現代信息技術在中學信息化教育中的應用研究

摘要：利用本體、物聯網技術解決了國內中小學教育教學資源共享和系統操作能力差的問題。通過數據挖掘技術對影響中學生成績的因素進行了分析，并根據分析結果提供個性化推薦服務，為教師提供決策支持。

關鍵詞：物聯網；數據挖掘；協同學習；信息化教育；本體

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）09-0244-02

一、引言

近年來，國內中學教育中基本普及計算機教學輔助平臺建設，但現在大多的使用平臺都是由一些教育軟件公司開發，缺乏統一的技術標準和術語規范，致使各系統之間共通之處甚少，無法進行有效的信息交換和資源共享，在使用的教學輔助平臺中，資源相對不足、信息交換比較困難、難以保證學習質量、不能給學生創造更好的互動空間。同時，平臺原有的簡單信息瀏覽和檢索已經不能滿足不同學生的需求，需要提供新的服務方式，因此要提供基于不同讀者的興趣，有針對性地提供信息資源，只有這樣，才能真正提高中學教育信息服務的質量和信息資源使用效率。

二、本體在教育資源共享中的應用

中學信息化教育的核心是教學資源的建設，目前國內中學教育信息資源存儲標準比較混亂，信息抽取比較困難，共享性差，無法實現重用。而本體（Ontology）是共享概念模型的形式化規范說明，能把現實世界中的某個領域抽象成一組概念及概念之間的關系，提供了對某一問題領域的普遍而共享的知識表示，并且這種知識能夠在異構并且分布的計算機系統中交流和理解。本體在網絡資源中的利用率、消除服務器瓶頸、理解信息含義等方面有明顯的優勢[1]。國外對網絡教學的教育信息資源庫及建立在其上的遠程協作課件開發系統、智能教學系統等項目的研究已經成為近期研究的熱點[2]，并且已經開始研究基于語義Web和本體的教學資源庫的結構及其實現方法，其中教育資源領域本體庫的建立對教育資源信息的共享交互起到重要作用，可以有效解決教育資源信息的規范性、相互共享與兼容性問題[3]。基于本體的網絡教學資源的建設，通過捕獲主題領域的概念語義提供增強的、基于概念的Web課件開發，它潛在支持自動或半自動的課件開發話動、智能的課件開發向導、課件單元的組裝和重用、不同本體之間的融合等[4]。將現有的課程庫建立成本題庫可以解決現在普遍采用的網絡教學網站的異構問題、教學資源的共享問題，更有利于使學生在課堂之余復習、預習以及自測試，充分掌握所學知識。

三、物聯網技術在中學協同學習中的應用

物聯網（Internet of Things）是將各種信息傳感設備，如射頻識別裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等各種裝置與互聯網結合起來而形成的一個巨大網絡[5]。物聯網的概念最早是在1999年美國召開的移動計算和網絡國際會議上提出的，經過幾年的發展和完善，在2005年由ITU聯盟在《ITU互聯網報告2005：物聯網》中被正式提出。物聯網概念的核心思想是借助于RFID等各種傳感設備，將物理世界中的各種實體與信息世界互聯互通，并通過對傳感設備功能的升級和拓展，實現信息世界中的指令能夠直接對物理世界各種聯網設施進行管理和控制，形成一個更大范圍的統一系統。物聯網技術已在中學圖書館、教學設備管理、學生考勤管理、宿舍門禁系統中應用。在教學中，基于物聯網環境下的教學模式研究相比于以往的各種教學模式，具有更加開放和創新的特征。可以依托物聯網強大的物質和信息資源優勢來建立基于物聯網的科學探究模式。在該模式中，學習者可以最大限度地利用物聯網資源，并在發掘物聯網信息的同時促進高級思維能力的發展。例如：在虛擬社區的學習交互模型中，基于物聯網的模式要比基于互聯網的模式更能激發出學習者的深層思考，并產生交互。該模式更能引導學習者在每次知識建構、剖析、探討和問題解決中進行反思、總結和提煉有價值的內容，并在物聯網上與其他學習者共享。

