毕业设计（论文）：运筹学视域下微课在小学信息技术课程教学中的应用研究

专业：教育技术学学号： 1951150306本科毕业论文 （人文科学） 题 目：运筹学视域下微课在小学信息技术课程教学中的应用研究 院（系、部）： 教育学院 学 生 姓 名： 穆擎 指 导 教 师： 赵建功 职 称 副教授 2017年5月26日河北科技师范学院教务处制学 术 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于河北科技师范学院。本人签名： 日期： 指导教师签名： 日期： 摘要摘要微课是学习者进行自学的一种重要途径，主要是以“短小精悍”著称，利用几分钟或十几分钟的视频中可以让学习者快速掌握某一个知识点，并运用这个知识点去解决实际问题。在整个教学中，可以在课前，课上、课后的各个时间段使用微课进行学习。课前使用微课，可以帮助学生预习，了解知识点；课上使用有助于增强课堂趣味性，吸引学生注意力和调动学生上课积极性；课后使用微课，可以帮助学生巩固在对知识点的掌握和使用，但如何利用微课，是教学效果达到最佳尤为重要，所以这篇文章主要对微课在小学信息技术课程中的应用，通过对课堂教学中微课的使用情况，进行了讨论。并运用运筹学中的规划论解决教师使用微课种类不全面问题，决策论解决微课在小学信息技术教学过程使用环境问题；可靠性理论解决微课在小学信息技术使用方向问题。关键词：微课；小学信息技术；运筹学摘要AbstractWith modern education technology, it is becoming more and more common in classroom teaching,Microclasses enter the classroom, are accepted by students and are popular with students.Microlectures are an important way for learners to teach themselves,it is known as short and hard,using a few minutes or a dozen minutes of video allows learners to quickly grasp a certain point of knowledge,using a few minutes or a dozen minutes of video allows learners to quickly grasp a certain point of knowledge,use this knowledge to solve practical problems.During the course of the course, we can use microclasses for each period of the class and after the class.Using microclasses before class can help students preview and learn more about them.The use of the class will enhance the interest of the class, attract students attention and motivate students to take classes.Using microclasses after class can help students consolidate their mastery and use of knowledge points,But how to use microlectures is the best way to do it,so this article mainly applies to microlectures in elementary school information technology courses,this paper discusses the use of microlectures in classroom teaching,In this paper, the application strategy is analyzed and studied by the theory of planning theory, decision theory and inventory theory.Keywords: microlectures； primary school information technology,；operations research目录目录一、绪论1（一）研究背景1（二）研究现状11.