（课程与教学论专业论文）网络环境下的物理辅助教学系统.pdf

摘要 摘要 网络辅助物理教学既可作为大学物理课堂教学的一种补充，也可作为一种独立的物理 教学模式，但现阶段以前者为主。网络辅助物理教学能够突破教学环境的时空限制，能 利用多媒体网络技术创设一种有利于学生对所学知识意义建构的情景，使学生在特定的 物理过程模拟及虚拟师生互动学习场景中，主动地获取知识。网络辅助物理教学的出现 和发展，对传统的物理教学模式、教学内容、教学手段和教学方法，起到了借鉴、辅助 和补充的作用。 本文结合成功构建物理辅助网站的经验，介绍了基于网络的现代教育教学技术，指出 了网络辅助教学与c a i 的联系和区别，谈到了国内与国外网络辅助教学的现状，提出了物 理网络教育教学要注意的问题和原则，分析了物理网络辅助教学几个特点，给出了物理 网络教育教学的发展对策，最后详细介绍了网络环境下的物理辅助教学系统的关键模块 及其功能。 为了更好地研究网络环境下的物理辅助教学，本文从实践出发，还着重对构建网站的 a a p 技术、f l a a h 技术、流媒体技术作了较详细的分析，并给出了相应的实例，最后简述 了网络辅助教育教学的展望。 关键词网络辅助物理教学特点模块技术 章宁学位论文 a b s t r a c t p h y s i c a lt e a c h i n gb a s e d o nw e bi sn o to n l ys u p p l e m e n to f c o l l e g ep h y s i c a lt e a c h i n g ，b u ta l s o a nu n a i dm o d e lo f p h y s i c a lt e a c h i n g 。b u t t h ef o r m e ri sm a i nn o w p h y s i c a lt e a c h i n gb a s e do nw e b c a nb r e a kt h r o u g ht h el i m i t a t i o no ft e a c h i n ge n v i r o n m e n t ，c a l lc r e a t ea ne n v i r o n m e n tw h a ti s b e n e f i c i a lt o k n o w l e d g ew h a ts t u d e n tl e a r n e db yt h et e c h n o l o g yo f w e ba n dm u l t i m e d i a , c a ni m p u l s e s t u d e n tt og e tk n o w l e d g ei nt h ev i r t u r ls c e n eo f p h y s i c a lm o t i o na n ds t u d y i n gb e t w e e n t e a c h e ra n d s t u d e n t ，t h et u r n i n gu pa n dd e v e l o p m e n to fp h y s i c a lt e a c h i n gb a s e do nw e bc a na s s i s tt r a d i t i o n a l m o d e l 、c o n t e n t 、m e a n s 、m e t h o d o f p h y s i c a lt e a c h i n g f r o ma n g l e so f a s s i s t i n gi n s t r u c t i o nt h i sa r t i c l ei n t r o d u c e dd e v e l o p m e n td i r e c t i o no f m o d e m e d u c a t i o n a lt e c h n o l o g ya tf i r s ta n de m p h a s i z e dn e t w o r ki n s t r u c t i o n si m p o r t a n c ea n ds p e c i a l t ya n d t h e ni n t r o d u c e dt h ek e ym o d u l e so fp h y s i c a lw e bs i t ea n da t l a s ti n t r o d u c e dt h ed e v e l o p m e n t f o r e g r o u n do f p h y s i c a le d u c a t i o n a n di n s t r u c t i o nb a s e do nw e b d e t a i l e da s s a yh a sb e e nw r i t t e na b o u tt e c h n o l o g yo fa s p 、f l a s ha n ds t r e a m i n gm e d i a , w h a ti s i m p o r t a n tt ob u i l dw e b s t a t i o n 。