论文部分内容阅读
摘要：针对医学院校物联网工程专业传统教学中出现的共性问题，徐州医科大学物联网工程专业引入“微教学”的教学理念，在自主研发的单机MNSS（Medical Network System Simulator，医学网络系统仿真软件）的基础上搭建微教学网络平台，形成“碎片式学习、开放式研讨、互动式交流、一体式教学”的微教学模式，为医学院校物联网工程专业大学生自主学习和创新能力的培养开辟了新的路径。
关键词：微教学；虚拟仿真；创新
一、 引言
在信息化的时代背景下，物联网被认为是世界下一次信息技术浪潮和新的经济引擎，在数字医疗、智能家居、城市管理等多个领域起到巨大的作用，人们因此越来越关注物联网工程技术。作为战略性新兴专业，物联网工程专业旨在培养物联网系统设计、应用、研究和开发的创新复合型高级技术人才。然而在教学体系，人才培养模式上仍处于探索建设阶段，涉及领域广、实践操作性强、与时俱进的特点导致传统的课堂教学模式无法适应其教学节奏与步伐。在知识与信息快速传播的推动下，学生不再满足于课本教材的内容，对教师课堂授课等单向知识传播的教学方式，提出更高的学习需求。
因此，徐州医科大学物联网工程专业结合移动通信技术、多媒体传播技术、人工智能技术，引入“微教学”的教学理念，在自主研发的医学网络虚拟仿真软件MNSS的基础上增加微教学系统模块，探索适用于医学院校物联网工程专业的特色微教学模式。该微教学模式的构建不仅有助于学生对医院信息系统与网络通信等相关知识的深入了解和掌握，培养实践技能，提高自主创新能力，而且可以减轻学生的学习负担，提高学习效率，达到快速了解专业知识，提高自身水平的目的，为高水平本科生培养和实践创新能力的塑造提供有力的支撑和保障。
二、 传统教学模式存在的问题剖析
作为一个仍处于起步阶段的新专业，物联网工程专业在课程开设、教学设计、评价考核等教学模式上还处于萌芽阶段，尤其是再加上医学背景，使其教学模式的构建更加困难。具体而言，在传统的教学过程中存在以下问题：
1. 教学时间固定僵化。理论课程和实验课程在时间安排上是相互独立的，一般而言实验课程通常安排在理论课程之后，中间有一定的时间差，学生遇到问题不能及时解决，理论课程的知识在上实验课程时会有所遗忘，不能得到及时的巩固和消化。因而，传统的固定教学模式需要改进和优化。
2. 教学内容的难易程度冗杂。认知负荷理论（Cognitive Load Theory，CLT）认为，影响认知负荷的基本因素是学习材料的组织呈现方式、学习材料的复杂性和个体的专长水平（即先前知识经验）。由此可以发现以下两种普遍的现象：教学内容简单，认知负荷过低，学生一听便懂，造成教学时间的浪费，降低学生的学习积极性；教学内容复杂，认知负荷过高，学生处于难以理解的状态，常常会导致教学进行十几分钟之后学生注意力分散的情况，导致学生的学习消极性。传统教学方式面临教学内容难易程度无法量化评价和反馈问题。
3. 评价机制不完善。医学院校物联网工程专业的传统考核方式通常是笔试，部分注重理论学习的学生通过短时间的死记硬背就能得到好成绩。并且由于专业特点，教师在批改复杂的网络命令和程序代码过程中，难免会出现错误、漏批等现象，这大大增加考试评价的主观性和不确定性，导致考核的不公平。
针对上述教学过程中出现的问题，徐州医科大学物联网工程专业参考美国斯坦福大学怀特·艾伦等提出的微型教学概念（Micro Teaching），在现有的医学网络系统仿真软件MNSS的基础上搭建微教学网络平台，探索医学院校物联网工程专业微教学模式。
三、 医学院校物联网工程专业微教学模式的构建
（一） 微教学网络平台简介
微教学网络平台由客户端和服务端两大部分组成。客户端分为教师端和学生端。教师端的功能包括教学资源的上传及管理、教学任务的发布及管理、学生端用户的管理等；学生端的功能包括访问教学资源、接收教学任务等。服务端由应用服务器、资源数据库和消息服务器构成。其中应用服务器负责处理来自教师端与学生端的请求，由于主流的HIS、LIS、PACS等医院信息系统运行需要较大的网络资源，因此采用服务器集群方式构建分布式协作环境，实现并行运算；资源数据库负责教学资源的存放与学生信息的存储；消息服务器负责各个学生端之间及学生端与教师端之间的即时通信。微教学网络平台体系架构如图1所示。
