電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)對計(jì)算機(jī)教學(xué)改革的促進(jìn)與作用

摘要：本文介紹了我院在教學(xué)改革中引入電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)平臺作為教學(xué)手段的擴(kuò)充，充分體現(xiàn)了以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的現(xiàn)代教學(xué)理念。實(shí)踐表明，擴(kuò)大了課堂和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，學(xué)生的認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力得到了明顯的提高。

關(guān)鍵詞：認(rèn)知能力；創(chuàng)新能力；電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)；建構(gòu)主義

中圖分類號：G642文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

現(xiàn)代教育的目標(biāo)是培養(yǎng)具有認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)專門人才，傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能滿足要求，因此，必須在教學(xué)實(shí)踐中引入新的教學(xué)理念和方法。與此同時，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也帶動了教育信息化的發(fā)展，使得先進(jìn)的信息技術(shù)能與革新的教育理念和優(yōu)質(zhì)教學(xué)內(nèi)容相整合，產(chǎn)生更加適合高素質(zhì)人才能力培養(yǎng)的教學(xué)模式和效果。

1建構(gòu)主義理論與現(xiàn)行教學(xué)方法融合

現(xiàn)行教學(xué)方法以教師為中心，充分發(fā)揮了教師“授業(yè)”的作用，“授業(yè)”的依據(jù)是明確的教學(xué)目標(biāo)，但此模式?jīng)]有注重培養(yǎng)學(xué)生思考和探索的興趣與能力。建構(gòu)主義理論則側(cè)重于使學(xué)生主動完成意義建構(gòu)，教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者，學(xué)生的自主性和學(xué)習(xí)興趣能得到培養(yǎng)，但對于有重要意義的教學(xué)目標(biāo)及目標(biāo)指導(dǎo)者教師的作用沒有得到應(yīng)有的重視。探索將現(xiàn)行教學(xué)方法與建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論相結(jié)合，形成充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和確立學(xué)生的主體地位，培養(yǎng)認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力的現(xiàn)代教學(xué)理念。

計(jì)算機(jī)教學(xué)尤需注重能力培養(yǎng)。計(jì)算機(jī)知識更新快，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。如仍依傳統(tǒng)“填鴨”式教學(xué)，在有限的課時內(nèi)既要講授相對穩(wěn)定的基礎(chǔ)理論，又要講解新知識、新技術(shù)，是無法獲得良好的教學(xué)效果的。因此，教師在課堂教學(xué)時應(yīng)使學(xué)生掌握課程知識整體框架，并有選擇地講解重點(diǎn)和難點(diǎn)，然后引導(dǎo)學(xué)生利用計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)。

在教學(xué)理念上，要明確教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體地位；在教學(xué)方法上，要對傳統(tǒng)的教學(xué)手段進(jìn)行擴(kuò)充。將先進(jìn)的信息技術(shù)與教學(xué)內(nèi)容相整合，形成具有支撐環(huán)境、學(xué)習(xí)工具和系統(tǒng)管理的教學(xué)平臺，以及內(nèi)容豐富、便于使用和共建共享的教育資源庫。

現(xiàn)在正在興起的電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)(e-Learning)就是這種教學(xué)理念和方法的一種實(shí)踐。電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)成為學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)認(rèn)知和創(chuàng)新能力的平臺，它能最大限度突破課堂教學(xué)時空限制，將有限的課堂教學(xué)與自主和協(xié)同學(xué)習(xí)相結(jié)合，隨時隨地滿足師生的教學(xué)需求，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中

鞏固課堂教學(xué)效果、探究新的知識，自覺發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題，學(xué)習(xí)知識和培養(yǎng)自己能力。

2電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)

教學(xué)需求引發(fā)科學(xué)研究，科研成果促進(jìn)和反哺教學(xué)改革。我們研發(fā)的電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)是這種教學(xué)與科研互促的平臺，目的是為了培養(yǎng)具有認(rèn)知能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)專門人才。它為電子學(xué)習(xí)提供支持情景創(chuàng)設(shè)、信息整合、資源共享、交互協(xié)作的教學(xué)環(huán)境、工具、資源和管理，主要功能如下。

2.1網(wǎng)上電子學(xué)習(xí)平臺

電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)平臺包括與教學(xué)相關(guān)的綜合功能，多種學(xué)習(xí)方式有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生有意識地鍛煉自己的認(rèn)知能力，推動他們進(jìn)行更深更廣的研究。多種教學(xué)手段能讓教師更有效地進(jìn)行備課、上課、作業(yè)、答疑、評測、考試和管理，學(xué)生是相應(yīng)教學(xué)的實(shí)施對象。平臺如圖1所示。

