工业软件人才深度技能培养模式研究

韦存存　葛茜倩

摘 要：2015年，中国推出"中国制造2025"计划，工业软件是智能制造的神经中枢，研究培养"中国制造 2025"工业软件人才对于推动"两化"深度融合，加快工业转型升级，实现"中国智造"具有极其重要的意义。本文以SPOC资源为平台，以深度学习为指导，构建面向工业软件人才的深度技能培养模式，加深学生对知识的深度理解，提高学生技能的熟练度、提升工业软件开发技能的掌握层次。

关键词：工业软件；中国制造2025；深度技能；人才培养；技能培养

1 引言

2015年5月19日， 国务院正式印发《中国制造2025》，由此掀起了新一轮的中国制造业升级的热潮， 这是传统制造业转型升级、推动制造大国向制造强国跨越的重大机遇。工业软件是智能制造的大脑、核心，是国家制造业竞争力根本所在，工业软件发展水平决定了智能制造的水平[1]。目前工业软件相关人才也极度紧缺，相关开发人才也是依靠自学或者相关培训机构培养出来的，数量有限，而且没有经过体系化的学习，缺少在实际工业项目中进行演练、操作机会，动手能力及实践技能都不能满足工业软件的用人标准及要求，无法实现就业的无缝链接[2]。

当今数字化、网络化、智能化的学习方式逐渐盛行，专业核心课程普遍开展了小班化、信息化教学，但学生的知识和技能并没有实质性较大提高，掌握的技能常停留在浅层技能层面，技能掌握的深度往往达不到用人单位需求。我国e-Learning对于支持教与学，促进个性化学习和实现高阶技能培养目标尚存在较大差距，学习资源与网络学习活动并未有显著的创新，学习积极性与自控能力均处于较低水平。数字化学习所伴随的碎片化、多任务与浅层思考现象，给学习带来多样性和便利性的同时，容易导致技能培养缺乏深度的问题。MOOC是单一的在线教育，同样存在学习深度问题，MOOC的优质教育资源和学习过程为学习者带来了全新的学习体验，但因呈现方式单调、针对性指导缺失、在线参与度不足、在线实训不足，不能满足个性化学习需求等导致学习者难以熟练掌握技能，技能程度属于较低层次。然而，信息技术在实际教学中的应用逐渐从边缘化走向内涵式，通过深度学习掌握深度技能视为信息化教学的主要目标与诉求之一。当前，在线教育与线下实体教学相结合的一种混合式教学模式——SPOC（小规模限制性在线课程），逐渐成为一种受欢迎的教学模式。在此背景下，如何利用SPOC资源，通过深度学习，构建面向工业软件人才的深度技能培养模式，以大力提高学生实践能力，是本文研究的主要目的。

2 深度学习和深度技能

Lorin W.Anderson阐述了认知维度层次划分理论，该理论蕴含学习有深浅层次之分的观点。此后，Ference Marton 和 Roger Saljo于1976 年发表了《学习的本质区别：结果和过程》一文，创造性地提出并阐释了深度学习（Deep Learning）和浅层学习（Surface Learning）这两个相对应的概念。Biggs、Ramsden、Entwistle等学者从不同角度探讨了深度学习，认为深度学习体现为学生致力于运用多样化的学习策略，如广泛阅读、交流互动、资源整合、系统思考、情境學习等，以达到对知识的深层理解。Eric Jensen和LeAnn Nickelsen认为，深度学习是指新知识的获得或技能的掌握必须经过一步以上的学习过程和高水平的分析与加工，学生才能以改变思想观念、自我控制力或行为的方式来应用这些知识和技能。

国内学者张治勇认为，深度学习是一种提高学生自主学习能力、实践能力和创新能力的学习方式[3]。冯锐等认为，深度学习强调知识的主动理解而非被动记忆，强调对知识的批判性思考而非一味地接受，强调新旧知识之间的关联而非孤立存在，强调知识的迁移应用。深度学习的实质是结构性与非结构性知识意义的建构过程，最终目的是发展学生的高阶思维能力。简言之，深度学习是一种主动探究性的学习方式，要求学生进行深度的信息加工、主动的知识建构、批判性的高阶思维、有效的知识转化与迁移应用及实际问题的解决。

