“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺應用實踐

[摘 要]“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺對提高“優(yōu)化設計”課程的教學質量和水平、積極推進教學改革具有十分重要的作用?！皟?yōu)化設計”課程網絡教學平臺具有四大功能，對“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺應用于教學實踐中的實施效果、學生體會和進一步改進之處的分析，可為“優(yōu)化設計”課程網絡教學提供了有益的啟示和借鑒。

[關鍵詞]優(yōu)化設計 網絡教學平臺 教學實踐

[中圖分類號] G642.3 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2013）07-0090-04

優(yōu)化設計是工程設計中重要的現(xiàn)代設計方法。它是一種綜合應用最優(yōu)化原理與計算機技術的科學設計方法，已經在各個行業(yè)得到廣泛的應用。[1]優(yōu)化設計理論研究和應用實踐的不斷發(fā)展，使傳統(tǒng)設計方法發(fā)生了根本的變革，從經驗、感性和類比為主的傳統(tǒng)設計方法過渡到科學、理性和立足于計算分析的現(xiàn)代設計方法，工程設計正在逐步向自動化、集成化和智能化方向發(fā)展。[2]

隨著機械優(yōu)化設計理論、方法和相關支撐軟件的不斷發(fā)展和完善應用，各個行業(yè)廣泛應用優(yōu)化設計理論和方法進行工程設計和產品開發(fā)，因此，國內很多高校中的工程類、機械類本科專業(yè)或研究生專業(yè)都設置了“優(yōu)化設計”課程，學習優(yōu)化設計的基礎知識、基礎理論和各種方法，培養(yǎng)分析和解決工程設計中優(yōu)化設計問題的初步能力，為學生今后從事各種工程設計工作打下基礎。昆明理工大學“優(yōu)化設計”課程是學校以對許多工科本科專業(yè)開設的一門學科必修課。目的是讓學院掌握科學的設計方法，培養(yǎng)學生的工程設計能力，突出學生的理工優(yōu)勢和特色。通過優(yōu)化設計課程的學習，使學生掌握優(yōu)化設計的基本概念、基本理論和基本知識，學習各種常用優(yōu)化方法的基本原理和計算方法，熟悉常用工程軟件的優(yōu)化分析和計算的功能，了解優(yōu)化設計方法在工程設計方面的具體應用，掌握典型的優(yōu)化設計實例；使學生樹立工程優(yōu)化設計和優(yōu)化決策的思想，具有解決工程設計中一般優(yōu)化設計問題的能力。

隨著信息技術和網絡技術的快速發(fā)展，一種新型的教學模式已成為現(xiàn)代教育技術的重要部分，這就是網絡教學，而網絡教學平臺作為網絡教學的載體，也得到了快速發(fā)展。[3]通過網絡教學平臺的應用，可以平衡教學資源，擴大教學空間，豐富教學方法，成為傳統(tǒng)教學方式方法的有效補充，所以，網絡教學平臺建設是課程建設與改革的重要內容。在網絡教學平臺上，教師可以方便地提供教學材料，通過教學郵箱、課程論壇等進行師生交流互動，學生則可以查看課程信息，提交作業(yè)、提問和答疑、參加課程調查和在線測試，使課程教與學的空間得到極大拓寬。

為了積極推進教育教學的改革，提高“優(yōu)化設計”課程的教學質量，應把嶄新的教與學的環(huán)境提供給教師和學生應用。在昆明理工大學現(xiàn)代教育技術與網絡中心的支持與資助下，對“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺進行建設并應用于教學中。

一、“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺

利用昆明理工大學現(xiàn)代教育技術與網絡中心的“教育在線”系統(tǒng)，開發(fā)了“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺。[4]“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺分為課程介紹、課程材料、課程作業(yè)與測試、學習互動與交流四大功能模塊，以下分別對各功能簡要說明。

（一）課程介紹模塊

該功能模塊包括課程簡介、教學大綱、教學日歷、教師信息四個子功能，課程簡介提供了教師對“優(yōu)化設計”課程介紹進行編輯、修改和完善的功能，主要介紹“優(yōu)化設計”的課程沿革，課程主要目標、課程主要內容，課程類型、學時學分，授課形式、考核方式，教材、參考書目等。教學大綱提供了教師對“優(yōu)化設計”課程的教學大綱進行編輯、修改和完善的功能，學生可查看“優(yōu)化設計”課程的性質、目的、任務，主要教學內容、教學要求等；教學日歷提供了教師對對《優(yōu)化設計》課程的教學日歷進行編輯、修改和完善的功能，學生可以查看了解“優(yōu)化設計”課程各章節(jié)的教學內容和相應教學時間的安排。教師信息提供對“優(yōu)化設計”課程一個或多個任課教師的信息進行編輯、修改和完善的功能，學生可方便地查看“優(yōu)化設計”課程的多個任課教師的信息，為選課提供參考。

