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摘要:以建构主义论作为理论依据,在信息技术环境下对“电子测量”课程进行教学改革,构建新型教育体系下的课堂教学方式、虚拟化实践教学方式和网络辅助教学方式,以学生为中心,加强师生之间的互动,在实际教学中取得了良好的效果,实现了教育活动方式和教育理念的根本转变。
关键词:建构主义论;信息技术;教学改革;多媒体教学
作者简介:陈宫(1976-),男,重庆人,桂林理工大学信息科学与工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算机应用;牛秦洲(1956-),男, 陕西西安人,桂林理工大学信息科学与工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:工业自动化和计算机网络。(广西 桂林 541004)
信息技术与课程整合的教学模式是运用系统论的观点和方法,以先进的教育教学理论为指导,在课程教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、课程内容和课程教学等有机结合,把信息技术作为一种工具、媒介和方法融入到各学科的教学过程中,共同完成课程目标的一种新型的教学方式。其主要特征是强调利用信息技术创建理想的学习环境、全新的学习方式与教学方式,从而彻底改变传统的教学结构与教学模式,真正实现教学的深化改革,达到培养创新人才的目标。将信息技术引入到“电子测量”教学改革之中,扩充了教学的信息量和表现方式,提高教学效率,强调了学习的主体,服务学生学习,增强了师生之间的互动,达到了良好的教学和学习效果。充分、有效地发挥信息技术在教学和学习过程中所具有的开放新、资源型、交互性、协作型、研究性等特点,为高校的教学提供最佳的服务。
一、信息技术在“电子测量”课程教学中运用的意义和必要性
以多媒体、软件和网络为中心的信息技术引发了教育和学习的革命,尤其对一些传统的教学方法和手段进行了跨越式的改进。信息技术以建构主义论作为理论依据应用于教学。建构主义理论首先强调学习者的主动性和建构性。其次,建构主义强调了建构过程的双向性,即在建构中学习者会利用原来的经验知识来对当前的事物进行意义建构,并超越外部信息,但这种对先前经验知识的运用并不是一成不变的,而会因为具体情境的变异而被重新进行构建。[1]最后,在教学方面强调要以学生为中心,充分发挥学生的主体性,而不是灌输知识;教师要创设机会,鼓励学生主动参与,以促进学生的自主学习。
在这种理论的支持下,信息技术则具有其他教学手段和方式所无可比拟的优势特点。首先,信息技术加工后的信息具有生动性、多样性和快捷性,它集文字、图形、声音、动画等于一身,生动形象,不仅极大地扩充知识点和信息量,而且使传统的电子测量学摆脱了抽象、枯燥和复杂的缺点,提升了教师教学的水平和效率,激活了学生学习的兴趣,这也符合建构论的观点。可以说,知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境中即社会文化背景下,借助学习这一获取知识的过程,在其他人(包括教师和学习伙伴) 的帮助下,利用必要的学习资料,通过意义构建的方式而获得的。这就改变了传统意义上的学习者只是被动的接受者的角色,变被动为主动,使他们主动地发现问题,并试图解决问题,突出了学习者的主体地位。其次,通过计算机和网络可以发展师生互动和人机互动。计算机具有动态演示和交互的功能,用在教学中可以更有利于教师进行教学活动的设计,实现人机互动,师生互动,指导学生进行“情境”、“协作”和“对话”等来弥补个体学习过程中的差异,促进意义的全面构建。依据建构论,意义构建是指学习的终极目标;“学习情境”的设计要有利于学生对学习内容的意义构建;“协作”即学习方式,要求在最终建构等过程中合作,以相互启发;“对话”指通过讨论、会话等来完成学习任务。而这些优点是其它教学手段不能全面体现的。[2]
