時(shí)間:2024-02-19 15:27:02
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程,我們?yōu)槟扑]十篇人工智能科研課題范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來更深刻的閱讀感受。
0前言
現(xiàn)代社會發(fā)展呈現(xiàn)出有別于傳統(tǒng)社會特征的信息化、快節(jié)奏、高壓力和高競爭等特征,這就對我們的包括高等教育在內(nèi)的學(xué)校教育的人才培養(yǎng)提出了新的要求,即培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代社會生活的具備一定社會適應(yīng)能力的合格勞動者。在社會學(xué)中,社會適應(yīng)是指個(gè)人或群體調(diào)整自己的行為使其適應(yīng)所處社會環(huán)境的過程,其實(shí)質(zhì)就是個(gè)體的社會化過程。體育是個(gè)體社會化的重要方式,與他人和群體的聯(lián)系是體育活動的必要條件。4學(xué)校體育課程的學(xué)習(xí)過程不僅體現(xiàn)為個(gè)體認(rèn)知性知識的積累、深化,更體現(xiàn)為個(gè)體體能的增強(qiáng)、技能的掌握和行為態(tài)度的改變等方面,具有參與性、實(shí)踐性特點(diǎn),因此學(xué)校體育課程在個(gè)體社會適應(yīng)能力培養(yǎng)方面將承擔(dān)重要的責(zé)任。籍此,教育部在2002年頒布的《全國普通高等學(xué)校體育課程教學(xué)指導(dǎo)綱要》中指出社會適應(yīng)能力培養(yǎng)是高校體育課程的課程目標(biāo)之一,并進(jìn)一步提出“表現(xiàn)出良好的體育道德和合作精神;正確處理競爭與合作的關(guān)系”是我國高校大學(xué)生社會適應(yīng)能力培養(yǎng)的基本目標(biāo)。
“元認(rèn)知學(xué)習(xí)”是現(xiàn)代學(xué)習(xí)理念的一種新觀念。這種新的學(xué)習(xí)理論在教育觀念上強(qiáng)調(diào)的不僅僅是“學(xué)會”,而更主要的是“會學(xué)”,以及對學(xué)習(xí)動機(jī)、學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)結(jié)果的調(diào)節(jié)與監(jiān)控。元認(rèn)知學(xué)習(xí)理論所倡導(dǎo)的是學(xué)生個(gè)體自身對學(xué)習(xí)的監(jiān)督和調(diào)控及學(xué)習(xí)過程結(jié)束后的自我反饋,要求每個(gè)學(xué)習(xí)個(gè)體學(xué)會學(xué)習(xí)、學(xué)會生活、學(xué)會生存。元認(rèn)知學(xué)習(xí)理論指導(dǎo)高校體育學(xué)習(xí)將徹底改變以往的傳統(tǒng)的體育教學(xué)思想,并使每個(gè)學(xué)習(xí)個(gè)體對自身學(xué)習(xí)進(jìn)行調(diào)節(jié)和監(jiān)控,這也是元認(rèn)知體育教學(xué)促進(jìn)大學(xué)生社會適應(yīng)能力發(fā)展的理論依據(jù)。本研究旨在探討體育的元認(rèn)知教學(xué)對大學(xué)生社會適應(yīng)能力的影響,進(jìn)而為高校公共體育教學(xué)的社會適應(yīng)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)尋找一條可行途徑。
通過查閱大量的參考文獻(xiàn),并進(jìn)行綜述研究之后,本研究提出以下假設(shè):
①元認(rèn)知教學(xué)可有效提高大學(xué)生的元認(rèn)知水平;
②元認(rèn)知教學(xué)是達(dá)成高校公共體育課程社會適應(yīng)目標(biāo)的有效途徑。
1研究對象與研究方法
1.1研究對象
本研究以大學(xué)一、二年級的大學(xué)生(開設(shè)公共體育課程)為研究對象,樣本為某高校開設(shè)公共體育課程的大一、大二部分大學(xué)生,共75人,其中男生36人,女生39人。
1.2研究方法
1.2.1文獻(xiàn)資料法。查閱了國內(nèi)外大量的文獻(xiàn)資料,掌握了有關(guān)元認(rèn)知和社會適應(yīng)問題的相關(guān)研究成果,為本次研究奠定了較好的理論基礎(chǔ)。
1.2.2問卷調(diào)查法。本文采用國內(nèi)研究者根據(jù)Gregory .Schrawd等人編制的元認(rèn)知意識量表(Meta一cognition con-sciousness questionnaire)翻譯修訂而成的中文版量表。該量表采用10等級記分法,從元認(rèn)知知識、元認(rèn)知體驗(yàn)和元認(rèn)知技能三個(gè)維度測量了被試的元認(rèn)知水平。馬建鋒研究表明該問卷具有較好信效度,適合中國背景下的大學(xué)生。
根據(jù)社會適應(yīng)能力的相關(guān)研究成果,并結(jié)合大學(xué)生公共體育課程課堂教學(xué)實(shí)際與課外體育活動情況自編大學(xué)生社會適應(yīng)能力問卷,該問卷采用5等級記分法,并主要從對活動的規(guī)則、紀(jì)律的遵守、活動中的人際互動、活動中的自我激勵(lì)、自我調(diào)控、團(tuán)隊(duì)意識(競爭、合作、集體榮辱感)等社會適應(yīng)方面對大學(xué)生進(jìn)行考察。該問卷的重測信度:=0.94(時(shí)間間隔為3周),另外就問卷的內(nèi)容效度對多所高等院校的心理學(xué)、體育學(xué)專家進(jìn)行了訪談,最終的反饋結(jié)果表明該問卷內(nèi)容效度良好(每個(gè)條目與問卷總分的相關(guān)系數(shù)在0. 31-0.66之間),能全面、有效地反映所要研究的問題。因此該問卷具有較好的信效度,可以為本研究服務(wù)。
1.2.3實(shí)驗(yàn)法。采用單因素完全隨機(jī)等組前測后測實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法并隨機(jī)選取對照組與實(shí)驗(yàn)組(分組時(shí)對其元認(rèn)知水平和體育社會適應(yīng)水平進(jìn)行了均衡化處理)。實(shí)驗(yàn)組與對照組課堂教學(xué)活動內(nèi)容相同,時(shí)間共16周,并由同一教師教授(實(shí)驗(yàn)組接受元認(rèn)知教學(xué)培訓(xùn))。對照組按教學(xué)計(jì)劃學(xué)習(xí),不進(jìn)行任何干預(yù)。實(shí)驗(yàn)組在按教學(xué)計(jì)劃學(xué)習(xí)的同時(shí),一是教師在教學(xué)過程中提示學(xué)生注意運(yùn)用元認(rèn)知的方法進(jìn)行學(xué)習(xí),二是實(shí)驗(yàn)者在學(xué)習(xí)現(xiàn)場進(jìn)行言語指導(dǎo),讓學(xué)生注意采用元認(rèn)知的方法進(jìn)行社會適應(yīng)訓(xùn)練。最初和最終學(xué)生在體育活動中的社會適應(yīng)水平由同一教師按同一問卷進(jìn)行調(diào)查。在實(shí)驗(yàn)過程中,注意到了教師及學(xué)生主觀期望效應(yīng)可能對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,并加以控制。
1.2.4數(shù)理統(tǒng)計(jì)法。本研究測量所得數(shù)據(jù)均運(yùn)用SPSS for Windows 11.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行處理。
2實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行的元認(rèn)知教學(xué)培訓(xùn)說明
2.1教學(xué)目的
對實(shí)驗(yàn)組學(xué)生進(jìn)行另外的元認(rèn)知能力培訓(xùn),以提高其元認(rèn)知能力。
2.2教學(xué)方法
一是采用課堂教學(xué)法對實(shí)驗(yàn)組學(xué)生講授元認(rèn)知的理論知識,以及提高元認(rèn)知能力的方法;二是在公共體育課堂上采用現(xiàn)場言語指導(dǎo)的方法提示學(xué)生注意使用元認(rèn)知有關(guān)的技能進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(主要是體育活動的社會適應(yīng)方面)。
2.3教學(xué)內(nèi)容
2. 3.1有關(guān)元認(rèn)知理論方面的內(nèi)容。元認(rèn)知的基本含義、實(shí)質(zhì)和要素。元認(rèn)知與體育活動的社會適應(yīng)方面結(jié)合起來,讓學(xué)生理解、體會體育活動的社會適應(yīng)方面的元認(rèn)知知識、元認(rèn)知體驗(yàn)、元認(rèn)知技能。體育活動的社會適應(yīng)方面的元認(rèn)知知識是指對體育活動的社會適應(yīng)方面認(rèn)知的知識,即學(xué)生對自己的體育社會適應(yīng)認(rèn)識活動過程與結(jié)果及其影響因素的知識,包括三個(gè)方面內(nèi)容:個(gè)人、任務(wù)和策略。體育的元認(rèn)知體驗(yàn)是指伴隨著體育認(rèn)知活動的體育認(rèn)知體驗(yàn)或體育運(yùn)動的情感體驗(yàn),它包括知的體驗(yàn),也包括不知的體驗(yàn)。體育的元認(rèn)知技能是指學(xué)生在運(yùn)動學(xué)習(xí)過程中對動作活動進(jìn)行調(diào)節(jié)的技能。
2.3.2培養(yǎng)、訓(xùn)練元認(rèn)知的一般方法。自我提問法:在元認(rèn)知訓(xùn)練中,通過提供給學(xué)習(xí)者一系列自我觀察、自我監(jiān)控、自我評價(jià)的問題,不斷地促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行自我反省而提高問題解決的能力。
相互提問法:讓學(xué)生每兩人分成一組,給每個(gè)學(xué)生一份類似于上述自我提問的問題單,讓學(xué)生在嘗試解決問題的同時(shí)根據(jù)問題單相互提問并做出回答。這種方法能有效地促進(jìn)學(xué)生的思考和競爭,提高元認(rèn)知水平。
知識傳授法:通過傳授元認(rèn)知理論的有關(guān)內(nèi)容,使學(xué)生認(rèn)識到元認(rèn)知在學(xué)習(xí)中的重要性,自覺地將元認(rèn)知運(yùn)用于學(xué)習(xí)中,以提高學(xué)習(xí)效果。
元認(rèn)知培訓(xùn)和訓(xùn)練的各方法在體育課程教學(xué)活動中實(shí)施(主要與大學(xué)生體育課程活動的社會適應(yīng)方面相結(jié)合而開展)。
2.4元認(rèn)知理論教學(xué)進(jìn)度安排
利用體育課程以外的時(shí)間,采用課堂教學(xué)的方法對實(shí)驗(yàn)組學(xué)生進(jìn)行元認(rèn)知能力的培訓(xùn),培訓(xùn)共4次課,每次30min,并布置課后作業(yè)。教學(xué)進(jìn)度安排如下:
課次1:元認(rèn)知理論知識的培訓(xùn)。
課次2;元認(rèn)知與體育運(yùn)動的關(guān)系、在體育運(yùn)動中的作用等方面的知識培訓(xùn)。
課次3:訓(xùn)練、提高元認(rèn)知的方法的培訓(xùn)。
課次4:對所培訓(xùn)內(nèi)容復(fù)習(xí),鞏固所培訓(xùn)的知識。
3結(jié)果與分析
3.1元認(rèn)知教學(xué)效果考察
實(shí)驗(yàn)組經(jīng)元認(rèn)知培訓(xùn)后,其元認(rèn)知水平較對照組呈現(xiàn)下表所示變化(調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用配對樣本t檢驗(yàn)方法)。
結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)組在經(jīng)過元認(rèn)知教學(xué)后,整體元認(rèn)知水平有了顯著提高(實(shí)驗(yàn)組整體元認(rèn)知水平實(shí)驗(yàn)前后比較P- I) . 046,達(dá)到顯著差異),且元認(rèn)知知識、元認(rèn)知體驗(yàn)、元認(rèn)知調(diào)控水平也都有顯著性提高,而對照組無論整體元認(rèn)知水平p=0.446),還是分維度水平前后測均未出現(xiàn)顯著性變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明元認(rèn)知教學(xué)可有效提高大學(xué)生元認(rèn)知水平,證實(shí)了研究假設(shè)。這進(jìn)一步說明個(gè)體的元認(rèn)知能力不僅是在個(gè)體長期的學(xué)習(xí)過程中形成和發(fā)展起來的,而且元認(rèn)知能力是可以教授的,即經(jīng)過系統(tǒng)、專門的教學(xué)培訓(xùn),個(gè)體的元認(rèn)知斃力可以在相對較短的時(shí)間內(nèi)得以提高。該結(jié)果可解釋為:通過提問、講授等元認(rèn)知培訓(xùn)方法的實(shí)施并在實(shí)踐中加以鍛煉,可使學(xué)習(xí)者個(gè)體更好地掌握自我的元認(rèn)知知識,加深元認(rèn)知體驗(yàn),增強(qiáng)元認(rèn)知技能,進(jìn)而提高個(gè)體整個(gè)元認(rèn)知水平。
3.2大學(xué)生體育方面的社會適應(yīng)能力考察
實(shí)驗(yàn)前對普通專業(yè)103名大學(xué)生(大一、大二)的體育方面的社會適應(yīng)能力進(jìn)行了調(diào)查,結(jié)果如下表:
表2顯示大學(xué)生體育社會適應(yīng)情況:規(guī)則適應(yīng)方面相對較好,達(dá)到基本適應(yīng)水平,且個(gè)體差異不大;人際互動、自我調(diào)控、團(tuán)隊(duì)意識方面表現(xiàn)較差,且人際互動、自我調(diào)控方面的個(gè)體差異較大。總體而言,大學(xué)生社會適應(yīng)的整體水平與我們的基本培養(yǎng)目標(biāo)間還存在一定差距。造成這一差距的原因是多方面的,如由于受中小學(xué)應(yīng)試教育環(huán)境影響,學(xué)生的社會適應(yīng)教育得不到足夠重視,缺乏足夠的鍛煉;社會適應(yīng)能力培養(yǎng)的實(shí)施存在一定的難度,由于學(xué)生個(gè)體差異較大,因此較難采取統(tǒng)一的培養(yǎng)措施。
對性別變量進(jìn)行考察(表3),發(fā)現(xiàn):男生在人際互動、團(tuán)隊(duì)意識方面好于女生,在規(guī)則適應(yīng)、自我調(diào)控方面差于女生。除規(guī)則適應(yīng)方面,女生顯著好于男生外,社會適應(yīng)其它方面不存在顯著性別差異。另外統(tǒng)計(jì)顯示大學(xué)生的元認(rèn)知水平與社會適應(yīng)能力之間的相關(guān)系數(shù)為0. 45,為中度相關(guān),說明兩者之間存在一定程度的共變關(guān)系。
3.3體育教學(xué)對大學(xué)生社會適應(yīng)能力的影響考察
實(shí)驗(yàn)組接受元認(rèn)知培訓(xùn)和元認(rèn)知教學(xué)及相應(yīng)體育教學(xué),對照組接受相同體育教學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,實(shí)驗(yàn)組和對照組大學(xué)生的體育方面的社會適應(yīng)水平前后呈現(xiàn)表4所示變化。
