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摘要:本文主要根据独立学院的学生实际学习状况以及日益严酷的就业市场前景,试图以计算机网络课程教学中已初步进行的一些课程教学模式的改革为基础,提出设立实训与毕业设计辅助教学系统,加强学生实践能力和创新培养,以进行独立学院“计算机网络”课程教学模式的改革和探索。
关键词:独立学院;课程教学模式改革;计算机网络
中图分类号:G642
文献标识码:B
1“计算机网络”课程教学模式改革的目的和要求
近几年计算机网络人才岗位需求调查显示,网络工程师已经成为当前最紧缺的人才之一,计算机网络工程师被誉为新黄金职业,薪水起点高,随着工作经历的丰富而节节攀升。
但同时,大学应届本科毕业生却在就业市场上不受欢迎,普遍需要在企业工作1~2年后才能进入工作状态,所以企业招聘员工时纷纷将“必须具备实践经验”作为基本条件,从而也提高了毕业生的就业门槛。改革课程的教学模式,适应学生就业市场的需求已成为迫在眉睫的主要问题。
为了培养具有实践经验、专业技能的实用化计算机人才,我系决定开展计算机网络设计实训教学,目前已开始进行的实训对象为计算机系04级学生。目前已基本完成第一个批次100名学生的网络工程设计实训工作。
本次实训以城市学院北郊新校区计算机网络工程为实训模拟项目,以校园网的网络设计和实际应用为中心,以规范化招投标流程和正规招投标文件的技术要求为模拟场景指导,项目经理由有实际经验的任课教师担当,学生每5人分为一个项目小组,并推举一名项目组长,按各自的兴趣选取不同的项目方向,使用角色模拟的方式开展整个实训项目。本次实训的目的是:
(1) 理论和实践结合,理论教学穿插在项目实践过程中,强化学生对知识的理解,培养学生知识的应用能力和实际动手能力。
(2) 让学生了解和遵循规范化的工程设计流程,掌握一般计算机网络系统设计和系统集成的方法,学习和理解规范化设计的意义,树立网络设计过程中的工程化思想。
(3) 通过模拟企业实际工作场景和工作流程,亲身体验企业网络工程师岗位的职责要求、技能要求,培养学生的工作能力和职业责任感。
(4) 让学生参与实际设计项目的训练,使学生积累真实的项目经验,熟悉项目设计过程中的规范、技术、流程、团队协作、沟通等,培养学生从事网络工程师岗位所需要的职业技能和素质。
(5) 通过理论教学和项目实践,让学生了解计算机网络设计的概念,理解工程设计的意义,学习网络设计的一般方法。
(6) 通过实践项目的工作,掌握实际客户需求调查、总体技术方案设计、信息流量和信息点分布详细设计、设备选型、综合布线、项目预算与工程报价方法。
(7) 熟悉网络工程从招投标文件准备、标书格式书写、技术解决方案设计、项目工程实施方案、投标演示报告、标书评估等完整的实际工作流程;熟悉根据规范化模版要求编写和提交文档;
学习计算机网络工程项目开发过程中的招投标策略及流程,设计团队管理,掌握基本的工程软件设计工具;了解常用的信息查询工具与资料收集方法。
在实训中严格按企业化模式进行管理,学生作为模拟企业的员工,必须完成以下要求:
(1) 遵守实习规章制度和实习时间,接受指导教师的工作安排和指导,根据工作任务安排按时提交阶段工作成果,必要时由项目组长组织加班。不能按时完成的要提交解释报告。
(2) 小组每阶段提交工作计划和上阶段工作计划执行情况,项目组长直接对指导教师负责,每小组成员每阶段提交个人工作计划和上阶段工作执行情况,成员对所在项目组组长负责。
(3) 学员有问题先在小组内讨论解决,不能解决的由项目组长向指导教师请示,由指导教师处理和解答。
(4) 认真记录理论教学内容,并记录每天所经历的问题及处理过程。每天完成个人总结。
(5) 学员在实习过程中注意安全,遵守纪律,不得随意外出和缺勤。要接受指导教师、辅导老师、实习管理老师、网管老师的管理。
2实习的内容、方式和时间
(1) 实习方式
学员被划分为几个小组,每组推举一名项目组长,在指导教师的指导下,按照网络设计工作流程,综合运用课程教学中所学到的计算机网络技术和设计方法等知识,分阶段完成设计任务。
根据文档模板撰写网络设计文档,包括项目立项报告、全套招标文件、全套投标文件(包括概要设计、草图、设备清单、信息点统计表、技术方案详细设计与技术方案图纸、设备报价清单、投标技术方案、投标评审会演示PPT文档等文档),并最后参加模拟投标会议和方案优选汇报会。
(2) 实习内容
本次实训共分为六个阶段,分别为准备阶段、编制计划和学习阶段、总体设计阶段、详细设计阶段、形成文档阶段、评估和总结阶段。
l 准备阶段(需要1天):为学员讲授网络设计的基本知识,介绍实训项目的基本情况,学员分组,开始熟悉项目。
l 编制计划和学习阶段(需要2天):学员分组撰写设计计划,明确人员任务划分情况,准备工程数据等。
l 总体设计阶段(需要3天):学员灵活运用课程中所学习的各种网络设计方法,为不同的设计目标进行总体设计。
l 详细设计阶段(需要5天):分模块进行详细设计。
l 形成文档阶段(需要2天):学员分组整理设计文档,形成技术方案和正式招投标文件。
l 评估和总结阶段(需要2天):学员总结和讨论,指导老师参与,举行模拟投标会议和方案优选汇报会,进行实训总结,使得学员切实获得网络设计工作的经验。
(3) 实训任务
见下表。
3计算机网络辅助教学系统的研究方法与措施
在本次教学改革中使用了“计算机网络”辅助教学系统和实训文本资料数据库主要包括:
(1) 实训计划
(2) 招投标概念
(3) 招标文件范本
(4) 投标文件范本(工程实例方案)
(5) 技术方案数据库
(6) 设备产品数据库
(7) 工程预算范本
(8)PPT演示文档数据库
(9) 日报-周报范本
在技术应用上采取的技术结构是:
(1) 使用Web数据库、中间件和网站设计工具等构造三层架构的网络应用系统。
(2) 使用先进的搜索引擎和信息获取技术取得大量实训与毕业设计所需要的基础资料。
(3) 使用人工智能海量信息分析及提取技术进行个性化搜索及计算机辅助设计。
(4) 在网络化的基础上提供人工智能实训与毕业设计工具和个性化智能数据库查询。
4教学效果及学生培养的相关收获
已参加实训的二个班级100多名同学共组成18个团队小组,分别模拟了18个公司,参与了城市学院校园局域网方案、校园无线局域网、校园网通信平台、行政楼网络集成、图书馆管理系统、办公自动化网络、数字校园智能监控网络、内网安全解决方案、学院数据中心、大学视讯系统等项目的计算机网络工程设计。所有团队均按预定教学计划在规定时间内完成了所有项目报告,并最后参加模拟投标会议和方案优选汇报会。
通过研究,我们认为学生在如下几方面受益:
(1) 学生可以在学院内完成高水平的项目实训和毕业设计。
(2) 学生可了解和亲手实践国际最新的计算机网络技术和产品知识。
(3) 学生可在建成的辅助教学系统平台上完成全部系统设计,为考取国际认可的思科网络工程师认证打下坚实基础,促进学生就业。
5实训与毕业设计辅助教学系统的意义
(1) 计算机网络课程是计算机专业、信息管理专业、电信专业的骨干专业课程,建设实训与毕业设计辅助教学系统对促进教学和学科建设有重要意义。
(2) 可在学生进行课程实训和毕业设计时提供人工智能设计工具和个性化智能数据库查询,以便学生完成高质量的毕业设计。同时通过课程实训完成贴近实际应用的工程化网络系统设计,取得实践经验,为就业作好充分准备。
关键词:机器人工作站 变压器自动化生产 实验实训教学 生产经营活动
中图分类号:TB49 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)07(b)-0000-00
变压器是利用电磁感应的原理改变交流电压的装置,主要功能有:电压变换、电流变换、阻抗变换等,按用途可以分为:电力变压器和特殊变压器等。随着变压器行业的快速发展,对各类变压器装置的性能参数、质量等级、使用寿命等提出了更加严格的要求和更高的发展目标,目前随着原材料性能的提升以及智能制造技术的出现和发展,能够研发并制造出性能优越,质量过硬的各类变压器产品已经成为各生产制造企业和科研机构的首要任务,传统的手工制造方式已经不能有效满足各类变压器的生产要求,同时人工操作的固有偏差性和人为差异不同程度地影响着变压器的质量和使用寿命。为此,有必要设计一套人工智能化柔性生产制造系统,使变压器生产制造去人工化,实现变压器智能化生产。