（二）課程材料模塊

課程材料模塊是“優(yōu)化設計”網絡教學平臺的主要部分，把“優(yōu)化設計”課程相關的教學課件、多媒體資料、專業(yè)論文、視頻文件等教學資料收集、整理、篩選和歸類在此功能模塊中，學生可以進行瀏覽、查閱和下載。教師可以采取上傳文件、網上編輯、引入個人資源、添加URL四種方式對課程材料進行管理。教師可以將本地文件上傳后作為課程材料內容，也可以上網后在線編輯材料內容，也可以將本人“個人資源”欄目中的素材引入至教學講義，還可以填寫URL網址作為課程材料內容。在“材料列表”中，選課學生能看到處于發(fā)布狀態(tài)的目錄和資源。而處于“未發(fā)布”狀態(tài)的目錄和資源，只有教師可以看到，而選課學生是無法看到的。

（三）課程作業(yè)與測試模塊

該功能模塊包括課程作業(yè)、在線測試、試題試卷庫三個子功能，課程作業(yè)子功能又包括“作業(yè)模板管理”、“作業(yè)管理”、“作業(yè)統(tǒng)計分析”，教師可以使用“作業(yè)模板管理”、“作業(yè)管理”和“作業(yè)統(tǒng)計分析”來布置優(yōu)化設計作業(yè)、對優(yōu)化設計作業(yè)進行管理。教師在“作業(yè)模板管理”中建立作業(yè)模板，然后在“作業(yè)管理”中向選課學生發(fā)布課程作業(yè)。從作業(yè)模板庫中選擇課程作業(yè)，填寫作業(yè)模板的標題和內容，編輯課程作業(yè)的名稱；填寫本次作業(yè)的滿分分數和提交作業(yè)的截止時間。發(fā)布以后，選課學生才能看到教師布置的優(yōu)化設計作業(yè)。學生可以在線編輯完成作業(yè)，然后在網上在線進行提交。在所提交的優(yōu)化設計課程作業(yè)列表中，教師點擊“批閱”一列中的“批閱”按鈕，就可以對學生提交的作業(yè)進行批改。點擊“作業(yè)統(tǒng)計分析”，可以設定并查看學生作業(yè)的統(tǒng)計成績。學生則可以查看教師對作業(yè)的批閱情況和作業(yè)成績統(tǒng)計信息。

試題試卷庫與在線測試，教師通過該功能建設優(yōu)化設計課程的試題試卷庫，教師可以使用試題和試卷庫功能中的“知識點維護”、“試題庫維護”和“試卷庫維護”功能來不斷完善優(yōu)化設計的試題試卷庫。選擇“知識點維護”，進入知識點維護界面。教師可以依照頁面提示建立知識點的目錄結構。建立知識點的目的是便于將試題庫根據知識點進行分類。選擇“試題庫維護”，進入試題庫維護界面，可以添加新試題。選擇“試卷庫維護”，進入試卷庫維護界面，可以添加新試卷。

優(yōu)化設計網絡教學平臺設置了在線測試功能，根據課程教學進程，當需要進行在線測試時，教師需添加在線測試，選擇“在線測試”。進入在線測試界面后，如果“試題來源”中選擇的是“試題庫”，那么將從“試題試卷庫”的“試題庫”中抽取優(yōu)化設計在線測試的試題；如果在“試題來源”中選擇的是“試卷庫”，那么將從“試題試卷庫”的“試卷庫”中抽取優(yōu)化設計在線測試的試題。在線測試的試題組織完成后，可向學生發(fā)布；當在線測試處于“已發(fā)布”狀態(tài)，學生就能夠看到在線測試，并可以進行在線測試了。學生進入在線測試界面后，在測試名稱列表中，選擇需要參加的在線測試所對應的“開始測試”一列中的按鈕，進入測試界面，進行測驗答題。答題完畢，選擇“結束測試”按鈕，完成本次測試。結束測試后，選擇“提交答卷”按鈕，相應的在線測試答卷通過網絡平臺被提交給教師。

