摘   要：智能技术的发展引发教学的全方位变革。新的智能教学工具层出不穷，促使教学环境更加数字化、智能化。智能环境下的教学资源不仅可以更好地服务教学过程，也引发教学理念、教学模式、教学评价等一系列新的教学重构。文章通过引入自动化测试设备（智能技术）进课堂，结合市级在线开放课程教学平台和自动化测试系统，构建线下线上双向贯通教学过程数据采集系统，对学生电路的测试结果数据进行采集、整理、反馈，用数据引导教师的教和学生的学，实现教学、教师、学生、评价四个方面的改变。结果证明，自动化测试技术作为智能技术的一种，在个性化教学实践中起到非常好的作用，提高学生学习的自主性，提升教学效果。

关键词：智能技术;自动化测试;数据采集;个性化教学;评价

中图分类号：G434         文献标志码：A         文章编号：1673-8454（2022）06-0105-06

当下，教育数字化展现出新的特点，即发展环境更优，发展潜力更大。教育生态正从“互联网+教育”变为“智能+教育”。[1]智能技术作为一种渗透性很强的技术，对教育的变革具有顛覆性。由于智能技术的加持，师生交互从物理空间迁移到虚拟空间。智能技术正在支撑起实现师生之间线上线下、虚实融合、人机协同的三维学习过程。[2]国家层面发布的一系列指导性文件，旨在以教育信息化引领教育现代化，以智能技术优化解决教育痛点、难点问题。[3]

作为数字化转型示范区，上海市人民政府办公厅于2021年10月发布《上海市全面推进城市数字化转型“十四五”规划》，强调数字化转型将全面带动教育治理模式创新。[4]上海市教育委员会于2018年10月发布的《上海市教育信息化 2.0 行动计划（2018—2022）》提出“构建以学习者为中心的教育新生态，以多方参与为支撑的教育信息化新生态”。[5]与基础教育相比，高（中）职校教育的显著特点是就业导向，聚焦产业、市场的协同。因此，数字化时代的专业课程建设必须突出反映就业、产业、市场所体现的应用性与实践性。

以上海电子工业学校与上海电子信息职业技术学院中高职贯通培养试点专业（应用电子技术专业）中的《生产与检验》核心课程为例，依托上海市中等职业学校在线开放课程平台（https：//kfkc.shedu.net/gateway/index），对标国家人工智能规划及教育信息化行动计划、对照上海市城市数字化及教育信息化的要求，学校开发线下基于电子专业教学、学习过程的数据采集自动化测试设备，实现智能定位诊断故障可疑位置、推送教学资源等一系列数字功能，真正做到通过智能技术得到数据之后“及时”地发现教学过程中的问题，实现学生个性化发展，实现“人机共教、人机共育”的高质量教学。[6]

一、电子产品自动化设备引入课堂的提出

（一）电子专业教学实践问题

从专业实践课教学环节来看，主要呈现的问题是：①从教师层面，相对学生数量较多的现状，单个教师无法高效、高质量地解决所有学生可能存在的学习困难。②从教学设备层面，因设备数量不足，无法满足所有学生同时、即时操作的需求。③从教学过程层面，因教学结果反馈不及时，导致教师无法对学生进行有针对性、个性化指导的现象较为普遍。

从电子类专业实践课程现状来看，教师大多采用人工检测，即通过目测或借助万用表、示波器等仪表进行测量。此种方式存在诸多问题和不足，包括测试的人为误差、教师和学生数量分配不合理、功能测试数据纸质化等。

（二）自动化测试设备ATE介绍

随着电子信息技术的不断发展，企业在数字化转型过程中，越来越多的电子生产企业都着手使用自动化测试设备（Automatic Test Equipment，简称ATE）、测试被测单元（Device Under Test，简称DUT）。该设备能在几秒之内，检测出被测设备功能的好坏，并提示坏在哪一个区域或因哪一个元器件导致的故障，大大提高检验效率和产品质量。[7]与人工传统检测对比可以发现，自动化测试速度快、测试效率高;测试内容和规范标准化，重复测试的可靠性高，一致性好;仪表利用率高，所测试的数据有便于保存、分析等优点。

（三）硬件突破：ATE引入课堂的必要性和可行性

随着电子技术和电子产业的发展，自动化测试设备越来越广泛地应用于从产品设计研发到生产制造测试等各个环节。但将该技术应用于教学，还处于尝试阶段。

笔者作为市级在线开放课程《生产与检验》的负责人，自2018年开始将ATE引入课堂，开展教学实践，取得较为显著的成果。通过实践证明，综合考虑时间、成本、人力等因素，借助技术平台在电路功能测试环节引入自动化测试是十分有价值的。主要体现在：

