趙孝禮 姚建勇 鄧文翔 胡健

南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 江蘇南京 210094

1 概述

隨著互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等新興技術(shù)與科學(xué)的飛速發(fā)展，21世紀(jì)已逐漸進(jìn)入了“數(shù)智化”時(shí)代[1-3]。其中，“數(shù)智化”是指數(shù)字技術(shù)與智能技術(shù)的融合與交互，綜合利用“數(shù)字智慧化”“智慧數(shù)字化”等理念，實(shí)現(xiàn)算法、數(shù)字、人工智能等多層次的技術(shù)提升與科學(xué)升華。

為了加速推動(dòng)人類(lèi)社會(huì)邁向人機(jī)融合與協(xié)同、數(shù)據(jù)與信息共創(chuàng)共享、人類(lèi)生活更加和諧進(jìn)步[2-4]。各國(guó)紛紛針對(duì)“數(shù)智化”提出了一系列的發(fā)展舉措，試圖在未來(lái)數(shù)字化與智能化中獲得先機(jī)。早在2017年，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》。隨著時(shí)間的推移，我國(guó)務(wù)院又于2019年印發(fā)了關(guān)于《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》的文件，將加快信息化時(shí)代教育的變革列為面向教育現(xiàn)代化建設(shè)十大戰(zhàn)略任務(wù)之一[3-4]。至此，“數(shù)智化”已逐步由新興概念發(fā)展成為具有深遠(yuǎn)影響力以及滲透力的國(guó)家重大戰(zhàn)略與規(guī)劃的方向之一。

目前，高等教育，尤其是兵器科學(xué)與技術(shù)(兵器類(lèi))專(zhuān)業(yè)等，面臨著數(shù)字化、信息化、智能化為特征的教學(xué)模式以及教學(xué)方式的挑戰(zhàn)與轉(zhuǎn)變[5-6]。即未來(lái)的“數(shù)智化”背景下如何開(kāi)展高?！皵?shù)智化”的教學(xué)環(huán)境、學(xué)生培養(yǎng)、教師培訓(xùn)、賦能等都是至關(guān)重要的。與此同時(shí)，習(xí)近平總書(shū)記在2019年對(duì)國(guó)際人工智能與教育大會(huì)做出的祝賀以及指導(dǎo)指出：相比較于其他教育階段，高等教育作為新一代信息技術(shù)的研究主體以及應(yīng)用領(lǐng)域，將會(huì)最先迎來(lái)數(shù)智化轉(zhuǎn)型的機(jī)遇。

兵器專(zhuān)業(yè)作為傳統(tǒng)與典型的理工類(lèi)學(xué)科，涉及機(jī)械、電子、信息等知識(shí)，具有多學(xué)科知識(shí)與技術(shù)交叉融合的特征[5-6]。兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)為國(guó)防與軍事建設(shè)、社會(huì)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展培養(yǎng)了大批專(zhuān)業(yè)性人才。兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)要求比較嚴(yán)格。在“數(shù)智化”時(shí)代背景下兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式受到了重大的沖擊與影響，譬如教學(xué)內(nèi)容的智能化與信息化要求、教學(xué)方式的多媒體化的要求、教學(xué)理念的智能化智慧化需求等。這些要求使得“數(shù)智化”教學(xué)新模式的改革十分迫切。為此，筆者以南京理工大學(xué)兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)為主要對(duì)象，具體以個(gè)人所承擔(dān)的“發(fā)射系統(tǒng)智能運(yùn)維”本科生選修課課程為主要研究案例，該課程具有較強(qiáng)的理論知識(shí)與工程問(wèn)題特征，結(jié)合我國(guó)兵器類(lèi)其他高校課程的經(jīng)驗(yàn)與方法，深入探究“數(shù)智化”兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)新模式改革的意義、挑戰(zhàn)、存在問(wèn)題、主要內(nèi)容、措施與策略等，大幅度提高高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)質(zhì)量。最終，本文將針對(duì)“數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)新模式改革問(wèn)題展開(kāi)深入的討論與分析。

2 “數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)新模式改革的必要性分析

為了發(fā)展適應(yīng)新時(shí)代、未來(lái)兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)性人才，需要分析“數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)新模式改革的必要性。

2.1 “數(shù)智化”教學(xué)是新時(shí)代兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程信息化建設(shè)的必然選擇

在21世紀(jì)，人們的生活充滿(mǎn)著移動(dòng)互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)達(dá)的足跡，國(guó)防與軍工領(lǐng)域同樣也急切地面臨著信息化、數(shù)字化、智能化的需求。以武器發(fā)射系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)為例，火箭發(fā)射技術(shù)傳統(tǒng)的主要以機(jī)械、燃燒、力學(xué)等進(jìn)行驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)，目前已經(jīng)在向著全電化、集群化、高精密控制、高安全可靠等方向進(jìn)軍。在“數(shù)智化”背景下新時(shí)代兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程信息化建設(shè)與教學(xué)模式改革是必然的，也是符合兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人才的教學(xué)模式范疇[5-6]。

