计算机专业硕士论文范文

导语：如何才能写好一篇计算机专业硕士论文，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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一、大数据技术

大数据技术是一种新型技术，其应用领域比价广泛，并且取得一定的成绩。大数据技术在实际的应用过程中，根据各个领域的需要，大数据技术也不断在更新，以适合现代社会发展的需要。大数据技术主要用数据挖掘、数据分析领域中，能对数据进行科学整理、处理、提高数据的利用效率，互联网+时代，各个领域工作基本都离不开网络，网络时代数据量增多，如何科学有效的进行数据处理，提高数据的利用效率，这是需要解决的问题，大数据技术的产生，对数据的处理起到重要作用。

二、大数据技术应用前景

大数据技术是一种新型技术，具有广泛的应用前景，尤其在数据分析领域中，对提高数据的利用效率起到重要作用。大数据技术的进一步发展应用,对科技的交叉融合发展也有着促进意义。科技交叉融合是现代科技发展的需要，现在很多问题利用一种技术不能实现，需要多种技术结合使用，促进科技水平进一步提升，符合现代科技发展的需要。科技人才是企业发展的重要因素，尤其企业发展需要应用型高级技术人才，在互联网+时代，大数据技术方面的人才尤其缺乏，这也是大数据技术具有广泛的应用前景重要因素。

现在各个行业在发展的过程中都需要复合型的高级技术人才，大数据技术的实际应用对促进其它行业的发展起到重要作用，大数据技术具有良好的应用前景，对现代实际的应用型思想起到重要作用。大数据技术在其它行业中的应用提供了技术支持作用，大数据技术对促进其它行业的技术更新与改革起到重要作用，大数据技术在实际应用过程中根据其它行业发展的需要，需要在技术上不断更新，优化环境，完善其职能，为企业行业发展提供技术保障。大数据技术在实际的应用过程提升，符合大数据技术的发展需要。大数据技术在具体的应用过程中，根据各个领域的需要，大数据技术需要不断完善技术，以适合现代各个行业发展的需要，大数据技术能为其发展提供技术支持。

三、大数据技术在高校非计算机专业中的应用进行

（一）大数据技术在电子商务中的应用

电子商务在互联网+背景下得到快速发展，为高校电子商务专业的发展提供了机遇和挑战，电子商务专业在大数据技术作用下需要积极进行教学改革，以适合现代电子商务专业发展的需要，电子商务专业课程体系构建需要符合现代电子商务产业发展的需要。在电子商务体系内发挥大数据的优势，能有效建立完整的商务监督体系，企业决策机制以及运作模式也要依托大数据技术的信息处理功能。电子商务产业的职业岗位能力涉及到大数据知识，电子商务专业在课程构建的过程中需要把大数据相关知识纳入课程体系中，能为学生职业岗位能力提升起到保障作用。大数据技术的实际应用对提升电子商务专业建设，教学模式改革，教学内容整合，教学手段提升等都起到重要保障作用。

（二）大数据技术在会计领域中的应用

大数据技术在会计领域中的应用，对促进会计行业改革，高校会计专业教学改革都起到重要作用，同时完善会计专业人才培养方案，对提升学生职业技能起到重要作用。会计的职业岗位能力涉及到海量数据，会计信息化时代大数据技术的应用对提高会计的工作职能起到重要作用，符合现代大数据技术的应用需要。大数据技术在会计领域中的应用，尤其在会计信息系统建设中的应用，对提高数据挖掘、数据分析、数据处理能力的提升起到重要作用，会计行业涉及到数据很多，数据的种类、数据的形式都是多样化，利用大数据技术处理数据比传统的方式大大提高了工作效率，为会计行业的改革起到重要的技术支持作用，符合现代会计领域中的应用需求。总之，大数据技术在非计算机专业中的应用对促进其教学改革起到技术支持作用，大数据技术是一种新型技术，其具有广泛的应用，大数据技术在高校非计算机专业中的应用是专业发展的需要，也是社会发展对高校专业改革提出了新要求。大数据技术尤其在数据挖掘、数据分析、数据处理等方面起到重要作用，适合互联网+时代，高校非计算机专业发展的需要。

【计算机硕士论文参考文献】

[1]我国大数据应用现状与发展趋势分析[J].李亭亭,赵英豪.电子商务.2016(06).

