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基于VARK模型的中职计算机辅助教学系统设计与实

作者2019-04-02 09:46未知
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
20 世纪 50 年代,计算机辅助教学在美国产生。近些年,在计算机技术迅猛发展的带动下,计算机辅助教学范围也随之拓展。进入二十一世纪后,计算机网络技术更是获得飞速发展,在国内外各行各业得到广泛应用。以教育教学领域为例,计算机网络技术在计算机辅助教学中的应用随处可见,传统意义上的计算机辅助教学逐渐演化成计算机在线辅助教学。国内很多高等院校各种专业在线辅助教学系统如雨后春笋般相继建立、发展、壮大。在计算机辅助教学中应用计算机互联网是应用相对比较广泛的一项技术。
时下,在中职学校计算机辅助教学设计中,基于网络的计算机辅助教学系统应用效果尤为显著。它可以有效改变传统计算机辅助教学手段不足的状况,确保学生能够自主学习计算机知识,既能实现中职计算机现代信息化辅助教学,又能提升中职学生在计算机学习方面的自主性,使其更好地发挥积极作用。本课题将对此做具体的分析与研究。我国将会有越来越多的职业院校通过技术改进与创新传统教学,确保互联网教学辅助系统与当前教学过程相融合。计算机在线辅助教学的应用在当前已经成为必然发展趋势,而计算机在线辅助教学也逐渐变成课堂外的另一课堂。在计算机互联网技术逐渐成熟与发展大背景下,互联网技术更好实践与验证了大量现代化教学理论,它采用学生自身感官知觉收集知识信息。当前具有代表性的 ILS与 VARK 就是比较实用的两种感知学派风格分类方法。此类教学理论将更好地服务
于计算机在线辅助教学的实际应用。近些年产生的更为精细化的互联网 CAI 系统,对课程实际特点展开恶劣细致化分析,进一步深度反馈并解决了将学生学习和教师教学中存在的问题,通过互联网计算机,在线辅助教学有效结合课程深度和 CAI系统。
《全国计算机等级考试一级教程-计算机基础及 MS OFFICE 应用》是中高职学生所学习的一门必修课程,该课程学习的主要目标在于对学生计算机基础应用能力进行培养,该课程具有较为广泛的知识涉及面积,其中包括计算机领域大量基础知识,该课程一方面要求学生必须学习理论性知识,另一方面还要求学生动手操作,以中等职业学校高一新生为例,计算机动手操作可以说是非常大的挑战性学习任务。中职学校高一新生来源于中考未能考上普通高中的学生。南通地区中考总分 740分,这些学生的中考成绩从无分数到近 600 分,存在很大的个体差异,计算机操作能力参差不齐。从根本上说,计算机基础课程存在较为抽象的理论内容,学生若想对所学内容加以理解,往往必须有实例作支撑,且计算机基础存在较多需要操作的内容,在有限时间内,教师很难对学生一对一教学。而计算机课程教学质量与通过计算机等级考试与否有着直接相关性,切实学校计算机课程尤为重要。由此,开发、设计一套网络辅助教学系统,将其在《全国计算机等级考试一级教程-计算机基础及MS OFFICE 应用》教学中有效应用,可谓迫在眉睫。
在中等职业学校计算机教学中,《全国计算机等级考试一级教程-计算机基础及MS OFFICE 应用》课程可以说是所有学生对计算机应用进行系统性学习的关键渠道,它通过互联网优势、现代化教学理论及计算机辅助教学系统相结合开发出来。其意义表现在以下几方面:⑴将良好系统提供给学生,学生在日常学习中,主要是由教师向学生灌输相关知识,课后难以有相关系统帮助学生练习与复习巩固,及时消化与吸收教师所教内容。课后上机操作布置后,教师也不能很好地在线同步考核与检查,更难以切实量化学生课后学习效果。而创建系统后,计算机教师能够在该系统中测试学生计算机学习情况,检查学生学习。⑵减轻教师工作压力。