基于上下文感知的普適程序教學(xué)環(huán)境構(gòu)建

陳湘軍, 趙璐華, 陳明霞

(1.江蘇理工學(xué)院 計(jì)算機(jī)工程學(xué)院，江蘇 常州 213001； 2.南京大學(xué) 通信技術(shù)研究所，江蘇 南京 210046； 3.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院，河南 平頂山 467000)

0 引 言

程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言是高校理工科專業(yè)基礎(chǔ)課程，一般在本科低年級(jí)開設(shè)，選用C語(yǔ)言或Java講授程序設(shè)計(jì)的基本句法和邏輯流程，并訓(xùn)練實(shí)際問(wèn)題求解技能。初學(xué)者往往缺乏對(duì)計(jì)算機(jī)程序的感性認(rèn)識(shí)，當(dāng)面對(duì)抽象的程序邏輯和全新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時(shí)，他們往往感覺(jué)抽象晦澀，以至產(chǎn)生頓挫感，繼而排斥程序設(shè)計(jì)課程學(xué)習(xí)。因此程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)的關(guān)鍵是為學(xué)習(xí)者搭建腳手架幫助其理解編程思維方式，并提供便捷的交互與實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，使學(xué)習(xí)者快速獲取學(xué)習(xí)資料、進(jìn)行學(xué)習(xí)交流、獲得學(xué)習(xí)反饋。

教學(xué)理論和實(shí)踐表明，計(jì)算機(jī)多媒體的廣泛應(yīng)用，特別具備即時(shí)交互功能的網(wǎng)絡(luò)多媒體環(huán)境，幫助學(xué)習(xí)者迅速獲取資源、不受時(shí)空限制地進(jìn)行學(xué)習(xí)交互，從網(wǎng)絡(luò)虛擬人際關(guān)系為感受逼真的沉浸感，能明顯促進(jìn)學(xué)習(xí)者的認(rèn)知過(guò)程。而智能手機(jī)和筆記本等移動(dòng)設(shè)備在高校普遍使用，使學(xué)習(xí)者有更多網(wǎng)絡(luò)接入機(jī)會(huì)。

美國(guó)調(diào)研公司Flurry發(fā)布報(bào)告稱，當(dāng)前全球活躍聯(lián)網(wǎng)設(shè)備(主要指智能手機(jī)和平板電腦)數(shù)量超過(guò)10億部，按照當(dāng)前的發(fā)展增長(zhǎng)，2014年將達(dá)到20億部[1]。年青大學(xué)生是持有這些智能設(shè)備的一支主力軍，筆者對(duì)所任教2012級(jí)4個(gè)班級(jí)136名學(xué)生擁有的手機(jī)(智能手機(jī))、個(gè)人電腦(筆記本)、校園網(wǎng)接入(無(wú)線接入)情況進(jìn)行調(diào)研，如表1所示。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，絕大部分學(xué)生擁有移動(dòng)智能設(shè)備與校園網(wǎng)接入條件，移動(dòng)設(shè)備和智能手機(jī)已成為本科學(xué)生日常學(xué)習(xí)娛樂(lè)、交際的主流工具。

表1 某高校大一新生智能終端/PC機(jī)與網(wǎng)絡(luò)條件

*無(wú)線接入率指無(wú)線接入與整個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入比。

與以往客戶端-服務(wù)器(Client-Server,C/S)模式或以服務(wù)器為中心模式的學(xué)習(xí)系統(tǒng)不同，在普適性網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境中，任何學(xué)習(xí)者可以隨時(shí)隨地獲取學(xué)習(xí)資料、進(jìn)行在線交流，構(gòu)建互操作、泛在、無(wú)縫的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)服務(wù)等維度在普適學(xué)習(xí)環(huán)境中有機(jī)協(xié)調(diào)與統(tǒng)一。在普適性程序設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)境中，學(xué)習(xí)任務(wù)和難度分解到各泛在環(huán)節(jié)，學(xué)習(xí)能適時(shí)獲取各種資源服務(wù)與即時(shí)交互，學(xué)習(xí)沉浸感更強(qiáng)，改變傳統(tǒng)模式下程序設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)繁重、內(nèi)容枯燥等現(xiàn)狀，有利于教學(xué)效果提高。

