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關鍵詞:信息技術;計算思維;Scratch
中圖分類號:G434 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7503(2015)13/15-0086-02
當前,以Scratch為代表的可視化圖塊式編程工具,以其低門檻、高界限、闊空間的特點,受到了廣大信息技術教師和中小學生的青睞,也就是說,Scratch容易入門,并且有機會制作較為復雜的項目,逐步進入中小學信息技術課程。如何搞好Scratch的普及教學,是我們面臨的新課題。如果采用傳統(tǒng)的程序設計教學觀念和教學法,讓學生先學會各種命令,然后,再進行編程設計,難以達到理想的教學效果。學習程序設計并不一定學習所有功能,而是要根據(jù)項目的需要找到相應的方法來解決問題。我們可以變“教學生用計算機”為“讓學生教計算機”,在項目設計過程中,學生對真實世界中的現(xiàn)象提出假設,并在計算機中進行測試,教計算機按照自己的思路去做,達到學會設計的目的。
計算思維是近年來信息技術教育領域普遍關注的熱點話題,為了更好地表征和評價學生學習程序設計的活動及其學習結果,我們引入計算思維三維框架,即計算概念、計算實踐、計算觀念。計算概念是設計者在編程時頻繁接觸,并在熟練運用中不斷加深理解的一組概念,在Scratch中主要有順序、循環(huán)、并行、事件、條件、運算符、數(shù)據(jù)等;計算實踐關注學生的學習過程和問題解決策略,也就是關注學生如何學,包括遞增和重復、測試和調試、再利用和再創(chuàng)作以及抽象和模塊化;計算觀念是學生除概念、實踐外的人格塑造,包括表達、聯(lián)系和質疑,也是作為技術生產者自信表現(xiàn)。
從循序漸進的角度出發(fā),可以將Scratch學習分為故事創(chuàng)編、個性游戲、項目設計三個層次進行,每個層次制作1-2個作品,打破零散概念的教學,學生從項目中學習,更容易整體掌握。在教學過程中,注重學生的自主探索,逐步發(fā)展計算概念和計算實踐的熟悉度和流暢性,從而培養(yǎng)學生的計算觀念,最終達到培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的目標。
一、故事創(chuàng)編,走進Scratch
Scratch采用模塊化的指令集,學生比較容易上手,在故事創(chuàng)編層次中,學生通過創(chuàng)建包括角色、場景來講故事,接觸了包括順序、事件、循環(huán)、并行等計算概念。順序概念有助于學生將一系列任務表達為計算機執(zhí)行的指令序列。事件概念可以讓學生設計多種觸發(fā)動作的情境,如:“當綠旗被點擊,那么……;當對象被點擊,那么……;當空格(或者其他鍵)被按下,那么……”初步體會互動媒體的本質。循環(huán)概念可以讓學生明白重復執(zhí)行相同代碼序列的機制。并行概念可以讓學生設計不同對象間同時執(zhí)行的多個腳本。
在故事創(chuàng)編過程中,教師引導學生逐步完善故事情節(jié)。首先,從單角色入手,學生利用順序結構,讓角色和觀眾打個招呼,從中學會字幕、聲音的制作。接著,學生可以嘗試給故事選擇合適的場景,分清角色和背景的異同。在制作腳本時,部分學生提出背景和角色的控件不完全一致,強調要遵循先選擇后操作的規(guī)則,看清選擇對象后再制作腳本。然后,導入多個角色,體會并行概念,在這個過程中,學生最容易搞混角色與造型,教師可以用打比方的方式把這兩個概念解釋清楚,造型是一個對象不同的姿勢,而角色相當于個人,一般情況下,一個人的形象不會發(fā)生太大的變化。有了多個角色,學生可以逐步完善故事情節(jié),針對每個角色設計腳本,讓多個角色進行對話。在這個過程中,要理解并行概念,多個角色都是單擊綠旗開始,還是采取多種觸發(fā)事件,怎么協(xié)調對話呢?學生自主思考找到解決方案。最后,讓情節(jié)更加符合自然,讓角色動起來,主要學習角色運動的幾種方式,了解平移、旋轉,理解坐標、循環(huán)等計算概念。由于每個創(chuàng)編的故事不同,用到的方式也不完全相同,這沒關系,學生要學的只是方法,以及在遇到問題時采取的解決步驟,這完全可以滿足要求。
在整個故事創(chuàng)編中,計算實踐是關鍵,它關注了學生如何去學習。在創(chuàng)作過程中,學生不斷完整故事情節(jié),必須不斷測試和調試,修改再創(chuàng)作,最后形成模塊化作品。
二、個性游戲,深入Scratch
學生對游戲有天然的親和力,讓學生模仿交互性游戲,可以最大限度地激發(fā)其興趣和成就感。Scratch要求每位學生親身參與活動,重點學習條件、運算符、變量和鏈表等數(shù)據(jù)概念以及測試與調試的計算實踐。選擇條件概念有助于學生理解程序,具備根據(jù)條件做出判斷的能力。運算符概念有助于理解計算機的運算機制。數(shù)據(jù)概念讓學生明白變量和鏈表的實際意義。
制作游戲,必須從分析游戲開始,找出游戲的共同點,確定為游戲的設計特征。設計游戲可根據(jù)遞增和重復的原則,由簡入難,逐步掌握交互、多場景切換,會應用變量、鏈表、廣播等功能。比如:設計《迷宮游戲》時,首先可以讓學生確定兩個角色――貓和老鼠,在沒有迷宮的情況下設計最終目標――貓能否在你的指令下抓住老鼠,進行測試,初步理解條件的計算概念。至于學生利用鼠標控制、鍵盤控制還是傳感器控制小貓,完全可以由學生自己設計。接著,讓學生設計迷宮,逐步增加規(guī)則――貓在走迷宮時不能穿越墻壁,這是這個游戲最基本的規(guī)則,也是教學難點,教師要引導學生思考,通過條件判斷及前進語句解決這個難點。然后,可以增加計時器規(guī)則,限定游戲時間,提高難度,在這個過程中理解數(shù)據(jù)、運算符等計算概念。最后,還可以探究變量的功能,學習利用廣播消息/接收消息,設計出入成績、敵人、獎勵等規(guī)則,實現(xiàn)多場景系列通關游戲。
在設計游戲時,還可以選擇碰撞、接物、互動文字、卷軸等常見的游戲方式,通過學生頭腦風暴概括出游戲的基本要素進行設計,最后,小組間分享,通過表達、聯(lián)系、質疑,共同進步。測試和調試實踐有助于學生掌握預測、修正問題的方式,通過自主探究和小組協(xié)作學習解決問題。再利用和再創(chuàng)作實踐可以借鑒他們成果完善作品。
三、項目開發(fā),活用Scratch