1 工作站设计方案
变压器自动化生产工作站是一个实际应用系统,包括硬件系统的详细设计和软件系统的编写优化。在硬件设计中,经过研究分析,最终确定该系统应包含以下三部分功能机构,分别是:(1)变压器绕制;(2)变压器搬运;(3)变压器焊接和质量检测。在软件设计中应包含以下四部分功能程序,分别是:原点复位、绕制程序、搬运动作、放电焊接和质量检测。
2 系统硬件设计
对硬件结构进行设计,主要包括如下三个部分。
2.1 变压器绕制部分
选用NITTOKU全自动高速绕线机,最高转速可达10000 RPM,实际使用控制在5000~6000 RPM,加减速时间控制在3~5 s,可以满足24 h不间断生产,同时通过编制绕线程序控制机器运行,绕制状态稳定高效,中途断线可将电子信号传递至搬运系统,机械手可直接将不良品送至不良品区。
2.2 工件搬运部分
工件在搬运过程中为达到不同位移要求,故分为机械手搬运,搬运车搬运,转换夹搬运三个部分。
机械手主要负责在抓取骨架和将绕制完成的线圈进行焊接和检测时进行工件位移,经过选择后,可选用MITSUBISHI-RV-6SDL型工业机器人,此种型号最大可承重6 kg,具有6自由度方向,可在立体空间任何一点进行位置编辑,具有移动精度高,工作稳定的特点。
搬运车和转化夹主要负责在绕线机和后续生产系统之间的工件位置相互转移,可利用尼龙块制作搬运车,并将其固定在传送带上,转换夹可选用钢质材料,夹取工件时有力度,耐磨度高。
2.3 变压器焊接和检测部分
焊接部分采用PC-PAS 301t型放电焊机,焊接时注意须调整放电电流至1.0~2.0 A之间,放电时间控制在0.5~1.0 s之间,焊接时与插针有接触的顶针在完成焊接操作500次后,须进行打磨处理,并检查牢固程度。
检测部分采用HIOKI 3541型电桥,使用时须依据生产作业指导书的要求设定电阻值合格范围,对于合格品和不良品可由绿灯和红灯指示,与线圈插针接触的顶针须检查其牢固程度和氧化情况,有问题时须及时更换。
3 软件系统设计
软件系统分为以下四个部分。
(1)工作站复位程序。
在每日开机后和机器故障修复后,需要将工作站的各个机械电气部分进行原点复位,其中包括机械位置的校正,传感器检测是否正常,工作站各系统有无故障等。
(2)变压器绕制程序。
变压器绕制程序应符合绕制规则,编写后的程序须经过实验试生产,并逐步优化绕线程序。
(3)各部搬运程序。
具体编写搬运程序时,先编写主体框图,按照工作的先后顺序编写顺序流程图,存储为主程序。然后依次编写各部位搬运的具体程序,并存储为子程序。
(4)焊接和检测程序。
编写焊接程序应根据搬运程序的信号触发焊接程序,同时,可依据示教手柄检证插针最佳焊接位置,要求须正对插针顶端,距离1~2 mm。
检测程序即收集传输过来的电阻值大小,看是否符合设定要求,符合亮绿灯,超出范围亮红灯,达到质量检测的效果。
4 工作站调试和故障修复报告
4.1 使用环境
工作站可在4O的区域内进行布置,供电电压为AC 220v 50~60 HZ,气动部分须接压缩空气,焊接部分须接氩气。
4.2 系统调试说明
根据方案的要求,调试过程共分3大部分:硬件调试、软件调试、软硬件联调。硬件进行手动调试,观测有无撞击和运动不畅,软件进行模拟调试,在编程软件中进行示教演示,找寻可优化程序点,进行逐一优化,软硬联调为试生产调试,让工作站依据控制程序自行进行生产,看有无错误报警和可改进的地方。
4.2.1 硬件调试
(1)变压器绕制机、搬运车的滑轨的滑动部位动作缓慢,发现缺少油脂,随即涂抹油脂,减小摩擦,故障得以修复。(2)机械手抓取工件时,与夹具配合较紧,发出较生硬的声音,随即拆下较紧夹具,对配合部位进行细微研磨,磨薄0.3 mm后,故障得以修复。
4.2.2 软件调试
(1)绕线程序在编制完成后,模拟时出现语法错误,检查时发现A,B程序块同时运行时,程序块跳离语句少编入一字符,导致语法错误,随即编入该字符,故障得以修复。(2)搬运车程序出现限位报警,检查程序时发现,搬运车在左移动时的位置量编写错误,导致触及限位报警,随即更改位置量,故障得以修复。
4.2.3 软硬联调
(1)绕线程序存在绕制偏槽的现象,通过更改槽间起绕位置,故障得以解决。(2)机械手在抓取线圈进行焊接时,出现焊接不良,经分析原因为焊针和插针未正对,随即对机械手和焊针在程序中的位置进行微调,在保证正对和距离1~2 mm后,焊接良好,故障得以修复。
5 结语
以工业机器人为核心的变压器自动化生产工作站是结合笔者个人所学和工作经验逐渐积累并实践总结出的,是笔者对机器人和自动化技术的理解和应用,这类制造系统在保证产品质量稳定性、提高生产效率、促进制造柔性化等诸多方面具有积极的促进作用。
参考文献
[1] 兰虎.工业机器人技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2014.
[2] 郭洪红.工业机器人技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2012.
关键词:工业4.0;智能科学与技术;创新课程体系;中国制造2025
0引言
智能科学与技术专业是教育部根据“面向国家战略需求、面向世界科技前沿”的方针,为适应国家科学与技术发展的需要而设立的,专业代码080907T。智能科学与技术专业属于一个交叉学科,涵盖了电子信息技术、计算机硬件和软件、人工智能、自动控制等多项技术领域的应用。因此,如何交叉学科,立足于工业智能化的发展方向和《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006―2020年)》的要求,适应国家对高质量的智能技术人才的社会需求,研究与实践体现行业产业发展、技术进步和社会建设需求的智能科学与技术专业人才培养课程体系具有重大意义。
1创新课程体系的意义
德国率先提出的“工业4.0”概念其实就是将互联网技术与嵌入式系统技术、计算机技术、先进制造技术等相结合,形成虚拟与现实相融合的智能制造系统。人们可以在世界任何地方采用电脑或任何移动终端,在互联网上选择标准的或定制的货品订单,系统会采用人工智能、大数据、机器学习等技术在全球范围整合资源、信息、物品和人,以高质量、低成本、高效率生产制造出产品,快速交付给客户。
在制造领域,这种技术的渐进性进步可以被描述为工业化的第4阶段,即“工业4.0”,如图1所示。其中,第①阶段以1784年的英国蒸汽机为代表;第②阶段以1870年的电动机械发明与应用为代表;第③阶段以使用电子与IT技术的自动化时代为代表;第④阶段就是我们正在经历的智能制造时代。当前,中国工业机器人销量连续两年行业增速在50%以上,行业进入成长期。另外,中国工业机器人使用密度远低于主要发达国家,具有广阔的市场空间。智能装备的大发展对相关专业人才的需求呈爆发趋势,智能科学与技术专业毕业生今后的一个重要就业方向将是服务于产业界的机器人领域。
我们国家正在大力提倡的“中国制造2025”与德国提出的“工业4.0”有着异曲同工之妙,尽管两国的工业、社会发展阶段存在差异,但在智能制造领域、互联网领域发展水平基本同步。通过国家层面大力推广发展智能制造技术,以及在大学智能制造相关专业的课程改革,为我国的智能制造技术赶上甚至超过发达国家创造了千载难逢的机遇。
2智能科学与技术专业创新课程体系目标
如何充分利用民办学校的企业资源优势,办好智能科学与技术专业是本专业面临的重要挑战之一。本着教育先行、为产业服务的办学宗旨,根据行业中长期发展的需求,在保证专业知识体系完整性的前提下,结合“工业4.0”对专业人才知识、能力的需求,我们将专业定位侧重于智能传感与检测技术,智能机器人传动、驱动技术,智能机器人系统构建技术,嵌入式系统技术等。4年来的办学实践证明,我们的专业定位符合地区与行业发展需求,并具有一定的前瞻性。
