——杭州市電子信息職業(yè)學(xué)校基于可視化學(xué)習(xí)評價系統(tǒng)的“即時反饋”型數(shù)智技能課堂探索與實踐
“反饋”一詞在控制論中是指在某一行動和任務(wù)完成之后，對實際結(jié)果進(jìn)行比較，從而對下一步行動的進(jìn)行產(chǎn)生影響，起到控制作用。如今，這種反饋方法已經(jīng)發(fā)展成為人們觀察和處理問題的重要思維和方法之一。把反饋方法應(yīng)用到教學(xué)中形成的反饋教學(xué)模式是通過教學(xué)信息反饋來進(jìn)行教學(xué)反思、優(yōu)化教學(xué)策略、提高教學(xué)質(zhì)量的一種教學(xué)組織形式。
數(shù)字化、智能化時代，杭州市電子信息職業(yè)學(xué)校直面學(xué)生技能操作過程中存在的問題，通過自主研發(fā)技能操作可視化學(xué)習(xí)評價系統(tǒng)，構(gòu)建人機雙向交互的“即時反饋”型技能教學(xué)模式，不僅破解了學(xué)生在技能操作過程中遇到的一個個問題，還將難點打造成學(xué)校教學(xué)改革的一個個亮點，在推動課堂高質(zhì)量發(fā)展的同時，為中職教育的提質(zhì)增效提供了改革發(fā)展樣本，值得學(xué)習(xí)、借鑒與推廣。
應(yīng)局
以問題為導(dǎo)向
直面問題梳理清單
問題向來是探索與實踐的出發(fā)點和教學(xué)改革的邏輯起點。學(xué)校直面學(xué)生技能操作學(xué)習(xí)過程中評價實現(xiàn)難，評價時效性、客觀性差，師生、生生課堂交互缺乏手段支持，教學(xué)實施缺乏個性方案等問題。認(rèn)真梳理問題清單，積極探索解決問題的方法和路徑。
破局
以目標(biāo)為導(dǎo)向
精準(zhǔn)施策破解難題
學(xué)校以培養(yǎng)高技術(shù)技能人才、大國工匠為目標(biāo)，通過開發(fā)智慧系統(tǒng)、創(chuàng)新評價體系、建立數(shù)字成長檔案，構(gòu)筑數(shù)智技能課堂，從而激發(fā)學(xué)生的主動性、積極性和創(chuàng)造性，全面提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力。
——開發(fā)智慧系統(tǒng)，獲取全過程即時數(shù)據(jù)，破解技能操作過程性評價實現(xiàn)難、課堂教學(xué)診斷缺乏時效數(shù)據(jù)的問題。
可視化學(xué)習(xí)評價系統(tǒng)開發(fā)分為硬件開發(fā)與軟件開發(fā)兩個部分。硬件系統(tǒng)由傳感器網(wǎng)絡(luò)及圖像視頻采集網(wǎng)絡(luò)組成，用于捕獲技能操作全過程動態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)技能操作過程和結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)變；軟件系統(tǒng)一體化整合了數(shù)字資源教學(xué)平臺、算法庫、圖像識別圖庫、數(shù)學(xué)模型庫，實現(xiàn)教學(xué)資源的共享及技能操作過程數(shù)據(jù)的識別、處理、評價、存儲，并利用“奇異點”標(biāo)定法進(jìn)行結(jié)果溯源、個性化精準(zhǔn)推送；軟硬件的有效聯(lián)動通過評價向量的確定、技能操作過程的采集識別、技能操作數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)建模處理、評價結(jié)果數(shù)據(jù)的靶向推送及評價呈現(xiàn)的多維可視，最終實現(xiàn)對學(xué)生技能操作學(xué)習(xí)的可視化即時評價。
智慧系統(tǒng)對學(xué)生技能操作學(xué)習(xí)的評價兼具結(jié)果評價與過程評價。階段性結(jié)果類的數(shù)據(jù)主要采用傳感技術(shù)獲取，測量結(jié)果類的數(shù)據(jù)主要采用智能儀表獲取，為即時將整個技能操作結(jié)果數(shù)據(jù)反饋給學(xué)生做好準(zhǔn)備。操作圖表數(shù)據(jù)，比如學(xué)生的作品或繪制好的圖形曲線類的信息，則通過圖片自動識別與人工判斷相結(jié)合的方式獲取。素養(yǎng)類評價數(shù)據(jù)，如學(xué)生的課堂參與度、操作的規(guī)范程度，通過采集能表征其特性的量化數(shù)據(jù)并通過模糊數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換獲得。