[2]探讨大数据技术在疾病防控上的应用[J].黄文莉.电子技术与软件工程.2016(06).

[3]基于CitespaceⅢ的大数据研究的可视化分析[J].姜俊锋,丁香乾,侯瑞春,曲丽君.计算机与数字工程.2016(02).

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摘要:软件工程是高校计算机专业的一门重要课程,工程实践性非常强,相关理论与技术也发展非常快,为适应社会要求,培养高素质的软件工程技术人员,文章提供了在课程教学方面所作的积极的教学方法改革。从教学准备阶段、教学过程和教学考核三个重要阶段,分别阐述了“案例”;教学法的实践过程,是教学方法改革的一次探索。 关键词:案例教学;实践教学;软件工程　 软件工程硕士论文是高等学校计算机教学计划中的一门核心课程,是研究软件开发与软件管理的综合性工程学科,工程实践性非常强,要求学生不仅具有良好的程序开发能力,而且要具备软件项目的整体管理概念,以及团队合作的精神。因此,传统的教学方法显然不能满足该课程的需求。另一方面,与该课程相关的理论与技术的发展速度也非常迅速。软件工程硕士论文新的理念、新的开发工具层出不穷,这给课程体系结构的建立、教学资料的选择和积累带来了很大的难度。为了提高该课程的教学效果,专门成立了软件工程课程组。针对该课程的特性,多次召开教学研讨会,交流教学体会和有关教学资料,不断总结教学方法和教学经验,在吸取国外同类课程Software En- gineering教学经验的基础上,积极探索教学方法的改革,将软件工程专业素质的培养作为教学目标,逐步形成了一套有效的、完善的教学规范。总结起来,可以从教学准备阶段、教学过程和教学考核等三个方面来看。

一、软件工程硕士论文教学准备教学前的准备工作非常重要。首先,根据教学大纲,在深入分析教学内容的基础上,列出该课程的知识结构体系,以及与相关课程的联系,从而确定该课程的教学目标。该课程的教学目标主要可以包括以下3方面: (1)知识目标:了解“软件工程”;这门学科的形成和发展;掌握与大型软件系统相关的规划、分析、设计、实现、测试与维护等概念、原理、方法、工具与过程;掌握“软件工程”;的基本管理方法。 (2)能力目标:体验软件工程各阶段的主要工作,特别注意吸取教训;训练实际软件工程动手的能力,培养综合应用能力;通过教师与学生之间、学生与学生之间的合作学习,增强学生的团队协作能力, 并学会与他人交流。(3)情感目标:通过学生的个性化学习,增强学生的自信心和意志力。其次,软件工程硕士论文课程组成员充分交流教学体会和相关教学资料,参考了大量国内外先进的软件工程理论和应用实例,对教学内容进行了必要的补充和删改,增加了软件工程学科发展动向的介绍,加强了包括项目管理、版本控制、建模工具和调试工具在内的各种现代软件工程开发工具的使用介绍,编制了内容丰富、联系实际的多媒体教学课件。一方面,为训练学生对现代先进软件工程技术及其前沿理论发展的敏锐性、提高学生双语学习的能力,收集准备了大量原版技术文档;另一方面,为了培养学生自觉应用软件工程硕士论文的理论分析问题、解 28决问题和使用工具软件的专业能力,配合理论教学, 设计了完整的、具有实际工程意义的综合型软件项目实验,并为此建立了案例库,为每一个案例提供详细的分析参考说明。