項目開發(fā)是Scratch學習的最終目標,學生在教師引導下自主開發(fā)。目標定位是學習抽象和模塊化的計算實踐,培養(yǎng)學生的計算觀念,進一步激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情。學生以設計者的身份投入到創(chuàng)意設計中,在設計、創(chuàng)建、實驗、探究和分享中逐步發(fā)展成為計算思維者和計算創(chuàng)造者。
在項目開發(fā)中,學生可以自定主題,也可以從菜單中選擇項目,小組合作完成軟件設計。“做中學”和“全程評價”是項目開發(fā)的突出教學策略,學生必須親身經歷規(guī)劃、聯(lián)系、探究、創(chuàng)建、反思等多種活動。在整個過程中,需要依靠集體智慧完成設計,必須完成作品材料的交流反思,并進行修改規(guī)劃。通過“瞻前顧后”式的反思,改進自己的作品。具體而言,學生必須認識到,作品制作不是一個直接的線性過程,而應是一個自適應的擺動過程,計劃會在一步一步不斷試驗中修正。在設計過程中,教師是指導者,作為參謀參與到過程中。學生要了解項目開發(fā)的過程,完成計劃書的編寫和開發(fā)過程,并做好說明文檔。為了鼓勵學生自主探究和動手體驗,教師必須精心設計課時計劃、作品范例、教學微視頻等教學資源和支架,讓學生體驗到學習的樂趣。創(chuàng)作的主動權在學生手里,教師針對學生的疑難問題進行分析指導,并引導學生進行交互測試。學生可以借鑒他人的想法和素材代碼進行再創(chuàng)作,這樣,學生有可能創(chuàng)建出比自己獨立完成更優(yōu)秀的作品。
Scratch課程不單純?yōu)榱藢W代碼塊,在“學生教計算機”的過程中,學生在原有知識經驗基礎上理解當前學習任務,將這些理解轉化為指令集程序,并傳送給角色,角色根據(jù)指令意義進行相應變化。如果角色的行為與學生的預期有偏差,那么,就要借助相關工具和微世界環(huán)境的反饋信息來修改指令集,不斷調試程序直到教會角色完成任務為止。教師可以采取作品檔案袋分析法、基于作品的訪談法、情境設計法三種計算思維評價方法來表征學生計算思維的具體表現(xiàn)。在整個學習過程中,教師將計算概念與實踐的具體要求滲透于多種形式的探究體驗活動中,學生在設計、創(chuàng)建、實驗、探究和分享中逐步理解和掌握計算概念,內化為計算實踐策略,形成計算觀念。
移動學習是近年來出現(xiàn)的新型學習方式,移動學習資源是開展移動學習的重要保障。目前移動學習資源設計研究僅強調了資源設計的片段式和微型化,忽視了資源知識點之間的內在關聯(lián),一定程度上影響了學習者進行持續(xù)而系統(tǒng)的有效學習,降低了移動學習效率。本文首先分析了移動學習資源設計的影響因素,提出了移動學習資源的設計原則,其次將概念圖設計思想引入移動學習資源設計中,并從設計可行性、概念圖優(yōu)化以及設計流程等方面詳細闡述了基于概念圖的移動學習資源設計研究理論,最后結合作者自主開發(fā)完成面向中等職業(yè)學校服裝專業(yè)銷售實習環(huán)節(jié)的移動學習系統(tǒng)軟件,開展基于概念圖的服裝銷售移動學習系統(tǒng)資源設計實證研究。本文提出的移動學習資源設計方法操作方便,所設計的學習資源具有較好的結構性與微型化特點,滿足移動學習者的學習需求,同時也能為資源設計人員提供參考與借鑒。
【關鍵詞】 移動學習;移動學習資源;概念圖;設計流程
【中圖分類號】 G420 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1009—458x(2013)07—0076—07
一、引言
近年來,無線通信技術和移動終端設備的有機融合成功地促進了學習方式的發(fā)展,產生了一個全新的學習方式——移動學習。移動學習通過無線通信技術和移動學習設備,幫助學習者及時獲取學習資源,實現(xiàn)隨時隨地地學習。移動學習以其學習方式的便捷性、學習過程的交互性、學習情境的感知性、學習內容的個性化等特點[1],吸引了越來越多研究人員和學習者的關注。鑒于移動學習應用的巨大潛力,國際遠程教育專家基更認為,移動學習將成為下一代遠程教育的主要學習方式[2]。
移動學習資源是開展移動學習的重要保障,是移動學習支持環(huán)境的重要組成部分[3],其設計的優(yōu)劣直接影響移動學習者的學習效果。由于移動學習是在有限的時空下,實現(xiàn)有效地幫助學習者達到實用性學習目標,因此,移動學習資源在學習目的、學習內容、學習過程、學習設備、學習支持和學習評價等方面,與其他學習方式有著顯著的差異[4]。本文首先分析了移動學習資源設計的影響因素,提出了移動學習資源設計原則,并將概念圖設計思想引入移動學習資源設計中,從設計可行性、概念圖優(yōu)化以及設計流程等方面詳細論述了基于概念圖的移動學習資源設計研究內容,最后利用作者自主開發(fā)完成并應用于中等職業(yè)學校服裝專業(yè)銷售實習環(huán)節(jié)的移動學習系統(tǒng)軟件(軟件著作權登記號: 2011SR096880),開展基于概念圖的服裝銷售移動學習系統(tǒng)資源實證研究,以期設計出符合移動學習特點的優(yōu)質資源,同時為資源設計人員提供參考與借鑒。
二、移動學習資源設計影響因素分析
國內外有許多大學、企業(yè)和研究機構致力于移動學習項目實踐活動,而這些項目都會涉及移動學習資源設計等方面研究。通過對這些項目的研究與分析,發(fā)現(xiàn)移動學習資源設計是一個系統(tǒng)化的設計過程,在移動學習資源設計過程中要充分考慮使用人群、內容選擇、信息承載量、呈現(xiàn)方式以及管理方式等因素的影響。
(一)使用人群
移動學習是一種利用新興技術發(fā)展起來的學習方式,在學習前要求學習者能較快地適應移動技術,進而開展移動學習實踐。因此,對移動學習者要求有較高的自制力,并對電子產品具有一定的接受力和媒介素養(yǎng),特別是青少年人群和成人在職人員。如歐盟的M-Learning項目針對的是缺乏基本讀寫和數(shù)理能力的16-24歲青年人、意大利Mobile Learning項目面向的是MBA學生、歐洲達芬奇項目主要目的是促進職業(yè)教育和培訓等。由于移動學習者個體間的學習動機、學習背景、學習風格以及學習環(huán)境等方面差異性較大,因此,移動學習資源設計需要針對不同的人群分別進行設計。
(二)內容選擇
