基于3C3R模型优化PBL教学中问题的设计

教学中问题驱动能有效地引导学生知识习得,思维纵深延展,推进学程并解决问题。将3C3R模型引入PBL教学设计,旨在围绕课标概念及教材文本,依据设计路径整合关键要素进行问题设计与案例实践,在获取学科知识与培养问题解决能力方面是必要且有效的。

PBL教学法在电磁学教学中的实践探索

介绍在“电磁学”课程中应用以问题为导向的PBL教学法,通过对知识点的梳理设计不同类型的教学问题,激发学生的学习兴趣和学习主动性,培养学生分析、判断和解决问题的能力,提高学生思辨水平和创新精神.提出了3种类型问题的设计方法,并以实际教学问题举例,阐述PBL教学法的应用实践.

促进幼儿深度学习的项目式活动中驱动性问题链的设计

驱动性问题是项目式学习的核心与灵魂,是项目式活动的抓手,能够促进幼儿的深度学习,是培养幼儿核心素养的重要途径。探讨驱动性问题的内涵及设计,从教与学角度及项目学习的基本要素角度着手,分析驱动性问题在项目式活动中的引领作用,形成驱动性问题解决模式,用驱动性问题链引领项目活动的开展,促进幼儿的学习及深层次发展。

管工交叉专业改革——基于三链融合的理论视角

在智慧经济与产业创新引领下,在新文科建设的推动下,高校迫切需要对管工交叉型专业进行创新改革。文章结合天津市高校物流专业调研数据,从“历史链—组织链—目标链”三链融合理论出发,利用问卷调查进行了三链融合数据的皮尔逊相关分析,提出了管工交叉型专业改革的内在逻辑、障碍总结与路径设计。研究结果表明:以三链为基础,当前高校专业改革面临的主要障碍包括师资历史积淀少、产学研合作制度不完善、监督制度不健全、反馈制度效率低、就业升学目标不清晰以及资源组织目标不清晰等方面。因此,天津市高校应依托于教学改革、科研育人、社会服务三个模块实现数字化、智慧化、整合性人才培养目标的专业创新改革。文章结合天津大学物流工程专业改革案例,为高校管工交叉专业转型提供思路与参考。

生成式AI模型人智共创中的对齐问题研究

目的以人工智能对齐的视角,探讨在人智共创中生成式AI模型如何对齐设计师的意图。方法通过要素分析,以人工智能对齐问题中的可解释性与可控性为研究视角,探讨生成式AI技术作为辅助设计工具如何对齐设计求解过程中“探索-创新-评估”三个设计阶段的具体意图与需求,并分析对齐阶段中需要解决的对齐问题。结果根据对齐阶段的任务构建基于人智设计概念表征交互式对齐方法、表征拓展方法与表征评估方法。结论在三个对齐阶段中分别构建意图对齐、设计空间拓展和设计规则匹配这三种方法,帮助设计师构建可控、可解释的人智共创方法,从而构建可控、可信的人智共创。

问题研究型建筑设计教学研究与实践

转型时期要求建筑教育必须采用创新教育方法,培养学生创新性设计思维。以问题为导向的研究型建筑设计教学,是对转型时期建筑教育的很好回应。它突出研究的重要性,教与学的关系从知识和技能的单向传输转向基于研究的双向交流和共同探索,实现“在研究中学”。教学中问题成为研究主题,设计则成为研究载体。提出问题研究型建筑设计教学的教学理念、研究问题、研究过程、教学形式及教学评价,试图探索建筑学专业教育改革的新方向。

高职思政课混合式教学设计研究

为深化线上线下教学的深度融合,促进技术手段与行为方式的系统整合,发挥混合式教学在高职思政课中的重要作用,文章界定了线上线下混合式教学的内涵,阐述了高职思政理论课以问题为导向、以学生为中心的教学设计理念。以该理念为指导,遵循问题解决的逻辑,通过目的和现状分析,明确了高职思政理论课教学设计要解决的问题;通过学情分析,阐释了影响高职思政理论课教学实效的消极性因素;在策略分析的基础上,构建了高职思政理论课混合式教学的基本框架。

