中学信息技术智能网络教学平台的开发与应用研究.doc

中学信息技术智能网络教学平台的开发与应用研究The Research Into The Development And The Application Of Intellectualized Network Teaching Platform Applied To High School Information Technology郑陈曦2010年09月特别说明：本论文原为福建师范大学教育硕士学位论文，为参加这次第二届“中国移动校讯通杯”全国中小学教师论文大赛，按照大赛规定的论文大小，笔者对原论文进行了大量的删减。例如，删除了Abstract、文摘、国内外较有代表性的平台的主要功能、理论基础中的一些细节、各教学系统设计模式流程图、各模块设计（功能设计、数据库设计、界面设计）的细节、各模块教学应用的数据统计明细表、部分参考文献、附表、附图、福建师范大学硕士学位论文独创性和使用授权声明、致谢等。还对目录进行了更新。如有兴趣阅读原文，请联系作者，谢谢。中学信息技术智能网络教学平台的开发与应用研究摘要本研究的目的是为了充实和完善适用于中学信息技术学科的具有一定智能的网络教学平台在开发与应用方面的研究。在研究过程中，笔者通过文献研究法，了解了相关研究的现状，学习了相关的理论、模式、标准和技术；通过观察法，了解了国内外现有的一些网络教学平台的功能模块和使用流程；通过定性分析法，归纳出这些平台在应用方面的不足并据此确定了本研究的目标；通过教学系统设计和软件开发，构建出了最适合本学科课堂教学的智能网络教学平台和基于该平台的教学新模式；在教学过程中，根据不同类型的学习内容，选择相应的教学新模式进行教学；通过问卷调查、定量分析等方法不断分析应用效果并据此改进和完善该平台和基于该平台的教学新模式；通过经验总结法，总结出了该平台在设计、开发、应用和分析过程中需要重视的若干环节和问题；最后，针对该平台存在的问题和本研究范围的局限提出了对该平台在未来开发和应用方面的展望。关键词:中学,信息技术,智能网络教学平台目录摘要I目录II第一章 绪论11.1研究的背景及现状11.1.1研究背景11.1.2研究现状21.2研究的内容及意义41.2.1研究内容41.2.2研究意义51.3研究的目标及思路51.3.1研究目标51.3.2研究思路61.4研究的方法及特色61.4.1研究方法61.4.2研究特色7第二章 理论基础82.1教育心理学理论82.1.1奥苏贝尔学与教理论82.1.2建构主义学与教理论92.2教学系统设计理论92.3教育软件设计与开发标准10第三章 中学信息技术智能网络教学平台的设计与开发123.1总体设计123.1.1总体教学设计123.1.2总体概要设计153.1.3总体程序设计163.1.4总体数据库设计173.1.5总体界面设计183.2系统构成193.2.1总体结构图193.2.2模块结构图193.3各个模块的设计与开发203.3.1 智能界面模块的设计与开发203.3.2 智能日常模块的设计与开发213.3.3 智能展评模块的设计与开发223.3.4 智能考试模块的设计与开发243.3.5 智能投票模块的设计与开发253.3.6 智能文章模块的设计与开发263.3.7 智能统计模块的设计与开发26第四章 中学信息技术智能网络教学平台的应用与分析284.1平台的安装284.1.1硬件环境284.1.2软件环境284.1.3智能配置284.2总体运行情况284.2.1“知识操作”型内容的教学294.2.2“知识操作作品”型内容的教学314.3智能网络教学平台各个模块的教学应用与分析324.3.1智能界面模块的教学应用与分析324.3.2智能日常模块的教学应用与分析334.3.3智能展评模块的教学应用与分析344.3.4智能考试模块的教学应用与分析374.3.5智能投票模块的教学应用与分析384.3.6智能文章模块的教学应用与分析394.3.7智能统计模块的教学应用与分析41第五章 成果与展望435.1 研究遵循的理念和方法435.2 研究取得的成果和经验435.2.1设计并开发了中学信息技术智能网络教学平台软件435.2.2构建并应用了基于中学信息技术智能网络教学平台的课堂教学新模式445.2.3研究取得的有益的经验445.3 研究的局限和后续展望465.3.1研究的局限465.3.2后续的展望47参考文献497第一章 绪论第一章 绪论1.1研究的背景及现状1.1.1研究背景21世纪是知识经济的时代，以知识和信息的产生、传播和应用为基础的知识经济占据了世界经济发展的主导地位，人类进入了以知识经济为基础的信息社会。随着信息技术的快速发展，计算机网络正朝着高速、互联和智能化的方向演进，在世界各国现代教育中的运用越来越普遍。我国教育部在2000年11月发布了关于在中小学普及信息技术教育的通知。