表4表明,實(shí)驗(yàn)前后實(shí)驗(yàn)組與對照組大學(xué)生體育方面的社會適應(yīng)各維度均存在顯著性差異,實(shí)驗(yàn)組與對照組不同組別大學(xué)生體育方面的社會適應(yīng)各維度均存在顯著性差異,且交互作用不明顯,即實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)組大學(xué)生體育方面的社會適應(yīng)各維度較實(shí)驗(yàn)前有顯著性改善,實(shí)驗(yàn)后實(shí)驗(yàn)組大學(xué)生體育方面的社會適應(yīng)各維度較對照組均有顯著性改善。統(tǒng)計(jì)結(jié)果說明元認(rèn)知體育教學(xué)可有效改善大學(xué)生的體育社會適應(yīng)水平,結(jié)合對元認(rèn)知教學(xué)效果的考察,這一結(jié)論可理解為元認(rèn)知教學(xué)提高了學(xué)習(xí)者的元認(rèn)知水平,而提高的元認(rèn)知水平又在個(gè)體的體育社會適應(yīng)實(shí)踐方面發(fā)揮作用,即在體育活動實(shí)踐中通過比較、反饋、自我暗示、自我調(diào)控等手段,逐步提高自我的體育社會適應(yīng)水平。元認(rèn)知體育教學(xué)以學(xué)生的發(fā)展為中心,突出學(xué)生的主體地位和主觀能動性,在社會適應(yīng)的教學(xué)中,學(xué)生不再處于從屬、被動的“他控”地位,他們的社會適應(yīng)是主動的,并對適應(yīng)的過程和結(jié)果具有深刻的感受和體驗(yàn),對自我的社會適應(yīng)具有高度的自控,因而可有效地促進(jìn)大學(xué)生適應(yīng)能力的發(fā)展。
4結(jié)論與建議
4.1結(jié)論
通過本實(shí)驗(yàn)研究,可以得出以下結(jié)論:在教學(xué)中實(shí)施現(xiàn)有的提高元認(rèn)知水平的方法、措施可在相對較短時(shí)間內(nèi)提高大學(xué)生的元認(rèn)知水平;大學(xué)生體育方面的社會適應(yīng)情況處于基本適應(yīng)狀態(tài),與相關(guān)培養(yǎng)目標(biāo)存在一定差距;元認(rèn)知體育教學(xué)有效地提高了大學(xué)生的體育方面的社會適應(yīng)能力。
4.2建議
元認(rèn)知理論與現(xiàn)代教育思想緊密相關(guān),并對學(xué)校教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)將起到很好的促進(jìn)作用。在高校體育教學(xué)中采用元認(rèn)知教學(xué)手段,必將為體育教學(xué)的各學(xué)習(xí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提高一條可行性途徑。
4.2.1因本次實(shí)驗(yàn)條件的局限,還應(yīng)進(jìn)一步考察實(shí)驗(yàn)效果的外部效度,為其應(yīng)用、推廣提供可靠的理論依據(jù)。
智能機(jī)器人作為一個(gè)最為典型的工程系統(tǒng)對象,涵蓋了機(jī)械、電氣、信息、通訊、控制、系統(tǒng)等所有現(xiàn)代工程專業(yè)的內(nèi)容,因此機(jī)器人作為一個(gè)典型的系統(tǒng)對象,是所有創(chuàng)新工程專業(yè)教育改革的理想載體,可以貫穿工程訓(xùn)練、專業(yè)基礎(chǔ)教育和專業(yè)創(chuàng)新教育的全過程,是教學(xué)實(shí)驗(yàn)和研究的最理想的平臺。智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)涉及多學(xué)科,測、控充分結(jié)合的實(shí)驗(yàn)室,集各種傳感與執(zhí)行機(jī)構(gòu)于一體,又是一個(gè)測控一體化的綜合實(shí)驗(yàn)對象。
首都師范大學(xué)智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室是專門服務(wù)于智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科教學(xué)和實(shí)踐的系統(tǒng)平臺,是高年級智能機(jī)器人、模式識別等專業(yè)課程的實(shí)踐創(chuàng)新基地。經(jīng)過近10年的建設(shè)發(fā)展,我們在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、實(shí)驗(yàn)體系研究、目標(biāo)定位等方面積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。
1 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)定位和配置
智能機(jī)器人與模式識別是智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的特色,其中,智能機(jī)器人重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生在智能機(jī)器人設(shè)計(jì)與開發(fā)、智能機(jī)器人傳感器技術(shù)、智能控制、多傳感器信息采集與融合等方面的實(shí)際應(yīng)用能力;模式識別是基于信號處理、人工智能、計(jì)算機(jī)等技術(shù),用機(jī)器代替人去識別和辨識客觀事物,用數(shù)學(xué)技術(shù)方法來研究模式的自動處理和判讀的學(xué)科內(nèi)容,其相關(guān)系統(tǒng)理論和方法的研究近年來迅速發(fā)展,因此實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)主要圍繞這兩門課程的實(shí)踐教學(xué)和科研活動展開。
實(shí)驗(yàn)室自2005年創(chuàng)建,占地面積約150m2。根據(jù)教學(xué)實(shí)踐需要,實(shí)驗(yàn)室設(shè)備配置包括通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、小型組足球機(jī)器人、輪式智能移動機(jī)器人平臺、大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐中級套件、示教型教學(xué)工業(yè)機(jī)器人、各種傳感器等。軟件系統(tǒng)包括Matlab、機(jī)器人編程系統(tǒng)、通用編程語言環(huán)境、模式識別工具箱等,在這些設(shè)備的基礎(chǔ)上,開展智能科學(xué)與技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)。隨著設(shè)備的老化,根據(jù)課程發(fā)展的需要,實(shí)驗(yàn)室即將購進(jìn)人形機(jī)器人、滅火機(jī)器人、游歷機(jī)器人以及自主設(shè)計(jì)機(jī)器人的各類配件。
2 實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系
2.1 通用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)體系
根據(jù)智能科學(xué)與技術(shù)的學(xué)科特點(diǎn),智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室提供循序漸進(jìn)的系統(tǒng)訓(xùn)練課程:初級課程、中級課程、高級課程,具體開課情況見表1。
(1)針對低年級學(xué)生的系統(tǒng)化基礎(chǔ)工程訓(xùn)練:學(xué)生可以利用該平臺,進(jìn)行學(xué)科基本能力的培養(yǎng),包括計(jì)算思維能力、算法設(shè)計(jì)與分析能力、程序設(shè)計(jì)能力、開發(fā)應(yīng)用能力等;并能夠動手組裝和調(diào)試簡單電路;編寫控制軟件;獲得全方位的、系統(tǒng)化的基礎(chǔ)工程訓(xùn)練。
(2)針對中年級學(xué)生:可以利用該平臺,進(jìn)行系統(tǒng)能力的培養(yǎng),要求學(xué)生能夠站在系統(tǒng)的全局去看問題、分析問題和解決問題,從而更加深入地學(xué)習(xí)并實(shí)踐自動控制、電子電路、微機(jī)原理接口技術(shù)及應(yīng)用、單片機(jī)原理與應(yīng)用等學(xué)科知識與試驗(yàn)學(xué)習(xí)結(jié)合起來。
(3)針對高年級學(xué)生:利用該平臺,深入研究目前前沿的學(xué)科知識,進(jìn)行人工智能、圖像處理、語音識別、機(jī)器人自主導(dǎo)航、運(yùn)動控制、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械電子學(xué)、電機(jī)拖動、機(jī)器人學(xué)、自動控制、數(shù)字控制、先進(jìn)控制、智能控制、傳感器、傳感器信息融合、信號處理、模式識別、人工智能、面向?qū)ο缶幊獭④浖こ獭D像處理、語音識別、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等多學(xué)科的研究驗(yàn)證,進(jìn)行創(chuàng)新能力培養(yǎng)。
2.2 智能機(jī)器人課程實(shí)踐教學(xué)體系
智能機(jī)器人是首都師范大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)高年級學(xué)生的重要專業(yè)課程,涉及的學(xué)科范圍包括力學(xué)、機(jī)器人拓?fù)鋵W(xué)、機(jī)械學(xué)、電子與微電子學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、生物學(xué)、人工智能、系統(tǒng)工程等諸多課程,是理論性、實(shí)踐性和綜合性很強(qiáng)的課程,也是培養(yǎng)學(xué)生具有機(jī)械設(shè)計(jì)能力、能夠直接解決實(shí)際問題的課程。該課程授課課時(shí)為36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課時(shí)為36學(xué)時(shí),達(dá)到了1:1的比例。
第一階段,教師以最為典型的能力風(fēng)暴機(jī)器人、示教—再現(xiàn)機(jī)器人為教學(xué)對象,讓學(xué)生掌握基本程序的編制,掌握電機(jī)的控制方法,掌握最簡系統(tǒng)的組裝、編程、調(diào)試的方法,能夠?qū)崿F(xiàn)基本系統(tǒng)的各種控制,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人走正方形、機(jī)器人邊唱邊跳等經(jīng)典控制項(xiàng)目,從而對機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件編制以及優(yōu)化有一定的認(rèn)識。
第二階段,設(shè)計(jì)和開發(fā)自己的機(jī)器人運(yùn)動機(jī)構(gòu),完成機(jī)器人綜合組裝、調(diào)試工作,在第一階段的基礎(chǔ)上增加一些標(biāo)準(zhǔn)傳感器知識,學(xué)生可以通過對典型傳感器,如紅外傳感器、光敏傳感器、碰撞開關(guān)、光電編碼器等使用學(xué)習(xí),完成機(jī)器人跟人走、避障等實(shí)驗(yàn)。另外,學(xué)生熟練掌握完整智能控制系統(tǒng)的編程與應(yīng)用方法,為拓展其他各種傳感器與功能模塊的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
第三階段,學(xué)生可以在以上基礎(chǔ)上增加其他各種擴(kuò)展芯片、傳感器、大學(xué)生創(chuàng)新模塊套件及執(zhí)行機(jī)構(gòu),熟練應(yīng)用不同傳感器,設(shè)計(jì)方案以及試驗(yàn)環(huán)境來實(shí)現(xiàn)不同功能,例如完成語音控制機(jī)器人小車、加工車床等試驗(yàn)。通過這個(gè)環(huán)節(jié),學(xué)生可以深入掌握不同傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作原理與應(yīng)用方法,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。
第四階段,面向競賽和學(xué)生科研課題,學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行自主創(chuàng)意或完成指定項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。在這個(gè)階段,學(xué)生可以對人工智能、圖像處理、自主導(dǎo)航、遺傳算法等前沿學(xué)科進(jìn)行深入研究及驗(yàn)證,例如火星隕石標(biāo)本采集概念機(jī)器人的設(shè)計(jì)、智能圖書存取系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。
2.3 模式識別課程實(shí)踐教學(xué)體系
模式識別課程是首都師范大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)高年級學(xué)生的重要專業(yè)課程,其目的是通過對模式識別基本理論、概念和方法的學(xué)習(xí),使學(xué)生能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識,借助計(jì)算機(jī)解決實(shí)際工程應(yīng)用中的自動識別問題,其主要任務(wù)是使學(xué)生掌握對物體進(jìn)行分類的有關(guān)理論和方法。實(shí)驗(yàn)課是本課程重要的教學(xué)環(huán)節(jié),目的是使學(xué)生掌握模式識別基本分類方法的算法設(shè)計(jì)及其驗(yàn)證方法。提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力。本課程授課課時(shí)36學(xué)時(shí),實(shí)驗(yàn)課時(shí)時(shí)。
第一類實(shí)驗(yàn)是安裝并使用模式識別工具箱。本次實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生了解模式識別軟件的具體形態(tài)、基本設(shè)置以及運(yùn)行流程,了解基本識別方法的工作過程。
第二類實(shí)驗(yàn)使用常用分類算法進(jìn)行實(shí)驗(yàn),例如,貝葉斯分類算法的原理和使用、最近鄰算法的分析試驗(yàn)。
第三類實(shí)驗(yàn)為課程設(shè)計(jì),例如用支持向量機(jī)進(jìn)行人臉識別。本次實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生掌握支持向量機(jī)的運(yùn)行機(jī)理、參數(shù)選擇與快速算法等,了解在實(shí)際分類中學(xué)習(xí)樣本庫的重要性。
3 實(shí)驗(yàn)室發(fā)展成果
3.1 提高科研水平,促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室良性發(fā)展
實(shí)踐證明,科研項(xiàng)目的研究對改善學(xué)科軟硬件條件作用重大。在帶動實(shí)驗(yàn)室建設(shè)上,科研課題以優(yōu)勢、特色學(xué)科為基地,購置大量先進(jìn)的儀器設(shè)備,構(gòu)建起堅(jiān)實(shí)的實(shí)驗(yàn)條件,在完成科研任務(wù)的同時(shí),轉(zhuǎn)化為學(xué)科教學(xué)、科研發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施,為培養(yǎng)高水平本科人才提供物質(zhì)支撐。首都師范大學(xué)智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)先后申請主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等國家級項(xiàng)目4項(xiàng)、省部級項(xiàng)目近20項(xiàng),校級項(xiàng)目若干,發(fā)表包括SCI、EI檢索在內(nèi)的學(xué)術(shù)論文一百多篇,從而極大促進(jìn)了智能機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)室建設(shè),為實(shí)驗(yàn)室的長期發(fā)展創(chuàng)造堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)基礎(chǔ)和持續(xù)的科研動力。
3.2 開展學(xué)生科研,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力
