分布式教学的概念范文

前言：我们精心挑选了数篇优质分布式教学的概念文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

关键词： 高中数学教材 立体几何 概念 定理

与《全日制普通高级中学数学教学大纲》（以下简称“大纲”）相比，《普通高中数学课程标准（实验）》（以下简称“课标”）在课程理念和课程内容方面都有很大变化。因此，和大纲教材相比，根据普通高中数学课程标准编写的教材也有了很大的改变。下面以人教版大纲教材（2006年6月第二版）和人教A版课标教材（2007年2月第三版）为标准，比较了两版教材在立体几何中的概念和定理的呈现方式上异同。

一、个别概念的不同

和大纲教材相比，课标教材中很多概念的呈现方式都有所改变。表1具体列举了“课标”教材与“大纲”教材相比一些概念的具体变化。

表1 课标教材某些概念的变化（和大纲教材相比）

注：表中的“√”表示该概念变化的具体表现。

从上表可以看出，和大纲教材相比，课标教材的必修部分立体几何的概念陈述共有十一个发生了变化。

首先，有的概念叙述发生了变化。如棱柱的概念，“大纲”教材的叙述是“如果一个多面体有两个面互相平行，而其余每相邻两个面的交线互相平行，这样的多面体叫做棱柱”。

“课标”教材的叙述是“一般地，有两个面互相平行，其余各面都是四边形，并且每相邻两个四边形的公共边互相平行，由这些面围成的多面体叫做棱柱”。观察发现“大纲”教材对棱柱概念表述虽然精简，符合数学的特点，但对于初学者来讲，课标教材的叙述明显更加清晰，因为它强调“其余各面都是四边形”，使得学生更加直观地在脑海中勾勒出棱柱的图形。高度的抽象性是数学学科的特点之一，概念是对事物的描述，概念的教学要注意抽象与具体相结合的原则，形象生动的描述值得提倡。

其次，有些概念的表达方式有所变化，例如球体，“大纲”教材对球体的描述与球的表达方式类似，而“课标”教材则是利用新增加的旋转轴与旋转体的基础上定义的。这种发生定义方式，比起揭示概念本质属性的定义方式，更能体现新课改“体现知识的发生发展过程”的理念。

再者，有的概念被去除了，如斜棱柱等。这些概念被去掉是因为有些定义在教材中并没有对其进行研究，只是让学生认识该事物而已。还有些定义被去掉是因为其被列到了选修课程里面，例如正射影等。

最后，有些概念是新增的。这些定义要么是为后面的某些知识点奠定基础，如旋转体与旋转轴；要么是使数学更紧密地与学生的生活相结合，为学生的后续学习打下知识基础，如三视图等；要么是其成为重点研究对象如棱台与圆台。像“多面体”等概念，在叙述概念前，都加上了三个字“一般地”，重在强调概念的严谨性。

二、个别公理陈述的不同

立体几何中，公理的增减方面是没有变动的，只是有些公理呈现的先后次序略有改变。我们以“课标”教材里面的公理名称为准，以此比较“大纲”教材中相应公理呈现的不同，如表2：

表2 “课标”教材的公理与“大纲”教材相应公理呈现的比较

从两版教材公理1与公理2的陈述中，发现定理的大体内容实际上并没有变化，只是公理的呈现形式更简明。“一条直线上的所有点都在这个平面内”等价于“这条直线在此平面内”，只是前者更加强调线上的所有点，而后者更加强调所有点构成的直线，重点突出的要素不同，显然后者更加简洁。

此外，“课标”教材将“大纲”教材中讲述公理部分中的三个推论（page：6-7）去除了。在“课标”教材的教学过程中，虽然这三个推论不在课本中出现，但是有经验的教师为了拓宽学生的知识视野，给后续学习打下良好的基础，让学生能够更深刻地理解公理“不共线的三点确定一个平面”，会罗列并讲述三个推论的内容，例如对推论1即“经过一条直线和直线外的一点有且只有一个平面”的讲述，就是对上述公理的拓展和具体化，推论2与推论3同样如此，鉴于这三个推论在立体几何中的重要性，笔者认为，为了方便老师教学及学生自学，将这三个推论呈现在教材中是有必要的。

三、个别重要定理的不同

对于立体几何里面重要定理的呈现比较与分析，笔者发现其中有新增的定理，例如定理（page：69）：“一个平面过另一个平面的垂线，则这两个平面垂直”。这个定理的内容对于新学者是很容易理解的，同时增加这个定理为判定两个平面垂直提供有效的“工具”，从而增加这个定理是可行且必要的。

和“大纲”教材相比，“课标”教材在立体几何定理方面，同样将“大纲”教材中的推论（page：20）“如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面内的两条直线，那么这两个平面平行”删去了。对于这一改动，笔者有异议，因为运用这个推论的内容判定两个平面平行，很多情况下比其相应的判定定理判定两个平面平行更加简单、方面，而且思路更加清晰。同时，由于课程标准的要求，判定定理都应该通过直观感知、操作确认等方式得来，这个判定定理也是根据该推论的结论得来的，显然根据这个推论的重要性，删除该推论没有丝毫意义，不仅不利于教师教学和学生自学，而且不利于学生灵活地掌握知识，笔者不认同这个推论应该删去。

有些定理改变条件叙述使得定理的结论更加完整，例如：

“大纲”（page：13）：如果一个角的两边和另一个角的两边分别平行并且方向相同，那么这两个角相等。

“课标”（page：46）：空间中，如果两个角的两边分别对应平行，那么这两个角相等或互补。

在“大纲”教材中讲解这个定理时，几乎每个教师都会讲解两个角的两边对应平行的两种情况，所以新教材用简洁的语言陈述了定理的两种情况有事半功倍的效果。

当然，数学是简洁的，如果在定理中有些文字在去掉之后并不影响定理的表达，那么就应该毫不犹豫地去掉，以体现数学的简洁美。这样可以使学生更容易理解，例如：

“大纲”（page：19）：如果一个平面内有两条相交直线分别平行于另一个平面，那么这两个平面平行。

“课标”（page：57）：一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行，则这两个平面平行。

这里，“分别”两个字去得恰当而又得体，既不影响内容的理解，又为学生学习减轻了负担。

此外，有些定理在原来的基础上呈现得更清晰，使学生更易理解，例如：

“大纲”（page：18）：如果一条直线和一个平面平行，经过这条直线的平面和这个平面相交，那么这条直线和交线平行。

“课标”（page：59）：一条直线与一个平面平行，则过这条直线的任一平面与此平面的交线与该平面平行。

对于新接触这一知识点的学生而言，显然是很难理解的，因为学生很难理解结论中的“这条直线”究竟是哪一条直线，是“经过这条直线”的直线，还是两平面相交而形成的直线呢？经比较我们发现，“课标”教材的叙述要清楚得多。

四、给一线教师的建议与意见

新一轮课程改革在课程基本理念方面发生了很大的变化。一线教师首先要进一步深入理解新课程改革的理念，并且自觉地将这些理念落实到教学实际中。在立体几何教学中，要全面而充分地认识立体几何的教育价值，注意把握过程教学，注意学生演绎推理和合情推理能力的平衡发展。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准（实验）[M].北京：人民教育出版社，2003.

[2]十三院校协编组.中学数学教材教法[M].高等教育出版社，2010.

[3]人民教育出版社.全日制普通高级中学教科书（必修）[M]数学第二册（下B），2006年第二版.

[4]人民教育出版社，课程教材研究所，中学数学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书教科书数学2（必修）[M]数学第二册（下B），2007年2月第三版.

第2篇

摘要：“C++程序设计”中基于对象部分概念对于初学者来说抽象、难以理解，本文用笔者的经验介绍了如何用学生能够理解的事例来解释这些复杂的概念，从而节省学时、提高效率。

关键词：C++；基于对象；概念；事例；教学方法

中图分类号：G642

文献标识码：B

近年来，支持面向对象技术的C++语言越来越多地被高校选为计算机教学的入门教学语言。但是由于C++牵涉概念很多，语法比较复杂，内容十分广泛，作为入门的教学语言有其天然的困难，学生感到学习难度较大，难以入门，如果只是就理论讲理论，照本宣科只能使学生厌倦疲劳，昏昏欲睡，学生不但记不住，还会产生逆反心理。但好在程序设计语言是人们根据从现实生活实践中抽象出来的经验而创造的，C++更是如此，那么就是说，各种概念总能在现实生活中找到原型。若能在教学中运用最能反映概念本质的事例去解释看似复杂的概念，就能达到快速理解概念及其现实意义的目的，能使教学脱离枯燥的概念讲解，活跃课堂气氛、形象直观、易于理解、便于记忆，从而激发学生的学习兴趣，产生良好的教学效果。

C++基本编程的过程无非是根据实际需要创造出一系列类，安排好类与类之间的关系，由类去生成对象，然后指挥一个个对象去完成一系列任务。由此特点并通过教学实践，我一般用人(或人体)这个概念来讲解基于对象部分的一些概念，感觉是比较恰当的，可以使学生快速抓住这些概念的实质。当然也可以对每个概念分别用不同的事例去解释，但这样做可能会导致学生缺乏知识的连贯性和对总体的把握，最好的办法是用一个例子从始至终地进行讲解。下面对一些基于对象的概念进行初步讨论。

1类和对象

对象的类型称为类，类代表了某一批对象的共性和特征。类是对象的抽象，对象是类的具体实例。类是抽象的，不占用内存，而对象是具体的，占用存储空间。

对于人(体)来说。所有人都是属于人类这一概念的，人类这一概念具有每一个具体的人的共性和特征。人类这个概念是对每一个具体人的抽象，具体的一个人是人类这一概念的具体实例。人类这个概念是存在于人的头脑中的，可以认为不占现实空间，而作为具体的人是在现实中占空间的。这样讲解可以使学生明确类和对象的关系与区别。

2private、public、protected成员

private、public、protected主要是用来声明成员访问权限的关键字。一般做法是将需要被外界调用的成员指定为public，不准备为外界调用而是为本类中的成员函数所调用的，指定为private。基于对象部分暂时不讨论private和protected的区别。

对于人(体)来说。心脏，肺脏等等都可以认为是private成员，是不允许外界直接调用的。而耳、眼等感觉器官可以认为是public成员，因为它们可以被外界直接调用。上课时可以举个简单的例子，让学生深呼吸一下。然后解释，教师是通过学生的public成员(耳)来调用private成员(头脑和肺)，并且只能通过public成员来调用private成员，否则危险性是很明显的。或者和学生解释，课堂上教师就是通过调用每个人的耳朵和眼睛这些可以看作是公用部分的器官来调用大脑等这些可以看成私有部分的器官来达到授课目的的，并且显然通过公用部分调用私有部分比直接调用私有部分安全得多。这样的讲解可以使学生马上就能记住private、public等成员的区别和该如何划分。

3封装和信息隐蔽

将多个项目(比如变量和函数)合并到一个包(比如类的一个对象)中，这个过程称为封装。类的公用接口与私有实现的分离形成信息隐蔽。

对于人(体)来说，显然如果不封装起来那么是很危险的(别人看起来也是很恐怖的)。人体对外界开放的只是一些公用接口，这些接口(如各个感觉器官)的作用是把外界的信息(消息)转化成身体各部分能够接受和处理的信号，并且只有通过这些公用接口转化的信息才能够被人识别。得到消息之后人去做某件事的具体实现是不需要消息的人知道的，即如果让一个人去做某件事，没必要了解他(她)先迈哪一条腿，走多少步，到什么地方，如何做等各个细节。只需要告诉他(她)去做什么事情即可，如何去做是不需要关心的(前提是那个人知道如何做，即相对于程序来说就是“方法”已经事先编好了)。封装与信息隐蔽是比较抽象的概念，相信这样的讲解学生就能很好地理解了。

4对象、方法和消息

类的成员函数在面向对象程序理论中被称为“方法”，“方法”是指对数据的操作。外界通过发“消息”来激活有关的方法。所谓“消息”，其实就是一个命令，由程序语句来实现。

人体经过封装之后，成为了一个对象，他(她)能够做的事情取决于自身的各项能力(方法)，外界通过给他(她)一个命令任务(消息)，他(她)运用自己的能力(方法)去完成这个任务。这样就很容易理解三者之间的关系。

5构造函数的意义

构造函数是一种特殊的成员函数，处理对象的初始化，与其他成员函数不同，不需要用户来调用它，而是在建立对象时自动执行。

人体在出生时必须具有一些正常的生理机能，这就是人体生理方面的初始化，这由基因自行决定。或者说，在人步入社会开始工作之前，必需经过一定时间的学习培训，否则无法完成基本的工作，这就是人在知识技能方面上的初始化，这由所受的教育决定。构造函数可以看成是对象在使用前的一些必要的初始化。

6析构函数的意义

析构函数也是一个特殊的成员函数，它的作用与构造函数相反，当对象的生命期结束时，会自动执行析构函数。析构函数的作用并不是删除对象，而是在撤销对象占用的内存之前完成一些清理工作。只要对象的生命周期结束，程序就自动执行析构函数来完成这些工作。

这个概念解释起来可能会沉重一些。人在去世之后会有一些善后要做，这可以看成类似于析构函数的作用。区别只不过是程序中的析构函数是在对象被撤销之前执行，而人的善后主要是在人去世之后进行的，当然立遗嘱这件事是在去世之前完成的。

7调用构造函数和析构函数的顺序

基于对象部分中的调用构造函数和析构函数的顺序是先构造的后析构，后构造的先析构，相当于一个栈，先进后出。

调用构造函数和析构函数的顺序体现的是系统对对象的释放顺序。从而可以这样解释，单个人作为一个对象，他(她)可能参加一些组织，比如公司、小组等，一般创建这个小组的人是很重要的人，他(她)可能掌握很多重要的东西，如果想最安全地、避免混乱地撤销这个组织，最好的方法就是先撤销不重要的人，最后才撤销重要的人。这如同如果用手工的方式去拆毁一个大楼，选择的顺序肯定是由高层逐层向下拆除，否则危险性实在是太大了。

8友元

友元可以访问与其有好友关系的类中的私有成员。友元包括友元函数和友元类。

现实生活中，一个人对待不同来源的消息的态度是不同的。可能更相信某些消息渠道(可看作友元函数)或某些人(可看作友元类)的消息，而不会太相信不信任的渠道或人所提供的消息。这点可以说明一个人(对象)可以允许外界的某些事物(可靠的渠道或可靠的人)比较直接地访问自己的私有事物(比如头脑中对某件事的判断)。

通过以上论述，可知也可以用公司这个概念来解释基于对象的部分概念。如果将公司细分，比如细分到部门还是可以满足基于对象的一些特征的。但是如果细分到单个人就要用另一个层面的概念来解释对象了，就像本文所说那样。对于公司和人这两个例子，可能人(体)更适合一般的学生，这是由他们所处的年龄段决定的，他们对公司等概念可能还不太熟悉。其实还可以找到更加恰当的概念来教学，比如根据所面对学生的特点，如所学专业等。还有一些基于对象的概念在本文中并没有解释，不过是可以类推的，在此不一一赘述。

第3篇

关键词：翻转课堂；分布式教学；高频电子线路

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2017）07-0008-02

高等教育是现代文化思想与技术传播的重要途径，承担着提高民族素质以及国家科技实力的神圣使命。课堂教学是教育的关键和核心，其方法与效果直接影响人才培养的质量[1-2]。电脑、多媒体以及互联网技术的不断发展，使得信息化进程快速推进。当网络与交互覆盖到全球每一个角落时，教学方法、教学手段、教学目标、教学模式、教学过程、教学角色等都发生了翻天覆地的变化。《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》明确指出：“教育信息化的发展要以教育理念创新为先导，以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础，以学习方式和教育模式创新为核心。”[3]不断创新的高等教育形态是民族进步的重要保证，也是国家发展的不竭动力。高等院校创新教学模式的建立与发展关系到人才创新能力的培养。随着国际竞争的不断加剧以及高等教育从量变到质变的转化，教学效果与效率的提升成为高等教育教学改革的重要目标。“信息化”和“主动性”成为改革的重要切入点。前者立足于教学手段，涉及技术更迭的快速性、知识传播的及时性以及教学对象的泛在性；后者立足于教学对象，涉及学生态度的主动性、教学组织的合理性以及教学材料的多样性。

一、高频电子线路传统教学法分析

无论是我国的信息与通信类学科、欧美的Electronic Engineering（电子工程），还是韩国、日本的信息情报类学科，“高频电子线路”都属于学生在本科阶段需要学习的一门重要的专业基础课。由于对理论性、工程性和实践性要求较高，课程内容又涵盖许多抽象知识和复杂电路，因此，“学生难学、教师难教”使其成为学生心目中的专业课“四大天书”之一。为此，国内外许多高校不断尝试采用新的教育教学模式，并推出相关的课程教学改革，饱受低效率诟病的板书教学被大量多媒体、网络教学以及实践教学所取代。然而，分析不难发现，这类改革基本局限于形式改革而非实质改革。因为不论何种方式，几乎毫不例外地采用了“起于概念定义―引入原理方法―逐渐计算推导―得到公式结论”的传统范式。综上所述，“高频电子线路”传统教学方法主要存在以下问题。

（一）课程难度本身降低学习信心与兴趣

电子信息类专业课程本身具有一定难度，特别是学习“高频电子线路”理论知识时，需要具备“电路分析”、“模电”、“数电”等课程基础，概念多、公式多、电路多、分析方法多等都导致学生对专业缺乏学习兴趣，甚至出现畏难情绪，最后学生的学习动力不足、自信明显下降。

（二）学时量有限易造成学习瓶颈

专业课教学学时有限使得集中授课效率表面看上去有所提高，但实则不然，学生保持高专注度的时间一般不会太长。“课堂片段化”处理在一定程度上提高了课堂效率并延长了饱和时间，但本质上信息量扩容效果却不尽如人意。这种学时固定受限而吸收曲线不断下降的矛盾使得真正的课堂效率非升反降。

（三）授课同卷考核难以实现知识点全面捕捉

在专业课学习过程中，知识点往往需要置于应用实例中与实际相结合才能更直接地获取。因此，应用类问题设置的本身虽然具有更实际的意义，但任何知识点的缺失或衔接问题都可能导致考核失败。考核目的并非限于狭义的分数，而在于知识传授的本身。不同程度的学生在理解力和接受力方面存在差异，传统“同科同授”和“同授同时”无法满足分层教学需要。