文章基于上下文感知技術(shù)，研究利用移動(dòng)智能設(shè)備和校園網(wǎng)絡(luò)接入，構(gòu)建一個(gè)普適程序設(shè)計(jì)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境，在教師、學(xué)生、資源之間形成多邊網(wǎng)絡(luò)，幫助教師與學(xué)生之間建立多邊溝通協(xié)助關(guān)系，精準(zhǔn)化推送學(xué)習(xí)資料，并對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行分析。文章第1部分介紹普適計(jì)算與泛在學(xué)習(xí)環(huán)境，第2部分介紹智能手機(jī)上下文感知框架及相關(guān)普適學(xué)習(xí)環(huán)境構(gòu)建技術(shù)，第3部分介紹普適程序設(shè)計(jì)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)，第4部分提供普適環(huán)境網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下程序設(shè)計(jì)教學(xué)案例與效果分析，最后給出結(jié)論。

1 普適計(jì)算與泛在學(xué)習(xí)

普適計(jì)算(Ubiquitous computing)又稱泛在計(jì)算(pervasive computing)，其思想最早由Mark Weiser1991年提出[2]，核心內(nèi)容是讓計(jì)算機(jī)作為一種透明工具，計(jì)算機(jī)本身應(yīng)從人們視野中消息，以便讓人們的注意力回歸要解決的任務(wù)本身。關(guān)于普適計(jì)算定義，學(xué)術(shù)界尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，較有代表性的有徐光祜等定義：信息空間與物理空間的融合，在這個(gè)融合的空間中人們可以隨時(shí)隨地、透明地獲得數(shù)字化的服務(wù)[3]；維基百科定義：普適計(jì)算又稱普存計(jì)算、普及計(jì)算，是一個(gè)強(qiáng)調(diào)和環(huán)境融為一體的計(jì)算概念，而計(jì)算機(jī)本身則從人們的視線里消失。在普適計(jì)算的模式下，人們能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、以任何方式進(jìn)行信息的獲取與處理。普適計(jì)算概念一經(jīng)提出，即引起了研究人員的廣泛關(guān)注，其標(biāo)志性事件為1999召開第一屆Ubicomp國(guó)際會(huì)議，2000年P(guān)ervasive Computing國(guó)際會(huì)議及2002年，IEEE Pervasive Computing期刊創(chuàng)刊。近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能手機(jī)和平板的普及，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，推動(dòng)普適計(jì)算新一輪發(fā)展。

隨著“普適計(jì)算”概念提出，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了“泛在學(xué)習(xí)(Ubiquitous Learning)”的廣泛研究。張潔等提出無(wú)縫學(xué)習(xí)、境脈感知、適應(yīng)性服務(wù)[4]；Dahotre A 等提出學(xué)習(xí)進(jìn)度跟蹤與反饋：教師講授核心內(nèi)容，通過(guò)智能教學(xué)，讓學(xué)生選擇感興趣的內(nèi)容[5]。關(guān)于泛在學(xué)習(xí)概念，國(guó)內(nèi)外也有多種定義，Guozhen Zhang 與Timothy K.Shih認(rèn)為，泛在學(xué)習(xí)是一種學(xué)習(xí)方式，學(xué)習(xí)者可以完全將注意力集中到學(xué)習(xí)過(guò)程而不用關(guān)心位置與時(shí)間的限制[6]；付道明等將泛在學(xué)習(xí)定義為普適計(jì)算環(huán)境下未來(lái)的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)生提供一個(gè)可以在任何地方、隨時(shí)使用手邊可以取得的科技工具來(lái)進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)的3A(Any where、Any time、Any device)學(xué)習(xí)[7]。盡管對(duì)泛在學(xué)習(xí)有不同定義方式，但其本質(zhì)特點(diǎn)是一致的，主要表現(xiàn)在：①泛在，學(xué)習(xí)者可不受時(shí)空和設(shè)備限制，隨時(shí)隨地進(jìn)入學(xué)習(xí)環(huán)境，攝取學(xué)習(xí)資源，獲得學(xué)習(xí)支持；②交互，學(xué)習(xí)者可以利用泛在計(jì)算設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)，隨時(shí)與其他學(xué)習(xí)者或教師進(jìn)行交互，智能系統(tǒng)記錄學(xué)習(xí)者行為并適時(shí)給予反饋；③情境模擬，泛在環(huán)境為學(xué)習(xí)者提供真實(shí)的學(xué)習(xí)情境，設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)狀況對(duì)學(xué)習(xí)者是透明的，只需要集中精力于解決問(wèn)題本身，不受計(jì)算環(huán)境和資料限制。