基于以上专业定位,对智能科学与技术专业的人才培养课程体系进行深入的探索与实践,涉及专业一体化的理论与实践课程体系规划,机器人实践平台升级,专业课程的教学设计、教学方法、考核方式改革,教学资源、师资队伍、评估反馈机制建设等。通过有针对性地研究我们在专业教学中存在的问题,寻找解决问题的有效途径,探索出符合现代高等教育发展规律、适应“工业4.0”及“中国制造2025”对专业人才知识及能力要求的创新课程体系,为国家、社会输送高素质的应用型工程技术人才。
通过对智能科学与技术专业的面向“工业4.0”的创新课程体系的研究,在已运行4年的本专业课程体系的基础上建立完善的智能科学与技术专业创新课程体系;完成课程体系面向“工业4.0”的课程群知识结构设计、理论与实践一体化设计;总结课程教学手段和方法;完成高质量的教学资源建设;建立高水平的师资队伍。
3创新课程体系构建方案
专业人才培养遵循工程教育思想,以项目为导向设计专业课程培养体系,将项目设计和实施贯穿于大学4年的教学过程之中,让学生在校期间就有机会参与真实项目的开发与运作,获得实践经验和实际操作能力,实现企业真实项目实践与学校理论教学的无缝对接。设置面向“工业4.0”的创新课程群及项目群,对学生的知识、能力、素质进行全面培养,使学生得到全方位的锻炼。
3.1支撑培养目标实现的一体化课程体系
专业课程体系的构建思路以行业与社会需求为根本。在此基础上确定智能科学与技术专业人才的培养目标。以TOPCARES-CDIO教育理念为指导,定制科学先进的人才培养模式和过程,最终建立面向“工业4.0”的智能科学与技术专业创新课程体系。
引进与国际接轨的课程体系,制定全新的适应我国国情的教学计划,采用先进的教学理念与培养模式,初步构建以设计为中心,理论与实践高度融合的应用型本科课程体系。
理论课程体系方面具体表现在适当降低理论知识的难度,着重培养学生理论结合实际的能力。理论课程的整合要突出理论教学的应用性,构建基础理论平台课程群与专业模块化课程群相结合的理论教学体系,保证人才的基本规格和多样化、个性化发展,增强学生对社会的适应性。
实践课程体系方面,依据专业能力培养目标,以能力为本位,以项目为载体,以“学中做”和“做中学”为方法,统筹安排基础实践、专业实践、创新训练与实践、创业训练与实践、综合实训与实践、毕业设计(论文)与企业实习等各类实践教学环节,使实践学期教学内容逐级递进、逐步深化;将实践学期实训内容与理论学期的教学内容紧密衔接。系统化构建理论与实践相结合、课内与课外相结合、学校与企业相结合,贯穿于大学教育全程的一体化实践教学体系。本专业采用自顶而下的方式设计各级项目。一级项目(智能机器人综合设计项目)的设计直接针对专业的培养目标,实践学期的二级项目和基于专业课程的三级项目分别是一级项目培养能力的分解。
采用基于社会实际岗位的逆推法设计课程体系,如图2所示。按照人才职业需求确定专业培养目标,将专业培养目标抽象为若干个专业核心应用能力,再根据每个专业核心应用能力所需的知识、能力、素质结构划分不同的课程群。
设置课程群不仅要考虑智能科学与技术专业本身课程体系的科学性与递进关系,还要充分研究专业相关的重点行业、大型企业岗位特点,针对人才市场的人才需求和岗位需求,把行业、企业、岗位所需与“工业4.0”相关的新知识、新技术、新平台、新规范纳入课程,实现专业课程体系与区域经济及行业、企业的有效对接。目前,智能科学与技术专业现行的人才培养课程体系将专业定位侧重于智能传感与检测技术、智能机器人传动与驱动技术、智能机器人系统构建技术和嵌入式系统技术,包括智能系统的软/硬件设计与开发,以及智能技术在工业控制领域的应用等。虽然该体系与面向“工业4.0”相关技术有一定的匹配度,但还需进一步改革,拟融合“通信规约”“IoT”“工业现场总线”等知识模块构建“工业4.0”的CPS虚拟网络课程群,融合“工业机器人”“智能传感检测”等构建“工业4.0”的CPS实体物理课程群。实践课程体系的改革主要围绕KUKA工业机器人开设相关的课程实验、课程项目、实践学期项目及实训等。
智能科学与技术专业课程体系的构建分为基础课程、专业基础课程、专业岗位应用技能课程、专业方向和专业技能拓展课程4个阶段。注重岗位需求对课程设置的对应性,前两个阶段与传统大学基本一致,只是深度上浅显一些,后两个阶段面向人才市场的岗位需求,着重培养企业用得上的专业人才。
3.2科学的人才培养质量评价体系
大连东软信息学院智能科学与技术专业按照全面质量管理的理念,建立了全员参与、全过程监控、全方位评价的教学质量评价机制。做到了常项评价与专项评价相结合,形成性考核评价与终结性考核评价相结合,定性评价与定量评价相结合,采取管理学确认有效的5W1H(Why-What-Where-When-Who-How)和PDCA(Plan-Do-Check-Action)方法进行评价,可以有效地保证各环节教学质量的稳步提升与持续改善。
智能科学与技术专业教学质量评价包括TOPCARES-CDIO系列评估、教学质量评价以及教学过程评价3个部分。TOPCARES-CDIO系列评估主要评价专业、课程、项目、教材以及素质教育等环节落实工程教育理念的效果。教学质量评价主要包括教师教学质量评价,学生对课程的满意度调查、对重点课程的评价、对重点教材的评价等,由定量评价和定性评价组成。教学过程评价,主要从课程考核、实践学期以及毕业设计(论文)3个关键环节展开。
3.3高水平师资队伍建设
专业自成立以来就十分关注师资队伍的培养,不断强化专业师资队伍建设,持续关注专业带头人和骨干教师建设,加强“双师型”教师队伍的培养力度。通过开展内部培训、教学研讨、企业实践、学术研讨等全方位的培养措施,努力建设一支结构合理、素质优良、教研科研水平高、技术服务能力强的教学团队。在师资队伍建设过程中,实施“引聘训评”的双师型师资队伍建设发展方案。
3.4教学资源建设
根据课程体系改革方案,完善改革课程的教学大纲,积极开展专业课程教材、试题库、项目库、实验指导书、教学案例、课件等教学资源建设,升级机器人系列实验室。
论文摘要:虚拟现实作为一项前沿技术应用于教学,能为学习者提供逼真的临场感和自然的交互,从而提高其思雏认知。分析职业教育个性化教学实验的需求,论述将桌面型虚拟现实技术应用于卫生职教的可行性和现实意义,阐述卫生职教虚拟教学模型的具体建模方案以及在现代教育技术领域的拓展与升级。
1虚拟现实技术应用现状及前景
1.1技术简介
虚拟现实技术(vR)是以计算机技术为依托,综合多媒体技术、传感器技术、人工智能、人机接 口技术、实时计算、工程仿真技术等多学科为一体的前沿技术,它能生成逼真的视、听、触觉一体化的人工虚拟环境,用户能以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互【l1。它具有 3个特征:逼真的临场感、自然的交互、提高学习者思维认知。vR突破了人类认识的时空限制,大大拓宽了人类对现实世界及未知世界的感觉和认识 ,为人们的实践活动提供了崭新的环境和手段。在军事、制造、医学、设计、艺术、娱乐等领域,vR都有广阔的应用前景。
1.2教育颔域应用现状及前墨
对教育领域而言,运用 VR能够通过计算机将三维空间或实物模型的意念清楚地表示出来,能使学习者直接 、自然地与虚拟环境中的各种对象进行交互,并通过多种形式参与事件的发展变化过程,从而获得最大的控制、操作整个环境的自由度[21。这种呈现多维度信息的虚拟学习和培训环境,以最直观、最有意义的方式为学习者掌握一门新知识、新技能提供崭新途径。 普遍意义上讲,完整的 vR系统需要高级计算机、头盔式显示器、数据手套、洞穴式投影等昂贵的硬件支持设备 ,这对于大多数教育教学单位都是难以承受的,从而严重制约了VR系统在教育教学中的推广应用。但在科技多样化发展的今天,VR系统也呈现出多样化的发展趋势,vR系统配置可以根据目标需求而定。设备投资大、开发周期长的复杂VR系统,一般应用于高校或航天军事等高端技术工作领域。而桌面型vR系统仅使用电脑单机,显示器是学习者观察虚拟环境的一个窗口,学习者可通过使用简单的外设(如鼠标、立体眼镜等)来驾驭虚拟环境和操纵虚拟物体,虽缺乏完全沉浸功能,但其结构简单、硬件成本低的特点非常适合在我国的普教、职教领域推广应用。
