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一、大數(shù)據(jù)技術

大數(shù)據(jù)技術是一種新型技術，其應用領域比價廣泛，并且取得一定的成績。大數(shù)據(jù)技術在實際的應用過程中，根據(jù)各個領域的需要，大數(shù)據(jù)技術也不斷在更新，以適合現(xiàn)代社會發(fā)展的需要。大數(shù)據(jù)技術主要用數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析領域中，能對數(shù)據(jù)進行科學整理、處理、提高數(shù)據(jù)的利用效率，互聯(lián)網(wǎng)+時代，各個領域工作基本都離不開網(wǎng)絡，網(wǎng)絡時代數(shù)據(jù)量增多，如何科學有效的進行數(shù)據(jù)處理，提高數(shù)據(jù)的利用效率，這是需要解決的問題，大數(shù)據(jù)技術的產(chǎn)生，對數(shù)據(jù)的處理起到重要作用。

二、大數(shù)據(jù)技術應用前景

大數(shù)據(jù)技術是一種新型技術，具有廣泛的應用前景，尤其在數(shù)據(jù)分析領域中，對提高數(shù)據(jù)的利用效率起到重要作用。大數(shù)據(jù)技術的進一步發(fā)展應用,對科技的交叉融合發(fā)展也有著促進意義?？萍冀徊嫒诤鲜乾F(xiàn)代科技發(fā)展的需要，現(xiàn)在很多問題利用一種技術不能實現(xiàn)，需要多種技術結合使用，促進科技水平進一步提升，符合現(xiàn)代科技發(fā)展的需要?？萍既瞬攀瞧髽I(yè)發(fā)展的重要因素，尤其企業(yè)發(fā)展需要應用型高級技術人才，在互聯(lián)網(wǎng)+時代，大數(shù)據(jù)技術方面的人才尤其缺乏，這也是大數(shù)據(jù)技術具有廣泛的應用前景重要因素。

現(xiàn)在各個行業(yè)在發(fā)展的過程中都需要復合型的高級技術人才，大數(shù)據(jù)技術的實際應用對促進其它行業(yè)的發(fā)展起到重要作用，大數(shù)據(jù)技術具有良好的應用前景，對現(xiàn)代實際的應用型思想起到重要作用。大數(shù)據(jù)技術在其它行業(yè)中的應用提供了技術支持作用，大數(shù)據(jù)技術對促進其它行業(yè)的技術更新與改革起到重要作用，大數(shù)據(jù)技術在實際應用過程中根據(jù)其它行業(yè)發(fā)展的需要，需要在技術上不斷更新，優(yōu)化環(huán)境，完善其職能，為企業(yè)行業(yè)發(fā)展提供技術保障。大數(shù)據(jù)技術在實際的應用過程提升，符合大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展需要。大數(shù)據(jù)技術在具體的應用過程中，根據(jù)各個領域的需要，大數(shù)據(jù)技術需要不斷完善技術，以適合現(xiàn)代各個行業(yè)發(fā)展的需要，大數(shù)據(jù)技術能為其發(fā)展提供技術支持。

三、大數(shù)據(jù)技術在高校非計算機專業(yè)中的應用進行

（一）大數(shù)據(jù)技術在電子商務中的應用

電子商務在互聯(lián)網(wǎng)+背景下得到快速發(fā)展，為高校電子商務專業(yè)的發(fā)展提供了機遇和挑戰(zhàn)，電子商務專業(yè)在大數(shù)據(jù)技術作用下需要積極進行教學改革，以適合現(xiàn)代電子商務專業(yè)發(fā)展的需要，電子商務專業(yè)課程體系構建需要符合現(xiàn)代電子商務產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需要。在電子商務體系內(nèi)發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，能有效建立完整的商務監(jiān)督體系，企業(yè)決策機制以及運作模式也要依托大數(shù)據(jù)技術的信息處理功能。電子商務產(chǎn)業(yè)的職業(yè)崗位能力涉及到大數(shù)據(jù)知識，電子商務專業(yè)在課程構建的過程中需要把大數(shù)據(jù)相關知識納入課程體系中，能為學生職業(yè)崗位能力提升起到保障作用。大數(shù)據(jù)技術的實際應用對提升電子商務專業(yè)建設，教學模式改革，教學內(nèi)容整合，教學手段提升等都起到重要保障作用。

（二）大數(shù)據(jù)技術在會計領域中的應用

大數(shù)據(jù)技術在會計領域中的應用，對促進會計行業(yè)改革，高校會計專業(yè)教學改革都起到重要作用，同時完善會計專業(yè)人才培養(yǎng)方案，對提升學生職業(yè)技能起到重要作用。會計的職業(yè)崗位能力涉及到海量數(shù)據(jù)，會計信息化時代大數(shù)據(jù)技術的應用對提高會計的工作職能起到重要作用，符合現(xiàn)代大數(shù)據(jù)技術的應用需要。大數(shù)據(jù)技術在會計領域中的應用，尤其在會計信息系統(tǒng)建設中的應用，對提高數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理能力的提升起到重要作用，會計行業(yè)涉及到數(shù)據(jù)很多，數(shù)據(jù)的種類、數(shù)據(jù)的形式都是多樣化，利用大數(shù)據(jù)技術處理數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)的方式大大提高了工作效率，為會計行業(yè)的改革起到重要的技術支持作用，符合現(xiàn)代會計領域中的應用需求?？傊?，大數(shù)據(jù)技術在非計算機專業(yè)中的應用對促進其教學改革起到技術支持作用，大數(shù)據(jù)技術是一種新型技術，其具有廣泛的應用，大數(shù)據(jù)技術在高校非計算機專業(yè)中的應用是專業(yè)發(fā)展的需要，也是社會發(fā)展對高校專業(yè)改革提出了新要求。大數(shù)據(jù)技術尤其在數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等方面起到重要作用，適合互聯(lián)網(wǎng)+時代，高校非計算機專業(yè)發(fā)展的需要。

【計算機碩士論文參考文獻】

[1]我國大數(shù)據(jù)應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢分析[J].李亭亭,趙英豪.電子商務.2016(06).

[2]探討大數(shù)據(jù)技術在疾病防控上的應用[J].黃文莉.電子技術與軟件工程.2016(06).

[3]基于CitespaceⅢ的大數(shù)據(jù)研究的可視化分析[J].姜俊鋒,丁香乾,侯瑞春,曲麗君.計算機與數(shù)字工程.2016(02).

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摘要:軟件工程是高校計算機專業(yè)的一門重要課程,工程實踐性非常強,相關理論與技術也發(fā)展非?？?為適應社會要求,培養(yǎng)高素質的軟件工程技術人員,文章提供了在課程教學方面所作的積極的教學方法改革。從教學準備階段、教學過程和教學考核三個重要階段,分別闡述了“案例”;教學法的實踐過程,是教學方法改革的一次探索。 關鍵詞:案例教學;實踐教學;軟件工程　 軟件工程碩士論文是高等學校計算機教學計劃中的一門核心課程,是研究軟件開發(fā)與軟件管理的綜合性工程學科,工程實踐性非常強,要求學生不僅具有良好的程序開發(fā)能力,而且要具備軟件項目的整體管理概念,以及團隊合作的精神。因此,傳統(tǒng)的教學方法顯然不能滿足該課程的需求。另一方面,與該課程相關的理論與技術的發(fā)展速度也非常迅速。軟件工程碩士論文新的理念、新的開發(fā)工具層出不窮,這給課程體系結構的建立、教學資料的選擇和積累帶來了很大的難度。為了提高該課程的教學效果,專門成立了軟件工程課程組。針對該課程的特性,多次召開教學研討會,交流教學體會和有關教學資料,不斷總結教學方法和教學經(jīng)驗,在吸取國外同類課程Software En- gineering教學經(jīng)驗的基礎上,積極探索教學方法的改革,將軟件工程專業(yè)素質的培養(yǎng)作為教學目標,逐步形成了一套有效的、完善的教學規(guī)范?？偨Y起來,可以從教學準備階段、教學過程和教學考核等三個方面來看。

一、軟件工程碩士論文教學準備教學前的準備工作非常重要。首先,根據(jù)教學大綱,在深入分析教學內(nèi)容的基礎上,列出該課程的知識結構體系,以及與相關課程的聯(lián)系,從而確定該課程的教學目標。該課程的教學目標主要可以包括以下3方面: (1)知識目標:了解“軟件工程”;這門學科的形成和發(fā)展;掌握與大型軟件系統(tǒng)相關的規(guī)劃、分析、設計、實現(xiàn)、測試與維護等概念、原理、方法、工具與過程;掌握“軟件工程”;的基本管理方法。 (2)能力目標:體驗軟件工程各階段的主要工作,特別注意吸取教訓;訓練實際軟件工程動手的能力,培養(yǎng)綜合應用能力;通過教師與學生之間、學生與學生之間的合作學習,增強學生的團隊協(xié)作能力, 并學會與他人交流。(3)情感目標:通過學生的個性化學習,增強學生的自信心和意志力。其次,軟件工程碩士論文課程組成員充分交流教學體會和相關教學資料,參考了大量國內(nèi)外先進的軟件工程理論和應用實例,對教學內(nèi)容進行了必要的補充和刪改,增加了軟件工程學科發(fā)展動向的介紹,加強了包括項目管理、版本控制、建模工具和調試工具在內(nèi)的各種現(xiàn)代軟件工程開發(fā)工具的使用介紹,編制了內(nèi)容豐富、聯(lián)系實際的多媒體教學課件。一方面,為訓練學生對現(xiàn)代先進軟件工程技術及其前沿理論發(fā)展的敏銳性、提高學生雙語學習的能力,收集準備了大量原版技術文檔;另一方面,為了培養(yǎng)學生自覺應用軟件工程碩士論文的理論分析問題、解 28決問題和使用工具軟件的專業(yè)能力,配合理論教學, 設計了完整的、具有實際工程意義的綜合型軟件項目實驗,并為此建立了案例庫,為每一個案例提供詳細的分析參考說明。

