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1.1基于逻辑式的规则表示技术
变量和规则模型可以对对象的知识进行规则的表示。在对象领域内的各种参数建模中都需要用到变量,例如,在设计注塑模时,利用浇注系统对象能建立2两个变量,分别为浮点型分流道长度与字符串型形状。在传统知识的处理工具中,采用字符串方式进行规则匹配,只有当规则前件中字符串与事实库中表示事实的字符串相等时,才可表示规则匹配。但是在实际应用中,这种处理方式还存在一些问题,例如当计算中存在变量数值时,就无法采用字符串匹配的方式进行判断,也就无法得知该变量是否大于其他数值。由于对象中存在变量,因此需要从逻辑上对变量的取值进行判断,确定其是否符合规则要求,逻辑式的规则表示技术使规则匹配方法更加便捷。这种表示技术不仅使传统知识处理工具获得了有效的拓展,还在极大程度上满足了知识推理过程在运算时的多样性需求。基于逻辑式的规则表示技术的构建从真正的逻辑意义方面达到了专家判断能力的目标。
1.2基于广义表的函数计算语言
在工程设计领域中,需要运用到较多的理论与公式,简单的知识表示规则并不能满足工程设计中众多理论的描述需要。因此应建立基于广义表的函数计算语言,才能使知识建模阶段的理论与公式集成更加丰富。
2面向工程设计的知识推理方法
面向工程设计的知识推理方法能充分利用规则系统进行前向推理与反向推理:首先将工程设计中需要进行求解的子对象搜索出来,然后尽量将系统推理集中在每一个子对象中进行,大大缩小推理范围,当每一个子对象的推理全部完成之后,再综合总体工程的设计。基于对象的知识推理算法范围涉及较多,包括查找求解对象、查找与应用求解知识、合并推理中间与结论的事实等。工程设计知识求解的子对象名称与求解方法都集中于该算法的工程设计层次结构的根节点中,并且具体子对象中还包含了该领域中的设计知识与变量,这不仅能有利于知识推理对工程设计的目标进行定位,包括总体目标与分目标,还可以尽量避免由于相关子对象的繁多复杂造成在知识应用于求解过程中的组合爆炸问题。由此可见,基于对象的知识推理算法有着十分明显的良好效果,适用于工程设计领域中的层次结构。
3基于逻辑式的规则推理方法
在建立知识推理方法后应建立规则的推理方法,由于规则是基于逻辑式的表示方法,致使其与常规推理方法存在一定的差距。规则的推理方法中,变量计算是由逻辑推理、计算方式、询问方式的有效结合共同实现的,其中,计算方式是由广义表中的函数语言计算得出,这一变量与其他变量是息息相关的,存在一定的经验关系;询问方式主要是由用户输入后得出的变量值。基于逻辑式的规则推理过程中,针对规则前件中各节点进行计算;如有未解的变量,应采用前述方式来求解;如节点变量已求解,应根据操作符逻辑进行真实性计算;若规则推理方法中的前件部分通过了真实性检测,而不确定值超过阈值且规则匹配,应计算后件节点的不确定度,并将真实性验证数据保存到事实库中,作为其他规则推理的理论依据。反之,作为规则无法进行匹配处理。
4结束语
论文摘要:文章从分析高职教育的特点和与普通高等教育的区别以及高职课程存在的问题入手,探讨了高职实践课程的理论基础,提出新知识观、建构主义学习理论、情境认知理论和杜威实用教育理论可以作为其理论基础。
高职教育是和普通高等教育性质不同的另一种类型的高等教育,职业性是其区别于普通高等教育的本质特征:以服务为宗旨,以就业为导向,走产学研结合之路。按职业岗位(群)设置专业;以培养生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才为根本任务;以应用为主旨,以技术应用能力、职业素质培养为主线,设计学生的知识、能力、素质结构,构建课程体系;以职业能力为中心,设置相对独立的、与理论课程并重的实践课程体系。
尽管人们认识到实践的重要性,认为职业能力的养成要在实践中完成,并且把“实践”作为职业教育课程区别于普通教育课程的主要标志,但实际运作的高职课程仍然是以学问知识为主导的,仍然是所谓的“三段式”课程体系。过去,或者指责高职院校,说他们不懂高职教育规律,办成本科教育的“压缩饼干”;或者指责教育评价标准,说它是用理论考试代替实践考核。但是,这些原因都是表面的,正如有学者所说,“到目前为止,人们还没有对实践教学的意义进行理论上的充分说明,尽管人们普遍地相信实践教学的重要性和必要性”。基于以上问题,本文试图对高职实践课程的理论基础进行初步探讨。
一、新知识观—高职实践课程认识论基础
