發(fā)布時(shí)間：2023-06-21 09:07:29
序言：寫作是分享個(gè)人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的人工智能研究性學(xué)習(xí)樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)課程教學(xué)；研究性學(xué)習(xí)；教學(xué)改革；探討性研究
一、研究性學(xué)習(xí)的概念和特點(diǎn)
研究性學(xué)習(xí)與接受性學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)的兩種基本方式，也是兩種不同的教學(xué)模式。
接受性學(xué)習(xí)就是按照預(yù)定的教學(xué)內(nèi)容、固定的教學(xué)方法由教師將知識(shí)傳授給學(xué)生，學(xué)生被動(dòng)地予以接受、理解和消化。在這種教學(xué)模式中，教師是教學(xué)過(guò)程的主體。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)大多數(shù)學(xué)校在實(shí)施教學(xué)中沿用這種舊模式和舊方法，學(xué)生習(xí)慣于被動(dòng)地接受老師灌輸?shù)闹R(shí)，學(xué)習(xí)缺乏自主性和研究性，學(xué)習(xí)興趣受到限制，創(chuàng)造性不能很好發(fā)揮。學(xué)生遇到實(shí)際問(wèn)題時(shí)，常常缺乏綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)和技術(shù)，提出高效解決方案的能力，學(xué)生缺少實(shí)踐的機(jī)會(huì)，動(dòng)手能力不強(qiáng)。
研究性學(xué)習(xí)是對(duì)傳統(tǒng)的接受式學(xué)習(xí)的一種改革，是培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)造性思維與實(shí)踐能力的新教育理念在教學(xué)實(shí)踐中的體現(xiàn)。研究性學(xué)習(xí)具有開放性、探究性和實(shí)踐性的特點(diǎn)，在這種教學(xué)模式中，師生雙方以相互合作和交流的方式，共同完成提出問(wèn)題、收集信息、選題和立題、設(shè)計(jì)研究方案、進(jìn)行具體實(shí)施、總結(jié)研究成果、完成探索新知識(shí)的學(xué)習(xí)過(guò)程。在研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)中，教師與學(xué)生的地位發(fā)生了根本的變化，學(xué)生處于自主的主動(dòng)地位，教師則處于輔助的指導(dǎo)地位。
計(jì)算機(jī)課程具有知識(shí)面廣、技術(shù)更新快、可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)，教學(xué)目的就是使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)、常用平臺(tái)和工具，提高學(xué)生在計(jì)算機(jī)上的操作動(dòng)手能力，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生自主運(yùn)用計(jì)算機(jī)的新理論、新技術(shù)和新方法去解決各種復(fù)雜的實(shí)際問(wèn)題。因此，計(jì)算機(jī)課程特別適宜于采用研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)方法。
二、研究性學(xué)習(xí)的目標(biāo)
結(jié)合計(jì)算機(jī)課程教學(xué)的特點(diǎn)，我們可以確定研究性學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)的總體目標(biāo)是以人為本、勇于探究、綜合學(xué)用、自主創(chuàng)新、實(shí)踐求真。展開來(lái)看，具體包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。
（一）在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，通過(guò)認(rèn)真踏實(shí)的探究，讓學(xué)生逐步培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、勇攀高峰的意志品質(zhì)、克服困難的進(jìn)取精神，同時(shí)更深入地理解科學(xué)知識(shí)對(duì)于社會(huì)發(fā)展與人類進(jìn)步的意義和價(jià)值，樹立報(bào)效國(guó)家、造福社會(huì)和服務(wù)民眾的人身價(jià)值觀，從思想上
樹立認(rèn)真學(xué)習(xí)的積極性。
（二）學(xué)生真正成為研究性學(xué)習(xí)的主體，充分發(fā)揮他們思維開闊、敢闖敢拼的精神，通過(guò)參與一些與計(jì)算機(jī)科研相關(guān)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，逐步培養(yǎng)勇于質(zhì)疑、樂于探索、努力求真的心理傾向，產(chǎn)生自發(fā)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決社會(huì)發(fā)展中的實(shí)際問(wèn)題的積極欲望。學(xué)生可以在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)進(jìn)程安排、考試及成績(jī)管理、日常財(cái)務(wù)結(jié)算、班級(jí)人事管理等綜合事務(wù)的計(jì)算力管理，分析業(yè)務(wù)需求，開發(fā)相關(guān)應(yīng)用軟件。
（三）教師在研究性學(xué)習(xí)中，要從鋪墊知識(shí)、方法指導(dǎo)、組織管理、疑難點(diǎn)撥、士氣激勵(lì)等諸多方面發(fā)揮導(dǎo)師的掌舵作用。教師在指導(dǎo)過(guò)程中，不僅要轉(zhuǎn)變指導(dǎo)觀念，更要講究指導(dǎo)藝術(shù)和策略。教師要不斷跟蹤國(guó)際國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，為學(xué)生提供大量可供選擇的研究性學(xué)習(xí)課題，指導(dǎo)學(xué)生采用合理的技術(shù)方法和應(yīng)用研發(fā)平臺(tái)，幫助學(xué)生卓有成效地完成學(xué)習(xí)及探索過(guò)程。
（四）學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，圍繞著一個(gè)需要解決的實(shí)際問(wèn)題，持續(xù)激活自身原有的知識(shí)儲(chǔ)備，通過(guò)多種渠道收集所需信息，設(shè)計(jì)高效可行的研究方案。通過(guò)計(jì)算機(jī)硬件和軟件的開發(fā)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修正調(diào)整，最終獲得解決問(wèn)題的研究成果。在研究性學(xué)習(xí)螺旋式前行的進(jìn)程中，學(xué)生的綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)新技術(shù)與自主創(chuàng)新能力將顯著提高，研究過(guò)程中進(jìn)行溝通與合作的良好空間得以建立，師生的研究學(xué)習(xí)潛能得到深入挖掘，教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用達(dá)到和諧統(tǒng)一。
三、研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容設(shè)計(jì)
研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇是開展好研究學(xué)習(xí)過(guò)程的前提和關(guān)鍵。如果課題內(nèi)容選擇得不恰當(dāng)，不僅影響研究學(xué)習(xí)的進(jìn)程，還有可能導(dǎo)致整個(gè)研究半途而廢，甚至影響到學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)的積極性以及創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的發(fā)展提高。計(jì)算機(jī)課程具有“研究性學(xué)習(xí)”課程所要求的整體性、開放性、實(shí)踐性、應(yīng)用性等特征，最適合采用研究性教學(xué)模式。因此，教師必須認(rèn)真分析計(jì)算機(jī)各門專業(yè)課程的特點(diǎn)，結(jié)合課程的安排與進(jìn)度，對(duì)研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程進(jìn)行精心策劃，對(duì)研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容進(jìn)行反復(fù)斟酌，確保研究課題的可行性和創(chuàng)新性。
（一）研究性學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇要與文獻(xiàn)資料的利用和計(jì)算機(jī)科研項(xiàng)目的開展相結(jié)合，盡可能選定既采用最新計(jì)算機(jī)軟硬件理論與技術(shù)，又能解決社會(huì)發(fā)展生產(chǎn)實(shí)踐中現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的好課題。在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，要求學(xué)生提出系統(tǒng)解決實(shí)際問(wèn)題的總體方案，并靈活運(yùn)用所積累的計(jì)算機(jī)開發(fā)方法和工具，通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得研究成果。
在講授《數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)》課程時(shí)，可以讓學(xué)生選擇“學(xué)生考務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”作為研究性學(xué)習(xí)的題目?！皩W(xué)生考務(wù)管理系統(tǒng)”包括考生報(bào)名管理、考生成績(jī)管理、系統(tǒng)維護(hù)等子模塊，分別由不同的學(xué)生負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)研究。前臺(tái)開發(fā)工具可以選擇 VC或VB，數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)選用SQL Server 2000。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，自主完成系統(tǒng)功能確定、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、各模塊應(yīng)用程序窗體設(shè)計(jì)等工作。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，啟發(fā)學(xué)生思考“學(xué)生考務(wù)管理系統(tǒng)”的系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)采用C/S（客戶端/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)或B/S（瀏覽器/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，兩者的異同之處；每種體系結(jié)構(gòu)應(yīng)選用的DBMS（數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）和前臺(tái)應(yīng)用程序最新開發(fā)工具。在數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)，讓學(xué)生了解當(dāng)前計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)公司的程序設(shè)計(jì)員常用的幾種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CASE工具，學(xué)習(xí)流行技術(shù)，積累開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。在研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生基于軟件工程的思想，運(yùn)用所學(xué)的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用技術(shù)、VC或VB程序設(shè)計(jì)方法，解決與考務(wù)有關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。
（二）針對(duì)不同學(xué)生在知識(shí)積累、學(xué)習(xí)方法和動(dòng)手能力等方面的差異，根據(jù)學(xué)生自己的興趣、愛好和具體條件，結(jié)合學(xué)校的專業(yè)優(yōu)勢(shì)和教育資源現(xiàn)狀，教師應(yīng)當(dāng)幫助學(xué)生自主選擇恰當(dāng)可行的研究課題，提高研究性學(xué)習(xí)的成效。
對(duì)于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)扎實(shí)的學(xué)生，可以指導(dǎo)他們選擇與計(jì)算機(jī)理論研究相關(guān)的課題。例如，“基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識(shí)別系統(tǒng)研究”涉及人工智能、模式識(shí)別、數(shù)字圖像處理、程序設(shè)計(jì)方法等多學(xué)科知識(shí)，并且可以在VC或MATLAB等平臺(tái)上進(jìn)行研發(fā)，要求參與該課題研究的學(xué)生具有較強(qiáng)的數(shù)學(xué)功底和編程能力。
硬件設(shè)計(jì)、調(diào)試能力強(qiáng)的學(xué)生則可以選擇開發(fā)小型的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng)和實(shí)用的電子產(chǎn)品，如“采樣頻率可編程的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”“聲―光報(bào)警器”“智能門禁系統(tǒng)”“無(wú)接觸智能水電讀取系統(tǒng)”等設(shè)計(jì)課題。
（三）對(duì)于涉及多個(gè)學(xué)科的綜合性課題，按照不同的學(xué)科組建研究小組來(lái)實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的研究學(xué)習(xí)工作。在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中，既培養(yǎng)了學(xué)生獨(dú)立解決各自問(wèn)題的能力，又增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和溝通協(xié)調(diào)能力，為將來(lái)走向工作崗位后承擔(dān)大型課題研究和項(xiàng)目開發(fā)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)?！案咚俟肥召M(fèi)站汽車視頻監(jiān)控及收費(fèi)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”是一個(gè)涉及光、機(jī)、電、通信和計(jì)算機(jī)等多學(xué)科的綜合性課題，包括硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)，必須有多個(gè)研究小組分工協(xié)作，才能較好地完成該課題的研究性學(xué)習(xí)任務(wù)。在課題實(shí)施過(guò)程中，每個(gè)研究小組除獨(dú)立完成各個(gè)子模塊的設(shè)計(jì)工作，還必須考慮各子系統(tǒng)綜合的需求。
總之，在計(jì)算機(jī)課程的教學(xué)過(guò)程中實(shí)施研究性學(xué)習(xí)是十分必要，也是切實(shí)可行的。只要明確研究性學(xué)習(xí)的目標(biāo)，認(rèn)真分析研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，確定研究性學(xué)習(xí)的實(shí)施內(nèi)容，針對(duì)提出的問(wèn)題設(shè)計(jì)切實(shí)可行的解決方案，通過(guò)創(chuàng)新的實(shí)踐過(guò)程，一定能取得解決實(shí)際問(wèn)題的成果。
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摘要:該文主要介紹計(jì)算機(jī)課程中開展研究性學(xué)習(xí)的必要性和優(yōu)勢(shì),并分析實(shí)施步驟和注意事項(xiàng),這對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)課程教學(xué)改革有一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞:研究性學(xué)習(xí);計(jì)算機(jī)課程;教學(xué)模式
中圖分類號(hào):G640文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2009)28-7997-02
The Application of Project Learning in College Computer Teaching
HUANG Shu-qin
(School of Information Engineering, Anhui University of Finance & Economics, Bengbu 233041, China)
Abstrat: The article introduces the necessary and the advantage in computer teaching, and analyzes implementation steps and attention items. It is significant to computer teaching innovation.