二、軟件工程碩士論文教學過程在具體教學過程中,重點采用理論與實踐密切相結合的方式,讓學生在項目開發(fā)實踐中自覺應用軟件工程理論。首先,讓學生了解整個課程的結構與重點,以及該課程與其他課程的關系。在深入分析教學內(nèi)容的基礎上,列出該學科的知識和能力結構體系,以及各單元或章節(jié)之間的邏輯關系,然后再按單元或章節(jié)分別列出知識能力結構體系。按照教科書的章、節(jié)(課)的順序,用簡明扼要的語言列出各知識點的內(nèi)容,并標出各知識點的學習目標層次,同時注明哪些知識點屬于教學中的重點或難點。其次,在課堂講授中,采用多媒體方式,提高講授信息的先進性和現(xiàn)實性。同時開展指導性自學, 提倡和鼓勵學生閱讀英文原版教材及其參考書。通過一系列討論會,訓練學生對大量新信息的接收消化能力。在軟件工程碩士論文實踐過程中,通過案例研究,把綜合型開發(fā)實驗劃分成若干練習單元,進行舉一反三;然后,學生按教師組要求組成4~6人的項目小組,扮演項目開發(fā)過程中的不同角色,進行分工協(xié)作,模擬練習,參與項目管理和開發(fā),從不同角度全面把握和體會整個軟件工程項目開發(fā)和管理的基本思想,共同完成實驗項目。教師加強在實驗過程中的指導作用,要求各項目小組分階段提交討論記錄和項目工程要求的里程碑成果。具體實施過程: (1)選題分組在開始理論教學之前,通過案例研究,向學生提供典型的軟件案例,可來自案例庫。由學生根據(jù)自己的興趣自由選擇軟件工程碩士論文題目,組成項目組,并選取項目負責小組長。每小組人數(shù)最多不超過6人,各個小組由小組長負責組織、分工、控制進度等,對小組成員的最終實驗成績有5分浮動調整權;引起過半數(shù)組員不滿意,改選組長;組長帶領全組順利完成任務, 總評可以加5分。主要要求是讓學生體驗軟件工程各階段的主要工作,特別注意吸取教訓;并且學會與他人合作,培養(yǎng)團隊精神,單干戶將得不到成績。 (2)階段驗收根據(jù)理論教學的進度,各個項目開發(fā)小組將提供軟件工程碩士論文過程中的階段性成果,大致將提交如下幾個成果:可行性分析報告;需求規(guī)格說明書;項目計劃書;總體設計報告;詳細設計說明書;軟件測試報告;各課題組進行合并,現(xiàn)場驗收軟件期末最終版;項目開發(fā)總結報告;用戶使用手冊等。每個階段都將嚴格按照軟件工程碩士論文的管理方法進行評審活動,并提供給大家一個互相交流的機會。首先,每個項目組都將匯報、展示自己的成果。主講老師和其他同學組成評審委員會,對每個項目組的匯報情況、里程碑成果、文檔質量進行評審、打分,提出修改意見和建議。每組演講結束后, 分組討論,按階段評分標準給出除自己組外的幾個組的分數(shù),并寫出評語。教學實踐以課題小組為單位完成綜合實驗項目,教師本著訓練同學交流能力的目標,制定一些分組標準。下圖就是需求分析軟件工程碩士論文階段的一個評分標準示例: 最后,主講老師要進行總結點評,既總結課程的主要內(nèi)容和相關知識點,又點評學生的表現(xiàn),幫助學生整理學習內(nèi)容,鼓勵積極性。 (3)成績評定課堂教學不僅僅是理論教學,還包括案例分析、討論,結果展示匯報等,教師引導學生展示自己的實驗成果,根據(jù)各個項目小組的整體完成情況和各個成員在其中的表現(xiàn)綜合評定每個學生的成績。每個學生的成績既包含項目小組負責人打分,又包含教師的評分,從而充分調動學生參與項目的主動性,以 29防止部分小組成員不參與項目完成而又蒙混過關的現(xiàn)象。下面將具體描述本課程的考核辦法。

三、教學考核本課程既有理論教學又有實踐環(huán)節(jié)。每個學生的軟件工程碩士論文課程成績由三部分組成:實踐成績占30%,期末筆試占60%,平時考勤占10%。其中,理論部分的考核以筆試為主。主要考查學生對基本理論與基本概念的理解和掌握情況。實踐成績的評定包括小組成績和個人成績兩大部分,各占50%。小組成績由各個小組階段成績的平均值與系統(tǒng)最終驗收的情況(包括系統(tǒng)是否達到需求規(guī)格說明中的功能性、非功能性要求,文檔是否全面、合理、規(guī)范,源程序編寫是否規(guī)范、可維護性好等方面)組成;個人軟件工程碩士論文成績主要由小組長根據(jù)個人在組內(nèi)的表現(xiàn)和工作給出,約占50%,另外50%的個人成績由最終答辯時主講老師根據(jù)答辯成績來評定。小組長的個人成績由老師根據(jù)其組織項目組完成軟件開發(fā)的具體情況和其管理質量(如分工是否合理、進度安排是否合適、軟件質量如何等)來綜合評定。教學實踐過程在教師引導下,學生自主管理,分工協(xié)作,既鍛煉了學生參與項目管理的能力,又訓練了學生之間的團隊合作精神。教師掌握各小組成員的實際完成情況,強化學生各種現(xiàn)代軟件工程開發(fā)工具的應用能力,要求學生按規(guī)定提交討論記錄和項目工程要求的各種文檔。軟件工程碩士論文形成了一套較為成熟的科學的綜合成績評定方法。該考核辦法較為科學、公正、合理,學生普遍能夠接受,并且極大地推動了學生的學習積極性,學生反映良好。

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一、網(wǎng)絡虛擬實驗室的建立

1.虛擬現(xiàn)實技術

虛擬現(xiàn)實VR(VirtualReality)是近幾年來信息技術迅速發(fā)展的產(chǎn)物,畢業(yè)論文是一門在計算機圖形學、計算機仿真技術、人機接口技術、多媒體技術和傳感技術的基礎上發(fā)展起來的交叉學科。其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構思的信息環(huán)境,即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗。

虛擬現(xiàn)實具有三個基本特征。沉浸性,是指觀察者對虛擬世界的情感反映,這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界,這是虛擬現(xiàn)實的首要特征。交互性,是指虛擬現(xiàn)實是一個開放的環(huán)境,能對用戶的輸入作出響應,并能通過監(jiān)控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性,是指虛擬現(xiàn)實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面,還是一個應用系統(tǒng),它以生動形象的形式反映設計者的思想。虛擬現(xiàn)實的三個基本特征強調了人在這個系統(tǒng)中的主導作用。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)按其功能不同,可以分為三種類型:沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。其中,桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景,用戶通過鍵盤、鼠標等設備與虛擬場景交互,它的特點是結構簡單、成本較低,易于推廣。

2.網(wǎng)絡虛擬實驗室

所謂網(wǎng)絡虛擬實驗室,是指利用區(qū)域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng),由虛擬現(xiàn)實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng),包括相應的實驗室環(huán)境、有關的實驗儀器設備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實實現(xiàn),也可以是虛擬構想的實驗室,虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中,實驗者有逼真的感覺,有身臨其境的感受,好像是真正在現(xiàn)實實驗室里近距離進行現(xiàn)場操作。在虛擬實驗中,沒有一個有形的實驗室,也沒有以實物形態(tài)存在的實驗工具與實驗對象,實驗過程主要是對虛擬物的操作。

3.計算機專業(yè)虛擬實驗室的創(chuàng)建

構建專業(yè)虛擬實驗室,其實就是搭建一個網(wǎng)絡平臺系統(tǒng),包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上,

目前各校都建立了校園網(wǎng)絡并接入了互聯(lián)網(wǎng),這些基礎設施基本可以滿足需求,不需要太多的投入。在軟件方面,一個是實驗室平臺軟件系統(tǒng)的開發(fā),它與網(wǎng)站建設相聯(lián)系;另一個是網(wǎng)站的內(nèi)容(實驗內(nèi)容)建設,這是實驗室建設的關鍵。虛擬實驗室應有可以做的實驗來支撐,不然軟件平臺就是一個空架子,形同虛設。同時,該平臺上還應有實驗管理的支持,對實驗儀器、實驗報告、實驗指導、實驗成績及網(wǎng)上答疑等進行有效管理,并對虛擬實驗室進行監(jiān)控,計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室系統(tǒng)各模塊的主要功能如下。

(1)實驗管理模塊,由學生管理、教師管理、儀器管理和學生成績管理等組成。碩士論文在學生管理方面,學生通過瀏覽器進行注冊登錄,登陸成功后可瀏覽實驗項目,查看實驗的詳細資料,預約實驗項目及做實驗的時間,在線發(fā)送和接受消息,進行問題討論,進行實驗登記,實驗完成后可通過網(wǎng)絡寫實驗報告并提交報告。教師管理方面,可對實驗內(nèi)容添加、修改、整理、刪除,對學生提交的實驗報告列表,批改實驗報告,填寫評語和成績,提交批改結果,與學生進行討論。儀器管理方面,對新設計開發(fā)的虛擬儀器上傳并進行分類整理,以便實驗使用。成績管理方面對學生的實驗情況(實驗次數(shù)、實驗報告及完成情況)給出成績,并進行統(tǒng)計分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊,對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設備分門別類地進行管理,以圖形的方式直觀呈現(xiàn)出來,供學生在實驗時進行選擇。

(3)實驗指導模塊,包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗目的、實驗原理、實驗準備、實驗任務、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應注意的事項等。

(4)實驗報告模塊,主要對學生完成實驗后,提供相關的實驗報告模板,供學生下載,由學生填寫相關內(nèi)容以及實驗的結果,完成后上傳電子版實驗報告,由教師進行批閱,并進行記載。

(5)實驗答疑模塊,由專業(yè)教師對學生實驗中出現(xiàn)的疑難問題進行及時解答,幫助學生順利通過實驗。同時了解學生對實驗的掌握程度,并及時反饋、調整教學。