在2001年6月教育部颁发的《基础教育课程改革纲要(试行)》里提出:“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。”可以说,通过信息技术与课程教学整合,可以带动教育的现代化和跨越式发展,实现教育活动方式和教育理念的根本转变。
二、传统教学模式存在的问题
“电子测量”是一门理论性很强的课程,同时又包含了大量的实验和应用,所以理论和实践的结合很紧密。传统的课堂讲授模式,难以使其摆脱其抽象性、枯燥性和复杂性。在课堂教学过程中,这一问题更加突出,这就在一定程度上加大了课堂教学的难度。一些复杂的问题需要用实验或应用来辅助解释和理解,但传统教学不能达到。另外,在教学方法上,采用传统的教学模式,学生的学习兴趣不高,探究性学习的动力不足,不利于知识的理解和创新,教师的教学水平与教学能力也受到限制。学生自学非常的重要,但传统教学模式下,学生能获取的知识相对较少,而且尚不能清晰地进行学习资源的取舍。在新的教育模式下,学生作为主体,需要调动他们的兴趣和主动性,才能使教学和学习的过程成为合力,从而达到更好的效果。
此外,学生对教师所讲授知识的理解程度以及教师对学生学习程度的了解也是非常的重要。传统的教学模式中师生的交流互动形式有限,互动信息量小,反馈的效率低,效果非常有限。学生和教师之间的这种交流上的“陌生”极大地影响了整个教学的质量,成为传统教学的一个“瓶颈”。
因此,将现代信息技术引入到传统教学过程中,解决其存在的问题,才能使课程改革真正实现。
三、信息技术在“电子测量”课程教学改革中的运用
按照新教学体系所提出的要求,充分利用以多媒体和网络为中心的信息技术,将教师、学生和师生互动三条主线贯穿在整个教学过程中,对“电子测量”教学进行了改革,主要包括以下内容。
1.构建全方位的课堂教学方式
对于教师来说,首先制作出适合学生接受的高质量的多媒体教学课件。如果课件过于简单,不能激发学生的学习兴趣,就显示不出运用多媒体进行课堂教学的优势;反之,如果课件过于复杂或细致,甚至超出学生的实际接受能力,学生就会对多媒体教学产生厌烦情绪,也就失去了运用多媒体进行教学的意义。因此,课件将一些难以在课堂上用实物进行实验演示的结构原理、使用过程等制作成步骤分明的动画;对于课堂要讲述的重点内容和学生提出的问题、关注的问题在课件中用醒目优美的背景加以突出;根据教学内容采用学生喜闻乐见的形式,适当配以图片、动画、音频、视频等;对教学内容进行关联,用到曾经讲过的知识点时可以检索出处,给出解释;对涉及到实际应用的地方,可以进行知识的延伸和应用创新,以实例或动画的形式进行辅助教学。课件形式多样、内容丰富,充分显示了运用多媒体教学的优势,激发了学生的学习热情,提高了教学效果。
对于学生来说,课堂学习是引入和被动接受阶段,而学生才是学习的主体。在进行基础知识的学习后,学生可以根据自己的情况先对基础知识进一步理解和加深印象,然后调用适当的网络资源对其相关知识与背景进行了解,以便进一步开展新的学习。网络自学课程提供了自学课程、扩展学习、习题训练、资料下载、学习总结、深入讨论等资源,学生可以利用这些资源进行学习,从而确立起自主学习的地位。学生经过自主学习掌握了一定的知识后,可以通过网络互动的方式进行同学之间的相互讨论和探究学习,将学习过程中产生的问题提出来,由教师与学生进行共同研究,并总结出学习方法和体会,从而将学习进行了升华,实现了学习的自主性。
2.构建虚拟化实践教学方式
虚拟化实践教学方式的特点是针对实践教学的一种虚拟教学方式,在完全的虚拟环境中开展实验活动。在实践教学中开展学生自主学习、协作交互学习和课程探究学习,充分体现了“以学生为主体,教师为主导”的教学活动。
