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托福培训教学任务型教学法托福考试课程设计
1引言
任务型教学法的理念首次被提出是在在 20世纪 80年代,其目的是使学生通过完成设定任务的形式来进行语言交流借此达到学习语言的目的。任务型教学法设定任务为教学前提并统领整个课堂,以参与、合作、沟通、交流、协作的课堂学习方式,使学习者的主观能动性得到最大发挥,在语言的应用实践中感知、学习、交流目的语。任务型教学法是先进教学方式和教学理念的融合,在实践过程中获得了广大师生的认可,是一种行之有效的外语教学方法。
2任务型教学法的理论基础及主要特点
任务型教学法的重要理论依据之一来自于对语言习得的研究,任务型教学法区别于以往传统教学法在于“任务”,通过制定课堂教学任务并且在“任务”的统领下组织教学,通过完成“任务”来锻炼同学们的自我认知以及解决问题的能力。其特点如下:第一,任务型教学法教师所设定的“任务”,具有典型性及务实性的特点并且课堂操作性较强,根据课堂的主旨来提炼任务,同学们围绕任务展开语言交流最后进行语言点强化,在完成任务的过程中,学生能够发挥课堂主体作用,改变了以往“填鸭式”的教学模式并且提高了同学的参与热情和学习时效。第二,任务型教学法着重强化了任务实施的过程,在课堂中将任务予以分解并分步骤完成,以学生的交流参与为原则,进行语言表达的互换沟通。学生通过分组讨论等方式进行合作讨论并成为了课堂的主要参与者和实施者,使语言应用能力迅速提升。第三,任务型教学法关注学生的学习诉求,尤其关注他们的情感特征,在课堂上采用启发引导式的教学模式,注重课堂氛围的营造和学生兴趣的培养,提高了同学的学习兴趣和主观能动性。
3任务型教学法在托福培训类课程的设计应用
托福培训类课程的根本性质语言学习基础上的应试类课程,其构成内容主要为听力,口语,阅读和写作,区别于普通语言类课程学习的特性在于其特有的考试模式。因此,实现应试者语言功底和考试成绩的双赢,是托福培训类课程的两大授课主题。笔者在对托福培训类课程进行实践与调研后,认为任务型教学法在托福培训类课程的课程设计方面具有很强的应用性,下面以托福写作课程为例展开阐述:
新托福考试分为综合写作和独立写作两个部分。对相对要求较高的综合写作而言,它有相对固定的写作特点,具体变现为相对录音观点要么持质疑观点要么反驳了阅读文章,又或者就是支持阅读文章,因此只需要把相关描述质疑(或者反驳)与描述支持(或者加强)的固定语句背下来就可以形成一个大体的论述框架,同时运用优美的文字展开表达,那么获取高分是具有可行性的。结合以上新托福的写作考试的固有特性,在课堂上为了使应试主题更加突出和明确,采用任务型教学法进行课程设计,在制定任务前,我们首先明确课程要达到的目标如下:好作文的三项标准:(1)全面有效的覆盖所有主旨,逻辑性强;(2)结构合理,内容的开展紧扣主题且论证得当;(3)语言准确,句式运用较为丰满。
在以上明确的教学目标的引领下,将课程设计分为任务前,任务中和任务后三个阶段。这三个阶段紧密衔接,使得课程的主题更加鲜明,内容更加丰富,使学生在明确应试主题的基础上掌握写作规程,从而学会语言的灵活运用。在任务前阶段,我们会用成功的考试先例对同学进行熏陶,通过对以往的优秀案例的了解分析使同学树立自信心,同时营造积极的心理暗示氛围。通过对任务前的分析过渡到任务细节的制定与明确,首先是阅读笔记的纪录技巧;如何总结阅读主旨,然后用尽可能简介的单词提炼主旨并速记下来;按照阅读顺序用尽量少的词语纪录重要的文章构架,和所有的细节性词语。其次是纪录听力笔记的技巧,听力的观点是相对统一的则直接o录,若听力的观点是提出了另外一种阐释,则提炼并纪录下这种解释的关键词。再次是将笔记要点扩展为句子的技巧,通过句式的灵活运用,长短句的巧妙安排,对提炼的要点进行句式的扩充。最后将主旨性观点,要点以及细节这三个信息要素按照论证关系进行文章阐述,即细节支持要点,要点支撑观点。