教育信息化2.0時(shí)代下新工科專(zhuān)業(yè)課教育改革探索與實(shí)踐

彭昕昀 韓竺秦 陳錦儒 劉文秀 李婉

摘要：隨著中國(guó)制造2025和教育信息化2.0的推進(jìn)，各高校積極建設(shè)基于“互聯(lián)網(wǎng)+教育”的智慧校園。本項(xiàng)目組深入研究教育信息化2.0的目標(biāo)，以單片機(jī)原理及應(yīng)用課程為例，對(duì)新工科專(zhuān)業(yè)課進(jìn)行教育改革和實(shí)踐。通過(guò)單片機(jī)課程的教育改革探索和實(shí)踐，強(qiáng)化了新工科建設(shè)理念在地方高校的深入，推進(jìn)了教育信息化2.0時(shí)代的“新工科+智慧校園”的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);專(zhuān)業(yè)課教育改革;新工科;教育信息化2.0

中文分類(lèi)號(hào)：TN702? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2019）21-0126-03

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract： With the advancement of Made-in-China 2025 and Education Informatization 2.0， colleges and universities are actively building a smart campus based on Internet + education. This project group has made a thorough study of the goal of Education Informatization 2.0， taking the course of Microcontroller Principle and Application as an example， educational reform and practice of new engineering professional courses. Through the exploration and practice of the educational reform of SCM course， the concept of new engineering construction has been strengthened in local colleges and universities， and the construction of “new engineering + smart campus” in the era of educational informatization 2.0 has been promoted.

Key words： Micro Control Unit; Professional Course Education Reform; New Engineering; Educational Informatization 2.0

1 研究背景

2015年5月，國(guó)務(wù)院《中國(guó)制造2025》提出，堅(jiān)持“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量為先、綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、人才為本”的基本方針[1]。自2017年2月以來(lái)，教育部結(jié)合中國(guó)制造2025的方針，組織教育專(zhuān)家深入研討，探索以互聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)智能為核心，針對(duì)新興產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)業(yè)，包括云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、智能科學(xué)等相關(guān)工科專(zhuān)業(yè)，培養(yǎng)高校新工科人才，助力中國(guó)智能制造[2]。2018年4月，教育部正式發(fā)布《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》[3]，（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《行動(dòng)計(jì)劃》”），到2022年基本實(shí)現(xiàn)“三全兩高一大三變?nèi)隆钡陌l(fā)展目標(biāo)（如圖1所示），其內(nèi)在邏輯關(guān)系是以“三全一大”建設(shè)為基礎(chǔ)，推動(dòng)“三變”，形成“三新”，最后達(dá)到“兩高”[4]。

在教育信息化2.0時(shí)代，新工科專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)可以從5個(gè)方面設(shè)計(jì)和實(shí)踐（如圖2所示），一是以學(xué)生為中心;二是以促進(jìn)深度思維為重點(diǎn)，以深度思維能力培養(yǎng)為主軸;三是關(guān)注智慧學(xué)習(xí)環(huán)境的建設(shè);四是強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的應(yīng)用;五是重視教師深度學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)。本文以韶關(guān)學(xué)院的新工科專(zhuān)業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)建設(shè)為例，以專(zhuān)業(yè)必修課程《單片機(jī)原理及應(yīng)用》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“單片機(jī)”）教學(xué)改革實(shí)踐為例，探索在教育信息化2.0行動(dòng)中高校新工科專(zhuān)業(yè)課的改革模式、實(shí)踐、效果和思考。

2 新工科專(zhuān)業(yè)課教育改革探索

2.1 探索信息技術(shù)的教學(xué)新模式

本項(xiàng)目組在單片機(jī)課程的教育改革中，分析1995后大學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知特點(diǎn)。1995后的新工科大學(xué)生思維靈活，獲取信息能力強(qiáng)，善于使用電腦和智能手機(jī)搜集資料，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，但是自控能力不足，工程實(shí)踐能力弱，信息化素養(yǎng)不夠?qū)I(yè)。