因为这一系统能够标记学生错误之处,同时将正确解决方法提出来,对学生自主学习问题予以有效解决,同时也减轻了教师工作压力,一举两得。⑶为学生推导出科学的学习计划。学生在学习和复习过程中无法很好的把握课程要点和复习重点,把握不住自己的不足之处,该系统可以根据学生在单测试中出错的地方,分析出该生在本章节的薄弱处。通过分析这些以及还未很好掌握的知识点信息,产生一个学习计划。使得学生在复习的过程有的放矢,收到事半功倍的效果。⑷有利于培养学生的学习兴趣、树立信心。该系统的测试部分能对试题难度进行调节,当学生在第一次测试完后,建立一个测试结果信息,如果没有达到大纲的要求,则在下次该学生再次测试时,系统就会自动地降低难度。如果测试通过就会提示可以继续抽题,但是系统会自动增加难度。这样反复循环、循序渐进。有利于避免学生因为难以通过考试而放弃,或因为轻易通过而骄傲。⑸为学生和老师建立一个多方位的沟通平台。学生的“学”与教师的“教”,两者不可分割,为达到教与学之间的紧密联系,系统在多个模块为老师和学生建立了沟通渠道,学生可以对老师教学内容与老师进行沟通,也可以在自主学习模块根据自己碰到的问题与老师进行沟通,老师也可以通过查看学生的作业完成进度,以及学生的学习计划了解学生的学习状态,及时对学生进行辅导。开发一套体现现代教育理论,用现代计算机技术支持的 CAI 系统很大程度地解决了《全国计算机等级考试一级教程-计算机基础及 MS OFFICE 应用》课程中教与学的多面矛盾。
在国家大力推进信息化校园的背景下,中职计算机辅助教学系统克服了传统教学方式的弊端。不仅可以实现师生教育资源共享,也可以为中职学生能够根据自己的学习风格,自主化、个性化学习创造条件。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
国外具有较早的计算机在线辅助教学应用。美国在 20 世纪 50 年代就已经产生计算机在线辅助教学,20 世纪 60 年代产生 PLATO 系统,美国斯坦福大学随后将IBM1500 新型教学系统研制出来,20 世纪 90 年代,麻省理工大学将 ATHEAN 开发出来,由此计算机在线辅助教学互联网化时代出现。到目前为止,互联网化教学系统如雨后春笋般地产生。美国与欧洲国家的在线辅助教学已经实现产业化。其中比较成功的就是美国的 PERSON ECOLLEGE 公司。该公司是世界领先的一家教育、技术成功交融,且成效卓越的知名企业。其提供个性化教学与学习环境,创建了全球可扩展、先进以及可靠安全的 SAAS 学习系统。并对互联网辅助学习系统应用的学生特点进行了充分分析。在线辅助教学系统运用极为成功。在此平台上,学生的各项能力迅速提升.首先,学生能够主动、高效学习;其次,学生实践管理能力与技能比较强;再次,可以提升学生互联网交流与沟通能力;第四,学生具有较好自律性;第五,学生自学能力比较强,存在较强思辨能力。依照以上特点,所开发的系统模块包括:①能够与学生、教师交流的系统;②能够与同等级学生合作联系;③方便连接数据库。
在美国的许多大学,有一个工具使用非常广泛,它就是 Etoolkit。Etoolkit 工具支持学生的分布式学习。在功能的实用性方面,Etoolkit 明显优于其它的工具,比如设置不同层级的学生的访问权限、获取有效的信息、根据学生的学习风格特点设计个性的学习计划、个别辅导、小组合作等模块。由美国 Blackboard 公司开发,以此工具为重要核心建立的 Blackboard 辅助教学管理系统,目前被认为是行业领先的以课程为主导的管理系统。目前该系统在全球的 60 多个国家近万所大学院校广泛使用,是该领域里到目前为止唯一的一个用户超过百万的辅助教学系统。该系统以课程为核心,包括四个独立模块:教学资源模块、在线交流模块、考试管理模块、系统功能模块。登录该系统时有学生、教师、系统管理员三种类型可供选择。以学生身份登录时,可以选择科目、制定科目学习计划、下载教学资料、在线浏览教学课件、上传作业、参加在线测试、查看测试成绩、可在交流讨论区和其他同学交流,也可以向老师请教。以教师身份登录时,可以上传教案、课件、试题、参考资料等,也可以和学生进行在线互动,还可以批阅作业、通过题库组卷、统计学生成绩、分析教学情况。系统管理员可以设计和完善辅助教学系统、查看系统管理日志等等。