2 上下文感知技術(shù)

上下文概念最早出現(xiàn)在上世紀(jì)90年代，包括計(jì)算上下文、用戶上下文、物理上下文，其宗旨是利用各種上下文內(nèi)容如網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、用戶特征、環(huán)境參數(shù)等實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算中人和計(jì)算機(jī)持續(xù)進(jìn)行透明性交互。由于移動(dòng)設(shè)備和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，上下文感知技術(shù)再次激起研究人員和業(yè)界的廣泛關(guān)注，LBS(Location Based Serve)等上下文感知技術(shù)在導(dǎo)航、社交網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域已經(jīng)有廣泛應(yīng)用。上下文感知也是泛在學(xué)習(xí)的一個(gè)主要技術(shù)手段，Hwang等提出上下文感知的泛在學(xué)習(xí)(Context-Aware Ubiquitous Learning)，并將Context-Aware Service看成泛在學(xué)習(xí)概念三個(gè)關(guān)鍵服務(wù)之一[8]。利用上下文感知技術(shù)，可有效集成數(shù)字學(xué)習(xí)場(chǎng)景與真實(shí)世界，提供更具適應(yīng)性和活力的學(xué)習(xí)支持。

通過(guò)智能手機(jī)的攝像頭、麥克風(fēng)、GPS傳感器、重力加速器等傳感器，可獲取學(xué)習(xí)者的現(xiàn)場(chǎng)圖像、聲音、位置。經(jīng)過(guò)上下文計(jì)算，可獲取更高級(jí)別的用戶狀態(tài)，如學(xué)習(xí)進(jìn)度或行動(dòng)模式(靜止、步行或乘車等)，作為更精準(zhǔn)的智能交互與信息推送條件。

圖1描述了基于智能手機(jī)的上下文感知框架。感知源包括外部上下文和內(nèi)部傳感器上下文，前者指網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、用戶交互及系統(tǒng)時(shí)間等，后者主要包括GPS/Wi-Fi接入、重力加速器、攝像頭/麥克風(fēng)等，這些傳感器可以輔助系統(tǒng)獲取學(xué)習(xí)者所在位置與方向、行動(dòng)模式、周邊圖像與聲音環(huán)境。一般來(lái)說(shuō)，智能手機(jī)環(huán)境上下文感知步驟包括：①信息采集，通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)，如經(jīng)偉度、三維重力變化、視頻/音頻；②上下文數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地SD卡或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)端服務(wù)器；③數(shù)據(jù)分析，通過(guò)模式識(shí)別、匹配，數(shù)據(jù)融合等技術(shù)手段，提取上下文數(shù)據(jù)的實(shí)際意義，如計(jì)算加速器參數(shù)的x,y,z三個(gè)軸變化頻率，通過(guò)模式識(shí)別可判別機(jī)主出行方式，通過(guò)GPS經(jīng)偉度改變與時(shí)間差計(jì)算移動(dòng)速度從而判斷用戶是否處于靜止學(xué)習(xí)狀態(tài)；④信息表示，將上下文信息以可理解位置信息、行動(dòng)模式、視/音頻流等上下文語(yǔ)義形式，并在人機(jī)界面中進(jìn)行呈現(xiàn)或作為其他系統(tǒng)的參數(shù)輸入。經(jīng)過(guò)地理位置、行為模式、網(wǎng)絡(luò)接入方式等多種上下文融合后的信息輸出，可作為泛在學(xué)習(xí)環(huán)境中教學(xué)活動(dòng)的觸發(fā)條件或控制輸入，減少用戶操作干預(yù)動(dòng)作，提高系統(tǒng)的智能性，比如，根據(jù)學(xué)習(xí)者位置自動(dòng)建立學(xué)習(xí)討論組，當(dāng)學(xué)習(xí)者進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，自動(dòng)推送實(shí)驗(yàn)資料等。

圖1 智能手機(jī)上下文感知模型[9]

3 泛在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境設(shè)計(jì)

