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【關鍵詞】學習資源共享;元數據標準;元數據收割協議;認證Web服務
【中圖分類號】G40-057【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097(2010)06―0066―05
一 數字化學習資源共享的概念和基礎
1 數字化學習資源的概念
從廣義上講,學習資源指支持學習的任何事物,包括物質形式的和非物質形式的。非物質形式的學習資源包括教育制度、人際關系、學習氛圍等等。物質形式的學習資源又可以分為人力資源和非人力資源。人力資源包括老師、同學、朋友、專家等等。非人力資源從大到小包括教學設施(例如圖書館和教室)、教學設備(例如投影儀和各種實驗儀器)、學習工具(例如計算器和各種文具)和學習材料(例如教材和各種多媒體音像資料)。狹義的學習資源僅僅指學習材料,也是通常意義上的學習資源。
學習材料是學習者要學習的知識、技能和能力等學習內容的載體。隨著媒體技術的發展,這些學習內容載體的形式出現了數字的和非數字兩種。非數字的學習材料包括傳統的印刷教材、各種掛圖、模型和標本等等。根據中國教育信息化技術標準CELTS-41的定義,數字形式的學習材料分為媒體素材(包括文本、圖形圖像、音頻、視頻和動畫)、案例、文獻資料、資源目錄索引、常見問題解答、試題、試卷、課件、網絡課程九類,這些都可以稱為數字化的學習資源。
在國外的數字化學習研究中,也將數字化學習資源稱為學習對象,是指“提供給教育者、學生和自學者使用和重用,以支持學習或學習支持活動的任何可再生和可尋址的數字資源”。通常學習對象是結構化的學習資源,即使用IMS內容包裝規范打包好的學習資源。
由于我們國家早期建設的很多資源庫的資源形式多種多樣,為了不造成財力、物力和人力的浪費,在考慮資源共享的問題時,必須能夠重用這些資源。因此本文中的數字化學習資源采用CELTS-41中的定義,但也不排除經過了教學設計,并進行了結構化表示和包裝的學習對象。
2 數字化學習資源共享的基礎
無論是原始的素材資源,還是經過了教學設計的課件和網絡課程,以及打包好的學習對象,學習資源共享必須滿足兩個條件:1)資源是自包含的;2)資源是可尋址的。
資源的自包含性是指資源是獨立的,即資源不依賴其他資源可以單獨存在。同時自包含性還意味著資源可以作為單一文件進行傳遞,而不是包含多個文件需要傳遞多次。
資源的可尋址性是指學習資源能夠通過網絡地址進行唯一標識,即一個資源必須有一個網絡地址,并能夠通過這個地址訪問到該資源。當然一個資源可以有多個網絡地址,反之則不然,即一個網絡地址不能標識多個資源,而只能標識一個資源,否則會造成資源的無法識別,進而造成無法訪問和傳遞。
二 數字化學習資源共享的層次和機制
數字化學習資源共享問題的產生來自于兩個方面:一是數字化學習資源的分散存儲;二是各個數字化學習資源庫系統之間由于認證、技術體系和技術路線不同造成的互操作障礙。數字化學習資源的共享就是要解決這兩方面的問題,包括以下層次[1]。
1 數字化學習資源的集成與發現
解決資源分散式存儲的方法是為資源建立統一的目錄索引,稱為資源的“集成(Gather)與發現(Discovery)”。資源的集成與發現的基礎是區分數字化學習資源庫中的兩類信息實體:資源(Assets)和元數據(Metadata)。資源指的是數字化學習資源本身,元數據指的是數字化學習資源的描述信息。資源的集成與發現都與元數據有關。資源集成與發現的前提條件是各個資源庫必須為資源提供元數據。
為資源建立統一目錄索引的第一步是資源的集成(Gather),就是將各個分散的資源庫中的元數據進行收集,并集中存儲在同一個地點,稱為“信息中心”。信息中心收集元數據的方式有兩種:推(push)和拉(pull)。推是由各個資源庫主動向信息中心提供元數據,拉是由信息中心主動向各個資源庫索取元數據。
由于元數據提供了資源的詳細描述信息,所以信息中心可以向最終的資源用戶提供資源的檢索服務,稱為資源的發現(Discovery)。用戶檢索的條件信息與元數據進行匹配,同時檢索的結果信息也是元數據信息。信息中心可以利用元數據信息提供靈活多樣的資源檢索服務。資源集成與發現的原理見圖1。
2 數字化學習資源的傳遞與交換
資源的集成與發現是在元數據層次上進行的,可以實現學習資源的統一查詢和檢索,但沒有涉及到學習資源的統一傳遞和交換。即學習者或學習支持者在公共資源目錄上可以查詢到某個資源,只是返回了元數據,而不是資源本身。實現資源傳遞與交換的條件是資源庫之間必須具有統一的認證以及數據傳遞協議。
通常用戶在信息中心檢索資源,在信息中心返回的匹配資源的元數據中包含資源的網絡地址。用戶選擇某個資源要求進行傳遞時,信息中心根據元數據中的資源地址向相應的資源庫發送傳遞資源的請求。資源庫首先會要求認證,用戶提供認證信息,資源庫認證后再將資源傳遞給用戶。這一過程稱為資源的傳遞(delivery)。如果資源的傳遞發生在資源庫之間則稱為資源的交換(exchange)。此外如果一個資源庫主動向另外一個資源庫傳遞資源也屬于資源的交換。前者稱為請求(request),后者稱為提交(submit)。資源傳遞和交換的過程見圖2。圖中虛線屬于資源的集成與發現。
三 數字化學習資源共享的技術標準分析
根據數字化學習資源共享的層次與機制,數字化學習資源共享需要元數據、元數據收割和認證服務三方面技術標準的支持。
1 學習資源的元數據標準
資源集成的基礎是資源庫必須為資源提供元數據,目前國際上的元數據方案有很多,在教育領域應用的主要是Dublin Core和IEEE LOM。Dublin Core起源于圖書館領域,用于數字資源的描述和交換,由于其廣泛的影響力在教育方面也有所應用。IEEE LOM是針對學習資源開發的,是目前最有影響的學習資源元數據標準。IMS Metadata、SCORM中的元數據都與它一致。我們國家的教育信息化技術標準中有CELTS-3、CELTS-41和CELTS-42三個元數據方案。其中CELTS-3是IEEE LOM的本地化,兩者完全一致。CELTS-41為九類學習資源擴展了相應分類元數據元素,主要應用在高等教育領域。CELTS-42是針對基礎教育開發的,是Dublin Core、IEEE LOM和CELTS41的選擇與組合。不同的元數據方案定義的元數據元素有所不同,但可以相互映射和轉換。當然映射和轉換時可能出現信息丟失。表1是IEEE LOM和Dublin Core之間的簡要對比。
目前主要使用IEEE LOM(CELTS-3),在某些需要簡化的場合使用Dublin Core,如果需要為某類資源提供額外信息則使用CELTS-41。
2 數字化資源的元數據收割標準
資源集成的方法是將各個資源庫的元數據收集起來存儲在一個地點。元數據的收集又稱為元數據收割,可以參考的標準主要是OAI-PMH(OAI元數據收割協議:Open Archives Initiative Protocol for Metadata Harvesting)[2]。
OAI-PMH的原理如圖3所示。OAI協議定義了兩個角色:數據提供方和服務提供方。數據提供方相當于各個資源庫,它存儲學習資源及其元數據。服務提供方相當于信息中心,它收集元數據并向用戶提供檢索服務。數據提供方和服務提供方通過OAI請求和OAI響應來實現信息的傳遞。一個服務提供方可從多個數據提供方處獲取元數據,而一個數據提供方可向多個服務提供方提供元數據,兩者之間是多對多的關系。
OAI定義的請求包括GetRecord、Identify、ListIdentifiers、ListMetadataFormats、ListRecords、ListSets共六個。OAI請求以HTTP請求表示,每個請求至少有一個以key=value形式出現的參數,多個參數用符號&隔開。例如要列出資源庫an.省略/OAI-script中標識符為oai::hep-th/9901001,元數據格式為Dublin Core的記錄,相應的OAI請求為:
an.省略/OAI-script?verb=GetRecord&identifier= oai::hep-th/9901001&metadataPrefix=oai_dc
OAI-PMH響應必須是形式良好的XML實例文檔,并且XML數據必須是有效的XML方案。下面是對上面的OAI請求的響應:
metadataPrefix="oai_dc">an.省略/OAI-script
...