Key words: project learning; computer course; teaching mode
傳統(tǒng)的“講解,演示,上機(jī)操作”教學(xué)方式是以教師為主體,學(xué)生被動(dòng)接受、模擬操作,這種模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,不能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能動(dòng)性,沒有充分體現(xiàn)計(jì)算機(jī)課程操作性強(qiáng)、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn),也就未能很好的實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。對(duì)此需要一種開放、主動(dòng)、多元的教學(xué)模式對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)模式進(jìn)行革新,研究性學(xué)習(xí)正是適合這種要求的一種模式。
研究性學(xué)習(xí)是我國(guó)教學(xué)改革的新理念和新模式,指學(xué)生在教師指導(dǎo)下,以類似科學(xué)研究的方式獲取知識(shí)和應(yīng)用知識(shí)的學(xué)習(xí)方式。它以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習(xí)為基礎(chǔ),從學(xué)科領(lǐng)域和社會(huì)生活中選擇和確定研究專題,主要以個(gè)人和小組合作的方式進(jìn)行。這種方式靈活性強(qiáng),自主性高,對(duì)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力有重要意義。
1 計(jì)算機(jī)課程開展研究性學(xué)習(xí)的必要性及優(yōu)勢(shì)
計(jì)算機(jī)課程開展研究性學(xué)習(xí)有明顯的優(yōu)勢(shì),我們從計(jì)算機(jī)課程和研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)上來(lái)分析其共性。
1.1 計(jì)算機(jī)課程的特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)課程的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面:
1) 計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門發(fā)展迅速的學(xué)科,知識(shí)更新快是其一大特點(diǎn)。計(jì)算機(jī)軟硬件發(fā)展迅速,學(xué)到的知識(shí)可能也很快就會(huì)過(guò)時(shí),這就要求老師和學(xué)生要不斷的學(xué)習(xí)。
2) 計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門新興學(xué)科,有很多問(wèn)題沒有解決,盲點(diǎn)較多,需要不斷的探索研究。
3) 計(jì)算機(jī)學(xué)科操作性強(qiáng),動(dòng)手能力要求較高。老師課堂上講的內(nèi)容使學(xué)生感覺像過(guò)眼煙云,不能消化吸收,失去了學(xué)習(xí)的積極性。
4) 它是一門綜合性強(qiáng)的學(xué)科,尤其與數(shù)學(xué)、電子科學(xué)聯(lián)系緊密,知識(shí)點(diǎn)多。
計(jì)算機(jī)課程特點(diǎn)決定采用傳統(tǒng)教學(xué)模式效果不理想,需要進(jìn)行改革。
1.2 研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)
研究性學(xué)習(xí)特點(diǎn):開放性、自主性、實(shí)踐性、探究性。
開放性是指學(xué)生研究的內(nèi)容來(lái)源于生活,是多方面的、全方位的、不是固定的;自主性是指學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體,完全自主的決定學(xué)習(xí)的過(guò)程,在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自我價(jià)值,從而實(shí)現(xiàn)自我價(jià)值;實(shí)踐性是指研究性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)參與,而不是被動(dòng)接受,培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力;探究性是指學(xué)生在主動(dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程中,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)探索精神。
1.3 計(jì)算機(jī)課程開展研究性學(xué)習(xí)的必要性和可行性
現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)課程采用的教學(xué)方式理論課多是“課件+多媒體”,即“講解+演示”,實(shí)驗(yàn)課堂即上機(jī)練習(xí),這種形式使很多學(xué)生不能很好的消化課堂上講的內(nèi)容,上機(jī)練習(xí)時(shí)往往不知所措,出現(xiàn)理論課和實(shí)驗(yàn)課脫節(jié)的現(xiàn)象比較嚴(yán)重。而采用研究性學(xué)習(xí),使學(xué)生完全自主的操縱每一步,對(duì)每一步都要?jiǎng)幽X去思考,去探索,給了學(xué)生更大的選擇空間,這樣會(huì)增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。另外,高校的一個(gè)重要教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,研究性學(xué)習(xí)模式對(duì)提高學(xué)生的科研能力有極大幫助。所以鑒于當(dāng)前傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)教學(xué)方式的缺陷和當(dāng)前高校的培養(yǎng)目標(biāo)采用研究性學(xué)習(xí)模式具有必要性。
計(jì)算機(jī)課程的主要使用工具是計(jì)算機(jī),這也是開展研究性學(xué)習(xí)的一個(gè)有力工具,學(xué)生借助于圖書館的電子資料和電子期刊數(shù)據(jù)庫(kù),網(wǎng)絡(luò)等途徑可以方便的搜索、收集、整理所需的資料。計(jì)算機(jī)教育水平和研究性學(xué)習(xí)的關(guān)系緊密,可以說(shuō),計(jì)算機(jī)課程教育水平提高了,開展研究性學(xué)習(xí)的手段也提高了,反之亦然。另外,計(jì)算機(jī)課程涉及的學(xué)科較多,為開展研究性學(xué)習(xí)提供了更多的選擇空間。所以說(shuō),對(duì)計(jì)算機(jī)課程使用研究性學(xué)習(xí)的模式可行性較強(qiáng)。
1.4 計(jì)算機(jī)課程開展研究性學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)
計(jì)算機(jī)課程的和研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)兩者之間有相通性。首先,就實(shí)踐性而言,研究性學(xué)習(xí)為學(xué)生提供了良好的實(shí)踐環(huán)境,而計(jì)算機(jī)學(xué)科操作性強(qiáng),要求學(xué)生有較高的動(dòng)手實(shí)踐能力;其次,研究性學(xué)習(xí)具有探究性、開放性、自主性,而計(jì)算機(jī)學(xué)科是一門新興學(xué)科,很多問(wèn)題沒有解決,為研究性學(xué)習(xí)提供良好的前提和基礎(chǔ)。所以計(jì)算機(jī)課程采用研究性學(xué)習(xí)有明顯優(yōu)勢(shì),效果會(huì)更好。
2 開展研究性學(xué)習(xí)的步驟
2.1 學(xué)習(xí)目標(biāo)的設(shè)置
研究性學(xué)習(xí)目標(biāo)是為了使學(xué)生具備分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度科學(xué)和探索精神及靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的綜合素質(zhì)。
2.2 課題設(shè)置
進(jìn)行研究性學(xué)習(xí),要根據(jù)學(xué)生的能力個(gè)性特點(diǎn)設(shè)置課題。課題可以由學(xué)生自己設(shè)置,也可以有老師命題。當(dāng)然,由學(xué)生命題的要由老師把關(guān),考核課題的可行性。針對(duì)不同能力的學(xué)生課題的設(shè)置要有區(qū)別。例如擅長(zhǎng)理論推導(dǎo)的學(xué)生可以設(shè)置一些算法的課題,人工智能、圖像處理等課程比較適合;編程能力較強(qiáng)的學(xué)生可以結(jié)合社會(huì)應(yīng)用,進(jìn)行軟件開發(fā)的課題;藝術(shù)修養(yǎng)較強(qiáng)的學(xué)生,可以設(shè)置網(wǎng)頁(yè)制作,動(dòng)畫設(shè)計(jì)等方面的課題。總之,設(shè)置的課題要針對(duì)不同學(xué)生,難度適中。
2.3 實(shí)施過(guò)程
研究性學(xué)習(xí)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生在“做中學(xué)”,以任務(wù)驅(qū)動(dòng)法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新和主動(dòng)性。課題定好后,最好以小組形式進(jìn)行課題研究,可以增強(qiáng)學(xué)生之間的協(xié)作能力,培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神,遇到問(wèn)題,共同討論,提出解決問(wèn)題的方案。小組首先明確課題的預(yù)期目標(biāo)和成果形式,制定實(shí)施方案,采用什么樣的設(shè)計(jì)方法。確定任務(wù)和方案后,查閱搜集資料,對(duì)資料整合。對(duì)課題研究,解決相關(guān)問(wèn)題,形成結(jié)論性成果。在整個(gè)過(guò)程中,學(xué)生是主體,教師起著監(jiān)督和引導(dǎo)作用?？梢远〞r(shí)召開課題進(jìn)展報(bào)告會(huì),了解課題進(jìn)展情況及每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。及時(shí)糾正學(xué)生出現(xiàn)的方向偏差和催促?zèng)]有積極投入課題研究中的學(xué)生。也可以采取其它形式,如分組討論、角色扮演等形式,鼓勵(lì)學(xué)生主動(dòng)參與,充分發(fā)揮其主動(dòng)性。
2.4 結(jié)果評(píng)價(jià)
研究性學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)體系應(yīng)該多元化,一是評(píng)價(jià)的主體要多元化。有學(xué)生自評(píng)、小組評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)。二是評(píng)價(jià)的要素要多元化,可以考慮知識(shí)運(yùn)用能力評(píng)價(jià)、探究能力評(píng)價(jià)、分析思考能力評(píng)價(jià)、綜合表達(dá)能力評(píng)價(jià)等多個(gè)方面綜合考慮,單純靠終結(jié)性評(píng)價(jià)的方法是不可取的。三是評(píng)價(jià)的時(shí)間更要注重整個(gè)研究過(guò)程,而不僅僅是最后。例如在課題設(shè)定階段,考察學(xué)生設(shè)定課題的能力;在研究過(guò)程中,考察知識(shí)的獲取情況、能力的培養(yǎng)情況及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力;在課題完成后,匯報(bào),交流階段考察學(xué)生的綜合表達(dá)能力。要重視對(duì)過(guò)程的評(píng)價(jià)和在過(guò)程中的評(píng)價(jià),重視學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的自我改進(jìn),體現(xiàn)形成性評(píng)價(jià)的特點(diǎn),使評(píng)價(jià)成為促進(jìn)學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)探索精神的催化劑。
3 實(shí)施過(guò)程中的注意事項(xiàng)
1) 師生角色的轉(zhuǎn)變。教師不再是知識(shí)的占有者和傳播者,而是指導(dǎo)者和組織者。教師的作用已經(jīng)不是傳統(tǒng)方式中的中心主體,由傳統(tǒng)學(xué)生學(xué)習(xí)的控制者,知識(shí)的仲裁者、實(shí)施者轉(zhuǎn)換為決策者,引導(dǎo)者,設(shè)計(jì)者,評(píng)價(jià)者。在研究性學(xué)習(xí)過(guò)程中,教師一方面引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入正確的方向,另一方面監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
2) 教師素質(zhì)的提高。開展研究性學(xué)習(xí)給了學(xué)生更大的自由空間,似乎對(duì)教師的要求降低了。其實(shí)不然,教師要具備因材設(shè)定課題的能力,具備課題方向的引導(dǎo)能力,要對(duì)整個(gè)課題牽涉的學(xué)科有一個(gè)全局的把握,對(duì)課題前沿問(wèn)題要充分了解。這些都要求老師不斷的學(xué)習(xí),加強(qiáng)自身素質(zhì)的修養(yǎng)。
3) 加強(qiáng)教師的監(jiān)督作用。由于開展研究性學(xué)習(xí)的主要途徑是網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)方便、快捷,同時(shí)也有更多的誘惑,教師要在學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)的過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)督,正確引導(dǎo)。
4) 課題內(nèi)容要考證可行性。設(shè)定的課題特別是學(xué)生設(shè)定的課題一定認(rèn)真審查可行性,否則在做課題的過(guò)程中會(huì)半途而廢,影響課程的學(xué)習(xí),達(dá)不到預(yù)期學(xué)習(xí)效果。
4 結(jié)束語(yǔ)
研究性學(xué)習(xí)的開展范圍有兩種:一是課堂教學(xué),另外一個(gè)是課外形式。這兩種形式都有教師使用并取得一定的成果。研究性學(xué)習(xí)的優(yōu)越性必將引起各學(xué)科教師應(yīng)用這種模式,這對(duì)教學(xué)改革起到重要促進(jìn)作用。
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關(guān)鍵詞：虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)；研究性學(xué)習(xí)；VR-Platform
中圖分類號(hào)：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-8454（2014）07-0068-04
引言
新課改實(shí)施后，高中信息技術(shù)課程體系發(fā)生了很大的變化，選修模塊增加了很多實(shí)驗(yàn)性的課程內(nèi)容，例如計(jì)算機(jī)硬件組裝、網(wǎng)線的制作、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)配置、機(jī)器人裝配與調(diào)試等都具有很強(qiáng)的操作性，其目的是要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。但目前很多學(xué)校由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的缺乏學(xué)生無(wú)法真正動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，為了解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境缺失這一難題，我們?cè)O(shè)計(jì)與開發(fā)了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
近年來(lái)隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者在虛擬實(shí)驗(yàn)這方面做了大量的研究和開發(fā)工作，但主要面向的是高等教育理工科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，基礎(chǔ)教育中的研究比較少，主要也是針對(duì)物理、化學(xué)、生物等主科，作為副科的信息技術(shù)長(zhǎng)期不受重視，在虛擬實(shí)驗(yàn)方面的研究屈指可數(shù)：有文獻(xiàn)介紹了用虛擬機(jī)技術(shù)搭建虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的方法；[1]也有文獻(xiàn)介紹了用3Ds Max和VR-Platform（以下簡(jiǎn)稱VRP）開發(fā)一個(gè)可交互的課件。[2]從技術(shù)實(shí)現(xiàn)的角度來(lái)看，采用虛擬機(jī)技術(shù)能夠解決硬件設(shè)施不足的問(wèn)題，方便硬件設(shè)備的管理，但是平臺(tái)缺乏交互性；[1]也有的給高中信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了新思路，卻僅僅是一個(gè)單獨(dú)的虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)例，不具有擴(kuò)展性。[2]
本文針對(duì)上述不足，提出利用VRP構(gòu)建研究性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的方案，即以VRP作為虛擬場(chǎng)景的開發(fā)工具，以研究性學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)指導(dǎo)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計(jì)。該方案能夠克服上述方法中技術(shù)實(shí)現(xiàn)的不足，同時(shí)注重系統(tǒng)的教學(xué)特性，具有交互性、平臺(tái)擴(kuò)展性，易于實(shí)現(xiàn)和自主性、探究性等特征。
一、研究性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