移動學習是一種特殊的學習方式,只有選擇合適的學習內容,才能最大限度地發(fā)揮移動學習優(yōu)勢。利用問卷調查、數(shù)據(jù)統(tǒng)計的方法,調查適合移動學習內容的范圍,如張弛等[5]通過網絡問卷調查方式,將移動學習內容主要分成三類:應試考證類、培養(yǎng)興趣類和充電拓展類。顧小清等人[6]通過分類研究方法,分別從學習用途、知識內容、學習活動等維度考慮移動學習內容的選擇。部分移動學習內容從特定學習者的需求出發(fā),開發(fā)相應的移動學習資源,如挪威奧斯陸大學的KNOWMOBILE項目是面向醫(yī)學專業(yè)學生的PBL學習實踐,臺灣國立中央大學開發(fā)的博物館參觀導航系統(tǒng)是根據(jù)博物館游客需求進行設計。有些移動學習內容從移動學習情境性角度出發(fā),設計并開發(fā)出與生活實踐密切相關的資源,如英國利物浦約翰穆爾斯大學設計了面向PDA的醫(yī)療實習教育資源,日本德島大學LOCH項目設計了面向移動學習的日語學習資源。
(三)信息承載量
移動學習是在“移動”的環(huán)境中學習,時間相對比較“零碎”,學習者的注意力也處于高度分散的狀態(tài),這就決定了移動學習青睞于“片段式”、“微型化”的移動學習內容。斯坦福大學學習實驗室研究表明,移動學習時間一般在10分鐘以內,以維持學習的有效性。有研究者[5]認為,根據(jù)ej4教學設計模型中的課件設計原則,可設計三類課件:約5分鐘、約10分鐘、約30分鐘。顧小清等[7]認為微型學習與以上的特點相似,可以利用微型學習的思想設計移動學習資源。方海光主張的移動學習資源對象單元化[9]、余勝泉教授提出的“學習元”[9]等都是片段式移動學習資源設計思想的反映。移動學習資源內容應該盡量短小、直觀,資源內容間知識點雖可有聯(lián)系,但資源內容本身應該是獨立的、分離的,具有微型化、片段化等特點。
(四)呈現(xiàn)方式
斯坦福大學學習實驗室研究表明,移動學習是一個個性化和情緒化的過程,因此需要在一個心理安全和積極的環(huán)境中進行實踐。有鑒于此,移動學習資源的設計要注意將學習內容以較為合理的方式呈現(xiàn)在學習者面前。顧小清等[10]結合IT產品的可用性設計和測試方法,提出了移動學習資源的可用性設計。肖君 等[11]認為,應綜合考慮地點、技術、文化和滿意度四個因素進行移動學習的呈現(xiàn)設計。同時,為了提高學習效率,資源呈現(xiàn)要與學習者學習反饋相結合,及時地反饋信息不僅有助于學習者了解自身學習進程和學習內容,也有助于幫助學習者聚焦學習內容,提高學習效率。
(五)管理方式
移動學習資源要得到充分的利用、管理和共享,需要在系統(tǒng)設計和開發(fā)中遵循一定的標準。數(shù)字化學習領域中已經存在一些較為成熟的標準,如共享內容對象參考模型(SCORM)和學習對象元數(shù)據(jù)(LOM)等,這些標準對于移動學習資源的設計與開發(fā)具有很強的借鑒和參考價值。如方海光提出了基于LOM的學習對象建模理論,開發(fā)了移動學習資源自適應引擎[12];Nakabayashi[13]等人開發(fā)了基于SCORM的自適應學習系統(tǒng),以提供符合該標準的移動學習課程;余勝泉等人提出了學習元資源模型,使學習資源從傳統(tǒng)封閉資源庫形態(tài)向以資源為中心的協(xié)同知識建構學習共同體形態(tài)轉變[14]。
從上述移動學習資源設計影響因素分析可以看出,只有在移動學習資源設計過程中綜合考慮以上五個因素,才能設計出優(yōu)質的移動學習資源。然而,現(xiàn)有的數(shù)字化學習資源設計領域的相關標準并不能很好地指導移動學習資源設計工作,因此移動學習資源設計還存在諸多的不足。一方面設計人員注重于移動學習資源片段式、微型化的設計要求,但忽視宏觀層面對知識的整體結構和內容的規(guī)劃和管理;另一方面片段式移動學習資源難以表現(xiàn)知識之間的內在關聯(lián),使移動學習者注重于單個知識點的學習,而忽視對知識系統(tǒng)結構的掌握,難以保證對知識進行連貫、系統(tǒng)的學習。黃榮懷教授曾提出,優(yōu)質的數(shù)字化學習資源要滿足內容必需、難度適中、結構合理、媒體適當、導航清晰五個基本條件[15]。因此,移動學習資源設計原則對移動學習資源設計與開發(fā)將起到重要的指導作用。
三、移動學習資源設計原則分析
(一)內容適合性原則
與傳統(tǒng)學習方式相比,移動學習發(fā)生在復雜的學習環(huán)境中,學習者無時無刻不遭受著外界因素的影響,設計符合學習者隨時隨地需求的學習內容,才能維持學習者強烈的學習動機,使學習者能持續(xù)地學習。因此,移動學習內容的設計應堅持實用原則,如語言短訓、職業(yè)技能、輕松百科、生活保健、家庭理財、文化涵養(yǎng)等方面的內容。
(二)知識點微型化原則
移動學習來源于學習者隨時隨地地學習需求,學習時間和學習場所不固定。學習者的學習可能發(fā)生在回家的乘車途中,也可能發(fā)生在工作的休息片刻,也有可能發(fā)生在逛街過程中。由于學習者處于復雜的學習環(huán)境中,時刻遭受著外界因素的影響,注意力處于高度分散的狀態(tài),無法進行長時間系統(tǒng)學習。因此,以知識點作為基本的知識組織單元,設計學習時間較短的片段式、微型化移動學習資源成為移動學習資源設計的基本要求。
(三)呈現(xiàn)簡單性原則
移動終端如手機或PDA的數(shù)據(jù)處理能力和存儲能力有限,加上移動學習者學習時間的零碎性,并且容易受到外界因素的影響,這就決定了學習資源設計與開發(fā)必須堅持簡潔原則,即界面簡潔明快,少圖像,少視頻,操作簡單,文字說明要言簡意賅、簡明扼要,色彩搭配合理,突出重點內容。
(四)輸入方便性原則
與普通計算機相比,移動設備的基本配置較低,交互條件有限,大量的信息內容輸入是不合適的。因此,在設計與開發(fā)移動學習資源的過程中,在交互設計方面要盡量減少文字輸入,按鍵設計上也要求簡單統(tǒng)一。
(五)短文本多級聯(lián)原則
移動設備小巧便于攜帶的同時也顯露了它的一個弱點,就是屏幕較小,加上無線網絡寬帶也是有限的,因此,在設計與開發(fā)移動學習資源時應采取短文本為主,充分利用知識點內在級聯(lián)關系,實現(xiàn)在有限設備資源和有限學習時間內提供盡可能多的學習內容,提高學習效率。
概念圖是一種成熟的教學資源組織技術,不僅能將學習內容分離成以概念為核心的片段式、微型化知識,實現(xiàn)學習內容微型化、片段化;而且利用概念圖各知識點內在聯(lián)系,可較好地反映學習資源的整體結構,從而對學習資源進行有效管理和導航。
四、概念圖理論介紹
