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【中圖分類號】G40-057【文獻標識碼】A 【論文編號】1009―8097(2010)06―0066―05
一 數字化學習資源共享的概念和基礎
1 數字化學習資源的概念
從廣義上講,學習資源指支持學習的任何事物,包括物質形式的和非物質形式的。非物質形式的學習資源包括教育制度、人際關系、學習氛圍等等。物質形式的學習資源又可以分為人力資源和非人力資源。人力資源包括老師、同學、朋友、專家等等。非人力資源從大到小包括教學設施(例如圖書館和教室)、教學設備(例如投影儀和各種實驗儀器)、學習工具(例如計算器和各種文具)和學習材料(例如教材和各種多媒體音像資料)。狹義的學習資源僅僅指學習材料,也是通常意義上的學習資源。
學習材料是學習者要學習的知識、技能和能力等學習內容的載體。隨著媒體技術的發展,這些學習內容載體的形式出現了數字的和非數字兩種。非數字的學習材料包括傳統的印刷教材、各種掛圖、模型和標本等等。根據中國教育信息化技術標準CELTS-41的定義,數字形式的學習材料分為媒體素材(包括文本、圖形圖像、音頻、視頻和動畫)、案例、文獻資料、資源目錄索引、常見問題解答、試題、試卷、課件、網絡課程九類,這些都可以稱為數字化的學習資源。
在國外的數字化學習研究中,也將數字化學習資源稱為學習對象,是指“提供給教育者、學生和自學者使用和重用,以支持學習或學習支持活動的任何可再生和可尋址的數字資源”。通常學習對象是結構化的學習資源,即使用IMS內容包裝規范打包好的學習資源。
由于我們國家早期建設的很多資源庫的資源形式多種多樣,為了不造成財力、物力和人力的浪費,在考慮資源共享的問題時,必須能夠重用這些資源。因此本文中的數字化學習資源采用CELTS-41中的定義,但也不排除經過了教學設計,并進行了結構化表示和包裝的學習對象。
2 數字化學習資源共享的基礎
無論是原始的素材資源,還是經過了教學設計的課件和網絡課程,以及打包好的學習對象,學習資源共享必須滿足兩個條件:1)資源是自包含的;2)資源是可尋址的。
資源的自包含性是指資源是獨立的,即資源不依賴其他資源可以單獨存在。同時自包含性還意味著資源可以作為單一文件進行傳遞,而不是包含多個文件需要傳遞多次。
資源的可尋址性是指學習資源能夠通過網絡地址進行唯一標識,即一個資源必須有一個網絡地址,并能夠通過這個地址訪問到該資源。當然一個資源可以有多個網絡地址,反之則不然,即一個網絡地址不能標識多個資源,而只能標識一個資源,否則會造成資源的無法識別,進而造成無法訪問和傳遞。
二 數字化學習資源共享的層次和機制
數字化學習資源共享問題的產生來自于兩個方面:一是數字化學習資源的分散存儲;二是各個數字化學習資源庫系統之間由于認證、技術體系和技術路線不同造成的互操作障礙。數字化學習資源的共享就是要解決這兩方面的問題,包括以下層次[1]。
1 數字化學習資源的集成與發現
解決資源分散式存儲的方法是為資源建立統一的目錄索引,稱為資源的“集成(Gather)與發現(Discovery)”。資源的集成與發現的基礎是區分數字化學習資源庫中的兩類信息實體:資源(Assets)和元數據(Metadata)。資源指的是數字化學習資源本身,元數據指的是數字化學習資源的描述信息。資源的集成與發現都與元數據有關。資源集成與發現的前提條件是各個資源庫必須為資源提供元數據。
為資源建立統一目錄索引的第一步是資源的集成(Gather),就是將各個分散的資源庫中的元數據進行收集,并集中存儲在同一個地點,稱為“信息中心”。信息中心收集元數據的方式有兩種:推(push)和拉(pull)。推是由各個資源庫主動向信息中心提供元數據,拉是由信息中心主動向各個資源庫索取元數據。
由于元數據提供了資源的詳細描述信息,所以信息中心可以向最終的資源用戶提供資源的檢索服務,稱為資源的發現(Discovery)。用戶檢索的條件信息與元數據進行匹配,同時檢索的結果信息也是元數據信息。信息中心可以利用元數據信息提供靈活多樣的資源檢索服務。資源集成與發現的原理見圖1。
2 數字化學習資源的傳遞與交換
資源的集成與發現是在元數據層次上進行的,可以實現學習資源的統一查詢和檢索,但沒有涉及到學習資源的統一傳遞和交換。即學習者或學習支持者在公共資源目錄上可以查詢到某個資源,只是返回了元數據,而不是資源本身。實現資源傳遞與交換的條件是資源庫之間必須具有統一的認證以及數據傳遞協議。
通常用戶在信息中心檢索資源,在信息中心返回的匹配資源的元數據中包含資源的網絡地址。用戶選擇某個資源要求進行傳遞時,信息中心根據元數據中的資源地址向相應的資源庫發送傳遞資源的請求。資源庫首先會要求認證,用戶提供認證信息,資源庫認證后再將資源傳遞給用戶。這一過程稱為資源的傳遞(delivery)。如果資源的傳遞發生在資源庫之間則稱為資源的交換(exchange)。此外如果一個資源庫主動向另外一個資源庫傳遞資源也屬于資源的交換。前者稱為請求(request),后者稱為提交(submit)。資源傳遞和交換的過程見圖2。圖中虛線屬于資源的集成與發現。
三 數字化學習資源共享的技術標準分析
根據數字化學習資源共享的層次與機制,數字化學習資源共享需要元數據、元數據收割和認證服務三方面技術標準的支持。
1 學習資源的元數據標準
資源集成的基礎是資源庫必須為資源提供元數據,目前國際上的元數據方案有很多,在教育領域應用的主要是Dublin Core和IEEE LOM。Dublin Core起源于圖書館領域,用于數字資源的描述和交換,由于其廣泛的影響力在教育方面也有所應用。IEEE LOM是針對學習資源開發的,是目前最有影響的學習資源元數據標準。IMS Metadata、SCORM中的元數據都與它一致。我們國家的教育信息化技術標準中有CELTS-3、CELTS-41和CELTS-42三個元數據方案。其中CELTS-3是IEEE LOM的本地化,兩者完全一致。CELTS-41為九類學習資源擴展了相應分類元數據元素,主要應用在高等教育領域。CELTS-42是針對基礎教育開發的,是Dublin Core、IEEE LOM和CELTS41的選擇與組合。不同的元數據方案定義的元數據元素有所不同,但可以相互映射和轉換。當然映射和轉換時可能出現信息丟失。表1是IEEE LOM和Dublin Core之間的簡要對比。
目前主要使用IEEE LOM(CELTS-3),在某些需要簡化的場合使用Dublin Core,如果需要為某類資源提供額外信息則使用CELTS-41。
2 數字化資源的元數據收割標準
資源集成的方法是將各個資源庫的元數據收集起來存儲在一個地點。元數據的收集又稱為元數據收割,可以參考的標準主要是OAI-PMH(OAI元數據收割協議:Open Archives Initiative Protocol for Metadata Harvesting)[2]。
OAI-PMH的原理如圖3所示。OAI協議定義了兩個角色:數據提供方和服務提供方。數據提供方相當于各個資源庫,它存儲學習資源及其元數據。服務提供方相當于信息中心,它收集元數據并向用戶提供檢索服務。數據提供方和服務提供方通過OAI請求和OAI響應來實現信息的傳遞。一個服務提供方可從多個數據提供方處獲取元數據,而一個數據提供方可向多個服務提供方提供元數據,兩者之間是多對多的關系。
OAI定義的請求包括GetRecord、Identify、ListIdentifiers、ListMetadataFormats、ListRecords、ListSets共六個。OAI請求以HTTP請求表示,每個請求至少有一個以key=value形式出現的參數,多個參數用符號&隔開。例如要列出資源庫an.省略/OAI-script中標識符為oai::hep-th/9901001,元數據格式為Dublin Core的記錄,相應的OAI請求為:
an.省略/OAI-script?verb=GetRecord&identifier= oai::hep-th/9901001&metadataPrefix=oai_dc
OAI-PMH響應必須是形式良好的XML實例文檔,并且XML數據必須是有效的XML方案。下面是對上面的OAI請求的響應:
metadataPrefix="oai_dc">an.省略/OAI-script
...