本文以高中信息技術(shù)選修課程《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》為例，依據(jù)《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)基于VRP的研究性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總目標(biāo)是要改善目前實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏的現(xiàn)狀以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。其中研究性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的“研究性”，指的是以研究性學(xué)習(xí)理論為指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)出來(lái)的虛擬實(shí)驗(yàn)具有研究性學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，能使學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)增強(qiáng)實(shí)踐探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。目前對(duì)研究性學(xué)習(xí)的定義沒有統(tǒng)一的界定，《普通高中研究性學(xué)習(xí)實(shí)施指南（試行）》給出的定義是：研究性學(xué)習(xí)特指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，從自然、社會(huì)和生活中選擇和確定專題進(jìn)行研究，并在研究過(guò)程中主動(dòng)地獲取知識(shí)、應(yīng)用知識(shí)、解決問(wèn)題的學(xué)習(xí)活動(dòng)。[3]根據(jù)此定義，這里將研究性學(xué)習(xí)理解為一種學(xué)習(xí)方式，它相對(duì)應(yīng)于接受性學(xué)習(xí)，學(xué)生的學(xué)習(xí)是一個(gè)主動(dòng)探究問(wèn)題、創(chuàng)造性地解決問(wèn)題的過(guò)程。具有自主性、開放性、主題性、實(shí)踐性、探究性和創(chuàng)造性等特點(diǎn)。[4]
1.教學(xué)設(shè)計(jì)
（1）學(xué)習(xí)者分析
學(xué)生是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用的主體，因此在系統(tǒng)開發(fā)前必須充分考慮學(xué)生的特點(diǎn)、認(rèn)知水平和認(rèn)知風(fēng)格等基本特征，為后續(xù)的開發(fā)工作提供依據(jù)。高中生的生理和心理都進(jìn)入成熟期，思維具有創(chuàng)造性和靈活性，喜歡新事物和創(chuàng)造性的活動(dòng)，因此在新穎而有趣的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，滿足學(xué)生的求知欲和探索精神。
（2）研究性教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)資源設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)中包含《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》教材中大部分的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的整合，選取能夠體現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢(shì)、實(shí)踐體驗(yàn)性強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，每個(gè)實(shí)驗(yàn)都是以問(wèn)題的形式呈現(xiàn)，學(xué)生在這個(gè)問(wèn)題情境下，可以提出具體的研究問(wèn)題作為實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。為輔助學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)提供理論豐富的學(xué)習(xí)資源，如文本學(xué)習(xí)資料、圖片、動(dòng)畫及視頻案例等，學(xué)生可以自由地組織和獲取各種學(xué)習(xí)資源。
以上設(shè)計(jì)體現(xiàn)了研究性學(xué)習(xí)開放性的特點(diǎn)，學(xué)生可以自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)習(xí)資源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，另外，虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠使學(xué)生不受時(shí)間和空間的限制隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，體現(xiàn)了整個(gè)研究性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的開放性。
（3）教學(xué)目標(biāo)分析
教學(xué)目標(biāo)是教學(xué)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，也是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)的依據(jù)。虛擬實(shí)驗(yàn)的具體目標(biāo)分為兩個(gè)：知識(shí)、技能目標(biāo)和實(shí)驗(yàn)活動(dòng)目標(biāo)，其中實(shí)驗(yàn)活動(dòng)目標(biāo)中包含情感態(tài)度、精神素養(yǎng)方面的要求。
（4）自主實(shí)驗(yàn)策略制定
研究性學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主體地位，要充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性，因此自主實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)應(yīng)以學(xué)生為中心，學(xué)生自主對(duì)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)的問(wèn)題進(jìn)行探索，從實(shí)驗(yàn)儀器的選擇、實(shí)驗(yàn)操作步驟的確定、學(xué)習(xí)資源的利用到實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫，都是由學(xué)生自主安排，教師不參與實(shí)驗(yàn)過(guò)程，而是給出相關(guān)知識(shí)點(diǎn)解析、視頻或PPT演示示例供學(xué)生參考，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況安排自己實(shí)驗(yàn)進(jìn)度。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程具有自主性、探究性和實(shí)踐性，同時(shí)學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的過(guò)程也是一個(gè)創(chuàng)造性的過(guò)程。
（5）反饋評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)
研究性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的反饋評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行的，同時(shí)也注重學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程的評(píng)價(jià)與學(xué)生的自我評(píng)價(jià)。目的在于讓學(xué)生及時(shí)了解自己的實(shí)驗(yàn)情況，反復(fù)修正和探索實(shí)驗(yàn)問(wèn)題，教師也可以通過(guò)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)反饋了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。
2.系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)
虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括簡(jiǎn)介、儀器庫(kù)、實(shí)驗(yàn)列表、背景音樂、幫助和退出系統(tǒng)六個(gè)組成部分，其中最核心的部分是虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)K，每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)功能設(shè)計(jì)大致一樣，主要由實(shí)驗(yàn)介紹、演示示例、儀器選擇、自主實(shí)驗(yàn)及反饋?zhàn)詼y(cè)五大功能模塊組成。系統(tǒng)的框架設(shè)計(jì)如圖1所示。
實(shí)驗(yàn)介紹模塊：介紹每個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)背景概述、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。示例演示模塊：包括視頻教程和PPT動(dòng)畫演示文稿，通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊虛擬投影屏幕模型上的按鈕進(jìn)行播放。儀器選擇模塊：虛擬儀器桌上主要有水晶頭、雙絞線、網(wǎng)線測(cè)試儀、壓線鉗、路由器、交換機(jī)等虛擬儀器，通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊虛擬儀器模型實(shí)現(xiàn)交互，從而選擇實(shí)驗(yàn)所需要的儀器設(shè)備。自主實(shí)驗(yàn)?zāi)K：這是學(xué)生進(jìn)行自主虛擬實(shí)驗(yàn)的開放性場(chǎng)所，學(xué)生在虛擬小女孩角色的引導(dǎo)下進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)探究。本模塊中提供的資源包括動(dòng)畫漫游、問(wèn)題引導(dǎo)、知識(shí)點(diǎn)解析、操作內(nèi)容和實(shí)踐拓展，學(xué)生實(shí)驗(yàn)前可以通過(guò)動(dòng)畫漫游熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，然后根據(jù)給出的操作內(nèi)容，自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，實(shí)驗(yàn)中有疑惑可查看教師給出的問(wèn)題引導(dǎo)及相關(guān)知識(shí)點(diǎn)解析，學(xué)有余力的學(xué)生還可以完成實(shí)踐拓展中的內(nèi)容，進(jìn)一步提高自己能力。反饋?zhàn)詼y(cè)模塊：附有實(shí)驗(yàn)記錄表、實(shí)驗(yàn)中問(wèn)題分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論填寫。
3.流程設(shè)計(jì)
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的先后順序，虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)流程圖包括前期準(zhǔn)備階段、3D建模階段和交互設(shè)置階段三個(gè)步驟，如圖2所示。
（1）素材收集
在系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的前期準(zhǔn)備階段，除了對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)“軟”素材的準(zhǔn)備，還要對(duì)虛擬場(chǎng)景制作的“硬”素材進(jìn)行收集。由于虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是以實(shí)體實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)進(jìn)行仿真構(gòu)建的，因此要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的外形構(gòu)造信息和紋理材質(zhì)、貼圖照片等進(jìn)行采集。
（2）三維模型建立
本文采用功能強(qiáng)大、界面友好的3ds Max 2010進(jìn)行《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境的構(gòu)建，主要包括虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備如水晶頭、雙絞線、壓線鉗、PC機(jī)、路由器等模型的構(gòu)建。模型框架創(chuàng)建后，為模型添加材質(zhì)和貼圖、布置燈光及場(chǎng)景烘焙，其效果如圖3所示。
（3）交互設(shè)計(jì)
在3ds Max 2010中完成虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境建模后，通過(guò)安裝好的VRP-for-Max插件導(dǎo)入VRP編輯器中，導(dǎo)出的時(shí)候可以進(jìn)行預(yù)覽。成功導(dǎo)入VRP編輯器后便可對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景進(jìn)行編輯和調(diào)整，進(jìn)行交互設(shè)計(jì)。本文所實(shí)現(xiàn)的是桌面式虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)習(xí)者與系統(tǒng)的交互主要是通過(guò)鼠標(biāo)、鍵盤及界面的按鈕進(jìn)行，通過(guò)設(shè)置模型或按鈕的事件觸發(fā)腳本命令實(shí)現(xiàn)與場(chǎng)景中對(duì)象的各種互動(dòng)，如實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)及在場(chǎng)景中進(jìn)行漫游、行走等。
（4）虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
VRP虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的比較簡(jiǎn)單靈活，既可以將文件編譯成單機(jī)可獨(dú)立執(zhí)行的*.exe文件，也可以輸出為Vrpie文件通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)在線瀏覽交互。
二、具體實(shí)現(xiàn)案例
1.開發(fā)環(huán)境介紹
VR-Platform(Virtual Reality Platform，簡(jiǎn)稱VRP)是北京中視典數(shù)字科技有限公司獨(dú)立開發(fā)的虛擬現(xiàn)實(shí)軟件，VRP軟件的適用性比較強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，軟件功能強(qiáng)大，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計(jì)、教育科研、古跡復(fù)原、工業(yè)仿真及軍事模擬等領(lǐng)域。
本文采用VRP軟件最新版本VRP12.1212作為虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，選擇的理由：一是VRP軟件是全中文界面，高度可視化，所見即所得，最大的特點(diǎn)就是易學(xué)易用，可以說(shuō)在目前虛擬現(xiàn)實(shí)軟件中是最容易上手的。[5]對(duì)編程基礎(chǔ)沒有大的要求，這可以打消很多高中信息技術(shù)一線教師“想做虛擬現(xiàn)實(shí)卻苦于編程基礎(chǔ)一般”的疑慮，激勵(lì)更多一線教師參與進(jìn)來(lái)，設(shè)計(jì)出更多符合高中生學(xué)習(xí)特點(diǎn)的虛擬實(shí)驗(yàn)。二是交互性良好，在VRP中模型和二維界面都可以進(jìn)行鼠標(biāo)事件或距離觸發(fā)事件的腳本編寫，簡(jiǎn)單設(shè)置參數(shù)后，就可以實(shí)現(xiàn)功能強(qiáng)大的交互。三是與3Ds Max 無(wú)縫集成，支持3Ds Max中絕大多數(shù)的燈光、材質(zhì)、貼圖，支持3ds Max中的相機(jī)動(dòng)畫、骨骼動(dòng)畫、位移動(dòng)畫和變形動(dòng)畫，這些模型和動(dòng)畫都可以很方便快捷地導(dǎo)入到VRP中，導(dǎo)出時(shí)還可以進(jìn)行預(yù)覽。[6]四是VRP具有良好的兼容性，能夠兼容大多數(shù)Windows系統(tǒng)，VRP中還提供了ActiveX插件方式、基于腳本方式和基于C++源碼的SDK三種強(qiáng)大的二次開發(fā)接口，具有良好的擴(kuò)展性。
2.具體實(shí)現(xiàn)
下面通過(guò)部分實(shí)例來(lái)說(shuō)明如何利用VRP實(shí)現(xiàn)研究性虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)：
（1）演示示例的實(shí)現(xiàn)
當(dāng)用鼠標(biāo)單擊二維界面“演示示例”按鈕時(shí)，虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景切換到投影儀屏幕，用鼠標(biāo)單擊屏幕上的開始播放按鈕，即可播放虛擬實(shí)驗(yàn)的演示示例視頻或PPT動(dòng)畫演示文稿。圖4為實(shí)驗(yàn)案例一“網(wǎng)線的制作”演示示例效果。
其中“演示示例”按鈕的腳本代碼設(shè)置為：
切換相機(jī)（通過(guò)名稱），定點(diǎn)-投影屏幕，1
開始播放按鈕腳本設(shè)置為：加載視頻,E:\li\實(shí)驗(yàn) 例子\VRP文件\網(wǎng)線的制作.avi,0
應(yīng)用視頻到模型,網(wǎng)線視頻按鈕,1
視頻播放控制,網(wǎng)線視頻按鈕,1
變量賦值,視頻顯示,1
（2）虛擬儀器選擇的實(shí)現(xiàn)
單擊“儀器選擇”按鈕，系統(tǒng)通過(guò)定點(diǎn)相機(jī)切換場(chǎng)景到儀器桌，儀器桌上的儀器設(shè)備信息都記錄在連接的Access數(shù)據(jù)庫(kù)中，鼠標(biāo)左鍵雙擊儀器可以調(diào)出數(shù)據(jù)庫(kù)顯示面板查看儀器信息，如圖5所示。學(xué)習(xí)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要自主選擇儀器，單擊鼠標(biāo)中鍵可選擇所需儀器，當(dāng)選擇錯(cuò)誤儀器時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給出溫馨提示，學(xué)生自己考慮選擇或取消，取消選擇點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵即可。
“儀器選擇”按鈕腳本設(shè)置如下：
切換相機(jī)（通過(guò)名稱），定點(diǎn)-儀器桌，1
時(shí)間軸播放，儀器操作時(shí)間軸
更改時(shí)間軸播放方式，儀器操作時(shí)間軸，0，1
激活時(shí)間軸，儀器操作時(shí)間軸，1，1
（3）自主實(shí)驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)