英语句式有主从关系,为了突出重点表达内容,大范围的运用主句来体现听力和阅读的关键点。在以上应试技巧的支撑下,最后从以下四个方面展开文章构造:(1)阅读和听力共同探讨话题;(2)听力内容所持的态度;(3)阅读内容所持的态度;(4)听力和阅读的内在关系阐述。在写作的过程中,同学所体现出来的弱项主要是语言表述和词汇量匮乏上面的问题:语言的连贯性,各种句式的灵活应用,词汇的选择,以及语言的规范性。会在任务的分解过程中单独设立词汇与句式的巧妙应用环节,然而,语言的深度应用离不开大规模的独立阅读,我们鼓励和推荐同学通过阅读海外书籍的方式强化语感,提高文学素养。通过课堂任务的分解与实施,同学们在程序与应试技巧上明确了如何操作,在任务后环节,我们将组织同学进行大范围的自主练习将应试写作内容加以巩固。
综上所述,在托福培训类课程中应用任务型教学法,教师通过精炼主题明确课堂培训任务,并在任务的引领下分解成若干个步骤,每个步骤主旨明确,逻辑性很强,既能使同学充分明确每个步骤的学习内容,又能充分突出同学的课堂主体地位,使学生在语言应用过程中发挥出巨大的潜力,真正在强化语言功底的基础上综合运用应试技巧,取得优异的托福成绩。
参考文献:
[1]陈慧.英语任务型教学法与传统教学法之比较[J].黑龙江教育学院学报,2004(5):97-98.
[2]马笑岩,瞧秀梅.国内任务型教学模式的研究现状综述[J].新课程研究,2011(10):93-94.
[3]龚亚夫,罗少茜.任务型语言教学[M.北京:人民教育出版社,2003.
[4]孟家峰.托福写作类型与思路分析[J].英语沙龙:锋尚版,2015(10):16-17.
[关键词]工作任务 成人护理 综合实训 项目 课程设计
[作者简介]蔡小红(1965- ),女,江苏张家港人,苏州卫生职业技术学院护理系,教授,硕士,研究方向为临床护理、高职护理教育。(江苏 苏州 215009)
[课题项目]本文系江苏省卫生厅立项课题“高职护理专业工作过程系统化临床护理课程设计与实践研究”的研究成果。(课题编号:J201103)
[中图分类号]G642.3 [文献标识码]A [文章编号]1004-3985(2013)30-0146-02
2006年《教育部关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》指出:“高等职业院校要根据技术领域和职业岗位(群)的任职要求,参照相关的职业资格标准,改革课程体系和教学内容。”据此,许多高职院校与企业共同开发课程,其中最受推崇的是工作过程系统化课程设计。2007年开始我院在护理专业课程中开展了项目课程教学,提高了护生的护理技能。但是,项目课程教学仍存在一些问题,如其虽解决了护理理论与实践的脱节问题,但是因强调了护理工作过程的实践性却“割裂”了完整的工作过程;强调了某项工作任务的完成却又“脱离”了实际的工作过程;强调了某项护理技能的训练,但是对护理思维过程的训练,对如何提高护生内化的、可持续发展的能力培养问题尚未完全解决。2009年,我们在行业调研和工作任务分析的基础上,建设了护理专业项目教学课程标准及人才培养方案。以工作过程系统化理论为指导进行了高职护理专业临床护理课程“成人护理”的课程设计,设计了基于工作任务的成人护理综合实训课程,并对其实施效果进行研究、分析。
一、成人护理综合实训课程设计的指导思想
1.突出内化的护士职业能力的培养。高等职业教育主要培养策略层面上的技能型人才。要培养策略层面上的技能型人才,不能机械地拷贝或复制技能和知识,而是要培养其能力,逐步使学生获得、无形的、内化的、人本的、个性的能力。若能对课程进行系统化设计,在“有形”的学习过程中获得能力的内化,便可逐渐生成属于个体自身的能力。因此,我们在“基于工作任务的成人护理综合实训课程”中,通过一系列递进式的“有形”项目,如由较简单的“哮喘病人护理”,递进到较复杂的“心力衰竭病人护理”,再到更为复杂的“冠心病心肌梗死病人护理”等,旨在通过对一系列基于工作任务的护理项目的综合模拟训练,使护生逐步形成“无形”的内化能力。
