交互式高等數(shù)學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)設(shè)計(jì)

【中圖分類號(hào)】獹434

一、引 言

高等數(shù)學(xué)是一科理論性強(qiáng)而又抽象的基礎(chǔ)性學(xué)科，是理科、工科、管理科學(xué)的基礎(chǔ)，也是現(xiàn)代人才必須掌握學(xué)好的一門重要課程.然而因教學(xué)的傳統(tǒng)性而使大多數(shù)學(xué)生感覺(jué)數(shù)學(xué)是一門很難學(xué)好的課程.隨著獻(xiàn)T技術(shù)在教學(xué)方面的應(yīng)用，高等數(shù)學(xué)的教學(xué)模式也隨之改變，這種改變也很好地促進(jìn)了高等數(shù)學(xué)的教學(xué)，幫助了學(xué)生更好地學(xué)習(xí)高等數(shù)學(xué).研究基于網(wǎng)絡(luò)的交互式高等數(shù)學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)的教學(xué)模式及教學(xué)設(shè)計(jì)原則，并給出其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)是本文的研究主體.

二、基于獻(xiàn)nternet的教學(xué)模式

隨著Internet技術(shù)的不斷發(fā)展,網(wǎng)上遠(yuǎn)程教學(xué)的教學(xué)模式在不斷更新,主要有:講授型、個(gè)別輔導(dǎo)型、探索學(xué)習(xí)型、游戲型、協(xié)作討論型、模擬型、練習(xí)與測(cè)驗(yàn)型.

1.講授型與個(gè)別輔導(dǎo)型模式

講授型教學(xué)模式類似于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)模式,所不同的是它不受時(shí)間和地域的限制.這種模式又分為同步型和異步型兩種教學(xué)模式.同步型講授要求教師事先準(zhǔn)備好材料,以超文本和視頻的方式通過(guò)獻(xiàn)nternet提供的服務(wù)進(jìn)行講解,當(dāng)然還可利用表單供學(xué)生提問(wèn).異步型講授要求教師將教學(xué)要求、內(nèi)容材料及教學(xué)評(píng)測(cè)編制成HTML文件存放在Web服務(wù)器上,學(xué)生通過(guò)瀏覽進(jìn)行學(xué)習(xí),當(dāng)學(xué)生有問(wèn)題時(shí),可通過(guò)電子郵件或BBS提問(wèn),還可以互相討論.

個(gè)別輔導(dǎo)模式主要通過(guò)存儲(chǔ)在Web服務(wù)器上的CAI課件以及教師與學(xué)生之間的通信來(lái)實(shí)現(xiàn).學(xué)生可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)下載CAI課件進(jìn)行個(gè)別化學(xué)習(xí).

2.協(xié)作討論型與模擬型模式

協(xié)作討論可實(shí)現(xiàn)多個(gè)學(xué)習(xí)者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共同協(xié)作處理某一個(gè)問(wèn)題.實(shí)現(xiàn)這種方式的途徑有多種（如BBS、QQ聊天系統(tǒng)）.模擬指的是利用計(jì)算機(jī)模擬數(shù)學(xué)中的抽象問(wèn)題，如函數(shù)變化、函數(shù)性質(zhì)、各種推導(dǎo)演進(jìn)過(guò)程的形象化具體化展示.

3.練習(xí)與測(cè)驗(yàn)型模式

練習(xí)與測(cè)驗(yàn)型模式是CAI最基本、最常用的模式之一.它主要用來(lái)檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，并通過(guò)練習(xí)與測(cè)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和自身的不足.

三、交互式遠(yuǎn)程教學(xué)設(shè)計(jì)原則

基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教育不同于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，因此,遠(yuǎn)程教育的教學(xué)內(nèi)容不能按學(xué)生所用的教材的內(nèi)容全盤套用.它必須基于學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和多媒體網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)進(jìn)行組織.其組織原則是:

1.知識(shí)的完備和獨(dú)立性原則

在傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)中,最大的優(yōu)點(diǎn)是有教師講解,學(xué)生可隨時(shí)向教師請(qǐng)教課內(nèi)課外的知識(shí).在遠(yuǎn)程教育中很難具備這樣的條件.故此在交互式數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意所選用內(nèi)容的完備性.上網(wǎng)學(xué)習(xí)的用戶,一般分為兩種：一種是對(duì)某一課程的全面學(xué)習(xí);另一種是到網(wǎng)上查找某一知識(shí)點(diǎn),只對(duì)自己所需知識(shí)進(jìn)行查閱.因此,要求內(nèi)容組織時(shí)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)必須完整和集中,以保證該知識(shí)點(diǎn)的獨(dú)立性.同時(shí)要求教學(xué)內(nèi)容的組織必須蘊(yùn)含啟發(fā)式教學(xué)方法.