通知决定“从2001年开始用510年的时间，在中小学普及信息技术教育，以信息化带动教育的现代化，努力实现我国基础教育跨越式的发展 关于在中小学普及信息技术教育的通知OL./edoas/website18/58/info9158.htm.2000-11-14.”。在2001年06月又公布了基础教育课程改革纲要(试行)。纲要要求在课程的实施过程中“加强信息技术教育，培养学生利用信息技术的意识和能力,3,4,5 基础教育课程改革纲要(试行) OL./edoas/website18/32/info732.htm.2001-06-07.”；在教学过程中“大力推进信息技术在教学过程中的普遍应用，促进信息技术与学科课程的整合，逐步实现教学内容的呈现方式、学生的学习方式、教师的教学方式和师生互动方式的变革，充分发挥信息技术的优势，为学生的学习和发展提供丰富多彩的教育环境和有力的学习工具3”；在教材开发与管理中“积极利用并开发信息化课程资源4”；在课程评价中“建立促进学生全面发展的评价体系。评价不仅要关注学生的学业成绩，而且要发现和发展学生多方面的潜能，了解学生发展中的需求，帮助学生认识自我，建立自信。发挥评价的教育功能，促进学生在原有水平上的发展。建立促进教师不断提高的评价体系。强调教师对自己教学行为的分析与反思，建立以教师自评为主，校长、教师、学生、家长共同参与的评价制度，使教师从多种渠道获得信息，不断提高教学水平5”。随着全国“校校通”工程的整体推进，我国的教育发展进入了一个新的时代。基于网络环境的教学受到人们的广泛重视，已成为当前课程改革的重要课题。网络教学是以计算机网络技术和多媒体技术为基础，个性化的自主学习和交互式的协作学习相结合的现代教育模式。它不仅是课堂教学强而有力的补充，也是现代教育未来发展的趋势。教师仅仅依靠搜索、下载、整理和使用因特网上的大量教学资源，或通过个人、集体创作必要的、有针对性的教学课件实现网络教学是绝对不够的。网络教学平台是体现网络教学优势的关键。它作为网络教学的载体，不仅要对教学资源进行整合、导航和展示，还要对教师和学生间实时、非实时的交互进行支持。但如果要做到“既能协助教师更好的了解、分析学生的学习态度、学习经验、学习能力、学习风格和学习状态；又能帮助学生更好的根据自己的需要或特点，发挥主动性、积极性和创造性，在教师的指导下进行自主学习、协作学习和研究性学习”，就必须依靠具有一定智能的网络教学平台实现。只有充分发挥智能网络教学平台的优势，才能让教师更好的组织教学、进行指导和作出评价；使学生更好的参与活动、收获成果和进行反思。我国教育部早在2000年11月就公布了中小学信息技术课程指导纲要(试行)。纲要指出中小学信息技术课程的主要任务是：“培养学生对信息技术的兴趣和意识，让学生了解和掌握信息技术基本知识和技能。通过信息技术课程使学生具有获取信息、传输信息、处理信息和应用信息的能力；培养学生良好的信息素养，把信息技术作为支持终身学习和合作学习的手段 中小学信息技术课程指导纲要(试行)OL./20020327/3023657.shtml.2000-11-14.”。然而，当前中学信息技术教育的现状与纲要的要求还有较大的差距，主要表现在以下两个方面：1. 教育理念、模式落后。信息技术仍然没有列入中、高考，许多学校领导、教师、学生和家长不重视；不少教师的教学模式陈旧而且不愿意花时间去研究课到底该怎么上才有效，最多就是电子化的“粉笔+黑板+题海”战术；学生作为被“灌”的对象，被动的接受知识，学习兴趣和探索精神被扼杀；课程考核形式较单调，评价机制不完善。2. 软件、硬件资源不足。硬件环境落后，但软件资源更为贫乏。比如我校进行信息技术教学的主力机房还是510年前的中档配置。即使学校想进行校园网的升级，基本上也只是关注硬件的更新，而对配备相应软件(特别是教学平台和资源)以及对相关人员进行培训却关注很少，形成“硬件不硬，软件更软”和“有路无车”的现象。因此，只有加强智能网络教学平台的开发，并探索出将其应用到中学信息技术学科的教学新模式，改变上述现状，才能让我们的教学更好的达到上面两个纲要提出的要求。1.1.2研究现状笔者通过上海研发公共服务平台()的万方数据标准镜像系统，按照关键词“网络教学”、“网络教学平台”和与中学相关三个关键词(“中学”、“高中”、“初中”)分别组合，搜索三大常用文献资料数据库，得到研究文章数量如表1.1所示。表1.1 研究文章数量(最后搜索时间2010年8月8日) 关键词数据库网络教学(A)(A)+中学(A)+初中(A)+高中前三项和占(A)百分比中国学位论文全文数据库67241078207545183027.22%中文会议论文全文数据库22081467261798.11%数字化期刊数据库414553411277574426210.28%小计5038746354911145627112.45% 关键词数据库网络教学平台(B)(B)+中学(B)+初中(B)+高中前三项和占(B)百分比中国学位论文全文数据库226261103716.37%中文会议论文全文数据库5110011.96%数字化期刊数据库7921603192.40%小计106943113575.33%网络教学平台/网络教学2.12%0.93%0.20%1.14%0.91%从上表数据可以看出，“与网络教学平台相关的研究”总体上只占“与网络教学相关的研究”的2.12%，中学阶段两者的比例更小，只有0.91%。