奧蘇貝爾[16]提出,“有意義學習過程的實質,就是符號所代表的新知識與學習者認知結構中已有的適當觀念建立非人為的和實質性的聯(lián)系。”由此可以看出,學習者的認知結構是知識和知識間關聯(lián)組成的網狀結構;在學習新知識之前,學習者應具備相關知識背景。美國康奈爾大學諾瓦克教授對奧蘇貝爾的有意義學習理論進行了深入研究,由此提出了一種知識的表征工具——概念圖。黎加厚教授為概念圖進行了界定:概念圖是指利用圖式的方法來表達人們頭腦中的概念、思想和理論等,把人腦中的隱形知識顯性化、可視化,便于人們思考、表達和交流。
概念圖有四個主要特征:概念、命題、交叉連接和層次結構。概念是感知到的事物的規(guī)則屬性,通常用專有名詞或符號進行標記;命題是對事物現(xiàn)象、結構和規(guī)則的陳述,在概念圖中,命題是兩個概念之間通過某個連接詞而形成的意義關系;交叉連接表示不同知識領域概念之間的相互關系;層次結構是概念的展現(xiàn)方式,一般情況下,是一般、最概括的概念作為中心概念,置于概念圖的最上層,從屬的概念安排在下面。在實際應用過程中,通常會在最底層添加具體案例以方便知識點的講解。這樣形成的樹狀概念圖整體結構清晰,各概念之間關系明確。由于結構中的連接詞都是包含關系,所以將連接詞省略,其原理如圖1所示。
圖1 基于層次結構特征的概念圖
概念圖最初用于促進科學課程的學習,概念圖不僅可以幫助學習者了解自己的認知結構,而且有利于學習者的知識建構和自主學習,并明確下一步學習的方向。概念圖可以分為宏觀概念圖、中觀概念圖和微觀概念圖,可以從各個層次對知識進行詳細表征。利用學習者繪制的概念圖,教師可以清楚地了解到學習者對知識的掌握情況,因此,概念圖也可以作為一種評價工具。隨著對概念圖的研究深入,概念圖應用領域也越來越廣泛,由最初的評價工具、課程與教學設計的工具和知識可視化工具,發(fā)展成為支持傳統(tǒng)教學過程中的技能和策略[17]。已有學者將概念圖理論應用于移動學習領域,如臺灣的黃國楨教授鑒于移動學習過程中受到多種限制因素的影響,提出了運用概念圖來輔助教學活動,起到很好的學習效果[18];Chen將概念圖作為一種腳手架策略,輔助泛在學習環(huán)境中學習者的學習[19];Chih-Kai Chang將概念圖作為移動英語閱讀理解的思維工具進行使用[20];Borner Dirk使用概念圖作為一種結構化的方法來識別移動學習領域內專家所產生的想法和意見的集群[21]。這些研究成果為概念圖在移動學習資源設計中的應用研究提供了重要參考價值。
五、基于概念圖的移動學習資源設計研究
(一)可行性分析
移動學習資源設計與開發(fā)應該適應移動學習自身特點,這樣才能最大限度地發(fā)揮移動學習的優(yōu)勢。移動學習資源應該滿足:呈現(xiàn)方式簡潔且概括性強;信息承載量小而精;也要考慮到學習者的心理特點和個性化特點[3]。然而,從目前移動學習研究現(xiàn)狀我們可以分析出,造成學習者難以保證對知識進行連貫、系統(tǒng)的學習,一定程度上是由于移動學習資源僅僅實現(xiàn)了 “片段式”、“零散性”原因造成的,因此移動學習資源的設計還需考慮資源內容的整體結構系統(tǒng)性問題。
概念圖是一種知識表征和組織的工具,它可以從宏觀、中觀、微觀等三個層面清晰地分析知識結構,保證所有的知識都涵蓋在概念圖上,且劃分后的知識點邏輯性好、結構清晰,便于管理和維護。同時,概念圖可以作為資源導航工具的設計依據(jù),這無疑是將知識的整體結構呈現(xiàn)給學習者,使學習者有針對性、系統(tǒng)性地開展學習。通過表1的分析可以看出概念圖能較好地支持移動學習資源各類需求。
(二)概念圖優(yōu)化
在實際的應用過程中,研究人員都會根據(jù)具體情況對概念圖加以修改,以獲得更好的應用。片段式移動學習資源設計一方面要維持資源的“片段式”、“微型化”,另一方面結合移動學習的情境性特點,要體現(xiàn)知識的整體結構,要根據(jù)不同情境提供不同的案例學習資源。本文在原有概念圖的基礎上添加了資源部分,形成資源層,并將整個概念圖設計優(yōu)化成為如圖2所示的四個層次:知識結構層、知識點層、案例層、資源層;其中,知識結構層反映知識的整體結構,案例層和資源層將作為片段式移動學習資源設計與開發(fā)的主要內容。
圖2 優(yōu)化后的概念圖層次結構圖
(三)設計過程分析
移動學習資源設計是以學習理論和教學理論為指導,充分發(fā)揮無線移動技術的優(yōu)勢,圍繞學習者需求設計合適的移動學習資源,并達到最優(yōu)化學習效果的創(chuàng)造過程。基于概念圖的移動學習資源設計過程包括了需求分析、概念圖設計、內容設計、呈現(xiàn)設計等,其設計流程如圖3所示:
圖3 基于概念圖的移動學習資源設計流程
1. 需求分析
移動學習資源設計是以學習者為中心的設計,其目標就是滿足學習者的具體學習需求,因此,學習者需求分析是資源設計的首要工作。明確學習者的學習需求,一方面,可以確定將要設計的學習內容是否適合移動學習方式開展。移動學習是一種特殊的學習方式,正如數(shù)字化學習方式一樣,并不是所有內容都適合通過移動學習的方式開展。一般認為,移動學習適合那些內容簡單、趣味性強、實用性強的內容,如應試考證類、生活百科類和充電拓展類。另一方面,在需求分析階段,我們需要明確移動學習的目標人群、學習場景、手持設備、網絡環(huán)境等情況,以便為資源開發(fā)階段確定合適的開發(fā)平臺、媒體形式、通訊方式等。
2. 概念圖設計
概念圖設計在移動學習資源設計過程中,起到承上啟下的作用。一方面,它在需求分析的基礎上,對移動學習內容進行更加詳細的分析;另一方面,通過概念圖,可以分析出知識的整體結構,并為后續(xù)的內容設計和呈現(xiàn)設計提供提綱性的引導。
首先,確定中心主題,為移動學習內容選定合適的學習范圍。中心主題的選擇,最好從實際生活相關需求出發(fā),如語言學習、輕松百科、生活保健、家庭保健等;也可以從學習者的學習需求出發(fā),如應試考證、充電拓展、基礎教育等。
其次,成立討論小組,分析相關概念。在移動學習設計人員確定了中心主題后,成立討論小組,通過頭腦風暴方法進行討論,這樣可以盡可能多地分析出與中心主題相關的概念,每個概念盡量能夠概括一定的知識范圍。
再次,分析相關概念之間的層次關系。在討論完相關概念后,首先確定最抽象的、涵蓋性最大的核心概念,并置于概念的最上層;繼而分析其他概念的層次關系、上下級關系,若超過一個的概念沒有上級概念且具有平級關系,則概括出一個新概念作為它們的上級概念;在某一概念的下級概念中,按照內容的簡單程度、前驅后繼關系,逐次排列,內容較簡單或具有前驅關系的概念應放在前面;比較最下層的概念直到不能分析出更下一級概念為止。此時,已經完成了知識結構層的相關工作。
