“數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)新模式改革淺析

趙孝禮 姚建勇 鄧文翔 胡健

南京理工大學(xué)機械工程學(xué)院 江蘇南京 210094

1 概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)與科學(xué)的飛速發(fā)展，21世紀(jì)已逐漸進入了“數(shù)智化”時代[1-3]。其中，“數(shù)智化”是指數(shù)字技術(shù)與智能技術(shù)的融合與交互，綜合利用“數(shù)字智慧化”“智慧數(shù)字化”等理念，實現(xiàn)算法、數(shù)字、人工智能等多層次的技術(shù)提升與科學(xué)升華。

為了加速推動人類社會邁向人機融合與協(xié)同、數(shù)據(jù)與信息共創(chuàng)共享、人類生活更加和諧進步[2-4]。各國紛紛針對“數(shù)智化”提出了一系列的發(fā)展舉措，試圖在未來數(shù)字化與智能化中獲得先機。早在2017年，國務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。隨著時間的推移，我國務(wù)院又于2019年印發(fā)了關(guān)于《中國教育現(xiàn)代化2035》的文件，將加快信息化時代教育的變革列為面向教育現(xiàn)代化建設(shè)十大戰(zhàn)略任務(wù)之一[3-4]。至此，“數(shù)智化”已逐步由新興概念發(fā)展成為具有深遠影響力以及滲透力的國家重大戰(zhàn)略與規(guī)劃的方向之一。

目前，高等教育，尤其是兵器科學(xué)與技術(shù)(兵器類)專業(yè)等，面臨著數(shù)字化、信息化、智能化為特征的教學(xué)模式以及教學(xué)方式的挑戰(zhàn)與轉(zhuǎn)變[5-6]。即未來的“數(shù)智化”背景下如何開展高校“數(shù)智化”的教學(xué)環(huán)境、學(xué)生培養(yǎng)、教師培訓(xùn)、賦能等都是至關(guān)重要的。與此同時，習(xí)近平總書記在2019年對國際人工智能與教育大會做出的祝賀以及指導(dǎo)指出：相比較于其他教育階段，高等教育作為新一代信息技術(shù)的研究主體以及應(yīng)用領(lǐng)域，將會最先迎來數(shù)智化轉(zhuǎn)型的機遇。

兵器專業(yè)作為傳統(tǒng)與典型的理工類學(xué)科，涉及機械、電子、信息等知識，具有多學(xué)科知識與技術(shù)交叉融合的特征[5-6]。兵器類專業(yè)為國防與軍事建設(shè)、社會與經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)了大批專業(yè)性人才。兵器類專業(yè)開設(shè)要求比較嚴(yán)格。在“數(shù)智化”時代背景下兵器類專業(yè)教學(xué)模式受到了重大的沖擊與影響，譬如教學(xué)內(nèi)容的智能化與信息化要求、教學(xué)方式的多媒體化的要求、教學(xué)理念的智能化智慧化需求等。這些要求使得“數(shù)智化”教學(xué)新模式的改革十分迫切。為此，筆者以南京理工大學(xué)兵器類專業(yè)建設(shè)為主要對象，具體以個人所承擔(dān)的“發(fā)射系統(tǒng)智能運維”本科生選修課課程為主要研究案例，該課程具有較強的理論知識與工程問題特征，結(jié)合我國兵器類其他高校課程的經(jīng)驗與方法，深入探究“數(shù)智化”兵器類專業(yè)教學(xué)新模式改革的意義、挑戰(zhàn)、存在問題、主要內(nèi)容、措施與策略等，大幅度提高高校兵器類專業(yè)教學(xué)質(zhì)量。最終，本文將針對“數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)新模式改革問題展開深入的討論與分析。

2 “數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)新模式改革的必要性分析

為了發(fā)展適應(yīng)新時代、未來兵器類專業(yè)性人才，需要分析“數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)新模式改革的必要性。

2.1 “數(shù)智化”教學(xué)是新時代兵器類專業(yè)課程信息化建設(shè)的必然選擇

在21世紀(jì)，人們的生活充滿著移動互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)達的足跡，國防與軍工領(lǐng)域同樣也急切地面臨著信息化、數(shù)字化、智能化的需求。以武器發(fā)射系統(tǒng)專業(yè)為例，火箭發(fā)射技術(shù)傳統(tǒng)的主要以機械、燃燒、力學(xué)等進行驅(qū)動與傳動，目前已經(jīng)在向著全電化、集群化、高精密控制、高安全可靠等方向進軍。在“數(shù)智化”背景下新時代兵器類專業(yè)課程信息化建設(shè)與教學(xué)模式改革是必然的，也是符合兵器類專業(yè)技術(shù)人才的教學(xué)模式范疇[5-6]。