值得一提的是，智慧系統(tǒng)借助三種數(shù)學(xué)運算和模型，將采集到的技能操作初始數(shù)據(jù)“二次加工”，形成可視化評價數(shù)據(jù)。第一種是通過各向量及權(quán)重算術(shù)和獲取學(xué)生的技能操作學(xué)習(xí)的綜合成績，即以可視化學(xué)習(xí)評價系統(tǒng)采集技能教學(xué)中學(xué)生各評價向量的數(shù)值，再以各自的權(quán)重及對應(yīng)的分值進(jìn)行算術(shù)求和，得到一名學(xué)生技能學(xué)習(xí)的綜合分?jǐn)?shù)。第二種是利用“奇異點”標(biāo)定靶向推送錯誤視頻及相關(guān)學(xué)習(xí)資源。“奇異點”即遠(yuǎn)離分布整體的量測值，“奇異點”標(biāo)定就是將學(xué)生操作的節(jié)點數(shù)據(jù)與正確數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而判斷操作過程是否出錯，如果出錯，則利用AI技術(shù)推送對應(yīng)的操作視頻片段及關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)資源。第三種是利用數(shù)學(xué)建模將素養(yǎng)類表征數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榱炕瘮?shù)據(jù)。如對學(xué)生課堂參與度、班級活躍度這類感知性比較強、無法直接量化的指標(biāo)的評價，在系統(tǒng)數(shù)據(jù)的支撐下，師生、生生借助平臺更好地參與評價，最終得出結(jié)果。
——評價即時反饋，實時“糾錯—激勵”，破解技能操作評價時效性、客觀性差，生生、師生信息交互難的問題。
學(xué)校改革以往的單一評價模式，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展為指導(dǎo)、以可視化評價為手段，借助評價結(jié)果動態(tài)分組，生生交互，實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)分層及教學(xué)內(nèi)容分類；通過課堂生成豐富教學(xué)內(nèi)容，以錯誤操作過程視頻的記錄與推送，實時“糾錯—激勵”，助力學(xué)生反思溯源，凸顯以評促教、以評促改，最終形成“即時反饋”型數(shù)智技能課堂樣態(tài)。
“即時反饋”型數(shù)智技能課堂教學(xué)的有效實施離不開配套的數(shù)字化、智能化教學(xué)環(huán)境，學(xué)校通過新建數(shù)智實訓(xùn)室和原有實訓(xùn)室數(shù)智化改造兩個方面來做好環(huán)境建設(shè)。在實訓(xùn)環(huán)境中架設(shè)可視化學(xué)習(xí)評價平臺，配套監(jiān)測操作過程的智慧硬件系統(tǒng)，形成理實一體化的課堂教學(xué)環(huán)境，形成良好的師生、生生、人機交互的課堂載體。
此外，學(xué)校創(chuàng)新“即時反饋”型數(shù)智技能課堂下的教法，借助智慧系統(tǒng)，先通過“導(dǎo)學(xué)—導(dǎo)訓(xùn)—導(dǎo)評”，對學(xué)生掌握知識的情況進(jìn)行分析，動態(tài)捕捉技能操作難點問題，根據(jù)這個結(jié)果完成動態(tài)分組；再通過“討論—探究—排故”解決上一過程中的難點問題或“合作—創(chuàng)新—提升”完成拓展任務(wù)；最后通過“展示—總結(jié)—報告”，完成整個技能教學(xué)。同時創(chuàng)新“即時反饋”型數(shù)智技能課堂上的學(xué)法，通過智慧系統(tǒng)資源平臺的自主學(xué)習(xí)、操作過程的即時反饋和師生、生生的充分交互，形成有診斷、有分析、有協(xié)商交互的學(xué)法邏輯。
“即時反饋”型數(shù)智技能課堂的創(chuàng)新，打造即時互動教學(xué)與反饋場景，增強學(xué)生學(xué)習(xí)能動性，使教師全方位關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)效果、動態(tài)制定教學(xué)計劃，真正實現(xiàn)數(shù)智高效課堂。
——數(shù)字成長檔案，實現(xiàn)個性化技能進(jìn)階，破解學(xué)生技能操作進(jìn)階能力差異大、教學(xué)實施缺乏個性方案的問題。
學(xué)校根據(jù)可視化學(xué)習(xí)評價獲取的包括素養(yǎng)規(guī)范、知識結(jié)構(gòu)、能力圖譜、成長曲線等內(nèi)容的數(shù)據(jù)，師、生、機三方針對每一名學(xué)生建立數(shù)字化個人技能成長檔案。