學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)是虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心部分，單擊二維界面上“自主實(shí)驗(yàn)”按鈕，進(jìn)入自主實(shí)驗(yàn)開始場(chǎng)景，其界面如圖6所示。學(xué)生通過(guò)小女孩角色引導(dǎo)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)探索，如圖7所示為學(xué)生正在通過(guò)ping命令測(cè)試網(wǎng)絡(luò)連接，界面用大窗口實(shí)現(xiàn)電腦桌面內(nèi)容便于觀看和操作，使用到的是VRP12版新增加的“渲染到貼圖”功能。[7]
“自主實(shí)驗(yàn)”按鈕腳本設(shè)置為：切換相機(jī)(通過(guò)名稱),定點(diǎn)-室外,1。
“漫游”按鈕腳本：切換相機(jī)（通過(guò)名稱），動(dòng)畫相機(jī)漫游，1。
小女孩角色腳本設(shè)置為：時(shí)間軸播放,室外行走動(dòng)畫。
切換相機(jī)（通過(guò)名稱），角色控制-小女孩，1。
開門動(dòng)作腳本：播放剛體動(dòng)畫，vrp_rigid開門，0，0，1。
三、結(jié)束語(yǔ)
本文以高中信息技術(shù)選修課《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》為例，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)研究性的虛擬實(shí)驗(yàn)，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，為高中信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程提供了新的教學(xué)模式和學(xué)習(xí)方式。注重實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的研究性教學(xué)設(shè)計(jì)和界面設(shè)計(jì)，可以提高學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。選用VRP作為虛擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)工具，并且給出了整個(gè)開發(fā)流程，為高中信息技術(shù)一線教師自主研究開發(fā)提供參考。只有信息技術(shù)教師首先重視學(xué)科教學(xué)，信息技術(shù)學(xué)科的地位才能得到有效提升。
參考文獻(xiàn)：
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[關(guān)鍵詞]學(xué)習(xí)環(huán)境；虛實(shí)融合；學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)；關(guān)聯(lián)主義；物聯(lián)網(wǎng)
[中圖分類號(hào)]G434 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1672-0008f2013）03-0003-07
一、引言
學(xué)習(xí)環(huán)境的研究最早可追溯到心理學(xué)家勒溫（KurtLewin，1890-1947），他認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足學(xué)習(xí)者的心理需求，與之充分互動(dòng)，從而影響其外在行為表現(xiàn)。隨著研究的深入。學(xué)者們將學(xué)習(xí)環(huán)境的概念延伸到課堂氛圍、學(xué)校文化等方面，認(rèn)為教與學(xué)的過(guò)程類似于社會(huì)交往。需要一定的文化氛圍起外在引導(dǎo)作用。
20世紀(jì)90年代以來(lái)，以網(wǎng)絡(luò)、多媒體為代表的信息技術(shù)得到迅速發(fā)展，信息技術(shù)工具已將“現(xiàn)實(shí)”的學(xué)習(xí)環(huán)境拓展到基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的“虛擬”學(xué)習(xí)環(huán)境，打破了傳統(tǒng)教學(xué)活動(dòng)的時(shí)空限制，可以有效地激發(fā)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)協(xié)作和分布式學(xué)習(xí)。然而，單純的現(xiàn)實(shí)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)中的虛擬環(huán)境對(duì)教學(xué)的影響各有利弊，在增強(qiáng)學(xué)習(xí)者臨場(chǎng)體驗(yàn)、培育學(xué)習(xí)者實(shí)際操作能力、拓寬學(xué)習(xí)者視野、培育學(xué)習(xí)者協(xié)作式解決問(wèn)題能力等等方面，實(shí)和虛的學(xué)習(xí)環(huán)境不可兼得。
為此，有必要在關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論的支撐下，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)傳感器技術(shù)的應(yīng)用，將課堂內(nèi)/外的“現(xiàn)實(shí)”學(xué)習(xí)環(huán)境與基于網(wǎng)絡(luò)/多媒體的“虛擬”學(xué)習(xí)環(huán)境進(jìn)行“融合”，使之成為有機(jī)的整體。營(yíng)造“虛實(shí)融合”的學(xué)習(xí)環(huán)境。該環(huán)境既能滿足學(xué)習(xí)者獲取真實(shí)的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，促進(jìn)開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作學(xué)習(xí)，又有利于教師在探究過(guò)程中為學(xué)習(xí)者提供多方位的指導(dǎo)。拓展學(xué)習(xí)者的視野。
二、學(xué)習(xí)環(huán)境及其構(gòu)成要素
（一）學(xué)習(xí)環(huán)境的內(nèi)涵
隨著建構(gòu)主義理論的興起，教學(xué)范式的關(guān)注點(diǎn)逐步從“教”轉(zhuǎn)向“學(xué)”，在強(qiáng)化情境認(rèn)知理論的同時(shí)，學(xué)習(xí)環(huán)境的重要性日益受到關(guān)注。
國(guó)外學(xué)者大多從學(xué)習(xí)活動(dòng)的視角來(lái)定義學(xué)習(xí)環(huán)境，認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境是促進(jìn)學(xué)習(xí)有效開展的活動(dòng)空間。較早關(guān)注學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)的學(xué)者（Jonassen，D.H，1999）從建構(gòu)主義的視角出發(fā)。認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境是一種以技術(shù)為支持的環(huán)境，有利于學(xué)習(xí)者開展有益的學(xué)習(xí)。Hannafin（1992）將學(xué)習(xí)環(huán)境看作是一個(gè)全面、綜合的系統(tǒng)，它通過(guò)以學(xué)習(xí)者為中心的活動(dòng)來(lái)促進(jìn)人們參與學(xué)習(xí)。
國(guó)內(nèi)學(xué)者更多的是通過(guò)描述學(xué)習(xí)環(huán)境的要素來(lái)界定該概念。例如，何克抗、李文光（2002）將學(xué)習(xí)環(huán)境具體化為學(xué)習(xí)資源和人際關(guān)系的組合。其中，學(xué)習(xí)資源包括學(xué)習(xí)材料（即信息）、幫助學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具（獲取、加工、保存信息的工具）、學(xué)習(xí)空間（比如教室或虛擬網(wǎng)上學(xué)校）等等；人際關(guān)系則包括學(xué)生之間和師生之間的人際交往。鐘志賢（2005）認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境是為促進(jìn)學(xué)習(xí)者發(fā)展，“特別是為高階能力發(fā)展而創(chuàng)設(shè)的學(xué)習(xí)空間”。包括物質(zhì)空間+活動(dòng)空間+心理空間。
（二）學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)成要素
新的理論與技術(shù)為學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)研究提供了新的視角，同時(shí)也豐富和拓展了學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)成。由于人們立足于不同的基礎(chǔ)理論與支持技術(shù)。其關(guān)注點(diǎn)各不相同，對(duì)構(gòu)成要素的理解也有所不同。表1列出了根據(jù)時(shí)間順序，研究者們對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)成要素的不同觀點(diǎn)。
目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)成要素的研究大多基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與建構(gòu)主義理論，主要關(guān)注學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì)，協(xié)作學(xué)習(xí)、基于資源的學(xué)習(xí)的有效支持等。通過(guò)文獻(xiàn)分析可知，研究者們對(duì)學(xué)習(xí)環(huán)境要素的理解有廣義和狹義兩個(gè)方面。在廣義上，學(xué)習(xí)環(huán)境包含了教學(xué)系統(tǒng)的各個(gè)要素，例如，教師、學(xué)生、內(nèi)容、方法和媒體等；在狹義上，學(xué)習(xí)環(huán)境為某一類型的學(xué)習(xí)活動(dòng)提供相關(guān)工具、資源與教學(xué)策略支持。此外，學(xué)習(xí)環(huán)境要素的描述也受到研究者關(guān)注視角的影響。例如，在建構(gòu)主義視角下，學(xué)習(xí)環(huán)境離不開資源、工具與情境等要素（鐘志賢的“7+2”模型與Jonassen的建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境）：在協(xié)作學(xué)習(xí)的視角下，學(xué)習(xí)環(huán)境需具備協(xié)作學(xué)習(xí)的空間、工具或硬件等（李繼穎、張振亭，2001；葉賜添；李克東，2009；安維琪，2011）。
三、虛實(shí)融合學(xué)習(xí)環(huán)境及其特征
（一）虛實(shí)融合環(huán)境的內(nèi)涵
隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境逐步走入人們的視野，早在1999年就有研究者討論了學(xué)習(xí)環(huán)境由實(shí)變虛的歷程，具體表現(xiàn)在學(xué)習(xí)伙伴、學(xué)習(xí)資源與學(xué)習(xí)方法三個(gè)方面。隨著技術(shù)的革新、教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)實(shí)的物理教學(xué)環(huán)境與虛擬的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)都暴露出各自的不足之處，為了支持開展有效的教學(xué)活動(dòng)，需要將二者進(jìn)行融合?，F(xiàn)實(shí)的物理世界能為學(xué)習(xí)者提供真實(shí)的體驗(yàn)，在提升學(xué)習(xí)者情感和動(dòng)機(jī)方面要優(yōu)于虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，虛擬的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和工具則能夠打破限制，極大地拓展學(xué)習(xí)者的探究與學(xué)習(xí)領(lǐng)域。
在本文中，將支持現(xiàn)場(chǎng)講授、演示、操作練習(xí)的方法開展教學(xué)活動(dòng)的真實(shí)環(huán)境稱之為“現(xiàn)實(shí)”學(xué)習(xí)環(huán)境，而借助于網(wǎng)絡(luò)和多媒體手段、支持非面對(duì)面形式的學(xué)習(xí)活動(dòng)的場(chǎng)所稱之為“虛擬”學(xué)習(xí)環(huán)境。由于這兩類學(xué)習(xí)環(huán)境在學(xué)習(xí)者的能力培養(yǎng)方面各有長(zhǎng)處和短處，十分有必要將其進(jìn)行融合，從而構(gòu)建“虛實(shí)融合”的學(xué)習(xí)環(huán)境。
所謂虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境，是指一類通過(guò)傳感器設(shè)備識(shí)別、獲取真實(shí)環(huán)境中與學(xué)習(xí)活動(dòng)相關(guān)的客觀信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將基于課堂和社會(huì)的真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境與基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境融為一體的新型學(xué)習(xí)環(huán)境。
虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境主要借助于傳感器，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接現(xiàn)實(shí)世界與虛擬世界。傳感器設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，識(shí)別、獲取真實(shí)世界中對(duì)促進(jìn)學(xué)習(xí)活動(dòng)開展起著重要作用的信息，經(jīng)過(guò)數(shù)字化處理后直接為學(xué)習(xí)者所采用?；ヂ?lián)網(wǎng)和多媒體技術(shù)的應(yīng)用，主要表現(xiàn)在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境和數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的構(gòu)建，學(xué)習(xí)者通過(guò)個(gè)性化學(xué)習(xí)環(huán)境獲得學(xué)習(xí)主題相關(guān)的資源，避免了在海量的網(wǎng)上資源中迷航，提高學(xué)習(xí)效率，并有效支持協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)的開展。
當(dāng)前，支持學(xué)校開展科學(xué)探究活動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境主要有兩類：一是基于學(xué)校課堂內(nèi)/外的“現(xiàn)實(shí)世界”。二是基于網(wǎng)絡(luò)/多媒體的“虛擬世界”。在圖1所示的“學(xué)習(xí)環(huán)境一學(xué)習(xí)模式”坐標(biāo)系中。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)活動(dòng)、傳統(tǒng)的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)分別位于A、D兩個(gè)象限之中；基于信息技術(shù)的教學(xué)演示活動(dòng)位于B象限：基于信息技術(shù)的研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)則位于c象限。其中包括網(wǎng)絡(luò)探究（WebQuest）、網(wǎng)絡(luò)探究科學(xué)環(huán)境（Web-basedInquiry Science Environment，簡(jiǎn)稱WISE）、信息問(wèn)題解決模式（BIG6）等典型的研究性學(xué)習(xí)模式。
圖中虛線勾畫出的橢圓是“虛實(shí)融合環(huán)境中的研究性學(xué)習(xí)”活動(dòng)，它將虛擬環(huán)境與現(xiàn)實(shí)環(huán)境有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既充分利用虛擬環(huán)境中豐富的網(wǎng)絡(luò)信息資源、認(rèn)知與交互工具來(lái)開展研究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，又將學(xué)習(xí)活動(dòng)置于現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的真實(shí)情景，使得學(xué)習(xí)任務(wù)更具真實(shí)性與挑戰(zhàn)性，更加激發(fā)學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)與興趣。
（二）虛實(shí)融合環(huán)境的特征
一般說(shuō)來(lái)，本文所討論的虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境具有以下特征：（1）基于傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持，實(shí)現(xiàn)真實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的有機(jī)結(jié)合；（2）通過(guò)虛擬環(huán)境向?qū)W習(xí)者提供真實(shí)環(huán)境中難以獲取的數(shù)據(jù)，將基于校內(nèi)的正式學(xué)習(xí)活動(dòng)與基于社會(huì)的非正式學(xué)習(xí)活動(dòng)有機(jī)結(jié)合；（3）支持現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的問(wèn)題解決型教學(xué)活動(dòng)，借助虛擬化的工具和手段開展科學(xué)探究。通過(guò)協(xié)作與互動(dòng)解決現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)問(wèn)題：（4）通過(guò)傳感器和網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)獲取和傳遞現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的數(shù)據(jù)，擁有虛擬環(huán)境中海量的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源，有利于開展跨時(shí)空的自主學(xué)習(xí)：（5）參與者能夠最大限度地參與學(xué)習(xí)活動(dòng)并有所收益，參與者既是某一領(lǐng)域的學(xué)習(xí)者也可能是某一領(lǐng)域的專家。