二、基于翻转课堂的“高频电子线路”分布式

教学模式的实践探索

2011年Salman Khan在TED（Technology Entertainment Design）年会上介绍了Khan Academy（可汗学院）的数学教学视频授课经验后，翻转课堂（Flipped Classroom）这种新型的课堂模式便进入教育学家的视线[4]。随着麻省理工学院课件开放、耶鲁公开课、可汗微课等大量优秀教学资源的涌现，翻转课堂不断出现在各大高校的各种课堂中。截至2016年年底，全球已有9个国家的65个城市系统化开展了翻转课堂的探索和教学改革。我国高等教育领域，翻转课堂实践多出现于文史、哲学以及语言类学科中，理工科相对较少，这与学科特点有关。翻转课堂的形式不是教育的关键，如何利用这种形式提高教学效果和效率才是需要关注的内容。为此，本研究立足于黑龙江大学“积极创设信息化学习环境，努力推进学习方式和教育模式创新”的基本方针，以电子工程类学科的“高频电子线路”理论课程部分内容为重点改革目标，以翻转课堂作为改革手段，从教师学生角色互换、课前教学资源完善、课上教学手段创新和课后评价方法调整等方面进行深入研究，较大限度地发挥了翻转课堂教学方法的优势，打破同n同考的传统格局，通过分布式教学方法来实现真正意义上的分层分类施教和异步教学培养，从学习机制、教学模式、教学内容以及考评方法等四个方面入手，构建了完整的理论教学体系。所构建的教学体系采用网状结构，包括内容导向和课程导向两个正交维度，内容导向主要包括以下几个方面。

（一）建立主动式学习机制

本研究成果应用于高频电子线路课程，更关注学生的中心性和教师的主导性。在整个教学过程中，将引导和启发置于更高的位置，改变教师的“独角戏”，强化学生主体意识。翻转形式得以保证的重要手段就是启发性问题的设置，引导学生完成课前环节的学习。课后，需要指导学生自行对问题进行总结和回顾，帮助学生从被动教学的接受者转变为主动教学的参与者。

（二）构建分布式教学范式

传统教学模式，不论采用何种多媒体手段，都属于集中同步式教学，将所有授课对象作为整体，但考虑个体间理解力的差异以及对知识点消化时间所需的不同，所构建的分布式教学“化集中为分布”、“化整课为模块”、“化按量为按需”。此外，建立了个性化的学习环境，实现了一定程度上的差异化教学，并结合视频和多媒体手段，利用相关软件制作了更为直观的教学视频。

（三）模块化课程教学内容

在教学内容模块化分割中，将课程的部分内容以数字化方式呈现，并链接其他外部开放资源，教学内容多以简短视频和测验等形式将授课内容小单元化，以知识点作为教学结构主体，以便帮助学生理解吸收。在模块化处理方面，兼顾知识点分割与课前环节微视频处理，设计接丙类高功放、LC振荡器、调幅发射与接收系统、调频发射与接收系统以及变频器等5个大类，每个大类中设置3―4个知识点子模块，以帮助学生在课外翻转环节预习和复习。

（四）立体化教学考评方式

基于翻转课堂的分布式教学体系在教学过程上做了巨大的变革，为此，考核方式也随之从平面化向立体化转变，立体化的考评方式不仅仅对学生的知识掌握情况进行诊断，还需要给出学习的指导意见和反馈。立体化考评机制将从预习效果、课上互动、课后反馈等多维立体化层面进行评价，以实现矫正和激励的作用。

“高频电子线路”翻转课堂将知识的传授过程和内化过程翻转，分布式异步型教学改革的顺利进行还得益于网状结构的课程导向维度，主要包括课前、课中和课后的“三段式”学习模块，连接三个学习模块的重要纽带是环境创设和活动学习，具体包括以下几个方面。

1.课前学习设计模块。首先涉及教学材料的准备，包括微视频、falsh以及仿真图形和实际电路，针对不同教学内容的难易程度和学生理解的差异性制作了初级、中级和高级3个版本的材料；其次，确定任务书，学生需要通过学校内网平台领取，并完成相应的课前练习和课上所需的问题列表。

2.课中学习设计模块。基于翻转课堂的“高频电子线路”分布式教学机制的典型特点在于最大化开展课前学习，并不断按需延长学习时间提高学校效率，而关键点在于更好地通过课堂活动设计最大化知识传递。首先，确定问题，从分布式教学改革的内容中区分不同难度选择相应问题，指导学习分析探索；其次，协作学习，针对学生感兴趣的问题总结3―4个讨论题，学生每6―8人分组进行讨论，相互评价。每组讨论结果形成电子版上传。在协作学习环节过程中，教师需随机入组，给予指正与解答。

3.课后反馈设计模块。反馈部分包括评价，但不等同于评价，需要由教师、组员和本人共同完成。实践过程中更加强调原始数据记录、体会表、互评表以及学习日志等全面的总结，形式上也进行一定的突破，包括课前课中、网络测试以及主观考核等更加立体化和全面化的考核C制。

三、分布式教学实施效果分析

本课题主体实施于黑龙江大学电子工程学院通信与信息系统学科通信工程、电子信息工程与电子信息与技术等专业，通过部分内容模块化翻转以及分布式教学改革，取得良好实践效果，主要体现在以下几个方面。

1.使学生能够按需控制学习进度，在寝室、自习室或者图书馆自行学习，从而更加轻松高效低压的吸收并掌握知识，在一定程度上实现定制学习。结合手持终端与泛在网络接入从而有效提高了学习效率。

2.分析对比各视频材料观看频度可以更好地掌握

难点所在，从而全面提升课上环节的师生间互动和成员间互动，使得在课上社交探索与成果交流过程中的针对性更强，并在一定程度上提升了学生的主体意识。

3.促进了学生优越性心理向自信心的转化。通过分布式教学体系，学生按需对进度掌控并在一定程度上开始学会独立发现问题、解决问题，并通过社交探索和协作学习建立优越性心理，从而促进主动学习的良性循环。

4.立体化考评体系从多维度对学生进行评价，结果更客观并具有更大的指导意义。通过改变终端型全试卷化评价方式，采用分布式多阶段多维考评使得学生从多次多项课前练习中获得预备知识，有的放矢的课中协作学习再次加深印象，多次多项课后测试不断巩固完善知识内化。

参考文献：

[1]S.Denchev，I.Pavlova，P.Miriyana.The Reform of

Higher Education through Alternative University

Teaching Models[J].Creative Education，2016，（2）.

[2]Q.J.Wang，J.T.Wu.Research on University Teaching

Pattern Reform based on Innovative Education

Concept[C]//International Conference on Educa-

tion，Management，Computer and Society（EMCS2016），

2016：1608-1610.

[3]规划编制专家组.“教育信息化十年发展规划（2011―

2020年）”解读[M].北京：人民教育出版社，2012：3.

第4篇

关键词：远程教育 网格技术 GridFTP协议 共享 探讨

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）06（a）-0015-02

Discussion on service distributed grid technology in Distance Education

Hu Pei Cheng1 Fu Guo Xuan2

（1.Qinghai Radio and Television University School；

2.Qinghai the Yellow River Upstream Hydropower Development Co.Ltd，XiNing QingHai， 810008，China）

Abstract：Grid computing is developed in twenty-first Century on the Internet to achieve resource sharing for infrastructure purposes.

Grid computing is a new term， it is also a research focus in recent years， the concept of grid， features， are briefly introduced， and the application of grid technology in the distance education in the analysis.

Key words：Distance learning；Grid technology；The GridFTP protocol；Communion；Discuss

1 引言

网格技术旨在使互连网上所有资源， 包括计算资源、存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等，实现全面共享与协同工作，使整个Internet整合成一台巨大的超级计算机，为用户提供即连即用式的服务[1]。目前，网格的发展更多还在实验研究阶段，离最初设想还有很大距离，但它是未来网络的发展方向，已成共识。并且正在逐渐地由一个新兴名词转变成为运用于商业、科研、医药等各行业的技术产物。

1.1 网格的定义

网格一词译自英文单词“Grid”，简称为虚拟计算环境，就是把地理上分布的各种计算资源连接成一个单一的统一资源即虚拟高级计算机的环境，实现全球范围的计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、设备资源等的全面共享。其根本特征是资源共享。它是继Internet、Web后的第三次互联网浪潮。网格的核心概念是协作资源共享和在动态多制度虚拟组织中解决问题。简而言之，网格可以从以下描述为以下三点[2]。

（1）协调不服从集中式控制的资源。即网格能集成和协调资源与用户在不同控制域内的活动。

（2）使用标准的、开放的、通用的协议和接口。即一个网格是由多用途协议和接口来构建的，该协议将能解决诸如鉴别、授权、资源发现和资源访问等一些基本问题。

（3）提供非常的服务质量（QoS）。即允许按协作方式来使用其成分资源以提供各式服务质量。

1.2 目前网格技术的开发环境和工具

对于目前网格技术的发展和应用中其运行环境已和其他计算环境有很大的不同，已不能够满足网格计算所面临的开发难度、排错、调试、修改、部署等问题需要构建新的开发环境[3]。

（1）GT3开发环境。

GT3是用java语言开发服务，客户端则可以使用java语言和C语言开发。开发过程首先需要定义服务接口。然后根据服务接口生成该服务的WSDL描述文档，以实现该服务接口，通过代码编写完成，编译生成可执行的java类，其中客户端也需要用java语言开发生成可执行类。最终部署到服务运行容器中由客户端调用服务。

（2）NET框架。

使用.NET框架平台，通常不需要其他工具或软件开发工具包便可完成万维网服务的开发。

因为.NET框架可以提供专门的文件类型.asmx，每一个.asmx都包含一个WebService指令。

因此在.NET框架中，可以通过以下流程完成一个万维网服务：（1）创建服务文件 .asmx。（2）添加服务逻辑代码。（3）保存并运行.asmx文件。（4）根据提示输入参数，提交给服务器。（5）得出服务运行结果

（3）UNICORE。

UNICORE（UNIform Interface to Computing Resources）是把超级计算中心资源结合起来，用户可以通过互联网访问这些资源。UNICORE服务器在调度作业之前把抽象的作业和资源翻译成特定平台的命令和选项，在执行命令时，输入文件和输出文件自动从用户的文件空间读取和向用户的文件空间写回，从而完成不同节点间的高速数据传输。另外UNICORE网格平台通过用户认证X.509证书授权，把对应资源分配给用户，而保留自己的自利。

（4）其他应用开发工具。

由于目的和应用的不同，还有很多网格开发环境和工具，如：WebSubmit应用程序，CoG工具集，GPDK结构模型，GDMP客户等等，这些技术均是在网格应用和网格技术开发中所有着不同的功能和作用。

2 网格技术在远程教育中资源共享中的应用

2.1 远程教育主要特点和网格技术应用的优势

远程教育是由过去的函授、电视广播、网络教育等伴随着科学技术手段不断发展，又非独立产生的一种教学方式，它是实现终身教育而获取教学资源的一种有效渠道。

学习资源丰富的最大化是远程教育学习的最大一个特点。而网格技术应用中最为核心的是为各种网络上的资源提供一种安全、高效的共享机制，使得各种异构和孤立的资源，能够以一个整体的形式为用户提供各种计算和信息服务。因此，网格技术的应用能促进教学资源的优化整合、全面共享和作业交互。网格技术应用在远程教育中的优势概括为以下两点。

（1）网格技术的应用在物理上将互连的众多资源汇聚起来，联合提供服务，最大化实现资源的全面共享。即将分布在教育教学中将各高等院校多媒体课件、数字教学视频、无纸化习题库、网络化考试系统以及各类论文文献等海量信息资源集成起来，建立起一个集教育教学为一体的信息网格，覆盖到各个地区，提供统一的、高效的信息服务，同时提供主动学习方法和交互式的教学方式，使教师和学生之间的学习和交流成为现实。

（2）通过分布式资源的协作与共享，把大量的教育资源汇聚在网络上，这样使学习资源得到充分的利用，并且极大的提高学习者的学习效率和质量，为远程教育教学的信息化发展提供了更广阔的空间。同时网格技术应用在远程教育资源中，也能够大大缩减教师个体的备课时间，将这些时间用做扩充知识领域，丰富授课的内容容量，突出授课内容的重难点方面。而且还会加强了教师与教师之间，教师与学生之间的互动性，扩展了教师思维的广度与深度，提高学习者学习的兴趣与效率，从根本上进一步提升整体教学质量。

2.2 网格技术下教学资源分布式应用分析

2.2.1 分布式网格教学资源服务系统

远程教学系统的网格系统面向用户使用的入口，远程教学平台通常具有是一个开放的Web入口界面，通过这个界面用户可以使用网格系统提供各种功能，如安装新的网格程序、提交网格作业、使用网格程序提供的功能。

首先，可以根据利用GT3开发平台技术构建一个分布式网格教学资源服务系统ERSDG（Education Resource Service Data Grid）[4]，为不同分支机构（教育受体）通过教育资源访问口，访问现有资源管理系统中的教育资源数据库服务，从资源库获取所需要的教育资源数据，并同步到本地环境中的资源库中。

其次，为了实现教育资源的共享，必须要针对高带宽广域网环境进行优化以便解决网格环境下数据的统一传输，于是就需要一种基于FTP协议基础上的文件传输协议即GridFTP协议。

目前，该协议是由Globus工作组开发的一种安全可靠的高性能网格文件传输协议。为了实际使用的需要，GridFTP协议的安全性方面采用了RFC 2228（FTP Security Extensions）中提出的机制，对GSI（Grid Security Infrastructure，网格安全基础设施）和Kerberos提供支持，在实现高效传输上它支持第三方控制的数据传输、并行数据传输、条状数据传输、部分文件传输、缓冲区大小自动协商、出错重传等机制。各资源分支机构通过设计开发统一接口，在上传数字资源的同时，自动调用GridFTP协议，从而将相关教学资源文件同步上传到网格的各个节点之上，再由网格教学资源服务系统实现自动分布和同步传输功能。

因此，具备了这一资源共享的能力，就可以构建教学资源访问和集成的虚拟化界面，最终网格服务简化了用户或客户端程序对分布式教学资源的访问过程，实现了教学资源的的发现、组织、管理、、分发和交换等方面的整合和集成（如图1）。

2.2.2 分布式视频和点播平台

通过网格技术，可以实现将原来的分散管理和维护方式，转变为自动集中和调度方式，实现无障碍资源共享。它不仅能够提供内容最为丰富的大学课程视频点播服务，而且提供了能同时支持成千上万路视频流的服务能力。大学课程在线网格系统（Realcourse）应该建立在ChinaGrid公共支撑平台（CGSP）之上，通过Realcourse为用户提供“一站式”服务，将每个学校各自维护自己的资源，自动纳入到系统管理中，这种分布式管理方式可以在较短的时间内聚集大量课程资源。分布式视频和点播平台的最终目标为了实现在系统上支持全国各所重点院校的服务器，可以提供并发不同专业的不同课程的可靠视频流服务。对于用户可以获取所有的视频教案资源，只是根据自己的需求和喜好通过点播平台点播不同学校不同专业的不同课程进行学习。

因此，网格技术在远程教育应用中，可以将不同的教育资源连接地理上分布的各类计算机（包括机群）、数据库、各类设备和存储设备等，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，应用包括了分布式计算、高吞吐量计算、协同工程和数据查询等诸多功能[5]。

总之，由网格技术构建下的教学资源服务系统和分布式视频和点播平台，更好的解决了目前远程教育中存在的资源共享不对称导致的资源建设重复，利用率低下等不足。根本上解决了计算机体系结构、操作系统、网络布局中的差异最终实现了异构机器或机群之间的协作和转换，达到教学资源最大化利用这一目标。

3 结语

网格技术在远程教育系统中的应用将是其中非常重要的一个方向，到目前为止网格的实际应用系统还比较少，建立一个以网格为核心技术的远程教育教学系统是非常复杂的，需要更进一步的研究[6]。随着网格技术的不断发展完善，必然会极大地影响现代远程教育的发展。未来的远程教育将更加突出学习过程中的协作学习和知识管理，虚拟学习社区将成为网格环境下远程教育的非常重要的教育形态。在这方面，网格技术具有强大的支持力，不同的网格应用类型将满足远程教育的需求，特别是知识网格的实现，将对远程教育产生巨大的影响。

参考文献

[1] 史文翀.网格体系结构与资源管理框架的研究[D].硕士论文：厦门大学，2008.

[2] 刘立群.网格计算与网格体系结构综述[J].农业网络信息，2011（2）.

[3] 郁志辉，陈渝，刘鹏.网格计算[M].北京：清华大学出版社，2002：9-12.

[4] 吴永和，马晓玲，肖君，等.基于数据网格的教育资源服务系统的实现[J].华东师范大学学报：自然科学版，2006（3）.