虚拟技术具有现实仿真度高、人机交互性强、感官刺激多维等特点。在电子测量实验中,先进行虚拟实验的演示和仿真对学生进行实际的实验操作有着先导作用,另外一些实验室不具备条件的实验也可以通过虚拟实验来完成。在虚拟化实践教学过程中,如同做真实实验一样,首先将本次实验目的、内容、要求、步骤和注意事项公布在网络课件上。学生在实验前上网察看实验要求并仔细阅读,在脑子里有个初步印象。去虚拟实践室进行实践,给学生充分的时间进行操作,并做好记录,包括实验过程、现象、条件与结果,认真分析并写出实验报告公布于网上。学生多次进行虚拟实验并不耗损什么成本,所以可以根据自己所掌握的知识自行拟制实验方案,在实验的过程中去不断修正和完善方案,并通过实验结果验证方案的科学性。这样既突出了学生的主体地位,有利于其个性发展,又能够促进学生的创造性思维,有利于培养其创新的能力。在掌握虚拟实验的过程、现象与结果后再进行实际的实验,有利于实验的完成和对实验的深刻理解。
3.构建互联网资源辅助教学方式
教学是师生之间的互动,教师主导作用和学生的主体地位也通过教学过程中的师生互动来实现。传统的教学互动主要是课堂上师生的问答、讨论或辩论等来实现,互动的参与性有限,而且难以形成书面材料,不利于反复教学和课堂总结,难以使学生留下深刻印象。通过网络技术,建立网上学习论坛和在线答疑BBS,师生间的教学交流可以由课堂扩展到课外,由教学内容扩展到课外知识。学生的讨论是自由的发言,兴趣浓厚,积极性比较高。在互动教学中,根据一个问题或一则材料,学生从各个方面提出观点和认识,综合各种讨论,便成为一种很好的教学材料,互动的内容在各种教学中随时调用。如在学习论坛区,教师提出一个观点、看法或问题,学生按照自己的理解作出分析和回答。教师找出有代表性的观点进行评析,能及时引导学生的思路,领会学习要求。
另外,建立Web试题库和考试系统,可以进行试题管理、组卷、自动评分、学生在线练习和模拟考试等功能。教师根据不同的要求进行模拟试卷的自动组题,然后学生进行网上的模拟考试,从而检验了学生各个阶段的学习效果,使教师能够掌握学生学习的程度,由此来改进教学的内容和重点。特别是根据学生多次模拟考试的数据,利用数据分析和数据挖掘技术,得到一些图例来表达学习效果,如图1所示。包括成绩分布图(饼图)、知识点得分率(直方图)、多次测试的成绩变化图(折线图)、多次测试的重点知识点得分率比较(多重直方图)、知识点关联因素分析(树形图)等,从可视化角度来了解学习结果和因素。
四、课件的开发和教学实践效果
电子测量多媒体课件和教学网站整个的制作采用了Flash、Authorware、Asp.net、Html、COM+、Oracle、DataMining等信息技术,主要内容包括理论教学、实践教学、学生自学、交互学习等,目标明确,层次清楚,界面友好,操作方便,动画丰富,交互性强。课件获得了桂林理工大学第七届多媒体教学软件比赛一等奖。
课件使用后使整个教学过程系统化和简单化,教师使用简单,学生理解容易,师生之间的交流增多。学生做实验的效率提高,效果良好。学生能够主动地带着兴趣学习网络自学内容,并经常在论坛上讨论和交流。从该课程最后学生的考试成绩、实验报告和学生应用设计来看都取得了优良的成绩,学生的反映积极。课程理论考试成绩优秀率达到了40%以上,且全部通过;实验报告成绩良好以上占了80%多,有多名学生参加全国大学生电子设计竞赛并获奖。
五、结论
依据建构主义论,以多媒体、软件和网络为中心的信息技术不仅改变了传统的教学理念和落后的教学模式,还为学生提供了更好的自学和互动的平台。充分利用信息技术,改革传统的“以教师为中心”的模式,以学生为中心,采取合适的教学方法和模式,培养学生学习的主动性和兴趣,以及他们应用创新的能力,加强师生的互动和了解,从而使课程教学与学习实现了新型教育模式的飞跃。
参考文献:
[1]任友群.利用信息技术实现教学创新[J].教育发展研究,2004,12(11):89-91.
