1、互联网+时代电子信息类大学生碎片化学习的优化 王春玲 王美红 泰山学院物理与电子工程学院 摘 要： 针对传统高校课堂教学在互联网+时代面临的挑战, 提出利用碎片化学习作为系统学习有效补充的混合学习策略, 并以电子信息类专业相关课程为例, 分析了碎片化学习的适切性, 提出了利用不同层次专业学习导图实现碎片化学习导航的优化策略, 在厘清个性化学习对结构化学习资源要求原则的基础上, 分别对理论型、程序设计型和操作型模块碎片化设计提供优化思路.关键词： 电子信息类; 碎片化学习; 专业学习导图; 电子设计自动化 (EDA) ; 作者简介：王春玲 (1965-) , 女, 山东肥城人, 泰山学院物理与电
2、子工程学院副教授.收稿日期：2017-10-11Optimization of the Fragmented Learning of Electronic Information Majors in the Internet EraWANG Chun-ling WANG Mei-hong School of Physics and Electronic Engineering, Taishan University; Abstract： Aiming at the challenge of the traditional classroom teaching in the Internet e
3、ra, a hybrid learning strategy is proposed, which uses fragmentation learning as an effective complement to system learning.As an example in electronic information specialty courses, the relevance of the fragmented learning is analyzed, and an optimization strategy for fragmented learning navigation
4、 is proposed for the use of different levels of specialized learning map.Based on clarifying the principles on structured learning resource requirements for personalized learning, optimization ideas are provided for different types of fragmented modules design including theory, program design and op
5、eration.Keyword： electronic information majors; fragmented learning; professional learning map; electronic design automation (EDA) ; Received： 2017-10-111 引言随着移动终端、社交网络的普及应用, 无线网络席卷了人类生产、生活与学习.新浪提供的调查表明, 2016 年使用在线教育产品如微博、微课、网络公开课等进行碎片化学习的用户占比高达 45%1.碎片化阅读和学习的吸引使得传统的课堂讲授失去了以往的吸引力.作为与网络共生的数字原居民的 95 后
6、在校大学生, “移动中”、“拇指上”是其获取信息的主要方式, 不仅通过智能手机或其他移动终端上网浏览、聊天或玩游戏, 在课堂上看手机更是屡禁不止, 如何应对课堂上的“低头一族”让学校和老师伤透脑筋, 传统专业教育教学方式面临挑战.大数据时代下高校如何应对碎片化学习趋势, 如何针对专业开展基于碎片化学习方式的课程设计与开发, 最大限度地实现大学生碎片化学习的优化, 促成其高效的个性化学习体验, 成为当下高校尤其工程类专业教师不得不深思的教学改革主题.电子信息类专业包括电子工程、电子信息科学与技术、通信工程、应用电子技术等相关专业, 是与电子技术、计算机应用、通讯与控制工程等国家高新技术和支柱产业