第5篇

关键词： 数学实验 云计算 教学平台

数学实验作为一门新实践课程被国内众多高等学府引入大学课程中，数学实验教学平台建设是研究热点之一。目前，各高校建设的数学实验室是主要数学实验教学资源平台[1]。传统数学实验室是将计算机软硬件、数学软件包、教学资源、课件制作、计算机辅助教学等有机融为一体，是基于局域网的数学实验环境，建设成本较高，学生必须到数学实验室――以微机为主体的机房进行实验，使数学实验受到空间上的限制，同时基础数学实验是面向所有专业学生开设的，实验资源紧张，导致学生上机实验时间受到限制。为了克服以上困难，本文提出了建设云计算环境下数学实验辅助教学平台，该平台有利于提高学生对数学实验的兴趣，显著提高实验设备的利用效率，降低硬件资源建设成本。

1.云计算在构建良好数学实验环境中的优点

云计算既指在互联网上以服务方式提供的应用系统程序，又指在数据中心用来提供这些服务的硬件和系统软件。云计算可理解为并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现[2]。云计算的理念是把基础设施、平台或者应用程序以服务的形式提供给用户，使云计算在远程实验室建设中具有许多优势。

云计算在构建数学实验环境中的主要优点体现在：第一，基于云计算技术构建的数学实验环境是放置在云端的，在高速互联网支持下，学生和教师可以随时随地进行数学实验，使数学探索过程更顺畅，同时教师可以通过云端实时在线指导；第二，云计算技术中主要的计算和存储由后端集群架构完成，前端设备可以最小化，学生和教师可以通过智能化终端如手机等进行数学实验，降低数学实验的准入门槛；第三，有利于构建协作式教学和实验环境，由于所有教学资源和学生学习文件都放置在云端，可以方便地进行集体式备课、异步教学探讨、分组实验和知识交流；第四，提高数学实验教学效率，海量的云存储空间可以为每一个学生建立一个个性化的实验空间，为每个教师建立教学空间，学生可以快速下载实验资料，教师能快速部署课程文档和程序；第五，高效利用数学实验室的软硬件资源，计算机和正版数学软件是数学实验室的主要资源，而这些资源只有在机房开放时才会被使用，在没有实验课时及假期尤其漫长的寒暑假基本处于闲置状态，云计算技术可以将这些廉价的PC整合成具有强大计算能力和存储能力的服务平台，提供不间断的服务并且通过网络将这种服务配送给广大师生；第六，满足特殊的数学实验和计算要求，一些数学实验任务涉及大数据的处理和耗时的计算，在单机上难以完成，云计算系统框架允许在短时间内灵活地集结实验室的计算机，使之完成大型实验任务。

2.数学实验云计算辅助教学平台的设计

2.1功能模块设计

数学实验云计算辅助教学平台是一个集成的数学实验环境，在此环境中主要的操作对象有教师、学生和平台管理人员和执行特殊科学计算任务的科研人员，因此将该平台分成四个子系统，分别是教师子系统、学生子系统、科学计算子系统和管理人员子系统，各个子系统之间相互联系，实现一个整体的数学实验教与学的环境。管理人员子系统主要负责对整个平台的运营管理，包括实验环境管理、平台的配置管理、运营数据管理和安全策略管理，并对教师、学生、科研人员的信息进行管理。教师子系统实现教师课程管理、部署实验任务、在线辅导、协作备课、作业布置及处理、测试管理和学生信息管理，还包括数学实验模块。学生子系统实现在线实验、协作交流、作业处理、资源共享、在线测试和实验心得分享等功能。科学计算子系统为科研人员提供大数据处理和高要求的数学计算功能，实现项目计算任务管理。

2.2基于Hadoop的数学实验云计算教学辅助平台的框架

Hadoop框架是Apache基金会基于Java语言开发的开源云计算框架，很多国内外知名互联网公司使用Hadoop框架开发出自己的云计算服务。Hadoop框架最核心的设计就是：分布式文件系统（Hadoop Distribution File System，HDFS）、分布式计算框架（MapReduce）、分布式数据库（HBase）和数据仓库（HIVE）。

由于Hadoop是采用Java语言开发的，因此基于Java平台开发Web层，这样web层能很好地与Hadoop相融合，web层主要接受用户请求并返回对用户的响应，包括教师子系统、学生子系统、科学计算子系统和管理员子系统。Web层数据交互模式有三种方式：与数据库交互网页信息数据、与HDFS交互资源文件数据、与数学软件通过webservice交互数据，处理用户的请求，如在线数学实验、教学资源上传下载，并将处理结果回馈给Web层，在线数学实验是本辅助教学平台提供的核心云端服务，该服务面向广大师生，经常会出现大规模的并发访问，因此在这一层将应用Hadoop的MapReduce并行计算框架，将多个数学实验服务请求发送给集群内不同的计算机并行处理，并将处理结果返回给Web层。这样不仅可以完成小型数学实验项目，还可以完成大数据处理和耗时的科学计算等特殊实验项目。数据层使用MySql和HBase结合的方式存储大量的数据，对外提供一致的数据接口。数学实验辅助教学平台的资源存储访问模块基于Hadoop的HDFS实现。

2.3数学实验云计算辅助教学平台的集群架构

云计算系统之所以具有超强计算能力和存储能力，是因为背后有集群计算机的支撑，云计算下的数学实验教学辅助平台通过Hadoop框架，可以将数学实验室的普通PC机组织成起来，以集群方式向广大师生提供高性能和高质量的服务，高效利用实验室设备，并可以进行大型的并行计算和分布式计算，如大数据处理。由于数学实验室的每台计算机上都安装了数学软件，在每台机器上部署Hadoop系统，则每台PC都可以成为一个计算服务器，并为Hadoop系统的调度器调用。

参考文献：

第6篇

关键词： 云计算； 翻转课堂； 主动学习； 知识吸收

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）02-59-02

0 引言

“云计算”铺天盖地席卷网络的时候，不仅在网络成为了热门话题，在教育领域也掀起了波澜。这里的“云”技术是一种隐喻，指的是基于Internet的系统平台，云计算发展到现在已经不是新的领域，在商业领域的应用已经普及，它是计算机数据处理方式的并行计算、分布式计算和网格计算的发展，也可以说是这些计算机科学概念的商业实现。从之前的这些概念或者微软的.NET中人们能够嗅出“云”味道，感受到云气息。如亚马逊网站、谷歌公司、微软公司等，大部分企业将软件与云服务结合起来，并提供第三方托管服务，以及大容量的信息第三方存储服务。

在教育方面，2008年在SEWM上，张智威先生作了“云计算时代的社交网络平台和技术”的报告。黎加厚教授在2009年提出了云计算辅助教学的概念。云计算辅助教学是学校和教师利用“云计算”提供的服务，以此构建个性教学的信息化环境，支持教师课堂以外的教学和学生的学习，完善教学形式。

云计算技术给学生和教师带来了除教室以外的学习场所和机会，在教学过程中云平台的选择不再拘泥于某一个，教师可以根据实际情况选择不同的平台作为辅助教学的工具。在云计算辅助教学的学习环境设计中更强调学习者的需求，设计过程中提供尽可能多的、整体的、丰富的实践网络，作为设计者和教学者要为学习者尽可能地提供真实的情景、活动和任务。

MPI是并行计算的代表性技术[1]，Hadoop是云计算的代表性技术，它是用于存储的分布式系统，也是一个由通用计算设备组成的大型集群上执行分布式应用的框架，提供了简单易用的编程接口，这样易于处理和保存大量数据的分布式云计算平台，具有可扩展性强、成本低、效率高等特点。Hadoop的基本结构如图1所示。

1 翻转课堂的由来及应用

“翻转课堂”（Flipping Classroom）从名称就可以看出其特点，是把“老师白天在教室上课，学生晚上回家做作业”的教学结构进行翻转，构建“学生白天在教室完成知识吸收与掌握的知识内化过程，晚上回家学习新知识”的教学结构，让学生在课堂上完成知识吸收与掌握的内化过程、在课堂外完成知识学习的新型课堂教学结构。

美国林地公园乔纳森·伯格曼和亚纶·萨姆斯在教学过程中观察到，学生并不需要完全在教室接受教师讲授和传递信息，他们可以自主学习知识。真正需要教师帮助的时候，是他们在做功课遇到问题卡住的时候，这个时候教师往往并不在现场。如果把课堂传授知识和课外内化知识的结构翻转过来，形成学习内化在课堂、传授知识在课外的新教学结构，学习的有效性将随之改变。目前我们的教学还是以填鸭式教学为主，这种教学形式的改变可以从根本上转变学生只是被动的听，却无法做到主动思考的被动局面。

如今已经是电子化、信息化、网络化、智能化的时代，只要充分将云计算平台，与翻转课堂的探究性、灵活性以及参与性相结合，就可以实现教学效果的最大化[2]。相对于死板的传统教学模式，如何促进学生学习的兴趣是基于“云计算”的翻转课堂教学中需要进一步研究和探讨的大课题。“翻转课堂”不仅改变了“以教师为中心”的传统教学方式，而且充分完成了学生由被动学习到主动学习的转变。因此基于云计算的翻转课堂，有可能成为传统教学的终结者，而创意这些教学改革的教师也将成为旧的教学方式的掘墓人。尤其是在关注素质教育的今天，基于云计算的翻转课堂为方兴未艾的教育公共服务平台建设提供了可借鉴的范式[3]。在基于云计算的翻转课堂实践中，教育公共服务平台可以发挥其云服务功能，支持自主学习、教育均衡和个性发展，让传统的电教手段在云服务时代焕发新的活力。

2 云计算环境下翻转课堂在教学实践中的应用

在平时的教学过程中，首先从学生的能力角度分析，教学模式的改变[4]大体可分菜鸟和大虾两类，为此可以将任务相应地设置为新手入门和高手过招两类。新手入门的知识必须做到和教材紧扣，知识点不能太多，保证新手可以啃得动；高手过招的难度要适当提高，可以使高手学得充足。在课堂辅导过程中，应该根据水平区别对待，对待新手主动关心，侧重原理讲解和操作步骤的示范，帮助他们完成所分配的任务；对待高手，应该巧于点拨、启发，提出更高的要求，给予更多的创新空间。

在教与学的过程中除了传授知识和运用所学知识之外，更要注重学生各方面能力的培养，正所谓“授之以鱼”，不如“授之以渔”。在尝试新学习方法的时候最好保证过程的畅通，否则会在很大程度上影响学生的学习热情，这就要求教师为整个教学做好周密的安排，并且要有突发事件的应对措施。云平台有很多，如Wiki、博客、QQ、Moodle、E-mail等，做到让学生时刻都处于云计算环境中学习。

基于云计算的翻转课堂教学应用的推广，得益于其探究性，让学生主动学习。从技术促进教育变革的角度来看，基于云计算的翻转课堂经常在课堂教学中运用视频教学等信息技术，在形成“熟练运用信息技术的学生（tech-savvy students）” [5]的基础上，把学生灵活运用数字化设备作为学习过程的组成部分，鼓励学生自带数字化设备到学校，根据自己的学习步调进行个性化学习，这为“翻转课堂”准备了自主学习主体和数字化基础。

从“翻转课堂”的最新创意来看，结构和模式的翻转源于“以学习为中心”的基本思考。其结果不仅创新了教学方式，而且翻转了传统教学结构、教学方式和教学模式，建立起比较彻底的以学生为中心的教学方式。同时，教师则上升为学生学习的组织者、帮助者和指导者的导演层次。如果没有高技术素养的教师和学生，就不可能有翻转教学结构、教学方式和教学模式的重大变革。可见，信息技术已经远远突破“辅助教学”的概念而成为教育不可或缺的工具和要素。

在教学视频的制作中，根据翻转课堂的特点，不能是传统意义上的优质课视频或精品视频的简单改变。他们的主要区别在于：一是长度不同，优质课、精品课是按照一节课的教学要求制作的，长度是45分钟或者40分钟，而翻转课堂是根据教学内容进行制作，一般不超过10分钟，在制作中，要事先认真研究课程特点和教材，找到核心内容，并且用10分钟，最多两个十分钟的视频讲核心内容讲完；二是翻转课堂中的视频只有声音和板书，不出现教师的形象，学生观看板书的演示、听教师的讲解，这样注意力会更集中；三是翻转课堂中的教学视频中没有师生的互动，是教师的单向传授，互动是在真实的课堂中实现的，每个专题视频与在线测试相结合，有些直接发纸质的测试题，用于学生的自我测试。

翻转课堂使得学生自己掌控学习，学生观看视频的节奏全由自己掌握，懂了的快进跳过，没懂的倒退反复观看，也可以停下来仔细思考或做笔记，甚至可以通过聊天软件向教师和同学寻求帮助，增加了学习中的互动，改变了教师与家长的交流。

基于云计算的翻转课堂创设了学生自主学习的环境，学生在没有压力的影响下自主地学习，教师不再是讲堂上的圣人，而是身边的导师，采用在线学习和个别化指导相结合的混合模式。学习流程图如图2所示。

3 学习效果的评价

个人学习能力的评价主要是从两个方面进行衡量：独立思考能力的锻炼和学习技能的掌握[6]。这是从平时的课堂以及课前课后的交流相处中给出的评价。学习不只是发生在课堂上，如果学生只利用课堂上的时间学习，是无法完成学习任务的。对于一个学生学习能力的评价不应该只在考卷的成绩上，而应该通过一切能获得这方面信息的日常学习过程中判断。

因此在对学生学习能力的评价上不做地点和时间范围的限制，评价也就在交流中产生，在这一方面的评价上无论是学生互评还是教师评价都将具有更大的空间，在结束课程的时候再对每个学生的学习能力和学习成绩进行判断才是公平的。

4 结束语

基于云计算的翻转课堂学习在提高学生的学习效率、创新能力、自主学习能力等方面效果明显，因为其自主性和灵活性受到学生们的喜爱。但因为其依赖于网络，对于缺少网络环境的学生来说是无法完成的。随着国家对教育投入的加大，以及网络化的普及，这种学习方式会进一步得到推广。不论哪种学习方式都有优点和不足，我们在教学过程中应该充分发挥这种学习方式的优势，通过其他方式弥补其不足。在教学中采用何种教学方式，是为了激发学生的兴趣，使得学生愿意学；兴趣是最好的老师，我们的最终目的在于学生思维的转变，使学生把学习当成一种乐趣，翻转课堂正是源于这个原因，把被动地接受转变为主动学习的过程。

以云计算平台作支撑设计的翻转课堂教学，在C语言程序设计中的一些实例教学中，我们采用了翻转课堂的教学方式，通过实例教学的应用，学生掌握的知识范围和熟练程度都比直接课堂教学效果好。目前因为硬件资源没能完全配套，以及教师掌握多媒体技术的层次不同，基于云计算的翻转课堂的实施还有一定的难度，在技术上还需要进一步改进，在以后的研究中应该更侧重于简化技术，提高可行性。

参考文献：

[1] 王鹏.云计算的关键技术与应用[M].人民邮电出版社，2001.

[2] 钟晓流，宋述强，焦丽珍.信息化环境中基于翻转课堂理念的教学设计研究[J].开放教育研究，2012.2（19）：58-65

[3] 王旭卿，陈燕.基于协作共享的教育实习信息化研究[J].教师教育研究，2011.23（1）：33-38

[4] 夏仲文.对云计算辅助教学的批判性思考[J].中国信息技术教育，2010.11：59-62

第7篇

一、建构主义并非一种否认客观世界存在的学说

几天前，一位台湾的课程学者杨教授来南京大学给教育系的师生做报告。从其报告的内容看(关于台湾课程改革的兴衰成败)，他对建构主义很明显地持一种不赞同立场。在报告的一开始，他向听众抛出了如下一个问题以引出其对建构主义的认识，“站在你们面前的杨教授真的存在吗?”显然，他的意思是说，建构主义强调任何事物都是被建构出来的，包括现在正在演讲的“杨教授”。现场观众的一片笑声似乎表达了对杨教授幽默且看似深刻的见地的赞同。其实，如果大家都冷静地思考一下，按照这一逻辑，世界上就没有什么事物是客观地存在的了，任何呈现在大家面前的事物(高山、大楼、河流等)都是人们主观建构的一种意念，或者说，都是每个人头脑中的一种现实幻象。很明显，杨教授是想把“现实世界都非真实存在的”这一荒谬的认识安在建构主义的头上。

其实，杨教授的观点代表了很多反建构主义者的共同立场。但他们都犯了一个无限泛化建构主义观点的根本性错误。对此，建构主义思想的重要奠基者冯・格拉塞斯菲尔德就曾反复申明：“经常有人指责我是在否认真实。这种看法是对建构主义的根本误解，……，否认真实的存在是愚蠢的，这将导致唯我论，而唯我论是不可接受的”。实质上，建构主义并没有否认真实世界的存在，而只是强调对这样的“真实”，我们没有一种对其加以认识的适当方式。也恰如冯・格拉塞斯菲尔德所进一步指明的，“我们能定义‘存在’的意义，但是只有在我们的经验世界的领域中，而不是在本体论意义上。当‘存在’一词运用在独立于我们经验的世界(即一个本体论的世界)时，它也就失去了自己的意义，而且也不可能有什么意义”。所以，建构主义思想始终不会在本体论的范围中打转，也不会陷入统治西方思想界近两千年的“思维与存在何谓第一性”的本体论谜团中并使自身走向迷失，它关注的是人们对客观实在的“认识”以及这种“认识”的限度与可能。

由此我们更可清晰地看到，科学知识是人类群体对外部客观世界的一种“认识”，这种认识即是一种“建构”。建构的认识在一定的时空范围中是稳定的、不变的，但在更长的时空界域中却可能是需要修正、完善与变化的，这体现了科学知识的累积与发展的特性。由此可见，科学并非否认客观世界的存在，而只是否认科学知识作为绝对镜像式的存在，并主张，作为一种“人类认识”的科学知识，是在人类群体的经验范围中的一种“建构”，是主体世界与客观本体世界的一种联系，它发生在这种彼此联系、相互交织的中途，这与建构主义的思想具有本质上的一致性!甚至可以说，上述的思想正反映出，建构主义对人类认识世界的方式做出了较为深入、准确的刻画与叙述。由此可得到一个颇具辨证意味的推断，即，对建构主义的所谓“反科学”特征的批判，实际上就是一种对科学本身的批判；对建构主义的所谓“反知识”特征的批判，实际上也就是一种对知识本身的批判。说白了，这种批判源自对建构主义思想的误读或肤浅的理解。

二、知识的适应性――建构主义思想在教育中的张力

承接上述的论述，一个有趣的问题自然地涌现出来，即，人类所建构的认识是否是任意的、无限制的、随心所欲的?答案自然是否定的。作为建构主义思想的重要奠基者，瑞士著名的心理学家皮亚杰一再强调。“认识是一种适应性活动”。这一观点承接了生物进化论的适应性思想，即是强调，具有适应性的动物有一套处理它们所生存环境中各类困难的行为本领，而人类的知识作为一种概念和行动纲要，本质上就是动物行为本领中的一个组成部分。由此可知，人类的认识(或知识)不是漫无目的、随心所欲式的建构，而是在一定的经验背景中、在认识者所赖以生存的事物与关系的网络中产生的，或者简而言之，在一种情境脉络中所产生的，是主体在适应外部世界对人类的要求的过程中所自然涌现的。

根据知识或认识的适应性观点，传统认识论中的真理概念、传统教育学中的“正确或错误”的概念，就要被一种新的观念――“生存力”所取代。这一观念仍然取自生物学领域，即，在生物学家看来，只要活的有机体能设法在环境中生存，它便具有生存力。由此，建构主义者认为，如果概念、模式、理论等能证明它们对于自身被创造出来的情境脉络是适宜的，那么它们也具有生存力。“生存力”与真理完全不同，它与目标、意图形成的情境脉络相关联，它在适应这种境脉的特殊性中产生，甚至可以说，它是个体生命适应力的一种真实表达。

