途徑。干預主義研究傾向性是“引入新的教學模式或者教師職業發展模式”，“從而引發教育干預所帶來的良性結果。[6]”應用導向性乃是一個設計的價值，部分可以通過其用戶在真實情境中的實用性來衡量。而理論導向性則意味著不僅設計本身在某種程度上基于理論命題，而且設計的現場測試也對促進理論建構發揮著作用。簡而言之，通過研究者與實踐者的協同努力，“基于設計的研究”在盡可能真實的自然教學情境中，將科學與技術方法相結合，在循環往復的分析、設計、開發和實施過程中取得可靠數據和有效設計，進而使人們得以在改進教育實踐的同時，實現教育理論的修正與發展。
二、“基于設計的研究”一般過程及其在英語教學中的應用案例分析
美國喬治梅森大學布蘭達?B?瑞特蘭德（Brenda Barman Ritland）博士根據前人的研究總結了“基于設計的研究”的一般過程。（1）了解性的探究階段，即全面了解教學的需要，并設計出靈活可變的教育干預，可進一步分為需求分析、文獻調研、理論發展、受眾特征分析四個步驟。（2）實施階段，即在實踐中收集數據和信息，對初步模型擴展形成教育干預，并進一步闡明與教育現象關鍵點緊密相關的研究問題，可進一步分為系統設計、建構原型、細化設計三個步驟。（3）具體情境評價階段，即運用質和量的評價工具來描述、監視和獲取預期的和非預期的干預信息，并運用混合評價方法做出客觀、有意義的評價，可分形成性測試、理論/系統精化、實施、評估結果四步。（4）擴展影響評價階段，即將一個成功的教育干預在更多的教育場景中進行應用，通過大量的實驗歸納出基本原理和理論，具體可分為刊印結果、擴散性適應、得出結論三個步驟。
“希賽可”人工智能系統英語口語教學系統是“基于設計的研究”在英語教學中的典型案例，它既可幫助學習者學以致用，又可通過激發其學習興趣而提高學習效率。該系統包括“智能口語對話系統”、“智能單詞測試系統”、“課程管理系統”三個子系統。第一個子系統包括“語法檢查”、“文本閱讀”、“情境對話”和“自由聊天”模塊；第二個子系統包括“語音輸出”、“練習/測試”、“反饋”和“總結”；第三個子系統包括“系統登錄”、“課程管理”、“用戶管理”和“活動報表”。動態試題庫及時為單詞測試系統和課程管理系統提供最新、最全面的試題，特有的學習動機激發機制有效提高了各個環節的學習動機。學習者可以在單詞測試系統中學習單詞，還可以通過口語測試系統的“場景對話”進行語音強化，同時單詞系統還可以通過測試結果為口語對話系統的模塊內容提供反饋建議，提高學習效率。[7]
從2002年“希賽可”第一版在網上推出到2006、2007年的兩輪教學應用，逐步完成了“基于設計的研究”的一般過程。陳維超、賈積有等于2002年推出第一版并放在網上供用戶免費使用，以此收集用戶意見并不斷改進系統。2006年9～12月，系統被應用于某高校研究生公共英語教學中，進行首輪本地教學應用。2007年3～6月，系統的第二輪教學應用在某重點中學高二英語重點班（學生45名）內進行。首輪試用將最初的設計投入教學，并根據教師課堂觀察、師生討論、學生意見、學期初、末問卷調查來進行形成性評價。總結性評價重點關注學生對系統的使用程度，師生對該系統的滿意程度及有待改進之處。開發者參照本輪后學生英語口語考試成績修正和新增系統功能，總結下一輪試用的注意事項。第二輪的教學應用主要是通過開學和期末的問卷調查、使用過程中與師生的交流以及同學生的座談、研究者的觀察等來獲得系統改進的意見。[8]
相關總結分析集中在以下四個方面[9]：（1）雖然學生對自身口語水平仍不滿意，但迫于作業壓力、鍛煉機會少等情況而無法投入更多精力，學習管理能力的不足與教學評價手段的不完善也阻止了學生口語水平的提高。（2）系統需要加強與教師的配合和自主學習指導，并考慮加入支持學習管理模塊。研究結果顯示，學習者口語水平的自我評價與學習主動性和自信性成正比。因此，系統可以為不同口語水平者提供不同長度、數量的課堂主題對話，設置對話生詞量和對話語速，并為學習者提供相關生詞解釋及自主學習建議，引導其更好地進行學習管理。（3）教師用戶應讓學習者提前熟悉相關材料，并根據學生水平差異提供相應輔導。系統應根據教師教學經驗突出學習重點，并設置字典和記事本功能以便學生能及時解決課堂問題，完成課后復習。（4）此項研究尚未成熟，它缺乏統一的研究方法體系來指導干預的設計及其評估[3]。由于評估者也是設計者，因此研究結果的可靠性遭受諸多質疑[10]。
“希賽可”系統在真實的外語教學環境中，針對口語教學中的真實問題，在研究者、教師、學生的共同努力下，經過反復循環、評估與修正而逐漸完成。它抓住當前外語教學改革中的熱點問題，緊密地結合了設計與研究，實現了技術、理論和實踐上的有效統一。研究成果不僅有利于該系統的優化改進，更有利于外語教學的長遠發展，對于理解和認識“基于設計的研究”的內涵及過程也有一定的借鑒意義。以上個案表明基于設計的研究對創設“新型學習環境”、“形成情境性的學習和教學理論；促進教學設計與產品開發走向統合；提高教師的創新能力和研究積極性”[11]。
三、“基于設計的研究”的不足之處和未來發展趨勢
“基于設計的研究”存在某些尚待處理的問題。由于每一項“基于設計的研究”均建立在“真實的情境”之下，其結論無法體現一般規律，僅適用于特定的具體環境。研究背景的復雜性和客觀性導致相關教研方法在不同情境中的重復實驗容易產生操作困難，并且“迭代循環性”耗費大量人力、物力，繁多的數據常使研究者無法取舍。該研究在學界尚未形成統一定義，其哲學根基、操作方式、成效標準也暫存認識分歧。盡管如此，“基于設計的研究”作為一種有力的教育技術學研究范式[12]，把傳統外語教育研究與學習同現代教育技術有效地結合在一起，為教育技術最終形成獨特的研究方法做出創新性和有效性的嘗試，并因其顯著的功效而獲得越來越多的認可。
四、結語
在各學科中，外語對課程要素與形態的變化最為敏感，這就要求外語教學不斷變革和持續創新。作為一種新興教育技術學的研究范式，“基于設計的研究” 通過為特定場合設計學習環境而實現理論與實踐的雙重發展，為整合質與量的研究提供了方法論的“橋梁”作用，其理論與實踐相結合的研究取向為中國外語教學研究提供了有益的啟示。然而，目前“基于設計的研究”遠未形成成熟型研究范式，今后還有待更多的研究者、開發者、外語教學工作者密切合作，利用不同真實、復雜的動態外語教育情境探索現實教育問題，“以干預設計的迭代改進方式進行大量的課程設計實踐并收集充足的數據進行反復驗證與修整，達到構建可用理論、設計干預制品、改善課程實踐的三重目的”[13]，最終促進外語教學領域的不斷創新與進步。
參考文獻：
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一、“基于設計的研究”一般過程及其在英語教學中的應用案例分析
美國喬治梅森大學布蘭達•B•瑞特蘭德（BrendaBarmanRitland）博士根據前人的研究總結了“基于設計的研究”的一般過程。（1）了解性的探究階段，即全面了解教學的需要，并設計出靈活可變的教育干預，可進一步分為需求分析、文獻調研、理論發展、受眾特征分析四個步驟。（2）實施階段，即在實踐中收集數據和信息，對初步模型擴展形成教育干預，并進一步闡明與教育現象關鍵點緊密相關的研究問題，可進一步分為系統設計、建構原型、細化設計三個步驟。（3）具體情境評價階段，即運用質和量的評價工具來描述、監視和獲取預期的和非預期的干預信息，并運用混合評價方法做出客觀、有意義的評價，可分形成性測試、理論/系統精化、實施、評估結果四步。（4）擴展影響評價階段，即將一個成功的教育干預在更多的教育場景中進行應用，通過大量的實驗歸納出基本原理和理論，具體可分為刊印結果、擴散性適應、得出結論三個步驟。“希賽可”人工智能系統英語口語教學系統是“基于設計的研究”在英語教學中的典型案例，它既可幫助學習者學以致用，又可通過激發其學習興趣而提高學習效率。該系統包括“智能口語對話系統”“、智能單詞測試系統”、“課程管理系統”三個子系統。第一個子系統包括“語法檢查”、“文本閱讀”、“情境對話”和“自由聊天”模塊；第二個子系統包括“語音輸出”、“練習/測試”、“反饋”和“總結”；第三個子系統包括“系統登錄”“、課程管理”“、用戶管理”和“活動報表”。動態試題庫及時為單詞測試系統和課程管理系統提供最新、最全面的試題，特有的學習動機激發機制有效提高了各個環節的學習動機。學習者可以在單詞測試系統中學習單詞，還可以通過口語測試系統的“場景對話”進行語音強化，同時單詞系統還可以通過測試結果為口語對話系統的模塊內容提供反饋建議，提高學習效率。從2002年“希賽可”第一版在網上推出到2006、2007年的兩輪教學應用，逐步完成了“基于設計的研究”的一般過程。陳維超、賈積有等于2002年推出第一版并放在網上供用戶免費使用，以此收集用戶意見并不斷改進系統。2006年9~12月，系統被應用于某高校研究生公共英語教學中，進行首輪本地教學應用。2007年3~6月，系統的第二輪教學應用在某重點中學高二英語重點班（學生45名）內進行。首輪試用將最初的設計投入教學，并根據教師課堂觀察、師生討論、學生意見、學期初、末問卷調查來進行形成性評價。總結性評價重點關注學生對系統的使用程度，師生對該系統的滿意程度及有待改進之處。開發者參照本輪后學生英語口語考試成績修正和新增系統功能，總結下一輪試用的注意事項。第二輪的教學應用主要是通過開學和期末的問卷調查、使用過程中與師生的交流以及同學生的座談、研究者的觀察等來獲得系統改進的意見。相關總結分析集中在以下四個方面：（1）雖然學生對自身口語水平仍不滿意，但迫于作業壓力、鍛煉機會少等情況而無法投入更多精力，學習管理能力的不足與教學評價手段的不完善也阻止了學生口語水平的提高。（2）系統需要加強與教師的配合和自主學習指導，并考慮加入支持學習管理模塊。研究結果顯示，學習者口語水平的自我評價與學習主動性和自信性成正比。因此，系統可以為不同口語水平者提供不同長度、數量的課堂主題對話，設置對話生詞量和對話語速，并為學習者提供相關生詞解釋及自主學習建議，引導其更好地進行學習管理。（3）教師用戶應讓學習者提前熟悉相關材料，并根據學生水平差異提供相應輔導。系統應根據教師教學經驗突出學習重點，并設置字典和記事本功能以便學生能及時解決課堂問題，完成課后復習。（4）此項研究尚未成熟，它缺乏統一的研究方法體系來指導干預的設計及其評估。由于評估者也是設計者，因此研究結果的可靠性遭受諸多質疑。“希賽可”系統在真實的外語教學環境中，針對口語教學中的真實問題，在研究者、教師、學生的共同努力下，經過反復循環、評估與修正而逐漸完成。它抓住當前外語教學改革中的熱點問題，緊密地結合了設計與研究，實現了技術、理論和實踐上的有效統一。研究成果不僅有利于該系統的優化改進，更有利于外語教學的長遠發展，對于理解和認識“基于設計的研究”的內涵及過程也有一定的借鑒意義。以上個案表明基于設計的研究對創設“新型學習環境”、“形成情境性的學習和教學理論；促進教學設計與產品開發走向統合；提高教師的創新能力和研究積極性”。