[2]苏宝华.论信息技术与学科教学的课程整合[J].中国成人教育,2006,6(1):21-22.
(责任编辑:苏宇嵬)
关键词:建构主义论;信息技术;教学改革;多媒体教学
作者简介:陈宫(1976-),男,重庆人,桂林理工大学信息科学与工程学院,讲师,工学硕士,主要研究方向:计算机应用;牛秦洲(1956-),男, 陕西西安人,桂林理工大学信息科学与工程学院,教授,工学博士,主要研究方向:工业自动化和计算机网络。(广西 桂林 541004)
信息技术与课程整合的教学模式是运用系统论的观点和方法,以先进的教育教学理论为指导,在课程教学过程中把信息技术、信息资源、信息方法、课程内容和课程教学等有机结合,把信息技术作为一种工具、媒介和方法融入到各学科的教学过程中,共同完成课程目标的一种新型的教学方式。其主要特征是强调利用信息技术创建理想的学习环境、全新的学习方式与教学方式,从而彻底改变传统的教学结构与教学模式,真正实现教学的深化改革,达到培养创新人才的目标。将信息技术引入到“电子测量”教学改革之中,扩充了教学的信息量和表现方式,提高教学效率,强调了学习的主体,服务学生学习,增强了师生之间的互动,达到了良好的教学和学习效果。充分、有效地发挥信息技术在教学和学习过程中所具有的开放新、资源型、交互性、协作型、研究性等特点,为高校的教学提供最佳的服务。
一、信息技术在“电子测量”课程教学中运用的意义和必要性
以多媒体、软件和网络为中心的信息技术引发了教育和学习的革命,尤其对一些传统的教学方法和手段进行了跨越式的改进。信息技术以建构主义论作为理论依据应用于教学。建构主义理论首先强调学习者的主动性和建构性。其次,建构主义强调了建构过程的双向性,即在建构中学习者会利用原来的经验知识来对当前的事物进行意义建构,并超越外部信息,但这种对先前经验知识的运用并不是一成不变的,而会因为具体情境的变异而被重新进行构建。[1]最后,在教学方面强调要以学生为中心,充分发挥学生的主体性,而不是灌输知识;教师要创设机会,鼓励学生主动参与,以促进学生的自主学习。
在这种理论的支持下,信息技术则具有其他教学手段和方式所无可比拟的优势特点。首先,信息技术加工后的信息具有生动性、多样性和快捷性,它集文字、图形、声音、动画等于一身,生动形象,不仅极大地扩充知识点和信息量,而且使传统的电子测量学摆脱了抽象、枯燥和复杂的缺点,提升了教师教学的水平和效率,激活了学生学习的兴趣,这也符合建构论的观点。可以说,知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境中即社会文化背景下,借助学习这一获取知识的过程,在其他人(包括教师和学习伙伴) 的帮助下,利用必要的学习资料,通过意义构建的方式而获得的。这就改变了传统意义上的学习者只是被动的接受者的角色,变被动为主动,使他们主动地发现问题,并试图解决问题,突出了学习者的主体地位。其次,通过计算机和网络可以发展师生互动和人机互动。计算机具有动态演示和交互的功能,用在教学中可以更有利于教师进行教学活动的设计,实现人机互动,师生互动,指导学生进行“情境”、“协作”和“对话”等来弥补个体学习过程中的差异,促进意义的全面构建。依据建构论,意义构建是指学习的终极目标;“学习情境”的设计要有利于学生对学习内容的意义构建;“协作”即学习方式,要求在最终建构等过程中合作,以相互启发;“对话”指通过讨论、会话等来完成学习任务。而这些优点是其它教学手段不能全面体现的。[2]
在2001年6月教育部颁发的《基础教育课程改革纲要(试行)》里提出:“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。”可以说,通过信息技术与课程教学整合,可以带动教育的现代化和跨越式发展,实现教育活动方式和教育理念的根本转变。
