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一、大數(shù)據(jù)技術(shù)

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

二、大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用前景

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

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

三、大數(shù)據(jù)技術(shù)在高校非計算機(jī)專業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)行

（一）大數(shù)據(jù)技術(shù)在電子商務(wù)中的應(yīng)用

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

（二）大數(shù)據(jù)技術(shù)在會計領(lǐng)域中的應(yīng)用

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

【計算機(jī)碩士論文參考文獻(xiàn)】

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

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

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

篇2

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

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

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

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

篇3

一、網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的建立

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)

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

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

2.網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室

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

3.計算機(jī)專業(yè)虛擬實驗室的創(chuàng)建

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

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

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

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

(3)實驗指導(dǎo)模塊,包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗?zhǔn)備、實驗任務(wù)、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應(yīng)注意的事項等。

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

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

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

二、加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的管理

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

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

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

4.對學(xué)生在虛擬實驗室的表現(xiàn)及實驗效果進(jìn)行

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

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的建立,可以很好地解決目前硬件設(shè)備跟不上實驗的要求、學(xué)生實驗時間不夠用等問題,對于提高學(xué)生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應(yīng)用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關(guān)系,不能一味地強(qiáng)調(diào)虛擬實驗,要“虛實”結(jié)合,既相互補充,又各有側(cè)重,這樣才能取得很好的實驗教學(xué)效果。同時,在虛擬實驗中要注意培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、一絲不茍的科學(xué)實驗作風(fēng)。

參考文獻(xiàn)

[1]王嗣源.虛擬實驗室建設(shè)的初步探討.西安郵電學(xué)院學(xué)報,2005(4).

[2]蔣光明.基于互聯(lián)網(wǎng)的開放式虛擬實驗?zāi)Ｐ脱芯?西南師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2002(3).

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關(guān)鍵詞: 計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué) 應(yīng)變策略 教學(xué)體系 教學(xué)實踐

一、前言

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

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

二、應(yīng)變策略

1.為適應(yīng)時代要求,要在計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)中加強(qiáng)并實施兩個轉(zhuǎn)移戰(zhàn)略。

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

2.要在教學(xué)過程中實行精講多練、考教分離、機(jī)試為主的教學(xué)模式和能力主導(dǎo)型的課程考核機(jī)制。

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

3.應(yīng)建立完善的計算機(jī)基礎(chǔ)實驗教學(xué)大環(huán)境,強(qiáng)化學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)。

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

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

4.應(yīng)創(chuàng)建分類分層次計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)體系,充分激勵各類學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

我們應(yīng)根據(jù)“學(xué)科專業(yè)、知識結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)層次”,構(gòu)建立體化的分類分層次的實驗教學(xué)體系,充分激勵各類學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,培養(yǎng)學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力為核心,深化實驗教學(xué)改革,積極探索提高計算機(jī)基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)質(zhì)量的新思路,以及培養(yǎng)學(xué)生實踐和創(chuàng)新能力的模式和方法,努力實踐“加強(qiáng)實踐、拔尖創(chuàng)新、落腳能力”的特色教學(xué)。

5.教師要依托學(xué)科建設(shè),努力實現(xiàn)教學(xué)和教改雙肩挑。

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

三、實踐情況

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

說明:“―”表示組織開展,“”表示講解示范,“”表示互動合作

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

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

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

四、結(jié)語

應(yīng)對新形勢,我們對計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)的應(yīng)變策略進(jìn)行了一些思考,并付諸實踐教學(xué)中,取得了一定的成績。成績的取得是喜人的,在此感謝學(xué)校有關(guān)部門的協(xié)助和支持,我們將再接再厲,奮勇開拓。

參考文獻(xiàn):

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[4]陳天云,張劍平.智能教學(xué)系統(tǒng)(ITS)的研究現(xiàn)狀及其在中國的發(fā)展[J].中國電化教育,2007,(2):95-99.

[5]大學(xué)計算機(jī)課程報告論壇論文集[C].高等教育出版社,2008.