扩展现实背景下的虚拟体验设计研究

目的如何通过以扩展现实为代表的前沿交互技术支持新兴实践活动、实现意义建构,是设计学科当前面临的重要问题之一。通过对虚拟体验设计进行研究,提出研究问题,为后续的设计理论创新与实践打下基础。方法以设计学理论为主导,融合了哲学、人机交互、社会心理学等多学科知识进行理论研究。结果提出扩展现实背景下的虚拟体验设计概念、特征,构建虚拟体验设计研究的框架,分析突破点及应用。结论虚拟体验设计的概念以虚拟体验的虚拟-现实连续体模型来表达,具有个体与社会群体两个层面的含义。通过梳理体验相关的设计理论,总结虚拟体验设计时空重塑、社会性、设计研究角度的突破等特征。从设计对象、设计过程、设计意义三个方面构建虚拟体验设计的研究框架,依此提出设计问题的突破点,即空间化的设计实践对象与交互技术;系统性的设计研究方法;具有社会性特征的设计价值观与主题,并在设计方法研究、设计主题方面提出创新观点,为虚拟体验设计的系统、深入研究提供了参考。

问题导向的“钢结构设计原理”课堂理论教学改革

“钢结构设计原理”是道路桥路与渡河工程专业的核心专业课程,扎实提升课堂理论教学效率和效果是该课程教学改革的重要任务和目标。细致分析“钢结构设计原理”的课程内容特点以及由此导致学生学习过程中存在的问题,有针对性地提出从多层次网格模块化教学内容、建立“思维主线”、引入真实工程案例、坚持精确理论推导与定性分析相结合、开展课程横向比较等方面开展课堂理论教学改革,进而从根本上提升课堂理论教学的效率与效果。

面向复杂工程问题的算法系列课程教学案例选择与设计方法探讨

案例教学是算法系列课程行之有效的一种教学方式,有效的教学案例是案例教学取得成功的重要标志。针对教学案例选取不具代表性、案例分析不到位等问题,该文提出相应的解决方案。该方案从复杂工程问题与教学案例之间的关系入手,围绕如何解决复杂工程问题组织教学过程,形成“选择案例、分析案例、形成解题思路、撰写算法、编写程序、运行程序、验证案例”的案例教学过程,提出案例选择等7个原则,以及基于枚举法的教学案例分析方法,举例说明论文所提方法的具体实施过程。该文所提原则和方法对其他课程教学案例的选择与分析具有一定的借鉴意义。

新文科视域下基于PBL模式的“文科物理”教学设计

为了使“文科物理”课程更好地与新文科建设目标契合,构建“大问题”贯穿课程的混合式教学与“小问题”组织课堂的探究式教学有机融合的“大问题”+“小问题”教学模式,使“大问题”贯穿于整个教学过程,“小问题”紧扣课堂教学内容。同时,设计文理相融的三阶段教学模式,实施课前、课中、课后、线上和讨论等多环节多方式的PBL教学。采用该教学方式有助于调动学生的学习积极性,增强学生的科学素养。

可重构智能表面辅助通信系统的非线性优化及实验设计

针对可重构智能表面辅助的通信系统,提出了一种智能反射表面开关选择和功率分配的联合设计方法,以改变电磁波传播环境、提高信号传输效率、减少功率消耗。首先,在保证接收端数据传输速率达到一定门限值等多个约束条件下,建立以系统能量效率最大化为目标的多维变量联合非线性优化问题,其中涉及的优化变量包括:智能反射表面开关选择、相位调整和功率分配。在开关选择方面,采用贪婪算法选择开启起主要作用的元器件,并关掉起次要作用的智能反射表面。在功率分配方面,通过求解凸优化问题得到功率分配的闭式解。基于此,设计出一种高传输速率、低功率消耗的迭代优化算法。最后,设计仿真教学实验,通过MATLAB软件,验证了所提出的联合优化算法通过改变电磁波传播环境,有效地提高了信号传输的速率和能量效率;并分析了实验中导致算法性能发生变化的机理,这也有利于帮助学生提高科研创新能力和工程实践能力。

问题导向与成果导向相融合的钢筋混凝土结构设计原理课程教案设计

综合考虑钢筋混凝土结构设计原理课程章节内容较多的问题,进行合理的课程教案设计是目前较好地教授这门课的方法之一。首先,基于问题导向,总结各章节教学内容需要解决的关键问题;然后,基于成果导向,以问题导向中的各个关键问题为教学成果,开展各个章节的教案设计;最后,将钢筋混凝土结构设计原理课程中的主要章节内容整理成易于教学的教案,从而提升教师的教学能力和提高学生接受知识的能力。问题导向与成果导向相融合的教案设计方法可为土木工程专业其他相关课程的教案设计提供参考。

“输出为本”教学范式引领下学习任务设计

“输出为本”教学范式引领下的学习任务旨在培养学生的高阶思维和问题解决能力。根据“输出为本”教学范式的核心主张,研究发现,“输出型”学习任务具体兼具真实情境和问题意义、卷入新授知识、任务设计贴近最近发展区、指向学生行为改变的四个设计原则。研究认为,“输出为本”教学范式引领下学习任务设计应该立足教材内容分析核心知识,锚定核心知识找寻生活情境,结合生活情境创设问题意义,根据情境问题设计学习任务,基于学习大任务分解小任务。

