《數學分析》自主學習平臺的設計與實現

陳亮 鄭小勇 巫焰蘭 何俍佳

【摘要】隨著計算機科學的發展，互聯網為網絡用戶提供了各種便利。如何通過網絡有效進行學習是擺在我們面前的一個新領域。本文闡述了如何基于學生群體的切實需求，構建一個數學分析自主學習網絡平臺，并相應說明對數學分析網絡自主平臺各功能模塊的實現過程。

【關鍵詞】數學 網絡 學習平臺

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）03-0135-02

本文為華中師范大學大學生創新創業計劃科研項目“基于網絡的數學學科自主學習平臺的設計與開發”研究成果。項目旨在培養數學專業本科生在專業學習中的自主學習能力，支持數學學習的網絡化，自主化改革，實現將過去的以教師講授為主的傳統教學模式轉變為以學生自學為主的網絡教學模式。這不僅是目前高校教學模式改革變化方向，也是計算機輔助教學CAI未來發展趨勢。

此學習平臺的用戶定位為低年級數學系本科生，所提供的學習材料以《數學分析》（一）為例。針對數學學科的特殊性（如符號圖形繁多），本平臺增補了以數學公式輸入為主的一系列功能。

1.需求分析

《數學分析》是數學專業的一門基礎課程。由于這是一門分析學科并且其思路與以往的學科有所不同，初學者普遍認為有很大的難度。為了更好地建設一個基于數學分析的自主學習平臺，了解用戶的需求。本小組設計了一份問卷對本校數學本科生進行了需求調查，并且選取部分有代表性的師生進行訪談，對華中師大數學專業的學生進行了數學分析學習情況和學生學習偏好進行了分析。以下是調研詳情：

調查目的：掌握數學專業本科生對數學分析課程的認識和看法，收集他們對數學分析自主學習平臺的意見和建議，構建起改平臺建設的方向。

調查對象：華中師大數統學院數學系部分學生（一年級為主）

調查方式：問卷和訪談相結合

調查內容：要調查了數學分析學習者的學習態度和學習方法，消極學習的原因和可能提高學習興趣和學習效率的方式，以及對網絡學習數學分析的意見及建議。問卷共提出了21個問題。

科研立項小組成員通過問卷、訪談等形式對在校數學專業學生進行調查，在分析總結后得到如下用戶需求：

1.1需求程度。

從有關被試者對平臺需求程度的幾個相關問題中可以看出，由于《數學分析》困難度，58%的被試在課堂上易走神，并不能完全理解講授內容。因此，被試中的70%不同程度地認同課外自主學習的重要性。而礙于被試在回答學習自主性相關問題時，普遍表現出缺乏自主學習技能的狀態（多數選擇了無預習習慣，如非必須則不復習），一個幫助學生培養自主學習的平臺顯然是有其用武之地的。

圖1 對于自主學習的需求

1.2功能需求

（1）公式輸入：由于數學交流中不可避免地需要使用數學符號，公式輸入功能的缺失會導致學習者在相互交流（論壇模塊）和與教師交流（檢測模塊）過程中產生大量不便，故在平臺設計過程中對此給予了重點關注。數學公式輸入也是本項目需要解決的重難點問題之一。

（2）資源下載：當學習者由于各種原因無法參與課堂教學時，希望可以獲取相應的教學錄像以及教學資料以供學習者在其他時間自行學習。

（3）易于使用：學習者希望學習平臺可以盡可能地簡化所需安裝過程，最好是無需安裝任何軟件；可以從任何終端。登陸平臺，削弱時空對學習的限制。

2.平臺綜合描述

與大多數網絡學習平臺一樣，本平臺總體上采用模塊化設計方法，整體結構為層次樹形結構。各模塊按內容本身的特點和要求，分門別類地制作成相應模塊，以超鏈接的形式組織子頁和多媒體軟件。

2.1網站結構圖

圖2 網站模塊分配

2.2開發環境

（1）操作系統：Windows 7

（2）開發工具：Photoshop、Flash、Dreamweaver、MySQL

（3）使用技術：ASP.NET

（4）網頁代碼語言：HTML、CSS、JavaScript

（5）服務器腳本語言：PHP腳本

（6）瀏覽器：Chrome

3.實現方法

3.1前端架構

（1）總體構架：根據需求分析確定模塊分配，分別制定實現方案。基本框架利用HTML標記語言及CSS網頁樣式表，按照需求分析中的整體風格要求實現。

（2）學習模塊實現：在已有框架的基礎上，根據教材劃分學習版塊，并填充學習內容。

（3）檢測模塊實現：對應學習模塊，相應地錄入檢測題目，以此構成檢測模塊。

（4）資源模塊實現：在已有框架下，填充入事先電子化的學習材料。

（5）論壇模塊實現：利用PHP技術制作網頁論壇，使學習者可在論壇發起并參與討論。教師也可據此解答學生提問。

（6）公式輸入功能：以LaTex語言編寫新的頁面，在用戶需要進行公式輸入時使用。學習者無需掌握LaTex語言，進行可視化操作。結果以LaTex代碼的形式輸出。

3.2系統用例分析

數學分析網絡自主平臺允許用戶有兩種身份：普通用戶和管理員。任何普通用戶可以查看學習知識信息，學習檢測、資料下載。這些用戶的基本信息都由及相應的權限管理員對其統一管理。

3.3后臺管理系統開發

后臺分為管理員、教師。管理員可以添加教師成員，并做好學生的管理工作，為保障教學的順利進行做好服務性工作。而教師主要是對學生基本信息、學習情況、課程等具體情況進行了解，同時，也可以把信息、教學要求等信息通過公告的形式傳達給學生后臺管理系統分為以下幾個板塊：

（1）發布教學資源：教師可以添加、修改、刪除教學資源。

（2）學生管理：此模塊教師可以查看所有學生的詳細信息，修改學生信息。

（3）系統維護與更新：教師或管理員可以對網站出現的一些問題進行處理和維護，可以實時更新新聞公告。

4.設計總結

本文從實際需要出發，采用當前較為流行的PHP動態網頁開發技術，基于Windows7操作系統和MySQL數據庫環境，設計并實現了一個功能較為完善的數學分析網絡自主學習平臺。由于設計基于網頁，兼容性較強，因此對于使用者的要求較低。同時也有利于移植到手機，平板電腦等移動終端。

本平臺突破一般多媒體輔助教學工具的思想，目的是盡可能將現實的教學情景和資源于網絡平臺中還原及擴展，提高學生網上學習的興趣，從而真正提高教學質量。

參考文獻：

[1]楊得國，王銀柱. 基于ASP.N技術的VB網絡課程學習平臺的設計[J].科技管理研究，2009（6）：270-271

[2]趙姍，李門樓等.基于ASP.NET的課程自主學習平臺的設計與實現[J].計算機工程與設計，2008（8）：4067-4069