2.2 “數(shù)智化”教學(xué)是適應(yīng)未來(lái)高校兵器類(lèi)人才素質(zhì)培養(yǎng)的客觀要求

在“數(shù)智化”時(shí)代，高校的大學(xué)生群體對(duì)于智能化、數(shù)字化、信息化的知識(shí)更加渴求。高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的更新?lián)Q代更加符合未來(lái)素質(zhì)型人才培養(yǎng)的模式。大學(xué)生其意識(shí)形態(tài)以及政治覺(jué)悟也是重要發(fā)展的關(guān)鍵階段，其價(jià)值觀以及專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)也是處于重要時(shí)期，所以為了培養(yǎng)適應(yīng)現(xiàn)代化、世界化、未來(lái)化的素質(zhì)型人才，課程建設(shè)及思政課程要著重培養(yǎng)學(xué)生的專(zhuān)業(yè)知識(shí)、思想覺(jué)悟、素養(yǎng)等。為了充分滿(mǎn)足現(xiàn)代高校學(xué)生的內(nèi)在需求，教師、學(xué)校、社會(huì)應(yīng)該加強(qiáng)利用網(wǎng)絡(luò)、信息、數(shù)據(jù)、數(shù)字等技術(shù)與資源融合，在課堂與教學(xué)中進(jìn)行模式與內(nèi)容的改革與轉(zhuǎn)變。

2.3 “數(shù)智化”教學(xué)模式改革是高校兵器類(lèi)一流學(xué)科建設(shè)的必然要求

新世紀(jì)高等教育改革與發(fā)展目標(biāo)是建設(shè)一批具有世界一流水平的大學(xué)與世界一流水平學(xué)科。目前，我國(guó)兵器類(lèi)的雙一流建設(shè)主要以北京理工大學(xué)與南京理工大學(xué)等為主。一流的學(xué)科建設(shè)必然要建設(shè)一流的課程與教學(xué)模式，“數(shù)智化”教學(xué)模式改革是一流學(xué)科建設(shè)的必然要求。以南理工兵器類(lèi)學(xué)科建設(shè)為例，兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)主要改革分為彈藥工程與爆炸技術(shù)、武器系統(tǒng)與工程等兩大類(lèi)，主要是將之前具體專(zhuān)業(yè)更加細(xì)化了，在大二或者后期根據(jù)學(xué)生的興趣與愛(ài)好分為火炮、自動(dòng)武器、火箭彈、引信等多個(gè)方向。同時(shí)，對(duì)于專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)也提出了新的要求與規(guī)范，鼓勵(lì)新型化、專(zhuān)業(yè)化知識(shí)進(jìn)入課程教育教學(xué)，鼓勵(lì)新型教育教學(xué)模式的嘗試與推廣，鼓勵(lì)交叉融合領(lǐng)域的知識(shí)融入兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)等。同時(shí)加強(qiáng)工程與專(zhuān)業(yè)認(rèn)證工作，加大教師培訓(xùn)力度，拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)習(xí)場(chǎng)地等。即“數(shù)智化”教學(xué)模式改革是高校兵器類(lèi)一流學(xué)科建設(shè)的必然要求。

3 “數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革所面臨的主要挑戰(zhàn)

在推行“數(shù)智化”兵器類(lèi)教學(xué)改革的過(guò)程中毫無(wú)疑問(wèn)會(huì)面臨一系列的問(wèn)題與挑戰(zhàn)，可大致歸納為三個(gè)方面：教學(xué)方式的挑戰(zhàn)、教學(xué)內(nèi)容的挑戰(zhàn)、教師素質(zhì)的挑戰(zhàn)。

3.1 “數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)方式的挑戰(zhàn)

與傳統(tǒng)兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)模式相比，“數(shù)智化”兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式突破了傳統(tǒng)以教師活動(dòng)為核心的模式，轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的教學(xué)模式，其傳統(tǒng)的教學(xué)模式一般采用機(jī)械式的灌輸理論，教學(xué)教學(xué)方式比較單一，師生之間的互動(dòng)比較少。兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)屬于一種多學(xué)科交叉、綜合性與實(shí)踐性并行的專(zhuān)業(yè)，如何加強(qiáng)數(shù)智化、信息化、智能化等知識(shí)與技術(shù)的融合，對(duì)新的教學(xué)模式提出了一系列的挑戰(zhàn)。在基于數(shù)智化時(shí)代背景下，需要教師、學(xué)生以及學(xué)校社會(huì)加強(qiáng)信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)智化技術(shù)等對(duì)原有的教學(xué)教育模式進(jìn)行更新?lián)Q代，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)性及良好的學(xué)習(xí)興趣。借助多元混合的教學(xué)教學(xué)模式推廣新的理念與知識(shí)，如中國(guó)大學(xué)MOOC、智慧樹(shù)等新興教學(xué)模式，讓學(xué)生通過(guò)多種教學(xué)方式以及途徑學(xué)習(xí)到各種知識(shí)，有效提高“數(shù)智化”兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革成效。