广度技能指任职者不仅能够在自己的职位范围内完成各种任务，而且能够在完成本职位之外的其他职位需要完成的一般性工作任务。深度技能指通过在一个范围较为明确的具有一定专业性的技术或专业领域中不断积累而形成的专业知识、技能和经验。由此可见，深度学习是掌握深度技能的有效途径之一。

综上所述，从当前国内外学者的研究视角上看，国内针对SPOC 仍侧重于SPOC 特征、内涵和教学方式等研究，尚缺乏专门针对SPOC 混合式学习环境下，利用深度学习的思想促进学习者深度技能培养的研究；在研究路径层面，缺少对所构建的策略和模式作用于深度技能培养进行实证分析和研究。同时，当前高校和企业应用中的SPOC 混合式教学，仍然是基于行为主义理论，对混合式教学理解不深入，侧重于知识传播与复制，在深度技能培养，技能的创新与迁移、技能线上线下的训练、技能个性化培养方面仍存在不足。

3 深度技能的核心要素

在工业化和信息化加速融合时代，在深度技能是高职学生从事工业软件开发必须具备的发展性能力，这些能力可以让学生在已有基本技能基础上，灵活地掌握和应用这些技能去解决工业软件开发中遇到的新问题，新情况。深度技能主要包括认知技能、社会技能和发展技能三大方面[4]，掌握核心技能、发现、分析和解决问题技能、归纳能力、有效沟通、协同作业、抗压缓压、审辨反思、技能迁移和创新八个维度的深度技能。

4 SPOC环境下的深度技能培养的过程模型

工业软件开发的深度技能培养可以分为技能准备、技能探索、技能训练、技能鉴定等四个递进与循环的过程。

（1）技能准备

技能准备是深度技能培养的前提与基础，主要包括训前分析和评估、明确技能培养目标与内容、营造积极的训练氛围。

训前分析和评估。训前分析包括学情分析与实训环境分析。前者主要分析学生的学习基础、技能基础、兴趣、学习动机、前期使用SPOC平台情况因素；后者主要分析SPOC平台与实训的硬件、软件环境情况。 训前评估包括主要包含教师自我评估与学生评估。通过教学平台的统计分析功能对学生进行调查，评估实训内容的难易程度、实用性、实战性、趣味性、展现风格及视频制作质量等。

明确技能培养目标与内容。教师在了解学生情况和已有技能的基础上确定培养目标，根据培养目标制定技能训练计划、技能训练大纲，设计SPOC技能训练内容及呈现方式。

营造积极的实训氛围。深度技能的培养既是个体感知、实践、记忆、反思与评价等的认知过程，又是工学结合、创新实践与社会体验的社会技能建构过程。教师通过加强对SPOC教学平台的功能与流程的宣传，塑造积极、轻松、愉悦、实用的实训文化，激发学生技能训练的热情与动力[5]。

（2）技能探索

深度技能培养是一种建构性过程，在一定程度上体现了过程性、职业性、累积性、鉴定性、反思性、目标性等建构主义理论的核心概念。技能的初步构建主要发生在学生课前观看视频并跟随完成相关实训练习和课堂导学练习。a.学生课前自主观看实训视频，并跟着完成相应训练，进行技能的初步建构。通过思考视频中的嵌入问题与训练，逐渐增大理解的范围与建构的程度。而对于未能解决的问题通过网络查询与其他学生或者教师交流，尝试自己解决，可以激发学生的探究问题的动力，促进学生解决问题的能力，有利于加深新旧技能的联系与新技能的进一步理解与建构。在视频的最后，可设计具有探索性的问题，引导学生讨论当前方案是否为最优方案，培养探索性、批判性思维，逐渐深化技能构建的层次。b.教师收集学生课前技能训练中的疑点、难点或共性问题，在课堂上讲解或演示，引导学生将新知识、技能整合到原有的认知结构中，包含新旧技能和信息的联系与整合，经吸收和消化，巩固、重建认知结构，从而深化对新的技能的理解与长期保持。教师通过项目、任务驱动，抛出新问题供学生深入思考与共同探讨，形成技能主动构建、交叉学科知识掌握的良性循环[6]。