2.设计典型的成人护理学习情境,以多个学习情境训练使护生获得迁移能力。学习情境是指在工作任务及其工作过程的背景下,将学习领域中的能力目标及学习内容进行基于教学论和方法论转换后构成的多个“小型”的主题学习单元。我们根据前期调研时医院护士所提供的重点护理工作内容来设计成人护理的典型学习情境,设计时突出两大基本原则:一是凸显护理工作过程在“工作对象、内容、护理方法、护理流程、效果和环境”上的六要素特征;二是实现完整的思维过程训练,完成“护理评估、诊断、计划、实施、检查、评价”六步法训练。通过多个学习情境项目的训练,学生不仅能应对“项目”所界定的工作过程,而且还能获得一种迁移能力,从容应对超出“项目”之外的全新的工作过程。这是我们在“基于工作任务的成人护理综合实训课程”设计时的重要指导思想。
3.树立课程实施、评价的系统化理念。课程改革不仅是改变课程内容的“课程设计”,还应树立涵盖课程目标、课程内容、课程实施、课程评价改革的系统化的“课程开发”观念。工作过程系统化课程体系的关键是实施过程。由于学习领域课程的教学内容来自于护理岗位工作任务分析,教学目的是提高护生的岗位职业技能和综合素质,从而顺利完成护理工作任务,所以我们实施教学的主要场所是护理实训中心,教学方法为理论实践一体化教学,主要采用基于工作任务的项目教学法。在每一个项目的模拟训练中,都以护理工作小组完成实际工作任务来引导教学过程,按护理工作流程来组织实施教学过程,体现对病人的护理评估、诊断、计划、实施、检查、评价的六个步骤。
二、编写综合实训教程和成人护理新教材
1.以常见护理情景为基础编写《基于工作任务的成人护理综合实训教程》。在学习、借鉴工作过程系统化课程设计理论与其他院校实践经验的基础上,我们向省内多所医院的护理人员进行调研,对主要护理工作项目进行描述,请资深护理人员和教师集中研讨,结合护士执业资格考试,筛选出聚集度较高的成人各系统及传染、五官、妇科常见疾病病人的护理项目,按照临床护理人员岗位工作情景,对成人护理综合实训项目课程进行了系统化设计,设计了20个临床护理人员推荐度最高的综合实训案例,并对其中的哮喘、心力衰竭、冠心病、糖尿病、传染病等病人的护理进行了重点训练和效果分析。
2.在《成人护理》教材中编写基于工作任务的综合实训项目案例。根据近两年来对我院高职护生基于工作任务的成人护理综合实训课程实施效果和经验,我们对成人各系统的常见病、多发病编写了“基于工作任务的综合实训项目案例”,并将其编入修订的《成人护理》教材中正式出版,供师生们在教学时参考。
三、模拟仿真实训过程安排
模拟仿真实训过程安排:(1)教师在实训课前几天将设计好的护理实训案例印发给学生,其中有5~6项护理工作任务,学生进行预习预练。(2)实训中心模拟病房有高端模拟病人,并有能将实训录像同步传输至教室供其他学生观看的装置。(3)实验员预先将实训案例中病人的体征或实验室检查参数输入高端模拟病人程序中。(4)预先设计好模拟病人与学生的互动对话,准备好相关的抢救仪器设备和药物。(5)实训课开始时由每个学习小组派代表抽签,抽到的小组为实训工作小组,其他同学观看同步转播视频。(6)实训工作小组某项任务完成后,全班集中到示教室,对训练表现进行反思,提出主观评价意见。(7)预先设计《基于工作任务的项目教学实训效果评价表》,上课时发给每位学生,对实训表现进行客观评分,下课后交给教师。
四、实训成绩界定与效果评价
目前,由于综合训练涉及学生多门课程知识技能及多项能力素质,我们的成人护理综合实训课程尚未形成完善的训练成绩评价机制或方法,仅根据学生的参与程度和总体表现给予成绩,对参与的班级赋予一个基本分,参加表演训练的小组成员另可获得一定的表演分。