2.2 “數(shù)智化”教學(xué)是適應(yīng)未來高校兵器類人才素質(zhì)培養(yǎng)的客觀要求

在“數(shù)智化”時代，高校的大學(xué)生群體對于智能化、數(shù)字化、信息化的知識更加渴求。高校兵器類專業(yè)知識的更新?lián)Q代更加符合未來素質(zhì)型人才培養(yǎng)的模式。大學(xué)生其意識形態(tài)以及政治覺悟也是重要發(fā)展的關(guān)鍵階段，其價值觀以及專業(yè)素養(yǎng)也是處于重要時期，所以為了培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化、世界化、未來化的素質(zhì)型人才，課程建設(shè)及思政課程要著重培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)知識、思想覺悟、素養(yǎng)等。為了充分滿足現(xiàn)代高校學(xué)生的內(nèi)在需求，教師、學(xué)校、社會應(yīng)該加強利用網(wǎng)絡(luò)、信息、數(shù)據(jù)、數(shù)字等技術(shù)與資源融合，在課堂與教學(xué)中進行模式與內(nèi)容的改革與轉(zhuǎn)變。

2.3 “數(shù)智化”教學(xué)模式改革是高校兵器類一流學(xué)科建設(shè)的必然要求

新世紀(jì)高等教育改革與發(fā)展目標(biāo)是建設(shè)一批具有世界一流水平的大學(xué)與世界一流水平學(xué)科。目前，我國兵器類的雙一流建設(shè)主要以北京理工大學(xué)與南京理工大學(xué)等為主。一流的學(xué)科建設(shè)必然要建設(shè)一流的課程與教學(xué)模式，“數(shù)智化”教學(xué)模式改革是一流學(xué)科建設(shè)的必然要求。以南理工兵器類學(xué)科建設(shè)為例，兵器類專業(yè)主要改革分為彈藥工程與爆炸技術(shù)、武器系統(tǒng)與工程等兩大類，主要是將之前具體專業(yè)更加細化了，在大二或者后期根據(jù)學(xué)生的興趣與愛好分為火炮、自動武器、火箭彈、引信等多個方向。同時，對于專業(yè)課程建設(shè)也提出了新的要求與規(guī)范，鼓勵新型化、專業(yè)化知識進入課程教育教學(xué)，鼓勵新型教育教學(xué)模式的嘗試與推廣，鼓勵交叉融合領(lǐng)域的知識融入兵器類專業(yè)等。同時加強工程與專業(yè)認(rèn)證工作，加大教師培訓(xùn)力度，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)實習(xí)場地等。即“數(shù)智化”教學(xué)模式改革是高校兵器類一流學(xué)科建設(shè)的必然要求。

3 “數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)改革所面臨的主要挑戰(zhàn)

在推行“數(shù)智化”兵器類教學(xué)改革的過程中毫無疑問會面臨一系列的問題與挑戰(zhàn)，可大致歸納為三個方面：教學(xué)方式的挑戰(zhàn)、教學(xué)內(nèi)容的挑戰(zhàn)、教師素質(zhì)的挑戰(zhàn)。

3.1 “數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)方式的挑戰(zhàn)

與傳統(tǒng)兵器類專業(yè)課程教學(xué)模式相比，“數(shù)智化”兵器類專業(yè)教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)以教師活動為核心的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的教學(xué)模式，其傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般采用機械式的灌輸理論，教學(xué)教學(xué)方式比較單一，師生之間的互動比較少。兵器類專業(yè)屬于一種多學(xué)科交叉、綜合性與實踐性并行的專業(yè)，如何加強數(shù)智化、信息化、智能化等知識與技術(shù)的融合，對新的教學(xué)模式提出了一系列的挑戰(zhàn)。在基于數(shù)智化時代背景下，需要教師、學(xué)生以及學(xué)校社會加強信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)智化技術(shù)等對原有的教學(xué)教育模式進行更新?lián)Q代，積極調(diào)動學(xué)生的主觀能動性及良好的學(xué)習(xí)興趣。借助多元混合的教學(xué)教學(xué)模式推廣新的理念與知識，如中國大學(xué)MOOC、智慧樹等新興教學(xué)模式，讓學(xué)生通過多種教學(xué)方式以及途徑學(xué)習(xí)到各種知識，有效提高“數(shù)智化”兵器類專業(yè)教學(xué)改革成效。

