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人工智能不是一项单一的科技产业,而是将其他行业进行融合的工具,例如将机器人和保姆结合产生的“看家机器人”,将导航和汽车结合产生的“车联网”等。在人工智能技术逐步成熟的当下,谁率先在应用上实现突破,谁就有可能在智能时代的竞争中占据优势。
目前,从医疗健康的监测诊断、智能医疗设备,到教育领域的智能评测、个性化辅导、儿童陪伴,从电商零售领域的仓储物流、智能导购和客服,到应用在智能汽车的自驾技术,都能看到人工智能的身影。
中国在过去的一年里,长虹、TCL、创维等家电企业都纷纷人工智能家电产品,希望借助人工智能打破家电行业的销售难题。
不久前,搜狗公司2016全年财报,搜狗借助人工智能技术实现了较大的业绩增长。
近年来,百度先后成立了大数据实验室、深度学习实验室和硅谷人工智能实验室,并通过架构调整全面发力人工智能。2016年百度世界大会上,推出“百度大脑”,该项目将对语音、图像、自然语言处理和用户画像、无人驾驶等领域进行重点关注和研发。
人工智能技术的重大突破必将带来新一轮科技革命和产业革命'对社会经济和人类生活的方方面面将产生深远的影响。
人工智能将为现代化发展更换“发动机”。咨询公司埃森哲研究了美国、芬兰、英国等12个发达国家并作出预测,到2035年,人工智能将帮助这些国家生产率提高40%左右。
对于中国而言,人工智能带来的好处将是多方面的。就经济来说,借助人工智能新技术实现自动化,将极大提高生产率,节省劳动成本;优化行业的现有产品和服务,提升其质量和劳动生产率;通过创造新市场、新就业,将促进市场更加繁荣,开拓更广阔的市场空间。
在产业升级方面,中国的传统制造业大而不强的问题亟待克服,人工智能恰恰为制造业转型升级提供了便利和动力,一是这些企业拥有行业海量的数据和大量资金;二是在生产力水平急需提升、传统人口红利逐渐消失的情况下,传统企业有迫切的意愿来改造升级自己的工厂、业务,提高收益,降低企业成本。因此,制造业既是人工智能可以大有作为的领域,也是中国发展人工智能的优势领域。
《全球人工智能发展报告2016》显示,中国人工智能专利申请数累达到15745项,列世界第二;人工智能领域投资达146笔,列世界第三。
关键词:Agent 高校网络教育 教学体系
中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2012)02-0199-01
随着科技的发展,人们的教育观念的改变及终身学习体系的建立,尤其是计算机网络的普及,网络教育作为一种全新的教育模式正步入高速发展的新阶段,教育的智能化也一直是教育界和教育技术领域的理想的目标。Agent技术的出现,为实现这一目标提供了良好的契机。
1、Agent简介
1.1 Agent的定义
Agent是人工智能的一个基本术语,广义的智能Agent包括人类、物理世界中的移动机器人和信息世界中的软件机器人。狭义的智能Agent是一个实际或虚拟的软件或硬件。利用传感器接收来自环境中的信息,并以主动服务的方式产生动作来做出回应,在分布式系统中持续自主发挥作用。本文讨论的智能Agent专指狭义的智能Agent,其特性有自主性、主动性、合作性、智能性、移动性和性。
1.2 Agent的结构
Agent系统是一个高度开放的智能系统,它的结构组成直接影响到系统的性能和智能。从结构上分析,Agent的体系结构大致可分为以下三类:
1.2.1 审慎式体系结构(deliberative agent)
该体系结构在(分布式)人工智能领域占主导地位。特点是结构中存储了显式表示的世界符号模型,通过基于模板匹配和符号操作的逻辑(或准逻辑)推理作出决策的。
1.2.2 反应式体系结构(reactive Agent)
该体系结构在主流的分布式系统中占主导地位。特点是它强调交互作用,可以通过对外界环境的感知和交互进而自我改变,提出了“感知一动作”模型。
1.2.3 混合式体系结构(Hybrid Architecture)
该体系结构在人工智能领域占主导地位,其特点是Agent中包含了前面的两个子系统,既有信知数据,以提高智能性,又有交互和自我进化能力。
2、智能Agent技术在高校网络教育中的应用
2.1 我国高校网络教育的现状
实现教育的智能化一直是教育界和教育技术领域的改革目标。高校的网络教育是促进教育机会平等的重要手段。但是在网络教学出现以后,网络上的课程大多程度上是把课本上的内容转化为电子教材,教学方式单一,课程中的特色与新理念没有充分发扬。导致了现阶段的网络教育出现了很多,但教学效果不尽人意。智能Agent技术的引入,有望较好地解决这些存在的问题。它为网络教育的人一机一人交互的实现,如何提高网络和计算机的智能化程度提供了良好的契机。
2.2 基于Agent的网络教学体系的应用
Agent应用于网络教学中以后,主要功能体现在以下几个方面:
2.2.1 可有助于建立网络教学的个别化学习
目前网络教育中的教学方式和内容与传统教学相差无几,智能Agent的引入可以依据其智能性对每一个教学对象的学习内容、水平以及学习中遇到的系列重点、难点的特征,采取不同的教学方式,提供多方面的教学资源,做到因人而异,针对每一个学习者的Agent组成为每一个学习者的“私人教师”。
2.2.2 可将分布式网络环境下各地的教育资源统一起来
Internet的资源极大丰富,但各地的教育资源处于一种无序的、杂乱的状态,基于Agent的网络学习体系,可以使资源Agent将各地的教育信息和数据统一起来,变成学习者所需的知识。
2.2.3 可进一步提高系统的交互性,实现网上的智能辅导
Agent引入后,学习者与教学系统之间的交互方式发生了根本性的改变。基于Agent的网络教学系统,提高了系统的交互性,实现了网上的智能辅导,使得讨论板块对讨论的问题有总结提炼,并能根据讨论的情况组织针对性、专题性的讨论,从而引导学习者作进一步的研究和探讨,发挥智能辅导的优越性。
2.2.4 可创建一个基于多Agent的且对不同的使用者提供不同接口的智能系统
在系统中可以设计多个Agent去完成不同的角色,使得它们之间可以通过通信和协议,传达信息,从而实现控制系统的功能。在系统中的Agent定义为教学系统中的系统角色和功能单元,它的职能是接受外界信息,并根据信息产生特定的行为,多个Agent个体可以分工协作,完成一个功能复杂的行为。
3、智能Agent在网络教育中的发展前景
目前Agent在网络教育中的应用进入了实际运行阶段,其人性化的交互和教学方式、强大的自我进化功能得到了很好的体现,但是基于Agent的网络课程也有其不足之外,主要是在实现方面有较高的技术要求和资金投入。随着Agent软件方法可重用性和可扩展性的不断提高,利用多重Agent的技术在不同的课程中只改变专业知识模块,而整体的框架可重复利用,来促进系统中各个参与者的合作,并加以扩展。Agent技术在高校网络教育尤其是远程教学模式下会得到更好的发展。
4、结语
Agent技术作为一种新的编程思路,各方面还有待完善,但是这不妨碍它的先进性。智能Agent在高校网络教育系统中的应用,使得教学模式、教学效果和系统性能都比传统教学系统有了很大的提高和改革,进一步促进了教育系统的智能化,实现了真正意义的个性化教学,智能Agent技术的运用对整个教学改革和素质教育的实施起到积极的推动作用。
参考文献
[1]Antonio M.Lopez,Jr.James Donlon.Knowledge Engineering and Education[J]. Educational Technology,March-April 2001
[2]丁兴富.远程学习圈:构建远程学习的基础理论[J].中国电化教育,2001,(7).