知识的适应性以及随之产生的“生存力”观念，对于教育思想的转变产生了极大的挑战和冲击。在孩童身上经常出现的所谓“错误概念”，在成人、科学家、专家等的眼中的确是错误的，但从每个个体的孩童角度来看，这些错误概念在其经验世界中是有效的、是相融的，或者说，在孩童的相关情境脉络中是具有“生存力”的。这些对孩童而言是合理的观念，如果得不到教师或成人的悉心关注与耐心引导，则这种所谓“错误的”、但却是“合理的”观念，将可能长时间地这样“错误”下去、“合理”下去。因此，冯・格拉塞斯菲尔德建议，“教师必须要关心学生头脑中发生的事情，要倾听学生，解释学生所做的，并试图建立起学生概念结构的‘模型’。当然这是一项容易出错的工程。但若不这样做，任何旨在改变学生概念结构的努力都只不过是一种偶然事件，或许还会失败”。

三、我们可以言说一种所谓的“建构式教学”吗

台湾学术界曾把2001年开始的台湾新课程改革中的核心理念标榜为“建构式教学”，并将其内涵几乎等同于作为一种教学方式的“发现式教学”。台湾学者后来在

总结新课程改革失败的经验时，大都认为，建构式教学、进而所谓的建构主义是导致这轮课改失败的罪魁祸首。实质上，台湾学术界在课程改革的起点上就犯下了一个不可饶恕的错误，即，完全窄化了建构主义的思想内涵，剥离了建构主义所真正具有的哲学上的思想张力。

如上文所述，建构主义思想给教育带来的，不仅仅是所谓教学方式上的转变，而更是一种对学习者、对学习、对教育等认识方式上的根本性变革。传统意义上的二元对立的教育思维方式，已经被一种更加连续的、更加关注学习者经验的、更加富有人本意境的全新思想框架所替代。建构主义更加强调的是教育者看待教育的深层认识论的转变，而不仅仅是所谓的外显教学方式的彼此替代。更具体地，建构主义更强调的是个体内在的认识发生机制，而教学方式则关注外部的行为表现及其具体呈现。打一个有趣的比方。就吃饭来说，是自己动手吃，还是靠别人喂，就好比是发现学习还是接受学习，这里只存在着学习与教学方式上的不同罢了。但吃下去的饭，是否能靠自己去消化，消化得怎样，这就进入到了“建构”的范畴中了。建构的好坏。取决于这个有机体对外部环境的适应性如何，取决于这个有机体自身的经验的质量高低与类型差异。所以说，早在上个世纪60年代，著名心理学家奥苏伯尔就曾用有意义学习与机械学习、发现学习与接受学习这两个维度来描述人类学习的具体类型。很显然，建构主义所强调的学习对应的应当是有意义学习，它主张这样的学习必定是主体在自身经验基础上的主动积极地建构。而如果按照台湾学者的看法，将建构主义安置在发现学习的范围内。则显然犯了归类上的低级错误。发现与接受，都只表明了教学方式上的差异，而不涉及学习者个体的内在经验上的任何变化。而奥苏伯尔早已十分明确地阐释道，发现学习有可能是机械的，如果这样的学习脱离了学习者的内在经验；接受学习也可能是有意义的，如果这样的学习与学习者的内在经验产生着实质性的、非人为性的关联。

在今天的国内外教育实践现场，大量标榜“建构式教学”的言与行普遍地存在，这其实反映了人们对建构主义所具有的思想张力仍缺乏清晰的、深刻的认识。当建构主义真正走入了一个教育者心中的时候，当建构主义真正成为一个教育者秉持的信条时，他已经不会过多地纠缠在所谓外部的、表面的教学形式是否更具“发现性”上了，他必定会更加关注学习者的内在经验结构，更加关注学习者头脑中正在发生着什么，并将这种深入的、细致的思考作为其设计教学的重要起点。教学的艺术性、教学的魅力，恰恰体现在教师对学习者个体经验的释读上，体现在不同的教师所采取的各不相同的教学方式与手段上(无论是发现还是接受)，体现在不同的教学方式背后所具有的“推动学习者经验的发展”这一共同目标上。冯・格拉塞斯菲尔德曾说过一句颇具意味的话，笔者愿将这句话作为本文的结束语，即，“真正的教育者一定是一名建构主义者，无论其是否认识到建构主义这一标签，他对学生经验的关注已经在其内心深处深刻地烙上了建构主义的真实印记。”

参考文献

[1][2][4][6]莱斯利・P・斯特弗，杰里・盖尔 主编，教育中的建构主义[M]，高文等译，上海：华东师范大学出版社2002，3―20

第8篇

关键词：人工智能；研究生教学；教学方法

人工智能是一门研究机器智能的学科，是在研究人类智能行为规律的基础上，利用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为。在知识经济向智能经济高度发展的今天，人工智能具有重要的理论意义和社会价值。人工智能理论已经渗透到各个领域，人工智能技术也得到广泛应用，许多研究成果已经进入人们的生活。

人工智能课程是一门多学科交叉的课程，具有很强前沿性，涉及哲学、认知科学、行为科学、脑科学、生理学、心理学、语言学、逻辑学、物理学、数学等众多领域；涉及面宽，内容广泛，更新快。人工智能课程的开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力，培养学生对计算机前沿技术的前瞻性，提高他们的科技素质和学术水平[1]。

人工智能课程内容的广泛性、前沿性和应用性特点决定了授课方法的多样性。与本科生相比，研究生在教育目标和身心特征方面都有较大的区别。笔者多年从事研究生人工智能课程教学工作，现总结多年教学经验如下。

1研究生培养目标及其教学特点

研究生教育阶段的教育目标是使研究生形成具有个性化的研究品格、研究定向和研究视野，以具有独立思考并获得独创研究成果的能力[2]。从这一意义上讲，个性化是研究生教育培养目标的构成主体。尤其随着我国经济持续高速增长，社会对知识创新、新经济生长点的期望值增大，这就要求我国研究生教育在其培养目标的定位上不仅要重视人才培养的高层次性，更要重视创新能力、实践能力和创业精神的培养。并且，研究生身心发展已较成熟，具有较稳定的个性特征，思维力强，具有较高的专业性思维意识和创造力，为独立地进行专业研究活动提供了心理上和智力上的保证。而且，研究生已具备了基础理论和专业知识，特别是有一定工作经历的研究生，他们不仅有本科教育阶段的知识积累，也有应用这些知识的经验，对于扩大其专业知识领域并进行研究有着积极主动的态度。总之，从年龄构成及身心特征上讲，研究生适应高层次、跨学科知识领域的学习和研究。

研究生的特征及其教育目标决定了研究生教学不应该是由教师讲授已定论的知识，而应是以教学为基本依托，通过教学提出具有研究性、探索性、未确定性甚至是尚存争议性的课题，激励研究生独立思考和质疑，让他们在思考和质疑的过程中提出问题，培育他们发现问题、提出质疑的科学批判精神，训练并提高其创新能力、实践能力和创新精神。创新精神和创新能力主要表现在具有健全的人格、强烈的责任感、开放的心态、团结合作的精神、严谨科学的思维能力和创新思维方式。

个性是创新的源泉，研究生课程体系的设置应该具有一定的灵活性，依据研究生不同的知识基础和研究定向，设置具有弹性化的课程，使研究生的个性化得以凸显。另外，为提高研究生专业研究和创新能力，在课程教学中，也应凸显教学的研究性和专业性，重视专业领域背景知识和研究方法的讲授，开展跨学科、非专业知识的教学，教学内容应涵盖专业领域的研究热点、难点、争议问题和最新研究动态，还应包括交叉学科、边缘学科的研究趋势，以扩展学生的视野[3]。也就是说，研究生教学既要凸显研究生的个性化特点，又要凸显内容的学术性和研究的指向性。

2人工智能课程的特点

2.1多学科交叉，具有很强的前沿性

人工智能是一门多学科交叉的课程。课程内容的理解需要运用多学科知识和较强的逻辑思维能力，多学科的知识相互联系、相互交叉，融合形成新的知识，成为新的思维方法和综合能力的萌发点。通过课程学习，学生可以通过不同学科知识的融合来达到对原有知识的超越，用一种全新的思维方法来思考所遇到的问题，提出新的解决办法。这也是创造力的迸发和智能的飞跃。具有了知识的广度和深度才具有融会贯通、创新的可能，人工智能课程的开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力，为学生提供一种新的思维方法和问题求解手段。

2.2涉及面宽，内容广泛，更新快

人工智能课程是一门知识点较多的课程，它以概率统计、离散数学、数据结构、计算机编程语言、数据库原理等课程为基础，涵盖了模式识别、机器学习、数据挖掘、计算智能、自然语言理解、专家系统等众多研究方向，内容涉及面广，概念抽象，不易理解。并且，人工智能课程内容更新快，近年来人工智能科学的快速发展，涌现出了大批新方法，研究热点问题也从符号计算发展到智能计算和Agent等。其中，计算智能主要涉及神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命等领域，在模式识别、图像处理、自动控制、通信网络等很多领域都得到了成功应用；Agent最早来自分布式人工智能，随着并行计算和分布式处理等技术的发展而逐渐成为热点。

在互联网上有大量最新的与课程内容相关的研究论文，为学生提供了很好的查阅文献的环境，使学生能够根据所学习的内容和所在课题组的研究方向阅读相应文献，提高学生的学习兴趣和独立提出问题、解决问题的能力。

2.3应用性强

人工智能理论已经渗透到科学的各个领域，当前，几乎所有的科学与技术分支都在共享着人工智能领域所提供的理论和技术。例如，自第一个专家系统DENDRAL研制成功以来，专家系统已成功地应用于数学、物理、化学、医学、地质、气象、农业、法律、教育、交通运输、军事、经济等几乎所有领域；数据挖掘技术是以一种更自动化的方式对具有大量数据的商业活动进行分析和预测，在市场营销、银行、制造业、保险业、计算机安全、医药、交通、电信等领域已有许多案例；语义Web让Web上的信息能够被机器所理解，实现Web信息的自动处理，成功地将人工智能的研究成果应用到互联网。另外，在机器视觉、自然语言理解、智能控制与智能制造等方面，人工智能技术也得到广泛的应用，有许多研究成果已经进入人们的生活。目前，从理论到技术，从产品到工程，从家庭到社会，智能无处不在，人工智能广泛的应用性给学生提供了大量的现实案例，使得人工智能不再是高深莫测的理论，而是现实中可以触及的内容。

人工智能课程的多学科交叉性、内容广泛性、概念抽象、不易理解以及前沿性和应用性特点决定了在该课程的讲授过程中应该采用多种授课方法。多种授课方法的采用一方面便于授课内容的理解，另一方面也能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力，提高他们的科技素质和学术水平。

3人工智能课程教学方法

3.1基于问题的启发式教学法

苏霍姆林斯基说：“唤起人实行自我教育，乃是一种真正的教育。”基于问题的启发式教学法是教师在深入了解学生心理特点和学习规律的基础上，设计适合教学的启发式问题，并采取灵活多样、生动活泼的启发方式，充分调动学生的学习兴趣，激发、引导学生进行科学思维，培养学生独立思考问题、提出问题和解决问题的能力。该教学方法强调的是过程，教师的主要任务是提出问题，依据举一反三的思路引导学生展开逻辑推理，通过逐层分析深入思考问题，最后综合学生观点阐述相关理论。

在课程教学中，有许多内容适合于采用启发式教学方法。例如，在知识表示方法的学习过程中，教师首先提出问题：“你是怎样进行数学定理证明的？”并在学生的回答过程中，引导学生认识到知识及其表示的重要性；随后，提出问题：“在计算机中如何表示知识？”引导学生逐步总结出不同知识表示方法在知识表达能力、推理效率、可实现性、可组织性、可维护性方面的区别。另外，在确定性推理的教学过程中，教师可以利用“某处发生盗窃案，公安局派出5个侦查员去调查，研究案情时，5个侦查员各给出了一句可信的结论，据此判断谁是盗窃犯”的问题[4]，让学生进行判断和讨论，引导学生认识到推理过程中可以使用多条规则进行推理，并且推理路线也可能存在多条，从而引出推理的两大基本问题：解决冲突消解等问题的推理策略，以及解决推理线路等问题的搜索策略。

启发式教学法的要点是设计适当的启发式问题和启发方式、安排能调动学生积极性的讨论环境、鼓励学生发表个性化观点。教师不仅用问题引发学生思考，更要鼓励学生让思维自由驰骋，主动提出问题，讨论问题，寻求问题解决方案。在探讨、研究问题中，不要以现有的结论和固定的程式束缚思想，鼓励学生的个性化观点。启发式教学是一种民主、科学的教学方法，其中包含诸多具体的教学方法，如激疑启发法、比喻启发法、类比启发法、联系启发法，等等。启发式教学在传授知识的同时，更注重的是对创新的孕育、萌芽、生成和壮大，它能促使学生自己获取知识、思考问题、提出问题、分析问题、解决问题，培养学生的自学能力。以问题为基础的启发式教学，利用问题引导学生学习，全方位深层次发展学生的创新思维和探究性学习能力。问题可以诱发出学生的求知欲，激发、唤醒了学生的主体意识；问题往往是面向生活世界的实践活动的，它使教学活动从以传授知识为中心转化为传授知识与培养能力并重，理论与实践相结合，提高了学生分析、综合、观察、想象等思维能力。

3.2基于案例的探究式教学法

基于案例的探究式教学法要求教师能够根据学生的认知水平和能力，创设引导学生进行探究活动的案例，以激发学生探究问题的兴趣，促进学生质疑、探求的创造性学习动机，通过选择与确定问题、讨论与提出设想、实践与寻求结果、验证与得出结论，发展学生的创造性思维，培养学生独立探究、研究能力和创新能力。探究式教学强调学生的积极参与，强调师生互动。对教师来说，必须转变传统的“传道”观念，以平等的心态与学生交流探讨。在课堂上，要努力营造民主、宽松、和谐的教学氛围，积极引导学生大胆设想，大胆探索。使学生树立研究型学习的观念，消除依附心理，养成勤于思考、善于思考的良好学习习惯，通过积极参与研讨培养学生自己获取新知、探求未知的能力，以及团队意识和合作精神。

我们在本课程神经网络部分的教学中，将基于BP神经网络的维吾尔文手写字母识别作为案例开展了探究式教学活动。在介绍了前馈多层感知器及标准BP算法之后，教师将科研项目中基于标准BP算法的维吾尔文手写字母识别实验及其结果详细地在课堂上进行演示，引导学生对实验提出质疑。在教学实践中，学生提出了大量问题，例如，输出层神经元个数如何确定，为什么输出层神经元个数对识别率会有影响？网络训练过程中出现震荡的原因是什么？如何解决？为什么有时误差较大，权值的调整量反而很小？等等。在教师事先准备好的实验演示的基础上，开展学生进行课堂讨论，让学生提出解决问题的各种方法，并现场通过实验进行验证，逐步让学生理解BP网络结构设计、输入输出数据的预处理、初始权值设计的必要性及其实现方法。课堂授课实践表明，这种方法极大地激发了学生的学习兴趣，使学生能够大胆设想，大胆探索，增加了学生的自信心和创新精神。本次课堂讨论结束后，教师根据学生的讨论以及实验结果演示，总结标准BP算法的局限性，例如，“易形成局部极小”，“训练次数多，学习效率低”，“训练时有学习新样本遗忘旧样本的趋势”等，并要求学生通过查资料、搜集必要的信息、积极地思索和实验验证提出解决上述问题的方法，将学生分组，让学生展开讨论，为下次讨论课作好准备。

传统教学方法是告诉学生怎么去做，在一定程度上损害了学生的积极性。而案例教学要求学生自己去思考、去创造，使得枯燥乏味的内容变得生动活泼，并且案例教学中，通过学生之间的交流既可以使学生取长补短、促进人际交流能力，也可以引导学生变注重知识为注重能力。

案例教学法的关键是案例的选择。案例是为教学目标服务的，因此它应该具有典型性，且应该与所对应的理论知识有直接的联系。案例最好是经过深入调查研究。来源于实践，不能只是一堆数据的罗列。教科书的编写应采用图片、表格、曲线等方式让学生看到算法的实验结果，启发学生思考。另外，案例应该只有情况没有结果，有激烈的矛盾冲突，没有处理办法和结论，由学生对案例提出质疑，从这个意义上讲，案例的情况越复杂，越多样性，越有价值。

案例教学法能够实现教学相长。教学中，教师不仅是教师而且也是学员。一方面，教师是整个教学的主导者，掌握着教学进程，引导学生思考、组织讨论研究，进行总结、归纳。另一方面，在教学中通过共同研讨，教师不但可以发现自己的弱点，而且从学生那里可以了解到大量感性材料。另外，案例教学法能够调动学生学习主动性。教学中，由于不断变换教学形式，学生大脑兴奋不断转移，注意力能够得到及时调节，有利于学生精神始终维持最佳状态。案例教学的最大特点是它的真实性。由于教学内容是具体的实例，加之采用是形象、直观、生动的形式，给人以身临其境之感，易于学习和理解。最后，案例教学法能够集思广益。教师在课堂上不是“独唱”，而是和大家一起讨论思考，学生在课堂上也不是忙于记笔记，而是共同探讨问题。由于调动集体的智慧和力量，容易开阔思路，收到良好的效果。

3.3加强研讨

鉴于研究生的培养目标和人工智能课程研究范畴的宽泛性、应用性、创新性和前沿性，根据我校计算机系硕士生指导教师的研究领域，我们在课堂教学中为计算智能、机器学习算法、机器视觉、自然语言理解部分增加了研讨会，要求学生上网进行文献检索、阅读和学术研讨，根据个人的研究兴趣和研究设想上台作报告。另外，我们还邀请相应专家和成果突出的各届研究生为学生做报告，介绍他们的研究实践、研究成果和心得体会。例如，在自然语言理解部分的课堂教学中，在介绍完自然语言理解的基本概念与原理之后，我们要求将来做这个领域的研究生在通过查资料了解所在研究小组工作的基础上，上台作报告。机器翻译研究组的同学在学习自然语言理解部分的内容之后，对其所在小组目前的工作及采用的技术、存在的问题做了分析，并通过阅读文献，提出了初步的解决问题的设想。与自己所在研究小组的科研相结合，开展文献检索和学术研讨，一方面让学生开阔了眼界，另一方面也提高了学生查阅文献、主动获取知识、独立思考的科研能力。

4结语

人工智能理论已经渗透到科学的各个领域，人工智能技术也得到了广泛的应用。人工智能课程具有多学科交叉、内容广泛、前沿性和应用性强等特点，课程开设能够很好地培养学生的创新思维和技术创新能力。教与学是教师与学生双方互动的过程，教学中要根据学生身心特征的实际情况采用相应的教学方法，并结合本校科研队伍的研究领域，不断地探索和提高，才能使教学工作更上一层楼，切实为国家、为社会培养具有创新能力、实践能力和创业精神的高层次人才。

参考文献：

[1] 陈白帆,蔡自兴,刘丽珏. 人工智能精品课程的创新性教学探索[J]. 计算机教育,2010(19):27-31.