2 VR在职教个性化教学实验中应用的可行性
2.1 职教学情现状
在各类职业学校中,普遍存在的问题是学生学习兴趣不高,特别是在枯燥、乏味的理论知识学习中,这一问题尤为突出。但学生对于新颖事物具有强烈的好奇心和较高的动手愿望 ,因此, 在讲授理论知识时,辅以演示、实验、实训 ,并使人人都能动手参与,将会激发学生学习兴趣,从而提高教学质量。但这种教学方法存在一些问题:模型、设备、实验、实训条件有限,特别是一些价格昂贵的设备 ,不可能人人都能动手操作;盲 目操作会导致设备损坏,需要一定维修费用;在同一个地方完成理论、实践教学并不现实。
2.2 个性化学习
个性化学习是一种新的学习观,是伴随近年来教育改革发展,针对传统教育大统一的弊端提出来的。它是以学生原有的知识经验和个性特征为基础 ,以学生内在需求为核心 。以每个学生学习能力与个性的自由、充分、和谐发展为目标而实施的学习活动_l1。个性化学习中,师生处于分离或准分离状态,教师由传统教育中的主导者变为可利用的教育资源,成为教学资源中的一个组合因素,而学生也从被动接受教育的对象变为教育资源的选择者和利用者。由此可见,最为简单、易行的个性化学习载体就是基于web的学习动手实践,B/S模式、互动操作,可激发学生兴趣,从而自定义完成学习、实践任务。
2.3虚拟教学模型在个性化教学实验中的应用价值
就教师而言,实现了从传统讲授一简单图文课件讲授一简单图文课件+虚拟教学模型讲授的转变。既充实了教学内容,又丰富了教学手段和形式。同时,虚拟教学模型是使用计算机模拟出的实物形态,其使用同课件一样方便,既能达到直观教学的效果,也能使师生获得临场感,增强师生互动。
就学生而言,在计算机屏幕上观察到的是用vR技术数字化后的实物,只要有网络环境或在家登陆学校的模型web服务器,学生就可动手操作,同时有了直观模型的临场体验后,学生在面对实物操作时也易上手,杜绝了盲目操作。学生也可以通过协作探究解决问题。此外,卫生职业院校还承担着成人教育的培训任务 ,对于一些短训班或远程教学,在授课时演示或在web上一些虚拟教学模型,可帮助学员理解知识,并在一定程度上解决实验课中存在的问题。
虚拟教学模型可以通过编程定制、更新内容 ,节省了教学成本,有利于职教事业的可持续发展。另外,虚拟教学模型还可虚拟出一些新型的装备用于教研活动,体现出教学的前瞻性和创新性,如虚拟科学实验室、虚拟校园、特殊教育、仿真实验、专业实训等。
3卫生职教虚拟平台建模方案
针对卫生职教的教学特点,可以开发 4类桌面型虚拟现实应用 :模型演示、过程仿真、场景展示、仪器操作。为满足个性化教学需求,均采用B/S的模式。
3.1模型演示(人体解剖学、口腔解剖学教学)
功能需求 :虚拟口腔模型、器官模型在屏幕中三维立体显示 ,可用鼠标进行任意角度的调整观察 ,配合讲解,使学生获取最近乎于真实的感受。
可行性技术方案:Java Applet、Java 3D技术配合使用 3D模型辅助设计软件 (设计需导出 VRML2.0或 OBJ格式文件 ,如3D SMAX)。
论证:由需求可知,这种三维设计是基于图形建模的,可选用 VRML和 Java 3D技术在 web上 3D图像 。与传统VRML相比,Java 3D的功能和可编程性更强,具有 Java丰富类库的支持和良好的跨平台性,考虑构建 3D简单模型,并配合专业 3D模型设计软件构建复杂模型。客户端提供用户实验的环境主要采用 Java Applet来实现,使用 Java Applet编写图形用户界面,仿真计算任务由浏览器的 Java Applet完成 ,使用 Jav3D实现虚拟实验场景的3D显示,两者嵌入 HTML文件网页构成用户的前台操作界面,支持 web方式。
3.2 过程仿真(虚拟化学实验、虚拟口腔设备操作与维修)
功能需求:用户可直接操作 web中虚拟的化学实验装置和化学药品,完成实验。
可行性技术方案:同 3.1,但需考虑场景和复杂的操作交互 ,其程序编制较 3.1复杂。
3.3场舞展示(口腔诊所布局、ICU布局)
功能需求:真实再现室内环境格局、设备布局 ,可由鼠标控制,转动到任意视角浏览 ,用户有临场感。
可行性技术方案 :超广角镜头转台摄影+静态图象 360。全景拼合显示技术(QTVR或 Java编程)。
论证:由需求可知 ,最简便的方法是基于静态图象进行建模。QTVR运用相机拍摄的真实全景图像来构建虚拟现实空间与计算机图形设计或其他 VR技术相比,其制作相对简单、制作周期缩短、成本低廉、且由于照片清晰度高,细节不会被遗漏观察场景时有身临其境感觉。由于数据量小 ,观察起来也非常流畅。另有使用 Java编程来实现静态全景拼接的方式,需Jav虚拟机支持。
3.4仪器操作(心电监护仪操作、心电擞据教学)
功能需求:心电监护仪器功能与实物一致,但数据不是现场实测,而是调用专家库中的临床教学心电数据资料,学生能通过鼠标点击虚拟心电监护仪相应按钮,得到相应结果,从而熟悉仪器操作,掌握相关临床知识。
可行技术方案:Windows平台下的 Lab View 8.0虚拟仪器软件设计(无须数据采集卡)。 论证:美国 NI公司的 Lab View图形化程序设计语言(G语言)是专门用于设计虚拟仪器的。它是用框图连线来替代传统的代码编写,而且内置 了丰富的仪器仪表控件(表盘、开关、旋钮、波形现实等),可在虚拟前面板上根据需要自由组合D1。另外,它的数学分析、信号处理函数库功能强大,能够轻松完成临床教学心电数据的分析、处理、显示,并可根据所需功能对仪器快速原型化 。Lab View 8.0的Remote Panel功能支持 web方式。
4拓展、开发和意义
4.1 拓展、开发
(1)建立和累积可定期更新的开放型医学数据专家库。如心电临床数据、医学影像数据、口腔临床数据、设备维修数据等。依托网络通讯平台,实现教学素材的群体共享,为开展优质的教学工作做好充分的知识储备。
(2)建立和累积可定期更新的开放型教师评价专家库。广泛收集教师群体智慧、经验 ,将评价依据收纳到计算机教师评价专家库中,变教师个体评价为群体评判,这种评价更具客观性和综合性,而且依托网络通信平台,将教学评价机制进行共享,可提升教学质量 ,并为教学创新带来巨大益处。
(3)基于医学数据专家库、教师评价专家库 ,引入并应用人工智能技术,对于学生提交的实践作业 ,采用计算机自动评分一方面保证了评价的综合性、客观性;另一方面使学生成绩得到最快的反馈,进而及时进行自我调节,提高学习效果。
4.2 意义
(1)变经验重复型教研组织形式为经验研究型。这种基于智能专家库的架构大幅降低了教师的工作强度,取消了其重复劳动,教师可以充分利用教研时间,专注研究那些计算机无法得出结论的学生个性实例或计算机提取的学生共性、典型实例,从而不断更新、完善专家库内容,类似问题可在下次计算机评判中得以解决。
(2)为电子学档体系服务。电子学档(ELP)是指在信息技术环境下,学习者运用信息手段表现和展示学习者在学习过程中关于学习目的、学习活动、学习成果、学习业绩、学习付出、学业进步以及学习过程和学习结果进行反思的有关学习的一种集合体,主要用于现代学习活动中对学习和知识的管理、评价、讨论、设计等 。智能专家库评价体系是依托先进的计算机和网络技术构建的,能与电子学档建立数据交换接口,从而为教研评价分析积累充足的资料、为电子学档体系服务,对目前尚处于起步阶段的电子学档体系的完善和发展起到极大的推动作用。
(3)可进一步增强虚拟教学模型的网络协同实验功能。
参考文献:
【1】何克抗.教育技术学.北京:北京师范大学出版社,2007.
【2】汤跃明.虚拟现实技术在教育中的应用【M】.北京:科学出版社,2007.
【3】杨乐平,李海涛,杨磊.LabView程序设计与应用【M】.北京:电子工业出版社。2005.