OAI-PMH協議支持多種元數據方案,例如本文中列出的IEEE LOM(CELTS-3)、Dublin Core、CELTS-41等等,前提是資源庫必須提供元數據,可以通過List Metadata Formats得到數據提供方支持的元數據方案。
3 認證服務標準
用戶根據元數據提供的網絡地址向資源庫發送傳遞請求以后,資源庫需要進行用戶的認證,目前在數字化學習領域涉及到認證服務方面的標準中可以參考的是IMS CC中的Authorization Web Service[3]。
IMS CC認證服務的原理如圖4所示。IMS CC的認證服務是學習者在學習管理系統中運行通用彈夾學習包中的某個需要認證的資源時,學習管理系統和認證服務系統之間進行的認證通信。
IMS CC認證服務的認證消息是使用Web服務SOAP協議進行傳遞的。首先(1)學習管理系統向認證服務提供學習包的標識符及學習管理系統的地址,(2)認證服務要求提供密鑰,(3)學習管理系統向認證服務提供密鑰,(4)認證服務根據密鑰返回認證結果。整個消息傳遞過程如下面的代碼所示。其中LMS代表學習管理系統,WS代表認證服務。
LMS:
Cartridge ID
The LMS’s URL
WS:
License Agreement
Please enter key:
Key
Text
LMS:
Cartridge ID
The LMS’s URL
A Key
認證通過:
WS:
The Key passed by LMS
Expiration Date
認證未通過:
WS:
< auth:Invalid>
The Key
A Message
當認證服務應用于資源庫的學習資源傳遞時,學習管理系統相當于資源庫,認證服務由各個資源庫提供。認證消息的傳遞發生在用戶使用的軟件(可能是信息中心,或者是專門的資源搜索工具)和資源庫之間。用戶向資源庫請求傳遞資源時,資源庫會通過認證服務進行認證,再根據認證結果決定是否向用戶傳遞資源。資源傳遞可以使用HTTP或FTP協議。
四 小結
本文探討了數字化學習資源共享的基礎、層次與機制,并簡要分析了可以參考的技術標準。由于學習資源共享需要解決很多問題,因此應該分步驟地實施。首先各個資源庫應該為自己的資源提供完整的元數據描述;其次某個地區,或者某個領域,例如教師教育、圖書館等等可以進行元數據的收集,建成資源信息中心。最后再嘗試開發統一的資源庫互操作接口。
在技術標準方面,除了前面介紹的幾個,IMS早期還開發了一個資源庫互操作標準,稱為IMS DRI[4]。IMS DRI為不同技術體系下的資源庫互操作提供了一個全方位的框架。重點描述了提交/保存(submit/store),搜索/提供(Search/expose)、聚集/提供(Gather/expose)和請求/傳遞(request/deliver)四種互操作接口,如圖5所示。在此基礎上定義了進行互操作的消息格式,其中也包含了認證信息。消息的傳遞使用SOAP協議,資源的傳遞使用FTP和HTTP協議。此外該框架還考慮了訪問控制、資費管理、目錄服務和注冊服務等問題,但計劃在將來開發。DRI提供了實現資源庫互操作的基本思路。此外目前IMS正在積極開發一個名為學習對象發現與交換(LODE:Learning Object Discovery and Exchange)的標準,也值得關注和跟蹤。
參考文獻
[1] 何克抗.我國數字化學習資源建設的現狀及其對策[J].電化教育研究,2009,(10):5-9.
一、數字化學習資源在初中信息技術中應用的重要意義
數字化學習資源在初中信息技術教學中的應用具有十分重要的意義。首先,數字化學習資源的應用能夠有效地豐富初中信息技術教學的內容,能夠為初中信息技術教學提供儲量豐富、內容多樣的教學資源,在初中信息技術教學資源品質提升方面能夠發揮十分重要的作用。其次,信息技術的發展速度是很快的,相應的信息技術教學的內容更新速度也是比較快的,僅有的教材內容無法對學生進行有效地信息技術教育,數字化學習資源的應用能夠有效的改善這一點,在初中信息技術教學實效性方面起到十分重要的作用。最后,基于網絡的數字化學習資源不受時間、地點的影響,能夠隨時隨地的被應用到初中信息技術教學的各個階段,并且能夠為初中信息技術教學提供巨大的儲備空間,在學生信息技術和知識能力水平提升方面起到十分重要的作用。
二、數字化學習資源在初中信息技術教學中應用的措施和方法
1、確定數字化學習資源的范圍和類型
在初中信息技術教學中應用數字化學習資源的首要步驟就是要根據信息技術教學的目的、教學內容以及教學重難點等確定數字化學習資源的范圍和類型。在備課的時候,教師就要根據教學計劃對需要使用的數字化教學資源的范圍進行明確,縮小資源搜集的范圍,選擇針對性強的數字化教學資源。另外,除了確定數字化學習資源的范圍以外,還要對數字化學習資源進行分類,確定選用資源的類型。例如有的資源是涉及到教學重點和教學難點的,有的資源是涉及到基礎信息技術知識點的等等,教師要根據自身教學計劃的安排對數字化學習資源進行科學合理的歸類劃分。在數字化學習資源的利用方面,教師也要做到靈活多變,例如在信息技術理論知識學習方面,教師可以選用圖片和文字相結合的方式將內容直觀、形象的展現在學生面前;在學習Office軟件操作的時候,教師可以搜集相關的演示操作視頻,讓學生更好地掌握軟件的應用。
2、數字化學習資源的收集
確定好信息技術教學中使用的數字化學習資源的范圍和類型之后,教師就要著手對數字化學習資源進行收集。互聯網以及相關的教育資源數據庫等是數字化學習資源的重要來源,教師要將這些教學資源庫進行充分的利用,在其中找到符合信息技術教學內容以及學生興趣特點的數字化教學資源。需要注意的是,如果現有的數字化教學資源無法滿足信息化教學的需要,或者是無法有效地激發起學生的學習熱情,教師可以將傳統的教學資源類型通過信息化的教學手段轉化為數字化教學資源,通過教師的能力整理和設計出符合初中信息技術教學活動特點的數字化學習資源。例如教師可以將信息技術教材和參考書上的相關內容進行掃描,制成相關的教學視頻應用到信息技術教學過程中。
中圖分類號:G633.67 文獻標識碼:B
文章編號:1671-489X(2016)09-0064-02
1 前言
信息技術是高中的一門基礎課程。信息技術課程教學借助數字化的學習資源,有助于提高課程教學的效率。在互聯網技術高速發展的現在,數量龐大且種類豐富多樣的教育資源,都在互聯網上進行集中、更新和擴散[1]。教育活動也受到信息化的影響,不斷發生變化。利用數字化的學習資源,極大豐富了教育的內容和信息,而數字化學習資源的有效利用,成為當今教育的新熱點。下面就數字化學習資源在高中信息技術教學中的有效應用進行探討。
2 高中信息技術課程的特點
信息技術課程是高中一門重要的課程,具有較強的實用性和實踐性,學生學習這門課程的直接目的就是服務于未來的學習或者工作,信息技術將作為一種工具為其提供服務。同時,信息技術是一門實踐性較強的課程,教師在展開教學活動的時候,也應當以實踐應用為前提,提高實踐內容的比重,增強學生的實踐應用能力。在計算機的組成、維護、安全、使用等理論方面,學生需要教師進行多次演示,并進行必要的實踐操作,以提高對信息技術知識的認識,培養學生動手解決實際問題的能力[2]。
另外,信息技術的發展是迅速的,新的理論、技術、軟件等不斷出現,教師作為學生的知識導師,應最先對新的理論知識、技術等進行學習和利用,并對數字化的教學資源進行充分的利用,以便更好地為學生的學習提供指導。信息技術知識具有明顯的層次性,知識的內容由基礎逐步向高層次發展。但由于學生接受能力和理解能力的不同,在教學中,教師應當對采用多種教學方式,堅持因材施教的原則,在突出信息技術知識層次性的同時,提高教學的質量。
3 數字化學習資源的特征