a n dt h en o 印e r to fe d u c a t i o n a lt e a c h i n gb a s e do nw e bh a sb e e n t o u c h e d 砒1 a s t t h e k e yw o r d ：p h y s i c a li n s t r u c t i o n b a s e do nw e bf e a t u r em o d u l e t e c h n o l o g y 帮宁学位论文 4 学位论文独创。 生声明 h s 6 8 3 主5 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：盔垒日期：咝z 7 关于学位论文使用授权的说明 东南大学、中困科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 签名：盔主 导师签名：日期： o ；孑了r 1 一 第一章c a 与网络辅助教学 网络环境下的物理辅助教学系统 第一章c a i 与网络辅助教学 以计算机辅助教学的教育教学改革顺应时代朝流，培养满足2 1 世纪人才的需要，这不仅因为是学生 信息知识与信息能力的培养有赖于计算机辅助教学，而且各个学科教学的改革都离不开以计算机为基础 的教学环境的支持。中国已经加入世界贸易组织，在经济浪潮全球化和社会全方位信息化高度发展的今 天，调动多数人的创造性是一件重要的的任务，培养具有创新能力的一代新人更是当务之急，因为这是 关系到我们国家在本世纪能否赶上发达国家的最重要的措施之一。因此，本世纪需要有创新能力的人才， 而以计算机为基础的教育教学对创新人才的培养具有决定性的意义。 ( 计算机多媒体辅助教学) 以计算机多媒体辅助教育教学和计算机网络辅助教育教学正以迅猛的态势影响着现在的教育教学， 并将仍是将来较长一段时间的教育主流方向。我们知道，计算机辅助教学( c m ) 在人类历史上己经发展 了几个历史时期，c a i 是用计算机帮助或代替教师执行教学功能，即向学生传授知识和训练技能，这类应 用称为计算机辅助教学，简称c a i 。c a i 课件是在一定的学习理论指导下根据教学目标设计的、反映某种 教学策略和教学内容的、服务于教学的计算机应用软件。它可以代替教师模拟教学过程，通过学生与计算 机之间的交互活动达到教学的目的。其图文并茂、内容丰富、灵活方便等特点有利于激发学生的学习积 极性。 第一节计算机辅助教学( c a i ) 的理论基础 自从美国i b m 公司研制成功第一个计算机辅助教学( c a i ) 系统，从而标志着人类开始进入计算机教育 府_ l _ j 时代以米，计算机辅助教学的理论基础有三次大的发展阶段： 1 行为主义学习理论阶段 第一章c a i 与网络辅助教学 最初是以行为主义学习理论作为理论基础，时间是从6 0 年代初至7 0 年代末。在这一时期，是计算 机辅助教学的初级阶段。甲期的计算机辅助教学( c a i ) 是由“程序教学”发展而来，其创始人是行为主 义心理学家斯金纳，所以在计算机辅助教学发展的初期，其理论基础也就要打上行为主义学习理论的烙 印。在c a i 课件设计中，基于框面的、小步骤的分支式程序设计，许多年来一直成为c a i 课件开发的主 要模式，并且一直至今，这是行为主义影响的明显例证。早期的cai 课件因受斯金纳程序教学论的影 响，反映了行为主义的教学观，即力图通过机械的、重复不断的矫正学生的错误以期达到学习的目标。 从这种教学观出发，c a i 的设计思想是：按教学单元，先确定学习目标，然后根据目标设置几个学习路径， 学生可以自主地选择学习路径，但必须通过最初一级的测试方能进入下一阶段的学习，最终达到同一个 目标。这种c a i 虽然在一定程度上体现了个别化教学，但因为学习目标一致，只是让学生在不同的时间或 者通过规定好的不同路径达到同一目标，并没有真正从不同学生个体的认知特点出发，只不过是斯金纳的 程序教学论的计算机化，即把程序教学的一套通过计算机媒体呈现给了学生。这种cai 的结构在很大程 度上是线性的，程序是基本划定的。这样的cai 教学技术与现代教育技术的真正内涵相差甚远，与教育 个性化及教育终生化的现代教育理念格格不入。 2 认知主义学习理论阶段 其次是以认知主义学习理论作为理论基础，时间是从7 0 年代末至8 0 年代末，这是计算机辅助教学 ( c a i ) 的发展阶段。在c a i 课件设计中，人们开始注意学习者的内部心理过程开始研究并强调学习者 的心理特征与认知规律；不再把学习看作是对外部刺激被动地作出的适应性反应，而是把学习看作是学 习者根据自己的态度、需要、兴趣、爱好，利用自己的原有认知结构，对当前外部刺激所提供的信息主 动作出的、有选择的信息加一i i 过程。这一时期将认知学习理论应用于c a i 的著名学者是安德逊。经过多 年的发展在心理芍乏领域行为主义已逐渐退出历史舞台到7 0 年代末和8 0 年代初，认知心理学己开始 。j 1 据统治地位，在计算机教育教学应用中其理论基础也顺理成章地由行为主义学习理论转向认知学习理 论。 