以自主學習為導向的實驗教學交互式平臺設計

謝菁蓮 張瑞軍 盛陽

摘 要：為了學生更好地學習軟件，學校的資源得到高效的利用。文章以學習、答疑、練習和學習工具四大模塊為主要的設計平臺，加強老師和學生互動學習，提高學生學習的主動性。文章研究了以自主學習為導向的實驗教學交互式平臺設計，以自主學習為導向的軟件類實驗教學交互平臺建設的目的在于高效組織教學過程、完成教學目標、實現(xiàn)學習資源、摸清學生特點。

關鍵詞：自主學習；實驗教學；交互式平臺

傳統(tǒng)的軟件實驗教學和一般課堂教學形式一樣，只是多了一些互動。課堂教學問題都是口頭回答，而軟件實驗教學，老師教學生做，而學生的個體差異大，不能全部趕上進度，可能有20%的同學跟不上，而軟件實驗學習是環(huán)環(huán)相扣的，若有一個沒有聽懂學好，后面的就都會出現(xiàn)問題。而第一次實驗做不出來就會打擊學生的自信心，導致后面多次實驗都做不出來。要把老師為主導的課堂變?yōu)閷W生的自主學習平臺。授之于魚不如授之于漁，提倡交互式學習[1]。

1 研究現(xiàn)狀

伴隨著虛擬現(xiàn)實技術、移動辦公技術、云計算技術等信息技術的發(fā)展進步，智能手機、智能學習設備等設備的廣泛普及，轉(zhuǎn)變了人們對傳統(tǒng)教學理念與教學方式的認識，更加強調(diào)學生需要擁有自主學習能力。國家教育部發(fā)布的教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃中明確指出，要將虛擬仿真技術融入實驗當中。規(guī)劃中明確指出，要全面推動虛擬仿真實驗教學資源的建設，建設優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡課程、實驗課程。通過以自主學習為導向的實驗教學交互式平臺設計可以使得學生擁有更多的機會與平臺參與高質(zhì)量的實驗，同時也進一步滿足了信息發(fā)展對實驗教學交互式平臺設計的要求，以便使更多的學生可以隨時通過優(yōu)質(zhì)的實驗教學資源來進行學習，從而提升自身的實踐能力與創(chuàng)新精神。因此，以自主學習為導向的實驗教學交互式平臺設計十分關鍵。就目前來看，當前軟件教學存在以下幾個方面的問題[2-3]。

1.1軟件教學枯燥，學生積極性不高

上面老師講步驟，下面同學按步驟一步一步做，不會的老師馬上解答，學生不會主動去學習。軟件版本更新快，學過的可能時刻在變化。學生只記住以前的步驟，不會去改變方法。

1.2實驗指導書不完善

有些細節(jié)上的操作不可能都講到，有些常識大家都知道的，不了解的話就會停在這一塊。

1.3學習軟件的視頻問題多

視頻環(huán)境和本人軟件環(huán)境不一樣。現(xiàn)在軟件都需要服務器和大量第三方軟件支持，很容易在配置上出問題。

1.4可重復性差

例如一共有5個環(huán)節(jié)，第二個環(huán)節(jié)想重復去做，實際軟件操作是不可能的，整體認識或某個環(huán)節(jié)認識不能并重。

2發(fā)展趨勢

通過查閱大量的文獻，筆者發(fā)現(xiàn)對軟件類實驗教學的研究主要集中在以下方面。從發(fā)表的論文來看國內(nèi)的軟件教學系統(tǒng)研究，有北京大學計算機輔助教學（ComputerAided Instruction，CAI）研究室開發(fā)的用于高等數(shù)學教學的AMITS，信陽師范學院計算機系開發(fā)的用于Pascal教學的GenPTS系統(tǒng)、鄭州解放軍電子技術學院開發(fā)的診斷外設故障的ICAIPs系統(tǒng)等[4]。

3 交互式平臺的設計

3.1研究對象及總體框架

整體上幫助教師按照教學內(nèi)容、教學目標來自動分配學習資源、設定合理的教學目標、開展學生學習評價，對學生的學習過程進行監(jiān)督控制，進而判斷學生目前的學習狀態(tài)，運用交互式平臺中的個性化推薦模塊來展現(xiàn)滿足學生學習特點的知識點。交互式平臺不僅僅可以在教師學習活動中起到導學作用，同時還可以根據(jù)學生的學習需求差異，運用多元化的教學方法來進行針對性的教學，進而展現(xiàn)個性化的學習特征。

3.2主要內(nèi)容、重點難點和研究方法

3.2.1把軟件學習分解成很多子任務

自任務交互式平臺設計中的子任務結(jié)構(gòu)是完成任務的具體策略與方式，是針對不同知識類型以及在實施子任務過程中，學生的知識狀態(tài)、學習需求、學習技能水平而采用的一種或多種教學方式。子任務結(jié)構(gòu)中的評價也是部分評價，是對部分任務完成情況的部分評價，同時還包括任務的實際完成情況、學生掌握情況、教學方式選擇是否恰當進行的評價，同時也為評價教學效果提供準確的依據(jù)。在自任務交互式平臺中完成任務的過程就是實現(xiàn)目標的過程，在教學過程中教學任務與目標之間有著緊密的聯(lián)系。為了使本次研究的問題更加明確，所以教學目標即為教學整體目標，在教學整體目標的指導下開展教學，教學任務即為完成教學任務的真值指派。

