交互式高等數學遠程教學設計

【中圖分類號】獹434

一、引 言

高等數學是一科理論性強而又抽象的基礎性學科，是理科、工科、管理科學的基礎，也是現代人才必須掌握學好的一門重要課程.然而因教學的傳統性而使大多數學生感覺數學是一門很難學好的課程.隨著獻T技術在教學方面的應用，高等數學的教學模式也隨之改變，這種改變也很好地促進了高等數學的教學，幫助了學生更好地學習高等數學.研究基于網絡的交互式高等數學遠程教學的教學模式及教學設計原則，并給出其系統實現是本文的研究主體.

二、基于獻nternet的教學模式

隨著Internet技術的不斷發展,網上遠程教學的教學模式在不斷更新,主要有:講授型、個別輔導型、探索學習型、游戲型、協作討論型、模擬型、練習與測驗型.

1.講授型與個別輔導型模式

講授型教學模式類似于傳統的課堂教學模式,所不同的是它不受時間和地域的限制.這種模式又分為同步型和異步型兩種教學模式.同步型講授要求教師事先準備好材料,以超文本和視頻的方式通過獻nternet提供的服務進行講解,當然還可利用表單供學生提問.異步型講授要求教師將教學要求、內容材料及教學評測編制成HTML文件存放在Web服務器上,學生通過瀏覽進行學習,當學生有問題時,可通過電子郵件或BBS提問,還可以互相討論.

個別輔導模式主要通過存儲在Web服務器上的CAI課件以及教師與學生之間的通信來實現.學生可通過網絡隨時下載CAI課件進行個別化學習.

2.協作討論型與模擬型模式

協作討論可實現多個學習者通過網絡共同協作處理某一個問題.實現這種方式的途徑有多種（如BBS、QQ聊天系統）.模擬指的是利用計算機模擬數學中的抽象問題，如函數變化、函數性質、各種推導演進過程的形象化具體化展示.

3.練習與測驗型模式

練習與測驗型模式是CAI最基本、最常用的模式之一.它主要用來檢驗學生的學習效果，并通過練習與測驗發現問題和自身的不足.

三、交互式遠程教學設計原則

基于網絡的遠程教育不同于傳統的課堂教學，因此,遠程教育的教學內容不能按學生所用的教材的內容全盤套用.它必須基于學生的認知結構和多媒體網絡特點進行組織.其組織原則是:

1.知識的完備和獨立性原則

在傳統數學教學中,最大的優點是有教師講解,學生可隨時向教師請教課內課外的知識.在遠程教育中很難具備這樣的條件.故此在交互式數學教學設計時應注意所選用內容的完備性.上網學習的用戶,一般分為兩種：一種是對某一課程的全面學習;另一種是到網上查找某一知識點,只對自己所需知識進行查閱.因此,要求內容組織時每個知識點必須完整和集中,以保證該知識點的獨立性.同時要求教學內容的組織必須蘊含啟發式教學方法.

2.重點突出性原則

對重要的知識內容和關鍵字詞必須通過某種方式突出表示，如單獨頁面、字體、顏色、表格、列表、注示等.突出內容的方式很多，內容組織必須科學地使用上面的方法,以引起學員的注意.

3.知識選用的科學性原則

教學內容中所要表達的知識必須具有科學性,符合知識的內在邏輯體系和學生的認知結構.組織教學內容時，要分析學習者的特征、教學目標和教學內容的體系；要設計符合學生認知心理的知識表現形式,設計能夠促進主動建構知識的學習策略；對難點知識的講解力求做到深入淺出、易于看懂.因此在知識表達時，盡量避免苦澀難懂的字眼和冗筆.

4.創新能力培養原則

知識創新和信息獲取的能力是當代素質教育的核心,教育軟件應采取多種教學策略,以便充分體現學生的認知主體作用,使學生在學習過程中積極思考,而不是處于被動接受狀態,從而在培養學生的創新能力和增強信息文化素質方面發揮應有的作用.