3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

移動(dòng)和傳感技術(shù)的成熟使智能手機(jī)和平板電腦等移動(dòng)設(shè)備越來(lái)越普及，這些設(shè)備在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境應(yīng)用，配合以有線和無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)者沉浸在真實(shí)世界與數(shù)字環(huán)境的交融中，獲取學(xué)習(xí)資源、實(shí)時(shí)交互，接受教師點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的指導(dǎo)，都變得十分簡(jiǎn)單。

圖2描述了程序設(shè)計(jì)教學(xué)泛在環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，在泛在學(xué)習(xí)環(huán)境下，教師和學(xué)習(xí)者可以使用智能手機(jī)、平板電腦、筆記本或臺(tái)式機(jī)等多種終端進(jìn)入學(xué)習(xí)環(huán)境。校園網(wǎng)是數(shù)字教學(xué)資源核心，內(nèi)部構(gòu)建程序設(shè)計(jì)教學(xué)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、上下文感知中間件與網(wǎng)絡(luò)課堂平臺(tái)[16]。教師和學(xué)習(xí)者使用有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，直接或經(jīng)遠(yuǎn)程代理進(jìn)入數(shù)字學(xué)習(xí)環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)既可作為傳統(tǒng)課堂教學(xué)的輔助環(huán)境，也可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的程序設(shè)計(jì)自主學(xué)習(xí)。

圖2 泛在學(xué)習(xí)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3.2 功能層次與模塊

按系統(tǒng)功能層次劃分，普適程序設(shè)計(jì)教學(xué)平臺(tái)自底向上依次為數(shù)據(jù)庫(kù)層、服務(wù)層和應(yīng)用層，見(jiàn)圖3。

圖3 程序設(shè)計(jì)普適學(xué)習(xí)系統(tǒng)系統(tǒng)功能層次圖

數(shù)據(jù)庫(kù)層包括程序設(shè)計(jì)教學(xué)資源庫(kù)與上下文庫(kù)兩個(gè)主體。教學(xué)資源庫(kù)存儲(chǔ)程序設(shè)計(jì)教學(xué)所需要的電子教材與課件、程序源代碼、案例、實(shí)驗(yàn)與作業(yè)等數(shù)字化資源。上下文數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)學(xué)習(xí)者狀態(tài)、進(jìn)度以及學(xué)習(xí)交互上下文等信息。

服務(wù)層包括三個(gè)核心模塊：①上下文適配器,負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)資源與上下文關(guān)聯(lián)與協(xié)作的上下文，根據(jù)學(xué)習(xí)者上下文信息，從學(xué)習(xí)調(diào)配相應(yīng)資源庫(kù)，生成合適的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，并向?qū)W習(xí)者進(jìn)行推送；②多媒體服務(wù)器，該模塊網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的媒體支撐中心，提供的雙向?qū)崟r(shí)視頻及課程錄像點(diǎn)播放，輔助完成網(wǎng)絡(luò)教學(xué)活動(dòng)的雙向視頻對(duì)話及課程組播；③Web服務(wù)模塊，整合學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)者、教師及其對(duì)應(yīng)的上下文信息，通過(guò)Web頁(yè)面和Web Services接口兩種方式提供界面，使用對(duì)象包括人和異構(gòu)平臺(tái)下的設(shè)備或程序，發(fā)布內(nèi)容有學(xué)習(xí)資源、學(xué)習(xí)交互、個(gè)性化學(xué)習(xí)管理等。

頂層為應(yīng)用層，使用者為學(xué)習(xí)者和教師，用戶使用智能手機(jī)、平板電腦或PC機(jī)，通過(guò)客戶端軟件或?yàn)g覽器調(diào)用應(yīng)用服務(wù)層服務(wù)。同時(shí)，智能終端和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也作為上下文信息采集源，收集學(xué)習(xí)者位置、網(wǎng)絡(luò)條件、學(xué)習(xí)進(jìn)度、小組交互情況等情境下的上下文，匯入上下文數(shù)據(jù)庫(kù)，作為系統(tǒng)下一步上下文適配的數(shù)據(jù)源。

4 案例與效果評(píng)價(jià)

程序設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)中，教學(xué)資源及案例的易獲取性、學(xué)習(xí)氛圍和學(xué)習(xí)交互能力、教師的即時(shí)輔導(dǎo)，都是提高學(xué)習(xí)效果的重要因素。在普適互環(huán)境中，根據(jù)學(xué)習(xí)者的上下文信息，可以以更精準(zhǔn)的形式推送學(xué)習(xí)資料，構(gòu)建學(xué)習(xí)交互小組，向在線同學(xué)或教師尋求幫助，列舉幾個(gè)典型的普適互環(huán)境下程序設(shè)計(jì)教學(xué)用例。

