（材料学专业论文）材料成形工艺基础网络课程设计与开发.pdf

、 摘要 信息时代的来临，使得传统的教学方式已不能完全适应现代教育的需要，远程 教育成为解决此问题的重要途径，而网络课程建设就成为当务之急。材料成形工艺 基础是机械类专业的一门重要专业基础课。本论文较为详细的讨论了这一重要课 程的网络课程建设。士 论文介绍了国内外网络课程的研究现状和发展趋势；利用有关网络课程的学习 理论对网络课程建设进行了理论分析，论证了进行此网络课程建设的可行性；根据 网络课程设计开发理论，给出了详细的具体可行的设计开发步骤；详细介绍了本网 络课程的强大功能设计，包括课程管理和浏览、作业与考试、资源管理、智能答疑、 师生交互、教学评价、自主学习、个人信息管理、系统信息管理与维护等：重点讨 论了本网络课程的实现原理和关键技术设计，包括网页界面设计、交互式技术设计、 动态演示技术设计和导航技术设计。通过文本、图片、声音、动画和视频等各种多 媒体素材的运用，使每个知识点内容生动并具有良好的交互功能；主要采用超文本 形式，用h t m l 语言、j a v a s c r i p t 语言、c s s ( c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ) ：技术及a s p ( a c t i v e s e r v e rp 磊i i 燕 括开发制作。图形的制作和处理采用a u t o c a d ，平面动画采 用f l a s h 制作，三维动画采用3 d sm a x 制作，利用d r e a m w e a v e r 将各种素材及功能 结合成具有一定功能的网页，进而形成完整的网络课程。( 论文的最后对工作进行了 总结，列出了需要完善和进一步开展的工作。、上 v 关键词：网络课程、多媒体?界面，交互，导航 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ec o m i n go fi n f o r m a t i o na g em a k e st h et r a d i t i o n a lt e a c h i n gs t y l eu n a b l et of i t m o d e mi n s t r u c t i o n r e m o t ei n s t r u c t i o ni st h ei m p o r t a n tw a yt os o l v es u c hp r o b l e m s o w e b - b a s e dc o b r s ed e v e l o p m e n ti so nt h eh o r i z o n p r o c e s sb a s i so fm a t e r i a ls h a p i n gi so n e o f t h ec o r ec u r r i c u l u m so f t h em e c h a n i c a ls p e c i a l t y t h ew e b - h a s e dc o b i b ed e v e l o p m e n to f t h i si m p o r t a n tc u r r i c u l u mi sd i s c u s s e di nd e t a i li nt h i sp a p e r t h ec u r r e n ts i t u a t i o na n dd e v e l o p i n gt e n d e n c yh o m ea n da b r o a da b o u tw e b b a s e d c o u r s ee r ei n t r o d u c e d ，t om a k et h i sw e b - b a s e dc o u r s ef e a s i b l e ，t h e p a p e ra n a l y z e s i tu n d e r t h e g u i d a n c eo f s o m er e l a t e dw e b - b a s e dc o o s et h e o r y t h ep a p e r g i v e st h ed e t a i l e dd e s i g n a n dd e v e l o p i n gs t e p su n d e rt h et h e o r yo fw e b b a s e dc o u r s ed e v e l o p m e n t t h es t r o n g f u n c t i o n a ld e s i g na n dk e yt e c h n o l o g i e sd e s i g na l ed i s c u s s e di n d e t a i l ，i n c l u d i n gw e b i n t e r f a c ed e s i g n ，i n t e r a c t i v i t yd e s i g n ，d y n a m i cd e