現(xiàn)場總線技術(shù)課程“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式研究

劉蘭英 路紅

摘 要：隨著互聯(lián)網(wǎng)與教育的深度融合引發(fā)了教育方式的全面變革，針對現(xiàn)場總線課程教學(xué)中存在的弊端，本文提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式的構(gòu)建，利用線上線下一體化的教學(xué)模式能夠有效的激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)新能力，擴(kuò)展學(xué)生的知識面，幫助教師實現(xiàn)對學(xué)生學(xué)習(xí)過程的實時化引導(dǎo)，促進(jìn)追求教與學(xué)的相互協(xié)調(diào)和研究型教學(xué)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線技術(shù) 互聯(lián)網(wǎng)+ 教學(xué)重構(gòu)

所謂“互聯(lián)網(wǎng)+”是指把互聯(lián)網(wǎng)的移動互聯(lián)、云計算、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)社會各領(lǐng)域深度融合，不斷創(chuàng)造出新產(chǎn)品、新模式的過程， 為傳統(tǒng)行業(yè)拓展出新的發(fā)展空間，形成以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)和創(chuàng)新要素的數(shù)字社會新形態(tài)。而2015年李克強(qiáng)總理提出了制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃，將之作為一項國家戰(zhàn)略，推動社會結(jié)構(gòu)的改變，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展走向智能化[1]。在教育發(fā)展上，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展往往通過改變信息的傳播方式進(jìn)而重構(gòu)教育系統(tǒng)。隨著互聯(lián)網(wǎng)與教育的深度融合，以網(wǎng)絡(luò)化、智能化、服務(wù)化、協(xié)同化為主要特征的數(shù)字技術(shù)將引發(fā)教育方式的全面變革。教學(xué)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)平臺的跨界融合會推動教學(xué)方式、教學(xué)思維的深層變革，創(chuàng)造了新的教學(xué)形態(tài)。

一、現(xiàn)場總線課程特點(diǎn)

現(xiàn)場總線技術(shù)[2]是90年代初繼DCS控制系統(tǒng)后發(fā)展起來的通信技術(shù)。該課程是一門實用性很強(qiáng)的專業(yè)課程，所涉及知識面比較廣泛，技術(shù)更新較快，總線類型繁多。目前《現(xiàn)場總線技術(shù)》的教材大都重點(diǎn)介紹各類現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)及其技術(shù)特點(diǎn)，工程實例較少[3]。而實踐教學(xué)也主要為基礎(chǔ)驗證性實驗或?qū)嵙?xí)。因此在教學(xué)過程中及時更新授課內(nèi)容，增加應(yīng)用實例和前沿技術(shù)，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，是我們所要實現(xiàn)的教學(xué)改革。

1.知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜。“現(xiàn)場總線技術(shù)”課程是自動化、測控、機(jī)電等專業(yè)的專業(yè)課程。涉及過程控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這三大技術(shù)。實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場的傳感器、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及現(xiàn)場控制設(shè)備和上層控制網(wǎng)絡(luò)之間的信息傳遞問題。如何將學(xué)生之前所學(xué)的各類課程知識連接起來，構(gòu)建完整的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系，實現(xiàn)知識體系結(jié)構(gòu)化、系統(tǒng)化、一體化是首要問題。

2.現(xiàn)有總線類型繁多，新型總線不斷涌現(xiàn)。

由于現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，目前國際現(xiàn)存的現(xiàn)場總線類型較多（約有100余種），并存在嚴(yán)重的區(qū)域保護(hù)、行業(yè)保護(hù)現(xiàn)狀。各行業(yè)不斷推出新型總線，比如將現(xiàn)有總線和以太網(wǎng)技術(shù)相糅合而發(fā)展出新的總線。比如德國西門子公司推出PROFIBUS總線，1993年成為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN19245，1996年成為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50170V.2，1996年加入國際標(biāo)準(zhǔn)IEC61158。2006年P(guān)ROFIBUS也成為我國的機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GB/T20540-2006。該公司后來又推出的PROFINET總線即是兼容以太網(wǎng)技術(shù)和PROFIBUS總線技術(shù)的實時工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。2005年9月推出了旨在提高工業(yè)控制系統(tǒng)安全性和可用性的 PROFIsafe總線。