3.2 “數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教師素質(zhì)的挑戰(zhàn)

目前，數(shù)智化背景下高校兵器類專業(yè)的教育教學(xué)已經(jīng)逐漸使兵器類教學(xué)從傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化模式，其傳統(tǒng)的封閉式保守形式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚_放式的、包容式的，這些對教師的素質(zhì)與專業(yè)技能的要求越來越高。隨著數(shù)字化、智能化等技術(shù)的發(fā)展與革新，學(xué)生所能接觸的知識來源越來越多，可通過移動互聯(lián)網(wǎng)、交流溝通工具日益廣泛，使得知識的傳播并不僅僅局限于課堂知識以及書本知識。新時代教師的素質(zhì)能力以及教學(xué)水平急需提高，利用移動互聯(lián)、計算機技術(shù)對現(xiàn)有的知識進行更新替換，對原有的教學(xué)模式進行升級優(yōu)化，進而確保“數(shù)智化”高校兵器類專業(yè)教師素質(zhì)與能力的不斷提升，提高“數(shù)智化”兵器類專業(yè)課程建設(shè)的質(zhì)量。

3.3 “數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)內(nèi)容的挑戰(zhàn)

“數(shù)智化”兵器類專業(yè)教學(xué)主要面臨著信息與數(shù)據(jù)等流通性與傳播性比較廣泛且流動快速的現(xiàn)狀，所以現(xiàn)階段兵器類專業(yè)課程的知識不再僅僅來源于書本，還來自全球網(wǎng)絡(luò)與信息資源，源自工程與理論實踐知識。這些知識的傳播與共享毫無疑問給專業(yè)教學(xué)內(nèi)容帶來一系列的挑戰(zhàn)。因此，結(jié)合多源化的知識與課程內(nèi)容，將理論與工程實踐知識融入未來素質(zhì)型人才培養(yǎng)領(lǐng)域，全面加速一流兵器學(xué)科人才建設(shè)的速度，深化“數(shù)智化”背景下兵器類專業(yè)教學(xué)內(nèi)容改革，向著信息化、智能化、數(shù)字化等特征知識與內(nèi)容進軍。

4 “數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)改革的重點內(nèi)容

本節(jié)主要以南京理工大學(xué)兵器類專業(yè)教學(xué)改革為主要研究背景與經(jīng)驗，借鑒“數(shù)智化”兵器類專業(yè)教學(xué)改革重點內(nèi)容分為數(shù)字化與智能化兩大方面，具體如下。

4.1 數(shù)字化

自從2012年以慕課(MMOC)等為代表的線上以及互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、數(shù)字化學(xué)習(xí)方式席卷全球以來，數(shù)字化、多媒體教學(xué)模式對傳統(tǒng)高校的一些專業(yè)沖擊與震撼不言而喻。傳統(tǒng)的只是依靠板書以及書本講述的模式正在發(fā)生著劇烈的變化。近年來，數(shù)字化的發(fā)展模式更加突出，多媒體的教學(xué)內(nèi)容、方法以及教學(xué)體制已變得更加多元，線上教育活動如騰訊課堂等蜂擁而至。在這種情況下，數(shù)字化的教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備、教學(xué)任務(wù)設(shè)置等需要更加靈活化、多元化。

4.2 智能化

目前，智能化需求已不只局限于生活、出行等，教育領(lǐng)域尤其是高等教育的智能化也是十分迫切的。兵器類專業(yè)作為我國高等教育以及國防建設(shè)的重要發(fā)展方向，其改革將有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，塑造適宜于未來素質(zhì)型人才，提高學(xué)生專業(yè)素養(yǎng)與技能。在數(shù)智化高校兵器類教學(xué)改革不僅僅只是對教學(xué)模式、教學(xué)手段、教學(xué)體制進行改革，更重要的是對教學(xué)內(nèi)容與知識進行更新?lián)Q代，融入學(xué)生、教師、學(xué)校、社會更加需要的專業(yè)化、智能化的新知識、新內(nèi)容、新理論、新案例等。將移動互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、人工智能等最新熱門的知識點與傳統(tǒng)的兵器學(xué)科與課程結(jié)合。筆者以所承擔(dān)的“發(fā)射系統(tǒng)智能運維”本科生選修課課程為主要研究案例，將智能運維、健康管理以及故障診斷與預(yù)測的最新知識與火箭導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)進行結(jié)合與應(yīng)用，將智能化、信息化技術(shù)融入高校兵器類專業(yè)教學(xué)改革與新課程建設(shè)。