微课发展现状研究12.小学信息技术教学的现状研究23.运筹学应用领域现状2（三）研究内容3（四）研究方法31.文献分析法32.问卷调查法33.数据统计分析法3二、基本概念4（一）微课的概念4（二）微课的特点分析4（三）微课的适用对象分析4三、理论基础4（一）微课理论基础41.建构主义理论42.儿童认知发展理论53.非正式学习理论5（二）运筹学基础理论51.规划论52.决策论53.可靠性理论64.对策论65.库存论66.图论67.排队论7四、 微课的小学信息技术的应用调查7（一）调查目的7（二）调查对象分析7（三）问卷设计7（四）问卷回收7（五）调查问卷结果分析7（六）微课在小学信息技术课程教学中存在的问题12五、运筹学相关理论在微课应用于信息技术课程教学中的实践指导13（一）运用规划论解决使用单一问题131.小学生学习能力分析132.小学信息技术学科内容特点分析143.微课在小学信息技术教学中应用的优势144.关于解决微课种类单一应用策略14（二）运用可靠性理论解决微课可行性问题15（三） 运用决策论解决实际问题151.微课在小学信息技术教学中的应用环境分析152.运用决策论解决调查问卷中出现的使用环境问题16六、结论17参考文献18致谢19河北科技师范学院2017届本科毕业论文一、绪论（一）研究背景随着信息技术的发展，微课逐渐走进大家的视线，被越来越多的人接受和使用，现在不仅是自学者进行自学的一种手段，还是学校教育教学中一种重要的教学方式和教学模式。（二）研究现状1.微课发展现状研究近年来，越来越多的学者、教师都提出了自己对微课的独特的见解和发展方向意见。但纵观国内微课类的相关研究，停滞不前的概念阶段。这要求不能停留在理论层次研究微课。还要将微课应用到教学实践中才能让理论和实践相结合，在实践中发现、提出并解决问题、检验结果。让微课帮助老师更好地利用优秀的学习资源，最终在实际教学中起到最好效果。2.小学信息技术现状研究大部分人都是为了考试去糊弄学习，为了大学才去学习。特别是对于某些山区的一些孩子，考上大学是他们的唯一出路和希望。大部分家长和老师对信息技术课程的重视度还不够，不知道信息技术教育对于小学生来说非常重要。在这种环境下，学生对信息技术课程也没有意识到信息技术课程很重要。还有一个重要因素是小学信息技术教育的教师资源严重缺乏。现在大学生计算机专业毕业以后都会选择比较高薪的专业。计算机专业的学生在北京地区工作工资基本都在7千元以上，所以小学信息技术老师很少有人去选择。这也是限制信息技术发展的一大因素。3.运筹学应用领域现状运筹学是21世纪中期的新兴学科之一，最早应用与军事领域。就目前情况而言，运筹学不只是在军事，而且在政治，经济各个领域都受到了广泛的运用，在教育行业还未有发现有研究。（三）研究内容综述微课的国内外运用现状，对当前我国微课的使用现状和应用情况，探讨如何将微课运用在信息技术教学中的应用效果最好，采用文献分析法，总结出微课的设计原理和应用原则；选用问卷调查法，并统计获得的数据进行剖析，得出微课应用成效相关的结论。（四）研究方法1.文献分析法文献分析法是一项搜索方法，它是通过对信息技术课程相关文献进行综合，将收集来的信息进行分析来获得信息，从中国知网、百度中查阅相关文献，了解了微课在小学信息技术课程中的使用情况，在微课进入课堂的优略势等，并且在整理和分析之后，研究得出微课运用小学信息技术中的应用策略。2.问卷调查法问卷调查法在本文中，主要是对相应研究的案例，用调查问卷的方式了解学生对微课引入小学信息技术课堂中的态度，以及微课进入信息技术课堂对小学生学习计算机的兴趣和学习效率的学习效果变化情况，最后将得出的应用效果在小学信息技术课程中进行总结。3.数据统计分析法数据统计分析法是一种定量的分析方法，通过分析，了解个体与个体之间的关系和趋势。本文对调查问卷搜集到的数据进行统计分析，从而了解微课在教学中的实施情况和存在的问题。