7、密切相关的专业群.其人才培养不仅要求扎实宽厚的专业理论基础, 而且要求较强的应用实践能力.近年来, 随着高校教学改革和教育信息化的深入, 学分制的实行, 学生自主学习要求的高涨, 电子信息类专业课程教学中基于微课、MOOC、PBL (基于项目的教学 Project-Based Learning) 、翻转课堂等形式的混合教学模式得到推崇, 碎片化学习方式开始得到相关专业教师们的关注和认可.如黄领研究了大学生碎片化学习的特征及针对性教学设计高度灵活性、强针对性、混合及时性的原则2, 魏雪峰等研究了碎片化学习资源的四大适用场景和碎片化学习资源的高效管理策略3, 程俊红研究了适于碎片化学习的单片机微视
8、频内容的设计4等.但研究者一般限于碎片化学习基本层面的初步研究或碎片化学习资源特别是微视频设计等微观研究, 针对具体专业及课程碎片化学习完整体系的相关策略性研究和实践偏少.笔者根据个人在电子信息类专业课程教学中促进学生碎片化学习的实践与体会, 分析碎片化学习在电子信息类专业学习中的适切性及优化学生碎片化学习的课程设计和教学策略.2 电子信息类专业课程碎片化学习的适切性及利弊分析2.1 碎片化学习概念与特征碎片化学习是指学习者运用全新的思维方式, 在碎片化时间里, 利用碎片化阅读从互联网挖掘有意义的知识碎片, 并对知识碎片进行存储、汲取、加工等建构的过程5.碎片化学习与碎片化时间和碎片化知识两个
9、术语密切相关.相对于“常规化”学习的完整时间环境, 碎片化学习利用了工作或生活之余, 坐公交、地铁途中或休闲等可观的“碎片化时间”;相对于传统的系统化、结构化 (如大学专业课程的知识体系) 学习, 碎片化学习是建立在大数据时代相较于书籍、报刊、广播等传统媒体而言, 包括数字广播、数字报刊、触摸媒体等新媒体上的碎片化学习资源基础上.具有学习时间更灵活、更可控、更方便.碎片化时间的有效利用, 碎片化知识获得更便捷、学习时间短, 因而更容易维持学习兴趣、知识吸收率有所提升等方面的优势;同时, 网络碎片化信息的多元性, 可以促进学习者思维的灵活转换;碎片化的信息与知识往往由众多网友自发提供, 涉及一些
10、最新热点, 有利于人们紧跟时代步伐、追踪领域前沿.但碎片化学习的弊端也很明显.首先碎片化知识因其支离破碎、杂乱无章而难以结构化、体系化, 不利于深度学习, 尤其对于理工科专业性学习, 离开系统的课程学习谈论碎片化学习至少目前还是不可能的;其次, 大量短、频、快的多媒体化碎片信息进一步加剧了“信息超载”, 增加大脑的认知负荷和选择难度, 导致被动接受、缺少深度思考、注意力分散、甚至产生认知方面偏差等不良表现, 由碎片化学习所引发的认知障碍问题已开始受到关注;再次, 网络中充斥的大量虚假、劣质、不完整、不准确的碎片化信息成分造成信息污染, 导致网络迷航, 屏蔽并淹没了真正有价值的信息与知识, 造成
11、学习时间的浪费和学习目标的偏移, 并直接对高校学生课程系统化学习造成损害.慕课的高辍学率本质上体现出系统化、结构化课程与碎片化学习之间的巨大矛盾.互联网+时代碎片化学习不可阻挡, 合理利用碎片化学习可以拓宽视野、了解前沿信息、辅助系统学习以及解决生活中的一些简单问题, 但是在大学专业学习中要培养科学的思维方式和专业技能离不开校内专业系统的学习.因此, 本文所述碎片化学习, 是针对高校工程类 (以电子信息类为例) 专业课程的学习而言, 以微课视频、在线测试等基于无线网络技术的随时随地移动学习为主要模式, 作为系统课堂学习必要补充的学习形式, 是实现互联网+环境下混合学习的必要条件.2.2 倡导碎
12、片化学习是教育信息化和电子信息类专业培养目标的必然要求教育部关于进一步深化本科教学改革全面提高教学质量的若干意见 (教高20072 号) 集中体现了国家对急需专业 (包括电子信息类专业) 本科人才的培养需求:注重因材施教, 增加学生自主学习的时间和空间, 促进学生个性发展.作为高教大众化时代地方院校的电子信息类专业, 要实现应用型、创新型工程人才个性化培养的目标, 推进学分制、减少必修课比例和增加选修课比例、减少课堂讲授时数已成为必然选择.从电子信息类专业培养目标来看, 其人才培养直接对接电子信息产业多样化人才需求, 贯穿设计、研发、生产、销售、服务、管理等.这种多样化的人才需求与学生个性特征