總之，虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境結(jié)合了真實(shí)環(huán)境與虛擬環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，可以彌補(bǔ)二者在培養(yǎng)學(xué)習(xí)者協(xié)作創(chuàng)新與滿足學(xué)生真實(shí)體驗(yàn)等方面的不足。使用基于傳感器和通信網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為學(xué)習(xí)者提供真實(shí)、同步的科學(xué)探究工具與手段，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)編織起巨大的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，使所有參與者都能從中學(xué)到知識(shí)。獲得體驗(yàn)。拓展視野。從而滿足不同層次的學(xué)習(xí)需求。
基于課堂的“現(xiàn)實(shí)”學(xué)習(xí)環(huán)境、基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的“虛擬”學(xué)習(xí)環(huán)境，以及“虛實(shí)融合”學(xué)習(xí)環(huán)境三者在理論基礎(chǔ)、技術(shù)支持等方面均有所不同，但在促進(jìn)學(xué)習(xí)者有效學(xué)習(xí)的根本目標(biāo)上是一致的，如表2所示。
四、虛實(shí)融合學(xué)習(xí)環(huán)境的理論與技術(shù)支持
（一）情境認(rèn)知理論與分布式認(rèn)知
建構(gòu)主義理論的四要素（情境、會(huì)話、協(xié)作、意義建構(gòu)）奠定了學(xué)習(xí)環(huán)境的理論基礎(chǔ)。建構(gòu)主義認(rèn)為，情境在促進(jìn)學(xué)習(xí)者意義建構(gòu)過(guò)程中的作用不容忽視，學(xué)是與一定的社會(huì)文化背景即“情境”相聯(lián)系的，學(xué)習(xí)者在實(shí)際情境下進(jìn)行學(xué)習(xí)，通過(guò)“同化”與“順應(yīng)”才能達(dá)到對(duì)新知識(shí)意義的建構(gòu)。會(huì)建構(gòu)主義理論觀點(diǎn)更是認(rèn)為，學(xué)校中的學(xué)習(xí)應(yīng)該在一種有意義的情境中發(fā)生，它不可能與兒童在“真實(shí)世界”中所獲得的知識(shí)相分離。因此。學(xué)習(xí)過(guò)程類似于社會(huì)交往過(guò)程。社會(huì)文化氛圍與學(xué)習(xí)情境對(duì)存在于其中的主體有很大的影響，舒適融洽的情境能夠滿足主體的心理需求，促進(jìn)有意義的交流。
情境認(rèn)知理論認(rèn)為，學(xué)習(xí)者的生活經(jīng)驗(yàn)以及在新知識(shí)的獲得與應(yīng)用中利用這一生活經(jīng)驗(yàn)對(duì)于學(xué)習(xí)是十分重要的。事實(shí)上，情境認(rèn)知的研究正是試圖通過(guò)設(shè)置基于工作的、模仿從業(yè)者真實(shí)活動(dòng)的學(xué)習(xí)環(huán)境?；蚪柚畔⒓夹g(shù)設(shè)計(jì)的逼真、仿真環(huán)境和虛擬實(shí)境來(lái)提高學(xué)習(xí)的有效性，并保證知識(shí)向真實(shí)情境的遷移。
雖然。目前現(xiàn)代信息技術(shù)工具已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)真實(shí)情境的復(fù)制和虛擬化，但在滿足學(xué)習(xí)者的真實(shí)感和臨場(chǎng)體驗(yàn)方面，真實(shí)的情境與活動(dòng)仍然不可替代。因此。在重視基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的同時(shí)，也要重視真實(shí)環(huán)境中的活動(dòng)、情境與評(píng)價(jià)，二者相輔相成。
分布式認(rèn)知是一種認(rèn)知活動(dòng)，既是對(duì)內(nèi)部和外部表征的信息加工過(guò)程，也是一個(gè)包括認(rèn)知主體和認(rèn)知環(huán)境的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。分布式認(rèn)知強(qiáng)調(diào)認(rèn)知現(xiàn)象在認(rèn)知主體和環(huán)境間分布的本質(zhì)，它認(rèn)為認(rèn)知分布于學(xué)習(xí)者個(gè)體的大腦內(nèi)。大腦是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，具有社會(huì)性。該理論把人的學(xué)習(xí)過(guò)程與大腦的自然學(xué)習(xí)過(guò)程類比，強(qiáng)調(diào)要設(shè)計(jì)合適的學(xué)習(xí)環(huán)境以使人類學(xué)習(xí)過(guò)程與大腦的自然學(xué)習(xí)過(guò)程相一致。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)環(huán)境正在分布式認(rèn)知學(xué)習(xí)中扮演著愈來(lái)愈重要的角色。
在分布式認(rèn)知的相關(guān)理論中，制品（artifact）被理解為支持分布式學(xué)習(xí)的設(shè)備或?qū)W習(xí)技術(shù)，學(xué)習(xí)者與制品的交互過(guò)程促進(jìn)了有效學(xué)習(xí)，人與制品構(gòu)成了動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)，這是一個(gè)復(fù)雜的分布式學(xué)習(xí)系統(tǒng)。分布式學(xué)習(xí)環(huán)境中的“制品”被認(rèn)為帶有認(rèn)知能力，例如，智能教學(xué)系統(tǒng)中的智能被認(rèn)為擁有類似于專家的“智力”，當(dāng)學(xué)習(xí)者帶著大腦中的知識(shí)參與到分布式的學(xué)習(xí)環(huán)境中，將與“制品”產(chǎn)生交互。為了促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識(shí)體系的完善與提升，就必須科學(xué)設(shè)計(jì)和正確使用“制品”，使之與學(xué)習(xí)者的大腦知識(shí)互補(bǔ)。從而有效提升學(xué)習(xí)效率。
（二）關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)觀與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
加拿大學(xué)者喬治·西門斯（George Siemens）于2005年提出一種有別于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)理論的數(shù)字化時(shí)代的學(xué)習(xí)觀，即關(guān)聯(lián)主義（connectivism）的學(xué)習(xí)觀。其基本原理包括：學(xué)習(xí)與知識(shí)建立于各種觀點(diǎn)之上：學(xué)習(xí)是一種將不同專業(yè)節(jié)點(diǎn)或信息源連接起來(lái)的過(guò)程：學(xué)習(xí)可能存在于非人的工具設(shè)施中；學(xué)習(xí)的能力比當(dāng)前知識(shí)的掌握更重要：為促進(jìn)持續(xù)學(xué)習(xí)，需要培養(yǎng)與保持各種連接；發(fā)現(xiàn)不同領(lǐng)域、理念與概念之間聯(lián)系的能力至關(guān)重要：知識(shí)的流通是所有關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)活動(dòng)的目的。該學(xué)習(xí)觀認(rèn)為。數(shù)字化時(shí)代的學(xué)習(xí)建立在與信息節(jié)點(diǎn)保持高度連通的基礎(chǔ)上，知道“從哪里尋找答案”比知道“答案是什么”更加重要。根據(jù)關(guān)聯(lián)主義的觀點(diǎn)，在學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建與應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)更加注重個(gè)體知識(shí)的有效管理，支持快速獲取信息、加工信息。例如。在相關(guān)的研究中所提出的關(guān)注信息節(jié)點(diǎn)的聚合、打造嵌入型的學(xué)習(xí)場(chǎng)域、注重個(gè)人知識(shí)管理以及延展社會(huì)網(wǎng)絡(luò)等等。
物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things。IOT）近年來(lái)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的拓展與延伸，國(guó)際電信聯(lián)盟（1TU）2005年的報(bào)告認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)主要解決物品到物品（Thing to Thing，T2T1、人到物品（Human to Thing，H2T）、人到人（Human to Human，H2H）之間的互連。t23r2008年，歐洲信息社會(huì)與媒體委員會(huì)的報(bào)告《2020年的物聯(lián)網(wǎng)：未來(lái)之路》中，將物聯(lián)網(wǎng)定義為：由一些“具有身份標(biāo)識(shí)與虛擬的個(gè)性化特征，可以利用智能化接口在智能空間進(jìn)行相關(guān)操作，并可以與社會(huì)的、環(huán)境的、用戶的上下文相互連接并進(jìn)行有效溝通”的物體所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。鑒于此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)，應(yīng)當(dāng)是以傳感器為基礎(chǔ)元件，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)實(shí)環(huán)境中人們難以直接獲得的、與學(xué)習(xí)活動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化，與基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中大量的社群節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無(wú)縫的關(guān)聯(lián)（連接），進(jìn)而構(gòu)建起一個(gè)高度連通的、有效支持協(xié)作學(xué)習(xí)活動(dòng)的龐大的學(xué)習(xí)環(huán)境。
物聯(lián)網(wǎng)體系通常由圖2所示的感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三部分構(gòu)成。在這里。感知層是基礎(chǔ)，通過(guò)無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）標(biāo)簽或各類傳感器。實(shí)時(shí)采集現(xiàn)實(shí)環(huán)境或真實(shí)物體的相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)物物相連，感應(yīng)器將其與網(wǎng)絡(luò)接口連接；在網(wǎng)絡(luò)層，云計(jì)算平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的最大范圍共享，并進(jìn)行信息加工與處理，最后在應(yīng)用層使用并推廣；在應(yīng)用層，就學(xué)習(xí)環(huán)境的應(yīng)用而言，可以進(jìn)行針對(duì)特定主題的探究學(xué)習(xí)，與異地學(xué)習(xí)者開展協(xié)作式學(xué)習(xí)，在虛擬仿真平臺(tái)上編程并對(duì)實(shí)體機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。進(jìn)行數(shù)字化科學(xué)實(shí)驗(yàn)等等。
在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的虛實(shí)融合學(xué)習(xí)環(huán)境中，包含有各種類型的信息節(jié)點(diǎn)，例如，參與者個(gè)體所代表的專業(yè)知識(shí)庫(kù)，虛擬網(wǎng)絡(luò)空間的資源庫(kù)，以及傳感設(shè)備提供的信息數(shù)據(jù)庫(kù)等等。應(yīng)當(dāng)在關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)觀的指導(dǎo)下，合理利用這些資源節(jié)點(diǎn)構(gòu)建符合“數(shù)字化一物物相連”特點(diǎn)的有效學(xué)習(xí)環(huán)境。
基于關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)觀的虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以支持學(xué)習(xí)者快速獲取學(xué)習(xí)資源，管理個(gè)人知識(shí)空間，提高學(xué)習(xí)效率，在加強(qiáng)與拓展知識(shí)節(jié)點(diǎn)的同時(shí)。提高協(xié)作解決實(shí)際問(wèn)題的能力和多視角的探究能力?；陉P(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)觀的視角，虛實(shí)融合的學(xué)習(xí)環(huán)境既繼承了傳統(tǒng)學(xué)習(xí)環(huán)境的關(guān)鍵要素，又豐富和發(fā)展了其結(jié)構(gòu)與內(nèi)涵。
五、虛實(shí)融合學(xué)習(xí)環(huán)境的應(yīng)用實(shí)例
近年來(lái)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與現(xiàn)代教學(xué)理念的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外先后出現(xiàn)了一些典型的虛實(shí)融合學(xué)習(xí)環(huán)境實(shí)例。臺(tái)北市的校園數(shù)字氣象站就是一個(gè)較早將傳感設(shè)備應(yīng)用于中小學(xué)氣象數(shù)據(jù)觀測(cè)和教學(xué)活動(dòng)的典型例子，其他的例子還有：東北師范大學(xué)的基于概念構(gòu)圖的網(wǎng)絡(luò)協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境、香港培正中學(xué)的e一小區(qū)協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境、臺(tái)灣科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)圍繞科學(xué)探究主題構(gòu)建的情境感知泛在學(xué)習(xí)環(huán)境、美國(guó)面向科學(xué)教育的可視化協(xié)作學(xué)習(xí)環(huán)境（covis）等等?？梢?，虛實(shí)融合的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境的研究已逐步從理論走向?qū)嵺`，在各種新型的信息技術(shù)硬、軟件的支持下，其內(nèi)涵與結(jié)構(gòu)將更加豐富和多樣。
（一）校園環(huán)境信息觀測(cè)與研究性學(xué)習(xí)
“基于社區(qū)/校園的環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其教育應(yīng)用”是我們承擔(dān)的一項(xiàng)浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用項(xiàng)目。校園環(huán)境信息觀測(cè)系統(tǒng)（Campus Environment Information System。以下簡(jiǎn)稱CEIS）是其中的主要成果之一。
CEIS系統(tǒng)將單純的環(huán)境數(shù)據(jù)的觀察與應(yīng)用進(jìn)行拓展，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立一個(gè)虛實(shí)融合的，集硬/軟件、環(huán)境信息服務(wù)、環(huán)境知識(shí)普及、在線協(xié)作探究為一體的區(qū)域環(huán)境觀測(cè)與環(huán)境教育信息化平臺(tái)。
CEIS系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖3所示。整個(gè)系統(tǒng)由室外采集器、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)、信息門戶構(gòu)成，學(xué)習(xí)者既可利用在線工具開展探究學(xué)習(xí)。也可通過(guò)移動(dòng)設(shè)備查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)開展活動(dòng)。其中，室外采集器（如圖4左圖所示）由太陽(yáng)能供電、分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)感知和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)部分組成，可以實(shí)時(shí)或定時(shí)采集本區(qū)域的各類環(huán)境數(shù)據(jù)并上傳到遠(yuǎn)程服務(wù)器中，包括氣象要素（溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨量、氣壓和總輻射）、環(huán)境噪聲、空氣質(zhì)量（二氧化碳、臭氧、有毒有害氣體和粉塵顆粒物）等12個(gè)環(huán)境要素。此外，本系統(tǒng)具有較好的擴(kuò)展性，可以根據(jù)需要增減傳感器的類型和數(shù)量。信息門戶網(wǎng)站（如圖4右圖所示）向用戶提供環(huán)境要素的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)的學(xué)習(xí)資源，如科普知識(shí)，供學(xué)習(xí)者在線開展科學(xué)探究。
CEIS系統(tǒng)將虛擬環(huán)境（包含了在線的信息資源、在線協(xié)作學(xué)習(xí)工具）與真實(shí)的校園環(huán)境（包含了真實(shí)的校園、基于真實(shí)情景的環(huán)境數(shù)據(jù)）有機(jī)融合，學(xué)習(xí)者既可以基于真實(shí)的環(huán)境問(wèn)題，在真實(shí)的世界中，通過(guò)真實(shí)的評(píng)價(jià)反饋開展研究性學(xué)習(xí)。又能夠充分利用虛擬的在線學(xué)習(xí)平臺(tái)及網(wǎng)絡(luò)工具，跨越時(shí)空界限，進(jìn)行無(wú)障礙的交流與協(xié)作。在學(xué)校環(huán)境教育領(lǐng)域，可以較好地解決傳統(tǒng)的課堂教學(xué)中的難點(diǎn)，通過(guò)該系統(tǒng)采集難以直接從真實(shí)情景中獲取的環(huán)境信息，開展跨校間的分布式協(xié)作學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)活動(dòng)過(guò)程中逐步積累相關(guān)數(shù)據(jù)和優(yōu)秀案例，促進(jìn)學(xué)習(xí)者知識(shí)的吸收與內(nèi)化，以及科學(xué)探究能力的提升。在這里，我們以面向小學(xué)3-6年級(jí)的環(huán)境教育為例，列出利用CEIS系統(tǒng)開展科學(xué)探究的活動(dòng)設(shè)計(jì)方案如表3所示。