m o n s t r a t i o nd e s i g n ，n a v i g a t i o nd e s i g n a n ds oo n m a n yk i n d so fm u l t i m e d i ai n f o r m a t i o n ，s u c ha st e x t ，g r a p h i c ，s o u n d ， a n i m a t i o na n dv i d e o f r e q u e n c y a r ec o l l e c t e da n dm a d et oi n c r e a s ev i t a l i t ya n d i n t e r a c t i v i t y o ft h e k n o w l e d g en o d e s h t m l 。j a v a s c r i p t ，c s s ( c a s c a d i n gs t y l es h e e t s ) a n d a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) t e c h n o l o g i e sa r eu s e dt od e s i g na n dd e v e l o pt h i sw e b - b a s e d c o l l r s e - a u t o c a d ，f l a s h a n d3 d sm a xa r e s e l e c t e df o r p r o d u c i n gg r a p h i c t w o d i m e n s i o n a la n i m a t i o na n dt h r e e d i m e n s i o n a la n i m a t i o n r e s p e c t i v e l y t h ed i v e r s i f i e d m u l t i m e d i ai n f o r m a t i o na n df u n c t i o na r eo r g a n i z e d b yd r e a m w e a v e rw h i c hi n t e g r a t e dt h e m a t e r i a l st of o r mt h ew e b - b a s e dc o u r s e i nt h ee n do ft h e p a p e r ，t h ec o n t e n d sa r e s u m f f l a r i z e da n dt h ef u r t h e rw o r k sa r ei i s t e d k e y w o r d s ：w e b b a s e d c o u r s e ，m u l t i m e d i a ，i n t e r f a c e ，i n t e r a c t i v i t y ，n a v i g a t i o n i i 华中科技大学硕士学位论文 = = j = ；口= = ；= ；= ；j _ ；= 自；l _ _ _ ；= = 1 绪论 1 1 课题来源 教育部高教司新世纪网络课程建设第二次申请项目 1 2 课题目的 针对材料成形工艺基础课程的特点，为促进教学体系和教学内容的改革， 提高教学效果，进行网络教学手段的研究，建设新世纪网络课程，提供现代远程教 学的材料成形工艺基础网络课程。 1 体系和内容适应学科及现代化技术的发展，注重传统的教学内容与学科发展 新方向，新内容介绍的有机结合。 2 不仅向学生提供足够的理论知识，并注重拓宽专业知识面，还通过大量的实 际问题引导学生运用所学知识。 3 把材料成形工艺基础课程中的主要内容利用形象化的多媒体信息表示出 来，使学生从各个不同角度加以反复深入学习，自测和考试。 4 注重培养学生的创新性思维以及提出问题，分析问题和解决闽题的能力。 1 3 国内外网络课程的发展概况 i 3 i 网络课程特征( i j 基于w e b 的课程既具有一般c a i 课件【2 】的特点，又具有自身的特殊性。表现在 以下几个方面； 1 分布式结构的开放性 远程网络课程教学信息通过t c p i p 协议进行流通，提供的教学内容不仅是系统 本身所固有的，还可以是分布在不同地方的( 可存于不同的w e b 服务器上，或同一 服务器的多个数据库中) ，故远程网络课程的系统结构是一个开放的结构，并对信息 资源具有分布处理的能力，这与单机版的c a i 软件有很大不同，单机版的多媒体软 件是封闭式结构，学习资源仅限于该软件的学习。网络的开放性使得学习者可根据 不同的学习目的，重组教学内容与教学策略，体现出良好的自适应性，实现超越时 空的自主学习。 华中科技大学硕士学位论文 2 学习环境的协同性 单机版多媒体软件的交互性以人机之间的交互为主，而作为远程网络课程的教 学系统将实现更深层、更广泛的交互性。