网络教学辅助系统模式探讨

2023-11-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图1网络教学辅助系统公共资源数据库内的资源被系统统一管理，教师无权直接将教学资源上传至该库，为了满足教师使用资源的灵活性，教师拥有属于个人的资源库，该库内的资源以文件格式存在，由教师自主管理。

网络教学辅助系统模式的探讨与实践^[1]

裴新凤　詹　涛　尹令平　冯　萍

摘　要：本文以培养创新型人才为目标，设计并实现了具有分层培养模式的网络教学辅助系统，给出了系统结构图和其中的主要数据结构，提出并论述了分层培养的模式及系统设计与开发的相应策略，描述了合作学习和虚拟技术在该系统中的实现情况。

关键词：虚拟技术；资源库；合作学习；网络教育

进入21世纪之后，教育改革一直在不断深化，培养具有创新能力的人才，成为高等教育的首要目标。课堂教学由于自身特征的限制，普遍重视学问性知识，忽视体验性知识，而教育心理学认为“体验”是真正个人化的东西，在种种亲历的体验中，能激发学习者个体认识的具体性、丰富性和特殊性，是培养创造性人才必不可少的条件［1］。网络系统的开放性是弥补课堂教学这一弱点的很好场所，目前，网络环境下的自主学习、探究学习、合作学习作为培养创造性人才的重要方法，已成为教育界探索的一个新热点，而且这种学习方式越来越受到广大师生的重视与喜爱，从而成为网络教学辅助系统中的开发热点和使用亮点。虚拟技术也越来越多地应用在网络学习系统中来协助建立一个感性认识和理性认识相统一的网络综合学习环境、虚拟教室、虚拟自习室、虚拟实验室等将成为网络学习系统的重要组成部分。

一、网络教学辅助系统的结构

我们开发的“大学计算机基础课程网络教学辅助系统”的总体结构如图1所示，由公共资源数据库、个人资源库、资源管理系统、资源查询系统、资源吸收系统、教师应用接口和学生应用接口——学习系统构成。该系统中的所有资源都进入公共资源数据库。

公共资源数据库内的数据分为两个层次，分别是基础资源和课件。课件包括网络课件、视频流课件、电子图书、电子讲稿和光盘课件、虚拟实验等几种形式；基础资源包括网络课程教学中用到的文本、图形、图像、动画、案例、试题库、资料库、问题库等［2］。

图1　网络教学辅助系统

公共资源数据库内的资源被系统统一管理，教师无权直接将教学资源上传至该库，为了满足教师使用资源的灵活性，教师拥有属于个人的资源库，该库内的资源以文件格式存在，由教师自主管理。网络资源库管理系统只对资源数据库内的资源进行严格管理，不会干涉教师个人资源。公共资源数据库采用由管理员将资源上传到服务器指定目录，同时在数据库内加入资源相关描述信息与路径的方式，而不是将某个资源本身加入到数据库内。

学生只能通过学习系统来使用指定资源，学习系统拥有多种风格二维和三维的界面，学生根据自己的喜好来选择学习界面。

资源查询系统提供在公共资源数据库内进行资源查询，提供的查询方式有：资源名称查询、关键字查询、内容查询、资源类型查询、资源题目查询等多种方式。

公共资源库中资源的表结构见表1，公共资源库中的资源存储目录结构如图2所示。

表1　公共资源库的主要表结构

图2　资源库存储目录结构

二、网络教学辅助系统设计的策略

以建构主义理论和认识心理学理论为指导来设计和开发系统中各模块的学习内容和学习场景；系统应具有优良的知识结构，其内容应遵循教育的规律，具有新颖性、实用性，重点突出、系统性强，力争对提高教学水平和教育质量、实现创新性人才的培养产生明显的教育效果；应充分考虑与课堂教学结构的互补性，针对目前课堂教学普遍忽视探究性学习的弱点，加强研究以学生为中心，注重自主学习、合作学习、探究学习的设计与开发，强调利用各种信息资源来支持“学”（而非支持“教”）；系统中的内容可采用模块化的组织方法，模块的划分应具有相对的独立性，基本以知识点或学习单元为依据；模块内容的设计应遵循不同知识类型在人脑中的不同表征及其掌握、保持这些知识时的不同规律，符合本学科知识的内在逻辑体系和学生的认知规律；利用多媒体和虚拟技术创造有利于认知的环境，充分考虑“情境”在学习中的重要作用；参照《现代远程教育资源建设技术规范》（试行），构建具有标准化网络教育资源的网络多媒体教学辅助系统。

三、网络教学辅助系统的逻辑结构——分层培养模式

以培养创新性人才为目标，面对学生知识掌握上存在的差距，系统中各模块应构成分层培养模式。具体措施为：

1．基础层

基础层提供初级阶段的探究学习和合作学习，主要增加学生对知识的感性认识，加强学生对课内理论与实验教学内容的理解，培养扎实的理论基础和实验技能。例如：同步预习、同步多媒体课堂、同步练习、同步小结、习题课、同步的疑难帮助系统等模块的开发。