（1）使用ATE 可以在设备层面解决“无备可测”的困境，满足所有学生同时、即时检测的需求。

（2）能够较好地解决专业实践操作中的一系列“痛点”，如测试的人为误差、教师和学生数量分配不合理、功能测试数据纸质化等。

（3）与传统电子专业实践课程相对比，使用ATE可实现电路测试的自动化检测，效率高且能够有效帮助学生提升学习效果，实现与企业生产、检测岗位的紧密对接。

（4）ATE不仅在电路功能测试环节，减少教师验证学生电路功能的重复劳动，节省记录学生测试结果的时间，而且在排故环节，在出现电路功能测试未通过的时候，ATE可以引导学生进行故障点的判断和故障区域的排查，培养学生的逻辑思维，指导学生深入探究学习。

二、线上线下贯通采集教学数据系统

在线开放课程平台由上海市教委主管，采用线上线下相结合的混合式教学模式。混合式教学模式并非摒弃传统教学，而是一方面保留传统教学方式的优势，另一方面对教学进行网络化、信息化、智能化加持。应用在线开放课程平台，可以实现以学生为中心的学习过程，激发学生的主动性、积极性、创造性。同时，教师可实现对教学过程的全方位引导、监控、指导。[8]实现线上可学、线下可教。7D83EE9C-3857-4F47-B48A-7E12A8162F21

（一）线上教学现状

线上教学借助高速宽带网络和5G移动网络，以上海市中等职业学校在线开放课程教学平台为例，教师通过在线开放课程平台，进行其所在学校的专业课程备课、授课、考试出题、试卷批阅等操作。线上教学平台可以通过抓取登入时间、在线学习时长、课后练习作业、答题情况、测试各环节中的次数或正确率等来采集数据。平台可以全面地记录和反映学生对所学知识掌握情况的数据，对于电子专业的实践教学来说，这是不够的。

（二）线下教学现状

线下教学的数据是离散的、不系统的，特别是电子技术专业的实践环节。学生在实验（训）室内完成电子元器件检测、线路安装、调试排故。电源、万用表、示波器、信号发生器等设备通常都是独立存在，设备作为个体输出的测试结果，无法送到系统平台，无法进行数据汇总。对学生个人来说无法形成学习使用数据积累，无法反映个人的学习成长情况。对教师而言，只能对个别学生进行辅导，很难形成系统性数据并对整体教学情况进行汇总和分析。

（三）软件突破：电子产品自动化测试系统（ATS）贯通平台

自动化测试系统（Automatic Test System，简称ATS）是电子产品生产、产品性能测试中非常重要的工具，核心设计思想就是把测试从以人为驱动为核心，转变成以机器执行为核心。通常，设计人员根据测试步骤和规程，进行测试程序编写。通过自动化测试设备实施测试后，将得到的实际结果与期望结果进行比较。[9]自动化测试设备结合电源、万用表、示波器、信号发生器等设备，ATS通过数据采集卡采集线下数据元器件检测、线路安装、功能调试等数据，将采集的数据上传到线上课程教学平台，最终形成线上线下“双向”贯通数据采集平台。双向贯通平台一方面可有效解决线下教学的困境，即数据统计的离散性、不系统性，无法即时发现解决学生的问题、无法实现个性化指导等。另一方面，可以实现线下和线上数据的关联、贯通，解决在线开放课程平台无法采集实践课程中学情数据的问题。如图1所示。

在电路功能测试时，学生利用自动化测试设备，对本人制作的电路进行测试。ATS会对每一位学生的每一次测试，生成一份测试结果报告。系统会发送到教师和学生的手机端，采集的数据字段包括学生信息、测试任务、日期、开始时间、结束时间、测试使用时间、实训正确步骤明细、实训错误步骤明细、报告波形图、实训结果等。将在线课程平台与线下实训数据汇总，弥补学生线下学情数据的空白，统计学生技能和知识的掌握情况，教师全面地掌握学生的学习情况，更好地反哺教与学。

三、智能技术对教学的影响

（一）教学过程的革新：实现学生全过程参与

智能时代的教育革新，立足于实施“课堂革命”，即利用智能技术重构全新的教学过程。[3]接下来，两种教学过程的对比如图2所示，由此可以看到：《生产与检验》课程的教学过程大致分电路原理教学、电路实物制作、电路功能测试、学习成绩评价4个阶段。在未使用ATE自动化测试设备时，学生仅仅参与第1、2阶段，在第3电路功能测试和第4学习评价阶段，刚开始学生完成人数为2～4人时，教师还能进行教学指导。随着时间推移，制作完成的学生超过8人以后，教师基本已经无法及时、有效地进行答疑解惑，结果都是教师在下课之后像收作业一样，对学生提交完成的电路进行批改。电路有错误的地方，学生没有办法第一时间知道自己的问题、对应得分。