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關(guān)鍵詞:虛擬現(xiàn)實技術(shù);虛擬實驗;VRML;計算機(jī)專業(yè)

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

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

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

1.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)概念

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

1.2 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的構(gòu)成

由圖1可以看出。一個虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)由以下幾部分組成:

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

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

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

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

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

1.3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)基本特征

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

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

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

1.4 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的類型

虛擬現(xiàn)實技術(shù)按其功能,可分為以下幾種類型:

(1)沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

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

(2)桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

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

(3)分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

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

(4)增強(qiáng)現(xiàn)實性虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)

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

1.5 虛擬現(xiàn)實造型語言VRML

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

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

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

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

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

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

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

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

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機(jī)專業(yè)教育中的應(yīng)用

2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在輔助課堂教學(xué)中的應(yīng)用

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

制作VRML課件的基本思路是:

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

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

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

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

例如,設(shè)計VRML課件來實現(xiàn)網(wǎng)上虛擬計算機(jī)組件結(jié)構(gòu)和組裝的輔助教學(xué)。

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

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

在學(xué)習(xí)的過程中,只要點擊相應(yīng)的按鈕,就可以按相應(yīng)的步驟進(jìn)行安裝。拖動鼠標(biāo)或按鈕可以隨意地移動計算機(jī)組件到指定的位置進(jìn)行安裝。在安裝完光驅(qū)和軟驅(qū)后,點擊光驅(qū)的開、關(guān)鍵,光盤托會自動拖出和送入,點擊軟驅(qū)的按鈕,

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

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

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

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

2.2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在計算機(jī)實驗中的應(yīng)用

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

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

虛擬現(xiàn)實技術(shù)還可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬.通過虛擬系統(tǒng)便可以直接地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。利用虛擬技術(shù)。學(xué)生還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計、電路設(shè)計等方面的學(xué)習(xí)探索,設(shè)計出新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和電子器件.從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力。

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

3 結(jié)束語

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

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篇6

關(guān)鍵詞：TPACK；信息技術(shù)教學(xué)論；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G434

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-8454（2012）24-0012-06

一、引言

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

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

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

二、TPACK的內(nèi)涵與特征

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

TPACK作為一種獨特的教師知識，具備以下特征：[2][4][5]

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

第二，TPACK是學(xué)科內(nèi)容知識、教學(xué)法知識、技術(shù)知識、關(guān)于學(xué)習(xí)者的知識和關(guān)于學(xué)習(xí)情境的知識的融合體，不是這幾種知識的簡單組合，具有知識融合性。TPACK中技術(shù)與教學(xué)是合二為一的整體，一旦把技術(shù)剝離出來，教學(xué)質(zhì)量會受到損害。對TPACK的學(xué)習(xí)、應(yīng)用，不能只強(qiáng)調(diào)技術(shù)，而是更多關(guān)注信息化環(huán)境下應(yīng)具有的教學(xué)信念、知識觀、教學(xué)觀、教與學(xué)的理論方法。

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

由TPACK的內(nèi)涵和特征可知，這種信息化教育系統(tǒng)下教師應(yīng)該具備的知識形態(tài)所依托的學(xué)習(xí)理論不同于傳統(tǒng)良構(gòu)知識的學(xué)習(xí)理論，學(xué)習(xí)過程中應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心，學(xué)習(xí)者在實踐中自主建構(gòu)理論與實踐的橋梁，感知、領(lǐng)悟和發(fā)展TPACK復(fù)雜知識。教師作為教學(xué)活動設(shè)計者，在課堂上起主導(dǎo)作用，同時在教學(xué)中為學(xué)生進(jìn)行信息化教學(xué)示范。

信息技術(shù)教學(xué)論作為教學(xué)論課程，應(yīng)該給未來的信息技術(shù)教師提供進(jìn)行中學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的教學(xué)方法與教學(xué)決策依據(jù)，同時應(yīng)該讓學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時就能以本課程所提倡的學(xué)習(xí)方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，以期學(xué)生對所學(xué)知識有真正的感知和領(lǐng)悟。所以，如何結(jié)合專業(yè)特點發(fā)展師范生們的TPACK知識形態(tài)，是我們進(jìn)行信息技術(shù)教學(xué)論課程教學(xué)設(shè)計時考慮的核心問題。

