基于“莫比乌斯环”的高职智慧化学习空间构建与应用研究

王 琰

(南京科技职业学院,江苏 南京 210048)

0 引言

“职教20条”指出要适应“‘互联网+职业教育’发展需求,运用现代信息技术改进教学方式方法,推进虚拟工厂等网络学习空间建设和普遍应用”[1-2],这为职业教育教学改革提供了实践方案。现代信息技术正在不断深入职业教育领域,深刻改变着职业教育课堂生态,使得智慧课堂成为智慧教育研究的重要方向之一,而智慧化学习空间建设与应用则是智慧课堂的实践载体,具有重要的研究和应用价值。本文以智能控制技术专业群为例,将信息技术与课堂教学深度融合,构建一种符合高职教育特点的基于“莫比乌斯环”的智慧化学习空间,旨在体现学习空间组成要素的融合性和智慧性;并从重构学习环境、变革教学模式、重塑教学评价3个方面阐述智慧化学习空间的应用目标,从信息技术、教学标准、教学资源、教学团队4个方面分析智慧化学习空间的应用保障。

1 “莫比乌斯环”式智慧化学习空间构建

“莫比乌斯环”由德国数学家于1858年发现,就是把一根纸条扭转180°后两头再粘接起来做成的纸带圈,不必跨过它的边缘便可通过整个曲面,“莫比乌斯环”象征着“融合”和“永恒”。“莫比乌斯环”式智慧化学习空间将信息技术与高职教育、职业性和教育性价值深度融合,以信息技术为支撑,以推进产教融合、校企合作人才培养机制创新为宗旨,充分体现高职教育特点,信息技术支撑智慧生成,人才培养机制实现职业技能和技术素养。依托物理空间、资源空间以及交互空间三大学习环境,提供虚拟仿真、在线学习、交互互动、教学诊断等应用服务。在教学环境、教学模式和教学评价等方面体现职业教育能力本位、就业导向、知行合一的育人模式。“莫比乌斯环”式智慧化学习空间框架如图1所示。

图1 “莫比乌斯环”式智慧化学习空间框架

“莫比乌斯环”式学习空间是智慧生成与职业技能、技术素养达成度的融合,从宏观上包含两部分内容。一是空间“外”部精准对接产业链与岗位群需求,落实校企合作、工学结合的人才培养创新模式,与地区行业企业开展实质性的合作,坚持价值引领、知识传授、技术技能培养三位一体,重构与升级专业群课程体系,实现课程内容与职业能力标准的有机对接。整合、升级改造、集成创新优质资源,实现校企共建共享共育机制。二是空间“内”部利用智能化云平台在智能控制技术专业群间实现资源共建、共享、互动和再生成,建设共享型专业群数字化资源库,全面提升教学效率。借助虚拟现实等信息技术打造线下实体、线上虚拟的虚拟仿真实训系统,实现理实一体化的智慧课堂模式。学习空间达到内外浑然一体,深度融合。在信息技术智能化的软硬件环境的支撑下,实现智慧学习空间教与学的环境构建;在校企合作、共建共享型教学数字化资源库的支撑下,实现智慧学习空间教与学的价值应用。学生在“莫比乌斯环”式学习空间中多途径地掌握知识,培养创新精神、实践能力以及价值观念,让技术助力学习,让学习真实发生,从而促进学生智慧生成。

2 “莫比乌斯环”式智慧化学习空间应用目标

2.1 重构学习环境,构筑智慧教学主阵地

“莫比乌斯环”式智慧学习空间的学习环境是智慧课堂的主阵地,重构学习环境,充分考虑职业性、实践性、过程性、智能性要求[3],在物理学习空间的基础上,将资源空间和社交空间引入学习过程,运用技术创新构筑“物理空间+资源空间+交互空间”三位一体的智慧教学环境,实现学习环境的重构。

首先,物理空间提供设施支撑环境。即教学场所、网络基础设施、数据中心等硬件系统以及与之匹配的软件资源,实现教学环境的互联、感知和监控等必备功能。物理空间以云物大智(即云计算、物联网、大数据、智能化)为技术工具,以智能云平台为核心,支持虚实融合、理实一体、线上线下相结合、课内课外一体化的创新教学模式应用。其次,资源空间提供资源服务环境。智能控制技术专业群主要为装备制造产业的发展提供自动化、智能化类的人才支撑,因此,在云物大智与智能制造装备和智能系统融合背景下,精准对接企业行业需求和最新技术,建设契合智能制造企业所需的、满足信息化教学要求的立体化教学资源库具有重要的现实价值,利用云平台实现教学资源的共建、共享和再生成。最后,交互空间实现学习空间应用。交互空间即社交空间,利用虚拟现实、人工智能等技术将物理空间与资源空间有效整合和应用,实现师生、师师、生生、师徒、人机之间的互动交流。帮助学生多途径多方式获取专业知识和职业技能,为专业教师和企业教师提供动态学情,有利于开展学习指导和教学诊断,落实因材施教,促进教学向着更生动、更有温度的方向发展。