二、基本概念（一）微课的概念从字面来看，“微”“课”应该分开来看，“微”有“细小、轻微”的意思，这部分体现了微课的主要特征。“课”就是“课程”，是有计划地分段教学。由此可知，我们可以得出对于微课的一个简单的定义，微课就是把一个知识点分散开，以短小的视频形式呈现给学习者，让学习的人可以通过自学的方式进行学习知识的一种活动。（二）微课的特点分析（1） 学习时间短。通常上课时间不会多余10分钟，基本上课时间都在5-8分钟；（2） 学习知识少。微课主题比较突出，主要对某写重难点进行强调；（3） 资源容量小。微课一节课时间方便学习者在线或者是下载到手机、电脑或者是ipad中观看媒体视频；（三）微课的适用对象分析微课使用全部人群，无论是上班族，还是在校学生，无论是年轻人，还是老人，只要有时间想学习，都可以通过微课的方式去完善自己。三、理论基础（一）微课理论基础1.建构主义理论建构主义学习理论主要阐述了学习以自己已经掌握的知识结构为根基促进自己学习知识过程中结构发展的主动建构过程，突出学生主体地位，教师主导地位，以学习者为中心，对学生自身内部知识结构与环境相互作用的结果。2.儿童认知发展理论皮亚杰提出，儿童的认知发展是指婴儿出现在这世界后在外部因素中面对问题和解决问题的能力，包括四个方面，分为，图示，同化、顺应和平衡，即儿童认知发展划分为四个阶段2岁以前的感知运动阶段，27岁前运算阶段，711岁具体运算阶段和1115及以后形式运算阶段。3.非正式学习理论这种方式不包括学校安排的课程，是指除课程安排以外获取知识的任何方式，比如在回家路上坐地铁的时间，用手机看视频；在放学以后在家看书等等。（二）运筹学基础理论1.规划论规划论是解决在有限的资源情况下，如何找到最合理的方法，达到最佳的预期目标的一种数学方法，研究的对象主要是按照一定标准寻找在计划管理中的最佳方案。2.决策论决策论是为了解决某一具体问题，准备几种方案，根据对得到的信息统计、整合、筛选、评价，在几种方案中找到最合适的一种方案，这种研究方法理论适用于金融、政治、经济、军事、教育等一切社会活动。3.可靠性理论可靠性是指在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定功能的能力。即产品在一定条件下完成其预定功能的能力。4、 微课的小学信息技术的应用调查（1） 调查目的本次调查的目的主要是调查中里厢中心小学微课在小学信息技术课程教学现状进行调查。（二）调查问卷对象分析本次调查对象是以中里厢中心小学中接受信息技术教育的小学生发放调查问卷。经过与教师交谈和学生谈话了解到，该学校都接受过了微课程的学习。（3） 问卷设计笔者在本调查中涉及的设计问题分别从学生使用微课情况、学生对信息技术课程学习情况、学生自学能力和学生对微课进入信息技术课堂的满意度等方面来对学生进行调查（4） 问卷回收参加调查问卷人员共4个年级共153人，发放纸质问卷153份，回收纸质问卷153份，回收率100%。（五）调查问卷结果分析首先问题1和问题2是学生年级和男女比例统计，男女比例基本持平，可是代表每个年级的男女性别之间的差别（如图1、图2所示）。图1 年级人数统计条形图51%49%图2 男女比例统计饼状图问题3 您对信息技术这门课程的满意程度（如图3所示）。9%55.5%42.5%图3 学生满意度统计饼状图问题4 在平时上课过程中，您是否出现过老师讲解完还有疑问的地方（如图4所示）。图4 出现疑问频率统计条形图问题3和问题4，主要对小学信息技术课堂上的学习效率和满意度与现有方式调查小学生的态度，根据图3所示的调查结果可以看出，大部分学生对微课在课堂教学方式是喜欢的，增加了课堂教学中的趣味性，学生上课时的注意力会更加集中。从图4显示的调查结果可知，学生对信息技术知识了解是参差不齐的，大部分同学是可以吸收或完全吸收老师讲授的知识，但是也有少数学生是对老师讲授的内容不能完全明白，这也是传统课堂中讲授课堂中的不足，每个学生对知识的理解能力快慢和知识基础一同，所以不能顾及每个学生，只能保证大部分学生听明白，就算成功的一节课，这也表明微课的介入是有必要的。问题5 在平时，您是否主动使用微课视频（如图5所示）。7.8%29.4%37.2%24.8%图5 微课主动使用几率统计饼状图问题6 您认为自己的自主学习能力（课前预习、课后复习和作业）如何（如图6所示）。