基于梯度培养的智慧课堂在线系统研究与应用

邓明阳

摘  要：在多学科深度交叉融合的发展趋势下，行业技术更新频率与课程体系、教学内容的更新频率不同步，是制约人才培养质量的关键因素。以车辆工程专业作为试点，结合校企联盟合作办学特色，比对企业所需人才标准，修订人才梯度培养方案，将分层教学引入智慧课堂云平台系统的开发中，依据课程群分类按照模块内容难度分级来整合、梳理现有线上、线下教学资源;按照教育专题重构校企合作模块并嵌入平台，依托平台引导学生进行自主学习。

关键词：教育创新;教育云平台;智慧课堂;梯度培养;分层教学

中图分类号：G642     文献标识码：A    文章编号：2096-3769（2020）05-087-05

物联网的发展和云计算的广泛应用，为教学和培训带来一场革命，采用互联网和云计算等新技术，开发基于人才梯度培养的智慧型教育云平台，以服务于线下课程教学，不仅能解决日常理论教学枯燥脱节的难题，还为校内实训、专业实习、入职培训等环节提供一种校企对接平台[1];打破时空束缚，通过互联互通的教育共享资源平台，打通高校之间、高校和企业之间孤岛式教育的数据通道，以优化高等教育原有各阶段的教学资源和教学模式[2]。在校生根据自己的成长目标和职业规划，通过该平台按需自主学习，形成良性循环，对智慧教育发展和高度匹配企业人才需求意义重大[3]。

一、在线教育云服务系统构建的基本框架

教育云服务系统主要将大学各个阶段所需教育资源（教材、多媒体、网络资源、线下资源）有机整合，以高度匹配学生个性发展，有效对接企业人才需求和企业创新技术为目标。梳理现有资源与所需资源的差距，建立核心资源大数据中心，按照专业梯度人才培养要求，以课程群为单元，一边教学一边积累和发展云平台，一边提出需求，一边研究供给、供求互动互通，不断完善发展。基于共享教育云服务平台面向在校生对接市场的梯度人才培养路径和面向联盟企业员工的社会服务实施路径，校企联盟专题再教育模块与在校生的教学实现互补。该平台的线上资源库由五个部分组成，见图1所示。

1.整合现有理论教学资源

将传统教学中的精品课程资源进行梳理，电子化精品教材配有多媒體课件、教学大纲、教案和练习测验等;将校内外的说课资源、公开课资源一并整合;补充添加日常教学视频，每个学校就特色专业整合成优势教学资源，不同学校形成不同学科资源体系，以充分利用现有教学资源。

2.构建线下实训资源电子化系统

为加大日常实训教学力度，提高学生的实践动手能力，将理论教学资源同实训资源相结合，挖掘、引入与理论教学内容相对应的实践资源，对比传统教学，改变以教学为主的填鸭式操作示范，鼓励学生大胆动手，验证理论，并激发乐趣创新发明，引导学生自己动手解决实践问题。可以跨班级、跨专业进行学科内实践比赛并共享实践资源，理论课教师讲授知识，实训课学生通过实践操作来交流心得，穿插安排理论与实践课程，小组式实训与对比，提高学生兴趣，形成实训资源库，不仅教学相长，还可以有效掌握理论知识和提高实践动手能力。

3.搭建线上数字化仿真实践资源

理论研究、设计开发、工程应用和统计分析等研究工作首先是借助计算机软件进行辅助设计、仿真来实现可行性、预期效果的验证。为了增强学生对数字化软件的操作和应用能力、满足企业的用人需要，应搭建本专业线上数字化仿真实践子系统，便于学生根据自身需要，自主进行在线学习。得到企业检验合格后，应不定期到企业进行数字化应用实践。

4.创建知识检验图谱反馈子系统

知识检验图谱反馈子系统是一款有效反馈学生对知识点和实践操作理解、掌握程度的有力工具，相比较线下作业仅仅打分后无法对掌握不透彻知识点的再学习，该系统可以弥补对知识重新认知的教学反馈系统。学生通过在线作业和测验进行自我检测，针对没有掌握的知识点，该系统主动推送与该知识点相关的所有资源，通过学习理论课资源、观看实验实训操作和作业讲解，重新加深对知识点的理解，再通过同步测试检验学习成果。通过线上作业，教师可以发现教学中学生不容易掌握的知识点，因材施教聚焦教学重点、难点，并改进教学方法，不断提升教学水平和学生的学习成果。

5.深化校企合作、资源对接

新技术发展的速度远比教育教学更新的速度快，为适应社会岗位需要，可以安排不定期企业实习，掌握目标岗位的通用新技术。教师不定期学习新技术，面向学生的职业规划开展企业专题培训，一方面激发学生职业目标的驱动力和个性化发展，有的放矢地学习和就业，提升学生的获得感;另一方面为企业输送职业人才，节省入职培训时间，节省成本，增强企业核心竞争力。此外，通过深化校企合作制定人才培养方案，开发专业课程体系资源并不断更新技术，培养课程群教师团队，缩短校企对接时间，不断深化产教融合的互派、互培、互动机制，互利双赢共同发展。

