發(fā)布時間：2023-06-21 09:07:29
序言：寫作是分享個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)習樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
關(guān)鍵詞:計算機課程教學(xué)；研究性學(xué)習；教學(xué)改革；探討性研究
一、研究性學(xué)習的概念和特點
研究性學(xué)習與接受性學(xué)習是學(xué)習的兩種基本方式，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)方法由教師將知識傳授給學(xué)生，學(xué)生被動地予以接受、理解和消化。在這種教學(xué)模式中，教師是教學(xué)過程的主體。長期以來，我國大多數(shù)學(xué)校在實施教學(xué)中沿用這種舊模式和舊方法，學(xué)生習慣于被動地接受老師灌輸?shù)闹R，學(xué)習缺乏自主性和研究性，學(xué)習興趣受到限制，創(chuàng)造性不能很好發(fā)揮。學(xué)生遇到實際問題時，常常缺乏綜合運用所學(xué)的知識和技術(shù)，提出高效解決方案的能力，學(xué)生缺少實踐的機會，動手能力不強。
研究性學(xué)習是對傳統(tǒng)的接受式學(xué)習的一種改革，是培養(yǎng)創(chuàng)新精神、創(chuàng)造性思維與實踐能力的新教育理念在教學(xué)實踐中的體現(xiàn)。研究性學(xué)習具有開放性、探究性和實踐性的特點，在這種教學(xué)模式中，師生雙方以相互合作和交流的方式，共同完成提出問題、收集信息、選題和立題、設(shè)計研究方案、進行具體實施、總結(jié)研究成果、完成探索新知識的學(xué)習過程。在研究性學(xué)習的教學(xué)中，教師與學(xué)生的地位發(fā)生了根本的變化，學(xué)生處于自主的主動地位，教師則處于輔助的指導(dǎo)地位。
計算機課程具有知識面廣、技術(shù)更新快、可操作性強等特點，教學(xué)目的就是使學(xué)生掌握計算機基礎(chǔ)知識、常用平臺和工具，提高學(xué)生在計算機上的操作動手能力，重點培養(yǎng)學(xué)生自主運用計算機的新理論、新技術(shù)和新方法去解決各種復(fù)雜的實際問題。因此，計算機課程特別適宜于采用研究性學(xué)習的教學(xué)方法。
二、研究性學(xué)習的目標
結(jié)合計算機課程教學(xué)的特點，我們可以確定研究性學(xué)習實現(xiàn)的總體目標是以人為本、勇于探究、綜合學(xué)用、自主創(chuàng)新、實踐求真。展開來看，具體包括以下幾個方面的內(nèi)容。
（一）在研究性學(xué)習的過程中，通過認真踏實的探究，讓學(xué)生逐步培養(yǎng)嚴謹求實的科學(xué)態(tài)度、勇攀高峰的意志品質(zhì)、克服困難的進取精神，同時更深入地理解科學(xué)知識對于社會發(fā)展與人類進步的意義和價值，樹立報效國家、造福社會和服務(wù)民眾的人身價值觀，從思想上
樹立認真學(xué)習的積極性。
（二）學(xué)生真正成為研究性學(xué)習的主體，充分發(fā)揮他們思維開闊、敢闖敢拼的精神，通過參與一些與計算機科研相關(guān)的學(xué)習活動，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)運用所學(xué)知識解決社會發(fā)展中的實際問題的積極欲望。學(xué)生可以在研究性學(xué)習的過程中實現(xiàn)學(xué)習進程安排、考試及成績管理、日常財務(wù)結(jié)算、班級人事管理等綜合事務(wù)的計算力管理，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)習中，要從鋪墊知識、方法指導(dǎo)、組織管理、疑難點撥、士氣激勵等諸多方面發(fā)揮導(dǎo)師的掌舵作用。教師在指導(dǎo)過程中，不僅要轉(zhuǎn)變指導(dǎo)觀念，更要講究指導(dǎo)藝術(shù)和策略。教師要不斷跟蹤國際國內(nèi)計算機技術(shù)發(fā)展的最新動態(tài)，為學(xué)生提供大量可供選擇的研究性學(xué)習課題，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，幫助學(xué)生卓有成效地完成學(xué)習及探索過程。
（四）學(xué)生在研究性學(xué)習過程中，圍繞著一個需要解決的實際問題，持續(xù)激活自身原有的知識儲備，通過多種渠道收集所需信息，設(shè)計高效可行的研究方案。通過計算機硬件和軟件的開發(fā)實驗活動，對設(shè)計方案進行修正調(diào)整，最終獲得解決問題的研究成果。在研究性學(xué)習螺旋式前行的進程中，學(xué)生的綜合運用計算機新技術(shù)與自主創(chuàng)新能力將顯著提高，研究過程中進行溝通與合作的良好空間得以建立，師生的研究學(xué)習潛能得到深入挖掘，教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用達到和諧統(tǒng)一。
三、研究性學(xué)習的內(nèi)容設(shè)計
研究性學(xué)習內(nèi)容的選擇是開展好研究學(xué)習過程的前提和關(guān)鍵。如果課題內(nèi)容選擇得不恰當，不僅影響研究學(xué)習的進程，還有可能導(dǎo)致整個研究半途而廢，甚至影響到學(xué)生開展研究性學(xué)習的積極性以及創(chuàng)新精神和實踐能力的發(fā)展提高。計算機課程具有“研究性學(xué)習”課程所要求的整體性、開放性、實踐性、應(yīng)用性等特征，最適合采用研究性教學(xué)模式。因此，教師必須認真分析計算機各門專業(yè)課程的特點，結(jié)合課程的安排與進度，對研究性學(xué)習的過程進行精心策劃，對研究性學(xué)習的內(nèi)容進行反復(fù)斟酌，確保研究課題的可行性和創(chuàng)新性。
（一）研究性學(xué)習內(nèi)容的選擇要與文獻資料的利用和計算機科研項目的開展相結(jié)合，盡可能選定既采用最新計算機軟硬件理論與技術(shù)，又能解決社會發(fā)展生產(chǎn)實踐中現(xiàn)實問題的好課題。在研究性學(xué)習的過程中，要求學(xué)生提出系統(tǒng)解決實際問題的總體方案，并靈活運用所積累的計算機開發(fā)方法和工具，通過實驗獲得研究成果。
在講授《數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)》課程時，可以讓學(xué)生選擇“學(xué)生考務(wù)管理系統(tǒng)的設(shè)計”作為研究性學(xué)習的題目?！皩W(xué)生考務(wù)管理系統(tǒng)”包括考生報名管理、考生成績管理、系統(tǒng)維護等子模塊，分別由不同的學(xué)生負責設(shè)計研究。前臺開發(fā)工具可以選擇 VC或VB，數(shù)據(jù)庫平臺選用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、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、各模塊應(yīng)用程序窗體設(shè)計等工作。在進行總體設(shè)計時，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)庫管理系統(tǒng)）和前臺應(yīng)用程序最新開發(fā)工具。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計時，讓學(xué)生了解當前計算機軟件開發(fā)公司的程序設(shè)計員常用的幾種計算機輔助設(shè)計CASE工具，學(xué)習流行技術(shù)，積累開發(fā)經(jīng)驗。在研究性學(xué)習的過程中，學(xué)生基于軟件工程的思想，運用所學(xué)的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用技術(shù)、VC或VB程序設(shè)計方法，解決與考務(wù)有關(guān)的實際問題。
（二）針對不同學(xué)生在知識積累、學(xué)習方法和動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)勢和教育資源現(xiàn)狀，教師應(yīng)當幫助學(xué)生自主選擇恰當可行的研究課題，提高研究性學(xué)習的成效。
對于數(shù)學(xué)基礎(chǔ)扎實的學(xué)生，可以指導(dǎo)他們選擇與計算機理論研究相關(guān)的課題。例如，“基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的人臉識別系統(tǒng)研究”涉及人工智能、模式識別、數(shù)字圖像處理、程序設(shè)計方法等多學(xué)科知識，并且可以在VC或MATLAB等平臺上進行研發(fā)，要求參與該課題研究的學(xué)生具有較強的數(shù)學(xué)功底和編程能力。
硬件設(shè)計、調(diào)試能力強的學(xué)生則可以選擇開發(fā)小型的計算機應(yīng)用軟件系統(tǒng)和實用的電子產(chǎn)品，如“采樣頻率可編程的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”“聲―光報警器”“智能門禁系統(tǒng)”“無接觸智能水電讀取系統(tǒng)”等設(shè)計課題。
（三）對于涉及多個學(xué)科的綜合性課題，按照不同的學(xué)科組建研究小組來實現(xiàn)各個模塊的研究學(xué)習工作。在研究性學(xué)習過程中，既培養(yǎng)了學(xué)生獨立解決各自問題的能力，又增強了學(xué)生的團隊精神和溝通協(xié)調(diào)能力，為將來走向工作崗位后承擔大型課題研究和項目開發(fā)打下堅實的基礎(chǔ)?！案咚俟肥召M站汽車視頻監(jiān)控及收費系統(tǒng)設(shè)計”是一個涉及光、機、電、通信和計算機等多學(xué)科的綜合性課題，包括硬件設(shè)計和軟件開發(fā)，必須有多個研究小組分工協(xié)作，才能較好地完成該課題的研究性學(xué)習任務(wù)。在課題實施過程中，每個研究小組除獨立完成各個子模塊的設(shè)計工作，還必須考慮各子系統(tǒng)綜合的需求。
總之，在計算機課程的教學(xué)過程中實施研究性學(xué)習是十分必要，也是切實可行的。只要明確研究性學(xué)習的目標，認真分析研究性學(xué)習的特點，確定研究性學(xué)習的實施內(nèi)容，針對提出的問題設(shè)計切實可行的解決方案，通過創(chuàng)新的實踐過程，一定能取得解決實際問題的成果。
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摘要:該文主要介紹計算機課程中開展研究性學(xué)習的必要性和優(yōu)勢,并分析實施步驟和注意事項,這對當前計算機課程教學(xué)改革有一定借鑒意義。
關(guān)鍵詞:研究性學(xué)習;計算機課程;教學(xué)模式
中圖分類號:G640文獻標識碼:A文章編號: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,上機操作”教學(xué)方式是以教師為主體,學(xué)生被動接受、模擬操作,這種模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,不能充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能動性,沒有充分體現(xiàn)計算機課程操作性強、實踐性強的特點,也就未能很好的實現(xiàn)教學(xué)目標。對此需要一種開放、主動、多元的教學(xué)模式對傳統(tǒng)教學(xué)模式進行革新,研究性學(xué)習正是適合這種要求的一種模式。
研究性學(xué)習是我國教學(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和應(yīng)用知識的學(xué)習方式。它以學(xué)生的自主性、探索性學(xué)習為基礎(chǔ),從學(xué)科領(lǐng)域和社會生活中選擇和確定研究專題,主要以個人和小組合作的方式進行。這種方式靈活性強,自主性高,對培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力有重要意義。
1 計算機課程開展研究性學(xué)習的必要性及優(yōu)勢
計算機課程開展研究性學(xué)習有明顯的優(yōu)勢,我們從計算機課程和研究性學(xué)習的特點上來分析其共性。