（3）技能训练

技能训练主要通过线上线下完成。深度技能培养是一种问题导向的技能学习，也是一种基于实践的探究性训练。教师通过组织和企业实践紧密联系的实训项目，引导学生自主训练、合作训练；课外，学生通过在线虚拟实训平台实现7*24的无场地及设备限制的训练。学生在训练中感受、领悟、构建知识，将知识转化为技能，并通过在复杂、变幻莫测的职业情境中训练和应用技能，把所学的理论知识迁移应用到真实项目与实际问题中，实现对新技能的深度理解与内化。随着学生训练与思考的深入，学生对问题的理解也进一步深化，通过师生面对面交互，促进思维碰撞，增进学生自我反思与对新情境的深入理解。在深入理解新工作情境的基础上，关注解决问题所需的核心知识和技能，理解复杂概念、深层知识等非结构化知识，能在类似的职业情境中举一反三、融会贯通，解决复杂的、随机性较强工作环境中的疑难杂症，实现技能的重组性迁移应用与创造。

（4）技能鉴定

技能鉴定与评价阶段以现场技能考核为主，在线云端智能评价为辅。技能鉴定与评价可以促进学生对技能训练过程与结果的反思，培养学生的审辨性、发散性思维，提升学生深度反思的能力。a.教师通过建立评技能价考核机制，鼓励学生对自己以及他人的作品与实训成果进行分析、评价，可以采用讨论、评比、情景测试、项目评价等多种方式，营造良好的课堂评价氛围。在评价中，主要关注学生的技能的熟练度、复杂度、精密度和完成的质量。b.创设批判性的评价情境。评价过程是一种社会技能培养的过程，使学习对象意义呈现的过程，同时也是一种使学生观点立场形成和认识框架重塑的过程。社会技能包括沟通、协作过程，其基本要素有断言、讨论、争辩。教师在技能培养过程中要主动引导学生、启发学生从不同方向寻找解决方案，以技能需要创新的态度来对待各种问题，彻底打破惯性思维的解决模式，培养学生的发散性思维与创新思维。

我们常说的 “做中学”思想是深度技能培养设计的依据，它不但将学生与社会境脉联系在一起，也将学生神经网络的输出与输入联系起来，使得深度技能培养形成一个 “闭环” ，学生正是在这种 “闭環”的循环迭代中逐层抽象，形成深度技能。

5 总结

本文以深度学习、混合学习理论、联通主义学习理论、终身学习、等理论为指导，以理论探讨和实践调查为研究依据，构建SPOC环境下的深度技能培养模式，以提高学习者的技能掌握深度、熟练度及创新水平。并从研究路径上对深度技能培养模式的效果进行实证研究，验证其有效性和可行性。

参考文献：

[1] 张峰. 工业软件——推进智能制造的原动力[J]. 智慧工厂， 2016（12）：36-37.

[2] 张盖伦. 中航工业专家直言"中国制造2025"隐忧：缺少自主高端工业软件及人才！[J]. 中国机电工业， 2017（4）：76-76.

[3] 张治勇， 李国庆. 学习性评价.：深度学习的有效路[J]. 现代远距离教育， 2013（1）：31-37.

[4] 韦存存， 葛茜倩. 阻碍学生掌握深度技能成因与对策分析[J]. 教育科学（全文版）， 2017（12）：242-242.

[5] 杨玉琴， 倪娟. 美国“深度学习联盟”：指向21世纪技能的学校变革[J]. 当代教育科学， 2016（24）：37-41.

[6] 刘红晶， 谭良. SPOC助学群组促进深度学习的策略和方法研究[J]. 电化教育研究， 2017（2）：73-81.

基金项目： 宁波市2018年度哲学社会科学规划课题阶段性研究成果（G18-ZXLL18）；2018年浙江省教育科学规划研究课题阶段研究成果（2018CSG243）