关键词:无人机;编程项目;物联网;系统配置
1.意义与背景
目前,国内外大量院校都己开设物联网专业,实践课程往往都包括如下课程:c程序设计技能训练、电工与电路技能实训、计算机辅助电路设计实训、面向对象程序设计训练、数据结构课程设计、无线传感器网络课程设计、数据库原理课程设计、RFID原理与应用课程设计、ARM嵌入式系统课程设计移动互联网开发综合实训、物联网应用开发综合实训。
然而,根据对实际教学中和相关院校开设课程的调研,总结出如下几个存在的问题。
(1)缺乏真正体现物联网工程专业特色的C合性项目。物联网工程专业包括很多基本的知识和技能元素,例如无线传感器网络、RFID、嵌入式系统课程、程序设计等。但是传统的实践课程都是单列的,没有考虑到物联网的综合应用性的本质。
(2)传统的编程实践内容无法调动学生的兴趣和积极性。研究表明,目前学生对大部分所学的传统知识并不十分感兴趣,而对互联网的多媒体和感知技术情有独钟。
本文结合物联网工程专业的专业课“无人机控制与影像”的专业实践教学,开发出适合学校实际的基于无人机编程项目的物联网专业实践系统配置方案。
2.无人机编程项目实践配置方案
基于无人机编程项目的物联网专业实践教学研究的主要内容包括:无人机飞行控制、图像拍摄回传和后期处理系统的二次开发,主要包括四轴飞行器、飞行控制子系统、遥控器子系统、地面站子系统、图像回传子系统、全景图像拼接系统等。在前期的教学工作中,已经进行了无人机软件编程项目教学的初步研究,并形成了独具特色的实践配置方案。
2.1四轴飞行器
四轴飞行器作为时下最热门的一种飞行器,已经越来越受到广大科学爱好者和商业公司的关注,四轴飞行器未来的应用前景十分广阔。四轴飞行器的智能导航可以利用机器视觉技术、人工智能技术让四轴飞行器能像人一样在复杂环境中活动。
2.2飞行控制模块
飞控子系统,拥有控制姿态自动平稳、定点高度悬停、空中平移、空中定点旋转、控制摄像机云台控制、一键自动降落、GPS导航等功能,可以机载高清运动摄像机,实时拍摄飞行中的图像。在教学中,采用Pixhawkm是一种先进的自动驾驶仪,它具有来自ST公司先进的处理器和传感器技术,ArduPilot开源飞控代码,以及NuttX实时操作系统,能够实现灵活性和可靠性控制。由于Pixhawk的所有硬件都是透明的,因此方便学生学习芯片、传感器、总线、外设等物联网硬件内容,并且由控源代码开源,也方便学生进行二次开发。
2.3遥控器
在教学中,使用2.4 G富斯FS-TH9X9 9通道遥控器,可刷ER9X等开源固件。学生可以通过电脑软件进行所有的设置,不用再看遥控器的菜单了,上位机的图形化设置界面上极方便地完成所有的设置。所有摇杆和开关任意分配通道,还有模拟开关等强大的功能。
2.4开源地面站
在教学中,利用开源地面站Mission Planner,可以实现遥控校准、加速度校准和罗盘校准和各类参数的设定。Mission Planner是Windows,系统下工作的无人机地面控制站开源软件,其主要特点是通过在地图上的鼠标点击入口来规划,保存及加载自动任务,下载及分析由飞控板创建的任务记录。学生可以方便地利用图形界面进行测试、调试与二次开发,也增加了学生的学习兴趣。
2.5图像回传系统
在实践教学中,图像回传设备包括:7英寸雪花显示屏;两轴自平衡无刷云台,可以搭载高清运动摄像机进行拍摄,可以通过遥控器操作,通过云台中的电机转动改变操作角度。图像采集系统可以安装摄像头或者摄像机。其中机载高清摄像头1个,用于实时采集飞行中的图像,通过机载5.8 G传输模块传输到遥控器的7寸显示屏中。机载高清摄像机1个,用行中的图像的摄录,飞行器起飞前开启后,在整个飞行过程中进行录像操作。另外还包括航拍0SD模块1个,它把飞行数据叠加到摄像头的视频上,可以直观实时了解飞行器的飞行状态。该模块为双路视频输入,可前后安装两个摄像头,通过遥控器实时切换;支持Pixhawk等开源飞控用的mavlink串口协议;并在无摄像头或者摄像头出故障时,没有视频信号输入会产生一个标准的视频信号用来叠加OSD信息;配合地面站Mission Planner,使得固件升级,参数设置通过USB完成。
图1-2分别为本系统摄像头和高清摄像机的回传图像,后期学生可以对这些回传图像进行高级的图像处理、全景拼接等操作,为后续的相关课程也提供了很好的素材。
教育技术 职业教育 应用策略 技术实施
当前,现代教育技术应用水平已经成为学校建设工程中的关键因素。在教育部启动的职业教育质量建设工程中,示范性学校建设、教改试点专业建设、重点专业建设、精品课程建设、师资队伍建设、实验实训基地建设和教材建设都不同程度地涉及到现代教育技术的应用问题。现代教育技术已经成为深化教学改革的制高点和突破口,成为实施职业教育质量工程的核心技术。因此,加紧加快现代教育技术在职业教育中应用问题的研究,是时代的要求,是发展职业教育的呼唤,更是现代教育理念下深化教育教学改革的迫切需要。
现代教育技术在职业教育中的应用,要面对职业教育的特点、教学特色,实现职业教育培养目标,对教学的技术过程和资源进行创建、使用和管理,并且是符合道德规范的实践,把促进学习、提高绩效作为应用现代教育技术的目的。
一、现代教育技术在职业教育中应用的原则
应用现代教育技术使教学呈现教学数字化、网络化、智能化和多媒体化的特征,改善着教学环境、教学手段,促进着教学理念与方式的变革,并为先进的教育教学思想融入教学搭建平台。针对职业教育的特点,科学合理地应用现代教育技术,使教育教学实效最优化,必须明确三条应用原则。
1.坚持促进学习、提高绩效的目标原则
明确技术过程利于“主导――主体”的教学设计。通过现代教育的技术过程创建、管理和使用,实施“主导――主体”教学设计。“主导――主体”的教学设计是以“教”为主和以“学”为主这两种教学设计相结合的产物,它兼取两种教学设计的优点,又具有较强的灵活性,使学生成为知识、技能和态度的主动建构者,教师成为学习的促进者,引导、监控和评价学生的学习进程。教学设计时,要充分了解岗位能力形成过程和技术条件,通过情景设计、资源设计和认知工具设计创设自主学习、训练和研究的环境,促进学生的职业能力形成,很好地适应职业技术教育的实际。
2.坚持突出职业教育特点的原则
现代教育技术在各级各类院校也得到较为广泛的应用,已经成为教育教学中不可或缺的重要技术支持。社会性、职业性和实践性是职业教育三大特点。因此,现代教育技术的应用不仅是教学手段,而且是教学内容两者有机结合才能符合职业技术教育的要求。受各种因素和条件的影响,职业教育中实训受限,实践环境薄弱,教学知识和技术滞后于社会发展的现象较为突出,职业技能训练与当前职业岗位需求脱节,实验实训学时与技术能力培养需求脱节。这些矛盾在政府和校企合作不能得到解决的情况下,学校要依靠教育技术先行,利用现代教育技术实现“模拟”、“虚拟”实验实训,了解最新职业岗位需求和前沿技术,缓解职业院校教学中实训不足和技术滞后的突出矛盾,更好地实现培养目标,为职业教育创造先进、经济、便捷的教育环境,体现职业教育的社会性、职业性和实践性。
3.坚持服务性原则
将计算机、网络、多媒体、虚拟仿真和人工智能等现代教育技术应用于教育教学中,技术过程及资源的创建、使用和管理都应本着服务教学内容和服务学生的个体发展的原则。
二、现代教育技术在职业教育中应用的策略
现代教育技术在职业教育中应用策略问题,主要解决在职业教育中教育技术的技术性过程的创建、使用和管理,它隶属于一个较大的“教学开发”过程,关注的中心是追求用于教学开发的“系统方法”,即教学系统设计,也称教学设计。
教学设计是“运用系统方法,将学习理论与教学理论的原理转换成教学目标、教学内容、教学方法和教学策略、教学评价等环节进行具体计划、创设教与学的系统‘过程’或‘程序’,而创设教与学系统的根本目的是促进学习者的学习”。各类教学设计策略都包含学习者、目标、策略和评价四个基本因素。按理论基础和实施方法进行分类,教学设计分为以“教”为主的教学设计策略、以“学”为主的教学设计策略,以及在此基础上提出的“教师为‘主导――学生为主体’”教学设计策略,简称“主导――主体”教学设计。
三、现代教育技术在职业教育中实施的步骤
现代教育技术在职业教育中实施过程,要考虑职业教育的特点,遵照教育教学的规律,应用现代教育技术应用的对策。
1.职业岗位人才需求分析
职业教育以服务社会经济需要为宗旨,以就业为导向。社会职业岗位的需求以及岗位对人才规格的要求是职业院校专业设置、专业培养方案确立的依据,也是制订课程体系和教学计划以及进行教学实施和教学评价的依据。通过深入企业进行社会调研和通过网络进行网络调查掌握各行业的人才需求情况。
2.课程体系的确定与教学计划的制定
(1)确定专业课程体系
从职业岗位能力分析入手,建立以职业能力为核心的课程体系。上述来自于企业的人才岗位能力调查结果就是职业能力的具体体现,归纳起来,职业能力包括专业能力、方法能力和社会能力,这些能力的获得不可能离开现代教育教育技术的运用。
(2)制订教学计划
职业教育的特点决定了,制订教学计划时,要确定学科在专业课程体系的位置和对培养学生职业能力所起的作用,以突出实践教学为主线,结合院校现有现代教育技术资源状况,充分利用现代教育技术中的多媒体、网络教学、虚拟仿真实验和人工智能等技术,把教育资源的充分利用与学生技能培养综合考虑,达到现代教育技术与课程整合,以提高理论教学的效率,加大实践教学的比重,全面完成提高学生综合素质的教学计划。
3.现代教育技术应用的资源准备
职业院校现代教育技术的应用是教育教学改革的制高点。教育技术应用的资源准备包括人力资源的准备、环境资源的准备和信息资源的准备工作。
4.应用现代教育技术的教学设计
应用现代教育技术在职业教育中应用的对策,建立以学生为中心,教师为主导,能力为本位,突出实践教学的教学系统设计。
5.教学实施与教学评价
按照教学设计要求,逐步落实教学任务。形成性评价与总结性评价相结合,以理论考试与实际操作技能考核相结合。
参考文献:
[1]冯文成.甘肃中等职业学校教育技术应用现状调查与研究[D].西北师范大学硕士,2004.