1.1 計算機課程的特點
計算機課程的特點主要體現(xiàn)在以下四個方面:
1) 計算機學(xué)科是一門發(fā)展迅速的學(xué)科,知識更新快是其一大特點。計算機軟硬件發(fā)展迅速,學(xué)到的知識可能也很快就會過時,這就要求老師和學(xué)生要不斷的學(xué)習。
2) 計算機學(xué)科是一門新興學(xué)科,有很多問題沒有解決,盲點較多,需要不斷的探索研究。
3) 計算機學(xué)科操作性強,動手能力要求較高。老師課堂上講的內(nèi)容使學(xué)生感覺像過眼煙云,不能消化吸收,失去了學(xué)習的積極性。
4) 它是一門綜合性強的學(xué)科,尤其與數(shù)學(xué)、電子科學(xué)聯(lián)系緊密,知識點多。
計算機課程特點決定采用傳統(tǒng)教學(xué)模式效果不理想,需要進行改革。
1.2 研究性學(xué)習的特點
研究性學(xué)習特點:開放性、自主性、實踐性、探究性。
開放性是指學(xué)生研究的內(nèi)容來源于生活,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)習的主體,完全自主的決定學(xué)習的過程,在研究過程中發(fā)現(xiàn)自我價值,從而實現(xiàn)自我價值;實踐性是指研究性學(xué)習強調(diào)學(xué)生主動參與,而不是被動接受,培養(yǎng)學(xué)生的實踐動手能力;探究性是指學(xué)生在主動學(xué)習的過程中,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)探索精神。
1.3 計算機課程開展研究性學(xué)習的必要性和可行性
現(xiàn)在的計算機課程采用的教學(xué)方式理論課多是“課件+多媒體”,即“講解+演示”,實驗課堂即上機練習,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,上機練習時往往不知所措,出現(xiàn)理論課和實驗課脫節(jié)的現(xiàn)象比較嚴重。而采用研究性學(xué)習,使學(xué)生完全自主的操縱每一步,對每一步都要動腦去思考,去探索,給了學(xué)生更大的選擇空間,這樣會增強學(xué)生的學(xué)習效果,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。另外,高校的一個重要教學(xué)目標是培養(yǎng)學(xué)生的科研能力,研究性學(xué)習模式對提高學(xué)生的科研能力有極大幫助。所以鑒于當前傳統(tǒng)計算機教學(xué)方式的缺陷和當前高校的培養(yǎng)目標采用研究性學(xué)習模式具有必要性。
計算機課程的主要使用工具是計算機,這也是開展研究性學(xué)習的一個有力工具,學(xué)生借助于圖書館的電子資料和電子期刊數(shù)據(jù)庫,網(wǎng)絡(luò)等途徑可以方便的搜索、收集、整理所需的資料。計算機教育水平和研究性學(xué)習的關(guān)系緊密,可以說,計算機課程教育水平提高了,開展研究性學(xué)習的手段也提高了,反之亦然。另外,計算機課程涉及的學(xué)科較多,為開展研究性學(xué)習提供了更多的選擇空間。所以說,對計算機課程使用研究性學(xué)習的模式可行性較強。
1.4 計算機課程開展研究性學(xué)習的優(yōu)勢
計算機課程的和研究性學(xué)習的特點兩者之間有相通性。首先,就實踐性而言,研究性學(xué)習為學(xué)生提供了良好的實踐環(huán)境,而計算機學(xué)科操作性強,要求學(xué)生有較高的動手實踐能力;其次,研究性學(xué)習具有探究性、開放性、自主性,而計算機學(xué)科是一門新興學(xué)科,很多問題沒有解決,為研究性學(xué)習提供良好的前提和基礎(chǔ)。所以計算機課程采用研究性學(xué)習有明顯優(yōu)勢,效果會更好。
2 開展研究性學(xué)習的步驟
2.1 學(xué)習目標的設(shè)置
研究性學(xué)習目標是為了使學(xué)生具備分析問題、解決問題的能力,提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和動手能力、培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度科學(xué)和探索精神及靈活運用所學(xué)知識的綜合素質(zhì)。
2.2 課題設(shè)置
進行研究性學(xué)習,要根據(jù)學(xué)生的能力個性特點設(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。針對不同能力的學(xué)生課題的設(shè)置要有區(qū)別。例如擅長理論推導(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;編程能力較強的學(xué)生可以結(jié)合社會應(yīng)用,進行軟件開發(fā)的課題;藝術(shù)修養(yǎng)較強的學(xué)生,可以設(shè)置網(wǎng)頁制作,動畫設(shè)計等方面的課題。總之,設(shè)置的課題要針對不同學(xué)生,難度適中。
2.3 實施過程
研究性學(xué)習是強調(diào)學(xué)生在“做中學(xué)”,以任務(wù)驅(qū)動法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣,培養(yǎng)創(chuàng)新和主動性。課題定好后,最好以小組形式進行課題研究,可以增強學(xué)生之間的協(xié)作能力,培養(yǎng)團隊精神,遇到問題,共同討論,提出解決問題的方案。小組首先明確課題的預(yù)期目標和成果形式,制定實施方案,采用什么樣的設(shè)計方法。確定任務(wù)和方案后,查閱搜集資料,對資料整合。對課題研究,解決相關(guān)問題,形成結(jié)論性成果。在整個過程中,學(xué)生是主體,教師起著監(jiān)督和引導(dǎo)作用?？梢远〞r召開課題進展報告會,了解課題進展情況及每個學(xué)生的學(xué)習情況。及時糾正學(xué)生出現(xiàn)的方向偏差和催促沒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,鼓勵學(xué)生主動參與,充分發(fā)揮其主動性。
2.4 結(jié)果評價
研究性學(xué)習的評價體系應(yīng)該多元化,一是評價的主體要多元化。有學(xué)生自評、小組評價和教師評價。二是評價的要素要多元化,可以考慮知識運用能力評價、探究能力評價、分析思考能力評價、綜合表達能力評價等多個方面綜合考慮,單純靠終結(jié)性評價的方法是不可取的。三是評價的時間更要注重整個研究過程,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;在研究過程中,考察知識的獲取情況、能力的培養(yǎng)情況及運用所學(xué)知識解決問題的能力;在課題完成后,匯報,交流階段考察學(xué)生的綜合表達能力。要重視對過程的評價和在過程中的評價,重視學(xué)生在學(xué)習過程中的自我改進,體現(xiàn)形成性評價的特點,使評價成為促進學(xué)生培養(yǎng)科學(xué)探索精神的催化劑。
3 實施過程中的注意事項
1) 師生角色的轉(zhuǎn)變。教師不再是知識的占有者和傳播者,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)習的控制者,知識的仲裁者、實施者轉(zhuǎn)換為決策者,引導(dǎo)者,設(shè)計者,評價者。在研究性學(xué)習過程中,教師一方面引導(dǎo)學(xué)生進入正確的方向,另一方面監(jiān)督學(xué)生的學(xué)習情況。
2) 教師素質(zhì)的提高。開展研究性學(xué)習給了學(xué)生更大的自由空間,似乎對教師的要求降低了。其實不然,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,要對整個課題牽涉的學(xué)科有一個全局的把握,對課題前沿問題要充分了解。這些都要求老師不斷的學(xué)習,加強自身素質(zhì)的修養(yǎng)。
3) 加強教師的監(jiān)督作用。由于開展研究性學(xué)習的主要途徑是網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)方便、快捷,同時也有更多的誘惑,教師要在學(xué)生開展研究性學(xué)習的過程中加強監(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)定的課題一定認真審查可行性,否則在做課題的過程中會半途而廢,影響課程的學(xué)習,達不到預(yù)期學(xué)習效果。
4 結(jié)束語
研究性學(xué)習的開展范圍有兩種:一是課堂教學(xué),另外一個是課外形式。這兩種形式都有教師使用并取得一定的成果。研究性學(xué)習的優(yōu)越性必將引起各學(xué)科教師應(yīng)用這種模式,這對教學(xué)改革起到重要促進作用。
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關(guān)鍵詞：虛擬實驗系統(tǒng)；研究性學(xué)習；VR-Platform
中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2014）07-0068-04
引言
新課改實施后，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驗性的課程內(nèi)容，例如計算機硬件組裝、網(wǎng)線的制作、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)配置、機器人裝配與調(diào)試等都具有很強的操作性，其目的是要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。但目前很多學(xué)校由于實驗設(shè)備的缺乏學(xué)生無法真正動手進行實驗，為了解決實驗教學(xué)環(huán)境缺失這一難題，我們設(shè)計與開發(fā)了虛擬實驗系統(tǒng)。
近年來隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外的學(xué)者在虛擬實驗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驗教學(xué)，基礎(chǔ)教育中的研究比較少，主要也是針對物理、化學(xué)、生物等主科，作為副科的信息技術(shù)長期不受重視，在虛擬實驗方面的研究屈指可數(shù)：有文獻介紹了用虛擬機技術(shù)搭建虛擬實驗平臺的方法；[1]也有文獻介紹了用3Ds Max和VR-Platform（以下簡稱VRP）開發(fā)一個可交互的課件。[2]從技術(shù)實現(xiàn)的角度來看，采用虛擬機技術(shù)能夠解決硬件設(shè)施不足的問題，方便硬件設(shè)備的管理，但是平臺缺乏交互性；[1]也有的給高中信息技術(shù)實驗教學(xué)帶來了新思路，卻僅僅是一個單獨的虛擬實驗實例，不具有擴展性。[2]
本文針對上述不足，提出利用VRP構(gòu)建研究性虛擬實驗系統(tǒng)的方案，即以VRP作為虛擬場景的開發(fā)工具，以研究性學(xué)習理論為基礎(chǔ)指導(dǎo)虛擬實驗系統(tǒng)教學(xué)設(shè)計。該方案能夠克服上述方法中技術(shù)實現(xiàn)的不足，同時注重系統(tǒng)的教學(xué)特性，具有交互性、平臺擴展性，易于實現(xiàn)和自主性、探究性等特征。
一、研究性虛擬實驗系統(tǒng)的設(shè)計
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》課程實驗要求設(shè)計和實現(xiàn)基于VRP的研究性虛擬實驗系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計的總目標是要改善目前實驗設(shè)備缺乏的現(xiàn)狀以及培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。其中研究性虛擬實驗系統(tǒng)中的“研究性”，指的是以研究性學(xué)習理論為指導(dǎo)思想，設(shè)計出來的虛擬實驗具有研究性學(xué)習的特點，能使學(xué)生通過實驗增強實踐探究能力和創(chuàng)新意識。目前對研究性學(xué)習的定義沒有統(tǒng)一的界定，《普通高中研究性學(xué)習實施指南（試行）》給出的定義是：研究性學(xué)習特指學(xué)生在教師指導(dǎo)下，從自然、社會和生活中選擇和確定專題進行研究，并在研究過程中主動地獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題的學(xué)習活動。[3]根據(jù)此定義，這里將研究性學(xué)習理解為一種學(xué)習方式，它相對應(yīng)于接受性學(xué)習，學(xué)生的學(xué)習是一個主動探究問題、創(chuàng)造性地解決問題的過程。具有自主性、開放性、主題性、實踐性、探究性和創(chuàng)造性等特點。[4]