智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)堅(jiān)持以智能機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室為依托,鼓勵(lì)學(xué)生申報(bào)、開展各級各類學(xué)生科研項(xiàng)目,進(jìn)行專業(yè)實(shí)習(xí)、完成畢業(yè)設(shè)計(jì),并按照本科生的學(xué)習(xí)發(fā)展階段,為學(xué)生規(guī)劃科研申報(bào)體系,如圖1所示。
近四年來,我們積極組織學(xué)生申請全國級大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃6項(xiàng),參與學(xué)生近30人。申請校級各類學(xué)生科研項(xiàng)目近20項(xiàng),參與學(xué)生近百人。通過有組織地、循序漸進(jìn)地開展學(xué)生科研,學(xué)生極大地發(fā)揮了鉆研精神和創(chuàng)新能力。
3.3 通過學(xué)科競賽,調(diào)動學(xué)生實(shí)踐積極性
1 實(shí)施全英文教學(xué)的必要性
隨著國際學(xué)術(shù)交流的日益活躍以及國際化辦學(xué)的趨勢發(fā)展,借鑒國外著名大學(xué)的辦學(xué)理念和管理模式,利用世界優(yōu)質(zhì)教育資源,提升教育教學(xué)水平,造就具有國際競爭能力的復(fù)合型創(chuàng)新人才,正成為我國教育改革與發(fā)展的新方向。
智能化是人類社會技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。作為計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課程體系中的核心課程之一,人工智能的地位正隨著該學(xué)科的不斷發(fā)展和其技術(shù)的廣泛應(yīng)用迅速提高,而且在非計(jì)算機(jī)領(lǐng)域,具有不同專業(yè)背景的學(xué)者也通過這個(gè)年輕的領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)新思想和新方法。由于人工智能課程內(nèi)容涉及計(jì)算機(jī)科學(xué)以及邊緣學(xué)科的新理論、新方法與新技術(shù),因此在該課程中開展全英文教學(xué)不僅可以讓學(xué)生充分了解人工智能日新月異的發(fā)展,還可以促進(jìn)本科教學(xué)與國際接軌,在培養(yǎng)國際化創(chuàng)新人才方面具有十分積極的現(xiàn)實(shí)意義。
2 當(dāng)前國內(nèi)全英文教學(xué)存在的主要問題
筆者對當(dāng)前國內(nèi)高校人工智能課程全英文教學(xué)的現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析,調(diào)查對象為軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生,調(diào)研問卷共58份。調(diào)查項(xiàng)目、內(nèi)容及結(jié)果見表1。
從項(xiàng)目1和2的調(diào)查結(jié)果看,大部分學(xué)生認(rèn)為開展全英文教學(xué)有必要,其在提高英語應(yīng)用能力、增強(qiáng)自己的就業(yè)競爭力以及了解國際前沿等方面有很大幫助。然而,由于全英語教學(xué)在我國尚處于起步階段,進(jìn)行全英語教學(xué)的效果并不十分理想,其教學(xué)試點(diǎn)與實(shí)踐尚存在一些亟待解決的問題,主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。
(1)對全英文教學(xué)的理解存在偏差。從項(xiàng)目3~5的調(diào)查結(jié)果看,教師不能正確處理好全英文教學(xué)與專業(yè)英語課教學(xué)的關(guān)系,使全英文教學(xué)變?yōu)榧冇⒄Z課教學(xué)或?qū)I(yè)英語課的翻版。大部分學(xué)生還是希望教學(xué)授課語言以雙語為主或以中文為主、英文為輔,多媒體課件形式為中英文相結(jié)合。
(2)全英文教學(xué)達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。從項(xiàng)目6和7的調(diào)查結(jié)果看,雖然一些大學(xué)花了很大代價(jià)邀請國外一流教授專家講授課程,但由于人工智能課程理論性強(qiáng)、難度大,學(xué)生很難適應(yīng)全英文課程教學(xué)。
(3)缺乏內(nèi)容全面和難度適中的教材。從項(xiàng)目8和9的調(diào)查結(jié)果看,一些大學(xué)在實(shí)施人工智能課程全英語教學(xué)時(shí)直接引進(jìn)原版英文教材,但這對本科生來說,原版英文教材內(nèi)容偏多、難度較大,學(xué)生學(xué)習(xí)時(shí)不免有諸多畏難情緒。
(4)師資匱乏。從項(xiàng)目10的調(diào)查結(jié)果看,學(xué)生對承擔(dān)全英文教學(xué)教師的滿意程度普遍不高。實(shí)際上,全英文教學(xué)對承擔(dān)課程教學(xué)的教師要求很高,他們不僅需要具備專業(yè)知識,而且還要掌握英語應(yīng)用技能,而現(xiàn)階段國內(nèi)高校中能承擔(dān)全英語教學(xué)的師資仍然十分匱乏。
綜上所述,如何改革全英文教學(xué)模式,講授哪些教學(xué)內(nèi)容,采用何種科學(xué)的教學(xué)方法與手段,是值得我們思考和關(guān)注的教學(xué)改革重點(diǎn)和難點(diǎn)。
針對以上這些問題,我們深入研究人工智能課程的特點(diǎn),對現(xiàn)有教學(xué)模式、內(nèi)容及方法進(jìn)行全方位探索和改革,制訂全英文教學(xué)計(jì)劃,對促進(jìn)教學(xué)工作、提高教學(xué)質(zhì)量、培養(yǎng)國際創(chuàng)新型人才起重要作用,其重要意義具體體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。
(1)探索如何將理論知識傳授、綜合能力培養(yǎng)與英語交流運(yùn)用三者有機(jī)結(jié)合,建立全英文教學(xué)的新型模式,這將對更新教學(xué)理念和探索適合于計(jì)算機(jī)軟件人才培養(yǎng)的教學(xué)方法產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。
(2)全英文課程教學(xué)能夠讓學(xué)生掌握最先進(jìn)的人工智能國際前沿技術(shù),開闊國際視野,有利于培養(yǎng)復(fù)合型、實(shí)用型、具有國際競爭力的高層次創(chuàng)新人才。
(3)全英文教學(xué)改革的探索與實(shí)踐能夠促進(jìn)國內(nèi)教育向國際教育邁進(jìn)。
3 全英文教學(xué)內(nèi)容改革
建立完善的全英語教學(xué)體系,需要有系統(tǒng)而完整的教學(xué)內(nèi)容。我國計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)人工智能課程課時(shí)一般只有36學(xué)時(shí),因此我們需要考慮從什么角度組織教學(xué)內(nèi)容,才能讓學(xué)生比較容易地理解、熟悉和掌握人工智能的原理、方法與技術(shù),從而顯著提高教學(xué)效果。
與國內(nèi)教學(xué)內(nèi)容相比,國外教學(xué)更注重分析問題的思維方法和解決問題的應(yīng)用能力,對提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有益,但是原版內(nèi)容過多,且大多以國外政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會和生活為背景,對于我國學(xué)生來說,理解某些內(nèi)容和背景比較困難。因此直接套用原版教學(xué)內(nèi)容往往存在一定問題,我們需要在引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,有選擇性地挑選合適內(nèi)容。國外經(jīng)典教材編寫思路不盡相同,一些經(jīng)典人工智能教材及主要內(nèi)容見表2。
人工智能的基本思想和主要內(nèi)容是研究人類智能活動規(guī)律和用于模擬人類某些智能行為的基本理論、方法和技術(shù)。從表2中可以看出它們的共同點(diǎn),即人工智能應(yīng)圍繞“智能”這個(gè)核心,但由于智能本身非常復(fù)雜,難以用單一的理論與方法描述,需要從不同的抽象層次刻畫智能這個(gè)主題。我們認(rèn)為,人工智能的主要內(nèi)容可按圖1所示劃分為不同層次并確定講授順序。
在最底層,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與演化計(jì)算(適應(yīng)性原理與仿生機(jī)制等)輔助感知以及與物理世界的交互;抽象層反映知識在智能中的角色和創(chuàng)建以及圍繞問題求解的知識的抽象、表示和理解;更高層則提出學(xué)習(xí)、規(guī)劃、推理的模型和方式;應(yīng)用層構(gòu)造智能化智能體以及具有一定智能的人工系統(tǒng),讓計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)以往需要人的智力才能完成的工作。除了將人工智能課程的教學(xué)內(nèi)容劃分為這4個(gè)層次,為保證教學(xué)內(nèi)容的循序漸進(jìn)性,還可按照抽象層更高層最底層應(yīng)用層順序安排教學(xué)內(nèi)容。
4 全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵
針對以上國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的主要問題,我們提出人工智能課程全英文教學(xué)模式改革的實(shí)施關(guān)鍵,包括全英文課堂教學(xué)模式的重定位,“二三二”模式教學(xué)方法的改革,集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新以及全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造。
4.1 全英文課堂教學(xué)模式的重定位
人工智能課程教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生掌握專業(yè)基礎(chǔ)知識、培養(yǎng)實(shí)踐動手與應(yīng)用能力以及提高英語交流水平三者相結(jié)合為主要目標(biāo),分兩個(gè)階段進(jìn)行,國內(nèi)教師與國外教師共同授課。首先,國內(nèi)主講教師講授人工智能課程的基礎(chǔ)原理、模型和方法,可采用集中授課、案例教學(xué)和課堂實(shí)踐等教學(xué)方式,使學(xué)生掌握人工智能的一般基礎(chǔ)知識;在此基礎(chǔ)上,再邀請國際知名外籍教師為學(xué)生講授人工智能國際前沿技術(shù),包括集中授課和專題研討。經(jīng)過基礎(chǔ)學(xué)習(xí),學(xué)生一般已掌握人工智能基礎(chǔ)知識,因此對于外籍教師所講授的學(xué)科前沿等內(nèi)容能夠準(zhǔn)確理解和把握。與單純采用全英文教學(xué)或單純邀請外籍教師授課相比,該模式能收到較好的預(yù)期效果。“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式如圖2所示。
4.2 “二三二”模式教學(xué)方法的改革
實(shí)行全英語教學(xué)后,由于使用英文教材及中外教育背景存在差異等因素,我們在教學(xué)過程中對教學(xué)方法進(jìn)行一定程度的調(diào)整和改進(jìn),包括全英文授課形式、案例教學(xué)、教學(xué)內(nèi)容以及教學(xué)手段等方面;配合“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式,提出圖3所示的“二三二”模式教學(xué)方法,培養(yǎng)學(xué)生成為具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野和英語技能的復(fù)合型人才。
該教學(xué)方法模式包括:(1)過渡式全英文與沉浸式全英語兩大英語教學(xué)方式;(2)激勵(lì)自主式、啟發(fā)互動式、體驗(yàn)學(xué)習(xí)式三大學(xué)習(xí)法,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,使學(xué)生牢固掌握人工智能基礎(chǔ)理論與方法;(3)參與學(xué)習(xí)式和自我展示式兩大學(xué)習(xí)法,培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識的能力和創(chuàng)新能力。
在全英文課堂授課過程中,我們需要注重把握英語與專業(yè)的比例。首先,不能一味地追求全英文授課的形式而忽視教學(xué)效果;其次,還需要為學(xué)生提供一個(gè)良好的語言學(xué)習(xí)環(huán)境,在實(shí)際教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生良好的英語思維習(xí)慣,從根本上提高學(xué)生的英語水平。
人工智能課程包含大量概念,內(nèi)容抽象,算法復(fù)雜,學(xué)生往往難以理解與掌握。將案例教學(xué)方法引入課程教學(xué)能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,獲得較好的預(yù)期教學(xué)效果,但要達(dá)到理想的教學(xué)目標(biāo),僅僅靠課堂教學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還需要拓展第二課堂。有計(jì)劃地邀請國外人工智能專家和教授到大學(xué)進(jìn)行專題講座,鼓勵(lì)學(xué)生參加相關(guān)的課外科研/科技活動,使得學(xué)生能夠體驗(yàn)式地、自主地學(xué)習(xí),更好地了解人工智能新技術(shù),從而進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。構(gòu)建案例教學(xué)和課堂實(shí)踐的雙課堂教學(xué)模式,不僅能夠豐富教學(xué)內(nèi)涵,而且可以充實(shí)學(xué)科前沿知識并拓寬學(xué)生的國際視野。
4.3 集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體的教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新
除了引進(jìn)、消化和吸收國外經(jīng)典教材內(nèi)容以外,我們還需要逐步建立起具有自身特色的教學(xué)內(nèi)容,以保證教學(xué)內(nèi)容集先進(jìn)性、前沿性和實(shí)用性為一體。
(1)先進(jìn)性。我們提出教學(xué)與科研相結(jié)合,以科研帶動教學(xué)發(fā)展的新思路。教師可結(jié)合自己的人工智能及其相關(guān)領(lǐng)域的科研項(xiàng)目,將科研最新研究成果以及學(xué)科前沿知識進(jìn)行梳理與優(yōu)化并有機(jī)融入課程教學(xué)中,確保教學(xué)內(nèi)容的先進(jìn)性,有效提高教學(xué)改革的質(zhì)量。
(2)前沿性。對人工智能發(fā)展較快的領(lǐng)域,如智能計(jì)算、數(shù)據(jù)挖掘等,還需更新和補(bǔ)充全英文教學(xué)內(nèi)容,同時(shí)可以邀請國際知名大學(xué)教授共同研究與探討教學(xué)內(nèi)容,保證課程內(nèi)容具有一定的前沿性,通過實(shí)現(xiàn)全英語教學(xué)保證課程與國際接軌。
(3)實(shí)用性。在講授基礎(chǔ)理論知識的基礎(chǔ)上,還應(yīng)注重實(shí)踐的應(yīng)用,增強(qiáng)學(xué)生的動手操作能力,以符合素質(zhì)教育必須注重實(shí)踐的要求。教師可結(jié)合教學(xué)中的基本理論知識,適當(dāng)補(bǔ)充案例與實(shí)例,使得教學(xué)內(nèi)容與實(shí)際相聯(lián)系,豐富課程內(nèi)涵并提高教學(xué)效果。
4.4 全專業(yè)英語教學(xué)團(tuán)隊(duì)的打造