4.1 學(xué)習(xí)者腳手架

建構(gòu)主義教學(xué)理論認(rèn)為世界是客觀存在的，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)學(xué)習(xí)者自身的構(gòu)建和知識(shí)組建，教學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)該以學(xué)習(xí)者為中心，提供支架式教學(xué)輔助環(huán)境，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境的搭建應(yīng)遵循創(chuàng)設(shè)情境、提供學(xué)習(xí)交互以及發(fā)揮教師主導(dǎo)作用等目標(biāo)。在普適計(jì)算環(huán)境下，不同終端都能加入?yún)f(xié)同學(xué)習(xí)環(huán)境，智能終端的上下文感知傳感器很容易獲得學(xué)習(xí)者當(dāng)前狀態(tài)信息，幫助學(xué)習(xí)者快速獲取資源、組織在線討論團(tuán)隊(duì)、向周圍人發(fā)出請(qǐng)求等。普適環(huán)境改變傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)課程教學(xué)沉寂的學(xué)習(xí)氛圍，學(xué)習(xí)者尋求即時(shí)幫助的機(jī)會(huì)增多，學(xué)習(xí)興趣和效果明顯提升，更易于構(gòu)建學(xué)習(xí)者腳手架框架。

普適計(jì)算網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境為學(xué)習(xí)者提供腳手架功能，流程如圖4所示，當(dāng)學(xué)習(xí)者通過(guò)智能手機(jī)/PAD等智能終端或PC機(jī)進(jìn)入程序設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)課堂，系統(tǒng)自動(dòng)獲取學(xué)習(xí)者的設(shè)備類型，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)地址或LBS感知設(shè)備獲取學(xué)習(xí)者所處位置，并根據(jù)學(xué)習(xí)進(jìn)度推送相關(guān)的學(xué)習(xí)資源與任務(wù)。學(xué)習(xí)者根據(jù)當(dāng)前位置和學(xué)習(xí)進(jìn)度上下文，可快速發(fā)現(xiàn)附近學(xué)習(xí)者及其狀態(tài)，創(chuàng)建或加入討論組，向組內(nèi)成員或教師請(qǐng)求幫助。在普適環(huán)境下，程序?qū)W習(xí)課程學(xué)習(xí)者的沉浸感更豐富，獲取資料和幫助更即時(shí)，傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)過(guò)程中普遍存在的枯燥、挫敗感等學(xué)習(xí)心態(tài)隨之轉(zhuǎn)變?yōu)楂@得成功的愉悅感。

圖4 學(xué)習(xí)者腳手架流程圖

4.2 多元一體程序設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)境

程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中，在真實(shí)編譯環(huán)境中進(jìn)行程序的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試演示是提高學(xué)習(xí)興趣和效率最有效途徑。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，利用實(shí)時(shí)音視頻與遠(yuǎn)程桌面技術(shù)，教師與學(xué)習(xí)者可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)多媒體課堂中的演示。Google公司開發(fā)了網(wǎng)頁(yè)實(shí)時(shí)視頻庫(kù)WebRTC，支持瀏覽器的無(wú)插件視頻，并支持Android平臺(tái)[11]，使基于Web的實(shí)時(shí)多媒體通信成為可能。文章實(shí)現(xiàn)了基于WebRTC的多終端即時(shí)視頻界面交互功能，如圖5所示。圖5(a)為學(xué)習(xí)者利用Samsung PAD p1000平板，接收教師端的桌面廣播，圖5(b)是教師使用PC機(jī)瀏覽器與學(xué)習(xí)者實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程即時(shí)視頻，并向其廣播桌面操作窗口。

(a) PAD終端

(b) 瀏覽器端

考慮到異構(gòu)設(shè)備和平臺(tái)對(duì)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言的支持差異，系統(tǒng)采用基于HTML5的Web方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，在不支持程序編譯的終端上，學(xué)習(xí)者可由Web界面將程序傳送到服務(wù)器端執(zhí)行，執(zhí)行結(jié)果以圖片形式傳回終端界面，保證以最客觀真實(shí)時(shí)環(huán)境模擬程序設(shè)計(jì)上機(jī)實(shí)踐場(chǎng)景。多元一體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境支持音/視頻、遠(yuǎn)程桌面、文件傳輸，學(xué)習(xí)者只需打開智能手機(jī)客戶端，通過(guò)校園Wi-Fi即可實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)。