2010 年,国内浙江大学等高等学府着手引进了 Blackboard 等教学管理系统,并投入应用。这些系统根据教与学本身固有的特点,并融入先进的计算机网络科学技术设计的系统。
1.2.2 国内研究现状
当前我国计算机辅助教学依旧在初级阶段徘徊,还没有形成应用广泛、成熟的系统。尽管如此,计算机辅助教学在国内仍有着迅猛的发展速度,越来越多的企业与高等院校合作开发设计计算机辅助教学开发,,并进一步发展完善。如中国深圳习习网络科技有限公司将“中国习网”开发出来,该系统是个性化教育网络系统。而Vclass 是中国北京师范大学所开发的一种网络教学系统,其创建基础为 Internet,该软件系统是以交互式多媒体网络通信为基础,服务于远程教学。在学科资源前提下,该课程教师依照教学大纲要求与计划,同时依照个人实际教学方式,将在线辅助教学课件制作出来,通过在线辅助教学中的相关应用,在网络教学中,利用该教学管理系统完成教学过程的整个过程,起到规范性、完整性的要求,从而保证了该教学管理系统的高效性。Vclass 网络教学系统由网上教学支持系统、网上教务管理系统、网上课程开发工具和网上教学资源管理系统四个子系统组成,是目前中职高专使用较为广泛的一个网上教学系统。
另一个著名的计算机辅助教学应用是清华大学网络学堂,它提供的主要功能有:
我的课程:该栏目主要列出了学生或教师在学段中各个学期的所学课程的链接及部分扩展课程的链接。在本学期所开设的课程当中,以教师身份登录时,教师可以看到自己所开设的课程情况和学生选修课程的情况,而学生则可以看到本学段所选课程的内容、数量和教师的情况。在教学和学习时,只要单击其中的某个课程链接,就可进入该课程的教学设计界面或学生学习界面,即教师的“教师工作室”或者是学生的“学生学习室”。教师工作室和学生学习室是最为主要的师生交流、学习、检测等网上教学活动的地点。当学生在一个阶段的所选课程考核达到要求后,系统负责选课的工作人员将会有信息显示,然后工作人员就可以将该生的课程选修信息、作业情况、考核成绩等信息导入网络学堂。
个人信息:在个人信息栏中,教师和同学均可以填写和完善在网络学堂教学空间中使用的一些个人信息如姓名,学习(教学)、工作简历、个人的联系方式等等。个人主页:网络学堂中还提供了教师和学生自己个性化的内容,如师生都可以开设自己的个人主页,用来交流和学习。
我的笔记本:用于教师和学生在教与学的过程中,随手记录本人的教学(学习)心得、体会、重要知识点等有用的但是容易遗忘的信息。
网上文件柜:用来作为教师备课、教学过程中存放临时文件的网上空间。
虚拟空间:用来存放师生学习过程中用到的各种参考资料和文件,是网络学堂为教师和同学提供的网上硬盘空间,用户可随时对自己在网络硬盘空间中的文件进行查看、上传、下载、转发、删除等。
默认设置:更改默认字体大小和默认语言,更改后永久有效。
进入二十一世纪,开源软件成了市场上的生力军,出现 Moodle、Sakai,Claroline等著名的开源网络教学系统,减轻了教师的负担,降低了开发的成本。目前,开源网络教学系统迅速占据了市场的一席之地,促使商业系统改善质量,降低价格,有力地促进了网络在线教学系统的发展,也为世界各国中高等学校引入教学系统,通过网络实施教学提供了机遇。在中国,Blackboard 已成功地为北京师范大学,南京大学,浙江大学,中山大学、华南师范大学等高校搭建了网络教学系统。Moodle系统在江苏高校及中等职业学校也有了广泛的应用。本系统即是基于 Moodle 系统来开发的。
