以自主学习为导向的试验教学交互式平台设计

1、以自主学习为导向的实验教学交互式平台设计摘 要：为了学生更好地学习软件，学校的资源得到 高效的利用。文章以学习、答疑、练习和学习工具四大模块 为主要的设计平台，加强老师和学生互动学习，提高学生学 习的主动性。文章研究了以自主学习为导向的实验教学交互 式平台设计，以自主学习为导向的软件类实验教学交互平台 建设的目的在于高效组织教学过程、完成教学目标、实现学 习资源、摸清学生特点。关键词：自主学习；实验教学；交互式平台 传统的软件实验教学和一般课堂教学形式一样，只是多 了一些互动。 课堂教学问题都是口头回答， 而软件实验教学， 老师教学生做，而学生的个体差异大，不能全部赶上进度， 可能有 20%的

2、同学跟不上，而软件实验学习是环环相扣的， 若有一个没有听懂学好，后面的就都会出现问题。而第一次 实验做不出来就会打击学生的自信心，导致后面多次实验都 做不出来。要把老师为主导的课堂变为学生的自主学习平 台。授之于鱼不如授之于渔，提倡交互式学习 1 。1 研究现状 伴随着虚拟现实技术、移动办公技术、云计算技术等信 息技术的发展进步，智能手机、智能学习设备等设备的广泛 普及，转变了人们对传统教学理念与教学方式的认识，更加 强调学生需要拥有自主学习能力。国家教育部发布的教育信 息化十年发展规划中明确指出，要将虚拟仿真技术融入实验 当中。规划中明确指出，要全面推动虚拟仿真实验教学资源 的建设，建设优质

3、网络课程、实验课程。通过以自主学习为 导向的实验教学交互式平台设计可以使得学生拥有更多的 机会与平台参与高质量的实验，同时也进一步满足了信息发 展对实验教学交互式平台设计的要求，以便使更多的学生可 以随时通过优质的实验教学资源来进行学习，从而提升自身 的实践能力与创新精神。因此，以自主学习为导向的实验教 学交互式平台设计十分关键。就目前来看，当前软件教学存 在以下几个方面的问题 2-3 。1.1 软件教学枯燥，学生积极性不高 上面老师讲步骤，下面同学按步骤一步一步做，不会的 老师马上解答，学生不会主动去学习。软件版本更新快，学 过的可能时刻在变化。学生只记住以前的步骤，不会去改变 方法。1.2

4、 实验指导书不完善 有些细节上的操作不可能都讲到，有些常识大家都知道 的，不了解的话就会停在这一块。1.3 学习软件的视频问题多 视频环境和本人软件环境不一样。现在软件都需要服务 器和大量第三方软件支持，很容易在配置上出问题。1.4 可重复性差 例如一共有 5 个环节，第二个环节想重复去做，实际软 件操作是不可能的，整体认识或某个环节认识不能并重。2 发展趋势 通过查阅大量的文献，笔者发现对软件类实验教学的研 究主要集中在以下方面。从发表的论文来看国内的软件教学 系统研究，有北京大学计算机辅助教学( ComputerAided Instruction ，CAI )研究室开发的用于高等数学教学的

5、AMITS ，信阳师范学院计算机系开发的用于 Pascal教学的GenPTS系 统、郑州解放军电子技术学院开发的诊断外设故障的 ICAIPs 系统等 4。3 交互式平台的设计3.1 研究对象及总体框架整体上帮助教师按照教学内容、教学目标来自动分配学 习资源、设定合理的教学目标、开展学生学习评价，对学生 的学习过程进行监督控制，进而判断学生目前的学习状态， 运用交互式平台中的个性化推荐模块来展现满足学生学习 特点的知识点。交互式平台不仅仅可以在教?学习活动中起到导学作用，同时还可以根据学生的学习需求差异，运用多 元化的教学方法来进行针对性的教学，进而展现个性化的学 习特征。3.2 主要内容、重点

6、难点和研究方法3.2.1 把软件学习分解成很多子任务 自任务交互式平台设计中的子任务结构是完成任务的 具体策略与方式，是针对不同知识类型以及在实施子任务过 程中，学生的知识状态、学习需求、学习技能水平而采用的 一种或多种教学方式。子任务结构中的评价也是部分评价， 是对部分任务完成情况的部分评价，同时还包括任务的实际 完成情况、学生掌握情况、教学方式选择是否恰当进行的评 价，同时也为评价教学效果提供准确的依据。在自任务交互 式平台中完成任务的过程就是实现目标的过程，在教学过程 中教学任务与目标之间有着紧密的联系。为了使本次研究的 问题更加明确，所以教学目标即为教学整体目标，在教学整 体目标的指导