互联网络不仅能实现学习端与服务器之间 的信息查询( 即人机交互) ，同时，借助互联网络强有力的通讯能力，使分布于不同 地方的学习者和教师可以同时坐在一起学习、讨论，计算机通讯网络提供了一个实 现多媒体数据交互的集成环境，教师可以协调多个学生，在指定的共用白板上共同 完成某个实验操作或其他的学习任务，通过一对多、多对多的信息交流，实现网络 教学信息的双向交互，身处各地的学习者在网络环境中互相启发、互相帮助，开阔 思想和共同提高，远程网络所营造的协同学习环境是传统单机环境下的c a i 软件不 可能实现的。 3 学习资源的全球共享性 远程网络课程的分布式结构使它不仅可以为远程学习者展示本身所蕴涵的内 容，还可以将链接扩展到整个i n t e m e t 上与课程相关的资源上，实现全球性网络资源 的共享。i m e m e t 网的信息资源非常丰富，己深入到世界各个国家和地区，深入到教 育、科研、商业和家庭等各个领域，使人们能够最大限度地全方位地共享信息资源， 网上的个别化学习比以往的计算机辅助学习具有更大的灵活性和可选择性。 4 信息传递的时效性 单机版多媒体教学软件的开发周期较长，而且一旦成型不易修改、补充，基于 w e b 的网络课程却不同，它可以边开发边发布，还可以根据需要随时更新学习内容， 使网络学习者及时地了解学科的最新发展动态，与其他任何方式的教学相比，网络 课程既保持学习内容的系统性，又保证了学习内容的先进性。 由此可见，远程网络课程应该是一个具有分布式的、交互的、跨平台的、开放 的、易扩充的教学系统。以上这些特征只是总结了在目前的网络技术基础上设计开 发出来的网络课程的总体特征，这些特征是针对传统学校教育中的课程和c a i 课件 而言的。而不同性质的网络课程之间也有区别【3 】。 1 3 2 网络误程的发展现状 1 国外网络教育发展概况【4 1 2 华中科技大学硕士学位论文 美国政府十分重视网络教育，克林顿政府曾宣布要把教育广泛地建立在i n t e m e t 上，1 9 9 6 年向全体公民提出：2 0 0 0 年以前把每一问教室和每一个图书馆，都连接到 i n t e m e t 上。美国教育部投资7 8 0 0 万美元用以建立- i g 上课程，联邦政府用2 0 亿美元 推动所有中小学生使用电脑。为了实现克林顿政府宣布的计划，国家每年用于网络 教育的开支达1 0 0 2 0 0 亿美元。这一举措旨在为美国教育界抢占教育国际化薪的制高 点做准备【5 】【6 l 。英国政府在1 9 9 8 年就以立法形式规定，将中小学原有的信息选修课 改为必修课，在政府投入的教育经费中，法定的6 必须作为学校专用的计算机购置 费，以保证英国中小学能够连接到i n t e m e p “。 2 我国网络课程发展概况 网络课程的建设已引起我国教育部门和教育专家、学者的广泛关注，进行了大 量的研究、实践，并取得了一些阶段性的成果。 ( 1 ) ，政策现状 教育部给予政策上的支持。教育部于1 9 9 9 年启动新世纪网络课程建设工程，用 面向2 1 世纪教育振兴行动计划中“现代远程教育资源建设项目”的经费，重点 支持若干所高等学校网络教育学院的网络课程建设和应用，并实现资源共享。新世 纪网络课程建设工程将在2 年之内，重点规划建设2 0 0 门左右基础性的网络课程。 该工程的第一批项目已经准备立项，第二批项目已启动f 8 1 0 今年4 月2 9 日，“现代远 程教育联合研究发展中心”正式成立，该中心准备在年内推出一批包括初中、高中、 大学本科和研究生培养在内的系统网上课程n ( 2 ) 研发现状 研究工作取得了阶段性的成果。在教育部召开的教育部启动新世纪网络课程建 设工程研讨会上，与会专家讨论了网络课程建设的理论基础、原则、技术规范、方 法等，提出了现代远程教育资源建设技术规范( 试行稿) ，为课程的开发提供了一 个方向。在实践方面，3 1 所高校的网络学院和各中小学网校都在积极开发网络课程， 如浙江大学远程教育学院4 个专业设置了5 7 门网络课程，清华大学网络学院仅2 0 0 0 年秋季6 个专业提供4 2 门课程，其它高校也正在开发大量的网络课程；中小学网校则 更多，几乎囊括了所有中小学现行课程体系中的课程【”。但是开发网上课程时，教师 一一 3 华中科技大学硕士学位论文 与课程开发脱节的问题比较突出，教师主要负责网络课程教材的编写工作，而网络 课程的建设则是技术人员的事情【7 】a ( 3 ) 应用现状 按照金伯格( g i n s b u r g ，1 9 9 8 ) 等人的分法，网络课程可以分为三代：第一代是通 过网页给学习者提供教学材料和有关资料，以及与其他的有关教育网连接；第二代是 除了在网上提供学习材料外，还要求学习者通过电子邮件、电子公告栏、网上练习 和测试进行异步双向交流涕三代是除了第一代、第二代外，还要求通过网上交谈室、 电话会议、视频会议系统进行同步双向交流【9 】。当前世界网络课程己正向第三代发展。 我国的网络课程大部分处于第二代，有一些还处于第一代，只有极少数高校网络学 院采用视频会议系统，如北京邮电大学、浙江大学、湖南大学、清华大学的网络学 院。基于网络课程教学的效果也并不是很理想，大部分高校网络学院都在其他省、 市开办教学点，部分沿用传统课堂教学来提高教学效率1 。 