二、“基于設計的研究”的不足之處和未來發展趨勢
“基于設計的研究”存在某些尚待處理的問題。由于每一項“基于設計的研究”均建立在“真實的情境”之下，其結論無法體現一般規律，僅適用于特定的具體環境。研究背景的復雜性和客觀性導致相關教研方法在不同情境中的重復實驗容易產生操作困難，并且“迭代循環性”耗費大量人力、物力，繁多的數據常使研究者無法取舍。該研究在學界尚未形成統一定義，其哲學根基、操作方式、成效標準也暫存認識分歧。盡管如此，“基于設計的研究”作為一種有力的教育技術學研究范式，把傳統外語教育研究與學習同現代教育技術有效地結合在一起，為教育技術最終形成獨特的研究方法做出創新性和有效性的嘗試，并因其顯著的功效而獲得越來越多的認可。
三、結語
在各學科中，外語對課程要素與形態的變化最為敏感，這就要求外語教學不斷變革和持續創新。作為一種新興教育技術學的研究范式，“基于設計的研究”通過為特定場合設計學習環境而實現理論與實踐的雙重發展，為整合質與量的研究提供了方法論的“橋梁”作用，其理論與實踐相結合的研究取向為中國外語教學研究提供了有益的啟示。然而，目前“基于設計的研究”遠未形成成熟型研究范式，今后還有待更多的研究者、開發者、外語教學工作者密切合作，利用不同真實、復雜的動態外語教育情境探索現實教育問題，“以干預設計的迭代改進方式進行大量的課程設計實踐并收集充足的數據進行反復驗證與修整，達到構建可用理論、設計干預制品、改善課程實踐的三重目的”[13]，最終促進外語教學領域的不斷創新與進步。
作者：李顏偉李鴻斌李笑單位：天津大學文法學院
關鍵詞：茶思想；項目教學法；《倉儲與配送管理》
近年來，物流業作為經濟領域中發展最快的產業，產業規模不斷擴大，產業內部出現人才供不應求的局面。為緩解這種現象，職業院校落實改革創新發展計劃，以全新的育人模式和教學手段，改變學生實踐能力不足的問題，為物流產業的穩步發展輸送更多的優秀人才。在此過程中，項目教學作為一種全新的教學方法，應用在物理專業核心的課程中，并以茶思想和文化為特色，大力培育學生的專項技能和素質水平，促進學生全面發展。
1茶思想下項目教學法
項目教學法起源于西方，其誕生的契機主要是在德國職業教育中，長期以來采用的學校教育和企業實踐的育人方法，雖然在培育專業能力上發揮較大的促進作用。但是科技的進步和產業的發展，使原本的教育模式暴露出很多不足，為企業輸送的人才難以滿足產業發展的需求。為此，德國教育界開始展開研究，最終探索出以項目為核心的全新教學手段，項目教學法應運而生。這種教學方法以優化教學內容和轉變教師職責為特色，教師在項目展示后，以引導的方式激發學生思考的主動性，使學生對問題展開深入的研究和探索，并在問題解決后進行自我的歸納和反思，達到加深記憶并獲得良好學習成果的目標。項目教學法的實施，最大限度的強化課堂教學的主體地位，對學生專業能力、思維能力、探究能力的發展有著較大的促進力。但是，在培養學生正確的道德品質和思想觀念上，項目教學法的作用相對有限。為此，以我國特色的茶文化和茶思想為指導，將茶文化內涵中“靜、和、雅”融入到項目教學中，使學生以寧靜致遠的態度進行思考，了解項目中的要點。并在項目合作研究中，保持學生之間和師生之間和諧的關系，在不斷的思考和分析中，提升自身的專業技能，也在茶思想的引導下，實現自身思想境界的提升，促進自身思想品質和素養的發展。
2智慧物流下物流管理專業人才能力需求分析
網絡技術的增速發展，改變著大眾購物的方式和習慣，網購的出現為物流行業帶來新的發展機遇，也促使物流倉儲、運輸、配送朝著智能化的方向發展。在智慧物流下，物流崗位對人才的需求量不斷增大，對人才專業能力的要求也隨之提高。2020年我國物流發展計劃中顯示，我國物流從業人員數量的年增長率高達6.3%，而物流高技能人才的培養規模只有近23%，還難以滿足行業的人才需求。特別是智能技術的大范圍投入，使物流行業從以往的勞動密集型產業，轉變為當前技術型產業，產業核心的業務得到擴展，急需一線的技術性人才，來完成人工智能系統的操控。在此背景下，物流管理專業人才能力需求發生較大變化，除要求學生具備基礎的倉促、配送、運輸、管理等技巧外，還需要其具備實踐的技能，再合理利用大數據和云計算等技術，完成海量數據的檢索和統計，并在智慧平臺上完成操作，為物流企業的決策、投資、發展提供更多幫助。依據這種要求，高校物流管理專業，需要在原本理論教學基礎上，開展多樣化的實踐活動，加強全新教學方法和教學技術的應用，利用創新思想來指導學生，培養學生專項能力的同時，提高學生思維能力和創造力，為學生職業發展奠定良好基礎。
3“茶思想”下項目教學法的應用價值
近年來，隨著學校教育教學改革工作的不斷推進，對于倉儲與配送管理課程教學改革和發展提出新要求。如何培養倉儲與配送管理專業人才成為目前學校需要思考和探究的問題。當前茶文化思想背景下，項目教學法與倉儲與配送管理課程教學的結合，有利于滿足學生崗位化能力培養要求，學校可以采用項目化教學和工學結合模式，以學生的實際工作過程為導向，對課程教學項目進行有效分解，然后構成相應的學習任務，并組建專職雙師型教師隊伍，全面打造其教學資源，通過完善的課程教學模式，促進教學工作的改革，提升課程職業化教學設計和人才培養效果。在茶文化和思想背景下，強調以學生為本開展教學的重要性，為合理培養學生正確的學習觀念和思想認知，應該給予學生更多自主學習和探究的機會。項目教學法是不錯的選擇，可以讓學生在自主探究和合作學習中，提升正確學習態度和理念。在茶葉生產、制作的環節中，需要不同人員之間的相互配合，進而才能形成滿足消費者的可選擇的茶葉飲品或產品。倉儲與配送管理課程教學在開展中，應該培養學生茶文化中的合作學習意識和認知，只有在工作中加強配合與他人之間的配合、交流，才能更好地完成相關工作。項目教學法與培養學生合作學習的要求不謀而同，教師可以結合倉儲與配送管理課程教學的知識和內容，為學生設計項目學習的相關任務，要求學生學生結合項目任務參與到問題分析、交流、探究學習中，給予學生更多探索和學習的機會。在項目教學法的背景下，學生的課程學習目標會更加明確，通過學習任務分工協作、共同探究的方式，使學生在倉儲與配送管理課程教學中形成正確的合作學習意識，為學生的將來發展提供保障。另外，茶文化思想中強調天人合一、和諧等精神態度，因此，通過茶文化思想的學習，也能使學生在項目教學法開展中，形成積極樂觀、與他人和諧相處的精神態度，并充分體會茶文化中有關文化育人的教育理念，增加學生實際學習效果。總之，在倉儲與配送管理課程教學改革中，應該根據其學生思想培育和文化學習現狀，合理按照茶文化思想開展項目教學工作，使學生在項目學習的過程中更好激發自己的潛能，幫助學生在物流與配送管理課程學習中取得良好的學習效果，使學生在將來更好地通過自己品質、能力參與到工作中，提升學生就業能力和綜合發展水平。
4“茶思想”下項目教學法的應用路徑
4.1在課程內容中融入茶思想元素，應用項目教學法展開教學
近年來，茶文化作為中華優秀傳統文化的重要組成部分，已逐漸成為中國文化的代表性元素，并頻繁亮相重要的國際舞臺。通過對茶文化的廣泛傳播，更是逐漸提升中國文化自信，將我國優秀文化發揚光大。在這一發展背景下，“茶為國飲”已成為共識，茶思想也因凸顯了自然、和諧的價值觀，而受到個政府、教育領域、經濟領域等方面的高度重視，尤其是教育領域，越來越多的教育工作者，期望通過對茶思想的傳授，來促使學生成為社會真正所需要的高素質、高文化人才。因此，為緊跟時展步伐，將茶思想融入到《倉儲與配送管理》課程教學中，配合項目教學法培養本專業人才，成為社會所需要的應用型、復合型人才，可通過在課程內容中融入差思想教育元素，并利用項目教學法展開教學，以達到預期教育目標。首先，在教學活動開展前，可根據倉儲與配送企業內部的崗位技能需要，結合茶思想科學選取課程內容與安排教學順序。并以職業能力、職業素養培養為目標，科學設計工作項目，以保證教學活動的規范化展開。具體涉及工作任務、技術實際知識、技術理論知識，茶思想理論知識、工具材料、技能考核要求、教學要求等等。工作項目對學生的要求應包括必須具備操作性知識，如操作步驟、能力與工具設備等等；技術理論知識應用于解釋操作性知識，起到輔作用；茶思想理論知識應包括茶道精神、茶文化、茶禮儀等內容，培養學生形成和諧、友善的道德品質；技術實踐知識用于解釋“為什么按工作過程完成”等等。在通過大力開發包括多媒體課件、試題庫、教學案例、在線測試等在內的課程立體教學包，進一步豐富教學資源，將茶思想有效融入到課程內容中，以達到預期教育目的。
4.2在教學方法中融入茶思想元素，以“模塊+要素”形式構成教學方案
《倉儲與配送管理》是物流管理專業的核心課程，具有理實一體化特征，也是學生學習本專業的必修課程。傳統的《倉儲與配送管理》課程教學中，通常是以機械化作業為主，貨架、托盤、液壓搬運車等硬件設施則無法呈現自動化、智能化的倉儲與配送作業流程。互聯網+時代的到來，智能物流的廣泛發展，不僅改變了整體教學環境，還對該課程教學模式提出新要求，要求其必須要以模塊+要素的形式，以增強學生職業素養與道德品質為目的，融入茶思想教學元素，選取項目教學方法，來達到良好的教育效果。其中，教學項目要素即智能硬件與軟件，利用虛擬現實技術將茶思想教學元素，與倉儲與配送管理課程內容相結合，打造以茶思想為導向的新型課程內容體系，與智慧物流實際作業流程緊密銜接，以此來實現模塊+要素教學方案的構成。在此過程中，相關專業教師可通過建設智慧物流技術實訓室、智慧物流運作實訓室，加大對智能硬件與軟件的投入力度，對智能配送、智能倉儲以及茶思想等教學加以創新。再利用VR虛擬現實技術、揀貨機器人等先進技術，從設備認知、業務設計、業務操作、素養培育四個層面，增強學生職業能力與素養，促使學生成為社會所需要的復合型人才。另外，還可通過以項目模塊、任務單元、茶思想教學內容、設計課程教學環節，采用智能情景模擬法、項目驅動教學法等輔助教學，以培養學生形成良好的綜合能力。