（四）學習互動與交流功能模塊

該功能模塊包括課程教學通知、課程答疑討論、課程問卷調查、課程教學信箱、課程教學研究、課程管理等子功能。

課程教學通知用來發(fā)布“優(yōu)化設計”課程的各種通知，教師可以根據教學進程和教學要求添加新的課程教學通知，也可以對已有的課程教學通知進行修改或刪除。學生可及時查看“優(yōu)化設計”課程學習過程中教師的各種要求和相關通知。

課程答疑討論主要提供給學生進入課程討論區(qū)進行課程討論，可以查看常見問題的基本信息，并對常見問題進行評價，可以向老師提交問題、查看問題答復等。課程答疑討論由“優(yōu)化設計學習論壇”、“優(yōu)化設計學習常見問題”、“自動答疑”、“郵件答疑”四個組成部分。這四個部分由二級菜單欄目選擇，如果以教師身份登錄系統(tǒng)，可進入該二級菜單欄目?！皟?yōu)化設計學習論壇”是“優(yōu)化設計”課程的討論區(qū)。課程負責教師為“優(yōu)化設計”課程討論區(qū)的管理員。管理員可以進行“封禁管理、屬性管理、話題管理、權限管理”等管理，實現(xiàn)對“優(yōu)化設計”課程的討論區(qū)的管理。“優(yōu)化設計學習常見問題”又劃分為“常見問題列表”、“個人答疑問題”和“問題分類管理”三部分。在“常見問題列表”中，教師可以根據教學中遇到的新問題和收集的問題添加新的常見問題，還能對已有的常見問題進行編輯、修改或刪除等操作。同時，還可以查看常見問題的基本信息。在“個人答疑問題”中，教師查看對學生提交的答疑問題，然后進行解答和回復。教師通過“問題分類管理”，對優(yōu)化設計學習中常見問題所涉及的知識點進行歸類、總結和管理?！白詣哟鹨伞睘榻處熖峁┝藦某Ｒ妴栴}中檢索問題的功能?！班]件答疑”則是通過電子郵件回答問題，教師可以查看郵件正文并對郵件進行回復。

課程問卷調查用來了解學生對“優(yōu)化設計”課程學習的要求、體會、意見和建議，通過網絡教學平臺課程問卷調查的功能，教師可設計新問卷并進行添加問卷調查操作。問卷調查發(fā)布后，學生就可以參加課程問卷調查活動，學生在所看到的問卷列表中，選擇“參加”一列中的“參加問卷調查”按鈕，就可以填寫問卷調查，問卷調查提交后。教師在優(yōu)化設計課程網絡教學平臺上，通過選擇“調查結果”一列中的“查看調查結果”按鈕，教師就可以查看問卷調查結果。

課程教學信箱為優(yōu)化設計課程教師和學生提供了收、發(fā)系統(tǒng)內部郵件的功能，方便教師之間、教師和學生之間、學生與學生之間的交流與聯(lián)系，課程教學信箱的使用方法與其他Web電子郵箱的使用方法基本相同。

課程教學研究提供了優(yōu)化設計課程教與學的研究平臺，在“課程教學研究”中，教師可以完成創(chuàng)建新的研究主題。探究主題處于“已發(fā)布”狀態(tài)后，學生就可以參與該主題的探究活動。主題探究的教與學的活動可以由教師建立，也可以由學生自己建立。此外，在課程教學研究中，教師可以建立優(yōu)化設計課程教學個人資源，通過創(chuàng)建資源目錄結構后。采取在線編輯、上傳文件、添加URL三種方式可以在線編輯個人資源；教師在編輯教學材料過程中，可以對個人資源進行引用。

課程管理包括選課學生管理，任課教師管理，學生學習統(tǒng)計。

在“選課學生管理”中，任課教師可以添加選課學生，并可查看選課學生的課程學習記錄信息。教師添加優(yōu)化設計課程選課學生的方法有兩種：一種是批量導入，可批量導入選課學生的Excel文件保存至本地機；另一種是手工導入，在學生用戶列表中勾選本門課程的選課學生后，完成添加選課學生的操作。