2.重點(diǎn)突出性原則

對(duì)重要的知識(shí)內(nèi)容和關(guān)鍵字詞必須通過(guò)某種方式突出表示，如單獨(dú)頁(yè)面、字體、顏色、表格、列表、注示等.突出內(nèi)容的方式很多，內(nèi)容組織必須科學(xué)地使用上面的方法,以引起學(xué)員的注意.

3.知識(shí)選用的科學(xué)性原則

教學(xué)內(nèi)容中所要表達(dá)的知識(shí)必須具有科學(xué)性,符合知識(shí)的內(nèi)在邏輯體系和學(xué)生的認(rèn)知結(jié)構(gòu).組織教學(xué)內(nèi)容時(shí)，要分析學(xué)習(xí)者的特征、教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)內(nèi)容的體系；要設(shè)計(jì)符合學(xué)生認(rèn)知心理的知識(shí)表現(xiàn)形式,設(shè)計(jì)能夠促進(jìn)主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的學(xué)習(xí)策略；對(duì)難點(diǎn)知識(shí)的講解力求做到深入淺出、易于看懂.因此在知識(shí)表達(dá)時(shí)，盡量避免苦澀難懂的字眼和冗筆.

4.創(chuàng)新能力培養(yǎng)原則

知識(shí)創(chuàng)新和信息獲取的能力是當(dāng)代素質(zhì)教育的核心,教育軟件應(yīng)采取多種教學(xué)策略,以便充分體現(xiàn)學(xué)生的認(rèn)知主體作用,使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中積極思考,而不是處于被動(dòng)接受狀態(tài),從而在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和增強(qiáng)信息文化素質(zhì)方面發(fā)揮應(yīng)有的作用.

5.最小信息量傳輸原則

利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行教學(xué),因網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,要求以最小的信息傳輸量獲得最大的教學(xué)信息量.所以在組織教學(xué)信息時(shí),要求做到:圖片、動(dòng)畫、視頻、音頻應(yīng)以壓縮格式傳輸.一些交互性的判斷,應(yīng)在客戶端進(jìn)行（如一些符號(hào)判斷、身份判斷、答案判斷等)，這樣做既可減少傳輸量,又可加快判斷速度,還可以減輕服務(wù)器的運(yùn)算壓力.

6.頁(yè)面結(jié)構(gòu)組織原則

頁(yè)面結(jié)構(gòu)組織原則包括界面一致性.版面布局的藝術(shù)性、鏈接的科學(xué)性等.

界面一致性是指教學(xué)頁(yè)面的前景背景布局、字體、字型、鏈接條的外觀和使用方式的前后頁(yè)面一致,做到界面美觀,符合學(xué)生的欣賞心理.

版面布局的藝術(shù)性是指頁(yè)面的背景、前景的顏色、字符的字體字號(hào)、文本、圖片、按鈕、鏈接條及各種控件的放置位置應(yīng)滿足直觀、流暢,滿足美學(xué)中的視覺(jué)搭配,重點(diǎn)突出等原則.

鏈接的科學(xué)性是指教材是一種單順序結(jié)構(gòu),而基于網(wǎng)絡(luò)的教學(xué),其內(nèi)容的銜接是用鏈接組織的,因此是多順序性的.總之,內(nèi)容鏈接應(yīng)滿足循序漸進(jìn)原則以及學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)等有關(guān)教學(xué)規(guī)律原則，做到導(dǎo)航的多路性、規(guī)律性和交互性.

7.遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

兼容性:提供對(duì)現(xiàn)有各種形式課件的支持，提供對(duì)各種教學(xué)資源可能的媒體形式(文本、圖像、音頻、視頻)的支持，提供對(duì)異構(gòu)資源(如不同類型的數(shù)據(jù)庫(kù))的訪問(wèn)支持.