13、、认知结构的多样化是匹配的, 也必然要求人才培养方案和过程的个性化;同时要注意到, 产业对人才的基本技术要求精通电子技术和信息处理, 掌握 MCU (微控制器) 软硬件设计, 熟悉电子应用系统产品开发, 了解国内外新技术进展是统一的, 工程素质要求严谨细致、求实创新、团结协作等也是相通的.这些要求必须由高校电子信息类专业通过严格精细的培养方案设计与实施, 通过学生在教师引导下的各类课程循序渐进的系统学习方能达成.而高标准的培养目标下知识量剧增与减课时、减必修的矛盾如何解决?沿用传统的教师理论授课为主、满堂灌输式的教学模式显然已无能为力, 而且传统的统一内容、统一要求的一刀切、注入式教学也已不适
14、应个性化人才培养的需要.社会进入互联网时代, 行业和技术的迅猛发展和快速变化的趋势要求专业培养的人才必须具有适应变化、终身学习和综合创新的能力, 这些能力的培养和强化需要通过在校期间与时俱进的教学改革才能达成, 让学生完全跟着教师墨守陈规的教学指挥棒转, 难以体现学习主动性, 谈何自主学习和个性化发展?实际上, 教室“低头一族”正是学生对这种教学方式投票放弃的无声抗议.粗暴地反对手机进课堂不仅无济于事, 甚至适得其反.数字化大潮下手机已经成为成年人不可或缺的“器官”, 何况追新求异的年轻大学生?譬如大禹治水, 与其围追堵截, 何如因势利导?教育信息化、学分制下的大众化高等教育必须体现学生主体性
15、, 电子信息类专业个性化培养目标的实现要求学生必须增加自主学习的时间、空间和密度, 在有限的统一课时和基本要求之外按照自己个性化目标, 利用手机等移动工具展开学习, 这就是专业课程碎片化学习的涵义.这种碎片化学习与系统学习有机融合的互联网+时代混合学习模式使得自古以来“因材施教”的理想有望得以实现.3 优化电子信息类专业课程碎片化学习的策略研究3.1 系统学习与碎片化学习融合的关键知识导航实现电子信息类专业个性化培养目标最基本的前提就是学生主动学习的实现.但在当今中国大学“严进宽出”背景下, 让习惯了中小学应试教育, 常常高喊“60 分万岁”的大学生尤其地方院校的学子们实现主动学习谈何容易?由
16、目前大学公选课遭遇的窘境即可略见一斑6.实践证明, 高校个性化人才培养所倡导的学生主体性学习至少在现阶段仍然需要教师的主导才可能实现.需要充分发挥师生双方的主动性, 一方面教师发挥教学主导作用, 改进教学模式, 提高课堂效益;并引导学生充分利用好互联网+条件下丰富多样的学习资源和移动学习工具, 实现随时随地碎片化学习.另一方面, 作为学生必须实现系统学习和碎片化学习的有效融合, 逐步掌握互联网+条件下自主学习的方法.学生的个性化学习体现在培养过程中对专业知识体系中学习内容不同深度、不同方向、不同环节的侧重和把握, 而不再是传统学习千篇一律、整齐划一的学习过程.但自主学习不是自由学习, 个性化培
17、养也不完全排斥共性化学习过程.互联网+在提供了海量学习资源的同时, 对信息素养要求很高, 未经训练者极易迷航, 随波逐流, 不仅造成时间、注意力的浪费, 而且易造成信息焦虑, 导致综合分析能力下降甚至厌学7.因此, 碎片化学习中的导航至关重要.3.2 优化碎片化学习的利器专业学习导图及其设计优化的碎片化学习要求必须将知识碎片彼此联系, 形成并内化为学习者个性化、结构化的知识体系, 才能实现深度学习, 迁移为个人专业能力和素质.要实现电子信息类专业学生自主优化的碎片化学习, 要求教师在课程设计和教学过程中重视专业学习导图工具的设计, 并引导学生利用好该学习工具.所谓专业学习导图是指对专业培养方案
18、、课程体系、课程间及课程内知识、能力、素质的关联、递进、融合等相互关系的可视化描述, 由工程类专业教师提供给学生作为专业、课程自主学习的向导, 帮助其清晰地把握自主学习的进程, 通过循序渐进的具体学习环节和过程实现专业培养目标的理解、掌握和内化.专业学习导图在层次上有宏观、中观和微观之分.宏观即专业层次的学习导图, 可以以课程关系图的形式提供, 如图 1, 某校通信工程专业课程关系图.中观可以是专业课程体系中某专业方向或某课程群的课程或知识关系图.微观层次的学习导图一般是针对某课程的知识关系图.图 1 某高校通信工程专业课程关系图 下载原图微观层次的学习导图又称为知识地图 (Knowledge
19、 Map) 、学习任务单, 后者在微课模式教学设计中流行并得到广泛应用, 并且目前已有很多软件如Xmind、Mind-Manager 等用以快捷绘制可视化学习任务单.本文将学习任务单定义为一种学习的导航系统, 是利用表单或图示方式明确学习目标和方法, 展示学习内容所包含的知识点集合, 标明各知识点之间的各种 (前导、后续、并列等) 关联关系及到达路径、组织结构, 并提供知识、能力、素质培养目标.学习任务单可以根据不同内容灵活设计, 样式不拘.如图 2 是作者在电信类专业课程电子设计自动化 (EDA) 技术课程教学中提供给学生的课程知识结构简图, 而图 3 则是用 XMIND 软件绘制的EDA