5 “數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)模式的改革策略

為了深化“數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)模式改革，主要從以下幾個教學(xué)模式改革策略與途徑入手。

5.1 充分利用信息化網(wǎng)絡(luò)資源，培養(yǎng)素質(zhì)型人才

為了培養(yǎng)素質(zhì)型未來人才，著重塑造學(xué)生的專業(yè)化技能與素養(yǎng)，在數(shù)智化背景下，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息化資源，借助網(wǎng)絡(luò)知識與技能結(jié)合教材知識，提高學(xué)生對知識的認(rèn)知以及學(xué)會學(xué)習(xí)的技能，充分挖掘課程與課外之間的知識，讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)型技能，深入“數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)模式改革內(nèi)容，以及獲取教改的最終成果。

5.2 加強教學(xué)教師師資培訓(xùn)，服務(wù)教育教學(xué)改革

“數(shù)智化”背景下，高校兵器類專業(yè)教學(xué)模式改革要求加強教學(xué)教師師資培訓(xùn)，服務(wù)教育教學(xué)改革。教師作為教育教學(xué)最為關(guān)鍵的一環(huán)，其對于知識的傳播與推廣是至關(guān)重要的。但是隨著時間的推移，原來的知識以及教習(xí)技能、理念等已經(jīng)遠遠不能滿足于數(shù)智化的高校兵器類專業(yè)的教學(xué)任務(wù)，所以要讓老師也能隨時充電，對自己的技能、知識、認(rèn)知及理念進行升級優(yōu)化，學(xué)會利用互聯(lián)網(wǎng)、計算機等技術(shù)提升自身教學(xué)能力，拓展教學(xué)知識點與內(nèi)容，加深教育教學(xué)理解，服務(wù)教學(xué)課堂的改革與優(yōu)化。

5.3 構(gòu)建數(shù)智化專業(yè)課程，培養(yǎng)愛國意識

高校兵器類專業(yè)建設(shè)本身具有其獨特的軍工與國防特性，本身就是要為祖國培養(yǎng)未來國防建設(shè)人才，所以在加強數(shù)智化專業(yè)課程的建設(shè)過程中，其愛國思想與意識的培養(yǎng)也是至關(guān)重要的，思想政治教育也是武器，也是重要的知識點與教學(xué)任務(wù)。培養(yǎng)與引導(dǎo)學(xué)生的愛國情懷，加強愛國素質(zhì)教育，完善“數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)改革與課堂內(nèi)容建設(shè)。

5.4 深化數(shù)智化教學(xué)平臺，拓寬思維與教學(xué)改革

隨著電子信息、互聯(lián)網(wǎng)、計算機、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，如何深化數(shù)智化教學(xué)平臺建設(shè)，拓寬學(xué)生的思維空間，促進教育教學(xué)改革？這是在深入運用數(shù)智化技術(shù)的背景下，開展創(chuàng)新與發(fā)展、意識與思維空間，以創(chuàng)新為驅(qū)動內(nèi)核，以人才培養(yǎng)為根本，以服務(wù)社會與國家為最終目的，全面深化推進“數(shù)智化”背景下高校兵器類專業(yè)教學(xué)模式的改革，提高教育教學(xué)水準(zhǔn)，為中華民族偉大復(fù)興服務(wù)，為建設(shè)一流的兵器類專業(yè)、培養(yǎng)一流人才服務(wù)。

6 總結(jié)與展望

總而言之，近年來隨著“數(shù)智化”技術(shù)的飛速發(fā)展，高等院校的兵器類學(xué)科急需對其教學(xué)內(nèi)容、方法、理念等進行改革，智能化、數(shù)字化的知識為兵器類專業(yè)教學(xué)模式的改革做出了突出的貢獻。分別對其改革必要性、所面臨的挑戰(zhàn)、重點內(nèi)容、策略建議等進行討論與分析。本文對“數(shù)智化”兵器類專業(yè)教學(xué)模式的改革進行了初步探析，為在日后的具體教學(xué)任務(wù)與工作開展打下堅實的基礎(chǔ)。