開(kāi)放性與靈活性：在保持相對(duì)穩(wěn)定的前提下，從功能上能不斷地完善與擴(kuò)充，技術(shù)上不斷地、方便地、有效地融入新技術(shù).

協(xié)作機(jī)制：提供分布環(huán)境下的高效協(xié)作機(jī)制,提高教學(xué)環(huán)節(jié)中各類角色之間的協(xié)作水平與質(zhì)量.

四、高等數(shù)學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

開(kāi)發(fā)高等數(shù)學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)的目的：一是為學(xué)生提供教學(xué)輔導(dǎo)、作業(yè)練習(xí)、實(shí)時(shí)答疑等課堂內(nèi)所不能完成的任務(wù).二是向自學(xué)者提供全面的知識(shí)教學(xué).故全面的遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示：

遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)中教學(xué)管理是核心，主要有：后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，不同用戶的權(quán)限設(shè)計(jì)，系統(tǒng)間數(shù)據(jù)信息的交互、處理、存儲(chǔ)、傳輸、安全保障等多方面的管理.

知識(shí)多媒體的表示系統(tǒng)：該系統(tǒng)主要是以文字、圖形/圖像、動(dòng)畫、視頻、聲音講解數(shù)學(xué)知識(shí)，充分利用多媒體素材將抽象的數(shù)學(xué)理論形象具體地展現(xiàn)出來(lái)，將內(nèi)在規(guī)律和參數(shù)變化以及抽象知識(shí)通過(guò)圖形/圖像、動(dòng)畫、視頻展現(xiàn)出來(lái)，讓學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生探索知識(shí)、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并解決問(wèn)題的能力.

提問(wèn)答疑與交流討論系統(tǒng)：是師生間、同學(xué)間實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)的信息交流系統(tǒng)，該系統(tǒng)可獨(dú)自開(kāi)發(fā)，也可利用現(xiàn)有的玅Q聊天系統(tǒng)完成.

通知通告系統(tǒng)：主要是用來(lái)發(fā)布各方面的教學(xué)信息.

遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)：遠(yuǎn)程測(cè)試系統(tǒng)可分為作業(yè)練習(xí)、單元測(cè)驗(yàn)、課程考試和晉級(jí)考試，是遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中必不可少的環(huán)節(jié).它實(shí)際上是一個(gè)包含了軟件、硬件和人員等相關(guān)資料在內(nèi)的綜合性系統(tǒng).在軟件部分，包括計(jì)算機(jī)軟件、測(cè)試規(guī)則、測(cè)試組織方式，等等；硬件方面，包括計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試場(chǎng)地等；人員則包括測(cè)試的學(xué)生、教師和組織管理者.測(cè)試系統(tǒng)常用的功能有：不同的組卷方式，抽題方式，答案提交方式，記時(shí)、重考、延時(shí)處理，評(píng)分、記分功能，試卷分析、答題分析，后臺(tái)題庫(kù)的設(shè)計(jì)，題庫(kù)的安全保障機(jī)制，各種意外事件處理機(jī)制等.因篇幅所限，在此不再細(xì)述.

五、結(jié) 語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到今天，如何利用網(wǎng)絡(luò)為數(shù)學(xué)教學(xué)服務(wù)，讓數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不再是學(xué)生的難題是我們數(shù)學(xué)教育工作者必須考慮的問(wèn)題，這里所介紹的交互式高等數(shù)學(xué)遠(yuǎn)程教學(xué)設(shè)計(jì)是我長(zhǎng)期從事數(shù)學(xué)教學(xué)的一些收獲.當(dāng)然還有很多工作有待于我們?nèi)パ芯?現(xiàn)代教育正向“終身教育”“全球教育”“以學(xué)生為主的創(chuàng)新教育”方向發(fā)展，在全體同行的共同努力下，一定能早日實(shí)現(xiàn)中央和政府制定的“科教興國(guó)”的戰(zhàn)略方針，使中華民族早日騰飛.

作者簡(jiǎn)介

阮淑萍（1963—），女，漢族，湖北黃石市人，副教授，本科，研究方向：高等數(shù)學(xué)及應(yīng)用.