(6)論壇交流模塊,教師和學生可以通過論壇進行充分的交流,學生可以將實驗中的收獲、經(jīng)驗和體會及問題到論壇上,教師可以將一些典型的問題提出來,供大家探討。學生在這樣寬松的環(huán)境下發(fā)表自己的見解,教師從中可以得到及時的實驗教學反饋信息,以便整改7)虛擬實驗模塊,是虛擬實驗室建設的重要部分。學生通過該模塊進行虛擬實驗,醫(yī)學論文以達到鞏固強化知識的目的。該模塊內(nèi)容根據(jù)專業(yè)學習的具體情況及實驗建設條件,可不斷增加。計算機專業(yè)網(wǎng)絡虛擬實驗室系統(tǒng)的建設,可以引入其他學校的虛擬實驗室中。這種方式比較簡單,容易實現(xiàn),見效較快。但需要投入較多的軟件購置費用,同時也需要結合本校的實際情況進行一些調整,有一個磨合期。另一種是因地制宜,自主開發(fā)。根據(jù)本校的實際教學和實驗情況,結合學生的實際水平,由任課教師或聘請部分專家組成開發(fā)小組,進行一系列的虛擬實驗項目的開發(fā)研究,并將研究的成果連接到虛擬實驗室中,逐漸擴充直至完善。這種方式比較靈活,能充分發(fā)揮教師的積極性,能有針對性地進行設計開發(fā),適合學生的實際情況,學生容易接受,并且經(jīng)費投入較少。缺點是開發(fā)周期較長,系統(tǒng)性不夠,水平有限。也可以將上述兩種方式結合起來,一是引入、購置部分自己不宜開發(fā)的實驗項目,二是結合自身的優(yōu)勢和長處開發(fā)一些實驗項目,如非交互性的、演示性的虛擬實驗項目等。

二、加強網(wǎng)絡虛擬實驗室的管理

1.加強用戶管理,為每個學生分配賬號。對學生進入虛擬實驗室,使用實驗室做虛擬實驗等進行登記保存。鼓勵學生經(jīng)常訪問虛擬實驗室,在上面提出問題、發(fā)表見解,做好實驗,努力提高虛擬實驗室的人氣。

2.全天候開放虛擬實驗室。學生可以隨時進入虛擬實驗實自己動手組織實驗,自己設計實驗方案,動手完成實驗,整理和總結實驗數(shù)據(jù),職稱論文提交實驗報告,培養(yǎng)學生的分析能力和創(chuàng)新能力,逐步向以“學生為中心”的自主個性發(fā)展模式轉變。

3.組織專業(yè)教師網(wǎng)上指導與答疑,參與論壇討論交流,及時批改實驗報告,為學生順利完成實驗提供服務。在虛擬實驗室中,教師應對學生提出的疑問盡快給出幫助和解答,并進行必要的指導。在實驗室論壇上發(fā)表觀點,提出問題讓學生思考,使師生在虛擬實驗室中有較強的互動性,教師應充當好學生實驗的合作者和知識的建構者的角色。

4.對學生在虛擬實驗室的表現(xiàn)及實驗效果進行

評價。針對學生每一門課程的虛擬實驗完成情況、實驗報告、網(wǎng)上提問、論壇發(fā)帖的情況,給學生一個成績和評價,反饋給學生,英語論文并與該課程的正常實物實驗一起記入實驗總分。教師也要在對學生評價的同時,征求學生對虛擬實驗室的意見,對學生反饋的信息進行整改。

計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室的建立,可以很好地解決目前硬件設備跟不上實驗的要求、學生實驗時間不夠用等問題,對于提高學生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關系,不能一味地強調虛擬實驗,要“虛實”結合,既相互補充,又各有側重,這樣才能取得很好的實驗教學效果。同時,在虛擬實驗中要注意培養(yǎng)學生嚴謹?shù)?、一絲不茍的科學實驗作風。

參考文獻

[1]王嗣源.虛擬實驗室建設的初步探討.西安郵電學院學報,2005(4).

[2]蔣光明.基于互聯(lián)網(wǎng)的開放式虛擬實驗模型研究.西南師范大學學報(自然科學版),2002(3).

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關鍵詞: 計算機基礎教學 應變策略 教學體系 教學實踐

一、前言

近年來,高校計算機基礎教育的“”形勢發(fā)生了巨大的變化,主要表現(xiàn)在:①社會信息化向縱深發(fā)展,各行各業(yè)的信息化進程加速;②計算機水平成為衡量大學生業(yè)務素質和能力的突出標志,用人單位對大學畢業(yè)生的計算機能力要求有增無減;③高校新生計算機知識水平的起點隨著中小學信息技術教育規(guī)劃的實施逐年提高;④計算機的應用技術與專業(yè)教學、科研結合更加緊密,專業(yè)對學生的計算機應用能力要求更加具體和嚴格;⑤大多數(shù)高校的計算機基礎教育已經(jīng)有了良好基礎。

那么,在新形勢下,我們應從哪些方面改進、加強,以保證計算機基礎教育沿著健康道路發(fā)展,不斷提高計算機基礎教育的水平呢?

二、應變策略

1.為適應時代要求,要在計算機基礎教學中加強并實施兩個轉移戰(zhàn)略。

計算機基礎教學的大環(huán)境和豐富的網(wǎng)絡教學資源,為“以學生為中心”的實驗教學模式提供了強有力支持。學生可以利用網(wǎng)絡教學資源,靈活機動地安排學習計劃,自行選擇實驗項目和進度。例如,在多媒體實驗中,學生可以自行選擇題目,自行拍攝、搜集各種素材,并在老師指導下使用音頻、視頻和圖像處理軟件對素材進行剪輯、加工編輯與合成,形成完整的成果,最后在網(wǎng)上進行交流展示,由教師進行講評并給出成績。在網(wǎng)站設計與網(wǎng)頁編程實驗中,學生所設計的網(wǎng)站都在網(wǎng)絡上進行實際,除了教師進行講評外,同學之間也可以互相對網(wǎng)站的設計進行評價,發(fā)表意見,極大地促進了學生的參與程度,提高了學生自我學習的積極性。因此,為適應時代要求,我們要在計算機基礎教學中實施“兩個轉移”:①應由以教師為中心向以學生主動學習轉移;②應從課堂面授向學生實踐操作轉移。

2.要在教學過程中實行精講多練、考教分離、機試為主的教學模式和能力主導型的課程考核機制。

所謂精講多練要求講課突出重點、難點,明晰思路、啟發(fā)思維,引導學生思考;大幅度壓縮課內(nèi)教學時數(shù),增加實驗時數(shù);要求老師精選若干知識點、技能點,以此為綱重組教學和實驗內(nèi)容。教師在課堂上講出內(nèi)容的精髓后,讓學生在計算機上練習實驗相關的技術和方法。教學和實驗時數(shù)一般達到1∶1,甚至1∶3。檢驗學生是否掌握計算機知識和技術,主要體現(xiàn)在學生如何應用計算機解決實際問題。因此測評學生知識掌握程度應盡量采取在計算機進行實測,根據(jù)解決問題的實際效果客觀評判,而不是紙上談兵。

3.應建立完善的計算機基礎實驗教學大環(huán)境,強化學生解決實際問題能力的培養(yǎng)。

所謂“計算機基礎實驗教學大環(huán)境”由三部分組成:①由軟硬件及其網(wǎng)絡構成的數(shù)字化實驗教學平臺;②由網(wǎng)絡課件、視頻錄像、試題庫、實驗平臺、優(yōu)秀作業(yè)、電子教材等構成多媒體數(shù)字資源,還包括教師隊伍、實驗人員和行政人員等;③在“平臺”和“資源”上開展設計、實驗、答疑、提交報告、測評等教學活動。三者的關系是:數(shù)字化實驗教學平臺是大環(huán)境的基礎,數(shù)字化資源是大環(huán)境的核心,教學活動是構建大環(huán)境的目的。

我們應綜合運用現(xiàn)代科學技術、現(xiàn)代教育理念、先進教學方法,構建“計算機基礎實驗教學大環(huán)境”。這樣的大環(huán)境完全是開放的,它不僅為學生提供了自主式、協(xié)作式學習空間,真實和虛擬的實驗環(huán)境,而且為教師提供了數(shù)字式平臺,有利于發(fā)揮教師主導作用,有利于實現(xiàn)以人為本的個性化實驗教學,強化學生解決實際問題能力的培養(yǎng),進而為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)提供廣闊舞臺。

4.應創(chuàng)建分類分層次計算機基礎教學體系,充分激勵各類學生的學習熱情。

我們應根據(jù)“學科專業(yè)、知識結構、培養(yǎng)層次”,構建立體化的分類分層次的實驗教學體系,充分激勵各類學生的學習熱情,培養(yǎng)學生實踐能力和創(chuàng)新能力為核心,深化實驗教學改革,積極探索提高計算機基礎課程實驗教學質量的新思路,以及培養(yǎng)學生實踐和創(chuàng)新能力的模式和方法,努力實踐“加強實踐、拔尖創(chuàng)新、落腳能力”的特色教學。

5.教師要依托學科建設,努力實現(xiàn)教學和教改雙肩挑。

我們應緊密依托學科優(yōu)勢,將師資培養(yǎng)納入學科團隊的發(fā)展規(guī)劃中,逐漸形成一支相對穩(wěn)定的、高水平、教學研究型的教學隊伍。我們可通過申報教學團隊和參加教改項目,令全體教師得到鍛煉、充實、發(fā)展,激發(fā)他們對計算機基礎教學改革的熱情和興趣,促使他們安心從事計算機基礎教學工作,把主要精力放在教學和教改上,使團隊自身建設不斷鞏固和提高。

三、實踐情況

我在06―09級部分非計算機專業(yè)學生中進行了上述應變策略的具體實踐教學,表1為教學方法視域下的教學模式的應變策略及其優(yōu)勢。

說明:“―”表示組織開展,“”表示講解示范,“”表示互動合作

我們對學生個體學習進度的進行統(tǒng)計分析,對實時數(shù)據(jù)庫圖表進行了生成與顯示。圖1呈現(xiàn)了某生學習某門課程各章的時間分布,以圖表的形式反映學生的學習行為數(shù)據(jù)。這樣不僅可以使他們直觀地、詳細地解自己學習課程每一章的進度,而且有利于他們進行自我監(jiān)督。

圖2顯示了某生所在班級的總人數(shù)和學習某門課程的總時間,以及不同的時間長度所占的人數(shù)比例。學生根據(jù)自己的學習時間,再對照圖2,可以隨時了解自己在班上所處的位置,以及和其他同學的差距。同時,也促進了同學間的比較、競爭和激勵,有效地提高了學生的學習效率。