[2] 谢安邦. 构建合理的研究生教育课程体系[J]. 高等教育研究,2003,24(5):68-72.

[3] 教育部研究生工作办公室,国务院学位委员会办公室. 高层次人才培养的研究与探索[M]. 北京:高等教育出版社,2000.

[4] 蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2010:113.

Exploration of Artificial Intelligence Course Teaching of Graduate Students

ZHAO Hui1, JIA Zhenhong1, WANG Weiqing2

(1.School of Information Engineering, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China;

2.Graduate School, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China)

第9篇

关键词：云数据；数字城市；数据中心

1 数字城市的概论

1.1 数字化城市的概念

数字化城市简单来说就是通过比较现代化的技术，例如网络技术，信息技术等高科技手段，将整个城市的信息转变为数据并且存储在数据库中，然后通过计算机对其进行管理，这样一个系统就被称为数字化城市。从广义的角度来看，数字城市就是利用各种技术平台来将城市信息进行整合，这样不仅使得信息更好管理，而且应用起来也更加的方便。数字城市包含的不仅仅只是城市内人员的信息，它还包含电子商务、公共信息服务、教育信息服务等等一切有关于城市发展和城市管理的信息。将这些信息组成一个大的数据库，这样就不会出现信息紊乱的情况。

1.2 数字化城市发展现状

数字化城市的发展国内外是不同的，国外的数字化城市发展经历了四个阶段，分别是网络基础设施的建设阶段、城市各管理部门内部信息建设阶段、城市中个企业之间的信息联系阶段以及数字化社区和城市建设阶段。因此，从这里就可以看出，国外的数字化城市的发展已经相对而言比较成熟。我国的数字化城市的建设刚被提出不久，属于一个比较新的概念，仍然处于刚开始的阶段。我国目前的数字化城市建设所采取的建设方式与国外不同，它不是通过探索而一步一步发展的，它是通过建立的模板和框架填充发展的。虽然目前我国的城市基本上都建立数字化系统，但是与国外相比仍然有非常大的差距。并且由于我国是一个人口大国，也是一个疆域广阔的国家，信息的数量之庞大是人们无法想象的。因此就出现了信息溢出的问题。想要解决这个问题，我们就必须要建立一个更大胆额数据存储中心才可以满足这一要求。这就涉及到经费的问题。由于对于技术的要求比较高，所以技术的研发费用也是比较高的。而全球的IT费用不断地上涨，这就让人们不得不找到一种新的承载方式来降低费用。因此云数据中心就应运而生。我们都知道，云数据中心的特点就是通用性比较强，而且造价低，它不仅容量可以满足我国的信息承载要求，而且还可以根据不同的要求分为不同的等级。

2 数字化城市云数据中心的建立

2.1 云数据中心的概念

云数据中心是一个运用专业的信息技术手段来虚拟化的一个信息系统，这个信息系统的作用在于为基础的设施设备和公共信息提供相应的管理服务。我国的云数据中心主要是通过分布式的计算机系统，来把数据的计算和存储功能交给计算机机群。而云数据中心的主要功能是对这些分布式的计算机进行管理，管理人员可以通过对软件进行安全控制来保证信息的保密性和安全性。通过云数据中心对信息数据进行管理，如果用户想要获得服务，只需要支付费用就可以使用较大的存储空间，而不用再担心数据存储空间以及数据存储的安全问题。总的来看，云计算数据中，最主要的它的软件和硬件设施都是可以根据客户自己的需求来进行扩展的，数据存储空间无限，并且全部是实现自动计算、自动识别等的自动化管理模式。

2.2 数字城市云数据中心的层次结构

一般云数据中心分为三层结构，分别为虚拟层、数据层以及平台层。虚拟层顾名思义就是将各种基础设施、操作系统等虚拟化，从而为数据层提供数据并且通过平台层反映给客户。但是一般的云数据中心都会将虚拟层和数据层结合在一起，这样整体作为数字城市系统中的数据层，使得整个系统变得更加的简单和整洁。而平台层是通过各种开发和测试从而形成的一种公共的平台，这个平台是面向大众的，将最后的信息提供给大众的一个系统。

3 数字城市云数据中心的应用

3.1 政府服务

建立数字城市最初和最基本的目的是为了帮助城市政府部门更好的管理整个城市的有效数据和信息，因此，这是应用当中最基本的一项内容。云数据中心在数字城市的建设中可以对政府部门的各种工作进行统一的规划与管理，并且用过设计好的平台来为大众提供一个准确地信息和数据。这样不仅可以更加快捷准确，而且改变了传统的窗口管理的方式，节约了大量的人力物力。并且这样我们还可以对政府的日常工作进行有效的监督，实现公平公正。

3.2 公共安全服务

通过云数据中心的信息管理，人们可以在进行数字化城市建设的过程中来对城市的安全进行有效的监控，将云数据中心与城市的监控系统结合，对城市内的重点场所和重点的企业和本门进行监控和安全管理，这样对于提高整个起亚的安全水平也有非常重要的作用。

3.3 教育服务

通过数字城市云数据中心的运用，还可以从侧面对我国的教育起到一个推动的作用。将信息数据数字化，可是帮助教师在进行教学的过程中找到大量的数据支持，并且这个系统超强的计算能力，也会成为教育发展的促进因素。教师在进行教育的过程中，打破传统的仅仅根据书本进行灌输式教学，改变成可以通过各种各样的数据进行佐证和案例教学的方式，这样不仅使得教育的内容不断地与时俱进，而且会促进课堂的教学氛围更加的愉悦和融洽。这就会使得学生的学习兴趣不断地提高，学习的效率和成果也就会随之提高。除此之外，云数据中心在数字城市中的应用对提高学生自己的学习能力和信息查找及分析能力也有一定的帮助。

3.4 交通与医疗服务

对于交通而言，可以通过云数据的计算功能建立起整个城市的交通运输路线，通过紧密的计算确保所有的路线都可以正常运行，这样不仅改善了我国的交通情况，而且提高了我国的出行效率。而对于医疗服务来说，通过云计算功能可以帮助人类完成各种人类无法完成的医疗手术等等。比如较为精密的，在通过人眼观察的情况下无法实施的手术。这样可以提高我国的医疗水平和医疗效率。

4 结束语

通过上文的论述可以看出，在不久的将来，数字城市会成为我们生活中不可以缺少的一个信息系统。信息的庞大和纷繁复杂，使得云数据中心发挥其作用。希望云数据中心在数字城市中的应用可以促进数字城市的建设更加顺利的进行，促进我国城市朝着更加健康便捷的方向发展。

参考文献

第10篇

[关键词] 情境理论； 真实感课程； 抛锚式教学； 基于问题的学习； 认知学徒制； 学习共同体

[中图分类号] G434 [文献标志码] A

[作者简介] 何克抗（1937―），男，广东大埔县人。教授，博士生导师，主要从事教育信息化工程、中小学教学改革试验和教育创新理论的研究。 E-mail：。

一、引 言

《教育传播与技术研究手册》第三版第二部分（策略篇）的第九章专门介绍了“真实感课程的设计策略”。[1][2]

这一章首先简要介绍了支持情境化“真实感课程”设计的一种全新教学理论――情境理论（Situativity Theory）。在此基础上，提出了一个用于设计情境化“真实感课程”的概念框架，讨论了三种类型的情境化真实感课程模型――从“设计式模拟模型”、“生成式模拟模型”到“参与式模型”，并评述了适合在每一种情境化真实感课程模型中实施的各种情境化教学策略（共九种，其中还包含若干来自文献的应用实例）。如：“设计式模拟模型”中适用的抛锚式教学、基于问题的学习和认知学徒制等三种情境化教学策略；“生成式模拟模型”中适用的基于案例的推理、基于项目的学习和课堂学习共同体等三种情境化教学策略；“参与式模型”中适用的参与式模拟、学业游戏空间和实践共同体等三种情境化教学策略。

通过对这些不同的真实感课程模型和各种情境化教学策略实施案例的介绍与评述，使我们可以感受到在追求课程真实感的同时，必须密切关注学习的境脉和学科内容体系的建构。

由于在情境化教学中，境脉（Contexts）是一个极为重要的概念，而在一般文献中对境脉只是直接引用，并不加以解释，所以我们认为，在介绍情境理论和情境化“真实感课程”之前，对境脉的内涵作出明确的界定是必要的。

按照Mario Antonio Kelly博士给出的定义，境脉是指，“学生和教师组成的一个具体班级中，由包括课堂的物理环境（软硬件基础设施）、学生的家庭背景、认知特点、心理素质和班级的精神面貌等诸多因素结合在一起的协同作用”。[3]可见，境脉涉及“生理、心理、认知、语言、社会、文化”等方方面面。

二、关于“情境理论”

心理学家们认为，认知革命是由两个阶段构成。在第一阶段，强调的是个体的思考和孤立的心智。[4]显然，这一阶段的理论家们试图淡化情境（部分原因是要去除斯金纳等人所设置的桎梏），而聚焦于脱离具体环境的“个体心智”。第二阶段将认知功能置于其所处的社会、文化和历史的框架中，这正是情境理论（Situativity Theory）观点的核心――学习者不再被认为是外在于学习所发生的环境而孤立存在；相反，个体与环境是通过一系列有意设计的、受控的实践活动联系在一起，并共同发挥作用。[5]传统观念认为，知识（Knowledge）是一种可以被获得的东西（Thing），而求知（Knowing）只不过是发生在个人心智内的一种认知行为而已。但从情境理论的观点看，并非如此。情境理论认为：知识涉及的是一项活动，而不是一种东西；它总是被情境化、境脉化了的，而不是抽象的；它是作为“个体―环境”互动的一部分被建构，而不是由客观或主观创造的；参与其中的是整个人，而不是被孤立出来的“心智”。[6]总之，情境理论认为，认知不是心智的行为，或去境脉化的、待传输的信息比特，而是有真实情境的实践活动，它使所有参与的个体鲜活地置身于丰富而有意义的环境之中。

为此，情境理论特别强调，要支持在丰富境脉体验中的有意义参与，对知识的学习要从“获得观”转向“参与观”。[7]

三、设计情境化“真实感课程”的概念框架

众所周知，强调识记事实性知识的授受式教学推动着浅层概念理解的发展，而以教师为中心、基于课堂讲授的方式是其具体体现，这种曾经占主导地位的、以教师为中心的“授受模式”，自20世纪90年代以来，正逐渐被教师摈弃，而转向具有体验性和情境化的教学模式。这类新型教学模式支持教学内容的天然复杂性（避免过度简化），使学生在复杂境脉下通过实践与合作建构知识意义，教学可以在模拟的或真实的情境中展开。[8]

为了实施这种新型教学模式，需要有便于体验的、情境化的、具有很强真实感课程的支持。这是一种由学习者自主学习、探究，同时又要彰显教学目标要求的课程。在学校环境中建设“情境化真实感课程”是一个巨大挑战，其难度在于：如何选择合适的情境，确定噪声的数量，以便让基础性学科的内容体系具有真实感。随着学习环境中加入更多的情境因素，真实感、神秘感和探究乐趣会随之增加，但有可能使教师指导、学习效率和目标清晰度受到影响，甚至被削弱。

情境化真实感课程的设计应遵循如下所述的“自上而下、逐步细化”的基本原则（或称应遵循如下的概念框架）。

首先，应将课程的教学内容融入相关的情境之中，使之具有真实感，以支持和推动具有体验性和情境化的教学模式的实施。

第二，课程的教学内容是否情境化并具有真实感，取决于所要学习的内容能否在一个特定的叙述情境中被体会到。这里所说的叙述情境不是指周围的随便一个场景，而是一段为学习内容和为学生探究提供的适当故事情节。

第三，叙述情境中的适当故事情节，应当包含一个有意义的目标和一组学生将要采取的学习行为（学生的行为必定会产生相应的结果），以避免学生把学习内容当作孤立事实去死记。正是通过这种叙述情境，使学习者涌现出各种想法和因采取各种学习行为而产生的结果，将原本脱离实体的课文变成了内容丰富的、甚至形象的事实及体验。[9]

第四，按上述步骤及要求创设叙述情境时，应提醒教师：今后在利用这种真实感课程实施情境化教学的过程中，必须认真审视学生在感受故事情节时涌现出的各种想法，并要设法让学生自己去检验和证实这些想法（这对彰显和深化课程的教学目标要求，至为关键）。

四、创设有利于实施“真实感课程”的

情境化教学模型

要想设计情境化的、具有很强真实感的课程，关键是要能建立起真实的境脉，即要建立起一个具有真实感元素的课程教学情境。经过多年实践，目前已形成三类比较有利于贯彻实施“真实感课程”的情境化教学模型。这三类模型是指“设计式模拟模型”、“生成式模拟模型”和“参与式模型”；每一类教学模型又有各自不同的实施策略。例如：适合于设计式模拟模型的情境化教学策略有“抛锚式教学”、“基于问题的学习”和“认知学徒制”等三种；适合于生成式模拟模型的情境化教学策略则有“基于案例的推理”、“基于项目的学习”和“课堂学习共同体”等三种；适合于参与式模型的情境化教学策略也有“参与式模拟”、“学业游戏空间”和“实践共同体”等三种。

可见，共有九种情境化教学策略。下面分别予以进一步的阐述。

（一）建立真实感的设计式模拟模型

设计式模拟模型建立在这样的假设之上――课堂活动应与现实世界的实践者所进行的活动尽可能地相似。这包括：事实方面的真实，即模型中任务环境的细节应设计成与现实世界的细节相似；程序或过程真实，即学习者在模型中的实践与在校外参与的实践相似；任务真实，即学习者在模型中的任务活动与现实世界的实践者所从事的任务相似。[10]

Barab 和 Duffy把满足上述假设的境脉称之为“实践场”（Practice Fields），[11]从下面概述的、属于设计式模拟模型的三种情境化教学策略中，应能较全面地体现出这种实践场的内涵。

1. 抛锚式教学

抛锚式教学是指这样一种教学――所要学习的内容呈现在一个具体主题的境脉（即“锚”）中，这一个具体主题的境脉（即“锚”）使相关的学习材料联系在一起，并使其能从多个角度被审视。换句话说，主题的境脉试图通过将学习“锚”定――把所要学习的全部内容包含于有意义的问题解决的境脉之中。和传统的在课本每章最后找到的、那些互不相关的应用题相比，主题的境脉嵌入了情节丰富、内容开放的故事；学生从引入主题的故事开始，使用自顶向下的策略来逐步生成解决问题所需的知识与技能。

较具代表性的抛锚式教学的例子，是范德比尔特大学认知与技术小组开设的“贾斯泊・伍德伯里问题解决系列”课程，[12]该课程是为五年级以上学生开设的。课程录像带包含一个冒险短片（约17分钟），短片最后有一个挑战性问题。该问题中嵌入了所有必要的数据（也有多余的、不相关的数据）。在这样的挑战性问题中，学生必须发现并解决17个数学子问题――这决定主角应对挑战后能否回到家中。这套“贾斯泊冒险系列”课程还嵌入了讲授场景和示范解决问题的方法；如果学生在应对挑战的过程中，需要利用这些方法，可随时翻看。可见，学生在抛锚式教学过程中，是在应对挑战的同时学习了数学；值得关注的是，这种教学并没有将教学内容（例如，距离―速度―时间公式）与媒体（例如介绍贾斯泊的录像故事）截然分开，而是融合在某个情境之中（决定贾斯泊能否回到家中）。

2. 基于问题的学习

按照Finkle 和 Torp的说法， 基于问题的学习（PBL）是通过将学生置于问题解决者的积极角色中，使其面对现实世界中的劣构问题（也称“非良结构”问题――不具有明确的解决方案及解决方法的问题），以同时发展学生的问题解决能力和学科的基础知识与技能。[13]这种教学策略的核心是要创设“问题境脉”（也称“认知困惑”或“认知冲突”），以便让学习者通过参与有意义的、与学科内容相关的任务来学习。

Savery和 Duffy曾提出适用于PBL环境的三条教学原理：

一是，学习者必须认识到当前的学习活动是与更大的任务或问题相关，并且学习者必须接受“要由他们自己去定义教学目标和问题解决的过程”；

二是，虽然学习活动是被嵌入到某个定制的境脉中，但还是要求过程应逼真，学习活动还是要能支持和挑战学习者，以帮助他们为将来应对复杂现实世界中的挑战做好准备；

三是，学习者必须用多种视角和场景来检验所生成的理解――不仅要反思学到了什么，还要反思学习发生的过程。[14]

PBL与其他类似策略（如“基于案例的推理”）的主要区别在于：在PBL中，学生要承担起为一个问题给出原创性解法的责任，而不是去研究别人提出的解决方案。

“切尔西银行仿真项目”是采用PBL教学策略的较好案例。[15]学生在这个虚构的金融机构中担任不同职位，课程由12个计算机场景组成，学生通过运用一组问题解决方法（包括提出假设、修改方案和寻求帮助）来解决各种不同的财务问题。

本章作者指出，“切尔西银行仿真项目”和其他PBL项目能够成功实施的关键在于――要能帮助教师成为支持有效探究的指导者。

3. 认知学徒制

认知学徒制是Collins 等人于1989年提出的一种情境化教学策略。[16]他们认为，传统学徒制中丰富的境脉促进了学习的发生，所以他们根据传统学徒在熟练工匠指导下学习和工作的隐喻，并参照人们在日常的、非正式环境中的学习经验，研发出了一种新的教学策略。

和传统学徒制不同的是：传统学徒制必须要有动手操作的学习过程，并要参与实际制作手工制品；而认知学徒制则强调认知学习过程（而非手工操作过程），并要将概念形成过程可视化。

在实施认知学徒制策略过程中，教师应把握三个要点：

（1）为学生作示范，并要向学生解释示范行动背后的依据及思考；

（2）开始时为学生搭建支架和给予指导，但要逐渐减少这种干预和指导，以使学生最终能够在完全没有教师的帮助下开展自主学习；

（3）鼓励学生口头表述自己的认识与思考，反思自身的学习经历和探究自己提出的原创性问题。

认知学徒制的核心与关键并非简单地学习一个具体的事实或概念，而是要让学生沉浸并参与到一个丰富的、有意义的任务中去。

（二）建立真实感的生成式模拟模型

上面介绍的“建立真实感的设计式模拟模型”，在开始学习之前都需要先开发出大部分的学习情境，并且可接受的学习结果也已被事先界定（设计者知道正确的解决方案是什么）；而本节要介绍的“建立真实感的生成式模拟模型”，是将不同学习者之间的交流情境化于某个任务中，让参与者通过社会性协商来形成共识，并判定这种共识是否是有意义的、正确的、可信的（即学习结果事先未被界定，要学习、协商以后才能知道）。所以这样的学习过程往往要持续较长的时间。