4.3以茶思想為導向設計課程模塊，結合項目教學方法提高教學成效
以茶思想為導向，設計《倉儲與配送管理》課程模塊，可通過從倉庫作業過程著手，設置教學項目。其中，主要包括課程知識、涵蓋能力、教學設計、茶思想培育四個層面。課程知識包括貨物入庫準備、確定貨位的原則、貨物入庫檢驗、貨物入庫交接、出庫業務、裝卸搬運的組織；涵蓋能力包括觀察與交流能力、倉庫保管作業過程中的操作與管理能力、團隊協作能力、運用理論知識分析與解決問題的能力；教學設計包括建立6～8人為一組的學習小組，以小組為單位展開項目學習，通過書本、網絡、圖書館等查找圖片、影像資料與模塊文字，整理資料提出問題。到校外實訓基地參觀倉庫，親身體驗了解倉庫入庫、保管以及出庫作業等詳細過程，做好記錄。最后，再以圖表繪制等方式描述自己整個學習過程中的總結，根據理論知識，結合企業現狀，探討該倉庫保管作業過程中需要改進的地方，并形成報告；茶思想教育包括茶道精神培育、茶歷史講解、茶思想教育、茶文化傳播等。通過設計一系列課程模塊，真正做到“授之以魚，不如授之以漁”。
5結語
總而言之，網絡技術的快速發展，帶動物流產業的轉型發展。特別是智能物流產業的建設，使產業對人才的需求量擴大以及對人才專業能力的要求不斷提高。面對這種崗位要求，傳統的物流管理專業教學模式，難以促進學生全面的發展。為此，引入項目教學方法，并以茶思想為指導，從專業能力和思想道德品質兩個層面展開培養，不但使學生在項目完成充分的思考，在實踐中獲得物流倉儲和配送的技巧。還借助茶文化和茶德，在學生專業能力快速發展的同時，能夠明確自身的發展方向，以平和的心態看待就業競爭，并以良好的思想狀態和道德品質，獲得物流企業的認可，完成職業的發展。
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隨著信息技術在教育領域深入應用與推廣，各個領域的研究者分別從各個不同領域開始探究智慧教育的內涵。祝智庭教授認為智慧教育的基本內涵：通過構建智慧學習環境（SmartLearningEnvi-ronments），運用智慧教學法（SmartPedagogy），促進學習者進行智慧學習（SmartLearning），從而提升成才期望，即培養具有高智能（HighIntelligence）和創造力（Productivity）的人，利用適當的技術智慧地參與各種實踐活動并不斷地創造制品和價值，實現對學習環境、生活環境和工作環境靈巧機敏的適應、塑造和選擇。相關智慧教育公司以技術視角認為智慧教育是以云概念為基礎，以物聯網為支撐，網絡技術作為基礎方向，建立基礎教育的智能化校園管理系統，可以促進優質教育資源共建共享和應用、資源整合，融入到教學、學習、管理等工作領域，實現教育公平、提高教育質量目標，推動教育教學改革的發展。智慧教育是在云計算、物聯網、泛在網絡、人工智能技術支持下，合理設計并開發智慧學習環境，促進學生智慧學習。筆者認為智慧教育以學生為中心，通過信息技術構建并創新有效的智慧教學環境，實現個性化、智能化和體驗化學習環境，形成優質教學內容共享、合理資源推送和自我評估功能，培養并提高學習者信息技術應用能力和問題解決能力，促進學習者知識智慧建構。
二、智慧教育現狀
在信息技術的融合下，各個國家已經意識到教育改革的必要性和緊迫性，同時把智慧教育作為變革國家教育系統的戰略選擇。目前國內外在智慧教育設計和建設方面取得了一定的經驗，對于我國發展智慧教育具有重要指導意義。
（一）重視基礎設施的建設，加強軟實力的發展
國內外現階段的智慧教育中，非常重視硬件基礎設施建設，如高速寬帶接入、云計算存儲、移動終端的開發等，這些對促進學生進行隨時隨地學習提供了條件。IBM根據智慧教育五大變革，提出智慧教育框架：數據收集、存儲與分析；個性化學習體驗和優化教育管理。在IBM智慧教育核心就是利用信息技術，為學習者創設智慧學習情境。國內華東師大與華為公司合作的華東師大教育云、寧波智慧教育，架設高帶寬校園網，創建了高智能實驗室和新教學設施。這些基礎設計的建設為后期智慧教育資源的開發與應用提供了很好地保障。
（二）實現跨學科、跨部門整合，促進全員參與智慧教育建設
在新加坡智慧教育系統中，通過整合公眾學校、私人部門/企業、公共部門政府合作模式，與各地方教育技術研究團體、信息通信研究人員、企業以及知名海外教育技術機構建立合作關系。學校與教師在電子教材、其他教育資源與教育應用的開發上具有一定的話語權，通過多方合作交流，從而獲得有利的實時反饋，實現活躍的思想與合作交流，保證產品和服務的質量。
（三）消除信息孤島，促進各個系統融合共享
韓國智慧教育系統是結構化的插件式智慧教育系統，該系統由智慧內容子系統和家校學習子系統組成，通過學校和家庭聯接，形成一個學習空間，促進正式和非正式學習，各個系統功能相互融合，全面實現數據共享和服務，有效提高學習和教學工作的效率。我國教育信息化建設經歷了網絡教育、數字教育。在數字教育中，我們基本實現了校園網絡基礎設施建設，對教學系統、學習系統、管理系統等系統進行了開發，但這些系統是相互孤立的。在智慧教育未來發展過程中，整合各個子系統，實現數據共享和服務是我們智慧教育發展的重要目標。
（四）重視智慧教育相關法律法規的制定
我國先后頒發了《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》和《教育信息化十年發展規劃（2011-2020年）》等綱領性文件，這些對我國智慧教育的發展提供了政策上支持，同時為智慧教育發展指明了方向。然而智慧教育有條不紊地持續發展還需要國家立法機關建立更完善的法律法規，通過立法為智慧教育的發展提供有力保障。我國智慧教育建設在各個學校側重點各不相同，有側重硬件基礎設施、側重網絡帶寬、數字化教材開發、教學系統軟件開發等。如何更有效的發展我國智慧教育，更需要上層理論指導。筆者以學習科學為理論，促進智慧教育合理、個性、針對性建設，讓學習者獲得更高水平的創造性思維。
三、學習科學內涵
智慧教育建設圍繞“以學習者為中心”，設計學習中的硬件、資源、環境和社會因素，根據所收集到的實時或非實時的數據，對設計進行適應性調整。而學習科學的理論與方法則可以指導這一設計過程和具體技術的實現。根據學習科學理念，對學習情境中學習者的具體學習行為、感知信息的方式和態度，進行設計。
四、智慧學習環境設計
本文結合學習科學內涵，根據馮銳經驗學習環境模型，利用物聯網、云計算、互聯網和智能技術，全面感知學習情境信息、識別學習者特性，靈活生成最佳適配的學習任務和活動，結合技術支撐下的智慧教學法，構建學生的知識意義，從而使學生的創造性和創新思維得到大大提高，設計智慧學習環境模型（如圖1）。圖1智慧學習環境設計模型在本模型中，“以學習者為中心”，把學習活動鑲嵌在真實情境中，學習者通過體驗解決真實問題的過程，再檢索、分析、解決和驗證問題，通過廣泛參與、自由探索、合作共享，獲得知識的意義建構。主要有以下功能：
（一）學習情境自動感知
情境感知主要表征智慧環境對物理環境和學習行為的感知能力。一方面傳感器感知環境的物理因素，系統自動調節物理環境，促進學生適應性學習。第二方面傳感器獲取學習者的位置、姿勢、學習終端、操作、學習方式、情感等學習行為方面數據，結合學習行為分析，了解學生的學習需求，提供適應性支持，促進學習者個性化、自我導向的學習。
（二）學習資源自動推送
在智慧學習平臺，結合學習分析呈現學習者特征、學習內容、處理信息的方式等數據，為學習者自動推送相關學習資源，促進學習個性化學習。同時智慧學習平臺還根據學習結果數據分析采取干預措施，通過迭代循環過程，更好實現個性化服務，從而達到提高學習和教學成效的目的。
（三）智慧評價
評價促進教學改進。在智慧學習環境中從評價主體的多元性、評價內容的多元性、評價方式的多元性進行綜合性評價學生的學習效果。評價主體有學生、同學、教師和學習共同體。評價內容有學生在線學習時間、發帖數據、參與討論頻率和測驗分數等。評價方式有調查、項目設計、考試等。
（四）智慧教學模式
據文獻分析，目前國內關于教學模式的研究非常多。然而目前如何選擇恰當的教學模式，卻沒有相關原則和技術。在智慧學習環境中，我們充分利用技術的“智慧性”，靈活地選擇智慧學習平臺社交媒體，利用各種交互方式和媒體工具，設計與自己學科相適合的教學模式。同時還可通過教學助手的設計，如在線求助策略，促進學生進行高效的合作學習。在科學實驗課中我們可結合認知科學仿真技術，建立3D情境館，如博物館、圖書館和生活館，實現學習者真實的學習環境沉浸式學習，提高學習者的問題解決能力和技巧。
（五）正式學習與非正式學習相結合
在智慧教育系統，我們結合正式學習和非正式學習環境特點，主要是了解和改善家庭、工作場所，課堂等實現虛擬的共同體與現實共同體中的學習環境，針對教學設計的認知、社會和技術方面都給予跨學科的研究，從而達到利用創新的技術來改變學習方式。
五、總結
目前，信息技術與教育在不斷地融合，教育信息化持續良好的發展勢在必行，十分迫切。現階段我國關于技術支持深度學習的學習環境設計與開發還處于初級階段，本文結合學習科學理論，從理論上設計智慧教育學習環境模型，創建具有智慧特性的學習環境，促進智慧教育的研究更好地發展。
作者:張亞珍 單位:九江學院信息科學與技術學院
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關鍵詞：MOOC；教學平臺；教學資源庫；教學模式
中圖分類號：G434 文獻標志碼：A 文章編號：1673-8454（2017）02-0032-03
“慕課”（MOOC：Massive Open Online Course）即“大規模、開放式在線課程”，其大規模、不受時空限制、開放等特征為學習者提供了一種全新的知識獲取方式。著名幕課網站edX的創始人Anant Agarwal認為：在線教育和傳統教育的優勢結合，是一種科學而高效的教育形態” [1]。斯坦福大學校長John L. Hennessy也總結認為：“由學界大師在堂授課的小班課程依然保持其高水準。但與此同時，網絡課程也被證明是一種高效的學習方式。如果和大課相比的話，更是如此” [2]。在信息化網絡化高速發展的今天，亟需我們積極研究MOOC，為國家文化和軟實力的輸出做好準備工作，基于此，本文結合作者長期講授的金融學課程對MOOC網絡教學平臺的模式建構展開研究。
一、MOOC的產生與發展