二、传统教学模式存在的问题
“电子测量”是一门理论性很强的课程,同时又包含了大量的实验和应用,所以理论和实践的结合很紧密。传统的课堂讲授模式,难以使其摆脱其抽象性、枯燥性和复杂性。在课堂教学过程中,这一问题更加突出,这就在一定程度上加大了课堂教学的难度。一些复杂的问题需要用实验或应用来辅助解释和理解,但传统教学不能达到。另外,在教学方法上,采用传统的教学模式,学生的学习兴趣不高,探究性学习的动力不足,不利于知识的理解和创新,教师的教学水平与教学能力也受到限制。学生自学非常的重要,但传统教学模式下,学生能获取的知识相对较少,而且尚不能清晰地进行学习资源的取舍。在新的教育模式下,学生作为主体,需要调动他们的兴趣和主动性,才能使教学和学习的过程成为合力,从而达到更好的效果。
此外,学生对教师所讲授知识的理解程度以及教师对学生学习程度的了解也是非常的重要。传统的教学模式中师生的交流互动形式有限,互动信息量小,反馈的效率低,效果非常有限。学生和教师之间的这种交流上的“陌生”极大地影响了整个教学的质量,成为传统教学的一个“瓶颈”。
因此,将现代信息技术引入到传统教学过程中,解决其存在的问题,才能使课程改革真正实现。
三、信息技术在“电子测量”课程教学改革中的运用
按照新教学体系所提出的要求,充分利用以多媒体和网络为中心的信息技术,将教师、学生和师生互动三条主线贯穿在整个教学过程中,对“电子测量”教学进行了改革,主要包括以下内容。
1.构建全方位的课堂教学方式
对于教师来说,首先制作出适合学生接受的高质量的多媒体教学课件。如果课件过于简单,不能激发学生的学习兴趣,就显示不出运用多媒体进行课堂教学的优势;反之,如果课件过于复杂或细致,甚至超出学生的实际接受能力,学生就会对多媒体教学产生厌烦情绪,也就失去了运用多媒体进行教学的意义。因此,课件将一些难以在课堂上用实物进行实验演示的结构原理、使用过程等制作成步骤分明的动画;对于课堂要讲述的重点内容和学生提出的问题、关注的问题在课件中用醒目优美的背景加以突出;根据教学内容采用学生喜闻乐见的形式,适当配以图片、动画、音频、视频等;对教学内容进行关联,用到曾经讲过的知识点时可以检索出处,给出解释;对涉及到实际应用的地方,可以进行知识的延伸和应用创新,以实例或动画的形式进行辅助教学。课件形式多样、内容丰富,充分显示了运用多媒体教学的优势,激发了学生的学习热情,提高了教学效果。
对于学生来说,课堂学习是引入和被动接受阶段,而学生才是学习的主体。在进行基础知识的学习后,学生可以根据自己的情况先对基础知识进一步理解和加深印象,然后调用适当的网络资源对其相关知识与背景进行了解,以便进一步开展新的学习。网络自学课程提供了自学课程、扩展学习、习题训练、资料下载、学习总结、深入讨论等资源,学生可以利用这些资源进行学习,从而确立起自主学习的地位。学生经过自主学习掌握了一定的知识后,可以通过网络互动的方式进行同学之间的相互讨论和探究学习,将学习过程中产生的问题提出来,由教师与学生进行共同研究,并总结出学习方法和体会,从而将学习进行了升华,实现了学习的自主性。
2.构建虚拟化实践教学方式
虚拟化实践教学方式的特点是针对实践教学的一种虚拟教学方式,在完全的虚拟环境中开展实验活动。在实践教学中开展学生自主学习、协作交互学习和课程探究学习,充分体现了“以学生为主体,教师为主导”的教学活动。