1.教學(xué)設(shè)計
（1）學(xué)習者分析
學(xué)生是虛擬實驗系統(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、認知水平和認知風格等基本特征，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，因此在新穎而有趣的虛擬實驗環(huán)境中進行自主探究學(xué)習，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，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)習資源設(shè)計
本系統(tǒng)中包含《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》教材中大部分的實驗內(nèi)容，通過對實驗內(nèi)容的整合，選取能夠體現(xiàn)虛擬實驗系統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢、實踐體驗性強的實驗內(nèi)容，每個實驗都是以問題的形式呈現(xiàn)，學(xué)生在這個問題情境下，可以提出具體的研究問題作為實驗學(xué)習目標。為輔助學(xué)生自主實驗，系統(tǒng)提供理論豐富的學(xué)習資源，如文本學(xué)習資料、圖片、動畫及視頻案例等，學(xué)生可以自由地組織和獲取各種學(xué)習資源。
以上設(shè)計體現(xiàn)了研究性學(xué)習開放性的特點，學(xué)生可以自主選擇實驗內(nèi)容與學(xué)習資源進行實驗，另外，虛擬實驗系統(tǒng)能夠使學(xué)生不受時間和空間的限制隨時隨地進行實驗，體現(xiàn)了整個研究性虛擬實驗系統(tǒng)的開放性。
（3）教學(xué)目標分析
教學(xué)目標是教學(xué)的出發(fā)點和歸宿，也是對學(xué)生學(xué)習效果評價的依據(jù)。虛擬實驗的具體目標分為兩個：知識、技能目標和實驗活動目標，其中實驗活動目標中包含情感態(tài)度、精神素養(yǎng)方面的要求。
（4）自主實驗策略制定
研究性學(xué)習強調(diào)學(xué)生的主體地位，要充分發(fā)揮學(xué)生的主動性，因此自主實驗的設(shè)計應(yīng)以學(xué)生為中心，學(xué)生自主對實驗引導(dǎo)的問題進行探索，從實驗儀器的選擇、實驗操作步驟的確定、學(xué)習資源的利用到實驗報告的填寫，都是由學(xué)生自主安排，教師不參與實驗過程，而是給出相關(guān)知識點解析、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)習情況安排自己實驗進度。整個實驗過程具有自主性、探究性和實踐性，同時學(xué)生探究實驗的過程也是一個創(chuàng)造性的過程。
（5）反饋評價設(shè)計
研究性虛擬實驗系統(tǒng)的反饋評價設(shè)計，主要是通過填寫實驗報告進行的，同時也注重學(xué)生在實驗過程的評價與學(xué)生的自我評價。目的在于讓學(xué)生及時了解自己的實驗情況，反復(fù)修正和探索實驗問題，教師也可以通過學(xué)生的實驗反饋了解學(xué)生的學(xué)習情況。
2.系統(tǒng)框架設(shè)計
虛擬實驗系統(tǒng)包括簡介、儀器庫、實驗列表、背景音樂、幫助和退出系統(tǒng)六個組成部分，其中最核心的部分是虛擬實驗?zāi)K，每個虛擬實驗功能設(shè)計大致一樣，主要由實驗介紹、演示示例、儀器選擇、自主實驗及反饋自測五大功能模塊組成。系統(tǒng)的框架設(shè)計如圖1所示。
實驗介紹模塊：介紹每個虛擬實驗的學(xué)習背景概述、教學(xué)目標、教學(xué)重點和難點。示例演示模塊：包括視頻教程和PPT動畫演示文稿，通過鼠標點擊虛擬投影屏幕模型上的按鈕進行播放。儀器選擇模塊：虛擬儀器桌上主要有水晶頭、雙絞線、網(wǎng)線測試儀、壓線鉗、路由器、交換機等虛擬儀器，通過鼠標點擊虛擬儀器模型實現(xiàn)交互，從而選擇實驗所需要的儀器設(shè)備。自主實驗?zāi)K：這是學(xué)生進行自主虛擬實驗的開放性場所，學(xué)生在虛擬小女孩角色的引導(dǎo)下進入虛擬實驗室中進行自主實驗探究。本模塊中提供的資源包括動畫漫游、問題引導(dǎo)、知識點解析、操作內(nèi)容和實踐拓展，學(xué)生實驗前可以通過動畫漫游熟悉整個實驗環(huán)境，然后根據(jù)給出的操作內(nèi)容，自主進行實驗探究，實驗中有疑惑可查看教師給出的問題引導(dǎo)及相關(guān)知識點解析，學(xué)有余力的學(xué)生還可以完成實踐拓展中的內(nèi)容，進一步提高自己能力。反饋自測模塊：附有實驗記錄表、實驗中問題分析和實驗結(jié)論填寫。
3.流程設(shè)計
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)的先后順序，虛擬實驗系統(tǒng)的實現(xiàn)流程圖包括前期準備階段、3D建模階段和交互設(shè)置階段三個步驟，如圖2所示。
（1）素材收集
在系統(tǒng)實現(xiàn)的前期準備階段，除了對教學(xué)設(shè)計“軟”素材的準備，還要對虛擬場景制作的“硬”素材進行收集。由于虛擬實驗系統(tǒng)是以實體實驗室為基礎(chǔ)進行仿真構(gòu)建的，因此要對實驗室的外形構(gòu)造信息和紋理材質(zhì)、貼圖照片等進行采集。
（2）三維模型建立
本文采用功能強大、界面友好的3ds Max 2010進行《網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用》虛擬實驗環(huán)境的構(gòu)建，主要包括虛擬實驗室、虛擬實驗儀器設(shè)備如水晶頭、雙絞線、壓線鉗、PC機、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、布置燈光及場景烘焙，其效果如圖3所示。
（3）交互設(shè)計
在3ds Max 2010中完成虛擬實驗環(huán)境建模后，通過安裝好的VRP-for-Max插件導(dǎo)入VRP編輯器中，導(dǎo)出的時候可以進行預(yù)覽。成功導(dǎo)入VRP編輯器后便可對虛擬實驗場景進行編輯和調(diào)整，進行交互設(shè)計。本文所實現(xiàn)的是桌面式虛擬實驗系統(tǒng)，學(xué)習者與系統(tǒng)的交互主要是通過鼠標、鍵盤及界面的按鈕進行，通過設(shè)置模型或按鈕的事件觸發(fā)腳本命令實現(xiàn)與場景中對象的各種互動，如實現(xiàn)對模型的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)及在場景中進行漫游、行走等。
（4）虛擬實驗系統(tǒng)
VRP虛擬實驗系統(tǒng)的比較簡單靈活，既可以將文件編譯成單機可獨立執(zhí)行的*.exe文件，也可以輸出為Vrpie文件通過互聯(lián)網(wǎng)在線瀏覽交互。
二、具體實現(xiàn)案例
1.開發(fā)環(huán)境介紹
VR-Platform(Virtual Reality Platform，簡稱VRP)是北京中視典數(shù)字科技有限公司獨立開發(fā)的虛擬現(xiàn)實軟件，VRP軟件的適用性比較強，操作簡單，軟件功能強大，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城市規(guī)劃、室內(nèi)設(shè)計、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作為虛擬實驗系統(tǒng)開發(fā)平臺，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，最大的特點就是易學(xué)易用，可以說在目前虛擬現(xiàn)實軟件中是最容易上手的。[5]對編程基礎(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)實卻苦于編程基礎(chǔ)一般”的疑慮，激勵更多一線教師參與進來，設(shè)計出更多符合高中生學(xué)習特點的虛擬實驗。二是交互性良好，在VRP中模型和二維界面都可以進行鼠標事件或距離觸發(fā)事件的腳本編寫，簡單設(shè)置參數(shù)后，就可以實現(xiàn)功能強大的交互。三是與3Ds Max 無縫集成，支持3Ds Max中絕大多數(shù)的燈光、材質(zhì)、貼圖，支持3ds Max中的相機動畫、骨骼動畫、位移動畫和變形動畫，這些模型和動畫都可以很方便快捷地導(dǎo)入到VRP中，導(dǎo)出時還可以進行預(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三種強大的二次開發(fā)接口，具有良好的擴展性。
2.具體實現(xiàn)
下面通過部分實例來說明如何利用VRP實現(xiàn)研究性虛擬實驗系統(tǒng)：
（1）演示示例的實現(xiàn)
當用鼠標單擊二維界面“演示示例”按鈕時，虛擬實驗場景切換到投影儀屏幕，用鼠標單擊屏幕上的開始播放按鈕，即可播放虛擬實驗的演示示例視頻或PPT動畫演示文稿。圖4為實驗案例一“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（通過名稱），定點-投影屏幕，1
開始播放按鈕腳本設(shè)置為：加載視頻,E:\li\實驗 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）虛擬儀器選擇的實現(xiàn)
單擊“儀器選擇”按鈕，系統(tǒng)通過定點相機切換場景到儀器桌，儀器桌上的儀器設(shè)備信息都記錄在連接的Access數(shù)據(jù)庫中，鼠標左鍵雙擊儀器可以調(diào)出數(shù)據(jù)庫顯示面板查看儀器信息，如圖5所示。學(xué)習者根據(jù)實驗需要自主選擇儀器，單擊鼠標中鍵可選擇所需儀器，當選擇錯誤儀器時，系統(tǒng)會給出溫馨提示，學(xué)生自己考慮選擇或取消，取消選擇點擊鼠標右鍵即可。
“儀器選擇”按鈕腳本設(shè)置如下：
切換相機（通過名稱），定點-儀器桌，1
時間軸播放，儀器操作時間軸
更改時間軸播放方式，儀器操作時間軸，0，1
激活時間軸，儀器操作時間軸，1，1
（3）自主實驗的實現(xiàn)
學(xué)生進行自主實驗是虛擬實驗系統(tǒng)的核心部分，單擊二維界面上“自主實驗”按鈕，進入自主實驗開始場景，其界面如圖6所示。學(xué)生通過小女孩角色引導(dǎo)進入虛擬實驗室進行虛擬實驗探索，如圖7所示為學(xué)生正在通過ping命令測試網(wǎng)絡(luò)連接，界面用大窗口實現(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]
“自主實驗”按鈕腳本設(shè)置為：切換相機(通過名稱),定點-室外,1。
“漫游”按鈕腳本：切換相機（通過名稱），動畫相機漫游，1。
小女孩角色腳本設(shè)置為：時間軸播放,室外行走動畫。
切換相機（通過名稱），角色控制-小女孩，1。
開門動作腳本：播放剛體動畫，vrp_rigid開門，0，0，1。
三、結(jié)束語
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)計和實現(xiàn)研究性的虛擬實驗，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)方式，為高中信息技術(shù)實驗課程提供了新的教學(xué)模式和學(xué)習方式。注重實驗內(nèi)容的研究性教學(xué)設(shè)計和界面設(shè)計，可以提高學(xué)生的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實踐能力。選用VRP作為虛擬實驗的開發(fā)工具，并且給出了整個開發(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：
[1]陳萬倫.虛擬機技術(shù)在高中信息技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用[J].計算機光盤軟件與應(yīng)用,2012(7):254-256.