通過圖3,我們不僅可以了解課程內(nèi)容被學習的整體趨勢,而且可以此作為評價課程責任教師教學質量的其中一個方面。另外教師針對學生學習課程的時間長度、規(guī)律,以及特點,可以提供滿足學生需要的學習資源,設計合理的教學內(nèi)容和活動。圖4列出了近年來的等級考試通過率情況,顯然采用上述策略對實踐教學環(huán)節(jié)效果還是比較明顯的,尤其體現(xiàn)在學生計算機基礎技能的提高上。

四、結語

應對新形勢,我們對計算機基礎教學的應變策略進行了一些思考,并付諸實踐教學中,取得了一定的成績。成績的取得是喜人的,在此感謝學校有關部門的協(xié)助和支持,我們將再接再厲,奮勇開拓。

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篇5

關鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術;虛擬實驗;VRML;計算機專業(yè)

隨著我國教育的不斷改革和科學技術的飛速發(fā)展,論文 網(wǎng)絡教育的出現(xiàn)改變了傳統(tǒng)的教學方式。尤其是計算機更新速度非常快的特點使得傳統(tǒng)的教學方式難以滿足學習的需要。虛擬現(xiàn)實技術作為一門新的技術,它在教育領域的發(fā)展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現(xiàn)實技術特征和VRML語言的角度探討其在計算機專業(yè)教育中的應用。

1 虛擬現(xiàn)實技術

多媒體技術與網(wǎng)絡技術的發(fā)展為現(xiàn)代教育手段的現(xiàn)代化帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。隨著計算機技術的快速發(fā)展,現(xiàn)代教育技術的應用已不再是停留在音像技術課堂中應用的常規(guī)模式層次上.而是朝著多媒體化、網(wǎng)絡化、信息化、教育技術應用模式多樣化和遠程教育普及化的趨勢發(fā)展,特別是基于計算機仿真技術的虛擬教學形式,是一種最新出現(xiàn)的教學模式,具有廣闊的發(fā)展前景,代表了教育的未來和發(fā)展的方向。

1.1 虛擬現(xiàn)實技術概念

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱VR),又稱為靈境技術,畢業(yè)論文 它匯集了數(shù)字圖象處理、計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、傳感器技術,以及人體行為學等多項天技術.是計算機技術的綜合應用。具體地說,就是采川以計算機技術為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境,用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進行交互作用,相互影響,從而產(chǎn)生如同真實環(huán)境的感受和體驗。盡管該環(huán)境并不真實存在,但它作為一個逼真的三維環(huán)境.仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環(huán)境中的虛擬物體產(chǎn)生了類似于對現(xiàn)實物體的存存意識或幻覺,從而使得用戶在計算機所創(chuàng)建的維虛擬環(huán)境中處于一種全身心投入的狀態(tài)。

1.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構成

由圖1可以看出。一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由以下幾部分組成:

(1)虛擬環(huán)境。它由虛擬環(huán)境發(fā)生器所產(chǎn)生,且可讓使用者通過傳感器件和作用器件與之交互,這種交互的結果是使用者有全身心進入這一環(huán)境的感覺。

(2)傳感器件。它將虛擬環(huán)境中的物體的形、動作、聲音等進行轉換,使人能獲得視覺、聽覺、觸覺等多方面的感覺。這些感覺與他以往在實際環(huán)境中的感覺一致。

(3)作用器件。它將人的一些約定動作(如行走、手勢等)變成作用的信息,讓虛擬環(huán)境有所察覺。

(4)人。虛擬現(xiàn)實實質上是一內(nèi)含反饋的閉環(huán)系統(tǒng),只有人的存在才能使這一反饋環(huán)路有效成立。碩士論文所以人是VR系統(tǒng)中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環(huán)境的存在.又通過作用器件去影響虛擬環(huán)境,使其作出相應的變化。

(5)虛擬環(huán)境發(fā)生器。它能產(chǎn)生使用者所需要的虛擬環(huán)境,且能通過作用器件傳來的作用信息。了解使用者的位置和動作。并對已產(chǎn)生的虛擬環(huán)境作出相應的修改。

1.3 虛擬現(xiàn)實技術基本特征

(1)沉浸性。虛擬現(xiàn)實技術是根據(jù)人類的視覺、聽覺的生理心理特點,由計算機產(chǎn)生逼真的三維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數(shù)據(jù)手套等交互設備,便可將自己置身于虛擬環(huán)境中,成為虛擬環(huán)境中的一員。使用者與虛擬環(huán)境中的各種對象的相互作用,就如同在現(xiàn)實世界中的一樣。當使用者移動頭部時。虛擬環(huán)境中的圖像也實時地跟隨變化,拿起物體可使物體隨著手的移動而運動,而且還可以聽到三維仿真聲音。使用者在虛擬環(huán)境中,一切感覺都是那么逼真,有一種身臨其境的感覺。

(2)交互性。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互是一種近乎自然的交互.使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互,而且能夠通過特殊頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設備進行交互。計算機能根據(jù)使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動,來調整系統(tǒng)呈現(xiàn)的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能.就能對虛擬環(huán)境中的對象進行考察或操作。

(3)多感知性。由于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置,因此,使用者在虛擬環(huán)境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知,從而達到身臨其境的感受。

1.4 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的類型

虛擬現(xiàn)實技術按其功能,可分為以下幾種類型:

(1)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是利用頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、三維鼠標等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進行交互。由于這種系統(tǒng)把人的視覺、聽覺和其它感覺封閉在虛擬的感覺空間,能使人全身心投入并沉浸其中。不足之處在于專用設備復雜而且昂貴,難以在教育行業(yè)普及推廣。

(2)桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是運用軟件編程的方法在顯示器上顯示三維場景.用戶通過鍵盤、鼠標等簡單的設備與虛擬場景進行交互。這種系統(tǒng)由于用戶坐在顯示器前,通過屏幕觀察虛擬世界并與之交互,往往會受到周圍環(huán)境的影響,難以做到完全投入.但是結構簡單、成本較低,易于普及推廣。

(3)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

分布式虛擬系統(tǒng)是多個用戶通過網(wǎng)絡共享一個虛擬空間,共同參與虛擬活動。

(4)增強現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

增強現(xiàn)實性的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)不僅是利用虛擬現(xiàn)實技術來模擬現(xiàn)實世界、仿真現(xiàn)實世界,而且要利用它來增強參與者對真實環(huán)境的感受,也就是增強現(xiàn)實中無法感知的感受。

1.5 虛擬現(xiàn)實造型語言VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現(xiàn)實建

模語言,是一項和多媒體通訊、因特網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實等領域相關的,在Intemet上營造虛擬環(huán)境的技術。它用來在網(wǎng)絡上創(chuàng)建可導航的、超鏈接的三維虛擬場景。

VRML的基本工作原理可概括為:文本描述、遠程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述,是指VRML并不是用三維坐標點的數(shù)據(jù)來描述三維物體的,因為這樣會有很大的數(shù)據(jù)量.在Intemet上傳輸會遇到很多困難.VRML是用類似HTML的標記文本語言來描述三維場景.就像我們的編程語言。比如,一個立方體的描述文本是:Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一種描述語言標準,規(guī)定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠程傳輸是指用

戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時,需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。一般來說,文本描述是嵌在WEB頁面中,在瀏覽器請求相應頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計算生成是指描述虛擬場景的數(shù)據(jù)傳送到本地后,瀏覽器對它進行解釋計算,動態(tài)地生成虛擬場景。比如,描述球形的文本,瀏覽器會在屏幕上繪制一個立體的球形。概括地說,就是用文本信息描述三維場景.在Intemet網(wǎng)上傳輸,在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景.解釋生成的標準規(guī)范即是VRML規(guī)范。

VRML文件主要包括四個主要成分:VRML文件頭、原型、造型節(jié)點、腳本和路由。在這四個要素中.醫(yī)學論文只有文件頭部分是必須的,它用來告訴瀏覽器該文件符合的規(guī)范標準以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建帶有指定名稱、接口和整體的新節(jié)點類型。一旦成功地定義了原型,它就可以在VRML文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點是VRML中的基本建造模塊.它構成了VRML文件的主體部分,正是由于造型節(jié)點定義而產(chǎn)生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節(jié)點的外殼,它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身沒有任何動作.然而你可以通過程序腳本來賦予你腳本節(jié)點的動作。程序腳本實際上是一種簡化了的應用程序,一個典型的腳本是由Java或JavaScript編程語言寫成的程序。路由是一種文本描述的消息.一旦在兩個節(jié)點之間創(chuàng)建了一個路由.第一個節(jié)點可以順著路由傳遞消息給第二個節(jié)點,這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目:注釋、節(jié)點和域值、定義的節(jié)點名、使用的節(jié)點名等。

設計VRML虛擬場景時。最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本,它類似于程序設計,這種方法簡單方便.但不是很直觀.對設計者的空間想象能力要求也較高,設計的效率不高?，F(xiàn)在有很多的可視化的VRML設計工具,如CosmoWorld和WebWorld等.這些工具將VRML的標準節(jié)點都做成可視的組件,用戶設計時,只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了.而且設計的效果在設計時就可以看到。設計完畢后,系統(tǒng)自動將這些可視的虛擬場景生成標準的VRML描述文本,這樣,這些文本傳送到用戶的瀏覽器后.便會在用戶的屏幕上重現(xiàn)這個虛擬場景。

VRML使得Intemet的平面世界出現(xiàn)了三維場景。它的問世在世界上引起了極大的反響.得到眾多的軟硬件廠商的支持,成為了Intemet上最有發(fā)展前景的新興技術。VRML在各方面都展現(xiàn)出了強大的應用可能性。蘊藏了無限生機。在教育領域的WEB站點中,它可廣泛用于學習情景創(chuàng)設上,以增加學習內(nèi)容的形象性和趣味性。例如:創(chuàng)建網(wǎng)上三維圖書館,它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實并將高于真實,匯編或查閱時書籍只需要鼠標輕輕地點擊對應的虛擬圖書。另外,使用VRML做模擬訓練是一種可行性極高的措施,它不僅可以減少某些情況下現(xiàn)實空間中操作的難度和危險.