2.2 变革教学模式,促进智慧生成

在智慧化学习环境下无论采用何种信息技术最终都必须指向“学”的变革,以学生为主体,重过程、重教法、重实践,将探究式教学活动贯穿始终,形成教师的“教”和学生的“学”联动交互的教学循环,从而促进师生智慧的生成。智慧化学习空间教学模式以信息技术为支撑,在智慧化学习环境下,打造虚实融合、理实一体、线上线下相结合、课内课外一体化的创新教学模式,依托云平台实施在线开放课程学习、云课堂学习互动以及虚拟仿真实训。智慧化学习空间教学模式如图2所示。

图2 智慧化学习空间教学模式

作为教师,根据教学目标和学情分析,依托信息化教学手段,调用并再生优质教学资源,开发教学任务和实训项目,高效实施课堂教学与管理。课内,教师在线上与线下、虚拟仿真与实际设备、理论与实践之间有序切换,以学生为主体,教师为引导,以项目任务为驱动,通过问题引入、难点启发、小组讨论、实操示范与讲解等教学方法塑造学生专业核心素养,通过即时反馈、考核评价掌握学生学习情况。课外,教师及时开展教学反思和教学诊改,做到因材施教、精准教学。教师充分借助学习平台营造泛在学习环境,补充拓展课堂教学。实现教学应用常态化,将创新创业教育、工匠精神的培育以及课程思政元素有机融入教学过程;并根据专业及课程特点,结合智慧平台和工具不断创新教学方法和教学手段,加强团队协作,开发优质教学资源,提升教育教学水平和效果,推动教师智慧的生成。

作为学生,学生是教学的主体,在智慧化学习环境中多方式多途径获取知识。课内,学生通过边听边练边问,做中学、学中练,深度参与课堂互动、自主探究、协作讨论、实践操作,最终完成学习任务;并在课堂考核和学习过程中反思调整、巩固内化。课外,学生进行在线自主学习并通过云平台与老师、同学进行交流探讨,结合个人实际及兴趣,利用移动学习工具随时随地进行移动式学习和泛在化学习,拓展学习领域。实现“现场学习+远程指导”多种维度、“自学+集训”多种形式、“实际设备+虚拟仿真”多种场景更深内涵的学习和拓展训练。学生在智慧化学习环境中积极转变学习观念,能用、善用信息技术学习工具,主动参与学习研讨和交流,逐渐实现学习应用常态化;并根据自身情况开展个性化学习,在巩固专业知识的基础上,拓展学习空间和思维深度,培养创新创业能力,促进学生的智慧生成。作为合作企业,基于职业教育特点,校企合作企业在智慧化学习空间的应用中具有不可替代的角色,企业为智慧学习提供共享、共建、个性化的技术服务。随着工业4.0、中国制造2025的深入推进,智能控制技术专业群对接区域智能制造产业链、创新链,围绕智能系统与智能装备,以促进就业和服务制造业数字化、网络化、智能化发展需求为导向,以信息化为取向,在以下3个方面将产教融合、校企合作人才培养机制创新与专业群智慧教学改革有机融合。第一,智能控制虚拟仿真实训平台建设。与西门子、熊猫电子、汇川技术、康尼电气、罗克韦尔等知名企业共建专业群虚实一体化实训平台,实现“教学装置、教学资源”云管理。紧跟技术发展,精准对接企业行业标准和技术攻关要求定制虚拟仿真训练模块,基于工作过程系统化设计教学内容,促进学生核心素养的全面提升。第二,企业参与专业和课程建设。建立校企师资互聘互访机制,引进企业技能大师、产业教授参与教学标准的制定、在线教学、技术培训和技术服务,实现专业、课程、教学资源共建。第三,成立智能控制技术服务团队,与学校周边中小微企业校企共建 “协同创新中心”,承接智能生产线调装与升级改造、智能控制技术应用等领域技术服务,开展线上线下相结合的PLC控制技术、工业机器人技术、工业网络技术等技术技能人才的社会培训任务。