數字化學習資源,主要指經數字化處理后的學習材料,能夠借助多媒體、互聯網技術等進行教學應用。數字化的處理、存儲、顯示等是數字化學習資源的主要特征。數字化學習資源在教育教學中的出現,方便了學生對知識的學習和掌握,對學生的發展、創造能力和實踐能力的培養具有重要的積極意義。目前,數字化學習資源集信息數字化、服務網絡化、資源規模化于一體,具有十分豐富的課程資源,但是這些數字化的學習資源與高中信息技術的教學主題之間有一定的差距。當前市場上的數字化學習資源十分豐富且形式多樣,如數字圖書館、門戶網站提供的學習資源、專題網站的學習資源、商品形式的課程資源、互聯網搜索中的資源等,需要加以選擇地利用。
4 高中信息技術教學中數字化學習資源的應用策略
針對數字化學習資源的特點以及高中信息技術教學的特點,數字化學習資源的應用需要以學生的發展為中心,結合兩者的特點,不斷改革學生的學習方式和生活方式,促進學生的自主學習,掌握先進的、個性化的技術,全面培養學生的能力。
開展數字化學習資源的主題教學 數字化學習資源具有種類豐富、信息量大、信息更新快等特點,恰好能夠滿足主題教學對信息廣度與深度的要求,便于學生對知識進行更加準確、深入的把握。在高中信息技術教學活動中,教師可以引導學生圍繞一個主題進行學習。學生可以自己動手搜集與教學主題相關的學習資料,并對資料進行歸類整理,隨后對搜集所得的數字化學習資源進行學習和研究[3]。
教師對學生的學習資源搜集、分類整理、主題研究等活動進行指導,指導學生進行規范的專題研究活動,按照一定的步驟、規范和規律進行。通過學生對主題的發掘、數字化學習資料的搜集以及問題的研究等,提高學生發現問題、解決問題的能力,并對主題方面的知識形成系統的認識,利用所學習的知識解決相關的問題。同時,采用主題學習的方式,有助于學生發動腦筋,對知識進行主動探索,提高探究能力和創新能力。
數字化學習資源實現了資源利用的廣泛性,體現了教學資源的多樣化。在主題學習中,學生應將學習資源進行整理和分析,可由教師對數字化的學習資源進行加工和處理,向學生進行講解和展示;也可由學生自主對知識進行探索,通過思考和學習,將收集到的數字化學習資源內化為自己的知識。學生對知識進行加工、綜合分析等過程,就是對知識進行學習的過程。通過主題教學,學生能夠將相關的信息技術知識集中起來,進行學習、理解吸收,并應用到解決實際問題中。對于不同的學習主題,學生也可將知識、問題等進行對比和學習,提高對信息技術知識的綜合運用能力。
采用模板引導 模板在信息技術教學中能夠對學生的學習起到引導作用。在信息技術教學活動開展之前,教師先將用到的知識以模板的形式設計出來,形成完整的知識框架結構,然后在框架中將知識的主要內容提取出來,并進行有針對性的教學。對于教學中的重難點內容,教師也可以借用專題教學的模式,展開小型的專題教學活動。在模板式的教學活動中,學生對信息技術知識的學習可以參照模板所提供的思路進行,對模板中設計的各個問題分別進行研究和探索。在學習和探索中,數字化學習資源就發揮了重要的作用。對于簡單的問題,學生可以直接在數字化學習資源中獲取;對于較為復雜的問題,學生可以進行分組討論,共同完成對問題的探索和解決。
模板教學的形式提高學習的條理性,將大量的數字化學習資源連接起來,便于學生清晰把握知識的脈絡。教師可以根據教學知識的不同,對模板的內容進行調整。模板也可用于學生對信息技術知識的學習,提高復習的針對性和條理性[4-5]。
采用任務教學的方式 在進行高中信息技術教學活動之前,教師應當對知識進行充分的了解,并根據教學大綱、知識的結構與內容等,把握本節課的教學目標。在備課階段設計好教學的方案和明確教學的目標,在課堂的開始階段將本節課的學習目標告知學生,讓他們做到心中有數,便于學生跟隨目標進行學習。針對學習目標,教師可以設置不同的學習任務,讓學生通過對數字化學習資料的掌握和理解,完成相應的學習任務。通過任務以及目標設置的方式,有助于提高學生學習信息技術知識的興趣,促進學生增加對問題以及知識的理解。通過任務設置的方式,對學生的學習、探究活動進行引導,能夠培養學生圍繞問題進行自主學習、不斷探索的能力。同時,學生完成相應的學習任務和學習目標以后,會獲得一定的成就感與滿足感,促進學生保持學習的熱情,進行更深層次的學習和探索。
5 小結
綜上所述,數字化教學資源具有數量極大、種類豐富的特點,對于高中信息技術教學起到補充作用。在教學應用時,教師可以根據數字化學習資源的特點,展開專題教學活動,通過專題的形式,提高學生對信息技術知識理解的全面性和準確性。同時,采用模板引導提高教學的條理性,通過任務教學的方式提高活動的目的性等,取得理想的教學效果。
參考文獻
[1]翟海枕.高中信息技術教師教學反思的現狀與思考[J].中國校外教育,2014(z1):724.
[2]鄭麗.思維導圖在高中信息技術教學中的應用策略探究[J].科技創新導報,2015(23):153-154.
在信息技術飛速發展的今天,世界各國對信息技術學科教學給予高度重視。普遍共識是:中小學信息技術教育對于一個國家和民族的意義在于,它是培養信息時代國家、民族發展所需競爭人才的關鍵,是蘊蓄國家核心競爭力的基礎。而對于每個受教育個體的價值在于,信息技術教育可幫助每個個體做好應對技術迅猛發展的信息時代的準備。
同樣,美國在2010年《國家教育技術標準》中強調,信息技術學科教學不能只關注技術層面的教學,更為重要的是,教師要善于運用信息技術支持對學生的創造能力和實踐能力的培養。
富媒體交互和物聯網的出現,帶來了傳統教學媒體所無法比擬的特性。這些特性能讓學習者利用合適的信息技術工具和手段,主動地獲得相關的信息,從而獲取解決實際問題的方法與策略。這使得學習者在學習過程中不僅掌握了信息技術知識與技能,更重要的是提升了信息素養和實踐與創新能力。因此,研究在信息時代下如何將網絡化、數字化、智能化有機結合起來,支持學生更好地學習,是很有價值的。
初步實踐:系統分析 初顯雛形
基于以上思考,我們就如何構建信息技術學科的數字化學習環境進行了初步的實踐與探索。我們以小學信息技術學科為落腳點,在一定范圍內進行了功能性調研,并以祝智庭教授的電子書包三層框架理論為指導,形成數字化學習環境雛形。該系統包含三個單元:學生端、教師端、教學服務中心。其中教師端、學生端都屬客戶端,支持教師的教和學生的學;教學服務中心為核心,全面支持教師端、學生端各項應用,包括資源存儲、信息推送、實時交互和數據分析處理等。
學生端包含四大模塊:電子課本、學具箱、學習中心和個人成長袋。其中,電子課本是核心,融入了電子教材、富媒體、學具及同步拓展資源,既方便學生課前自習,也滿足教師整班教學。學具箱是所有學具的集合,能幫助學生探究知識、理解概念、提升思維,如思維導圖、各類互動工具、編程工具(Scratch程序、LOGO程序)等。學習中心包括同步課堂、拓展學習。其中,同步課程服務學生課前、課后的學習,有效地解決學生差異性問題;拓展學習為學有余力的學生設計,是與本課相關的拓展性知識。個人成長袋記錄學生學習過程中的點滴,如練習獎勵、隨堂練習成績、電子作品、考試成績都會記錄在內,伴其成長。
教師端包含學生端的全部功能,此外還具有教學管理和課程管理兩大功能。其中教學管理中心可對教學設計、教學活動(分項目學習、論壇討論、小組合作、測評系統模塊)和教學資源(分閱讀類、多媒體、資源包模塊)進行管理和編輯。通過教學管理可有效組織課堂教學,對課堂同步資源進行實時推送,學生登錄后就能接收到教師提供的教學資源。課程管理中心則主要包括學生管理和成績管理兩部分。
作為教學服務的基礎平臺,教學服務中心端主要提供了教學管理和課程管理功能。教學管理主要包括師生的基礎信息、成績數據統計等。課程管理主要分為兩類,一類是靜態資源,包括閱讀性資料、多媒體素材、工具資源等;另一類是交互教學活動,包括作業模塊、論壇交流、項目學習、測評模塊等。在課程管理中,所有模塊都由教師進行設置,學生端會隨之變化;不同教師、不同的教學課程資源及課程設計,對應的學生端也會有所不同,這樣既實現了以教師為核心的班級化特色教育,又和學生端保持相對一致。