師資力量直接影響教學(xué)效果。師資的匱乏是現(xiàn)階段全英語教學(xué)面臨的主要問題之一。雖然一些教師具有較扎實(shí)的人工智能學(xué)科功底,但不能熟練地運(yùn)用英語進(jìn)行授課,而有些教師則知識結(jié)構(gòu)單一,缺少人工智能及其相關(guān)學(xué)科間的交叉與融合,因此我們需要多渠道、多層次地打造既具備專業(yè)知識,又具有學(xué)科交叉與融合能力,同時(shí)掌握英語技能的全英語教師隊(duì)伍。將科研與教學(xué)相結(jié)合,利用與國外人工智能及相關(guān)領(lǐng)域?qū)W術(shù)帶頭人建立的合作關(guān)系優(yōu)勢加強(qiáng)交流與合作,爭取申請國際合作科研項(xiàng)目,利用科研提高教師的教學(xué)質(zhì)量、專業(yè)水平和英語技能。
5 全英文教學(xué)的具體實(shí)施
我們在軟件工程專業(yè)本科三年級學(xué)生的人工智能課堂上實(shí)施全英文教學(xué),具體實(shí)施過程如下。
(1)國際軟件學(xué)院成立教學(xué)主管部門領(lǐng)導(dǎo)小組、從事教學(xué)研究的骨干教師組成的全英文教學(xué)工作小組以及由教學(xué)督導(dǎo)組成的監(jiān)管小組,三者之間相互配合并共同促進(jìn),保障全英文教學(xué)工作的順利推進(jìn)與落實(shí)。領(lǐng)導(dǎo)小組對全英文教學(xué)的師資培訓(xùn)、人才引進(jìn)、多媒體網(wǎng)絡(luò)資源開發(fā)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、教材編寫等予以政策支持;教學(xué)工作小組制訂全英文教學(xué)工作規(guī)劃和年度計(jì)劃;監(jiān)管小組定期對工作小組的教學(xué)完成情況進(jìn)行評估。
(2)在課程教學(xué)中,打破國內(nèi)常規(guī)教學(xué)方式,建立開放式全英文教學(xué)模式,教學(xué)形式多種多樣。教學(xué)方式以“1+1”雙課堂教學(xué)模式為核心,以講授與專題討論相結(jié)合的方式,圍繞基本原理、方法與技術(shù)展開教學(xué),激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)與創(chuàng)新學(xué)習(xí)的熱情。
(3)國際軟件學(xué)院在人工智能相關(guān)領(lǐng)域承擔(dān)并完成了一批國家與省部級科研課題,而且取得了一些有影響的研究成果,形成了自己的學(xué)科特色和優(yōu)勢。2006年,國際軟件學(xué)院聘請被譽(yù)為世界“人工大腦”領(lǐng)域先驅(qū)的美國猶他州州立大學(xué)計(jì)算機(jī)系Hugo de Gaffs教授擔(dān)任武漢大學(xué)全職教授和學(xué)院國際人工智能研究室主任。
(4)聘請與國際軟件學(xué)院有合作協(xié)議的國立首爾大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院Bob McKay教授專職來校為本科生講授人工智能技術(shù)前沿。同時(shí),利用國外學(xué)者來武漢大學(xué)順訪的機(jī)會,請其為學(xué)生作學(xué)術(shù)報(bào)告,使學(xué)生了解國際最新人工智能技術(shù),如邀請?jiān)?jīng)在麻省理工學(xué)院從事過7年博士后研究的宋森研究員進(jìn)行“理解大腦與仿制大腦”的講座等。
(5)國際軟件學(xué)院在遴選教師到與學(xué)院有教學(xué)和科研合作的國外大學(xué)進(jìn)修時(shí),優(yōu)先考慮給本科生授課的全英文教師,并將全英文教學(xué)能力作為選拔條件,以教師的學(xué)術(shù)進(jìn)修帶動全英文教學(xué)建設(shè),使學(xué)科和專業(yè)建設(shè)與全英語教學(xué)隊(duì)伍打造相結(jié)合,全面推進(jìn)全英語教學(xué)工作的開展。
6 結(jié)語
人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的重要課程,目前正面臨著知識更新和教學(xué)改革的緊迫任務(wù)。筆者以實(shí)施全英文教學(xué)為契機(jī),針對目前國內(nèi)全英文教學(xué)中存在的亟待解決的主要問題,提出人工智能全英文教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)模式改革的新思路。
(1)以智能為核心,從不同抽象層次刻畫智能主題,構(gòu)造人工智能最底層、抽象層、更高層以及應(yīng)用層4大模塊內(nèi)容。
(2)突破傳統(tǒng)教學(xué)模式,對全英文教學(xué)模式進(jìn)行重定位,提出“1+1”全英文雙課堂教學(xué)模式。
(3)提出“二三二”模式教學(xué)方法的改革方案,培養(yǎng)具有綜合能力、創(chuàng)新能力、國際視野、英語技能的復(fù)合型人才。
1.引言
在當(dāng)前形式下,通過IT技術(shù)等信息化手段,實(shí)現(xiàn)科研管理信息化,加強(qiáng)日常科研工作管理,整合科研工作流程,為決策層提供真實(shí)有效的參考依據(jù),加強(qiáng)日常從而提升科研管理水平,是當(dāng)今高校科研管理的大勢所趨。科研工作集中管理、量化管理是高職院校中比較流行的管理、考核方法,但是,目前在高職院校這方面的系統(tǒng)還不多見,且不能完全滿足高職院校科研成果量逐漸增加、科研工作政策靈活的特點(diǎn),因此設(shè)計(jì)開發(fā)面向高職院校的科研管理信息系統(tǒng)具有十分重要的意義[1]。
2.科研成果管理需求分析
科研管理的內(nèi)容復(fù)雜,信息量大,主要包括科研課題的管理和科研成果管理兩大部分。科研課題管理對科研課題從申請、批準(zhǔn)立項(xiàng)、經(jīng)費(fèi)劃撥、開題、中期檢查、結(jié)題、成果鑒定以及成果轉(zhuǎn)化的科研課題全生命周期進(jìn)行管理。科研成果管理主要進(jìn)行科研成果申報(bào)、檢查、計(jì)算、獎勵(lì)等過程。目前我院的科研課題管理以及科研成果申報(bào)都是采用Excel進(jìn)行管理,隨著數(shù)據(jù)量的增大,Excel已經(jīng)不能滿足信息計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的要求。
科研成果的申報(bào)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)主要包括論文統(tǒng)計(jì)、科研課題統(tǒng)計(jì)、獲獎成果統(tǒng)計(jì)、專利統(tǒng)計(jì)和對外技術(shù)服務(wù)統(tǒng)計(jì),學(xué)院老師通過網(wǎng)上登陸科研成果登記頁面,將自己的科研成果按類別輸入,并將各種佐證材料掃描后上傳到服務(wù)器。科研成果登記后,先由系部的教學(xué)管理干事對每位老師的科研成果進(jìn)行逐條審核,發(fā)現(xiàn)有不符合或者有疑問的情況將返回給教師進(jìn)行修改,如果符合申報(bào)要求,則將成果上報(bào)科研處。科研處的管理人員對經(jīng)過系部篩選的記錄進(jìn)行再審核,符合要求的則進(jìn)入成果庫。統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)將根據(jù)登記資料自動計(jì)算成果科研分,并按個(gè)人、部門等條件進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)。最后計(jì)算出每位老師的科研獎金,計(jì)算學(xué)院的科研先進(jìn)工作者名單、科研工作先進(jìn)部門名單。
3.所采用的技術(shù)及基本思路
針對科研工作的具體管理、量化指標(biāo)來開發(fā)相應(yīng)軟件,充分利用軟件工程的方法,從系統(tǒng)分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件開發(fā)等方面最終實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于B/S結(jié)構(gòu)的科研管理信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)運(yùn)用SQL sever 2005作為后臺數(shù)據(jù)庫、作為Browser端的開發(fā)環(huán)境,使用C#語言實(shí)現(xiàn)了在瀏覽器端的成果信息錄入、科研情況查詢;客戶端的成果認(rèn)定,科研工作量化的度確認(rèn)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成、人員管理、科研成果數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出、打印等功能[2]。具有人性化的用戶界面,可靠的數(shù)據(jù)安全機(jī)制,從而在一定程度上可以提高科研管理效率和科研管理工作的質(zhì)量,推進(jìn)科研管理的信息化。系統(tǒng)全面支持科研工作量化管理處理,功能齊全,操作簡單,使用方便。
4.數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
通過在表中設(shè)置約束可以對表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行約束,防止不符合條件的臟數(shù)據(jù)錄入到表中,本項(xiàng)目廣泛采用了在表中設(shè)置主鍵、外鍵,以及設(shè)置字段的類型、寬度、是否唯一、是否能為空等屬性來進(jìn)行約束。
為了將科研成果系統(tǒng)數(shù)據(jù)表中分散的數(shù)據(jù)能夠統(tǒng)一的輸出到一個(gè)統(tǒng)計(jì)表中,采用視圖技術(shù)對各表進(jìn)行一個(gè)集成,視圖viewPaperStat定義如下:
SELECT TOP (100) PERCENT
dbo.UserInfo.UserName, dbo.DepartInfo.DepartName,dbo.StaffRomInfo.StaffRomName,dbo.PaperInfo.PaperTitle,
dbo.PaperPublishInfo.AuthorOrder,dbo.PaperInfo.AuthorCount,dbo.Journal.JournalName,dbo.Journal.Presider,_Number,
dbo.Journal.ISSN_Number,dbo.PaperInfo.PostTime,dbo.PaperInfo.Issue,dbo.PaperInfo.WordCount,dbo.PaperPublishInfo.PersonalScore
dbo.PaperPublishInfo.PersonalKHScore,dbo.Subject.SubjectName,
dbo.Subject.SubjectFitness,dbo.PaperInfo.Remark
dbo.PaperState.PaperStateName,dbo.PaperInfo.PaperFitness
FROM
dbo.PaperState INNER JOIN
dbo.PaperInfo INNER JOIN
dbo.Journal ON dbo.PaperInfo.JournalId=dbo.Journal.JournalId INNER JOIN
dbo.PaperPublishInfo ON dbo.PaperInfo.PaperId=dbo.PaperPublishInfo.PaperId ON dbo.PaperState.PaperStateId=dbo.PaperInfo.StateId INNER JOIN
dbo.UserInfo ON dbo.PaperPublishInfo.AuthorId=dbo.UserInfo.UserId INNER JOIN
dbo.DepartInfo ON dbo.UserInfo.DepartId=dbo.DepartInfo.DepartId INNER JOIN
dbo.StaffRomInfo ON dbo.UserInfo.StaffRomId=dbo.StaffRomInfo.StaffRomId INNER JOIN
dbo.Subject ON dbo.PaperInfo.SubjectId=dbo.Subject.SubjectId
ORDER BY dbo.DepartInfo.DepartName,dbo.UserInfo.UserName
5.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
在傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,將對數(shù)據(jù)庫的訪問、業(yè)務(wù)邏輯及可視元素等代碼混雜在一起。這樣雖然直觀,但是代碼可讀性差,耦合度高,也為日后的維護(hù)和重構(gòu)帶來不便。為了解決這個(gè)問題,有人提出了N層架構(gòu)思想,即將各個(gè)功能分開,放在獨(dú)立的層中,各層之間通過協(xié)作來完成整體功能。[3]
本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)采用三層架構(gòu),系統(tǒng)分為UI、BLL、DAL三個(gè)層次,UI為用戶界面設(shè)計(jì)文件.ASPX和對應(yīng)的代碼文件.CS;BLL是對DAL層的封裝,并為UI層提供訪問接口,BLL一般情況來說與DAL層相對應(yīng),但是根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯可以自行進(jìn)行擴(kuò)展和定制;DAL是對數(shù)據(jù)進(jìn)行的訪問,DAL調(diào)用數(shù)據(jù)庫通用訪問模塊DBHELP,并采用實(shí)體對象進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。
1)實(shí)體模塊設(shè)計(jì)。一個(gè)實(shí)體對象其實(shí)就是數(shù)據(jù)庫表中一條記錄在內(nèi)存中的一種映射,通過這種方式可以很方便的對數(shù)據(jù)表中的記錄進(jìn)行存取訪問,而且數(shù)據(jù)的傳遞采用面向?qū)ο蟮姆绞剑乐箓鬟f數(shù)組等類型數(shù)據(jù)中可能導(dǎo)致的不可預(yù)期訪問發(fā)生。2)數(shù)據(jù)訪問層設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)訪問層主要提供數(shù)據(jù)的“增、刪、改、查”等操作,采用公共數(shù)據(jù)訪問模塊可以提高數(shù)據(jù)庫訪問的效率,降低代碼的榮譽(yù)程度。3)業(yè)務(wù)邏輯層設(shè)計(jì)。業(yè)務(wù)邏輯層是對數(shù)據(jù)訪問層的一種封裝,在業(yè)務(wù)邏輯比較簡單的時(shí)候其代碼也比較簡單。4)用戶界面層。用戶界面的設(shè)計(jì)采用了中的母版頁技術(shù),使用母版頁可以為應(yīng)用程序中的頁創(chuàng)建一致的布局。單個(gè)母版頁可以為應(yīng)用程序中的所有頁(或一組頁)定義所需的外觀和標(biāo)準(zhǔn)行為。然后可以創(chuàng)建包含要顯示的內(nèi)容的各個(gè)內(nèi)容頁。當(dāng)用戶請求內(nèi)容頁時(shí),這些內(nèi)容頁與母版頁合并以將母版頁的布局與內(nèi)容頁的內(nèi)容組合在一起輸出。
6.總結(jié)
從第一版本的系統(tǒng)到目前的第三版本系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過了兩年的時(shí)間,由最初的兩個(gè)模塊增加到了七個(gè)功能模塊,功能得到了大大增強(qiáng),前期出現(xiàn)的Bug也到了修復(fù),系統(tǒng)在2010年度的科研成果統(tǒng)計(jì)中應(yīng)用效果良好,系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)院、系、教研室三個(gè)層次的統(tǒng)計(jì)和匯總工作,為學(xué)院的科研成果管理工作帶來了方便。下一階段的主要工作主要在代碼性能的優(yōu)化和用戶界面的改造上。
參考文獻(xiàn)
[1]劉錦偉,唐俊.AJAX技術(shù)在高校科研成果管理系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].當(dāng)代教育理論與實(shí)踐,2010:2(1):24-26.