三、TPACK視閾下信息技術(shù)教學(xué)論教學(xué)設(shè)計

根據(jù)教學(xué)設(shè)計理論，我們從學(xué)習(xí)者分析、課程內(nèi)容、課程教學(xué)方法、課程學(xué)習(xí)評價幾方面，以課程設(shè)計和實踐設(shè)計為兩條主線來對信息技術(shù)教學(xué)論的教學(xué)進(jìn)行設(shè)計。在進(jìn)行信息技術(shù)教學(xué)論課程教學(xué)改革嘗試中，以課程設(shè)計和實踐設(shè)計為兩條主線來展開教學(xué)設(shè)計。

1.學(xué)習(xí)者分析

在我校，信息技術(shù)教學(xué)論是針對中小學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)設(shè)置的具體學(xué)科教學(xué)法，是計算機(jī)專業(yè)的師范生在大三后半學(xué)年開設(shè)的必修課程，主要是培養(yǎng)從事中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)的教師。計算機(jī)專業(yè)的師范生，具備了一定的技術(shù)素養(yǎng)和信息素養(yǎng)，而且已經(jīng)能夠運用信息技術(shù)工具來進(jìn)行學(xué)習(xí)。

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

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

根據(jù)TPACK要素在學(xué)習(xí)教學(xué)論前的初始狀態(tài)可以看到IT-TK與IT-CK內(nèi)容大部分是重疊的，但這部分內(nèi)容是師范生學(xué)習(xí)形成的大學(xué)成人知識結(jié)構(gòu)，還需要進(jìn)行知識轉(zhuǎn)換以適應(yīng)基礎(chǔ)教育的教學(xué)內(nèi)容。另外，PK知識相對缺乏，幾乎沒有與其它要素有融合部分。通過信息技術(shù)教學(xué)論的理論學(xué)習(xí)過程、課程設(shè)計實踐和學(xué)生在真實教學(xué)情境中的實踐，師范生應(yīng)逐步學(xué)會對一般教學(xué)法、學(xué)科內(nèi)容、學(xué)生特征和學(xué)習(xí)情境等知識的綜合理解和具備一定的教學(xué)理論與實踐結(jié)合的經(jīng)驗，最終將建構(gòu)一定的IT-TPACK知識，可以直接勝任一定的教學(xué)工作。

2.信息技術(shù)教學(xué)論課程內(nèi)容設(shè)計

信息技術(shù)教學(xué)論的課程目標(biāo)是培養(yǎng)中小學(xué)信息技術(shù)教師，課程內(nèi)容必須圍繞培養(yǎng)目標(biāo)，遵循教與學(xué)基本原理來設(shè)計，從單一的總結(jié)性理論闡述擴(kuò)充為具有豐富案例支撐的技能體系與方法體系，注意將IT-TK學(xué)習(xí)滲透于課程內(nèi)容的學(xué)習(xí)任務(wù)中，逐步使師范生形成TPACK各種要素動態(tài)融合的知識。

課程內(nèi)容主要包括對信息技術(shù)學(xué)科的認(rèn)識和理論基礎(chǔ)、信息技術(shù)基礎(chǔ)教育課程標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)教育課程教材分析方法、基礎(chǔ)教育課程教學(xué)方法、基礎(chǔ)教育課程教學(xué)方案設(shè)計等幾大部分，如圖3所示?！皩W(xué)科的認(rèn)識和理論基礎(chǔ)”的學(xué)習(xí)是基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，師范生應(yīng)該了解學(xué)科的背景知識，學(xué)科產(chǎn)生的信息時代對人的信息素養(yǎng)的要求，國內(nèi)外學(xué)科發(fā)展?fàn)顩r和趨勢。師范生應(yīng)從信息技術(shù)課程價值和新課程教學(xué)理念出發(fā)，認(rèn)識到課程的知識價值——人的生存意義；認(rèn)識到課程的能力價值——人的發(fā)展意義；認(rèn)識到課程的和諧價值——人的全面發(fā)展意義。引導(dǎo)師范生從信息社會的文化變革中，感悟到信息技術(shù)課程所承載的信息文化教育意義、文化傳承的載體意義、信息倫理道德建設(shè)意義，[6]進(jìn)而激發(fā)師范生對信息技術(shù)教師職業(yè)的熱愛和從業(yè)的激情，修正對學(xué)科的模糊或錯誤認(rèn)識。教與學(xué)理論學(xué)習(xí)將為師范生在后期學(xué)習(xí)中提供理論依據(jù)，學(xué)習(xí)內(nèi)容包括多元智能理論、行為主義教學(xué)設(shè)計理論、認(rèn)知主義教學(xué)設(shè)計理論、建構(gòu)主義教學(xué)設(shè)計理論等。