3.2.2打造知識庫

知識庫是開展具體教學的資源庫，知識庫涵蓋了所有學科領域的詳細知識點。知識庫上層的學科概念為領域本體，教師在交互式平臺界面。當教師確定了教學過程中所需要的教學主題后，系統(tǒng)則會自動獲取教學主題相應的領域本體，即為教學內(nèi)容。教師則可以根據(jù)教學概念、教學主題、教學內(nèi)容，提交上傳至系統(tǒng)，由系統(tǒng)自動形成教學計劃。教師也可以運用交互平臺中默認運用的教學策略來自動生成教學計劃。當某一位學生需要開展學習，交互式平臺則會調(diào)取學生模型以及關于領域本體的教學計劃，再通過系統(tǒng)編譯成為具有個性化的教學過程，進而展現(xiàn)給學生，供學生學習使用。

3.2.3建立交互體系

交互體系是學生通過交互式平臺與教材、教師、教學知識點進行交流，實現(xiàn)教學與學習雙向活動的界面。交互式平臺中的交互模型涵蓋了學生交互與教師交互界面。在該界面中學生可以對比自己所尋找的解決問題的方式與專家采取的解決問題方式之間的差異，并且從中總結(jié)出在解決問題過程中的缺陷與錯誤。教師也可以對比學生的解答方式與專家解答方式，以便全面了解學生的學習狀態(tài)，進而有針對性地調(diào)整教學策略，選擇能夠滿足學生學習需求的教學方式。同時，在教學過程中教師還可以列出專家解題方式，以輔助教學。

3.2.4建立考核體系

在教學過程中教學評價是不可忽視的重要環(huán)節(jié)。而教學評價則與教學習題之間有著密切的聯(lián)系。以自主學習為導向的實驗教學交互式平臺中的習題模塊中包含了基于領域本體的出題規(guī)則，出題規(guī)則按照概念的屬性與內(nèi)在聯(lián)系來設計習題。系統(tǒng)針對某一位學生的學生模型進行測試時則可以獲取領域本體的相應知識點，進而獲得學生掌握該學科的程度情況，并且得知學生在學習學科知識過程中對各種概念的認知以及解題能力[5-6]。

4結(jié)語

4.1適應開放式學習環(huán)境

智能教學系統(tǒng)不僅僅是一個系統(tǒng)工具，還應該是一個環(huán)境創(chuàng)建工具，是一個學習生態(tài)系統(tǒng)。利用智能導師系統(tǒng)為學習者開發(fā)自適應學習環(huán)境，在這種環(huán)境中允許學習者進行自由探索。學習者可以根據(jù)自己的需要，組織制定學習目標和計劃，自主選擇適合自己的學習內(nèi)容和策略。智能導師系統(tǒng)通過與學習者交互，對學習活動進行監(jiān)控和評估，以此獲得學習者的相關信息，隱性調(diào)整學習過程中優(yōu)先呈現(xiàn)的資源和工具，幫助學習者獲得最優(yōu)化的發(fā)展策略。

4.2情感感知與服務

智能教學系統(tǒng)是學生在學習過程中的輔助工具，更加應該是學生在學習過程中的情感支撐。該系統(tǒng)能夠猶如教師一般了解學生的情感、摸透學生的情緒來獲取學生對知識點的掌握情況。通過掃描學生的面部表情、對學生的眼球進行追蹤來分析學生在學習過程中的興趣與學習情況，進而選擇合適的情緒引導方式對學生開展積極的干預，以提升學生的學習興趣。

4.3協(xié)作學習環(huán)境

智能教學系統(tǒng)不僅僅是一個幫助個體學習者的學習環(huán)境，還應該是一個培養(yǎng)協(xié)作學習能力的開放學習場所。協(xié)作是當前知識社會中必須具備的一項能力。“教師和學生以及學生和學生之間缺乏交流會導致一系列的問題：學習者對問題認識的廣度和深度受到自身條件和認識水平的局限，學習者在學習過程中會產(chǎn)生孤獨感等”。因此，智能教學系統(tǒng)應關注協(xié)作學習環(huán)境的創(chuàng)建。

4.4知識搜索引擎

智能教學體系不僅僅可以輔助學生在學習過程中以高效率進行學習，更是學生在學習過程中解決問題的得力助手。學生在學習過程中難免會遇到不同類型、不同難度的問題，通過互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎搜索可以獲得多種搜索結(jié)果。雖然搜索結(jié)果已經(jīng)根據(jù)搜索問題進行智能排序，但是搜索得出的答案依然需要學生一一歸納總結(jié)。

[參考文獻]

[1]張紅，陶然.東華大學實驗室管理云計算平臺[J].計算機系統(tǒng)應用，2012（ 21）：14-17

[2]丁紀可.云桌面技術在蘇北電大系統(tǒng)計算機實驗室管理中的應用[J]信息與電腦，2013 （4）：136-137.

[3]王貴才，楊幾民.高校實驗室開放模式探討[J]實驗室研究與探索，2011（9）：317-320

[4]孟廣學.開放實驗室教學信息管理的研究與實踐[J]教育與職業(yè)，2012 （9）：165-166

[5]鄧小青.普通高校實驗室全面開放而要解決的三大問題[J].實驗技術與管理，2015（9）：226-229.

[6]陳建真，黃真，何昱，等.基于實驗室準入和開放機制的大學生創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)[J]實驗技術與管理，2015 （8）：32-36.