2．初级层

初级层进行系列专题讲座与培训，揭示经典计算机软件／硬件的开发过程和工作原理，拓宽学生的知识面及开拓学生的眼界，为进行创新设计打好基础。如系统中开发的模块：“编程修养”“小型软件源码阅读”“Windows注册表的揭密”“计算机启动浅析”“揭密杀毒软件工作原理”，动画短片“软件开发的过程”等。

3．中级层

中级层提供中级阶段探究学习和合作学习，例如：建立“设计开发园地”等合作学习模块。学生根据自己的兴趣和爱好从中选取自己感兴趣的题目进行方案的论证、设计、调试等。在此期间，不同选题的学生之间通过网络互动学习、交流，彼此激发灵感，在民主、自由的学术气氛下完成工作，要求提交需求文档、程序清单、主要的测试程序与测试用例、使用手册等。通过这些小型软件的开发，学生可以把所学知识融会贯通，学会从软件工程的角度去分析、研究和解决复杂问题，为今后独立工作打下良好基础。

4．高级层

高级层提供高级阶段探究学习和合作学习，创立“开发与研究”模块，给出与学生专业密切相关的专题，按学科、专业跟踪指导，在这个层面培养学生的创新能力。

四、基于专题的网络合作学习模块的设计(www.chuimin.cn)

基于专题的网络合作学习活动的设计主要包括：设计活动的目标、设计活动的专题／任务、设计活动的流程、设计活动的工具、设计活动的策略／规则和活动评价等方面［3］。

1．在该系统中设立了合作学习专题库

库中的专题首先由计算机课程的教师和各学院专业课的教师合作提出（专题跨越不同的学科领域且与学生的专业和计算机知识紧密相关），专题不仅有一定的复杂度而且是真实的任务；然后启发学生建立符合自身思维方式的专题，对这些专题经过教师筛选，选取其中有创意的入选到系统专题库中。

2．活动流程的设计

教师为每个专题设计出相应的研究步骤和方法，来有效地引导学生在学习过程中发现问题、提出问题、分析问题、解决问题。这些步骤和方法也存放在专题库的相应专题的记录中。

3．搜集资料

除了公网资源外，系统中的公共资源数据库力争为学生解决问题提供丰富的学习资源。

4．合作讨论

模块中设计了“交流区”系列，包括公用交流区、专题交流区、个人交流区，学生或师生之间可通过这些交互平台方便地对专题中的问题进行离线交流或在线交流。

5．阶段性评价的设计

教师根据每个专题研究步骤和方法的设计，提出应提交的阶段性成果，如需求分析、系统设计、算法设计、程序清单等。这些应提交的阶段性成果名称也存放在专题库的相应专题的记录中。

6．展示成果、自我反馈

建立了专题成果库，展示成果，以此为依据来了解和评价学生的学习效果和进行自我反馈。

系统中开发了基于专题的网络合作学习的专门界面，界面上集成了以上每个学习环节的功能，为每一个合作学习者提供了便于与协作者进行交流，保存及查询学习资料等功能，同时也便于教师对每个学习活动与环节的控制与协调。

五、虚拟技术应用于教育的研究

考虑到系统的普及与开发的成本，系统中实现的虚拟现实技术仅需要一台多媒体电脑，不需数据手套等专用设备。

1．虚拟实验室

虚拟实验室是一个集学习、实践、测试于一体的学习环境，包括二维和三维两部分。二维虚拟实验室主要以flash为开发工具，以游戏的方式实现了以下模块：多媒体计算机的组装，计算机主板上接口、芯片的识别，软件开发过程的模拟，C程序语句的拼装。

三维虚拟实验室采用Vrml来开发，其中包括三维学习游戏“计算机网络的组装”的学习篇、实践篇与测试篇。

2．虚拟教室及自习室

采用Vrml和Java联合开发［4］。考虑到系统应便于网络传输，虚拟教室是三维的前端学习界面即一个集教学、自学和交流于一体的三维学习环境。系统中提供了若干个风格不同的虚拟教室模型，可供学生们根据喜好选用。在虚拟教室中，单击左书架上的“大学计算机基础”，就可以进入该课程的网络学习与交流环境，其中主要包括：课前预习、同步课堂讲解、同步多媒体课堂、同步疑难解答、请求帮助、同学列表、资料查询等模块。单击右书架上的“大学计算机基础笔记本”，就可以打开“记事本”文件，在其中写下自己的学习心得。当用户正确注册时，就会分配属于自己的“笔记本”，以后登录就可以使用该笔记本。单击电视屏幕右下角的菜单可在各位教师教学录像中进行选择和播放。

参考文献

［1］　季诚均．从知识的演变看高等学校教学过程［J］．中国大学教育，2002（2）．

［2］　教育部现代远程教育资源建设委员会．现代远程教育资源建设技术规范［R］（试行）．2000．

［3］　万伟．知识转型时期的教学改革［J］．江苏高教，2002（4）．

［4］　何敏，吕崇德．虚拟现实模型语言在Web仿真中的应用［J］．系统仿真学报，2001（2）．

（本文已发表在《电化教育研究》2007年第4期）

【注释】

[1]项目名称：网络学习社区模式的研究与实现（项目编号：2006GJY26）