[2]杨靖.中等职业教育教育技术的应用研究[D].福建师范大学硕士,2004.
关键词:物联网;实训室;高校建设;教学研究
中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2013)07-0075-02
0 引 言
物联网是面向当前巨大的应用市场的综合技术,它是新一代信息技术的产物,对其的研发涉及计算机、自动化控制和网络通信等多学科的专业知识。物联网可以在各行业中得到广泛应用,而把基于物联网的实训室应用到高校和科研院所的研究,在国家中长期科学和技术发展的规划中占有重要的地位,因此,探讨基于物联网的实训室具有重大的意义。
1 物联网的内涵和发展技术背景
物联网是通过各种传感设备,把物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,可广泛应用于各行各业,通过无线信息的收发,便于通信和监管,不用数据线,成本低,使用便利[1]。根据这个定义,可从两个方面来分析。其一,互联网与物联网的关系密切,互联网是物联网的核心和基础,物联网就是在它的基础上衍生和扩展的一种网络。物联网的产生和发展首先离不开计算机网络技术。其次,物联网不同于互联网的一点是,其用户端已经延伸与扩展了,其不限制于任何物品和物品之间进行信息的交换。在这一过程中,需要用到红外感应器、激光扫描器及全球定位系统等信息传感设备。物联网这一概念最早提出是在1999年在美国召开的移动计算机和网络国际会议中,随后,美国在《技术评论》中评出改变人们生活的十大技术,更是将传感网络技术列为首位。在短短的几年时间里,各国政府都高度重视物联网的研究和应用。总而言之,新一代信息技术的重要组成部分就是物联网,人们相信随着它的迅速发展,人们的日常生活将会发生巨大的变化。
2 建设基于物联网实训室的重要性
2.1 有效培养物联网方面的高技术人才
通过建立基于物联网的实训室,以物联网为中心,兼顾当前的最新计算机网络技术,灵活应用和融合各种先进的技术,可实现集教学、实训和科研于一体的实训平台。一个完整的物联网实训室能够进行有关智能视频和无线传感网络技术等教学实践,可以模拟物联网技术实际应用到各种物流、交通、农业等行业的效果。学生能够依据自身的独特设计,应用和融合各种技术,把创新实验和项目的实训有效地落到实处。以实训室为中心,能有效结合学生的理论和实践、动手和感知体验、方案设想和实际验证,从而使得学生的动手能力得到提高,可以有效培养有关物联网方面的高技术人才。
2.2 有效提升国家科研水平
物联网技术属于国家战略信息技术,对国家的战略和可持续发展具有重要意义[2]。物联网是继计算机网络和移动通信技术之后的一个全新的技术领域。物联网的核心技术有RFID技术、传感技术、无线网络和人工智能等。当前,国内外物联网主要是应用到保护和检测生态环境、检测和监控一些危险的工业环境、配送和管理物流方面。物联网具有非常广阔的发展和应用前景。通过射频识别设备和互联网连接起来的物联网实训室设备,有利于科研人员进行更好的科学研究和实践,从而提高整个国家在这个方面的科研水平和竞争能力。
3 建设物联网实训室的主要环节
3.1 确立建设实训室的基本思想
建立物联网实训室,一方面,可以建立一个随时随地的无线通信平台,而且在这样的平台基础上,能够组建多种异构网络,相互转换不同网络协议,可以配合网络控制的智能机器人的自动巡检技术,完成有关职能技术的研发试验,方便科研人员进行开发和应用。另外一个方面,实训室是根据不同的内容划分不同的区域,采用的是理论结合实践的教学模式,学生可以根据自己所学的模块,在实训室内结合理论知识模拟进行实际的训练,这能有效改变传统教学方式的局限性,从而培养学生的实践和创新能力,真正做到融会贯通,学以致用,满足社会的发展需求。这两大方面就是建立物联网实训室的主要指导思想。
3.2 合理布局实训室
对于实训室的布局,可以分为教学区和训练区两个部分。教学区主要是进行教学的地方,其配有有关的教材和开发案例,重在培养学生的基础知识与关于程序的基本操作。而训练区是进行实践的各种模拟环境,其配备有各种先进的设备和设施,为学生和科研者的试验提供硬件的支持。
3.3 科学架构实训室软件和硬件
物联网实训室需要软硬件的网络架构作为基础。物联网本身是由传感器和路由器、系统和能量控制模块及无线收发模块这几部分构成。各个传感器不仅要考虑传统网络终端与路由器的各种功能,还要注意搜集处理本地信息和数据,协作完成其他节点的某些特定任务。为了实现物联网节点互联和信息互通的有效进行,对于物联网实训室的软件和硬件就要根据不同的实际需要进行合理的架构。
3.4 集中精力克服物联网发展面临的问题
物联网虽然具有很好的发展势头,但是也存在一些问题。首先,我国在发展物联网产业的进程中,对于一些核心技术的掌握还较为缺乏。例如RFD技术、传感器技术以及智能嵌入技术等还比较薄弱,已经成为限制中国物联网发展的重要因素,对此,物联网实训室要着重发展这些核心技术。其次,解决好物联网标准的问题。物联网是新的事物,各国都在大力进行物联网产业的发展和研究,直到现在,物联网出现了大量诸如传感等各种技术,而对于这些技术标准却是还没有解决的问题。物联网实训室也要密切关注国际最新的物联网发展方向和国际物联网制定的各项标准,使得实训室研发的技术能与国内外同步。其三,解决好安全问题,相比互联网,物联网的安全问题更加突出。在视频辨识技术中,非法利用电子标签会造成很多的安全隐私问题。对于个人来讲,人们可能不知不觉被定位扫描和跟踪,其隐私必然很容易受到侵犯。对于国家和商业来说,国家和商业机密很难得到保护。所以,实训室在发展这方面技术的时候,也要兼顾各种可能出现的问题。
4 物联网实训室的发展趋势
物联网就其本身来说,代表了下一代信息发展技术。云计算技术的运用,使数以亿计的各类物品的实时动态管理变得可能,使整个网络真正成了一台电脑;随着各方面的共同努力,物联网技术会对中国整个经济起到积极推动作用[3]。当前国内外的大学都在大量开展无线传感器网络方面的研究,为了研究出低耗能的无线传感器网络做了大量的工作。物联网发展普及后,传感器可以运用到动物和植物及机器等方面,届时就需要数量巨大的传感器和电子标签,这能拉动一个新的技术元件产业的产生和发展,增加很多的就业机会。当前,我国的无线网络遍及城乡的各个角落,这对物联网的进一步发展设立了基础设施,通过这些无线网络,放在动物、植物和机器物品上的电子介质能够随时随地地传送出去。总之,建立物联网实训室对整个中国的经济都能产生积极的作用。
5 结 语
总而言之,目前物联网正处在飞速发展的阶段,其研究理论也已经基本成熟,如何把这些理论技术更好地应用到实训室中来,不仅是为了促进该项技术在实践中的发展,同时对大力推动国家工业化和信息化的持续发展也具有重大意义。物联网技术将展示一场新的技术革命,它能促进一个国家和社会发展得更加高效和便利,极大推动经济的发展。中国也要建立物联网实训室,推动关键技术的研究和发展,从而带动整个产业的健康和持续发展。
参 考 文 献
[1] 高宇.物联网创新实训室建设思考[J].科技信息,2010(36):251,253.
