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以“互联网+“为核心的系统工程多元化教学改革
发布时间:2024年04月01日 15:50 点击: 171 发布:

“互联网+“为核心的系统工程多元化教学改革

梁雪春,王飞虎    

(南京工业大学,电气工程与控制科学学院,江苏 南京 211816)

[摘 要] “互联网+”教育是疫情局部反复背景下顺应国家“停课不停教,停课不停学”号召的重要途径。本文以“互联网+”为核心,辅以“翻转课堂”、“案例教学”进行系统工程多元化教学模式改革,同时以课程目标为导向设计了新的成绩评价体系,保证成绩考核改革与教学模式改革齐头并进。将该模式应用于2021年的系统工程教学,充分利用MOOC微课件等优质教学资源打造以“理论联系实践”为核心的线下案例自学、以“学生为主,教师为辅”为宗旨的线上翻转课堂。实践结果表明,该模式取得了较好的教学成果,激发了学生学习的内在驱动力,顺应了时代的发展,可为高校专业课程的“互联网+“教学改革提供借鉴与参考。

[关键词]系统工程;教学改革;互联网+;翻转课堂;案例教学

[基金项目]2017年度江苏省教育厅高等教育教学改革项目“基于智能制造产业链重构自动化新工科培养体系”(2017JSJG130);2020年度教育部产学合作协同育人项目“新工科背景下的《系统工程原理及应用》课程师资培训”(R-347824)。

[作者简介]梁雪春(1969—),女,江苏扬州人,博士,南京工业大学电气工程与控制科学学院教授,研究方向为复杂系统建模和仿真。

[中图分类号]G642.0    [文献标识码]A      [收稿日期]2021-09-03

系统工程是以有人参加的复杂大系统为研究对象,按照特定的目的对系统进行分析管理以达到总体效果最优的理论与方法。系统工程在专业课程体系中起到承上启下的作用,因此其教学效果的改善与提升备受学者的关注。

邵书义[1]在信息化背景下提出基于“互联网+”的系统工程教学改革,成功依靠信息化教学平台建立了系统工程智慧课堂。张茜[2]以慕课为基础推进了“互联网+“课程改革,成功解决了线下系统工程教学内容多,课时少,难度颇大等问题。然而”互联网+“背景下的课程教学难免存在监督不便以及理论与实践脱离的问题,课程效果仍有较大的提升空间。

李宗帅[3]“翻转课堂“的理念用于系统工程教学改革,建立了以学生为中心的趣味课堂,成功激发了学生的主观能动性。尹小贝[4]“案例教学法”融入到系统工程课堂中,将理论知识与现实工程相结合,避免了理论学习与工程实践相脱离。

基于上述研究及自身教学经验,充分利用网络信息平台,让互联网与系统工程教学深度融合,打造以“互联网+“为主线,集成“翻转课堂“与“案例教学”优势的多元化系统工程教学模式。旨在提高教学效率,推动教学改革。

一、“互联网+”教育改革的必要性

随着信息化、数字化的发展,诞生了互联网发展的新形态“互联网+”。“互联网+”是指“互联网+传统行业”,通过利用互联网平台高效率、高精准、实时便捷、互联互动的优势,带动传统行业转型、优化、升级。“互联网+教育”实现了教育资源共享、教育创新、因材施教、有教无类,有助于提升知识社会创新力和发展力。

(一)系统工程传统课堂教学存在的问题

首先,系统工程在专业课程中属于承上启下的关键一环,虽然理论自成一体,但诸多应用场景渗透在众多学科中。同时,系统工程前导知识包括高等数学、矩阵论、概率论、运筹学等,因此具有很强的学科交叉性。而其具体教学内容涉及线性规划、敏感性分析、系统建模、目标规划、层次分析法等,并要求学生运用系统理论与系统方法,借助运筹学、控制论、信息论和计算机等现代科学技术手段,处理各类系统并使其达到总体最优。因此课程总体理论抽象复杂、难以直观感知应用场景。这些因素不仅增加了学习难度,同时也使得学生学习的积极性受挫,导致课堂效果不够理想。

其次,系统工程面对着知识点多、课时偏少的矛盾。授课时除了要思虑如何突出当前课程的重心,还要花费精力、时间回顾之前的知识点。因此经常造成授课内容的冗余以及不必要的课时浪费。

再次,许多老师选择采用多媒体教学以期提高教学效果,然而ppt中的大量文字、图片、表格在短时间内一齐给出,对学生形成了“信息轰炸”。最终教学演变成“填鸭式”,课堂演变成“一言堂”,学生一直处于被动接受知识点,学习的内在驱动力不强。

(二)“互联网+“教育改革的优势

在社会层面上,“互联网+”教育有助于教育平权,实现优质教学资源的全网、全民共享,让学历不再成为接受优质教育资源的限制,让每一个热爱学习的人能够找到适合自身的教学课程,有助于实现有教无类、因材施教,引导全民热心向学,推动社会进步。