四、數據挖掘技術在中學成績管理中的應用

數據挖掘（Data Mining，DM）是從大量的、無規則的數據中，進行數據整理，提取出有效的、新穎的、有價值的信息或知識[6]。近年來，數據挖掘成功應用于各種決策支持系統中。作為一種決策支持過程，數據挖掘用于中學生成績管理中的目的是為了尋找各科成績中體現出的某些內在規律。比如可以通過數據挖掘關聯規則技術分析生源地對學生某科成績的影響。《中學信息化》課程是基礎課程，但是每學期的成績卻參差不齊。原因是有些來自偏遠地區的學生，小學的時候沒有接觸過計算機，基礎較低，根據分析結果可以對學生聚類，因材施教，課程的課時、教學方法根據不同學生而改變。此外，可以根據學生不同科目成績之間的關聯，改進課程設置，修改培養方案。

五、RSS在中學教學中的應用

RSS是“Really Simple Syndication（真正簡易聚合）”。RSS通過XML標準定義內容的包裝和發布格式，使內容提供者和接受者都能從中獲益。RSS可以及時傳遞學生需要的最新信息，客戶感興趣的網站內容，能夠按照內容的重要性進行排序，并且將最新和最重要的內容置于頂端。學生可以根據自己的興趣對教學資源進行定制，并且能夠隨時掌握最新的相關信息等。作為一個新的未來交互平臺，由于其較強的實效性、個性化、可操作性和互動性而對傳統的平面和互聯網媒體產生著強烈的沖擊。中學教學資源根據開放網絡的特點隨時更新，每個學生都有自己感興趣的知識點，如果每次都讓學生在紛繁復雜的教育資源中尋找更新的資源是非常不現實的，會造成學生興趣點下降，放棄使用信息化教學平臺。相反，RSS可以根據學生上次的瀏覽興趣，借助數據挖掘技術分析出特定學生的愛好和興趣，等有相關信息更新后就自動推薦給學生，不會因更新快而讓學生錯過最新的學習資源。本體、物聯網技術、數據挖掘在中學教育中的應用并不是孤立的，它們可以相互結合促進教學的進程，比如數據挖掘和本體結合，可以產生基于本體的數據挖掘，根據挖掘結果可以分析出影響教學的潛在因素，從而在教學輔助平臺上為不同興趣的學生提供個性化的服務；物聯網環境下的信息存儲亦可以轉換成規范化的本體，有利于智能化的查詢和追蹤。

六、結語

信息化是中學教育的趨勢，現代信息技術在教學中尤為重要。論文主要從當前研究的信息熱點著手，探討了中學教育中涉及到的一系列理論和技術，并著重介紹了本體、物聯網技術、數據挖掘、RSS在中學教育中的應用。隨著信息技術的迅猛發展，這些技術勢必會融合演化，使得中學教學輔助平臺更加智能化、個性化，智能化的教學平臺、個性化教學模式勢必推進我國中學教育的快速健康發展。

參考文獻：

[1]鄧志鴻，等.Ontology研究綜述[J].北京大學學報（自然科學版），2002，（9）.

[2]祝智庭.中國網絡教育技術標準化在行動[R].北京：中國北京國際科技產業博覽會，中國教育峰會網絡技術教育論壇，2003.

[3]Ong SK，Mannan MA：AVRML-Java-based approach to teaching APT programming[J].International Journal of Mechanical Engineering Education，2001，（4）：345-360.

[4]Michael Stollberg，Holger Lausen，Ruben Lara，et al.Towards Semantic Web Portals.WWW2004 Workshop on Application Design，Development and Implementation Issues in the Semantic Web，CEUR Workshop Online Proceedings，2004.Online at http：//CEUR-W S.org/Vol-105/.

[5]劉強，崔莉，陳海明.物聯網關鍵技術及應用[J].計算機科學，2010，（6）：1-4

[6][美]George M.Marakas.數據倉庫、挖掘和可視化——核心概念[M].敖富江，譯.北京：清華大學出版社，2004：76-78.

基金項目：山東省信息化與工業化融合專項研究課題立項（2012EI094）；山東省統計科研重點課題（KT12059、KT12060）；山東省高等學校科技計劃（J12LN39）資助

作者簡介：鮑素貞，碩士，研究方向：教育信息化、網絡安全等。