本發(fā)明涉及職業(yè)教育中工作場所技能訓練、移動情境感知技術(shù)及教學系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種支持工學融合的移動情境感知教學系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

工學融合是一種將課堂知識學習與工作場所技能訓練融合在一起的職業(yè)教育人才培養(yǎng)模式，對于提高職業(yè)教育人才培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。在傳統(tǒng)的職業(yè)教育教學環(huán)境中，課堂教室與實訓室相分離，教師講授與學生動手實踐相分割，學校專業(yè)教學和企業(yè)生產(chǎn)實際呈分離和割裂狀態(tài)，這樣就會造成諸多問題：教師采用書本教材備課，設(shè)計、組織學習過程和學習資源，書本教材內(nèi)容知識缺乏實際工作情境支持；面對課堂中枯燥的知識學習，學生處于被動接受狀態(tài)，學習的積極性和主動性不高，當在實踐工作場所中技能訓練時，又會感到缺乏理論知識指導，知識的遷移外化和解決實際問題的能力不足；教師與學生、學生與學生、教師與教師之間缺乏足夠的互動學習交流，缺乏教與學的反思環(huán)境支持；學習情境、學習資源、學習過程、學習交流、學習反思等不能在更大程度、更廣范圍中共享和重用；不能滿足學生的情境性、個性化學習需求。這些問題會直接影響著高質(zhì)量技能型職業(yè)人才的培養(yǎng)，關(guān)系到國家的經(jīng)濟、社會發(fā)展。

傳感器、移動智能終端、移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，為新一代的職業(yè)教育教學環(huán)境提供了技術(shù)支撐。但是，如果沒有實體的教學系統(tǒng)作為新一代的職業(yè)教育教學環(huán)境中的支持平臺，那么職業(yè)教育教學環(huán)境還是脫離不了傳統(tǒng)的教學環(huán)境之中，直接影響著職業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量。然而，目前職業(yè)教育中的教學系統(tǒng)在移動情境感知方面不能很好的支持工學融合，使得教師備課無法與學生工作場所技能訓練有機結(jié)合，本發(fā)明提供一種支持工學融合的移動情境感知教學系統(tǒng)及方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明技術(shù)解決總是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種支持工學融合的移動情境感知教學系統(tǒng)及方法，用于解決現(xiàn)有職業(yè)教育中課堂知識學習和實踐工作場所技能訓練割裂的現(xiàn)實問題，能夠激發(fā)學生的學習積極性和主動性，提高學生知識學習和技能習得的質(zhì)量，能夠在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中開展工學融合的實踐教學，支持移動環(huán)境下的教師備課、學生學習和交流。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種工學融合的移動情境感知教學系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：教師終端設(shè)備、學習終端設(shè)備、情境融合服務(wù)器設(shè)備和語義數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器設(shè)備，其中：

教師終端設(shè)備，用于支持移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中教師備課，生成情境備課信息；所述教師終端設(shè)備包括課程內(nèi)容設(shè)計單元、學習資源組織單元、學習活動嵌入單元、真實情境創(chuàng)設(shè)單元和課程二維碼生成單元；

所述課程內(nèi)容設(shè)計單元，用于職業(yè)教育實踐工作場所中學習課程的教學設(shè)計；

所述學習資源組織單元，用于按照知識點、技能點、工作流程組織學習資源；

所述學習活動嵌入單元，用于選擇學習活動，并將學習活動嵌入到所述的學習資源中，實現(xiàn)學習活動與學習資源內(nèi)容整合；

所述真實情境創(chuàng)設(shè)單元，用于創(chuàng)設(shè)工作場所中真實的學習情境；

所述課程二維碼生成單元，建立與課程內(nèi)容設(shè)計單元、學習資源組織單元、學習活動嵌入單元和真實情境創(chuàng)設(shè)單元之間的關(guān)聯(lián)，生成工作場所中學習課程的二維碼；

學習終端設(shè)備，用于智能感知所述學習課程的二維碼，支持學生學習和交流，生成情境學習信息；所述學習終端設(shè)備包括二維碼情境感知單元、知識點技能點學習單元、參與學習活動單元和學習交流反思單元；