OAI-PMH協議支持多種元數據方案,例如本文中列出的IEEE LOM(CELTS-3)、Dublin Core、CELTS-41等等,前提是資源庫必須提供元數據,可以通過List Metadata Formats得到數據提供方支持的元數據方案。
3 認證服務標準
用戶根據元數據提供的網絡地址向資源庫發送傳遞請求以后,資源庫需要進行用戶的認證,目前在數字化學習領域涉及到認證服務方面的標準中可以參考的是IMS CC中的Authorization Web Service[3]。
IMS CC認證服務的原理如圖4所示。IMS CC的認證服務是學習者在學習管理系統中運行通用彈夾學習包中的某個需要認證的資源時,學習管理系統和認證服務系統之間進行的認證通信。
IMS CC認證服務的認證消息是使用Web服務SOAP協議進行傳遞的。首先(1)學習管理系統向認證服務提供學習包的標識符及學習管理系統的地址,(2)認證服務要求提供密鑰,(3)學習管理系統向認證服務提供密鑰,(4)認證服務根據密鑰返回認證結果。整個消息傳遞過程如下面的代碼所示。其中LMS代表學習管理系統,WS代表認證服務。
LMS:
Cartridge ID
The LMS’s URL
WS:
License Agreement
Please enter key:
Key
Text
LMS:
Cartridge ID
The LMS’s URL
A Key
認證通過:
WS:
The Key passed by LMS
Expiration Date
認證未通過:
WS:
< auth:Invalid>
The Key
A Message
當認證服務應用于資源庫的學習資源傳遞時,學習管理系統相當于資源庫,認證服務由各個資源庫提供。認證消息的傳遞發生在用戶使用的軟件(可能是信息中心,或者是專門的資源搜索工具)和資源庫之間。用戶向資源庫請求傳遞資源時,資源庫會通過認證服務進行認證,再根據認證結果決定是否向用戶傳遞資源。資源傳遞可以使用HTTP或FTP協議。
四 小結
本文探討了數字化學習資源共享的基礎、層次與機制,并簡要分析了可以參考的技術標準。由于學習資源共享需要解決很多問題,因此應該分步驟地實施。首先各個資源庫應該為自己的資源提供完整的元數據描述;其次某個地區,或者某個領域,例如教師教育、圖書館等等可以進行元數據的收集,建成資源信息中心。最后再嘗試開發統一的資源庫互操作接口。
在技術標準方面,除了前面介紹的幾個,IMS早期還開發了一個資源庫互操作標準,稱為IMS DRI[4]。IMS DRI為不同技術體系下的資源庫互操作提供了一個全方位的框架。重點描述了提交/保存(submit/store),搜索/提供(Search/expose)、聚集/提供(Gather/expose)和請求/傳遞(request/deliver)四種互操作接口,如圖5所示。在此基礎上定義了進行互操作的消息格式,其中也包含了認證信息。消息的傳遞使用SOAP協議,資源的傳遞使用FTP和HTTP協議。此外該框架還考慮了訪問控制、資費管理、目錄服務和注冊服務等問題,但計劃在將來開發。DRI提供了實現資源庫互操作的基本思路。此外目前IMS正在積極開發一個名為學習對象發現與交換(LODE:Learning Object Discovery and Exchange)的標準,也值得關注和跟蹤。
參考文獻
[1] 何克抗.我國數字化學習資源建設的現狀及其對策[J].電化教育研究,2009,(10):5-9.
[2] OAI.Open Archives Initiative Protocol for Metadata Harvesting[S].
關鍵詞:農村數字化;Agent;XML;遠程教育
中圖分類號:TP393文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2011)04-0943-04
Digital Learning Platforms for Rural Research and Practice Based on Agent Technology
XIE Jing-wei
(Hunan Mass Media Vocational Technical College, Changsha 410100, China)
Abstract: Development of network technology for distance education provides a new world, and takes benefit to rural areas. The passage based on the research of agent-rural digital learning platform, analysis the current rural digital learning platform application and status issues for the improvement of existing measures, from the view of improving rural digital learning platform application.
Key words: Rural Digital; Agent; XML; distance learning
信息化應用于教學是教育信息化的一個核心內容。目前,全國各學校都在進行“數字化教學平臺”的建設, 這本身就證明了信息化對于教學的迫切性和趨勢性。農村因為其所處位置的分散,信息資源的匱乏,在教育中成為薄弱的一環,現代遠程教學系統是一種以網絡為基礎的遠程教育,學習者可以足不出戶地參加網上學習、網上討論以及網上答疑等。這種教學方式繼承了傳統遠程教育方式中不受時間、空間和地點限制的優點,能夠激發學習者的學習興趣,能夠為學習者提供圖文并茂、豐富多彩的交互式人機界面,從而達到讓學習者主動構建知識,實現自我知識獲取、自我更新甚至創新知識的理想目標,非常適合在農村普及相關農學知識和技能水平。
1 數字化學習平臺主要技術研究
1.1J2EE體系結構
模型-視圖-控制器是八十年代Xerox PARC在為編程語言Smalltalk――80發明的一種軟件設計模式,最近幾年被推薦為Sun公司的J2EE平臺使用,并且受到越來越多Cold Fusion使用者和PHP開發者的歡迎。MVC不是一種設計模式(design pattern),而是一種架構模式(Architectural pattern),用以描述應用程序的結構以及結構中各部分的職責和交互方式。它使應用程序的輸入、處理和輸出強制性地分開。使用MVC應用程序被分成模型、視圖、控制器三個核心部件。應用程序被分成了三個主要的部分,每個部分負責掌管不同的任務。J2EE的框架一共分為5層:
1)Presentation(表示層):應用程序的用戶界面,用戶通過這一層來操縱應用程序。
2)Application(請求層):將Presentatinn層與services層連接起來。
3)Services(服務層):EJB服務器的入口,作為Domain層的,根據不同的用戶請求,來調用相對應的商務邏輯處理程序(Domain)。
4)Domain(領域層):處理用戶的請求信息,一般以use case為單位。
5)Persistence(持久層):與持久性數據(數據庫)打交道,根據Domain層的請求來操作持久性數據。
1.2 Agent技術
Agent理論和技術是在面向對象技術之后出現的一種新的方法。基于Agent的研究,一般可以通過兩種途徑:區分在傳統人工智領域和基于結構主義的方法。方法有兩種出發點:在傳統的人工智能領域和基于結構主義的方法。傳統的人工智能領域具有特定的過程和行為,研究的核心是認知過程,考察的對象是系統;另一類是基于結構主義的方法,這種方法是網絡中使用Agent的技術,從基層的Agent及其相互作用來研究系統的整體特性。傳統的人工智能領域是商業系統使用較多的方向。
1.3 系統體系結構的選擇
1.3.1 C/S模式與兩層結構
C/S(Client/Server)結構,即客戶機和服務器結構,在早期的應用系統開發中得到了廣泛應用。其特點是,客戶端運行大部分服務,客戶端與數據庫完全分開,如數據訪問規則、業務規則、合法性校驗等應用邏輯。C/S模式通常用于兩層結構,它的處理流程可表示為:
兩層結構模式=多Client+單/多DataServer
兩層結構的應用模型可表示為:
表1 客戶機/服務器的兩層結構模型
在這種模式中,服務器只負責數據的處理和維護,為各個客戶機應用程序管理數據;客戶機包含文檔處理軟件、數據查詢、決策支持工具等應用邏輯程序,使用SQL語言發送、請求和分析從服務器接收的數據。這是一種“胖客戶機/瘦服務器”的網絡結構模式。
1.3.2 B/S模式與三層結構
B/S(Browser/Server)結構,即瀏覽器和服務器結構,其本質是三層結構C/S模式。它是隨著Internet技術的興起,從傳統的兩層C/S(Client/Server)模式發展起來的網絡結構模式。其處理流程可表示為:
三層網絡結構模式=多瀏覽器+單Web服務器+多數據服務器
三層結構的應用軟件模型可表示為:
表2 瀏覽器/服務器的三層結構模型
在三層結構中,作為一個應用服務器(又叫Web服務器),應用邏輯程序己從客戶機上分離出來。瀏覽器以超文本形式向Web服務器提出訪問數據庫的要求,Web服務器接受請求后,將其轉化為SQL語法,并交給數據庫服務器。數據庫服務器驗證其合法性,并進行數據處理,然后將處理后的結果返回給Web服務器。Web服務器再將得到的所有結果變成HTML文檔形式,轉發給客戶端瀏覽器,最終以Web頁面形式顯示出來。這是一種“瘦客戶機”的網絡結構模式。
2 數字化學習平臺需求分析
2.1 數字化學習平臺中常見困難與問題
2.1.1 學習管理方面的問題
基于課程的學習普遍的流程是預定學習目標、確立學習進度、按進度選擇學習內容和方式、檢驗學習成果。盡管學生是學習的主體,但教師無疑起到了明顯的導向作用。而在開放的學習環境中,很可能缺少預定的明確目標;而學習進度也是很難保證的;
2.1.2 知識積累與建構方面的問題
1)一些學習平臺所擁有的知識內容是僵化的。
2)交流區好象一個大水潭。什么水都往里倒,問答是不成體系的,一些好的文章、好的思想很快被湮沒了。
3)教師與教師、教師與學生、學生與學生的溝通仿佛是形式上的,讓人感覺到其中的隔膜。
2.1.3 在用戶專注性方面的問題
對于學習平臺的開發者來說,常常理想地認為,學生應該有使用數字化設備進行學習的充分的主動性和積極性,并過高估計了學生自己管理學習進度的能力。實際上,即使是成人,也常常感覺很難調控數字化環境中的學習,甚至會出現以下兩種極端情況:一種極端是沉迷于娛樂而遺忘學習的原初目的;而另一個極端是,由于資訊的爆炸性增長與缺乏管理,使學習者迷失,甚至引發心理問題。
2.2 我國農村現代遠程教育平臺的構建
1980年中央農業廣播電視學校的建立,是對傳統教育資源缺乏的有效補充,也是在農村教育這方面區別于傳統教育的一個嘗試。農村現代遠程教育平臺的構建是為了更好地推動農村教育的發展,這無論是從實際需求還是在長遠意義方面看,都是十分必要的。
由于農村教育培訓的主要對象是農民、農村青年,農村婦女,基層干部以及其他城鎮力量。數字化教材對他們來說是一種新的教學媒體。所以在建設上還應該注意:
1)進一步擴大對現有師資的培訓,提高他們運用數字媒體教學的能力;
2)加強數字媒體的宣傳,使農民認識、理解、接受數字技術;
3)及時了解農民的需要,掌握需求的變化,發揮資源共享的優勢,開發適合農民的生動形象的數字教材。
3 基于Agent的農村數字化學習平臺功能實現
數字化學習環境建設是農村數字化學習平臺建設工程的一個重要組成部分,目的是為農村師生建構一個先進、通用、能面向國際化教學的網絡教與學環境,使他們在多校區的網絡虛擬環境中能進行研究性學習、探究性學習、自主性學習。
利用教學數字化管理平臺 ,通過遠程教育管理系統預定遠程教育課,各教師在注冊了一個用戶名之后,便能夠登錄,即可查閱、下載網絡上包括電教館以及和教育網臺的各種資源,也可以向校本資源庫的教師個人文件夾中上傳各種文件,同時在該系統內預定遠程教育專用教室的使用及填寫上課后的各種信息反饋。學校管理人員通過本系統對學校每一位教師使用遠程教育資源及專用教室使用情況進行監控。
3.1 基于Agent的個性化遠程教學系統
系統中必須建立基本類Agent、個性化處理類Personalization Agent、服務器類Facilitator Agent等。基本類Agent主要偵聽環境中的事件,并通過Sensor/Effector對事件作出反應。服務器類Facilitator Agent主要登記活動Agent,并協助Agent相互通信。
本系統中的主要類有Student Agent,Teacher Agent,Administrator Agent和Personalization Agent。
1)類Student Agent:主要功能是提交學習者注冊時的信息以及學習者在學習某門課程中與本系統交互時產生的一些個人信息,Personalization Agent收到這些信息后,根據這些個性化信息,調整呈現給學習者的學習內容。。
2)類Teacher Agent:主要功能是提供課程內容,可以根據Student Agent對學習者個性信息的處理結果,通過Facilitator Agent向Teacher Agent發送請求,然后Teacher Agent向Student Agent發送符合該學習者個性特征的課程內容。
3)類Administrator Agent和類Personalization Agent:他們使用單獨的設計模式,確保在同一時間內只有一個Facilitator Agent和一個Administrator Agent的實例存活。
3.2 在線學習管理
學習系統支持基于學員個人能力的課件學服務在學子系統中指導模塊能根據學員的各類信息,分析學員當前所處的狀態,靈活的控制學員的學習內容,決定教學策略和方法。其具體的指導策略包括:
1)根據學員的專業及課程的要求,選擇相應的教學課件;
2)根據學員的學習進度,提供兩種學習模式,分別為:是繼續進行上次的學習;或是自行選擇教學內容;
3)根據學員的學習水平參數,安排相應難度的教學課件;
4)由教學計劃和教學知識點之間的依賴關系確定教學課件之間的順序。
3.3 表現層的實現
表現層的功能是對用戶接口進行設計,主要涉及到個性化界面的定制和XML的顯示。
1)用戶界面:表現層可以讓用戶自己選擇使用的語言、常用的工具條、定制個性化菜單顏色、字體等內容,通過針對不同用戶設計不同XSL來達到個性化效果。
2)用戶界面的XML顯示:HTML規定了統一的格式。根據用戶的不同需求,asp語句查詢數據庫并將結果替換成asp語句嵌入到HTML面中。
3)用戶注冊:用戶可以在登錄頁面中點擊注冊按鈕,進入用戶注冊頁面,填寫信息進行注冊。
4)用戶登錄:用戶通過注冊時使用的電子郵件和密碼進行登錄。若忘記秘密嗎可以通過電子郵件找回。
5)權限管理:權限管理分為三個部分:組策略管理、用戶組策略分配、組策略編輯。組策略管理負責策略的添加、命名和刪除。
6)課程管理:管理員或教師添加的課題參數有課題名稱、課題所屬專業、選擇圖像(課題的圖像標識)和課題的描述(對課題的相關簡介)等。
7)交流展示:學員可以將自己的研究成果在交流展示平臺上與其他學員進行交流,增進了學員之間的相互了解,也為日后相互之間的合作奠定基礎。
8)學習資料管理:在研究性學習平臺中,所有的資料都必須在學習資料管理頁面上傳,然后將鏈接添加到相關課程的下載欄目內供學員下載。
9)學習界面:用戶通過登陸后,可以進入學習平臺,搜索瀏覽自己所需要的內容。
3.4 數據訪問中間件
隨著信息技術的飛速發展和從事政務、電子商務的業務需要,企業、政府越來越需要把不同階段、不同技術構造的管理信息系統集成為一個更大的系統。這就要求應用系統具有多數據源訪問的能力。隨著電子商務、政務的不斷深入和擴展,新建的應用系統也要求具有更好的擴展性和伸縮性。此外,系統還應具有良好的封裝性及可維護性以滿足我們整合數據庫訪問的需要。數據訪問中間件卻可以很好地解決這些問題。
1)方便的數據源連接:在設計和實現信息管理系統時,我們希望盡量做到與使用的數據庫無關,即當后臺的數據庫發生變化時,不需要或者盡量少地修改前臺代碼。而在這一點上數據訪問中間件的應用給予我們很大的幫助。
2)管理數據庫連接:數據訪問中間件應完成的一個主要功能就是提供數據庫連接管理。用戶界面層不用直接與數據庫服務器建立連接,而是通過數據訪問中間件建立連接,并由中間件管理連接緩存。
