物聯(lián)技術(shù)變革職教實訓(xùn)教學(xué)

文/王宇昕 周文楷

物聯(lián)技術(shù)變革職教實訓(xùn)教學(xué)

文/王宇昕 周文楷

隨著信息化程度的提高，越來越多的新型數(shù)字媒體設(shè)備被廣泛的使用，人們在獲取知識技能時，不僅重視媒介而且更注重感受。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以將教學(xué)資源、實訓(xùn)實驗設(shè)備和人們手中的終端很好融合，改變職業(yè)學(xué)校的實訓(xùn)教學(xué)模式。

依托于物聯(lián)網(wǎng)的概念，我們可以從簡單的信息資源的聯(lián)網(wǎng)，逐步擴(kuò)展到對所有接觸到的設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)。這種概念的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的各個領(lǐng)域、各個行業(yè)帶來了深刻的影響，這其中也包含對于職業(yè)教育的影響。

物聯(lián)網(wǎng)提升實訓(xùn)教學(xué)效果

實訓(xùn)教學(xué)是職業(yè)教育的一個重要組成部分。職業(yè)學(xué)校興建各類實訓(xùn)基地，開設(shè)各類實訓(xùn)課程，目的是利用信息化技術(shù)營造出來的各種環(huán)境都是幫助受教育者增強(qiáng)學(xué)習(xí)體驗，最大限度滿足他們獲取知識和技能的需求。

實際實訓(xùn)教學(xué)過程通常是：教師在實訓(xùn)課前布置實訓(xùn)內(nèi)容，并提供有關(guān)資料；學(xué)生則針對教師布置的內(nèi)容，完成課前預(yù)習(xí)工作；在實訓(xùn)課上，教師將學(xué)生分成若干組，實訓(xùn)操作要重復(fù)講述若干遍，但仍然無法保證學(xué)生正確完成每一個環(huán)節(jié)。學(xué)生在進(jìn)入到實際的實訓(xùn)場所前，雖然接受了一些理論教學(xué)或者模擬實訓(xùn)，當(dāng)接觸到真實環(huán)境和設(shè)備時，還是不能快速、正確反映出操作流程和動作。另外，一個教師要面對超過30人的班級進(jìn)入實訓(xùn)場所，也很難照顧到所有學(xué)生操作或者出現(xiàn)的各類故障。

解決上述問題的方式就是引入物聯(lián)網(wǎng)的概念，利用成熟的射頻識別網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合GPS技術(shù)，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺進(jìn)行革命性的改革，從表現(xiàn)形式上和組織形式上進(jìn)行重新設(shè)計，真正將網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺延伸到實訓(xùn)教學(xué)整個過程中，而不僅僅是躲在課后。

圖1 實訓(xùn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

實訓(xùn)教學(xué)環(huán)境設(shè)計

職業(yè)學(xué)校可以按照物聯(lián)網(wǎng)要求，構(gòu)建一個全新的實訓(xùn)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，如圖1所示，這個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境應(yīng)包含感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

感知層：感知層依賴于射頻網(wǎng)絡(luò)和傳感器技術(shù)。傳感器用于采集信息，射頻技術(shù)用于將采集的信息傳遞到無線網(wǎng)絡(luò)中。他們主要是用于捕捉安裝在實訓(xùn)場地、實訓(xùn)設(shè)備、使用人員等基本信息。

網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層在模型中即建設(shè)好的無線局域網(wǎng)和有線局域網(wǎng)。他用于將感知層信息上傳至應(yīng)用層，并將應(yīng)用層處理的結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到模型的其他環(huán)節(jié)中，便于數(shù)據(jù)的加工和使用。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是對來自網(wǎng)絡(luò)層傳遞的感知層獲取的信息進(jìn)行加工，并放入到實際的系統(tǒng)中而解決該類應(yīng)用的邏輯層。在職業(yè)學(xué)校中，應(yīng)用層主要是指網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺處理感知層采集的信息，實現(xiàn)學(xué)生、設(shè)備和教學(xué)資源間的信息傳遞與控制。

在物聯(lián)網(wǎng)實訓(xùn)環(huán)境中，進(jìn)入實訓(xùn)基地的人員身份和設(shè)備之間相互自動識別，設(shè)備自動開啟或關(guān)閉一些功能，校園網(wǎng)向用戶推送相關(guān)資源。在實訓(xùn)教學(xué)過程中，學(xué)生攜帶專用手持式終端，接近某個實訓(xùn)設(shè)備時，學(xué)生的手持式終端會通過射頻技術(shù)自動掃描貼設(shè)備上的電子標(biāo)簽，并將讀取的信息通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。實訓(xùn)設(shè)備也通過射頻技術(shù)識別學(xué)生身份，啟動相應(yīng)功能，同時也向網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺傳送學(xué)生身份信息。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺根據(jù)接收到的學(xué)生身份和實訓(xùn)設(shè)備信息，自動向?qū)W生推送與當(dāng)前設(shè)備一致的實訓(xùn)內(nèi)容和學(xué)習(xí)資源。學(xué)生根據(jù)手持設(shè)備上的內(nèi)容，來完成實訓(xùn)課程學(xué)習(xí)。這樣，就利用了物聯(lián)網(wǎng)為每名學(xué)生提供了一名“專職實訓(xùn)指導(dǎo)教師”，解決了師資不足的問題。