图1微教学网络平台体系架构
（二） 微教学模式的构建
为了适应信息时代下学生的学习需求，在MNSS的基础上，构建了一套“碎片式学习、开放式研讨、互动式交流、一体式教学”的微教学模式（如图2所示）。其内涵特征表现为：打破传统的固化教学模式，构建碎片化和即时化的教学模式，利用多媒体传输和网络通信技术，对单一知识点展开深入探索与研讨，并采用自动化智能考核与学生互评方式相结合的考评模式，彰显“微教学”的教学理念。
图2面向医学院校物联网工程专业的微教学模式
1. 碎片式学习，在学习过程中拓展课堂时空。教师将复杂的知识体系简化为单一的知识点，上传至MNSS云服務器中。学生通过MNSS移动终端登录后，在MNSS的自主学习模块中可在线观看学习，并通过MNSS电脑客户端进行仿真实验。学生可以充分利用课余时间学习，从而提高学习速度与效率。
2. 开放式研讨，在研讨过程中渲染学习氛围。在进行大型的网络架构仿真实验时，学生可以通过MNSS的群组讨论模块创建群组讨论，扮演各自的角色，完成各自的任务，提高学生的团队合作能力和创新能力。
3. 互动式交流，在交流过程中加深师生感情。教师与学生可以通过MNSS教学软件的即时通信模块进行互动式学习与交流。当学生在仿真实验中遇到困难时，教师可以远程控制学生客户端进行手把手的教学，一起解决实验难题。 4. 一体式教学，在考核过程中突显现代智慧。由于网络命令的规范性与一致性，使得智能化批改成为可能。学生通过MNSS搭建医院网络架构，并将所完成的实验项目上传至云端服务器。MNSS智能反馈模块把标准配置与学生上传的网络配置进行比较，将比较的结果反馈给学生与教师，体现了考核的公平公正性的同时，减轻了教师的负担。
四、 医学院校物联网工程专业微教学模式的特点
微教学模式有很多种教学方法，基于MNSS虚拟仿真软件，教师能够在课余时间中，采用灵活多变的教学方法，针对不同类型的学生布置教学任务和实验内容，实现“一对一”的教学。
1. 以碎片化教学为基础的自主学习模式。学生脱离了教学课堂固定僵化的课时安排模式，打破原有的固化教学单元结构。只需要充利用空闲的课余时间来完成老师布置的学习任务，提高学生的学习效率。
2. 以开放式教学为基础的积极竞争模式。网络知识的枯燥性必然导致学生学习兴趣的降低。而利用MNSS虚拟软件构建开放式学习平台，学生可以进行自由谈论与交流。通过作业任务的公开讨论，有效利用人的积极竞争心理，形成良好的学习氛围。
3. 以互动式教学为基础的指导教学模式。学生在仿真实验的学习过程中或多或少会遇到一些自己难以解决的问题，这时候可以通过MNSS的即时通信模块与教师进行一对一的针对性互动交流，及时解决问题，从被动接受知识向主动探索真理转变，有利于创新复合型人才的培养。
4. 以自动化教学为基础的智能评价模式。通过计算机的智能处理，将学生的学习情况与作业进度实时纪录在云端数据库中，为教学评价提供了依据。相对于传统教学模式主观性占主导地位的评价机制，这种评价更加显得智能公平。
五、 结语和讨论
“碎片式学习、开放式研讨、互动式交流、一体式教学”的微教学模式有利于大学生学习效率的提高以及创新探索能力的提升，从教学方法和手段上突破传统模式，实现了“一对一”的针对性交流互动。与此同时，注重学生自主学习和团队合作的培养，在我校物联网工程专业人才队伍建设的道路上迈出了重要的一步，为改进和完善现有的教学模式提供思路借鉴，为培育创新复合型人才的培养开辟了路径。
参考文献：
[1]温家宝.政府工作报告[R].北京：第十一届全国人民代表大会第三次会议，2015，（3）：60-61.
[2]郑春龙，邵红艳.以创新实践能力培养为目标的高校实践教学体系的构建与实施[J].中国高教研究，2007，（4）：85-86.
[3]陈巧芬.认知负荷理论及其发展[J].现代教育技术，2007，（9）：17-19.
