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教育信息化2.0时代下新工科专业课教育改革探索与实践

范文

彭昕昀韩竺秦陈锦儒刘文秀李婉

摘要：随着中国制造2025和教育信息化2.0的推进，各高校积极建设基于“互联网+教育”的智慧校园。本项目组深入研究教育信息化2.0的目标，以单片机原理及应用课程为例，对新工科专业课进行教育改革和实践。通过单片机课程的教育改革探索和实践，强化了新工科建设理念在地方高校的深入，推进了教育信息化2.0时代的“新工科+智慧校园”的建设。

关键词：单片机;专业课教育改革;新工科;教育信息化2.0

中文分类号：TN702? 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）21-0126-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Abstract： With the advancement of Made-in-China 2025 and Education Informatization 2.0， colleges and universities are actively building a smart campus based on Internet + education. This project group has made a thorough study of the goal of Education Informatization 2.0， taking the course of Microcontroller Principle and Application as an example， educational reform and practice of new engineering professional courses. Through the exploration and practice of the educational reform of SCM course， the concept of new engineering construction has been strengthened in local colleges and universities， and the construction of “new engineering + smart campus” in the era of educational informatization 2.0 has been promoted.

Key words： Micro Control Unit; Professional Course Education Reform; New Engineering; Educational Informatization 2.0

1 研究背景

2015年5月，国务院《中国制造2025》提出，坚持“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化、人才为本”的基本方针[1]。自2017年2月以来，教育部结合中国制造2025的方针，组织教育专家深入研讨，探索以互联网和工业智能为核心，针对新兴产业的专业，包括云计算、大数据、人工智能、智能科学等相关工科专业，培养高校新工科人才，助力中国智能制造[2]。2018年4月，教育部正式发布《教育信息化2.0行动计划》[3]，（以下简称“《行动计划》”），到2022年基本实现“三全两高一大三变三新”的发展目标（如图1所示），其内在逻辑关系是以“三全一大”建设为基础，推动“三变”，形成“三新”，最后达到“两高”[4]。

在教育信息化2.0时代，新工科专业人才培养可以从5个方面设计和实践（如图2所示），一是以学生为中心;二是以促进深度思维为重点，以深度思维能力培养为主轴;三是关注智慧学习环境的建设;四是强调数据的应用;五是重视教师深度学习能力的培养。本文以韶关学院的新工科专业自动化专业建设为例，以专业必修课程《单片机原理及应用》（以下简称“单片机”）教学改革实践为例，探索在教育信息化2.0行动中高校新工科专业课的改革模式、实践、效果和思考。

2 新工科专业课教育改革探索

2.1 探索信息技术的教学新模式

本项目组在单片机课程的教育改革中，分析1995后大学生的学习认知特点。1995后的新工科大学生思维灵活，获取信息能力强，善于使用电脑和智能手机搜集资料，学习能力强，但是自控能力不足，工程实践能力弱，信息化素养不够专业。

项目组对专业课的教学组织包括个体学习和小组学习，小组学习采用项目驱动方式，学生自由组合，由3-5人为准，每个小组组成一个学习团队，基于网络学习平台和移动手机平台开展协作学习，共同完成实验项目和实践项目。根据大学生的特点，对单片机课程的教育管理和教学模式进行3个阶段的教育改革设计，包括课前知识传授设计、课中知识内化设计、课后拓展提升设计。在3个阶段再分別具体进行多个项目的设计（如图3所示），包括：教学内容设计、教学环节设计、实验项目设计、实践项目设计和阶段考核设计。

项目组对单片机课程的教学评价采取综合性多维度的方式进行评价，评价由3种成绩来计算，包括有平时成绩占20%、实验成绩20%和期末成绩60%。单片机课程的平时成绩包括网上考勤和课堂考勤;实验成绩包括网上实验评价、实践操作评价和实践报告评价;期末成绩包括卷面成绩和上机操作成绩。

在单片机课程教学过程中进行多方面跟踪和监测教学评估过程，本项目组在电脑端通过对分易网站和超星网站，手机端通过微信“对分易”公众号和学习通APP，追踪和监测学生学习和教师教学的多种数据，随时进行学情分析，通过多种数据分析，尽量准确全面地评估单片机课程的教学和学习效果。基于两个平台建设的移动端界面截图如图4和图5所示。

2.2 发展基于互联网的教育服务新模式

韶关学院和2家公司合作，分别是上海领培信息科技（上海）有限公司和北京世纪超星信息技术发展有限责任公司，2家公司为韶关学院提供基于互联网的教育服务。本项目组优化利用这2家公司的信息技术，分别在微信中的“对分易”公众号平台和学习通APP平台建立了单片机课程的数字教育资源，在单片机课程的教学改革实践中，整合课程的线上线下资源，为新工科自动化专业的大学生提供丰富的教育资源。单片机课程资源有多种，包括3大类：课前资源、课中资源和课后资源。这3类资源也有很多种类，包括图书资料、教学课件、微课视频、程序资料、仿真电路资料、实验指导资料、实践指导资料。在学习通平台的电脑端课程资料截图如图6所示。

单片机课程的学习资源多，对新工科学生学习服务模式和教师的教学服务模式需要不断地创新探索，课前采用知识传授模式，课中进行知识内化模式，课后进入拓展提升模式。在学生的个人学习空间中，把单片机课程的各种学习工具、学习资源、学习活动、学习共同体、学习评价等整合形成了不同学生个体的基于互联网+智慧教室的云空间。学习通平台提供了单片机课程线上学习的统计分析，如图7所示。