[2]胡志敏,唐俊,石躍祥.基于Web服務(wù)的車輛維修管理信息系統(tǒng)[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2009,31(4):51-53.
本次研修班的學(xué)習(xí)讓我受益頗豐,至少讓我在以下三個(gè)方面醍醐灌頂,深入思考:
一、 自身學(xué)習(xí)態(tài)度的問題。
專家們以自身的經(jīng)歷談外語教育研究,發(fā)現(xiàn)專家為什么是專家,他們有
一個(gè)共同的特點(diǎn)是“勤”:勤學(xué)習(xí),勤鉆研。而我卻是懶,思想懶惰,行動更懶惰。作為教師,這是致命的缺點(diǎn)。大家都知道一個(gè)道理:給人一碗水,自己至少要有一桶水。徐錦芬老師說她是一個(gè)全職的家庭主婦,做完家庭主婦該做的事情后,比如中午從廚房收拾完后,直接走進(jìn)書房。而我卻是直接躺倒床上,睡得著就睡了,睡不著就玩手機(jī),這就是區(qū)別,學(xué)習(xí),做學(xué)問的態(tài)度不端正。做學(xué)問就是要能夠靜下心來去多讀書,廣泛的閱讀,積累一定的綜合知識,再廣泛閱讀與自己專業(yè)領(lǐng)域的書籍,邊讀邊悟,讀多了,自然而然對領(lǐng)域內(nèi)某些問題感興趣,再深入研究,走向?qū)W術(shù)的道路。所以通過本次研修班的學(xué)習(xí)讓我明白,只要自身學(xué)習(xí)態(tài)度端正了,搞學(xué)術(shù)離我們并不遙遠(yuǎn),是自然而然的道路。
二、職業(yè)危機(jī)感及責(zé)任感使命感與外語學(xué)術(shù)研究的關(guān)系。
隨著信息社會的不斷發(fā)展,智能世界正向我們走來。我們的外語教學(xué)作以后會不會被人工智能所取代,這是一個(gè)涉及到我們以后還有沒有謀生的本領(lǐng)技能的現(xiàn)實(shí)性的問題。學(xué)術(shù)是智能不能取代的,是立身之本。沈騎教授和王文并教授就這個(gè)問題談到:外語教師自身未把外語教學(xué)工作搞清楚,只是簡單地備課,教書,未把學(xué)科發(fā)展納入自己的職業(yè)使命中來;當(dāng)前的外語教學(xué)者缺少形而上的素養(yǎng);一心只教自己的圣賢書,世界在迅速發(fā)展,不關(guān)注外語這門學(xué)科外部世界在發(fā)生什么。這些我都對照了,自身都存在這樣的問題。把教書當(dāng)做一種謀生的工具,不關(guān)注自己所從事的專業(yè)行業(yè)最新研究動向,更別說為社會的發(fā)展在自己從事的領(lǐng)域做出自己的貢獻(xiàn) 。思想是行動的先導(dǎo),思想境界高,內(nèi)在提高,能夠看見很多問題。只有當(dāng)我們把外語學(xué)科的發(fā)展當(dāng)做自己職業(yè)的責(zé)任和使命,我們搞好學(xué)術(shù)才有真正的內(nèi)動力。
二、使用Weka進(jìn)行關(guān)聯(lián)挖掘
Weka的全名是懷卡托智能分析環(huán)境(WaikatoEnviron-mentforKnowledgeAnalysis),是一款免費(fèi)的、非商業(yè)化的、基于JAVA環(huán)境下開源的機(jī)器學(xué)習(xí)以及數(shù)據(jù)挖掘軟件[2]。它包含了許多數(shù)據(jù)挖掘的算法,是目前最完備的數(shù)據(jù)挖掘軟件之一。Weka軟件提供了Explorer、Experimenter、Knowledge-Flow、SimpleCLI四種模塊[2]。其中Explorer是用來探索數(shù)據(jù)環(huán)境的,Experimenter是對各種實(shí)驗(yàn)計(jì)劃進(jìn)行數(shù)據(jù)測試,KnowledgeFlow和Explorer類似,但該模塊通過其特殊的接口可以讓使用者通過拖動的形式去創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)方案,Simple-CLI為簡單的命令行界面。以下數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)主要用Ex-plorer模塊來進(jìn)行。
(一)數(shù)據(jù)預(yù)處理
數(shù)據(jù)挖掘所需要的所有數(shù)據(jù)可以由系統(tǒng)排序模塊生成并進(jìn)行下載。這里我們下載近兩年的教師科研信息。為了使論文總分、學(xué)術(shù)著作總分、科研獲獎總分、科研立項(xiàng)總分、科研總得分更有利于數(shù)據(jù)挖掘計(jì)算,在這里我們將以上得分分別確定分類屬性值。
(二)數(shù)據(jù)載入
點(diǎn)擊Explorer進(jìn)入后有四種載入數(shù)據(jù)的方式,這里采用第一種Openfile形式。由于Weka所支持的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式為ARFF,我們將處理好的xls格式另存為csv,在weka中找到這個(gè)文件并重新保存為arff文件格式來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的載入。由于所載入的數(shù)據(jù)噪聲比較多,這里應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)對數(shù)據(jù)表中與本次數(shù)據(jù)任務(wù)不相關(guān)的屬性進(jìn)行移除,只將學(xué)歷、職稱、論文等級、學(xué)術(shù)著作等級、科研獲獎等級、科研立項(xiàng)等級、科研總分等級留下。
(三)關(guān)聯(lián)挖掘與結(jié)果分析
WeakExplorer界面中提供了數(shù)據(jù)挖掘多種算法,在這里我們選擇“Associate”標(biāo)簽下的Apriori算法。之后將“l(fā)owerBoundMinSupprot”(最小支持度)參數(shù)值設(shè)為0.1,將“upperBoundMinSupprot”(最大支持度)參數(shù)值設(shè)為1,在“metiricType”的參數(shù)值選項(xiàng)中選擇lift選項(xiàng),將“minMetric”參數(shù)值設(shè)為1.1,將“numRules”(數(shù)據(jù)集數(shù))參數(shù)值設(shè)為10,其它選項(xiàng)保存默認(rèn)值,這樣就可以挖掘出支持度在10%到100%之間并且lift值超過1.1且排名前10名的關(guān)聯(lián)規(guī)則。其挖掘參數(shù)信息和關(guān)聯(lián)挖掘的部分結(jié)果。
三、挖掘結(jié)果與應(yīng)用
以上是針對教師基本情況和科研各項(xiàng)總分進(jìn)行的反復(fù)的數(shù)據(jù)挖掘工作,從挖掘結(jié)果中找到最佳模式進(jìn)行匯總。以下列出了幾項(xiàng)作為參考的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果。
1、科研立項(xiàng)得分與論文、科研總得分關(guān)聯(lián)度高,即科研立項(xiàng)為A級的論文也一定是A。這與實(shí)際也是相符的,因?yàn)榭蒲辛㈨?xiàng)得A的教師應(yīng)該是主持了省級或是國家級的立項(xiàng)的同時(shí)也參與了其他教師的科研立項(xiàng),在課題研究的過程中一定會有國家級論文或者省級論文進(jìn)行發(fā)表來支撐立項(xiàng),所以這類教師的論文得分也會很高。針對這樣的結(jié)果,在今后的科研工作中,科研處要鼓勵(lì)和幫助教師搞科研,為教師的科研工作提供精神上的支持和物質(zhì)上的幫助,這樣在很大程度上能夠帶動整個(gè)學(xué)校科研工作的進(jìn)展。
《世界教育信息》:尊敬的陳副會長,您好!很高興您能接受我刊的專訪。根據(jù)《赫爾辛基新聞》的報(bào)道,據(jù)波士頓咨詢集團(tuán)近期估算,在今后5年內(nèi),機(jī)器人將在芬蘭普及,這就意味著大概6~10萬份工作將由機(jī)器人代替,這對于人口只有500多萬的芬蘭已經(jīng)是不小的比例。中國是一個(gè)人口大國,這一趨勢在中國也有所顯現(xiàn)。您認(rèn)為這種趨勢會對中國有怎樣的影響呢?
陳宇:當(dāng)前的世界和中國已經(jīng)明顯處于一個(gè)生產(chǎn)力水平和文明的重大轉(zhuǎn)型期。回顧歷史,農(nóng)業(yè)文明主要靠對生物能量的征服和開發(fā);工業(yè)文明主要靠對石化能量的征服和開發(fā);正在到來的未來文明,已經(jīng)表現(xiàn)出將主要靠對人工智能和人造生命的能量的征服和開發(fā)的趨勢。
比如,日本在對比了中日兩國制造業(yè)后得出一個(gè)結(jié)論:中國制造業(yè)生產(chǎn)一線有7000萬名工人,平均月薪3600元人民幣;日本制造業(yè)生產(chǎn)一線僅有700萬名工人,而平均月薪達(dá)1.4萬元人民幣,約是中國的4倍。所以,日本的制造業(yè)在薪資方面相對中國沒有任何優(yōu)勢。為此,日本計(jì)劃研發(fā)、生產(chǎn)和投入使用3000萬臺可以24小時(shí)工作(3倍于人的工作時(shí)間)的工業(yè)機(jī)器人,相當(dāng)于增加了9000萬名制造業(yè)工人,而機(jī)器人的“平均月薪”僅合900元人民幣,這無疑將一舉扭轉(zhuǎn)日本制造業(yè)的劣勢。事實(shí)上,未來5~15年,智能機(jī)器人、智慧制造和人工智能將席卷全球,改變傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)。據(jù)我所知,現(xiàn)在中國的大型企業(yè),無論國營、民營還是外資,也都在全力研制機(jī)器人,如富士康科技集團(tuán)已經(jīng)準(zhǔn)備用100萬名機(jī)器人取代100萬名工人。因此,從就業(yè)的角度看,首當(dāng)其沖受到最大威脅的是中國生產(chǎn)和服務(wù)一線的1.2億從事體能勞動的操作執(zhí)行型工人(即所謂的“藍(lán)領(lǐng)”隊(duì)伍),而歐美國家的這種類型的工人早在過去近40年中幾乎被中國工人全部取代了。在新一輪科技革命浪潮中,歐美國家主要受到威脅的不是一線產(chǎn)業(yè)工人,而是從事初級知識技能型勞動的所謂“白領(lǐng)”隊(duì)伍。美國的一項(xiàng)研究估計(jì),最近5年全球?qū)⒂?00萬工人被機(jī)器人取代。我覺得,這個(gè)數(shù)字實(shí)在是太保守了,僅在中國就應(yīng)當(dāng)不止這個(gè)數(shù)量。顯然,近期如何為面臨重大產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的中國勞動者大軍開發(fā)和尋找新的工作崗位(這些崗位是存在的),同時(shí)對他們進(jìn)行適應(yīng)性轉(zhuǎn)產(chǎn)轉(zhuǎn)業(yè)轉(zhuǎn)崗培訓(xùn)(這種教育培訓(xùn)特別困難),是我國職業(yè)教育、成人教育、繼續(xù)教育和在職在崗培訓(xùn)領(lǐng)域迫在眉睫的重要任務(wù)。這項(xiàng)工作急需教育部門和勞動部門的緊密協(xié)調(diào)與合作。
二、越來越多的人將在未來從事智能勞動,教育要在其中發(fā)揮重要作用
《世界教育信息》:英國《每日郵報(bào)》2016年7月27日報(bào)道,澳大利亞工程師馬克?皮瓦茨(Mark Pivac)開發(fā)出世界首臺全自動砌磚機(jī)器人“哈德良”(Hadrian)。它可以一天24小時(shí)不間斷工作,每小時(shí)能砌1000塊磚,兩天內(nèi)就能砌完一棟房子。由此可見,智能機(jī)器人已經(jīng)能夠在某些方面代替人類。您剛才也提到了中國勞動者要“轉(zhuǎn)型”。那么,“轉(zhuǎn)型”的突破口在哪里?