3)管理數據庫訪問:當用戶需要對數據庫進行訪問時,首先通過數據庫連接管理模塊與相應的數據庫建立連接,然后由用戶調用數據訪問中間件提供的標準接口。數據訪問中間件將SQL請求轉發給相應的數據庫服務器,數據庫服務器執行SQL語句后,將得到的結果通過數據庫連接返回數據訪問中間件,再由它返回至用戶界面層。經過數據訪問中間件處理,數據訪問過程中實時出現的錯誤信息也將一起返回。
4)性能問題:數據庫是信息管理信息系統的核心單元,由中間件完成通信功能。硬件技術快速發展,但其價格反而下降,因此往往通過使用更好的硬件來提升性能問題。另外,當用戶數量較少時,由于中間件建立多個連接需要花費時間,是否利用中間件的連接管理功能對數據庫的響應速度影響不大,但隨著用戶數量的增多,采用中間件的連接管理功能所帶來的性能優勢就顯現出來。
3.5 基于B/S結構的系統性能改進
B/S結構相對C/S結構有優勢。同時B/S結構并非完美,其自身的特點也決定了B/S結構在管理信息系統應用中有一些需要克服的弱點。如:頁面頻繁刷新導致人機交互性下降。
首先要說明的是,頁面刷新是B/S結構特有的實現機制決定的,因為客戶端既瀏覽器基本上不處理業務邏輯,幾乎所有工作都交由服務器端處理,服務器端處理完畢后,再將結果發回瀏覽器端,重繪頁面,形成所謂刷新。所以,只要應用B/S結構就不可能避免頁面的刷新。但是,我們仍然可以利用一些技術手段來避免頁面頻繁的刷新,從而盡可能減少給系統的交互性帶來不利的影響。
下面僅列舉一例,來說明這個問題。
如Textbox的On change事件會引起頁面重新刷新,于是利用了以下的解決辦法,使得頁面不用刷新。
1)調用簡單的前臺腳本打開一個新頁;
2)把相關參數傳遞給該新頁處理(該新頁的前后臺均可處理);
3)處理后所得數據再用前臺腳本返回;
4)數據處理完畢后被打開的頁面自動關閉。
3.6 系統安全策略
系統安全性是指保護系統以防止不合法的使用而造成數據泄露、破壞或更改,系統安全性是涉及系統各個方面的全局性的問題。系統是一種可共享的資源,在開放共享的環境中,安全與開放共享即是制約,又是相互統一的。系統既是共享的資源,又要適當地保密。只有解決保密問題,才可能更好地實現共享。系統管理要求實行三點基本方針,即預防、檢測、恢復。在本系統設計和實現中系統安全性設計的策略主要由:1)權限控制;2)日志使用;3)規范輸入信息。
4 總結與展望
人類已經進入了網絡時代,網絡技術的飛速發展為遠程教育開辟了一片嶄天地,農村教育因其地處偏遠,教育資源能以跟上而成為普及教育的盲區。遠程教學技術的研究,正可以為農村遠程學習平臺的搭建提供一種可行的思路。隨著教學信息化日益成為現代教育發展的制高點,以技術改善教育環境,革新傳統教學模式,教學引入信息技術后給傳統教學模式帶來了巨大沖擊,必然對教學形式、方法、內容的革新與進步產生強大的推動作用。
基于網絡的遠程教育在我國的教育事業中有著廣闊的發展和應用前景。大力發展數字化教學對推動科技和教育的進步有著不可估量的作用。當然發展網上教學的關鍵并不是從物理意義上擴大網絡范圍,更應該重視改善現有網上教學系統的性能和模式。
參考文獻:
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出于本人任教學科的原因,僅發表對“1∶1”數字化學習環境下的小學信息技術教學的看法。
一、“1∶1”數字化學習的常見教學環境和基本教育思想
(一)教學環境
1.學生每人一臺Classmate PC。
2.無線路由器。
3.多媒體教室系統e-Learning Class、家長無憂等軟件。
(二)基本教育思想
1.變革師生的“教”和“學”的方式
利用CMPC和網絡,突現了學生學習主體地位,使實行分層式教學與個性化教學成為現實。在教學活動中,孩子們得到的是比知識更重要的獲取和加工信息的知識構建能力。
2.突破學習場所的限制
學生學習場所不再限于教室,通過特定的教育平臺,學生在任何地點(如學校、圖書館和家里)都能依靠CMPC進行合作學習,使之自覺進行反思性與創新性的學習。
二、“1∶1”數字化學習的常用的教學流程
通過學習上海一些學校(如洛川學校和麗英學校)的教學經驗(主要是語數英三科),并借鑒支架式教學和拋錨式教學模式的理念,我發展和設計了自己獨樹一幟的小學信息技術教學流程。
(一)因特網搭橋,課堂前置交流
對于數字化學習來說,前置性作業體現了數字化學習的環境特點:網絡化和計算機化。學生使用網絡和計算機學習的潛力很大,教師可以在設計知識支架、確定學習交流的方法和建立網絡交流共享的平臺這三個方面下工夫,讓孩子們在家里都能得師生的幫助。
網絡交流的工具很多,如Moodle、學校門戶網站、QQ群和MSN群。我校“1∶1”數字化學習實驗班的班主任韋老師別出心裁地使用校友錄來共享資料和文字交流也深得學生的喜愛。
(二)利用多媒體,匯報預習情況
為了鼓勵學生認真地投入前置作業的練習,我在課堂教學的設計時,刻意設置了預習情況的匯報,讓其成為一個承上啟下的環節。匯報的內容要求學生利用PPT作為輔助手段來展示,這有利于提高學生多媒體制作水平。我校實驗班經過近四年的訓練,學生利用PPT進行演說的水平遠超許多教師。
(三)創設情境,引入課題
信息技術是大多數學校的非統考科目,學生從主觀上有可能重視程度不高。在營造濃濃情境后,再引入課題,可以提醒學生理解所學知識的用途,并可以鼓動孩子們學習的激情。如《為“民俗風情游”設計導航》一課,我利用山歌和桂林山水圖片制作的旅游導游圖,營造出旅游特有的美妙意境,并教育孩子們努力學習。學生的情緒帶動起來了,對所學的內容充滿著好奇和興趣。
(四)借助網絡平臺,展示教學目標
這個環節可以向學生提供必要的支架,如范例、問題、指南/向導、表格、圖表等。在課堂之初,利用網頁提出教學目標,符合信息技術教學任務驅動教學法的要求。我的做法是做一個網絡課件學生一樣可以像訪問網站一樣,明確本課的教學目標。通過網頁來展示教學目標,學生可以隨時對比自己的學習進度。
(五)獨立探索,合作學習
學生了解教學目標后,就需要讓他們通過自己的努力,將預習的基礎發揮出來,根據教師的要求獨立地進行訓練。計算機很多知識需要直觀的指導,我一般采用跳躍式的演示,就是說不用從頭到尾的演示,只是就幾個難點進行特定環節的演示。這種折中的教學方式,有助于學生獨立學習能力的培養。
小組合作學習,是信息技術課堂學習的法寶。在教學中,我把每一列分為兩組,每組設一名組長。當大部分學生完成自己的獨立探索時,小組長組織學生交流,通過對比操作來交流學習,并找出最好的設計或是操作方法。比如《為“民俗風情游”設計導航》一課中,通過小組合作探究,一位同學發現將一個幻燈片里的含用返回導航頁超鏈接的動作按鈕復制到其他幻燈片時,還能保持相同的超鏈接屬性。這是教材沒有提到的高效方法。
(六)效果評價
評價的內容包括了技能操作、學習方法和學習態度(可以根據情況有所取舍或側重)。課前我將評價標準以表格的形式,讓學生利用網絡課件了解。教師引導學生將評價貫穿整個課堂過程,體現“重過程,輕結果”的思想。技能操作方面的評價最好借助學生展示和多媒體教室系統e-Learning Class的在線測試功能進行。評價過程中要引入競賽的機制,在學生自評和小組評價的基礎上,用五星或是紅花把每一個小組的成績在黑板上貼出來,最后得出優勝者,以營造熱烈的氣氛。
三、“1∶1”數字化學習的教研前景
2011年末,英特爾在上海舉行了“1∶1”數字化學習交流年會。在會上我注意到,大規模開展“1∶1”數字化學習的教學研究的地區,已經從上海、江浙一帶,輻射到許多非經濟發達省份。這一變化非常令人驚喜,我相信隨著類似于“電子書包”的項目鋪開,會有更多的教師投身于“1∶1”數字化學習的教學研究,從而使其整體教學水平得以提高。
【參考文獻】
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學科定位:注重能力 培養創新
在信息技術飛速發展的今天,世界各國對信息技術學科教學給予高度重視。普遍共識是:中小學信息技術教育對于一個國家和民族的意義在于,它是培養信息時代國家、民族發展所需競爭人才的關鍵,是蘊蓄國家核心競爭力的基礎。而對于每個受教育個體的價值在于,信息技術教育可幫助每個個體做好應對技術迅猛發展的信息時代的準備。