更為重要的是它可以使訓練造價得到大幅度降低,這樣就使得在教育方面的應用成為可能。由于這種模擬系統(tǒng)具有高度的真實性,所以并不會因為沒有真實系統(tǒng)介入而造成較差的訓練效果?，F(xiàn)在虛擬校園、虛擬考場也已經(jīng)陸續(xù)地出現(xiàn)在網(wǎng)絡中,這些新興的教育形式必將因其優(yōu)越的一面而在未來教育領域中占有一席之地。

2 虛擬現(xiàn)實技術在計算機專業(yè)教育中的應用

2.1 虛擬現(xiàn)實技術在輔助課堂教學中的應用

眾所周知,計算機課程實踐性很強,在書本上體現(xiàn)難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現(xiàn)實技術制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如,在計算機基礎課程中介紹計算機中各個組件的結構和講解計算機組裝的過程時,書本的文字難以讓學習者了解組件結構和組裝的過程。利用虛擬現(xiàn)實技術可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現(xiàn)形式有機地結合,設計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內(nèi)容,滿足學習者從各個角度觀察和學習,仿佛身臨其境,更好地理解學習的內(nèi)容。

制作VRML課件的基本思路是:

(1)制作一系列空間形體的三維造型和動畫.并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。

(2)引入VRML的相關節(jié)點,建立虛擬運動空間。實現(xiàn)課件多媒體功能。

(3)優(yōu)化VRML場景,即在構建場景的過程中,利用VRML提供的高級造型技術適當優(yōu)化程序。

(4)VRML文件的輸出,將已創(chuàng)建的空間場景輸出為.wrl形式的文件。

例如,設計VRML課件來實現(xiàn)網(wǎng)上虛擬計算機組件結構和組裝的輔助教學。

首先,在介紹計算機組件選擇知識同時。可以在網(wǎng)上從各個角度來觀察VRML制作的計算機組件的造型.增強感性認識,并使學習者對怎樣組裝計算機有個初步的了解。利用VRML的造型設計和VRML Script的動畫鏈接.虛擬出組裝計算機過程中所需的主要硬件,再通過把VRML文件嵌入到網(wǎng)頁的方法,使學習者既能在網(wǎng)頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字.又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。這樣使學習者能真切地、直觀地感受到二維和三維的不同.感受到虛擬世界的美妙。然后,通過文字和圖片向學習者介紹如何將各計算機組件組裝到一起。接著,通過VRML的動畫節(jié)點控制和VRML Script的結合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果,然后按照六個安裝步驟:第一,機箱、主板的安裝;第二,風扇、內(nèi)存的安裝;第三,光驅、軟驅、硬盤的安裝;第四,聲卡、顯卡的安裝;第五,電源的安裝;

第六。顯示器、鍵盤、鼠標的安裝,組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計算機的過程。

在學習的過程中,只要點擊相應的按鈕,就可以按相應的步驟進行安裝。拖動鼠標或按鈕可以隨意地移動計算機組件到指定的位置進行安裝。在安裝完光驅和軟驅后,點擊光驅的開、關鍵,光盤托會自動拖出和送入,點擊軟驅的按鈕,

軟盤會自動取出.使學習者能動態(tài)地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學習的過程。

通過VRML Script語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如.當你點擊軟驅上的按鈕,會發(fā)出聲音并彈出一張軟盤;當你點擊光驅按鈕時,盤盒會自動地彈縮并發(fā)出逼真的聲音。為了方便學習。還可以實現(xiàn)注釋信息,當學習者的鼠標碰到硬件設備時。在對象的旁邊會出現(xiàn)一個注釋信息,說明該對象名稱。

又如,在《數(shù)據(jù)結構》課程中,對于常用的數(shù)據(jù)結構的算法思想.由于其抽象程度高。使得學生很難理解。我們也可以通過虛擬技術將其制作成課件進行教學。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現(xiàn)出來。例如,遞歸算法是學生比較難理解的,因為其算法是靠隱形調用堆棧來實現(xiàn),而通過虛擬技術可以將堆棧內(nèi)部情況的變化動態(tài)、直觀、形象地表現(xiàn)出來,這樣學生就很容易理解。同樣在講解樹和圖的遍歷時,可以從可視化的角度觀察遍歷的順序。二叉樹與樹的概念的區(qū)別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現(xiàn)。方便教師的教學和學生的理解。

總之,通過制作課件來輔助課堂的教學,能為學習者提供生動、逼真的感性學習材料,使抽象的學習直觀化、形象化,幫助學習者解決學習中的重點和難點,提高學習者的積極性。

2.2 虛擬現(xiàn)實技術在計算機實驗中的應用

由虛擬現(xiàn)實技術生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng),包括相應的實驗室環(huán)境、有關的實驗儀器設備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實再現(xiàn)。也可以是虛擬構想的實驗室。 例如,在城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的網(wǎng)絡建設過程中,不必真正把網(wǎng)絡構建起來就可以親身體驗,猶如進行現(xiàn)場的操作。在數(shù)字電路的課程實驗中,可以通過虛擬的電路器件來達到電路設計的目的,而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務課程實驗中,可以虛擬商務環(huán)境,讓學生進入這個虛擬環(huán)境。身臨其境地體驗現(xiàn)場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統(tǒng)的安裝是比較基礎但又是難做好的一個實驗。由于在計算機上安裝新的操作系統(tǒng)不可避免地會對原有的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

使用虛擬計算機來進行操作系統(tǒng)的安裝試驗就十分的方便了。工作總結使用虛擬機的軟件VMware可以創(chuàng)建與真實計算機一模一樣的虛擬機。創(chuàng)建的虛擬機有自己的CPU、內(nèi)存、硬盤、光驅,在這個虛擬機上,可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統(tǒng)以及各種應用程序。通過在虛擬的操作系統(tǒng)環(huán)境中進行操作,熟悉操作和新技術,達到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件?？梢詭椭阍谝粋€操作系統(tǒng)的環(huán)境下安裝另一個操作系統(tǒng),而不會對當前的操作系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

虛擬現(xiàn)實技術還可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬.通過虛擬系統(tǒng)便可以直接地觀察到這一假設所產(chǎn)生的結果或效果。利用虛擬技術。學生還可以進行網(wǎng)絡設備設計、電路設計等方面的學習探索,設計出新型的網(wǎng)絡設備和電子器件.從而激發(fā)學生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學生的創(chuàng)造能力。

通過虛擬的實驗室進行實驗,既可以縮短實驗的時間,又可以獲得直觀、真實的效果,還能對那些不可見的結構原理和不可重組的精密設備進行仿真實訓,避免真實實驗操作帶來的各種危險。并且,虛擬實驗具有先進性和共享性,易擴充.易于改變教學項目,減少設備投入經(jīng)費,使教學內(nèi)容在虛擬的環(huán)境中不斷更新.使實驗實踐及時跟上技術的發(fā)展。但是在采用虛擬實驗進行教學的過程中,并不能完全代替真實實驗。虛擬實驗是虛擬的實驗,缺少“實物感”,正如在網(wǎng)上看書與拿真實的書看時,會覺得真實的書更實在。在網(wǎng)絡實驗中,用到的網(wǎng)絡設備像路由器、交換機等種類、型號都很多,在虛擬實驗中.學生很難見到這些設備,如果在真正的實踐中可能會無從下手。因此,在具體實施中,應該虛實進行結合。有目的地安排一些實驗在真實環(huán)境中操作,這樣,他們會對實驗的設備有親身的體會,更能加深實驗的印象,提高實驗的效果。

3 結束語

虛擬現(xiàn)實技術在計算機教育領域發(fā)展的潛力是巨大的,只有親身去經(jīng)歷、親身去體驗去感受,比空洞抽象的說教更具說服力,主動地去交互與被動地觀看有質的不同。虛擬現(xiàn)實技術能形象、生動、逼真地表現(xiàn)教學內(nèi)容,有效地營造一個發(fā)展的教學環(huán)境。提高學生掌握知識和技能的效率和積極性,達到優(yōu)化教學過程、提高教學質量的目的,從而解決傳統(tǒng)教學方式無法解決的問題。隨著計算機網(wǎng)絡技術的飛速發(fā)展,基于WEB的虛擬現(xiàn)實遠程教育具有廣泛的應用前景,必將成為21世紀教育的主流。

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篇6

關鍵詞：TPACK；信息技術教學論；教學設計

中圖分類號：G434

文獻標志碼：A

文章編號：1673-8454（2012）24-0012-06

一、引言

社會的信息化發(fā)展，改變了我們生存的社會環(huán)境。信息技術已深入到社會的各個領域，對教育、生活、工作產(chǎn)生著深刻的影響。未來學生生活在信息化社會環(huán)境中，將面臨的是知識爆炸的社會，要學會生存，必須以一種新的人機結合的思維方式來認知世界，信息技術作為認知工具，將擴展人的感覺頻譜，使人腦與外腦（智能工具）合二為一。人大附中西山分校的校長舒大軍曾說“今天的教育和老師不生活在未來，未來的學生將生活在過去?！盵1]面對未來學生，作為未來教師的師范生該如何培養(yǎng)？這是教育信息化背景下教師教育的重要課題，也是高師院校職前教師教育面臨的挑戰(zhàn)。

2010年7月頒布的《我國國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》的第十九章“加快教育信息化進程”中清楚地闡明信息技術對教育發(fā)展具有革命性的影響，必須予以高度重視，同時把教育信息化納入國家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略，超前布署教育信息網(wǎng)絡。強調要加強優(yōu)質教育資源開發(fā)與應用，強化信息技術應用，提高教師應用信息技術水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果。要使技術與教育整合，教師是關鍵因素，教師必須具備整合技術的學科教學知識。整合技術的學科教學知識（TPACK）是近年來國外（尤其是美國）對“信息技術與課程整合”途徑與方法研究的最新發(fā)展，強調教師是課堂教學設計者、實施者，教學過程的引導者、監(jiān)控者。TPACK整合模式堅持Blended　Learning為標志的教育思想，兼取“傳遞—接受”和“自主—探究”二者之所長，形成了強調“有意義的傳遞和教師主導下的自主探究相結合”的教與學教學活動的新教學理念[2]。

我校是一所培養(yǎng)合格中小學教師的高等師范院校，計算機專業(yè)的師范生都開設了信息技術教學論的課程，這門課程是該專業(yè)師范生必修的學科教學知識學習課程，主要是培養(yǎng)從事中小學信息技術教學的教師。計算機專業(yè)的學生，通過學科專業(yè)課程的學習，已具備了一定的技術素養(yǎng)，形成了一定信息技術能力，在信息技術教學論課程教學中我們在TPACK整合模式啟發(fā)下進行了教學改革嘗試，以期探索提升師范生TPACK水平的有效途徑。