二、软件工程硕士论文教学过程在具体教学过程中,重点采用理论与实践密切相结合的方式,让学生在项目开发实践中自觉应用软件工程理论。首先,让学生了解整个课程的结构与重点,以及该课程与其他课程的关系。在深入分析教学内容的基础上,列出该学科的知识和能力结构体系,以及各单元或章节之间的逻辑关系,然后再按单元或章节分别列出知识能力结构体系。按照教科书的章、节(课)的顺序,用简明扼要的语言列出各知识点的内容,并标出各知识点的学习目标层次,同时注明哪些知识点属于教学中的重点或难点。其次,在课堂讲授中,采用多媒体方式,提高讲授信息的先进性和现实性。同时开展指导性自学, 提倡和鼓励学生阅读英文原版教材及其参考书。通过一系列讨论会,训练学生对大量新信息的接收消化能力。在软件工程硕士论文实践过程中,通过案例研究,把综合型开发实验划分成若干练习单元,进行举一反三;然后,学生按教师组要求组成4~6人的项目小组,扮演项目开发过程中的不同角色,进行分工协作,模拟练习,参与项目管理和开发,从不同角度全面把握和体会整个软件工程项目开发和管理的基本思想,共同完成实验项目。教师加强在实验过程中的指导作用,要求各项目小组分阶段提交讨论记录和项目工程要求的里程碑成果。具体实施过程: (1)选题分组在开始理论教学之前,通过案例研究,向学生提供典型的软件案例,可来自案例库。由学生根据自己的兴趣自由选择软件工程硕士论文题目,组成项目组,并选取项目负责小组长。每小组人数最多不超过6人,各个小组由小组长负责组织、分工、控制进度等,对小组成员的最终实验成绩有5分浮动调整权;引起过半数组员不满意,改选组长;组长带领全组顺利完成任务, 总评可以加5分。主要要求是让学生体验软件工程各阶段的主要工作,特别注意吸取教训;并且学会与他人合作,培养团队精神,单干户将得不到成绩。 (2)阶段验收根据理论教学的进度,各个项目开发小组将提供软件工程硕士论文过程中的阶段性成果,大致将提交如下几个成果:可行性分析报告;需求规格说明书;项目计划书;总体设计报告;详细设计说明书;软件测试报告;各课题组进行合并,现场验收软件期末最终版;项目开发总结报告;用户使用手册等。每个阶段都将严格按照软件工程硕士论文的管理方法进行评审活动,并提供给大家一个互相交流的机会。首先,每个项目组都将汇报、展示自己的成果。主讲老师和其他同学组成评审委员会,对每个项目组的汇报情况、里程碑成果、文档质量进行评审、打分,提出修改意见和建议。每组演讲结束后, 分组讨论,按阶段评分标准给出除自己组外的几个组的分数,并写出评语。教学实践以课题小组为单位完成综合实验项目,教师本着训练同学交流能力的目标,制定一些分组标准。下图就是需求分析软件工程硕士论文阶段的一个评分标准示例: 最后,主讲老师要进行总结点评,既总结课程的主要内容和相关知识点,又点评学生的表现,帮助学生整理学习内容,鼓励积极性。 (3)成绩评定课堂教学不仅仅是理论教学,还包括案例分析、讨论,结果展示汇报等,教师引导学生展示自己的实验成果,根据各个项目小组的整体完成情况和各个成员在其中的表现综合评定每个学生的成绩。每个学生的成绩既包含项目小组负责人打分,又包含教师的评分,从而充分调动学生参与项目的主动性,以 29防止部分小组成员不参与项目完成而又蒙混过关的现象。下面将具体描述本课程的考核办法。

三、教学考核本课程既有理论教学又有实践环节。每个学生的软件工程硕士论文课程成绩由三部分组成:实践成绩占30%,期末笔试占60%,平时考勤占10%。其中,理论部分的考核以笔试为主。主要考查学生对基本理论与基本概念的理解和掌握情况。实践成绩的评定包括小组成绩和个人成绩两大部分,各占50%。小组成绩由各个小组阶段成绩的平均值与系统最终验收的情况(包括系统是否达到需求规格说明中的功能性、非功能性要求,文档是否全面、合理、规范,源程序编写是否规范、可维护性好等方面)组成;个人软件工程硕士论文成绩主要由小组长根据个人在组内的表现和工作给出,约占50%,另外50%的个人成绩由最终答辩时主讲老师根据答辩成绩来评定。小组长的个人成绩由老师根据其组织项目组完成软件开发的具体情况和其管理质量(如分工是否合理、进度安排是否合适、软件质量如何等)来综合评定。教学实践过程在教师引导下,学生自主管理,分工协作,既锻炼了学生参与项目管理的能力,又训练了学生之间的团队合作精神。教师掌握各小组成员的实际完成情况,强化学生各种现代软件工程开发工具的应用能力,要求学生按规定提交讨论记录和项目工程要求的各种文档。软件工程硕士论文形成了一套较为成熟的科学的综合成绩评定方法。该考核办法较为科学、公正、合理,学生普遍能够接受,并且极大地推动了学生的学习积极性,学生反映良好。