3 建构主义学习理论与教学理论阶段 第三次是以建构主义作为理论基础，时间是从9 0 年代初至今。这是计算机辅助教学的成熟和完善阶 段。皮亚杰，建构主义的最早提出者，他坚持从内因和外因相互作用的观点来研究青少年的认知发展。 他认为，青少年是在与周围环境相互作用的过程中，逐步建构起关于外部世界的知识，从而使自身认知 结构得到发展。建构主义学习理论的基本观点认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的 情境即社会文化背景下，借助其他人( 包括教师和学习伙伴) 的帮助，利用必要的学习资料- 通过建构 意义的方式而获得。由于个体的认知发展与学习过程密切相关，因此利用建构主义可以比较好地说明人 类学习过程的认知规律。由于学习是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助其他人的帮助，即通 过人际间的合作活动而实观的主动建构知识意义的过程，因此建构主义学习理论强调以学生为中心，认 为“情境”、“协作”、“会话”和“意义建构”是学习环境中的四火要素。所要建构的意义是指：事 物的性质、规律以及事物之间的内在联系。在学习过程中帮助学生建构意义就是要帮助学生对当前学习 内容所反映的事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间的内在联系达到较深刻的理解。这种理解在 大脑中的氏期存储形式就是关于当前所学内容的认知结构。 在研究青少年认知发展基础上产生的建构主义，正在形成全新的教学理论。如上所述，建构主义学 习理论强凋以学生为中心，它不仅要求学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工 的主体、知识意义的主动建构者：还要求教师要由知识的传授者、灌输者转变为学生主动建构意义的帮 助者、促进者。这就意味着教师应当在教学过程中采用全新的教学模式( 摒弃以教师为中心、把学生当作 2 第一章c a 与网络辅助教学 知识灌输对象的传统教学模式) 、全新的教学方法和全新的教学设计思想，因而必然要对传统的教学理论、 教学观念提山挑战，从而在形成新一代学习理论建构主义学习理论的同时，也逐步形成了与建构主 义学习理沧、建构主义学习环境相适应的新一代教学模式、教学方法和教学设计思想。 由上述分析可见，c a i 理论基础的第三次演变有两大特征：一是学习理论由一般的认知主义演变为 建构主义；二是不仅强调要以建构主义学习理论作为计算机辅助教学的理论基础，而且也强调要以建构 主义的教学理论作为计算机辅助教学的理论基础。但是在c a i 发展的前砖个阶段中，许多计算机教育工 作者( 包括c a i 课件开发人员) 并未意识到这一点，或者并未自觉地意识到这一点。这种状况开始有所改 变，即认识到c a i 课件设计应当重视教学理论和教学规律还是在8 0 年代中期以后的事情。真正确立教学 理论在c a l 中的指导地位则有赖丁九十年代以来建构主义的迅速发展。建构主义成为c a i 的主要理论基 础这个事实，标志着人们对c a i 的认识已日益深化。 第二节c a i 教学中的网络辅助教学 随着计算机的发展，现在的教学过程大都实现了人机复合，也就是借助于计算机的辅助教学。在这 种教学环境f 教师一般采用的是c a i 教学方式，也大都使用过c a i 课件，可以说c a i 是计算机在教育中应 用的典范，是现代化的一个里程碑它将教师从大量重复性的劳动中解放出来。它有助于提高学生学习 的积极性和主动性，允许学生自行选择学习速度和进度，真正实现了因材施教，这对于学生获得知识是 十分有利的。但因c i 课件的设计往往以特定的教学过程为基准，c a i 课件编制一旦完成，教学策略和教 学内容相对固定，难以再进行更改，所以在教学内容和形式上有一定的局限性。在实施c a i 教学的过程 中，必须借助于教师在教学中的灵活多变性，根据教学的实际情况，对c a i 加以补充，形成课件与教师 教学的优势互补，形成人机复合的辅助教学模式。在这过程中教师是整个系统的指导者，他为学生选择 课什补充知识，设置帮助，为培养学生的智力和非智力因素创造必要的条件。而网络辅助教学有效地 实现了这一点。 1 网络辅助教学 网络辅助教学是_ = f j 网络技术帮助或代替教师执行教学功能，即向学生传授知识和训练技能，这类应 用称为网络辅助教学。 我们现在的授课方式主要是以班级为基本的教学单位，多数的实现人机复合的辅助教学的方式，只是 简单的以教师为公共点连接而成。实现教师对学生的这种一对多的教学控制。但是随着学生人数的不断 增多，教师对学生的控制效果也就随之迅速降低，而且学生与学生之间缺乏直接联系，不能进行问题的讨 论与交流，这样学生间的相互活动受到了限制，合作化的学习被抑制，不能很好的突出，更不利于学生 之间的横向比较，所以其敦学效果便会大打折扣。 那么现在，通过网络将教师和学生联系在一起，使教师可以单独的同某一位同学进行个别辅导，又可 以让学生与学生之间进行交流与探讨，这种教师与学生、学生与学生间的联系，不是面对面的直接联系， 而是网络将他们联系在起。