为了研究“冠心病心肌梗死”实训项目实施的具体效果,笔者设计了《基于工作任务的项目教学实训效果评价表》,从“护士准备、健康评估能力、护理诊断正确与否、制定护理计划正确与否、护理措施实施能力、护理效果检查与评价能力、团队合作能力、人际沟通能力、灵活应变能力、对病人的关爱意识”9个方面、15个子项共赋分100分,印发给参与“冠心病心肌梗死病人护理”的某2个实训班级(此2个班级此时为第三次实训课),由全体学生对实训工作小组的成绩无记名评分,共发放100份评分表,收回91份有效问卷。学生评分结果统计显示总评分为73分,与教师和实验员的评价基本一致,说明全班同学能较客观地进行自评和他评,这为今后进行实训效果的成绩评价提供了思路。
为了研究基于工作任务的成人护理综合实训课程的总体实施效果,笔者设计了《基于工作任务的项目教学实训效果问卷》,同步印发给上述班级学生进行调查。91份有效问卷结果显示,绝大部分学生都认为通过几次综合训练,自己的“健康评估能力、护理诊断能力、制订护理计划能力、实施护理措施的能力”有“显著提高”或“提高”。51.65%的学生认为通过训练自己对病人的关爱意识有“显著提高”。学生们普遍认为实训中最大的困难是“理论知识不扎实、专业技术不熟练、团队配合不默契、不熟悉药物的使用方法及情绪紧张”,认为实训有助于自己“关爱意识、沟通能力、应变能力和心理素质的提高”。85.71%的学生表示“很喜欢”这样的授课方式,对实训课程给予了高度评价,绝大多数学生都表示愿意参加这样的实训。
五、自创网络版训练系统,拓展训练时空、提高效率
模拟综合实训效果虽好,但是需要在实训中心的高端模拟病人环境中进行,对于有大量护生的高职院校来说,实训资源仍显紧张。很多护生反映他们都想参加所有项目的训练,但是由于课时和每次实训的人数限制,每次实训课仅有部分护生能参与训练,其余护生只能通过观看转播的视频和讨论来强化临床思维和技能,而且反思讨论的时间也十分有限,不能反复观看。
为了弥补实训资源的不足,笔者研发了基于计算机和网络的“护理临床思维与技能仿真训练系统”,将学生参加每一个项目的实训实况拍摄成录像,再制作在该训练平台上,并且设计了相关的反思性问题,供护生在线拓展训练。训练方法:上网、登录训练网站,观看训练录像,对每一段录像中同学完成护理工作任务的表现进行反思,回答反思问题,系统根据答题情况自动显示评分,对自主训练进行评价和鼓励。在每个训练项目中设计了10~30个反思性问题,根据训练项目的先后和难易程度,提出的问题逐步增多、难度逐步递进。这一自主设计的网络版数字化“护理临床思维与技能仿真训练系统”只要有计算机和网络,就可以进行自我训练,不仅可训练护理知识和技能,而且可以训练观察、分析问题的能力和评判性思维能力,不受实训时间、地点、空间的限制,提高了训练效果,是现代教育技术、模拟仿真实训和反思教学法的完美结合,应用后不仅受到我院师生欢迎,也获评为江苏省高等学校优秀多媒体教学课件一类课件,向全省师生开放,体现了基于工作任务的成人护理综合实训课程设计研究成果的实用性和辐射作用。目前课程组还在研发更多的综合实训项目,不断增加“护理临床思维与技能仿真训练系统”中训练项目、内容和难度,充分发挥教育信息化对本研究成果转化的推进作用,探索职业课程开发理论在护理教育领域的适用性和临床护理教学新模式,以培养出更多适合护理职业岗位的具有可持续发展能力的策略型高素质护士。
因此,我们认为,以工作过程系统化理论为指导的成人护理综合实训项目课程可以有效地提高护生的专业理论知识和操作技能,培养护生多方面的能力和素质,提高护理教育质量,值得倡导和推广。
[参考文献]
[1]蔡小红.基于工作过程系统化的临床护理仿真训练课程的设计与实践[J].中华现代护理杂志,2011(26).
[2]蔡小红,闻彩芬.基于工作任务的健康评估项目课程设计与效果分析[J].护理研究,2010(35).
[3]姜大源.论高职教育工作过程系统化课程开发[J].徐州建筑职业技术学院学报,2010(1).