3.2 “數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教師素質(zhì)的挑戰(zhàn)

目前，數(shù)智化背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教育教學(xué)已經(jīng)逐漸使兵器類(lèi)教學(xué)從傳統(tǒng)模式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化模式，其傳統(tǒng)的封閉式保守形式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殚_(kāi)放式的、包容式的，這些對(duì)教師的素質(zhì)與專(zhuān)業(yè)技能的要求越來(lái)越高。隨著數(shù)字化、智能化等技術(shù)的發(fā)展與革新，學(xué)生所能接觸的知識(shí)來(lái)源越來(lái)越多，可通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、交流溝通工具日益廣泛，使得知識(shí)的傳播并不僅僅局限于課堂知識(shí)以及書(shū)本知識(shí)。新時(shí)代教師的素質(zhì)能力以及教學(xué)水平急需提高，利用移動(dòng)互聯(lián)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的知識(shí)進(jìn)行更新替換，對(duì)原有的教學(xué)模式進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，進(jìn)而確?！皵?shù)智化”高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教師素質(zhì)與能力的不斷提升，提高“數(shù)智化”兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程建設(shè)的質(zhì)量。

3.3 “數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容的挑戰(zhàn)

“數(shù)智化”兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)主要面臨著信息與數(shù)據(jù)等流通性與傳播性比較廣泛且流動(dòng)快速的現(xiàn)狀，所以現(xiàn)階段兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)課程的知識(shí)不再僅僅來(lái)源于書(shū)本，還來(lái)自全球網(wǎng)絡(luò)與信息資源，源自工程與理論實(shí)踐知識(shí)。這些知識(shí)的傳播與共享毫無(wú)疑問(wèn)給專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容帶來(lái)一系列的挑戰(zhàn)。因此，結(jié)合多源化的知識(shí)與課程內(nèi)容，將理論與工程實(shí)踐知識(shí)融入未來(lái)素質(zhì)型人才培養(yǎng)領(lǐng)域，全面加速一流兵器學(xué)科人才建設(shè)的速度，深化“數(shù)智化”背景下兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)內(nèi)容改革，向著信息化、智能化、數(shù)字化等特征知識(shí)與內(nèi)容進(jìn)軍。

4 “數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容

本節(jié)主要以南京理工大學(xué)兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革為主要研究背景與經(jīng)驗(yàn)，借鑒“數(shù)智化”兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革重點(diǎn)內(nèi)容分為數(shù)字化與智能化兩大方面，具體如下。

4.1 數(shù)字化

自從2012年以慕課(MMOC)等為代表的線上以及互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、數(shù)字化學(xué)習(xí)方式席卷全球以來(lái)，數(shù)字化、多媒體教學(xué)模式對(duì)傳統(tǒng)高校的一些專(zhuān)業(yè)沖擊與震撼不言而喻。傳統(tǒng)的只是依靠板書(shū)以及書(shū)本講述的模式正在發(fā)生著劇烈的變化。近年來(lái)，數(shù)字化的發(fā)展模式更加突出，多媒體的教學(xué)內(nèi)容、方法以及教學(xué)體制已變得更加多元，線上教育活動(dòng)如騰訊課堂等蜂擁而至。在這種情況下，數(shù)字化的教學(xué)內(nèi)容準(zhǔn)備、教學(xué)任務(wù)設(shè)置等需要更加靈活化、多元化。

4.2 智能化

目前，智能化需求已不只局限于生活、出行等，教育領(lǐng)域尤其是高等教育的智能化也是十分迫切的。兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)作為我國(guó)高等教育以及國(guó)防建設(shè)的重要發(fā)展方向，其改革將有利于培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，塑造適宜于未來(lái)素質(zhì)型人才，提高學(xué)生專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)與技能。在數(shù)智化高校兵器類(lèi)教學(xué)改革不僅僅只是對(duì)教學(xué)模式、教學(xué)手段、教學(xué)體制進(jìn)行改革，更重要的是對(duì)教學(xué)內(nèi)容與知識(shí)進(jìn)行更新?lián)Q代，融入學(xué)生、教師、學(xué)校、社會(huì)更加需要的專(zhuān)業(yè)化、智能化的新知識(shí)、新內(nèi)容、新理論、新案例等。將移動(dòng)互聯(lián)、大數(shù)據(jù)、人工智能等最新熱門(mén)的知識(shí)點(diǎn)與傳統(tǒng)的兵器學(xué)科與課程結(jié)合。筆者以所承擔(dān)的“發(fā)射系統(tǒng)智能運(yùn)維”本科生選修課課程為主要研究案例，將智能運(yùn)維、健康管理以及故障診斷與預(yù)測(cè)的最新知識(shí)與火箭導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合與應(yīng)用，將智能化、信息化技術(shù)融入高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革與新課程建設(shè)。