说到解题软件,这其实算不上是新概念,因为早在一年前PingWest品玩就报道过这类解题产品;但说到用人工智能的方式来解题,这个就还是挺新鲜的,也是阿凡题-X这款解题产品正在做的事。相比之前的题库匹配模式解题,用人工智能解题相当于让机器获得了人脑的一部分解题能力,这和让Alphago获得了下围棋的能力相当类似。
为了让你更显而易见地看出匹配题库解题模式和人工智能解题模式的区别,我们不妨先看看题库模式和人工智能模式在面对一道数学题时会如何操作。
一款匹配题库模式的解题产品在面对一道数学题时一般要经过图片识别、匹配题库、给出答案这三大步。计算机需要先识别出照片上的字符,然后搜索已有的题库并匹配结果,给出答案。
相比之下,阿凡题-X在解答一道数学题时则需要识别、匹配、运算、解答这四个步骤。你用手机拍完照片后,软件首先要识别字符;接着还需要把识别到的内容进行匹配,利用算式本身的特征来定义它是什么算式,然后机器就能“看懂”这道题该怎么解答了。在运算这一环,机器要做的当然就是各种计算了,目前阿凡题-X支持加减乘除、根式、有理数、一元一次方程、一元二次方程、二元一次方程组、分式方程及分式方程组等运算方式。最后解答这一步,软件要做的则是把机器的运算过程翻译成人的数学语言与文字解释,让学生能够看懂整个解题过程。
从上面这张图中可以看到,阿凡题-X不但计算出了题目的答案,还给出了详细的解题步骤。和匹配题库给答案相比,这就要求机器不但要学习人思维中的解题能力,还要能把这种能力按步骤呈现出现。按照阿凡题工作人员的说法:“分步解答”功能就像无形的线,将现有知识点全部串联成一张巨大的知识网络,每一次运算的过程都是无数“神经元”之间的高速信息传递,这让阿凡题-X表现出了像人类一样逐步思考、解题的能力。
在前两周的人机围棋对战中,Google旗下的人工智能围棋程序Alphago通过不断学习最终战胜人类顶尖的围棋手。类比之下,你或许也想知道阿凡题-X何时能解答出现在尚不在它能力范围内的数学题——比如试卷的最后一道大题。
对于这个问题,阿凡题创始人兼CEO陈李江认为:通过不断学习与升级,试卷的最后一道大题最终应该是难不倒阿凡题-X的,但就目前来说,阿凡题还需要克服一些困难才能实现这个目标。
事实上,要让机器理解并答出试卷上最复杂的那道数学题至少需要三个方面的能力:解题能力、汉字识别能力和语义分析的能力。目前,前两种能力阿凡题已经积累了相关的技术,但让阿凡题-X正确理解语意这一步还没能跨过去。
【关键词】人工智能 计算机辅助教学 教学与控制
一、人工智能的定义
人工智能也称机器智能,它是计算机科学、控制论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科互相渗透而发展起来的一门综合性学科。从计算机应用系统角度来看,人工智能是研究如何制造出智能机器或智能系统,实现模拟人类智能活动的能力,以延伸人们智能的科学。人工智能是一门交叉科学,逐渐形成一门涉及心理学、认知科学、思维可循、信息科学、系统科学和生物学科等多学科的综合性技术学科。
二、计算辅助教学体系和现状
计算救助教学是利用多媒体计算机的功能与特点,利用计算机辅助教师完成各个教学环节,并通过与计算机之间的交互活动,激发学生的学习积极性和主动性,帮助学生更有效地学习。实用计算机辅助教学,有利于认识主体作用的发挥,它所提供的图像、声音、动画等信息由利于学生知识的获得与保持,达到提高教学教学的目的。
目前为止,所实用的绝大多数传统以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统,以提高其智能性和实用性。早期绝大多数计算机辅助教学将全部教学信息以编程方式预置于课件中,这样的以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统,以提高其智能性和实用性。因此现有的以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统,以提高其智能性和实用性。早期绝大多数计算机辅助教学系统面临许多挑战,它主要存在以下几个方面的问题。
1.计算机辅助教学系统的闭塞性
不具有开放性是目前以及理论证明等均被应用于计算机辅助教学系统,以提高其智能性和实用性。其弊端在于固定内容的局限性使课件的适用面狭窄,而且设定的运行路线使授课缺乏自主性;授课的针对性不强;无法利用新出现的资源在较高起点上进行二次开发。
2.智能性的欠缺
现有的计算机智能辅助课件系统不能对不同何曾度的学生进行有针对性的教育,学生的学习是被动的,不能由系统自动提供助学信息而使学生有选择地学习。。
3.人机交互能力较弱
现有计算机智能辅助大多以光盘作为信息的载体,将材料中的内容以多媒体的形式展现出来,教学信息是按预置的教学流程机械式地提供给学者,学习者使用计算机智能辅助课件学习是完全被动的。
4.教师与学生的互动在教学中的缺乏
现有计算机智能辅助课件在学生自学以及进行操作使用时,如何学习都是学生自己的事。教师不能全完了解学习者的情况,学生在蹦到问题时不能向教师求教,师生之间互相封闭,谈不上师生互动,因此课件所起的效果大打折扣。
5.课程特点没有突出
各门课程在教学上有不同的要求,但现有课件对于这些不同要求完全不予理会。例如很多课程都要涉及到大量的曲线或曲面,对有些课程来说,将这些曲线或曲面给出了一个简单的展示就足够了,而有些课程这样的展示不能达到教学目的的要求。
6.教学计划的欠缺
在课件的开发过程中实际上离不开教学策略的设计,但课件的制作者往往并未意识到这一点。例如:现有的绝大多数课件都是单一的展播式,这样的可见制作“精美”,但它不可逆、不能互动。实际上运用课件教学只是手段而不是目的,应该在教学设计理论的指导下讲求课件的实效性,着眼点在于学生学习新知识、掌握新技术、培养各种能力有帮助,而不是表面上的制作“精美”。
综上所述,现有的计算机智能辅助存在许多问题,随着新技术的不断出现,这些问题将使计算机智能辅助越来越不能适应新的要求。因此以智能计算机智能辅助为代表的心的计算机辅助教学系统将成为教育技术上需要不断探求、努力实现的发展方向。 转贴于
三、智能计算机辅助教学系统