[4]张桂荣，朱天志.课堂教学技能训练的最优途径——微型教学[J].高等农业教育，2001，（9）：55-56.
作者简介：
俞啸，讲师，江蘇省徐州市，徐州医科大学。
关键词：微教学；虚拟仿真；创新
一、 引言
在信息化的时代背景下，物联网被认为是世界下一次信息技术浪潮和新的经济引擎，在数字医疗、智能家居、城市管理等多个领域起到巨大的作用，人们因此越来越关注物联网工程技术。作为战略性新兴专业，物联网工程专业旨在培养物联网系统设计、应用、研究和开发的创新复合型高级技术人才。然而在教学体系，人才培养模式上仍处于探索建设阶段，涉及领域广、实践操作性强、与时俱进的特点导致传统的课堂教学模式无法适应其教学节奏与步伐。在知识与信息快速传播的推动下，学生不再满足于课本教材的内容，对教师课堂授课等单向知识传播的教学方式，提出更高的学习需求。
因此，徐州医科大学物联网工程专业结合移动通信技术、多媒体传播技术、人工智能技术，引入“微教学”的教学理念，在自主研发的医学网络虚拟仿真软件MNSS的基础上增加微教学系统模块，探索适用于医学院校物联网工程专业的特色微教学模式。该微教学模式的构建不仅有助于学生对医院信息系统与网络通信等相关知识的深入了解和掌握，培养实践技能，提高自主创新能力，而且可以减轻学生的学习负担，提高学习效率，达到快速了解专业知识，提高自身水平的目的，为高水平本科生培养和实践创新能力的塑造提供有力的支撑和保障。
二、 传统教学模式存在的问题剖析
作为一个仍处于起步阶段的新专业，物联网工程专业在课程开设、教学设计、评价考核等教学模式上还处于萌芽阶段，尤其是再加上医学背景，使其教学模式的构建更加困难。具体而言，在传统的教学过程中存在以下问题：
1. 教学时间固定僵化。理论课程和实验课程在时间安排上是相互独立的，一般而言实验课程通常安排在理论课程之后，中间有一定的时间差，学生遇到问题不能及时解决，理论课程的知识在上实验课程时会有所遗忘，不能得到及时的巩固和消化。因而，传统的固定教学模式需要改进和优化。
2. 教学内容的难易程度冗杂。认知负荷理论（Cognitive Load Theory，CLT）认为，影响认知负荷的基本因素是学习材料的组织呈现方式、学习材料的复杂性和个体的专长水平（即先前知识经验）。由此可以发现以下两种普遍的现象：教学内容简单，认知负荷过低，学生一听便懂，造成教学时间的浪费，降低学生的学习积极性；教学内容复杂，认知负荷过高，学生处于难以理解的状态，常常会导致教学进行十几分钟之后学生注意力分散的情况，导致学生的学习消极性。传统教学方式面临教学内容难易程度无法量化评价和反馈问题。
3. 评价机制不完善。医学院校物联网工程专业的传统考核方式通常是笔试，部分注重理论学习的学生通过短时间的死记硬背就能得到好成绩。并且由于专业特点，教师在批改复杂的网络命令和程序代码过程中，难免会出现错误、漏批等现象，这大大增加考试评价的主观性和不确定性，导致考核的不公平。
针对上述教学过程中出现的问题，徐州医科大学物联网工程专业参考美国斯坦福大学怀特·艾伦等提出的微型教学概念（Micro Teaching），在现有的医学网络系统仿真软件MNSS的基础上搭建微教学网络平台，探索医学院校物联网工程专业微教学模式。
三、 医学院校物联网工程专业微教学模式的构建
（一） 微教学网络平台简介
微教学网络平台由客户端和服务端两大部分组成。客户端分为教师端和学生端。教师端的功能包括教学资源的上传及管理、教学任务的发布及管理、学生端用户的管理等；学生端的功能包括访问教学资源、接收教学任务等。服务端由应用服务器、资源数据库和消息服务器构成。其中应用服务器负责处理来自教师端与学生端的请求，由于主流的HIS、LIS、PACS等医院信息系统运行需要较大的网络资源，因此采用服务器集群方式构建分布式协作环境，实现并行运算；资源数据库负责教学资源的存放与学生信息的存储；消息服务器负责各个学生端之间及学生端与教师端之间的即时通信。微教学网络平台体系架构如图1所示。
图1微教学网络平台体系架构