相对而言，教师将整个教学网络控制在自已手中有优先的控制权，他们决 定着教学模式的选择在教学资源的配给上、学生是否允许进入系统、学生权限的控制、查阅学生学习 的历史记录等，加强了教师对学生及教学资源的管理。 第一章c a i 与网络辅助教学 ( 局域网接入i n t e r n e t 网) 在网络辅助教学中，教师首先在资源配给上通过分析教学内容、根据教学要求选择合适的网络课件 及控制策略，对学生进行电子注册，供学生学习。其次，利用网络聊天室对学生的专门问题进行相互讨 论。讨论的问题按主题可以分为几类，允许每名学生进入或退出讨论组，形成自由交互的学习环境，在此 环境中，学生可以各抒已见，充分发挥自己的见解。网络辅助教学课件在设计时由于很好地利用建构主义学 习理论作为指导。所以体现了如f 的教学策略；突破了简单的演示型模式，体现了知识的意义建构过程； 重视问题与回答方式的设计，提高了学生的主体参与程度：加强了对学生的引导和帮助，促进了学生对知 识的意义建构：提供了丰富的多媒体资源，创设了有意义的学习情境；实现了软件的超链接结构，启发 学生的联想思维。 2 与传统教学的比较 主导与双向的差异 在传统教学过程中，首先强调教师是教学过程的主导因素，缺乏教师的指导和协调作用，教学就不 可能做到有目的、有计划、有组织。教师主导作用的性质和程度，决定着教学过程的发展方向利进程， 也决定着学生的学习质量。网络辅助教学更多地强调学生的“学”，忽视了教师的主导作用，其结果往往 导致教学活动向无序发展。网络辅助教学的一大特点是一种注重双向交流的教学方式。在网络辅助教学 方式下，一方面能在学习过程中及时发现进步和不足，主动向教师请求调整自己的学习安排以适应教学 要求，另一方面教师也能通过网络对学生的学习进程进行了解，根据实际学习情况调整学生的教学安排。 通过教师与学生的及时交流，保证了学生的学习质量和效率。 面对面交流与虚拟在线交流的差异 传统教学强调以“教”为主，教师是整个教学活动的设计者、组织者和参与者，课前通过分析学生 的基本情况与所讲内容，确定重点和难点，课上与学生进行面对面的交流，及时掌握学生的接受情况， 并根据这一情况适时调整教学进度和难度。课后进行个别辅导。丽网络辅助教学缺乏教师针对性的授课， 学生有些问题教师不能及时发现并给予解决，同时由于缺少面对面地沟通，造成“教”与“学”的相互 孤立。传统教学中教师与学生面对面地交流，不仅对学生传授知识，更对他们的人格培养起着重要的作 4 第一章c a i 与网络辅助教学 用。所谓言传身教，就是教师以自身的人格魅力，在传输知识的同时，为学生的成长树立了学习的榜样。 我们国家众多出色的教育家不仅以他们渊博的知识培养了一批又一批的学生，更以他们的人格魅力影响 币打动了无数的莘莘学子，造就了众多德才兼备的有用之才。而人格教育的实现是任何新型媒体都不可 比拟且望尘莫及的，它只有在传统的面对面教学的过程中才能得以充分的发挥。网络辅助教学的另一特 点是不仅要求学生有较高的学习自觉性，也要求学生在学习中具有较强的协作性。在网络辅助教学中学 生不仅仅与教师发生交流，而且也与其他学生发生交流。学生通过网络与教师进行直接对话，从而获得 对课程学习的帮助，同时学生还可以通过网络与其他学生就相同课程进行讨论，在讨论中获得启发。在 阳1 网络辅助教学，这种交流是经常性的，也是必要的这对提高学生的学习质量和效率是有利的。 总之，网络辅助教学，不仅继承了计算机辅助教学的优点，还赋予了学生之间相互网上交谈共同促进 的权利，充分发挥了教师和学生在教育教学中的双向交流作用；网络辅助教学的逐步发艘与兴起，解决 了不同地域学习者的交互性学习的难题，注重于学生与教师及学生之间的协作关系，在同一时间的教学 过程中，有效地利用各种共享的教学资源，广泛开展问题的讨论，达到共同学习的目的，为教育手段的 不断发展和完善提供了更有效的模式与方法。 第二章网络教育教学中要注意的问题和原则及意义 第二章网络教育教学中要注意的问题和原则及意义 江泽民同志在第3 次全国教育j 二作会议上的讲话中指出，“要以i n t e r 网为依托，形成覆盖全国城乡的 开放教育系统，为备类社会成员提供多层次、多样化的教育服务”。在发展网络教育教学的过程中应该妥 善处理好以一f j l 个关系和原则。 1 教与学的关系嘲 第一节关系 教与学是教学过程中的一对矛盾，这对矛盾在网络辅助教学中同样存在，而且反映得十分突出。说得 具体一点就是：网络技术运用于教学，究竟是为了促进敦还是为了促进学? 目前人们在网络辅助教学中较 多考虑的是教的因素，即如何通过多媒体网络手段提高教的质量。我们认为，对运用多媒体网络这一先进 技术在促教和促学这两个方面中，既要兼顾，更要突出重点。运用网络进行教学，要把重点放在帮助学生 理解教学内容、提高学习效果上。也就是说，在设计教学过程和制作网络多媒体课件时，要多从学生的学 上面考虑。网络技术运用于教学领域，最终要促进教学方式的转变，实现教师指导下的学生自主学习，这也 符合时代对教学的要求。传统的教育理论把教师视为主体。在教学中，教师是知识的拥有者、权威者，处 于居高临f 的位置，学生只能被动地接受知识，这种方式不能充分调动学生的主体积极性。科学的教学关 系应是教师主导作用与学生主体地位的统一。教师要转变观念，树立现代教育理念，以学生的发展为本，承 认学生是学习的主体，尊重学生个性发展和成长的各种需要，充分发挥学生在学习中的主体性、主动性和 创造性。