虚拟技术具有现实仿真度高、人机交互性强、感官刺激多维等特点。在电子测量实验中,先进行虚拟实验的演示和仿真对学生进行实际的实验操作有着先导作用,另外一些实验室不具备条件的实验也可以通过虚拟实验来完成。在虚拟化实践教学过程中,如同做真实实验一样,首先将本次实验目的、内容、要求、步骤和注意事项公布在网络课件上。学生在实验前上网察看实验要求并仔细阅读,在脑子里有个初步印象。去虚拟实践室进行实践,给学生充分的时间进行操作,并做好记录,包括实验过程、现象、条件与结果,认真分析并写出实验报告公布于网上。学生多次进行虚拟实验并不耗损什么成本,所以可以根据自己所掌握的知识自行拟制实验方案,在实验的过程中去不断修正和完善方案,并通过实验结果验证方案的科学性。这样既突出了学生的主体地位,有利于其个性发展,又能够促进学生的创造性思维,有利于培养其创新的能力。在掌握虚拟实验的过程、现象与结果后再进行实际的实验,有利于实验的完成和对实验的深刻理解。
3.构建互联网资源辅助教学方式
教学是师生之间的互动,教师主导作用和学生的主体地位也通过教学过程中的师生互动来实现。传统的教学互动主要是课堂上师生的问答、讨论或辩论等来实现,互动的参与性有限,而且难以形成书面材料,不利于反复教学和课堂总结,难以使学生留下深刻印象。通过网络技术,建立网上学习论坛和在线答疑BBS,师生间的教学交流可以由课堂扩展到课外,由教学内容扩展到课外知识。学生的讨论是自由的发言,兴趣浓厚,积极性比较高。在互动教学中,根据一个问题或一则材料,学生从各个方面提出观点和认识,综合各种讨论,便成为一种很好的教学材料,互动的内容在各种教学中随时调用。如在学习论坛区,教师提出一个观点、看法或问题,学生按照自己的理解作出分析和回答。教师找出有代表性的观点进行评析,能及时引导学生的思路,领会学习要求。
另外,建立Web试题库和考试系统,可以进行试题管理、组卷、自动评分、学生在线练习和模拟考试等功能。教师根据不同的要求进行模拟试卷的自动组题,然后学生进行网上的模拟考试,从而检验了学生各个阶段的学习效果,使教师能够掌握学生学习的程度,由此来改进教学的内容和重点。特别是根据学生多次模拟考试的数据,利用数据分析和数据挖掘技术,得到一些图例来表达学习效果,如图1所示。包括成绩分布图(饼图)、知识点得分率(直方图)、多次测试的成绩变化图(折线图)、多次测试的重点知识点得分率比较(多重直方图)、知识点关联因素分析(树形图)等,从可视化角度来了解学习结果和因素。
四、课件的开发和教学实践效果
电子测量多媒体课件和教学网站整个的制作采用了Flash、Authorware、Asp.net、Html、COM+、Oracle、DataMining等信息技术,主要内容包括理论教学、实践教学、学生自学、交互学习等,目标明确,层次清楚,界面友好,操作方便,动画丰富,交互性强。课件获得了桂林理工大学第七届多媒体教学软件比赛一等奖。
课件使用后使整个教学过程系统化和简单化,教师使用简单,学生理解容易,师生之间的交流增多。学生做实验的效率提高,效果良好。学生能够主动地带着兴趣学习网络自学内容,并经常在论坛上讨论和交流。从该课程最后学生的考试成绩、实验报告和学生应用设计来看都取得了优良的成绩,学生的反映积极。课程理论考试成绩优秀率达到了40%以上,且全部通过;实验报告成绩良好以上占了80%多,有多名学生参加全国大学生电子设计竞赛并获奖。
五、结论
依据建构主义论,以多媒体、软件和网络为中心的信息技术不仅改变了传统的教学理念和落后的教学模式,还为学生提供了更好的自学和互动的平台。充分利用信息技术,改革传统的“以教师为中心”的模式,以学生为中心,采取合适的教学方法和模式,培养学生学习的主动性和兴趣,以及他们应用创新的能力,加强师生的互动和了解,从而使课程教学与学习实现了新型教育模式的飞跃。
参考文献:
[1]任友群.利用信息技术实现教学创新[J].教育发展研究,2004,12(11):89-91.
[2]苏宝华.论信息技术与学科教学的课程整合[J].中国成人教育,2006,6(1):21-22.
(责任编辑:苏宇嵬)