早在1962年，美國發明家Douglas Engelbart在其提出的《增進人類智慧：斯坦福研究院的一個概念框架》（Augmenting Human Intellect： A Conceptual Framework to the Stanford Research Institute）的研究計劃中，強調了將計算機作為一種增進智慧的協作工具來加以應用的可能性，并解釋了如何將個人計算機與“互聯的計算機網絡”結合起來，從而形成一種大規模的、世界性的信息分享的效應[3]。自此之后，更多研究者加入進來，積極發表文章，號召人們將計算機技術應用于學習過程之中，推進開放式教育。
2001年4月，麻省理工學院（MIT）與微軟研究院達成協議，合作開發“網絡課件開發工程”（OCW： Open Courseware）。該工程計劃用十年時間，把MIT在日常教學中講授的2000多門課程，包括每一門課程的講義、教學計劃、教學大綱、參考書目、課后作業等內容，統一制作成網絡課件，供世界各地的學習者免費使用。這些課程的授課課件以統一風格的界面呈現，同時向學習者提供資料搜索和效果反饋的功能。
MOOC這一術語是2008年由加拿大愛德華王子島大學（the University of Prince Edward Island）研究員Dave Cormier與Bryan Alexander聯合提出。隨后，許多大學老師開始推出自己的網絡開放課程。2011年，16萬人注冊了斯坦福大學Sebastial Thrun與Peter Norvig講授的《人工智能導論》課程[3]，人數之多、規模之大將MOOC教育推到了一個新的高度。至今，已形成三大國際知名MOOC網站平臺Udacity， Coursera以及edX。2012年9月19日，香港科技大學加入Coursera；2013年5月21日，清華、北大加入edX；7月8日，復旦、上交大加入Coursera；7月9日，北大、清華等12所高校宣布組成“在線課程共享聯盟”，共建中國MOOC[4]。目前，國內比較著名的MOOC網站有MOOC學院、學堂在線、慕課網等。
二、MOOC網絡平臺的構建
在MOOC網絡平臺構建過程中，首先要結合教學內容對教學目標進行分析，然后通過將多媒體教學系統、學生自主學習系統、學生演練測試系統、教師備課系統、多媒體課件開發輔助系統等部分融為一體，融合書本學習和課堂教學的優勢與精華，針對金融學課程的特點和需要，構建便捷、高效的開放式MOOC網絡教學平臺（圖1）。
在系統設計與開發方面，利用JAVA、JAVASCRIPE和FLASH-actionscripe搭建總體框架；利用FLASH-movie創建重點難點的演示動畫，將復雜的理論、模型、經濟運作過程和操作效果以圖表、曲線圖、動畫的方式做直觀展示，以對較深奧的經濟理論有更透徹的理解；利用VB、VFP開發實際業務核心處理模塊，供學習者實際演練，最終實現教學、學習、實驗、測試的多元化整合。
MOOC網絡教學平臺包括教學系統和輔助系統兩大部分，其中教學系統是主體。在設計教學系統時，由于MOOC“碎片化”的特征越來越明顯，因此，MOOC課程需要細分成小的章節，每小節的微視頻保持在10分鐘左右①，并試圖使課程的講解更加戲劇化。
MOOC平_以“學習系統”為主，MOOC平臺的學習系統包括自主學習系統和演練測試系統兩部分。參加MOOC學習的時候，學習者可以根據自己掌握知識的薄弱環節，隨時通過自主學習系統復習鞏固，逐步加深理解、拓寬知識面。
MOOC平臺的設計需考慮到具有針對學習者的學習材料和強化練習，將學習效果評估系統作為演練測試系統的一部分。演練測試系統能夠鍛煉學習者的實戰能力，并使學習者做到自我評價，通過演練測試的作業后會有定期打分。作為一門“課程”，每個視頻之間會有一些測試問題，答對才能繼續上課，類似闖關游戲。MOOC也會布置作業、設置考試，并由機器來打分，通過考試后，可以獲得結業證書。在教學實踐中，教師可以結合所講授課程的特點，在設計MOOC成績單時，可以不只是一個簡單的“通過”、“合格”或者分數，而設計成一個豐富的、和每個人的行為直接相關的數據報表。這樣更有利于學習者了解自身學習效果，而且教師還可通過數據報表了解學員的反饋及理解度，以便對教學技術的影響進行測量與改進。
在“以學為主”的建構中，教學設計的每一個環節要真正落到實處都離不開教師的主導作用。從輔助教師的角度來講，MOOC平臺設計的多媒體教學系統、教師備課系統、多媒體課件開發輔助系統，可以使得教師能夠更生動形象地把知識內容呈現給學習者。作者在教學實踐中，將MOOC平臺的多媒體課件開發輔助系統開發為教師課件制作的框架，并以國際金融學教學為例播放演示，教師可以根據自己所講授學科的特點，把教學內容通過“模塊填充”的方式來完成，以形成自己滿意的課件（圖2）。
MOOC網絡教學平臺的開發與利用，可大大提高教學網絡課程的開發效率，技術性強或繁瑣重復的工作利用平臺提供的共享部件自動完成。同時，由于在MOOC開發中引入了程序設計思想，增強了MOOC的規范性、可維護性和易于操作性。
三、MOOC網絡教學資源庫的建設
教學資源庫的設計與提供是MOOC網絡教學模式建構中必不可少的內容之一，也是MOOC網絡平臺構建的重要支撐。MOOC網絡教學資源庫建設主要包括“媒體素材庫、試題庫、試卷庫、案例庫、課件庫、文獻資料庫、資源目錄索引庫”的建設。在整個資源庫中，媒體素材庫是最基礎的部分，其他資源庫例如課件庫、案例庫以及試題庫里面的資源都可能用到媒體素材庫中的媒體數據。（見圖3）。
為了增強MOOC教學資源庫中學習資料的可視性、共享性，使學習者可以在比較輕松的環境下學到更多的背景知識、理論知識和實踐技能，設計教學資源庫時可綜合運用圖像、圖表、動畫、視頻等多種媒體。同時在教學資源庫中配以完善的人性化的實務演練、能力測試、圖片中心、智能檢索、視頻資料、非線性導航、編輯打印等資源與輔助功能。
MOOC網絡教學平臺和資源庫使得MOOC的教學模式更加適合具有良好自控力的學習者。學習者可以自主選擇適合自己的課程，在聽課過程中可以向老師尋求輔導、和老師及其他在線學習者進行交流，學習結束后還可以通過測試，獲得網絡證書，進而獲得社會認可。課程是一種信息（傳播）系統[6]，如今，MOOC已經改變了信息的傳統傳播途徑。
需要指出的是，盡管近幾年MOOC在教育界掀起了一場“數字海嘯”，但就目前的發展來看，MOOC不會取代實體大學校園，而是幫助改造傳統課堂授課模式，通過MOOC與傳統課堂教學互幫互助的“混合式教學方式”來提高教學效果。在“混合式教學方式”中，教師預先通過MOOC平臺和資源庫將相關材料布置給學生，學生課下通過MOOC完成該課程的學習；教師利用課上時間進行互動學習，將課堂變為討論、辯論、測試以及解決問題的場所。在這種“混合式教學方式”中，MOOC解放了在教室的授課時間，充當了支撐該課程學習的“教科書”，是傳統教育的有益補充，跟現代課堂形成了良性互動。
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[關鍵詞]網絡課程 教學設計 網絡教育
信息技術日新月異的發展,快速的知識更新,向傳統教育提出了挑戰。互聯網絡以其豐富的資源和先進的技術、方便快捷的信息獲取方式受到了人們的青睞,基于網絡的學習將成為終身學習的一種主要方式。網絡課程作為一種先進有效的教學手段,已經在教學中發揮著積極、重要的作用。網絡課程的教學設計是網絡教學的關鍵環節,只有把握好教學設計,才能提高網絡課程質量,提高教學效率,真正體現網絡課程的優勢。
一、網絡課程及網絡課程教學設計的涵義
與傳統課程相比,網絡課程從根本上改變了教育信息的傳播方式。網絡課程體積小,靈活性強,傳輸速度快,功能強大,且有較好的交互性和動態性。網絡課程強調發揮教師的教學主導性和學生的學習主體性,教師可以根據自己的特長選擇特定的教學內容,還可以根據系統提供的自制課程平臺將各種素材合成,創作出自己的課程內容表達方式,實現資源共享。優秀的網絡課程融教育性、科學性、藝術性、技術性于一體,且適應不同層次的學生,使學習成為一種可以隨時隨地發生的新型開放的教育體系。
網絡課程教學設計指對課程的教學目標、教學過程及教學測評方法的合理設計,這是決定網絡課程質量的關鍵,是網絡課程區別于一般網絡軟件的特殊維度。它通常包括:學習目標、學習者控制、內容交互性、交流與協作、動機興趣、信息呈現、媒體選用、學習指導、練習與反饋、追蹤、測評等方面的內容。教學設計是開發網絡課程過程中最為核心的部分,是網絡課程開發的藍圖,直接決定了整個網絡課程的好壞。依據網絡課程設計的理論指導和原則,要求在教學設計階段,以系統方法設計網絡課程,以期優化教學環境,收到最好的學習效果。
二、我國網絡課程教學設計存在的主要問題
通過參考相關部門對已開展網絡教育的一些高校和中小學網校的網絡課程建設的網上調研,發現其網絡課程建設存在如下一些共同的問題。
1.教學設計理念仍以“教”為中心。傳統的授課方式主要是采用面授,教師在教室中的面授其實只是教與學過程中的一個環節,教師的輔導答疑、學生的自學、練習、實驗、交流等都是教與學過程中的一部分;而網絡學習是由學習者一系列的學習活動組成的,主要是學習者通過自主的方式進行的。因此,網絡課程要充分體現網絡學習的特點,在以“學”為中心的理念指導下進行設計。但是,幾乎所有的網絡課程仍強調“教”,都非常重視教學內容的呈現。在講解和演示環節中,甚至存在著文字教材搬家的現象,而沒有很好地對學生的自主意義建構進行學習環境和學習活動的設計,忽視了課程設計須與學習者的認知規律相符合的這一要求。這就造成學習者在學習時,只能被動地接受教學內容,難以充分發揮自身的主動性。
2.學習情境設計匱乏。學生學習的主動性難以發揮。一方面,在真實的情境中學習,有利于學生利用原有認知結構中的有關經驗同化當前學習到的新知識;另一方面,良好的學習情境還有利于將學生的外部學習動機轉化為內部學習動機,驅動學生的好奇心理,喚起其探究和發現的興趣,從而主動地進行學習。
目前,大部分網絡課程仍強調“教”,強調知識的傳授,往往一開始就進行知識教學,而沒有給予一定的情境導入,且大部分課程都是文本教學材料或教師講稿的簡單呈現。在中小學網校里,有些課程內容比較空洞,沒有根據教學目標對整個課程進行統一的規劃,網上只有一兩節課的講稿和試題庫,而沒有為學習者設置模擬的學習情境,缺少讓學習者去解決的現實問題。同時,無法讓學習者進行小組協作、角色扮演,或參與討論,解決問題;無法使學生的注意、記憶、思維凝聚在一起,難以引導他們不斷思考,一步一步地深入學習。學習者在學習時,只能被動地接受教學內容或在討論組內發表一些看法,尤其是為了解決新的復雜問題需要提出多種可供選擇的方案時,不能采用在這方面更具優勢的協作學習……所有這些歸結到一點,就是沒有充分體現學習者的主動性。