使学生可以根据自己的需要选择求教对象，在适合自己的时间、地点，以自己喜欢的方式进行学 习，多渠道获取学习资料等。要优化教学结构，建立“学生自主学习，教师协助指导相结合”的教学结构。 充分调动学生学习积极性，有效地培养学生自学能力。使教师的作用更主要体现在对学生自行建构知识过 程中的引导，营造能调动学生学习积极性和主动性的学习氛围和背景，优化教学方法和手段等方面。 2 教育理论与教育技术的关系 教育技术耍靠教师和学生的使用，才能体现其意义和作用技术相对于人而言永远是第二位的离开 教师主导作用和学生主体作用的发挥，教育技术也就失去了存在的价值。教育技术的作用不在于代替教师 而在下提高教师和学生的_ l 作与学习效率，改进或改变教授与学习的方式和方法，使老师从机械的重复劳 动中解放出来，真正成为“人类灵魂的工程师”。因此，教育技术的设计应体现以人为本的思想。比如：校 吲网是一个标准的互联网的一部分，只有连接了学校和科研机构，校园网才具有了教育的色彩。应该认清 教育理论和网络技术的关系，教育工作者要积极学习和掌握网络技术这个有利的学习工具，网络技术从业 者应从教育的角度去应用技术本身，双方不应彼此排斥。只有这样，我们的教育才能取得高效的进展，我们 的网络教育教学才有希望。 6 第二章嘲络教育教学中要注意的问题和原则及意义 3 内容与形式的关系3 1 ( 教育技术广泛应用于教育教学中) 形式为内容服务，这是教学的一个基本原则，网络辅助教学也不例外。网络多媒体技术运用于教学，要 起到“雪中送炭”的作用。教师在制作网络多媒体课件和实施多媒体网络教学时，应当根据教学内容的性 质和特点米选择恰当的技术手段和表现形式，同时也要充分利用各种媒体手段的特点，做到化繁为简、化 难为易、化抽象为具体、化呆板为生动。网络多媒体课件制作不要片面追求外观漂亮或追求媒体形式的 “全面”以及过于注重视听形象，否则，屏幕渲染过度，附加信息和无关信息过多，非但不能起到调动学生 注意力的作用，反而容易分散学生的注意力，对教学产生不利影响。 4 推广与提高的关系 3 网络技术运用于教学，能带来显著的教学效益，但也存在另一个问题，这就是与传统教学手段和电教 手段相比，对教师要求较高，掌握起来要复杂一些，因此存在一个如何普及和提高的问题。总结开展多媒体 网络教学的经验，开展网络教学是一个渐进的过程，首先应当在教师中普及计算机和多媒体知识，尤其要 熟练掌握w i n d o w s 操作平台的使用和中文处理的方法，为学习多媒体网络技术、掌握网络多媒体课件的制 作打f 坚实的基础。另外，学校要根据现有计算机设备和教师素质情况让一部分教师在部分科目上先行 一步，然后由这部分教师带动其他教师投入到网络辅助教学中来。其次，在网络多媒体课件制作和运用上， 应当由浅入深、由易到难，先从演示型网络多媒体课件做起，使多媒体技术首先应用于课堂教学，然后再向 更高的方向努力，使教师逐步掌握交互式网络多媒体课件的制作，推动网络辅助教学的深入发展。 第二节原则 苏联教育科学院院：t 巴班斯基在其教学过程最优化一般教学论方面一书中，系统地阐述了 教学过程最优化理论。他明确指出，最优化教学就是如何选择能使教师和学生在一定的条件下，使当前 教学任务的解决花费最少的时间，达到最佳的效果。这一理论，要求从整体上探讨教学过程的最优化模 式，从而推动教学现代化的进程，而合理使用网络环境在教学过程最优化设计中有着重要的地位和作用。 因此，最优化教学理论为物理网络教育教学提供了理论基础。 第二章网络教育教学中要注意的问题和原则及意义 同时，建构主义学习理论告诉我们，学生得到的知识不是靠教师传授的，而是在一定的环境中，通 过对话与合作自然获取的，教师要做的：r 作就是营造、设计和改进能够帮助学生有效获取知识的学习环 境，教师扮演的角色不再是传授者，而是组织者、指导者、帮助者、激发者。 因此，物理网络教育教学的基本原则可以概括为三条 1 、网络资源的开放性、丰富性； 2 、网络传播的互动性、灵活性； 3 、网络环境的适应性、人本性。 第三节意义 我们把网络环境一f 的物理教育称为“物理网络教育”。那么物理网络教育带给我们物理教育的意义何 在呢? 我们认为，首先极大地提高了知识更新速度，其次是能够突破教育环境的时空限制，利用多媒体 技术创设一种有利于学生对所学物理知识意义建构的情景，使学生在特定的接近现实的情景中，主动地 获取知识。多媒体网络技术的出现和发展，正在迅速地改变着我们传统的物理教学模式、教学内容、教 学手段和教学方法，并且已经引起了教育思想、教学理论甚至教学体制的深刻变革。大量电子教材的出 舨，各种形式网校的兴起，以及众多专业网站的出现，互联网使得大量优秀的物理教学资源能够做到全 国共享。利用网络进行物理教学，教学模式可以是课堂式的，也可以是个体式的或协作式的：物理学习 模式可以是探索式的也可以是渐进式的或跳跃式的。一般可以按照创设网络情境、学生自主探究、学 生网上讨论、学生在线练习和师生共同总结几个环节进行。利用网络进行物理教学学生能够按照自己 的计划和目标选择教材、安排时间、搜集资料、复习检查、评价矫正，极大地调动学生获取物理知识的 主动性和积极性，同时能够培养学生的创新精神和实践能力。 