在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和概念成為關(guān)鍵，其改造過程要對下六個環(huán)節(jié)進(jìn)行重新設(shè)計。

1. 新增識別用系統(tǒng)字典用于存放電子標(biāo)簽信息，并規(guī)劃處對照信息表。有了這個系統(tǒng)字典，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺才好進(jìn)行深入的加工與處理。

2. 對照與識別系統(tǒng)。依托于報文和系統(tǒng)字典，以及建成的身份庫、資產(chǎn)信息庫、課程資源庫等信息進(jìn)行加工，最終目的是將設(shè)備、人員、場地、課程、資源等信息進(jìn)行一一關(guān)聯(lián)，并為系統(tǒng)的推送作準(zhǔn)備。

3. 推送和搜索系統(tǒng)。相比于常見的推送系統(tǒng)和搜索，這里強(qiáng)調(diào)的是針對通過對照與識別系統(tǒng)加工后，有關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的推送與搜索。舉例來說，當(dāng)系統(tǒng)經(jīng)過對照識別出A學(xué)生正在B車間，針對C設(shè)備來操作時，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺會調(diào)用A學(xué)生的課表，自動查找出該學(xué)生此時課程信息，并針對B車間的屬性調(diào)用出該車間所承擔(dān)的實訓(xùn)總?cè)蝿?wù)，再根據(jù)C設(shè)備能完成的具體實訓(xùn)內(nèi)容，交匯出該生目前可能會使用的資源，并通過網(wǎng)絡(luò)推送到學(xué)生使用的終端設(shè)備中。

在呈現(xiàn)時，對于終端設(shè)備主要提供相應(yīng)的鏈接及搜索對話框。學(xué)生可以通過點擊鏈接來實現(xiàn)對于一般內(nèi)容的查看和學(xué)習(xí)，對于較難的或者鏈接中未提供的內(nèi)容，則可以通過搜索來獲取內(nèi)容信息。在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，還可以為每名學(xué)生生成一套狀態(tài)記錄儀，用于存放學(xué)生學(xué)習(xí)記錄，以便于學(xué)生掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度。

4. 誤操作預(yù)防系統(tǒng)。針對一些危險性高的實訓(xùn)項目，應(yīng)在實訓(xùn)設(shè)備中增加誤操作預(yù)防系統(tǒng)。這個系統(tǒng)應(yīng)包含如下四個部分：

①終端接管系統(tǒng)。在真正實訓(xùn)前，應(yīng)通過系統(tǒng)將操作設(shè)備的操作界面接管到終端設(shè)備上，使學(xué)生通過終端設(shè)備完成預(yù)操作。

②標(biāo)準(zhǔn)操作流程管理。在這個環(huán)節(jié)中，教師預(yù)先將標(biāo)準(zhǔn)流程輸入到網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺中，通常這個順序化流程，防止學(xué)生誤操作，一旦操作不合符規(guī)范，會出現(xiàn)提示，甚至直接停止。

③預(yù)操作評測系統(tǒng)。根據(jù)學(xué)生的預(yù)操作情況，設(shè)定一定的量化指標(biāo)，如完成時間、錯誤率等信息，給學(xué)生一個評價。對于評價在優(yōu)以下的學(xué)生，將逐級增加預(yù)操作的次數(shù)，以達(dá)到實際操作的要求。

④脫掛系統(tǒng)。當(dāng)學(xué)生能熟練掌握操作流程后，系統(tǒng)會將終端接管系統(tǒng)關(guān)閉，學(xué)生直接操作實際設(shè)備，完成實訓(xùn)內(nèi)容。

5. 問題自助服務(wù)專家系統(tǒng)。類似于目前的在線自助服務(wù)系統(tǒng)，在終端和網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)平臺之間構(gòu)筑出一個自助服務(wù)專家系統(tǒng)，用于自動回答學(xué)生的一些提問。

6. 教學(xué)演示系統(tǒng)。這個系統(tǒng)主要是在操作之前，用于整體演示操作各個步驟，并且可以根據(jù)實際情況，分步驟進(jìn)行演示，以達(dá)到教學(xué)效果。

經(jīng)過上述六個方面的改進(jìn)，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為每名學(xué)生配備一名“專職實訓(xùn)指導(dǎo)教師”就成為了可能。這將根本改變實訓(xùn)課程中缺乏指導(dǎo)教師的軟肋，改善了學(xué)生實訓(xùn)的環(huán)境，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的感受，使學(xué)生能更好的融入到職業(yè)技能的學(xué)習(xí)中。這對整個職業(yè)教育來說，都是值得嘗試的事情。

(作者單位為北京電子科技職業(yè)學(xué)院)