3.教學設計過程中相關的導航功能不強。目前,只有很少一部分課程給出課程單元數、學時數、學習目標,而且往往存在以下問題:沒有對教學起點的分析,不能明確學習者是否具備了進行新的學習所必須掌握的知識與技能,也不能明確學習者是否已經掌握了教學目標中要求掌握的目標和技能;對于一些在學習過程中容易遇到的問題,沒有用幫助頁面的方式給出指導,沒有提供解決問題的方法和途徑,沒有學習進度和學習方法的指導系統;一門課程的組織是線性的,不是層次狀或網狀的,沒有提供對整個課程的全文檢索功能,難以讓學習者快速而簡捷地找到所需信息;學習單元之間的切換只能靠前進、后退或從頭開始實現,不便于跳躍性學習;學習者只能靠記憶來確定自己的學習位置,系統不能記錄學習者的學習路徑、學習心得,學習者一旦中斷學習進程,就只能重新開始進入;沒有便捷的檢索方式來幫助學習者使用網上圖書館中的資料,學習者只能中斷學習進程,進入“圖書館”才能查閱;缺少課程學習的幫助系統,學習者只能利用自己已有的網絡知識來進行操作。
4.網絡課程內容的組織與呈現形式仍較單一。目前,大部分的網絡課程都以靜態網頁形式呈現,其組織方式是線性的,且更新頻率不夠快。教學內容的呈現有三種方式:①文本和靜態圖像:這種方式相當于書本的搬家;②PowperPoint講稿:其做法是直接將教師的PowperPoint演示文件放到網上;③隨著計算機和網絡技術的發展,許多試點高校都采用流媒體視頻、文本、Flas、虛擬現實等技術,將教學材料呈現在網絡上。但是各種多媒體技術在網絡課程中的整合應用卻十分有限,仍有相當一部分網絡課程,特別是文科類課程的講解與呈現以大量文字閱讀為主,將課程內容制作成PowperPoint演示文稿,或僅僅是將教師講課的過程錄制下來放到網上,既沒有對教育目標、教學對象、教學內容、教學方法等進行設計,也沒有對網絡環境下的教學活動進行設計。這些方式與課堂教學沒什么兩樣,而且由于缺失了教師與學生面對面交流的環境,學習效果比起課堂教學來差很多。
三、當前網絡課程教學設計的改革方向
1.指導思想應從以“教”為中心轉到以“學”為中心。美國的布盧姆倡導“掌握學習”的教學方法,主張留給學生足夠的時間,同時使他們獲得科學的學習方法,通過自己努力,掌握學習內容。前蘇聯教育家贊科夫在實驗教學體系中提出,讓學生理解學習過程,讓學生不僅明確學習什么,而且明白應該怎樣學習。因此,網絡課程教學設計的指導思想必須從“以教師為中心”轉到“以學生為中心”,一切教學設計的目標都是為了學生更好地學,更好地獲得發展。在網絡課程的教學內容選擇、課程的呈現方式、媒體手段的選擇、課程的交互性方面都應該更多地從學生的角度考慮。同時,在所有的網絡課程中都要體現出對學生學法的指導,要幫助學生學會學習,培養學生的自學能力。
2.必須根據網絡教育的對象和網絡課程實際進行教學設計。網絡教育的對象絕大部分都是成人,與傳統大學的面授學生相比,他們面臨的學習困難更多,他們要兼顧工作、家庭和學習,且面臨學習時間不足,記憶力減退等種種困難,但同時他們分析、理解能力較強,具有豐富的實踐經驗,學習具有強烈的動機和明確的目的性。因此,網絡課程的教學設計必須針對成人學生的這些特點,進行相應的設計。網絡課程的內容應盡量精簡,做到重點突出、層次分明,便于學習者在較短的時間內掌握,以緩解他們學習時間緊張的矛盾。此外,教學應密切聯系實際,啟發他們積極思考,進一步激發他們自主學習的熱情和動機,以提高學習效果。從某門具體的網絡課程的教學設計來說,應根據這門具體課程的學科性質、學科內容、重點、難點等方面綜合考慮進行教學設計,應明確要求學生必須掌握哪些重點內容,提示學生哪些是難點、疑點,掌握兼顧、聯系、銜接重點和一般的方法,提出各應使用多少時間,各應達到什么要求,等等。對這些內容要一一做出具體的規定和說明。對于理工科網絡課程,應重視實驗、課程實習等實踐性教學環節,盡量創造條件讓他們進入實驗室或工廠進行實驗、實習。若條件實在不允許,則可在計算機上進行虛擬實驗。對于文史類等社會科學課程,則應提供豐富的案例和相關的背景資料,啟發學生積極思考,以提高他們分析問題、解決問題的能力。
3.加強對學生學習過程、學習狀態和學習質量的監控。重視與強化學生學習過程的管理、監控與指導、服務,是開放教育和傳統學校課堂面授教學的顯著區別和主要特色。平時作業和小組學習是實行過程監控的主要手段,能否及時按要求完成作業是監控學生學習態度與學習狀態、實行形成性評價、衡量學習效果的重要依據。作業可分自測練習和評閱作業、書面作業與網上作業、課堂作業和階段作業等多種形式。教師不僅要批閱作業對錯,而且要寫出具體的批閱意見,并堅持及時反饋、雙向交互。實踐證明,緊緊抓住作業這一環節,可以有效地幫助學生解決學習困難,樹立正確的學習動機,形成正確的學習態度,主動積極的進行創造性學習,掌握科學的學習方法,達到學得更多、更快、更好的目的。教師要組織靈活的學習小組,開展形式多樣的小組學習,其中多見于圍繞某個具體的學習目標或學習內容開展協同學習、合作學習,還包括傳遞教學信息、傳遞學習資料,對學習中遇到的疑難問題進行解疑釋惑、互幫互助等。這些都有助于克服遠程教育中師生異地而處帶來的困難,也是對學生自主學習支持服務的一個環節。教師的課程教學設計,對組織學習小組、討論內容、學習安排、教師責任都應該提出明確規定,并作出具體安排。
4.在網絡課程的設計和教學中應綜合利用多種媒體。所有媒體都有其長處和短處,沒有某一種媒體永遠優于其他媒體,也沒有哪一種媒體能解決所有的教學問題。綜合使用多種教學媒體可以取長補短,充分發揮教學媒體的整體功能,滿足教學的種種需要,并避免一些不利后果。網絡課程是以現代信息技術為其技術基礎,課程的呈現就是通過網絡來實現的,但現在的很多網絡課程就是簡單的印刷文字的電子化、教師頭像搬家,綜合應用幾種媒體來呈現課程內容的還很少,嚴重影響了網絡課程的教學效果和科學效果。
現在盡管技術上已經很先進了,但網絡教育的教師和網絡課程的設計人員受傳統面授教學的影響,在教學設計理念上沒有更新。因此,廣大的網絡教育教師和網絡課程的設計人員應擺脫傳統面授教育觀念的束縛,盡量使用多種教學媒體來呈現教學內容。關于使用多種教學媒體的教學設計,應從三個方面提出要求并付諸實施:一是在網絡課程的設計上,應盡量使用多種媒體來呈現教學內容,如文本、圖像、動畫、音頻、視頻等,避免使用單一的媒體,以提高學生的學習效果。當然,也不是使用的媒體越多越好,應根據學科性質、課程內容及網絡帶寬等具體情況選擇相應的媒體。二是幫助學生自主利用現有計算機多媒體課件進行個別化學習。從本質上看,網絡教育基本上是以事先制作好的多種媒體的課程教學資源為基礎來實現規模經濟效益的一種教育及學習方式。實踐證明,經過學科(專業)教師和計算機、音像技術等方面的專業人員的精心設計、集體創作的網絡課件,能使學生較好地理解和把握課程內容,且具有虛擬現實的情景。學生使用網絡課件學習,將會成為今后遠程開放教學中越來越普遍的學習形式。三是師生之間通過電話、E-mail、BBS、Chat等現代通信手段,實行一對一、一對多、多對多的輔導答疑和交互討論,這也是遠程開放教學的重要形式。
5.注重網絡課程的交互性。網絡課程的交互性設計要注意以下兩個方面:
(1)創設靈活多樣的互動環境。學習是在學習者與學習環境的有效交互中進行的,“情境”、“協作”、“會話”和“意義建構”是建構主義學習的四大要素。優質的網絡課程能為學習者提供自主探索和合作學習的互動環境,而且這種學習環境必須是以學習者為中心創設的。良好的互動環境將利于激發學習者的學習興趣,并能增強其認知主體的作用。一方面,學習者可以通過與學習資源的交互達成對知識的意義建構;另一方面,由于網絡課程一般應用于遠程學習,學習者與教師時空分離,因此,網絡課程應該為學習者提供各種交流的機會和空間,應設計討論交流系統。
(2)提供及時反饋。反饋不僅在傳統的教學模式中起重要作用,同時它也是遠程網絡教育中互動的重要表現。讓學習者及時了解自己的學習狀態有利于激發和維持學習動機,提高學習興趣,延長注意保持的時間,并能不斷增強求知欲。另外,網絡課程的交互設計還應考慮到課程對象的年齡差異、文化程度、學習能力及課程內容等特征。例如,不同年齡的學習者的交互能力有較大的差異,年齡小的學習者交互能力差一些,面向他們的網絡課程設計交互性應相對簡單,而且必須有明確的導航和方便的控制。隨著智能Agent、智能檢索、數據挖掘等人工智能技術在網絡教育中的應用和發展,網絡學習過程中的交互會變得更加方便、快捷、高效。
網絡課程教學設計,對推進課堂教學改革的作用,是顯而易見和不容置疑的。在進行網絡課程教學設計的同時,應該依據網絡課程的教學內容,設置科學有效的學習活動,對學習過程進行有效地控制,從而使網絡課程能夠揚長避短,發揮更大的作用。
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[關鍵詞]交通控制 交通管理 交通信息 交通工程
一、引言
隨著我國城市化進程不斷加快，機動車保有量飛速增加，城市交通擁堵問題日趨突出，改善交通運行環境、提升交通流運行效率的需求變得更加迫切。解決交通問題可以分為建設和管理兩個層次：道路網絡等基礎設施建設可以在總體上增加交通供給能力，但由于土地、資金及建設周期等原因，從建設層面上解決交通問題是基礎性和長遠性的，對于目前我國城市面臨的嚴峻交通狀況，更多的需要從管理控制角度來考慮；交通控制可以為交通流運行設計合理的運行秩序、對交通系統資源進行科學分配，從經濟性和時間性來講，從管理控制的角度解決交通問題更符合我國目前大部分城市的現狀，因此，具備現代交通管理控制技術的專業人才需要也在不斷增加。
交通控制技術伴隨現代城市交通系統的產生和發展，是培養現代化交通系統管理者和交通工程師的重要內容之一[1]。“交通控制技術”課程在昆明理工大學開設多年，是交通工程專業、交通運輸專業本科生和交通信息與控制工程、載運工具運用工程碩士研究生的專業課之一，2012年我校將“交通控制技術”作為研究生核心課程進行重點建設，課程建設團隊根據多年教學經驗，從多方面對該課程進行了教學改革思考與實踐探索。
二、課程教學理念與特點