在“選課申請管理”中，任課教師可對申請優(yōu)化設計課程學習的學生進行審批，以教師身份登錄系統(tǒng)后，點擊欄目“選課申請管理”，進入選課申請管理界面。選擇申請選課學生所對應的“審批”按鈕，這時，審批通過，該學生被批準為選課學生。點擊申請選課學生所對應的“取消”按鈕，這時，審批不通過，該學生不能進行優(yōu)化設計課程的學習。

在“任課教師管理”中，課程負責教師可根據教學任務安排添加任課教師，以教師身份登錄系統(tǒng)后，選擇菜單“任課教師管理”，可進行添加任課教師的操作，同時，可查看任課教師的課程教學記錄。課程負責教師還可以對任課教師所能夠使用優(yōu)化設計網絡教學平臺的功能模塊進行權限設置。

在“學生學習統(tǒng)計”中，任課教師可以查看相應學生應用優(yōu)化設計網絡教學平臺進行課程學習的各種記錄。

二、應用實踐

（一）實施效果

多年來，在“優(yōu)化設計”課程的教學過程中，筆者積極利用“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺進行教學，開展網絡教學平臺的應用實踐研究。不斷完善“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺的功能，不斷提高網絡教學平臺應用水平。從2009年起，對農業(yè)機械化及其自動化本科專業(yè)的“優(yōu)化設計”課程使用網絡教學平臺進行教學，在該專業(yè)2006級、2007級、2008級學生中應用，推動了“優(yōu)化設計”課程的教學改革，為教師和學生創(chuàng)造了一個新的教與學的環(huán)境，大大提高了“優(yōu)化設計”課程教學質量。同時，推進了網絡課程的有效應用。實施效果和經驗總結如下。

1.優(yōu)化設計課程的網絡教學，能充分發(fā)揮學生對優(yōu)化設計課程學習的自主性。學生是學習的主體，通過網絡教學，促使學生更加主動地進行學習。在“優(yōu)化設計”課程網絡教學過程中，可以自動統(tǒng)計學生的學習情況和參與網絡教學的情況，并把統(tǒng)計結果及時反饋給學生，讓學生了解自己的學習情況和班級其他學生的學習情況，通過比較，激發(fā)學生自覺學習。例如，學習情況統(tǒng)計結果可以反映學生閱讀課程教學材料次數、上交課程作業(yè)次數、學習筆記數量、向教師提問次數、閱讀課程通知次數、在課程論壇發(fā)表話題次數、課程論壇回文次數、參與課程問卷調查次數、參加在線測試的情況等。這樣，對督促學生加強對優(yōu)化設計課程的自主學習是非常有幫助的。

2.優(yōu)化設計課程的網絡教學具有很好的交互性。在網絡教學模式中，教師、學生、教學資料之間的關系是網狀的，討論、作業(yè)、測試等模式中都可以展開“雙向”互動，而且不受時間、空間的限制，有助于激發(fā)學生的創(chuàng)造力。而傳統(tǒng)教學模式受空間、教學任務等限制較多，師生之間的互動較少。在“優(yōu)化設計”課程網絡教學過程中，對各章各節(jié)和各個知識點，都能通過討論、作業(yè)、在線測試，及時了解學生對知識的掌握情況，也非常方便地解答學生學習中的各種問題。通過網絡教學平臺的互動，方便掌握學習者的興趣和需要，啟發(fā)學生對所學知識的縱橫聯(lián)系，促使學生獲得不同層次的理解、不同難度的認知，促進了學生進行有獨特見解的思維活動。

3.優(yōu)化設計課程的網絡教學具有開放性，較好地實現(xiàn)了因材施教的原則。在網絡教學過程中，學生根據自己的學習條件、學習能力，來安排自己的學習時間和確定自己的學習內容。所以，在“優(yōu)化設計”課程開課學期，學生可以根據自己的學習時間、學習條件和學習能力，靈活地完成優(yōu)化設計課程網絡教學的各項任務，充分發(fā)揮學習個體的多樣性和創(chuàng)造性。

4.優(yōu)化設計課程的網絡教學具有資源共享性，學生可以平衡差異、共享教學資源。在傳統(tǒng)的教學模式中，如果學生的學習能力強、學習主動性高，這些學生能夠收集、掌握和獲取豐富的教學資源；如果學生的學習能力弱、學習較為被動，這些學生能獲取的教學資源就比較少。在“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺上，提供了各種各樣豐富的教學資源，并不斷充實與完善。網絡教學平臺讓學生能非常方便地得到各種教學資源，為不同類別、不同層次的學生提供了優(yōu)質的教學資源服務，滿足了學生多樣化和個性化的不同需求。網絡教學具有近實時性、遠程傳輸和資源集中的優(yōu)點，便于實現(xiàn)優(yōu)化設計課程的教學資源的共享。學生通過“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺容易獲取多種多樣的學習資源。