“中学阶段与网络教学平台相关的研究”总体上只占“与网络教学平台相关的研究”的5.33%，比例最大也不过16.37%。从查询到的文章标题可以看出，“与网络教学平台相关的研究”主要集中于高校阶段；从查询到的文章内容可以看出，大部分研究内容都是对网络教学平台应该具备或能够具备什么功能进行论述，而对网络教学平台实际开发、应用和分析的研究较少。因此，进行中学信息技术智能网络教学平台的开发和应用研究是很有必要的。目前，一些教育软件公司和高校已经或正在积极开发自己的网络教学平台(以下简称平台)。笔者归纳了一些国内外较有代表性的平台如表1.2所示。表1.2 国内外较有代表性的平台平台名称网址EduOffice交互式数字化教学平台V2.0/2.0.htm科优达教学平台软件(远程教学版)/wenzhang.aspx?wenzhangid=138杰佛通用学习平台Weblearning/WebLearning03.asp新叶网络学堂(北京师范大学现代教育技术研究所)/aboutvclass/index.htmBlackboard(黑板)/prod/jxpt.aspxClaroline(课廊)/features.htmlMoodle(魔灯)/zh/index.php?title=%E7%89%B9%E6%80%A7&variant=zh-cn因为篇幅所限，列举出的平台不是很详尽，如有需要可访问相应的网址获取信息，同时也还有很多国内外较优秀的平台没有列举出来。从上表的介绍可以归纳出网络教学平台的结构一般来说包括：网络教学支持系统、网络教学管理系统、网络课程开发工具和网络教学资源管理系统四大块 雷春,蔡俊,彭瑜编著.网络协同教学的理论与实践M.武汉:华中科技大学出版社,2002-12.99-113.，各部分的主要功能如表1.3所示。表1.3 网络教学平台的结构及其主要功能结构名称主要功能网络教学支持系统1. 在线发布网上课程。2. 教学活动设计和管理(评估系统、学生管理系统、学习管理工具、学习和探索、讨论和协作)。网络教学管理系统1. 教务管理系统(注册认证、学生学籍档案、教师档案管理、数据统计与分析、信息查询、行政公文管理、教师评价管理、学生学习评价管理)。2. 专业与课程管理。3. 系统管理。网络课程开发工具1. 教学内容的表示：多媒体集成工具。2. 教学逻辑的设计：课程内容结构图。3. 课程的快速生成：模板和向导。4. 素材的组织与生成。5. 网络化学习模式：多学习策略支持。6. 制作视频课件：流媒体教学内容的生成。网络教学资源管理系统1. 资源服务。2. 系统管理。3. 资源管理。笔者认为这些平台(特别是通用平台)功能全面、系统庞大。但由于中学与高校的信息技术学科在教学任务、教学对象、课程设置、教学目标、教学内容、课时安排、教学评价、教师水平以及教学媒体等方面都有很大的不同，因此它们更适用于高校网络教育学院的远程教学，而不大适用于中学信息技术学科的课堂教学。在中学阶段，让师生分处两地通过网络开展虚拟远程教学的构想不符合教学的实际、不符合学生的发展也不符合教育的规律。中学信息技术学科的网络教学活动一定是在课堂和网络两方面同时展开的，要保证网络教学的效果，就必须让平台去适应实际教学，而不是让实际教学去适应平台。直接使用现有的平台，一方面容易使实际教学受到平台框架的束缚，难以自由、充分地发挥教师在教学组织管理、学生学习辅导等方面的作用；另一方面很可能会遭遇到“杀鸡用牛刀”的尴尬，平台的适用度不在于它的具体功能有多少，而在于它能满足实际教学需要的功能有多少，“适合你的，才是最好的”。基于上述这些情况，笔者将站在中学信息技术教师的角度，本着实用为主的原则，尝试自主开发一个更适用于中学信息技术学科而且具有一定智能的网络教学平台，并将其应用到实际教学中去。1.2研究的内容及意义1.2.1研究内容本研究的课题是“中学信息技术智能网络教学平台的开发与应用研究”，笔者将研究的范围界定在中学信息技术学科(以下简称本学科)，内容界定在中学信息技术智能网络教学平台(以下简称本平台)的设计、本平台系统的开发、基于本平台的本学科教学模式的设计和应用、应用结果数据的分析等四个方面。主要是基于以下2个因素考虑。1. 平台的开发与应用，应当系统了解教育心理学的相关理论；切实根据本学科教学的实际情况；综合运用教学系统设计过程模式；借鉴吸收现有国内外网络教学平台的优点，克服它们的不足；遵循软件开发标准。只有对本平台进行全面的教学设计、需求分析、软件设计和开发编码，才能构建出最适用于本学科课堂教学的智能网络教学平台。