（二）GLOBE全球性學(xué)習(xí)與觀察
“有益于環(huán)境的全球性學(xué)習(xí)與觀察”（Global Learning andObservations to Benefit the Environment，簡(jiǎn)稱GLOBE）是美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐?994年世界地球日發(fā)起的一個(gè)國(guó)際性的環(huán)境教育遠(yuǎn)程合作項(xiàng)目。截至到目前，已有112個(gè)國(guó)家參與到GLOBE項(xiàng)目中，包含分布在2.4萬(wàn)個(gè)學(xué)校中的約5.8萬(wàn)個(gè)受過(guò)GLOBE項(xiàng)目訓(xùn)練的教師。此外，通過(guò)在線參與全球性的科學(xué)探究項(xiàng)目，150萬(wàn)的學(xué)生貢獻(xiàn)并分享了多達(dá)2300萬(wàn)的數(shù)據(jù)。GLOBE項(xiàng)目通過(guò)GLOBE學(xué)校網(wǎng)絡(luò)將學(xué)生、教師以及科學(xué)家聯(lián)系在一起，同時(shí)，鼓勵(lì)家長(zhǎng)、科學(xué)家以及參與過(guò)GLOBE項(xiàng)目的校友支持學(xué)生開展活動(dòng)。
2006年，我國(guó)的首都師大團(tuán)隊(duì)參與了GLOBE項(xiàng)目中的“夜晚觀星”（GLOBE at Night）子項(xiàng)目。該子項(xiàng)目要求在全球范圍內(nèi)對(duì)星空的清晰度進(jìn)行觀察，通過(guò)收集的數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)估夜晚照明對(duì)星空的污染程度。分布在全球各地的參與者在網(wǎng)站平臺(tái)上根據(jù)學(xué)習(xí)指導(dǎo)，下載活動(dòng)信息手冊(cè)。選擇觀測(cè)周期內(nèi)的一個(gè)時(shí)間。觀察記錄當(dāng)?shù)氐男畔?shù)據(jù)，與參與者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)工具匯報(bào)、共享觀測(cè)情況。最后通過(guò)郵件收到組織者對(duì)此次活觀測(cè)活動(dòng)的總結(jié)報(bào)告。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，GLOBE項(xiàng)目也在不斷地完善發(fā)展。如圖5右所示。利用谷歌地球。篩選科學(xué)探究中所需的數(shù)據(jù)類別，如大氣、地質(zhì)、水文等，選取州、學(xué)校所在的地理位置，即可下載獲取這些開放共享的數(shù)據(jù)資源。
GLOBE項(xiàng)目在社會(huì)各界人士的支持下，構(gòu)建了一個(gè)全球范圍的、開展科學(xué)探究活動(dòng)的“虛實(shí)融合”學(xué)習(xí)環(huán)境，具有如下特征：（1）提供網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開展分布式學(xué)習(xí)活動(dòng)，同時(shí)，使用物聯(lián)傳感設(shè)備獲取、加工、共享真實(shí)情境的數(shù)據(jù)信息；（2）為學(xué)習(xí)者構(gòu)建豐富的人際關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，如教師、參與者、科學(xué)家、伙伴等，學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)與這些擁有豐富信息資源的知識(shí)節(jié)點(diǎn)溝通交流。獲取指導(dǎo)：（3）在全球范圍內(nèi)開展基于現(xiàn)實(shí)生活主題的探究活動(dòng)，提供輔助認(rèn)知的技術(shù)工具，如將獲得數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)生成圖表（需要項(xiàng)目參與者身份），從而激發(fā)學(xué)習(xí)者的動(dòng)機(jī)。促進(jìn)有效學(xué)習(xí)：（4）使用“實(shí)踐檢驗(yàn)法”來(lái)評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果。學(xué)習(xí)者的成果轉(zhuǎn)化為真實(shí)問(wèn)題的解決方案，其學(xué)習(xí)結(jié)果可直接在現(xiàn)實(shí)中得到檢驗(yàn)。
（三）虛實(shí)融合的機(jī)器人教育
所謂機(jī)器人教育通常是指學(xué)習(xí)機(jī)器人的基本知識(shí)與基本技能，或利用教育機(jī)器人優(yōu)化教育教學(xué)效果的理論與實(shí)踐，這是人工智能技術(shù)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，是信息技術(shù)教育的一個(gè)領(lǐng)域，近年來(lái)已成為培養(yǎng)學(xué)生編程能力、創(chuàng)新技能的重要載體。由于傳統(tǒng)的機(jī)器人教育大都基于實(shí)體機(jī)器人開展教學(xué)與實(shí)踐活動(dòng)，設(shè)備成本比較高，加之地區(qū)之間在經(jīng)濟(jì)和師資水平等方面的差異，難以大面積推廣，在較大程度上制約了機(jī)器人教育活動(dòng)的開展。
虛擬機(jī)器人的出現(xiàn)不僅解決實(shí)體機(jī)器人教育存在的一些問(wèn)題。而且已有研究發(fā)現(xiàn)，在信息技術(shù)課程中利用虛擬機(jī)器人教學(xué)起到一舉兩得的作用，使學(xué)生不僅學(xué)習(xí)了程序設(shè)計(jì)的基本知識(shí)，也學(xué)習(xí)了機(jī)器人相關(guān)的知識(shí)，同時(shí)利用虛擬機(jī)器人與程序設(shè)計(jì)教學(xué)，在一定程度上提高了學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的興趣和動(dòng)力。以機(jī)器人足球比賽為例，它融合了實(shí)時(shí)視覺系統(tǒng)、機(jī)器人控制、無(wú)線通訊、多機(jī)器人控制等多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)，是一個(gè)有趣且復(fù)雜的人工智能研究領(lǐng)域。然而，真實(shí)的足球機(jī)器人比賽所需的硬件設(shè)備比較昂貴。為了降低研究機(jī)器人足球比賽相關(guān)領(lǐng)域的成本，一方面，人們開發(fā)了虛擬的足球機(jī)器人仿真平臺(tái)（如圖6左圖所示），能夠完全模擬實(shí)際足球機(jī)器人和比賽場(chǎng)地的尺寸、比例關(guān)系，調(diào)節(jié)摩擦、反彈、線性阻尼、能量消耗等物理參數(shù)。能夠使仿真平臺(tái)具有很高的仿真度。隨著機(jī)器人足球的迅猛發(fā)展，虛擬機(jī)器人足球比賽已成為一項(xiàng)獨(dú)立的、參加人數(shù)最多的機(jī)器人足球比賽類別。
近年來(lái)，將虛擬機(jī)器人和實(shí)體機(jī)器人結(jié)合而成的“虛實(shí)融合”機(jī)器人的教學(xué)環(huán)境，正在受到人們的重視，在學(xué)校的機(jī)器人教育中具有十分廣闊的前景。例如，微軟的機(jī)器人平臺(tái)M-icrosoft Robotics Studio能以多種方式遠(yuǎn)程控制實(shí)體機(jī)器人，還可以利用PC通過(guò)電纜或者無(wú)線傳輸（藍(lán)牙，wifi，ZigBee）等。
虛擬的機(jī)器人教育仿真平臺(tái)與實(shí)體機(jī)器人的結(jié)合，有利于構(gòu)建一個(gè)功能相對(duì)完善的虛實(shí)融合的機(jī)器人教學(xué)環(huán)境。在實(shí)踐教學(xué)中，可借助上述環(huán)境采用“虛擬一實(shí)體一創(chuàng)新”的教學(xué)策略，即第一階段開展以虛擬機(jī)器人為載體的程序設(shè)計(jì)教學(xué)；第二階段結(jié)合實(shí)體機(jī)器人，進(jìn)行設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試等步驟，完善實(shí)體的運(yùn)作，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、解決問(wèn)題的能力；第三階段，學(xué)生制作自己的創(chuàng)新機(jī)器人作品，多角度地培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，同時(shí)增加學(xué)生的動(dòng)手能力和團(tuán)結(jié)合作能力。
（四）數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)室
【關(guān)鍵詞】信息技術(shù)；網(wǎng)絡(luò)；教學(xué)模式
隨著現(xiàn)代教育技術(shù)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息資源逐漸成為新型的教育資源，在教育中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)教育成為教育信息化的重要發(fā)展方向，尤其新一輪課改進(jìn)行后，信息技術(shù)教育已成為一門獨(dú)立的知識(shí)型和技能型相結(jié)合的學(xué)科，如何充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與資源，改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力提高學(xué)生素質(zhì)，是當(dāng)前教學(xué)研究的重要內(nèi)容。
1 信息技術(shù)的課程特點(diǎn)
信息技術(shù)學(xué)科是一門新興學(xué)科，與傳統(tǒng)學(xué)科相比較它的教學(xué)理論體系、教學(xué)模式、教學(xué)思想都還沒有定型，具有以下兩個(gè)突出特點(diǎn)：
1.1 信息技術(shù)課程內(nèi)容的迅速變化性和鮮明的社會(huì)時(shí)代性。信息技術(shù)的變化日新月異，軟硬件技術(shù)的更新非常快。要求信息技術(shù)課程教材體系和課堂教學(xué)必須跟得上更新?lián)Q代后的需求。
1.2 信息技術(shù)教育是知識(shí)性與技能性的統(tǒng)一。信息技術(shù)課程的綜合性很強(qiáng)，兼有基礎(chǔ)文化課程的特點(diǎn)，也兼有學(xué)科課程、綜合課程和活動(dòng)課程的特點(diǎn)。所以信息技術(shù)課程要求學(xué)生既要學(xué)好理論知識(shí)，又要掌握實(shí)際操作技能。
2 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的信息技術(shù)教學(xué)
網(wǎng)絡(luò)教學(xué)是指將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為構(gòu)成新型學(xué)習(xí)生態(tài)環(huán)境的有機(jī)因素，充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)者主體地位，以探究學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式的教學(xué)活動(dòng)。
信息技術(shù)教學(xué)的核心要求一切以學(xué)生為主，全面提高學(xué)生的信息素養(yǎng)為根本目的。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息技術(shù)教學(xué)正是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論為基礎(chǔ)，學(xué)生在一定情景下借助學(xué)習(xí)和其他人（教師、學(xué)習(xí)伙伴）的幫助下，利用必要的學(xué)習(xí)資料，進(jìn)行知識(shí)的自我構(gòu)建（情境、協(xié)作、會(huì)話、意義建構(gòu)）。
2.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)應(yīng)用于信息技術(shù)課程的優(yōu)越性。
2.1.1 內(nèi)容豐富、在表現(xiàn)形式上，將文字、圖形、圖象、動(dòng)畫、音頻、視頻等多媒體集中于一體，采用可視化窗互操作，擴(kuò)充了信息量，營(yíng)造了信息環(huán)境。
2.1.2 檢索信息方便。瀏覽器、搜索引擎提供了強(qiáng)大的檢索功能，極大方便了信息的獲取。
2.1.3 適時(shí)交流計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具備高速傳輸信道，教師可充分利用在線功能，實(shí)現(xiàn)師生、生生之間交流，提高課堂教學(xué)效率，同時(shí)雙向交互，既加大了學(xué)生參與度，又使學(xué)生處于主動(dòng)地位。
2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對(duì)信息技術(shù)課程的影響。
2.2.1 豐富了教學(xué)內(nèi)容。
2.2.2 優(yōu)化了教學(xué)過(guò)程的變化。
2.2.3 自主性學(xué)習(xí)方式。
2.2.4 指導(dǎo)性的教師角色。
2.2.5 互動(dòng)性的教學(xué)媒體。
2.2.6 多樣化的教學(xué)模式。
3 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息技術(shù)課程教學(xué)模式
教師在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中開展有效教學(xué)，必須充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)同教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)組織過(guò)程以及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程緊密聯(lián)系在一起，達(dá)到良好的效果。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)自身的優(yōu)勢(shì)，在課堂教學(xué)中以以下幾種教學(xué)模式適合網(wǎng)絡(luò)教學(xué)。
3.1 采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)。
“任務(wù)”是指我們將教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)要求設(shè)計(jì)成一系列的“學(xué)習(xí)實(shí)踐”任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適時(shí)性，交互性使教師實(shí)施教學(xué)任務(wù)，學(xué)生完成教學(xué)任務(wù)變得更加方便、快捷。例如在多媒體信息加工與表達(dá)教學(xué)時(shí)，可以設(shè)計(jì)諸如節(jié)日賀卡等形式的任務(wù)，在進(jìn)行人工智能教學(xué)時(shí)，可以設(shè)OCR漢字識(shí)別等形式的任務(wù)。在完成任務(wù)的過(guò)程中，教師加以指導(dǎo)、幫助適時(shí)點(diǎn)撥，讓學(xué)生作品于網(wǎng)上，供師生、學(xué)生間相互交流。潛移默化地使學(xué)生掌握計(jì)算機(jī)的基本技能。
實(shí)施任務(wù)教學(xué)，應(yīng)注意主題任務(wù)可操作性，強(qiáng)化任務(wù)的合理性，任務(wù)與任務(wù)之間的相關(guān)聯(lián)性。
3.2 采用研究性教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。
研究性學(xué)習(xí)能使學(xué)生形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度和良好的學(xué)習(xí)策略，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。
研究性教學(xué)在信息技術(shù)課程實(shí)施過(guò)程中大致經(jīng)歷三個(gè)階段：進(jìn)入問(wèn)題情境、實(shí)踐體驗(yàn)和表達(dá)交流。比如：可以選擇中學(xué)生走進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的利與弊，暢想Internet未來(lái)生活等學(xué)生感興趣的問(wèn)題進(jìn)行探究。我們還可以讓學(xué)生查找有關(guān)社會(huì)、科技問(wèn)題等資料，極大發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習(xí)和研究能力。
3.3 采用合作式教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)精神。
合作式教學(xué)法常與任務(wù)驅(qū)動(dòng)、研究性教學(xué)法結(jié)合起來(lái)，基于教學(xué)組織形式的教學(xué)方法，為了達(dá)到共同的學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)生成立學(xué)習(xí)小組，利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開放性，交互性，最大化個(gè)人和他人的學(xué)習(xí)效果，實(shí)現(xiàn)資源共享，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。例如相互教學(xué)法、基于任務(wù)的協(xié)作學(xué)習(xí)。
3.4 學(xué)科整合教學(xué)法。
新課改中最重要的一點(diǎn)就是要促進(jìn)信息技術(shù)和各學(xué)科的整合，整合教學(xué)法是把信息技術(shù)課程教學(xué)與其他學(xué)科教學(xué)結(jié)合起來(lái)，克服信息技術(shù)課單純學(xué)習(xí)技術(shù)的觀點(diǎn)，使學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
4 Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下教學(xué)設(shè)計(jì)
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息技術(shù)課的教學(xué)設(shè)計(jì)包括：教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)過(guò)程設(shè)計(jì)、教學(xué)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中教學(xué)活動(dòng)過(guò)程設(shè)計(jì)包括教學(xué)策略設(shè)計(jì)，教學(xué)方法設(shè)計(jì)，教學(xué)組織形式設(shè)計(jì)，知識(shí)材料，學(xué)生活動(dòng)，學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)等。知識(shí)材料組織上，要將教學(xué)資源與教材知識(shí)重組，形成新的系統(tǒng)知識(shí)提供給學(xué)生或者作為學(xué)生探究的對(duì)象和學(xué)習(xí)的內(nèi)容。對(duì)于某些專題，還需要教師能夠設(shè)計(jì)專題學(xué)習(xí)網(wǎng)站，把零散的知識(shí)集成在一起，便于教師的教學(xué)和學(xué)習(xí)的自主學(xué)習(xí)。例如可以利用BBS、E-mail、留言簿、共享文件夾對(duì)學(xué)習(xí)過(guò)程評(píng)價(jià)。