1 4 本课题研究的主要工作 1 通过对网络课程设计和开发过程的分析，给出了本网络课程设计和开发的详 尽步骤； 2 编写了大量脚本和制作了各种丰富素材，包括文本、图片、动画、视频和声 音。 3 利用d r e a m w e a v e r ，通过d h t m l 编程技术、a c t i v e x 和j a v a s c d p t 结合， 进行了本网络课程基础教程设计、专题讲座设计和虚拟实验设计等模块； 4 利用d r e a m w e a v e r ，通过a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 、d h t m l 编程技术、 a c t i v e x 技术、j a v a s c r i p t 技术和s q ls e r v e r 技术的结合，进行了本网络课程强大的 功能模块设计，包括课程管理和浏览、作业与考试、资源管理、智能答疑、师生交 互、教学评价、自主学习、个人信息管理、系统信息管理与维护等： 4 华中科技大学硕士学位论文 = = ；= ；= 自= ； # 日目= = ；目目_ = ；目目。= ；。 2 网络课程建设的学习理论基础 学习理论就是关于学习的本质、学习的过程和有效学习的条件的理论，它是人 们进行有效地教学活动和科学地进行教学设计的理论基础，同样它也是网络课程设 计的主要理论基础之一1 ”。 学习理论的每一次突破，在丰富了自身的理论体裂1 2 1 的同时，也在教育领域引 起了各种程度不等的变革，形成各种各样的教学法则，这切给网络课程设计带来 了丰富身勺理论养料，深入地研究学习理论是网络时代对远程教育工作者提出的要求。 2 1 行为主义 行为学习理论( b e h a v i o r a ll e a r n i n gt h e o r y ) 也称为刺激一一反应学习论 ( s t i m u l a t e r e s p o n s el e a r n i n gt h e o r y ) ，它的主要理论观点是：将学习历程解释为条 件作j 黾( c o n d i t i o n i n g ) ，也就是说学习者的学习是个体对刺激情境的反应；将学习 者学到的行为解释为刺激与反应之间关系的联结h 1 。 美国心理学家斯金纳( b es k i n n e r ) 的强化学说1 1 4 】对早期的程序教学理论和实 践产生了重要的影响，对设计和编制网络课程具有重要的理论价值。简单地说，设 计和编制网络课程是要在人机人之间形成刺激反应强化的学习机 制。也就是说对学习者提供刺激，使之反应，根据反馈的正确与否情况，提供强化( 正 强化或负强化) 。因此，斯金纳认为要将教材内容按照一定的逻辑顺序组合起来，引 导学习者循序渐进地掌握知识。同时，采用强化机制使学习者完成学习任务。他的 这一思想可以为网络课程设计提供指导。 2 1 1 小步子原则 把学习内容按其内在的逻辑关系分割成许多细小的单元。按照学习内容寻找知 识点，建立合适的网络单元。 2 1 2 积极反应原则 由于传统教学以教作为主体，学习只是被动接受知识，所以在网络课程设计中 要改变这种现象，增强交互性，体现学生的主动性，使学生由被动变为主动，变成 学习知识的主动探寻者。 5 华中科技大学硕士学位论文 ：= ；= # = 目= = 目；_ 目目 自；4 ；= 目；= 目 2 1 3 即时强化原则 这一原则要求网络课程设计要体现及时强化，让学习者及时知道错误与正确， 强化知识的学习。 2 1 4 自定步调原则 网络课程的设计要以学习为中心，要根据学习需求，设计出适合学习者自行制 定学习步骤的要求。 2 1 5 低错误率原则 所设计的网络课程要尽可能地使学生学习时少出现错误，从而保持其学习的兴 趣。 行为主义强化理论虽然闪耀着人类智慧的光辉，对网络课程设计产生重要的影 响。然而，它的动物性与机械性的缺陷决定了其固有的简单性和外在性，所以在指 导网络课程设计方面存在着局限性，因此，我们在具体实践中要结合网络课程的具 体内容，适当地选择其中的一些原则。 2 2 认知主义 行为主义认为学习是s - r ( s t i m u l a t e r e s p o n s e ) 的联结，认为人的内部心理结构是 无法探知的【1 0 】。而认知主义认为学习者的心理结构不仅可以探知，而且是决定学习 的主要因素。认知主义学习理论既强调外在环境刺激，又强调内在心理因素，而且 把重点放在两者的结合上。主张学习是将外在事物的结构内化为学习者的认知结构 的过程，即s - o r ，该理论特别强调基本概念的形成，强调概念与命题、命题与命题 之间的关系。从这一观点出发，我们可得出如下网络课程设计的原则： 2 2 1 逐步分化原则 指网络课件内容的呈现序列要由最一般的，威慑性最广的观念开始，然后根据 具体细节对它们逐步加以分化。奥苏贝尔认为，学习材料必须与学习者的原有认识 结构相适应，即要学习的新材料需建立在学习者原有的认知结构基础上，并且要高 于学习者的认知结构，也就是说要对教材进行处理，要设计先行组织者结构。然后 根据具体情况再逐步分化。 2 2 2 类别化、层次化处理原则 6 华中科技大学硕士学位论文 j = 2 j = ； 目_ i _ ；目；= ；= = # ；= 目 即要将网络课程的内容进行分类处理。