項(xiàng)目組對(duì)專(zhuān)業(yè)課的教學(xué)組織包括個(gè)體學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)，小組學(xué)習(xí)采用項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)方式，學(xué)生自由組合，由3-5人為準(zhǔn)，每個(gè)小組組成一個(gè)學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，基于網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)和移動(dòng)手機(jī)平臺(tái)開(kāi)展協(xié)作學(xué)習(xí)，共同完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)踐項(xiàng)目。根據(jù)大學(xué)生的特點(diǎn)，對(duì)單片機(jī)課程的教育管理和教學(xué)模式進(jìn)行3個(gè)階段的教育改革設(shè)計(jì)，包括課前知識(shí)傳授設(shè)計(jì)、課中知識(shí)內(nèi)化設(shè)計(jì)、課后拓展提升設(shè)計(jì)。在3個(gè)階段再分別具體進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)（如圖3所示），包括：教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)踐項(xiàng)目設(shè)計(jì)和階段考核設(shè)計(jì)。

項(xiàng)目組對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)評(píng)價(jià)采取綜合性多維度的方式進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)由3種成績(jī)來(lái)計(jì)算，包括有平時(shí)成績(jī)占20%、實(shí)驗(yàn)成績(jī)20%和期末成績(jī)60%。單片機(jī)課程的平時(shí)成績(jī)包括網(wǎng)上考勤和課堂考勤;實(shí)驗(yàn)成績(jī)包括網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)、實(shí)踐操作評(píng)價(jià)和實(shí)踐報(bào)告評(píng)價(jià);期末成績(jī)包括卷面成績(jī)和上機(jī)操作成績(jī)。

在單片機(jī)課程教學(xué)過(guò)程中進(jìn)行多方面跟蹤和監(jiān)測(cè)教學(xué)評(píng)估過(guò)程，本項(xiàng)目組在電腦端通過(guò)對(duì)分易網(wǎng)站和超星網(wǎng)站，手機(jī)端通過(guò)微信“對(duì)分易”公眾號(hào)和學(xué)習(xí)通APP，追蹤和監(jiān)測(cè)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)的多種數(shù)據(jù)，隨時(shí)進(jìn)行學(xué)情分析，通過(guò)多種數(shù)據(jù)分析，盡量準(zhǔn)確全面地評(píng)估單片機(jī)課程的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果?；趦蓚€(gè)平臺(tái)建設(shè)的移動(dòng)端界面截圖如圖4和圖5所示。

2.2 發(fā)展基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式

韶關(guān)學(xué)院和2家公司合作，分別是上海領(lǐng)培信息科技（上海）有限公司和北京世紀(jì)超星信息技術(shù)發(fā)展有限責(zé)任公司，2家公司為韶關(guān)學(xué)院提供基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)。本項(xiàng)目組優(yōu)化利用這2家公司的信息技術(shù)，分別在微信中的“對(duì)分易”公眾號(hào)平臺(tái)和學(xué)習(xí)通APP平臺(tái)建立了單片機(jī)課程的數(shù)字教育資源，在單片機(jī)課程的教學(xué)改革實(shí)踐中，整合課程的線(xiàn)上線(xiàn)下資源，為新工科自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的大學(xué)生提供豐富的教育資源。單片機(jī)課程資源有多種，包括3大類(lèi)：課前資源、課中資源和課后資源。這3類(lèi)資源也有很多種類(lèi)，包括圖書(shū)資料、教學(xué)課件、微課視頻、程序資料、仿真電路資料、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)資料、實(shí)踐指導(dǎo)資料。在學(xué)習(xí)通平臺(tái)的電腦端課程資料截圖如圖6所示。

單片機(jī)課程的學(xué)習(xí)資源多，對(duì)新工科學(xué)生學(xué)習(xí)服務(wù)模式和教師的教學(xué)服務(wù)模式需要不斷地創(chuàng)新探索，課前采用知識(shí)傳授模式，課中進(jìn)行知識(shí)內(nèi)化模式，課后進(jìn)入拓展提升模式。在學(xué)生的個(gè)人學(xué)習(xí)空間中，把單片機(jī)課程的各種學(xué)習(xí)工具、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)共同體、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)等整合形成了不同學(xué)生個(gè)體的基于互聯(lián)網(wǎng)+智慧教室的云空間。學(xué)習(xí)通平臺(tái)提供了單片機(jī)課程線(xiàn)上學(xué)習(xí)的統(tǒng)計(jì)分析，如圖7所示。

