基于梯度培養的智慧課堂在線系統研究與應用

鄧明陽

摘? 要：在多學科深度交叉融合的發展趨勢下，行業技術更新頻率與課程體系、教學內容的更新頻率不同步，是制約人才培養質量的關鍵因素。以車輛工程專業作為試點，結合校企聯盟合作辦學特色，比對企業所需人才標準，修訂人才梯度培養方案，將分層教學引入智慧課堂云平臺系統的開發中，依據課程群分類按照模塊內容難度分級來整合、梳理現有線上、線下教學資源;按照教育專題重構校企合作模塊并嵌入平臺，依托平臺引導學生進行自主學習。

關鍵詞：教育創新;教育云平臺;智慧課堂;梯度培養;分層教學

中圖分類號：G642? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-3769（2020）05-087-05

物聯網的發展和云計算的廣泛應用，為教學和培訓帶來一場革命，采用互聯網和云計算等新技術，開發基于人才梯度培養的智慧型教育云平臺，以服務于線下課程教學，不僅能解決日常理論教學枯燥脫節的難題，還為校內實訓、專業實習、入職培訓等環節提供一種校企對接平臺[1];打破時空束縛，通過互聯互通的教育共享資源平臺，打通高校之間、高校和企業之間孤島式教育的數據通道，以優化高等教育原有各階段的教學資源和教學模式[2]。在校生根據自己的成長目標和職業規劃，通過該平臺按需自主學習，形成良性循環，對智慧教育發展和高度匹配企業人才需求意義重大[3]。

一、在線教育云服務系統構建的基本框架

教育云服務系統主要將大學各個階段所需教育資源（教材、多媒體、網絡資源、線下資源）有機整合，以高度匹配學生個性發展，有效對接企業人才需求和企業創新技術為目標。梳理現有資源與所需資源的差距，建立核心資源大數據中心，按照專業梯度人才培養要求，以課程群為單元，一邊教學一邊積累和發展云平臺，一邊提出需求，一邊研究供給、供求互動互通，不斷完善發展。基于共享教育云服務平臺面向在校生對接市場的梯度人才培養路徑和面向聯盟企業員工的社會服務實施路徑，校企聯盟專題再教育模塊與在校生的教學實現互補。該平臺的線上資源庫由五個部分組成，見圖1所示。

1.整合現有理論教學資源

將傳統教學中的精品課程資源進行梳理，電子化精品教材配有多媒體課件、教學大綱、教案和練習測驗等;將校內外的說課資源、公開課資源一并整合;補充添加日常教學視頻，每個學校就特色專業整合成優勢教學資源，不同學校形成不同學科資源體系，以充分利用現有教學資源。

2.構建線下實訓資源電子化系統

為加大日常實訓教學力度，提高學生的實踐動手能力，將理論教學資源同實訓資源相結合，挖掘、引入與理論教學內容相對應的實踐資源，對比傳統教學，改變以教學為主的填鴨式操作示范，鼓勵學生大膽動手，驗證理論，并激發樂趣創新發明，引導學生自己動手解決實踐問題。可以跨班級、跨專業進行學科內實踐比賽并共享實踐資源，理論課教師講授知識，實訓課學生通過實踐操作來交流心得，穿插安排理論與實踐課程，小組式實訓與對比，提高學生興趣，形成實訓資源庫，不僅教學相長，還可以有效掌握理論知識和提高實踐動手能力。

3.搭建線上數字化仿真實踐資源

理論研究、設計開發、工程應用和統計分析等研究工作首先是借助計算機軟件進行輔助設計、仿真來實現可行性、預期效果的驗證。為了增強學生對數字化軟件的操作和應用能力、滿足企業的用人需要，應搭建本專業線上數字化仿真實踐子系統，便于學生根據自身需要，自主進行在線學習。得到企業檢驗合格后，應不定期到企業進行數字化應用實踐。

4.創建知識檢驗圖譜反饋子系統

知識檢驗圖譜反饋子系統是一款有效反饋學生對知識點和實踐操作理解、掌握程度的有力工具，相比較線下作業僅僅打分后無法對掌握不透徹知識點的再學習，該系統可以彌補對知識重新認知的教學反饋系統。學生通過在線作業和測驗進行自我檢測，針對沒有掌握的知識點，該系統主動推送與該知識點相關的所有資源，通過學習理論課資源、觀看實驗實訓操作和作業講解，重新加深對知識點的理解，再通過同步測試檢驗學習成果。通過線上作業，教師可以發現教學中學生不容易掌握的知識點，因材施教聚焦教學重點、難點，并改進教學方法，不斷提升教學水平和學生的學習成果。