在教师层面上,“互联网+”教育有助于解决知识点多、课时偏少的矛盾。往期课程重放功能的存在,避免了教师花费精力、时间回顾之前的知识点,可以让教师全身心的集中在新的重点上。教师还可以通过互联网平台的大数据分析学生学习的薄弱点,进行针对性讲解,进一步提升教学效果。

  在学生层面上,“互联网+”教育有助于推动课堂的互联互动,减少学生上课讨论时的心理拘谨。智能算法和知识图谱使学生系统化地学习知识,帮助学生通过一片“树叶”看见整片森林,进一步提升教学质量。

(三)顺应时代的“互联网+“教育改革

2020年新冠疫情爆发以来,各地被迫将传统教育升级换代。“互联网+“教育顺应国家“停课不停教,停课不停学”的号召,迎来了发展高峰。当前疫情状况虽趋于平缓,但小规模局部爆发仍时有发生,因此在未来相当长的时间内,“互联网+“教育仍然是时代主流。

然而机遇与挑战并存,简单的将教育移植至互联网平台也有着课堂状况监督不便、理论教学与实际应用脱节等问题。因此需要探索将“互联网+“与教育深度融合,推动“互联网+“教育改革。

二、以“互联网+“为核心的多元化教学模式

(一)教学模式的设计

“互联网+“为核心的多元化教学改革基于笔者2020-2021学年的系统工程教学实践。教学模式改革以教学目标为导向,把“互联网+“作为核心,依靠信息化平台,辅以”翻转课堂“、”案例教学“的教学理念;将理论与实践有机统一,形成了学生内在驱动向学为主,教师引导方向为辅的多元化教学模式。其中课程教学目标设置如下:

课程目标1:理解系统工程的概念、特性,掌握使用系统工程方法论处理复杂工程问题的一般方法与步骤;

课程目标3:掌握从系统总体角度寻求系统最优解的数学工具,包括数学规划,图与网络;

课程目标4:根据实际问题,考虑决策的微观环境和宏观环境,进行科学的决策分析;

课程目标5:了解安全、环境、经济等影响系统方案的因素,采用科学的方法进行方案的拟定和评价。

(二)多元化教学模式的实施

1.“互联网+“模式

“互联网+“是本次教改的核心内容,其颠覆了传统课上教学模式,充分利用大数据、云技术使教学监督延伸至课前碎片时间,扩展了教学的时间和空间。通过网络平台构建线下自学、线上教学的模式。线下自学模式通过中国大学MOOC平台的优质课程帮助学生预习简单易懂的知识点;同时要求学生在课前登录南京工业大学超星学习通平台及时补充学习资料并明了重难点。线上教学模式教师通过腾讯会议增加互动环节、鼓励知识反向传播;要求学生带着好奇心探索、带着知识点实践。

2.“案例教学“模式

为了提高学生线下自学的效果,在该环节引入“案例教学“模式。该模式将案例作为知识点的承载物,围绕一定的知识内核将真实案例典型化、细则化、有趣化,从而激活学生内在的学习驱动力,让他们怀着好奇与思考进行自学,潜移默化地接受案例中的知识。以“都江堰水利工程”、“阿波罗登月”等系统工程杰出应用案例加强对系统工程总体最优的思想的理解、拓宽学生的视野;以“设备更新计划”、“石油管网的铺线”加强学生对网络模型建模的理解与应用;以“是安排生产计划还是设备出租?”加强学生对线性规划问题与对偶问题的理解。这些案例排除了教材知识点的晦涩难懂与单调枯燥,注重理论与实践相连接,具有明确的目的性、导向性、代表性、完整性以及启发性。

3.“翻转课堂“模式

为了提高线上教学的效果,在该环节引入“翻转课堂”模式。该模式颠覆传统课堂教师占据主导地位,学生被动接受填鸭式教学的状况。“翻转课堂”一定程度上颠倒了教师与学生的角色定位,学生在线下自学环节完成知识积累之后在线上课堂提出问题、互动讨论,在教师答疑与同伴讨论中深化知识的理解和掌握。阶段性学习完成后,要求学生用系统建模、层次分析的思维分享人生经历过的决策。这本质上是让学生占据教学的主动权,让学生在“教”中“学”。学生为了在分享过程中表现良好,势必会在“备课”过程中主动提问互动、精心查阅资料,从而更好的理解并掌握知识。

(三)科学评价体系的建立

完备的“互联网+“多元化教学改革需要建立起一套科学的评价体系。通过建立科学的评价体系,力争客观、公平地量化教学效果,提高教学效率。传统教学大多注重期末考试而轻视平时成绩,考核方式过于单一。这种评价体系即“一考定所有”,本质上是在鼓励学生使用突击复习的策略来应对考试,最后逼迫他们在期末复习中忙的焦头烂额,而这对知识的掌握没有任何益处的。在科学的成绩评价体系中,过程性评价与结果性评价应当同等重要。