“交通控制技術”作為培養交通工程專業技能的主要課程，其研究對象包括人、車、路、環境，研究方法注重結合實際，培養手段應充分利用立體化多種教學，緊密結合當前我國城市交通現狀，對不斷出現的熱點問題與時俱進、追蹤研究，才能培養出真正適應現代化交通發展的交通專業人才。“交通控制技術”課程研究對象決定了課程教學思想上必須能夠密切聯系實際，在理論知識學習的基礎上不斷加強解決實際問題的能力，真正提高工程實踐和創新能力的同時提高。這些教學理念要求在進行具體的教學設計中，注重為學生提供良好的工程實踐實驗體系平臺，構建實踐性教學體系。
同時，隨著城市化水平的不斷提高，道路網絡復雜度不斷提升，對于交通人才的專業素質要求也在不斷加強。特別是在新一代交通管理系統中，計算機、通訊、數據處理及人工智能等技術的重要性逐漸突顯，交通仿真等技術也成為交通控制技術的重要實現手段。針對研究生開設的“交通控制技術”課程教學對象是已經具備一定理論知識儲備的研究生，因此在教學中應采用差異化教育和整體管理相結合的模式。既保證總體教學目標的實現，同時又允許學生有差異性的發展，為研究生進一步提升專業素質，培養創新性提供平臺。所謂差異化教育策略，是根據學生自身特點和未來發展規劃，有針對性的提供其發展可能，注重啟發式和案例教學方法的使用；整體管理策略要求所有學生能夠對課程基礎內容有全面把握，通過合理的考核體系將兩者有機的聯合起來。筆者通過總結發現，“交通控制技術”課程主要有以下特點：
1.實踐性
交通控制的最終目的是服務于實際的交通管理系統，交通控制技術的發展也是伴隨著城市交通管理系統而不斷完善的。“交通控制技術”課程理論基礎來源于實際交通問題，通過抽象、升華、總結后建立的交通控制理論的應用對象仍然是城市交通系統。因此“交通控制技術”課程的學習和教授需要緊密結合實際交通問題進行。
2.教學信息量大
“交通控制技術”課程內容的理論與實踐包含了多個學科理論知識及眾多的實際問題。它以交通工程學為基礎，涉及到交通規劃、智能化交通、系統工程等多個學科，要對“交通控制技術”課程形成深刻掌握，需要對相關知識有較好的儲備，對老師和學生綜合素質要求較高。同時交通控制技術對應的實際交通管理系統包括眾多現實課題，如慢行交通、公共交通、停車管理、單個交叉口的交通組織與信號控制、區域交通組織與信號控制等，都包含在“交通控制技術”課程的核心范圍中，而要對這些問題有深入的認識和理解，必須通過大量的實踐和案例分析才可能掌握，因此教學信息量較大[2]。
3.理論與實踐緊密相連
“交通控制技術”課程理論來源于實踐的交通工程活動，同時為交通管理控制提供指導。這個特性使得本課程理論學習與實踐必須緊密相連，通過理論學習掌握系統性知識，通過現場觀測調研獲得交通問題的感性認識，之后才可能利用交通控制技術為解決實際問題提供合理的策略和方案，最后還要通過實際應用效果進一步發現理論應用于實踐中的問題，進而升華完善理論知識[3]。比如交通控制中要解決的交通組織、交通渠化、交通信號配時等核心問題，都需要在上述過程中不斷加深對理論知識的認識，培養專業技能。
4.個性化突出
由于自然環境、經濟人口水平、路網規模、交通參與者的隨機性等原因，不同城市的交通問題往往各不相同，重點問題和主要矛盾也不一而足，需要具體問題具體分析。交通控制技術理論知識是解決具體問題的基礎，它為解決交通問題提供了基礎的模型和公式，但在實際中，需要根據實際情況提出有針對性的方案才能獲得較好的控制效果，達到理論學習為工程實踐服務的目的。
三、“交通控制技術”課程存在的問題
1.偏重理論，缺乏實踐
“交通控制技術”是一門服務與實際交通管理，面向工程應用的專業技術課程。但是傳統的教學中，實際上并沒有很好的體現出理論聯系實際的特點，缺乏對理論知識應用的實踐教學。本門課程對研究生和本科生教學沒有很好的區分，甚至于在某些時候針對研究生的課程內容與本科生教學時基本雷同。交通工程相關專業研究生，本科生階段一般已經學習過“交通控制技術”課程，對于基礎理論已有了一定掌握，在研究生階段后，更需要的對理論知識與實踐相結合，通過實踐真正理解交通控制技術的精髓，達到學以致用的效果，培養扎實的專業技能。
2.教學手法單一，教學實驗較少
由于客觀條件限制等原因，傳統“交通控制技術”課程教學手段單一，以教師為中心，學生處于被動接受狀態，不利于學生主動性的發揮和獨立性的鍛煉。教學實驗以現場觀測為主，由于涉及到室外調查安全性等問題，教學實驗安排的較少，且沒有針對性，難以體現不同學生特點的差異性教學方法。
3.缺少綜合性實驗平臺
“交通控制技術”大部分理論知識需要通過實踐才能較好的掌握和理解，一個良好的綜合性實驗平臺能夠方便的為學生提供應用理論知識解決實際問題的環境。仿真軟件、信號模型控制系統、交警指揮中心相結合的綜合性平臺是目前“交通控制技術”教學中所缺乏的。
四、“交通控制技術”課程教學改革設計
筆者在“交通控制技術”核心課程建設中，將該課程的教學指導思想定位為“在構建完善的工程實踐實驗教學平臺基礎上，以理論技術指導實踐，實踐反饋加深理論掌握，采用理論與實踐教學有機結合、相互促進的教學方法，構建注重實踐的教學體系”。針對“交通控制技術”課程特點與以往教學中存在的不足，以上述教學思想為指導，設計的教學體系如圖1所示，在具體的教學過程中，采取了以下幾點改革措施：
圖1：“交通控制技術”課程教學體系設計
1.構建綜合通實驗平臺，為實踐性教學創造良好條件
根據“交通控制技術”課程來源于實際、服務于實踐的基本思想，在教學過程中充分說明課程實踐的重要性，為了給學生創造良好的實驗條件，能夠獲取實際交通控制經驗，筆者建立了包括交警信號控制終端、視頻監控系統、信號控制模擬系統、城市交通仿真平臺等多個子系統的綜合通實驗實踐平臺。筆者通過與昆明市公安局交通警察支隊合作，在學校實驗室內建立昆明市交通信號控制終端、接入視頻監控系統，實現了在實驗室內即可實時獲取昆明市道路交通流參數（流量、速度等）；建立了交通仿真平臺，可以進行宏觀、微觀仿真和實時仿真運算；通過與交通控制設備企業合作，建立了交通信號控制模擬系統。
綜合通實驗實踐平臺的建立，使學生能夠在實驗室內直觀觀測交通信號控制方案運行過程；獲取建立交通控制算法及模型所需的大量基礎數據；實現了在實驗室內通過視頻監控進行某些交通調查，與現場調查效果進行比較；通過對仿真平臺提供的綜合性、全面的分析報告和仿真信息輸出的統計分析，評價不同控制方案的優劣；通過信號控制終端優化調節交叉口信號配時，使學生獲得寶貴的實際控制經驗及控制技術效果反饋。通過綜合通實驗實踐平臺，保證“交通控制技術”課程教學真正達到理論與實踐緊密聯系、相互促進的效果。
圖2 “交通控制技術”課程教學實驗平臺
2.充分開展學術及實踐管理交流，多角度了解交通控制系統
“交通控制技術”課程的理論知識主要通過課堂教學完成，但在實際中交通控制系統的運行不僅需要掌握交通控制技術理論，還需要能夠對交通系統運行有全面的把握，特別是對于有志于從事交通管理工作的研究生，能夠獲得實際交通管理控制經驗尤為重要。因此筆者邀請一線經驗豐富的交通管理人員開展講座及交流，讓學生可以從交通系統管理人員的角度，分析、探討交通問題的根源所在，明確交通管理工作對交通控制技術的實際需求；邀請國內外知名交通信號控制系統設備企業（如SCATS、SCOOT、海信等）人員對學生講解交通控制系統設計理念及實際方案設計、建設、調試、使用等經驗，讓學生開闊視野、提升專業素質、增加管理應用經驗，培養能力全面的交通控制技術人才。
3.多形式交通調查與仿真軟件學習結合
交通控制技術理論應用的基礎是能夠獲取大量控制模型、算法所需的交通流等基礎信息。一般來講，交通控制技術應用所需數據需要由交通調查提供，在某種程度上，交通調查結果決定了交通控制技術應用的效果。因此，在“交通控制技術”課程教學中應充分強調交通調查的重要性。為了讓學生能夠對交通調查的重要性有直觀感受，將交通調查與仿真軟件學習相結合。通過對比不同小組調查人員獲得的基礎數據制定相應的控制策略和方案，并進行交通控制仿真參數標定，在仿真軟件中控制方案運行效果與實際交通流運行對比，直觀感受交通調查結果對交通控制設計的影響。
傳統的交通調查方法需要大量人力物力在現場進行，由于受到調查人員精力、經費等條件限制，特別是由于交通現場的不可重復性，現場交通調查方法得到的數據在某些時候誤差較大。筆者構建的綜合通實驗平臺中的視頻監控子系統在一定程度上可以彌補現場調查的缺陷。因此在“交通控制技術”課程教學中，通過對同一交通節點分別進行現場調查和視頻監控調查，讓學生充分比較兩種調查方法的優劣，為不同條件下采用不同調查方法提供選擇。
圖3：“交通控制技術”課程視頻交通調查與仿真軟件
4.案例教學法的應用
案例教學法是由師生共同參與，能夠充分調動學生積極性的互動式問題分析與討論教學法[4]。案例教學法的核心在于培養學生分析與決策技巧，而不僅僅是獲得理論技術等形式上的知識。由于城市交通問題具有個性化突出、隨機性強、復雜度高等特點，理論知識的具體應用一直是“交通控制技術”課程的難點。案例教學法具有教學目的性強、情景真實度高的優點，使學生能夠對典型交通問題進行具體分析，開闊思路，深化對交通控制涉及的各因素理解，訓練其發現問題、分析問題、提供合理方案的能力，將理論聯系實際落到實處。案例庫的建設案例教學法成功的關鍵，筆者通過多年的項目實踐，積累了豐富的交通控制技術應用案例，在云南省內基本各個城市均有一定的交通控制項目經驗，建設了包含各種交通問題及解決方案的交通控制技術案例庫。
五、結語
“交通控制技術”課程是培養交通工程專業人才的重要課程之一，由于現代化城市交通的飛速發展，交通專業人才的需求也日益迫切，并要求交通專業人員即具備理論知識又能解決實際問題。社會需求及交通專業的實踐特性決定了“交通控制技術”課程教學必須強化學生實踐能力。筆者在“交通控制技術”課程教學改革中的實踐發現：提高學生交通控制技術應用能力的關鍵在于建立完善的綜合通實驗平臺，配合合理的交通控制系統人員交流及案例教學方法，將有效提高學生的專業素質，培養較強的工程實踐能力。
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【摘 要】以計算思維改革計算機硬件教學是計算機教學改革的必然趨勢，但是僅改變教學設計不能達到計算思維訓練的目的，還需要更深層次的思考與整合。本文提出了以計算思維改革計算機硬件教學的六個難點，給出了基本的解決思路。從管理層面入手，改變課堂教學整體結構，改革教學的方法和過程，優化教學的設備、環境和教材，只有這樣才可能真正達到在計算機硬件教學中貫徹計算思維思想，提高學生科技創新能力的根本目標。