布鲁纳( j s b r m m e r ) 认为，人类是有系 统地对环境信息加以选择和抽象概括的，在分类和概括的基础上形成概念。他认为 概念和原理越基本。将来的功效就越大，因此在学生学习的早期就要多接触这些内 容，而且以抽象程度不同的方法来表现同一概念和原理的教材组织被称为螺旋式结 构。加涅( r m g a g n e ) 认为学习活动可分为8 种类型。而这八种类型是按简单 复杂组成的层次系统。因此，在设计网络课程时要依据学习内容的不同属性、层次 和抽象程度，形成整套概念体系，帮助学习者的认知活动。 2 2 3 积极参与原则 认知主义认为学习是学习者主动地参与活动的过程。学习者的内部积极的思维 活动，使学习者已有的认知结构产生同化或顺应的变化。因此，设计课件时要关注 学习者思维活动的变化，给其信息加工活动提供更广阔的空间f 1 6 】。 认知主义的学习理论的确揭示了人的学习过程的某些机制和具体过程，但是它 却脱离了社会实践来研究人的认识活动，把它归结为单纯的内部心理过程和意识系 统，把人的认识活动归结为纯粹的认知行为，甚至类比或等同计算机对信息的机械 加工，这就是其片面的一面。人的一切自觉能动的活动都是认知、情感、意志3 个 子系统协同和配合的结果。认知主义的学习不应只把目光聚焦在认知上，忽略那些 非认知的因素。总之，脱离实践和忽视非认知因素是认知主义学习理论的不足。因 此，虽然认知主义学习理论为我们进行网络课程设计提供了若干科学的理论原则， 但其也有着局限性。 2 3 建构主义 建构主义被心理学家划归为认知心理学体系的一个分支学派。建构主义认为世 界是客观存在的，但是对世界的理解和赋予意义却由每个人自己决定，是由每个人 根据自己的经验来建构和解释的i l ”。由于个人的经验是多种多样的或有差异的，因 而对客观世界的解释或建构也是多样化的。 2 f 3 1 建构主义教育理论的基本观点c i s j ： 1 学习是一种情境体验 “情境”是学习者进行学习活动的社会文化背景。学习如果脱离了一定的社会 7 华中科技大学硕士学位论文 一目$ ；= = = = ；z = 目目= 自= = = ；目_ # j _ = ；= ； 文化背景，往往就变得比较单调乏味。学习发生的最佳情境不应是单调不变的，相 反，只有在真实世界的情境中才能使学习变得更为有效。学习的目的不仅仅是要让 学生懂得某些知识，而且还要让学生能真正运用所学知识去解决现实世界中的问题。 只有在一些真实的情境中，学习者才能学会如何运用自身的知识解决实际问题。 2 学习是一种协作过程 “协作”是学习者在学习过程中与教师和同学的相互作用。学习过程并非是我 们传统教育采用的“单向传授”过程。在协作学习的过程中，学生是知识的探寻者、 发现者、吸收者，是学习过程的主体，教师是学习过程的帮助者和促进者。教师不 仅要帮助学生学习知识，还要调动学生的学习积极性，促进学习过程的顺利进行。 3 学习是一个会话过程 “会话”是指协作过程中学生与教师及其它学生的交流活动。由于学习过程中 师生双向协作是发生在一定的情境中的，因而会话也是学习过程中一个不可缺少的 组成部分。 4 学习是一种意义建构过程 人们对事物的理解与其自身的认知结构有关。学习者在学习新的知识单元时， 不全是通过教师传授而获得知识，而是通过个体对知识单元的经验解释从而将知识 转变成了自己的内部表述。知识的获得是学习个体与外部环境相互作用的结果。外 部世界的知识既可以同化到原来的认知结构中，又可以通过顺化机制改变学生已有 的认知结构。 从上述观点出发，要求网络课程的设计，要以学习者为中心：学习应是灵活 多样化的过程。我们认为可有如下原则： 2 3 2 建构主义要求的原则【19 】： 1 开放性原则 是指设计的网络课程应有多个学习起点和多条学习路径。建构主义强调事物的 复杂性和多样性，对事物的了解或对知识的掌握应从多层次、多角度入手，没有必 要给学习者设定一个固定的学习起点。 2 自上而下原则 8 华中科技大学硕士学位论文 = ；目目= = ；= = = = = = _ ； g = ； 日口e # ；= 是指网络课程内容最好是由整体向具体展开，即首先给学习者呈现整体性的任 务，将他们带入一个较完整的问题情景之中。然后，让学习者根据自己的经验r 尝 试对问题的解决，最后使学习者在尝试解决问题的过程中找出掌握相关的、具体的 知识和方法。 3 情境性原则 是指网络课程要给学习者提供和显示与其生活相类似的或真实的情境，以利于 学习者在这种环境中去探索或发现问题，解决问题，从而促进学习的质量。 建构主义强调真理的相对性，重视认识中的主观能动性，这相对客观主义而言 是避了一步，但过于强调相对性却容易导致真理观的相对主义，这是我们应该避免 的【l s 】【2 0 1 。 2 4 人本主义 当行为主义步入极端机械论的后期，人本主义理论逐渐受到人们的重视，提倡 真正的学习应以人的整体性为核心，强调以学生为中心的教育原则，认为学习的本 质是促进学生成为全面发展的人。它的哲学基础是人本主义哲学。从人本主义对学 习的基本观点出发可以概括出网络课程设计的基本原则f 2 l l 。 2 4 1 以人为主的原则 如果说其在学习理论指导下，网络课程的设计偏重于人的知识本身，那么人本 主义则更注重于人的需求，注重学习者在网络课程的地位，认为网络课程是使人充 分发展或自我实现的一种条件i 。