图6 自主学习能力统计条形图问题5和问题6是调查学生的自主学习能力和主动学习动机，这也是微课实施效果很重要的一个环节，如果学生自主学习能力比较好的话，那么在教师讲授知识之前学生会把简单的部分消化掉，剩下的可以在课上的时候有侧重点的去听讲，听课效果和效率会事半功倍，从图5中可知，大部分学生是可以完成自主学习的，只有少部分学生对这种形式还没有接受，需要比别的学生更多的时间去适应微课教学。从图6中可知，大部分学生只是偶尔会在课下时间利用微课学习，对微课使用并不频繁，只是基本接触过这种学习方式。本阶段的学生自制能力比较差，外界的环境对他们的诱惑比较大，所以大部分同学还是缺少自己主动去学习的积极性。问题8微视频是否提高了您对信息技术课程的学习兴趣（如图7所示）。3.3%29.4%37.2%24.8%图7 学习兴趣提高程度统计饼状图问题9 微课视频是否提高了您的学习效率（如图8所示）。1.3%21.6%20.9%56.2%图8 学习效率提高程度统计饼状图问题10 微课是否减轻了您的学习压力（如图9所示）。图9 减轻学习压力程度条形统计图问题8、问题9和问题10主要是了解微课进入信息课堂之后对学生的兴趣和学习效率的影响，通过图7可知有70%的同学可以接受并经过有微课的学习，他们认为微课的进入增加了自己对信息技术这门学科的学习兴趣，27%的学生认为微课在信息技术课堂的使用对自己并没有什么影响，还是有大部分学生能接受微课这种新型学习方式的。微课进入信息技术课堂对学生的学习是有益无害。图9学生在使用微课之后学习压力都有减轻，现代小学生的学习压力非常大，减轻小学生的学习压力，对小学生的德智体美劳全面发展提供了基础。从这三个问题来看微课走进小学信息技术课堂是非常有必要的。问题11您希望微课在什么阶段使用，对您的帮助最大（如图10所示）。4.5%19.6%32.1%43.8%图10 微课使用环境统计饼状图问题12您觉得“微课”最吸引你的地方是（如图11所示）。图11 微课优点统计条形图问题11和问题12主要是调查学生更希望能在哪个阶段使用微课和微课比较吸引学生的优点都有哪些。图10表示的是在课堂教学中，找对时间使用微课，会让学生理解更快，理解更加透彻，首先对学生期望的时间段做了调查，主要也是为下一步决策论部分做数据依据。图11可知微课受到小学生欢迎的原因，可以将可用之处引进课堂中去，调整的教学计划，使学生更容易理解信息技术这门学科。对这门学科更加有兴趣。（三）微课在小学信息技术课堂中存在的问题通过本次调查了解到大部分学生接受这种学习方式，并且很快的适应了学习方式变化，由于微课短小、情景化，对小学阶段的学生的学习兴趣有所提高，微课的使用不仅让学生的学习轻松，也让老师的工作压力也大大减轻了，弥补了在传统课堂中机械传授知识，古板刻板的不足。目前微课在现代小学信息技术课堂中存在的问题：问题一，运用的微课种类比较单一，适合小学生水平的难度的微课比较少。问题二，微课在教学中的使用时间把握不好。问题三，注意加强分层教学，视频要满足不同学习水平的需求。五、运筹学相关理论在微课应用于信息技术课程教学中的实践指导（一）运用规划论解决使用单一问题1.小学生学习能力分析小学生学习能力根据儿童认知发展理论，这个阶段的学生正处于具体运算阶段。本阶段的学生对自我管理能力还是有所欠缺的。上课注意力不集中，对新知识自己可以理解一部分，可以将知识搭建起自己的知识结构框架，具有一定的策略性，这个阶段他们对新知识非常渴望，有很强的积极性，所以这也是学习仲增加趣味性的原因。从小学信息技术课程角度出发，和语文数学等科目来说，距离小学生的实际生活很远，这个阶段小学生对具体事物进行逻辑运算，但是还不具备抽象思维，所以小学信息技术与实际相结合十分重要。2.关于解决微课种类单一应用策略（1）利用多媒体技术对微课的制作添加趣味性。微课适用的对象不只是小学生，还会面对社会中工作人群和所有想学习的任何年龄段的人，所以有些微课只是传授知识，没有考虑到小学生认知阶段可接受知识的能力，所以可以合理利用学校的办公软件，例如老师根据自己实际教学进行微课的录制。（2）微课使用的结果提供反馈和评价。教师是微课的制作者和传播者，真正使用者是学习小学信息技术课程的小学生，要进行学习者使用的情况进行了解，多听取学生的意见和想法，了解学生想要的是什么，喜欢什么类型的微课，希望有什么类型的微课加入到教学中，老师及时地通过反馈进行调整，以达到微课的最佳效果。（二）运用可靠性理论解决微课使用问题可靠性是指系统或设备在规定的条件下，在规定的时间内，完成规定功能的能力。