5.優(yōu)化設計課程的網絡教學為學生在課堂外對優(yōu)化設計課程學習的自學指導和課外訓練提供了網絡教學工具，成為培養(yǎng)學生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要途徑和載體。

（二）學生應用體會分析

從2009年起，筆者連續(xù)多年把“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺應用在優(yōu)化設計課程教學中，并不斷總結和完善，在《優(yōu)化設計》課程網絡教學平臺應用的實踐過程中，分別對農業(yè)機械化及其自動化本科專業(yè)的農機2006級學生、農機2007級學生、農機2008級學生做了問卷調查。從總體上看，大多數學生都認為運用“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺進行網絡課程學習能體驗到一種新型的教與學的現(xiàn)代教育技術，對學習有幫助。當然，網絡教學過程中的不完善和網絡等方面的問題，也影響了網絡教學的應用。

以上表明，學生對網絡教學還是很歡迎的，但“優(yōu)化設計”課程理論性較強，涉及數學知識較多，理論比較抽象，理解難度較大；學生普遍感覺難度較大，畏懼心理較強，導致學生學習該課程的熱情普遍不高，學生很容易對課程失去興趣。師生互動困難，教師費時費力，學生也費時費力，所以還需進一步完善網絡教學平臺，加強互動。

（三）改進措施

基于“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺的應用情況，借鑒各種網絡教學的經驗，網絡教學還應從以下方面進一步改進。

1.注重學生的學習需求，教學活動離不開教師和學生兩個組成部分。構建“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺的出發(fā)點是學生的學習需求，所以，圍繞教師的教學理念和學生的學習需求進行改進，才能更好地達到預期目的。

2.豐富完備的課程教學資料是構建“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺的關鍵，課程相關的教學資源還需要盡可能完善和起到實效作用。目前本課程使用的多媒體課件為PPT電子教案，電子教案比較適合教師在課堂上講授，但直觀性、交互性差，在實踐中，可將一些重點難點章節(jié)內容制作成多媒體課件。而多媒體課件能更好地幫助學生在課后自學《優(yōu)化設計》重點難點內容，有利于降低學習難度，增加學生對優(yōu)化設計課程的學習興趣。

3.進一步完善“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺功能。一是完善用戶操作，主要針對“優(yōu)化設計”課程復雜的數學公式多，圖表處理難等問題，對在進行作業(yè)、討論、答疑時，在網上錄入十分不方便這一方面進行改進。二是通過網絡多媒體化，加強學習互動系統(tǒng)的功能，為教師和學生之間、學生和學生之間進行同步或異步的交流互動提供網絡平臺，激發(fā)學生間相互學習的熱情，增加自主學習的動力。三是增加優(yōu)化設計課程的學習評價系統(tǒng)，主要包括對教師的評價、對教學效果的評價、對考試與作業(yè)的評價以及對學習過程參與度的評價等。[5]

“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺對加強“優(yōu)化設計”課程的教學、積極推進教學改革具有積極作用，把“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺應用于教學實踐中，取得了良好的效果。當然，對“優(yōu)化設計”課程網絡教學平臺還需在不斷使用的過程中進一步完善，使其為“優(yōu)化設計”課程教學發(fā)揮更大作用。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 孫全穎，賴一楠，白清順.機械優(yōu)化設計[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2007.

[2] 郭仁生，蘇君，盧洪勝.優(yōu)化設計應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.

[3] 王巧稚，曹高飛，趙宏賢等.“互動式”精品課程網絡教學平臺的構建和應用研究[J].中國校外教育，2011，（8）：98.

[4] 楊曉京.農業(yè)機械化及其自動化專業(yè)《優(yōu)化設計》課程教學改革研究[J].教育教學論壇，2012，9（32）：69-72.

[5] 黃榮懷.計算機支持的協(xié)作學習——理論與方法[M].北京：人民教育出版社，2003.

[6] 宋小芬.高等院校學生評教方式的利弊及優(yōu)化路徑[J].大學教育，2012，（2）：61.

[責任編輯：劉鳳華]