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[3]中華人民共和國教育部.普通高中研究性學(xué)習實施指南(試行)[EB/OL]. .
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[5]王正盛,陳征.VRP10/3ds Max虛擬現(xiàn)實制作技能實訓(xùn)教程[M].北京:科學(xué)出版社,2010:12-18.
[關(guān)鍵詞]學(xué)習環(huán)境；虛實融合；學(xué)習環(huán)境設(shè)計；關(guān)聯(lián)主義；物聯(lián)網(wǎng)
[中圖分類號]G434 [文獻標識碼]A [文章編號]1672-0008f2013）03-0003-07
一、引言
學(xué)習環(huán)境的研究最早可追溯到心理學(xué)家勒溫（KurtLewin，1890-1947），他認為學(xué)習環(huán)境的設(shè)計應(yīng)滿足學(xué)習者的心理需求，與之充分互動，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)習環(huán)境的概念延伸到課堂氛圍、學(xué)校文化等方面，認為教與學(xué)的過程類似于社會交往。需要一定的文化氛圍起外在引導(dǎo)作用。
20世紀90年代以來，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”的學(xué)習環(huán)境拓展到基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的“虛擬”學(xué)習環(huán)境，打破了傳統(tǒng)教學(xué)活動的時空限制，可以有效地激發(fā)學(xué)習者的學(xué)習熱情，促進協(xié)作和分布式學(xué)習。然而，單純的現(xiàn)實環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)中的虛擬環(huán)境對教學(xué)的影響各有利弊，在增強學(xué)習者臨場體驗、培育學(xué)習者實際操作能力、拓寬學(xué)習者視野、培育學(xué)習者協(xié)作式解決問題能力等等方面，實和虛的學(xué)習環(huán)境不可兼得。
為此，有必要在關(guān)聯(lián)主義學(xué)習理論的支撐下，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”學(xué)習環(huán)境與基于網(wǎng)絡(luò)/多媒體的“虛擬”學(xué)習環(huán)境進行“融合”，使之成為有機的整體。營造“虛實融合”的學(xué)習環(huán)境。該環(huán)境既能滿足學(xué)習者獲取真實的學(xué)習體驗，促進開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作學(xué)習，又有利于教師在探究過程中為學(xué)習者提供多方位的指導(dǎo)。拓展學(xué)習者的視野。
二、學(xué)習環(huán)境及其構(gòu)成要素
（一）學(xué)習環(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)注點逐步從“教”轉(zhuǎn)向“學(xué)”，在強化情境認知理論的同時，學(xué)習環(huán)境的重要性日益受到關(guān)注。
國外學(xué)者大多從學(xué)習活動的視角來定義學(xué)習環(huán)境，認為學(xué)習環(huán)境是促進學(xué)習有效開展的活動空間。較早關(guān)注學(xué)習環(huán)境設(shè)計的學(xué)者（Jonassen，D.H，1999）從建構(gòu)主義的視角出發(fā)。認為學(xué)習環(huán)境是一種以技術(shù)為支持的環(huán)境，有利于學(xué)習者開展有益的學(xué)習。Hannafin（1992）將學(xué)習環(huán)境看作是一個全面、綜合的系統(tǒng)，它通過以學(xué)習者為中心的活動來促進人們參與學(xué)習。
國內(nèi)學(xué)者更多的是通過描述學(xué)習環(huán)境的要素來界定該概念。例如，何克抗、李文光（2002）將學(xué)習環(huán)境具體化為學(xué)習資源和人際關(guān)系的組合。其中，學(xué)習資源包括學(xué)習材料（即信息）、幫助學(xué)習者學(xué)習的認知工具（獲取、加工、保存信息的工具）、學(xué)習空間（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）認為學(xué)習環(huán)境是為促進學(xué)習者發(fā)展，“特別是為高階能力發(fā)展而創(chuàng)設(shè)的學(xué)習空間”。包括物質(zhì)空間+活動空間+心理空間。
（二）學(xué)習環(huán)境的構(gòu)成要素
新的理論與技術(shù)為學(xué)習環(huán)境的設(shè)計研究提供了新的視角，同時也豐富和拓展了學(xué)習環(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)注點各不相同，對構(gòu)成要素的理解也有所不同。表1列出了根據(jù)時間順序，研究者們對學(xué)習環(huán)境構(gòu)成要素的不同觀點。
目前，國內(nèi)外關(guān)于學(xué)習環(huán)境構(gòu)成要素的研究大多基于計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與建構(gòu)主義理論，主要關(guān)注學(xué)習環(huán)境的設(shè)計，協(xié)作學(xué)習、基于資源的學(xué)習的有效支持等。通過文獻分析可知，研究者們對學(xué)習環(huán)境要素的理解有廣義和狹義兩個方面。在廣義上，學(xué)習環(huán)境包含了教學(xué)系統(tǒng)的各個要素，例如，教師、學(xué)生、內(nèi)容、方法和媒體等；在狹義上，學(xué)習環(huán)境為某一類型的學(xué)習活動提供相關(guān)工具、資源與教學(xué)策略支持。此外，學(xué)習環(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)習環(huán)境）：在協(xié)作學(xué)習的視角下，學(xué)習環(huán)境需具備協(xié)作學(xué)習的空間、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、虛實融合學(xué)習環(huán)境及其特征
（一）虛實融合環(huán)境的內(nèi)涵
隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的虛擬學(xué)習環(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)習環(huán)境由實變虛的歷程，具體表現(xiàn)在學(xué)習伙伴、學(xué)習資源與學(xué)習方法三個方面。隨著技術(shù)的革新、教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)實的物理教學(xué)環(huán)境與虛擬的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺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，需要將二者進行融合?，F(xiàn)實的物理世界能為學(xué)習者提供真實的體驗，在提升學(xué)習者情感和動機方面要優(yōu)于虛擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，虛擬的網(wǎng)絡(luò)平臺和工具則能夠打破限制，極大地拓展學(xué)習者的探究與學(xué)習領(lǐng)域。
在本文中，將支持現(xiàn)場講授、演示、操作練習的方法開展教學(xué)活動的真實環(huán)境稱之為“現(xiàn)實”學(xué)習環(huán)境，而借助于網(wǎng)絡(luò)和多媒體手段、支持非面對面形式的學(xué)習活動的場所稱之為“虛擬”學(xué)習環(huán)境。由于這兩類學(xué)習環(huán)境在學(xué)習者的能力培養(yǎng)方面各有長處和短處，十分有必要將其進行融合，從而構(gòu)建“虛實融合”的學(xué)習環(huán)境。
所謂虛實融合的學(xué)習環(huán)境，是指一類通過傳感器設(shè)備識別、獲取真實環(huán)境中與學(xué)習活動相關(guān)的客觀信息，通過互聯(lián)網(wǎng)將基于課堂和社會的真實學(xué)習環(huán)境與基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的虛擬學(xué)習環(huán)境融為一體的新型學(xué)習環(huán)境。
虛實融合的學(xué)習環(huán)境主要借助于傳感器，通過互聯(lián)網(wǎng)連接現(xiàn)實世界與虛擬世界。傳感器設(shè)備作為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，識別、獲取真實世界中對促進學(xué)習活動開展起著重要作用的信息，經(jīng)過數(shù)字化處理后直接為學(xué)習者所采用?；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)習環(huán)境和數(shù)字化學(xué)習資源的構(gòu)建，學(xué)習者通過個性化學(xué)習環(huán)境獲得學(xué)習主題相關(guān)的資源，避免了在海量的網(wǎng)上資源中迷航，提高學(xué)習效率，并有效支持協(xié)作學(xué)習活動的開展。
當前，支持學(xué)校開展科學(xué)探究活動的學(xué)習環(huán)境主要有兩類：一是基于學(xué)校課堂內(nèi)/外的“現(xiàn)實世界”。二是基于網(wǎng)絡(luò)/多媒體的“虛擬世界”。在圖1所示的“學(xué)習環(huán)境一學(xué)習模式”坐標系中。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)活動、傳統(tǒng)的研究性學(xué)習活動分別位于A、D兩個象限之中；基于信息技術(shù)的教學(xué)演示活動位于B象限：基于信息技術(shù)的研究性學(xué)習活動則位于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，簡稱WISE）、信息問題解決模式（BIG6）等典型的研究性學(xué)習模式。
圖中虛線勾畫出的橢圓是“虛實融合環(huán)境中的研究性學(xué)習”活動，它將虛擬環(huán)境與現(xiàn)實環(huán)境有機地結(jié)合起來，既充分利用虛擬環(huán)境中豐富的網(wǎng)絡(luò)信息資源、認知與交互工具來開展研究性學(xué)習活動，又將學(xué)習活動置于現(xiàn)實環(huán)境中的真實情景，使得學(xué)習任務(wù)更具真實性與挑戰(zhàn)性，更加激發(fā)學(xué)習者的動機與興趣。
（二）虛實融合環(huán)境的特征
一般說來，本文所討論的虛實融合的學(xué)習環(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，實現(xiàn)真實學(xué)習環(huán)境與虛擬學(xué)習環(huán)境的有機結(jié)合；（2）通過虛擬環(huán)境向?qū)W習者提供真實環(huán)境中難以獲取的數(shù)據(jù)，將基于校內(nèi)的正式學(xué)習活動與基于社會的非正式學(xué)習活動有機結(jié)合；（3）支持現(xiàn)實環(huán)境中的問題解決型教學(xué)活動，借助虛擬化的工具和手段開展科學(xué)探究。通過協(xié)作與互動解決現(xiàn)實世界中的真實問題：（4）通過傳感器和網(wǎng)絡(luò)實時獲取和傳遞現(xiàn)實環(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)習資源，有利于開展跨時空的自主學(xué)習：（5）參與者能夠最大限度地參與學(xué)習活動并有所收益，參與者既是某一領(lǐng)域的學(xué)習者也可能是某一領(lǐng)域的專家。
總之，虛實融合的學(xué)習環(huán)境結(jié)合了真實環(huán)境與虛擬環(huán)境的優(yōu)勢，可以彌補二者在培養(yǎng)學(xué)習者協(xié)作創(chuàng)新與滿足學(xué)生真實體驗等方面的不足。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)習者提供真實、同步的科學(xué)探究工具與手段，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)編織起巨大的知識網(wǎng)絡(luò)，使所有參與者都能從中學(xué)到知識。獲得體驗。拓展視野。從而滿足不同層次的學(xué)習需求。
基于課堂的“現(xiàn)實”學(xué)習環(huán)境、基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的“虛擬”學(xué)習環(huán)境，以及“虛實融合”學(xué)習環(huán)境三者在理論基礎(chǔ)、技術(shù)支持等方面均有所不同，但在促進學(xué)習者有效學(xué)習的根本目標上是一致的，如表2所示。
四、虛實融合學(xué)習環(huán)境的理論與技術(shù)支持
（一）情境認知理論與分布式認知
