基于Blackboard的《物理光學》網絡教學平臺設計

■趙永林

物理光學是光信息科學與技術專業學生的基礎學科之一，對于光信息科學與技術專業課的學習起著至關重要的作用，必須結合大量的光的干涉、衍射和光與物質相互作用的實驗圖像才能更好的理解，課程教學中需要大量直觀的圖形和圖像等資料。但對于多數學生來說,這門課程理論抽象,涉及的數學知識非常多，尤其是衍射部分，專有名詞多而雜,知識點很難串聯起來,而且傳統的課堂教學法難以將抽象的概念解釋清楚,讓學生產生感性認識,因此學生常會感到知識抽象,課程枯燥,影響了學習該課程的效率和積極性。為此,我們利用計算機和網絡技術,建設了《物理光學》網絡教學系統,旨在充分發揮網絡資源共享的優勢,開辟并探索新的教學模式。

1 設計原則

隨著數字化校園建設的不斷發展,網絡課程建設得到了各個教育管理部門、學校以及廣大教師的一致重視。在大量研究和實際應用的基礎上,取得了一些研究成果,建設了很多內容豐富、特色鮮明、功能多樣的網絡教學平臺[1]。通過對各個高校網絡教學平臺的調研,也發現了一些問題,主要表現在：教學內容豐富但缺乏具有互動性和吸引力的教學設計；具有引導性、啟發性的自主學習資源匱乏。針對發現的問題和物理光學的課程特點,我們確定了四項原則,用以建立結構合理、資源豐富、互動性強、易于后期管理的《物理光學》網絡教學平臺。

1.1 結構合理化原則

課程內容結構設計方面,以《物理光學》教材的各個章節為主線設計導航欄,同時嵌入站內搜索引擎,讓學生直達想要學習的內容模塊;教學平臺整體結構以網站地圖的形式表現,建立樹狀圖結構展示教學平臺的各個功能模塊之間的關聯。

1.2 資源豐富原則

網絡教學平臺的建設也是課程資源庫網絡化、數字化的重新構建,由于物理光學的課程特點,教學中需要大量直觀的圖形和圖像等資料[2],利用Flash技術、計算機仿真技術可得到高清晰的干涉和衍射圖樣[3]。同時搜集物理光學相關的著作、優秀論文、最新研究成果和研究進展等文獻資料,使學生和教師鞏固所學知識,拓展知識面,了解學科前沿動態,有助于啟發學生思維,為以后的工作和科研打下基礎。

1.3 互動性原則

網絡教學區別于傳統課堂教學,師生之間、學生之間、教師之間不能直接面對面交流,如果沒有良好的互動性強的學習模塊,是無法調動學生的學習積極性和完全發揮網絡教學平臺的作用的。為此,在平臺中加入學習論壇模塊,師生能夠利用該模塊即時發布問題,解答問題和參與問題討論,使平臺不僅是交流學習經驗的論壇,還是緩解學習壓力、溝通娛樂的空間。教師也可以通過論壇了解學生的學習情況和生活情況,有目的地引導學生的學習與生活。

1.4 易于管理維護原則

平臺建設要求普通教師無需專業的網站建設知識,也能夠在自己的權限內隨時管理更新教學平臺內容及學習論壇內容。

2 相關技術

2.1 B/S 結構(Browser/Server結構)

即瀏覽器和服務器結構。在B/S結構中,因特網中各種形式的數據,如文本、聲音、圖像和視頻等,都存儲在數據庫服務器中。通過數據庫服務器與Web服務器的連接,由Web服務器將各種數據反饋給用戶端,用戶端只需要通過網頁瀏覽器就能夠得到所需要的信息。

2.2 BB(BlackBoard)技術

Blackboard是Blackboard Academic Suite TM教育軟件的簡稱，它是美國Blackboard公司開發的一種網絡教學平臺。應用BB技術,交互式網站的開發不再需要繁復的編程,只需要將簡單的腳本代碼嵌入到網頁文件中,就可以讓靜態網頁動起來,可以讓網站開發者將更多的精力應用在網站的內容建設上。使用BB技術制作的網絡教學系統便于系統信息的管理,普通教師就可以對教學系統信息進行簡單的添加和刪除操作。

2.3 SQL Server網絡數據庫技術

SQL Server 2000是微軟公司2000年推出的SQLServer數據庫管理系統的版本。它具有客戶機/服務器體系結構、圖形化用戶界面和豐富的編程接口工具,是一個杰出的數據庫平臺,可用于大型聯機事務處理、數據倉庫以及電子商務等。