Internet網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，作為一種有效的教學(xué)手段，信息技術(shù)教育中已經(jīng)發(fā)揮了重要作用，但如何充分運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點(diǎn)，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的作用，如何解決網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中遇到的問(wèn)題，是擺在教師面前的重要問(wèn)題，存在的制約因素還還很多，這就需要我們信息技術(shù)教師在以后的教學(xué)中不斷嘗試探索，適應(yīng)新時(shí)代教育改革的需要。
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【關(guān)鍵詞】 教育技術(shù)；信息技術(shù)教育
【中圖分類號(hào)】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【論文編號(hào)】1009―8097 (2009) 02―0107―03
引言
對(duì)于一些重點(diǎn)院校，教育技術(shù)專業(yè)的招生和就業(yè)目前還不存在太大壓力，但對(duì)內(nèi)蒙古師范大學(xué)的教育技術(shù)專業(yè)來(lái)說(shuō)，近年來(lái)的招生和就業(yè)形式十分嚴(yán)峻。與本校其他專業(yè)相比，在招生上，教育技術(shù)專業(yè)不僅少有第一志愿或上一本線的考生，而且還基本是從其他各專業(yè)調(diào)劑來(lái)的；在就業(yè)上，真實(shí)的一次就業(yè)率數(shù)字極低。這種情況使我們不能不想，教育技術(shù)專業(yè)還有社會(huì)需求嗎？還有存在的必要嗎？
教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)出來(lái)的人員到底干什么？仁者見仁、智者見智。但招不到學(xué)生、學(xué)生找不到工作，這可不是見仁見智的問(wèn)題了。教育部03年出臺(tái)文件，允許中小學(xué)信息技術(shù)課教師由計(jì)算機(jī)專業(yè)和教育技術(shù)專業(yè)共同培養(yǎng)，使我們看到了生機(jī)；而由教育技術(shù)界人士領(lǐng)銜制定的《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》也于07年了，更使我們感到振奮。但在閱讀《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》后，我們不禁汗顏：教育技術(shù)專業(yè)的學(xué)生能承擔(dān)這樣的任務(wù)嗎？或者說(shuō)，為承擔(dān)這樣的任務(wù)，還要做哪些努力？
《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》中提到，信息技術(shù)教育已經(jīng)超越了單純的計(jì)算機(jī)技術(shù)訓(xùn)練階段，發(fā)展成為與信息社會(huì)人才需求相適應(yīng)的信息素養(yǎng)教育（信息技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)有什么不同？信息技術(shù)（即IT）行業(yè)的人士很少討論，他們只是努力跟上和推動(dòng)信息技術(shù)的發(fā)展，至于名稱是什么無(wú)關(guān)緊要。既然從事IT行業(yè)的人士都這樣，這里就更沒必要討論什么是信息技術(shù)、什么是計(jì)算機(jī)技術(shù)了）?！镀胀ǜ咧屑夹g(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)信息素養(yǎng)是這樣描述的：學(xué)生信息素養(yǎng)應(yīng)該表現(xiàn)在具備信息的獲取、加工、管理、呈現(xiàn)與交流的能力；對(duì)信息及信息活動(dòng)的過(guò)程、方法、結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)的能力；流暢地發(fā)表觀點(diǎn)、交流思想、開展合作并解決學(xué)習(xí)和生活中的實(shí)際問(wèn)題的能力；遵守道德與法律法規(guī)，形成與信息社會(huì)適應(yīng)的價(jià)值觀和責(zé)任感。筆者認(rèn)為，《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》所指的信息素養(yǎng)更確切的表示可能是信息技術(shù)素養(yǎng)――因?yàn)楦鲗W(xué)科領(lǐng)域信息的獲取、加工、管理、呈現(xiàn)與交流的能力絕不是信息技術(shù)課所能解決的。例如，各學(xué)科領(lǐng)域信息的篩選、關(guān)鍵詞的提取等信息素養(yǎng)要由各個(gè)學(xué)科進(jìn)行培養(yǎng)提高。學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)最重要應(yīng)該表現(xiàn)在當(dāng)他們具有不同學(xué)科的基本信息素養(yǎng)后，具備應(yīng)用信息技術(shù)處理各學(xué)科領(lǐng)域信息的能力和意識(shí)。當(dāng)然，學(xué)科信息素養(yǎng)和信息技術(shù)素養(yǎng)兩者之間存在相輔相成的關(guān)系，《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)此進(jìn)行了說(shuō)明。
一 《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)信息技術(shù)教師的信息技術(shù)能力要求
《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》規(guī)定，高中信息技術(shù)課程包括必修與選修兩個(gè)部分，共六個(gè)模塊。必修部分只有“信息技術(shù)基礎(chǔ)”一個(gè)模塊，選修的五個(gè)模塊是：算法與程序設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理技術(shù)和人工智能初步。其中，信息技術(shù)基礎(chǔ)模塊的知識(shí)技能最為簡(jiǎn)單，既使對(duì)其他學(xué)科的教師，大部分也能熟練應(yīng)用Windows。但能熟練應(yīng)用Windows并不意味著能講授Windows，因?yàn)橐o人一杯水，自己得有一桶水。試想，信息技術(shù)教師如果不知道分時(shí)操作，如何向中學(xué)生解釋多項(xiàng)任務(wù)是同時(shí)完成的？所以講解Windows時(shí)，信息技術(shù)教師必須具備操作系統(tǒng)原理的知識(shí)，這才是信息技術(shù)教師的一桶水！
同樣，講授算法與程序設(shè)計(jì)時(shí)，信息技術(shù)教師要引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)學(xué)模型、領(lǐng)會(huì)軟件工程的思想和方法；講授多媒體軟件使用時(shí)，信息技術(shù)教師要滲透數(shù)據(jù)壓縮和處理的方法；在講授網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用時(shí)，信息技術(shù)教師要說(shuō)明網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器和計(jì)算機(jī)是如何協(xié)同工作的、要說(shuō)明在頁(yè)面設(shè)計(jì)完成后，還能用程序擴(kuò)展哪些功能；在講授數(shù)據(jù)管理技術(shù)時(shí)，信息技術(shù)教師要知道各種關(guān)系模型；在講授人工智能初步時(shí)，信息技術(shù)教師不但要指導(dǎo)學(xué)生使用現(xiàn)成的人工智能系統(tǒng)，還要向?qū)W生介紹該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)要點(diǎn)和難點(diǎn)。也就是說(shuō)，對(duì)于《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》規(guī)定的六個(gè)模塊，信息技術(shù)教師不但要知其然，還要知其所以然，這樣才能更好地激發(fā)學(xué)生對(duì)信息技術(shù)的興趣。
根據(jù)上述觀點(diǎn)，應(yīng)用自頂向下的層次分析法對(duì)高中信息技術(shù)課程六個(gè)模塊分別進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，可得出各模塊要求信息技術(shù)教師具備的能力體系，如表1所示（只進(jìn)行了直接專業(yè)知識(shí)和獲取專業(yè)知識(shí)所需直接基礎(chǔ)二層分析）。
以上是從信息技術(shù)能力方面說(shuō)明了《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)信息技術(shù)教師的要求，對(duì)信息技術(shù)教師應(yīng)用信息技術(shù)的意識(shí)和信息技術(shù)教學(xué)法方面的要求在下一部分討論。
二 教育技術(shù)專業(yè)本科生所具備的能力
從表面上看，很多院校教育技術(shù)專業(yè)的本科生能達(dá)到或超過(guò)《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》規(guī)定的水平，這是否意味著教育技術(shù)專業(yè)的本科畢業(yè)生能勝任信息技術(shù)教師的工作呢？注意：《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》是要求中學(xué)生達(dá)到的水平！誰(shuí)都明白，一個(gè)理科中學(xué)生雖然學(xué)完了中學(xué)數(shù)理化，但他并不能勝任中學(xué)數(shù)理化的教學(xué)工作（臨時(shí)充數(shù)的情況是有的，但那是不得以而為之），這樣的道理對(duì)信息技術(shù)教育同樣適用。
在我國(guó)教育技術(shù)界，長(zhǎng)期把教學(xué)設(shè)計(jì)能力當(dāng)作教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的核心能力。眾所周知，教學(xué)設(shè)計(jì)是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包含了需求分析、教學(xué)分析、學(xué)習(xí)者和環(huán)境分析、績(jī)效目標(biāo)及考核量規(guī)的制定、教學(xué)策略和教學(xué)材料的開發(fā)和選擇、形成性評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)等多個(gè)成分，那么學(xué)生相應(yīng)的要具備需求分析能力、教學(xué)分析能力、學(xué)習(xí)者和環(huán)境分析能力、績(jī)效目標(biāo)和考核量規(guī)的制定能力、教學(xué)策略和教學(xué)材料的開發(fā)和選擇能力、形成性評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)能力，而這些能力與《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)信息技術(shù)教師的知識(shí)能力要求相去甚遠(yuǎn)，所以，以目前的知識(shí)結(jié)構(gòu)，教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生無(wú)法全面承擔(dān)信息技術(shù)教學(xué)任務(wù)。
既使是根據(jù)筆者對(duì)社會(huì)需求的調(diào)查，教育技術(shù)所培養(yǎng)的核心能力當(dāng)前應(yīng)該是媒體資源開發(fā)技術(shù)[1]，內(nèi)容包括從視、音頻的攝、錄到后期制作；從多媒體軟件開發(fā)到程序設(shè)計(jì)；從網(wǎng)頁(yè)制作到網(wǎng)站的全面建設(shè)等，教育技術(shù)專業(yè)本科生也只是具備了《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)信息技術(shù)教師能力要求的一部分，而不是全部。
為了適應(yīng)培養(yǎng)信息技術(shù)教師的要求，很多教育技術(shù)專業(yè)開設(shè)了“信息技術(shù)教育”課，這門課主要結(jié)合信息技術(shù)基礎(chǔ)知識(shí)講解了多種信息技術(shù)的教學(xué)方法，如任務(wù)驅(qū)動(dòng)、基于問(wèn)題的學(xué)習(xí)、研究性學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)等等。在這些教學(xué)方法中，又大量滲透了學(xué)科知識(shí)，它們對(duì)提高學(xué)生在各學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的意識(shí)有很好的促進(jìn)作用。在《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》中，這些內(nèi)容都有明確說(shuō)明。但信息技術(shù)意識(shí)必須建立在信息技術(shù)能力基礎(chǔ)之上，《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》也體現(xiàn)了這一點(diǎn)，與原來(lái)的中小學(xué)信息技術(shù)課程指導(dǎo)綱要(試行)相比，《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的要求不但沒有降低，而且有了較大的提高（主要反映在人工智能部分）。試想，如果一個(gè)人打一個(gè)字需要一分鐘或上網(wǎng)查資料比從圖書館查資料還要費(fèi)勁，那他即使對(duì)信息技術(shù)的認(rèn)識(shí)再深刻，也很難做到主動(dòng)使用信息技術(shù)；如果一個(gè)人對(duì)人工智能沒有深入的認(rèn)識(shí)，自己尚不完全清楚人工智能有何用、發(fā)展如何，那他對(duì)應(yīng)用人工智能的意識(shí)只能停留在想象上。對(duì)于未成年人，多些想象不是壞事，但如果信息技術(shù)教師也停留在這樣的初步水平，那不僅培養(yǎng)、引導(dǎo)不了學(xué)生的信息技術(shù)意識(shí)，而且會(huì)誤導(dǎo)大批學(xué)生。
在教育技術(shù)人員培養(yǎng)中，我們有過(guò)這樣的傾向：在幾乎沒有學(xué)科背景的情況下，僅僅向?qū)W生傳授了一些教學(xué)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，就希望他們能夠成為為各個(gè)學(xué)科的教師做全面教學(xué)設(shè)計(jì)的人員。即使在美國(guó)，也對(duì)此進(jìn)行了反思，在05定義中，將研究對(duì)象從94定義中泛指的過(guò)程和資源改為技術(shù)過(guò)程和技術(shù)資源；將研究范疇從全面的設(shè)計(jì)、開發(fā)、利用、管理和評(píng)價(jià)改為創(chuàng)建、利用和管理；將教育技術(shù)是理論和實(shí)踐改為教育技術(shù)是研究和實(shí)踐。在我國(guó)的教育技術(shù)領(lǐng)域，教育技術(shù)專業(yè)是獨(dú)一家，即使我們犯錯(cuò)誤，也還不怕別人搶飯碗（可能會(huì)砸自己飯碗）。但在信息技術(shù)課教師的培養(yǎng)中，我們?nèi)绻€幻想僅僅憑信息技術(shù)教育和一些信息技術(shù)基礎(chǔ)的知識(shí)，就能使教育技術(shù)專業(yè)的本科生成為合格的信息技術(shù)教師，那將仍然是無(wú)米之飲、無(wú)根之水。也許短時(shí)間內(nèi)這樣做還能充數(shù)，但隨著時(shí)間的推移，教育技術(shù)專業(yè)必將失去這個(gè)發(fā)展領(lǐng)域。
三 結(jié)束語(yǔ)
教育部允許教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)信息技術(shù)教師，為教育技術(shù)專業(yè)的發(fā)展指出了一個(gè)方向。對(duì)教育技術(shù)專業(yè)現(xiàn)行的課程體系來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)信息技術(shù)教師不僅僅是換一個(gè)名稱、增加幾門課程就能做到的。當(dāng)然，教育技術(shù)的現(xiàn)狀與信息技術(shù)教育的要求之間的差距不可能一下消除，但我們不能長(zhǎng)期處于充數(shù)狀態(tài)。我們一定要對(duì)教育技術(shù)專業(yè)和信息技術(shù)教育有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)，看清自己的長(zhǎng)處與不足，克服浮燥炒作的作風(fēng)，腳踏實(shí)地，按《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》要求完成信息技術(shù)教師的培養(yǎng)工作。這樣，教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的信息技術(shù)教師才有可能得到社會(huì)認(rèn)可。如果教育技術(shù)專業(yè)總是跟著潮流走，在多個(gè)方向上需要什么教什么，急功近利，長(zhǎng)此以往是難以擺脫領(lǐng)域發(fā)展模式而形成一個(gè)穩(wěn)定的學(xué)科的。
其實(shí)，按筆者觀點(diǎn)，教育技術(shù)研究的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)教學(xué)自動(dòng)化，相應(yīng)地，教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的是具有一定教與學(xué)理論基礎(chǔ)（內(nèi)容不必很多，目的是要能與各學(xué)科教師在教育層面進(jìn)行溝通，這也是與計(jì)算機(jī)專業(yè)的主要不同之處）的信息技術(shù)人才，他們要能夠?qū)⒏鲗W(xué)科教師的教學(xué)內(nèi)容和方法技術(shù)化。按這樣的思路，教育技術(shù)專業(yè)本科生至少要達(dá)到《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標(biāo)準(zhǔn)（信息技術(shù)部分）》對(duì)信息技術(shù)教師的能力要求，只是教育技術(shù)專業(yè)本科現(xiàn)行的培養(yǎng)目標(biāo)、核心能力、課程體系并沒有向這個(gè)最高目標(biāo)發(fā)展。如果教育技術(shù)專業(yè)能夠調(diào)整到這個(gè)方向，教育技術(shù)專業(yè)將是培養(yǎng)信息技術(shù)教師的首選專業(yè)。
本文主要從信息技術(shù)能力和在各學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的意識(shí)兩個(gè)方面對(duì)教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)信息技術(shù)教師應(yīng)考慮的問(wèn)題進(jìn)行了一定的論述，對(duì)信息技術(shù)素養(yǎng)的其他方面，如開展合作并解決學(xué)習(xí)和生活中實(shí)際問(wèn)題的能力；遵守道德與法律法規(guī)、形成與信息社會(huì)適應(yīng)的價(jià)值觀和責(zé)任感等，都是深層次的、綜合的復(fù)雜問(wèn)題，本文沒有探討。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；進(jìn)階課程；教學(xué)方法研究；本科高年級(jí)