（二） 微教学模式的构建
为了适应信息时代下学生的学习需求，在MNSS的基础上，构建了一套“碎片式学习、开放式研讨、互动式交流、一体式教学”的微教学模式（如图2所示）。其内涵特征表现为：打破传统的固化教学模式，构建碎片化和即时化的教学模式，利用多媒体传输和网络通信技术，对单一知识点展开深入探索与研讨，并采用自动化智能考核与学生互评方式相结合的考评模式，彰显“微教学”的教学理念。
图2面向医学院校物联网工程专业的微教学模式
1. 碎片式学习，在学习过程中拓展课堂时空。教师将复杂的知识体系简化为单一的知识点，上传至MNSS云服務器中。学生通过MNSS移动终端登录后，在MNSS的自主学习模块中可在线观看学习，并通过MNSS电脑客户端进行仿真实验。学生可以充分利用课余时间学习，从而提高学习速度与效率。
2. 开放式研讨，在研讨过程中渲染学习氛围。在进行大型的网络架构仿真实验时，学生可以通过MNSS的群组讨论模块创建群组讨论，扮演各自的角色，完成各自的任务，提高学生的团队合作能力和创新能力。
3. 互动式交流，在交流过程中加深师生感情。教师与学生可以通过MNSS教学软件的即时通信模块进行互动式学习与交流。当学生在仿真实验中遇到困难时，教师可以远程控制学生客户端进行手把手的教学，一起解决实验难题。 4. 一体式教学，在考核过程中突显现代智慧。由于网络命令的规范性与一致性，使得智能化批改成为可能。学生通过MNSS搭建医院网络架构，并将所完成的实验项目上传至云端服务器。MNSS智能反馈模块把标准配置与学生上传的网络配置进行比较，将比较的结果反馈给学生与教师，体现了考核的公平公正性的同时，减轻了教师的负担。
四、 医学院校物联网工程专业微教学模式的特点
微教学模式有很多种教学方法，基于MNSS虚拟仿真软件，教师能够在课余时间中，采用灵活多变的教学方法，针对不同类型的学生布置教学任务和实验内容，实现“一对一”的教学。
1. 以碎片化教学为基础的自主学习模式。学生脱离了教学课堂固定僵化的课时安排模式，打破原有的固化教学单元结构。只需要充利用空闲的课余时间来完成老师布置的学习任务，提高学生的学习效率。
2. 以开放式教学为基础的积极竞争模式。网络知识的枯燥性必然导致学生学习兴趣的降低。而利用MNSS虚拟软件构建开放式学习平台，学生可以进行自由谈论与交流。通过作业任务的公开讨论，有效利用人的积极竞争心理，形成良好的学习氛围。
3. 以互动式教学为基础的指导教学模式。学生在仿真实验的学习过程中或多或少会遇到一些自己难以解决的问题，这时候可以通过MNSS的即时通信模块与教师进行一对一的针对性互动交流，及时解决问题，从被动接受知识向主动探索真理转变，有利于创新复合型人才的培养。
4. 以自动化教学为基础的智能评价模式。通过计算机的智能处理，将学生的学习情况与作业进度实时纪录在云端数据库中，为教学评价提供了依据。相对于传统教学模式主观性占主导地位的评价机制，这种评价更加显得智能公平。
五、 结语和讨论
“碎片式学习、开放式研讨、互动式交流、一体式教学”的微教学模式有利于大学生学习效率的提高以及创新探索能力的提升，从教学方法和手段上突破传统模式，实现了“一对一”的针对性交流互动。与此同时，注重学生自主学习和团队合作的培养，在我校物联网工程专业人才队伍建设的道路上迈出了重要的一步，为改进和完善现有的教学模式提供思路借鉴，为培育创新复合型人才的培养开辟了路径。
参考文献：
[1]温家宝.政府工作报告[R].北京：第十一届全国人民代表大会第三次会议，2015，（3）：60-61.
[2]郑春龙，邵红艳.以创新实践能力培养为目标的高校实践教学体系的构建与实施[J].中国高教研究，2007，（4）：85-86.
[3]陈巧芬.认知负荷理论及其发展[J].现代教育技术，2007，（9）：17-19.
[4]张桂荣，朱天志.课堂教学技能训练的最优途径——微型教学[J].高等农业教育，2001，（9）：55-56.
作者简介：
俞啸，讲师，江蘇省徐州市，徐州医科大学。