引入基于ATE自動化测试的教学流程后，学生可以全程参与整个教学过程。在电路功能测试和学习评价阶段，通过人机互动学生可以在第一时间得到电路功能的测试结果。根据个人测试结果，发现问题之后可以及时更改。同时，学生参与成绩评价，对于一次性功能测试通过的学生，系统会将学生姓名在TOP10 排名中加以显示，让学生重视电路功能的成功率，养成严谨的工作作风，使学生成为学习真正的主角。

分析采集到的这些数据，课内能够帮助实训教师清晰地了解每一个学生对知识的掌握情况，从而开展有针对性的指导。从收集数据、分析数据到跟踪每位学生的学习，可动态了解学生的认知情况及其在学习中存在的优势和不足，提供最佳学习方案。重构课堂的教学流程，不仅可以提高学生的学习兴趣、主动性、学习效率，还可以实现对学生进行个性化指导，促进他们职业技能的发展。[3]

（二）教师角色的转变：开展人机互动的个性化教学

智能时代教师的角色必将发生变化，人工智能将取代传统知识性传授型的教师角色。智能技术能够使教师从反复、繁重的作业试卷批改等活动中解放出来，更加专注于学生的个性化引导和培养，教师与智能技术的高度协同将成为未来教学的方向。[3]

通过ATE的自动检测，将准确、稳定、详细记录每一个学生学习过程的每一个环节和步骤，为统计提供大量数据，以便教师及时对学生制作电路进行功能测试结果的管理。教师再也不需要长时间埋头苦干，用示波器、万用表等慢慢查找故障所在，减少教师的误判，避免对学生功能故障测试情况的错误猜测。教师使用各种数据收集和分析工具，收集对教师的“教”、学生的“学”、教学管理有益的数据，实现数据智能辅助决策。[11]

例如，学生个人测试结果操作报告显示，一名学生全部测试通过，另一名学生测试到第4步时出现问题，导致测试失败。教师就可以通过对测试报告的阅读，及时对第4步出错的学生加以指导。在ATS的帮助下实现实训教学中的因材施教、分类个性化教学的效果。在全班测试结束之后，系统还会分析全班学生出现的故障点分布情况，可以提示教师在下次授课时及时调整教学内容，弥补教学不足。课后教师可以通过网络下载或者查询测试结果，通过专门的测试log分析软件，提取测试数据并进行数据分析，为分析学生学习成效提供数据保障。

（三）学习方式的转变：技术支持个性化学习

技术支持的个性化学习，现已成为国家教育信息化建设重点关注的议题。“智适应”学习作为“自适应”学习的优化升级，有望在人工智能技术的支持下突破传统学习模式中忽视学习者差异的壁垒，真正实现因材施教。[12]7D83EE9C-3857-4F47-B48A-7E12A8162F21

测试结果会报告测试信息的分析，并精准反映教学实际情况。例如，测试所用时间可以反映学生对电路操作的熟练程度，测试步骤可以反映学生对电路功能理解的完整度，测试的次数可以反映学生焊接装配质量的好坏，测试的电流可以反映电路是否有短路等异常情况，等等。同时，通过课程平台可以自行判断记录直通率（First pass yield）数据，汇总实训任务成绩、实训任务TOP10 排名、个人/班级错误步骤数分布等，如图3所示。

当每个学生进行自动化测试后，ATS会将学生测量的步骤结果存储在系统内，由计算机的数据库完成数据的整理和分析。将测试的结果发给学生和教师：学生可以立刻知道自己的测试成绩，此时，测试系统会弹出图片或文字描述对话框等提示学生具体操作方法。当测试失败时，系统会停在被测步骤，指导学生进行故障分析和确定电路功能不良的范围。另一方面，测试的结果数据引导教师，让教师第一时间知道学生的电路测试情况，能够帮助教师很快地判断学生的学习困难在哪里，形成学生的分类指导方案。

（四）评价体系的转变：实现数据引导教与学

全程采集、记录学生的学习数据，可以改变过去单一模式的评价，数据的累计形成学生学习成长记录，通过智能化的汇聚为精准开展学习评价提供重要依据。[13]教师借助现代信息技术，通过采集过程化和结果可视化，实现对学习者学习过程、情境、结果的全程监控和全面监测，借助大数据分析技术，精准分析海量数据之后，形成对每一位学生的可视化、精准化评价。[14]

依托课程学习平台，动态多维地采集学生学习数据和学习成果，落实全过程评价方案。在评价表中，既考虑电子行业操作工艺规范标准，也考虑知识点、技能点、生产实际的工作岗位要求，根据高（中）职学生的学习认知特点和能力水平设计出评价表，如表1所示。其中，大部分评分项目的学习分数由课程平台采集自动给出。使用ATE测试后，电路功能制作检查的评分也可以由测试系统给出，让教师在课堂内省下部分时间去因材施教指导学生。