2.4 流媒體技術

流媒體技術也稱為流式媒體技術,作為一種時下流行的網絡傳輸技術,不再需要等整個壓縮文件下載后才能觀看,而是預先在用戶端創建緩沖區，在播放前先將一段數據下載到緩沖區,如在播放過程中,網絡傳輸速率小于視頻播放速率,就先播放已下載到緩沖區的數據,從而有效避免播放中斷,保證收看質量。

由于網絡教學基本上都在校園內網中進行,帶寬可以保證,出于成本和管理方面的考慮,視頻點播系統采用順序流式傳播方式。在前期視頻處理時,將收集到的DV帶、VCD、DVD等視頻文件壓縮為asf(advanced stream ing format)流式文件格式,并把時間較長的視頻(如整堂課、講座等)壓縮為多個短視頻段落,以保證播放的流暢性。

2.5 JavaScript腳本語言

圖1 網絡教學平臺結構示意圖

這是一種廣泛用于客戶端Web開發的腳本語言,常用來給HTML網頁添加動態功能。在圖片庫中應用該語言編寫了圖片查看器,可以實現圖片的放大、縮小、拖動、還原操作。

2.6 多媒體軟件技術

網絡教學平臺制作過程中還使用Dreamweaver、Photoshop、Flash、Powerpo int以及繪聲繪影等多媒體軟件,用于電子資源的處理和平臺的搭建。

3 網絡教學平臺總體設計

3.1 平臺功能模塊設計

遵循網絡教學平臺的設計原則,設計了6個功能模塊,每個模塊又有其子模塊,如圖1所示。

3.2 平臺首頁與教師介紹

平臺首頁的用戶登錄,包括學生登錄、教師登錄和管理員登錄,賦予不同的平臺使用權限;最新公告發布最新的平臺信息與注意事項;投票調查欄目設置調查問卷,用以了解學生對平臺的使用情況和學習情況。教師介紹是將物理光學課程的負責人、主講教師以及實驗帶教教師的個人簡介發布到平臺上,使學生更好地了解該學科的教師。

3.3 網絡課堂與教學資源

這兩個模塊都以所用教材的章節為主線設計其子模塊,以導航清晰、資源豐富為設計思路,學生可以根據需要,選擇相應模塊進行學習,使其在傳統課堂學習的同時,提高自學能力,鞏固完善所學知識,拓展知識面。

3.4 在線測試

含有章節測試與期末測試兩個欄目,都由選擇題、判斷題和簡答題組成,將物理光學課程的所有重點、難點涵蓋其中。學生進入模塊后,系統隨機抽取題目,答題結束后提交試卷,簡答題給出標準答案供參考,選擇題和判斷題自動打分并標示錯題題號和正確答案。可以使學生及時了解自己對所學課程的掌握情況,既能考察對于特定章節的掌握程度,也能檢測自己對于整個課程的學習情況。

3.5 學習論壇

設計答疑解惑、學習心得和心情驛站等模塊,開辟學習和生活過程中學生之間、師生之間的交流通道。

3.6 平臺管理模塊

網絡教學平臺的管理與維護是保證平臺良好運行的關鍵。因此,我們對于平臺的各個功能模塊都相應地設計了管理模塊。管理員登錄平臺后,可以進入管理界面對最新公告、教師介紹、網絡課堂、教學資源等模塊的信息進行添加、修改和刪除操作；對于在線考試模塊,管理員可以查看各個學生的測試成績；在學習論壇中,具有發布、回復、修改和刪除信息的權限。

對于平臺用戶的使用權限,設置為三級權限模式,從高到低依次為平臺管理員、普通教師、普通學生,根據各自權限實現不同操作。

4 網絡教學平臺的效果

《物理光學》網絡教學平臺引入教學后,在使用中也發現了一些不足之處,如日常利用率不高,教學資源庫內容還有待進一步補充等,都是今后需要完善和解決的。但這種嶄新的教學模式比傳統的課堂模式更注重學生自學能力的提高和學習興趣的培養,提高了學生的學習積極性。通過首頁的問卷調查,網絡教學平臺的好評率達到83%,2009級學生在使用了網絡教學平臺后,期末考試成績比2008級未使用網絡教學平臺的同專業學生的優秀率(80分以上)提高了6.5%,說明網絡教學模式已初見成效,對于相關課程的網絡教學平臺建設有著積極地借鑒意義。最后，感謝南通大學教改基金（No：13050487）對本文的支持。

［1］顧正位,王曉燕,金秀梅.基于BlackBoard的網絡教學研究[J].中國教育信息化,2007(7).

［2］封余軍,王文華,熊正燁,師文慶.電科專業“物理光學”課程建設改革的探索與實踐[J].中國電力教育,2011(8).

［3］李保源.物理光學實驗的網頁課件設計[J].計算機與現代化，2007(6).