三大單元相互協調,全面支撐著整個數字化學習環境,其中最主要的是學生端,它以電子教材為主,加入學具盒和教學服務兩大模塊。這樣的設計既能滿足學生在課堂中的班級化學習,又實現了自主個性化學習。同時增加其多媒體性、交互性和即時通訊,有效拓展了學生的學習時空。下圖是我們設計的電子課本結構圖。
從圖中可以發現,我們的數字化學習環境不僅是簡單的教材電子化,而是將它變成一個“能說話”、“會回答”、“善交流”的課本,并且融入學具、教學資源、教學活動和通訊等功能,形成一個綜合、多元的學習活動載體。問題提示、動畫演示則可幫助學生更好地理解問題和強化記憶,從而輕松攻破知識難點。
應用實踐:啟迪智慧 點亮課堂
課堂實踐是檢測效果的最好方法。為此,該系統成型后我們開展了多次課堂實驗,姑蘇區骨干教師在蘇州市范圍先后執教了《重復命令》和《過程的修改與調用》兩節課,在教學中具有以下優勢。
1.實時幫助,告別困惑。在教材的重點、難點處都應設置“小幫助”,當學生在自主學習的過程中碰到疑問時,只要點擊“小問號”——幫助文件即可。這些幫助可由音視頻、動畫組成,很好地解決了學生對知識點的困惑。由于學生具有個體差異,他們碰到的困惑有所不同,這樣就可以讓其根據切身需要來選擇,在這樣的環境下也培養了學生獨立思考、解決問題的能力。
2.互動交流,集思廣益。交互、互動理念的引入實現了一些在傳統教材中無法呈現的功能。如難點解答、智能判斷等,最重要的是它的實時交互性,實現了師生和生生之間的多重“互動”。如學生遇到困難時,可通過推送功能將自己的錯誤程序以圖片方式上傳到教師端,教師可以將“疑難雜癥”與學生共同分析,大大提高了教學效果。
3.點滴記錄,多元評價。根據學習內容的需要,在電子課本中會有相應練習。當學生完成練習后,系統會給予評價。若答錯了,會有鼓勵的話語,激勵學生再次嘗試;若答對,則會給予肯定,加“”予以鼓勵。另外,學生也可上傳作品至平臺,與同學互相交流閱覽,并能相互給予評價,學生登錄平臺后在學習中心便可看到自己獲得的所有成績,教師也能關注到每一位學生的情況。
4.既是學具,又是教具。不僅滿足了學生的學,也滿足了教師的教。學生可根據自己能力選擇不同梯度的練習,做到擇材自習;學具的調用,豐富了知識與概念獲取的方法與途徑,加強了學生知識的內化和促進了學生思維的發展。
總結反思:找出關鍵 提升亮點
在開發與實踐的過程中我們發現,“資源量大、技術新穎”往往被視作為其優勢,其實不然,信息時代的海量信息會把孩子嚇倒,讓孩子更為疲憊。只有將有效的知識進行合理篩選,才能符合孩子的認知特點。另外,只關注技術層面的開發是遠遠不夠的。為學生構建數字化學習環境的最終目標是讓孩子學得更好。不是所有的先進技術都適用于孩子,孩子的生理、心理都有其特殊性,因此在操作習慣、易用程度、呈現方式上要基于教育學、心理學等理論,符合學生的認知特點。
在呈現方式上要注重媒體的多元性,要選擇合適的媒體豐富學生的課程資源,增強學習的趣味性和層次性。在課程內容的編排上,要用現代信息技術手段培養孩子的高級思維能力、實踐應用能力,盡可能給學生以真實的任務,讓學生在解決實際問題的過程中,自然地運用信息技術獲取信息、分析調試,最終形成作品。
中圖分類號:TP2 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2013)01-0096-01
1 引言
基于數字技術的古典名畫學習與創作系統是為了給人們提供一個學習古典名畫的平臺,并且可以在這些名家大師早已仙逝的現代能夠創作出具有他們風格但又并非原作的作品。近年來,隨著技術與藝術的集合與發展,數字中國畫發展取得了較大的成果,這些成果大體分為兩類:一類是對毛筆、宣紙、墨水等進行數字化模擬,然后使用這些虛擬的創作工具進行創作;另一類就是將現有的圖片處理成水墨效果[1-4]。這些方法雖然可以模仿國畫水墨效果,但是幾乎不可能處理出與大師風范相同的作品來。
從延續大師藝術壽命的角度來看,本系統的設計與開發工作就十分有意義了。首先將名家作品用掃描儀進行掃描,復制出數字版本,然后使用圖形處理工具將這些數字版本的名家作品進行分解,將畫中的山、石、花、草、樹、禽、獸、題詞、印章等元素分離成各個圖像單元,并且將這些圖形單元保存到該系統的庫中。當系統打開后這些圖形單元就會以菜單的形式顯示,供用戶選擇,用戶可以以層的形式在新建的畫布中調整這些圖形單元的位置,重新構圖。創作完成之后還可以進行題款、蓋章,從而形成“新的”數字化中國“古代”名畫,在當代延續古代國畫名師名畫的藝術壽命。
2 研究意義和價值
自從數字技術被引入到藝術領域,我們對這些古典名畫只是停留在復制的層次上,并不能創作出具有大師風格的作品,所以開發該系統就變得十分有意義,本文就該主題的研究意義主要有以下三點:(1)學習價值。古典名畫吸引了無數的文人墨客,并不斷的被臨摹和仿真,利用本系統可以很好的學習不同時代不同的流派作畫風格,對不同畫派的繪畫技法、墨法等有一定的熟悉,同時也對作者當時的心境,以及作品所要表達的思想也有一定的了解,從而加深了我們的藝術修養、提高了我們的創作能力和鑒賞能力。(2)延長大師的藝術壽命。在現代那些名畫家早已仙逝,若要想畫出一幅新的具有他們風格的作品是不可能的,借助本平臺可以根據自己的構思重新排列組合名畫中元素,從而創作出一幅“新”的作品,這些元素是他們的,文字和印章也是他們的,我們只是對他們的素材調整位置、角度、大小、透明度等,這樣一來既保留了畫家的藝術風格,延續名家們的藝術壽命,又可以做出一副“新”的國畫作品。(3)簡化了創作過程。該平臺創作過程非常簡單,對用戶的要求也不高,只要有學習和創作的意向和一定的空間審美感,即可在該平臺上進行藝術創作,操作簡單方便。
3 相關技術
該系統是利用WPF(Windows Presentation Foundation的縮寫)技術開發的,該技術與之前的開發技術不一樣的地方在于它將界面設計和后臺開發這兩個環節分開,分別利用XAML和C#這兩種語言來進行界面設計和后臺開發。
XAML(擴展應用程序標記語言Extensible Application Markup Language的縮寫)是用于聲明.NET對象的標記語言[5]。和HTML網頁設計語言一樣語法簡單易學、功能靈活多樣,同時不需要手動編寫大部分的XAML語言,運用起來很輕松,它的主要用于構造WPF的用戶界面。C#是一種穩定的簡單的面向對象的編程語言,它繼承了C和C++的優點同時他們的缺點,C#主要負責系統后臺開發。
在本平臺開發過程中,所涉及到的關鍵技術有:交互式繪圖技術、控件模板技術和路由技術。交互式繪圖技術能夠用戶提供交互式操作支持,用戶可以通過鼠標、鍵盤和手寫筆等在圖形終端上輸入數據和圖形信息進行繪圖,并對生成的圖形進行編輯、修改等操作。控件模板技術主要負責控件的外觀以及控件的事件觸發,每個控件都有一個默認的模板,該模板包含了控件的外觀以及控件的事件。路由事件是一種可以針對元素樹中的多個偵聽器來調用處理程序的事件,而并不僅僅是針對引發該事件的對象。
4 系統邏輯
系統主要分為五大功能:新建畫布、拖放操作、編輯圖片、字體輸入和保存。系統加載成功后圖形單元會顯示在菜單中,新建完畫布后,用戶可以根據自己的設想把所需的圖形單元拖放到畫布中,并可以對其進行拖放、調整大小、旋轉角度、刪除等操作。
圖1 系統功能模塊圖
5 總結
本課題主要針對如何繪制出即保留畫家原有繪畫風格、筆墨、技法,又能創作出一幅完全不一樣的作品從而延續大師們的藝術壽命提出的。開發目的主要是面向那些沒有繪畫基礎的初學者,為他們提供一個學習與創作的平臺。由于創作過程簡單、方便和易操作,該平臺將會在中小學的教育領域中得到廣泛的應用,同樣也會受到廣大藝術愛好者的喜愛。
參考文獻
[1]陳池瑜.現代中國畫的傳統與變革[A].南陽師范學院學報.2009.2.