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一、网络虚拟实验室的建立

1.虚拟现实技术

虚拟现实VR(VirtualReality)是近几年来信息技术迅速发展的产物,毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境,即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。

虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性,是指观察者对虚拟世界的情感反映,这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界,这是虚拟现实的首要特征。交互性,是指虚拟现实是一个开放的环境,能对用户的输入作出响应,并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性,是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面,还是一个应用系统,它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同,可以分为三种类型:沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景,用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互,它的特点是结构简单、成本较低,易于推广。

2.网络虚拟实验室

所谓网络虚拟实验室,是指利用区域网或互联网,由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现,也可以是虚拟构想的实验室,虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中,实验者有逼真的感觉,有身临其境的感受,好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中,没有一个有形的实验室,也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象,实验过程主要是对虚拟物的操作。

3.计算机专业虚拟实验室的创建

构建专业虚拟实验室,其实就是搭建一个网络平台系统,包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,

目前各校都建立了校园网络并接入了互联网,这些基础设施基本可以满足需求,不需要太多的投入。在软件方面,一个是实验室平台软件系统的开发,它与网站建设相联系;另一个是网站的内容(实验内容)建设,这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑,不然软件平台就是一个空架子,形同虚设。同时,该平台上还应有实验管理的支持,对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理,并对虚拟实验室进行监控,计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。

(1)实验管理模块,由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面,学生通过浏览器进行注册登录,登陆成功后可浏览实验项目,查看实验的详细资料,预约实验项目及做实验的时间,在线发送和接受消息,进行问题讨论,进行实验登记,实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面,可对实验内容添加、修改、整理、删除,对学生提交的实验报告列表,批改实验报告,填写评语和成绩,提交批改结果,与学生进行讨论。仪器管理方面,对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理,以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况(实验次数、实验报告及完成情况)给出成绩,并进行统计分析及提供查询等。

(2)仪器展示模块,对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理,以图形的方式直观呈现出来,供学生在实验时进行选择。

(3)实验指导模块,包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。

(4)实验报告模块,主要对学生完成实验后,提供相关的实验报告模板,供学生下载,由学生填写相关内容以及实验的结果,完成后上传电子版实验报告,由教师进行批阅,并进行记载。

(5)实验答疑模块,由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答,帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度,并及时反馈、调整教学。

(6)论坛交流模块,教师和学生可以通过论坛进行充分的交流,学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上,教师可以将一些典型的问题提出来,供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解,教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息,以便整改7)虚拟实验模块,是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验,医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件,可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设,可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单,容易实现,见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整,有一个磨合期。另一种是因地制宜,自主开发。根据本校的实际教学和实验情况,结合学生的实际水平,由任课教师或聘请部分专家组成开发小组,进行一系列的虚拟实验项目的开发研究,并将研究的成果连接到虚拟实验室中,逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活,能充分发挥教师的积极性,能有针对性地进行设计开发,适合学生的实际情况,学生容易接受,并且经费投入较少。缺点是开发周期较长,系统性不够,水平有限。也可以将上述两种方式结合起来,一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目,二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目,如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。

二、加强网络虚拟实验室的管理

1.加强用户管理,为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室,使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室,在上面提出问题、发表见解,做好实验,努力提高虚拟实验室的人气。

2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验,自己设计实验方案,动手完成实验,整理和总结实验数据,职称论文提交实验报告,培养学生的分析能力和创新能力,逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。

3.组织专业教师网上指导与答疑,参与论坛讨论交流,及时批改实验报告,为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中,教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答,并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点,提出问题让学生思考,使师生在虚拟实验室中有较强的互动性,教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。

4.对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行

评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况,给学生一个成绩和评价,反馈给学生,英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时,征求学生对虚拟实验室的意见,对学生反馈的信息进行整改。

计算机网络虚拟实验室的建立,可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题,对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系,不能一味地强调虚拟实验,要“虚实”结合,既相互补充,又各有侧重,这样才能取得很好的实验教学效果。同时,在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。

参考文献

[1]王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报,2005(4).

[2]蒋光明.基于互联网的开放式虚拟实验模型研究.西南师范大学学报(自然科学版),2002(3).