笔者所在学院也开设了该门课程,原来的教学方案是先学习相关电子电路知识,介绍使用的设备,设计了几个实验,让学生完成几个实验的焊接、调试。在目前全国均在推行一体化课程改革过程中,笔者通过设计一个整体项目,分模块实施,让学生按照一个项目的模式来学习。在具体教学中,分拆了一个个任务,采用任务引领型课程的方式,让学生逐步掌握课程知识和技能。这里采用了“多功能数字钟”的设计与制作为项目总目标。
一、整体设计思路
以综合实训多功能项目数字钟为任务引领,将项目分成6个模块,每个模块都以实训内容带动相关理论知识的学习。前期采用化整为零的方式,将综合实训项目分成6个模块来实施,分别进行制作、调试、测试,并将相关理论知识融合在实训项目中,使学生在实训中感悟理论。6个模块分别包括:振荡器电路、分频器电路、分秒计数器电路、小时计数器电路、显示译码电路、校时电路。6个模块分别调试完成后,就要采用积零为整的方式,将6种模块合在一起,完成数字钟主体电路的制作与调试,最后设计并组装一个多功能数字钟电子产品。
二、材料工具准备
预计用到的集成电路包括:(1)74LS48:BCD―7段译码驱动器,用来驱动共阴极的数码管显示器;(2)74LS74:双D触发器;(3)74LS191:单时钟4位同步加/减可逆计数器,是BCD码十进制计数器;(4)74LS92:二―六―十二进制计数器异步计数器;(5)74LS90:二―五―十进制计数器异步计数器;(6)555:集成定时器,因内部有三个5千欧电阻而得名;(7)BS202:7段发光共阴数码管,每段的驱动电流最大为15mA。
其他常用的电阻、二极管、三极管若干。
主要工具设备有示波器、万用表、数字实验台和直流稳压电源等电子仪器设备。
三、项目实施要点
首先是检查各元件。电阻、电容、各集成芯片,检查各逻辑功能。在插接安装阶段,要注意以下几点:(1)集成电路的插接应认清方向,不要倒插,所有集成电路的插入方向要保持一致,注意引脚不要弯曲;(2)元器件的位置要根据电路的各部分功能确定元器件在PCB板上的位置,相互有影响或产生干扰的元器件应尽可能分开或屏蔽,输入级与输出级之间要尽量安排远一些;(3)连接用的导线要紧贴电路板,避免接触不良,连线不允许跨接在集成电路器件上,一般从集成电路器件周围通过,尽量做到横平竖直,导线就尽可能短一些,避免交织混杂在一起;(4)接地的处理,线路组装时,电路之间要共地。
其次是调试。要对照电路图检查电路元器件连接是否正确,器件引脚、二极管方向、电容极性、电源线、地线是否接对,焊接是否牢固。要按功能模块分别调试,步骤可分为:(1)首先调整振荡电路部分,以为其他电路提供标准的时钟脉冲信号;(2)然后调整控制电路的分频器;(3)调整信号处理电路、计数、译码、显示;(4)调整按时电路。
最后是产品组装。主体电路安装调试完成后,将其放置在一个外壳盒里,在此可以让学生自己动手设计这个外壳盒并将其组装好,最终完成一个DIY数字钟电子产品。
四、技能考核方案
直接采用一体化考核方式,在每个模块设置考核环节,占50%,最后整体设备制作及答辩占50%。其中,模块考核主要包括以下几项:(1)元件的检查与选择;(2)按照给出的线路正确接线;(3)电路的调试,主要考核主要工具设备(如示波器、万用表、数字实验台和直流稳压电源)的使用;(4)电路测试,主要检查模块功能是否满足要求;(5)简述电路的工作原理,考核对相关知识的掌握程度。每个任务模块按ABC等级评定,A是指能高质、高效地完成此能力目标的全部内容,并能解决遇到的特殊问题;B指能按时完成此能力目标的全部内容; C指能在老师或同学的帮助下完成此能力目标的全部内容。
五、教学过程
关键词: 妇产科护理学 课程设计 中等职业教育
1.课程设计理念
本课程依据护理职业临床护理岗位工作需求与职业能力和国家护士执业标准而设置,总体特点是:打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式,转变为以工作任务为中心的课程任务,让学生在完成具体项目的过程中学会相应工作任务,构建相关理论,发展职业能力,塑造专业素养。课程突出对学生职业能力的训练及专业道德素质的培养,理论知识的选取紧紧围绕工作任务完成的需要进行。同时充分考虑中职学生学习理论知识的需要,在充分融合职业资格考试及本科妇产科护理学对知识、技能、态度的要求的基础上,进行项目设计。
在具体教学过程中,通过校院合作、校内实训基地建设等多种途径,采用工学结合形式,充分开发学习资源,给学生提供丰富的实践机会,教学效果评价采取过程评价和结果评价相结合的方式,通过理论与实践相结合,重点评价学生的职业能力,为其以后学历层次的提升打下基础。