建構(gòu)主義理論的四要素（情境、會話、協(xié)作、意義建構(gòu)）奠定了學(xué)習環(huán)境的理論基礎(chǔ)。建構(gòu)主義認為，情境在促進學(xué)習者意義建構(gòu)過程中的作用不容忽視，學(xué)是與一定的社會文化背景即“情境”相聯(lián)系的，學(xué)習者在實際情境下進行學(xué)習，通過“同化”與“順應(yīng)”才能達到對新知識意義的建構(gòu)。會建構(gòu)主義理論觀點更是認為，學(xué)校中的學(xué)習應(yīng)該在一種有意義的情境中發(fā)生，它不可能與兒童在“真實世界”中所獲得的知識相分離。因此。學(xué)習過程類似于社會交往過程。社會文化氛圍與學(xué)習情境對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，促進有意義的交流。
情境認知理論認為，學(xué)習者的生活經(jīng)驗以及在新知識的獲得與應(yīng)用中利用這一生活經(jīng)驗對于學(xué)習是十分重要的。事實上，情境認知的研究正是試圖通過設(shè)置基于工作的、模仿從業(yè)者真實活動的學(xué)習環(huán)境?；蚪柚畔⒓夹g(shù)設(shè)計的逼真、仿真環(huán)境和虛擬實境來提高學(xué)習的有效性，并保證知識向真實情境的遷移。
雖然。目前現(xiàn)代信息技術(shù)工具已經(jīng)實現(xiàn)了對真實情境的復(fù)制和虛擬化，但在滿足學(xué)習者的真實感和臨場體驗方面，真實的情境與活動仍然不可替代。因此。在重視基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬學(xué)習環(huán)境的同時，也要重視真實環(huán)境中的活動、情境與評價，二者相輔相成。
分布式認知是一種認知活動，既是對內(nèi)部和外部表征的信息加工過程，也是一個包括認知主體和認知環(huán)境的學(xué)習系統(tǒng)。分布式認知強調(diào)認知現(xiàn)象在認知主體和環(huán)境間分布的本質(zhì)，它認為認知分布于學(xué)習者個體的大腦內(nèi)。大腦是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，具有社會性。該理論把人的學(xué)習過程與大腦的自然學(xué)習過程類比，強調(diào)要設(shè)計合適的學(xué)習環(huán)境以使人類學(xué)習過程與大腦的自然學(xué)習過程相一致。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，基于計算機和網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習環(huán)境正在分布式認知學(xué)習中扮演著愈來愈重要的角色。
在分布式認知的相關(guān)理論中，制品（artifact）被理解為支持分布式學(xué)習的設(shè)備或?qū)W習技術(shù)，學(xué)習者與制品的交互過程促進了有效學(xué)習，人與制品構(gòu)成了動態(tài)的學(xué)習環(huán)境系統(tǒng)，這是一個復(fù)雜的分布式學(xué)習系統(tǒng)。分布式學(xué)習環(huán)境中的“制品”被認為帶有認知能力，例如，智能教學(xué)系統(tǒng)中的智能被認為擁有類似于專家的“智力”，當學(xué)習者帶著大腦中的知識參與到分布式的學(xué)習環(huán)境中，將與“制品”產(chǎn)生交互。為了促進學(xué)習者知識體系的完善與提升，就必須科學(xué)設(shè)計和正確使用“制品”，使之與學(xué)習者的大腦知識互補。從而有效提升學(xué)習效率。
（二）關(guān)聯(lián)主義學(xué)習觀與物聯(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)習理論的數(shù)字化時代的學(xué)習觀，即關(guān)聯(lián)主義（connectivism）的學(xué)習觀。其基本原理包括：學(xué)習與知識建立于各種觀點之上：學(xué)習是一種將不同專業(yè)節(jié)點或信息源連接起來的過程：學(xué)習可能存在于非人的工具設(shè)施中；學(xué)習的能力比當前知識的掌握更重要：為促進持續(xù)學(xué)習，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：知識的流通是所有關(guān)聯(lián)主義學(xué)習活動的目的。該學(xué)習觀認為。數(shù)字化時代的學(xué)習建立在與信息節(jié)點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，在學(xué)習環(huán)境的構(gòu)建與應(yīng)用中，應(yīng)當更加注重個體知識的有效管理，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)點的聚合、打造嵌入型的學(xué)習場域、注重個人知識管理以及延展社會網(wǎng)絡(luò)等等。
物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of Things。IOT）近年來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用的拓展與延伸，國際電信聯(lián)盟（1TU）2005年的報告認為，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，歐洲信息社會與媒體委員會的報告《2020年的物聯(lián)網(wǎng)：未來之路》中，將物聯(lián)網(wǎng)定義為：由一些“具有身份標識與虛擬的個性化特征，可以利用智能化接口在智能空間進行相關(guān)操作，并可以與社會的、環(huán)境的、用戶的上下文相互連接并進行有效溝通”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)習環(huán)境建設(shè)，應(yīng)當是以傳感器為基礎(chǔ)元件，實時采集現(xiàn)實環(huán)境中人們難以直接獲得的、與學(xué)習活動相關(guān)的數(shù)據(jù)并進行可視化，與基于網(wǎng)絡(luò)和多媒體的虛擬學(xué)習環(huán)境中大量的社群節(jié)點進行無縫的關(guān)聯(lián)（連接），進而構(gòu)建起一個高度連通的、有效支持協(xié)作學(xué)習活動的龐大的學(xué)習環(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)，通過無線射頻識別（RFID）標簽或各類傳感器。實時采集現(xiàn)實環(huán)境或真實物體的相關(guān)信息，實現(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，云計算平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的最大范圍共享，并進行信息加工與處理，最后在應(yīng)用層使用并推廣；在應(yīng)用層，就學(xué)習環(huán)境的應(yīng)用而言，可以進行針對特定主題的探究學(xué)習，與異地學(xué)習者開展協(xié)作式學(xué)習，在虛擬仿真平臺上編程并對實體機器人進行運行調(diào)試。進行數(shù)字化科學(xué)實驗等等。
在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的虛實融合學(xué)習環(huán)境中，包含有各種類型的信息節(jié)點，例如，參與者個體所代表的專業(yè)知識庫，虛擬網(wǎng)絡(luò)空間的資源庫，以及傳感設(shè)備提供的信息數(shù)據(jù)庫等等。應(yīng)當在關(guān)聯(lián)主義學(xué)習觀的指導(dǎo)下，合理利用這些資源節(jié)點構(gòu)建符合“數(shù)字化一物物相連”特點的有效學(xué)習環(huán)境。
基于關(guān)聯(lián)主義學(xué)習觀的虛實融合的學(xué)習環(huán)境，可以支持學(xué)習者快速獲取學(xué)習資源，管理個人知識空間，提高學(xué)習效率，在加強與拓展知識節(jié)點的同時。提高協(xié)作解決實際問題的能力和多視角的探究能力?；陉P(guān)聯(lián)主義學(xué)習觀的視角，虛實融合的學(xué)習環(huán)境既繼承了傳統(tǒng)學(xué)習環(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、虛實融合學(xué)習環(huán)境的應(yīng)用實例
近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)與現(xiàn)代教學(xué)理念的發(fā)展，國內(nèi)外先后出現(xiàn)了一些典型的虛實融合學(xué)習環(huán)境實例。臺北市的校園數(shù)字氣象站就是一個較早將傳感設(shè)備應(yīng)用于中小學(xué)氣象數(shù)據(jù)觀測和教學(xué)活動的典型例子，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)習環(huán)境、香港培正中學(xué)的e一小區(qū)協(xié)作學(xué)習環(huán)境、臺灣科技大學(xué)研究團隊圍繞科學(xué)探究主題構(gòu)建的情境感知泛在學(xué)習環(huán)境、美國面向科學(xué)教育的可視化協(xié)作學(xué)習環(huán)境（covis）等等?？梢?，虛實融合的數(shù)字化學(xué)習環(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)境信息觀測與研究性學(xué)習
“基于社區(qū)/校園的環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)及其教育應(yīng)用”是我們承擔的一項浙江省公益性技術(shù)應(yīng)用項目。校園環(huán)境信息觀測系統(tǒng)（Campus Environment Information System。以下簡稱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)用進行拓展，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立一個虛實融合的，集硬/軟件、環(huán)境信息服務(wù)、環(huán)境知識普及、在線協(xié)作探究為一體的區(qū)域環(huán)境觀測與環(huán)境教育信息化平臺。
CEIS系統(tǒng)的總體構(gòu)成如圖3所示。整個系統(tǒng)由室外采集器、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫、信息門戶構(gòu)成，學(xué)習者既可利用在線工具開展探究學(xué)習。也可通過移動設(shè)備查詢實時數(shù)據(jù)開展活動。其中，室外采集器（如圖4左圖所示）由太陽能供電、分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)感知和無線數(shù)據(jù)傳輸三個部分組成，可以實時或定時采集本區(qū)域的各類環(huán)境數(shù)據(jù)并上傳到遠程服務(wù)器中，包括氣象要素（溫度、濕度、風速、風向、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個環(huán)境要素。此外，本系統(tǒng)具有較好的擴展性，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)境要素的實時數(shù)據(jù)信息以及相關(guān)的學(xué)習資源，如科普知識，供學(xué)習者在線開展科學(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)習工具）與真實的校園環(huán)境（包含了真實的校園、基于真實情景的環(huán)境數(shù)據(jù)）有機融合，學(xué)習者既可以基于真實的環(huán)境問題，在真實的世界中，通過真實的評價反饋開展研究性學(xué)習。又能夠充分利用虛擬的在線學(xué)習平臺及網(wǎng)絡(luò)工具，跨越時空界限，進行無障礙的交流與協(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，通過該系統(tǒng)采集難以直接從真實情景中獲取的環(huán)境信息，開展跨校間的分布式協(xié)作學(xué)習，在學(xué)習活動過程中逐步積累相關(guān)數(shù)據(jù)和優(yōu)秀案例，促進學(xué)習者知識的吸收與內(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)探究的活動設(shè)計方案如表3所示。
（二）GLOBE全球性學(xué)習與觀察
“有益于環(huán)境的全球性學(xué)習與觀察”（Global Learning andObservations to Benefit the Environment，簡稱GLOBE）是美國副總統(tǒng)戈爾在1994年世界地球日發(fā)起的一個國際性的環(huán)境教育遠程合作項目。截至到目前，已有112個國家參與到GLOBE項目中，包含分布在2.4萬個學(xué)校中的約5.8萬個受過GLOBE項目訓(xùn)練的教師。此外，通過在線參與全球性的科學(xué)探究項目，150萬的學(xué)生貢獻并分享了多達2300萬的數(shù)據(jù)。GLOBE項目通過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，鼓勵家長、科學(xué)家以及參與過GLOBE項目的校友支持學(xué)生開展活動。