2.2教育資源庫共建共享

教育資源庫能為學(xué)習(xí)者提供內(nèi)容豐富，數(shù)量龐大的學(xué)習(xí)資源，包括課堂教學(xué)錄像、課件、作業(yè)、試題、實(shí)驗(yàn)、案例等。除了課堂講授的主題知識外，資源庫還容納了相關(guān)知識以及師生上傳的資源。學(xué)習(xí)網(wǎng)站上的內(nèi)容還能實(shí)時或及時更新，便于師生對新知識、新技術(shù)的理解和運(yùn)用。

2.3豐富的協(xié)作交流手段

學(xué)習(xí)的過程也是討論和交流的過程，不同觀點(diǎn)的碰撞和辯論可以補(bǔ)充、修正和加深學(xué)生對問題的理解，并使學(xué)生能從多種角度看問題，有利于產(chǎn)生創(chuàng)新性思維。基于互聯(lián)網(wǎng)的電子學(xué)習(xí)平臺能為師生之間以及學(xué)生之間的互動溝通提供多種實(shí)時和非實(shí)時的交流手段，如聊天室、BBS、電子白板、網(wǎng)絡(luò)電臺、E-mail等。

相對于其他教學(xué)手段，電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)較充分地體現(xiàn)了教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的教育理念。在學(xué)習(xí)平臺上教師主要任務(wù)有兩個，其一，參與設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)和知識框架；其二，引導(dǎo)學(xué)生解答在學(xué)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題。學(xué)生則根據(jù)自身情況，在教師的指導(dǎo)下制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，選擇學(xué)習(xí)策略，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，評價(jià)學(xué)習(xí)結(jié)果，并據(jù)此對自己的學(xué)習(xí)過程進(jìn)行調(diào)整。這樣，以教師課堂教學(xué)為基礎(chǔ)，通過使用電子學(xué)習(xí)平臺，鞏固和擴(kuò)充學(xué)生課堂所學(xué)的知識、訓(xùn)練學(xué)生的認(rèn)知能力，開拓學(xué)生的視野，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新性思維。

3電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用

我們以“微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)”課程及其課程群(如圖2所示)為例來展示電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用情況。“微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)”是應(yīng)用微處理器和接口技術(shù)設(shè)計(jì)各種功能模塊、組成微機(jī)系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因此，在教學(xué)中不僅要對微處理器、接口技術(shù)和微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行介紹，還要注重它與課程群中其他課程的關(guān)聯(lián)，以便學(xué)生能對微機(jī)系統(tǒng)乃至各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)形成整體的認(rèn)識。該課程難點(diǎn)較多且不易理解，學(xué)生很容易產(chǎn)生畏難情緒；并且該課程又是一門實(shí)踐性、系統(tǒng)性強(qiáng)的課程。教學(xué)實(shí)踐和教學(xué)改革的需求促使我們研究開發(fā)并在計(jì)算機(jī)教學(xué)中全面引入電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

3.1教學(xué)環(huán)節(jié)

在教學(xué)環(huán)節(jié)上主要使用的是教學(xué)支撐環(huán)境和課程開發(fā)工具。教學(xué)支撐環(huán)境能為學(xué)生提供與現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)基本一致的情境，它是實(shí)際學(xué)習(xí)環(huán)境的仿真與擴(kuò)展。課程開發(fā)工具主要用于教師進(jìn)行課件制作等備課活動，以便提供圖文聲像并茂的網(wǎng)上課程；也為學(xué)生提供相應(yīng)學(xué)習(xí)環(huán)境和工具。

(1) 課堂教學(xué)與自主學(xué)習(xí)

在進(jìn)行課堂教學(xué)的同時，教師將教案、課件以及錄像上傳到電子學(xué)習(xí)資源庫，學(xué)生可以通過網(wǎng)站點(diǎn)播和下載所需的學(xué)習(xí)內(nèi)容；也可以自主選擇與課堂學(xué)習(xí)主題密切相關(guān)的問題作為學(xué)習(xí)內(nèi)容。學(xué)習(xí)策略也是多樣的，有知識型、趣味型和研究型。比如，對于微處理器的學(xué)習(xí)，在課堂上主要講解的是Intel公司的32位微處理器，對于新出現(xiàn)的多核處理器等只作了一些介紹。為了彌補(bǔ)不足，教師可以將更詳細(xì)的資源上傳到電子學(xué)習(xí)資源庫，然后學(xué)生通過選擇相應(yīng)的學(xué)習(xí)策略來深入了解多核技術(shù)和并行編程、64位微處理器、AMD等公司的微處理器系列。而這些新技術(shù)、新產(chǎn)品可以隨時在電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)的資源庫中更新和增加。