陳宇:轉(zhuǎn)型的突破口無疑是教育,下面我想談?wù)劽嫦?030年的教育。我國教育包括兩個(gè)主要部分――城市教育和農(nóng)村教育。但是,近40年來形成的中國新產(chǎn)業(yè)工人(即農(nóng)民工群體) 及其子女,一直在大中城市及其邊緣聚集,他們不可能再回到過去的村莊,只能生活在城市郊區(qū)或者新形成的小城鎮(zhèn)。他們所需要的是職業(yè)教育,他們也是職業(yè)學(xué)校的主要生源。隨著我國城鎮(zhèn)化運(yùn)動的發(fā)展,以及人口生育政策的調(diào)整(二胎化),在2030年前后會形成新的教育需求高峰。屆時(shí),中國將有80%的人口居住在城市。不同層次的人群都會強(qiáng)烈地追求更加體面的勞動和就業(yè),也就必然追求更高質(zhì)量的城市教育、職業(yè)教育和鄉(xiāng)村教育。這將對2030年的中國教育提出巨大而嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。毫無疑問,考慮2030年的教育也離不開上述“人工智能、智慧生產(chǎn)、智能機(jī)器人,以及生物技術(shù)和基因工程將成為未來生產(chǎn)力的主體”這個(gè)大背景。我們只能在這個(gè)大背景下想清楚,我們到底要讓全國的孩子“學(xué)什么、怎么學(xué)、 為什么而學(xué)”,下面我想舉一個(gè)例子來說明。
據(jù)悉,在阿爾法圍棋(AlphaGo)戰(zhàn)勝李世石的激勵(lì)下,世界各國機(jī)器人研發(fā)機(jī)構(gòu)都提出了自己明確的發(fā)展目標(biāo)。其中,特別引人注目的有3個(gè)國家的機(jī)構(gòu):一是華盛頓大學(xué)圖靈中心開發(fā)的美國考試機(jī)器人,其目標(biāo)是在美國高中生物考試中取得滿分(100分),據(jù)說目前考試機(jī)器人已經(jīng)能夠達(dá)到60分;二是日本國立情報(bào)學(xué)研究所開發(fā)的日本高考機(jī)器人,其目標(biāo)是考入東京大學(xué),據(jù)說目前也能夠達(dá)到錄取標(biāo)準(zhǔn)的一半以上水平;三是中國科委有關(guān)部門立項(xiàng),科大訊飛、清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院等參與研制的類人答題機(jī)器,近期目標(biāo)是通過高考進(jìn)入一本學(xué)校,而遠(yuǎn)期目標(biāo)則是超越95%以上的考生,考上清華大學(xué)或北京大學(xué)。顯然,如果從阿爾法圍棋戰(zhàn)勝李世石的經(jīng)驗(yàn)看,考試機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)一點(diǎn)都不難,因?yàn)楦鲊呖荚囶}和變化范圍根本不可能和圍棋同日而語。所以,我們應(yīng)當(dāng)充分認(rèn)識到,今后,“應(yīng)試教育”的意義會越來越被質(zhì)疑。我們要徹底改變我國各級各類學(xué)校的教育方向和教學(xué)方法,擯棄只能適應(yīng)前工業(yè)時(shí)代的那一套以文論為中心、以復(fù)述為主要方法的教育理念;對工商時(shí)代的先進(jìn)教育理念,要積極、有選擇地吸收。比如,美國盛行的科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)(Science-Technology-Egineering-Arts-Maths,STEAM)的理念就有許多以目標(biāo)為導(dǎo)向、實(shí)際有效的內(nèi)容。不過,美國的這套標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在也暴露出難以完全適應(yīng)時(shí)代迅速發(fā)展的弱點(diǎn)。因此,更重要的是,我們要面向未來,深刻觀察并高度概括時(shí)代特點(diǎn)和文明發(fā)展方向,抓住未來文明的基本特征,找到創(chuàng)建新型教育和推動其發(fā)展的突破口和關(guān)鍵點(diǎn)。
我最近與多位產(chǎn)業(yè)和職業(yè)專家討論,深感面對存在大量未知因素的未來時(shí)代和未來文明時(shí)需要教育觀念的根本改變――教育的核心任務(wù)是幫助人構(gòu)建起符合時(shí)代精神的思維方式,而不是教授具體內(nèi)容。縱觀中國歷史,農(nóng)耕時(shí)代需要的是一種文論思維方式,所以最重要的是讀經(jīng)史子集、做八股文章;工業(yè)時(shí)代需要的是一種產(chǎn)業(yè)思維方式,所以“學(xué)好數(shù)理化,走遍天下都不怕”;而未來時(shí)代是數(shù)字技術(shù)時(shí)代,人們最需要的是一種數(shù)碼思維方式。因此,我們必須從小就讓孩子熟悉“ 0、1”概念、接觸計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)編碼,對數(shù)碼空間有充分的感性認(rèn)識和想象能力。非如此,我們難以培養(yǎng)出最能適應(yīng)新時(shí)代的人力資源。
無數(shù)事實(shí)證明,不論在哪個(gè)層面上,具有數(shù)碼思維方式(亦稱“數(shù)碼基因”)的人最能夠適應(yīng)新的時(shí)代和新的趨勢。比如,世界上影響最大的、最具引領(lǐng)方向的頂級創(chuàng)新企業(yè)的創(chuàng)始人比爾?蓋茨、喬布斯、扎克伯格、 馬斯克、拉里佩奇和謝爾蓋布林等,都有深厚的計(jì)算機(jī)技術(shù)背景,也就是“數(shù)碼基因”。而且,他們的事業(yè)都起步于計(jì)算機(jī)編程。至今相對落后的大國印度,由于從小學(xué)就抓了普及計(jì)算機(jī)知識、計(jì)算機(jī)使用和計(jì)算機(jī)編程等,他們培養(yǎng)的新生勞動力有很強(qiáng)的“數(shù)碼基因”,大量人員從事全球計(jì)算機(jī)軟件外包工作,還有大批人才直接進(jìn)入美國高科技公司,如谷歌、微軟等。硅谷科技公司高管和技術(shù)領(lǐng)軍人物中,印度人已經(jīng)占到1/3。印度總理莫迪去年造訪硅谷時(shí)居然有5萬印度人報(bào)名參加歡迎會,由于場地等原因,最后來了1.8萬人。難怪他敢在硅谷夸下海口說:“21世紀(jì)屬于印度!”
由于人工智能和智慧制造的發(fā)展,大量新產(chǎn)生的職業(yè)、崗位和工作都和計(jì)算機(jī)使用、計(jì)算機(jī)控制和計(jì)算機(jī)編程密切相關(guān)。人類新一輪的生產(chǎn)力釋放,已經(jīng)從材料、能源領(lǐng)域, 進(jìn)入信息和生命領(lǐng)域。過去看似與計(jì)算機(jī)不相干的生物科學(xué),最終都可以闡述為“生命基因作為一種軟件密碼的破譯和排序”的數(shù)碼問題。顯然,處于平行發(fā)展的數(shù)碼技術(shù)和生物技術(shù)的緊密融合,正在成為人類新科技力量發(fā)展不可阻擋的前鋒。據(jù)此,我的具體建議就是,一定要在城鄉(xiāng)教育中,從小學(xué)一年級開始就讓孩子們接觸計(jì)算機(jī)、使用計(jì)算機(jī)、習(xí)慣計(jì)算機(jī)技術(shù),進(jìn)而掌握計(jì)算機(jī)編程。當(dāng)然,這種計(jì)算機(jī)教育一定不能再是封閉的、生硬的、死記硬背的;相反,應(yīng)當(dāng)是活潑的、開放的、自由創(chuàng)造的、高度激發(fā)孩子熱情和興趣的,一定要讓孩子通過計(jì)算機(jī)編程來表達(dá)自己的藝術(shù)想像力和無限創(chuàng)造性,培養(yǎng)他們對數(shù)碼世界的直覺和理性。
《世界教育信息》:那么,我國城鄉(xiāng)就業(yè)和職業(yè)更替變化的趨勢有哪些呢?
陳宇:人類的勞動活動可以簡單地從兩個(gè)維度來區(qū)分:第一,以體能為主,還是以智能為主?第二,是規(guī)則性的,還是非規(guī)則性的?如果以第一個(gè)條件為X軸,以第二個(gè)條件為Y軸,我們可以作出如下矩陣,以表示今天社會上實(shí)際存在的四個(gè)工作區(qū)域(見圖1)。
其中,第一區(qū)域?yàn)橐?guī)則性體能勞動(圖中左下角)――從事這一區(qū)域工作的人員通常被稱為“藍(lán)領(lǐng)”,是目前我國產(chǎn)業(yè)工人中人數(shù)最多的群體。但是,這種勞動最容易被智能制造和各種各樣的產(chǎn)業(yè)機(jī)器人或服務(wù)機(jī)器人所完全取代。這一趨勢無可阻擋,我們必須認(rèn)清這一歷史潮流并作出相應(yīng)對策。
第二區(qū)域?yàn)橐?guī)則性智能勞動(圖中右下角)――從事這一類工作的人員通常被稱為“中低層員工”或“普通白領(lǐng)”,他們是目前我國員工隊(duì)伍中人數(shù)僅次于第一區(qū)域的大群體。一方面,這一類工作現(xiàn)在也面臨被人工智能、專業(yè)軟件、智能機(jī)器人大量取代的趨勢,其中包括了相當(dāng)一部分管理工作。因此,現(xiàn)在歐美已經(jīng)流行這樣一種說法:“你能接受一位機(jī)器人老板嗎?”但另一方面,由于人工智能、智能機(jī)器和人造生命的發(fā)展,大量屬于人機(jī)接口、人機(jī)界面、人機(jī)協(xié)調(diào),以及相應(yīng)的人與人關(guān)系的新職業(yè)、新崗位、新工作被創(chuàng)造出來。同時(shí),對越來越多的機(jī)器人的使用、管理、監(jiān)控、維護(hù)、修理等工作也發(fā)展起來,成為這一區(qū)域中產(chǎn)生的新工作的主體。因此,這一區(qū)域?qū)⒊蔀榻邮蘸腿菁{從上一區(qū)域中排擠出來的大量勞動者的主要領(lǐng)域。當(dāng)然,進(jìn)入這一區(qū)域的勞動者都需要相應(yīng)的教育和訓(xùn)練。而一個(gè)人有無“數(shù)碼基因”,對他能否迅速接受這一領(lǐng)域的教育培訓(xùn)或者再教育再培訓(xùn)非常重要。
大賽對土木工程專業(yè)來說,基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)是相關(guān)課程中的重要一環(huán)。實(shí)驗(yàn)課程可以演示及論證力學(xué)理論,建立直觀的理論與實(shí)際結(jié)合的范例,有助于學(xué)生對力學(xué)知識點(diǎn)的深入理解,這對學(xué)習(xí)基于力學(xué)知識體系的后續(xù)課程非常重要。國家在2010年推出的2010年—2020年中長期教育改革發(fā)展規(guī)劃與人才發(fā)展規(guī)劃兩大綱要的基礎(chǔ)上,提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”,意在為建設(shè)創(chuàng)新型國家及工業(yè)現(xiàn)代化積累專業(yè)基礎(chǔ)人才。2015年國家提出第一個(gè)制造強(qiáng)國十年(2015年—2025年)戰(zhàn)略“中國制造2025”。2016年我國加入“華盛頓協(xié)議”,本科工程學(xué)位實(shí)現(xiàn)國際互認(rèn);同一年“新工科”正式被提出,并迅速產(chǎn)生“復(fù)旦共識”“天大行動”“北京指南”,拉開了新工科建設(shè)的帷幕[1]。2017年,教育部提出開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)(2017年—2020年)。面對這些隨時(shí)代不斷重疊變化的指導(dǎo)意見,基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)科研型高校土木工程專業(yè)中應(yīng)該如何實(shí)施,如何緊跟時(shí)代步伐通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)將理論聯(lián)系實(shí)際,都是需要思考的問題。
1基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的現(xiàn)狀
以作者工作所在南通大學(xué)(通大)為例,開設(shè)基礎(chǔ)力學(xué)教學(xué)的專業(yè)除了土木、機(jī)械、環(huán)工、交通等,隨著辦學(xué)的多樣化還包括附屬三本院校及聯(lián)合辦學(xué)等部門的相關(guān)專業(yè)。各專業(yè)有自己的學(xué)科特點(diǎn)和教學(xué)要求,因此在教學(xué)環(huán)節(jié)分別構(gòu)建了不同的基礎(chǔ)力學(xué)課程體系;力學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)涵蓋了理論力學(xué)、材料力學(xué)和流體力學(xué)的相關(guān)內(nèi)容,包含了動手實(shí)驗(yàn)和觀摩實(shí)驗(yàn)。每學(xué)年在力學(xué)實(shí)驗(yàn)室的上課人次有數(shù)千人,配備的力學(xué)實(shí)驗(yàn)室管理教師僅1名,大部分力學(xué)任課教師在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)需要兼實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師。講授加實(shí)驗(yàn)這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式效率不高,需要分析和調(diào)整。1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)理論基礎(chǔ)普遍不扎實(shí)。近幾年大學(xué)加強(qiáng)了人文學(xué)科培養(yǎng)及思想政治課程,另外根據(jù)前述文件大學(xué)課程中的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié),實(shí)驗(yàn)、測量、認(rèn)知實(shí)習(xí)及工程訓(xùn)練等課時(shí)數(shù)基本保持,理論課程學(xué)時(shí)大都被壓縮。比如原先58學(xué)時(shí)理論課+6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課的材料力學(xué)課程現(xiàn)在降到42學(xué)時(shí)理論課+6學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)課。本應(yīng)該每次實(shí)驗(yàn)之前先對學(xué)生講授實(shí)驗(yàn)理論知識,像材料力學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)的應(yīng)變片橋路、平面應(yīng)力分析、三種基本變形的應(yīng)力、設(shè)備構(gòu)造等都需要時(shí)間介紹。但因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)備日程安排緊湊,常存在理論知識的滯后,若學(xué)生未提前預(yù)習(xí)加之實(shí)驗(yàn)后不及時(shí)深入鞏固,更是達(dá)不到實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)目的。2)實(shí)驗(yàn)少降低了力學(xué)學(xué)習(xí)及思考的積極性。黃再興等[2]通過對比國內(nèi)外工科專業(yè)的力學(xué)課程設(shè)置,發(fā)現(xiàn)15年前國內(nèi)力學(xué)課程學(xué)分占比約為6.4%,國外土木專業(yè)力學(xué)學(xué)分占比基本在12%左右。