基于PBL教学模式的课程实践探索——以游戏原型设计课程为例

文章以游戏原型设计课程为例,以问题导向式(PBL)教学模式为主旨,通过教师引导,将问题融入课程教学,培养学生的问题意识,以及提出问题、分析问题、解决问题的能力,并能够对游戏原型设计产生新的理解与认识,具备自主学习的能力。文章通过阐述PBL教学模式、分析教学方法、梳理课程设计、总结教学成果等内容,以期为相关课程提供一个具有推广价值的教学案例。

体知哲学下的设计认知模式研究

目的分析体知哲学对传统造物思维的影响,并阐释体知哲学下的当代设计认知模式。方法通过对比分析中国传统“体知”和西方“认知”的结构,挖掘体知中蕴含的整体性、直觉性、践履性、关系性思维模式特征,并通过“解题模式”框架研究“体知”思想下的设计认知模式。结论体知活动的基础是整体性思维下的天人合一;体知活动的主体是直觉性思维下的身心一体;体知活动的方法是践履性思维的知行合一;体知活动的结果是关系性思维的两一化生。体知哲学下的设计认知模式在整体思维中表现为满足约束限制与达成目标的过程;在直觉思维中表现为寻找表征的过程;在践履思维中呈现为行动反思与设定问题的过程;在关系思维中展现为联想组合的过程。

自适应状态转移模拟退火算法及其应用

状态转移模拟退火算法(STASA)作为解决复杂优化问题的有效方法,其搜索效率依赖于搜索算子和参数值的选择,在一些高维复杂问题上出现效率低下的问题。提出一种自适应状态转移模拟退火算法(ASTSA),通过自适应算子和参数选择策略来提高算法的适用性和求解效率;借鉴群智能算法的均值更新方法对平移算子进行改进,增强算子的搜索特性。通过23个基准测试函数和8个工程设计问题进行实验验证并与其他算法对比,证明了ASTSA算法和改进策略的有效性。

工程结构超多维变量可微分智能优化方法研究

参数优化问题在工程结构设计、建造、运维等阶段都极为常见。受限于有限元方法的单向分析信息流,传统优化方法主要采用启发式算法,优化效率与可优化变量数目较低,无法满足日趋复杂的工程应用需求。提出了一种基于深度学习的高效可微分结构优化方法,引入了结构体系的高保真图数据表征方法,利用智能代理模型的可微分特性,实现超多维变量的结构高效优化。不规则多层混凝土结构设计参数优化案例表明,可微分结构优化方法可在分钟级别优化数千个变量并达到令人满意的指标,材料用量比人工设计方案降低了13%;相较于优化时间长达数星期的传统优化方法,可微分结构优化方法效率可提高10 000倍以上。可微分结构优化方法可内嵌任意工程目标函数与基于深度学习的结构智能计算模型,能够拓展应用于参数反演等多种任务,具有广泛的工程场景适应性。

基于改进连续时间动态系统的模拟SAT求解器

针对布尔可满足性问题的高效求解进行了研究。首先,通过对k-SAT问题和基于耦合常微分方程形式的确定性连续时间动态系统的分析,提出了一种基于时延信息形式的改进连续时间动态系统方程,以保持集中搜索特性;然后,提出了实现该系统方程的三个主要组件即信号动态电路、辅助变量电路和数字验证电路的模拟设计。在信号动态电路的设计中,设计了一种获得更高性能、更小面积和更低功耗的模拟硬件形式;在提出的辅助变量电路和数字验证电路的模拟硬件设计中,实现了避免梯度下降搜索陷入无解和确定给定问题的解是否已经找到的目标;同时提出了降低面积和功耗的可替代辅助变量电路的两种设计方案。仿真实验结果表明,提出的新的模拟SAT求解器不仅是有效的,而且相比于单一软件算法实现的SAT求解器和其他硬件类SAT求解器具有更高的加速性能和更低的功耗。

当前高中生物学思维教学忧思录

科学思维作为生物学课程核心素养的组成要素之一,对其他核心素养的养成具有必不可少的、重要的促进作用。但高中生物学思维教学的现状令人忧虑,存在的突出问题有:思维教学目标虚无化,思维教学过程随意化,思维发展水平低阶化。教师需要从以下几个方面加强学习研究和实践探索:处理好知识与素养的关系,正确界定科学思维的内涵,合理划分思维素养水平,寻求现代思维教学方法的支持。