此外，教師可以根據(jù)教學(xué)效果、學(xué)生需求以及技術(shù)發(fā)展的情況，通過系統(tǒng)的多媒體教室開設(shè)專題大講堂，學(xué)生可有選擇地參加大講堂學(xué)習(xí)自己感興趣的新技術(shù)，擴(kuò)大知識面。在學(xué)習(xí)期間學(xué)生還可以根據(jù)學(xué)習(xí)的效果，對學(xué)習(xí)計(jì)劃和策略做出相應(yīng)的調(diào)整。

(2) 作業(yè)評閱與輔導(dǎo)答疑

教師在系統(tǒng)平臺上給學(xué)生布置作業(yè)，并規(guī)定提交時間，學(xué)生完成作業(yè)后提交給系統(tǒng)。教師可以進(jìn)行網(wǎng)上評閱，而學(xué)生也能及時看到評閱結(jié)果。通過這種方式能加速課后作業(yè)的反饋，使教師和學(xué)生都能及時了解教學(xué)效果并對教學(xué)和學(xué)習(xí)進(jìn)行調(diào)整。

學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中會產(chǎn)生各種問題，若不能及時對這些問題予以解答，將會影響其對后續(xù)內(nèi)容的理解。比如，如果學(xué)生不能很好的理解32位微處理器的幾種工作模式，那么就會影響后面對中斷、DMA等內(nèi)容的學(xué)習(xí)。這時，學(xué)生可利用輔導(dǎo)答疑提問，教師可以在線回答，也可以由系統(tǒng)從資源庫中查找相應(yīng)或相近的答案反饋給學(xué)生，問答過程可反復(fù)進(jìn)行。

(3) 自動組卷和在線考試

電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)試卷庫中的試卷可以利用相應(yīng)的工具手工制作生成，也可以通過電子學(xué)習(xí)平臺提供的組卷工具自動生成。通常情況下，根據(jù)考試目標(biāo)我們只需要設(shè)置試卷的一些整體屬性參數(shù)和題型結(jié)構(gòu)參數(shù)，便可以快速組成一份滿意的試卷。

目前，我們主要將在線考試用于學(xué)生的平時自測和階段考試，經(jīng)教務(wù)部門批準(zhǔn)，也可推廣到期終考試等。學(xué)生自測可以在課后任何時候進(jìn)行，而階段考試和期終考試則有規(guī)定的考試時間和地點(diǎn)。考試完成后，學(xué)生可以提交給系統(tǒng)等待教師批閱，批閱的結(jié)果也會及時反饋給學(xué)生；對于自動組卷生成的試卷可以對照標(biāo)準(zhǔn)答案自動評分。

在上述學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)中，學(xué)生可以形成對概念的多角度理解，并與具體情境聯(lián)系起來，形成背景性經(jīng)驗(yàn)，這將有利于學(xué)生在面對具體問題時建構(gòu)解決問題的思路和方法。

3.2實(shí)踐環(huán)節(jié)

(1) 教學(xué)實(shí)驗(yàn)

除了學(xué)習(xí)理論知識和培養(yǎng)認(rèn)知能力之外，我們還利用電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室輔助實(shí)物實(shí)驗(yàn)來培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維。在電子學(xué)習(xí)平臺上設(shè)置的虛擬實(shí)驗(yàn)室，既能進(jìn)行每個章節(jié)的專題實(shí)驗(yàn)，也能進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)，它與實(shí)體實(shí)驗(yàn)室互為補(bǔ)充。

學(xué)生在實(shí)體實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行專題實(shí)驗(yàn)后，可以利用虛擬實(shí)驗(yàn)室對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行仿真，探究同一個問題可能存在的不同解決方案。綜合實(shí)驗(yàn)涉及的知識點(diǎn)范圍較大，設(shè)計(jì)需要的參數(shù)和要調(diào)試的硬件部件較多，程序也較復(fù)雜，在有限的時間里，學(xué)生往往無法完成設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)過程和得到理想的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。將電子學(xué)習(xí)平臺引入教學(xué)后，學(xué)生可以先在虛擬實(shí)驗(yàn)室中模擬實(shí)驗(yàn)過程，對程序進(jìn)行初步的調(diào)試，然后再在實(shí)體實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行操作，實(shí)驗(yàn)的效率得到很大提高。