同樣,美國在2010年《國家教育技術標準》中強調,信息技術學科教學不能只關注技術層面的教學,更為重要的是,教師要善于運用信息技術支持對學生的創造能力和實踐能力的培養。
富媒體交互和物聯網的出現,帶來了傳統教學媒體所無法比擬的特性。這些特性能讓學習者利用合適的信息技術工具和手段,主動地獲得相關的信息,從而獲取解決實際問題的方法與策略。這使得學習者在學習過程中不僅掌握了信息技術知識與技能,更重要的是提升了信息素養和實踐與創新能力。因此,研究在信息時代下如何將網絡化、數字化、智能化有機結合起來,支持學生更好地學習,是很有價值的。
初步實踐:系統分析 初顯雛形
基于以上思考,我們就如何構建信息技術學科的數字化學習環境進行了初步的實踐與探索。我們以小學信息技術學科為落腳點,在一定范圍內進行了功能性調研,并以祝智庭教授的電子書包三層框架理論為指導,形成數字化學習環境雛形。該系統包含三個單元:學生端、教師端、教學服務中心。其中教師端、學生端都屬客戶端,支持教師的教和學生的學;教學服務中心為核心,全面支持教師端、學生端各項應用,包括資源存儲、信息推送、實時交互和數據分析處理等。
學生端包含四大模塊:電子課本、學具箱、學習中心和個人成長袋。其中,電子課本是核心,融入了電子教材、富媒體、學具及同步拓展資源,既方便學生課前自習,也滿足教師整班教學。學具箱是所有學具的集合,能幫助學生探究知識、理解概念、提升思維,如思維導圖、各類互動工具、編程工具(Scratch程序、LOGO程序)等。學習中心包括同步課堂、拓展學習。其中,同步課程服務學生課前、課后的學習,有效地解決學生差異性問題;拓展學習為學有余力的學生設計,是與本課相關的拓展性知識。個人成長袋記錄學生學習過程中的點滴,如練習獎勵、隨堂練習成績、電子作品、考試成績都會記錄在內,伴其成長。
教師端包含學生端的全部功能,此外還具有教學管理和課程管理兩大功能。其中教學管理中心可對教學設計、教學活動(分項目學習、論壇討論、小組合作、測評系統模塊)和教學資源(分閱讀類、多媒體、資源包模塊)進行管理和編輯。通過教學管理可有效組織課堂教學,對課堂同步資源進行實時推送,學生登錄后就能接收到教師提供的教學資源。課程管理中心則主要包括學生管理和成績管理兩部分。
作為教學服務的基礎平臺,教學服務中心端主要提供了教學管理和課程管理功能。教學管理主要包括師生的基礎信息、成績數據統計等。課程管理主要分為兩類,一類是靜態資源,包括閱讀性資料、多媒體素材、工具資源等;另一類是交互教學活動,包括作業模塊、論壇交流、項目學習、測評模塊等。在課程管理中,所有模塊都由教師進行設置,學生端會隨之變化;不同教師、不同的教學課程資源及課程設計,對應的學生端也會有所不同,這樣既實現了以教師為核心的班級化特色教育,又和學生端保持相對一致。
三大單元相互協調,全面支撐著整個數字化學習環境,其中最主要的是學生端,它以電子教材為主,加入學具盒和教學服務兩大模塊。這樣的設計既能滿足學生在課堂中的班級化學習,又實現了自主個性化學習。同時增加其多媒體性、交互性和即時通訊,有效拓展了學生的學習時空。下圖是我們設計的電子課本結構圖。
從圖中可以發現,我們的數字化學習環境不僅是簡單的教材電子化,而是將它變成一個“能說話”、“會回答”、“善交流”的課本,并且融入學具、教學資源、教學活動和通訊等功能,形成一個綜合、多元的學習活動載體。問題提示、動畫演示則可幫助學生更好地理解問題和強化記憶,從而輕松攻破知識難點。
應用實踐:啟迪智慧 點亮課堂
課堂實踐是檢測效果的最好方法。為此,該系統成型后我們開展了多次課堂實驗,姑蘇區骨干教師在蘇州市范圍先后執教了《重復命令》和《過程的修改與調用》兩節課,在教學中具有以下優勢。
1.實時幫助,告別困惑。在教材的重點、難點處都應設置“小幫助”,當學生在自主學習的過程中碰到疑問時,只要點擊“小問號”——幫助文件即可。這些幫助可由音視頻、動畫組成,很好地解決了學生對知識點的困惑。由于學生具有個體差異,他們碰到的困惑有所不同,這樣就可以讓其根據切身需要來選擇,在這樣的環境下也培養了學生獨立思考、解決問題的能力。
2.互動交流,集思廣益。交互、互動理念的引入實現了一些在傳統教材中無法呈現的功能。如難點解答、智能判斷等,最重要的是它的實時交互性,實現了師生和生生之間的多重“互動”。如學生遇到困難時,可通過推送功能將自己的錯誤程序以圖片方式上傳到教師端,教師可以將“疑難雜癥”與學生共同分析,大大提高了教學效果。
3.點滴記錄,多元評價。根據學習內容的需要,在電子課本中會有相應練習。當學生完成練習后,系統會給予評價。若答錯了,會有鼓勵的話語,激勵學生再次嘗試;若答對,則會給予肯定,加“”予以鼓勵。另外,學生也可上傳作品至平臺,與同學互相交流閱覽,并能相互給予評價,學生登錄平臺后在學習中心便可看到自己獲得的所有成績,教師也能關注到每一位學生的情況。
4.既是學具,又是教具。不僅滿足了學生的學,也滿足了教師的教。學生可根據自己能力選擇不同梯度的練習,做到擇材自習;學具的調用,豐富了知識與概念獲取的方法與途徑,加強了學生知識的內化和促進了學生思維的發展。
總結反思:找出關鍵 提升亮點
在開發與實踐的過程中我們發現,“資源量大、技術新穎”往往被視作為其優勢,其實不然,信息時代的海量信息會把孩子嚇倒,讓孩子更為疲憊。只有將有效的知識進行合理篩選,才能符合孩子的認知特點。另外,只關注技術層面的開發是遠遠不夠的。為學生構建數字化學習環境的最終目標是讓孩子學得更好。不是所有的先進技術都適用于孩子,孩子的生理、心理都有其特殊性,因此在操作習慣、易用程度、呈現方式上要基于教育學、心理學等理論,符合學生的認知特點。
在呈現方式上要注重媒體的多元性,要選擇合適的媒體豐富學生的課程資源,增強學習的趣味性和層次性。在課程內容的編排上,要用現代信息技術手段培養孩子的高級思維能力、實踐應用能力,盡可能給學生以真實的任務,讓學生在解決實際問題的過程中,自然地運用信息技術獲取信息、分析調試,最終形成作品。
在該環境下教師要改變以往的教學方式,必須采用“先學后教,少教多學”的教學方法,但也要鼓勵學有所長的學生利用系統提供的各類拓展資源挑戰自我,讓每一位孩子都有不一樣的發展。
關鍵詞 終身教育;web技術;數字化學習平臺;社區教育
在全面教育和終身教育體系迅速推進的今天,如何利用現有的網絡技術和計算機技術建立適合社區居民學習的數字化學習平臺有著重要而且深遠的現實意義。社區居民的信息素養參差不齊,學習方式多種多樣,而且原先構建的基于教學的學習系統不再適用于現今的終身教育在全民的推廣。因此如何建立滿足多種需求,基于學員個性化的數字化學習平臺成為現實必須解決的重要問題。
1 終身教育背景下的數字化學習呈現的新問題
1.1新的資源和工具組織無序化:隨著教育資源的多媒體化,不斷有新的令人眼花繚亂的數字資源庫涌現,在資源的組織、設計和傳播上也百花齊放,但對于社區居民在選擇這些形式多樣,功能迥異的資源上難免有些為難。同時這些資源雖然種類繁多,但缺乏系統性和權威性,不少還有錯誤、還注入了廣告甚至惡意病毒,雖然好看但實用性不高。因此居民如何能在浩瀚的資源海洋中找到自己的方位,利用好手中的資源則成為一個亟待解決的問題。好的數字化學習平臺應該引導用戶掌握瀏覽、查找、判別、追溯相關的信息,甚至能夠自動完成資源的合理選擇和學習工具的有效匹配,讓用戶真正享受數字化學習平臺的實效和功能。
1.2缺乏科學的評價策略和方式:雖然對于傳統的課題環境而言,開發出來的評價工具是非常有效的,但是在依托數字化教育的時候,由于其自身的特點和局限性,評價總是無法做到一對一和實時到位。由于學習者身處不同地域、學習時間和習慣,利用不變的評價工具和模式去評測每個人是不公平的,因此如何形成科學有效的評價標準,如何公正可靠的開展評測等方面的問題,阻撓著數字化學習平臺的推廣。
1.3數字化平臺需體現信息道德素養:互聯網使使用者獲得了共享、自由、平等地使用資源的能力,但正由于信息獲得渠道多樣,源頭復雜,信息是否包含不符合社會文明的內容,是否因為使用和享受這些資源而付出了過高代價。除此之外對網絡教育資源的利用過程、道德行為等都未嚴格規定。因此需要信息和系統使用者能正確鑒別相關信息的真偽,做符合信息道德的事。但這對于社區居民來說是一個非常困難的工作,因此設計的學習平臺要利用系統的功能模塊不斷強化信息道德概念,并利用技術手段來規范和健康有序地使用平臺資源。
2 社區數字化學習平臺建設可行性分析