20、技术实验所要求的工具软件 Quartus II 的学习要求, 图 4 则是以表格形式针对EDA 技术某实验学习环节知识点的自学任务单.图 2EDA 技术课程知识结构简图 下载原图图 3 Quartus II 软件的学习要求 下载原图图 4 下载原图专业学习导图是发展学生自主学习能力的有效支架.其作用主要体现在: (1) 知识导航作用:通过专业学习导图学生可以了解专业知识结构, 把握课程间关系和知识脉络, 发现知识的不同层次和逻辑关系, 树立正确、科学的学习目标, 明确合适的学习路径和学习方法, 减少知识迷航, 随时纠偏; (2) 降低认知负荷, 便于实现深度学习目标; (3) 配合练习、评价帮
21、助学生反思其学习的行为与活动, 提高元认知学习技能, 为实现真正自主学习、具备终生学习能力提供训练.专业学习导图的设计是学生专业课程自主学习中教师教学主导作用的集中体现.在导航设计中, 教师还应注意设计或利用现有的互联网+学习平台 (目前较好的如雨课堂、微课程、蓝墨等手机 APP) 进行学习过程监督, 通过在线测试、师生互动 (弹幕、微信交流) 等形式实现对学程的有效监督、评价, 保证自主学习的成效.3.3 适应个性化学习需要的电子信息类课程碎片化学习资源设计学习资源和学习过程是影响学习的两个关键对象.学习资源是可用于学习者开展学习的一切资源, 包括学习过程中能够接触到的所有信息、人员、资料、
22、设备和技术等.适应个性化学习的课程资源设计必须考虑学生的学习过程, 而不能因循传统的依照教学材料的先后顺序组织学习内容的线性化模式, 因为学生具有不同的学习水平和背景知识, 在学习风格、学习动机等方面也存在差异.3.3.1 适应个性化学习需求的结构化知识设计原则在互联网+条件下设计适应个性化学习的专业课程学习资源应满足以下基本原则:3.3.1. 1 结构化和碎片化相结合的原则以微视频为主要载体、适于在手机上观看的微课因其短 (视频长度短, 一般510 分钟) 、小 (微课的主题小) 、精 (设计、制作、讲解精良) 、悍 (学习效果震撼, 令人难忘) 的突出特点成为互联网+条件下电子信息类专业个
23、性化学习资源的基本形式.在设计课程微课资源时, 既要从课程全局考虑, 通过对知识点及知识点间关联的揭示和组织, 形成完整的课程知识地图, 保证知识点的关联性、系列化, 便于学生知识内化过程中对知识的编码、联想和记忆, 防止学习迷航;又要考虑到知识点的独立性、碎片化, 做到“一个微课, 一个知识点”.这一方面体现课程 (乃至专业) 学习目标要求的一致性、标准化, 另一方面又满足了不同层次、不同起点学生的学习需要.另外, 从微观角度来看, 每一节微课视频的设计也需要满足结构化和碎片化相结合的特点, 一节微课必须完成一个完整的知识点 (如概念、定义、原理、定理、方法、技术、模型等方面的重点、难点和疑
24、点, 或任务、项目、操作等方面的教学环节) 描述, 经过完整的结构、内容等设计, 形成片头、内容、片尾、字幕的完整逻辑结构.同时微课具有再组织性, 即可以作为基本结构单元, 通过微课单元之间 (或微课与其他课程对象之间) 的链接, 形成面向某一门课程内部的线性结构或面向课程群 (甚至专业和学科的内、外部) 的非线性结构.通过教学内容的细粒度设计形成丰富完善的结构化微课教学资源体系, 这是实现电子信息类专业个性化人才培养的必要支撑.3.3.1. 2 学习资源多样化与学习方式多元化结合原则个性化学习强调因材施教, 改变单一的学习方式也是激发学习者学习动机和学习热情的有效方法.教师在学习资源设计中应
25、随时关注学生个体差异, 设计或提供相应的学习资源和学习策略.学生个体间的差异主要表现在, (1) 基础知识背景和认知水平的差异.应根据差异进行有效的分类与组织, 设置不同的学习目标, 并提供相应的微型学习资源、学习策略, 使用多元化的评价方式来评定学习者学习效果, 充分发掘学生学习的热情和积极性, 改善其学习的主体感受. (2) 不同个性的学生拥有的学习风格不一, 对于不同类型学习资源的理解也不同.有的对视频素材更敏感;有的对文本类素材更为敏感;有的喜欢跟着老师的思维来, 对 PPT 课件资源更敏感.教师应尽量设计不同类型学习资源及多终端传输和呈现方式, 以满足不同学习者需求.并辅之以多样化的