从下面概述的、属于生成式模拟模型的三种情境化教学策略中，应能看出生成式模拟模型的以上特征。

1. 基于案例的推理

基于案例的推理（Case-Based Reasoning，CBR）这种情境化教学策略起源于计算机科学领域对人工智能的探索。[17]对“基于案例的推理”这种教学策略的实施，应把握以下四个要点。

（1）要依靠先前的知识与经验来为问题解决提供丰富的学习境脉（而无需作任何人为的设计），这些先前的知识与经验并不限于某一个学习者个人所拥有，而是应该包括同一个“学习共同体”内其他人的知识与经验，并要运用这些知识与经验来共同构建供大家学习的案例境脉。

（2）学生是通过准备案例、诊断分析案例、研究案例来获得知识和必要的思维技能，而案例都是通过真实的境脉呈现（具有很强的真实性），且往往是劣构问题（非良结构问题）。

（3）对于学习者来说，案例的劣构性提供了一种可以感觉得到的真实，因而通过对嵌入到这些案例之中的认识和理解进行解读、思考及应用，新的认识和理解就可以自然而然地生发出来。不管是亲身体验，还是与他人共享，“具体、真实、及时的反馈”都会促使学习者的经验得到丰富和发展，[18]从而使其解决当前案例及解决其他实际问题的能力不断增强。

（4）基于案例的推理，将科学的实践落实到对可能的解决方案进行反复的测试和改进中；通过这样的经历，可以使学生提出科学假设、进行实验、推理和解释科学现象的能力，以及基于实验证据的决策能力得到较好、较快的发展。

CBR这种情境化教学策略的实施有赖“案例库”的支持。案例库将感兴趣学科的各种案例集中在一起，这些案例不仅来自本学科的相关文献，还可以来自其他学生运用该学科的相关概念或知识技能所取得的成果。换句话说，某个学生的经历也可以作为一个案例呈现给别人，使其他学生通过共享他人的体验，形成个人对此番经历的认识与理解。由此可见，不仅案例库，甚至课堂讨论，都可以被设计成用来促进学生产生真实感的一种工具或环境。

2. 基于项目的学习

基于项目的学习具有下面几个特征。

第一，基于项目的学习应该提出较特殊的疑难问题，使学生能形成疑问、开展实验、进行预测、生成结论并分析最终结果[19]；由于对项目的研究需要相互合作和较长的持续时间，因此可以带给学生具有真实感的课程体验。

第二，与基于问题的学习（PBL）必须要有精心设计的问题来引导学生发现已知的正确解法不同，基于项目的学习成果是不确定的――它是在学生自主建构学科知识与现实世界之间联系的过程中，通过学生自己的实践生成的。

第三，由于是通过向学生提出疑难问题来驱动项目的探究，所以是学生在自主建构对学科知识体系的理解；又因为项目是以研发出具体的、外显的人工制品作为完成标志，所以学生既可以通过自己的反思、也可以根据他人给出的反馈意见来修改、深化对学科知识体系的理解。

按照Krajcik 和 Blumenfeld 的观点，[20]对“基于项目的学习”这种情境化教学策略的实施，应把握住以下五个要点：

（1）所基于的“项目”应该都是由真实的疑问（并且是有意义的、境脉化的疑问）驱动的，这些疑问将学生的活动结构化，并与教学目标相对应；

（2）学习活动的真实感，源于学习者置身于学科的科研实践、参与持续的探究并生成对学科知识体系的理解；

（3）学生学习成效的大小，在很大程度上取决于合作――不仅是与其他同学的合作（其他同学可能支持也可能批判所生成的理解），也不只是与教师合作（教师对学生探究过程始终提供支持），还要与课堂以外的其他学习共同体成员合作（从而使生成的理解更全面、更丰富、更深化）；

（4）基于项目的学习要有基于先进技术的学习工具的支持，这类工具既便于学生开发出人工制品（如上所述，研发出人工制品才是项目完成的标志），也能有效促进学生对学科知识的意义建构；

（5）在开发人工制品过程中，学生自身的感受、体会不仅能帮助其他同学的学习与理解，与此同时，通过别人的反馈和反复修改过程，也大大提高了开发者自身的认识与能力。

3. 课堂学习共同体

之所以会研发出“课堂学习共同体”这种情境化教学策略，Driscoll 对此曾作出较确切的说明：[21]“传统学校的社会结构是这样一种结构――处于其中的教师通过课堂活动、课本和其他可能的媒体把知识分发给学生”（这样一种安排会让教师拥有一种控制学生学习的特权，而且会使学生把教师和教科书看成是独一无二的知识来源），“然而，当一个课堂变成一个学习共同体时，（学校的）社会结构就发生了变化――转换为师生共同努力来达到重要目标，而且这些目标也是师生共同设立的”。

可见，课堂学习共同体的核心是要变革学校的社会结构，使之能充分体现分布式与协作性的特点。在学习共同体中，学生的陈述被真诚对待，他们的疑问被认真考虑；而且随着共同体成员不断分享和发展他们的知识与技能，在此过程中所建构的学科知识的意义被不断深化，同时也被不断地协商。更令人鼓舞的是，随着E-mail、QQ和远程视频会议系统这类新技术被越来越多地应用于教学环境，这就让共同体内的学生不仅可以面对面地合作，还可以分布式地跨越时间、空间进行交流，从而使课堂学习共同体的分布式与协作性的特点能得到更充分的体现。

（三）建立真实感的参与式模型

“参与式模型”和前面介绍过的“设计式模拟模型”、“生成式模拟模型”一样，要有真实感，要让学生解决现实问题，而且这类现实问题要具备“事实真实”、“过程真实”和“任务真实”（三真实）的特点。与前两种模型不同的是，“参与式模型”在有真实感的基础上，还增加了两个新特点： 一是要进行“真枪实弹”的练习，二是比“三真实”还多一个“生态真实”（四真实）。在生态真实中，学习者要以自身所处的“生态地位”（Ecological Niche）来参与现实世界的任务，从而使学习者能够真正沉浸于现实的情境之中。

下面三种属于“参与式模型”的情境化教学策略，都具有这两方面的鲜明特点。

1. 参与式模拟

“参与式模拟”这种情境化教学策略的实施要点是：

（1）要求学生离开课堂环境，与现实世界中的实践者一道，作为共同体成员之一去参与真实任务；

（2）真实任务要能够为学生提供既动脑又动手（即“学与做”结合）的实践机会；

（3）上述实践活动机会的产出（即生成的“学习成果”）应是真实的――能用于解决现实世界中的某种具体问题，并为学习者和参与该实践的共同体所共同拥有。

2. 学业游戏空间

“学业游戏空间”这种情境化教学策略的宗旨是“寓教于乐”，力图把教育、娱乐和个体学习行为等三者融为一体，所以在这种教学策略中，往往糅合了故事、交互叙事和游戏设计等结构和内容。“学业游戏空间”这种情境化教学策略的实施要点是：

（1）上述结构和内容的考虑，既要遵从课程标准和学科知识体系的要求，又要符合客观世界的真实性；

（2）因为是学业游戏，所以这种游戏既要能使学生产生扮演角色的感觉，从而使学生能沉浸其中，又要能在这个过程中对游戏者提供学习指导，以完成教学目标要求（即游戏内容不光是娱乐，还应体现教学要素）；

（3）学业游戏中的故事情节如何展开，应由故事中的人物角色来决定（而非随意构想），这就要求学生沉浸于故事情境当中―― 使其求知过程真正成为具有真实感和情境化的参与过程（也就是让参与学业游戏空间的每一位学生都能产生一种“虚实结合”的真实感体验）。

3. 实践共同体

Barab和 Duffy曾把“实践共同体”定义为“一个持续维系的人际网络”。[22]它具有以下特征：

第一，共同体成员之间有类似的历史经历，有共同的知识观、价值观和信念，彼此之间还存在有意义的关系；

第二，共同体成员有同样的实践和（或）共同的事业；

第三，共同体成员相互依赖，且彼此尊重多样化观点和少数人的观点；

第四，“实践共同体”具有繁衍扩大机制，可以为共同体成员提供各种交流和参与的机会。

“实践共同体”的一个典型案例，是用于促进教师专业发展的“教师实践共同体”。其实施要点是：

（1）每个参与者被委派于一所大学（相当于被注册为该大学的“师范生”），他与某位老师之间的师徒关系是在相互协商和彼此认同的基础上建立起来的；

（2）每个参与者（师范生）从第一年开始就与一位前辈（即和自己有师徒关系的老师）配对，并在整个培养期间都会和这位老师一起工作；

（3）每个参与者（师范生）都是“师范生共同体”的成员，在此共同体中分享他们的成长见识与技能，不断探讨教师专业发展的目标及意义；

（4）在这个“教师实践共同体”中，有老手（老师和有教学经验的学生）、新手（尚未参加工作的低年级师范生）以及水平介于这二者之间的参与者，这三种共同体成员都在从事一项共同的事业，即促进教师的专业发展――每个师范生在学期间，都需要达到若干项培养目标，这些目标是通过真正的实习而不仅仅是通过听课或念教科书来达到。

五、小 结

情境理论家（Situativity Theorists）认为，一个人所处的学习境脉对所要学习内容的认知有较大的影响，因而对情境化教学内容应如何设计，以及情境化教学策略应如何理解与实施就显得至关重要。

在《教育传播与技术研究手册》第三版的第九章中，讨论了三种用于实施“真实感课程”的情境化教学模型：

“设计式模拟模型”―― 这种教学模型因为可控且实施方便，通常更多地在课堂教学中被采用；

“生成式模拟模型”―― 这种教学模型需要为学习者创设情境和提供丰富的对话，所以真实感更强，但要求学生拥有更多的主动性，这都会增加在中小学课程中应用这种教学模型的难度及复杂性；

“参与式模型”―― 按这种教学模型实施的情境化教学，是发生在真实的境脉当中，而无需考虑对现实世界进行场景设计，因此可以给学生带来丰富的真实体验；但与此同时，教学功能却被暗中削弱，而且这种真实境脉常常会很耗时，以致难以支撑。教学实践证明，对于那些已经拥有较多的知识经验基础和较丰富情境感知的学生来说，为他们的知识建构专门创设一段故事情节是低效的，甚至是多余的（对于他们来说，传统的课堂讲授方式可能更省时、更有效）。

总之，笔者认为，要建立情境化的、具有真实感的课程并非像出一道复杂应用题那么简单。本章的核心观点是：当学科的内容体系被情境化于一个应用境脉中时，它们的意义以及学习者与这些意义的关系就被改变了；让学习者与学科的内容体系之间建立起这样的意义关系（而不是让学习者去死记硬背学科知识），正是教育始终应追求的目标。

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第11篇

关键词：云计算；辅助教学；云服务

一、云计算的概念

云计算（Clouds Computing）是并行计算（Parallel Comput

ing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Com

puting）等计算技术的新形式和进一步发展；是虚拟化（Virtual

ization）、效用计算（UtilityComputing）、IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）等计算机概念的混合演进和跃升。通俗来讲，云计算就是把成千上万台，甚至上百万台普通的服务器或者廉价的个人计算机连接起来组成一个庞大的网络，并虚拟化为一台超级计算机。

二、云计算辅助教学

（一）概念。云计算辅助教学（Clouds Computing Assisted

Instruction，简称CCAI），是指学校和教师利用“云计算”提供的服务，构建个性化教学的信息化环境，支持教师的教学和学生的学习，提高教学质量，促进教师和学生之间的交流，促进学生协作学习的教学方式，是计算机辅助教学的延伸和新的发展。云计算辅助教学的观点是一切皆服务（everything as a service）、事事可在线（everything online）、更快更方便（everything easy and

quick）、更加个性化（everythingpersonal），这是教育领域使用计算机辅助教学走向社会化服务的趋势。

（二）云计算辅助教学优点。将云计算应用到教育教学领域内，在“云”环境下利用云服务平台构建个性化的教学环境，可以辅助教师教学，促进教师和学生之间的交流，促进学生协作学习、个性化学习和终生学习。学校和教师可以利用云计算支持的教育云服务，构建个性化教学的信息化环境，可以促进学生高级思维能力和群体智慧发展。学生可以利用这一平台开展学习、讨论、回答问题等一系列学习活动，非常有利于小组协作学习，同时可以降低学校购买硬件设备和软件的成本。

三、高职院校传统教学存在的问题

（一）填鸭式教学。教师们在实施教学中，考虑的是上什么教学内容，使用什么教学手段和方法，很少考虑学生的接受程度。教师上课讲授的时间较多，对学生灌输知识，学生与教师的互动活动少，学生只能被动地接受。教师成为了知识的灌输者，学生只能是接受知识的容器。这种教学方式，极大的压抑了学生学习的兴趣性.减弱了学生学习的主动性，剥夺了学生学习知识的灵活性。

（二）课堂教学呆板。有的教师课堂教学呆板，缺少实践教学环节。有的教师没有明确的教学目标，使得学生没有明确的学习目的，还有的教师教学内容安排不合理，造成了教学时间浪费，下课了还在滔滔不绝地讲授，没有时间进行课程小结。有的教师课堂教学缺乏计划性，想到哪讲到哪，使得教学组织不系统、不完整，没有突出教学重点和难点，教学目标不明确。

（三）没有充分运用现代教育技术辅助教学。现在很多学校都在建设精品课程、数字化校园、精品资源库、视频精品课程等等，目的是为了更好的促进教学活动的开展，但是这些资源的利用率低，使用的用户极少，没有很好的运用现代教育技术辅助教学手段，没有促进课堂教学的现代化发展。

四、云计算辅助教学对高职课堂教学影响

（一）云计算辅助教学的应用对教师的影响。在云计算时

代，教师需要掌握多项基本教育技能及常用工具，促使教师使用社会化的云服务来丰富教学内容和策略，更新教育理念，分享有效的教学设计以节约准备教学的时间。在未来的教学中，教师要教给学生怎样收集信息、整理信息、以及加工信息，而未来的信息来源就是“云”。除此之外利用云服务提供商提供的免费平台或者软件，可以构建学校教学环境、群体学习环境和学生个人自主学习环境。利用云计算平台可以实现跨校、跨地区、跨国的网络教研，可以让教师在交流的过程中拓展视野，提高教学水平，促进专业知识的发展。

（二）云计算辅助教学的应用对学生的影响。云计算辅助教学的应用，学生可以灵活选择多种学习方式，更好地满足学生在不同层次上的学习需要，使他们能以较少的精力和时间获得理想的学习效果。教师可以将教学内容放在云端，学生可使用手机、笔记本电脑、平板等终端随时随地登录到学习平台查看所需要的知识内容。这样不仅降低了移动学习的费用，而且增加了移动学习的多样性。

云计算辅助教学重视学习的协作性，学生还可以通过远程协作辅助学习。云计算平台丰富的网络功能为学生提供了远程协作的时间和空间。教师可以利用云服务提供商提供的免费平台或者软件，为学生创建教学资源丰富、互动协作方便的在线学习空间，促进教育教学水平的发展。

第12篇

关键词：云学习；云计算；信息化教学

中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2011) 23-0000-01

Analysis of Cloud Study Applied to University Information Technology Teaching Significance

Tan Panpan

(Sichuan College of Education,Chengdu 611130,China)

Abstract:The study of the background cloud and cloud-learning in colleges and universities for the teaching of information technology and the necessity of studying the social effects of cloud analysis used to explain the cloud learn the significance of university information technology teaching.