二、TPACK的內(nèi)涵與特征

密歇根州立大學的Punya　Mishra和Matthew　J.Koehler，從教師知識的角度出發(fā)，對技術與教學整合進行了研究，提出了將技術整合到教師專業(yè)知識之內(nèi)的新框架——整合技術的學科教學知識（TPACK）。TPACK框架如圖l所示，包含三個核心知識元素：學科內(nèi)容CK（Content　Knowledge）、教學法PK（Pedagogical　Knowledge），技術TK（Technological　Knowledge），該框架建立在Shulman的學科教學知識（PCK）基礎之上，增加了技術元素（包括了傳統(tǒng)技術和數(shù)字技術），在技術使用時注重學科內(nèi)容和教學法的角色，以及考慮技術對它們產(chǎn)生的反作用，同時強調了三個核心元素的平等性和統(tǒng)一性，克服了以往把技術作為孤立、外在的中立元素來思考整合技術的教學的局限。Punya　Mishra和Matthew　J.Koehler強調教學過程中關注三個核心元素交互形成的新知識形態(tài)，即圖1中的學科教學法知識PCK（Pedagogical　Content　Knowledge）、整合技術的學科內(nèi)容知識TCK（Technological　Content　Knowledge）、技術教學知識TPK（Technological　Pedagogical　Knowledge）、技術教學內(nèi)容知識TPACK（Technological　Pedagogical　Content　Knowledge），還有知識應用的情境脈絡Contexts。[3]　Mishra和Koehler認為，TPACK是在具體學科內(nèi)容的教學策略以及具體主題之表征的情境脈絡中，技術、教學法、學科內(nèi)容三者之間交互的知識，它需要教師具備對使用技術表征概念的認識；具備以建構主義的方式使用技術教授內(nèi)容的教學技術；需要知道什么使概念難學或易學，而又如何借助技術調整學生面對的問題；需要知道學生已有的知識和認識論，以及如何使用技術在已有知識的基礎上發(fā)展新的認識論或者強化已有的認識論。[4]

TPACK作為一種獨特的教師知識，具備以下特征：[2][4][5]

第一，TPACK是教師應當具備且必須具備的全新知識，具有實踐性和動態(tài)發(fā)展性。它強調教師必須積極參與信息化教學改革，親自參與設計技術解決教學問題的過程，教師是課堂教學過程的設計者、實施者、監(jiān)控者。教師經(jīng)過不斷學習與反思，隨著信息化教學實踐經(jīng)驗的豐富和對自己及他人實踐的系統(tǒng)化總結，就會獲得并持續(xù)增長TPACK新知識。

第二，TPACK是學科內(nèi)容知識、教學法知識、技術知識、關于學習者的知識和關于學習情境的知識的融合體，不是這幾種知識的簡單組合，具有知識融合性。TPACK中技術與教學是合二為一的整體，一旦把技術剝離出來，教學質量會受到損害。對TPACK的學習、應用，不能只強調技術，而是更多關注信息化環(huán)境下應具有的教學信念、知識觀、教學觀、教與學的理論方法。

第三，TPACK具有境脈性，是一種“結構不良”（ILL-Structured）知識，不僅包含具體的教學情境知識，而且不能脫離具體情景而孤立地被應用。TPACK要解決的問題屬于“劣性問題”（Wicked　Problem）。劣性問題的解決方案只能依賴教師的認知靈活性在學科內(nèi)容知識、教學法知識、技術知識的結合與交叉中去解決。

由TPACK的內(nèi)涵和特征可知，這種信息化教育系統(tǒng)下教師應該具備的知識形態(tài)所依托的學習理論不同于傳統(tǒng)良構知識的學習理論，學習過程中應以學習者為中心，學習者在實踐中自主建構理論與實踐的橋梁，感知、領悟和發(fā)展TPACK復雜知識。教師作為教學活動設計者，在課堂上起主導作用，同時在教學中為學生進行信息化教學示范。

信息技術教學論作為教學論課程，應該給未來的信息技術教師提供進行中學信息技術教學的教學方法與教學決策依據(jù)，同時應該讓學生在學習該課程時就能以本課程所提倡的學習方式進行學習，以期學生對所學知識有真正的感知和領悟。所以，如何結合專業(yè)特點發(fā)展師范生們的TPACK知識形態(tài)，是我們進行信息技術教學論課程教學設計時考慮的核心問題。

三、TPACK視閾下信息技術教學論教學設計

根據(jù)教學設計理論，我們從學習者分析、課程內(nèi)容、課程教學方法、課程學習評價幾方面，以課程設計和實踐設計為兩條主線來對信息技術教學論的教學進行設計。在進行信息技術教學論課程教學改革嘗試中，以課程設計和實踐設計為兩條主線來展開教學設計。

1.學習者分析

在我校，信息技術教學論是針對中小學信息技術課程教學設置的具體學科教學法，是計算機專業(yè)的師范生在大三后半學年開設的必修課程，主要是培養(yǎng)從事中小學信息技術教學的教師。計算機專業(yè)的師范生，具備了一定的技術素養(yǎng)和信息素養(yǎng)，而且已經(jīng)能夠運用信息技術工具來進行學習。

從TPACK知識形態(tài)來分析，計算機專業(yè)的師范生具備了一定技術知識（TK）和學科內(nèi)容知識（CK），這兩部分知識有許多重疊交叉。但在學習教學論課程之前，師范生對教學的認識，局限在多年的學生經(jīng)歷上，這種經(jīng)歷可以看作未來教師的“學徒觀察”。師范生經(jīng)過長期的“學徒觀察”容易對教學產(chǎn)生單純的理解，只看到教師的外部行為，而沒有對行為的思考和對理論的理解建構。我們把這種受師范生各自成長歷史影響而形成的教學知識加上引號（圖2中學前初始狀態(tài)所示的“PK”），用來代表教學論學習前形成的“前概念”或“先前信念”。

計算機專業(yè)師范生TPACK發(fā)展歷程如圖2所示，從下到上的箭頭方向代表TPACK各要素和綜合知識形態(tài)的發(fā)展方向，粗黑色波折箭頭線表示IT-TPACK從無到有的發(fā)展過程，①②③④⑤分別代表對TPACK的認知、理解、探索、應用和提升階段。①認知：師范生認識到將技術和教學內(nèi)容相結合的可行性和必要性，但還不了解如何將技術和教學有效整合；②理解：師范生能夠理解適當使用技術的原則和方法，對技術與教學有效整合有了理性的認識；③探索：師范生參與教學活動設計，探索如何在教與學中使用適當?shù)募夹g，并在模擬教學中開始探索實踐TPACK知識；④應用：師范生積極地在真實的教學實習環(huán)境中實踐并發(fā)展自己的TPACK知識；⑤提升：師范生具有一定的對TPACK教學進行分析和評價的能力。

根據(jù)TPACK要素在學習教學論前的初始狀態(tài)可以看到IT-TK與IT-CK內(nèi)容大部分是重疊的，但這部分內(nèi)容是師范生學習形成的大學成人知識結構，還需要進行知識轉換以適應基礎教育的教學內(nèi)容。另外，PK知識相對缺乏，幾乎沒有與其它要素有融合部分。通過信息技術教學論的理論學習過程、課程設計實踐和學生在真實教學情境中的實踐，師范生應逐步學會對一般教學法、學科內(nèi)容、學生特征和學習情境等知識的綜合理解和具備一定的教學理論與實踐結合的經(jīng)驗，最終將建構一定的IT-TPACK知識，可以直接勝任一定的教學工作。

2.信息技術教學論課程內(nèi)容設計

信息技術教學論的課程目標是培養(yǎng)中小學信息技術教師，課程內(nèi)容必須圍繞培養(yǎng)目標，遵循教與學基本原理來設計，從單一的總結性理論闡述擴充為具有豐富案例支撐的技能體系與方法體系，注意將IT-TK學習滲透于課程內(nèi)容的學習任務中，逐步使師范生形成TPACK各種要素動態(tài)融合的知識。

課程內(nèi)容主要包括對信息技術學科的認識和理論基礎、信息技術基礎教育課程標準、基礎教育課程教材分析方法、基礎教育課程教學方法、基礎教育課程教學方案設計等幾大部分，如圖3所示?！皩W科的認識和理論基礎”的學習是基礎知識學習，師范生應該了解學科的背景知識，學科產(chǎn)生的信息時代對人的信息素養(yǎng)的要求，國內(nèi)外學科發(fā)展狀況和趨勢。師范生應從信息技術課程價值和新課程教學理念出發(fā)，認識到課程的知識價值——人的生存意義；認識到課程的能力價值——人的發(fā)展意義；認識到課程的和諧價值——人的全面發(fā)展意義。引導師范生從信息社會的文化變革中，感悟到信息技術課程所承載的信息文化教育意義、文化傳承的載體意義、信息倫理道德建設意義，[6]進而激發(fā)師范生對信息技術教師職業(yè)的熱愛和從業(yè)的激情，修正對學科的模糊或錯誤認識。教與學理論學習將為師范生在后期學習中提供理論依據(jù)，學習內(nèi)容包括多元智能理論、行為主義教學設計理論、認知主義教學設計理論、建構主義教學設計理論等。

中小學信息技術教師教學以信息技術基礎教育課程標準為準繩來開展各項教學工作。計算機專業(yè)師范生應熟悉課程標準并關注標準的發(fā)展，要熟悉基礎教育階段信息技術的課程目標、課程開設要求、課程內(nèi)容整體知識框架，不同學段對課程的不同目標要求及不同學段間如何銜接等內(nèi)容?；A教育階段信息技術課程的總目標是培養(yǎng)和提升學生的信息素養(yǎng)。信息素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個持續(xù)提升的過程。在不同學段，學生學習信息技術的內(nèi)容各不相同，在信息素養(yǎng)的培養(yǎng)水平上各有側重。[7]　信息技術課程設計的目標體系由“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀”三維構成。知識與技能代表了學習的知識內(nèi)容，過程與方法代表了學習知識的認知過程，情感態(tài)度與價值觀代表了學習知識的動力機制。三維目標反映知識不同方面，相互作用，共同構成整體學習目標。信息素養(yǎng)在課程目標的不同維度均有體現(xiàn)。[7]　師范生應掌握從整體知識觀角度去理解“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀”三維目標，掌握從三維目標角度去分析課程目標的方法及從“科學——技術——社會”（science-technology-society，STS）角度來分析信息技術課程知識結構。