信息技术的发展和计算机的应用已经对物理教学产生了巨大的影响。多媒体网络技术可以用来设计 全新的整体物理教学过程和交互性、个性化的训练方式。它把物理教师的教学过程和学生的学习过程紧 密的融为一体，促使物理教师对物理教学构想产生新的创意，促使物理教学过程发生根本的变化，促使 学生改变传统的被动学习方式，形成教师、学生、教材和教学方式的新组合。网络辅助教学，不仅要辅 助“教”，更重要的是要辅助“学”，网络教学本身的含义就是辅助学习。从这个意义上讲，它正在改变 教师的教学观念。 第三章国内外的网络教育现状 第三章国内外的网络教育现状 国外咧络教育教学概况 第一节国内外比较 目前，国外网络教育教学迅速发展，现代网络教育教学大量普及，不仅已延伸到国内各个角落，而且正 向世界范围内扩展。美国是目前网络教育规模最大的国家。美国无线电台有l o 被列为教育用广播电 台，5 0 的非商业电视台为各类学校系统所办。4 4 的高等学校向全社会提供各种网络教育，接受远程网络 教育的学生约占全日制在校生3 2 。在英国，高等教育基金理事会拟定了雄心勃勃的“e - u n i v e r s i t y ”计 划，要整合英国各大学的力量，建立一所网上大学，向全球提供远程教育。英国还实施了一项称之为“计算 机用于教学创新”的庞大项目，实现对高等学校所有学科的教育变革。更进一步，在美、英等国家，还出现 了一些学校联合组建的网络学校，特别是一些世界名牌学校的强强联合，不仅实现了优势互补，体现了规 模效菇，更重要的是加强了世界范围的教育交流与合作，推动着教育的国际化进程。日本放送大学是通过 网络、广播、电视等手段进行网络教育的国立大学。该校目前在校生6 8 万人，毕业生1 1 6 万人日本文 部省在1 9 9 4 年制定的一项5 年计划中指出，到2 0 0 1 年所有的中学、2 0 0 3 年所有的小学将全部上i n t e r n e t 网日本公立东北大学即将通过与韩国汉城大学、美国加州大学等2 0 余国的8 0 所大学结盟，凭借网络教 学、交换学分等方式，共同建立全球性大学网络。 9 0 年代中期以来，以美国为代表的西方先进国家已开始将i n t e r n e t 服务( 如：f t p 、电子函递名单、 新闻组、w e b 主页等) 全方位应用于课程辅助教学与管理中，由于西方高校资金雄厚，计算机与网络等硬 件设施先进，对教师和学生全部提供免费电子信箱和磁盘空间自由上网，打印纸张几乎不受限制，这 些都是国内高校无法比拟的。 美国有项调查表明，在0 6 的时间里，学生是以小组为单位用电脑完成教师布置的作业的。美国哥 伦比亚大学师范学院进行了学生利用网络进行合作写作的研究，并认为这是一种具有发展前景的教学模 式。新加坡提出八岁儿童能阅读，十二岁儿童能上网。 我国网络教育教学概况 与荚英臼等发达国家相比，我国的信息化教育起步较晚，这既和中国信息技术的发展较薄弱相关，又 和当前存在不少弊端的教育体制和尚未成熟的现代远程教育理论有关。为t a d 强信息化教育，我国政府和 教育部门高度重视网络教育工作的开展 9 第三章国内外的网络教育现状 ( 我国青少年的上网人数比例) 我国的网络教育目前正咀现代远程教育工程的形式从5 个方面展开：经教育部批准，清华、北大等3 l 所院校止在进行网络教育试点；由教育部现代远程教育资源建设委员会和高等教育出版社联合组织的2 0 0 门网络课程已经立项启动；由中国教育科研网承担的网络教育支撑环境的升级改造工程己通过国家验收； 由教育部组织的全国远程教育管理、教学和课件制作骨干人员的培训工作已举办了3 期；由教育部立项， 清华、北大、北师火等8 所院校参与的“中国远程教育战略研究”课题正在实施。我国的网上大学生达 1 8 万人之多。仅北京地区，日前就有2 0 0 多所网校对外招生，向社会提供教育服务，北京l o 个郊区县都开 通了远程教育网。 国内高校网络管理机构目前还处于建设阶段，主要应付于收费管理和各单位主页制作，加上国内高 校i n t e r n e t 应用整体水平不高，目前绝大部分高校只对教师提供收费电子函件服务，还没有为教师提供 个人磁盘目录空间，学生获得的服务更少。在i n t e r n e t 辅助教学的系统开发上，除了北大、上海交大少 数高校建立了基于w w w 的远程教学系统，清华建立了网络辅助教学系统外，绝大部分数高校还没有开展 此项一 ：作。此外，已开展的工作也只限于极少数课程，还没有全面铺开，尤其在文科课程教学中的1 二作 还几乎处于空白。 但是，我国的网络教学已在探索，学生按照自己的计划，有目的的从网上获取信息来学习课程将会 成为一种新的学习模式。这种模式现在正在发展中，适合我国国情的网络辅助教学已经兴起，全国各高 校纷纷火兴网络，就是明显例证。“我们有必要对i n t e r n e t 如何成功地与课堂教学相结合做出超前的决 定。”世界著名来来学家、澳大利亚未来委员会主席埃利雅德蹲士1 9 9 2 年提出的名言如今己成为共识：“今 天，如果你不生括在未米，那么明天你将生活在过去! ”2 1 世纪激烈的竞争已经开始，未来教育具有创造 性、多样性、开放性和个性化的特点，落后的教学手段与封闭的教学模式再也不能适应未来教育需求， 我甘 需要的是在现代计算机技术基础上，全方位开放、互动式交流的全新网络教育环境。 