长期以来,受实证主义知识观的影响,教育者们注重的是学生对已有科学概念、命题、公式、事实、方法等的接受和理解,这种知识是客观的、普遍的和可靠的。为了使学生学会适应不断发展变化的社会,高职教育就必须加强普通文化课程与专业基础理论课程的学习,因为这些课程选择的知识都是经过实证的。因此,理论知识已经统治了学校教学,实践教学没有其容身之地,而沦为理论教学的附庸。
波兰尼经过长期的思索和探究后提出,人类有两种知识:显性知识和缄默知识。显性知识是指那些通常意义上可以运用语言、文字、符号或数学公式来表述的知识;而缄默知识则是指不能用语言、文字或符号进行逻辑说明的,不能以正规的形式加以传递的,不能加以“批判性反思”的知识。也就是,那些我们平时意识不到但却深刻影响我们行为的知识。
和显性知识相比较,缄默知识是非常重要的一种知识类型,是个体获得外显知识的向导和背景知识,它事实上支配着整个认识活动,对人的行为起定向作用,为州门的认识活动提供了最终的解释匕州亘架乃至知识信念。
首先,缄默知识是大量存在的,正如波兰尼所说,人们生活于它们之中就像生活于自己的身体之中。高等职业教育课程内容的构成主题主要是技术知识和工作过程知识。技术知识是“观念形态的或精神状态的技术,亦即无形的技术;把在技术知识指导下进行的制造和使用物质过程看作技术知识的实现过程,亦即有形的技术”。工作过程知识是隐含在实际工作中的知识,不仅包括显现的指导行为的知识(如规范性知识),也包括相联系的缄默知识,那些物化在工作过程及产品和服务中的诀窍、手艺、技巧和技能等是最宝贵和最昂贵的工作过程知识。
其次,在科学理论证实的过程中,缄默知识也起着重要的作用。缄默知识是人类所有显性知识的“向导”和“主人”。对缄默知识的理解有助于我们更好地理解人类的认识和实践行为。与显性知识相比较,缄默知识在技术知识体系中占有更大的比例和更为突出的位置,具有更大的价值。
缄默知识和显性知识共同构成个体总的知识体系,并且,几乎所有的外显知识都根植于缄默知识。缄默知识的获得主要不是靠读书或听课,而是要亲身参加有关实践,在实践中获取。缄默知识不像显性知识那样容易被记忆、复制和传递,但它们对工作过程的进程却是非常重要的,不仅是个人在实践和工作中取得成功的重要因素,而且成为现代企业核心竞争力的重要基础和源泉。
二、建构主义学习理论—高职实践课程心理学基础
建构主义学习理论反对行为主义用外部特定的刺激作为激发学生学习动机的手段。建构主义认为,知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料,通过意义建构的方式而获得。
建构主义学习观认为,学习不是由教师把知识简单地教授给学生的过程,而是学生建构自己的知识的过程。学生不是被动的信息吸收者,而是信息意义的主动建构者。学生根据自己的经验背景,对外部信息进行主动地选择、加工和处理,从而获得自己的意义。获得知识的多少取决于学习者根据自身经验去建构有关知识的意义和能力,而不取决于学习者记忆和背诵教师讲授内容的能力。
建构主义的教学观认为教学应从问题开始而不是从结论开始,让学生在问题解决中进行学习,提倡学中做和做中学。建构主义教学不是简化环境,而是要学习者在复杂的环境中学习并工作。教师应该在课堂教学中使用真实的任务和学习领域的一些日常活动或实践。教师应设计支持并激发学习者思维的学习环境,鼓励学习者根据可替代的观点和背景去检测自己的观点,提供机会并支持学习者对所学内容与学习过程的反思。反思和思考是意义建构的关键。在整个教学过程中学生是教学活动的积极参与者和知识的积极建构者,教师成为学生学习的高级伙伴或合作者。
高职实践课程就是基于建构主义学习理论的探究性学习模式。高职实践课程与建构主义学习理论都强调活动建构性。在实践课程中,通过实验、实习、课程设计、毕业设计(论文)、社会调查、生产劳动等具体的实践环节,通过合作学习,在解决具体问题情景中完成对知识的意义建构。
三、情境认知理论一一高职实践课程学习理论基础
学习理论先后经历了行为主义、认知主义到建构主义的转变。自20世纪80年代末以来,情境认知已成为一种能提供有意义学习并促进知识向真实生活情境转化的重要学习理论。
情境认知理论认为,思维和学习只有在特定的情境中才有意义。所有的思维、学习和认知都是处在特定的情境脉络中的,情境性在所有的认知活动中都是根本性的。不存在非情境化的学习,脱离情境的学习是没有意义的,无效的。高职教育提供给学生的往往是被传统学校文化扭曲了的真实活动的劣质替代品。讲授式的教学、被动的学习和形式化的成绩测试与评估被隐含在学校的这种自给自足的文化之中,形成了至今在学校中占有优势的传统教学模式。因此产生的结果是:与学校教育培养人才的目标相反,在学校文化中的成功者未必能够成为真实职业世界中的成功者。