教材分析能力是師范生必須具備的基本能力，主要是讓師范生學會教材分析方法、學科知識向教學內(nèi)容知識的轉換方法，重點在于根據(jù)多元智能理論對知識進行多元化的表征以適應不同教學對象的需要。根據(jù)基礎教育課程標準，分小學、初中、高中學段選取當?shù)貙W校使用的教材分析，明確教學目標、內(nèi)容知識點、難點、重點等。聘請優(yōu)秀教師作教材分析的示范，并指導師范生具體進行教材分析。

信息技術課程教學方法是讓師范生對本學科教學方法進行較全面的認識。這些方法是在對傳統(tǒng)和現(xiàn)代教學方法合理揚棄的基礎上，聯(lián)系學科教學實際總結出來的，包括講授法、討論法、任務驅動教學法、WebQuest教學法、基于問題的學習、范例教學法、計算機游戲教學法等。每種方法的學習都有不同學段的案例分析。[8]

教學方案設計是讓師范生學習課程教學設計。根據(jù)教學設計原理，師范生結合前期學習的教與學理論、教學方法和教材分析方法以及教材分析成果進行教學設計，學會編寫教案和學案。

信息技術的課堂教學技能是教師能力的一個重要部分，是教師專業(yè)化的標志。我們把教學技能理解為教師在具體教學情境中表現(xiàn)出來的一系列操作步驟，是具體的教學行為方式，是教師創(chuàng)設適當和適合的教育情境的復雜技能，是一種靈活、開放、具有創(chuàng)造性的高級技能。從當前教育研究領域公認的教學技能中選取提煉出9種課堂教學技能，即課堂導入技能、提問技能、講解技能、演示技能、活動變化技能、課堂組織調控技能、反饋強化技能、板書技能、結束技能。[9]另外，教學媒體的運用也是教師的教學技能，我們把該技能滲透在教學各個環(huán)節(jié)中去學習，有意識地放在教學情境中去實際演練，沒有單獨列出。

3.信息技術教學論課程教學方法

教學方法圍繞教學目標和課程內(nèi)容來設計，從單一的傳統(tǒng)講授轉變?yōu)槎鄻拥男畔⒒虒W方法。信息化教學方法是根據(jù)課程內(nèi)容的特點而靈活選取的并設計有相應的實踐活動。教學主要采用傳統(tǒng)課堂與E-learning相結合的混合學習模式。為支撐教學方法的運用，教學環(huán)境從傳統(tǒng)的普通教室改變?yōu)槎嗝襟w可無線上網(wǎng)教室或多媒體網(wǎng)絡教室，課堂教學技能學習設在多媒體微格教室。師范生每4到5人組成一個協(xié)作學習小組，每組基本保證至少一臺筆記本電腦，可進行網(wǎng)上學習，如進入學習網(wǎng)站獲取學習資源，上傳作業(yè)、與教師同步或異步交流等。

課程首先學習的內(nèi)容是“對學科的認識和教與學理論基礎”，主要運用講授法、討論法、案例分析法及自主學習等教學法，通過視頻、典型案例讓師范生感悟信息技術教師的職業(yè)素養(yǎng)和教育責任，領悟教與學的基本理論。師范生的實踐活動有：師范生注冊進入信息技術教學論學習網(wǎng)站，以學號姓名建立電子學檔，用來記錄、組織和管理平時的學習及成果；建立學習協(xié)作小組，每組要設計本組的LOGO和特色名稱，制作演示文稿介紹本組及組員特點，在課堂上要作介紹演講；每位師范生以教育敘事方式描述對信息技術教師職業(yè)的認識和愿景、自己學生經(jīng)歷中有深刻印象的教學事件，并發(fā)到網(wǎng)上交流空間；每位師范生都必須寫對教與學理論的學習心得，敘寫自己學生經(jīng)歷中對應于教學理論的課堂教學事件，并以協(xié)作小組為單位交流，形成學習報告或學習概念圖，記錄進學習檔案。

第二部分內(nèi)容是對“信息技術基礎教育課程標準”的學習，目的是讓計算機專業(yè)師范生熟悉基礎教育階段信息技術的課程理念、課程目標、課程開設要求、課程整體知識結構。教師提供有關課程標準的學習資源及中小學信息技術教學研究網(wǎng)站。師范生主要通過協(xié)作探究方式學習，首先閱讀課程標準，找出其中理解的關鍵詞，對關鍵詞的選定與理解要進行小組討論交流、全班協(xié)商，形成信息技術課程關鍵詞表；然后根據(jù)教師設計的學習專題進行分任務學習，例如從教學三維目標出發(fā)分析知識模塊，寫出教學目標與內(nèi)容的雙向細目表，各小組選取一個學段一個模塊進行，并在全班展示學習成果。

基礎教育教材分析方法、教學方法、教學方案設計、課堂教學技能等內(nèi)容實踐性很強，我們在教學過程中注重合理利用文本、光盤、網(wǎng)絡精品課程等各種資源，注重校內(nèi)學習、演練與校外實習基地見習、教育實踐相結合，讓學生“做中學”，親身體驗教材分析方法、教學方法、教學方案設計、課堂教學技能的運用，讓學生在“實踐——反思——再實踐——再反思”的學習過程中不斷積累TPACK，提高信息化教學能力。第一階段，根據(jù)小學、初中、高中不同學段，參考當?shù)刂行W使用教材選取一套教材內(nèi)容作為信息技術教材內(nèi)容，指導師范生進行教材分析，教學方法和教學方案設計，積累和建構自己的TPACK知識，從個人、小組、全班不同層次來交流反思TPACK知識結構學習過程，每人都要形成TPACK學習電子檔案。伴隨認知、實踐過程出現(xiàn)的問題，匯集成學習問題集記錄在學習問題檔案里，問題可通過師范生協(xié)作學習、通過混合學習方式相互交流來解決，解決方案也記錄進學習問題檔案里。第二階段，聘請優(yōu)秀中小學教師作課堂示范，示范內(nèi)容包括對教材的分析、教學方法的研討、教學方案設計、課堂教學技能運用技巧等；組織師范生分批進入當?shù)刂行W實驗基地進行觀摩聽課；組織師范生對比反思專家教師與自己在課堂教學技能、教學方法、教材處理等各方面的不同，建構TPACK知識學習的提升檔案。第三階段，師范生要在信息化微格教室進行模擬課堂教學訓練，課堂教學過程有錄像，可用來進行自我評價，同伴評價，教師評價和交流，不斷促進學生改進自己的教學。另外，計算機專業(yè)師范生還將有半年時間在中小學教學實踐，他們將以真正的教師身份參與所在學校的教學工作，全程體驗和實踐教學過程，這將進一步提升師范生的教學能力。

4.信息技術教學論課程學習評價

評價是為了更好地改進學習與教學。對信息技術教學論課程的學習評價從評價主體單一的總結性考試評價改進為評價主體多元化、過程性學習評價和總結性考評相結合的綜合評價體系。

以往的信息技術教學論期末筆試注重理論知識的學習測試，學生考前死記硬背理論，考后能回憶的知識所剩無幾，不利于學生在平時對理論知識的認真學習。鑒于這種情況，我們在筆試中加入主觀分析和理論應用的題目，如給出一節(jié)基礎教育信息技術課的原始教材內(nèi)容，讓學生根據(jù)課程標準進行教材分析，寫出這節(jié)內(nèi)容的教學活動與學生活動的設計并闡明設計的教與學理論依據(jù)。這樣，將客觀題和主觀題結合起來，不讓學生的學習停留在概念原理的記憶上，而注重對其靈活運用。

過程性評價是教改中探索的一個重點。過程性評價在整個課程學習過程中應起到引導、督促、指導的作用。引導學習者形成正確的學習方法和良好的習慣；督促和激勵學習者按照要求完成學業(yè)。同時，借助計算機技術進行評價數(shù)據(jù)處理的方法，也給師范生起到示范作用，讓他們學會過程性評價的運用。課程學習之初就建立了學生學習檔案，包括紙質檔案和電子檔案。紙質檔案放有學生手工制作的教具、教學繪畫等學習作品，電子檔案中匯集學習活動的各種數(shù)字化成果及對這些成果的評價，評價主體有學生本人、學習同伴、中小學教師、大學教學論教師等。課程學習中每次學習活動都有具體的要求任務，學生完成的時間、完成的情況、完成的作品等都將記錄進學習檔案。每次學習活動結束時，學生需要填寫一份TPACK量表，并得到一個綜合評價分，到課程結束時，我們將這些分數(shù)進行加權處理，獲得一個過程性評價綜合成績。

另外，信息技術課堂教學技能測評，我們采用的辦法是讓每位學生先準備三份教案和學案；然后聘請基礎教育一線優(yōu)秀教師作評委，當場抽取一份教案和學案，學生依據(jù)抽取的教案和學案進行20分鐘課堂教學，一線教師進行現(xiàn)場打分，取平均分作為最終成績。

我們本著重視學生學習過程和學生實踐能力的原則，整個信息技術教學論課程學業(yè)成績按照下列公式計算：信息技術教學論成績＝（過程性評價綜合成績×60%+期末考試成績×40%）×70%＋課堂教學技能測評成績×30%。這個公式的合理性還有待我們繼續(xù)在教學中改進。