最后,添加相關案例,繪制初步概念圖。在知識結構層的基礎上,結合移動學習的具體實際情況,添加能反映特定知識點的教學或學習案例,形成案例層。由于資源具體設計工作還未進行,當前繪制的概念圖是不包括資源層的初步概念圖。此外,設計人員要根據(jù)移動學習需求,反復思考、與相關人員進行反復協(xié)商,不斷修改和完善,最終得到符合實際學習需求的概念圖。
3. 內容設計
移動學習內容設計是移動學習資源設計的核心。概念圖設計階段,初步概念圖已經被設計出來。根據(jù)知識點層和案例層的相關要點,詳細設計其具體內容。其中,案例層可以提供多樣的案例,其目的是為不同學習情境下的學習者提供不同的學習案例,以便于學習者開展情境化學習,提高學習效率。移動學習內容設計要注意以下幾點:有一定的概括性,太多的文字內容不適合在移動終端上呈現(xiàn);要盡量將知識內容與生活、工作、活動等相關聯(lián),具有一定的趣味性,吸引學習者的持續(xù)關注;要能引發(fā)學習者的自主思考和學習交互,如設計啟發(fā)式的問題、引發(fā)學習者之間探討的話題等。
片段式移動學習資源設計一直被研究人員所倡導,由于概念圖規(guī)劃的知識點或案例,所包含的內容也不能保證其學習時間控制在10分鐘之內,因此,為了將設計的移動學習內容制作成片段式移動學習資源,要根據(jù)實際情況做進一步的處理。設計人員可以采用“快速原型法”,為學習內容設計資源原型,并根據(jù)具體實踐過程中資源使用情況,對學習時間明顯超過10分鐘的內容,挖掘該學習內容內部知識條理性,將內容劃分成多個不超過10分鐘的學習資源片段。
4. 呈現(xiàn)設計
移動學習資源的媒體設計要考慮移動終端和學習內容兩個因素。因為目前移動學習終端型號多樣、所支持的格式也不盡相同,而不同學習內容的特點也決定了選用不同的媒體格式。移動學習資源的媒體設計就是為了能夠因地制宜地提供資源呈現(xiàn)的合理方案,以期能夠將學習內容以最佳的形態(tài)表現(xiàn)出來,起到好的學習效果。移動學習資源存在著不同的呈現(xiàn)方式,如文本、圖像、音頻、視頻及動畫;不同的呈現(xiàn)方式會起到不同的學習效果。各種不同的呈現(xiàn)方式及應用特點如表2所示。
在完成資源媒體設計之后,針對某個知識點或案例內容所設計的單個移動學習資源就已經完成,就可以在初步概念圖的基礎上,在概念圖資源層的相應位置添加資源名,并對概念圖做進一步的修改。當所有的資源都開發(fā)完成,那么此時概念圖就已經修改完善。最后得到的概念圖不僅可以反映知識的整體結構和分布情況,而且作為資源管理和維護人員的管理工具,還可以通過一定的方式呈現(xiàn)在移動終端,成為學習者的導航工具。
六、資源設計實證研究
作者自主開發(fā)完成的移動學習系統(tǒng)軟件采用基于概念圖的移動學習資源設計思想,并將該系統(tǒng)成功應用于中等職業(yè)學校服裝專業(yè)服裝銷售實習環(huán)節(jié)。該系統(tǒng)首先對學習者的學習需求和個性特征進行了詳細分析,針對實習過程中所需要的服裝知識和銷售知識進行了深入調研,并將概念圖理論及其優(yōu)化思想應用于服裝銷售移動學習資源設計過程中,完成了符合中等職業(yè)學校服裝專業(yè)學生特點的移動學習資源庫設計與開發(fā)工作。
圖4 基于概念圖的服裝銷售移動學習資源設計原理圖
面向中等職業(yè)學校服裝專業(yè)服裝銷售移動學習系統(tǒng)資源設計分為知識結構層、知識點層、案例層、資源層。知識結構層將服裝銷售移動學習資源分成了服裝材料、色彩搭配、服裝陳列、服裝禮儀以及服裝資訊等五大部分,而每部分又可以細分為更具體的多個知識結構組;每組分別對應知識點層中的一個或多個知識點;每個知識點又可以對應一個或多個案例層內容;每個案例層內容又可以對應一個或多個學習資源層,具體設計原理如圖4所示。圖5是基于概念圖的移動學習資源設計在自主開發(fā)完成的移動學習軟件系統(tǒng)上資源顯示相關界面圖,圖5(a)給出了服裝銷售移動學習內容主題列表,學習者可以自主選擇自己感興趣的學習主題,可以作為學習者的學習主題選擇導航界面;圖5(b)給出了與服裝材料主題相關的學習知識點列表,學習者可以自主選擇自己感興趣的服裝材料相關知識點,可以作為學習者的服裝材料知識點選擇導航界面;圖5(c)給出了對服裝材料中的絲綢學習資源的文本介紹,使學習者在最短的時間內掌握必要的服裝材料相關知識。資源顯示提供了文本、圖片、音頻、視頻、動畫等多種媒體格式。
圖5 基于概念圖的服裝銷售移動學習資源設計界面
基于概念圖的服裝銷售移動學習系統(tǒng)資源設計不僅實現(xiàn)了學習資源的片段化、微型化設計目標,而且又能使這些片段化、微型化資源通過概念圖內在關系有機地聯(lián)系起來,方便學習資源導航設計以及學習者開展自主學習,取得了較好的學習效果[22]。
七、結束語
概念圖是一種有效的知識組織和表征工具,在許多教學領域中得到了廣泛的應用。本文將概念圖理論應用于移動學習資源設計領域,為系統(tǒng)性的片段式、微型化移動學習資源設計提供了新的解決思路,有利于移動學習者持續(xù)而系統(tǒng)地進行學習。然而基于概念圖的移動學習資源設計僅解決了移動學習資源組織管理問題,移動設備類型的多樣性、資源的有限性以及情景的感知性等特點也對片段式移動學習資源的有效呈現(xiàn)提出了更高的要求。此外,概念圖能有效地將片段式移動學習資源組織起來,使基于概念圖的移動智能導學系統(tǒng)設計與開發(fā)也成為了可能,這些問題都將成為下一步的研究內容。
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Visual Basic語言非常適合初學者快速開發(fā)程序,它的最大優(yōu)勢就在于易用性。一般的初學者在經過簡單的程序語法教學后就可以開發(fā)簡單的應用程序。中職學校以培養(yǎng)學生動手能力,自主分析問題、解決問題的能力為教學目的,所以,如何避免傳統(tǒng)教學中理論知識概念抽象、語法繁雜以及學生基本功相對薄弱等問題是計算機教師需要重點考慮的問題。如何結合VB語言程序設計與學生自身特點,更好地開展課堂教學,提高學生的興趣,是中職計算機專業(yè)教學需重點研究的問題。
二、傳統(tǒng)教學中遇到的問題
學生在以往的教學活動中普遍存在以下主要問題。
1.學習難度大
學生對VB中的事件(Event)、方法(Method)、屬性(Property)概念模糊,尤其是VB具有面向對象的特性,學生對于對象(object)、類(Class)更混淆不清。
2.學習缺乏主動性
經過多年填鴨式的教育,學生對于學習長期處在教師怎么教就怎么學的被動接受過程中,缺乏學習的主動性,無法滿足中職教育的“自主式”學習目標。