所述二維碼情境感知單元，二維碼情境感知單元是學習終端設(shè)備的學習入口，與知識點技能點學習單元、參與學習活動單元和學習交流反思單元的建立直接聯(lián)系，用于智能感知工作場所中學習課程的二維碼，進入工作場所中學習課程；

所述知識點技能點學習單元，用于學生選擇學習資源進行知識學習；

所述參與學習活動單元，用于在工作場所實踐技能訓練后提供學習活動參與；

所述學習反思單元，用于支持知識學習和所述實踐技能訓練后的做學習筆記和反思；

情境融合服務(wù)器設(shè)備，用于所述教師終端設(shè)備和所述學習終端設(shè)備通信提供服務(wù)，所述情境融合服務(wù)器將所述教師終端設(shè)備生成所述情境備課信息和所述學習終端設(shè)備生成所述情境學習信息進行融合處理生成情境融合信息，并將所述情境融合信息以語義化數(shù)據(jù)進行存儲；語義數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器設(shè)備，用于所述情境融合服務(wù)器生成的所述情境融合信息的數(shù)據(jù)語義化存儲。

所述的教師終端設(shè)備進一步包括：拍照錄像掃描單元和二維碼打印單元；所述二維碼打印單元用于將所述課程二維碼生成單元生成工作場所中學習課程的二維碼進行打??；所述拍照錄像掃描單元用于所述真實情境創(chuàng)設(shè)單元中學習情境信息的構(gòu)建，真實工作場所中技能訓練實物拍攝和感知；

所述的情境融合服務(wù)器設(shè)備進一步包括：

語義情境模型單元用于工作場所中移動學習情境信息語義化表征，所述語義情境模型單元包括：專業(yè)語義情境單元、課程內(nèi)容語義情境單元、教師學生語義情境單元、工作場所環(huán)境語義情境單元；專業(yè)語義情境單元、課程內(nèi)容語義情境單元、教師學生語義情境單元、工作場所環(huán)境語義情境單元是所述語義情境模型單元的組成部分，分別側(cè)重于不同的語義情境描述，語義情境單元保持相對獨立；

所述專業(yè)語義情境單元用于語義化描述職業(yè)教育中專業(yè)情境信息；

所述課程內(nèi)容語義情境單元用于語義化描述課程中的知識點、技能點和其他學習資源內(nèi)容情境信息；

所述教師學生語義情境單元用于語義化描述教師和學生情境信息；

所述工作場所環(huán)境語義情境單元用于語義化描述職業(yè)教育中實踐工作場所中物理環(huán)境情境信息；

關(guān)聯(lián)融合情境單元用于對所述語義情境模型單元中的所述專業(yè)語義情境單元、所述課程內(nèi)容語義情境單元、所述教師學生語義情境單元和所述工作場所環(huán)境語義情境單元進行語義關(guān)聯(lián)融合，生成所述情境融合信息；關(guān)聯(lián)融合情境單元在具體學習過程中整合與聯(lián)結(jié)了所述專業(yè)語義情境單元、所述課程內(nèi)容語義情境單元、所述教師學生語義情境單元和所述工作場所環(huán)境語義情境單元形成語義關(guān)聯(lián)化的數(shù)據(jù)；

情境推理單元用于根據(jù)實際變化的學習情境信息和推理規(guī)則進行動態(tài)推理；情境推理單元在動態(tài)變化的學習過程中根據(jù)外部輸入信息，利用所述關(guān)聯(lián)融合情境單元進行智能化的情境推理；

情境學習支持服務(wù)控制器用于接收所述情境推理單元輸出信息，提供學習支持服務(wù)。

所述的語義數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器設(shè)備是基于RDF格式將所述情境融合信息進行語義存儲。