[2]Way.D.l and Shih.Z.C.”The Synthesis of Tress in Chinese Landscape Painting”COMPUTER GRAPHICS Forum Volume 20.Number 3,pp.C123-C123.2001
信息技術的高度發展給我們提供了多種多樣的選擇,也提供了進行教學改革的機遇。利用超文本的整合性和網絡傳播的互動性激發學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。“技術不僅僅是手段,技術是一種展開的方式。”隨著計算機和網絡技術的發展,以電腦作為寫作工具,以因特網作為寫作、傳播媒介,利用數字技術構建對外漢語網絡寫作的學習模式是當下值得關注和研究的課題。
1.網絡寫作的非物質性便于學習者自然、隨意地寫作
大多數學習者在運用第二語言進行筆頭表達時,都會有一種如臨大敵之感。這種感覺不僅僅源自于有限的語言能力對思維的羈絆,而且由于以紙張為載體的文稿能夠真實地反映出學習者的寫作過程(包括邏輯上的調整和內容上的修改),所以,學習者往往在手寫表達時更慎重、更緊張。
傳統筆紙寫作要求學習者必須嚴格遵守文字表達的線性邏輯。一旦詞語由頭腦中的形象轉變為紙上的文字,就具備了物質性,成為真實具體、冥頑不靈的客觀實在。正因如此,學習者對于紙質文本的修改往往建立在對原有文字的抗爭和拒絕之上――涂抹或圈除不適合的文字,在旁邊加上替換的詞語。也正因為紙面大小的限制,容不下蔓延的思緒,受不起肆意地涂改,所以學習者下筆之前常是凝思勾畫,在心中先行醞釀。
2.相較于紙筆寫作的“意在筆先”,網絡寫作基本上實現了文字對思想的同構再現
建構主義學習理論強調學生在教與學過程中的中心地位;強調徹底摒棄教師一言堂的傳統教學模式,將學生由知識灌輸對象轉變為信息加工的主體,由外部刺激的被動接受者轉變為知識意義的主動建構者。隨著信息科學腳步的邁進,“網絡現代教育的特征為建構主義學習理論提供了技術層面上的支持,其學習環境與建構主義學習理論所主張的學習環境相一致,體現了學習的自主性、情景性和社會性。”(李新民,2006)在創建建構主義學習模式上,利用現代化教學技術、實施網絡環境下的學生自主學習和教師輔導相結合的教學模式不失為一種有效途徑。運用媒體技術將漢語作為第二語言的寫作學習,大致可以通過以下四個步驟完成。
(1)創設情境。新學期開始,首先向學生介紹寫作教學的總體計劃和學習策略,并將由教師預先在局域網或互聯網創建的論壇介紹給學生。教師可以鼓勵論壇中的每位學生彼此關注,形成圈子,第一時間捕捉其他同學的言語信息做出反饋、展開交流,使學習能在和現實情況基本一致或相類似的情境中發生。
(2)確定主題。教師根據學生群體的基本情況及關注視角,選擇出與當前學習主題密切相關的真實性事件或問題,發放與主題相關的背景資料,讓學生面臨一個需要立即去解決的現實問題。教師在向學生提供討論主題的同時,將與討論主題相關的目標詞語、常用句型等一并展示給學生,鼓勵其發言時使用本學期課本中新學的詞匯。
(3)協作學習。教師和學生約定好上網互動的時間、時長,鼓勵學生由寫短句開始,最終實現段落表達,鼓勵學生提出自己的觀點、回應或質疑其他同學的看法,抑或就語言問題向其他同學求助、指出其他同學表達上的語法錯誤等。通過觀點交鋒的形式,重在培養學生充分表達思想的習慣,努力讓學生把想說的說出來。
教師根據學生在網絡討論時出現的問題和反饋意見及時總結和調整計劃,根據實際情況的變化將討論主題集中在學生最為敏感的話題上。每個主題以一周為周期。周期末,教師整體評估學生參與網上交流的表現, 集中講解寫作技巧和普遍性、典型性的語言問題,并鼓勵學生繼續下一個主題的討論。
(4)效果評價。討論結束后,學生以書面作業的形式將討論的情況與內容整理好上交給老師。由此,學習者能夠充分鞏固和強化討論時已涉及的詞匯、用法,利用有關經驗的同化或重組實現對新知識意義的建構。
“學習環境是學習者在開展學習活動的過程中賴以持續下去的情況與條件。具體到網絡環境下的協作學習環境就是指利用計算機和網絡通訊等技術構造的、提供各種學習條件以支持個性化學習,并促進學習者交流合作以完成學習任務的虛擬學習場所。”
3.網絡寫作媒介的多樣性宜于學習者擴大寫作視野、豐富寫作內容
傳播學者普遍認同,網絡傳播集歷史上的一切傳播方式:人際傳播、群體傳播、組織傳播和大眾傳播于一身;將傳統中分置于不同媒介的符號,如文字、聲音、圖畫整合在一處。因此,利用網絡載體的寫作訓練必然具有多樣性的特點。
漢語寫作技能專項訓練雖然重要,卻常常被學習者忽視。一項對中山大學、暨南大學、廣東外語外貿大學印尼留學生的調查顯示,除了部分希望獲取學位的學生表示出對“漢語寫作”有興趣外,大多學生都不愿意在寫作方面下工夫。(郝紅艷,張念,2005)這種學習者中普遍存在的消極態度必然導致寫作教學工作開展得步履維艱。早在1996年,呂必松先生就針對漢語寫作課存在的詬病提出:“在通常情況下,筆頭表達至少需要兩個條件,一是想寫,二是能寫”,而一直以來作為寫作教學主要教學手段的命題作文,“往往是跟這兩個條件相違背的,因為老師出的題目不一定是學生想寫的,即使想寫,在初級和中級階段也不具備自由表達的能力。”因此,如何讓漢語學習者在自然的狀態下寫出自己真實的生活狀態,如何激發學習者的寫作熱情并使其實現完整表達,是漢語寫作教學目前要解決的現實問題。
信息技術的高度發展給我們提供了多種多樣的選擇,也提供了進行教學改革的機遇。2003年,何克抗教授引進了“混合學習”(blended learning)的概念,“混合學習”主張把傳統學習方式的優勢和e-learning(即數字化或網絡化學習)的優勢結合起來,利用超文本的整合性和網絡傳播的互動性激發學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。“技術不僅僅是手段,技術是一種展開的方式。”隨著計算機和網絡技術的發展,以電腦作為寫作工具,以因特網作為寫作、傳播媒介,利用數字技術構建對外漢語網絡寫作的學習模式是當下值得關注和研究的課題。
一、網絡寫作的非物質性便于學習者自然、隨意地寫作
大多數學習者在運用第二語言進行筆頭表達時,都會有一種如臨大敵之感。這種感覺不僅僅源自于有限的語言能力對思維的羈絆,而且由于以紙張為載體的文稿能夠真實地反映出學習者的寫作過程(包括邏輯上的調整和內容上的修改),所以,學習者往往在手寫表達時更慎重、更緊張。
傳統筆紙寫作要求學習者必須嚴格遵守文字表達的線性邏輯。一旦詞語由頭腦中的形象轉變為紙上的文字,就具備了物質性,成為真實具體、冥頑不靈的客觀實在。正因如此,學習者對于紙質文本的修改往往建立在對原有文字的抗爭和拒絕之上——涂抹或圈除不適合的文字,在旁邊加上替換的詞語。也正因為紙面大小的限制,容不下蔓延的思緒,受不起肆意地涂改,所以學習者下筆之前常是凝思勾畫,在心中先行醞釀。
相較于紙筆寫作的“意在筆先”,網絡寫作基本上實現了文字對思想的同構再現。
網絡寫作依賴電腦操作而完成。隨著手指在鍵盤上快速敲擊,對電腦發出指令,學習者可以將頭腦中的語句直接以磷光體像素的形式反映在顯示屏上。而顯示屏上顯現的字符不過是暫時存儲的密碼,學習者可以根據需求隨時對其進行修改,刪除、改寫、插入即時發生而不著痕跡。換言之,網絡文本僅僅是學習者寫作結果的展示,而與寫作過程是百般糾結還是兔起鶻落沒有任何關系。個體的痕跡從寫作中全部抹去,正像德里達所指明的那樣,電子寫作中產生的文本具有非物質化與反邏各斯中心主義的特點。因此,電腦環境下的寫作與說話十分類似,學習者頭腦中的語言、書寫、顯示屏上顯現的字符同步發生、合而為一,網絡文本成為對于思維著的整體進行的變幻不定的模擬。于是,學習者可以卸下因語言能力有限而造成的思想上的包袱,在電腦環境中自由地表達自己,對不足意之處反復修改、編輯,使隨意適心的寫作成為可能。
二、網絡寫作環境的真實性有利于學習者積極主動地建構知識意義
建構主義學習理論強調學生在教與學過程中的中心地位;強調徹底摒棄教師一言堂的傳統教學模式,將學生由知識灌輸對象轉變為信息加工的主體,由外部刺激的被動接受者轉變為知識意義的主動建構者。隨著信息科學腳步的邁進,“網絡現代教育的特征為建構主義學習理論提供了技術層面上的支持,其學習環境與建構主義學習理論所主張的學習環境相一致,體現了學習的自主性、情景性和社會性。”(李新民,2006)在創建建構主義學習模式上,利用現代化教學技術、實施網絡環境下的學生自主學習和教師輔導相結合的教學模式不失為一種有效途徑。運用媒體技術將漢語作為第二語言的寫作學習,大致可以通過以下四個步驟完成。