2.3 探索信息化時(shí)代的教育治理新模式

在教育信息化2.0時(shí)代背景下，韶關(guān)學(xué)院教務(wù)處積極指導(dǎo)和推進(jìn)各二級(jí)學(xué)院的新工科專(zhuān)業(yè)建設(shè)，教務(wù)處目前有2個(gè)科室來(lái)指導(dǎo)和構(gòu)建教育信息化環(huán)境，分別是教學(xué)質(zhì)量管理科和教師教學(xué)發(fā)展中心。2個(gè)科室分別是教學(xué)質(zhì)量管理科主要推進(jìn)對(duì)大學(xué)生的教育教學(xué)改革，教師教學(xué)發(fā)展中心主要負(fù)責(zé)提高教師的信息化技術(shù)能力。本項(xiàng)目組教師在教師教學(xué)發(fā)展中心的指導(dǎo)下，參加了復(fù)旦大學(xué)的對(duì)分易團(tuán)隊(duì)、華南師范大學(xué)教育技術(shù)學(xué)院、北京大學(xué)的教育技術(shù)中心和香港理工大學(xué)的教育工作室等多種短期培訓(xùn)，提高了本團(tuán)隊(duì)教師的教育信息化水平和教育信息化理念;項(xiàng)目組在教學(xué)質(zhì)量管理科的組織指導(dǎo)下，參加了超星學(xué)習(xí)通APP的短期培訓(xùn)，申報(bào)了多個(gè)教育改革的項(xiàng)目，建立了《單片機(jī)原理及應(yīng)用》《電子與單片機(jī)課程設(shè)計(jì)》《數(shù)字電路》《專(zhuān)業(yè)技能訓(xùn)練》《計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)》《工業(yè)機(jī)器人初級(jí)培訓(xùn)》等多門(mén)基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的新工科專(zhuān)業(yè)課程，推進(jìn)了韶關(guān)學(xué)院基于大數(shù)據(jù)的教育治理方式變革，積極構(gòu)建韶關(guān)學(xué)院科學(xué)有序的教育信息化環(huán)境。

3 新工科專(zhuān)業(yè)課教育改革效果分析

在新工科人才培養(yǎng)中，本項(xiàng)目組不斷探索新工科專(zhuān)業(yè)課程改革與教育信息化2.0時(shí)代的“三全兩高一大”發(fā)展目標(biāo)相結(jié)合?；凇盎ヂ?lián)網(wǎng)+”的單片機(jī)課程的教學(xué)改革項(xiàng)目于2017年開(kāi)始啟動(dòng)，對(duì)新工科專(zhuān)業(yè)的自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的大二和大三學(xué)生進(jìn)行了專(zhuān)業(yè)課程的教學(xué)改革和實(shí)踐，以下是對(duì)單片機(jī)課程的教學(xué)改革的效果進(jìn)行分析和總結(jié)。

3.1 數(shù)字資源覆蓋效果

教育信息化2.0的基本目標(biāo)之一即教學(xué)應(yīng)用覆蓋全體教師、學(xué)習(xí)應(yīng)用覆蓋全體適齡學(xué)生、數(shù)字校園建設(shè)覆蓋全體學(xué)校。本項(xiàng)目組教師樹(shù)立以大學(xué)生為中心，以互動(dòng)、開(kāi)放、共享、規(guī)范為主要特征的資源觀。 優(yōu)化利用“超星”平臺(tái)和“對(duì)分易”平臺(tái)，建設(shè)了新工科的多門(mén)專(zhuān)業(yè)課數(shù)字資源，大學(xué)生可以通過(guò)電腦端和智能手機(jī)端登錄課程資源，成為數(shù)字資源的貢獻(xiàn)者和受益者。2個(gè)平臺(tái)分別提供了數(shù)字網(wǎng)絡(luò)資源的線(xiàn)上服務(wù)，通過(guò)平臺(tái)的統(tǒng)計(jì)和分析，數(shù)字資源的覆蓋效果如表1所示。