5.最小信息量傳輸原則

利用網絡進行教學,因網絡帶寬的限制,要求以最小的信息傳輸量獲得最大的教學信息量.所以在組織教學信息時,要求做到:圖片、動畫、視頻、音頻應以壓縮格式傳輸.一些交互性的判斷,應在客戶端進行（如一些符號判斷、身份判斷、答案判斷等)，這樣做既可減少傳輸量,又可加快判斷速度,還可以減輕服務器的運算壓力.

6.頁面結構組織原則

頁面結構組織原則包括界面一致性.版面布局的藝術性、鏈接的科學性等.

界面一致性是指教學頁面的前景背景布局、字體、字型、鏈接條的外觀和使用方式的前后頁面一致,做到界面美觀,符合學生的欣賞心理.

版面布局的藝術性是指頁面的背景、前景的顏色、字符的字體字號、文本、圖片、按鈕、鏈接條及各種控件的放置位置應滿足直觀、流暢,滿足美學中的視覺搭配,重點突出等原則.

鏈接的科學性是指教材是一種單順序結構,而基于網絡的教學,其內容的銜接是用鏈接組織的,因此是多順序性的.總之,內容鏈接應滿足循序漸進原則以及學生認知結構等有關教學規律原則，做到導航的多路性、規律性和交互性.

7.遠程教學系統設計原則

兼容性:提供對現有各種形式課件的支持，提供對各種教學資源可能的媒體形式(文本、圖像、音頻、視頻)的支持，提供對異構資源(如不同類型的數據庫)的訪問支持.

開放性與靈活性：在保持相對穩定的前提下，從功能上能不斷地完善與擴充，技術上不斷地、方便地、有效地融入新技術.

協作機制：提供分布環境下的高效協作機制,提高教學環節中各類角色之間的協作水平與質量.

四、高等數學遠程教學系統設計

開發高等數學遠程教學的目的：一是為學生提供教學輔導、作業練習、實時答疑等課堂內所不能完成的任務.二是向自學者提供全面的知識教學.故全面的遠程教學系統結構如圖所示：

遠程教學系統結構圖

遠程教學系統中教學管理是核心，主要有：后臺數據庫設計，不同用戶的權限設計，系統間數據信息的交互、處理、存儲、傳輸、安全保障等多方面的管理.

知識多媒體的表示系統：該系統主要是以文字、圖形/圖像、動畫、視頻、聲音講解數學知識，充分利用多媒體素材將抽象的數學理論形象具體地展現出來，將內在規律和參數變化以及抽象知識通過圖形/圖像、動畫、視頻展現出來，讓學生更好地理解數學知識，進一步激發學生探索知識、發現問題，并解決問題的能力.

提問答疑與交流討論系統：是師生間、同學間實時、非實時的信息交流系統，該系統可獨自開發，也可利用現有的玅Q聊天系統完成.

通知通告系統：主要是用來發布各方面的教學信息.

遠程測試系統：遠程測試系統可分為作業練習、單元測驗、課程考試和晉級考試，是遠程教育系統中必不可少的環節.它實際上是一個包含了軟件、硬件和人員等相關資料在內的綜合性系統.在軟件部分，包括計算機軟件、測試規則、測試組織方式，等等；硬件方面，包括計算機、網絡測試場地等；人員則包括測試的學生、教師和組織管理者.測試系統常用的功能有：不同的組卷方式，抽題方式，答案提交方式，記時、重考、延時處理，評分、記分功能，試卷分析、答題分析，后臺題庫的設計，題庫的安全保障機制，各種意外事件處理機制等.因篇幅所限，在此不再細述.

五、結 語

網絡發展到今天，如何利用網絡為數學教學服務，讓數學學習不再是學生的難題是我們數學教育工作者必須考慮的問題，這里所介紹的交互式高等數學遠程教學設計是我長期從事數學教學的一些收獲.當然還有很多工作有待于我們去研究.現代教育正向“終身教育”“全球教育”“以學生為主的創新教育”方向發展，在全體同行的共同努力下，一定能早日實現中央和政府制定的“科教興國”的戰略方針，使中華民族早日騰飛.

作者簡介

阮淑萍（1963—），女，漢族，湖北黃石市人，副教授，本科，研究方向：高等數學及應用.