第二节国外的一个典型案例 自从1 9 9 3 年美国政府制定n i i 国家信息基础设施( n a t i o n a li n f o r m a t i o ni n f r a s t r u c t u r e ) 的行动 纲领以来，大大推动了i n t e r n e t 因特网在美国，尤其是大学校园的应川与发展。近年来，因特网逐渐改 变着美国大学校矧的传统工作、学习、管理和生活方式，成为大学教师、研究生、本科生和行政管理人 员在教学、科研、学习、管理和日常生活中必不可少的i ：具，并开始成为衡量一所大学教学、科研与管 理水平高低的重要标志之一。下面以美国的o s u 大学为例介绍美国的网络教育教学发展情况。 1 0 第三章国内外的网络教育现状 u t s 大学计算机与信息技术服务中心 与美国其它大学一样，o s u 拥有自己的u t s 大学计算机与信息技术服务中心( u n i v e r s i t yt e c h n o l e g y s e r v i c e s ) 编制数卣人。该中心向全校师生员工提供下列各种与计算机和信息技术有关的服务。 因特网服务 提供各种因特网服务器( 如：w w w 主页、e - m a i l 电子信箱、n e w s g r o u p 新闻组、m a i l i n gl i s t 电子函 递名单、g o p h e r 文本浏览、f t p 文件服务器等) ，客户应用软件包( 如：适网登录、电子函件、新闻组、 f t p 文件传送、t e l n e t 远程登录、w w w 浏览器等) ，组织与管理数十个与计算机和因特网有关的各种u s e n e t 新闻组和用户协会。 计算机与信息技术咨询服务 内容涉及微机应用( 如：d o s 、m a c 、w i n d o w s 系统，文字处理，电子函件，因特网浏览，电子表格， 数据库软件应用等) ，人中型计算机应用( 如：编辑器使用，作业提交，打印等) ，网络应用( 如：各系所 的网络规划、厂家选抒、与校园网s o n n e t 和因特网的连接、故障排除，校园办公室用o f f i c e n e t 连网软 件、师生员工家用h o m e n e t 拨号连网软件和校园公寓用r e s n e t 连网软件的安装、使用与故障排除，因特 网连接、电子函件与远程通信软件的使用等) ，w w w 万维网h t m l 主页文件的制作与注册，u n i x 操作系统 及其服务器的建立，统计分析，以及其它计算机应用技术的咨询服务。 计算机辅助教学与行政管理服务 包括：提供各种计算机辅助管理软件、学校历年的各种数据库系统，免费向师生员工提供电子信箱， 帮助备系、所、社团制作与注册w w w 主页，协助集体购置软件包，以及计算机系统设计、开发与管理， 决策支持，信息1 ：程等软件开发等多方面的服务。 专题讲座服务 每学期免费向全校师生员工举办下列专题讲座：因特网应用基础( 如：因特网基本知识、与因特网的 连接、客户程序应用与网上资料查询等) ，因特网教学应用( 如：删w 主页制作与应用，从s o n e t 校园网 下载课程选修学生名单和上装学生成绩，建立与课程有关新闻组等) ，微机应用基础( m i c r o s o f t 微软公 司的o f f i c e 或w o r k s 集成软件包应用等) ，计算机多媒体应用( 如：a u t h o r w a r e 软件制作交互式课件， p o w e r p o i t 软件制作课堂教学提要等) ，统计分析( 如：s p s s 和s a s 软件包应用等) ，超级计算机应用( 如： 图形应用，作业提交，f o r t r a n 语言，并行系统编程等) ，以及随计算机与因特网发展新出现的各种应用 技术讲鹰。 其它公共设施服务 除了上述公共计算机设施外，u t s 还拥有传统的投影、录音、录象等电化教学媒体中心，多媒体图书 馆，以及卫星电视教学设施等。 该中心每学期都免费发放服务指南( g u i d et os e r v i c e s ) ，而需要服务的单位和师生员1 ：均可通过电 请或电子函件直接联系。 因特网在教学活动中的应用 在o s u 校尉，冈特网卜的各种应用二 具已j “泛用于学校的教学活动中。 w w w 万维网服务器 大多数教师都在各系提供的w w w 万维网服务器上建有个人主页( h o m e p a g e ) ，学生可通过其中的链接 ( l i n k ) 访问与其教学有关的主页，后者又提供了各门课程对应主页的链接。 在每门课程的主页中，一般提供该课程的上课时间、地点，教学大纲和教学，以及每次课堂上的教 学提要，作业，f a q 常见问题解答，参考资料对应主页的链接等信息；有些课程还提供作业主页，供学生 第三章国内外的网络教育现状 填空或选答，然后直接发回教师，再由计算机程序自动判卷和评分：有的课程主页本身就是一个c a i 计 算机辅助教学课件，供学生上网自学。 大多数研究生也建有个人主页，其中除个人信息外，还含有所选课程、科研课题，或其它有兴趣的 站点链接。 