3.2 高校師生信息素養(yǎng)效果

教育信息化2.0的基本目標(biāo)之二是提高信息化應(yīng)用水平、提高師生信息素養(yǎng)。本項(xiàng)目組在新工科課程教學(xué)改革中，大部分教師參加了學(xué)校教師發(fā)展中心組織的培訓(xùn)3次以上，教師的信息化應(yīng)用水平顯著提高，團(tuán)隊(duì)教師的信息素養(yǎng)也大幅提高，目前本團(tuán)隊(duì)教師任課的課程大部分采用了信息化建設(shè)方式，建設(shè)了多門(mén)專(zhuān)業(yè)課程的數(shù)字資源。

在新工科專(zhuān)業(yè)課程改革實(shí)施后，本項(xiàng)目組對(duì)大學(xué)生的信息技術(shù)學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)潛力進(jìn)行采集，改革后班級(jí)學(xué)生的信息化應(yīng)用能力提高，信息化素養(yǎng)提升，學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)積極性、學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)潛力都呈現(xiàn)數(shù)量增加和質(zhì)量提高的趨勢(shì)，尤其是新工科大學(xué)生參與工科專(zhuān)業(yè)學(xué)科競(jìng)賽的人數(shù)大量增加，學(xué)生的信息化素養(yǎng)的具體表現(xiàn)在大學(xué)生專(zhuān)業(yè)項(xiàng)目申報(bào)、專(zhuān)業(yè)競(jìng)賽、學(xué)生考研的方面，改革效果對(duì)照如表2所示。

3.3 智慧校園建設(shè)效果

教育信息化2.0的基本目標(biāo)之三是建設(shè)一個(gè)“互聯(lián)網(wǎng)+教育”大平臺(tái)，開(kāi)展智慧校園的建設(shè)，具體落實(shí)在開(kāi)展智慧教育創(chuàng)新示范、構(gòu)建智慧學(xué)習(xí)支持環(huán)境、加快面向5G網(wǎng)絡(luò)的高校智能學(xué)習(xí)體系建設(shè)、加強(qiáng)教育信息化學(xué)術(shù)共同體和學(xué)科建設(shè)。

本項(xiàng)目組的單片機(jī)教學(xué)改革，分別在2個(gè)信息科技公司的平臺(tái)上進(jìn)行建設(shè)，2個(gè)平臺(tái)把學(xué)生在平臺(tái)學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)共同體、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、學(xué)習(xí)工具進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，形成學(xué)生的個(gè)人學(xué)習(xí)空間，形成教師的教學(xué)空間，從而形成智慧校園的大數(shù)據(jù)。

但是目前信息科技公司還不能提供大數(shù)據(jù)、人工智能和智慧化的技術(shù)支持。目前智慧校園的建設(shè)只是處于數(shù)據(jù)積累的初級(jí)階段，還需要信息科技公司提高信息化設(shè)備、技術(shù)和服務(wù)，才能有效地建設(shè)智能化和智慧化的“新工科+智慧校園”。

4 結(jié)論

本項(xiàng)目組結(jié)合高等學(xué)校新工科建設(shè)要求，參加信息化技術(shù)的培訓(xùn)，進(jìn)行新工科專(zhuān)業(yè)課教育改革和實(shí)踐，探索新時(shí)代背景下新工科的教育新模式、基于互聯(lián)網(wǎng)的教育服務(wù)新模式、教育治理新模式。以單片機(jī)原理及應(yīng)用課程為例，對(duì)新工科專(zhuān)業(yè)課教育改革效果進(jìn)行分析，分析數(shù)字資源覆蓋效果、高校師生信息素養(yǎng)效果和智慧校園建設(shè)效果。項(xiàng)目組的教育改革探索和實(shí)踐，促進(jìn)了教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃的實(shí)施，強(qiáng)化了新工科建設(shè)理念在地方高校的深入，提高了新工科專(zhuān)業(yè)師生的信息化素養(yǎng)，推進(jìn)了教育信息化2.0時(shí)代的“新工科+智慧校園”的建設(shè)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]中國(guó)教育報(bào).加快推進(jìn)教育信息化2.0 行動(dòng)計(jì)劃落地生效—— “教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃專(zhuān)題解讀”[J/OL].（2018-5-15）.http：//www.ict.edu.cn/news/jrgz/xxhdt/n20180515_50050.shtml.

[4]祝智庭，魏非.教育信息化2.0：智能教育啟程，智慧教育領(lǐng)航[J].電化教育研究，2018（9）：5-15.

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