2. “实践是检验真理的唯一标准”，而应用是评估本平台价值的唯一途径。只有探索出基于本平台的本学科教学模式，才能有力地推动本学科课堂教学的网络化和智能化，体现出本平台在本学科课堂教学中的有效性，使本平台具有一定的应用价值、推广价值甚至是商业价值。此外，对应用后结果数据的分析可以促进本平台的进一步完善。由于本课题研究的四个方面是相辅相成、紧密联系的，因此必须站在系统的、全面的角度来进行研究。本课题将以本平台的教学设计、需求分析为出发点，以本平台的软件设计、程序开发为重要环节，以基于本平台的教学应用、结果分析为检验手段，以构建基于本平台的本学科教学模式为最终目标而展开。1.2.2研究意义1. 教学理论方面的意义“现代教学理论研究的核心就是教学模式 郑永柏,何克抗.四结合教学模式建构教学理论发展OL. /articledigest1/sijiehe-fazhan.htm.”。根据网络环境中教学组织形式不同，目前比较有代表性的教学模式可分为集体形式(讲授型、讨论型、协作型等)和个体形式(自学型、案例型、研究型、探索型等)。通过本课题，笔者将上述某些模式经过适当的改造和调整，构建出基于本平台的本学科教学新模式；在教学实践中关注新模式对学生掌握知识与技能，体验过程与方法，培养情感、态度与价值观的影响。例如：基于本平台的自主学习、协作学习、研究性学习等。这些新模式可以在某些侧面充实和完善本学科基于网络环境的教学理论体系。2. 教学实践方面的意义通过本课题，可以为本学科开发出一整套实用的教学课程，积累下一系列丰富的教学资源(特别是师生共同创作的资源)。通过网络共享，有利于提高教育资源的使用率，降低教育的成本。学生可通过本平台在课堂上或家中联网学习，培养了学习主动性，有利于提高自主学习的能力；可通过本平台浏览更加丰富的学习内容，增加了学习的兴趣，有利于激发研究和创新能力；可通过本平台获得有针对性的学习指导，突出了学习个性化，有利于理解和吸收新的知识；可通过本平台获得老师同学的相互交流，拓展了思维的空间，有利于提高协作学习的能力；可通过本平台获得学习效果的反馈信息，指明了改进的方向，有利于进一步的反思和提高。教师可通过本平台对学生学习的全过程进行督导，包括：管理学生的日常表现、了解学生的学习状态、引导学生的自主学习、组织学生的协作学习、参与学生的学习评价、反馈学生的学习效果等。本平台能使教学各个环节的控制变得简单，把教师从繁琐而重复的工作中解放出来，有助于提高教学质量和效率。3. 开发应用方面的意义通过本课题，将本平台在软件开发、应用过程中遇到的各种问题、分析问题的思路、解决问题的方法以及从中得到的各种经验、教训，整理、提炼、总结，并系统地表述出来。一方面，可以借此反思并提高笔者自身的软件设计、开发、应用和分析水平；另一方面，可以让开发过同类软件的同仁们斧正，让有意开发同类软件的朋友们参考。1.3研究的目标及思路1.3.1研究目标1. 设计并开发出中学信息技术智能网络教学平台。通过该平台简化教学内容的组织、降低课堂管理的难度、完善教学评价和反馈。2. 构建出并应用基于中学信息技术智能网络教学平台的课堂教学模式。通过该模式提高课堂教学的容量和效率。3. 开展应用研究，对应用的数据和绩效进行分析。通过分析不断完善本平台，不断改进基于本平台的课堂教学模式。1.3.2研究思路本课题研究主要分为四个阶段：课题准备、软件开发、应用研究、总结推广，各研究阶段的主要任务如表1.4所示。表1.4 各研究阶段的主要任务阶段名称主要任务第一阶段课题准备1. 通过文献检索，了解网络教学平台研究的现状，学习相关的理论、模式、标准和技术；2. 通过搜索引擎，浏览、观察国内外现有网络教学平台的使用流程；3. 分析、归纳上述平台在应用的方面的不足，确定本研究的目标；4. 撰写本课题的实施方案(可行性研究报告、项目开发计划)。第二阶段软件开发1. 需求分析(数据要求说明、软件需求说明)；2. 软件设计(概要设计说明、数据库设计说明、详细设计说明)；3. 开发编码(模块开发说明)；4. 软件测试(组装测试计划)；5. 使用维护(用户手册，覆盖应用研究全过程)。第三阶段应用研究1. 日常模块的应用(覆盖应用研究全过程)；2. 文章模块的应用(自我介绍、学期小结、学年小结)；3. 投票模块的应用(学前调查、作品PK、学后调查)；4. 测试模块的应用(学前测试、学后测试)；5. 评价模块的应用(个人小报、个人成绩)；6. 统计模块的应用(上学期成绩输出、学年成绩输出、佳作优考收纳)。第四阶段总结推广1. 整理研究材料，分析研究数据；2. 撰写研究报告；3. 形成研究成果(论文、案例、网站、资源)；4. 宣传推广。1.4研究的方法及特色1.4.1研究方法本课题主要采用研究方法包括：文献研究法、观察法、定性分析法、问卷调查法、定量分析法、经验总结法等。下面结合本课题谈谈主要的研究方法：1. 