3.實踐動手能力差
傳統(tǒng)的教學是只重視語言設計的理論知識的教學,對學生動手實踐能力的培養(yǎng)重視程度不足。從而出現(xiàn)“學生學不會,即使學會了也不會用,即使會用也不知道做什么”的處境。
4.教學方法少
在以往的教學過程中,教師多從語言設計的基本概念入手,比如變量的命名、定義,VB的基本語法規(guī)則等。學生只知其然,不知其所以然。教師將過多的教學時間放在了理論知識的講解上,學生腦海中缺乏理論知識與實際項目的關聯(lián),從而導致了上述三個問題的出現(xiàn)。出現(xiàn)這些問題的根本在于教學方法上的欠缺。中職學生大多基礎知識薄弱,而VB語言程序本身具有理論性強、概念抽象等特點,導致學生學習起來更加吃力。同時,中職教育以學生實踐動手能力為主,按照“以就業(yè)為導向,以服務為宗旨”的職業(yè)教育目標,學生不一定要完全掌握VB的基本概念,但必須掌握程序設計的基本思路與方法。由此可見,傳統(tǒng)的教學方法與模式已經不能滿足中職教學發(fā)展的現(xiàn)狀已經凸顯。
三、項目驅動教學法的應用
1.項目驅動教學法簡介
項目驅動教學法是指通過實施一個完整的項目工作而進行的教學活動,通常采取小組討論、協(xié)作學習的方式進行,學生學習的過程就是一個探究的過程,特別適合于計算機軟件應用課的教學。項目驅動教學法中的項目設計可以針對某個教學內容也可以針對某個課程而將完整項目拆分,項目的實施過程應本著教師指導、學生動手的原則,盡量不要涵蓋過多知識點。具體來說,項目設計需要遵循的原則如下:①該項目過程可以用于學習本門課程的教學內容;②能將教學內容的理論與實踐結合在一起;③能夠激發(fā)學生的學習興趣;④項目來源于學生日常的生活或結合其他學科,有一定的綜合性;⑤學生能獨立地完成,遇到困難能在教師的指導下自己克服;⑥有明確的評分標準,能對完成的作品進行評價;⑦學習結束后,師生共同總結學習方法。
2.項目驅動實施設計
VB涉及的內容廣泛,在設置好項目后重點考慮如何將項目劃分成多個功能模塊,再將模塊分解成子模塊,直到每個小模塊可通過各個知識點來講解。這部分工作不僅能使各功能模塊和相關知識點聯(lián)系起來,還能直接對項目設置的合理性進行檢驗,促進項目的調整。因為通過項目的分解才能檢驗項目是否涵蓋了主要知識點,如果有遺漏,需及時進行調整,增加適當?shù)墓δ苣K,從源頭上保證知識的完整性。
首先,“項目模塊”設計要明確該課程的教學目標,要求教師在學體目標的框架上,把完整目標劃分成易完成的功能模塊,并把每一個教學知識點細化到易實現(xiàn)的“項目模塊”中,通過這些小的“項目模塊”集合學習最終目標。其次,“項目模塊”設計要符合學生學習的階段特點。不同階段的學生,他們掌握知識的多少往往會有較大的差異。教師進行“項目模塊”設計時,要從學生實際掌握知識出發(fā),充分考慮學生已學知識點,做到因材施教。再次,“項目模塊”設計要注意分散重點、難點。掌握知識和技能是一個逐步積累的過程,“項目模塊”設計時要考慮“項目模塊”的大小、知識點的含量、前后的聯(lián)系等多方面的因素。最后,以“項目分組實施”的方式引入團隊協(xié)助概念,引導學生相互研討,相互學習的良好習慣。在傳統(tǒng)的教法中,引入有關概念時,往往是按“提出概念解釋概念舉例說明”的順序,在“項目驅動”教學中引入新概念、新知識時,則應以學生的認知規(guī)律為依據(jù),以“布置項目介紹完成項目的方法歸納結論”的順序引入有關概念,展開教學內容。當然,各“項目模塊”涉及的知識不一定都得按照固有的教學計劃,如果是前后貫穿的“項目模塊”,就需要教師在組織制訂教學計劃時合理進行安排和調整。
通過功能模塊分解將一個綜合性項目劃分成了相對容易實現(xiàn)的各個子模塊,不僅可以使得各個知識點分階段融入到模塊中,學生在完成項目模塊的同時也掌握了相關教學知識點,又可以樹立學生完成任務的信心,了解項目實施方法和過程,充分調動學生的積極性和主觀能動性。通過教學實踐發(fā)現(xiàn),學生如果僅通過某個子模塊的實踐來掌握該模塊涉及的知識點實際上是不夠的,還應該對重要知識點設計多個配套小項目,讓學生通過大量的實踐真正掌握該知識點。因此,根據(jù)各個模塊不同的功能,把學生常用的“學生信息管理系統(tǒng)”分解成幾個小項目:登錄、注冊、教師管理、學生管理、課程管理、成績管理、班級管理等項目。項目用到什么就先學什么,項目由簡入繁,逐步完善,充分激發(fā)學生的自主學習能力。
3.項目驅動教學法實施建議及注意問題
(1)項目實施前的引導:由于學生對系統(tǒng)設計并不熟悉,所以在項目開發(fā)之前,教師要先給他們演示已經開發(fā)完成的功能模塊,使他們對系統(tǒng)有明確的目標和感性認知,知道實施該項目要解決哪些問題,關鍵在哪里,同時激發(fā)學生的興趣。教師在項目實施前,要對新知識中的重點內容進行講解,其過程應該精練,最好通過簡單的例子用操作演示完成,讓學生更容易理解、接受。如在教學中,教師只精講教師管理模塊中的按條件查詢,其他模塊如學生管理模塊中的查詢設計等讓學生在項目實施中完成學習,讓學生在完成項目的過程中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、提高技能。
(2)項目實施過程中的指導:學生在完成項目的過程中遇到困難,教師應及時給予指導,以確保學生能順利完成項目并增強學習興趣。另外,教師一定要把握好指導的尺度,盡可能對其進行啟發(fā)性、提示性的指導。
(3)項目實施后的作品評價:學生在完成項目后,教師應該針對學生作品的完成度及完成質量給與一定評價,并針對學生作品中存在的問題提出修改意見。
(4)不斷完善和改進項目內容:教師在教學項目設計過程中、指導學生實習時,應結合目前企業(yè)常用技術,改進現(xiàn)有項目,這樣既可以加深對實習內容的掌握,又可以讓學生了解當前社會就業(yè)需求。
四、結束語
關鍵詞:多模式教學法;項目教學模式;概念獲得模式
職業(yè)院校作為培養(yǎng)專業(yè)技能型人才的重要基地,急需優(yōu)化人才培養(yǎng)模式,加強技能性和復合性人才的培訓。在學校里教師不僅向學生講授理論知識,更重要的是培養(yǎng)學生的操作技能和專業(yè)學習能力。由于計算機技術在我們日常生活、學習和工作的廣泛應用[1],社會各用人單位也對學生的計算機水平提出了相應的要求。學習計算機課程是當前經濟社會發(fā)展的需要,因此計算機教師也要適應信息時代與學科知識發(fā)展的要求,適應職業(yè)學校辦學模式的特點,采取相應的教學模式。不斷培養(yǎng)學生自主學習能力和獨立分析解決問題的能力,提高學生專業(yè)技能的學習能力。