目前,社區所覆蓋的區域內有不少教育單位、圖書館和企業,有充足的教育資源可以使用。同時,在街道黨委的指導和領導下,投入必要的建設資金分階段進行數字化學習港的建設。參與建設和管理的人員一般都長期從事相關信息化和教育管理工作,在教育專家和行業專家的指導下,能完成平臺的建設。在實施過程中爭取政府相關職能機關的人力、物力和財力的支持下,引入教育智庫和教師,在自動化系統的輔助下開展平臺的運營,因此,具有現實性和可操作性。
3 社區數字化學習平臺構建目標
學習平臺利用Web技術構建以學習者為中心并具有一定個性化、開放性、參與性的在線教育平臺。通過創設的教育信息接口來共享整個區域的教育信息資源,在有償服務等機制的促動下可以享受到最好的網絡教育服務,提升社區內的居民的信息素養。
4 社區數字化學習平臺各功能模塊設計
下面對所要構建的平臺的各個主要模塊的結構及其相關模塊的功能進行詳細的闡述。
4.1個性化學習模塊:個性化學習模塊可以由學生根據自己的實際學習情況自主選擇學習模塊、選擇學習時間并利用系統向導生成個性化的學習計劃。這樣就可以解決異地異時學習的問題。該模塊有課堂視頻教學子模塊、資源子模塊、評價子模塊、現場廣播指導子模塊和團隊協作子模塊等。
4.2資源庫模塊:通過數字化學習平臺的教育網絡接口,使學習者可以快速鏈接國內外的圖書館,在購買相關服務的基礎上,查詢相應的信息和資源。并設置如下子模塊:學科研究資源子模塊、考試考證資源子模塊、休閑娛樂子模塊和培訓子模塊。學科討論模塊、學科資源共享模塊、學科導航模塊、學科化聯合服務模塊、學科信息定制模塊、學科新聞聚合平臺模塊、在線幫助模塊。
4.3模擬訓練模塊:該模塊由精心設計的多媒體虛擬仿真系統所組成,可以讓相關學員選擇課程的時候在自主訓練的時候能夠身臨其境,通過真實的案例結合逼真的多媒體呈現和操作系統來檢驗、考核使用者。同時包含在線平臺教學人員,這些人員按照學科進行了分組和分類,其角色即為網絡教師,可以遠程參與探討、答疑解惑和組織遠程討論和學習會議等。針對難以回答的問題,管理人員會存儲這些問題,反饋給系統智庫的專家求解,并及時反饋給學員。
4.4信息模塊:該模塊主要用來向系統平臺用戶相關的信息,包括必選和可選信息。必選信息主要針對需要在規定時間內完成特定學習任務的學員,系統會將學習要求和學習通知發送到學員的系統平臺郵箱內。而可選信息則為額外的信息,如培訓講座、軟件下載、新產品試用等。
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收稿日期:2016-06-06
定稿日期:2016-07-08
論文摘 要:對外漢語寫作教學較之其他技能的教學研究數量較少,隨著漢語教學的全面發展,這一領域逐漸受到關注。擬將數字技術、網絡學習的理念引入漢語寫作訓練,探討如何利用網絡寫作的學習模式消除學習者的畏難情緒,提高寫作技能。
漢語寫作技能專項訓練雖然重要,卻常常被學習者忽視。一項對中山大學、暨南大學、廣東外語外貿大學印尼留學生的調查顯示,除了部分希望獲取學位的學生表示出對“漢語寫作”有興趣外,大多學生都不愿意在寫作方面下工夫。(郝紅艷,張念,2005)這種學習者中普遍存在的消極態度必然導致寫作教學工作開展得步履維艱。早在1996年,呂必松先生就針對漢語寫作課存在的詬病提出:“在通常情況下,筆頭表達至少需要兩個條件,一是想寫,二是能寫”,而一直以來作為寫作教學主要教學手段的命題作文,“往往是跟這兩個條件相違背的,因為老師出的題目不一定是學生想寫的,即使想寫,在初級和中級階段也不具備自由表達的能力。”因此,如何讓漢語學習者在自然的狀態下寫出自己真實的生活狀態,如何激發學習者的寫作熱情并使其實現完整表達,是漢語寫作教學目前要解決的現實問題。
信息技術的高度發展給我們提供了多種多樣的選擇,也提供了進行教學改革的機遇。2003年,何克抗教授引進了“混合學習”(blended learning)的概念,“混合學習”主張把傳統學習方式的優勢和e-learning(即數字化或網絡化學習)的優勢結合起來,利用超文本的整合性和網絡傳播的互動性激發學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。“技術不僅僅是手段,技術是一種展開的方式。”隨著計算機和網絡技術的發展,以電腦作為寫作工具,以因特網作為寫作、傳播媒介,利用數字技術構建對外漢語網絡寫作的學習模式是當下值得關注和研究的課題。
一、網絡寫作的非物質性便于學習者自然、隨意地寫作
大多數學習者在運用第二語言進行筆頭表達時,都會有一種如臨大敵之感。這種感覺不僅僅源自于有限的語言能力對思維的羈絆,而且由于以紙張為載體的文稿能夠真實地反映出學習者的寫作過程(包括邏輯上的調整和內容上的修改),所以,學習者往往在手寫表達時更慎重、更緊張。
傳統筆紙寫作要求學習者必須嚴格遵守文字表達的線性邏輯。一旦詞語由頭腦中的形象轉變為紙上的文字,就具備了物質性,成為真實具體、冥頑不靈的客觀實在。正因如此,學習者對于紙質文本的修改往往建立在對原有文字的抗爭和拒絕之上——涂抹或圈除不適合的文字,在旁邊加上替換的詞語。也正因為紙面大小的限制,容不下蔓延的思緒,受不起肆意地涂改,所以學習者下筆之前常是凝思勾畫,在心中先行醞釀。
相較于紙筆寫作的“意在筆先”,網絡寫作基本上實現了文字對思想的同構再現。
網絡寫作依賴電腦操作而完成。隨著手指在鍵盤上快速敲擊,對電腦發出指令,學習者可以將頭腦中的語句直接以磷光體像素的形式反映在顯示屏上。而顯示屏上顯現的字符不過是暫時存儲的密碼,學習者可以根據需求隨時對其進行修改,刪除、改寫、插入即時發生而不著痕跡。換言之,網絡文本僅僅是學習者寫作結果的展示,而與寫作過程是百般糾結還是兔起鶻落沒有任何關系。個體的痕跡從寫作中全部抹去,正像德里達所指明的那樣,電子寫作中產生的文本具有非物質化與反邏各斯中心主義的特點。因此,電腦環境下的寫作與說話十分類似,學習者頭腦中的語言、書寫、顯示屏上顯現的字符同步發生、合而為一,網絡文本成為對于思維著的整體進行的變幻不定的模擬。于是,學習者可以卸下因語言能力有限而造成的思想上的包袱,在電腦環境中自由地表達自己,對不足意之處反復修改、編輯,使隨意適心的寫作成為可能。
二、網絡寫作環境的真實性有利于學習者積極主動地建構知識意義
建構主義學習理論強調學生在教與學過程中的中心地位;強調徹底摒棄教師一言堂的傳統教學模式,將學生由知識灌輸對象轉變為信息加工的主體,由外部刺激的被動接受者轉變為知識意義的主動建構者。隨著信息科學腳步的邁進,“網絡現代教育的特征為建構主義學習理論提供了技術層面上的支持,其學習環境與建構主義學習理論所主張的學習環境相一致,體現了學習的自主性、情景性和社會性。”(李新民,2006)在創建建構主義學習模式上,利用現代化教學技術、實施網絡環境下的學生自主學習和教師輔導相結合的教學模式不失為一種有效途徑。運用媒體技術將漢語作為第二語言的寫作學習,大致可以通過以下四個步驟完成。
1.創設情境。新學期開始,首先向學生介紹寫作教學的總體計劃和學習策略,并將由教師預先在局域網或互聯網創建的論壇介紹給學生。教師可以鼓勵論壇中的每位學生彼此關注,形成圈子,第一時間捕捉其他同學的言語信息做出反饋、展開交流,使學習能在和現實情況基本一致或相類似的情境中發生。
2.確定主題。教師根據學生群體的基本情況及關注視角,選擇出與當前學習主題密切相關的真實性事件或問題,發放與主題相關的背景資料,讓學生面臨一個需要立即去解決的現實問題。教師在向學生提供討論主題的同時,將與討論主題相關的目標詞語、常用句型等一并展示給學生,鼓勵其發言時使用本學期課本中新學的詞匯。
3.協作學習。教師和學生約定好上網互動的時間、時長,鼓勵學生由寫短句開始,最終實現段落表達,鼓勵學生提出自己的觀點、回應或質疑其他同學的看法,抑或就語言問題向其他同學求助、指出其他同學表達上的語法錯誤等。通過觀點交鋒的形式,重在培養學生充分表達思想的習慣,努力讓學生把想說的說出來。
教師根據學生在網絡討論時出現的問題和反饋意見及時總結和調整計劃,根據實際情況的變化將討論主題集中在學生最為敏感的話題上。每個主題以一周為周期。周期末,教師整體評估學生參與網上交流的表現, 集中講解寫作技巧和普遍性、典型性的語言問題,并鼓勵學生繼續下一個主題的討論。
4.效果評價。討論結束后,學生以書面作業的形式將討論的情況與內容整理好上交給老師。由此,學習者能夠充分鞏固和強化討論時已涉及的詞匯、用法,利用有關經驗的同化或重組實現對新知識意義的建構。