裴纯礼教授曾从有关教授的主页收集了若干课程的教学大纲、讲课提要、参考文献等教学资料，并使 用e e 2 8 1 课程的c a i 主页熟悉了所在系工作站、网络与u n i x 系统环境中的基本操作，因特网若干客户程 序的使用，u n i x 系统的编辑器与命令使用，以及c 程序的编译和l a t e x 、f r a m e m a k e r 、m a l t a b 等应用软 t - t ：的应用；并从中得到不少启发：一个优秀的课程主页系统，应该是一个集课程基本内容、无纸题库、 自动考试评卷、疑难问题解答、c a i 辅助教学、相关多媒体资料信息等为一体的综合系统，它既是一个教 学系统，也是一个管理系统。而且还应是一个开放式的多媒体资料信息系统。它既要求设计者具有扎实 的课程基础与相关专业的前沿知识，也要求设计者具有综合应用计算机与网络知识的能力。因此，它应 该成为今后计算机麻用教学的主要内容之一。 u s e n e t 新闻组 有些专业课程建立了n e w s g r o u p 新闻组，学生可在新闻组中提问和讨论，教师则在其中发布通知、 作业、p a q ，以及答疑等，这种方式给教学双方都提供了方便。 p t p 文件服务器 某些专业课程则通过p t p 文件服务器供学生下载作业题，或各种课程辅导资料；要求学生将完成的 作业上装围该服务器指导目录，并允许学生修改重交，但超过规定期限则停止接收。这种无纸作业的形 式很受学生欢迎。 e _ m a i l 电子函件 电子函件已成为教师和学生通信交流的主要手段，学生通过电子函件向教师建议、提问或请假等， 教师则通过电子函件给学生以具体帮助，而不受时间和空间的限制。 因特网在科研活动中的应用 由于因特网本身的发展就是先通过r f c 征求评论( r e q u e s tf o rc o m m e n t s ) 的方式进行网上非正式的 讨论记录，列错误宽容，最后实施应用的各种协议也咀r f c 的形式在网上发行，因此因特网上所提供的 各种服务更利于学术上止式或非正式的交流。此外，网上信息更新速度则是传统书籍、杂志无法比拟的。 目前，它已成为o s u 的教授、专家、学者和研究生进行科研查询和交流信息的重要手段。 资料查询与f 载 因特网上的主要奇向途径是各大学、国家实验室、公司的w w w 主页和g o p h e r 文本浏览服务器等( 包 括各个领域的论文、新瞰杂志、科研动态、新的技术产品和技术资料、网上讨论等) 并借助y a h o o 、 i n f o s e e k 等搜索引擎由主题或关键词查询。一般查到有用的站点后，或者标上书签( b o o k m a r k ) ，或者将 其u s l 地址直接添加到个人主页中，也可立即下载。笔者在开发w i n d o w ss o c k e t s 应用的过程中就查阅 过m i c r o s o f t 微软公司没有正式公布的有关函数，以及人们已经发现的b u g 错误等。 非正式的网上交流讨论 因特网上数以万计的n e w s g r o u p 新闻组，已为各种主题提供了网上相互交流讨论的场合。当遇到困 雉时在新闻组发布一个请求帮助的消息经常可以得到令人惊喜的结果：对一些问题的深入讨论还可通过 电子函件直接取得专家的帮助。在资料不全的情况下就直接向学术著作或论文的作者与教授赢接发送电 子函件，并总能收到答复，其中不乏启发性。 建立专题主页发布信息 教师们除了在自己的主页上发布自己的科研方向与主要论文外，为了便于与同行交流，或寻找合作 伙伴，现在十分流行建立课题的专题主页，并在有关n o w s g r o u p 新闻组和m a i l l i n gl i s t 电子函递名单 2 第三章国内外的网络教育现状 上公布其主页内容利u s l 地址。在该主页中既放入该课题的知识入门介绍，也收入有关论文，最新进展 和发展方向，以及成果演示等，并提供课题组成员电子信箱和同行主页的链接等信息。 近年来，随着国家四大主干网，特别是c e r n e t 教育科研网的建设和发展i n t e r n e t 因特网在我国各 重点大学校园的应j = ；| 发展很快。但由于受教育经费不足的影响，我们与美国大学在因特网免费服务和教 学、科研、管理等方面的应用上还存在较大差距。根据我国国情，在发展i n t e r n e t 因特网的同时，在大 学( 尤其是一般大学) 用i n t e r n e t 的技术发展i n t r a n e t 内联网，建立相应的w w w 、g o p h e r 、u s e n e t 、电子 信箱等服务器，并大力开展和普及其在教学、科研与管理中的应用，同样可以使我国大学的教学、科研 与管理水平达到一个新的台阶。 第四章网络化辅助教学的特点和优点 第四章网络化辅助教学的特点和优点 以i n t e r n e t 为基础的计算机辅助教学是不可抗拒的时代潮流。6 0 年代美国开始研究互联网，9 0 年 代便在全世界范围全面发展。在英国，1 9 9 8 年已推出“全国网络教育五年计划”，决定在2 0 0 3 年以前使 国内3 2 万所中小学全部联上因特网。新加坡政府要求现在每所学校所有教室及其他学习场所均连上国 际互联网，教师和小学四年级以上的学生均耍拥有e m a i l 账号。 ( 我国