因此，倡导在网络课程设计中要以多种多样的形 式向学生提供与学习内容相关的现象、观点、数据和资料，并适当地留出空间使学 生发挥自由思维活动。 2 4 2 从实际经验到一般说理的原则 罗杰斯( c r ，r o g e r s ) 认为科学的一般原理是建立在大量的实际经验和描述具体 方法之上的，因此，网络课程设计首先要给学习者呈现大量的实事、数据，建立适 当的情景，使学习者自己努力概括出一般原理。 人本主义心理学是以反对客观主义的面目出现，有明显的主观唯心主义倾向， 即只注重人的情感、人的价值，而漠视客观的科学知识本身【2 3 l 。 9 华中科技大学硕士学位论文 = = ；目# = ；= = = = = ；= = = = = j ；= ；= = = = 目= 目 i ；= = _ ；= _ 目； 综上所述，从行为主义学习理论到认知主义、建构主义、人本主义学习理论都 对网络课程设计提供了不可磨灭的理论贡献。虽然这些理论存在分歧，但它们是同 一事物的不同方面，完全可以互相补充汇成一个整体，在不同层次上起作用。人的 学习是复杂的、多层次的，又是动态的；同时具有系统性和整体性。因此，在继承现 有学习理论科学性的基础上，认真探索学习的规律，使之贯彻于网络课程设计之中， 是每个远程教育工作者的重要任务。 1 0 华中科技大学硕士学位论文 一目；= ；= z 目；= 自目；= j 目= 日口；目自 = ； 3 网络课程的设计开发过程 网络课程，顾名思义就是用于网络教育的课程，首先，它是课程，其次我们强 调它必须具有网络的特点。按照美国新教育百科辞典“课程”条目：“所谓课程是指 在学校的教师指导下出现的学习者学习活动的总体，其中包含了教育目标、教学内 容、教学活动乃至评价方法在内的广泛的概念”【2 4 1 。网络课程还要考虑到教育信息 的传播方式发生了改变，并由此而产生的教育理念、教育模式、教学方法等的极大 改变。网络应用于教育领域，给人们提供了大量便捷的学习机会、丰富的教学环境 和教学资源，使学习活动更加自主化、个性化，使教育的适应性得以大大加强，网 络澡程要充分体现网络的这特点，构建多媒体化的接近真实生活的自主、协作学 习情境，能充分利用网络的资源开放性。总而言之，网络课程就是通过网络表现的 某门学科的教学内容及实施的教学活动的总和。它包括两个组成部分：按一定的教 学目标、教学策略组织起来的教学内容和网络教学支撑环境，其中网络教学支撑环 境特指支持网络教学的软件工具、教学资源以及在网络教学平台上实施的教学活动 2 5 1 。 网络课程开发应满足如下基本要求【2 4 】： 1 网络课程建设要基于远程教育的特点，能提高学习者学习兴趣与自觉性。 2 网络课程都必须满足在互联网上运行的基本条件，还应具备安全、稳定、可 靠、下载快等特点。 3 网络课程应有完整的文字与制作脚本( 电子稿) 。 4 网络课程文字说明中的有关名词、概念、符号、人名、定理、定律和重要知 识点都要与相关的背景资料类相链接。 5 对课程中的重要部分，可适当采用图片、配音或动画来强化学习效果但要 避免与教学内容无关的、纯表现式的图片或动画。 3 1 确定教学大纲 教学大纲是以纲要的形式规定出学科的内容、体系和范围，它规定课程的教学 目标和课程的实质性内容，是编写教科书的直接依据，也是检查教学质量的直接尺 华中科技大学硕士学位论文 = 目；= = 。；= # # = 目；= ；= ；= j ；自_ 度，对教学工作具有直接的指导意义。教学大纲的编写应注意如下原则：科学性、 思想性、主观联系实际、基础性、系统性等等。教学大纲一般由以下几个部份构成： 说明：扼要介绍本学科的目的和任务。选材的主要依据，以及有教与学的原则 性建议。 1 课程性质 材料成形工艺基础是研究机器零件常用的成形方法，即制造毛坯或零件的 综合性课程。它是高等学校机械类专业必修的技术基础课。 2 课程目的 学生在金工实习的基础上，通过本课程的学习，获得常用零件成形工艺的知识， 学会分析零件的结构工艺性，培养工艺设计和机械制造的初步能力，并为学习其它 有关课程及以后从事机械设计和加工制造工作奠定必要的基础。 3 课程任务 ( 1 ) 掌握主要材料成形方法的基本原理和工艺特点，具有选择成形方法及工艺 设计和分析的初步能力。 ( 2 ) 具有综合运用工艺知识、分析零件结构工艺性的初步能力。 ( 3 ) 了解与本课程有关的新工艺、新技术及其发展趋势。 文本：列出按层次结构编排的知识点条目，知识点的简要说明，知识点的教学 要求、教学时数、教学活动及其所用时间说明。例如本网络课程第一章及其主要内 容是： 第一章液态成形工艺 ( 1 ) 熟悉含金的液态成形性能及其对零件质量的影响。 ( 2 ) 了解常用特种液态成形方法的特点及应用，对典型零件具有较合理地选用 液态成形方法的能力。 ( 3 ) 掌握砂型液态成形浇注位置、分型面及工艺参数的选择，能绘制典型零件 的液态成形工艺简图。 ( 4 ) 了解常用液态成形材料的性能与应用及工艺特点。 ( 5 ) 具有分析零件液态成形结构工艺性的初步能力。 1 2 f 6 1 了解液态成形新技术及其发展趋势。 