[2] 李会平.物联网:实现中国飞跃的一次机会[J].创新科技,2010(5): 10-12.
[3] 龙妍,胡集仪.物联网技术及其发展趋势[J].科技信息,2010(35):86-87.
关键词:智慧物流;物流管理;人才培养;再定位与新路径
一、物流管理人才培养的重要性
(一)智慧物流人才培养成为物流产业提速发展的关键
随着中国近几年科学技术的不断发展,由此带动了物流领域的不断推进。而物流领域本身更多的是需要人力的支持,因此,物流业也被称之为劳动密集型产业。从本质上而言,这一产业如果不革新,是无法满足现代化要求的。因此,想要从根本上打破现有阻碍,减少对劳动力严重依赖的现状,就需要将传统的物流转变为智慧物流。2016年,中国的相关文件政策提出:将智慧物流纳入国家扶持的新兴产业之中,并且将其设为新时代的经济增长点。在不久的未来,物流领域将汇聚一大批具有先进技术、高端智能的企业,并且也会带动中国经济的快速发展。近几年,在众多国家中,中国的发展较好,并且,目前已经成为世界上最大的物流市场,根据当下的发展趋势进行评估,中国很有可能在未来的智慧物流发展层面,形成领先地位。智慧物流的崛起,将会代替传统物流产业,构建出更多的经济增长及就业机会,因此,在未来物流产业中,也需要更多的相关领域人才。未来的智慧物流管理人才,不但需要明白人工智能、大数据分析、机器控制等技术,还需要明确“互联网+”背景下如何更好地借助互联网,达成智能配送、智能仓库管理等内容。因此,在“互联网+”的背景下,依托目前较强的技术支持,积极开拓智慧物流市场,实现经济可持续性发展。
(二)智慧物流人才需要“商、技”复合型特质
智慧物流除了需要有技术的驱动,本身在管理层面,也有着较强的诉求。當下,智慧物流基于物联网、云计算等技术,以移动互联网为基础,积极探索智慧物流产业的发展,期待能够从资金、成本、人力等诸多层面予以降低,增强生产率,革新传统物流产业,探索智慧物流产业的新途径。在新的企业管理模式之下,物流的从业人员需要具有较强的全局观,具备较强的专业技能。智慧物流的崛起,意味着对人才需求的增大,物流人才本身除了具备专业技能之外,还需要在思维层面予以拓展,这是新时代下智慧物流产业发展对物流人才所提出的新要求。智慧物流人才所具备的特点如图1所示,在专业知识的扎实要求之外,还需要对智能算法、数据挖掘等知识予以掌握,专业能力不但要明确物流作业和管理能力,还需要对数据层面予以掌握和应用,加强作业的生产效率。此外,在智慧物流的发展过程中,团队协作能力层面也需要予以提高。综上所述,智慧物流人才只有满足了以上的内容,才能够真正的推动智慧物流的综合发展。
图1智慧物流人才特质
二、智慧物流人才培养与产业升级脱节
目前,随着移动互联网的快速发展,基于互联网时代下物流行业的发展,物流管理人才需要具备较强的学习能力和技术应用能力,但就目前而言,这方面的人才并不是很多,且人才的知识储备还不够丰富,不能满足当下市场的需要。因此,高职院校的物流管理专业无法满足市场需求,在此方面仍然存在较强的发展阻碍。
(一)物流管理人才培养定位调整滞后
相对于过去,中国的物流产业已经有了质的变化,无论是在技术层面的革新,还是管理层面的提升,总之,物流企业在组织、流程等诸多层面都予以了转变。而岗位技能要求的提升,就意味着传统人才并不能够满足当下时代的需要,旧的人才培养方式必须要予以革新,重新拟定新的工作任务。由于产业结构的转变,高职院校物流管理专业很少能够进行调整,而人才培养的效果也并不尽如人意。智慧物流的产业发展下,将会形成多样化的细分工种,而高职院校并没有根据智慧物流产业的发展而进行转变,一些高校在特色专业的构建层面仍旧不足,因此,物流管理专业想要得到更好地发展,就需要适应时代需求,培养出智慧物流的新时代人才,让这些人才具备相关的专业知识和综合素质,但从目前来看,高职院校的人才培养定位比较滞后,发展还不到位。
(二)物流管理人才培养过程中“重商轻技”
智慧物流的发展从本质上而言,是技术发展所引起的传统物流产业的变革,其中常见的技术有:可穿戴设备、无人配送、视觉盘点等等,而这些前沿的技术,正在被当代的智慧物流企业所应用。技术应用的综合能力已经成为物流人才的必备能力。但是,物流人才的培养应区别于物流大数据分析师、数据工程师等人才的培养。因此,在当代,高职物流管理专业的人才培养,更多的是需要在管理能力层面的培养,如果缺乏相关的能力、技术,或者思维没有得到拓展,就会导致在实际工作中出现问题。但目前,很多高职院校的教师知识不够先进,也是阻碍智慧物流领域人才培养发展的重要因素。目前,阻碍智慧物流人才培养发展的重要因素还有教师层面的因素,当下很多高职院校的教师自身的知识体系比较陈旧,实践能力比较落后,因此,导致学生技术方面不强。而高职教师本身很少是源自企业的,并且校企合作所形成的教师培养的人数也是极为有限的,学校设备陈旧,教学资源不足等诸多问题,正在阻碍智慧物流的持续发展。
三、智慧物流人才培养规格的再定位
《高等职业学校物流管理专业教学标准》的出台,可以成为智慧物流人才培养标准的核心文件。要求当代智慧物流人才具备一定的知识能力和综合素养。此外,智慧物流人才培养还需要凸显一些新型的知识技术,比如:大数据、物联网等等,利用这些新型的技术提升物流效率,解决物流问题,突出物流人才的综合素质。达成智慧物流人才层面的培养,此外,还需要关注智能化、信息化层面的技术应用与融入。
(一)信息化应用能力
物流信息化作为现代物流的基础性内容,强调了信息化能力的应用。在操作层面需要对物流管理系统有一定的掌握,能够对资源计划系统、供应链系统等系统有一定的管理和操作能力。
(二)智能化操作能力
在智慧物流产业发展过程中,多种智能设备的出现,本身在人力减少层面有着较强的帮助,在作业的效率层面也有了较强的提高,在未来社会中,少量人工操作智能设备完成工作成为可能。而这些智能设备包括:无人机配送、自动立体仓库、智能分拣设备等等。这些智能设备的应用和操作,是当代智慧物流产业工作人员所必备的技能。
(三)供应链协调与管理能力
智慧物流的产生,意味着产业进入了供应链管理的时代,而由此所形成的人才需求缺口是非常大的,智慧物流的人才是需要具备较强的供应链管理能力、组织、协调等综合素质的,否则,将不能更好地满足智慧物流产业的需要。
四、物流管理专业转型与人才培养再定位的路径
(一)接轨国际标准,基于《悉尼协议》框架转型物流管理专业
在智慧物流人才的培养过程中,技术技能教育显得尤为重要,因此,中国想要快速的进行此方面的人才储备,就需要借鉴国际上先进的人才培养理念。《悉尼协议》是为三年制的人才培养认证而拟定的,面向的是中国高等职业教育的人才。从根本上而言,这一协议的构建,本身也推动了中国“一带一路”模式,形成了国家化的智慧物流人才培养模式。《悉尼协议》的认证标准是严格按照国际标准的,其制定的一些标准和程序,也从根本上构建出了物流专业的模型,《悉尼協议》坚持以“学生为核心”的目标,持续改进传统物流业人才培养的不足,积极调整培养目标和课程体系方案,更强化了信息层面的应用,协调和管理了学生的能力培养,构建出新型的培养标准,提升了学生的综合技术发展空间。
关键词:校企合作;机械类;应用型人才;培养策略
随着可持续发展、人才强国、科教兴国、创新驱动发展、等国家战略的全方位实施,互联网+、智慧中国、中国制造2025、人工智能全面崛起,我国机械行业大刀阔斧地转型升级。传统机械制造业逐渐向智能制造方面转变,推动了高等教育改革创新的进程,也对培养一批机械化应用型人才提出了更高的要求。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》文件中指出,“要创新高校与企业、行业、科研院所联合培养的人才的机制”。据此,高校要统筹谋划、整体设计,加强专业建设、科研创新、人才培养等具体项目的对接合作,深化合作内涵,全面推进专业链、产业链、教育链、创新链的融合发展,共同构建校企合作命运共同体、育人共同体、利益共同体,全面推进产教深度融合,为区域发展提供坚实的机械化应用型人才支撑和技术支持。