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关键词: 计算机基础教学 应变策略 教学体系 教学实践

一、前言

近年来,高校计算机基础教育的“”形势发生了巨大的变化,主要表现在:①社会信息化向纵深发展,各行各业的信息化进程加速;②计算机水平成为衡量大学生业务素质和能力的突出标志,用人单位对大学毕业生的计算机能力要求有增无减;③高校新生计算机知识水平的起点随着中小学信息技术教育规划的实施逐年提高;④计算机的应用技术与专业教学、科研结合更加紧密,专业对学生的计算机应用能力要求更加具体和严格;⑤大多数高校的计算机基础教育已经有了良好基础。

那么,在新形势下,我们应从哪些方面改进、加强,以保证计算机基础教育沿着健康道路发展,不断提高计算机基础教育的水平呢?

二、应变策略

1.为适应时代要求,要在计算机基础教学中加强并实施两个转移战略。

计算机基础教学的大环境和丰富的网络教学资源,为“以学生为中心”的实验教学模式提供了强有力支持。学生可以利用网络教学资源,灵活机动地安排学习计划,自行选择实验项目和进度。例如,在多媒体实验中,学生可以自行选择题目,自行拍摄、搜集各种素材,并在老师指导下使用音频、视频和图像处理软件对素材进行剪辑、加工编辑与合成,形成完整的成果,最后在网上进行交流展示,由教师进行讲评并给出成绩。在网站设计与网页编程实验中,学生所设计的网站都在网络上进行实际,除了教师进行讲评外,同学之间也可以互相对网站的设计进行评价,发表意见,极大地促进了学生的参与程度,提高了学生自我学习的积极性。因此,为适应时代要求,我们要在计算机基础教学中实施“两个转移”:①应由以教师为中心向以学生主动学习转移;②应从课堂面授向学生实践操作转移。

2.要在教学过程中实行精讲多练、考教分离、机试为主的教学模式和能力主导型的课程考核机制。

所谓精讲多练要求讲课突出重点、难点,明晰思路、启发思维,引导学生思考;大幅度压缩课内教学时数,增加实验时数;要求老师精选若干知识点、技能点,以此为纲重组教学和实验内容。教师在课堂上讲出内容的精髓后,让学生在计算机上练习实验相关的技术和方法。教学和实验时数一般达到1∶1,甚至1∶3。检验学生是否掌握计算机知识和技术,主要体现在学生如何应用计算机解决实际问题。因此测评学生知识掌握程度应尽量采取在计算机进行实测,根据解决问题的实际效果客观评判,而不是纸上谈兵。

3.应建立完善的计算机基础实验教学大环境,强化学生解决实际问题能力的培养。

所谓“计算机基础实验教学大环境”由三部分组成:①由软硬件及其网络构成的数字化实验教学平台;②由网络课件、视频录像、试题库、实验平台、优秀作业、电子教材等构成多媒体数字资源,还包括教师队伍、实验人员和行政人员等;③在“平台”和“资源”上开展设计、实验、答疑、提交报告、测评等教学活动。三者的关系是:数字化实验教学平台是大环境的基础,数字化资源是大环境的核心,教学活动是构建大环境的目的。

我们应综合运用现代科学技术、现代教育理念、先进教学方法,构建“计算机基础实验教学大环境”。这样的大环境完全是开放的,它不仅为学生提供了自主式、协作式学习空间,真实和虚拟的实验环境,而且为教师提供了数字式平台,有利于发挥教师主导作用,有利于实现以人为本的个性化实验教学,强化学生解决实际问题能力的培养,进而为创新能力的培养提供广阔舞台。

4.应创建分类分层次计算机基础教学体系,充分激励各类学生的学习热情。

我们应根据“学科专业、知识结构、培养层次”,构建立体化的分类分层次的实验教学体系,充分激励各类学生的学习热情,培养学生实践能力和创新能力为核心,深化实验教学改革,积极探索提高计算机基础课程实验教学质量的新思路,以及培养学生实践和创新能力的模式和方法,努力实践“加强实践、拔尖创新、落脚能力”的特色教学。

5.教师要依托学科建设,努力实现教学和教改双肩挑。

我们应紧密依托学科优势,将师资培养纳入学科团队的发展规划中,逐渐形成一支相对稳定的、高水平、教学研究型的教学队伍。我们可通过申报教学团队和参加教改项目,令全体教师得到锻炼、充实、发展,激发他们对计算机基础教学改革的热情和兴趣,促使他们安心从事计算机基础教学工作,把主要精力放在教学和教改上,使团队自身建设不断巩固和提高。