基于对以上几个典型的计算机教学辅助系统的分析,计算机辅助教学其主要内容一般可以分为两种:一种是提供学习内容的:另一种是提供测试或者考试的。前一种很多是应用于高等教育的远程学习,学生通过这些系统进行学习,对系统中设置好的每一章节进行点击学习,一般为观看视频。学校通过系统内的学习记录检查学生学习的情况。这些系统无个性化设计,不能针对学生的个人特点进行学习安排。
学生学习也不能及时测试和巩固,任课老师很难通过该系统对学生学习状况进行跟踪。该系统现在很多大学都已经存在。另一种就是主要用于测试的计算机辅助教学。这种 CAI 系统实际上就是提供给学生一个无纸化的考试工具,简而言之就是一个题库让学生进行练习。这类系统现在已经有了很成熟的技术,应用也很广泛,很多大型的考试都开始使用。但是在当代教育理论越趋成熟的情况下,能不能将某种教育理论融入到现代的教育技术内,已成为现有教学辅助系统的主要问题。单纯的将教学辅助系统设计成为一个信息库,已经无法跟上时代的发展,无法满足各种不同需求。
中等职业教育中师生是一个非常庞大的队伍,学生的整体素质更是参差不齐,教师中真正的计算机科班毕业的相对较少,由其它专业改行的较多,更不要说计算机辅助教学的开发了。而企业开发的能够用于网上教学的系统也是鲜有提及。
1.3 本文主要研究内容与结构安排
将信息技术应用于现代教育教学中,进行课程的开发与整合是一种必然的发展趋势。随着“互联网+”时代的到来,在课堂教学之外开发一个计算机辅助教学系统,利用基于学生学习风格的远程教学、多媒体教学、在线测试与评价等信息化教学方式,提升学生的学习能力是我们值得探究的课题。也是中等职业学校教育教学推进的原动力。
本课题研究的目标是:在对传统的教学模式和现有的计算机辅助教学系统研究的基础上,根据建构主义理论和 VARK 学习风格理论,结合师生教与学的实际需求,利用互联网,开发一个集远程教学、多媒体教学、在线测试与评价一体的计算机辅助教学系统,满足师生教与学的需要,解决学生的学习、教师的备课、批阅作业及试卷的压力。促进教与学的数字化、信息化。
为了实现本课题的研究目标,主要研究内容如下:
1.研究传统的教学模式、计算机辅助教学的发展状况,分析计算机辅助教学在教与学的多媒体化、网络化、数字化、信息化的优缺点,明确计算机辅助教学系统开发所需的理论知识和软硬件资源,确定开发计算机辅助教学系统的工具、方法和流程;
2.设计计算机辅助教学系统的各个功能模块,理清模块间的逻辑关系,设计功能模块之间的接口;
3.设计计算机辅助教学系统的各个功能模块的开发流程,优化各模块的数据库的逻辑结构,尽量减少数据的冗余,做到数据的输入输出的操作简便;
4.实现各个模块的有机整合,做到界面的清晰、简洁、友好、易操作。进行多次系统测试、优化算法,使得系统的性能需求达到最优。
本文组织结构:
第一章 绪论。本章简要论述了论文的研究背景及意义,对国内外的计算机辅助教学系统的研究现状进行了分析,概括了论文的主要研究内容,并对论文的组织结构和章节安排进行了详细的说明。
第二章 理论与技术分析。本章主要介绍开发计算机辅助教学系统所需要的教育教学理论,计算机相关学科的理论基础和开发工具 Moodle 开源系统的研究。
第三章 中职计算机辅助教学系统需求分析与设计。本章主要介绍计算机辅助教学系统的需求分析,规划计算机辅助教学系统的整体结构和框架,并从宏观上论述各功能模块的整体规划与设计流程。
第四章 数据库设计及系统关键模块的实现。对计算机辅助教学系统的数据库设计进行分析,并对学生评价模块的 BP 神经网络的实现及在线测试模块的设计、抽取与显示试题模块进行分析。
第五章 系统测试及应用。本章主要介绍计算机辅助教学系统开发时模块的功能性测试;对系统的响应时间和并发能力进行非功能性测试。
第六章 结论与展望。本章主要介绍本课题的研究过程中取得的成绩,及对下一步的工作展望。
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