一種支持工學融合的移動情境感知教學方法，包括以下步驟：

備課階段：教師利用所述教師終端設(shè)備在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中備課，具體為教師根據(jù)實際課程的教學大綱知識點、技能點和工作流程要求，整體設(shè)計真實情境單元、學習資源組織單元和學習活動嵌入單元，并錄入一節(jié)課的基本信息，如課的具體名稱、課的創(chuàng)建者、本節(jié)課的學習目標等；利用學習資源組織根據(jù)知識點、技能點、工作流程組織學習資源；利用學習活動嵌入單元嵌入學習活動；利用拍照錄像掃描單元采集課程的真實學習情境數(shù)據(jù)；利用課程二維碼生成單元生成工作場所中學習課程的二維碼；利用二維碼打印單元用于真實工作場所中技能訓練內(nèi)容和課程知識學習內(nèi)容關(guān)聯(lián)整合，打印出紙質(zhì)二維碼標簽；

教學階段：學生利用所述學習終端設(shè)備在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中知識學習和交流反思，具體為學生利用二維碼情境感知單元智能感知工作場所中學習課程的二維碼，進入工作場所中學習課程；利用知識點技能點學習單元選擇學習資源進行知識學習，學生圍繞著教師備課階段按知識點組織好的學習資源，根據(jù)自己的興趣先后學習相關(guān)知識點，并動手實踐操作訓練完成相關(guān)技能點的訓練；學生利用參與學習活動單元在工作場所實踐技能訓練后參與教師備課階段設(shè)計的學習活動；學生利用學習反思單元對知識學習和所述實踐技能訓練后的做學習筆記和反思，學生知識學習和技能訓練后寫學習體驗和學習反思，實現(xiàn)深度學習。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：本發(fā)明實現(xiàn)了實現(xiàn)職業(yè)教育中教師基于知識點、技能點、工作過程等多維專業(yè)課程組織模式；可以在學校實訓室和企業(yè)實際工作場所開展工學融合的實踐教學，教師能夠快速構(gòu)建真實職業(yè)情境學習環(huán)境，動態(tài)感知學生學習情境和學習需求，實現(xiàn)技能訓練實體空間和網(wǎng)絡(luò)知識空間無縫聯(lián)結(jié)和融合；可以有效支持構(gòu)建“教師主導、學生主體”的學習環(huán)境，更好地激發(fā)學生的積極性、主動性和創(chuàng)造性，讓學生在做中學、在實踐中學、在協(xié)作中學、在交流中學，從而實現(xiàn)個性化、自適應學習。

附圖說明

圖1所示為本發(fā)明支持工學融合的移動情境感知教學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2所示為本發(fā)明實施例中一種教師終端設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3所示為本發(fā)明實施例中一種學習終端設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4所示為本發(fā)明實施例中一種情境融合服務(wù)器設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5所示為本發(fā)明實施例中一種支持工學融合的移動情境感知教學方法的流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例中一種支持工學融合的移動情境感知教學系統(tǒng)及方法進行詳細說明。此處，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。

如圖1所示，本發(fā)明實施例中一種工學融合的移動情境感知教學系統(tǒng)包括：教師終端設(shè)備101，情境融合服務(wù)器設(shè)備102，語義數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器設(shè)備103，學習終端設(shè)備104、105、106。其中，所述教師終端設(shè)備101和所述學習終端設(shè)備104、105、106通過無線通信網(wǎng)絡(luò)和/或有限線通信網(wǎng)絡(luò)與所述情境融合服務(wù)器設(shè)備通信；所述情境融合服務(wù)器設(shè)備102通過有限線通信網(wǎng)絡(luò)與所述語義數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器設(shè)備103通信。具體的，所述無線通信網(wǎng)絡(luò)為wifi通信網(wǎng)絡(luò)和/或WCDMA通信網(wǎng)絡(luò)和/或GPRS通信網(wǎng)絡(luò)；所述有線通信網(wǎng)絡(luò)為通過USB連接形成的通信網(wǎng)絡(luò)和/或通過RS485網(wǎng)線形成的通信網(wǎng)絡(luò)。

圖2所示為本發(fā)明實施例中一種教師終端設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

教師終端設(shè)備201包括：包括課程內(nèi)容設(shè)計單元202、學習資源組織單元203、學習活動嵌入單元204、真實情境創(chuàng)設(shè)單元205、課程二維碼生成單元206、二維碼打印單元207、拍照錄像掃描單元208；