Keywords:Cloud study;Cloud computing;Informatization teaching

一、研究背景

云计算[1]是一种商业计算机模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用及系统能够根据需要获取计算力，存储空间和信息服务。也就是说云计算是通过网络按需提供动态伸缩的廉价计算服务。“云学习”系统[2]是在云计算（Cloud computing）环境中，围绕学习服务，以心理学、教育学、知识工程和系统工程的理论为指导，建立云知识、云任务、云资源、云组件、云网站和学习者认知结构等关键模型，利用软件架构和Web互动技术开发的、具有互动探究特色的、开放式可持续发展的、个性化、分布式学习系统；是互动探究式学习资源开发、交易、运行与进化的技术规范。云学习主要是在“云学习”系统的支持下，以“整合资源，集中服务，以学习者为中心”为理念的教与学的活动。云学习是近年来提出的概念，是一个新的研究领域，随着云计算产业受到国内外IT企业公司的追捧，云学习的理念已经开始被各教育机构和专业人士所接受，很多机构正在积极筹备和开发云学习相关产业。根据百度文献，2006年，Google首席执行官埃里克・施密特首次提出“云计算”的概念，随后，Google与IBM开始在美国大学校园推广云计算的计划。在中国，IBM与台湾各高校合作“云计算学术计划”，将这种先进的大规模、快速计算技术推广到校园。IBM还与无锡市远程教育中心合作，利用云计算这个平台重新整合资源创建新的学习体系。2009年11月，中国第一家云计算产业协会在深圳成立。2011年，诺亚舟公司举行了的主题为“百年树人壮志凌云”的“云学习”技术平台暨“优学派”全球首发新闻会。《中国远程教育》曾有报道说云学习时代已悄然来临。由此预见，云学习运用到高校信息化教学中是今后发展的趋势。

二、云学习高校信息化教学中运用的必要性

由于高校信息化建设的逐步深入，信息化教学范围已经扩大至高校各类学科门类中，各种电子教学资源日趋丰富，利用信息技术的教学方式也日趋增多，而信息系统的软硬件系统建设，升级和维护的费用越来越高。对于各教学单位以及教学活动的参与者而言都是沉重的负担，这在一定程度上限制了教学活动的发展，且打击了学生学习的主动性和积极性。云学习中，云学习中心平台的搭建、维护、升级和各高校已有信息资源平台的整合，均由第三方服务提供商提供，各学校用低廉的费用租用其服务即可完成原来需要高配置的本地计算才能完成的计算任务，这样可以避免本地建设和维护价格不菲的计算机系统。云学习对用户端设备要求很低，不同高校，不同学科，不同层次水平的学生和教师可以利用手中任何连网终端设备（可以是手机，PDA，PC机等）随时随地访问云学习中心平台，上传和下载各种教学、科研资料，及时进行学习、研究和教学交流，根据不同权限使用和管理各种教学软硬件。将云学习运用于高校信息化教学中，可以冲破传统教学对，的教学环境、位置、时间的限制，因此将云计算环境下的云学习应用于高校信息化教学中是十分必要的。

三、云学习的社会效益

云学习是在目前云计算蓬勃发展下提出的，云计算是通过网络按需提供动态伸缩的廉价计算服务将云学习具体应用于高校信息化教学中，不仅可以大大减轻高校对信息系统的建设、维护和升级的花费，而且可以减轻学校的教学管理成本，减轻学生和老师的购买终端设备的负担。这可以改善不同地区，不同学校教学不公平的现象。各级各类高校将教学资源放于云中心共享资源库中，有力的整合了各类高校的教学资源，减少了资源的重复建设，有利于学术交流，自主学习，和终身制学习。由于云学习可以冲破传统教学中对的教学环境、位置、时间的限制。因此，云学习在高校教学中的应用可以改进以往的教学方式，更好的以学生为中心，提高各层次学生学习的积极性和主动性，有效的促进个性化教学，对于目前高校提倡的开放式教学以及一体化教学都具有十分积极的作用。

四、展望

云学习的研究在目前还处于起步阶段，将云学习运用于高校信息教学在研究角度和研究的内容上都是创新。将云学习结合高校信息化教学，以高校老师和学生的教学活动为基础，运用云学习的低成本，资源丰富的优势，可以改进传统的教学的弊端，创造出新的教育教学模式，对今后教学形式和教学管理的发展和变革都具有积极的影响。

参考文献：

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[2]郑炜,王秀东,杨承云,杨琳.基于云计算的诺亚舟云学习系统设计及应用[J].2011,14:92-93

第13篇

关键词：教学质量；流域水文模型；水循环

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1673-291X（2014）07-0093-02

随着中国大学招生规模的日益扩大，如何提高大学教学质量已经成为高校教学研究的重要课题之一。课堂教学是大学教育的基本环节，它不仅是教师传授知识的主要形式，也是培养大学生思维方式的重要途径。大学课堂教学质量，直接关系到大学生综合素质的提高。笔者从事东北农业大学水文与水资源工程流域水文模型课程的教学工作已经两年，在讲授过程中积累了一些经验和认识。结合这两年的教学实践，在浅析水循环和预报技术的基础上，从保持教材的融合与更新、采取多样化的教学方法、充分利用现代教育技术、教师对教案的掌握、提高实验教学质量、教师与学生之间的交流、教学与科研相长等方面阐述对提高流域水文模型课程教学质量的体会。

（一）保持教材的融合与更新

教材管理工作与教学工作都围绕着同一个主题，就是培养社会主义建设德才兼备的合格人才。教材是教师教和学生学的主要凭借，是教师进行教学，搞好教书育人工作的具体依据，是学生获得系统知识、发展智力、提高思想品德觉悟的重要工具。在教学实践中，教材是知识的重要载体和媒介，对提高教学质量和培养学生的创新能力等具有重要意义。衡量一本教材质量的高低，首先要看其对实验教学有无针对性、适应性和实践性，能否启发学生的学习积极性和创造性，能否使学生在学习过程中感觉到所学内容看得见、摸得着，能否激发学生的学习兴趣，最大限度地调动他们的学习积极性和主动性。以流域水文模型课程为例，该课程目前缺乏一本系统完整而较新的教材，笔者以《流域水文模型》（谢平）为主，同时融合《分布式水文模型》（熊立华）、《分布式流域水文模型原理与实践》（贾仰文）、《水文模型》（徐宗学）及最近发表的关于水循环及水文模型相关的资料撰写教学内容，这样既能保证教学内容的完整性和系统性，同时也能保证教学内容的与时俱进，保持与社会发展需求的同步性。

（二）采取多样化的教学方法，激发学生主动学习的热情

在流域水文模型教学过程中采用多种教学方法相结合的方式，不同的内容采用不同的教学方法。对相对简单的基本概念和原理，主要采用传统板书和讲授的方式进行教学，便于学生跟随教师思路，理解掌握课程知识点。对于某些抽象的概念，仅仅依靠板书和讲授的方式是难以让学生理解掌握的，如产流机制、蓄水容量曲线、水箱结构等，则采取多媒体辅助教学进行相应的动画演示，实验图片分析等，给学生以直观的感受，这样使得非常抽象的概念变得十分具体而容易接受。课堂教学中，积极采用启发式、互动式教学。每一个知识点都应该由特定的问题引出，吸引学生的注意力的同时诱导其主动的思考。将教师主讲与课堂讨论紧密结合起来，并就每节课的重点难点布置相应的习题，增加学生学习的主观能动性，同时也加深学生对课堂知识的理解。设立学习联络邮箱，将每堂课的重点、难点、相应的思考题发送到联络邮箱里，利于学生在课下进行课程的预习、复习及自我检查。学习联络邮箱架起了教师和学生勾通的桥梁，鼓励学生多思考、多建议、多提问，增强学生敢想、敢问及敢于动手实践的信心和勇气。

（三）充分利用现代教育技术

要应用现代教育技术构建创造教育的新模式，我们首先要摆脱把信息技术设备仅仅作为一种播放工具，用来传授知识的观念，而要把它作为学生的认知工具，通过学生的参与，培养学生的创造思维，提高学生的创造能力[1～2]。现代教育技术在构建新型教学模式中扮演着重要的角色：利用多媒体信息集成技术，创设和展示有意义的情境，提高学生的求异和洞察能力。要使学生全身心投入学习活动，就必须让学生面临对他们个人有意义的或有关的问题。在制作流域水文模型的课件时利用大容量存储技术压缩课件，提供多样化的图和文档资源，利用图形化交互界面技术描述水文循环，为课堂建造良好的学习环境。利用信息组织结构的超链接连接技术，建造符合学生联想方式的超文本信息组织结构。建立水文模型的降雨径流模拟实验环境时，利用VB与Arcgis相结合形成动态演示模型，通过输入必要的调试参数，或者通过学生交互操作，进行模拟不同情况下的产流与汇流机制实验，进行分析比较，学习科学探究的能力。

（四）提高对教案的熟悉程度

课堂教学是教育教学中普遍使用的一种手段，它是教师给学生传授知识和技能的全过程，它主要包括教师讲解，学生问答，教学活动以及教学过程中使用的所有教具，这就需要教师仔细认真地备课，设计好每一节课的具体流程和安排。教案是教师备课工作的最后一个环节[3]。撰写完教案后，课堂教学便有“案”可依，教学质量的提高便有了前提保证。但教学质量的提高关键在于如何借助教案将教学内容通俗易懂而又生动地传授给学生，充实丰富学生的知识和启迪学生的思维，实现教学目的。在这一过程中，教师对教案的熟悉程度发挥着重要作用。如在讲授流域水文模型中如何描述降雨的空间分布，坡面汇流的计算方法（如单位线法、地貌单位线法和数值计算法等）时，由于以前做博士论文及科研项目一直在做这方面因此十分的熟悉，因此课堂讲授时可以把基本问题的由来及发展趋势讲解的非常透彻，可以直接面对学生讲解，从学生的眼神中了解学生的接受程度，及时调整讲授速度和处理学生注意力不集中等问题。另外，在讲解一些难于理解的复杂问题比如坡面汇流和河道汇流的时，由于对教案的熟悉，可以根据学生的理解程度，进行深入浅出的讲解，适当地多绘制一些图形和公式解释，从而高效地提高每一节课的教学质量。

（五）提高实验教学质量

如何加强实验教学管理，确保教学质量，培养创新型人才，是值得我们认真思考的问题[4]。为了加强实验教学质量，首先是学生技能的培养，必须通过学生自身的实践，让学生有更多机会进行实际操作，这是培养技能的关键，以往实验课都是教师先讲解实验的原理、方法、步骤，然后学生模仿操作，这样会导致学生实际独立操作的时间减少，更重要的是不利于学生思考能力的培养。为此我们把实验项目分为三类：一类是基本模块程序（比如面雨量计算、河道汇流、坡面汇流）编制，课前交代给学生，然后上机学生进行编程实现，我在一般协助，学生做答后，根据学生的完成情况我再进行讲解，第一类是模块组合，根据我讲解水文模型的构建原则，之后学生根据我的设计思路，组装水文模型。第三类启发式实验，是我与学生一起编程，互相启发和互相借鉴，共同设计水文模型，并编制水文模型的计算程序。在实验教学中注意培养学生的观测能力和思维能力，以提高学生动手操作能力，编程能力，Excel绘图能力，及利用水文模型解决问题能力。

（六）注重与学生的沟通

沟通是一门艺术。一次成功的沟通，就是一次成功的教育。教育的问题在很大程度上是沟通的问题。教育中如果缺乏沟通，则学生的“心事”教师永远也猜不明白，而教师的“柔情”学生永远不懂。双方都互相埋怨并都在苦恼中，教师失望，学生伤心。其实，“通”则“不痛”，“痛”则“不通”。通过沟通，让教师走进学生的心灵世界，也让学生真正理解教师。通过沟通，才能彻底拆除妨碍情感交流的墙，才能形成良好的教育网络，才能促进教育目标的顺利实现。在讲授流域水文模型第一节时，笔者首先从地球上的水循环讲起，并同时与学生相互沟通，进行引导，使他们能参与进来，就每一部分水循环的情况进行描述，之后询问学生描述每一部分水运动可以用什么模型进行描述，这样使学生对水循环及这门课程有一个初步的了解。进而在讲解每一水文模型时，都从水循环讲起，不断与他们沟通，最后使学生对水文模型的认识达到设计水文模型的程度。模型讲解完之后与学生探讨本节课讲授的水文模型可以做一些什么，优势在哪里，培养他们的科研能力。在与学生的不断讨论之中，一些在课堂上不善于发言、比较羞涩的学生，渐渐融入课堂中。

（七）教学与科研相长

教师要具有以教学传授知识、以科研创新知识的本领，尤其是在高校从事专业课教学的老师。教学和科研的关系是辨证统一、互相促进的，教学工作常常会激发科研的热情，教学中会发现一些不清楚的东西，课后就会去研究它。我的一些新的想法有很多就是在讲流域水文模型课中突然激发出来的；而科学研究的成就又能促进教学水平的提高，不断地把新的研究成果和思路贯彻到教学中，这样即使常年讲一门课也能做到常讲常新。

参考文献：

[1] 孟祥增.现代教育技术[M].济南：山东人民出版社，2003.

[2] 周晓霞.多媒体技术在分析化学教学中的运用[J].教育与职业，2013，（18）：148-149.

第14篇

【关键词】职业能力培养 物联网课程 开发

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）29-0006-02

一 物联网课程研究进展及存在的不足

2009年，物联网热浪席卷中国，在“两化融合”和“感知中国”的国家战略背景下，物联网发展受到高度关注，物联网新业态的发展为物流、制造业、服务业注入了新的活力。2010年年初，教育部下达了高校设置物联网专业申报通知，众多高校争相申报。物联网被称为继计算机、互联网之后，全球信息产业的第三次浪潮，是典型的多学科交叉的综合研究，主要涉及计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多领域与专业。与物联网应用相关的专业、建筑电气与智能化、土木工程、交通运输与物流、节能与环保等，均可考虑开设公共、必修、选修课。美国咨询研究机构Forrester预测，到2020年，全球物物互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到30∶1；到2035年前后，传感网终端将达到数千亿个；到2050年，传感器将在生活中无处不在。但在当前诸多高校物联网专业教学过程中，以演示为主，学生自己动手的机会非常少，当前除了师资等软实力外，物联网硬件几乎是从零开始。

美、德、韩等国率先发起了以职业能力培养为核心的物联网专业设置、课程体系的改革、创新与探索，主要表现在课程目标上由关注岗位技能训练转向职业能力培养，课程内容上寻求职业性与学术性在更高水平上的整合，课程结构上彰显模块化课程的开放性、灵活性，课程评价上建立在实验重构性、多元整合性等评价体系上。我国在20世纪90年代曾提出以能力为本位的职业教育理念。目前，国家已明确要求职业教育要“坚持以就业为导向，深化职业教育教学改革”。在新型的物联网课题开发中，以职业能力培养为重点，构建新的物联网相关专业设置与课程开发、教学评价体系，创新人才培养方式，深化校企合作，加快工学结合，寻找市场需求与职业教育的结合点。

物联网课程研究存在的不足之处有：（1）各研究机构与物联网技术的发展为物联网课程开发提供了理论基础和技术保障，但是实践应用有限。（2）大部分高校，特别是高职院校尚未开设物联网课程，且未能科学地理解物联网课程与职业能力培养的内涵，对新兴的技术在相关专业学生职业能力的培养方案中没有科学而系统的整合。（3）与计算机网络、物流、电子商务等有关的课程体系建设还不能适应新形势下职业能力培养的要求，缺乏物联网新兴技术的实训教学体系。（4）在已有的物联网相关课程的建设中，理论性占了主导地位，没有形成一个如ERP等教学一样的沙盘式教学体系，以应对职业能力培养的更高要求。（5）忽视实训与专业课相互渗透对学生职业能力培养的作用。

二 物联网课程开发与建设的重要意义

物联网相关新专业以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》为指南，以物理信息混合网络化系统为载体，围绕“网络化信息感知”、“网络化信息传输”、“网络化信息服务与安全”、“网络化资源优化”四个主要研究方向，紧密结合国民经济发展与国防建设的重大需求与发展战略，整合高校及国内外合作团队的优势资源，建立多学科交叉的物联网专业，实现以工学结合为一体的物联网课程体系建设，促进教学信息化的发展，并推动相关专业与学科群体的跨越式发展。

1.物联网是一个新兴的专业体系与课程体系，急需形成一种创新的教学理论和实践体系

物联网相关课程是一系列操作技能要求较高的课程，我们要在教学中形成一种新型的虚拟化现代操作的教学方法和手段，把实验室建设和实训发展为可控的行为，形成系统的教学理论和教学手段。

2.物联网课程是一个对科学、技术进行普适性教育的产物，课程的开发将有效促进学科与专业的建设

物联网课程是一种全新的、可即时信息化程度较高的计算机教学模式，借助虚拟化技术、虚拟现实技术和沙盒技术构成一个新的教学系统环境，目的是在推动职业能力培养的同时，对新兴技术进行普适性推广。

3.建立一个融合的虚拟化物联网课程体系，促进职业能力培养和教学体系建设

以传统计算机网络教学和虚拟化技术特色为基础，以职业能力培养为导向，根据不同的专业的信息化教学内容需求建立各种物联网相关教学模型，构建一种长效、可持续发展机制和学科体系，建立健全新兴技术与课程教学和职业能力培养引导机制。

4.以物联网新技术为导向，促进教师教学和学生学习理念的变革

物联网是一种物物相连的网络，它的有效应用将会使我们的物质生活品质得到提高，我们以此为契机，提出师生的信息化技术对生活影响的导引模式，形成理论与现实生活为主导的教学模式，实现教学方法与理念的实质性变革。

5.绿色与环保双赢

物联网在发展与应用中注入绿色与环境、低碳的概念，要在课程的开发中以物流、生活物品等应用为导向，注重技术发展的同时，注重社会服务功能与社会责任的建设，实现绿色教学模式，使学生在学习技术的同时重构绿色社会环境。

三 物联网课程开发与建设的目标

物联网课程研究的总体目标是：以职业能力培养为目标，研究物联网课程教学中的虚拟化实现和应用方法，创造性地构建出一套可操作的课程沙盘式教学体系；建立一支学术水平高、创新能力强的研究人员和教师队伍，培养一批具有较强操作能力、理论基础扎实的专业人才。

形成物联网课程与虚拟化现实教学系统的体系结构，动态构建、高效应用基于网络传感、感知的教学模式，工学结合，发展创新性实验教学体系；研究基于职业能力培养的传感技术与职业能力培养异构驱动型理论与方法，实现从传统教学模式到新型可操作虚拟化现实教学体系的构建；以职业能力培养为目标，形成一个崭新的虚拟化物联网课程教学学科体系。形成操作性较强的物联网课程虚拟化现实操作教学体系和管理模式。

四 物联网课程开发与建设的体系构建

1.以职业能力培养为主导的物联网新学科教学体系建设

以职业能力培养为主线，以物联网课程教学与操作技能培养为目标，围绕物联网课程虚拟化教学和管理体系进行研究，动态构建体系透明、软硬件一体化的虚拟化教学模型和体系。

2.科学建立职业能力内涵培养机制，确立物联网课程教学综合职业能力培养目标

坚持综合职业能力培养的关键是要全面、科学地掌握综合职业能力的具体内涵，并在此基础上形成正确的职业能力教育观，有效地促进学生综合职业能力的形成与发展。

3.动态建立基于分布式计算资源的物联网计算环境，形成虚拟化现实教学体系与学科体系

在物联网课程教学中实现虚拟网元系统在虚拟环境中像物理设备一样在网络中进行联机，并在物理环境中进行物联网实体的异构应用。

4.物联网创新实验系统与多实验例程环境构建

物联网教学环境集成了多种传感器模型以及多种无线组网模式，可实现多种物联网构架，面向各专业教学及创新应用，提供多实验例程模型，使学生熟悉和掌握物联网的构成及实际应用。

5.物联网实验资源环境建设

物联网课程教学环境包括微型无线传感器、通用传感器及被控对象、嵌入式网关、GPRS网络设备、蓝牙、低功耗WiFi和其他配套设备。软件资源包括无线传感器网络软件、嵌入式网关软件、PC数据管理与分析软件，实验资源包括基于控制器的基础实验、传感器信息采集实验、无线信号收发实验、ZigBee/GPRS/WiFi/蓝牙等网络通讯实验及组件控制实验等。在系列资源学习环境中，通过不同传感器的特性、不同网络的组成形式，开发出更多实用性强的物联网应用模式。

6.分层设计教学模式

根据物联网的感知层、网络层、应用层三层特征，构建出一个层次式的教学模式，以实验平台建设方案为核心，依据物联网网络层次分别展开软硬件科研与教学及面向市场需求的各项内容教学。对于物联网感知层的教学，提供了多种射频识别和传感器节点与路由器网络等硬件和数据采集控制软件等资源。物联网网络层教学，提供了功能强大的以ARM等处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到物联网网络中心服务器数据库和互联网；平台网络监控软件，可以在PC上直观方便地完成对各种网络的监控、数据库管理、网络维护和拓扑/曲线显示，并且具有无线网络状态监控等多种高级网络监控功能。物联网应用层的教学开发，用户可以使用实验平台提供的感知层、网络层部件，像搭建积木一样，构建不同的应用系统，实现智能交通、智慧城市、智慧农业、智能家居等应用。