2.3 重塑评价方式,提供即时的学情分析

依托云教学平台重塑教学评价方式,实时动态监测教学过程,结合课程性质,采用线上线下、理论和实践相结合的评价模式,通过过程性评价和诊断性评价反馈教学质量,提供即时的学情分析,构成课堂教学的闭环交互,评价结果将作为智慧化学习空间应用即智慧教学的实践依据。

对于学生“学”的评价,课内注重学生课堂表现、学习成果的评价,课外注重学生作业质量、自主学习情况的评价。对于教师“教”的评价,以学生每次课针对学习内容的收获程度进行评价和反馈,或对课程的学习效果进行总体评价和反馈。利用智慧化学习空间进行过程性评价具有独特的优势,只要师生和网络学习空间有交互,那么教与学的效果和效率都可以过程性、伴随性地收集。另外,师生可以利用过程性评价所收集的数据和结果进行分析与总结,动态了解学情,开展教学诊改和学习诊改,反思教学效能、改进教学策略,实施精准教学,也增强了课程考核的准确性和量化性。因此过程性评价不仅起到了评价的作用,同时还有诊断的作用。

3 “莫比乌斯环”式智慧化学习空间应用保障

“莫比乌斯环”式智慧化学习空间强调校企合作、资源共享和交互沟通,智慧化学习空间的应用保障应考虑软件条件和硬件条件的支撑措施。软件条件包括教学云平台、人才培养规格、数字化教学资源、师资队伍水平等;硬件条件包括学习空间的物理设备、实训设备等。

3.1 信息技术保障

智慧化学习空间的应用需要依托信息技术的物联化、智能化、个性化等特性,逐步走向教师精准化教和学生个性化学的教学生态,因此将信息技术与职业教育深度融合是智慧化学习空间应用的关键[4]。新技术的应用具有工具价值和人文价值,既要发挥智慧课堂内外的教学支持服务、资源共享服务、学习互动服务以及决策评估服务等工具价值,又能在智慧课堂的设计和应用过程中呈现工匠精神、人文精神,让学生乐学、善学,实现智慧课堂中学生学习应用和教师教学应用的常态化。坚持立德树人根本任务,融入教育的技术其最终价值一定是遵循教育的规律,让技术更好地服务于课堂主体,充分彰显教育的“智慧”。

3.2 教学标准保障

教学标准是智慧教学内容的引领者,是校企合作双方共同开展专业教学的基本文件。

坚持标准引领,紧跟产业前沿,精准对接产业需求,促进教学标准化建设。走标准化的建设路径,形成标准化的成果。以专业调研为基础开展职业能力分析,明确专业的典型工作任务,重构课程体系,实现课程与职业能力标准有机对接[5]。

3.3 教学资源保障

根据智能控制技术专业群面向的岗位群技术领域,设置专业群专业基础、单项技能、综合技能等多类别、相互关联的教学模块,按教学模块重组和优化课程体系,结合课程特点和技术更新,共建共享教学数字化优质资源库,实现“莫比乌斯环”式智慧化学习空间资源空间的价值应用。专业理论性课程以开发知识点原理的动画视频、微课程等资源为主,充分利用模拟技术让学生直观了解原理性知识。专业技能训练课程,以虚拟仿真实训平台资源为主,将“硬件实训实操训练”“软件虚拟仿真训练”“软硬件虚实结合仿真训练”等教学项目相结合,既能满足设备认识、安装调试、控制编程等硬件实训实操教学以及3D资源学习、虚拟仿真训练需求,也能实现智能控制应用场景与真实设备进行虚实交互。

3.4 教学团队保障

智慧化学习空间在课堂中的应用一方面变革了课堂内外环境和教学模式,另一方面促使教师革新理念,顺应趋势,加强新技术的学习与培训,提升行为转变能力、教学设计能力和课堂组织管理能力。深度融合教育与技术,积极探索智慧化教学思路和教学策略,具备较强的智慧教育理论和实践水平,实现从传统的经验教学向基于数据的精准教学转变。另外,校企共建高水平、双师结构教学创新团队,推进校企双向师资流动机制,汇聚校内外优质人才资源,全面提升了师资队伍建设水平和信息化教学能力。

4 结语

“莫比乌斯环”式智慧化学习空间将信息技术与高职教育、职业性和教育性价值有机融合,学习空间的应用目标和保障措施能够为高职智慧课堂建设提供思路。然而,高职智慧教育的理想化目标任重道远,如何充分发挥新兴技术优势为教学赋能、如何精准对接产业需求深化校企合作人才培养模式、如何提升教师能力素养将教学真正回归学生本位等问题仍是今后高职教育智慧化发展的研究重点。