针对“教学分层”的问题，从视频的可靠性出发，提出解决问题的一系列应用策略。（1） 利用微课的情景型，增强学习者的学习兴趣。现代小学生的学习压力非常大，学习范围比较广。所以学生在一门课程投入的精力有限，所以首先要让学生对这门课程感兴趣。例如小学生通过对微课的使用，学生在其他时间就可以对其他学科进行学习，这样减轻小学生的学习压力，对小学生的德智体美劳全面发展提供了基础。（2） 合理利用微课资源。从小学信息技术的特点分析，小学信息技术这门学科对于小朋友来说距离比较远，具有一定的抽象性，根据儿童认知理论可知小学生对抽象思维这个阶段小学生对具体事物进行逻辑运算，针对学生自身选择合理的微课类型进行学习，例如教师在课堂中对学生的学习成果和学习效率进行跟踪，有接受能力比较强的学生对知识掌握的比较快，教师可以给予他包含内容比较多的微课，供学生学习。（3） 运用决策论解决实际问题1.微课在小学信息技术教学中的应用环境分析（1）课前预习类教学微课课前预习类微课主要是起到对新知识的预习作用。做作业的时间也会大幅度减少，节约下来的时间就可以用来对下节课的内容进行预习，渐渐地学生就会形成一个良性循环，白天上课不打瞌睡，注意力集中，学习效率就会很高，对于不明白的地方自己琢磨，不懂的地方越来越少，对信息技术课程的兴趣也就会越来愈浓郁。（2）课中辅助教学类微课在信息技术课程教学中应用微课，不再是老师讲授，学生接受的模式，而且微课可以多次播放，有些地方同不懂，不明白的地方可以重新听一遍，更好地调动学生自主学习的能力，更好的为教师教学提供助力。当一个微课视频制作完成后就具备主题突出的特点，这样方便学生在根据自己的需要选择合适的教学资源视频，解决了教师在上课中不能全部照顾到的缺陷，在经过学生自学后还有没有解决的问题进行积极的引导，为学生全面的、深刻的了解掌握知识提供了很好的平台。（3）课后巩固教学类微课在传统课堂中，如果学生在课堂中没有听明白或者没有在课堂老师讲解时抓住解题规律就很难再有机会去解决，能解决的也是需要老是反复的讲解，但在课后使用微课时，既轻松的解决了学生在课堂中的疑问，还可以巩固学生已经掌握的知识，同时也减轻了老师的工作量，只需要讲解一遍，生成视频后学生就可以在课下的任何时间去观看，也弥补了老师没有办法在课堂上照顾到每一位同学的不足，老师只需要顾全大部分学生，剩下的部分如果还有不懂的，可以在课下回顾老师的讲课内容，方便学生对重点、难点知识进行学习和思考。微课的形式多样性，具有情境性的教学特点，可以使学生的注意力更加集中，这也适合于全部学生，尤其是对后进生追赶老师讲课进度是很好的机会。2.运用决策论解决调查问卷中出现的使用环境问题微课在小学信息技术中现阶段应用可以使用决策论部分的理论进行具体问题分析。在本次对微课在小学信息技术课程中使用时间进行分析，运用调查问卷中问题11的调查结果。本次分析采用的是非确定性决策。假设调查中每个学生只能接受一种学习方式，学生接受自己选择的微课学习方式，成绩会增加5分，在遇到不是自己选择的方案时，每个学生成绩只能增加1分，当自己选择的方案而不使用的情况下，学生成绩则不变。根据问题11的调查结果可以有3种方案，先通过表1了解一下 表1 各种准备方案比较方案微课使用概率成绩（增加）变化使用不使用使用不使用课前预习0.330.6742186学习新课0.330.67349104课后学习0.330.67273116首先，课前预习、学习新课、课后学习的使用几率是相同的都是1/3，但是在调查问卷中选择每种方式的人是不同的，按照计划的分值进行计算得到成绩变化的数值。（如图12所示）图12 使用方案决策树决策分析计算有两种方法，第一种比较形象，方便的决策树，第二种时决策矩阵，在这里使用决策树方法，决策树使用的符号有：表示决策点表示机会点表示概率枝对各点的期待值（期待值是对每个方案中的预测概率和盈亏数据计算得来的）计算：点：0.33*421+0.67*86=196.55点：0.33*349+0.67*104=184.85点：0.33*273+0.67*116=167.81由以上计算期望值可以看出，不管是实行哪种方案，对学生的成绩都是有所提高，只是提高的程度不一样，对于本题来说，由数据来看，方案1、方案2、方案3的期待值相比，方案1的期待值要比其他两个方案都要高，所以合理的决策应该是在课前预习使用微课。