結束語

學界對學科教學知識的研究大致經(jīng)歷了三個階段，第一階段以20世紀80年代教師知識的專業(yè)化轉向為特征，第二階段以20世紀90年代學科教學知識的動態(tài)提升為特征，第三階段以20世紀末至今的多元化、學科化研究為特征。[10]　TPACK的核心是學科教學知識，當技術被廣泛接受而逐步淡出為一種背景時，TPACK也將變成PCK。高校計算機專業(yè)師范生信息技術教學論課程的教學改革，是一門課程改革，但觸動了教學系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。教師和學生各自工作和學習方式的信息化，教學資源從紙質文本教材演變?yōu)橐晕谋?、光盤和網(wǎng)絡課件為資源的信息化立體教材；教學內(nèi)容從抽象的理論闡述擴充為具有豐富案例支撐的實踐技能與方法體系；教學方法從單一傳統(tǒng)講授轉變?yōu)楝F(xiàn)代教與學理念指導下的多樣的信息化教學方法；教學環(huán)境轉變?yōu)楝F(xiàn)代信息技術裝備的信息化教學環(huán)境；教學評價從單一的終結性評價變?yōu)檫^程性學習檔案和終結性考評相結合、評價主體多元化的綜合評價體系。這些需要教學團隊持續(xù)的共同努力和學校信息化建設的大力支持。我們期望通過探索計算機專業(yè)師范生TPACK發(fā)展的有效途徑，為未來教師培養(yǎng)提供新的參考思路。

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篇7

關鍵詞:C程序設計;實驗教學;問題求解

中圖分類號:G642 文獻標識碼:A

1引言

“程序設計基礎”是高校計算機專業(yè)重要的專業(yè)基礎課,是一門理論與實驗同步教學的課程。其中,實驗在整個程序設計教學中起著非常重要的作用,學生只有通過上機實驗,親自動手設計、編寫程序,才能真正掌握程序的邏輯設計及語言的基本規(guī)則,加深對理論知識的鞏固、鍛煉程序設計的邏輯思維,提高軟件開發(fā)能力。

傳統(tǒng)的程序設計實驗教學是以教師傳授為中心,教師在教學過程中的占主導作用,學生往往是被動的參與者,并不起主體作用。大多數(shù)學生都認為程序設計艱澀難懂、學難致用,程序設計常常處于一種機械、被動的狀態(tài),設計水平徘徊不前,更有甚者,做完實驗還不知道為什么要做這個實驗,“難學”、“難教”成為師生的共識。如何有效地開展程序設計實驗教學,探討實驗教學的新思想、新方法,成為程序設計實驗教學改革中亟待解決的問題。

作者在多年程序設計實驗教學的基礎上,引入以問題求解為中心的實驗教學方法。該方法順應學生的認知規(guī)律,注重學生的主體性,教師在其中主要起“導”的作用,引導學生從問題著手,啟發(fā)學生分析問題,進而解決問

題。這樣不僅能培養(yǎng)學生的學習興趣,還能提高學生的實際編程能力,成為真正的問題解決者。

2問題求解法簡述

問題是學生學習的引導者,是最好的老師,沒有問題便沒有深入。今天的大學生所面對的是一個高度發(fā)展、變化迅速的信息時代,他們每一個人時刻面臨著各種各樣的問題,解決問題將是他們生活的重要組成部分,問題解決能力也無疑成為他們的生活是否成功的關鍵因素。而程序設計也正是以解決問題為根本目的。

以問題求解為中心的實驗教學模式從問題入手,啟發(fā)學生思考、分析問題,引導學生在問題解決中構造算法,進而掌握相關的概念、語法、功能及應用,真正達到實驗教學目的。以問題求解為中心的實驗教學模式可分為以下步驟。

(1) 問題引入:通過問題來展開教學,創(chuàng)設問題解決的情境,引導學生思考程序需求,對需求有個清晰的了解,找到根本問題所在。

(2) 分析問題:分析題意,弄清要解決什么樣的問題,即程序要實現(xiàn)什么樣的功能。具體為確定問題的輸入(要處理的數(shù)據(jù))、問題的輸出(希望的結果)、以及解決方案的附加需求或約束條件;同時,規(guī)劃好存儲結構,即如何存放數(shù)據(jù)和中間結果,確定要使用的變量、函數(shù)等,并把簡單情況描述出來。本階段還應同時列出問題的變量及其相互關系,這些關系也可用公式的形式來表示。

(3) 算法設計:設計算法來解決問題,按照結構化的思想,先粗后細,逐步畫出求解問題的N-S流程圖。具體可采用自頂向下的方法將問題描述成幾個子問題或子功能,然后再根據(jù)具體情況將子問題進一步細化、逐步深入,直到所有子問題或子功能都能用語句描述為止,通過解決每一子問題最終解決原始問題。

值得一提的是,在此階段,教師不光要引導學生解決問題,還應鼓勵學生尋求不同的解法,使一題多解,積極嘗試新的方法,拓寬邏輯編程思路,并在此基礎上分析最簡捷解法(考慮經(jīng)濟性、復雜度等),引導學生對算法進行優(yōu)化。

(4) 算法實現(xiàn):編寫程序,用具體的語言將算法的每一步轉換成一個或多個語句。根據(jù)N-S流程圖,用程序設計語言編寫程序,實現(xiàn)算法。此階段要注意準確表達與語言邏輯,為了使編寫的程序正確,編寫程序時必須要遵循該程序設計語言的基本規(guī)范和表達邏輯,恪守程序語句和函數(shù)等的書寫格式,比如函數(shù)頭的格式、字母的大小寫、標點符號放置、花括號的使用等。同時,避免語言表達的二義性和非語法錯誤,學生在編制程序的過程中會出現(xiàn)各種錯誤,對于語法錯誤,不難依靠編譯工具或解釋工具給出的錯誤信息進行修改,但是要糾正非語法性錯誤,就不那么容易了,比如有效數(shù)字限制、數(shù)字溢出、隱含條件的限制引起的調用或循環(huán)次數(shù)有異問題等等。因此在程序編寫階段,指導學生不光要掌握基本語法,還得研究非語法性錯誤的出錯特征,提高編制程序質量及運行結果和效率。

(5) 編譯調試:在編寫好源程序的前提下,接著要測試程序是否能夠實現(xiàn)算法設計的目的,所以必須調試程序。程序調試是當程序發(fā)生錯誤時,分析錯誤并改正錯誤,作為程序寫作的最后一個環(huán)節(jié),它不僅是保證程序開發(fā)質量的重要手段,也是實驗教學的重要環(huán)節(jié)。此階段不光是為了“驗證程序的正確性”,還要掌握分析、解決不同的錯誤及異常,進而掌握編程的方法與技巧,提高分析問題和解決問題的能力。一般程序錯誤有以下幾種。

語法錯誤:當代碼中違反了一條或多條C語法規(guī)則時出現(xiàn),可在編譯階段檢出。如缺分號、未聲明變量、或書法遺漏等。

運行時錯誤:在程序執(zhí)行階段被檢測并顯示出來。如非法num/0,此時會停止程序執(zhí)行,并顯示診斷消息,指出在哪一行檢測到了運行錯誤。

未檢測到的錯誤:許多錯誤執(zhí)行可能并不會阻止程序完成運行,而僅僅是得出不正確的結果。因此,預先知道一些不正確的結果并去檢查實際的輸出是否正確是很重要的。如scanf函數(shù)在對格式參數(shù)%d和%c的處理上有所不同,前者會忽略輸入的空白和回車,而后者則不會忽略。

邏輯錯誤:當程序遵循了一個有缺陷的算法時會發(fā)生。邏輯錯誤不會導致運行錯誤,而且不會顯示錯誤消息,所以該種錯誤比較難以檢測到。只能采用程序調試功能中的斷點設置和單步調試相結合,進行“分段檢查”,實時檢測有關變量的變化情況,逐段往下查,直到找到在某一段中代碼不對為止。

(6) 測試:在調試成功的基礎上,需要測試所編寫程序是否按預期方式完成任務。此階段不能只根據(jù)一次測試就確定,應使用不同的數(shù)據(jù)集合來多次運行程序,從而確保該程序在算法所提供的所有情況下都正常工作并得到正確結果。

3案例分析

下面以程序設計基礎課程實驗教學中“選擇結構程序設計”項目中的一個設計性實驗為例,設計問題求解步驟。

(1) 問題引入:設計一實現(xiàn)公園售票功能的程序,具體要求:計算購票人應付金額,其中每張票零售價為20元,團體價為12元,一次購票超過20張(包含20張)時按團體票售出。

(2) 問題分析:通過對該問題的分析,明確了程序要求通過對輸入票數(shù)的判斷,確定票價是以團體價還是以零售價進行計算,進而利用計算公式求出應付金額,問題描述為:

程序變量:團體票價,零售票價,購票數(shù)量,應付金額

問題輸入:購票數(shù)量

問題輸出:應付金額

相關公式:應付金額=購票數(shù)量*團體票價(購票數(shù)量

應付金額=購票數(shù)量*零售票價 (購票數(shù)量

(3) 算法設計:根據(jù)問題分析結果,按照結構化的思想,畫出求解問題的N-S流程,如圖1所示。

(4) 算法實現(xiàn):根據(jù)上述N-S圖,算法代碼編寫如下:

#include ＜stdio.h＞

void main()

{ int price1,price2,num,total;

char c;

price1=20;

price2=12;

c='y';

while(c!='n')

{

printf("請輸入購買票數(shù):");

scanf("%d",&num);

if(num＞=20)

total=num*price2;

else total=num*price1;

printf("\n應付金額:%d",total);

printf("\n繼續(xù)嗎?(y/n)");

getchar();

scanf("%c",&c);

}

}

(5) 調試測試:在VC++ 6.0環(huán)境中編輯、編譯、調試源程序,程序調通后進行數(shù)據(jù)測試,我們設定購票數(shù)20

和10分別測試結果,進行正確性驗證。

4總結

在程序設計實驗教學中,以問題求解來驅動教學可以更好地發(fā)揮學生的主體性,有效地培養(yǎng)了學生的學習興趣,提高了學生分析問題、解決問題的能力,其優(yōu)勢是明顯的,但也存在一些問題。由于教師主要是進行方法的引導,學生有更多時間自主學習,而學生的學習能力是不同的,因而在同一課堂內(nèi),全班同學所掌握的知識會有所不同,容易造成學生成績兩極分化和教學知識點的疏漏。這就需要教師在教學中加強課堂或階段小結和知識點的交流或回顧,使學習能力差的同學或操作有疏漏的同學能通過教師的總結和回顧跟上教學進度,全面掌握知識點,達到教學目標,促進同步發(fā)展。

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The Application of Problem Solving Method in C Language Programming Experiment Teaching

HUA Guan-ping

(College of Information Science, Zhejiang Shuren University, Hangzhou 310015, China)