1.结果性评价

本次教改设置结果性评价占总评50%,主要依靠期末考试衡量,其中考试的题目设置紧扣五大课程目标,分别给予12.5%、12.5%、5%、7.5%、12.5%的权重。

2.过程性评价

本次教改设置过程性评价占总评50%,分别在线下自学、线上教学、决策分享三个环节给予10%、20%、20%的比重。线下自学环节的评价由课件预习以及知识点答题两部分构成;线上教学环节的评价主要由课堂发言以及网课出勤率两部分构成。决策分享环节除了教师评价以外,引入学生自评以及同伴综合互评。这种评价方式是多维度、多层次、多角度展开的,可以保证评价的公开、公平、公正,让每份评价有理可依,有据可查 。

(四)以“互联网+“为核心的系统工程多元化教学改革成果

“互联网+“为核心的系统工程多元化教学改革成果如表1,学生评价反馈如图1

1 近三年系统工程教学成果对比

年份

系统工程教学模式

平均成绩

优良率(>80)

及格率(>60)

2019

传统课堂

73.3

38.23%

91.56%

2020

未教改“互联网+“

71.4

30.55%

89.00%

2021

“互联网+“多元化教改

81.2

41.03%

97.44%

 

 

1 学生评价与反馈

由表1分析可知,2020年由于突发的疫情,系统工程的教学模式被迫转型为“互联网+“。然而仓促间将传统课程生搬硬套入互联网平台,教学质量不可避免出现了下滑,其中学生的平均成绩、优良率、及格率相较2019年的传统课堂均出现不同幅度的下降。而经过教改后2021年,系统工程的教学成果明显优于传统课堂以及未教改的“互联网+“模式,取得了较好的教学成果。

由图1三届学生对于不同教学模式的评价与反馈可以看出,2020年未教改的“互联网+“模式相较于传统课堂模式教学互动相对丰富、教学模式相对新颖,更受学生们的喜爱;但是由于网课监督不便以及纯理论教学脱离实践,教学效果并不能使所有学生满意。2021年的“互联网+“多元化教改模式相较于前两年的模式,课堂互动更为丰富、教学模式更为新颖,在兼顾学生课堂收获的同时,也得到了他们的喜爱。

通过上述对比分析可知, “互联网+“教育模式因其新颖的教学手段以及丰富的课堂互动受到同学们的喜爱;然而生硬的将传统课堂移植入互联网平台也带来了诸如课堂监督不便、理论教学与实践脱离的问题,这导致了教学效果的下降。因此以“互联网+“为核心的多元化教学改革势在必行,这样既能充分的利用“互联网+“模式带来的诸多优势,同时也能兼顾教学效果的提升。

三、结语

新冠疫情背景下,笔者以“互联网+”为核心在系统工程教学中开展多元化教学模式改革,“互联网+”、“翻转课堂”、“案例教学”三种模式各具特色、相互补充,有效保证了本次系统工程教改的成功。本次教改不仅顺应了时代的发展,同时也激发了学生学习的内在驱动力,做到了理论教学与生活实践相统一,实现了“学生为主体,教师为导向”的教学理念。

[参考文献]

[1]邵书义,闫晓辉.信息化背景下“控制系统工程”课程改革及智慧课堂教学探究[J].科教文汇(上旬刊),2021(06):106-108.

[2]张茜,耿智化,张军辉,等.“互联网+”背景下的“农业系统工程”课程教学改革[J].科教文汇(上旬刊),2019(12):72-73.

[3]李宗帅,王修岩.以学生为中心的教学理念在教学中的应用[J].大学教育,2019(12):35-37+51.

[4]尹小贝,朱浩然,刘江虹.案例教学范式在交通安全系统工程课程中的应用[J].新课程教学(电子版),2020(18):81-82

Reform of the diversified teaching model of system engineering with "Internet +" as the core

LIANG Xue-chunWANG Fei-hu

(College of Electrical Engineering and Control Science, Nanjing Tech University, Nanjing 211816,China)

Abstract: "Internet +" education is an important way to comply with the country's call for "suspending classes and not stopping schools" under the background of local repeated epidemics. This article takes "Internet+" as the core, supplemented by "flipped classroom" and "case teaching" to reform the diversified teaching mode of system engineering. At the same time, it designs a new performance evaluation system based on curriculum goals to ensure the reform of performance assessment and teaching mode. Reforms go hand in hand. Apply this model to the teaching of systems engineering in 2021, and make full use of high-quality teaching resources such as MOOC micro-courseware to create a line of offline case self-study centered on "theory and practice" and "student-oriented, teacher-assisted" as the purpose. Take a flipped classroom. Practical results show that this model has achieved good teaching results, stimulated the internal driving force of students to learn, conformed to the development of the times, and can provide reference and reference for the "Internet +" teaching reform of professional courses in colleges and universities.

Keywords: system engineering; teaching reform; Internet+; flipped classroom; case teaching

 

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