1.創設情境。新學期開始,首先向學生介紹寫作教學的總體計劃和學習策略,并將由教師預先在局域網或互聯網創建的論壇介紹給學生。教師可以鼓勵論壇中的每位學生彼此關注,形成圈子,第一時間捕捉其他同學的言語信息做出反饋、展開交流,使學習能在和現實情況基本一致或相類似的情境中發生。
2.確定主題。教師根據學生群體的基本情況及關注視角,選擇出與當前學習主題密切相關的真實性事件或問題,發放與主題相關的背景資料,讓學生面臨一個需要立即去解決的現實問題。教師在向學生提供討論主題的同時,將與討論主題相關的目標詞語、常用句型等一并展示給學生,鼓勵其發言時使用本學期課本中新學的詞匯。
3.協作學習。教師和學生約定好上網互動的時間、時長,鼓勵學生由寫短句開始,最終實現段落表達,鼓勵學生提出自己的觀點、回應或質疑其他同學的看法,抑或就語言問題向其他同學求助、指出其他同學表達上的語法錯誤等。通過觀點交鋒的形式,重在培養學生充分表達思想的習慣,努力讓學生把想說的說出來。
教師根據學生在網絡討論時出現的問題和反饋意見及時總結和調整計劃,根據實際情況的變化將討論主題集中在學生最為敏感的話題上。每個主題以一周為周期。周期末,教師整體評估學生參與網上交流的表現, 集中講解寫作技巧和普遍性、典型性的語言問題,并鼓勵學生繼續下一個主題的討論。
4.效果評價。討論結束后,學生以書面作業的形式將討論的情況與內容整理好上交給老師。由此,學習者能夠充分鞏固和強化討論時已涉及的詞匯、用法,利用有關經驗的同化或重組實現對新知識意義的建構。
“學習環境是學習者在開展學習活動的過程中賴以持續下去的情況與條件。具體到網絡環境下的協作學習環境就是指利用計算機和網絡通訊等技術構造的、提供各種學習條件以支持個性化學習,并促進學習者交流合作以完成學習任務的虛擬學習場所。”(謝舒瀟、黎景培,2002)互聯網能夠為語言學習者提供無焦慮的寫作環境,能夠給予學習者最真實的交際場景及各種可理解的目標語使用實例,基于任務的實時網上互動能夠加強意義的協商,激發學習者創作的興趣。因此網絡寫作是提高學生寫作能力的理想中介。
三、網絡寫作媒介的多樣性宜于學習者擴大寫作視野、豐富寫作內容
傳播學者普遍認同,網絡傳播集歷史上的一切傳播方式:人際傳播、群體傳播、組織傳播和大眾傳播于一身;將傳統中分置于不同媒介的符號,如文字、聲音、圖畫整合在一處。因此,利用網絡載體的寫作訓練必然具有多樣性的特點。
傳統寫作認為:寫作是人類運用文字、符號進行記錄、交流、傳播信息的語言活動,是排除圖像、聲音、動畫等多媒體符號的創作過程。而網絡環境下,學習者的寫作成果已經不是單一的文字文本,而是融合了表格、圖片、動畫、音頻、視頻等多種符號的多媒體文本。論壇寫作時,學習者可以根據需求插入上述媒介符號作為文本內容的補充,既豐富了寫作內容,又使寫作過程生動、活潑起來。
另外,網絡文本的超鏈接功能擴展了寫作的內容、延伸了學習者之間的關系。所謂超鏈接是指包含在每一個頁面中能夠點擊進入其他頁面的鏈接信息,用戶點擊鏈接而跳轉到它所指向的頁面。通過這種方法可以瀏覽相互鏈接的頁面,拓展閱讀的空間,增加寫作資料的儲備,進而擴大寫作視野、實現完整表達。教師在向學生提供寫作背景資料時,可以將資料中的語言點講解和補充說明設置為超鏈接的形式,一方面不會破壞背景資料的完整性,另一方面也保持了頁面的整潔美觀。同時,學習者也可依照語言能力的不同選擇是否需要超鏈接的幫助,使量體裁衣、因材施教的學習理念落到實處。就學習者而言,超鏈接為漢語寫作者交流思想、反饋信息提供了跳轉閱讀、實時交流的可能。網絡文本是一種非線性的網狀結構,沒有固定的順序,不要求讀者必須按照固定的順序閱讀,因此,論壇交流過程中,學習者可以任意選擇閱讀的頁面對任意內容進行回復,打破傳統寫作從文字到文字、從開頭到結尾、從書面到書面的線性寫作形態。
結語
現作理論認為,寫作是一種高級認知活動,是一種“發現意義的過程。”應用數字技術構建對外漢語網絡寫作的學習模式正是引導寫作主體去傳播信息、表達思想、發現意義。此種模式下的漢語教師應充分認識到角色的轉變,關注學習者表情達意的邏輯思維,培養漢語書寫邏輯形式。此外,教師應當培養并具備網絡環境下對學習者的寫作行為進行監控和評估的能力,督促學生用目的語持久參與評說與討論,鼓勵學生用已學或正在學習的詞匯表達,對詞不達意、內容空洞、銜接不暢的作品給出適當的意見和修改參考。
參考文獻:
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中圖分類號:G633.67?搖 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)07-0225-02
20世紀末,美國麻省理工學院媒體實驗室主任尼葛洛龐帝的《數字化生存》一書給人類的生存與思考打上了新的時代烙印,信息技術的發展和應用已經帶來教育的革命。在中小學教學科目中,在信息技術與這些科目的整合過程中,信息技術課起著重要的基礎和示范作用。信息技術課堂教學的“數字化”對其他科目也有著重要的示范作用。通過幾年的探討,結合本人開發的《信息技術課堂助手》系統為例,談談中小學信息技術課堂教學的“數字化”。
一、中小學信息技術課堂教學現狀
從2002年起,全國中小學均已開設信息技術課,各級各類中小學校都配備了多媒體網絡微機室。經過多年磨練,教師的教學經驗、教學能力、專業知識水平均有大幅度提高,部分教師已經成長為學者型或專家型教師。各種教學資料、教學軟件、管理方法、教學理念豐富多彩,可以說現在的信息技術課生機勃勃。可是信息技術課課堂教學仍然沿用傳統的教學方法,尤其是對學生的評價。用考試和測試軟件能方便地檢測學生成績,但是不能記錄學生的學習過程,不能對學習過程進行評價,不能檢測“學生是否學會學習”,“學生能否自主學習”。也有些教師提出不用考試而用“電腦制作”,用“學生電腦作品”來評價學生的學習和信息素養,我認為這種方法雖然比考試的方法有了進步,但仍然有缺陷,也就是說教師評價的也只是最后的結果,看不出學生制作的過程中出現的挫折、解決的方法、創新思維的獲取等,所以說這種評價方法也不全面。
二、中小學信息技術課堂教學“數字化”的可行性
信息技術課堂教學“數字化”系統的軟硬件配置的可行性:現在所有中小學微機室軟硬件配置均已達標,并且已實現聯網功能也就是說每個微機室都是一個局域網,在硬件上已具備了課堂教學“數字化”的可能。微機室操作系統都采用WINDOWSXP以上版本并且配備了常用應用軟件。實現信息技術課堂教學“數字化”的基礎軟件環境也是可能的。
信息技術課堂教學“數字化”系統開發的可行性:首先,現在計算機技術日新月異,數據庫軟件日趨成熟,教育軟件的開發一日千里,所以從技術上實現是可能的;其次,經過多年進修學習,現已涌現出很多專家學者型信息課教師,他們有著豐富的一線教學經驗和高超的軟件開發技術,相信在專家的指導和幫助下可以成為合格的開發成員或顧問人員;第三,開發出成熟的、功能強大的中小學信息技術課堂教學“數字化”系統,并可以延伸至信息技術學科以外的其他學科,有著樂觀的商業前景。
信息技術課堂教學“數字化”系統應用的可行性:全國有著數量巨大的中小學校,信息技術課堂“數字化”系統有著廣泛的用戶群。廣大學校領導渴望有效的課堂教學的改革成果;廣大信息技術教師渴望了解學生的學習過程以及對學生學習過程做出客觀的評價,同時渴望降低勞動強度從繁重的教學工作中解放;廣大學生渴望客觀的評價體系,感受學習的樂趣和成就感。信息技術課堂教學“數字化”系統,可以向其他各學科推廣,有著巨大的社會效益。
三、中小學信息技術課堂教學“數字化”的主要功能。
1.計算機管理教學功能。這里所說的概念不是計算機輔助教學而是管理教學,目的是提高工作效率,減輕信息教師的負擔。主要功能包括:(1)動態提醒服務,即提醒教師教學進度、學生考勤、該對哪些同學課堂提問(最初使用時使用隨機點名提問,或讓積極舉手的同學回答),還包括日常管理如鬧鐘功能、動態提供當前日期、時間、上課的班級、節次、課代表任務、本日微機室課表等等提醒。(2)提供考試成績管理、課件管理、教案編輯管理、課堂練習管理、教學后記管理其他教學資源管理等功能。教案和課件應按課時編號。(3)提供學生簽到功能,計算機隨機點名提問功能,計算機根據課堂提問次數及回答問題情況智能點名功能。(4)提供教師查詢功能,能查詢教學進度、特殊情況、班級情況以及每個同學的日常表現記錄。(5)提供機器使用情況、維修情況記錄及其他功能。