7.物联网课程教学技术差异化的发展与技术均化策略

各个高校物联网教学资源、师资能力、教材开发等存在着较大的差异，且教学技术发展不平衡，这对人才培养造成了极大的障碍。在教学环境中对技术差异化的发展与技术均化策略进行研究，打破学科、专业，以及学校间的壁垒，形成均等化策略，对促进物联网课程的发展有着至关重要的作用。

8.物联网教学生态环境构建

物联网是一门跨众多学科与专业的技术性课程，我们应在教学的发展中形成一个良性的交叉科学融合的教学环境，使物联网技术融合到各学科中去，也使各学科知识融合到物联网课程中来，建立融合性、标准化为一体的课程模式，形成良性的学科生态环境。

五 结束语

建立一个多模的物联网教学模式，让物联网真正成为服务区域经济发展的驱动力。物联网课程教学体系是推进区域经济人才培养，以及实现制造业、物流业、商业、零售业等联动发展的有效途径。虚拟化现实教学体系的建立是物联网课程开发与职业能力培养的又一途径。高校物联网教学资源、师资能力、教材开发等技术差异化的发展与技术均化策略的形成将对促进物联网课程的发展有着至关重要的作用。物联网教学生态环境构建以及标准化课程模式建设势在必行。

以物联网课程虚拟化教学体系促进高校学生职业能力的培养，形成新的学科体系，发展教学技术差异化与技术均化策略，设计分层教学模式，建立物联网教学的生态环境。提出虚拟化物联网课程教学的职业能力培养理论，设计分层教学模式；提出了动态建立基于分布式计算资源的物联网计算环境，以网络织化形式建立教学体系结构；提出沙盘式物联网课程教学体系与机制的建立，打破传统职业能力培养模式，创造性地建立规模化实训模式；物联网教学生态环境的建立，是对传统教学观念、方法的挑战，突破了学科与专业独立建设的壁垒，建立融合性、标准化为一体的课程模式，形成良性的学科生态环境。

参考文献

[1]柯强.物联网专业课程建设探讨[J].物联网技术，2012（1）：80～85

[2]曾文波.浅谈物联网相关专业中通信技术类课程建设[J].物联网技术，2013（3）：78～80

[3]赵雨境.以“三线并重”为核心的物联网应用技术专业课程体系研究[J].学园（教育科研），2013（1）：12～14

第15篇

中图分类号：G420文献标识码：A文章编号：1674-4853（2013）03-0104-05

计算机理论教学的内容偏重基础性、理论性知识，不同于许多计算机课程的实用性，学生认为该课程对专业的学习无用，且又难学，影响了积极性。例如离散数学的内容广泛知识点还比较分散，包括多个有一定关联的分支，学生在学习时疲于应付各种概念定义，难以消化理解，更难以自学和提高。

其实之所以被称为计算机专业基础课，是因为离散数学在数据结构与算法分析、操作系统、数据库、网络与分布式计算、计算机图形学、人工智能自动机、人机交互等许许多多的方面都得到了广泛的应用。[1]这更要求学生学好它为后续学习打好基础，所以需要针对离散数学的特性进行分析，然后在教学内容和模式上依据多年的教学经验进行教学改革，希望能够使得同学更好得接受和掌握离散数学的思想和学习方法，提高教学效果。

一、离散数学的特点

“离散数学”是计算机相关专业的专业基础课程，课程概念繁多、理论性强、抽象深奥，学生学习兴趣不高、难以入门和巩固，教学效果不很理想。所以在“离散数学”教学中重点应该是帮助学生完成“从理论到实际”的转变，使学生逐步掌握理论过渡到应用的方法过程；培养学生抽象思维能力、逻辑推理能力、归纳构造能力和实践创新能力。在开始的概论里，可以用一首自编的诗来概括离散的特征：

数学当作语文念，定理定义随处见；

传统概念重新建，应用模型很关键。

以下具体分析离散数学的一些特点、难点。

（一）概念和定理多且前后衔接紧密

每章节的内容都是建立在全新的概念之上，然后推理演绎出新的概念和定理等，接着就是这些定义定理的直接应用。经常概念就是定理，或者性质，甚至概念就是运算法则，所以掌握、理解和运用这些概念和定理是学好这门课的关键。要特别注意概念之间的联系，概念也要和定理、性质联系起来理解，再结合各种题型和数学模型来记忆。

（二）方法性强

离散数学要求的抽象思维和构造能力较高。通过对它的学习，能大大提高我们本身的逻辑推理能力、抽象构造能力和形式化思维能力，从而今后在学习任何一门计算机科学的专业主干课程时，都不会遇上任何思维理解上的困难。离散数学的证明题多，不同的题型会需要不同的证明方法（如直接证明法、反证法、归纳法、构造性证明法），同一个题也可能有几种方法。特殊的题型有特殊的对应方法模型，必须专门强化记忆。

（三）入门难，概念的前后关联强

由于是全新的概念或定义，且本身又非常抽象，初学者往往不能在脑海中建立起它们与现实世界中客观事物的联系，初学者不容易进入学习状态。因此一开始必须准确、全面、完整地记住并理解所有的定义和定理。最好和已有的知识结构建立联系，这样才可能更好适应抽象的连绵不断的概念，并为后续循序渐进的学习打下良好的基础。例如，通过与学生已经熟练掌握的中学数学的比较来进一步分析离散数学的特点。其实中学学习的数学归纳法、排列组合就是典型的离散数学问题。然后进一步利用“面积证明勾股定理“的过程和“着色原理证明世界上任取6人必然有3人相互认识或者不认识“两问题进行比较分析，它们共同点都是题目抽象且给出的条件少，通过巧妙借用构造特殊的图形来完成证明；不同点是勾股定理证明是利用计算面积相等来完成，而后者是利用“着色模型“加上“鸽巢原理“再结合图形空间结构关系来完成，总结出的区别是离散数学的问题一般和图形的大小、长短、面积等数值无关，侧重于考察问题关联、变化、约束等内在逻辑关系。

（四）符号、图形多

离散数学的经典内容包括命题逻辑、谓词逻辑、集合、关系、代数系统、图论等方面的基本知识。每章的概念、定理、证明、推导、解题等全部环节都需要用符号、中英文名词术语等来表示，或者借助图形来介绍说明。所以离散数学比其他课程要多花时间来记忆各种字符、符号、图形，弄清楚其内在关系和演绎过程。例如集合、笛卡尔积、关系、关系闭包、等价关系、划分等一系列的概念是一层层叠加起来的，后面的概念都是建立在前面概念基础上的，必须弄清楚其来龙去脉，否则你直接说划分是说不清楚的。当然借助对各种符号、图形的理解也是有利于对概念的记忆。离散数学除了教给学生离散数学知识以外，更重要的是通过严格的训练，逐步实现学生思维方式的数学化、符号化、计算机化。对于符号的掌握是非常重要的，因为全部的问题最后都是可以通过符号输入指挥计算机来解决的。

（五）题型众多且解题方法奇特

学数学就要做题目，学习不仅限于学习数学知识，更重要的还在于学习思维方法和解决问题的能力。数学的题目数量自然是非常多的，但题目的种类却很有限。尤其是在命题证明的过程中，最重要的是要掌握证明的思路和方法，要善于总结和归纳，仔细体会题目类型和解题套路。例如在命题逻辑中判断推理是否正确有真值表法、直接证法、间接证法或反证法等，需要多作练习，才可以较快地领悟其本质，能够看出它所属的类型及关联的知识点，找到对应的模型，就不难选用正确的解决方法。例如前缀码问题对应的就是最优树模型，通过不断积累模型来扩展解题思路。同时在记忆模型的基础上通过相应的思维训练提高思维变通性，进而提高解决问题的能力。

（六）章节内容差异大且解题思路难寻

集合、关系、逻辑、图论和代数系统各章节自成体系，各部分内容差异很大，从概念到定理到解题方法大不相同。特别是离散数学证明题的方法性是很强的，如果知道一道题属于哪个章节，该用什么知识点和方法，那离答案就不远了。因此在平时的学习中，要勤于思考，善于总结，在离散数学学习的过程里对概念的理解是重中之重。当题目很抽象，不能够很明确找到对应概念的时候，一些常规的解题思路也是需要强化给学生的，下面介绍几种方法。

1.尝试法。这是被运用比较广泛的启发法，使用所有你想到的操作手法，尝试着看看能不能得到有用的结论或者边界点、特例等，尽量离答案近一点，通过穷举各种允许或不允许的可能性来寻找那些关键的性质。穷举法也是本办法的一个特例，穷举法不一定就是最笨的办法。

2.结论分析法。结论往往蕴含着丰富的条件，譬如对什么样的解才是满足题意的解的约束。借助结论中蕴含的内容，可以为题目提供更多信息量和缩小思考范围。

3.缩放条件法（如删除、增加、改变条件）。有时候通过调整题目的条件，我们往往迅速能够发现条件和结论之间是如何联系的。通过扭曲问题的内部结构，我们能发现原本结构里面重要的东西。

4.抽象具体法。求解一个抽象的题目先解决一个类似的具体题目，或者由具体到抽象。将问题泛化，并求解这个泛化后的问题。类似的题目也许有类似的结构，类似的性质，类似的解决方案。通过考察或回忆一个类似的题目是如何解决的，也许就能够借用一些重要的点子。

5.对立面法或反证法。实在没有办法了，还可以列出所有可能跟问题有关的概念、定理或性质，来寻找和题目的联系，发现思路，这是一种经常被使用的方法。

通过以上五个方面的特点分析和一些经验对策的介绍，已经可以说明离散数学的教学难点和需要改进加强的环节。在教学中还可以进一步总结突出离散数学，其可以被看作是数学的前传、是符号的语言，与一般的数学学习方法大不相同。

二、教学内容改革和模式变化

离散数学的教学目标重点是为进一步学习其他计算机课程打基础，培养学生计算机模式的思维推理能力，提高学生利用数学知识和模型解决实际问题的能力。所有这些需要优化理论教学，重视实践性教学环节，强调培养学生养成形式化思维和解决问题能力，使得学生在学习其他计算机应用课程时，遇上困难知道如何去理解问题、归纳推理、寻求解决方法。要以教师为主导来组织、引导学生的学习，特别是培养学生的学习兴趣和自主学习能力。所以教学内容应该更丰富、媒体形式更多样、手段更科学、理念更先进，模式更新颖。例如网络教学、多媒体教学、启发式教学、发现式教学、案例教学、游戏式教学等。

要达到上述要求，就需要拓展教学内容和空间，加强与后续专业课程的联系与衔接。多结合实践案例和游戏模型来提高兴趣，多留些趣味、应用型的思考题，“积小错为大错、以游戏换经验”，因为游戏多是有数学模型的，通过思考题来发现问题，积累分析解题的经验，此外还需要突出重点，强调特点。由于补充了大量课外内容，所以在教学课时不够的情况下可以舍弃一些次要内容以保障重点内容的教学质量，并且对简单点的内容安排自学不做重点考核，这样也可以提高自主学习能力。

（一）教学内容的组织和更新

离散数学教学内容比较“散”，而且难。讲课时尽可能结合一些实际问题，特别是与计算机有关的问题，突出重点，强调前后联系和概念关联性。这样既提高了学生的学习兴趣，又使得学生更好地体会离散数学对研究计算机科学的重要性。例如图论和集合论为数据结构和数据表示理论奠定了数学基础，也为许多问题从算法角度如何加以解决提供了进行抽象和描述的重要方法。在讲解图论中通路与回路概念时，给出它们在研究操作系统是否存在死锁，自动机的初始状态和结束状态是否可达，程序设计语言中一个过程是否递归等方面的应用。数理逻辑是研究推理的学科，在人工智能、数据库理论等的研究中有着重要的应用。激发学生学习的积极性，进一步加强学生理论联系实际的能力。

在组织教学内容时注重离散数学与前后的计算机课程结合。即在课堂讲解时，尽可能多地介绍离散数学与相关课程的衔接，让学生清楚地认识到离散数学不是一门普通的公共数学课。例如，在数理逻辑部分讲解命题联结词时，考虑到学生在先修课数字逻辑中动手设计过逻辑电路图，以此为切入点进行类比讲解。在集合论部分讲解二元关系时，以后续选修课数字图像处理中的二维直方图为例进行讲解。在图论部分讲解最小生成树、最短路径时，讲清该知识点与后续必修课数据结构中相关知识点的关联性。还可以介绍学科前沿的最新动态，直接体会课程的“实用性”，激发科研热情、提高自主学习的兴趣。

教学内容革新方面特别要注重与实际应用或可动手操作的相关实例的结合。包括各种游戏、案例、实际应用等，可以作为介绍概念时的引例或参照物，也可以作为课后趣味题、应用题、拓展题。还可以穿插结合心理学、人生观、价值观、挫折教育等方面的生活励志故事，拓展教学内容和教学思路，开拓学生视野，增强他们理解、推理能力和参与社会实践能力。同时考虑到学生基础、学时限制等，适当降低传统理论教学内容的难度，侧重于基本概念、原理的应用。为保持课程教学体系的完整性，偏难的理论性内容选讲、少讲或简单介绍，适当增加与计算机应用密切相关的实践上机学时，对学生较感兴趣或应用性较强的内容增设课外实践环节，以兴趣小组的形式延续课堂教学内容。（见表1）

（二）教学模式的选择

教学模式是教学活动的基本结构，科学合理地选择教学模式有助于优化教学过程、提高教学质量，常常能起到事半功倍的教学效果。

范例教学模式是指遵循人的认知规律，从个别到一般、从具体到抽象，从范例分析入手，逐步提炼、归纳和总结。例如通过几个有趣的例子分别展示课程的4大模块，即以“理发师悖论”为例引导出集合论模块；以“警察断案”为例引导出数理逻辑模块；以“七桥问题”为例引导出图论模块；以“布尔逻辑电路”为例引导出代数系统模块。但是仅仅请学生根据常识知识给出答案还不够，还要通过这些例子生动地介绍离散数学的实际应用，激发学生学习兴趣，然后才引出主题。并且在后续讲解中保持类似的教学模式，利用上表里列举的各种游戏、案例、实际应用、趣味数学和编程题目来讲述一些知识难点，避免了一般理论性介绍的枯燥，能充分调动学生的学习积极性。

1.启发式模式。以问题解决为中心，设定情境、提出问题，然后组织学生猜想或做出假设性的解释，进而验证并总结规律。例如，以“一笔画”为出发点，启发学生思考其特点，进一步总结出欧拉图的定义和性质；在代数系统部分，以小学的加减乘除法为出发点，启发学生思考这些运算的异同，从而引申出代数系统的一般性基本概念；以“九连环”游戏的重复操作过程来比拟对二叉树的遍历等等。用一个具体可见的模型或者问题来说明抽象复杂的新概念，这样学生易于接受，并且不会因为一下子迷惑而产生抵触情绪。

2.上机实践模式。拓展编程，提高设计实践能力和兴趣。例如编写程序对集合进行定义和操作，求两个集合的交集，或求两个集合的笛卡尔乘积；“八皇后”问题的程序设计，或者用做好的“八皇后”程序来分析其内部数据结构和算法；结合参加数学建模或ACM竞赛，这样同学们就更重视了。

还可以演示某些手机在拍照的同时将GPS信息记录的过程，通过这个过程来介绍数字水印、MD5、GPS和电子证据等计算机相关理论知识。然后利用计算机、数码相机以及相关软件进行模拟实验验证该过程。并且通过实验课让学生动手来制作数码照片的数字水印、计算MD5值，利用数字隐藏软件在数码照片里隐藏数字信息。这一系列实验即结合应用了信息安全技术，又增加了对电子证据证明力的理解。这样的教学实验过程简单易懂又灵活多变，最主要是通过简单的操作却能够马上看见复杂的操作结果，又能够帮助理解抽象的理论知识。这样的的教学手段更能够激发学生的学习热情，进而增强学生解决实际问题的能力。

3.换位教学模式，可以让学生备课、讲课和点评，产生新鲜感和责任感，体会老师工作辛劳。通过换位可以站在对方的角度思考，体验对方的想法，产生互动、共鸣。学生参与备课，在查阅材料的过程中去理解、深化内涵，拓宽外延，体验“再发现”过程；分组备课、制作课件、讲课，鼓励各种新想法及创意，培养学生动手能力和团队协作精神；同学间的补充、点评和考核，让学生在实践中吸取经验教训，更容易发现自己平时易忽视易错的知识点；老师也可以站在学生的角度思考如何讲解让学生更容易接受，最后通过点评和总结起到画龙点睛的作用。另外给敢于表现的学生加分鼓励，因为“十次说教不如一次表扬，十次表扬不如一次成功。”对这种形式的换位，可以加深学生对所学知识的理解，而且可以激发学生的学习兴趣，更能培养和锻炼学生的独立思考能力、语言表达能力，成为学习的主人。营造一种人人参与的氛围，还能活跃课堂气氛、拉近老师和学生的距离，有利于培养学生综合运用知识和解决问题的能力。

构建多维、多层、多方位教学手段，将课堂讲授、专题讨论、上机实习、课外自学等有机结合，鼓励学生真正成为学习的主体。同时，打破一考定胜负的传统考核机制，综合考察学生在各种教学形式中的表现，课程考核采用总成绩=笔试（50%）+平时成绩（20%）+上机实践（20%）+创新能力（10%）的形式，打造多维教学模式和评价体系。

三、总结

计算机科学的理论教学抽象程度高，需要进一步探索课程的教学改革，合理组织教学内容、有效选择教学模式、高效运用教学手段、适当增加实践环节，达到满意的教学效果。以提高学生自主学习的兴趣、培养学生自主学习的能力为突破口，进行教学革新，对学生后续课程的学习具有较强的现实意义。

另外，也要提高对教师的要求，教师不仅要有较深厚的计算机专业理论基础，能把离散数学等基础专业理论课程和其他课程结合，合纵连横，讲深讲透，还要精心准备、收集选择好的教学案例和素材，结合合适的教学方法和教学规律，有针对性选用启发式教学方式。我院计算机专业自实施离散数学教学改革以来，以培养学生实践动手能力和抽象思维推理能力为目标，教学内容的更新和多种教学模式激发了学生的学习热情，增强了学生学习的主动性和解决实际问题的能力。