六、结论通过研究，可以得出以下研究成果：（1）根据微课在小学信息技术教学中的应用情况，运用运筹学理论知识对微课应用中遇到的问题进行了分析，有的方案是前期应用的理论，在本阶段可以使用的理论进行了假设，方案的设计，每种方案的期望值的计算和方案的选择。对于微课视频的制作种类比较单一，适合小学生水平的难度的微课比较少；微课在教学中的使用时间把握不好；微课视频要满足不同学习水平的需求，这三个问题提出了相关的应用策略。（2） 对微课的应用策略进行了探讨。目前基于微课的信息技术教育课堂应用已经比较普遍，但其中应用的技术还不是很成熟，运用策略还有待提高，要积极根据具体情况更改教学策略，以便为小学信息技术老师以及其他科目教师更好利用微课帮助教学。（3）通过由调查问卷的统计结果对微课实施阶段进行了方案设计评估和方案决策，得出相比之下比较合理的实施方案，得出了适合该小学的微课使用方式。本次研究不足之处：（1） 本次实验对象不够广泛，存在一定局限性。教育发展有地域限制，本次研究的地区是微课发展不是很全面，所以调查结果有一定局限性，学校使用微课教学时间并不是很长，所以调查问卷得出的结果精确度也有待提高，另外本身的教学经验不够充分，对调查问卷的设计、收集和分析都存在很多不足。（2） 在数学角度把握情况还不够严谨，数学分析角度不够丰富。在运筹学中的各个理论中的使用和理解不是非常透彻，问题的解决不是很全面。参考文献：1聂凯.基于微课的小学信息技术课程有效教学策略研究J.黑龙江教育学院学报,2017,(01):83-85.2柯丽意.浅谈小学信息技术教学中的微课应用策略J.中国教育技术装备,2017,(01):117-118.3秦晓峰.微课在小学信息技术教学中的实践研究J.现代交际,2016,(05):226.4岳丽娇.小学信息技术微课的设计与应用D.河北.河北大学,2016.5茶利军.微课在初中信息技术教学中的设计与应用D.云南.云南师范大学,2016.6丁泽霞.小学信息技术微课的设计与应用研究D.湖南.湖南科技大学,2016.7顾宏网.初探微课在小学信息技术教学中的应用J.科学大众(科学教育),2016,(05):60.8柴立岩.小学信息技术课程游戏化教学设计研究D.河北.河北大学,2016.9杨春红.小学信息技术教学中微课的应用与实践J.中国教育技术装备,2015,(15):126-127.10孙会利.微课在小学信息技术教学中的应用研究D.贵州.贵州师范大学,2015.（08）：11黎标.基于微课的小学信息技术教学设计研究D.江西.南昌大学,2014.12贾义敏.小学信息技术课程目标与教学设计研究D.广东.华南师范大学,2002.13何俊.军事运筹学的过去、现在和未来J.运筹学学报,2013,(01):10-16.14胡晓东.运筹学发展的回顾与展望J.中国科学院院刊,2012,(02):145-160.15林亮,王远清,贾贞,运筹学实验的瓶颈解读J.黑龙江高教研究,2011,(02):178-180.16夏吉庆.运筹学课程的教学改革研究J.黑龙江教育学院学报,2010,(08):76-78.17李艳.利用运筹学模型在物流企业中解决实际问题J.淮南职业技术学院学报,2008,(01):95-98.18周永华.运筹学课程群的设置与教学实践J.高等理科教育,2007,(05):33-35+42.19何明华.计算运筹学在经济管理领域的应用D.四川.电子科技大学,2008.20陈丰.运筹学课程教学改革思路J.重庆工学院学报,2006,(02):163-165.21丁军明.运筹学及其在国内外的发展概述J.南京工业大学学报(社会科学版),2005,(03):83-87.22贾义敏.小学信息技术课程目标与教学设计研究D.广东.华南师范大学,2002.23NormaR.A.Romm.Reflectionsonamulti-layeredinterventionintheSouthAfricanpubliceducationsystem:SomeethicalimplicationsforCommunityOperationalResearchJ.EuropeanJournalofOperationalResearch,2017.24SigifredoLaengle,JosM.Merig,JaimeMiranda,RomanSowiski,ImmanuelBomze,EmanueleBorgonovo,RobertG.Dyson,JosFernand