基于網絡教學平臺的工科課程課后學習改進研究

陳鉑 楊冬梅

摘 要：在工科基礎課程教學中，可使用網絡教學平臺發布隨機條件習題，將其作為課后作業。隨機條件習題的內容相同，其中計算條件均為合理范圍內的變量，通過Excel生成隨機數值，提供給學生，做到一人一題，引導學生自主學習。網絡教學平臺還可以獲取習題的正確率，教師據此了解教學效果，并有針對性地調整后續教學內容，補充薄弱環節。根據平行班對比，使用隨機條件習題的學生，自學能力更強，課程學習投入度更高，課下學習效果更好。

關鍵詞：網絡教學平臺;隨機條件習題;自主學習

中圖分類號：G420?文獻標識碼：A?收稿日期：2018-08-30

基金項目：長沙理工大學教研教改項目（JG1550）;湖南中醫藥大學教研教改項目（10220001002126）。

作者簡介：陳 鉑（1978—），男，講師，博士研究生，研究方向：流體力學。

一、高校網絡教學平臺使用現狀分析

進入新世紀，科學技術發展使計算機網絡得以普及，信息化和網絡化已經成為21世紀的主旋律。隨著高校教育信息化進程的推進，高校數字化校園建設不斷發展，國內高校的網絡帶寬在不斷改善，特別是在教育部本科教學質量工程等項目的推動下，利用網絡技術來輔助課堂教學組織形式的改革，被當作提高教學質量的重要手段。教育信息化的主要內容是課程教學的信息化，而網絡教學平臺在教學信息化中發揮著基礎性的支撐作用，并在近幾年得到了廣泛的應用。網絡教學平臺集成了網絡教學所需的各種應用子系統和工具，目前國內外已經研發了多款網絡教學平臺軟件，比如國外的BlackBoard、Moodle、Sakai，國內自主開發的“課程中心”“天空教室”“清華教育在線”等。它們大多是通用型網絡教學平臺，從教學過程中的課件制作與發布、教學組織、教學交互、學習支持和教學評價，到從用戶至課程的教學管理，再到與網絡教學資源庫、管理系統的整合，集成了網絡教學需要的主要子系統，形成了一個相對完整的網絡教學支撐環境。我國高校學生的信息素養水平逐年提高，有超過60%的高校已經開始使用網絡教學課程管理系統以支持教學。

面向學生的網絡教育在高等教育現代化建設中發揮著重要的作用。通過網絡教學創造數字化學習環境，能夠促進教育觀念、教學內容和教學方法的改革，提高教育教學質量，提高學習者的學習能力和在信息社會中生存和發展的能力。網絡環境學習能有效提高學生的批判性思維、復雜問題解決能力、協作能力和多媒體通信能力，可以說是促進學生學習能力發展的重要學習方式。大多數學生認為網絡學習的優點依次是“可以獨立自主地學習”“學習不受時間限制”“網絡資源豐富”“網絡資源更新迅速”“交流方便”“查找方便”，可以看出網絡學習以其可以實現個性化學習的優點受到大學生的普遍歡迎。學習中，學生在教師的指導下學習專業課程，主動獲取知識、應用知識、解決問題，這促使學生從被動接受到主動探索轉移、從他導向自導轉移、從他律向自律轉移。轉入網絡教學平臺展現了在線教學的諸多優點：第一，網絡教學平臺提供給師生一個交流平臺，師生間、學生間可在線或離線交流，這樣交流效率可得到有效提高;第二，學生在網絡教學平臺上學習，完全不受時空限制，不同課程可以集中時間授課或者自主選取時間學習;第三，對教師來說，可以利用網絡教學平臺上的多媒體學習資源制作學生喜愛的課件資源;第四，對學生來說，可以利用網絡教學平臺提供個性化自主學習支持服務平臺學習。網絡已經在學生學習生活中扮演著越來越重要的角色，學生在開展自主學習時，更是離不開網絡，傳統的自主學習也已開始向網絡自主學習轉變。

同時，網絡教學在高校尚處于起步階段，雖然大部分高校都已在網絡教學平臺的軟、硬件方面加大了資金投入力度，使高校開展網絡教學成為可能，但是學生能否適應網絡教學的模式，能否通過網絡教學平臺較好地完成學習任務，教師是否愿意用網絡教學平臺開展教學活動，是否能夠成功地開展網絡教學，在很大程度上影響和制約著高校網絡教學能否順利進行。就目前網絡教學平臺的使用情況來看，很多教師只是將網絡教學平臺作為教學過程的補充和輔助，并未將其融入教學，在使用時多是將課件和參考文獻類資料上傳至教學平臺，供學生查看。而對學生來說，這些課件只是課本主要知識框架的梳理，不足以提升學習興趣，同時由于習慣了傳統教學模式，他們也很少使用網絡教學平臺討論問題和相互交流。