5 “數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式的改革策略

為了深化“數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式改革，主要從以下幾個(gè)教學(xué)模式改革策略與途徑入手。

5.1 充分利用信息化網(wǎng)絡(luò)資源，培養(yǎng)素質(zhì)型人才

為了培養(yǎng)素質(zhì)型未來(lái)人才，著重塑造學(xué)生的專(zhuān)業(yè)化技能與素養(yǎng)，在數(shù)智化背景下，充分利用網(wǎng)絡(luò)信息化資源，借助網(wǎng)絡(luò)知識(shí)與技能結(jié)合教材知識(shí)，提高學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知以及學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)的技能，充分挖掘課程與課外之間的知識(shí)，讓學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)型技能，深入“數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式改革內(nèi)容，以及獲取教改的最終成果。

5.2 加強(qiáng)教學(xué)教師師資培訓(xùn)，服務(wù)教育教學(xué)改革

“數(shù)智化”背景下，高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式改革要求加強(qiáng)教學(xué)教師師資培訓(xùn)，服務(wù)教育教學(xué)改革。教師作為教育教學(xué)最為關(guān)鍵的一環(huán)，其對(duì)于知識(shí)的傳播與推廣是至關(guān)重要的。但是隨著時(shí)間的推移，原來(lái)的知識(shí)以及教習(xí)技能、理念等已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足于數(shù)智化的高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)的教學(xué)任務(wù)，所以要讓老師也能隨時(shí)充電，對(duì)自己的技能、知識(shí)、認(rèn)知及理念進(jìn)行升級(jí)優(yōu)化，學(xué)會(huì)利用互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)提升自身教學(xué)能力，拓展教學(xué)知識(shí)點(diǎn)與內(nèi)容，加深教育教學(xué)理解，服務(wù)教學(xué)課堂的改革與優(yōu)化。

5.3 構(gòu)建數(shù)智化專(zhuān)業(yè)課程，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)意識(shí)

高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)建設(shè)本身具有其獨(dú)特的軍工與國(guó)防特性，本身就是要為祖國(guó)培養(yǎng)未來(lái)國(guó)防建設(shè)人才，所以在加強(qiáng)數(shù)智化專(zhuān)業(yè)課程的建設(shè)過(guò)程中，其愛(ài)國(guó)思想與意識(shí)的培養(yǎng)也是至關(guān)重要的，思想政治教育也是武器，也是重要的知識(shí)點(diǎn)與教學(xué)任務(wù)。培養(yǎng)與引導(dǎo)學(xué)生的愛(ài)國(guó)情懷，加強(qiáng)愛(ài)國(guó)素質(zhì)教育，完善“數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)改革與課堂內(nèi)容建設(shè)。

5.4 深化數(shù)智化教學(xué)平臺(tái)，拓寬思維與教學(xué)改革

隨著電子信息、互聯(lián)網(wǎng)、計(jì)算機(jī)、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，如何深化數(shù)智化教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，拓寬學(xué)生的思維空間，促進(jìn)教育教學(xué)改革？這是在深入運(yùn)用數(shù)智化技術(shù)的背景下，開(kāi)展創(chuàng)新與發(fā)展、意識(shí)與思維空間，以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)內(nèi)核，以人才培養(yǎng)為根本，以服務(wù)社會(huì)與國(guó)家為最終目的，全面深化推進(jìn)“數(shù)智化”背景下高校兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式的改革，提高教育教學(xué)水準(zhǔn)，為中華民族偉大復(fù)興服務(wù)，為建設(shè)一流的兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)、培養(yǎng)一流人才服務(wù)。

6 總結(jié)與展望

總而言之，近年來(lái)隨著“數(shù)智化”技術(shù)的飛速發(fā)展，高等院校的兵器類(lèi)學(xué)科急需對(duì)其教學(xué)內(nèi)容、方法、理念等進(jìn)行改革，智能化、數(shù)字化的知識(shí)為兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式的改革做出了突出的貢獻(xiàn)。分別對(duì)其改革必要性、所面臨的挑戰(zhàn)、重點(diǎn)內(nèi)容、策略建議等進(jìn)行討論與分析。本文對(duì)“數(shù)智化”兵器類(lèi)專(zhuān)業(yè)教學(xué)模式的改革進(jìn)行了初步探析，為在日后的具體教學(xué)任務(wù)與工作開(kāi)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。