2.资源整合
2.1资源开发
结合我校选定的中职教材、2014年护士资格证考试辅导用书、第5版本科教材及实训中心的各种教具,对教材进行二次开发,实现资源合理利用及共享。
2.2项目划定
根据《妇产科护理学》的课程性质及教材二次开发,将课程划分为以下4个项目:①正常孕产妇的护理;②异常孕产妇的护理;③妇科疾病病人的护理;④计划生育妇女的护理。又将每个项目分成若干个模块,分块完成,进行项目整合,完成项目教学任务。最后将4个大项目组合,即完成整个《妇产科护理学》课程教学任务,从而形成“项目导向、任务驱动”的教学模式[1]。
3.项目的整体设计和实施方案
3.1项目设计步骤
所设定的4个项目[2]是一个功能型整体,每个项目下都精心设计若干模块,完成模块任务,具体步骤如下:①完成任务:在每个模块的基础上,让各小组学生通过教师下发的任务书,完成既定任务;②小组自评与互评:每完成一个任务,各小组相互评价及小组成员之间自评;③教师评价与点拨:针对学生表现,给出中肯的评价,并对相关知识给予补充;④知识总结:采取“临床护士交接班”的模式,让学生自己整合本模块的重难点,构建自己的知识体系,教师加以点拨;⑤总体评价:各小组就本次课各小组之间的教学任务的完成状态、合作分工状态及创新等方面的表现,给予客观评价;教师对各小组学生的表现给予总体性评价,激发学生的学习兴趣;⑥开放实验室与临床见习:让学生深化所学知识;⑦完成各模块教学后,还原整体项目:促进学生的知识迁移与整合。
3.2教学过程设计
3.2.1课前准备
教师准备:与产科护士长、妇科护士长共同备课,明确各自职责。临床带教老师职责:提供各种临床病例,以供学生搜集、编辑及选取合适的病例;安排学生临床见习时间,带领学生见习;与本校教师共同确定项目任务及每次课的课堂任务,共同上课。本校教师职责:创建学生与临床带教老师的公共网络交流平台(如QQ群,微信等);下发项目任务书及每次课的课堂任务;帮助学生进行分组并协调与各组长之间的联系,设定班长为总负责人,负责全面协调;提供各种实训室开放式辅助教学系统、多媒体课件及教具。学生准备:班长根据教师下发的任务书通知各小组长随机抽签以确定各小组的任务;各小组组长根据随机抽取的任务,与小组成员协商合理分配各自任务;各小组成员从老师提供的多种获取资料的途径中选取适合的完成既定的任务。
3.2.2具体实施过程
为区别于传统的以“组织上课―复习旧知识―讲授新课―总结―作业”为框架的授课模式,特设计以下课程实施过程,详见表1。
4.考核评价方法
注重“学生自评、互评及教师评价相结合的三维评价体系”的过程评价,突出学生能力、素质的培养。通过平时的随堂理论与实验考核,期末理论与实践考核项,评价指标由以往期末理论成绩转变为学生知识、技能、专业素养等综合素质的评价。总成绩的评定由平时成绩占55%和期末成绩占45%组成,具体详见表2。
仪表:进入实训室,衣帽(护士服)整洁,禁止留长指甲、戴首饰。
课堂表现:就其课堂的参与积极性,回答问题的活跃性及正确性,小组合作团队协作性及创造性等给予综合评定。
案例分析:通过书面案例分析及随堂案例表达相结合进行评价。
笔试:题型以护士执业考试题型及案例分析题为主,随机由题库中抽出,实现教考分离,增强教学效果。
技能考核:考核之前开放实验室,由各小组组长自行协商开放时间,并自行管理实验室,最后随机抽检考核。
5.后期的改进与完善
对于平时上课不够积极主动及不善表达的同学,通过公共网络平台对其进行一对一辅导,让其积极主动地参与其中,实现集体动起来、活起来。鼓励学生在将在学习中遇到的问题及学习心得发表于论坛之上,通过网络平台实现资源共享,帮助学生解决难题,从而发挥赏识教育的作用,促进师生和谐发展的同时达到教学相长的目的。
6.试行与推广
选取同年级人数相同且综合素质相近的两个班级,分别用“项目导向、能力提升”的教学模式及传统教学模式进行试点教学。以教学效果、学生的满意度、用人单位满意度及学生能力的提升为标准,比较两者之间的优缺点。在充分改正不足的基础上逐渐完善并加以推广,从而最终实现以“学生为主体,教师为主导”的教学理念,让学生确实养成“做中学,学中做,学贯始终”的习惯,从而丰富学生理论知识,扎实学生技能操作,发展学生品质,提升学生能力及评判思维能力[3],塑造学生专业素养的同时,圆满完成本课程的教学任务,基本形成“项目导向、任务驱动”的教学模式,实现我校人才培养目标。
参考文献:
[1]乔伊斯,著.荆建华,译.教学模式[M].中国轻工业版社,2002.