為進一步提高網絡教學平臺的使用效率，并使其提升教學效果，教師應將網絡教學平臺的使用貫穿到整個日常教學過程中去。而課后作業和階段性測試這些重要的課后學習內容，應作為網絡教學平臺的重點使用模塊，從而發揮其作用。

二、基于網絡教學平臺的隨機習題構建與應用

水力學是水利乃至土木大類專業重要的專業基礎課，所學知識較為抽象，基本概念多、公式多、記憶量大，很難在課堂上將所有知識完全消化。在傳統教學方式中，教師需要布置一定量的課后作業來強化學生的學習效果。網絡教學平臺作為教育信息化平臺，可以實現作業收發放、習題批改，作業成績統計與分析的自動化和網絡化。據此，文科類課程常會出一些討論性問題或案例，讓學生分析討論，并在作業中給出自己的觀點，這類作業比較適合在網絡教學平臺中使用。理工科課程的作業則以計算題為主，布置的作業如果相同，學生難免相互抄襲（網上抄襲更容易，只需要復制—粘貼），長此以往會影響學風。計算類題目雖然也有題庫，但單一知識點的題目數量，對于三十至六十人的班級來說還是非常有限，難以做到一人一題，且題目難度和側重點也都有差異，不便于了解學生學習效果。為避免學生互相抄襲作業，增強實踐學習環節，筆者使用隨機條件習題，即所有學生題目相同，但題目中的條件則為在合理范圍內的隨機數，使得學生一人一題，確保獨立完成。

隨機條件習題通常以經典習題為母版，例如水靜力學中的一道習題，內容如下：

如圖1，涵洞進口裝有一圓形平板閘門，閘門平面與水平面成60°，鉸接于B點并可繞B點轉動，門的直徑為1m，門的中心位于上游水面下4m，門重980N。當門后無水時，求從A處將門吊起所需的力？

該題目中涉及計算的數值條件有：閘門與水平面夾角，其工程中常見值為30°～75°;圓形閘門的直徑，可取為0.5m～2.0m;閘門中心在水下位置，此題目中可取為2.0m～10.0m;閘門重量，可取為500N～5000N。此時該題目經過隨機化后，變為如下形式：

如圖1所示，涵洞進口裝有一圓形平板閘門，閘門平面與水平面成alfa（°），鉸接于B點并可繞B點轉動，門的直徑為d（m），門的中心位于上游水面下Hc（m），門重G（N）。當門后無水時，求從A處將門吊起所需的力T（kN）。

同時，使用Excel在確定范圍內生成隨機條件，并計算得到答案，如下表所示。教師可以在網絡教學平臺中上傳隨機條件，并根據答案來批改作業。

在網絡教學平臺上，教師布置作業和改作業，學生做作業和交作業，都不受時空限制，隨機條件習題的加入，在一定程度上可促使學生獨立完成作業，引導學生自主學習，強化教學實踐環節。習題完成后，網絡教學平臺會自動統計出每道習題的正確率，據此可了解教學的實際效果。教師可以有針對性地調整后續教學內容，對學生掌握薄弱的知識點進行補充。隨機條件習題庫長期使用后，還可以得知每道習題的難度，并根據難度將這些習題進行試題組卷，確保得到難度適中的試卷。

三、實際教學效果評價

使用兩個平行班級來比較采用傳統教學方法和使用隨機條件習題班級的教學效果，教學中教師、教學方法和考試試卷均相同，作業題目也相同，其中一個班使用經過隨機化的習題，并通過網絡教學平臺完成作業，另一個班采用上交紙質作業的傳統方法。學期結束后，統計學生的作業成績和考試成績，以考試成績排序列出學生考試成績和作業成績，如圖2所示。

可以看出，使用相同題目的傳統教學班級，作業成績差異很小（如圖2b），這反映出學生自主學習能力不強，部分學生在日常學習中習慣參考成績較好學生的作業。使用隨機條件習題的班級，作業成績差異很大（如圖2a），學生們的題目內容一樣，但條件各異，可以借鑒別人的思路，但必須動手計算，這提高了學生的自學能力，增強了課程學習效果。使用隨機條件習題班級，考試成績與作業成績雖然沒有較強的線性關系，但是可以看出作業成績具有階梯分布（如圖2a），考試成績80分以上的學生作業成績相對較好，而考試成績60分以下的學生作業成績普遍較差。通過對兩個班級考試成績分布的比較（如圖3），可以看出使用隨機條件習題班級的考試成績分布較為均衡，而傳統教學班級中成績較好學生與中等程度學生之間有明顯分化。

綜上所述，網絡教學平臺是實現教育信息化重要的實用性系統，它可以作為日常教學的補充，讓學生的自主學習不受時空限制，讓教師免除收發作業的辛苦，并根據作業中錯誤重復率了解教學效果，從而有針對性地調整后續教學內容。可以說，隨機條件習題的應用使上述一切更有可操作性。

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