智能计算机辅助教学系统(Intelligent ComputerAided Instruction),简称ICAI。教学过程是一个复杂的教与学的思维过程,它需要教师以专门知识和经验为依据,经过吸取、讲解、推理、示例、综合等多个步骤才能较好地完成。计算机辅助教学实际上是一个由计算机系统辅助教师进行教学以及学生进行学习并得以实现的系统。在智能ICAI中,教学思想、方法、学习内容可用知识形式表示,如何解决知识的形式化表示以及知识的访问与调用问题,是人工智能的核心技术之一,也是将ICAI引入教育技术领域中所要面临的一个问题。知识库是实现知识推理与专家系统的基础,可以用知识库作为智能ICAI的构建环境。在知识库中,教学内容等的有关知识可以用事实与规则表示,并存储于知识库内,教学与学习过程既是对知识库中知识进行推理,并最终得出所需结果的过程。ICAI系统的一般包括以下几个模块:
1.知识库。知识库是关于教学内容的模块,解决“教什么”问题。知识库中的教学内容有待于教学与控制模块和学生模块进行选取、调用。
2.学生模块。学生模块是用于记录学生的学习情况,对学生学习的各个环节信息进行搜集,以便系统对学生的学习情况进行自动评估,提出具有针对性的学习建议和个别化的辅导。学生模块描述学生对教学内容理解、掌握的程度,系统可以根据学生模块的具体情况调整教学策略并提供适当的反馈。
3.用户接口模块。这是系统与用户交流的界面。整个系统依靠用户接口模块把教学内容呈现给用户、接受用户输入的信息、并向用户提供反馈。
4.教学与控制模块。这是教学过程与整个系统的控制模块,涉及到“如何教”的问题。它具有领域知识、教学策略和人机对话等方面的知识。根据学生模型提供的学生学习情况,通过智能系统的搜索与推理,得出智能化的教学方法与教学策略,能够较科学地评估学生的学习水平,可以通过分析学生以往的学习兴趣和学习习惯,预测学生的知识需求和常犯错误,动态地将不同的学习内容、学习方法与不同的学生匹配,智能地分析学生错误的原因进而针对地提出合理的教学建议、学习建议以及改进方法。
新世纪的教学将是以智能化的ICAI为主线,是多学科、多方位发展的新技术的体现。随着人工智能技术的发展、计算机辅助教学的成效将更加明显。
参考文献
关键词:“智能+”;富媒体;教学模式
2017年7月8日,国务院印发《新一代人工智能发展规划》,我国人工智能发展迎来新纪元。人工智能作为信息技术的更高发展阶段,毫无疑问会深层次推动教育教学改革与创新发展[1]。在互联网技术的推动下,“智能+”背景下的教学资源表现形式和呈现方式越来越多样化,教学活动的时空结构和活动方式得到了充分拓展,学生在学习中的独立性、自主性和创造性得到了充分体现,教师成为学生学习的支持者和引导者[2]。“智能+”是“互联网+”的进一步升级,给各行各业尤其是教育带来了新的机遇和挑战。“智能+”与教育相结合,将有力推动教育教学改革与创新发展,这也是机电类专业新工科教学改革的内涵之一。机电类专业人才培养应该紧跟国家发展战略,结合人工智能和大数据等新技术来改造专业课程体系,培养符合新时代、新背景需求的复合型人才。课程教学创新是改造专业课程体系的重要内容之一,传感器与测试技术作为机电类专业核心课程,长期存在课堂教学内容与工程应用脱节的问题,这与应用技术型高校建设和工程技术型人才培养要求不相适应,更与当前“智能+制造”的技术要求不相适应。本文将“智能+”与传感器与测试技术课程相结合,探索基于“智能+”的富媒体教学模式,作为适应新形势下课程改革需要的重要内容。
1基于“智能+”的富媒体教学模式
富媒体是指具有动画、声音、视频或交互性的信息传播方法,包含流媒体,声音,Flash,Java,Javascript等程序设计语言形式之一或者几种的组合。基于“智能+”的富媒体教学模式是富媒体、网络服务、人工智能等技术与教育教学相结合的产物,是高校课程教学模式改革的重要发展方向之一。课程教材、学习资源以及教学方法是教学模式的基本组成,图1为基于“智能+”的富媒体教学模式构架,它包括富媒体教材、富媒体教学资源以及教学方法三部分。图1“智能+”富媒体教材是通过在纸质教材上印刷索引,以二维码链接网络平台上的数字课程资源库,方便学生深入开展自主学习。“智能+”富媒体教学资源由课件、微课、案例、虚拟实验、题库、课程讨论等形式的资源组成,是“智能+”富媒体教材所链接的各种数字资源。充分应用新技术,优化教学组织,开展基于工程教育理念的教学模式和多元考核评价体系,是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的关键。
1.1基于“智能+”的富媒体教材
“纸质教材+课件”是以往的教学形式,存在教材信息载体单一、编排和呈现方式单调等问题,留给教与学自由发挥的空间比较狭窄,难以支撑新颖教学活动的开展。“互联网+”的升级,给教育教学带来了新的机遇和挑战。基于“互联网+”新发展阶段的“立体化教材”应运而生[3],而所谓“互联网+”教材就是以往的纸质教材加上互联网技术所构成的教材生态[4]。与单纯纸质教材相比,基于“智能+”的富媒体教材不再是一本简单的图书,而是数字教学资源的接口。这种新型富媒体教材除了介绍各章知识结构、教学任务、导学知识点等内容以外,还印刷有索引式二维码供学生扫描链接,其中包含了微课视频、动画演示、工程案例以及虚拟实验等纸质教材无法呈现的教学资源。这种“立体化教材”使学生不再面对枯燥的工作原理、结构特点、工程应用等文字描述,而可通过手机扫描二维码打开链接,观看知识点的视频讲解、动画演示、虚拟装配过程等,这样学生对知识点的掌握会更快更牢。使用基于“智能+”的富媒体教材,能够将线上线下的资源打通,将纸质阅读与网络阅读打通,为学生创造跨媒体的阅读新体验。基于“智能+”的富媒体教材为课堂教学提供了新的模式,对于推动教育信息化、促进教学改革、提高教学质量具有现实和深远意义。
1.2基于“智能+”的富媒体教学资源