二、在线教育云服务系统的构建

在线教育云服务系统平台的主要创新在于数据的互联互通，利用数据挖掘技术，根据需求通过智能化检索推送所需资源，实现供需关系的高度匹配，提高资源供给的有效性和精准性[4]，提升学习的目标性和高效性。教育云服务系统由操作界面、应用层、数据层和基础层构成，如图2所示。其核心是通过整合不同数据库，建立数据仓库，通过用户界面动作按钮或语音输入完成对数据仓库数据流操作指令的输入，通过数据挖掘技术，实现智能化检索、推送，操作与数据调用之间的数据流传输通过总线完成，数据积累在使用过程中不断迭代积累，云数据分层流向管理。

1.构建学习者在线理论学习与实操训练数据仓库

经过近十多年的发展，教材的出版与更新已经转向电子化和数字化，各高校的数字图书馆越来越受广大师生的欢迎，借助互联网，经过各高校、出版社和合作企业的共同努力，使得数字图书普惠到校园、企业和社会其他单位。随着多媒体终端的放开，移动终端的阅读量会有很大的提升空间，打破原有阅读模式以及时间和空间的束缚，数字化终端可以成为工作和学习的随身图书馆，出版社和高校的录入终端成为再教育学习知识的重要来源。在校生也可以随时随地享受校园网带来的便利[5]。

利用数据仓库技术，整合、优化电子教学资源，如教材、PPT、动画、视频、精品课程、慕课、公开课等资源，以课程群为建设单元，重组、构建“理论知识数据仓库”;采集线下实训资源、实验资源、课程设计资源，将其电子化梳理后，建立与理论课程群相对应的“线上实践操作数据仓库”;挖掘专业内主流的具有设计、分析、开发、工程计算等功能的计算机仿真软件，创建专业内数字化仿真实践资源，建立“线上数字化仿真实践数据仓库”。由上述理论知识、线上实践操作和线上数字化仿真实践三个数据仓库共同组建学习者在线理论学习与实操训练数据仓库（简称“学习者在线训练数据仓库”）。

2.建立学习者在线训练反馈数据仓库，改革大数据分析辅助教学

长期的教学实践证明，知识检验是教学相长的最好反馈平台，通过知识检验系统，学生能够清楚认识到没有被理解、深入掌握的知识点，但是线下平时作业测验仅仅是打分和简要讲解，无法针对个人对没掌握的知识进行高效地再学习，有针对性地查缺补漏。为此经过线下教学长期积累的课程测试题库、课程设计答辩题库、实训考核题库和仿真考核题库，梳理、整合、重组下线题库，构建“线上三级式学习者训练反馈数据仓库”，实现人才的梯度培养。本数据仓库针对没有掌握的内容，智能推送高度匹配的多种形式学习资源，便于学生自主再学习。通过不同教师对同一知识点的讲授进行深挖再学习，再通过在线检验系统，对同一个知识点反复检验掌握程度，学生不断挑战自我能力，成功晋级为高级水平。而参加共享资源的高校教师，通过大数据分析技术给予学生在线检验结果的记录反馈，可以形成一张学生自我成长图谱、教学知识难度点拓扑图和数据分析结果报告，能准确反映学生对知识点的掌握程度、努力情况、学习态度和进步的速度、程度，不断改进教学方法，提升教学效果，形成教与学的良性循环。

3.建立在线校企专题学习数据仓库

经过长期且日渐深入的校企合作，校企联合开发了“了解行业、走入企业、企业实习、职业规划、入职培训、新技术培训、做精品的创造者、企业工匠精神”等专题教学，将其进行梳理转化为电子资源，搭建“在线校企专题学习数据仓库”。

借助该平台，开放新技术推广，师生共同学习。对于科研院校的新技术推广，鼓励在校师生、企业职员和社会人员参与再教育学习，只要注册账号的学员均可发表作品阐述对新技术的理解，同时开放交流版块、测试板块和创新应用板块，加速新技术的推广和应用，形成“学习-实践应用-再学习”的良性上升循环[6]，将新技术快速普及到校师生和应用单位，缩短企业单独培训和定向推广的时间，尤其能使高年级学生、实训教师和准实习生快速掌握新技术，快速融入企业。

三、教育云服务在车辆工程专业教学中的应用

车辆工程专业作为与时代科技发展密切联系的特色专业，面临产业革命，向智能物联网化和新能源两大主流方向发展，具有技术更新快、跨學科、多学科交叉融合的特点，车辆工程专业面临知识更新迭代速度快、准毕业生入职培训时间长、入职持续学习强度高、入职后学习途径狭窄等困惑。为提高在校生专业知识掌握水平、专业前沿理论与应用的定向提升和未来职业竞争力，为毕业生进修再锻造提供平台途径，压缩企业入职培训成本和人员培养成本，率先在车辆工程专业中应用智慧型教育云服务平台试点应用，分享积累经验，为其他专业提供借鉴和参考。以车辆工程专业为例，教育云服务平台见图3所示。