文献研究法：是根据一定的研究目的或课题，通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。在本课题中，主要运用在第一阶段课题准备环节，用来学习网络教学、网络教学平台相关的理论和技术。2. 观察法：是指研究者根据一定的研究目的、研究提纲或观察表，用自己的感官和辅助工具去直接观察被研究对象，从而获得资料的一种方法。在本课题中，主要运用在第一阶段课题准备环节，用来浏览、观察国内外现有网络教学平台的使用流程。3. 定性分析法：是运用归纳和演绎、分析与综合以及抽象与概括等方法，对获得的各种材料进行思维加工，去粗取精、去伪存真、由此及彼、由表及里，达到认识事物本质、揭示内在规律。在本课题中，主要运用在第一阶段课题准备环节，用来分析国内外现有网络教学平台的研究和应用的现状和不足。4. 问卷调查法：是以书面提出问题的方式搜集资料的一种研究方法，即调查者就调查项目编制成表式，分发或邮寄给有关人员，请示填写答案，然后回收整理、统计和研究。在本课题中，主要运用在第三阶段应用研究环节，用来了解学生开始课程学习之前的学习态度、学习经验、学习能力、学习风格等；了解学生完成课程学习之后对自己表现和收获的评价、对教师同学间互动的程度、对教学过程和环节的感受、对教学内容和难度的反应、对教学媒体和平台的看法等。5. 定量分析法：也称“统计分析法”或“数量研究法”，指通过对研究对象的规模、速度、范围和程度等数量关系的分析研究，认识和揭示事物间的相互关系、变化规律和发展趋势，借以达到对事物的正确解释和预测的一种研究方法。在本课题中，主要运用在第四阶段总结推广环节，用来整理研究材料，分析研究数据。6. 经验总结法：是通过对实践活动中的具体情况，进行归纳与分析，使之系统化、理论化，上升为经验的一种方法。在本课题中，主要运用在第四阶段总结推广环节，用来撰写研究报告。1.4.2研究特色1.研究内容：将理论分析研究、软件开发研究、教学实践研究融为一体。2.研究手段：理论为辅，实践为主。实用性强，具体可操作。3.研究成果：开发出的中学信息技术智能网络教学平台和构建出的基于此平台的课堂教学模式，对网络环境下的中学信息技术教学具有积极的支持和参考作用。第二章 理论基础第二章 理论基础中学信息技术智能网络教学平台(以下简称本平台)的设计和开发离不开教育心理学理论、教学系统设计理论和教育软件设计与开发标准等方面的指导。否则容易造成本平台的设计水平或软件质量不高。将直接影响本平台的教学效果，妨碍本平台的应用发展。因此探索和研究本平台设计和开发的理论基础具有重要的指导意义。2.1教育心理学理论教育心理学是研究教育教学情境中主体心理活动运行的机制和基本规律的科学 张大均主编.教育心理学M.北京:人民教育出版社,2004-04.。学习心理是教育心理学研究的经典内容，经过100多年的研究，形成了许多流派，如：联结主义、认知主义、折中主义和人本主义等。每个流派又有许多具体理论，如：联结主义中的桑代克的试误联结学习理论、巴甫洛夫与华生的经典条件反射学习理论、斯金纳的操作条件反射(强化联结)学习理论和班杜拉的社会(观察)学习理论等；认知主义中的格式塔的完形学习理论、托尔曼的符号学习理论、布鲁纳的认知发现学习理论、奥苏贝尔的接受同化学习理论和建构主义学习理论等；折中主义中的加涅的累积学习理论；人本主义中的马斯洛的学习理论和罗杰斯的学习理论等。下面简要介绍一下与本平台教学系统设计关系最密切的奥苏贝尔学与教理论和建构主义学与教理论。2.1.1奥苏贝尔学与教理论奥苏贝尔学与教理论包括有意义接受学习理论、先行组织者教学策略、动机理论。1. 有意义接受学习理论：认为接受学习跟发现学习一样，都可以有效地实现有意义学习。2. 先行组织者教学策略：是指教师在教授新教材之前，先给学生一种引导性材料(组织者)，它要比新教材更加抽象、概括和综合，并能清晰地反映认知结构中原有的观念和新的学习任务的联系。先行组织者分为：上位组织者(新学习内容类属于组织者)、下位组织者(组织者类属于新学习内容)、并列组织者(组织者与新学习内容之间是并列组合关系)。先行组织者教学策略的实施步骤是：先确定先行组织者(把与当前所学内容相关的原有观念通过语言文字表述或通过某种媒体呈现出来)；再根据先行组织者类型设计教学内容组织策略(渐进分化、逐级归纳、整合协调)。3. 动机理论：动机主要由认知内驱力(要求获得知识、了解周围世界、阐明问题和解决问题的欲望与动机，也叫好奇心、求知欲)、自我提高内驱力(学生希望通过获得好成绩来提高自己在家庭和学校中地位的学习动机)、附属内驱力(通过顺从、听话从父母和老师那里得到认可，从而获得派生地位的一种动机)组成。三种不同成分的动机对每个人来说都可能具有，但三种成分所占的不同比例依年龄、性别、文化、社会地位和人格特征等因素而定。