2006年，我國的首都師大團隊參與了GLOBE項目中的“夜晚觀星”（GLOBE at Night）子項目。該子項目要求在全球范圍內(nèi)對星空的清晰度進行觀察，通過收集的數(shù)據(jù)來評估夜晚照明對星空的污染程度。分布在全球各地的參與者在網(wǎng)站平臺上根據(jù)學(xué)習指導(dǎo)，下載活動信息手冊。選擇觀測周期內(nèi)的一個時間。觀察記錄當?shù)氐男畔?shù)據(jù)，與參與者通過網(wǎng)絡(luò)工具匯報、共享觀測情況。最后通過郵件收到組織者對此次活觀測活動的總結(jié)報告。
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，GLOBE項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項目在社會各界人士的支持下，構(gòu)建了一個全球范圍的、開展科學(xué)探究活動的“虛實融合”學(xué)習環(huán)境，具有如下特征：（1）提供網(wǎng)絡(luò)平臺開展分布式學(xué)習活動，同時，使用物聯(lián)傳感設(shè)備獲取、加工、共享真實情境的數(shù)據(jù)信息；（2）為學(xué)習者構(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)習者可以隨時與這些擁有豐富信息資源的知識節(jié)點溝通交流。獲取指導(dǎo)：（3）在全球范圍內(nèi)開展基于現(xiàn)實生活主題的探究活動，提供輔助認知的技術(shù)工具，如將獲得數(shù)據(jù)信息實時生成圖表（需要項目參與者身份），從而激發(fā)學(xué)習者的動機。促進有效學(xué)習：（4）使用“實踐檢驗法”來評價學(xué)習效果。學(xué)習者的成果轉(zhuǎn)化為真實問題的解決方案，其學(xué)習結(jié)果可直接在現(xiàn)實中得到檢驗。
（三）虛實融合的機器人教育
所謂機器人教育通常是指學(xué)習機器人的基本知識與基本技能，或利用教育機器人優(yōu)化教育教學(xué)效果的理論與實踐，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)教育的一個領(lǐng)域，近年來已成為培養(yǎng)學(xué)生編程能力、創(chuàng)新技能的重要載體。由于傳統(tǒng)的機器人教育大都基于實體機器人開展教學(xué)與實踐活動，設(shè)備成本比較高，加之地區(qū)之間在經(jīng)濟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器人教育活動的開展。
虛擬機器人的出現(xiàn)不僅解決實體機器人教育存在的一些問題。而且已有研究發(fā)現(xiàn)，在信息技術(shù)課程中利用虛擬機器人教學(xué)起到一舉兩得的作用，使學(xué)生不僅學(xué)習了程序設(shè)計的基本知識，也學(xué)習了機器人相關(guān)的知識，同時利用虛擬機器人與程序設(shè)計教學(xué)，在一定程度上提高了學(xué)生學(xué)習程序設(shè)計的興趣和動力。以機器人足球比賽為例，它融合了實時視覺系統(tǒng)、機器人控制、無線通訊、多機器人控制等多個領(lǐng)域的技術(shù)，是一個有趣且復(fù)雜的人工智能研究領(lǐng)域。然而，真實的足球機器人比賽所需的硬件設(shè)備比較昂貴。為了降低研究機器人足球比賽相關(guān)領(lǐng)域的成本，一方面，人們開發(fā)了虛擬的足球機器人仿真平臺（如圖6左圖所示），能夠完全模擬實際足球機器人和比賽場地的尺寸、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)。能夠使仿真平臺具有很高的仿真度。隨著機器人足球的迅猛發(fā)展，虛擬機器人足球比賽已成為一項獨立的、參加人數(shù)最多的機器人足球比賽類別。
近年來，將虛擬機器人和實體機器人結(jié)合而成的“虛實融合”機器人的教學(xué)環(huán)境，正在受到人們的重視，在學(xué)校的機器人教育中具有十分廣闊的前景。例如，微軟的機器人平臺M-icrosoft Robotics Studio能以多種方式遠程控制實體機器人，還可以利用PC通過電纜或者無線傳輸（藍牙，wifi，ZigBee）等。
虛擬的機器人教育仿真平臺與實體機器人的結(jié)合，有利于構(gòu)建一個功能相對完善的虛實融合的機器人教學(xué)環(huán)境。在實踐教學(xué)中，可借助上述環(huán)境采用“虛擬一實體一創(chuàng)新”的教學(xué)策略，即第一階段開展以虛擬機器人為載體的程序設(shè)計教學(xué)；第二階段結(jié)合實體機器人，進行設(shè)計、編程、調(diào)試等步驟，完善實體的運作，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、解決問題的能力；第三階段，學(xué)生制作自己的創(chuàng)新機器人作品，多角度地培養(yǎng)學(xué)生的分析問題、解決問題的能力，同時增加學(xué)生的動手能力和團結(jié)合作能力。
（四）數(shù)字化探究實驗室
【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，尤其新一輪課改進行后，信息技術(shù)教育已成為一門獨立的知識型和技能型相結(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)新精神與實踐能力提高學(xué)生素質(zhì)，是當前教學(xué)研究的重要內(nèi)容。
1 信息技術(shù)的課程特點
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，具有以下兩個突出特點：
1.1 信息技術(shù)課程內(nèi)容的迅速變化性和鮮明的社會時代性。信息技術(shù)的變化日新月異，軟硬件技術(shù)的更新非?？?。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)教育是知識性與技能性的統(tǒng)一。信息技術(shù)課程的綜合性很強，兼有基礎(chǔ)文化課程的特點，也兼有學(xué)科課程、綜合課程和活動課程的特點。所以信息技術(shù)課程要求學(xué)生既要學(xué)好理論知識，又要掌握實際操作技能。
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)習生態(tài)環(huán)境的有機因素，充分體現(xiàn)學(xué)習者主體地位，以探究學(xué)習為主要學(xué)習方式的教學(xué)活動。
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)習理論為基礎(chǔ)，學(xué)生在一定情景下借助學(xué)習和其他人（教師、學(xué)習伙伴）的幫助下，利用必要的學(xué)習資料，進行知識的自我構(gòu)建（情境、協(xié)作、會話、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、動畫、音頻、視頻等多媒體集中于一體，采用可視化窗互操作，擴充了信息量，營造了信息環(huán)境。
2.1.2 檢索信息方便。瀏覽器、搜索引擎提供了強大的檢索功能，極大方便了信息的獲取。
2.1.3 適時交流計算機網(wǎng)絡(luò)具備高速傳輸信道，教師可充分利用在線功能，實現(xiàn)師生、生生之間交流，提高課堂教學(xué)效率，同時雙向交互，既加大了學(xué)生參與度，又使學(xué)生處于主動地位。
2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)對信息技術(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)過程的變化。
2.2.3 自主性學(xué)習方式。
2.2.4 指導(dǎo)性的教師角色。
2.2.5 互動性的教學(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)勢同教學(xué)目標、教學(xué)組織過程以及學(xué)生學(xué)習過程緊密聯(lián)系在一起，達到良好的效果。
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)自身的優(yōu)勢，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)動法，明確學(xué)習目標。
“任務(wù)”是指我們將教學(xué)目標和教學(xué)要求設(shè)計成一系列的“學(xué)習實踐”任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的適時性，交互性使教師實施教學(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教學(xué)時，可以設(shè)計諸如節(jié)日賀卡等形式的任務(wù)，在進行人工智能教學(xué)時，可以設(shè)OCR漢字識別等形式的任務(wù)。在完成任務(wù)的過程中，教師加以指導(dǎo)、幫助適時點撥，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)生掌握計算機的基本技能。
實施任務(wù)教學(xué)，應(yīng)注意主題任務(wù)可操作性，強化任務(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)習能使學(xué)生形成積極的學(xué)習態(tài)度和良好的學(xué)習策略，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力。
研究性教學(xué)在信息技術(shù)課程實施過程中大致經(jīng)歷三個階段：進入問題情境、實踐體驗和表達交流。比如：可以選擇中學(xué)生走進網(wǎng)絡(luò)的利與弊，暢想Internet未來生活等學(xué)生感興趣的問題進行探究。我們還可以讓學(xué)生查找有關(guān)社會、科技問題等資料，極大發(fā)揮學(xué)生學(xué)習的能動性，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性學(xué)習和研究能力。
3.3 采用合作式教學(xué)法，培養(yǎng)學(xué)生團隊精神。
合作式教學(xué)法常與任務(wù)驅(qū)動、研究性教學(xué)法結(jié)合起來，基于教學(xué)組織形式的教學(xué)方法，為了達到共同的學(xué)習目標，學(xué)生成立學(xué)習小組，利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開放性，交互性，最大化個人和他人的學(xué)習效果，實現(xiàn)資源共享，優(yōu)勢互補。例如相互教學(xué)法、基于任務(wù)的協(xié)作學(xué)習。
3.4 學(xué)科整合教學(xué)法。
新課改中最重要的一點就是要促進信息技術(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，克服信息技術(shù)課單純學(xué)習技術(shù)的觀點，使學(xué)生學(xué)以致用，培養(yǎng)學(xué)生運用信息技術(shù)知識解決實際問題的能力。
4 Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下教學(xué)設(shè)計
網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信息技術(shù)課的教學(xué)設(shè)計包括：教學(xué)目標、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計、教學(xué)活動過程設(shè)計、教學(xué)評價設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中教學(xué)活動過程設(shè)計包括教學(xué)策略設(shè)計，教學(xué)方法設(shè)計，教學(xué)組織形式設(shè)計，知識材料，學(xué)生活動，學(xué)習環(huán)境設(shè)計等。知識材料組織上，要將教學(xué)資源與教材知識重組，形成新的系統(tǒng)知識提供給學(xué)生或者作為學(xué)生探究的對象和學(xué)習的內(nèi)容。對于某些專題，還需要教師能夠設(shè)計專題學(xué)習網(wǎng)站，把零散的知識集成在一起，便于教師的教學(xué)和學(xué)習的自主學(xué)習。例如可以利用BBS、E-mail、留言簿、共享文件夾對學(xué)習過程評價。
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，但如何充分運用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點，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)中遇到的問題，是擺在教師面前的重要問題，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】G40-057 【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097 (2009) 02―0107―03
引言
對于一些重點院校，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，但對內(nèi)蒙古師范大學(xué)的教育技術(shù)專業(yè)來說，近年來的招生和就業(yè)形式十分嚴峻。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)劑來的；在就業(yè)上，真實的一次就業(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)還有社會需求嗎？還有存在的必要嗎？