本网络课程选用的文字教材和实验教材分别是沈其文老师和周世权老师主编的 材料成形工艺基础( 第二版) ( 华中科技大学出版社) 【2 6 】和材料成形及机械制 造工艺综合设计型创新实验( 华中科技大学出版社) 2 7 o 3 2 总体设计 总体设计是设计过程中最重要的一环，它是形成软件设计总体思路的过程，决 定了后续开发的方方面面，软件设计过程中要遵循的所有原则，都要在这一阶段得 到充分体现。在进行总体设计时，应注意： 3 2 1 教学设计 设计网络课程教学时，要遵循如下教学设计原则j ：注重教学目标及教学内容 分析、设计教学活动时注意情境创意，强调“情境”在学习中的重要作用、注意信 息资源设计，强调利用各种信息资源来支持“学”( 而非支持“教”) 、强调以学生为 中心、注重自主学习设计、强调“协作学习”，要注重协作学习环境设计、注重基于 网络教学策略设计。 依据建构主义教学理论【1 7 1 ，首先要对材料成形工艺基础课程进行教学设计。 按照教学目标和教学对象的特点，合理地选择和设计教学媒体信息，并在系统中有 机地组合，形成优化的教学系统结构。 3 2 2 内容组织 课程内容采用模块化的组织方法，模块的划分应具有相对的独立性，基本以知 识点或教学单元为依据犯引。课程内容的组织是以有良好导航结构的w e b 页面为主， 链接有特色的网络或单机运行的教学课件，课件以知识点教学单元为单位。课程内 容应根据具体的知识要求采用文本、声音、图像、动画等多种表现形式。内容的表 现形式应采用文字说明、背景资料支持、配音阐述、重点过程动画表现以及小画面 教师讲授录像播放相结合。 本网络课程内容主要包括基础教程、重难点专题讲座、作业与自测、虚拟试验 和网上测试等五大模块。这符合知识获取的基本规律，即全面学习重点和难点 突破练习巩固发现问题试验验证与归纳复习测试。每一模块都按 华中科技大学硕士学位论文 照由浅入深的方式组织教学内容。如基础教程部分的学习内容安排为：基本原理一 一工艺方法工艺设计生产应用复习思考题。 3 2 3 内容表现 在设计网络课件时，对媒体元素的选择与设计，应根据对教学内容与教学目标 分析的结果和各类媒体元素的特性，合理选择媒体元素例。媒体元素有文本、图像、 动画、声音、视频等等。媒体元素区分为可观察的经验和抽象的符号。如图像、声 音、视频和动画表达的知识易于理解，便于记忆。而文本表达信息抽象程度高。 该网络课程用到了文本、图像、动画、声音和视频等媒体元素。在具体的开发 过程中，文本精炼、准确。背景颜色与字体前景颜色协调，以便减少在屏幕上阅读 的疲劳。在画质上，构图合理、美观，画面清晰、稳定，色彩分明、色调悦目，动 画、视频播放流畅、具有真实感。图像具有足够的清晰度。色彩的选择清晰、明快、 简洁，颜色搭配合理，主题与背景在色彩上具有鲜明的对比。网页色彩与内容相适 应，背景颜色与前景颜色协调，各网页间变化不大。画面新颖简洁、主体突出，具 有艺术感染力，把教学内容形象地展示在学生面前。动画是本课件的主要表现形式。 动画的造型合乎教学内容的要求，动作准确，动画接近事实。视频的目的是突出教 学重点和难点，增加可信度。由于动态视频的信息量大受网络带宽的限制，播放 可能会出现停顿现象，采用视频压缩技术。在声音质量上，解说准确无误，通俗生 动，流畅清晰：效果逼真，紧扣主题，朴素流畅，有利于增强记忆。在内容结构上： 同一网页中没有同时出现动态区域。网页长度合适，没有横向滚屏，并持统一的风 格和操作界面。控制功能、操作方法符合常规习惯。表现形式生动活泼、色彩要和 谐、页面布局美观，重点内容都有多媒体表现。课程内容的设计应尽量加入交互方 式，激发学生在学习过程中主动参与和积极思考。在疑难的知识点上充分发挥多媒 体的功能，展现其内涵，使学生能够深刻体会，从而有利于培养学生获取知识的能 力和创新能力。 3 2 4 内容导航1 3 0 】 鉴于网络课程信息量巨大，内部信息之间的关系可能异常复杂。因此除了要求 在信息结构上要合理设计外，对信息的导航策略要求也十分重要，要求导航设计要 1 4 华中科技大学硕士学位论文 e = = = = ；自j = = ；= = = = g = ；目= 目；= j ；= = ； 清晰、明确、简单，符合学生认知心理，否则，学生容易迷失方向口“。导航策略用 于网络课件，实际上是教学策略的体现。这是一种避免学习者偏离教学目标，引导 学习者进行有效学习，提高学习效率的策略，它是决定网络课件质量的关键因素， 需要进行精心设计【3 2 1 。 本课程采用框架结构和目录层次结构导航。 3 3 脚本编写 脚本的编写由有丰富经验的专业课教师完成。一个有经验的教师。进行课堂教 学时会巧妙地利用板书、讲演、启发提问、各种可借用的媒体以及用手势、表情等 方法，把课讲的有声有色，使学生昕得聚精会神，并根据学生的反应随时调整进度 和方法。计算机辅助教学很难作到像人那样灵活机动，富有感情。但是，可以模拟 有丰富教学经验的教师，细心地安排教学内容和教学活动，使之体现教师的经验。 但是，仅仅作到这一点是远不够的，因为这充其量是模仿了人类教师，并不能充分 地发挥计算机辅助教学的特点和优势，因此，还必须根据计算机的特点，在一定的 学习理论的指导下，对每个教学单元的内容及其安排以及各单元之间的逻辑关系进 行教学设计，并写出相应的教材，这样的教材很像电影剧本，因此通常也把它叫做 脚本。