动机可以让学生在集中注意、加强努力、学习持久性和挫折忍受力等方面发挥出更大潜能而加强新旧知识的相互作用(催化剂)：动机可以影响有意义学习的发生、习得意义的保持和对知识的提取(回忆)。2.1.2建构主义学与教理论 何克抗.建构主义革新传统教学的理论基础J.中学语文教学,2002,(8):58-60.建构主义学与教理论主要从学习的含义、学习的方法两方面来理解。1. 学习的含义：建构主义认为学习是学生在一定的情境(社会文化背景)下，借助学习过程中其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助(人际间的协作交流活动)，利用必要的学习资料，实现的主动和双向的意义建构过程。学生原有认知结构与从环境中接受的感觉信息相互作用，一方面是对新信息的意义的建构，另一方面是对原有经验的改造和重组。学习可以分为低级学习(结构良好领域，非情境化的概念、原理和技能等)和高级学习(结构不良领域，情境化的综合任务)，学习应是两者的结合。学习环境是为学生主动建构创造必要的环境和条件(提供学习的外因)，情境、协作、交流和意义建构是学习环境的四要素。2. 学习的方法：建构主义提倡在教师指导下以学生为中心的学习，既强调学生的认知主体作用，又不忽视教师的指导作用，教师是学生意义建构的帮助者、促进者。学生是信息加工主体、是意义的主动建构者。2.2教学系统设计理论教学系统设计主要是以促进学生的学习为根本目的，运用系统方法，将学习理论与教学理论等原理转换成对教学目标、教学内容、教学方法、教学策略和教学评价等环节进行具体计划，创设有效的教与学系统的过程或程序,3 何克抗,郑永柏,谢幼如编著.教学系统设计M.北京:北京师范大学出版社,2002-10.。60年代以来教学系统设计学科发展中最主要的理论有：加涅的九五矩阵理论、瑞奇鲁斯的精细加工理论(ET)、梅瑞尔的成分显示理论(CDT)和教学处理理论(ITT)、史密斯和雷根的教学系统设计理论等。教学系统设计理论必须通过教学系统设计过程模式来具体指导教学系统设计实践。教学系统设计过程模式是一套程序化的步骤，一个教学系统设计过程模式具有许多阶段。但所有教学系统设计过程模式都包括四个基本要素(乌美娜，1994)：学生、目标、策略和评价3。按照各模式的理论基础可分为3代（ID1ID3）。设计不同的教学系统或在不同的教学条件下都应该有不同的教学系统设计过程模式。60年代以来，在以教学技术为主的文献中出现的模式有数百个，但从其理论基础和实施方法看，不外乎三大类：以教为主的教学系统设计模式、以学为主的教学系统设计模式、教师主导学生主体(主导主体)的教学系统设计模式。以教为主的教学系统设计模式的主要理论基础是奥苏贝尔学与教理论，以学为主的教学系统设计模式的主要理论基础是建构主义学与教理论，主导主体的教学系统设计模式的主要理论基础是上述两个学与教理论。奥苏贝尔学与教理论的优点是有利于教师主导作用的发挥(有意义接受学习理论和先行组织者策略都必须充分发挥教师主导作用)，并重视情感因素在学习过程中的作用(动机理论能较好地控制与引导情感因素在学习过程中发挥积极的促进作用)；其缺点是强调传递接受式，否定发现式，在教学过程中把学生置于被动接受地位，学生的主动性、创造性难以发挥，不利于创新人材的成长,2, ,3 何克抗,郑永柏,谢幼如编著.教学系统设计M.北京:北京师范大学出版社,2002-10.237。建构主义学与教理论的优点是有利于具有创新思维和创新能力的创造型人材的培养；其缺点则是忽视教师主导作用的发挥(不利于系统知识的传授，甚至可能偏离教学目标)和忽视情感因素在学习过程中的作用2。上述两个学与教理论作为主导主体的教学系统设计模式的主要理论基础，优势互补。主导主体的教学系统设计模式兼取两大学与教理论之长，比较科学而全面，不仅适用于指导课堂教学，也适用于指导网络教学的设计与开发3。2.3教育软件设计与开发标准根据软件设计文档国家标准(GB856788)对软件设计文档进行的规范化，笔者试将教育软件的设计和开发过程归纳为可行性研究、制定计划、需求分析、软件设计、开发编码、软件测试和使用维护七个阶段，各阶段需要完成的内容如表2.6所示。表2.6 软件开发的各阶段需要完成的内容阶段内容可行性研究1. 可行性研究的前提。2. 对现有系统的分析。3. 所建议的系统。4. 可选择的其他系统方案。5. 投资及效益分析。6. 社会因素方面的可行性。7. 结论。制定计划1. 项目概述。2. 实施计划。3. 支持条件。4. 专题计划要点。需求分析数据要求1. 数据的逻辑描述。2. 数据的采集。软件需求1. 任务概述。2. 需求规定。3. 运行环境规定。软件设计概要设计1. 总体设计。2. 接口设计。3. 运行设计。4. 系统数据结构设计。5. 系统出错处理设计。数据库设计1. 外部设计。2. 结构设计。3. 运用设计。详细设计1. 系统的结构。2. 模块1N(标识符)设计说明。开发编码1. 标题。2. 模块开发情况表。3. 功能说明。4. 设计说明。5. 