5.深化校企合作、資源對接

新技術發展的速度遠比教育教學更新的速度快，為適應社會崗位需要，可以安排不定期企業實習，掌握目標崗位的通用新技術。教師不定期學習新技術，面向學生的職業規劃開展企業專題培訓，一方面激發學生職業目標的驅動力和個性化發展，有的放矢地學習和就業，提升學生的獲得感;另一方面為企業輸送職業人才，節省入職培訓時間，節省成本，增強企業核心競爭力。此外，通過深化校企合作制定人才培養方案，開發專業課程體系資源并不斷更新技術，培養課程群教師團隊，縮短校企對接時間，不斷深化產教融合的互派、互培、互動機制，互利雙贏共同發展。

二、在線教育云服務系統的構建

在線教育云服務系統平臺的主要創新在于數據的互聯互通，利用數據挖掘技術，根據需求通過智能化檢索推送所需資源，實現供需關系的高度匹配，提高資源供給的有效性和精準性[4]，提升學習的目標性和高效性。教育云服務系統由操作界面、應用層、數據層和基礎層構成，如圖2所示。其核心是通過整合不同數據庫，建立數據倉庫，通過用戶界面動作按鈕或語音輸入完成對數據倉庫數據流操作指令的輸入，通過數據挖掘技術，實現智能化檢索、推送，操作與數據調用之間的數據流傳輸通過總線完成，數據積累在使用過程中不斷迭代積累，云數據分層流向管理。

1.構建學習者在線理論學習與實操訓練數據倉庫

經過近十多年的發展，教材的出版與更新已經轉向電子化和數字化，各高校的數字圖書館越來越受廣大師生的歡迎，借助互聯網，經過各高校、出版社和合作企業的共同努力，使得數字圖書普惠到校園、企業和社會其他單位。隨著多媒體終端的放開，移動終端的閱讀量會有很大的提升空間，打破原有閱讀模式以及時間和空間的束縛，數字化終端可以成為工作和學習的隨身圖書館，出版社和高校的錄入終端成為再教育學習知識的重要來源。在校生也可以隨時隨地享受校園網帶來的便利[5]。

利用數據倉庫技術，整合、優化電子教學資源，如教材、PPT、動畫、視頻、精品課程、慕課、公開課等資源，以課程群為建設單元，重組、構建“理論知識數據倉庫”;采集線下實訓資源、實驗資源、課程設計資源，將其電子化梳理后，建立與理論課程群相對應的“線上實踐操作數據倉庫”;挖掘專業內主流的具有設計、分析、開發、工程計算等功能的計算機仿真軟件，創建專業內數字化仿真實踐資源，建立“線上數字化仿真實踐數據倉庫”。由上述理論知識、線上實踐操作和線上數字化仿真實踐三個數據倉庫共同組建學習者在線理論學習與實操訓練數據倉庫（簡稱“學習者在線訓練數據倉庫”）。

2.建立學習者在線訓練反饋數據倉庫，改革大數據分析輔助教學

長期的教學實踐證明，知識檢驗是教學相長的最好反饋平臺，通過知識檢驗系統，學生能夠清楚認識到沒有被理解、深入掌握的知識點，但是線下平時作業測驗僅僅是打分和簡要講解，無法針對個人對沒掌握的知識進行高效地再學習，有針對性地查缺補漏。為此經過線下教學長期積累的課程測試題庫、課程設計答辯題庫、實訓考核題庫和仿真考核題庫，梳理、整合、重組下線題庫，構建“線上三級式學習者訓練反饋數據倉庫”，實現人才的梯度培養。本數據倉庫針對沒有掌握的內容，智能推送高度匹配的多種形式學習資源，便于學生自主再學習。通過不同教師對同一知識點的講授進行深挖再學習，再通過在線檢驗系統，對同一個知識點反復檢驗掌握程度，學生不斷挑戰自我能力，成功晉級為高級水平。而參加共享資源的高校教師，通過大數據分析技術給予學生在線檢驗結果的記錄反饋，可以形成一張學生自我成長圖譜、教學知識難度點拓撲圖和數據分析結果報告，能準確反映學生對知識點的掌握程度、努力情況、學習態度和進步的速度、程度，不斷改進教學方法，提升教學效果，形成教與學的良性循環。

3.建立在線校企專題學習數據倉庫

經過長期且日漸深入的校企合作，校企聯合開發了“了解行業、走入企業、企業實習、職業規劃、入職培訓、新技術培訓、做精品的創造者、企業工匠精神”等專題教學，將其進行梳理轉化為電子資源，搭建“在線校企專題學習數據倉庫”。

借助該平臺，開放新技術推廣，師生共同學習。對于科研院校的新技術推廣，鼓勵在校師生、企業職員和社會人員參與再教育學習，只要注冊賬號的學員均可發表作品闡述對新技術的理解，同時開放交流版塊、測試板塊和創新應用板塊，加速新技術的推廣和應用，形成“學習-實踐應用-再學習”的良性上升循環[6]，將新技術快速普及到校師生和應用單位，縮短企業單獨培訓和定向推廣的時間，尤其能使高年級學生、實訓教師和準實習生快速掌握新技術，快速融入企業。