高校课程教学创新应以“互联网+”为创新理念,以强化互联网思维为核心,以建设立体化、多媒体、动态化的学习资源平台为目标[5]。基于“智能+”的富媒体教学资源就是在网络平台上创建完备的数字课程资源库,学生转变为该互联网产品的用户,教师转变为该互联网产品的制作者。包括教师在内的教学资源的编撰者不仅仅进行纸质内容的编写,还要开展数字化教学内容的研发,要进行教学视频的录制、教学案例的配音,也要规划动画课件的制作、探讨虚拟现实技术的应用,甚至还要进行某些功能的软件开发等。只有将“制作者”的理念融入“智能+”富媒体教学资源的创建过程中,才能将数字化资源和纸质内容很好地融合,为学生提供高质量的“智能+”富媒体教学产品。富媒体教学资源由视频、音频、微课、动画、案例库、题库、课件、虚拟仿真实验以及互动社区等组成,教师能够利用富媒体教学资源将知识点讲解、实验操作示范和过程、虚拟仿真模拟演示等内容展现给学生,强化学生对知识技能的学习,还能通过在线答题和课程论坛与学生形成实时交互,动态掌握学生的学习进度。教师可将教材中具有多样性、动态性、易变性、拓展性的内容都以网络资源的形式传至网络平台,以弥补文字教材内容更新周期长的不足,同时充分利用网站内容更新方便、传递快捷、容量大、呈现方式多样的优势,组织引导学生开展互动式、体验式学习。
1.3基于“智能+”的教学方法
充分应用互联网技术,采用适当的教学方法,形成高效的教学组织方式和合理的课程考核评价体系,是实现基于“智能+”的富媒体教学模式的重要保障。当前,“以学生为中心”的教育理念已在国内高校得到认可,基于该理念的课程教学模式层出不穷,为高校教育教学改革创新、实现学生全面发展发挥了积极的推动作用。“以学生为中心”的教学模式包括任务驱动教学法、项目驱动教学法、项目导向教学法、翻转课堂、慕课以及工程教育模式(包括CDIO模式和OBE模式)等。工程教育模式是以学生、学习和学习效果为中心的一种开放式的教学模式,教师将课程知识点全方位渗透到工程项目中,以引导学生通过工程实践潜移默化地掌握新知识[6]。工程教育是高校适应新形势,落实新要求,全面提高工程人才培养质量的必然要求。应用型本科院校以培养具有较强实践能力、创业能力和创新精神的高级应用型人才为培养目标,在教育教学领域,必须树立“以学生为中心”的教育理念,培养高素质应用型本科人才。因此,基于“智能+”的富媒体教学模式必须坚持工程教育模式。在信息技术的支持下,教师要充分利用富媒体教材和富媒体教学资源,开展线上线下、课前课后的混合式教学,实现教学内容与工程实际的有机结合,培养学生的专业知识、工程实践能力和创新思维,满足新工科人才培养的要求;要优化教学组织,切实保障教学秩序和教学质量,构建学习效果的多元评价与反馈体系,不断完善和创新基于“智能+”的富媒体教学模式,最终实现显著提高教学质量的目标。
2基于“智能+”的富媒体教学模式实践
机械测试与机械设计、机械制造并列构成机械专业三大板块,传感器与测试技术是机械类专业的专业基础课程,也是机电类专业的专业核心课程。传感器与测试技术是一门实践性很强的课程,教学内容包括测试信号分析、传感器原理以及测试技术应用三大部分。目前课程教学依然存在一些问题,例如课程知识更新滞后,知识的交叉融合不够;课程内容偏重理论,实践和应用程度不够;课程“教与学”脱节,信息技术利用不够;等等。尽管各种课程教学改革模式层出不穷,但大多不能满足“智能+”背景下对人才培养的要求,与培养应用型人才或工程型人才的要求更是相去甚远。为激发学生的潜力,增强学生的综合应用能力和创新意识,此类实践性强的课程的教学改革势在必行。开展富媒体教材和富媒体教学资源支持下的新型教学活动,能够有效提高学生解决实际问题的能力,促进提高学生工程实践能力和创新能力的培养目标的实现。笔者结合“智能+教育”,根据传感器与测试技术课程的特点,提出如图2所示的基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式[7]。在富媒体教材的指引和教师的引导下,学生可利用富媒体教学资源进行知识的学习、能力的训练以及项目的研讨等活动,形成基于知识点的在线学习(侧重基础知识)、基于现代工具和实验设备的实验实践(侧重基本技能)、基于项目的综合训练(侧重综合能力提升)。在此过程中,学生将知识学习、实践操作与教师引导有机结合,以增强工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力,提高学习实效。建立学习效果多元考核评价体系,考核以“学生的学”为主,“教师的教”为辅,结合“课内+课外”,构建涵盖知识、能力、素质的“一考两评”(知识点考试、实验训练评价和工程项目实践评价)学生成绩评定模式。与此教学模式相配套的富媒体教材以目标为导向、以应用为核心来组织单元知识点。每个单元都明确了学习目标和学习内容所要解决的实际问题,并突出了实践性和应用性。每个单元同时还包括教学要求、知识结构、基本概念、应用案例、工程项目索引、富媒体教学资源二维码等。为更好地与此教学模式相适应,富媒体教学资源中还引入了实验项目和工程项目内容。实验项目分为线上虚拟实验和线下实验室实验,形成虚实结合的实验训练方式。工程项目索引可在富媒体教学资源中详细阐述项目设计目标、设计任务、设计内容、实施步骤以及考核方法,使学生初步了解工程项目概况,积累基础知识,为线下工程实践打下基础。课程教学以案例为入口,以工程项目为出口,在项目驱动、“智能+”富媒体教材和工程教育基础上,以“智能+”富媒体教学资源为支撑,构建教与学互动下的“教师导、学生学、实验练、项目研”教学法,有效激发了学生的学习兴趣,提高了学生分析问题、解决问题的实践能力。
3结语
“智能+”是技术发展的新阶段,富媒体技术则是新型数字信息传播方法。将智能技术、富媒体技术与教育教学相结合,构建“智能+”富媒体教学模式,是新形势下高校课程教学改革的重要发展方向,也是全面提高人才培养质量的必然要求。笔者将其应用于传感器与测试技术课程教学实践,提出基于“导学练研”的“智能+”富媒体教学模式,将基于知识点的线上学习、基于现代工具和实验设备的实验实践、基于项目的综合训练与教师引导辅导有机结合,提高了学生的学习兴趣,增强了学生的工程实践能力、现代工具使用能力和创新能力,提高了学生的学习实效。
参考文献
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[6]朱向庆,胡均万.CDIO工程教育模式的微型项目驱动教学法研究[J].实验技术与管理,2012(11):159-162.