硬件部分的设计结果。6. 软件的设计结果。7. 测试说明。8. 复审的结论。软件测试1. 计划。2. 测试设计说明3. 评价准则使用维护1. 用途。2. 运行环境。3. 使用过程。51第三章 中学信息技术智能网络教学平台的设计与开发第三章 中学信息技术智能网络教学平台的设计与开发3.1总体设计本平台主要是解决中学信息技术学科教学内容的组织较繁杂、课堂管理的难度比较高、教学评价和反馈不完善、教学容量和效率不够高的问题。本平台采用了“教师主导学生主体”的设计模式。本平台的总体设计包括：总体教学设计、总体概要设计、总体程序设计、总体数据库设计、总体界面设计等。3.1.1总体教学设计本平台的总体教学设计包括：教学目标分析、学生特征分析、知识内容分析、教学策略的设计、教学评价的设计等。1. 教学目标分析。根据中小学信息技术课程指导纲要(试行)规定，初、高中阶段的教学目标如表3.1所示。根据布鲁姆的教学目标分类体系，将教学目标分为五个层次(识记、理解、应用、分析、综合)，结合不同章节的知识点确定其具体的教学目标。表3.1 初、高中阶段的教学目标阶段教学目标初中1. 增强学生的信息意识，了解信息技术的发展变化及其对工作和社会的影响。2. 初步了解计算机基本工作原理，会用与学习和生活直接相关的工具和软件。3. 学会应用多媒体工具、相关设备和技术资源来支持其他课程的学习，能够与他人协作或独立解决与课程相关的问题，完成各种任务。4. 在他人帮助下学会评价和识别电子信息来源的真实性、准确性和相关性。5. 树立正确知识产权意识，能够遵照法律和道德行为负责任地使用信息技术,2 中小学信息技术课程指导纲要(试行)OL./20020327/3023657.shtml.2000-11-14.。高中1. 使学生具有较强的信息意识，较深入地了解信息技术的发展变化及其对工作、社会的影响。2. 了解计算机基本工作原理及网络的基本知识。能够熟练地使用网上信息资源，学会获取、传输、处理、应用信息的基本方法。3. 掌握运用信息技术学习其他课程的方法。4. 培养学生选择和使用信息技术工具进行自主学习、探讨的能力，以及在实际生活中应用的能力。5. 了解程序设计的基本思想，培养逻辑思维能力。6. 通过与他人协作，熟练运用信息技术编辑、综合、制作和传播信息及创造性地制作多媒体作品。7. 能够判断电子信息资源的真实性、准确性和相关性。8. 树立正确的科学态度，自觉地按照法律和道德行为使用信息技术，进行与信息有关的活动2。2. 学生特征分析学生一般心理特征：本平台使用对象定位为初中(11、1214、15岁)或高中(14、1517、18岁)的学生。初、高中阶段学生的一般心理特征如表3.2所示。表3.2 初、高中阶段学生的一般心理特征阶段一般心理特征初中(少年期) 1. 半成熟、半幼稚的特点，充满着独立性和依赖性、自觉性和幼稚性的矛盾；2. 抽象逻辑思维已占主导地位，但仍以具体形象作支柱，并出现反省思维；3. 思维的独立性和批判性有所发展，但带有片面性和主观性；4. 心理活动随意性显著增长，可长时间集中精力学习，能随意调节自己的行动；5. 产生成人感，独立意识强；6. 关心自己和别人的内心世界，社会高级情感迅速发展；7. 道德行为更加自觉，但自控力不强，常出现前后矛盾的行为。高中(青年初期) 1. 个体在生理上、心理上、社会性上向成人接近；2. 智力接近成熟，抽象逻辑思维已从经验型向理论型转化，出现辩证思维；3. 社会高级情感有了深刻发展；4. 形成了理智的自我意识，但理想与现实自我、自我肯定与否定常常发生冲突；5. 意志的坚强性与行动的自觉性有了较大的发展。此外，学生已经具备了一定的计算机知识和网络知识。不少学生拥有自己的计算机，经常在家中上网，会使用QQ、MSN、BBS或Email等进行同步/异步交流。学生原有认知结构的测定：教师通过让学生填写学前调查问卷和撰写自我介绍，掌握学生的学习态度、学习经验、学习能力、学习风格等信息；利用与当前认知结构密切相关的问题对学生进行诊断性测试，掌握学生的学习水平并据此有目标的选择一些学生做组长，同时适当考虑学生的个人愿望，采用异质分组和自由分组相结合方式进行分组。3. 知识内容分析中小学信息技术课程指导纲要(试行)中规定了初、高中阶段的教学内容，笔者将这些内容分为“知识操作”型教学内容和“知识操作作品”型教学内容，具体分类如表3.3所示。表3.3 初、高中阶段的教学内容分类阶段“知识操作”型教学内容“知识操作作品”型教学内容初中1.信息技术简介3.文字处理的基本方法2.操作系统简介4.*用计算机处理数据5.网络基础及其应用6.*用计算机制作多媒体作品7.计算机系统的硬件和软件高中1.信息技术基础3.文字处理的基本方法2.操作系统简介5.*数据库初步4.网络基础及其应用6.程序设计方法8.计算机硬件结构及软件系统7.*用计算机制作多媒体作品教学内容分为基本模块和拓展模块(带*号)。