(2) 科研實(shí)踐

電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程群的豐富教育資源激發(fā)了學(xué)生科研的興趣，他們在教師引導(dǎo)下進(jìn)行更深更廣的研究活動。學(xué)生們積極參加學(xué)校大學(xué)生科研立項(xiàng)、學(xué)院大學(xué)生業(yè)余科研項(xiàng)目，以及微軟創(chuàng)新杯等各種計(jì)算機(jī)仿真大賽、嵌入式大賽，均獲得了優(yōu)秀成績。他們在畢業(yè)實(shí)踐中都參與到教師的科研團(tuán)隊(duì)，寫出有價(jià)值的畢業(yè)論文并獲獎，有些本科生還被推薦成為免試研究生。

4.3教學(xué)效果

電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)引入到計(jì)算機(jī)教學(xué)中是對現(xiàn)行教學(xué)手段的一個有力擴(kuò)充，教學(xué)效果很好，大學(xué)生的科研也出現(xiàn)了更多成果。

(1) 教師與學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化

教師角色的轉(zhuǎn)變，對其自身素質(zhì)和知識提出了更高的要求。教師如果只了解本課程的知識是不能滿足要求的，一是需要從總體上把握專業(yè)知識結(jié)構(gòu)以及本課程群中課程之間的聯(lián)系，二是不斷追蹤本學(xué)科發(fā)展的前沿，這樣才能從整體上對學(xué)生的學(xué)習(xí)研究加以引導(dǎo)。學(xué)生不再是了解知識點(diǎn)，而是以點(diǎn)帶面，以面帶全，以整體知識框架為基礎(chǔ)，熟悉、掌握并進(jìn)而探索新知識、新發(fā)展。

(2) 學(xué)生對課堂教學(xué)的興趣明顯提高

由于通過電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)接觸到了豐富的、直至前沿的學(xué)習(xí)資源，使學(xué)生更有興趣探究問題和帶著問題到課堂聽課。學(xué)生對課堂教學(xué)興趣的提高，促進(jìn)了師生在課堂內(nèi)外的互動，使得學(xué)習(xí)氛圍更加濃厚。學(xué)生對教學(xué)的評價(jià)也由過去的“太枯燥，不知道要怎樣應(yīng)用學(xué)到的知識”轉(zhuǎn)變成為“能結(jié)合現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用和未來發(fā)展情況講解課程內(nèi)容，學(xué)以致用，課堂效率高”。

(3) 教學(xué)與科研相互促進(jìn)

教學(xué)改革促進(jìn)了科技創(chuàng)新，我們研發(fā)的一系列電子學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教育國家及省部級項(xiàng)目都源自計(jì)算機(jī)教學(xué)改革；而這些科研成果又反過來促進(jìn)了教學(xué)理念、結(jié)構(gòu)、方式和手段的改進(jìn)。電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)的研制和引入促進(jìn)了教師知識結(jié)構(gòu)的變化，教師專業(yè)知識的深度和廣度有了很大的擴(kuò)展，教師在教學(xué)過程中更加注重基礎(chǔ)與前沿的結(jié)合、理論與實(shí)踐的結(jié)合，在教學(xué)方式上也更加注重用多種方式進(jìn)行知識講解與思維引導(dǎo)。

(4) 學(xué)生的知識、素質(zhì)和能力得到較大提高

我們在2005年將電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)引入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程群的教學(xué)中，三年多來的使用結(jié)果表明，該系統(tǒng)對提高學(xué)生的認(rèn)知和創(chuàng)新能力有著積極的作用，并在有力促進(jìn)了學(xué)生的科研活動。比如課程群老師指導(dǎo)的畢業(yè)設(shè)計(jì)，2006年在省級畢業(yè)論文評獎中，一等獎1人，三等獎1人，提名獎4人；而2007年獲得的一、二、三等獎分別提高到2、3、4人，學(xué)士論文質(zhì)量有了較大的提高。又如教師指導(dǎo)的智能垃圾箱及其監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)、Smart Library System、Learn Language Assistant(微軟2007嵌入式設(shè)計(jì)大賽中位列全球前200強(qiáng))、盲人學(xué)習(xí)幫助器、Acme Rural Education System等項(xiàng)目都是優(yōu)秀的本科生科研成果。

4結(jié)束語

實(shí)踐表明，將電子學(xué)習(xí)系統(tǒng)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)教學(xué)活動，體現(xiàn)了教師為主導(dǎo)和學(xué)生為主體的教學(xué)理念，能讓學(xué)生掌握系統(tǒng)的專業(yè)知識和了解知識的新發(fā)展，對培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知和創(chuàng)新能力有著積極的作用。

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文章編號：1672-5913(2008)22-0019-02