2.詳細記錄學生的成長歷程。記錄每節課,每個學生的各種表現。包括考勤記錄,操作練習情況記錄,教師課堂提問及回答情況記錄,課堂學生示范情況記錄,小組討論情況記錄,電腦作品創意情況記錄,電腦制作進度及問題記錄,學生提問問題記錄,學生紀律情況記錄,自定義項目記錄等等。記錄的方式主要以“課堂教學‘數字化’系統”電腦自動記錄為主,以教師和學生輸入為輔。
3.學期末評估功能。對各種記錄都要量化,量化方法可采用10分制或100分制。根據全部同學記錄日志,在學期末不但對每個同學評估量化而且對每個班級量化,也對整個年級量化。在對單個學生量化時包括量化得分,還要有按課時繪制的成長曲線。得分情況不必公布,教師通過對學生的評估,確定因材施教的方法。
4.系統的開放功能。例如可以對記錄的項目管理的項目自定義,既可以根據學校實際情況只使用部分功能,也可以添加新功能。
5.其他人性化設計的功能。如根據當前日期時間,按照課程表自動調用上課班級、學生名單;系統可后臺工作(放于系統托盤),不影響屏幕;系統設置簡單(只設置時間表、課程表、班級和學生名單等)。
四、中小學信息技術課堂教學“數字化”系統的實現。
系統要求有明確的以課時為單位的教學進度表;微機室要有固定的課程表、上課時間表;學生在微機室內有固定的機器號;學生名單應包括班長、課代表及各小組組長;教師教案、課件、練習和考試內容或其他資料有相應的課時編號。
二十世紀末,美國麻省理工學院媒體實驗室主任尼葛洛龐帝的《數字化生存》一書給人類的生存與思考打上了新的時代烙印。信息時代、知識經濟的來臨,迅速深刻地改變著人類社會,信息技術的發展和應用已經帶來教育的革命。在中小學教學科目中,在信息技術與這些科目的整合過程中,信息技術課起著重要的基礎和示范作用。例如在中小學綜合素質評價中包括各方面的評價,其中包括學生信息素養的評價,難道僅憑一次考試的成績或者一個電腦作品就能評價出一個學生的信息素養?我認為應該從整個學習過程中來評價,而對學習過程的評價要求對學生整個學習過程的“數字化”。通過幾年的探討,結合本人開發的《信息技術課堂助手》系統為例,談談中小學信息技術課堂教學的“數字化”。
中小學信息技術課堂教學現狀。
從2002年起,全國中小學均已開設信息技術課,各級各類中小學都配備了網絡微機室,并且絕大部分都能實現多媒體網絡微機室的功能如教學演示、學生示范、電子舉手、作業提交等功能。經過多年磨練,教師的教學經驗、教學能力、專業知識水平均有大幅度提高,部分教師已經成長為學者型或專家型教師。各種教學資料、教學軟件、管理方法、教學理念豐富多彩,可以說現在的信息技術課生機勃勃。但是現在信息技術課的課堂教學仍然沿用傳統的教學方法,只不過教室換成了多媒體網絡教室,使用了“多媒體網絡教室”軟件,大量使用CAI課件。使用“多媒體網絡教室”實現了教學演示、學生示范等功能加強了師生交互和學生交流,使用CAI課件軟件大大提高了課堂效率,使用測試軟件能夠檢測學生的學習結果,但是并沒有將學生的學習過程全程記錄,不能對學習過程進行評價,不能檢測“學生是否學會學習”,“學生能否自主學習”等。有些教師提出不用考試而用“電腦制作”,用“學生電腦作品”來評價學生的學習和信息素養,我認為這種方法雖然比考試的方法有了進步,但仍然有缺陷,也就是說教師評價的也只是最后的結果,看不出學生制作的過程中出現的挫折、解決的方法、創新思維的獲取等,所以說這種評價方法也不全面。
另外,目前一個小學或初中學校一般有一兩個微機教室,并且只有一兩名信息技術教師。信息技術課堂基本上都在微機室,微機室每天有大批學生上課,由于信息教師所教的班級多,而每個班周課時不多,所以管理學生成了困難。信息教師一般還要負擔微機室的維護工作,及學校信息技術方面的其它工作,這更增加了信息教師的工作量。高中學校情況要好一些。
中小學信息技術課堂教學“數字化”的可行性。
信息技術課堂教學“數字化”系統的軟硬件配置的可行性。現在所有中小學微機室軟硬件配置均已達標,并且已實現聯網功能也就是說每個微機室都是一個局域網,在硬件上已具備了課堂教學“數字化”的可能。微機室操作系統都采用WINDOWS98以上版本并且配備了常用應用軟件。實現信息技術課堂教學“數字化”的基礎軟件環境也是可能的。
信息技術課堂教學“數字化”系統開發的可行性。首先,現在計算機技術日新月異,微機軟件開發如日中天,數據庫軟件日趨成熟,軟件開法方法科學有效,教育軟件的開發一日千里,所以從技術上實現是可能的;其次,經過多年進修學習,現已涌現出很多專家學者型信息課教師,他們有著豐富的一線教學經驗和高超的軟件開發技術,相信在專家的指導和幫助下可以成為合格的開發成員或顧問人員;第三,我國軟件開發發展很快,但目前有很多“多媒體網絡教室”不能滿足課堂教學“數字化”的要求,開發出成熟的、功能強大的中小學信息技術課堂教學“數字化”系統,并可以延伸至信息技術學科以外的其它學科,有著樂觀的商業前景。
信息技術課堂教學“數字化”系統應用的可行性。全國有著數量巨大的中小學校,信息技術課堂“數字化”系統有著廣泛的用戶群。廣大學校領導渴望有效的課堂教學的改革成果;廣大信息技術教師一方面渴望了解學生的學習過程以及對學生學習過程做出客觀的評價,另一方面渴望降低勞動強度從繁重的教學工作中解放;廣大學生渴望客觀的評價體系,感受學習的樂趣和成就感。信息技術課堂教學“數字化”系統應用有著巨大的社會效益。
中小學信息技術課堂教學“數字化”的主要功能。
一、計算機管理教學功能。這里所說的概念不是計算機輔助教學而是管理教學,目的是提高工作效率,減輕信息教師的負擔。主要功能包括:(一)動態提醒服務,即提醒教師教學進度、學生考勤、該對哪些同學課堂提問(最初使用時使用隨機點名提問,或讓積極舉手的同學回答),還包括日常管理如鬧鐘功能、動態提供當前日期、時間、上課的班級、節次、課代表任務、本日微機室課表等等提醒。(二)提供考試成績管理、課件管理、教案編輯管理、課堂練習管理、教學后記管理其它教學資源管理等功能。教案和課件應按課時編號。(三)提供學生簽到功能,計算機隨機點名提問功能,計算機根據課堂提問次數及回答問題情況智能點名功能。(四)提供教師查詢功能,能查詢教學進度、特殊情況、班級情況以及每個同學的日常表現記錄。(五)提供機器使用情況、維修情況記錄及其它功能。
二、詳細記錄學生的成長歷程。記錄每節課,每個學生的各種表現。包括考勤記錄,操作練習情況記錄,教師課堂提問及回答情況記錄,課堂學生示范情況記錄,小組討論情況記錄,電腦作品創意情況記錄,電腦制作進度及問題記錄,學生提問問題記錄,學生紀律情況記錄,自定義項目記錄等等。記錄的方式主要以“課堂教學‘數字化’系統”電腦自動記錄為主,以教師和學生輸入為輔。
三、學期末評估功能。對各種記錄都要量化,量化方法可采用10分制或100分制。根據全部同學記錄日志,在學期末不但對每個同學評估量化而且對每個班級量化,也對整個年級量化。在對單個學生量化時包括量化得分,還要有按課時繪制的成長曲線。得分情況不必公布,教師通過對學生的評估,確定因材施教的方法。
四、系統的開放功能。例如可以對記錄的項目管理的項目自定義,既可以根據學校實際情況只使用部分功能,也可以添加新功能。
五、其它人性化設計的功能。如根據當前日期時間,按照課程表自動調用上課班級、學生名單;系統可后臺工作(放于系統托盤),不影響屏幕;系統設置簡單(只設置時間表、課程表、班級和學生名單等)。
1 定位為基礎核心課程
“數字邏輯與數字系統”課程是計算機科學與技術專業及相關專業的基礎核心課程,首先定位要明確,對于剛入校的低年級學生來講,教師一定要有打好其扎實基礎的信心、責任與方法,教師不僅要有教好本課程的責任,還要有引導學生入門計算機科學與技術專業的方法與責任,故教人者同時兼顧著指引學習者進大門(計算機學科)與入小門(數字邏輯與數字系統)的責任。
(1)對不同的學校、專業來說,無論是硬件、軟件、應用或其他相關專業,各校有自身的基礎、底蘊,故對各專業的分類,要求會有所偏重,但“基礎”、“核心”應該不可動搖。