4.3 教學(xué)效果評(píng)價(jià)

通過(guò)對(duì)授課學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查、分析江蘇省計(jì)算機(jī)等級(jí)考試C語(yǔ)言成績(jī)兩種手段，對(duì)普適網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的程序設(shè)計(jì)教學(xué)效果進(jìn)行分析，如表2和圖6所示。

圖6 江蘇省等級(jí)考試二級(jí)C語(yǔ)言成績(jī)對(duì)比分析

傳統(tǒng)教學(xué)普適環(huán)境資源教材、網(wǎng)站個(gè)性化資源推送、即時(shí)幫助交互課堂講授，演示，通訊手段(電話/網(wǎng)站/e?mail/即時(shí)聊天工具)狀態(tài)感知、即時(shí)音/視頻、虛擬程序調(diào)試學(xué)習(xí)情境課堂、上機(jī)實(shí)驗(yàn)、作業(yè)、預(yù)習(xí)與復(fù)習(xí)周圍學(xué)習(xí)者感知，隨時(shí)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)群體，即時(shí)討論與幫助學(xué)習(xí)效果初學(xué)者編程實(shí)踐無(wú)從下手、學(xué)習(xí)者有困惑感甚至厭倦感、學(xué)習(xí)時(shí)間投入少、氣氛不足能通過(guò)泛在網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)進(jìn)入學(xué)時(shí)狀態(tài)，感受學(xué)習(xí)同伴及其進(jìn)度，有非常強(qiáng)烈的興趣，能獲得即時(shí)幫助，易于實(shí)踐

相對(duì)傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，在普適網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，得益于上下文技術(shù)對(duì)學(xué)習(xí)者的位置、狀態(tài)與進(jìn)度感知與主動(dòng)反饋，學(xué)習(xí)者可容易進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)，感受附近學(xué)習(xí)者存在，學(xué)習(xí)沉浸感更強(qiáng)，更容易獲得針對(duì)性的學(xué)習(xí)資源以及尋求在線幫助。

江蘇省C語(yǔ)言二級(jí)考試全省平均通過(guò)率在30%，985高校通過(guò)率為65%左右，總體難度大于全國(guó)等級(jí)考試。對(duì)比班級(jí)分別為筆者單位2011屆傳統(tǒng)授課班與2012屆普適網(wǎng)絡(luò)條件下教改試驗(yàn)的“數(shù)字媒體”專業(yè)學(xué)生，兩屆學(xué)生入學(xué)成績(jī)相當(dāng)。傳統(tǒng)授課班合格率/優(yōu)秀率分別為36%/0%、50%/1%，試驗(yàn)班分為89.75%/5%、91%/7%。此外，試驗(yàn)班有數(shù)十名學(xué)生先后在大學(xué)生計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)大賽、全國(guó)軟件人才程序設(shè)計(jì)大賽中獲獎(jiǎng)。對(duì)比成績(jī)說(shuō)明，在普適網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)教學(xué)，學(xué)習(xí)等級(jí)考試成績(jī)及實(shí)踐能力顯著提升，表明普適網(wǎng)絡(luò)環(huán)境對(duì)程序設(shè)計(jì)教學(xué)效果有顯性促進(jìn)作用。

5 結(jié) 語(yǔ)

智能手機(jī)和校園Wi-Fi的使用，使高校學(xué)生能隨時(shí)獲取校園網(wǎng)絡(luò)資源?；谛@網(wǎng)構(gòu)建的程序設(shè)計(jì)普適學(xué)習(xí)環(huán)境，利用移動(dòng)終端的上下文感知技術(shù)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者狀態(tài)感知以及精準(zhǔn)化學(xué)習(xí)資源推送和多媒體立體交互。在泛在網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)生可隨時(shí)隨地進(jìn)入程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)周圍學(xué)習(xí)者并尋求即時(shí)幫助，獲取更強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)沉浸感。對(duì)照數(shù)據(jù)表明，在普適網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境下，學(xué)生參與程序設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)的方式和氛圍更為靈活輕松，學(xué)生容易獲得成就感，更愿意投入學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)效果也明顯提高。

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