关键词:高职院校;智能机器人;教学;探索
智能机器人技术水平代表了高科技的发展前沿,不少国家不仅高校开设专门智能机器人课程,甚至将智能机器人列入中小学信息技术课的教学内容。我国在这方面起步较迟,智能机器人教学虽然已进入大学教育,但仅仅作为专业课程列入人工智能、自动化等相关专业中,很少将其整合进其他学科的教学中。实践告诉我们:广泛开展智能机器人教学活动,可以极大地激发学生的创新热情。在智能机器人课程中,学生要综合运用机械、电子、计算机等方面知识,而且可以学会与人沟通合作、学会勇敢地迎接挑战、学会合理地分配和利用时间,培养毅力、自信与尊重他人的品质。智能机器人教学活动越来越明显地呈现出其他课程无法替代的、培养学生科技创新能力和给学生更多科学体验的特点。扬州工业职业技术学院近年来本着“用明天的科技,培养今天的学生,为未来服务”的育人宗旨,积极进行智能机器人教学活动的实践探索,认为开展此活动对于专业建设和培养学生的创新能力是十分有益的。
开展智能机器人活动的优势
目前,各行各业高级技术工人的大量短缺要求高等职业教育培养出更多和质量更高的“蓝领”、“灰领”人才。作为培养高级技能人才的高职院校应该与时俱进,在学生科技创新活动及教学活动中加大智能机器人方面的投入和实际操作培训。根据高职高专院校的特点,学生的动手能力和实践能力很强,而且对智能机器人的机械控制、电器控制、计算机技术等方面知识的了解也能够满足对各种家用和工业智能机器人的简单开发和使用的需要。相对于中小学来说,高职高专学生在知识积累和技术能力上有绝对的优势;与本科生相比,高职学生在对实用型和技能型的课程上更有专注和钻研精神。通过开展智能机器人教学活动让优秀的学生参加智能机器人竞赛,发挥他们的主动性和创新能力,更能够学以致用,丰富以就业为导向的办学内涵,同时也使学生在参与学习和比赛的过程中体验竞争和集体荣誉感。教育主管部门对此有深刻的认识,2008年全国职业院校技能大赛中设有智能机器人项目。江苏省每两年举办一次大学生智能机器人大赛,越来越多的高职院校参与其中。
开展智能机器人教学的做法及设想
(一)开展科技创新活动
我院由电子信息工程系牵头组建创新实验室,作为学院开展智能机器人教学活动的平台。在确定创新实验室的工作人员以后,积极申请院级、省级大学生科技创新基金项目,争取更多的资金和学院全方位的支持。2006年创新实验室成功申请到院级大学生科技创新基金项目,2008年初又成功申请到省级大学生科技创新基金项目,这为智能机器人教学活动的持续开展提供了保证。
在建设创新实验室的同时,学工处、团委从高专一、二年级工科类专业学生中挑选了10名学生组成了学院大学生智能机器人兴趣小组。创新实验室教师编写了《智能机器人的制作》校本教材,从传感器的性能到智能机器人的组装再到程序的编写对学生进行授课,使他们逐步进入了智能机器人科学世界。
(二)引入课程教学
智能机器人技术是一门跨多个学科的综合性技术,涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多个学科。通过对简单智能机器人的设计和实践教学,可以使学生能够比较熟练地掌握智能机器人的定义、结构,智能机器人传感器、智能机器人驱动技术,智能机器人位置控制技术,智能机器人的视觉技术基础,智能机器人计算机控制系统;学会编制控制智能机器人运动的软件,了解智能机器人系统的软硬件组成和工作原理。使学生在学习后,能够进行控制算法设计、微机软件编制,并能将所设计的软件应用于智能机器人的运动控制中,使学生对机电控制系统和智能机器人系统有完整的理解。将智能机器人教学引入高职院校电子信息类专业,学生通过对智能机器人的了解和实际操作,更能加强对现代机械设备的操控能力,激发学习的兴趣和热情,改善学习风气和学习态度。
智能机器人科技创新活动是少部分人的活动,对于特长教育有着不可否认的作用。对于智能机器人教学这个新鲜事物,创新活动小组的引导作用是非常重要的,但是如果不向学科课程发展,将有违开展此项活动的初衷。所以,随着高职院校教学改革与课程改革的实施,智能机器人教学走进课堂是一种必然的发展方向。我们从三个途径实施:一是将智能机器人教学整合进《单片机技术》课程教学中,将江苏省大学生智能机器人竞赛中的“游江苏”智能机器人的制作整合进课程;二是面向全院工科类专业学生开设《智能机器人制作》选修课,讲解智能机器人的控制板、传感器、输出设备等硬件知识以及智能机器人控制程序的开展等软件知识。通过项目教学法,让选修学生在学完课程内容后能独立组装并调试好智能机器人;三是选定合适的项目指导自动化专业的学生进行毕业设计,使学生知道如何将学习的内容应用到生产和生活实际当中,提高学生和学校的竞争能力。
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智能机器人设计与制作是一项涵盖计算机技术、自动控制技术、机电技术的活动,所涉及的专业领域与我院电子信息工程系的专业一致。开展智能机器人设计与制作活动可以促进我院系部的专业建设,丰富电子信息工程系专业建设链,如嵌入式系统、智能电器、机器视觉、立体式仓库、柔性制造、计算机集成制造系统等,最终形成在同类院校中具有示范性作用的专业群。
(三)积极服务社会
培训中小学科技辅导员智能机器人创新实验室正常运转并取得一定成绩后,就可以和市科技局、市教育局联后举办中小学科技辅导员培训班。我国中小学非常重视开展智能机器人教学活动,学校将此项活动作为建设特色学校的一部分,可是由于缺少辅导教师,开展起来心有余而力不足。此外,开展中小学科技辅导员培训还可以扩大高职院校的知名度。
开办中小学生科技夏令营、冬令营智能机器人创新实验室发展到一定规模以后,可以与市教育局、市科协及本地新闻媒体合作举办科技夏令营、冬令营。一是通过与新闻传媒合作可以加强对学院的宣传,提高学院的知名度;二是有多名学生走进学院,让中小学生了解学院,并在此为他们打开科技之窗、扬起理想这帆,加深他们对学院的认同感;三是可以为学院带来一定的收入,从而为进一步开展智能机器人教学活动提供部分经费支持。
支持中小学生参加相关智能机器人竞赛高职院校可以与有意向的中小学校签订科普协作协议,为协作学校提供常年科技服务。高职院校向协作学校提供人力和物力支持,辅导协作学校开展智能机器人教学活动,并支持学生参加国家青少年科技创新大赛和智能机器人竞赛。这样,一方面可为协作校带来荣誉;另一方面,可以扩大学院创新实验室教师的视野,加强与全国同行的交流,从而提高教学水平。
开展智能机器人教学取得的成绩
我院开展智能机器人教学活动虽然不到两年的时间,但在领导的大力支持和学院各部门的紧密配合下,已初见成效。电子信息工程系自动化专业被学院批准为首批院级教学改革与课程改革试点专业;出版了《智能智能机器人的制作》校本教材;创新实验室成功申请到省级2008年大学生科技创新基金项目;2008年6月初,由创新实验室首批学员组成的扬州工业职业技术学院代表队参加了在中国矿业大学举办的江苏省第三届大学生智能机器人大赛,战胜众多本科院校选手,取得了优异的成绩,所参赛的三个项目全部获奖。其中智能机器人搬运项目荣获一等奖、智能机器人“游江苏”项目荣获一等奖、智能机器人灭火项目荣获二等奖,为学院争得了荣誉。
开展智能机器人教学活动,将智能机器人教学作为学生创新能力培养的平台,也是对教学实践的创新。面向未来,智能机器人教学活动应进一步深化,并应尝试与地方传统产业结合起来。扬州是全国闻名的长毛绒玩具之乡,我们与当地玩具企业合作,将小型智能机器人的设计与长毛绒玩具设计相结合,制作出智能型长毛绒玩具。如将此产业化,可以提高扬州玩具的附加值,提升扬州玩具的档次和形象,同时,为又学院的产学研开辟了一条新路,提高了学院服务社会经济发展的能力。
总之,高职院校开展智能机器人教学活动对学生技能教育、科技的社会化具有重要的意义,它给高等职业教育尤其是工科类高等职业教育在教学内容、教学形式及教学成效上都会带来更多的惊喜与期待。
参考文献
[1]彭绍东.论智能机器人教育[J].电化教育研究,2002,(7).