所述課程內(nèi)容設(shè)計單元202，用于職業(yè)教育實踐工作場所中學習課程的教學設(shè)計，例如教師根據(jù)實際課程《汽車發(fā)動機》的教學大綱知識點、技能點和工作流程要求，整體設(shè)計真實情境單元、學習資源組織單元和學習活動嵌入單元，并錄入一節(jié)課程的基本信息，如課程的具體名稱、課程的創(chuàng)建者、本節(jié)課程的學習目標等；

所述學習資源組織單元203，用于按照知識點、技能點、工作流程組織學習資源，教師根據(jù)所述課程內(nèi)容設(shè)計單元對《汽車發(fā)動機》課做整體教學設(shè)計，按照基于知識點、技能點、工作流程的三維學習資源組織方式組織汽車發(fā)動機學習資源，基于工作流程的組織方式是基于知識點和技能點維度的復合疊加，面向具體問題的解決；

所述學習活動嵌入單元204，用于選擇學習活動，并將學習活動嵌入到所述的學習資源中，實現(xiàn)學習活動與學習資源內(nèi)容整合，例如教師在設(shè)計《汽車發(fā)動機》課的時候，可以選擇“畫一畫汽車發(fā)動機的概念圖”學習活動，嵌入到《汽車發(fā)動機》課某個學習階段，讓學生在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中實際學習發(fā)動機知識和組裝發(fā)動機的時候思考發(fā)動機的組成和工作原理，激發(fā)學生的深度思考；

所述真實情境創(chuàng)設(shè)單元205，集成攝像、拍照、二維碼掃描功能，用于創(chuàng)設(shè)工作場所中真實的學習情境，例如，教師在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中利用拍照錄像掃描單元采集關(guān)于汽車發(fā)動機的真實學習情境數(shù)據(jù)進行備課；

所述課程二維碼生成單元206，用于生成工作場所中學習課程的二維碼，例如，《汽車發(fā)動機》備課結(jié)束后，教師生成《汽車發(fā)動機》課的二維碼信息，課程二維碼生成單元建立與課程內(nèi)容設(shè)計單元、學習資源組織單元、學習活動嵌入單元和真實情境創(chuàng)設(shè)單元之間的關(guān)聯(lián)；

所述二維碼打印單元207用于真實工作場所中技能訓練內(nèi)容和課程知識學習內(nèi)容關(guān)聯(lián)整合，打印出紙質(zhì)二維碼標簽；所述二維碼打印單元用于將所述課程二維碼生成單元生成工作場所中學習課程的二維碼進行打印；所述拍照錄像掃描單元用于所述真實情境創(chuàng)設(shè)單元中學習情境信息的構(gòu)建；

所述拍照錄像掃描單元208用于真實情境信息采集與感知。

圖3所示為本發(fā)明實施例中一種學習終端設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

學習終端設(shè)備301包括二維碼情境感知單元302、知識點技能點學習單元303、參與學習活動單元304、學習交流反思單元305；

所述二維碼情境感知單元302，二維碼情境感知單元是學習終端設(shè)備的學習入口，與知識點技能點學習單元、參與學習活動單元和學習交流反思單元的建立直接聯(lián)系，用于智能感知工作場所中學習課程的二維碼，進入工作場所中學習課程，例如，學生在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中掃描《汽車發(fā)動機》課的二維碼信息，直接進入了課程學習階段；

所述知識點技能點學習單元303，用于學生選擇學習資源進行知識學習，學生圍繞著教師備課階段按知識點組織好的學習資源，根據(jù)自己的興趣先后學習相關(guān)知識點，并動手實踐操作訓練完成相關(guān)技能點的訓練；

所述參與學習活動單元304，用于在工作場所實踐技能訓練后提供學習活動參與，學生參與教師備課階段設(shè)計的學習活動；

所述學習反思單元305，用于支持知識學習和所述實踐技能訓練后的做學習筆記和反思，學生知識學習和技能訓練后寫學習體驗和學習反思，加深學習。

圖4所示為本發(fā)明實施例中一種情境融合服務(wù)器設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