情境认知理论强调情境活动的真实性和真实的活动。在情境认知理论看来,“学生为形成专家使用的技能,他们必须从事类似的认知活动—真实情境中的真正任务”。真正的任务是具有凝聚性的、有意义、有目的的活动。因为,真实性具有重要的潜在的动机资源,能帮助学生形成对情境意图的觉察,指引学生的活动,即真实的情境向学生暗示了情境资源和相关问题。
高职实践课程正是试图通过设置基于工作的、模仿从业者真实活动的学习环境,或借助信息技术设计的逼真、仿真环境和虚拟实境来提高学习的有效性,并保证知识向真实情境的迁移。高职实践课程的内容主要来自于工作世界的实践任务,学生是在完成实践任务的过程中获得职业能力的。
四、实用主义教育理论—高职实践课程价值论基础
杜威针对传统教育中的弊病“以教师为中心,以书本为中心和以课堂为中心”,提出了实用主义教育理论。概括起来,其主要观点包括:
机械类专业重在培养学生对机电类产品的结构设计,加工制造,强度设计、工艺分析以及相应的软件和设备的使用等方面的能力。因此,学生不像其它那些直接给予结构设计、强度分析等课程那么受重视。用人单位在招聘中也不太考查学生系统分析、控制设计等方面的能力。因此更加重了学生认为控制工程是一门次要的课程,不实用,凑学分,应付了事即可的心态。只有部分考研和对自己要求比较高的学生,还有些学习的积极性。从上面两个方面的分析,可以看出现行的机械类控制工程基础课程是有必要进行教学改革的。我们将从理论教学、实践教学、考试与评价三个方面进行教学改革探讨。
2.教学改革措施
2.1理论教学
(1)精炼课堂教学内容:在保证课程内容的严谨性、系统性和完整性的前提下,精选教学内容。为方便学生更好的消化、吸收和应用课程知识,重点概念、原理和方法讲深讲透,略讲或不讲了解性内容和使用较少的内容。教学过程中重点讲思路、结论和应用,弱化数学推导和证明,重在展示该工程化的一面。并将当前机电领域中最新应用的自动化技术和科研成果以及发展动态和趋势更新到教学中。不断丰富课堂教学的例子,生动课堂,开阔学生的视野,以至保持本课程教学内容的先进性。强化控制思想,让学生自己在控制器设计时,灵活运用,提高分析和设计能力。
(2)分层次教学:将课程内容分为认知性内容、核心内容认知性内容和重点难点拓展性内容三个模块。根据培养目标、教学对象、专业层次的不同,可以优化课时分布,掌握程度和要求不同进行分层教学,以缓解其中的矛盾,达到熟悉认知性内容,掌握核心内容,了解拓展性内容。增强了学生的学习兴趣、学习热情和自信心。
2.2实践教学
(1)引入Matlab:Matlab是最好的控制系统仿真软件,将它引入到教学中来,能运用Matlab软件作为实践平台,引导学生验证教材中的理论知识,针对一些具体的控制系统,分析和设计系统并进行仿真实验。仿真实验的重点是给定性能指标,让学生自己独立设计控制方案,进行控制单元设计、参数计算,画出图纸,编写说明书,模拟工程设计的全过程,并用Matlab仿真检验设计效果。这将大大加强学生根据系统的性能要求,适当结合一些具体控制装置,搭建和调试系统,较大提高学生的动手能力和独立思考的能力。
(2)以科研促进教学:控制理论是工程实际与数学原理、计算机科学相互融合的结果。在教学过程中,教师可利用多媒体表现力强、图文并茂的特点,用多媒体把一些简单的控制系统用动画的形式展现给学生,以及适时地增加一些与当前科研相关的重点、热点问题,这能拓宽学生的知识面、了解学科的发展动态。这样不仅能使学生加深对概念的理解,摸清控制系统的各环节,明确认识整个控制过程,还能极大的提高学生的学习兴趣,激发求知欲望,培养创新能力。若条件允许,挑选一些能力强,对科研有兴趣的学生,参加教师的科研项目和一些科技竞赛活动,达到教学和科研相互促进的效果。
2.3优化考评方式
控制工程基础内容多、涉及广、原理抽象、计算繁杂,较难仅用试卷成绩来评价学生对知识内涵的掌握程度。即不能仅考查数学公式掌握,更应关注学生对数学公式所表达的物理本质内涵的理解,和运用基本的控制原理解决实际问题的分析设计能力和动手操作能力。因此,需综合考评课堂上和实践环节中基础理论、基本技能以及在融会贯通上分析和解决问题的能力及综合素质。这种加强平时考核,在各个环节上严格要求学生,改变一考定终身的考核制度,对平时学习提出了更高的要求。有助于引导学生主动学习,促进形成好的学习风气,改善学生的成绩。
3.结束语