关键词:无人机系统;智能决策;自主控制;智能体系;任务规划;课程设计
0引言
无人机具有较强的机动性和较好的可操控性,能辅助人类在恶劣和危险的环境中执行复杂的任务。近年来,无人机系统迅速发展并广泛应用于环境监测、灾难搜救、反恐侦察等众多领域。无人机系统研究的一个关键问题是如何发展高度智能化的软件系统,提高无人机在动态复杂环境中自主决策的能力。目前,众多高校开设的无人机专业课程主要研究无人机的硬件平台、通信与测控、指挥控制、综合保障和实践等方面,然而对于无人机系统的智能决策问题研究尚不深入。
1无人机系统决策的内涵
1.1无人机自主控制系统概述
无人机自主控制系统是无人机实现自主飞行管理与自主任务管理的机载系统,如图1所示,它涵盖了机器人“观测一判断一决策一行动(observer-orient-decision-action,OODA)”的各个环节。
无人机自主控制能力是衡量无人机智能自主水平的一项重要能力。表1基于OODA分别对无人机自主控制能力进行了描述,其中,“判断”与“决策”部分评价的是无人机对战场态势的评估能力和对任务或行为的决策与规划能力,是衡量无人机自主决策能力的最重要指标,也是无人机决策课程设计与实践的核心。
1.2无人机自主决策子系统概述
自主决策模块位于智能无人机系统的顶层,它如同人类神经系统执行决策行为,产生计划并处理不确定性。自主决策模块主要包括顶层任务决策、顶层任务规划、底层行为决策和底层路径规划。顶层任务决策用于任务策略的在线生成;顶层任务规划用于任务计划的在线制定;底层行为决策用于运动行为的在线序贯决策;底层路径规划用于导航计划的在线生成,这些内容的教学与实践将贯穿课程的教学与实践过程。
2人工智能在无人机系统决策中的发展以及作用与地位
人工智能从孕育之初到现在,经历了“三起两落”,如图2所示。人工智能的发展也不断促进无人机自主决策能力的发展,甚至可以说,人工智能的发展决定无人机自主决策水平的高低。早期,无人机决策大多依托产生式规则或谓词逻辑技术,主要针对确定决策;20世纪六七十年代,知识表达引入到有人机辅助决策支持系统的设计与研发中,也逐步迁移到无人机智能自主系统中;随着概率统计的引入,基于贝叶斯的不确定推理决策方法得到大力发展;专家系统依据专家经验生成策略,用于解决离散事件不确定性,形成了一系列无人机智能自主决策成功案例;近年来,机器学习、多智能体理论的热潮将无人机智能水平推到了一个前所未有的高度,使无人机具备知识沉淀、知识挖掘、智能发育的能力,并将单无人机执行ISR任务拓展到多无人机协同遂行多任务领域。无论经典人工智能方法还是人工智能新思路,都是无人机智能自主决策的重要基础,在无人机系统智能决策课程教学与实践中具有举足轻重的地位。
3无人机智能决策课程教学总体设计
国防科技大学依托控制学科和仪器学科在自动化专业试办开设了“无人机工程”专业方向,培养掌握无人机工程相关领域基础理论和基本知识的学员,使其具有从事无人机系统及相关装备的分析、设计、研制、维护和管理等方面的实际工作能力和初步科学研究能力。
3.1教学目的与课程设计总体思路
设置无人机智能决策课程的目的是使本专业学生快速了解无人机决策系统组成、熟悉决策系统工作原理、掌握决策理论与实现方法。课程设计的总体思路是设置课堂教学和动手实践两个主要环节,课堂教学环节主要通过教师讲授的方式,基于无人机自主控制系统组织结构,介绍无人机决策系统的基本概念;实践环节则是在学生已经掌握智能决策算法基本原理和流程的基础之上,让学生参与到决策系统的设计与实现中来。
3.2课程教学主要内容
无人机智能决策是课程教学的核心内容,主要覆盖贝叶斯推理理论、最优化理论、智能搜索等基本决策理论和方法,主要讲解如何将其运用于无人机智能感知、任务规划的建模和优化方法,比如基于贝叶斯的不确定推理、基于启发式人工智能搜索算法的路径规划等。内容安排包括问题描述、基本原理、算法过程、输入输出设计、结果分析等;人机智能融合决策是课程的拓展部分,主要涵盖人机智能融合原理、脑机接口原理、融合决策机制等理论和方法,主要讲解如何将其运用于人在回路辅助的无人机智能自主决策、混合主动规划的接口设计与融合决策方法,比如基于脑机接口的人机智能融合决策、混合主动任务规划等;拓展内容安排包括资料查新、接口设计、融合机制设计、融合算法实现、结果分析等。