情境融合服務(wù)器設(shè)備401包括：語義情境模型單元402、關(guān)聯(lián)融合情境單元403、情境推理單元404、情境學習支持服務(wù)控制器405。其中，所述語義情境模型單元402包括：專業(yè)語義情境單元406、課程內(nèi)容語義情境單元407、教師學生語義情境單元408、工作場所環(huán)境語義情境單元409。所述情境融合服務(wù)器為所述教師終端設(shè)備和所述學習終端設(shè)備提供服務(wù)。

所述專業(yè)語義情境單元406用于語義化描述職業(yè)教育中專業(yè)情境信息；

所述課程內(nèi)容語義情境單元407用于語義化描述課程中的知識點、技能點和其他學習資源內(nèi)容情境信息；

所述教師學生語義情境單元408用于語義化描述教師和學生情境信息；

所述工作場所環(huán)境語義情境單元409用于語義化描述職業(yè)教育中實踐工作場所中物理環(huán)境情境信息；

關(guān)聯(lián)融合情境單元403用于對所述語義情境模型單元中的所述專業(yè)語義情境單元、所述課程內(nèi)容語義情境單元、所述教師學生語義情境單元和所述工作場所環(huán)境語義情境單元進行語義關(guān)聯(lián)融合，生成所述情境融合信息；關(guān)聯(lián)融合情境單元在具體學習過程中整合與聯(lián)結(jié)了所述專業(yè)語義情境單元、所述課程內(nèi)容語義情境單元、所述教師學生語義情境單元和所述工作場所環(huán)境語義情境單元，形成語義關(guān)聯(lián)化的數(shù)據(jù)；

情境推理單元404用于根據(jù)實際變化的學習情境信息和推理規(guī)則進行動態(tài)推理；情境推理單元在動態(tài)變化的學習過程中根據(jù)外部輸入信息，利用所述關(guān)聯(lián)融合情境單元進行智能化的情境推理；

情境學習支持服務(wù)控制器405用于接收所述情境推理單元輸出信息，提供學習支持服務(wù)。

圖5所示為本發(fā)明實施例中一種支持工學融合的移動情境感知教學方法的流程圖，該方法包括：

步驟501，備課，教師利用所述教師終端設(shè)備在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中備課，具體為教師根據(jù)實際課程的教學大綱知識點、技能點和工作流程要求，整體設(shè)計真實情境單元、學習資源組織單元和學習活動嵌入單元，并錄入一節(jié)課的基本信息，如課的具體名稱、課的創(chuàng)建者、本節(jié)課的學習目標等；利用學習資源組織根據(jù)知識點、技能點、工作流程組織學習資源；利用學習活動嵌入單元嵌入學習活動；利用拍照錄像掃描單元采集課程的真實學習情境數(shù)據(jù)；利用課程二維碼生成單元生成工作場所中學習課程的二維碼；利用二維碼打印單元用于真實工作場所中技能訓練內(nèi)容和課程知識學習內(nèi)容關(guān)聯(lián)整合，打印出紙質(zhì)二維碼標簽。

步驟502，教學，學生利用所述學習終端設(shè)備在學校實訓室或企業(yè)實際工作場所中知識學習和交流反思，具體為學生利用二維碼情境感知單元智能感知工作場所中學習課程的二維碼，進入工作場所中學習課程；利用知識點技能點學習單元選擇學習資源進行知識學習，學生圍繞著教師備課階段按知識點組織好的學習資源，根據(jù)自己的興趣先后學習相關(guān)知識點，并動手實踐操作訓練完成相關(guān)技能點的訓練；學生利用參與學習活動單元在工作場所實踐技能訓練后參與教師備課階段設(shè)計的學習活動；學生利用學習反思單元對知識學習和所述實踐技能訓練后的做學習筆記和反思，學生知識學習和技能訓練后寫學習體驗和學習反思，實現(xiàn)深度學習。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。