一、校企合作机械类应用型人才培养模式的特征
2017年,在党的报告中,提出了“深化产教融合、校企合作”的要求,同年,国家办公厅又出台了《职业学校校企合作促进办法》和《关于深化产教融合的若干意见》。上述两个文件的出台,进一步地推动了新时期高等学校提高教育质量、深化产教融合、校企合作的政策。“组合拳”的积极实施,为培养复合型、应用型人才指明了方向[1]。针对校企合作的模式的优越性,可将其特征归纳为以下两点。第一是理论+实践。受多种因素的掣肘,绝大多数高校都缺乏完善的合作课程体系,引入校企合作模式能在某种程度上弥补课程体系中存在的不足之处,进而引导学生在完善的实训课程中锻炼技能,充分运用所学知识实现产教互补。立足于企业层面来说,校企合作可为企业引入更多经过实训的技术人才,为企业创造经济价值,充分发挥“理论+实践”课程模式的价值意义;对于学校层面来说,原学校内部的实训课程始终与企业岗位实践工作存在差距,导致机械类学生无法理解传统实训类课程中与机械类有关的工作流程和模式。然而,校企合作模式下可以有效地打破这种弊端,在实践中提升学生的操作能力,培养适应工作岗位的综合能力。第二是实习+就业。在校企合作背景下,企业提前试用员工有助于加深学生与企业之间的联系,学生实习有助于为企业储备大量的人力资源,吸引人才。相应的企业岗位训练可以为学生提供锻炼的机会,提前适应工作环境,降低今后求职难度。二者相互促进、相互需求,为培养应用型人才奠定了良好的基础。
二、校企合作背景下机械类应用型人才的培养策略
1.正本清源精准对接,构建协同育人机制
在校企合作背景下,高校要打破墨守成规的思想,固本培元,深刻地认识培养机械类应用型人才的重要性和必须要性,瞄准机械类人才需求,以培养应用型人才为目标,精准对接。深入到属地目标合作企业对接洽谈,进一步了解企业需求,加强与企业的交流沟通,磋商合作内容,签订合作协议,走“双元”育人的路子。在校企合作模式下,机械类人才培养规划需要从企业端发力,形成具有显著特色的导师制,以企业技术为主导聘请技术工匠进入校园,形成专业化的导师培养机制[2]。同时,要通过企业技术工匠将创造精神、精益求精等品质传递进来,为学生塑造良好的职业态度。另外,应科学地制定学校、企业合作人才培养方案,既要执行机械类专业教育的项目要求,也要满足企业实际的应用型人才需要。从学校层面看,尤其是针对毕业生应形成专业培养要求,与企业岗位核心工作任务的职业要求相吻合,并加强专业化培养力度,构建专业知识与实践能力相契合的对应矩阵;从企业层面看,需要重点强调岗位需要和生产过程,强化能力要求、知识点与教学模式,并以课程大纲为基础注重各个课程模式的配合,使学生更直观、更高效、更全面地掌握机械制造技术。总体而言,校企合作的根本在于以工学结合为切入点,积极从应用型人才的能力和意识上培养,建立协同诊断、评估、监控等多维度评价体系,深化产教融合、协同育人机制。具体方案如图1所示。高校可以利用企业丰富实践资源,实施项目教学模式,结合机械制造企业生产过程,以项目为引导,将机械类理论知识与实践知识完美地契合在一起,根据岗位典型和专业工作流程,设计具有针对性的教学项目。根据项目的目标和内容,进一步梳理和细化,机械类应用型人才素质、能力、知识的培养指标,引导学生“做中学、学中做”,用鲜活、真实的项目,实现对学生专业技能的培养。让学生在项目中提升自己的综合运用能力,进而真正地做到利用校企合作资源,实现优势互补,达到合作共赢的目的。
2.立足送出去请进来,革新合作培育方法
为打造培养机械类应用人才的引擎,在校企合作背景下,高校要打破传统应用型人才培养的弊端,依托“送出去,请进来”的模式,培养具有实践经验的应用型人才。高校采用“送出去”的方式,进一步丰富机械类教师的工作经验和实践经验,高校可以根据专业目录,自行设计实训计划,每学期选派3-4名骨干教师,深入到基层中,落地制造业企业脱产挂职锻炼[3]。为解决其后顾之忧,高校需参考机械制造工程相关待遇,礼遇骨干教师,使其充分地发挥主观能动性,积极参与机械化工程项目、生产管理、研发项目中,与企业优秀员工一起商讨,解决机械技术难题,为培养应用型人才奠定良好基础。在这过程中还可以开展见习和实践课,依托这些课程,让学生深入到企业中,打破书本知识学习的局限,深入到企业中,参与各种新产品、机械制造工艺、新材料等制造、研发过程,了解其属性,进而做到理论知识与实践知识的结合。重视“请进来”创新合作模式的应用,针对机械企业人才引进的需求,以及机械类专业应用型人才培养特点,应重点加强高技术教学人才的引进,为学生拓宽视野和眼界,充分了解和掌握市场人才需求和竞争动态,强化学生的专业意识和职业能力。同时,借助创新的教学实践指导环节,突出工程导向性和工程意识,把课程理论与实践经验紧密融合,提高学生在实践操作中的适应性和转化能力。另外,利用聘请企业知名专家或相关专业人士定期为学生开展专题讲座,帮助机械专业学生掌握产业最前沿信息,了解未来发展趋势与动态格局,最大限度地实现各个教学环节的精炼,为学校、企业和学生提供完整的教学路径,让学生“真刀真枪”地体验实训课程,构建更加专业的机械类应用型人才培育范式。
3.引企入校建设基地,深化校企合作实效
随着“中国制造”战略的持续深入推进,我国机械制造业不断转型升级,导致传统的机械类专业培养模式和相关实验室设备已经无法满足新时代复合型人才培养需要。在此形势下,高校要把舵定向,统筹谋划,建设跨学院、跨学科、跨专业的实验室,培养学生实践综合能力。同时,高校还要探索建设产教融合工程项目,最大限度地利用社会、企业的优质资源,依托“引企入校、校企共建、校地共建”等途径,构建与企业紧密结合的机械制造类专业实训基地,将各种机械化研教元素融为一体。例如,可重构、高柔性、可适应规划等,为机械类专业学生和教师提供多元化的实验例程和典型应用。与此同时,还可以引入机械制造方面的先进技术,有效地融入实习教学、实验当中,通过这样的举措,以此达到培养机械专业复合型、应用型人才的目的。我们以智能机械制造产教融合实训基地为例,学校需加强与企业的合作,发挥二者优势,建设校企共建基地,将机械生产管理、机器人、数控加工等技术融会贯通、因地制宜地融入都实习教学中或是相关实验中,通过这种校企合作方式,最大化地满足机械类专业学生的实习教学模式。在这过程中,还要推进面向企业岗位的任务是培养模式,深化校企合作,推动形成教育链、人才链与科技链、产业链深度跨界融合。从学校层面来说,可以基于现有机床实训基础,结合各种典型零部件机械加工工艺,借助企业数控加工、MES生产管理、RFID射频识别、机器人、立体仓库等技术,在学校内构建智能制造生产线,通过这样的方式重现工业场景。通过这样的举措,不仅能够推动产学研用一体化发展,为多元主体共育,机械专业应用型人才提供有力引擎,还为企业培养“准员工”和“创业者”。
三、结语
实践性强是机械类专业的一个显著特征,随着高校改革的持续深入推进,校企合作在以培养应用能力为主办学过程中,发挥至关重要的作用。据此,机械类专业要聚焦校企合作的特征“合作育人、合作办学、合作就业、合作发展”为合作目标,通过整合各方资源优势,多元信息共享,多维度地进行科教协同育人,形成校企命运共同体,实现共赢发展。
参考文献
[1]谷巧文,马慧慧,宋海亿,等.互联网背景下校企合作应用型人才培养研究[J].文学少年,2019(2):1.
[2]张玥,石丽雯,刘民杰.基于多资源融合的机械类应用型人才培养模式探索与实践[J].黑龙江教育(高教研究与评估),2020,1303(1):77-79.