26、教学模式、学习评价设计、交互设计, 以引导、激励、帮助学生找到适合自身认知特点的学习的资源和方式, 逐步提升学习成绩和自我效能感, 并形成自主学习能力.3.3.2 不同类型碎片化资源的优化设计地方院校电子信息类专业理论宽厚、应用多元的人才培养要求对课程的理论基础和实践要求都比较高.在课程碎片化资源设计中, 必须根据不同知识类型的特征选择不同的设计策略, 以满足少学时条件下充分利用碎片化学习实现与系统学习有机配合的需要.以下谨以电子信息类专业普遍开设的EDA 技术课程为例, 说明碎片化资源设计的主要优化策略.3.3.2. 1 基于建构主义理论的理论型知识模块设计EDA 技术课程的核心目标是培养学
27、生采用自顶向下方法设计电子系统的能力.由于电子系统是由功能模块构成的, 在少学时情况下, EDA 技术课程内容必须选择那些对于构建应用电子系统必不可少或最常用的模块, 并遵循循序渐进、由简趋繁的顺序和由基本要求逐步提高的层次化学习要求.笔者选择的课程基本教学模块是: (1) 基本组合电路的多路开关和译码器/编码器模块、运算器模块; (2) 基本时序电路的计数器模块和分频器模块; (3) 状态机模块; (4) 外围电路 (I/O) 模块.在确定基本教学模块基础上, 以项目式学习法 (PBL) 展开教学, 基于工程 (Project) 展开电路的设计、编译、仿真、下载, 以渗透培养学生的工程意识,
28、 并提供基本模块相关的拓展要求, 以满足学有余力学生的学习需求, 培养其发散思维和创新能力.3.3.2. 2 程序语言型知识碎片化资源设计计算机技术作为电子信息类专业的主干课程, 程序语言是学生主要学习目标之一.在该类课程碎片化学习资源设计中, 有着共性的设计要求, 主要体现在: (1) 采用任务驱动、案例化、PBL 等方式, 为学生创设情境, 量化目标, 以激发学生学习兴趣; (2) 教学内容适度分解, 精简内容, 突出重难点, 并相互衔接, 实现序列化.以EDA 技术硬件描述语言的学习 (见图 2) 为例, 顺序语句的if 语句和 case 语句即可分解为两次微课题材, 并行语句的 pro
29、cess 和并行赋值也可分解为两次微课题材, 而赋值语句 (包括串行和并行赋值) 、数据对象 (包括信号、变量和常量) 分别可设计为一次微课, 时长限制在 58 分钟, 并通过任务单作为知识支架以明晰其彼此关系, 从而更好地引导学生改善碎片化学习效果.3.3.2. 3 实验操作型技能碎片化资源设计电子信息类专业由于行业技术特点决定, 所需学习的专业软件较多, 且均采用英文界面, 对地方高校学生有一定难度, 或者由于不同学生接受能力和软件操作基础的不同而掌握进度不一.此时, 微课等碎片化资源正是用武之地.如针对前述图 3EDA 技术软件 Quartus II 的操作要求, 可分别制作 9 个微课
30、视频, 形成软件操作系列微课, 供学生边观看视频讲解边学习操作, 避免了实验期间教师疲于奔命、反复讲解仍效果不佳的窘境;又便于掌握较慢的学生利用课余时间通过反复观看加快学习进度;同时学习基础好、掌握较快的学生则可自由进行扩展性、提高型内容的选择学习, 实现自主学习的高层次目标.4 结语互联网+时代对高校电子信息类专业教学提出了挑战, 也提供了新的教改思路.碎片化学习要想成为专业课程系统学习的有效补充需要教师进行精心优化设计.专业学习导图的精心设计和运用是实现碎片化学习导航的利器.而学习资源的建设不仅要满足学生自主建构性学习的需要, 而且需要区分不同知识类型加以设计.参考文献1黄领.大数据时代背景下大学生碎片化学习习惯与教学设计研究J.中国成人教育, 2016 (23) :15-17. 2魏雪峰, 杨现民, 张玉梅.移动互联时代碎片化学习资源的适用场景与高效管理J.中国电化教育, 2017 (5) :117-122. 3程俊红.面向碎片化时代的单片机微视频课程的内容设计J.黑龙江科技信息, 2017 (5) :143. 4王承博, 李小平, 赵丰年, 张琳.大数据时代碎片化学习研究J.电化教育研究, 2015 (10) :26-30. 5杨小娟, 陈曼曼.网络环境下学习者信息迷航现象的化解对策研究J.中国教育技术装备, 2013 (6) :23-24.