“學習環境是學習者在開展學習活動的過程中賴以持續下去的情況與條件。具體到網絡環境下的協作學習環境就是指利用計算機和網絡通訊等技術構造的、提供各種學習條件以支持個性化學習,并促進學習者交流合作以完成學習任務的虛擬學習場所。”(謝舒瀟、黎景培,2002)互聯網能夠為語言學習者提供無焦慮的寫作環境,能夠給予學習者最真實的交際場景及各種可理解的目標語使用實例,基于任務的實時網上互動能夠加強意義的協商,激發學習者創作的興趣。因此網絡寫作是提高學生寫作能力的理想中介。
三、網絡寫作媒介的多樣性宜于學習者擴大寫作視野、豐富寫作內容
傳播學者普遍認同,網絡傳播集歷史上的一切傳播方式:人際傳播、群體傳播、組織傳播和大眾傳播于一身;將傳統中分置于不同媒介的符號,如文字、聲音、圖畫整合在一處。因此,利用網絡載體的寫作訓練必然具有多樣性的特點。
傳統寫作認為:寫作是人類運用文字、符號進行記錄、交流、傳播信息的語言活動,是排除圖像、聲音、動畫等多媒體符號的創作過程。而網絡環境下,學習者的寫作成果已經不是單一的文字文本,而是融合了表格、圖片、動畫、音頻、視頻等多種符號的多媒體文本。論壇寫作時,學習者可以根據需求插入上述媒介符號作為文本內容的補充,既豐富了寫作內容,又使寫作過程生動、活潑起來。
另外,網絡文本的超鏈接功能擴展了寫作的內容、延伸了學習者之間的關系。所謂超鏈接是指包含在每一個頁面中能夠點擊進入其他頁面的鏈接信息,用戶點擊鏈接而跳轉到它所指向的頁面。通過這種方法可以瀏覽相互鏈接的頁面,拓展閱讀的空間,增加寫作資料的儲備,進而擴大寫作視野、實現完整表達。教師在向學生提供寫作背景資料時,可以將資料中的語言點講解和補充說明設置為超鏈接的形式,一方面不會破壞背景資料的完整性,另一方面也保持了頁面的整潔美觀。同時,學習者也可依照語言能力的不同選擇是否需要超鏈接的幫助,使量體裁衣、因材施教的學習理念落到實處。就學習者而言,超鏈接為漢語寫作者交流思想、反饋信息提供了跳轉閱讀、實時交流的可能。網絡文本是一種非線性的網狀結構,沒有固定的順序,不要求讀者必須按照固定的順序閱讀,因此,論壇交流過程中,學習者可以任意選擇閱讀的頁面對任意內容進行回復,打破傳統寫作從文字到文字、從開頭到結尾、從書面到書面的線性寫作形態。
結語
現作理論認為,寫作是一種高級認知活動,是一種“發現意義的過程。”應用數字技術構建對外漢語網絡寫作的學習模式正是引導寫作主體去傳播信息、表達思想、發現意義。此種模式下的漢語教師應充分認識到角色的轉變,關注學習者表情達意的邏輯思維,培養漢語書寫邏輯形式。此外,教師應當培養并具備網絡環境下對學習者的寫作行為進行監控和評估的能力,督促學生用目的語持久參與評說與討論,鼓勵學生用已學或正在學習的詞匯表達,對詞不達意、內容空洞、銜接不暢的作品給出適當的意見和修改參考。
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關鍵詞:數字電子技術;理論教學;實驗教學;課程設計
引言
《數字電子技術》課程是電氣類、信息類等相關專業一門理論性和實踐性都較強的專業基礎課,隨著科技的發展,教學改革的不斷深入,對《數字電子技術》課程的教學也要適應社會對培養高素質人才的要求,合理安排教學環節,精心設計教學過程,認真完成對該課程的基礎理論教學、實驗教學和課程設計教學,培養出兼具扎實的基礎理論知識以及實際的分析問題和解決問題能力的應用型、復合型人才。
一、基礎理論教學方面,改善教學效果
《數字電子技術》課程的基礎理論教學是該課程的教學基礎和核心,將直接影響后續的實驗和課程設計教學,為了使學生充分掌握該課程的基本概念、基本理論等內容,要從教學手段的優化、教學內容的設計以及教學方法的改進上來提高教學質量,改善教學效果。
1.1教學手段的優化
傳統教學主要是講授式,以填鴨式的方式使學生很被動的接受知識,教學效果不理想。隨著多媒體技術的不斷發展,已經越來越多地使用傳統教學與多媒體相結合的教學手段,極大地吸引了學生的注意力,激發了學生的學習興趣。《數字電子技術》課程的顯著特點是內容多、信息量大、圖表復雜多樣等,使用多媒體課件將這些內容生動形象的動態顯示出來,既大大節省了傳統教學中板書的時間,還使學生輕松、靈活地理解所學知識,達到事半功倍的效果。
1.2教學內容的設計
《數字電子技術》課程的教學內容較多,且邏輯性很強,必須要合理安排各教學模塊的授課次序,循序漸進,有層次地因材施教。教學內容的各個模塊處于不同層次,只有以前面的模塊為基礎,才能學習掌握后面的模塊,例如,只有掌握了組合邏輯電路和觸發器的內容,才能夠繼續學習后續的時序邏輯電路部分,它們之間具有承上啟下的銜接關系。另外,由于該課程的應用性和實踐性,教學目標注重對集成電路和芯片的使用,因此在對教學內容的選取上,要淡化各類電子器件內部電路的分析,突出中、大規模集成電路的外部特性和應用,提高該課程的教學效果。
1.3教學方法的改進
在教學過程中,學生普遍反映《數字電子技術》課程的基礎理論教學太枯燥、難學懂,為了提高學生的學習積極性,在課堂中引入問題啟發式教學和案例教學的方法。問題啟發式教學是采用創設問題的方法引導學生思考、探索、求證,加強師生之間的互動,激發學生學習新知識的主觀能動性。為了進一步提高學生的學習興趣,還可以采用案例教學。例如在講授時序邏輯電路時,通過介紹交通燈控制的應用案例,使學生了解數字電路的基本組成部分,以及各類集成電路芯片的使用,激發學生的好奇心和求知欲,改善了課堂效果。
二、實驗教學方面,提高應用能力
《數字電子技術》課程的實驗教學是該課程必不可少的教學環節,是培養學生實際應用能力的重要途徑。通過實驗教學與基礎理論教學的穿行,使學生在學中做、做中學,將理論知識與實際相結合,不斷提高學生的應用能力。為了提高實驗教學的效率,更好地培養學生的實際應用能力,要不斷改進和提高實驗內容和實驗手段。
2.1實驗內容的調整
《數字電子技術》實驗包含驗證型和設計型,在基本完成實驗教學內容的基礎上,要適當地減少驗證型實驗,增加設計型實驗的內容。驗證型實驗無需自己設計,對選擇的集成器件進行連線,根據輸出的結果驗證器件的功能效果。例如驗證TTL集成與非門74LS20的邏輯功能。這類實驗只能培養學生動手操作設備或器件的能力,使學生具備基本的實驗技能。而設計型實驗需根據要求的邏輯功能,設計出邏輯電路圖,然后選擇合適的集成器件,連接電路并調試運行其功能。例如設計三輸入多數表決電路的實驗。該類型的實驗既能培養學生分析和設計電路的能力,還能提升學生的創新意識,加強學生應用能力的培養。
2.2實驗手段的更新
常規的實驗教學都是在硬件設備上完成的,隨著微電子技術和計算機技術的發展,軟硬并重的實驗教學平臺被不斷采用。Multisim軟件提供了大量豐富的虛擬器件,具有強大的仿真功能。在實驗中引入Multisim仿真軟件,既大大提高了實驗效率,還能培養學生自主學習的能力和應用能力。
三、課程設計教學方面,加強綜合素質培養
《數字電子技術》的課程設計教學是該課程一個很重要的實踐教學環節,與實際生活有著緊密的聯系。課程設計教學是通過指導學生查閱文獻、選擇方案、設計電路、模擬仿真、制作實物、調試運行等過程,使學生循序漸進地獨立完成數字電路的整體設計,培養學生的綜合應用能力、動手能力、創新能力以及運用理論知識分析問題和解決問題的能力。
以數字電子鐘邏輯電路設計為例,要完成該課程設計題目,首先要明確其設計要求,根據要求確定需使用的器材,然后進行整體方案的選擇,設計各單元電路,連接構成完整的數字電路,使用Multisim軟件進行模擬仿真,最后購買可用的器材,焊接搭建成實物,演示運行,實現設計要求的全部功能。通過指導學生完成以上一系列的任務,使學生在設計的過程中,掌握通用數字電路的設計方法,鞏固和加深對基礎理論知識的理解,進一步提升基本實驗技能,訓練對數字電子產品制作的動手能力,進而提高學生獨立思考探索、分析解決實際問題、科學創新的綜合分析設計能力,加強了學生綜合素質的培養。
結語
總之,通過以上對《數字電子技術》課程各方面教學的分析,改善教學之路還很漫長,需在長期的實踐中不斷積累和完善,開發學生的智力,挖掘學生的潛力,為培養出適應社會發展的高素質人才繼續努力。
參考文獻:
[1]閻石.數字電子技術基礎(Ver5)[M].北京:高等教育出版社,2006(05).