3.教學(xué)課時短，教材單一。

現(xiàn)場總線技術(shù)課程主要針對的學(xué)生多是自動 化相關(guān)專業(yè)，缺乏通信和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)基礎(chǔ)知 識，而總線類型繁多，課時數(shù)僅有32個，學(xué)生很難在短期內(nèi)掌握每一種總線知識。其次目前國內(nèi)高校使用的綜合性教材仍是以清華大學(xué)陽憲惠[6]編著的《現(xiàn)場總線技術(shù)及應(yīng)用》為主，該教材雖然總線涵蓋面廣，但對總線的分析和應(yīng)用實例也較少，新技術(shù)新成果介紹較少。以總線應(yīng)用與開發(fā)為主的教材都只是針對單一總線的，又不能全面概述現(xiàn)場總線技術(shù)。

4.教學(xué)、考核方式單一。

采用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，很難實現(xiàn)短學(xué)時、多內(nèi)容的講解，學(xué)生無法對每一種總線掌握透徹。而以教師為中心、學(xué)生被動聽課的教學(xué)模式，不能更好地發(fā)揮多媒體的教學(xué)優(yōu)點(diǎn)。如何把枯燥的理論知識運(yùn)用到工程實踐中，掌握基本的工業(yè)通信系統(tǒng)的開發(fā)方法，進(jìn)一步提高學(xué)生對理論知識的理解是亟需改進(jìn)的問題。

二、構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式

教育變革首先要從教學(xué)改革入手，“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的教學(xué)變革已不僅僅是技術(shù)手段的改變，更是教學(xué)文化的變革。互聯(lián)網(wǎng)與教學(xué)的深度融合最終必將超越技術(shù)層面，形成新的教學(xué)關(guān)系，催生出新的教學(xué)方式[4]。

1.教師教學(xué)思維重構(gòu)

教學(xué)思維以隱性或緘默的方式存在于教師的認(rèn)知系統(tǒng)中，是教師在長期的教學(xué)活動中逐步形 成的，對教學(xué)過程或活動的認(rèn)知。體現(xiàn)在教學(xué)方法、教學(xué)經(jīng)驗和教學(xué)成果上。教學(xué)思維的形成是教學(xué)過程的積淀，是教師知識積累、知識結(jié)構(gòu)和教學(xué)特點(diǎn)融會貫通的結(jié)果[5]。而“互聯(lián)網(wǎng)+”時代，知識不再是靜態(tài)的存在，而具有流動性、情境性，多點(diǎn)的、互動的、連接的教學(xué)模式是其顯著特征。必須打破原有的靜態(tài)填鴨式的模式，重構(gòu)動態(tài)的教學(xué)思維。通過拓展學(xué)習(xí)資源的渠道，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，組建學(xué)習(xí)團(tuán)隊，實施項目化教學(xué)等方式。讓學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺獲得豐富的資源信息和廣泛的人際互動機(jī)會，在信息內(nèi)容的片段化、學(xué)習(xí)時間的分散化、學(xué)習(xí)方式的碎片化的背景下，從填鴨式轉(zhuǎn)換為引導(dǎo)式;從重講解轉(zhuǎn)換為重設(shè)計;從機(jī)械評價轉(zhuǎn)換為靈活的適應(yīng)性評價，提高學(xué)生自主、探究、合作的學(xué)習(xí)模式。

2.“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)模式的構(gòu)建

“互聯(lián)網(wǎng)+”的教學(xué)模式重在實現(xiàn)線上線下資源的融合應(yīng)用，創(chuàng)建個性化和團(tuán)隊化相結(jié)合的教學(xué)方式。