而且從力學(xué)課程開設(shè)上,國外高校機(jī)械和土木專業(yè)除了理論力學(xué)、材料力學(xué)和流體力學(xué)的必修課外,還突出了彈性力學(xué)。國內(nèi)現(xiàn)在大部分工科專業(yè)僅開設(shè)理論力學(xué)和材料力學(xué),有些干脆合為一門工程力學(xué)課程。學(xué)分比例上力學(xué)的學(xué)分比例偏低,理論力學(xué)和材料力學(xué)總比例低于5%,不到國外的一半;算上結(jié)構(gòu)力學(xué)和彈性力學(xué)也不超過9%[3]。南通大學(xué)土木專業(yè)還要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)兩門基礎(chǔ)力學(xué)課,彈性力學(xué)在幾年前的課程調(diào)整中已經(jīng)刪減了。涉及到實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要動手的主要是材料力學(xué)和流體力學(xué),分別占大約6學(xué)時(shí)~8學(xué)時(shí);理論力學(xué)有部分觀摩實(shí)驗(yàn),通常機(jī)動進(jìn)行;土力學(xué)是土木工程專業(yè)教師指導(dǎo)實(shí)驗(yàn),其實(shí)驗(yàn)課現(xiàn)狀跟其他力學(xué)實(shí)驗(yàn)課類似,故合并討論。力學(xué)本身為公認(rèn)的難學(xué)課程,動手機(jī)會的削減更會降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。整體來說,南通大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室硬件建設(shè)上已取得較大成績,如何充分利用是當(dāng)前要思考的問題。3)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),需要融入創(chuàng)新點(diǎn)。已開設(shè)的力學(xué)實(shí)驗(yàn)大都是驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),像材料力學(xué)的彎曲正應(yīng)力、彎扭組合、彈性模量的測定、低碳鋼的拉壓等實(shí)驗(yàn),流體力學(xué)的孔板流速測定、沿程水頭損失、雷諾實(shí)驗(yàn)等。學(xué)生按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的步驟進(jìn)行操作就可以得到預(yù)定的結(jié)果,對培養(yǎng)學(xué)生的自主思考和創(chuàng)新能力不利。這些實(shí)驗(yàn)是必要的,但是全中國幾乎所有開設(shè)了材料力學(xué)課程和流體力學(xué)課程的學(xué)校都可以進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。反而隨著人工智能、3D打印、納米科技、新材料等的進(jìn)步,似乎在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和形式上也需要跟緊技術(shù)前進(jìn)的步伐,讓土木專業(yè)畢業(yè)生能盡快適應(yīng)社會需求。大連理工大學(xué)通過開設(shè)一些研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn),取得了較好的教學(xué)效果。其中包括了焊接缺陷損傷、殘余應(yīng)力和結(jié)構(gòu)損傷等的檢測[4],另外還面向?qū)W生創(chuàng)新實(shí)踐開放實(shí)驗(yàn)室,值得借鑒。通大歷年為參加實(shí)驗(yàn)力學(xué)競賽和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽而購置的實(shí)驗(yàn)裝置大多閑置,也造成了資源浪費(fèi)。
2基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討
以就業(yè)率為導(dǎo)向的培養(yǎng)目標(biāo)指引下,高校引入專業(yè)淘汰機(jī)制后,提升畢業(yè)生專業(yè)素養(yǎng)需要讓學(xué)生能思考實(shí)際問題、提出解決方案并動手實(shí)施。基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)活學(xué)活用,結(jié)合理論基礎(chǔ),能夠幫助解決生產(chǎn)過程中的很多問題,這也是2010年后全國基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽開展的初衷。基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)在高校教學(xué)過程中還是要堅(jiān)持開展、保證學(xué)時(shí)、強(qiáng)調(diào)效果、努力創(chuàng)新。擬采取的改革方案見圖1。完成新工科背景下的基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)試驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀改革方案錯(cuò)開章節(jié),保證動手前已熟悉理論時(shí)間緊,理論不扎實(shí)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)加微視頻實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目少融入力學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽,教師科研中的力學(xué)測試,結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽等傳統(tǒng)驗(yàn)證試驗(yàn)多,創(chuàng)新點(diǎn)少++圖1基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革方案1)實(shí)驗(yàn)室日程安排緊湊的情況下,可在教學(xué)內(nèi)容的次序上稍作調(diào)整。比如說材料力學(xué)課本通常會按拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲內(nèi)力、彎曲應(yīng)力、彎曲變形、應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度理論、組合變形等順序來安排章節(jié)。若所有班級都按部就班地照順序講,就會存在所有班級短期內(nèi)均需要使用實(shí)驗(yàn)室而造成時(shí)間沖突。而拉壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲三種狀態(tài)本身理論體系較獨(dú)立,在講完截面法后,講授順序是可以調(diào)整的。教研室內(nèi)部實(shí)施時(shí),可按教師人數(shù)1/3來分,錯(cuò)峰教學(xué)。彎扭組合實(shí)驗(yàn)涉及到的知識點(diǎn)較多,課本組合變形章節(jié)又存在拉彎扭、偏心受壓等涉及拉壓的內(nèi)容,就需要在小章節(jié)順序上再適當(dāng)調(diào)整了。在課堂上先普及實(shí)驗(yàn)理論知識再讓學(xué)生動手操作,普遍反響良好。流體力學(xué)本身開班數(shù)較少,教學(xué)過程中不需要大調(diào)整。一些觀摩實(shí)驗(yàn)通常是在實(shí)驗(yàn)室結(jié)合模型即時(shí)講授,再結(jié)合實(shí)例加深理解。2)當(dāng)下微課、互聯(lián)網(wǎng)+教學(xué)等層出不窮,力學(xué)實(shí)驗(yàn)課也可以結(jié)合這些手段積累微視頻來實(shí)施課下學(xué)習(xí)。21世紀(jì)不光是信息技術(shù)的時(shí)代,當(dāng)下更是要進(jìn)一步發(fā)展人工智能。學(xué)生們?nèi)粘I钪幸央x不開智能手機(jī)或平板電腦,獲取信息的渠道遠(yuǎn)非20年前可比。微課立足于微視頻,近幾年如火如荼地開展起來了。基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)主要內(nèi)容重復(fù)率較高,完全可以考慮采用10min以內(nèi)的微視頻來實(shí)踐課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)。錄制專任老師講解各實(shí)驗(yàn)操作的視頻,通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)時(shí)只配送任課老師自己的視頻給學(xué)生即可,保證該課程的連續(xù)性和完整性。微視頻輔助教學(xué)因?yàn)樯婕暗膬?nèi)容對學(xué)生來說較有趣,學(xué)起來輕松。這可以解決課程課時(shí)減少的問題,同時(shí)也不會給學(xué)生太多負(fù)擔(dān)。嘉興學(xué)院嘗試進(jìn)行的力學(xué)實(shí)驗(yàn)微視頻教學(xué)實(shí)踐取得了較好效果,說明其具有可行性[5]。3)授課中可補(bǔ)充力學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽和老師的科研課題中涉及的力學(xué)內(nèi)容。全國基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽從2010年至今已舉辦過幾屆了。作者也擔(dān)任過兩次江蘇省基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)競賽指導(dǎo)老師。競賽內(nèi)容分為筆試部分和動手實(shí)驗(yàn)部分。普通高校教學(xué)中,常略過彎曲中心、形心主軸、對形心主軸的慣性矩這些概念,而這些內(nèi)容又會出現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)力學(xué)競賽中。所以參加實(shí)驗(yàn)力學(xué)競賽的學(xué)生需要先補(bǔ)充這些知識點(diǎn)。另外,競賽的題目常涉及異形截面、非常規(guī)加載、多樣的材料,對學(xué)生來說是很好的鍛煉與提高的機(jī)會,能借此深入體會理論和實(shí)踐如何聯(lián)系。力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中也可以適當(dāng)將這部分內(nèi)容分段做成微視頻,起到啟發(fā)學(xué)生思考的作用,讓他們明白怎么樣學(xué)以致用;同時(shí)能豐富力學(xué)實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容,提升學(xué)習(xí)興趣。任課教師還可以結(jié)合自己的科研課題,講授中普及新材料力學(xué)性能、多樣的加/承載方式、構(gòu)件設(shè)計(jì)、流固耦合、結(jié)構(gòu)振動、結(jié)構(gòu)選材等,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入老師所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)相關(guān)力學(xué)環(huán)節(jié),既活躍課堂又鞏固力學(xué)知識。有些能力強(qiáng)的學(xué)生還可以提前融入老師的科研團(tuán)隊(duì),盡早開發(fā)科研潛力。另外大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練每年都會開展,適當(dāng)開放實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)條件也能一舉多得。4)合理利用結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽的裝置開展結(jié)構(gòu)力學(xué)拓展實(shí)驗(yàn)。南通大學(xué)先后參加過多屆江蘇省結(jié)構(gòu)創(chuàng)新大賽,積攢下不少賽題、配套裝置及耗材。配套裝置體型不小、設(shè)計(jì)靈活,有較大的發(fā)揮空間,若僅是當(dāng)屆學(xué)生校內(nèi)選拔或練習(xí)使用后就閑置,實(shí)屬浪費(fèi)。隨著專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)時(shí)的減少,結(jié)構(gòu)力學(xué)上機(jī)課已取消,學(xué)生對該課程的普遍反映是印象不深。大部分同學(xué)在進(jìn)入鋼結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)抗震、橋梁設(shè)計(jì)等課程學(xué)習(xí)時(shí),需要回顧結(jié)構(gòu)力學(xué)。課堂上可以利用這些競賽裝置和模型,展現(xiàn)荷載的合理分配、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等,寓教于樂,一舉多得。
3總結(jié)與討論
力學(xué)課程相對枯燥,但是力學(xué)實(shí)驗(yàn)課是一味很好的調(diào)劑方子,學(xué)生普遍對基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程充滿好奇和興趣。通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程積極引導(dǎo)土木專業(yè)學(xué)生思考并利用力學(xué)知識解決實(shí)際問題,讓他們畢業(yè)后能盡快適應(yīng)工作需求,是值得實(shí)踐并改革的課題。這需要教學(xué)中不拘泥于課本知識、保證動手之前已有理論基礎(chǔ)、提供充分的課后力學(xué)實(shí)驗(yàn)相關(guān)資料。學(xué)生也應(yīng)該積極動手、主動學(xué)習(xí)。教與學(xué)兩方面加強(qiáng)互動,才能提高基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的效率。在重視實(shí)踐教學(xué)的大環(huán)境下,更應(yīng)牢牢把握基礎(chǔ)力學(xué)實(shí)驗(yàn)課程,在形式和內(nèi)容上不斷改革創(chuàng)新,培養(yǎng)高素質(zhì)人才來服務(wù)社會。當(dāng)下疫情橫行,南通大學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)試驗(yàn)教學(xué)是通過微視頻加理論的方式來完成。這也算是做到了改革方案中的一條,今后教學(xué)中應(yīng)增加競賽或老師科研試驗(yàn)相關(guān)微視頻,為疫情期間的基礎(chǔ)力學(xué)試驗(yàn)教學(xué)加點(diǎn)味。
參考文獻(xiàn):
[1]吳瑩,徐志敏,張凌.適應(yīng)“新工科”人才培養(yǎng)需求的力學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式[J].力學(xué)與實(shí)踐,2019,41(1):86-90.
[2]黃再興,胡海巖.國內(nèi)外大學(xué)工科專業(yè)力學(xué)課程設(shè)置情況對比[J].力學(xué)與實(shí)踐,2003,25(1):72-73.
[3]馬宏偉,張偉偉.新工科力學(xué)課程體系的幾點(diǎn)思考[J].高等工程教育研究,2018(3):6-12.