學(xué)校認(rèn)真分析每一名學(xué)生的技能成長檔案并將其落實到課堂教學(xué)中。首先是準(zhǔn)確研判學(xué)生技能發(fā)展水平，定制個性化課堂教學(xué)內(nèi)容。研判學(xué)生技能發(fā)展水平主要通過教師讀圖來實現(xiàn)，針對圖形反映出的學(xué)生技能掌握情況，系統(tǒng)會自動推送相應(yīng)的教學(xué)資源，便于教師分層實施教學(xué)。其次是制定學(xué)科間融合方案。根據(jù)學(xué)生的成長檔案和技能特點，選擇性地推送相關(guān)選修課程，讓其技能特點更好地發(fā)揮；根據(jù)技能特點，選擇性地關(guān)聯(lián)相關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)、企業(yè)項目內(nèi)容，讓其技能有很好的應(yīng)用場所；根據(jù)發(fā)展情況，選擇性地提前貫通高職相關(guān)技能課程內(nèi)容，讓中高職一體化更加順暢。最后是推行包括機制體制保障、環(huán)境保障、項目保障、資源保障的全面質(zhì)量管理理念。
學(xué)生技能成長檔案貫穿整個人才培養(yǎng)過程，成為有效關(guān)聯(lián)學(xué)科、銜接年級、融通課崗證、貫通中高職的紐帶。
一項項改革，辨證施治；一次次創(chuàng)新，碩果喜人。“即時反饋”型數(shù)智技能課堂實現(xiàn)了三大創(chuàng)新：創(chuàng)新了課堂評價手段，率先利用AI技術(shù)解決技能操作學(xué)習(xí)全過程的數(shù)據(jù)采集、處理、評價；創(chuàng)新了課堂教學(xué)理念，率先提出了“評價即學(xué)習(xí)”的理念，改變原有評價只作為教學(xué)流程的一個環(huán)節(jié)的功能，通過教法創(chuàng)新、學(xué)法創(chuàng)新、評價創(chuàng)新，將教、學(xué)、評有機地融合在一起；創(chuàng)新了課堂教學(xué)模式，率先提出應(yīng)從學(xué)習(xí)者發(fā)展的過程性動態(tài)性視角開展人機雙向交互的技能課堂教學(xué)。
解題
以效果為導(dǎo)向
特色鮮明成效喜人
隨著基于可視化評價系統(tǒng)的“即時反饋”型數(shù)智技能課堂的持續(xù)深入推進(jìn)，學(xué)校發(fā)展呈現(xiàn)出一派豐收圖景。
平臺建設(shè)和資源開發(fā)方面，學(xué)校開發(fā)了可視化學(xué)習(xí)評價相關(guān)軟件3項、配套智能化教具3項、算法庫6類、標(biāo)記圖片10000余張，成果被浙江省智慧課堂案例收錄，獲批國家軟件著作權(quán)與專利20余項，開發(fā)計算機應(yīng)用、數(shù)字媒體技術(shù)、電子技術(shù)應(yīng)用三大專業(yè)5門核心課程技能操作評價標(biāo)準(zhǔn)，開發(fā)項目式活頁教材3本、教學(xué)項目100余個。
課堂教學(xué)模式方面，學(xué)校通過對課堂教學(xué)改革前后過程性、靶向性、科學(xué)性、實時性等維度上的13個項目的對比，在實現(xiàn)多向交互即時評價、過程留痕、錯誤推送、動態(tài)圖譜、動態(tài)成長檔案建立等方面具有獨特的優(yōu)勢。
師生技能方面，學(xué)生參加技能大賽獲全國13金、省33金，工業(yè)機器人技術(shù)“1+X”職業(yè)技能證書考試全部通過；學(xué)生對口就業(yè)率高達(dá)97%，企業(yè)滿意度在90%以上，兩名畢業(yè)生考取博士；教師獲國家教學(xué)成果獎1項，參與國家課題研究1項，獲全國教學(xué)技能類大賽一等獎6人次、省一等獎10人次，獲評全國技術(shù)能手1人次、省技術(shù)能手7人次、浙江省名師2人次。
此外，學(xué)校從電子專業(yè)的應(yīng)用開始，逐步擴(kuò)展到3個專業(yè)8個學(xué)科20余名教師參與，通過科研共同體的力量，形成了多學(xué)科的“即時反饋”型數(shù)智技能課堂樣式并用于教學(xué)實踐，累計完成教學(xué)公開課20余節(jié)、課題論文20余篇、推廣會10余次；到目前為止，學(xué)校在該平臺開設(shè)國家公開課3次、省級公開課5次，組織全國范圍參觀20次以上，在全國骨干教師培訓(xùn)、省教育信息化能力提升培訓(xùn)、省中職電工電子教學(xué)大組年會等場合開展講座30次以上，超百所學(xué)校的2000多名教師受益，在10余所省內(nèi)外學(xué)校推廣應(yīng)用；該成果得到《職教論壇》等多家報刊、網(wǎng)絡(luò)媒體報道，在國家、省市各類成果展、智慧教育展上展出4次，得到社會各界人士的好評。
令人驚嘆的成績背后，是杭州市電子信息職業(yè)學(xué)校對教學(xué)改革的不懈探索與成功實踐。未來，學(xué)校將以更高的站位、更寬的視野、更大的力度推動職業(yè)教育綜合改革落到實處、見到實處，助力區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。（宣琪 陳亞萍）