具体来说，初中使用的课程教材是王晓东主编，福建教育出版社的出版的福建省中学信息技术(共4册)。高中使用的课程教材是徐福荫，李文郁主编，广东教育出版社的出版的信息技术(共6册)。4. 教学策略的设计主要分为自主学习策略的设计和协作学习策略的设计。自主学习策略的设计：让学生自我学习和探讨，常用方法有支架式学习、抛锚式学习和随机进入学习。强调学习过程中充分发挥学生的主动性，体现学生的首创精神；让学生根据自身行为的反馈信息形成对客观事物的认识和解决实际问题的方案；让学生有多种机会在不同情境下应用他们所学的知识,2 李克东,谢幼如.多媒体教学设计OL. /zhanzheng/a56/052.htm.。本平台要求教师联系生活实际提出一些与本模块学习内容相关的任务/作品，使情景创设与知识点内容相符合；注重激发学生的学习兴趣；每一节课都设计课前预习/课堂任务(包含自学提纲与学习要求等)。让学生带着任务和热情、有目的地进行主动的学习，并随时将学习心得记录下来。还设计了教程资源模块，收集了大量与各个模块内容相关的资料和一些相关网站的链接，方便学生查阅资料，帮助学生理解掌握，扩大知识面。自主学习的设计遵循“提出问题情景创设学生自学评价交流师生总结练习巩固”的模式。协作学习策略的设计：主要通过协商与会话的形式，使学生与周围环境相互交流，促进学习群体对当前所学知识深刻而全面的理解，真正完成意义建构。基本方式有竞争、辩论、伙伴、问题解决和角色扮演五种。在开始协作学习前，要构建一个层次相当的协商群体，以达到互相启发和促进的作用。由于本平台每节课的学习主题均是已知的，因此教师将围绕已确定的主题设计能引起争议的初始问题；进而设计出能将讨论一步步引向深入的问题；教师要考虑如何站在学生的最近发展区，通过提高来引导讨论，切忌代替学生思维，直接告诉学生应该做什么；对于学生在讨论过程中的表现，教师要适时作出恰如其分的评价。整个协作学习过程由教师组织引导，在学习过程中要讲究效率，如果出现离题诡辩等现象，应及时制止并引导其回到主题上来2。学生在课堂上直接面对面或使用FreeICQ等工具同步交流；课后使用QQ、MSN、BBS或Email等工具与同学或老师进行同步/异步交流讨论，有利于学生的性格培养。5. 教学评价的设计目前，中学信息技术学科在初中阶段进行全市统考，高中阶段进行全省会考。考试实行等级制，还未作为普通高校招生考试的科目。具体的教学评价构成如表3.4所示。表3.4 初、高中阶段的教学评价构成阶段等级构成初中合格、不合格基础知识考核(40分)+作品创作考查(40分)+平时学习成绩(20分)。具体请参考：2010年福州市初中信息技术课程考查方案/newsInfo.aspx?pkId=505574 高中A、B、C、D笔试选择题50题(50分)+上机操作(50分)。具体请参考：2010年福建省普通高中会考信息技术考试大纲/htm/zhaokaokuaidi/toutiaoxinwen/20091026/18395_2.shtml中小学信息技术课程指导纲要(试行)中规定：“教学评价必须以教学目标为依据，本着对发展学生个性和创造精神有利的原则进行。教学评价要重视教学效果的及时反馈，评价的方式要灵活多样，要鼓励学生创新，主要采取考查学生实际操作或评价学生作品的方式。”因此，我们的教学评价将主要由日常表现、基础知识、作品创作三个模块构成，每一个模块都为学生提供及时的反馈。日常表现模块：主要考查学生平时的学习态度、课堂表现、基本操作和小作业缴交情况。由任课教师、班级管理员根据每个学生实际情况给予登记，学生可自助查询反馈。基础知识模块：主要考查学生掌握信息技术基础知识的情况。考试内容分为两种，一种是模块考试：在各模块教学完成后使用，让学生巩固和强化各模块知识的掌握情况；另一种是综合考试：在每学期教学完成后使用，帮助学生理顺知识体系，让学生学会综合分析问题。考核以上机考试为主，题型以选择题为主，考试情况在考试完成后反馈。作品创作模块：主要考查学生的信息技术综合应用和实践能力，培养学生的创造性思维。其评价应体现“立足过程、促进发展”的精神。采用开放式主题驱动完成，教师在Word、Excel、Flash等课程教学结束时，根据综合实践活动主题或学科探究性学习课题，组织学生制作完成相应的电子作品。作品由学生在课上或课后独立完成，在制作过程中允许学生互相讨论、研究或向教师请教。作品成绩由自评、互评、师评和缴交情况综合构成，作品情况在大部分学生的评价任务基本完成后反馈。3.1.2总体概要设计笔者在第二章所述理论指导下，根据上一节总体教学设计在各方面的分析和提出的要求，确定中学信息技术智能网络教学平台主要由七个智能模块组成，它们分别是：智能界面、智能日常、智能展评、智能考试、智能投票、智能文章和智能统计。各模块通过一定的智能化克服了以往课堂教学或现有教学平台存在的问题，具体如表3.5所示。表3.5 各模块的智能化解决方案模块智能点解决问题作用界面多模板智能自助建站