2.3 探索信息化时代的教育治理新模式

在教育信息化2.0时代背景下，韶关学院教务处积极指导和推进各二级学院的新工科专业建设，教务处目前有2个科室来指导和构建教育信息化环境，分别是教学质量管理科和教师教学发展中心。2个科室分别是教学质量管理科主要推进对大学生的教育教学改革，教师教学发展中心主要负责提高教师的信息化技术能力。本项目组教师在教师教学发展中心的指导下，参加了复旦大学的对分易团队、华南师范大学教育技术学院、北京大学的教育技术中心和香港理工大学的教育工作室等多种短期培训，提高了本团队教师的教育信息化水平和教育信息化理念;项目组在教学质量管理科的组织指导下，参加了超星学习通APP的短期培训，申报了多个教育改革的项目，建立了《单片机原理及应用》《电子与单片机课程设计》《数字电路》《专业技能训练》《计算机基础》《工业机器人初级培训》等多门基于“互联网+”的新工科专业课程，推进了韶关学院基于大数据的教育治理方式变革，积极构建韶关学院科学有序的教育信息化环境。

3 新工科专业课教育改革效果分析

在新工科人才培养中，本项目组不断探索新工科专业课程改革与教育信息化2.0时代的“三全两高一大”发展目标相结合。基于“互联网+”的单片机课程的教学改革项目于2017年开始启动，对新工科专业的自动化、机械设计制造及自动化专业的大二和大三学生进行了专业课程的教学改革和实践，以下是对单片机课程的教学改革的效果进行分析和总结。

3.1 数字资源覆盖效果

教育信息化2.0的基本目标之一即教学应用覆盖全体教师、学习应用覆盖全体适龄学生、数字校园建设覆盖全体学校。本项目组教师树立以大学生为中心，以互动、开放、共享、规范为主要特征的资源观。优化利用“超星”平台和“对分易”平台，建设了新工科的多门专业课数字资源，大学生可以通过电脑端和智能手机端登录课程资源，成为数字资源的贡献者和受益者。2个平台分别提供了数字网络资源的线上服务，通过平台的统计和分析，数字资源的覆盖效果如表1所示。

3.2 高校师生信息素养效果

教育信息化2.0的基本目标之二是提高信息化应用水平、提高师生信息素养。本项目组在新工科课程教学改革中，大部分教师参加了学校教师发展中心组织的培训3次以上，教师的信息化应用水平显著提高，团队教师的信息素养也大幅提高，目前本团队教师任课的课程大部分采用了信息化建设方式，建设了多门专业课程的数字资源。

在新工科专业课程改革实施后，本项目组对大学生的信息技术学习态度、学习能力、学习潜力进行采集，改革后班级学生的信息化应用能力提高，信息化素养提升，学生的学习态度、学习积极性、学习能力和学习潜力都呈现数量增加和质量提高的趋势，尤其是新工科大學生参与工科专业学科竞赛的人数大量增加，学生的信息化素养的具体表现在大学生专业项目申报、专业竞赛、学生考研的方面，改革效果对照如表2所示。

3.3 智慧校园建设效果

教育信息化2.0的基本目标之三是建设一个“互联网+教育”大平台，开展智慧校园的建设，具体落实在开展智慧教育创新示范、构建智慧学习支持环境、加快面向5G网络的高校智能学习体系建设、加强教育信息化学术共同体和学科建设。

本项目组的单片机教学改革，分别在2个信息科技公司的平台上进行建设，2个平台把学生在平台学习的学习活动、学习资源、学习共同体、学习评价、学习工具进行统计，形成学生的个人学习空间，形成教师的教学空间，从而形成智慧校园的大数据。

但是目前信息科技公司还不能提供大数据、人工智能和智慧化的技术支持。目前智慧校园的建设只是处于数据积累的初级阶段，还需要信息科技公司提高信息化设备、技术和服务，才能有效地建设智能化和智慧化的“新工科+智慧校园”。

4 结论

本项目组结合高等学校新工科建设要求，参加信息化技术的培训，进行新工科专业课教育改革和实践，探索新时代背景下新工科的教育新模式、基于互联网的教育服务新模式、教育治理新模式。以单片机原理及应用课程为例，对新工科专业课教育改革效果进行分析，分析数字资源覆盖效果、高校师生信息素养效果和智慧校园建设效果。项目组的教育改革探索和实践，促进了教育信息化2.0行动计划的实施，强化了新工科建设理念在地方高校的深入，提高了新工科专业师生的信息化素养，推进了教育信息化2.0时代的“新工科+智慧校园”的建设。

参考文献：

[1]国务院.关于印发《中国制造2025》的通知[EB/OL].（2015-5-19）.http：//www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/19/content_9784.htm.

[2]吴爱华.以“新工科”建设引领高等教育创新变革[J].高等工程教育研究，2019（1）： 1-7.

[3]中国教育报.加快推进教育信息化2.0 行动计划落地生效—— “教育信息化2.0行动计划专题解读”[J/OL].（2018-5-15）.http：//www.ict.edu.cn/news/jrgz/xxhdt/n20180515_50050.shtml.

[4]祝智庭，魏非.教育信息化2.0：智能教育启程，智慧教育领航[J].电化教育研究，2018（9）：5-15.

【通联编辑：梁书】

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