4无人机智能决策教学实践环节设计
4.1课程实践环节的必要性
4.1.1无人机系统智能决策课程对实践的需求
实践教学是高等学校教育非常重要的教学环节,是提高人才分析问题与解决问题的重要途径。无人机系统智能决策是一门实践性很强的课程,一是由于无人机系统是一门交叉性的学科,主要涉及空气动力学、无人机平台设计与制造、图像处理与智能感知、导航系统原理、无人机飞行控制、人工智能、机器学习、任务规划与分配、无人机系统体系保障技术等许多学科,所以该学科具有知识点多、涉及面广、理论性强,需要学生具备较好的逻辑思维能力和数理基础等特点,因此,必须通过实践才能加深对无人机系统知识的理解;二是智能决策技术不断走向实用,20世纪80年代随着人工智能基础科学的研究,智能决策作为一门新兴学科出现在国际科学舞台上,智能决策技术早期以研究经典的智力游戏问题和仿真实验来证明理论等为主流,随着互联网的普及和国际信息化进程的提高,智能系统和智能计算等也逐渐成为学者们的研究热点。从加强学生的实践能力出发,考虑到课程的建设需要,需要加强无人机系统智能决策课程的实践教学内容。
4.1.2无人机系统智能决策课程对实践的要求
根据智能决策的特点,进行实践教学需要达到以下几个目的:一是加强学生对基础知识的理解,对智能决策基本方法的掌握;二是加强学生将智能决策知识与方法用于解决实际问题的能力;三是增强学生对智能决策研究领域的兴趣,培养更多的专业人才。
智能决策的实践教学工作必须以高质量的科研内容为基础。通过瞄准国际前沿、集成创新和引进消化吸收、提升原始创新以及再创新能力,从而建设创新平台和创新团队,以高水平科学研究支撑高质量的高等教育。此外,智能决策的实践教学还要考虑因材施教,验证关键技术环节。目前学生的学习任务较重且水平参差不齐,在设计实践环节时,要把握如何能在较短的时间内让学生得到最大程度的能力锻炼。在这种情况下,教师必须进行充分的准备,事先搭好通用的硬件平台和软件框架,以减轻学生不必要的负担,营造良好的氛围,将学生的主要精力集中在创新实践上,这样才能提高实践教学的效率。因此,课程借鉴了无人机领域最具影响力的国际微小型飞行器赛会(IMAV)的比赛规则,结合智能决策的研究热点和当前承担的学术科研任务,引入无人机竞赛作为智能决策教学实践的平台。
4.2基于无人机系统智能决策的课程实践方案
在智能决策课程开始之际,教师向学生明确课程实践方案,即通过无人机竞赛的形式考核学生解决实际问题的能力。通过举办无人机竞赛,可以激发学生的学习热情和创新动力,达到寓教于乐的目的。学生带着思考主动学习理论知识,而不是为了应付考试被动学习;教师应当按照学生的综合能力合理组队,从而达到能力互补和团队协作。
无人机竞赛面向本校无人机工程专业方向的本科生,根据智能决策课程的需要,共设置3个科目。
第一个科目是自稳飞行,无人机需在3分钟内完成从出发点到指定目标点的飞行,要求单次滞空时间不少于30秒;本科目考查的是学生对无人机自主飞控基础知识的掌握。第二个科目是避障侦察,无人机需以尽可能快的速度穿越一排障碍门,并识别地面上的物品;障碍门的可通行区域各不相同,无人机需通过机载单目相机识别可通行区域,并自主规划路径;本科目考查的是学生对智能识别和任务规划基础知识的掌握。第三个科目是特级飞行,包括手抛无人机平稳飞行、8字飞行、伴随飞行等;本科目考查的是学生的创造力。比赛采用百分制,3个科目按照难度系数和重要程度评分占比分别为30%、50%和20%。
如图3所示,课题组提供比赛使用的无人机硬件和飞控软件平台并指导学生拼装无人机及使用软件。学生需在课程学习的过程中制定智能决策的算法设计及代码实现计划,并严格按照时间节点实现目标;每个小组的成员必须说明自己在团队中的贡献,从而作为教师打分的依据。