7、下开展教学，教学任务即为完成教学任务的真 值指派。3.2.2 打造知识库知识库是开展具体教学的资源库，知识库涵盖了所有学 科领域的详细知识点。知识库上层的学科概念为领域本体， 教师在交互式平台界面。当教师确定了教学过程中所需要的 教学主题后，系统则会自动获取教学主题相应的领域本体， 即为教学内容。教师则可以根据教学概念、教学主题、教学 内容，提交上传至系统，由系统自动形成教学计划。教师也 可以运用交互平台中默认运用的教学策略来自动生成教学 计划。当某一位学生需要开展学习，交互式平台则会调取学 生模型以及关于领域本体的教学计划，再通过系统编译成为 具有个性化的教学过程， 进而展现给学生， 供学生

8、学习使用3.2.3 建立交互体系 交互体系是学生通过交互式平台与教材、教师、教学知 识点进行交流，实现教学与学习双向活动的界面。交互式平 台中的交互模型涵盖了学生交互与教师交互界面。在该界面 中学生可以对比自己所寻找的解决问题的方式与专家采取 的解决问题方式之间的差异，并且从中总结出在解决问题过 程中的缺陷与错误。教师也可以对比学生的解答方式与专家 解答方式，以便全面了解学生的学习状态，进而有针对性地 调整教学策略，选择能够满足学生学习需求的教学方式。同 时，在教学过程中教师还可以列出专家解题方式，以辅助教 学。3.2.4 建立考核体系 在教学过程中教学评价是不可忽视的重要环节。而教学 评价则

9、与教学习题之间有着密切的联系。以自主学习为导向 的实验教学交互式平台中的习题模块中包含了基于领域本 体的出题规则，出题规则按照概念的属性与内在联系来设计 习题。系统针对某一位学生的学生模型进行测试时则可以获 取领域本体的相应知识点，进而获得学生掌握该学科的程度 情况，并且得知学生在学习学科知识过程中对各种概念的认知以及解题能力 5-64 结语4.1 适应开放式学习环境 智能教学系统不仅仅是一个系统工具，还应该是一个环 境创建工具，是一个学习生态系统。利用智能导师系统为学 习者开发自适应学习环境，在这种环境中允许学习者进行自 由探索。学习者可以根据自己的需要，组织制定学习目标和 计划，自主选择适

10、合自己的学习内容和策略。智能导师系统 通过与学习者交互，对学习活动进行监控和评估，以此获得 学习者的相关信息，隐性调整学习过程中优先呈现的资源和 工具，帮助学习者获得最优化的发展策略。4.2 情感感知与服务 智能教学系统是学生在学习过程中的辅助工具，更加应 该是学生在学习过程中的情感支撑。该系统能够犹如教师一 般了解学生的情感、摸透学生的情绪来获取学生对知识点的 掌握情况。通过扫描学生的面部表情、对学生的眼球进行追 踪来分析学生在学习过程中的兴趣与学习情况，进而选择合 适的情绪引导方式对学生开展积极的干预，以提升学生的学 习兴趣。4.3 协作学习环境 智能教学系统不仅仅是一个帮助个体学习者的学

11、习环 境，还应该是一个培养协作学习能力的开放学习场所。协作 是当前知识社会中必须具备的一项能力。 “教师和学生以及学生和学生之间缺乏交流会导致一系列的问题：学习者对问 题认识的广度和深度受到自身条件和认识水平的局限，学习 者在学习过程中会产生孤独感等” 。因此，智能教学系统应 关注协作学习环境的创建。4.4 知识搜索引擎智能教学体系不仅仅可以辅助学生在学?过程中以高效率进行学习，更是学生在学习过程中解决问题的得力助手。 学生在学习过程中难免会遇到不同类型、不同难度的问题， 通过互联网搜索引擎搜索可以获得多种搜索结果。虽然搜索 结果已经根据搜索问题进行智能排序，但是搜索得出的答案 依然需要学生一一归纳总结。 参考文献 1 张红，陶然东华大学实验室管理云计算平台J.计算机系统应用， 2012( 21)：14-172 丁纪可 .云桌面技术在苏北电大系统计算机实验室管理中的应用J信息与电脑，2013(4): 136-137.3 王贵才，杨几民.高校实验室开放模式探讨J实验室研究与探索， 2011 (