学生测试结果和过程数据可以直接上传到云端服务器，通过大量的数据分析之后，横向比较同一学期多个学科的学习过程，纵向比较学生历年的学习数据加以分析，最终形成学生学习评价多维的雷达图和学生学习画像。

四、结束语

智能技术的诸多好处已在社会生活的方方面面显示出来，“互联网+教育”正从概念性驗证阶段进入场景落地的应用阶段，然而，在高（中）职学校实践教学中的引入还比较少见，在人工智能、大数据、云平台等技术与教育融合后，智能技术将在教学方法、教学形式、学习方式等方面实现变革。通过教学过程的个性化、人机交互的拟人化、学习评价的智能化来改变教学。[15]从2020年2月起，本项目已经在上海市中等职业学校在线开放课程中实现应用。

参考文献：

[1]李爽，林君芬.“互联网+教学”：教学范式的结构化变革[J].中国电化教育，2018（10）：31-39.

[2]马廷奇，赵文君.临场、在场与转场：高等教育在线教学模式的实践与变革[J].天津大学学报（社会科学版），2021，23（1）：43-49.

[3]雷朝滋.智能技术支撑教学改革与教育创新[J].中小学数字化教学，2021（1）：5-7.

[4]上海市人民政府办公厅关于印发《上海市全面推进城市数字化转型“十四五”规划》的通知[EB/OL].（2021-10-24）[2022-4-18].https：//www.shanghai.gov.cn/nw12344/20211027/6517c7fd7b804553a37c1165f0ff6ee4.html.

[5]上海市教委印发《上海市教育信息化2.0行动计划（2018—2022）》[J].中小学信息技术教育，2018（11）：7.

[6]教育部关于印发《教育部等六部门关于推进教育新型基础设施建设构建高质量教育支撑体系的指导意见》[EB/OL].（2021-07-08）[2022-4-18].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/202107/t20210720_545783.html.

[7]陶瑞琪，杨跃，文钊.智能电子设备的自动化测试研究[J].南方农机，2017，48（6）：52.

[8]刘改.开放大学混合式教学模式探析[J].武汉冶金管理干部学院学报，2016，26（3）：42-44.

[9]张帆.电子技术专业实训教学中自动化测试系统软件设计[J].中国培训，2018（5）：38-39.

[10]曹培杰.智慧教育：人工智能时代的教育变革[J].教育研究，2018，39（8）：121-128.

[11]彭桂芳，崔友兴.论循证教学理念的内涵、生成与表达[J].当代教育与文化，2021，13（3）：40-45.

[12]周琴，文欣月.从自适应到智适应：人工智能时代个性化学习新路径[J].现代教育管理，2020（9）：89-96.

[13]刘军，曾海军.智慧教育如何培养“原创”[J].中国教育网络，2020（11）：7-8.

[14]郑红苹，崔友兴.“互联网+教育”下循证教学的理念与路径[J].教育研究，2018，39（8）：101-107.

[15]任友群，顾小清.教育技术学：学科发展之问与答[J].教育研究，2019，40（1）：141-152.

作者简介：

张帆，高级讲师，硕士，主要研究方向为电子技术应用、信息化课程建设、人工智能教学等，邮箱：20070399@stiei.edu.cn。

An Exploration the Influence of Intelligent Technology on the Teaching Process7D83EE9C-3857-4F47-B48A-7E12A8162F21

Fan ZHANG

（Shanghai Technical Institute of Electronics & Information， Shanghai 201411）

Abstract： The development of intelligent technology has triggered an all-round revolutions in teaching. The blossoms of new Intelligent teaching tools can enable the teaching environment to be more digital and intelligent. The teaching resources under the circumstance of the intelligent environment can not only better serve the teaching process， but also bring a series of new teaching reconstructions upon teaching concept， teaching mode， teaching evaluation etc. By importing the automated test equipment （an intelligent technology） in classroom and combining with the municipal online open course teaching platform and automated test system， this paper builds an offline and online bidirectional jointly teaching process data collection system to collect， organize and provide feedback to the test result data of the student circuit that can guide teaching and learning with the data， and can realize the changes in the four aspects on teaching， teachers， students， and evaluation. The results prove that being an intelligent technology， the automated testing technology has played a functioned role in personalized teaching practice， improving autonomy of student learning， and teaching effect.

Keywords： Intelligent technology; Automated testing; Data collection; Personalized teaching; Evaluation

編辑：王天鹏   校对：王晓明7D83EE9C-3857-4F47-B48A-7E12A8162F21