中小學(xué)信息技術(shù)教師教學(xué)以信息技術(shù)基礎(chǔ)教育課程標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)繩來開展各項教學(xué)工作。計算機(jī)專業(yè)師范生應(yīng)熟悉課程標(biāo)準(zhǔn)并關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，要熟悉基礎(chǔ)教育階段信息技術(shù)的課程目標(biāo)、課程開設(shè)要求、課程內(nèi)容整體知識框架，不同學(xué)段對課程的不同目標(biāo)要求及不同學(xué)段間如何銜接等內(nèi)容?；A(chǔ)教育階段信息技術(shù)課程的總目標(biāo)是培養(yǎng)和提升學(xué)生的信息素養(yǎng)。信息素養(yǎng)的培養(yǎng)是一個持續(xù)提升的過程。在不同學(xué)段，學(xué)生學(xué)習(xí)信息技術(shù)的內(nèi)容各不相同，在信息素養(yǎng)的培養(yǎng)水平上各有側(cè)重。[7]　信息技術(shù)課程設(shè)計的目標(biāo)體系由“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀”三維構(gòu)成。知識與技能代表了學(xué)習(xí)的知識內(nèi)容，過程與方法代表了學(xué)習(xí)知識的認(rèn)知過程，情感態(tài)度與價值觀代表了學(xué)習(xí)知識的動力機(jī)制。三維目標(biāo)反映知識不同方面，相互作用，共同構(gòu)成整體學(xué)習(xí)目標(biāo)。信息素養(yǎng)在課程目標(biāo)的不同維度均有體現(xiàn)。[7]　師范生應(yīng)掌握從整體知識觀角度去理解“知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度價值觀”三維目標(biāo)，掌握從三維目標(biāo)角度去分析課程目標(biāo)的方法及從“科學(xué)——技術(shù)——社會”（science-technology-society，STS）角度來分析信息技術(shù)課程知識結(jié)構(gòu)。

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

信息技術(shù)課程教學(xué)方法是讓師范生對本學(xué)科教學(xué)方法進(jìn)行較全面的認(rèn)識。這些方法是在對傳統(tǒng)和現(xiàn)代教學(xué)方法合理揚棄的基礎(chǔ)上，聯(lián)系學(xué)科教學(xué)實際總結(jié)出來的，包括講授法、討論法、任務(wù)驅(qū)動教學(xué)法、WebQuest教學(xué)法、基于問題的學(xué)習(xí)、范例教學(xué)法、計算機(jī)游戲教學(xué)法等。每種方法的學(xué)習(xí)都有不同學(xué)段的案例分析。[8]

教學(xué)方案設(shè)計是讓師范生學(xué)習(xí)課程教學(xué)設(shè)計。根據(jù)教學(xué)設(shè)計原理，師范生結(jié)合前期學(xué)習(xí)的教與學(xué)理論、教學(xué)方法和教材分析方法以及教材分析成果進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，學(xué)會編寫教案和學(xué)案。

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

3.信息技術(shù)教學(xué)論課程教學(xué)方法

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

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

第二部分內(nèi)容是對“信息技術(shù)基礎(chǔ)教育課程標(biāo)準(zhǔn)”的學(xué)習(xí)，目的是讓計算機(jī)專業(yè)師范生熟悉基礎(chǔ)教育階段信息技術(shù)的課程理念、課程目標(biāo)、課程開設(shè)要求、課程整體知識結(jié)構(gòu)。教師提供有關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)資源及中小學(xué)信息技術(shù)教學(xué)研究網(wǎng)站。師范生主要通過協(xié)作探究方式學(xué)習(xí)，首先閱讀課程標(biāo)準(zhǔn)，找出其中理解的關(guān)鍵詞，對關(guān)鍵詞的選定與理解要進(jìn)行小組討論交流、全班協(xié)商，形成信息技術(shù)課程關(guān)鍵詞表；然后根據(jù)教師設(shè)計的學(xué)習(xí)專題進(jìn)行分任務(wù)學(xué)習(xí)，例如從教學(xué)三維目標(biāo)出發(fā)分析知識模塊，寫出教學(xué)目標(biāo)與內(nèi)容的雙向細(xì)目表，各小組選取一個學(xué)段一個模塊進(jìn)行，并在全班展示學(xué)習(xí)成果。