關鍵詞 計算思維；計算機硬件；課程；教學；一體化改革
【中圖分類號】G624 【文獻標識碼】A
【論文編號】1671-7384（2014）01-0082-04
僅從字面上看，計算思維似乎并不是一個陌生的名詞，但是計算思維一直被局限于人工智能領域，直到2006年美國學者周以真發表了“計算思維”一文，才將計算思維提升到一個新的高度。自此國內外學者開始試圖將計算思維融入教育、產品與系統開發中，計算機學界也開始研究如何在計算機課程教學中融入“計算思維”，要以計算思維改變計算機教學現狀。查閱文獻不難發現，目前以計算思維為主導的教學研究內容，最多的還是在計算機基礎教育和軟件課程教學方面。究其原因，不外乎大學計算機基礎教育陷入困境，希望盡快找到前景光明之路；計算機軟件教學本身就含有較多的算法內容，課程和計算關系更為密切。若將計算思維作為學科思維模式進行培養，則應將其貫穿于學科教育的全過程，作為計算機專業基礎課的“數字電路”、“計算機組成原理”等當然也不能例外。本文是對計算機硬件教學應用計算思維的探索，希望能將計算思維體現在所有計算機課程中，形成計算思維幫助計算機專業教學的完整過程鏈。
計算思維的內涵解讀
在2010年11月，陳國良院士第一次正式提出，將計算思維能力培養作為計算機基礎課程教學改革切入點的倡議。2012年11月，教育部把與計算思維有關的課程改革課題納入教育部研究項目。可以說，目前計算思維在計算機課程改革中的作用、地位、影響等仍處于起步和探索階段，如何將計算思維有機融入計算機專業教學，更有待于深入研究。
有人簡單地將計算思維說成是計算機、軟件和計算相關學科中科學家和工程技術人員的思維模式；有人將其提高為運用計算科學的基礎概念進行問題求解、系統設計、人類行為理解等涵蓋計算機科學的一系列思維活動；也有人將計算思維看作是理論思維、實驗思維之外的第三大思維。在美國學界，較為統一的“計算思維”定義是：“計算思維是一種能夠把問題及其解決方案表述成為可以有效地進行信息處理形式的思維過程”。
從以上種種說法中我們至少可以解讀出計算思維有以下幾層含義。
（1）它是一種思考問題的方法，是利用計算科學的概念思考解決問題的方法，計算思想貫穿始終。
（2）它是一種解決問題的手段。是按算法形成解決問題的方案，計算思維對解決問題起至關重要的作用。
（3）它是提升理工類學生創新能力的有效途徑。通過這種抽象、嚴謹的思維訓練，能夠形成符合現代科技工程領域工作需要的思維模式，有效提高研究和創新能力。
計算思維究竟是否需要在所有的計算機學科推行，關鍵是要解決兩個方面的問題。一是計算思維是否適應教學內容的要求，或是教學內容能否設計成適應計算思維的教學模塊；二是將計算思維融入教學是否能夠提高教學質量，是否有利于培養學生的創新能力。
計算思維對計算機硬件學科的影響
正是因為計算思維以設計和構造為特征，所以勢必影響計算機所有學科。計算思維對計算機硬件學科產生影響的主要原因有以下三方面。
一是計算機硬件是完成計算的基礎，所有以計算思維形成的利用計算機解決實際問題的算法，都要借助硬件平臺最終實現，若能從開始專業學習階段就以計算思維理解硬件平臺，一定能夠更好地理解利用硬件平臺解決應用問題的實際算法。
二是計算機硬件課程是專業基礎課，若在專業基礎課上沒有形成計算思維的基本工作模式，勢必造成思維過程連續性斷裂。既沒有形成硬件課程學習的計算思維，不利于后續專業課學習，也沒有形成計算思維的訓練連續性，不利于計算思維能力的培養。
三是計算思維與產品開發和系統設計密切關聯，而計算機硬件課程就是電子產品開發和電子系統設計的基礎，因此計算思維必將成為統領計算機硬件課程體系的核心。
因此，盡快將計算思維引入計算機硬件教學環境，是解決計算機人才培養的迫切要求，也是系統解決計算思維幫助計算機學科建設的必然趨勢。應該注意的是：將計算思維作為培養專業能力的目標引入計算機硬件教學，不應該是簡單的教學設計改革，而應是貫穿教學全過程、全方位的一體化改革，是內容全面、過程連續、手段完善的計算機硬件教學整體解決方案。
基于計算思維開發適合學科特點的教學設計
如何將計算思維有機融入計算機硬件類課程，應該是首先需要解決的問題。以計算思維進行計算機硬件類課程的教學設計，就是運用計算思維進行問題求解或系統設計的過程。是從提出問題開始，以分析問題、找出可能解決問題的方案為第一學習過程。以完善解決方案、解決實際問題為深入學習過程。最后要在解決問題的基礎上拔高，爭取做到一題多解、一解多題，尋找突破問題難點的思路和解決問題的創新技術方法。因此，以“提出問題分析問題解決問題”的過程進行教學設計完全符合已有的硬件課程的教學過程。在完成解決問題的基礎上深入拓展，筆者在以前的教學中也多有嘗試，但是沒有那么完整和系統。
以計算思維進行教學設計首先要把完整的教學內容拆分成適合課堂教學的任務，由此引出教學改革的第一個難點——教學任務和課堂教學的適應性問題。若實際教學內容能夠拆成滿足課堂教學時長的任務，一切好說。但一般情況下，一個完整的學習問題求解過程是“提出問題分析問題解決問題問題延伸”。若要認真完成這樣一個過程，兩個學時似乎很難達到目的，所以基于計算思維的教學改革不只是教師的問題，需要教學管理部門理解和密切配合。只有教學管理層理解課程內容與教學時長的關系，支持配合計算機硬件教學改革，教師才有更多的教學設計自主權。
（1）任務拆分。將完整的教學內容拆分成有機銜接的若干個任務是教學設計的第一步，拆分任務需要考慮完成全部內容的教學時長。
（2）提出問題。具體教學設計的第一個任務就是針對每個學習任務準確刻畫出提出問題的方法和內容，可以是“做一個舉重裁決電子表決器”的直接任務式，可以是“增加內存芯片時片間線路如何連接”的疑問引導式，還可以展示電子產品實物下達具體任務。不論以何種方式提出問題，關鍵是能夠正確表述問題的實質，便于學生后續分析、分解任務并導出解決問題的思路。
（3）分析問題。面對具體的任務需要找出解決問題的方法和思路，如何引導或便于學生自己找到解決問題的思路或解決方案，是教學改革的第二個難點。教師放和收的尺度不好把握，收放失當會影響教學形式和教學效果，建議教師在教學設計中考慮課程前期多收少放，后期少收多放。
（4）解決問題。解決問題是訓練計算思維的關鍵，以前期形成解決問題的思路為基礎，系統解決遇到的問題不是教學中的麻煩問題，形成解決問題的邏輯思想、養成邏輯思維的習慣才是關鍵。按照問題解決方案去做總會有兩種結果，順利完成和不能完成，發現問題、解決問題是必然的循環過程，善于發現問題、解決問題是整個過程的核心。
（5）問題延伸。最能鍛煉學生創新能力的課程內容是最后學習環節的解決問題方法延伸，這也是教學改革的第三個難點，此時會面臨許多要破解的難題。如：拆分出來的教學任務有沒有延伸的余地、學生有沒有延伸學習的能力、學生需要借助哪些知識或工具延伸學習、需要多少時間完成延伸學習、是否所有學生都能完成任務等。
掌握基于計算思維的課堂教學方法
既然將計算思維作為思維訓練的重要內容，教學方法、過程和內容就應區別于過去傳統的教法，因此，我們認為適用的教學方法是任務引領、案例教學法。教師要從過去的單一講授的課堂主導者，轉變成教會學生完成基本任務，引導學生自主延伸學習任務的輔導者。教師需要提出具體任務，然后幫助學生分析、完成任務。同時，教師要在師生、生生充分討論后，總結、概括地提出合理的完成任務的思路和解決問題的方法，簡單講解完成基本任務的知識和方法，引導學生自主完成學習任務、用多種方法或思路完成任務。學生需要理解任務，分析、確定完成任務的方法和思路，掌握完成任務的必備知識和技能，自己動手嘗試完成任務和以多種方法完成任務。
（1）課堂角色任務轉換。教學雙方的角色任務轉變是教學改革的第四個難點，只有雙方都能適應角色任務轉變，才能順利開展課堂教學工作。教師從主導到引導的轉變使教學難度增加，教師面對的不是一個整齊劃一的課堂，而是進度、方法、內容不一的多個個體，這對教師的掌控能力有更高的要求。學生從被動接受知識到主動完成任務的轉變使學習難度增大，認真聽講成為對學習最基本的要求，不但要聽得懂還要做得出，更要學會以多種方法和思路完成學習任務，這對學生的學習主動性、思維能力、動手能力都提出了更高的要求。
（2）教學環境的要求。滿足教學要求的環境是教學改革的第五個難點，學生自主完成學習任務的教學環境的要求更高。對于計算機硬件教學來說，不只需要實驗場地、實驗設備，還要大量的實驗材料，教學成本與傳統教學不能同日而語，學校的教育成本投入必然加大。
（3）教學過程中的關鍵點。教師提出恰當的教學任務是第一要務，任務過難、過易、偏離學習主題，都很難正常進行后續教學。分析任務提出解決方案的過程實際已經簡單圈定了基本的知識范圍，教師在幫助學生分析任務時進行必要的知識講解和鋪墊，使學生具有初步的分析和解決問題的能力。在學生自主完成任務的過程中要隨時注意可能出現的問題，輔導學生完成基本學習任務。整個教學活動的前期，教師應給學生提供一些拓展的資料，幫助學生了解拓展的基本思路，隨著拓展學習能力的不斷增強，教師可以完全下放自主權，由學生自己創造性地進行任務拓展。對于有創新特色的成果，教師要及時總結、褒獎，達到相互借鑒、共同學習、共同提高的目的。
開發基于計算思維課堂模式的教材
作為輔助教學的教材，首先應該有適應計算思維課堂教學的模式，其次是有滿足計算思維學習的內容，這兩個條件限制必然使教材的結構形式和內容有別于傳統教材。教材形式如何改變，改變后的結構形式和內容能否被師生接受是教學改革的第六個難點。
（1）教材結構形式。教材結構與教學相適應是對結構形式的基本要求，因此教材不能再拘泥于傳統的章節形式，而應該以適應教學的任務為獨立單元，以完成任務的知識、技能為連續過程，以具體案例任務為目標，以知識、技能拓展為結束的一個完整體系。以下是以任務為教學單元的典型教材結構形式：
> 任務
> 任務解決方案
> 任務知識
> 任務工作提示
> 任務拓展基礎
其先后次序可以根據需要調整，如明確任務以后，帶著任務學知識，具備一定的基礎知識再去分析任務、提出解決方案；也可以先提出任務的解決方案，根據工作思路學習所用知識，具備基本知識和技能后再動手解決問題。