學(xué)生在本科高年級(jí)學(xué)生中開設(shè)數(shù)據(jù)挖掘等進(jìn)階課程是十分必要的，以大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘?yàn)槔?，其相關(guān)技術(shù)不僅是當(dāng)前學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)，也是各家企事業(yè)單位招聘中重要崗位的要求之一。對(duì)于即將攻讀碩士或博士學(xué)位的學(xué)生，對(duì)于即將走上工作崗位的學(xué)生，了解并掌握一些大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)，尤其是數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，都是不無(wú)裨益的。在目前本科教學(xué)中，對(duì)于數(shù)據(jù)挖掘等課程的教學(xué)，由于前序課程的要求，往往是放在本科四年級(jí)進(jìn)行。如何激發(fā)本科四年級(jí)學(xué)生在考研，找工作等繁雜事務(wù)中的學(xué)習(xí)興趣，從而更好地掌握數(shù)據(jù)挖掘的相關(guān)技術(shù)是本課程面臨的主要挑戰(zhàn)，也是所有本科進(jìn)階課程所面臨的難題之一。
1數(shù)據(jù)挖掘等進(jìn)階課程所面臨的問(wèn)題
1.1進(jìn)階課程知識(shí)體系的綜合性
進(jìn)階課程由于其理論與技術(shù)的先進(jìn)性，往往是學(xué)術(shù)研究的前沿，工業(yè)應(yīng)用的熱點(diǎn)，是綜合多方面知識(shí)的課程。以數(shù)據(jù)挖掘課程為例，其中包括數(shù)據(jù)庫(kù)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、統(tǒng)計(jì)、可視化、高性能技術(shù)，算法等多方面的知識(shí)內(nèi)容。雖然學(xué)生在前期的本科學(xué)習(xí)中已經(jīng)掌握了部分相關(guān)內(nèi)容，如數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)、算法等，但對(duì)于其他內(nèi)容如機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、模式識(shí)別、可視化等，有的是與數(shù)據(jù)挖掘課程同時(shí)開設(shè)的進(jìn)階課程，有的已經(jīng)是研究生的教學(xué)內(nèi)容。對(duì)于進(jìn)階課程繁雜的知識(shí)體系，應(yīng)該如何把握廣度和深度的關(guān)系尤為重要。
1.2進(jìn)階課程的教學(xué)的目的要求
進(jìn)階課程的知識(shí)體系的綜合性體現(xiàn)在知識(shí)點(diǎn)過(guò)多、技術(shù)特征復(fù)雜。從教學(xué)效益的角度出發(fā)，進(jìn)階課程的教學(xué)目的是在有限的課時(shí)內(nèi)最大化學(xué)生的知識(shí)收獲。從教學(xué)結(jié)果的可測(cè)度出發(fā)，進(jìn)階課程的教學(xué)需要能夠有效驗(yàn)證學(xué)生掌握重點(diǎn)知識(shí)的學(xué)習(xí)成果。1.3本科高年級(jí)學(xué)生的實(shí)際情況本科高年級(jí)學(xué)生需要處理考研復(fù)習(xí)，找工作等繁雜事務(wù)，往往對(duì)于剩余本科階段的學(xué)習(xí)不重視，存在得過(guò)且過(guò)的心態(tài)。進(jìn)階課程往往是專業(yè)選修課程，部分學(xué)分已經(jīng)修滿的學(xué)生往往放棄這部分課程的學(xué)習(xí)，一來(lái)沒有時(shí)間，二來(lái)怕拖累學(xué)分。
2數(shù)據(jù)挖掘等進(jìn)階課程的具體教學(xué)方法
進(jìn)階課程的教學(xué)理念是在有限的課時(shí)內(nèi)，盡可能地提高課程的廣度，增加介紹性內(nèi)容，在授課中著重講解1~2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，如在數(shù)據(jù)挖掘課程中，著重講解分類中的決策樹算法，聚類中的K-Means算法等復(fù)雜度一般，應(yīng)用廣泛的重要知識(shí)點(diǎn)，并利用實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)學(xué)習(xí)成果。
2.1進(jìn)階課程的課堂教學(xué)
數(shù)據(jù)挖掘等進(jìn)階課程所涉及的知識(shí)點(diǎn)眾多，在課堂上則采用演示和講授相結(jié)合的方法，對(duì)大部分知識(shí)點(diǎn)做廣度介紹，而對(duì)需要重點(diǎn)掌握知識(shí)點(diǎn)具體講授，結(jié)合實(shí)踐案例及板書。在介紹工業(yè)實(shí)踐案例的過(guò)程中，對(duì)于具體數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)的來(lái)龍去脈解釋清楚，尤其是對(duì)于問(wèn)題的歸納，數(shù)據(jù)的處理，算法的選擇等步驟，并在不同的知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中重復(fù)介紹和總結(jié)數(shù)據(jù)挖掘的一般性流程，可以加深學(xué)生對(duì)于數(shù)據(jù)挖掘的深入理解。對(duì)于一些需要記憶的知識(shí)點(diǎn)，在課堂上采用隨機(jī)問(wèn)答的方式，必要的時(shí)候可以在每堂課的開始重復(fù)提問(wèn)，提高學(xué)習(xí)的效果。
2.2進(jìn)階課程的課后教學(xué)
對(duì)于由于時(shí)間限制無(wú)法在課上深入討論的知識(shí)點(diǎn)，只能依靠學(xué)生在課后自學(xué)掌握。本科高年級(jí)學(xué)生的課后自學(xué)的動(dòng)力不像低年級(jí)學(xué)生那么充足，可以布置需要?jiǎng)邮謱?shí)踐并涵蓋相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的課后實(shí)踐，但盡量降低作業(yè)的工程量。鼓勵(lì)學(xué)生利用開源軟件和框架，基于提供的數(shù)據(jù)集，實(shí)際解決一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，讓學(xué)生掌握相關(guān)算法技術(shù)的使用，并對(duì)算法有一定的了解。利用學(xué)院與大數(shù)據(jù)相關(guān)企業(yè)建立的合作關(guān)系，在課后通過(guò)參觀，了解大數(shù)據(jù)技術(shù)在當(dāng)前企業(yè)實(shí)踐中是如何應(yīng)用的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.3進(jìn)階課程的教學(xué)效果考察進(jìn)階課程的考察不宜采取考試的形式，可以采用大作業(yè)的形式。從具體的數(shù)據(jù)挖掘?qū)嵺`中檢驗(yàn)教學(xué)的成果，力求是學(xué)生在上完本課程后可以解決一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)，將較復(fù)雜的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的學(xué)習(xí)留給學(xué)生自己。
3結(jié)語(yǔ)
數(shù)據(jù)挖掘是來(lái)源于實(shí)踐的科學(xué)，學(xué)習(xí)完本課程的學(xué)生需要真正理解，掌握相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，并能夠在實(shí)際數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)中應(yīng)用相關(guān)算法解決問(wèn)題。這也對(duì)教師的教學(xué)水平提出了挑戰(zhàn)，并直接與教師的科研水平相關(guān)。在具體的教學(xué)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)往往是在講授實(shí)際科研中遇到的問(wèn)題時(shí)，學(xué)生的興趣較大，對(duì)于書本上的例子則反映一般。進(jìn)階課程在注重教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，對(duì)于教師的科研水平提出了新的要求，這也是對(duì)于教師科研的反哺，使教學(xué)過(guò)程變成了教學(xué)相長(zhǎng)的過(guò)程。
作者:劉崢 王俊昌 單位:南京郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院
參考文獻(xiàn)：
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關(guān)鍵詞 技術(shù)教育 設(shè)計(jì)與技術(shù) 教育對(duì)比
中圖分類號(hào)：G633.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
在1981年，中國(guó)首次提出開設(shè)勞動(dòng)技術(shù)課的決定。2001年教育部印發(fā)了《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》，規(guī)定從小學(xué)至高中設(shè)置綜合實(shí)踐活動(dòng)并作為必修課程，主要包括信息技術(shù)教育、研究性學(xué)習(xí)、社區(qū)服務(wù)與社會(huì)實(shí)踐、勞動(dòng)與技術(shù)教育四大板塊內(nèi)容。2003年教育部又頒布了《普通高中技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》，將原來(lái)高中綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中的信息技術(shù)教育、勞動(dòng)與技術(shù)教育兩大板塊剝離出來(lái)。
從2001年中國(guó)大陸實(shí)施面向21世紀(jì)的第八次基礎(chǔ)教育課程改革開始，技術(shù)類課程在義務(wù)教育階段歸屬于綜合實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)校根據(jù)地區(qū)發(fā)展情況和學(xué)校特色選擇性地開設(shè)信息技術(shù)和勞動(dòng)與技術(shù)教育課程，各地開設(shè)和實(shí)施這些課程的情況差別很大。而普通高中階段，2004年9月開始有計(jì)劃、有準(zhǔn)備、分批地在全國(guó)實(shí)施普通高中新課程?，F(xiàn)在技術(shù)課程已正式成為新課程實(shí)驗(yàn)區(qū)普通高中學(xué)生的學(xué)習(xí)領(lǐng)域之一。
1課程理念
在英國(guó)，“設(shè)計(jì)與技術(shù)”課程的總原理基于這樣的考慮：為學(xué)生未來(lái)進(jìn)入變化迅速的技術(shù)世界作準(zhǔn)備。通過(guò)“設(shè)計(jì)與技術(shù)”課程，讓學(xué)生學(xué)會(huì)從個(gè)體或團(tuán)隊(duì)的角度，學(xué)會(huì)思索如何提高生活質(zhì)量并積極采取行動(dòng)，成為自主的積極的問(wèn)題解決者。通過(guò)“設(shè)計(jì)與技術(shù)”課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將成為產(chǎn)品的革新者富于鑒別力的有知識(shí)的消費(fèi)者。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生們尤其應(yīng)當(dāng)掌握以下4種能力：產(chǎn)生發(fā)展并表達(dá)自己的想法；利用工具、儀器設(shè)備材料制作合格產(chǎn)品；評(píng)價(jià)制作過(guò)程及最終產(chǎn)品；知道并理解產(chǎn)品的材料組成。
在中國(guó)，技術(shù)是普通高中課程結(jié)構(gòu)中的一個(gè)基本學(xué)習(xí)領(lǐng)域，通用技術(shù)是其中一個(gè)科目。通用技術(shù)課程的課程理念與技術(shù)課程的理念具有較高的一致性。關(guān)注全體學(xué)生的發(fā)展，著力提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)；注重學(xué)生創(chuàng)造潛能的開發(fā)，加強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)；立足科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)的視野，加強(qiáng)人文因素的滲透；緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，努力反映先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)文化；豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，倡導(dǎo)學(xué)習(xí)方式的多樣化。
信息技術(shù)的課程理念：提升信息素養(yǎng)，培養(yǎng)信息時(shí)代的合格公民；營(yíng)造良好的信息環(huán)境，打造終生學(xué)習(xí)的平臺(tái)；關(guān)照全體學(xué)生，建設(shè)有特色的信息技術(shù)課程；強(qiáng)調(diào)問(wèn)題解決，倡導(dǎo)運(yùn)用信息技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新實(shí)踐；注重交流與合作，共同建構(gòu)健康的信息文化。
2課程內(nèi)容
在英國(guó)，“設(shè)計(jì)與技術(shù)”課程的內(nèi)容主要涉及兩大方面：設(shè)計(jì)和制作。英國(guó)課程與資格署負(fù)責(zé)制訂“設(shè)計(jì)與技術(shù)”課程的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。在其公布的“設(shè)計(jì)與技術(shù)課程學(xué)習(xí)計(jì)劃中，課程內(nèi)容主要包括5個(gè)方面：產(chǎn)生計(jì)劃并交流想法；使用相關(guān)儀器、工具和材料制作合格產(chǎn)品；評(píng)價(jià)整個(gè)過(guò)程和產(chǎn)品；對(duì)材料及其連接方式的理解，發(fā)展性學(xué)習(xí)。
“設(shè)計(jì)與技術(shù)”課程特別重視通過(guò)個(gè)人和集體的問(wèn)題解決活動(dòng)發(fā)展每個(gè)學(xué)生將實(shí)際動(dòng)手和理論思考相結(jié)合的能力，并為不同階段的技術(shù)學(xué)習(xí)內(nèi)容制訂了詳細(xì)的學(xué)習(xí)計(jì)劃。
在中國(guó)，技術(shù)課程被定位為通識(shí)教育范疇，課程目標(biāo)轉(zhuǎn)向以提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)為主，課程內(nèi)容包括信息技術(shù)和通用技術(shù)，分為必修模塊和選修模塊。
信息技術(shù)必修模塊為“信息技術(shù)基礎(chǔ)”，選修部分包括：算法與程序設(shè)計(jì)、多媒體技術(shù)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、人工智能初步五個(gè)選修模塊。而通用技術(shù)必修模塊為：技術(shù)與設(shè)計(jì)1和技術(shù)與設(shè)計(jì)2。選修部分包括：電子控制技術(shù)、建筑及其設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)易機(jī)器人制作、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)、汽車駕駛與保養(yǎng)、服裝及其設(shè)計(jì)、家政與生活技術(shù)六個(gè)選修模塊。
3評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
在英國(guó)“技術(shù)與設(shè)計(jì)”課程針對(duì)不同階段的學(xué)生，制定了8級(jí)水平評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以及在此基礎(chǔ)之上的一個(gè)特別等級(jí)評(píng)價(jià)表現(xiàn)，其難度依次增加。特別等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)非常嚴(yán)格，并且有詳細(xì)說(shuō)明。其主要標(biāo)準(zhǔn)有4項(xiàng)：作品有新意；有研究、調(diào)查的過(guò)程；作品有市場(chǎng)；獨(dú)立性。對(duì)學(xué)生的考核40%是書面考試，60%是對(duì)作品的評(píng)價(jià)。
在中國(guó)，評(píng)價(jià)時(shí)綜合運(yùn)用各種過(guò)程性評(píng)價(jià)方式，全面考察學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)養(yǎng)成過(guò)程；評(píng)價(jià)與教學(xué)過(guò)程相結(jié)合，動(dòng)態(tài)把握、及時(shí)引導(dǎo)學(xué)生情感、態(tài)度和價(jià)值觀的形成；信息技術(shù)以紙筆測(cè)驗(yàn)和上機(jī)測(cè)驗(yàn)相結(jié)合，通用技術(shù)以紙筆測(cè)驗(yàn)、方案及作品評(píng)析、訪談、技術(shù)活動(dòng)報(bào)告相結(jié)合。
4小結(jié)
根據(jù)以上對(duì)比，我們可以看出，技術(shù)教育的共同基本理論是有必要指導(dǎo)學(xué)生為進(jìn)入一個(gè)充滿變化的技術(shù)世界作準(zhǔn)備。兩國(guó)普遍強(qiáng)調(diào)技術(shù)問(wèn)題的設(shè)計(jì)和解決，強(qiáng)調(diào)使學(xué)生對(duì)技術(shù)有鑒別力，成為見多識(shí)廣的使用者和具有創(chuàng)新精神的革新者。理解潛在的社會(huì)、倫理和環(huán)境問(wèn)題同樣被視為十分必要。很顯然，兩國(guó)普遍贊成通過(guò)實(shí)際動(dòng)手操作和問(wèn)題解決的方式進(jìn)行技術(shù)學(xué)習(xí)。技術(shù)教育課程的組成并無(wú)明顯的互相矛盾之處，雖然設(shè)置的技術(shù)子科目各不相同，但也沒有顯著的差別。
英國(guó)有細(xì)節(jié)型的文檔提供了非常具體的細(xì)節(jié)，規(guī)定教學(xué)內(nèi)容和方式，而中國(guó)是標(biāo)準(zhǔn)型文檔指定應(yīng)滿足的目標(biāo)，而非實(shí)際的課程，各個(gè)省、市都可以根據(jù)自身的條件和情況開展技術(shù)課程。
英國(guó)作為技術(shù)教育發(fā)展比較成熟的國(guó)家，即使同樣面臨著很多需要克服的障礙，但仍然有很多值得中國(guó)學(xué)習(xí)的地方。
參考文獻(xiàn)