多模式教學法是指在課程中不只依靠單一的教學模式完成教學的全過程,而是根據(jù)教學內容、教學對象及教學目標的差異,將多種教學模式應用于一門課程的教學方法。
一、 創(chuàng)新展示模式的應用
創(chuàng)新展示模式是在教師的指導下,先由教師講解和示范,然后讓學生分組練習同時要有創(chuàng)新的方法,每組再選出代表上臺展示,其他組學生可以作相應補充,最后由教師進行點評選出優(yōu)勝組進行加分。如在學習打開Word的方法時可以應用此法。上課時,教師先講解打開Word的最簡單的兩種方式。然后讓學生進行分組練習(三人一組),要求學生們必須展示三種以上的方法。之后有一組毛遂自薦主動上臺進行演示,操作完成后,其他組學生繼續(xù)上臺展示進行補充,指出錯誤和不足之處并演示新的打開Word的方式,最后由教師進行點評。通過當眾講解和展示,既可提高學生的膽量和表達能力,也可增強學生團隊協(xié)作能力的,同時可培養(yǎng)學生的自我創(chuàng)新能力。
二、對比教學模式的應用
對比教學模式是闡述有關的概念,重點指出幾個知識點的共同點及差異。先復習以前所學內容相似的知識點,然后講解新技能點或概念。在實際教學過程中,主要是技能點之間的對比,指出它們之間用途相似點和關鍵功能差異點。進一步加深學生的記憶,可以讓學生自主發(fā)掘更多異同點,來激發(fā)學生深入學習的興趣。基本教學程序是:復習舊課—講授新課—對比異同點—激發(fā)學習動機—強化記憶。
該教學模式應用于講解EXCEL2003的工作界面,就可以這樣設計:首先復習舊課WORD2003界面,然后打開EXCEL2003界面,給學生一個小任務,讓他們對比找出EXCEL與WORD軟件中菜單欄的共同點與差異。最后總結講解WORD和EXCEL有八個菜單相同,只有一個不同。WORD是表格菜單,EXCEL是數(shù)據(jù)菜單。同時也達到間隔性復習和對比強化記憶的目標。
三、情境式教學模式
這種教學模式首先要在現(xiàn)實生活中某個角色或任務的基礎上。情境式拋錨式教學由這樣幾個環(huán)節(jié)組成: 1.創(chuàng)建情境——假設學生是現(xiàn)實生活中的某個角色;2. 確定任務——在上述角色下,確立學生要完成的任務,選擇出與學生學習中心關聯(lián)的問題和要求;3.自主學習——教師不直接告訴學生應當如何完成任務,而是由教師提供有關線索,要求學生自己主動的完成學習任務。4. 交流互動——討論、交流,不同觀點的切磋,最后相互補充完善來進一步加深鞏固每位學生對當前問題的認識和理解。5.展示評價——學生在學習、討論、切磋過程中的表現(xiàn)就可直接反映出學生的學習效果。最后對學生的最終成果展示評價。
該教學模式被應用于《計算機應用基礎》課程的講授過程中,如:《Word 文檔》中對文檔的排版操作的講解就可以這樣設計:
首先,創(chuàng)設情境,假定學生是某單位的文員,要對文件進行規(guī)范化排版設置并上報到上級單位。其次,確定任務,在上述情境中,選擇出與學習中心關聯(lián)的問題和要求。此例中,即向學生提出問題,要求學生對文章的標題,正文及頁面設置等必須符合正規(guī)文件的格式。第三,自主學習,根據(jù)情境設置和問題的提出,學生會根據(jù)所學知識點,上網查詢正規(guī)文件格式,絕大多數(shù)學生按照要求自主完成相關操作。第四,交流協(xié)作學習,通過討論、交流,不同觀點的切磋,最終互補式成功完成任務。第五,根據(jù)學生自主學習和協(xié)作學習的效果記錄學生表現(xiàn)并評定成績。
四、啟發(fā)創(chuàng)新模式的應用
該模式主要是對學生學習曾經在學習過的知識的一種提升,主要是啟發(fā)學生在已知的方法上不斷嘗試創(chuàng)造新思路新辦法,來達到預定的目標,同時提高學生學習的興趣。通過復習啟發(fā)——嘗試創(chuàng)新,通過這樣學習過程來培養(yǎng)學生新的學習目標。
首先,通過讓學生自己講述已知或常用的打開Word文檔的方式,以達到復習內容的目標;其次,通過另一種方式向學生展示打開Word文檔的過程來啟發(fā)引導學生,第三,讓學生動手嘗試運用其他方式打開Word文檔;第四,選出學生中創(chuàng)新的方式進行展示;最后,匯總所有方式學生進行講解和演示,并對普遍存在的問題進行糾錯。通過這種模式來不斷提高學生的自主實踐創(chuàng)新能力。
五、項目教學模式的應用
所謂“項目教學模式”就是通過師生共同實施一個完整的項目而進行的教學活動[2]。整個教學環(huán)節(jié)分為五步:①教師示范;②學生模仿過程試做;③給出新命題,讓學生模仿思維方法(而不是過程)試做;④對學生進行個別指導;⑤總結問題,重申要點,再次示范。如需要完成的項目目標是教會學生運用EXCEL軟件,完成對調查問卷的數(shù)據(jù)統(tǒng)計,并學會制作餅圖和數(shù)據(jù)分析圖。通過這種模式使同學基本上都達到了教學目標的項目要求,不僅掌握了統(tǒng)計過程和方法;還掌握了統(tǒng)計與設計的思維和方法。
六、概念獲得模式的應用
該模式的主要是通過學生體驗實例的形成過程來獲得一些抽象概念的思維方式。所謂的概念是根據(jù)觀察進行分類而形成的思想或抽象化。在概念形成的過程中非常注重事物之中的一些相似成分,而忽略那些不同的地方。
該教學模式也被應用于EXCEL教學中。例如:在公式中關于單元格位置的絕對引用和相對引用概念的介紹就可以這樣設計:
首先,舉例,如果在C2單元格中輸入公式“=A2+B2”,值為6,選中C2 單元格,向下拖動填充句柄,則C3=A3+B3,其值則為8。通過實例,讓學生觀察整個過程的變化,在這里拖動填充句柄進行公式復制的過程中,使用的即是相對引用的過程,目標單元格由C2 移動到了C3,向下移動一行,則被引用單元格地址,也隨之向下移動一行,由原來的A2 下移一行變?yōu)锳3,B2下移一行變?yōu)锽3,所以原來的公式“= A2+B2”,就隨即變?yōu)椤?A3+ B3”了。大家總結概念。相對地址是使用單元格的列標和行標表示單元格地址的方法如:A2,D8。相對引用:引用相對地址的操作,即隨著目標單元格的變化,被引用單元格的地址也隨之發(fā)生變化;
舉例,如果在C5 單元格輸入公式“=$A$2+$B$2”,其值為6,選中C5 單元格,向下拖動填充句柄,則C6=$A$2+$B$2,值仍為6。通過實例,大家總結概念。絕對地址是在列標和行號前分別加上符號“$”,如:$G$4。絕對引用:引用絕對地址的操作,即被引用單元格的地址始終不變,不會隨著目標單元格地址的變化而發(fā)生改變。