（1）課前的線上自習(xí)。教師可利用翻轉(zhuǎn)課堂和慕課模式的優(yōu)勢，事先錄制學(xué)習(xí)視頻，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)平臺觀看視頻預(yù)習(xí)理論知識，總結(jié)出有探究意義的問題，初步完成對接線下知識應(yīng)用和創(chuàng)新階段的準(zhǔn)備。

（2）課堂線下教學(xué)。在課堂學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，教師在講解總線協(xié)議之后，可構(gòu)建明確的多任務(wù)的項目化學(xué)習(xí)場景，拋出多個教學(xué)相關(guān)的學(xué)習(xí)任務(wù)或討論主題做引導(dǎo)，學(xué)生可獨(dú)立探究學(xué)習(xí)或者團(tuán)隊協(xié)作學(xué)習(xí)，教師聆聽并記錄學(xué)習(xí)的難點(diǎn)和成果，發(fā)現(xiàn)問題及時講解，促進(jìn)學(xué)生間和組間交流。

（3）課后線上個性化提升。課后教師布置作業(yè)以拓展夯實學(xué)習(xí)效果。作業(yè)的形式可以是綜合設(shè)計型的項目，也可為探究型學(xué)習(xí)。此時以3人的規(guī)模組 建優(yōu)勢互補(bǔ)的團(tuán)隊，選出一名負(fù)責(zé)人協(xié)調(diào)團(tuán)隊成員任務(wù)分配。小組成員共同完成作業(yè)的規(guī)劃、技術(shù)方案和協(xié)議設(shè)計，每組在下次課上做匯報分析。此時需要依托網(wǎng)絡(luò)平臺來獲得任務(wù)，查找資料，網(wǎng)上討論及成果的評價。教師定時進(jìn)行課后學(xué)習(xí)的監(jiān)控和答疑，構(gòu)建大膽創(chuàng)新和探索的學(xué)習(xí)氛圍。

（4）及時的信息反饋?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的教學(xué)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的差異性、學(xué)習(xí)場景的多樣性，增加了學(xué)習(xí)過程的階段性考評，可通過大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及時調(diào)整教學(xué)計劃，從而完善“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)模式，提升教學(xué)效果。

（5）多樣化的考核方式。在課程教學(xué)中，建立了多樣性的考核辦法。將課前線上學(xué)習(xí)成績（考察主動性、探索性表現(xiàn)）、課上成績和課后線下學(xué)習(xí)成績（考察學(xué)生協(xié)調(diào)能力、創(chuàng)新能力）以及學(xué)期終開卷考試成績結(jié)合起來，構(gòu)建全方位立體化，全過程化的考察體系，改進(jìn)了原有的僅憑一次閉卷考試定成績的弊端。

3.老師需要不斷自我提高。現(xiàn)場總線技術(shù)是一門發(fā)展變化快，應(yīng)用范圍廣的技術(shù)性課程，需要老師在深入的理論基礎(chǔ)下、具備熟練的實踐經(jīng)驗和科研開發(fā)能力。新總線不斷的誕生，需要教師去激發(fā)學(xué)生的求知興趣、引導(dǎo)學(xué)生的探索激情，更要求教師充實自己的理論知識，提高自己的技術(shù)水平，豐富自己的實踐經(jīng)驗，改進(jìn)自己的教學(xué)理念。

結(jié)語

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代基于大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，使得教育方法受到了前所未有的挑戰(zhàn)，信息的及時傳遞也促進(jìn)了教學(xué)的改革。在有效利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的同時，充分調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高了學(xué)生的團(tuán)隊合作能力，初步取得了一些成效，希望通過積極努力的探索，深化課程的教學(xué)改革來提高教學(xué)質(zhì)量，實現(xiàn)教學(xué)相長，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力、探索能力的高科技人才。

參考文獻(xiàn)

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