（2）教材內容。教材內容與結構形式相適應也是對教材的基本要求。由于基于計算思維是在傳統“邏輯教、邏輯學”基礎上的延伸，并不能改變知識間的邏輯結構，提出符合知識技能邏輯關系的任務也是關乎改革成敗的關鍵。第一，任務不能改變知識鏈的邏輯關系，要適應“邏輯教、邏輯學”的邏輯思維訓練本質。第二，要達到學做合一，實現“邏輯做”的動手訓練。第三，局部知識完整，能滿足拓展創新的“邏輯”需要。教材的重要作用是輔助學習，給出完整解決問題的具體工作過程提示，是幫助學生動手解決問題的基礎，也是幫助學生形成解決問題思路的要求。學生按教材要求動手完成任務，只是計算思維訓練的初級階段，學生自己提出同一問題新的解決方案或找出同一方案可以解決的不同問題，才是教學要達到的最終目的。所以教材任務的最后部分應該是幫助任務拓展的提示性信息，可以是專業的
參考文獻和網站信息，可以是具體的實用性產品說明，也可以是同類任務的列表。
計算思維融入計算機硬件教學是必然趨勢，計算思維也必將改變計算機硬件教學涉及的所有內容。因此，研究在計算思維背景下的計算機硬件教學改革有重要的現實意義。簡單認為改變教學方法即可以實現計算思維訓練的想法不現實也不可行，只有從管理、方法、手段、內容等進行全方位的一體化改革，才能夠在教學中貫徹計算思維的訓練思想，真正培養具有計算思維基礎、具有創新能力的有用人才。
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關鍵詞：新媒體；PBL教學法；中醫內科學；教學改革
1新媒體視野下PBL教學法概念與作用地位
新媒體對于以往的電視、廣播而言是一個相對的概念，新媒體是建立在現代化媒體信息處理技術和互聯網資源基礎之上的新型媒體形態，發展了電視、廣播等傳統媒體的視聽功能，且在大數據資源利用中更多運用在移動終端、電腦終端、網絡服務平臺上。隨著5G和移動智能終端設備的發展和普及，我們已經步入了新媒體時代，高校應針對這種變化探討對傳統教育理念和教學方法進行改進和升級，找到適合在新媒體新時代下醫學生的學習方法。目前新媒體技術條件下PBL教學正在迅速開展，筆者通過查閱文獻和教學實踐總結新媒體視野下的PBL教學法新定義［3］：教師通過新媒體平臺（如新型開放教學媒體平臺）向學生提出基于教學實際的問題進行教學引導，使學生在教學課前分成學習小組進行以教師的問題為導向的預習和自學，隨后師生在課堂上一起學習，開展由教師督導的分組討論和答疑互動交流等教學活動，課堂結束后再次在新媒體平臺上進行總結評價的一種新型的教學模式。在目前的新型教育模式中，筆者總結高校師生在新媒體視野下PBL教學方式中的作用三要素：第一要素為技術要素，具體指的是教師提出問題引導和提供的教學微視頻、開放教學媒體平臺；第二要素為教案要素，特指教師依托問題為導向的教學方案與學生進行“課前（線上）-課中（線下）-課后（線上）”的具體教學活動；第三要素為督導要素，特指教師通過課后（線上）考評方案，通過學生討論、教師評價、學生互評等方式檢測學生學習的情況。從這三個要素中可以看出，新媒體平臺在PBL教學法中起到技術關鍵作用，利用學生熟悉的新媒體平臺抓住課前開放的學習時間，學生通過線上教師問題進行自主學習，在自學的過程中學生可以利用教學新媒體平臺主動查閱資料，利用科學嚴謹的教學媒體平臺獲得準確詳實的一手資料，在此過程中學生必須培養獨立思考問題與運用知識的能力，進而在課堂上進行有目標的進一步研討。在此過程中類似于翻轉課堂模式的新型教學方式改善了傳統的先教再學填鴨式教學模式，學生在基于重點問題引導下自學過程中思想得到解放，同時會根據問題的引導進行自己的理解學習［4］。在此過程中學生會主動提出很多的實際問題，也可以促進教師的教學水平提高，從而達到教學相長的目標。
2基于新媒體技術的PBL教學方法可行性分析
中醫內科學是一門臨床課程，對于中醫內科學的教學前提是學生要求學習一些基石課程：如黃帝內經、難經、傷寒論、神農本草經等中醫基礎理論課程；以及中醫診斷學、中藥學、針灸學、方劑學等臨床基石課程。學生只有在這些基礎課程上才能進行中醫內科學臨床學習。在教學過程中中醫內科學的教學目的是要培養學生的中醫藥思維和中醫臨床診療思維［5］。筆者在教學過程中發現學生雖然學習過相關課程，但是欠缺對基石課程的知識融合內化，缺乏靈活應用中醫內科學臨床診療思維的綜合能力。所以面對中醫內科學中的具體疾病，教師應該誘導學生在預習時培養中醫藥思維和科學研究思維，通過新媒體平臺的技術和資源優勢加強學生的自主學習和分析問題的能力。
2.1利用新媒體平臺進行PBL教學法具有以下五個優勢特點
2.1.1內化學習提高質量通過新媒體平臺學生可以將所學的知識通過教學視頻等數據資源進行溫習，如利用新媒體平臺（微博，微信，QQ群等方式）把中醫診斷學中的望、聞、問、切四診視頻在線進行回顧學習，并對疾病治療的中藥物配伍組合、特殊中藥炮制、針灸選穴配伍等知識進行串聯回憶，使教師和學生更方便的進行課堂前后的討論和交流。并在內科疾病的學習中進一步理解所學的臨床思維，也就是知識的進一步內化。2.1.2啟發教學增強時效PBL教學法利用問題啟發誘導方式，在新媒體平臺上進行線上的及時交流增強教學效果的時效性，比如在課前教師針對中醫內科學各論中的疾病分享一個典型視頻病例，分組引導學生先進行其病因病機、診斷鑒別、治療思路等臨床思維分析，把學生所學的基石課程的知識激發出來，從而鍛煉醫學生的診療疾病綜合能力。2.1.3平臺交流在線答疑對于中醫內科學中疾病診斷是教學難點，PBL教學法利用新媒體平臺進行典型病案診斷與鑒別診斷交流，教師在教學新媒體平臺選取診斷方法學的標準臨床操作視頻讓醫學生進行學習，及時通過在線答疑方式進行教學交流。形象的鑒別學習會讓學生對知識點記憶猶新，而同時教師也第一時間了解學生掌握學習情況。2.1.4新老結合教學相長隨著全國高校的大學擴招，師生人數日益增多。筆者經過調查發現目前從事中醫內科教學的大多都是青年教師，臨床經驗不豐富，針對中醫內科學的教學實踐特點，在PBL教學中可以選取全國名老中醫醫案，將在新媒體平臺上（例如MOOC在線課程）把中醫內科學教學重點如臨床用藥的心得的訪談視頻讓學生和年輕教師學習，通過教學相長使得教師和學生都受益。2.1.5精煉課堂提高效率教師通過新媒體平臺中醫內科學教學相關學習資料啟發學生自主的重點難點學習比以往在中醫內科學課程中教師大量的講解內科疾病相關知識診療更有效率，通過新媒體平臺能夠精煉課堂，啟發學生的PBL教學設計方式能起到事半功倍的效果。
3新媒體視野下中醫內科學PBL教學設計探討
筆者利用所在高校的教學新媒體平臺初步建立具有中醫特色的中醫內科學PBL教學法的教學實踐模式。具體實施步驟如下。
3.1編寫PBL教案
在實施PBL教學方法中，編寫教案是關鍵。需要明晰教學過程中的教育目標任務并且細化教學各環節的時間節點。筆者所在教研室根據國際通用的PBL教學法的基本要求，結合中醫內科學實施PBL教學法的班級前期開設基石課程的情況，組織學科內的專家編寫教案。教案中加強臨床實踐訓練練習等環節。為強化PBL教學法的效果，每學期教授中醫內科學的教師根據德累斯頓—哈佛醫學教育聯盟的標準接受為期一周的新媒體平臺教學方法和技巧的學習，開課前進行系統講解和培訓。
3.2課前培訓導學
3.2.1培訓學生課堂開始前建立課程學習QQ群。在學習群里向學生簡介PBL教學法的特點與要求，提供中醫內科學重要參考書書目，介紹中醫內科學臨床科研資源學術檢索的基本方法，布置安排PBL考評要求，培訓新媒體平臺使用方法，中醫內科學臨床案例。3.2.2建立學習小組分為線上和線下兩類教學場景。將學生在通過新媒體平臺進行線上進行隨機分組，每10個人為學習小組進行研討學習，根據PBL教學法要求每組制定學習計劃要求對于臨床案例討論兩次以上［6］。在線下（上課前）討論學習期間由各組學生推選出組長（主持人）和記錄員負責組織和記錄，每個發言學生準備發言提綱。班級的授課教師通過新媒體進行線上指導，學習小組成員及時使用學習通APP、QQ音視頻會議模式上傳學習記錄，為保證學習過程中的時效性，學生遇到困難時授課教師根據線上的學習記錄及時給以一定的幫助。為了促進學生自主學習意識培養，通過新媒體在線上考勤記錄占形成性成績10%。
3.3課堂教學實踐
根據PBL教學法要求，教師組織教學課堂秩序，學習小組組長主持討論學習，記錄員記錄上傳新媒體平臺。學生發言前要求根據課前學習重點關鍵詞進行發言，對于中醫內科學中的辨證診療可以展開討論甚至辯論。在每次討論結束后主持人負責匯總討論意見，并根據指導教師教學進度安排進行下一階段學習。任課教師在課堂教學環節中主要起啟發和引導和梳理知識點的作用，并在相關教學難點進行重點全面解答。教學過程中評價考核，在教學過程中為了保障教學時效性提升教學質量，教師根據學生在課前資料查閱準備情況、分組討論學習中個人發言環節的邏輯語言表達能力、中醫藥臨床思維能力、學習溝通能力等評價指標分別計分，此分數占形成性成績的50%。
3.4課后評價考核
課后的評價屬于形成性成績40%，主要分為教師評價、學生自評和互評。通過教學新媒體平臺將教案討論內容進行匯總存檔，促進教學質量提升。
4在新媒體時代中醫內科學PBL教學方法的展望
醫學高等教育是具有基礎科學教育和應用科學教育相結合的一種復合型人才培養教育模式，國內外同行都在探索尋找一種全面有效的教學方法提高教學質量［7］。經過筆者調研盡管在新媒體平臺進行PBL教學過程中教師進行組織培訓查閱上傳資料等工作耗費了一些資源，學生在線上學習階段過多使用新媒體移動平臺會分散學生的一些精力，但是目前新媒體PBL教學課堂的方式經過教學實踐符合大多數醫學生的學習模式，中醫內科學教學質量會因新媒體平臺的PBL課堂的開展而提高。經過筆者的初步教學實踐結果發現學生增強了學習興趣，提升了學習成績。在此探討未來在新媒體視野下中醫內科學PBL教學方法的發展方向。
4.1增強課堂氣氛
提升教學質量PBL教學啟發誘導式的教學方法強化了學生的自主學習能力，學生在教師的引導下通過利用新媒體平臺進行自主學習并成立學習小組來進行重點問題的討論來鍛煉思維提升解決實際問題的能力［8］，達到了教學目標———學生成為了課堂的主體。新媒體PBL教學方式提高了學生的學習興趣，活躍了課堂氣氛，調動了學生的學習的積極性，是未來教學方法的導向之一。
4.2利用媒體新技術
打破界限拓寬知識面中醫內科學的PBL教學是實踐實用性學習方法，教師授課以實際臨床思維運用為基礎，新媒體平臺的使用打破了原有學科的界限，以問題為導向的教育理念鍛煉了學生的發散思維和橫向思維，分組討論等教學手段拓寬了學生的綜合能力。學生在新媒體線上平臺接受教師的臨床真實案例進行啟發式思維學習，可以打破課堂授課環節中時間和空間方面的限制，從而明顯提升教學效率。這是未來中醫內科學是教學目標之一。