教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)出來的人員到底干什么？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題了。教育部03年出臺文件，允許中小學(xué)信息技術(shù)課教師由計算機專業(yè)和教育技術(shù)專業(yè)共同培養(yǎng)，使我們看到了生機；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)域課程標準（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)域課程標準（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)生能承擔這樣的任務(wù)嗎？或者說，為承擔這樣的任務(wù)，還要做哪些努力？
《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》中提到，信息技術(shù)教育已經(jīng)超越了單純的計算機技術(shù)訓(xùn)練階段，發(fā)展成為與信息社會人才需求相適應(yīng)的信息素養(yǎng)教育（信息技術(shù)與計算機技術(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信息技術(shù)的發(fā)展，至于名稱是什么無關(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)、什么是計算機技術(shù)了）。《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對信息素養(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；對信息及信息活動的過程、方法、結(jié)果進行評價的能力；流暢地發(fā)表觀點、交流思想、開展合作并解決學(xué)習和生活中的實際問題的能力；遵守道德與法律法規(guī)，形成與信息社會適應(yīng)的價值觀和責任感。筆者認為，《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（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)――因為各學(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)要由各個學(xué)科進行培養(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。當然，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)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對此進行了說明。
一 《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對信息技術(shù)教師的信息技術(shù)能力要求
《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（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部分，共六個模塊。必修部分只有“信息技術(shù)基礎(chǔ)”一個模塊，選修的五個模塊是：算法與程序設(shè)計、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)模塊的知識技能最為簡單，既使對其他學(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，因為要給人一杯水，自己得有一桶水。試想，信息技術(shù)教師如果不知道分時操作，如何向中學(xué)生解釋多項任務(wù)是同時完成的？所以講解Windows時，信息技術(shù)教師必須具備操作系統(tǒng)原理的知識，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)計時，信息技術(shù)教師要引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)學(xué)模型、領(lǐng)會軟件工程的思想和方法；講授多媒體軟件使用時，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，信息技術(shù)教師要說明網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器和計算機是如何協(xié)同工作的、要說明在頁面設(shè)計完成后，還能用程序擴展哪些功能；在講授數(shù)據(jù)管理技術(shù)時，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，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)計原理、設(shè)計要點和難點。也就是說，對于《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》規(guī)定的六個模塊，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)生對信息技術(shù)的興趣。
根據(jù)上述觀點，應(yīng)用自頂向下的層次分析法對高中信息技術(shù)課程六個模塊分別進行簡單分析，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（只進行了直接專業(yè)知識和獲取專業(yè)知識所需直接基礎(chǔ)二層分析）。
以上是從信息技術(shù)能力方面說明了《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對信息技術(shù)教師的要求，對信息技術(shù)教師應(yīng)用信息技術(shù)的意識和信息技術(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)的本科生能達到或超過《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（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)域課程標準（信息技術(shù)部分）》是要求中學(xué)生達到的水平！誰都明白，一個理科中學(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（臨時充數(shù)的情況是有的，但那是不得以而為之），這樣的道理對信息技術(shù)教育同樣適用。
在我國教育技術(shù)界，長期把教學(xué)設(shè)計能力當作教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的核心能力。眾所周知，教學(xué)設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計，包含了需求分析、教學(xué)分析、學(xué)習者和環(huán)境分析、績效目標及考核量規(guī)的制定、教學(xué)策略和教學(xué)材料的開發(fā)和選擇、形成性評價的設(shè)計等多個成分，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)習者和環(huán)境分析能力、績效目標和考核量規(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、形成性評價的設(shè)計能力，而這些能力與《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對信息技術(shù)教師的知識能力要求相去甚遠，所以，以目前的知識結(jié)構(gòu)，教育技術(shù)專業(yè)學(xué)生無法全面承擔信息技術(shù)教學(xué)任務(wù)。
既使是根據(jù)筆者對社會需求的調(diào)查，教育技術(shù)所培養(yǎng)的核心能力當前應(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；從網(wǎng)頁制作到網(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)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對信息技術(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)知識講解了多種信息技術(shù)的教學(xué)方法，如任務(wù)驅(qū)動、基于問題的學(xué)習、研究性學(xué)習和合作學(xué)習等等。在這些教學(xué)方法中，又大量滲透了學(xué)科知識，它們對提高學(xué)生在各學(xué)科領(lǐng)域應(yīng)用信息技術(shù)的意識有很好的促進作用。在《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》中，這些內(nèi)容都有明確說明。但信息技術(shù)意識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)域課程標準（信息技術(shù)部分）》也體現(xiàn)了這一點，與原來的中小學(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)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對計算機技術(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，如果一個人打一個字需要一分鐘或上網(wǎng)查資料比從圖書館查資料還要費勁，那他即使對信息技術(shù)的認識再深刻，也很難做到主動使用信息技術(shù)；如果一個人對人工智能沒有深入的認識，自己尚不完全清楚人工智能有何用、發(fā)展如何，那他對應(yīng)用人工智能的意識只能停留在想象上。對于未成年人，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，而且會誤導(dǎo)大批學(xué)生。
在教育技術(shù)人員培養(yǎng)中，我們有過這樣的傾向：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)計方面的知識，就希望他們能夠成為為各個學(xué)科的教師做全面教學(xué)設(shè)計的人員。即使在美國，也對此進行了反思，在05定義中，將研究對象從94定義中泛指的過程和資源改為技術(shù)過程和技術(shù)資源；將研究范疇從全面的設(shè)計、開發(fā)、利用、管理和評價改為創(chuàng)建、利用和管理；將教育技術(shù)是理論和實踐改為教育技術(shù)是研究和實踐。在我國的教育技術(shù)領(lǐng)域，教育技術(shù)專業(yè)是獨一家，即使我們犯錯誤，也還不怕別人搶飯碗（可能會砸自己飯碗）。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，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，那將仍然是無米之飲、無根之水。也許短時間內(nèi)這樣做還能充數(shù)，但隨著時間的推移，教育技術(shù)專業(yè)必將失去這個發(fā)展領(lǐng)域。
三 結(jié)束語
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)展指出了一個方向。對教育技術(shù)專業(yè)現(xiàn)行的課程體系來說，培養(yǎng)信息技術(shù)教師不僅僅是換一個名稱、增加幾門課程就能做到的。當然，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，但我們不能長期處于充數(shù)狀態(tài)。我們一定要對教育技術(shù)專業(yè)和信息技術(shù)教育有一個清醒的認識，看清自己的長處與不足，克服浮燥炒作的作風，腳踏實地，按《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（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認可。如果教育技術(shù)專業(yè)總是跟著潮流走，在多個方向上需要什么教什么，急功近利，長此以往是難以擺脫領(lǐng)域發(fā)展模式而形成一個穩(wěn)定的學(xué)科的。
其實，按筆者觀點，教育技術(shù)研究的長遠目標是實現(xiàn)教學(xué)自動化，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行溝通，這也是與計算機專業(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)本科生至少要達到《普通高中技術(shù)領(lǐng)域課程標準（信息技術(shù)部分）》對信息技術(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、核心能力、課程體系并沒有向這個最高目標發(fā)展。如果教育技術(shù)專業(yè)能夠調(diào)整到這個方向，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)的意識兩個方面對教育技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)信息技術(shù)教師應(yīng)考慮的問題進行了一定的論述，對信息技術(shù)素養(yǎng)的其他方面，如開展合作并解決學(xué)習和生活中實際問題的能力；遵守道德與法律法規(guī)、形成與信息社會適應(yīng)的價值觀和責任感等，都是深層次的、綜合的復(fù)雜問題，本文沒有探討。