1.整合车辆工程专业资源

作为机械工程分支，车辆工程专业的建设历经数次改革，发展过程积累了丰富的教学资源，为初步建成车辆工程智慧型教育云平台，率先从教学资源入手梳理资源目录库。按照十三五专业发展规划和新工科建设思想，以优化、整合后的专业课程体系为主线，植入多年沉淀的专业经典课程资源、最新权威专业教材和多媒体课件，配以教学实训视频、仿真实践资源，梳理、整合、重组成车辆工程教学资源库，如表1所示。同时，对接数字化图书馆，经过长期的教学实践积累，将日常教学中的推荐教材、参考教材、多媒体教学、精品课程、实训讲解及操作手册、校内实习大纲等资源不断更新，完善目录库资源以备调用。

用户可以通过移动端登陆APP，也可利用PC具体学习，对教学和生产中的问题展开交流，每个终端就是一个可移动的图书馆和智囊团，教育推动生产，生产助力教育[7]。

2.在线检验反馈系统的使用

开发知识点应用系统，每个学生课后利用线上系统提交作业，自动打分反馈，通过学校内车辆工程专业不同教师对同一个知识点的讲解，以及其他高校精品课的教学资源，反复讲解、练习，达到学员满意。同时，专业教室可以根据学生使用作业反馈系统的结果统计，利用大数据分系统，形成一张知识点难易程度不同的拓扑图，在日后的教学和练习中有针对性地安排教学。对于学生喜欢的教学方法和讲解技巧，可以作为本校车辆工程精品课的优点继续发扬，做到教学相长的良性循环。

3.校企合作引领汽车新技术推广

通过与国内著名汽车企业合作建立校企合作平台，车企研发单位和学校科研单位共同努力推广新技术，专业骨干教师通过企业的技术培训定期完善教学计划，培养专业技能和基础能力强的优秀毕业生。企业通过平台检验反馈，可主动选择掌握适合企业新技术的毕业生，节省入职培训的成本，同时将实际生产中的问题和重点环节反馈给合作学校，助力合作高校培养优秀订单式毕业生。对于企业再教育培训，也可以选择合作高校中教学质量好的合作专业，双方深化合作，共同进步[8]。

4.建立教育云服务平台，扩大校企联盟

建立“一平台，一中心”模式的教育云服务平台，通过不同地区的高校形成车辆工程专业共享资源库，同一汽、上海大众等车企合作，交叉式发展，不同的高校选择不同的企业交流，不同的企业选择合适的车辆工程专业相互学习，教育云与企业生产互联互通，所有资源共享一个平台，校企合作资源共享。

传统教育是基础，教育云服务是提升，教育不仅在学校，也在企业，每个用户都是平台的使用者和管理者。教育云不仅能实现高等教育人才的梯度培养，也利于因材施教的课程分层教学落地，还能激发学生制定成长目标并自主学习。此外，以企业人才需求为导向，通过校企联盟专题模块有的放矢培养学生专业技能，实现学生零距离对接企业岗位，增强学生的学习动力和自信，降低企业运营成本，实现校企联盟深度融合、良性发展。良性的校企合作就是强强联合，可有效平衡教育在地域、师资和学生差异上的资源限制，对提高教学水平、促进企业发展都有深远意义。

参考文献：

[1]武峥.云计算技术在教育资源公共服务平台的应用研究[J]. 中国电化教育，2018（2）：107-111.

[2]周鹏，李环，刘佩文，等.基于大数据的教育云服务绩效评价研究[J].中国电化教育， 2018， 377（6）：22-28.

[3]杨兵，卢国庆，曹树真，等.在线学习系统数据可视化评价标准研究[J].中国远程教育， 2017（12）：54-61.

[4]刘亚玲.基于数字教学资源平台的教师信息化教学能力提升[J].学周刊， 2019， 386（2）：150-151.

[5]钟彩顺， Samantha， J.Hellmuth. 面向创新型学术学习空间建构的课程作业反馈——英国约克大学“英语韵律学”的个案研究[J].外语界， 2017（3）：30-38.

[6]张永辉， 赵炜华， 吴玲，等.应用型本科汽车服务工程专业课程体系构建研究[J].高教学刊， 2019， 98（2）：57-59.

[7]吴志军， 李晔， 曹静，等. 同济大学车辆工程领域全日制专业学位研究生校企联合培养模式的探索[J]. 学位与研究生教育， 2012（8）：36-39.

[8]舒忠梅， 屈琼斐. 基于教育数据挖掘的大学生学习成果分析[J]. 东北大学学报（社会科学版）， 2014， 16（3）：309-314.