关键词:专业特色教育;教学改革;创新型人才;机器人课程教学;大学教育
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)36-0093-02
特色课程作为大学高年级的专业综合型、知识拓展型课程,这种课程通常涉及到多门大学专业基础课程的知识,具有交叉性、跨学科,虽然比普通课程难度大,但是好处同样也多,非常有利于学生进行毕业设计和将来增加就业机会[1],所以一直受到学生们的欢迎。本文以机器人技术基础为例,谈谈如何有效地开展好专业特色课,使这种课既能做到与时俱进地不断引入各种新发展技术,又可以作为大学生创新实践或科技比赛的支持课程[2]。
机器人技术基础本来是机械电子工程专业的专业必修课和机械自动化专业的专业选修课,但是这门课同时也可以作为其他各类学科的一门知识拓展型课程[3]。通过这门课程的学习,学生能够熟悉、使用、研究和设计机器人,为从事机器人工程领域的工作奠定基础。该课程需要学习的内容包括机器人学必要的基础知识、各种类型的机器人部件、各个子系统、各种传感器和机器人应用和理论方面的基本知识。具体来说,机械方面,主要包括机器人本体的机械结构、机械运动学,诸如典型的机械构成、常见的机械组成等;动力与驱动方面,包括电磁、液压电机,以及各类微型或特异形式的驱动方式,如记忆金属、超生波点击等;控制方面,则包括控制系统、微处理器的应用、多种多样的传感器等,如视觉传感器、仿生的触觉传感器等;运动控制方面则包括位姿分析、轨迹计算,如轨迹预测与优化、正向或逆向运动学等;最后还涉及到人工智能,即机械人如果进行逻辑分析、决策判断,如进行语言语义分析、静态或动态的视觉图像分析等。该课程有很强的交叉性,跨多个学科,对学生的基础知识要求也比较高,如机械设计、电子电路、传感器、高等数学、计算机编程能力等,正因为如此,该课程总是作为本科高年级学生或者研究生阶段的专业课程来开设。
在教学过程中我们发现,由于电影电视中对各种机器人的宣传激发了青少年对机器人的兴趣,人们通常认为的机器人或许就像他们从电影、电视里看到的那样,这些都让大学生对该课程的期望比较高。但是作为一门专业课程,又不能太过于娱乐化,因此,课程内容的组织成了首先要解决的问题。机器人课程的教材目前主要有高等教育出版社的《机器人学》,主编为刘极峰;另一本是清华大学出版社的《机器人技术及其应用》,主编为朱世强;还有一本是郭洪红编著的《工业机器人技术》,由西安电子科技大学出版社出版。这三本教材主要教学内容都围绕工业机器人,大概可分为三个部分的教学内容:动力学与控制、传感器、机械结构,机器人学则更加注重机器人控制理论的分析和计算。这三本教材我们都使用过,但是教学效果一直不太理想,主要是因为学生的兴趣要超过我们的教学内容。作为全校公开课,课堂内既有来自理工科专业的学生,也有来自管理学院和艺术学院工业设计系的学生。特别是我们经常遇到一些正在进行跟机器人技术相关的各种创新或者竞赛项目的学生,他们遇到的一些问题,在课堂内无法解决,这让他们比较失望,影响了这门课程的教学效果。对于这样一门面向全校所有专业、不同背景的学生的课程,同时又是一门应用性非常强的课程,如何调整课程内容,使之真正成为学生们希望和期待的那样,也就是说从学习中找到自己探求问题的答案,则成为我们要首先要解决的问题。直到我们发现一门由郭洪红编著的《竞赛机器人设计与实践》,由科学出版社出版,才终于找到了解决办法。
对于以前的教学方案,我们进行了大幅修改。首先是教学内容,从单一教材发展为多本教材,并添加了跟当前技术发展相匹配的内容,如军事机器人、无人飞机、人工智能等;其次是从知识性灌输向实践教学转变,即以项目为目标,确定教学方向;最后是实验课程的变化,以前是设置堂内小实验,现在则是综合性、制作性实验。下面详细介绍一下我们的做法。
现有的三本机器人技术课本,都是针对工业生产型机器人,主要偏重于机械和控制两方面,比如这三本教材都着重介绍了传感器、运动姿态和轨迹规划。人类文明的终极产物就是人造人,机器人,或者生化人。人类对于机器人的恐惧和迷恋,从1927年电影中出现的第一个机器人Maria诞生以来,其实有着长达一个多世纪的时间。全世界的电影人孜孜不倦的将一个又一个经典的机器人形象展现在了大众的面前,学生们对机器人的映像,除了一些展会,就是来自于电影电视,如长兴不衰的《星球大战》、经典的《终结者》,还有《异形》中的生化机器人神父,等等。对于更多的比如生化机器人、人工智能方面则没有涉及。课堂不能与实际脱离,我们在课堂内专门增加了针对生化机器人、仿生机器人相关的人造器官、人机结合方面知识。另一点就是关于人工智能(ArtificialIntelligence:AI),它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学,也是机器人发展最重要的一个环节。人工智能企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。从AI诞生以来,由于理论和计算机技术的限制,一直没有什么起色。但是近几年来,基于深度神经网络的学习方兴未艾,以前的多层神经网络的问题容易陷入局部极值点,如果训练样本足够充分覆盖未来的样本,那么学到的多层权重可以很好的用来预测新的测试样本,新的研究成果也促使我们在课堂上添加了相关内容。在课程结束前,我们还针对有关机器人是否替代人类以及机器人对人是否有害等哲学方面的问题,开辟了一堂讨论课,激发了同学们对未来的思考。