關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)挖掘；進階課程；教學(xué)方法研究；本科高年級
學(xué)生在本科高年級學(xué)生中開設(shè)數(shù)據(jù)挖掘等進階課程是十分必要的，以大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)挖掘為例，其相關(guān)技術(shù)不僅是當前學(xué)術(shù)界的研究熱點，也是各家企事業(yè)單位招聘中重要崗位的要求之一。對于即將攻讀碩士或博士學(xué)位的學(xué)生，對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)，都是不無裨益的。在目前本科教學(xué)中，對于數(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進行。如何激發(fā)本科四年級學(xué)生在考研，找工作等繁雜事務(wù)中的學(xué)習興趣，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)，也是所有本科進階課程所面臨的難題之一。
1數(shù)據(jù)挖掘等進階課程所面臨的問題
1.1進階課程知識體系的綜合性
進階課程由于其理論與技術(shù)的先進性，往往是學(xué)術(shù)研究的前沿，工業(yè)應(yīng)用的熱點，是綜合多方面知識的課程。以數(shù)據(jù)挖掘課程為例，其中包括數(shù)據(jù)庫、機器學(xué)習、模式識別、統(tǒng)計、可視化、高性能技術(shù)，算法等多方面的知識內(nèi)容。雖然學(xué)生在前期的本科學(xué)習中已經(jīng)掌握了部分相關(guān)內(nèi)容，如數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)計、算法等，但對于其他內(nèi)容如機器學(xué)習、人工智能、模式識別、可視化等，有的是與數(shù)據(jù)挖掘課程同時開設(shè)的進階課程，有的已經(jīng)是研究生的教學(xué)內(nèi)容。對于進階課程繁雜的知識體系，應(yīng)該如何把握廣度和深度的關(guān)系尤為重要。
1.2進階課程的教學(xué)的目的要求
進階課程的知識體系的綜合性體現(xiàn)在知識點過多、技術(shù)特征復(fù)雜。從教學(xué)效益的角度出發(fā)，進階課程的教學(xué)目的是在有限的課時內(nèi)最大化學(xué)生的知識收獲。從教學(xué)結(jié)果的可測度出發(fā)，進階課程的教學(xué)需要能夠有效驗證學(xué)生掌握重點知識的學(xué)習成果。1.3本科高年級學(xué)生的實際情況本科高年級學(xué)生需要處理考研復(fù)習，找工作等繁雜事務(wù)，往往對于剩余本科階段的學(xué)習不重視，存在得過且過的心態(tài)。進階課程往往是專業(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，一來沒有時間，二來怕拖累學(xué)分。
2數(shù)據(jù)挖掘等進階課程的具體教學(xué)方法
進階課程的教學(xué)理念是在有限的課時內(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)用廣泛的重要知識點，并利用實踐來檢驗學(xué)習成果。
2.1進階課程的課堂教學(xué)
數(shù)據(jù)挖掘等進階課程所涉及的知識點眾多，在課堂上則采用演示和講授相結(jié)合的方法，對大部分知識點做廣度介紹，而對需要重點掌握知識點具體講授，結(jié)合實踐案例及板書。在介紹工業(yè)實踐案例的過程中，對于具體數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)的來龍去脈解釋清楚，尤其是對于問題的歸納，數(shù)據(jù)的處理，算法的選擇等步驟，并在不同的知識點的教學(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)生對于數(shù)據(jù)挖掘的深入理解。對于一些需要記憶的知識點，在課堂上采用隨機問答的方式，必要的時候可以在每堂課的開始重復(fù)提問，提高學(xué)習的效果。
2.2進階課程的課后教學(xué)
對于由于時間限制無法在課上深入討論的知識點，只能依靠學(xué)生在課后自學(xué)掌握。本科高年級學(xué)生的課后自學(xué)的動力不像低年級學(xué)生那么充足，可以布置需要動手實踐并涵蓋相關(guān)知識點的課后實踐，但盡量降低作業(yè)的工程量。鼓勵學(xué)生利用開源軟件和框架，基于提供的數(shù)據(jù)集，實際解決一些簡單的數(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，在課后通過參觀，了解大數(shù)據(jù)技術(shù)在當前企業(yè)實踐中是如何應(yīng)用的，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣。
2.3進階課程的教學(xué)效果考察進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)習留給學(xué)生自己。
3結(jié)語
數(shù)據(jù)挖掘是來源于實踐的科學(xué)，學(xué)習完本課程的學(xué)生需要真正理解，掌握相關(guān)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，并能夠在實際數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)中應(yīng)用相關(guān)算法解決問題。這也對教師的教學(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)過程中，發(fā)現(xiàn)往往是在講授實際科研中遇到的問題時，學(xué)生的興趣較大，對于書本上的例子則反映一般。進階課程在注重教學(xué)方法的基礎(chǔ)上，對于教師的科研水平提出了新的要求，這也是對于教師科研的反哺，使教學(xué)過程變成了教學(xué)相長的過程。
作者:劉崢 王俊昌 單位:南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院
參考文獻：
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關(guān)鍵詞 技術(shù)教育 設(shè)計與技術(shù) 教育對比
中圖分類號：G633.41 文獻標識碼：A
在1981年，中國首次提出開設(shè)勞動技術(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)置綜合實踐活動并作為必修課程，主要包括信息技術(shù)教育、研究性學(xué)習、社區(qū)服務(wù)與社會實踐、勞動與技術(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)課程標準（實驗）》，將原來高中綜合實踐活動課程中的信息技術(shù)教育、勞動與技術(shù)教育兩大板塊剝離出來。
從2001年中國大陸實施面向21世紀的第八次基礎(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踐活動，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)和勞動與技術(shù)教育課程，各地開設(shè)和實施這些課程的情況差別很大。而普通高中階段，2004年9月開始有計劃、有準備、分批地在全國實施普通高中新課程。現(xiàn)在技術(shù)課程已正式成為新課程實驗區(qū)普通高中學(xué)生的學(xué)習領(lǐng)域之一。
1課程理念
在英國，“設(shè)計與技術(shù)”課程的總原理基于這樣的考慮：為學(xué)生未來進入變化迅速的技術(shù)世界作準備。通過“設(shè)計與技術(shù)”課程，讓學(xué)生學(xué)會從個體或團隊的角度，學(xué)會思索如何提高生活質(zhì)量并積極采取行動，成為自主的積極的問題解決者。通過“設(shè)計與技術(shù)”課程的學(xué)習，學(xué)生將成為產(chǎn)品的革新者富于鑒別力的有知識的消費者。在學(xué)習過程中，學(xué)生們尤其應(yīng)當掌握以下4種能力：產(chǎn)生發(fā)展并表達自己的想法；利用工具、儀器設(shè)備材料制作合格產(chǎn)品；評價制作過程及最終產(chǎn)品；知道并理解產(chǎn)品的材料組成。
在中國，技術(shù)是普通高中課程結(jié)構(gòu)中的一個基本學(xué)習領(lǐng)域，通用技術(shù)是其中一個科目。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)，加強學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)；立足科學(xué)、技術(shù)、社會的視野，加強人文因素的滲透；緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實際，努力反映先進技術(shù)和先進文化；豐富學(xué)生的學(xué)習過程，倡導(dǎo)學(xué)習方式的多樣化。
信息技術(shù)的課程理念：提升信息素養(yǎng)，培養(yǎng)信息時代的合格公民；營造良好的信息環(huán)境，打造終生學(xué)習的平臺；關(guān)照全體學(xué)生，建設(shè)有特色的信息技術(shù)課程；強調(diào)問題解決，倡導(dǎo)運用信息技術(shù)進行創(chuàng)新實踐；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，“設(shè)計與技術(shù)”課程的內(nèi)容主要涉及兩大方面：設(shè)計和制作。英國課程與資格署負責制訂“設(shè)計與技術(shù)”課程的國家標準。在其公布的“設(shè)計與技術(shù)課程學(xué)習計劃中，課程內(nèi)容主要包括5個方面：產(chǎn)生計劃并交流想法；使用相關(guān)儀器、工具和材料制作合格產(chǎn)品；評價整個過程和產(chǎn)品；對材料及其連接方式的理解，發(fā)展性學(xué)習。
“設(shè)計與技術(shù)”課程特別重視通過個人和集體的問題解決活動發(fā)展每個學(xué)生將實際動手和理論思考相結(jié)合的能力，并為不同階段的技術(shù)學(xué)習內(nèi)容制訂了詳細的學(xué)習計劃。
在中國，技術(shù)課程被定位為通識教育范疇，課程目標轉(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、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)、人工智能初步五個選修模塊。而通用技術(shù)必修模塊為：技術(shù)與設(shè)計1和技術(shù)與設(shè)計2。選修部分包括：電子控制技術(shù)、建筑及其設(shè)計、簡易機器人制作、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、家政與生活技術(shù)六個選修模塊。
3評價標準
在英國“技術(shù)與設(shè)計”課程針對不同階段的學(xué)生，制定了8級水平評價標準以及在此基礎(chǔ)之上的一個特別等級評價表現(xiàn)，其難度依次增加。特別等級的評價標準非常嚴格，并且有詳細說明。其主要標準有4項：作品有新意；有研究、調(diào)查的過程；作品有市場；獨立性。對學(xué)生的考核40%是書面考試，60%是對作品的評價。
在中國，評價時綜合運用各種過程性評價方式，全面考察學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)養(yǎng)成過程；評價與教學(xué)過程相結(jié)合，動態(tài)把握、及時引導(dǎo)學(xué)生情感、態(tài)度和價值觀的形成；信息技術(shù)以紙筆測驗和上機測驗相結(jié)合，通用技術(shù)以紙筆測驗、方案及作品評析、訪談、技術(shù)活動報告相結(jié)合。
4小結(jié)
根據(jù)以上對比，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)生為進入一個充滿變化的技術(shù)世界作準備。兩國普遍強調(diào)技術(shù)問題的設(shè)計和解決，強調(diào)使學(xué)生對技術(shù)有鑒別力，成為見多識廣的使用者和具有創(chuàng)新精神的革新者。理解潛在的社會、倫理和環(huán)境問題同樣被視為十分必要。很顯然，兩國普遍贊成通過實際動手操作和問題解決的方式進行技術(shù)學(xué)習。技術(shù)教育課程的組成并無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。
英國有細節(jié)型的文檔提供了非常具體的細節(jié)，規(guī)定教學(xué)內(nèi)容和方式，而中國是標準型文檔指定應(yīng)滿足的目標，而非實際的課程，各個省、市都可以根據(jù)自身的條件和情況開展技術(shù)課程。
英國作為技術(shù)教育發(fā)展比較成熟的國家，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學(xué)習的地方。
參考文獻
