面向個性化教學流程的虛擬學習環境模型研究

王 輝 宋 杰

（昆明學院信息工程學院，云南 昆明 650214）

0 引言

本文的內容首先敘述了個性化教學過程對學生和教師的要求，總結了虛擬學習環境的特點和優勢，然后分析了各國在虛擬教學中設計的情況， 并分析總結其優缺點。 教師可以根據具體教學情況建立個性化的教學步驟；此外，他們還可以根據教學要求或教學條件的變化，在實施教學步驟的整個過程中，對教學步驟進行動態設計。 因此，不斷地實現了個性化的教與學要求。 另外，文章用實際的數據來驗證系統在提高彼此的教學效率方面的有效性， 從而獲得研究成果。

1 世界各國科學研究分析報告

世界各地專家教授早就設計方案完成了眾多虛擬學習自然環境數字模型，并聯系實際情況持續改進。他們方便使用并提供了一系列教學專用工具， 達到了教學雙方的要求。 我國在虛擬學習環境層面的科學研究已獲得明顯成效。比如，中國科學院計算技術研究所智能化信息資源管理重點實驗室與云南省師范學校電子計算機管理中心等單位協同產品研發了一個根據Web的教學系統形式實體模型。 該實體模型選用本身基礎理論和技術性來勾勒行業專業知識的各類特性， 進而提升海外在虛擬學習環境層面的科學研究， 現階段有諸多虛擬學習服務平臺被開發設計和運用， 并獲得了作為應用方的學校、 公司和其他組織的五星好評。 比如， 加拿大麥考瑞大學的麥考瑞杰非凡電子器件學習管理中心等企業開發設計出一個根據Java 的學習手機：學習主題活動智能管理系統。 現階段，該系統早已在國外，如英國、德國、克羅地亞、加拿大、澳大利亞等許多國家學校及初中廣泛運用。

2 面向人性化教學步驟的虛擬學習環境系統設計

2.1 系統實體模型分析

2.1.1 建立教學步驟中非線性學習次序靈便設置問題

每個知識要點間通常具備繁雜的非線性邏輯順序，進而造成包括知識要點的學習模塊間有繁雜的非線性邏輯順序。 在虛擬學習環境的當前階段，創建教學步驟時，通常只能使用線性教學步驟。 因為學生情況不同，教師不能要求不同條件的學生再次學習某些模塊， 并且學生也不能根據自己的情況重新學習模塊。 不符合教育人性化要求。

2.1.2 建立標準，并靈活設置問題

在建立課堂教學過程中，不同的學生通常具有不同的專業能力、目標和預期學習效果。 所有這些特定情況導致每個課堂教學過程的每個學習和培訓模塊都設置了不同而復雜的標準。 但是，當前的虛擬學習環境不能基于上述條件，可以靈活設置每個學習和模塊的實施標準。

2.2 系統設計方案

自動控制系統的設計方案是系統規劃方案的過程。 它實際上包括設計方案系統的系統架構圖、設計方案系統軟件的領域模型、設計方案和實際操作控制面板的模型以及開發設計的設計方案。 系統軟件數據庫查詢實體模型的五個階段。

2.2.1 設計方案的系統架構圖

系統架構圖是一個全面的實體模型。 從功能分解的角度來看，虛擬學習環境由許多功能模塊組成。 登錄系統后，它是虛擬學習環境的主界面以及虛擬學習內部空間的設計方案。 虛擬培訓室內空間的設計方案包括3 個控制模塊：客戶智能管理系統、教學管理和教室輔助管理計劃。 每個控制模塊可分為許多小型功能模塊。

2.2.2 程序設計的領域模型

在結構分析鏈接中創建的領域模型是系統的領域模型，但它并未完全考慮系統開發所需的所有實體模型元素。 例如，實體模型沒有完全考慮每個實體線目標的所有特征和方法，也沒有完全考慮相關的融合類和接口類。 以下將進一步改進和完善虛擬學習環境的領域模型，將其轉變為真實的領域模型。

2.2.3 方案設計與設計開發操作界面

操作界面是一個綜合的服務平臺，用于在應用程序人員和計算機之間進行信息交換。 因此，良好的操作界面對于使用人的感受非常重要。 它關系著是否能引起使用人的興趣，是否讓使用人心情舒暢的開始有效率的學習。

2.2.4 程序設計系統的數據庫實體模型

系統軟件的數據庫實體模型分為2 種方法，即邏輯模型和概念模型。 通常，邏輯模型由實體連接圖說明，而概念模型是從邏輯模型轉換而來的。

3 根據虛擬的課堂教學方式試驗分析

依選取某院校通訊信號專業的學生作為行為主體試驗目標。 他們所設立的主修科目——《通訊信號機器設備與程序編寫》 作為試驗的實際目標之一，此課程內容基礎理論教學的總課時在改革創新的教學方式后，由原先的160 課時降低為120 課時，而教學內容基本上維持不變，應用傳統式的教學方式，在比較有限的120 課時內把通訊信號機器設備與程序編寫的所有專業知識教授給學生是無法完成的。 因而，必須用新的教學方式處理這個問題。 選擇設立課程內容、學生平均水平同樣的2 個班集體作為試驗科學研究對像， 試驗教學班為082 班， 傳統式教學班為081班，每一個班學生總數為48 人，在其中實驗班選用根據通訊信號模擬仿真的課堂教學方式，一般教學班選用傳統式教學方式。 通訊信號機器設備與程序編寫課程內容試驗班與傳統式班教學狀況比照。 一年以來的教學具體情況反映表明，虛擬通訊信號模擬仿真在通訊信號機器設備與程序編寫課程內容教學中的應用前景廣闊。 虛擬通訊信號模擬仿真學校通訊信號專業的運用終將改革創新傳統式的通訊信號技術專業教學方式，虛擬通訊信號模擬仿真是執行以學生為管理中心的教學必不可少的專用工具， 也是基礎理論、實踐活動緊密結合教學的橋梁，是一種對學生具體能力塑造的合理處理方式，根據虛擬通訊信號模擬仿真的教學方式變成通訊信號專業課堂教學改革創新的發展前景。 根據數據分析，在實驗班比傳統式班教學課時少40 課時的狀況下， 實驗班整體考試成績仍大大的好于正常班，但同時也看到了實驗班的程序編寫優秀率沒有傳統式班高。 分析其中原因，在通訊信號模擬仿真上“實際操作精密度”和“掌握情況”不太好確保：要想變成嫻熟有技術性的作業員，還必須提升學生的一線實踐活動， 提升學生的實踐活動自學能力。有效的開展專業化教學設計方案，使通訊信號模擬仿真課與真正的實踐活動課占比達到最佳，完成教學實際效果的最優控制。

4 結語

目前的虛擬學習環境在達到教師和學生的人性化要求層面存有很大不足，進而無法使用戶靈便地設計和實行符合本身狀況的教學步驟。 鑒于此，文中對怎樣人性化地建立教學步驟以及實行過程中的人性化控制提出了一個解決方法，達到了教育工作者和學生的具體要求。 如今的科學研究工作中還存有一些不足。 比如，在這個實體模型中教師的任務繁雜，而且教師資源是比較有限的，怎樣用人工智能技術的基礎理論和技術性來協助教師有效率地進行有關工作，將作為將來科學研究的一個關鍵課題。