培养大学生的创新素质是高等学校的一项重要使命,课堂教学也要紧扣这个要求,围绕着如何激发学生的创造力和创新能力展开。以项目为导向是我们进行教学改革的第二项内容。以前我们的教学都是按照知识结构来设计教学大纲,这样的教学类似于传统的“填鸭式”教学,学生的接受意愿不高,教学效果不理想。而近些年来,高校开始重视大学生的素质教育,出现了各种创新项目和创新大赛,在很多大学生类的科技竞赛中,有很多跟机器人相关,比如机器人足球比赛、机器击、防爆灭火救灾机器人比赛等[4]。每年都有很多学生为比赛才报名参加机器人课程的学习。这些新的情况也启发了我们对课程进行相应的调整,将本来比较刻板的单向教学变成有针对性的教学。孔子曾经说过:“知之者不如好之者,好之者不如乐之者。”可见他特别强调兴趣的重要作用。于是我们将原来的教学结构打破,设置了几个比赛类的制造项目,将机器人知识穿插在项目实施中,让学生们带着问题来学习。兴趣是最好的教师,是感情的体现,是学生学习的内在感情驱动。在学生们完成项目的过程中,兴趣让学生对我们课内介绍的知识,能自觉地、主动地、竭尽全力去观察、思考、探究,这样最大限度地发挥学生的主观能动性,容易在学习中产生新的联想,而不同的项目,让他们能够进行知识的移植,做出新的比较,综合出新的成果,进而也更加能培养和促进学生的创新能力。
最后是关于实验课程的改革,以前是设置堂内小实验,比如机器人传感器实验,学生在1个小时内,进行图像抓拍,或者进行超声波障碍物检测。该实验由于时间短、实验内容简单,并不能激发学生们对课程的深入理解。现在我们有了以项目为导向的教学,实验内容改成具有综合性、制作性的实验,每个项目通过在课堂内的辅导,学生在课外进行制作[5]。小制作需要一定的费用,我们将学生们分组,每组学生共同分担,由于每个制作的费用不到两千元,主要部件可以借用学校实验室配件,最后每个学生承担的费用不到一百元。有的学生有大学生创新项目费的支持,可以制作出更加复杂和精美的作品。这样的制作项目,学生既可以跟课堂内容结合,又能跟创新项目结合,激发了学生的求知欲。以前课堂内只有教师讲授,现在的课堂内学生的参与性非常高,常常为了一个问题,大家群策群力,讨论非常活跃,带来了非常好的教学效果。
今天的高校,应该为打造更加全面的新世纪创新型人才培养的体系而改革。通过对专业特色课改革的实践,我们不仅帮助了大学生拓展了知识面,而且增加了锻炼其运用知识分析、解决问题的能力,更加注重培养他们的创新能力。
参考文献:
[1]邵友竹.浅议大学专业课教学的特点[J].辽宁高等教育研究,1988,(6).
[2]张峰,孙娟.提高大学专业课程教学效果的措施[J].文教资料,2010,(1):213-215.
[3]王旭仁,姚叶鹏,刘丽珍.机器人课程建设探索和思考[J].计算机教育,2011,(15):89-91.
关键词:微课;慕课;翻转课堂;经验反思
一、微课
微课的定义和特点已经在几年中充分讨论了,在这不再赘述。在现代教学中,越来越多的微课应用于各学科、各教学环节中,这个状况就是对微课价值的最大肯定。(根据)从几年来的微课作品来看,微课的制作水平不断提升,画面较精美、教学思路清晰、情景导入引人入胜、教学内容形象生动、注重教学内容的讲授、分析和演示学习效果等。“不要为了炫耀锄头而忘了种地”逐渐成为共识,即更加注重实际教学效果而不是炫耀视频编辑技术。然而,纵观这些优秀的教学大赛作品,还是有着令人遗憾的缺陷。比如交互式作品少,像体积小图像清晰(便于网络传播)、交互扩展性好、支持边下载边播放的swf格式,居然被排斥于比赛之外。导致我们常见的微课中,常缺乏最基本的交互性,缺少自主练习、自我评估及进度跟踪、知识点自主复习扩展等的功能。学生仅仅是看着学,而不能发挥学生参与的主动性和积极性,即仅是填鸭式教学的升级版(增加多媒体功能)。因此,微信群在实际教学中的作用有限,并且不如QQ群实用。笔者在信息技术课中,利用班级Q群操作课前课后复习微课,由班级选派数名骨干利用无线路由下载后,分小组对全班同学进行免流量的“QQ快传”,并进行小组共同学习探讨,避免了互联网杂波的干扰,并发挥了学生骨干的作用,又促进了学生的学习水平,受到学生的好评。
二、慕课
慕课,即大规模开放在线课程,是MOOC(MassiveOpenOnlineCours-es)的音译[1]。如果微课看作是零散的点,那么慕课就相当于面,由大量的微课系统的组合而成,并具有线上开放性学习交互的特点。慕课的平台是网络、骨架是系统性的微课,沟通的关节是小测试和在线讨论解答(同步或异步)等。
三、翻转课堂
将传统的授课变成课前学习,通过微课、慕课去完成课堂知识的学习,然后在上课时,进行相关知识的巩固、扩展、深化,在完成教学任务的同时,发挥学生的自主性。(查引用)此外,除了在常见的“家校式”翻转课堂(家里先学,学校课堂探讨作业)模式,还有学者提出“课内翻”(前半节看微课学习,后半节探讨和作业)、“校内翻”(第一节看微课等学习,下一节探讨和作业)的模式。后两种模式除了需要更好的软件硬件资源支持,也常常使老师在旁边变成旁观者,与学生学习过程缺乏最基本的交流,让课堂乏味!因此,除了个别内容,这两种翻转方法远比不上微课穿插辅助教学的效果好,即实际应用价值有限。
[关键词] 智能;多媒体;胸部检查;教学
[中图分类号]R197.38 [文献标识码]B [文章编号]1673-7210(2008)03(c)-104-02
为解决医学教育中临床实践技能训练资源不足的问题,提高诊断学教学的效果,我校曾研制出网络多媒体胸部检查教学系统,详见参考文献[1]。该系统在全国许多医学院校中推广应用,对提高诊断学教学质量起到了促进作用。近几年,随着计算机技术的快速发展,新技术不断涌现,我们将计算机网络技术、计算机模拟技术、人工智能技术与新时代的医学教育特点相结合,研制出具有人工智能的智能型网络多媒体胸部检查教学系统。其功能更强大,内容更丰富,体征更全面,可进一步提高诊断学的教学效果。目前该项目已批量生产,并在国内医学院校中推广应用,深受广大师生欢迎 。