[2]郭玉華,龐學民,岳彩青.“數字電子技術基礎”理論實踐一體化教學改革初探[J].中國電力教育,2012,(14):69-70,72.
[3]劉銀萍,王晗.數字電子技術實驗課程的改革與探索[J].實驗科學與技術,2010,8(5):105-107.
1根據教學實際,合理安排時間根據教學大綱,本課程設計安排兩周時間,具體安排如下:1)理論設計,確定預設計方案:3d。要求畫出框圖,總體邏輯電路圖,提出元器件清單。
2)安裝調試,改進完善:5d。要求在規定時間內安裝調試完畢并達到技術指標,布線要求可靠并盡可能整齊,集成塊數量要求盡量少。
3)撰寫設計報告:1d。根據設計過程、設計結果撰寫設計報告,并且行文格式要符合規范要求。
4)驗收電路:0.5d。各組裝調好的電路經老師、組長驗收其完成情況,包括功能、布線工藝、集成塊數量。
5)總結交流:0.5d。在分組總結交流的基礎上寫出課程設計總結報告(1周后交),必要時可以組織一次全班性的交流。如果集中進行設計實踐,元件充足,這樣的安排無疑是比較合理的。但由于一個學期往往同時開設多門課程,有許多課程又無法集中安排,這樣給排課帶來困難。由于事先又無法準確知道設計需要哪些元件,學校無法預先備有充足元件,而元件的購買在我們這里也無法在很短的時間內買到。因此,在實際教學中我們把時間分散,通常是在一個學期或半個學期內完成,每周有固定時間讓老師指導學生進行設計,并進行答疑。這樣學生能自由利用空閑時間進行電路設計,到實驗室制作PCB板,得到實踐鍛煉的機會就大大增加了。
2明確設計要求,讓學生心中有數
要求學生利用已學過的數字電子技術基礎知識,充分發揮主動性,自行設計電路,自擬實驗方案,最后完成電路設計、實驗、測試、撰寫設計報告等全部工作。具體是:
1)根據設計任務、技術指標對課題進行分析;通過查閱資料、理論計算,得到設計方案;選擇元器件,搭接線路,實現方案;分析實驗結果,寫出設計總結報告。初步掌握典型數字電路的試驗、設計方法。
2)通過對典型數字電路的設計和仿真,掌握利用EDA技術分析和設計電路。3)通過獨立思考問題、查閱工具書、參考文獻,尋找解決問題的途徑;掌握常用基本電路的調試、測試的一般規律、常用測試儀器儀表的使用;對設計結果獨立進行分析、評價,培養自學能力和獨立分析問題、解決問題能力。
3切實加強各個實踐環節,實現教學目標
數字電子技術課程設計是一個循序漸進的過程,這一過程中每一個階段的成功與否對下一階段及整個課程設計是否達到預期效果起著非常重要的作用[1]。因此每個環節都要十分重視,切實做好。
3.1講解指標,明確方向
利用一定的時間給全體學生講解教師擬出的每個題目的設計技術指標與要求,讓學生充分了解題目設計的性能、指標內容及要求,以便明確設計應完成的任務。同時向學生介紹題目設計的大概思路、基本步驟和方法,這樣使學生明確設計的目標和方向。
3.2雙向選擇,確定題目
在課程設計教學中,可由學生自己選擇課題、自由組合,給學生以更多的時間和空間,有利于學生個性的發揮和創新能力的培養。實踐證明,只有學生對課程設計的內容感興趣,才會產生解決問題的興趣,才會轉化為學習的動力[2]。為了有效杜絕雷同現象,鍛煉每個學生的動手能力,我們擬出了16個參考題目。先讓學生根據自己的知識水平、興趣愛好、掌握資料,選擇題目;然后老師根據具體情況裁定。一般來說每個教學班大約35人,這樣每個題目2~3人,并且要求學生設計電路時,可以發揮創新能力,在完成老師提出的功能基礎上,可以進一步拓展電路的功能或提高電路的性能。另外,相同的題目可用不同的芯片來實現,這樣學生設計內容雷同的機會就大大減少了。我們所出的題目幾乎覆蓋了數字電子技術各個知識面,從基本的中小規模集成電路,到隨機存取存儲器都包括在內,從數字鐘、搶答器、交通燈到頻率計、電壓表、彩燈控制,這些課題既有知識性,又有實用性和趣味性。
3.3仿真設計,確定方案
EDA技術為分析和設計數字電路提供了一種全新的現代化的方法[3]。電路仿真是利用EDA系統工具的模擬功能對電路環境和電路過程進行仿真[4]。利用仿真軟件輔助電路設計,提高了設計的成功率,調動了學生的興趣和積極性。重要的是學生可以利用該軟件進行自主創新設計,通過軟件仿真模擬,進行各種測試分析,修改和完善自己的設計,從而大大提高學生電路設計水平和分析問題、解決問題的能力,激發他們的創新意識[5]。因此,我們先讓學生根據選定題目的技術指標和要求,在計算機上進行仿真設計。有時實現同一功能,往往可有多種方案,這就要求學生從功能、性能價格比、實現的可能性等角度出發綜合考慮,最終制訂合理的設計方案。
3.4購買元件,檢測參數
學生根據自己的設計方案,定出元件清單,上報老師。老師根據實驗室的情況,確定購買的元件,進行采購。對于中規模集成電路,我們通常利用購買管腳座和共用芯片的方法,也就是學生搭建電路時,焊接的只是管腳座,芯片可反復使用,這樣既可節約經費,也可避免因某些學生焊接技術差而損壞集成芯片。學生拿到元件后,必須對元件進行檢測,杜絕把參數不符合要求或已損壞的元器件焊接到電路中,進一步提高了學生檢測、判別元器件好壞的能力。
3.5焊接元件,搭建電路
學生根據設計方案在萬能板上進行焊接搭建電路,在裝配電路的時候,一定要要求學生認真仔細、一絲不茍,不要出現錯接或漏接,杜絕假焊、虛焊,以避免出現人為故障。同時要求元器件在線路板上的排列規范,疏密合理,美觀科學。
3.6通電測試,完善功能
焊好電路后,在老師的指導下進行通電測試,看是否達到功能指標。對某些較復雜的電路可以先對各單元的電路分別進行裝配調試,達到指標要求之后,再聯系起來統調。學生在課程設計中出現了故障和問題,要善于用理論與實踐相結合的方法,去分析原因,要學會區分是由于接線錯誤造成的故障還是由于器件本身損壞而造成的故障,這樣就可能較快地找出解決問題的方法和途徑。在課程設計過程中,還會出現一些預先估計不到的現象,比如電路的接法沒有錯誤,電路仿真也成功,但就是不能實現電路的某些性能指標,這就需要改變某些元件的參數或更換元器件,甚至需要修改方案。
3.7反思過程,撰寫報告
作品完成后,每個學生必須認真根據自己的設計方案和設計、檢測過程,撰寫設計報告。報告必須完整,它包括了技術指標、方案的設計、參數的計算、元器件的選擇、流程框圖、原理圖和裝調測試中遇到的問題分析與解決方法及實驗結果分析、收獲、體會等內容[6]。同時要求設計報告的行文排版要符合規范要求,這樣可提高學生的科技寫作能力、方案表達能力。
3.8充分準備,答辯驗收
每個學生必須做好驗收答辯的準備,按時答辯,檢測驗收,最后上交作品和設計報告。在驗收環節上,我們采用了答辯形式,效果很好,使學生加深了對設計的理解,熟練操作,增強技能的目的,同時,提高了表達能力,為今后的畢業設計以及工作提供了一次鍛煉機會[7]。
4完善考核體系,合理評定學生成績
建立嚴格的實踐考核與成績評定體系,可以有效地增強實踐指導教師的責任感,公平、公正地評價學生的實踐能力,提高了學生對實踐課程的重視程度。對于數字電子技術課程設計我們采用了下面的評分標準:
1)設計成果(PCB板)質量,占總成績40。主要考查學生電路設計的難易程度;電路的設計是否規范合理、美觀;電路的連接、調試方法是否正確;電路的性能是否能夠達到設計的要求。同時,要求學生在設計過程中,要從生產實際和現有條件出發,力爭做到制作的項目具有較高的性價比。
2)設計總結報告,占總成績30。提供設計報告,包括方案論證、元件清單、原理圖、存在問題、解決方法、調試步驟和數據分析等;書寫、排版是否規范。