隨后,提供更多的例子,實際研討。最后,通過對示例演示,確定相對引用和絕對應用概念的屬性。接著,讓學生再次描述絕對引用和相對引用的概念,進一步鞏固概念,實現(xiàn)概念的運用與拓展。(作者單位:寧夏農墾中專學校)
參考文獻:
《計算機操作系統(tǒng)》是信息工程系計算機各專業(yè)的一門專業(yè)課。本課程的目的和任務是使學生全面了解和掌握操作系統(tǒng)的功能與作用、基本概念和基本原理,包括進程管理、處理機管理、存儲器管理、操作系統(tǒng)接口等方面。通過本課程的學習,要求學生理解操作系統(tǒng)在計算機系統(tǒng)中的地位、作用和主要特征,了解和掌握操作系統(tǒng)是如何管理和控制計算機系統(tǒng)中所有的軟件和硬件資源,及操作系統(tǒng)如何為用戶提供一個方便靈活、安全可靠的工作環(huán)境。從應用型本科的人才培養(yǎng)方案出發(fā),我們對《計算機操作系統(tǒng)》的教學要求不僅停留在理論知識與技術層面的掌握、構建較好的學習方法和計算機專業(yè)學習基礎上,更多的是要對計算機專業(yè)學生的科學思維能力、創(chuàng)新能力、分析和解決實際問題等能力的培養(yǎng)。為了適應現(xiàn)代工程教育的需要,結合應用型本科人才培養(yǎng)的要求和特點,我們開展引入了cdio工程教育理念的《計算機操作系統(tǒng)》課程的教學改革和研究實踐。
一、cdio的模型及內涵
cdio是一種全新的國際化工程教育模式,cdi0工程教育的核心思想是以職業(yè)道德、基礎知識培養(yǎng)為抓手,以工程設計任務為導向,以培養(yǎng)個人基本能力、團隊能力和工程系統(tǒng)能力為目標,注重培養(yǎng)學生掌握扎實的工程基礎理論和專業(yè)知識,通過貫穿整個人才培養(yǎng)過程的團隊設計和創(chuàng)新實踐訓練,培養(yǎng)專業(yè)基礎扎實、職業(yè)道德高尚的新一代高水平工程師。cdio的理念還系統(tǒng)地提出了具有可操作性的能力培養(yǎng)、全面實施及檢驗測評的12條標準,包含編制原則、課程設置原則、設計實現(xiàn)的經驗和工程實踐場所原則、教與學的新方法原則、能力開發(fā)標準及考核和評價標準等六個方面。
二、計算機操作系統(tǒng)課程的現(xiàn)狀
在傳統(tǒng)的《計算機操作系統(tǒng)》教學過程中,由于《計算機操作系統(tǒng)》課程理論性較強,又具有較抽象和難理解的特點,往往本文由收集整理造成學生對一些操作系統(tǒng)的概念和原理感到難以掌握。所以,學生學習的主動性不夠,教學目標難以實現(xiàn)。傳統(tǒng)的《計算機操作系統(tǒng)》課程的教學主要存在以下問題:
1.教材內容陳舊過時。操作系統(tǒng)的發(fā)展日新月異,而當前課程教材內容和觀點遠落后于該領域最新的研究成果與技術應用背景。
2.理論授課主要以講授理論知識為主,學生多學習原理和理論,但“知其然,不知其所以然”,處于被動接受地位,且該課程的概念和原理抽象難以理解,學生缺乏主動學習的意識和對工程能力的訓練。
3.實驗授課的內容大多是驗證性實驗,經過算法分析、需求了解和解決實際問題的能力不強,創(chuàng)新和探索意識有待培養(yǎng)和提高。
4.學生在學習和實驗的完成過程中都是獨自完成,沒有團隊協(xié)作和與他人的人際溝通,有想法卻無法實現(xiàn),不能滿足大型工程設計的要求。所以,傳統(tǒng)的《計算機操作系統(tǒng)》急需進行教學改革,要提高學生的學習興趣和自主學習能力,使學生能夠學以致用。
四、基于cdio的“計算機操作系統(tǒng)”課程教學改革思路和方案
鑒于傳統(tǒng)的《計算機操作系統(tǒng)》課程存在很多弊端,我院信息工程系從2010年起將cdio理念引入了《計算機操作系統(tǒng)》課程的改革中,通過借鑒cdio的培養(yǎng)模式,從課程教學目標、教學內容設計、教學方法設計、學生評價體系等方面進行改革。
1.改革課程教學目標。cdio的核心理念是“做中學”,以全生命周期的項目開發(fā)形式為載體來培養(yǎng)學生多方面的能力。因此,我們將《計算機操作系統(tǒng)》課程的教學目標修訂為:圍繞windows操作系統(tǒng)的應用和開發(fā)技術,結合產業(yè)發(fā)展需求,以學生為主導,采用全生命周期的項目開發(fā)形式,使學生切實掌握某一種操作系統(tǒng)相關項目的構思、設計、實現(xiàn)和運作方式,全方位培養(yǎng)學生的專業(yè)技能和團隊協(xié)作等綜合素質。
2.改革課程教學內容。按照應用型本科院校的人才培養(yǎng)目標和我院的實際情況,我們培養(yǎng)的是立足于實用型工程實踐的應用型基礎人才,他們大多活躍在工業(yè)實踐、工程活動之中,能夠理解現(xiàn)有理論,并根據(jù)工程實踐環(huán)境實現(xiàn)理論情景。因此,我們對已有的教材進行了分類整合,以介紹主流的windowspc系列操作系統(tǒng)內核結構為重點,力求給學生將計算機操作系統(tǒng)基礎原理講明白、說透徹,同時根據(jù)操作系統(tǒng)的實際發(fā)展和平臺的發(fā)展更新教學內容,使學生有所啟發(fā)、有所提高。
3.改革課程教學方法。(1)建立深入淺出的授課模式。《計算機操作系統(tǒng)》課程中理論性很強,有很多原理和概念,比較抽象和難以理解。我們可以通過與現(xiàn)實生活中的例子關聯(lián)起來,比如進程的優(yōu)先級可以和老師的優(yōu)先級聯(lián)系起來,死鎖可以與小朋友交換玩具的場景關聯(lián)起來,磁盤的結構可以與課本的字存儲模式關聯(lián)起來等。通過這些類比的例子,學生能將抽象的概念和現(xiàn)實生活中具體的實例聯(lián)系起來,有利于學生理解抽象的概念,增加學習的積極性。(2)建立項目驅動教學模式。《計算機操作系統(tǒng)》課程中概念和原理比較多,學生聽起來比較枯燥乏味,為了讓學生提高學習的積極性,培養(yǎng)學生思考問題和解決問題的能力,我們按照教學內容設計了若干實驗和工程項目,學生可以根據(jù)自己的興趣和對知識點掌握的情況自主組成項目組,選擇一個項目完成,要求按照cdio的構思、設計、實現(xiàn)和運作四個環(huán)節(jié)進行。最后,以項目組為單位進行考核,提交包括需求分析、系統(tǒng)設計、概要設計、詳細設計、程序代碼等的項目文檔。