脚本( s c r i p t ) 也称故事板( s t o r y b o a r d ) 或描述板，它描述了学生将要在计算机上 看到的细节。它在课件设计中占有非常重要的地位，它是设计阶段的总结，又是开 发和实施阶段的依据。从其内容来看，它是网络课件中教学内容和教学方法的载体， 而不是课本或教案的简单复制【2 2 1 。 脚本编写要求： 1 明确教学目的和各教学单元的教学目标： 2 根据教学目标，使用的教学内容应准确无误； 3 根据教学目标和教学内容，选择适当的教学方法( c a i 模式) 和传递教学信息 的媒体： 4 学习理论的应用。无论采用什么样的模式，都必须注意学习理论的应用，以 提高软件的教学效果； 5 应考虑计算机的输出和显示能力： 】5 华中科技大学硕士学位论文 i 目口= ；目= 目目# = ； = 目；= ；= ；= 目_ 6 使用的格式应该规范。脚本可以使用不同的格式，但必须规范，而且便于对 脚本各项内容的表达； 3 4 素材准备 1 素材准备：根据脚本的要求，准备所需要的素材，特别是声音和视频素材， 通过录音和摄像得到。通常这些素材保存的是模拟信息，需经过转换才能使用。 2 素材采集：把准备好的音频和视频素材，通过音卡和视频采集卡，转换为计 算机可识别的数据文件。 3 5 课件开发 根据脚本提供的要求和建议，利用课件开发工具( f r o n t p a g e 、d r e a m w e a v e r 、f l a s h 、 s h o k e w a v e 、m e d i a t o o l s 、v i s u a lj + + 等) 集成课程内容，形成网络课件。 界面设计和制作：对屏幕上将要显示的信息的布局进行设计，包括主菜单、不 同级别的操作按钮、教学信息的显示背景、翻页和清屏方式等。 编写文字材料：完成软件的制作以后，还要编写相应的文字材料，例如软件的 内容适于何种程度的学生使用，软件的使用环境，使用的机型，软件的使用方法， 以及其它配套使用的文字材料等。 3 6 教学活动设计 教学活动是网络课程核心内容，从学生的全面发展和知识两个角度出发，网上 教学活动活动具有以下四种功能目标的统一：社会化与个性化的统一，知识学习与 知识实践的统一。 i 社会化功能：社会化是“个人学习知识、技能和规范，取得社会生活的资格， 发展自己社会性的过程”，例如团结、服从。通过网上课外活动可促进个体的社会化， 如用户注册、网络规则和礼仪是培养社会性的有效手段。以虚拟社区形式出现的网 站能体现出更高的社会性。 个性化功能：个性作为心理学上的概念，即个人稳定的心理特征( 如性格、兴 趣、爱好、品性等) 的总和。前苏联教育家苏霍姆林斯基把课外活动看作“个性发 展的一个重要条件”。网上课外活动为学生的个性发展提供了广阔的天地。它为学生 1 6 华中科技大学硕士学位论文 个人提供获取知识和实践技能的新途径，使学生的学习富于独立性和创造性。 2 知识化功能：创建一个有充分交互的多媒体资源和愉快的活动环境，提供各 种支持网络工具使学生能容易地将信息转换为有用的知识。通过w e b 能获得课外“即 时信息”，对于扩大学生知识面，增加信息量，更上时代潮流，培养学生主动获取信 息，处理信息都是十分重要的。 3 实践化功能：实践性是课外活动的重要特性。学生能力的培养，重要的一条 在于必须独立观察、分析，在实践活动中锻炼。网络能充分提供发挥学生自我管理、 自我教育的实践功能。通过网络可建设虚拟的实验平台，合作者个人进行充分安全 的实践。 在规划各种形式的网络活动时，应综合按照这些目标进行设计并协调处理好这 四种目标关系，网上教学活动很可能出现偏差，例如过分个性化则可能发生沉溺于 网络，以自我为中- t l , 的负面效应。所以对参于基于w e b 的课外活动的成员资格应具 有多重目标要求。 在本网络课程中，设计了如下教学活动：课程管理和浏览、作业与考试、资源 管理、智能答疑、师生交互、教学评价、自主学习、个人信息管理、系统信息管理 与维护。 1 7 华中科技大学硕士学位论文 一= - 目# = ；_ e ；= ；# = ；自目_ = = = ；_ _ 目；= 目d 4 网络课程功能设计 本系统的功能主要包括如下几个方面： 1 课程管理和浏览 2 ，作业与考试 3 资源管理 4 智能答疑 5 师生交互 6 自主学习 7 教学评价 8 个人信息管理 9 系统信息管理与维护 相应于这些功能，系统定义了四种角色：学生，教师，教务管理员和系统管理 员。他们对上述功能分别具备不同的权限。下面将以功能模块为主线，对各种角色 所具备的功能范围及其主要操作做一个简要的说明。 4 1 课程管理与浏览 网络课件是本学堂教学采取的主要方式之一。在本网络学堂里，提供给了任课 教师专门的网络课件制作开发工具，课件上载工具以及在服务器方的课件展示空间。 并提供了维护与网络课程相关的一系列补充信息的功能，比如教学大纲的生成，根 据教学大纲做出教学安排，对课程的简单介绍以及对任课教师的简单介绍等。在教 师利用这些功能生成了网络课件以后，学生便可以利用这些信息进行网上学习。教 师也可以开始着手生成题目，布置作业，组