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

4.信息技術(shù)教學(xué)論課程學(xué)習(xí)評價

評價是為了更好地改進(jìn)學(xué)習(xí)與教學(xué)。對信息技術(shù)教學(xué)論課程的學(xué)習(xí)評價從評價主體單一的總結(jié)性考試評價改進(jìn)為評價主體多元化、過程性學(xué)習(xí)評價和總結(jié)性考評相結(jié)合的綜合評價體系。

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

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

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

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

結(jié)束語

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

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篇7

關(guān)鍵詞:C程序設(shè)計;實驗教學(xué);問題求解

中圖分類號:G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

1引言

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

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

作者在多年程序設(shè)計實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上,引入以問題求解為中心的實驗教學(xué)方法。該方法順應(yīng)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律,注重學(xué)生的主體性,教師在其中主要起“導(dǎo)”的作用,引導(dǎo)學(xué)生從問題著手,啟發(fā)學(xué)生分析問題,進(jìn)而解決問

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

2問題求解法簡述

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

以問題求解為中心的實驗教學(xué)模式從問題入手,啟發(fā)學(xué)生思考、分析問題,引導(dǎo)學(xué)生在問題解決中構(gòu)造算法,進(jìn)而掌握相關(guān)的概念、語法、功能及應(yīng)用,真正達(dá)到實驗教學(xué)目的。以問題求解為中心的實驗教學(xué)模式可分為以下步驟。

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

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

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

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

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

(5) 編譯調(diào)試:在編寫好源程序的前提下,接著要測試程序是否能夠?qū)崿F(xiàn)算法設(shè)計的目的,所以必須調(diào)試程序。程序調(diào)試是當(dāng)程序發(fā)生錯誤時,分析錯誤并改正錯誤,作為程序?qū)懽鞯淖詈笠粋€環(huán)節(jié),它不僅是保證程序開發(fā)質(zhì)量的重要手段,也是實驗教學(xué)的重要環(huán)節(jié)。此階段不光是為了“驗證程序的正確性”,還要掌握分析、解決不同的錯誤及異常,進(jìn)而掌握編程的方法與技巧,提高分析問題和解決問題的能力。一般程序錯誤有以下幾種。

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

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

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

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

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

3案例分析

下面以程序設(shè)計基礎(chǔ)課程實驗教學(xué)中“選擇結(jié)構(gòu)程序設(shè)計”項目中的一個設(shè)計性實驗為例,設(shè)計問題求解步驟。

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

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

程序變量:團(tuán)體票價,零售票價,購票數(shù)量,應(yīng)付金額

問題輸入:購票數(shù)量

問題輸出:應(yīng)付金額

相關(guān)公式:應(yīng)付金額=購票數(shù)量*團(tuán)體票價(購票數(shù)量

應(yīng)付金額=購票數(shù)量*零售票價 (購票數(shù)量

(3) 算法設(shè)計:根據(jù)問題分析結(jié)果,按照結(jié)構(gòu)化的思想,畫出求解問題的N-S流程,如圖1所示。

(4) 算法實現(xiàn):根據(jù)上述N-S圖,算法代碼編寫如下:

#include ＜stdio.h＞

void main()

{ int price1,price2,num,total;

char c;

price1=20;

price2=12;

c='y';

while(c!='n')

{

printf("請輸入購買票數(shù):");

scanf("%d",&num);

if(num＞=20)

total=num*price2;

else total=num*price1;

printf("\n應(yīng)付金額:%d",total);

printf("\n繼續(xù)嗎?(y/n)");

getchar();

scanf("%c",&c);

}

}

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

和10分別測試結(jié)果,進(jìn)行正確性驗證。

4總結(jié)

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

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