1 主要结构
主要结构有6方面:①由计算机服务器组成教师主控机、学生机若干台。②设有多种软件共同组成教学系统,包括智能化多部位、多体征模拟软件、智能化多通道、多部位同显软件、网络多媒体教学平台、多媒体课件制作平台、试题制作平台、智能化考试自动评分软件及心音图软件等。③智能化多体征同显分配器,由机箱、集成电路及微电脑等组成[1]。④人体胸部仿真模型,由优质硅橡胶、复合材料制成。其胸腔内各瓣膜听诊区和呼吸音听诊区的相应部位设有34个新型发音器,其前面设有震动模拟装置。⑤电子听诊器,由传感器、滤波和扩音电路及听诊器组成。⑥实验台由教师机实验台及若干学生机实验台组成。教师机实验台上置有音箱和打印机,学生机均配备耳麦。
2 技术特点和工作原理
2.1 多种体征同时显现、多人多部位同时听诊
本技术改变了原教学系统每次仅能由一名学生听一个部位、一种体征的局面,由先进的计算机技术与人工智能相结合,采用了智能化多部位多体征模拟软件、多通道多部位同显软件。使用时根据教学需要点击病例目录,即可在同一时间内模拟出该病例的7种以上相应的心肺体征声音,并通过智能化多种体征同显分配器自动分配到相应的心肺听诊部位。分配器中的微电脑根据上位机的通信指令通过串行总线控制34个音频功放,每个功放分别以1~5级音量等级发音,可控制34个新型发音器,每个发音器前面分别设有特制的震动模拟装置。通过智能化分配系统可同时将该病例的7种以上听诊音信息自动再现于人体心肺听、触诊的7个以上相应部位。例如心脏5个瓣膜听诊区可听到不同性质的听诊声音;支气管呼吸音、支气管肺泡呼吸音及肺泡呼吸音的听诊部位及听诊特点亦各有不同,均可在同一时间内再现于仿真人体模型上,医学生可在模拟病人多个部位同时听到该病例的多种体征,使体征更加贴近临床实际。震动装置工作即可模拟出各种心前区震颤、心包摩擦感、胸膜摩擦感及语颤等触诊体征。其突出优点是:可供多人,用多个听诊器在一具模拟人的不同部位同时听诊,大大提高了模拟病人的使用效率,节约了大量时间,可成倍提高教学效果。
2.2 内容更丰富,体征更全面
2.2.1 模拟正常心肺听诊音在模拟人的相应部位可听到正常支气管呼吸音、正常支气管肺泡呼吸音及正常肺泡呼吸音;在心脏各瓣膜听诊区可听到相应的正常心音。
2.2.2 正常心音伴肺部触、听诊体征在心脏各瓣膜听诊区听到正常心音的同时可触诊肺部的语音震颤、胸膜摩擦感等体征,听诊各种异常呼吸音、干湿音、语音共振及胸膜摩擦音等。如肺部无病变则听到正常呼吸音。
2.2.3 心脏触、听诊体征伴正常呼吸音触诊心前区细震颤、心包摩擦感的同时可听诊各种异常心率和心律改变及异常心音、心血管杂音、心包摩擦音;无病变的瓣膜听诊区听到正常心音的同时听到肺部相应部位的各种正常呼吸音。
2.2.4 心脏触、听诊体征伴肺部触、听诊体征在模拟某种心脏触、听诊体征的同时伴一种肺部听诊体征,如肺部无病变仍听到正常呼吸音。
2.2.5 心脏多瓣膜病(联合瓣膜病)伴正常呼吸音设有七种心脏多瓣膜病如二尖瓣狭窄伴三尖瓣和肺动脉瓣关闭不全、主动脉瓣关闭不全伴二尖瓣关闭不全;无病变的瓣膜听诊区听到正常心音的同时听到肺部的正常呼吸音。
2.2.6 心脏多瓣膜病伴肺部触、听诊体征如上所述的多种瓣膜病伴有一种肺部触、听诊体征,如语音震颤、胸膜摩擦感、异常呼吸音、干湿音、语音共振及胸膜摩擦音等。在无病变的心脏瓣膜听诊区及肺部仍可听到正常心肺听诊音[2]。
2.3 电子听诊及心音图
采用电子听诊器,通过传感器和先进的滤波和扩音电路,使心肺听诊音十分清晰。低频、中频、高频、全频任意选择,声音大小可调节,并可与电脑连接,使心音图呈现在电脑显示屏上,对心杂音的分析起到十分重要的作用。还增加了扩音听诊功能,以方便教师示教,从而显著提高教学效果,同时尚能用于临床真实病人的心肺听诊,大大提高临床诊断质量。
2.4 多媒体课件制作管理平台
利用多媒体课件制作管理平台将文本、声音、图形、图像、动画等多媒体素材有机地融为一体,从而制作出多媒体应用课件;可以用文字、图片、图像等多媒体文件及其他病理体征(模型人)作为题干,组编单选、多选、判断、填空和论述等多种题型。
2.5 网络多媒体教学平台
教师可以对学生进行广播教学,可将教师机的电脑屏幕画面和语音等多媒体信息实时广播给全体、群组或单个学生。可以选择使用电子教鞭功能;教师在学时部分或全部的限制了学生的动手能力,可以选择学生机的模拟人的某一体征实现技能训练,还可以通过控制平台进行点播教学、语音教学、屏幕监视、遥控辅导、教师示范、师生对讲、分组讨论、电子论坛、电子抢答、电子举手、文件传送、网络影院及远程控制,可以对选定的学生机计算机进行远程复位、远程关机,对学生机的鼠标键盘锁定和解锁以停止或恢复学生操作电脑。管理员也可以将临床采集的新体征方便地编辑到模拟人身上。
2.6 智能化考试
可进行试题制作、编排试卷、自动判分、实时记录学生的考试成绩并可打印出来。
2.7 远程教学
可在校园网中使用,也可在internet网上进行远程网络教学。
3 效果
本成果已批量生产,在国内高等医学院校中推广应用,许多院校用此成果建立了临床医学技能模拟实验室。由于该成果功能更强大,内容更丰富,体征更全面,多种心肺体征可同时显现于同一模拟人的多个部位,实现多人多部位同时听诊,且可进行电子听诊及显示心音图,还可进行课件制作及教学管理、教学监控,并实现智能化考试及远程教学,因此能进一步提高诊断学教学的效果。
[参考文献]
[1]张慧,卢贵东.网络多媒体胸部检查教学系统的特点[J].中国医药导报,2006,3(4):94.