(2)無論是本科、專科,還是其他層次類型的學校(公辦、民辦、獨立學院、自考、函授、高職院校)都應重視本基礎核心課程的教學。
對“數字電路與數字系統”,教育部在各類相關的教學大綱中均規定為必開課程(其重要性在此也不必多說)。
2 領導的重視程度
各高校計算機院、系領導安排此課程的相對重視程度至關重要。
(1)主講教師、助教、實驗課技師要安排精兵強將。我們可比喻上課效果按下棋的段位來分,教授上課未必是九段,講師也可以是九段。即要由那些課上得棒并且有責任心的人員進行教學。
(2)有較穩定的教學、研究小組。現在較普遍的問題是有些教師搞科研或因其他原因,常常出差,出現換、停課次數較多的現象,必然影響教學效果。應該建立一些制度,如帶實驗臨時由研究生輪流帶不行;教師常出差不行;課程從頭至尾必須由固定的老師完成,不能像辦講座式地輪換人員。
(3)領導、教師、實驗技師經常要注意學生的反饋意見,隨時掌握教與學、示范與動手過程中出現的問題,并及時解決。本課程既要學理論,又要動手做實驗,各環節要環環套上。
(4)選一本恰當的教材,在充分尊重主講教師的基礎上,給予一定的把關。雖然計算機及相關專業要開設數字電路課程,但是由于不同的學校、專業的要求,著重點、學生的層次有所不同,在選擇教材時也有所區別。這里強調的是“恰當”,即適合學生的層次并經過實踐證明選用此教材達到了好的效果。比如我們南京大學計算機系選用的是由科學出版社出版的新世紀高等學校計算機專業教材系列中的《數字邏輯與數字系統》(白中英主編)教材,這是針對普通高校本科生使用的獲獎教材,經過論證和試用到正式選定使用,取得了較好的效果。
3 主講教師一定要負責
選定有豐富教學經驗的且有責任心的主講教師(同時也是相關教研小組的負責人)是關鍵的一環。
(1)主講教師要經常與實驗師、助教、學生溝通。
(2)相對來說,各角色要分工明確。
①主講教師是主線、核心隊員。
②實驗師首先要教會每個學生真正自己動手(這是一道坎,有人會用別人做好的東西去冒充,硬件上手和軟件上手不一樣,現在電腦很普及,軟件上手實踐機會多,而硬件要有相應的實驗條件提供)做好基礎實驗;其次才是誰做得更復雜、更好的問題。
③對助教主要要求他發現、總結學生作業及實驗中的問題,特別是帶有普遍性的問題。
(3)教研小組負責人對各類人員要有考核,親自與學生溝通,及時了解本教學小組成員的工作成效,比如耐心程度,對學生的態度,設備、器材的損壞率等。
(4)積極與院、系領導打交道,以便保持本課程在獲得支持、重視程度、投資更新等方面的地位。
4 結合調查意見
結合學校、教務處等有關部門對學生的教學抽樣意見調查,將本課程的得分、評價與其他課程作比較,以便相互促進、提高,本作者所主講的數字邏輯電路課程在綜合評分中總是名列前茅。本課程有自身的獨到之處,講課、實驗做得好具有得分優勢,而如果不重視實驗,做得不好結果正相反。
5 課時的安排要適當
各學校要根據自身的情況及所選用教材的建議課時,綜合考慮實際課時的確定。比如我校計算機系所選用的教材參考課時為64學時,我們認為這是最低課時數,我們是偏重軟件的學校,對于為數不多的硬件課程要保質保量,主講教師要根據情況增加課時,應在正常順序教課的基礎上,對于:(1)學生學習中存在的普遍性問題;(2)習題中帶普遍性的問題;(3)增加的某些內容、補充的典型例題等由主講教師在課堂上講效果好。另一個要注意的問題是現在普遍采用電化教育,上課放投影,教師如果不掌握好進度(往往難以掌握),學生會無所適從,應給一定時間要求學生記筆記,并給予反應上的緩沖時間。我們試過兩個班級做記筆記與不記筆記的對比,最終有一定時間記筆記的班級在學習效果、考試成績方面均優于不記筆記的班級,現在學生普遍不愿記筆記、不愿動手,這是要引起注意的一種新的惰性。
6 激發學生的學習興趣,調動其積極性
在整個教學的各個環節上要設法激發學生的學習興趣,從而調動起同學們對本課程的學習、動手作實驗的積極性。
(1)通過形象的比喻(要結合內容與進度)激發學生興趣
比如學習基本邏輯運算及電路時,將其比喻為建高樓,需要先了解磚、鋼筋、水泥等基礎建筑材料;當學生學到可以設計一些較為簡單的電路時,既要肯定又要激勵,可比喻為,你可以用磚等基礎材料搞創作了,不過還僅僅停留在搭個羊圈、蓋個馬棚的水平,必須進一步學下去;而在教材基本上講完后,可比喻為,你現在相當于可以建造人住的普通房屋了,但你要造高樓大廈,建筑精品還需努力學下去。這樣類似的比喻學生印象深,已有不止一個已畢業的學生遇見我閑談時提到教師比喻建筑之事,有的學生對我姓什么都有些模糊,但建筑之事不忘。
(2)激發學生的好勝心
現在的學生普遍好表現,好展示自己,給他舞臺,他會用十足的心思。比如講觸發器時,對主從J―K觸發器的基本邏輯圖,我對學生說,誰5分鐘看懂并能正確講給我聽就封他為高手,10分鐘看懂水平還可以,15分鐘還未看懂就別自己看了;而對維持阻塞D觸發器的邏輯圖,誰8分鐘看懂是高手,12分鐘看懂還可以,18分鐘還鬧不明白就別自己看了。
學生說他學到了相關知識,并能做題目了,我封他水平還可以;要做高手必須用盡量短的時間講得讓別人聽懂,這對教師也存在挑戰,教師自己懂的東西能否盡快讓學生也懂,這是個考驗。
(3)結合就業
告訴學生現在硬件越來越重要,其應用范圍越來越廣,就業機會和工資待遇大有提高,現各大學計算機專業畢業的學生動手能力普遍不夠,會編大型程序的人不多,會硬件設計的人就更少了,若想糧袋里的糧食多一些,那就先跟老師把數字邏輯電路這一基礎課學好。如果學生拿著自己設計的硬件作品去找工作,往往比拿一軟件作品還管用(別人一看你硬件都會設計,那么普通編程也應該沒問題)。
7 目前國內高校本門課程普遍存在的一些問題
作者經過對國內各層次的高校數字邏輯電路課程的教學、實踐及相關教材的調研,發現了一些問題。
(1)使用教材較為陳舊,講授內容缺乏時代性。
①教材不少,但更新較慢,有的教師有惰性,不愿輕意換教材或使用更新版本,這與教師太忙,學校重科研、輕教學等多種原因有關。
②出版社與作者對如何更新已有版本的教材缺少溝通。比如涉及到報酬如何算等問題。實際上如果使用同一書的更新版本,既節省教師的備課時間,又有延續性,出版社書的銷量也可以增加,這樣效果較好,所以出版社應與相關作者建立長期的合作關系。
(2)只講授“功能部件”級范圍,不涉及“數字系統”級范圍。
①與教學計劃的革新、課時安排有關。
②與主講教師、助教、實驗技師的觀念、水平的提高,知識的更新有關。
③與學校設備、器材的經費投入有關(這不完全是任課教師的問題)。
(3)不少院校將本課程交給電子系教師講授,因而與后續課程不易銜接(理論教學、實踐教學都會存在問題)。
①外系教師的責任感通常與本系教師有差別。實驗師、助教的配備也有問題,有的學校還可能是私下請的,無工作量、無考核,只給課時費了結;有的可能連實踐課內容都砍掉了。
②對不同專業的后續課,培訓人才的側重點會有較大的偏差,比如對軟、硬件設計的結合等問題。
③我們應該偏重圍繞計算機這一專門的數字系統進行研究,可稱是一種縱深研究,而電子系是一種橫向的廣泛的研究。
(4)硬件設計語言本科生采用ABEL-HDL語言較易掌握,效果較好,而用VHDL語言效果相對差些。
(5)所用實驗設備較為落后,這會涉及到經費的投入問題,有的學校微機購置了許多,而數字電路實驗設備卻很陳舊,甚至沒有。
(6)硬件課程受到擠壓,有的地方把數字電路和模擬電路課程合并,有的甚至作為講座性質或干脆砍掉不上了。這些都是有待規范、解決的問題。
總之,應在把“數字邏輯與數字系統”課程真正作為計算機專業基礎核心課的原則下,各校結合自己的情況,在教學、實踐的各個環節上引起足夠的重視,認識到基石與空中樓閣的含義,如果沒有學好先行的基礎課,那么后續的專業課也是無法學好的。
8 小結
本文是作者根據自己在多年的教學中對數字電路課程的地位、授課過程中所經歷的課程內、外的某些相關問題而進行的總結,以及一些較為成功的經驗,并提出了自己的一些獨特看法、觀點。同時對國內一些不同層次的學校作了調查、研究,借鑒了一些經驗,并指出了存在且有待克服的問題,對于那些正在講授數字電路課程的青年教師或即將講授本課程的教師是值得一讀的。作者自認為是從事計算機教育教學實踐中取得的一個小小成果,且具有普遍意義。
參考文獻
[1] 白中英. 數字邏輯與數字系統. 北京:科學出版社,2003.