三、教育云服務在車輛工程專業教學中的應用

車輛工程專業作為與時代科技發展密切聯系的特色專業，面臨產業革命，向智能物聯網化和新能源兩大主流方向發展，具有技術更新快、跨學科、多學科交叉融合的特點，車輛工程專業面臨知識更新迭代速度快、準畢業生入職培訓時間長、入職持續學習強度高、入職后學習途徑狹窄等困惑。為提高在校生專業知識掌握水平、專業前沿理論與應用的定向提升和未來職業競爭力，為畢業生進修再鍛造提供平臺途徑，壓縮企業入職培訓成本和人員培養成本，率先在車輛工程專業中應用智慧型教育云服務平臺試點應用，分享積累經驗，為其他專業提供借鑒和參考。以車輛工程專業為例，教育云服務平臺見圖3所示。

1.整合車輛工程專業資源

作為機械工程分支，車輛工程專業的建設歷經數次改革，發展過程積累了豐富的教學資源，為初步建成車輛工程智慧型教育云平臺，率先從教學資源入手梳理資源目錄庫。按照十三五專業發展規劃和新工科建設思想，以優化、整合后的專業課程體系為主線，植入多年沉淀的專業經典課程資源、最新權威專業教材和多媒體課件，配以教學實訓視頻、仿真實踐資源，梳理、整合、重組成車輛工程教學資源庫，如表1所示。同時，對接數字化圖書館，經過長期的教學實踐積累，將日常教學中的推薦教材、參考教材、多媒體教學、精品課程、實訓講解及操作手冊、校內實習大綱等資源不斷更新，完善目錄庫資源以備調用。

用戶可以通過移動端登陸APP，也可利用PC具體學習，對教學和生產中的問題展開交流，每個終端就是一個可移動的圖書館和智囊團，教育推動生產，生產助力教育[7]。

2.在線檢驗反饋系統的使用

開發知識點應用系統，每個學生課后利用線上系統提交作業，自動打分反饋，通過學校內車輛工程專業不同教師對同一個知識點的講解，以及其他高校精品課的教學資源，反復講解、練習，達到學員滿意。同時，專業教室可以根據學生使用作業反饋系統的結果統計，利用大數據分系統，形成一張知識點難易程度不同的拓撲圖，在日后的教學和練習中有針對性地安排教學。對于學生喜歡的教學方法和講解技巧，可以作為本校車輛工程精品課的優點繼續發揚，做到教學相長的良性循環。

3.校企合作引領汽車新技術推廣

通過與國內著名汽車企業合作建立校企合作平臺，車企研發單位和學校科研單位共同努力推廣新技術，專業骨干教師通過企業的技術培訓定期完善教學計劃，培養專業技能和基礎能力強的優秀畢業生。企業通過平臺檢驗反饋，可主動選擇掌握適合企業新技術的畢業生，節省入職培訓的成本，同時將實際生產中的問題和重點環節反饋給合作學校，助力合作高校培養優秀訂單式畢業生。對于企業再教育培訓，也可以選擇合作高校中教學質量好的合作專業，雙方深化合作，共同進步[8]。

4.建立教育云服務平臺，擴大校企聯盟

建立“一平臺，一中心”模式的教育云服務平臺，通過不同地區的高校形成車輛工程專業共享資源庫，同一汽、上海大眾等車企合作，交叉式發展，不同的高校選擇不同的企業交流，不同的企業選擇合適的車輛工程專業相互學習，教育云與企業生產互聯互通，所有資源共享一個平臺，校企合作資源共享。

傳統教育是基礎，教育云服務是提升，教育不僅在學校，也在企業，每個用戶都是平臺的使用者和管理者。教育云不僅能實現高等教育人才的梯度培養，也利于因材施教的課程分層教學落地，還能激發學生制定成長目標并自主學習。此外，以企業人才需求為導向，通過校企聯盟專題模塊有的放矢培養學生專業技能，實現學生零距離對接企業崗位，增強學生的學習動力和自信，降低企業運營成本，實現校企聯盟深度融合、良性發展。良性的校企合作就是強強聯合，可有效平衡教育在地域、師資和學生差異上的資源限制，對提高教學水平、促進企業發展都有深遠意義。

參考文獻：

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[4]劉亞玲.基于數字教學資源平臺的教師信息化教學能力提升[J].學周刊， 2019， 386（2）：150-151.

[5]鐘彩順， Samantha， J.Hellmuth. 面向創新型學術學習空間建構的課程作業反饋——英國約克大學“英語韻律學”的個案研究[J].外語界， 2017（3）：30-38.

[6]張永輝， 趙煒華， 吳玲，等.應用型本科汽車服務工程專業課程體系構建研究[J].高教學刊， 2019， 98（2）：57-59.

[7]吳志軍， 李曄， 曹靜，等. 同濟大學車輛工程領域全日制專業學位研究生校企聯合培養模式的探索[J]. 學位與研究生教育， 2012（8）：36-39.

[8]舒忠梅， 屈瓊斐. 基于教育數據挖掘的大學生學習成果分析[J]. 東北大學學報（社會科學版）， 2014， 16（3）：309-314.