機(jī)器人本身是高科技的產(chǎn)物,所涉及學(xué)科的相關(guān)知識和技能較為復(fù)雜,對教師的要求相對較高。作為機(jī)器人教學(xué)的教師,要成為學(xué)生學(xué)習(xí)的指導(dǎo)者、幫助者,充分挖掘?qū)W生的聰明才智,積極引導(dǎo)學(xué)生開展活動,開拓學(xué)生創(chuàng)新思維獲取新的知識,機(jī)器人指導(dǎo)教師的專業(yè)素質(zhì)直接影響中小學(xué)機(jī)器人教育的發(fā)展。
目前機(jī)器人教育師資隊(duì)伍比較薄弱,大多數(shù)機(jī)器人教師沒有接受過正規(guī)的機(jī)器人教育,專業(yè)的機(jī)器人教師匱乏在一定程度上制約著機(jī)器人教育的發(fā)展。
大多數(shù)教師來自信息技術(shù)、科學(xué)、通用技術(shù)這3個(gè)相關(guān)性較強(qiáng)的學(xué)科。但是,除部分校外培訓(xùn)機(jī)構(gòu)之外,公立校幾乎沒有專職機(jī)器人指導(dǎo)教師。還有一些學(xué)校由于校內(nèi)缺乏師資,只能通過外聘廠家技術(shù)工程師、地區(qū)銷售協(xié)助開展相關(guān)活動。然而機(jī)器人學(xué)科是一門交叉性極強(qiáng)的綜合性學(xué)科,它涉及機(jī)械制造、自動控制、傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)等許多學(xué)科。來自不同專業(yè)背景的教師在從事機(jī)器人教育時(shí)勢必遇到知識和技能上的難題,因此無論是何種教育背景出身的教師,由于機(jī)器人教育的綜合性和專業(yè)性,在從事機(jī)器人教育時(shí)都有自身的優(yōu)勢與不足。
機(jī)器人指導(dǎo)教師在成長初期,由于缺乏豐富的機(jī)器人教學(xué)資源、有效的信息交流平臺,只能通過為數(shù)不多的培訓(xùn)活動接受學(xué)習(xí),靠自身慢慢積累,摸索尋找到其他的學(xué)習(xí)資源與渠道,才得以逐步成長。像我們衡陽市,機(jī)器人指導(dǎo)教師可以通過多種多樣的學(xué)習(xí)途徑,除參與培訓(xùn)之外,還可以主動地通過網(wǎng)站、博客、QQ群、自主研究等多渠道獲取相關(guān)信息。我市建有機(jī)器人教育QQ群,及時(shí)各種學(xué)習(xí)、比賽信息,組織開展機(jī)器人輔助教學(xué)、機(jī)器人學(xué)科教學(xué)為主題的培訓(xùn)活動和研討會,從而提高教師參與機(jī)器人教育的積極性,吸引更多的教師加入到機(jī)器人教育領(lǐng)域,在交流和學(xué)習(xí)中促進(jìn)機(jī)器人指導(dǎo)教師的健康成長。
從課程開設(shè)入手
2003年4月正式頒布的《普通高中技術(shù)課程(實(shí)驗(yàn))》,首次在“信息技術(shù)”科目中設(shè)立“人工智能初步”選修模塊,并在新增加的通用技術(shù)課程中設(shè)立了“簡易機(jī)器人制作”選修模塊。教育部新制定的《普通高中物理課程體系(實(shí)驗(yàn))》亦提出“收集資料,了解機(jī)器人在生產(chǎn)、生活中的意義”的建議。
但是目前,只有極少數(shù)的地區(qū)和學(xué)校將機(jī)器人教學(xué)納入了正規(guī)課堂教學(xué)。例如:2000年,北京景山學(xué)校以科研課題的形式將機(jī)器人普及教育納入到信息技術(shù)課程中,在國內(nèi)率先開展了中小學(xué)機(jī)器人課程教學(xué)。2001年,上海市西南位育中學(xué)、盧灣高級中學(xué)等學(xué)校開始以校本課程的形式進(jìn)行機(jī)器人活動進(jìn)課堂的探索和嘗試。2005年,哈爾濱市正式將機(jī)器人引入課堂教學(xué),在哈爾濱師大附小、60中、省實(shí)驗(yàn)中學(xué)等41所學(xué)校開設(shè)了“人工智能與機(jī)器人”課程,用必修課形式對中小學(xué)生進(jìn)行機(jī)器人科學(xué)方面的教育。
在湖南省,只有少數(shù)幾個(gè)學(xué)校把機(jī)器人培訓(xùn)納入通用技術(shù)選修課。在筆者所在學(xué)校,首先是借2007年高中課程改革開設(shè)了興趣課,面對高一、高二有興趣的學(xué)生,每周安排1個(gè)課時(shí)。其次是借助機(jī)器人社團(tuán)。最后是利用通用技術(shù)課,在教學(xué)中將學(xué)生以組為單位,每組自選小組長,自選機(jī)器人項(xiàng)目中的任務(wù),集全組同學(xué)的智慧綜合運(yùn)用各學(xué)科知識特別是物理、數(shù)學(xué)知識來完成任務(wù),將通用技術(shù)、機(jī)器人、各學(xué)科知識有機(jī)結(jié)合起來,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)樂趣,以期全面提高學(xué)生的綜合素質(zhì),提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
從機(jī)器人競賽入手
國外開展中小學(xué)機(jī)器人教育活動是從競賽活動開始的。國際上最早的機(jī)器人競賽發(fā)生在1988年,日本廣播協(xié)會舉辦了首屆機(jī)器人比賽。20世紀(jì)90年代以后,美國政府有關(guān)部門在全國高中生中推行“感知和認(rèn)知移動機(jī)器人”計(jì)劃,機(jī)器人越來越成為一個(gè)培養(yǎng)中學(xué)生綜合能力的學(xué)習(xí)平臺。在“世界機(jī)器人王國”日本,每所大學(xué)都有高水平的機(jī)器人研究和教學(xué)內(nèi)容,每年定期舉行各種不同層次的機(jī)器人設(shè)計(jì)和制作大賽,既有國際性高水平比賽,也有社區(qū)性中小學(xué)生參加的比賽。此后,機(jī)器人競賽發(fā)展的規(guī)模不斷壯大,項(xiàng)目不斷完善,影響力不斷增強(qiáng)。
我校組織學(xué)生參加機(jī)器人足球賽、FLL工程挑戰(zhàn)賽、創(chuàng)意比賽等,通過各屆參賽學(xué)生的奮力拼搏,多次獲得市、省、全國的金牌、銀牌等優(yōu)異成績,得到學(xué)校的財(cái)力投入與政策支持,建設(shè)專用教室,更新?lián)Q代電腦、展示柜、搭建臺、投影機(jī)等硬件設(shè)施,添置機(jī)器人器材配件庫;得到上級行政主管部門如教育局、科技局、科協(xié)等的支持,使機(jī)器人活動作為學(xué)校的特色教育持續(xù)開展。
從領(lǐng)導(dǎo)、家長思想工作入手
部分學(xué)校將機(jī)器人教育視為短期行為,過分強(qiáng)調(diào)競賽成績,走入了競賽的誤區(qū)。很多學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)決定投資機(jī)器人項(xiàng)目的目的不是看這一活動會給學(xué)生的成長帶來什么,而是看比賽中能拿到什么樣的成績,能否為學(xué)校“爭門面”,而社會、家長看重的往往也是這一點(diǎn)。有些學(xué)校買了幾臺機(jī)器人,當(dāng)年比賽成績不理想,結(jié)果來年就連正常的機(jī)器人活動必需的零配件也不給了。家長也怕影響孩子學(xué)習(xí)。
通過這幾年的工作和取得的成績,領(lǐng)導(dǎo)和家長能夠逐步認(rèn)識到,學(xué)生在機(jī)器人活動中獲得了多方面能力的培養(yǎng)。
團(tuán)隊(duì)合作能力
一個(gè)成功團(tuán)隊(duì)中的每個(gè)隊(duì)員必須具有合作精神,而開展機(jī)器人興趣小組活動中就是培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作能力的最佳平臺。活動要求圍繞機(jī)器人調(diào)試、場地準(zhǔn)備,無不體現(xiàn)學(xué)生之間的配合,促使學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、吃苦耐勞的精神,以及團(tuán)隊(duì)合作、友愛互助的作風(fēng)和科技創(chuàng)新的熱情。
創(chuàng)新能力
引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行富有創(chuàng)造性的各種機(jī)器人搭建,鼓勵(lì)學(xué)生勇于探索,使用與眾不同的方法、思路,對學(xué)生有創(chuàng)意的想法或做法,教師全力支持,這樣既鍛煉了學(xué)生的創(chuàng)新能力,培養(yǎng)和激發(fā)了學(xué)生的創(chuàng)新精神,也提高了他們的綜合素質(zhì)。
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo),全系統(tǒng)的同事們:
金牛辭歲,福虎拱門。伴隨著新春的喜慶氣息,我們即將邁步跨入__年,值此新年到來之際,我謹(jǐn)代表__分公司全體員工向一年來努力奮斗在工作崗位上的全體神通人,致以最誠摯的新年祝福和最崇高的敬意!向關(guān)心__分公司發(fā)展,給予__分公司幫助、指導(dǎo)的總公司領(lǐng)導(dǎo)及兄弟公司同仁們致以最衷心的感謝!
歲月流金,盛世豐年。與之握手告別的__年,在總公司黨委及領(lǐng)導(dǎo)班子的正確領(lǐng)導(dǎo)下,全體神通人團(tuán)結(jié)一心,精誠合作,愛崗敬業(yè),努力奮斗。確定了以“__通”、“神通”、“神通e家”以及“電信業(yè)務(wù)”為核心的業(yè)務(wù)體系;明確了品牌建設(shè)是__通信發(fā)展根基、商業(yè)模式是__通信發(fā)展靈魂的經(jīng)營戰(zhàn)略。全系統(tǒng)思想意識不斷創(chuàng)新,風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)一步規(guī)范,客戶服務(wù)進(jìn)一步細(xì)致周到,市場拓展力度不斷加強(qiáng),取得了一些成績和進(jìn)步,完成了走向市場的各項(xiàng)基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作,展現(xiàn)了神通人的精神風(fēng)貌。
“千秋大業(yè),實(shí)干為基,宏偉藍(lán)圖,落實(shí)為要”,在即將到來的__年,面對百舸爭流、千帆競渡的企業(yè)發(fā)展形勢,我們必須繼續(xù)努力,圍繞在以何晨光同志為首的總公司領(lǐng)導(dǎo)班子周圍,牢牢把握__通信商業(yè)模式,在業(yè)務(wù)特色上做文章,在業(yè)務(wù)內(nèi)涵建設(shè)上下功夫,在提升水平上動腦筋,進(jìn)一步提高科學(xué)管理水平,全力打造“神通”服務(wù)業(yè)務(wù)品牌,努力開展“__通業(yè)務(wù)”,“神通e家業(yè)務(wù)”和“電信業(yè)務(wù)”,促進(jìn)公司又快又好的發(fā)展。
古人云:“器大者聲必閎,志高者意必遠(yuǎn)”。全體同仁們:讓我們在新的一年里,團(tuán)結(jié)一心,眾志成城,共同譜寫__通信發(fā)展的新詩篇,共同繪制__通信事業(yè)更為燦爛的明天!
春節(jié)過年節(jié)日致辭
尊敬的各位同事、各位同仁:
今天,我們歡聚一堂,共賀元旦佳節(jié)。在這辭舊迎新的美好時(shí)刻,我謹(jǐn)代表學(xué)校及所有班子成員,向?qū)嶒?yàn)小學(xué)的各位老師和同學(xué)表示節(jié)日的問候和祝福。
今天我想用三個(gè)詞語來表達(dá)此時(shí)的心聲:那就是感謝、感動、感恩!
感謝一年來全體教職員工恪盡職守,踐行了“滿意在校園、敬業(yè)在崗位”的誓言,創(chuàng)造了一個(gè)又一個(gè)佳績。本年度,我校承辦了xx省體育現(xiàn)場會,獲得了國際田聯(lián)少兒趣味田徑實(shí)驗(yàn)學(xué)校、省市級文明校園、市德育先進(jìn)集體等榮譽(yù)稱號。獲得的獎項(xiàng)有:荷球獲全國錦標(biāo)賽冠軍;足球獲市區(qū)比賽第一名;長跑獲區(qū)第一名;合唱、經(jīng)典誦讀獲區(qū)一等獎;3項(xiàng)科研課題圓滿結(jié)題;xxx等7人獲得國家級、省級優(yōu)秀課。xxx、xxx等同學(xué)獲市三好學(xué)生、優(yōu)秀學(xué)生干部等稱號。在讀書、書畫、演講等各級各類大賽中,我校均獲優(yōu)秀組織獎。
面對取得的成績,留下更多的是感動。感動在烈日炎炎的夏季,寒風(fēng)凜冽的冬日,體育組的老師和同學(xué)們揮汗如雨的身影;感動于每一個(gè)社團(tuán)活動、每一項(xiàng)材料整理背后大家所付出的努力,感動于三尺講臺上老師們忘我的投入,才迎來了實(shí)驗(yàn)小學(xué)的碩果累累、百花齊放。
真的感恩我們的老師,以愛人之心去做事;感恩我們的同學(xué),以感恩之心去做人;感恩我們生活在實(shí)驗(yàn)小學(xué)這個(gè)團(tuán)結(jié)奮進(jìn)的集體之中。
感謝、感動、感恩,我們時(shí)時(shí)刻刻都身同感受,那么,就讓我們共同祝愿:
同學(xué)們在新的一年里天天進(jìn)步、學(xué)有所成!老師們?nèi)f事如意、闔家幸福!
衷心地祝福我們的學(xué)校在未來的日子里紅紅火火、蒸蒸日上!
謝謝大家!
春節(jié)過年節(jié)日致辭
20xx,悄悄地遠(yuǎn)去,這一年你的心態(tài)是否有所轉(zhuǎn)變不再奢望以往的“繁華”再現(xiàn),一切都?xì)w于平常,回歸現(xiàn)實(shí)。也許還有點(diǎn)煎熬,主要是賺鈔票的速度趕不上花。
這一年,大家應(yīng)當(dāng)徹底認(rèn)清了目前經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)狀,放棄“抵抗”,這次肯定不是簡單的經(jīng)濟(jì)周期的起伏,而是各種因素綜合影響的歷史性轉(zhuǎn)折。
當(dāng)“巔狂”不再,資本也回歸了理性,人們也不再對“互聯(lián)網(wǎng)+”過渡地“崇拜或恐慌”,但互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)是人們生活中,實(shí)實(shí)在在的一個(gè)好用的工具。再暢想一下,接下來的那一波狂潮必然是人工智能,但還有一段較長的路要走。
當(dāng)經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展后的滯脹和轉(zhuǎn)型期,全民創(chuàng)業(yè)狂潮也已退去,“厲害了我的國”經(jīng)過“中興事件”自信心碎一地,在世界舞臺上重新認(rèn)清了自我。
不管什么行業(yè),做任何事,都該回歸產(chǎn)品與服務(wù)的品質(zhì)本身,才能在不斷開放的世界中長久生存,無論表面的花樣怎樣玩,這都是不變的法則。
20xx年,我們在焦慮中徘徊,有太多文化名人的離去,讓人頓感憂傷與虛無,但第二天還是繼續(xù)在各自的現(xiàn)實(shí)中焦慮。
如今大多數(shù)人,不再是溫飽問題,而是心態(tài)與心愿的問題,如何能在各自的精神世界里暢游
順勢而為
不要,回望過去戀戀不舍;
還是,規(guī)劃明天好好踐行。