三、实践情况

我在06―09级部分非计算机专业学生中进行了上述应变策略的具体实践教学,表1为教学方法视域下的教学模式的应变策略及其优势。

说明:“―”表示组织开展,“”表示讲解示范,“”表示互动合作

我们对学生个体学习进度的进行统计分析,对实时数据库图表进行了生成与显示。图1呈现了某生学习某门课程各章的时间分布,以图表的形式反映学生的学习行为数据。这样不仅可以使他们直观地、详细地解自己学习课程每一章的进度,而且有利于他们进行自我监督。

图2显示了某生所在班级的总人数和学习某门课程的总时间,以及不同的时间长度所占的人数比例。学生根据自己的学习时间,再对照图2,可以随时了解自己在班上所处的位置,以及和其他同学的差距。同时,也促进了同学间的比较、竞争和激励,有效地提高了学生的学习效率。

通过图3,我们不仅可以了解课程内容被学习的整体趋势,而且可以此作为评价课程责任教师教学质量的其中一个方面。另外教师针对学生学习课程的时间长度、规律,以及特点,可以提供满足学生需要的学习资源,设计合理的教学内容和活动。图4列出了近年来的等级考试通过率情况,显然采用上述策略对实践教学环节效果还是比较明显的,尤其体现在学生计算机基础技能的提高上。

四、结语

应对新形势,我们对计算机基础教学的应变策略进行了一些思考,并付诸实践教学中,取得了一定的成绩。成绩的取得是喜人的,在此感谢学校有关部门的协助和支持,我们将再接再厉,奋勇开拓。

参考文献:

[1]冯桂尔.远程教育在线学习过程跟踪系统研究[D].华东师范大学硕士论文,2007.

[2]梁军,陈小波,谢军.基于概念图的教学专家系统[J].考试周刊,2008.10,(43):162-164.

[3]沈子,谈敏,梁军.非英语专业硕士研究生英语学习策略研究[J].考试周刊,2009.2,(5):92-93.

[4]陈天云,张剑平.智能教学系统(ITS)的研究现状及其在中国的发展[J].中国电化教育,2007,(2):95-99.

[5]大学计算机课程报告论坛论文集[C].高等教育出版社,2008.

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关键词:虚拟现实技术;虚拟实验;VRML;计算机专业

随着我国教育的不断改革和科学技术的飞速发展,论文 网络教育的出现改变了传统的教学方式。尤其是计算机更新速度非常快的特点使得传统的教学方式难以满足学习的需要。虚拟现实技术作为一门新的技术,它在教育领域的发展将为教育提供新的活力。本文主要从虚拟现实技术特征和VRML语言的角度探讨其在计算机专业教育中的应用。

1 虚拟现实技术

多媒体技术与网络技术的发展为现代教育手段的现代化带来了新的机遇和挑战。随着计算机技术的快速发展,现代教育技术的应用已不再是停留在音像技术课堂中应用的常规模式层次上.而是朝着多媒体化、网络化、信息化、教育技术应用模式多样化和远程教育普及化的趋势发展,特别是基于计算机仿真技术的虚拟教学形式,是一种最新出现的教学模式,具有广阔的发展前景,代表了教育的未来和发展的方向。

1.1 虚拟现实技术概念

虚拟现实(Virtual Reality,简称VR),又称为灵境技术,毕业论文 它汇集了数字图象处理、计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、传感器技术,以及人体行为学等多项天技术.是计算机技术的综合应用。具体地说,就是采川以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用,相互影响,从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在,但它作为一个逼真的三维环境.仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境中的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存存意识或幻觉,从而使得用户在计算机所创建的维虚拟环境中处于一种全身心投入的状态。

1.2 虚拟现实系统的构成

由图1可以看出。一个虚拟现实系统由以下几部分组成:

(1)虚拟环境。它由虚拟环境发生器所产生,且可让使用者通过传感器件和作用器件与之交互,这种交互的结果是使用者有全身心进入这一环境的感觉。

(2)传感器件。它将虚拟环境中的物体的形、动作、声音等进行转换,使人能获得视觉、听觉、触觉等多方面的感觉。这些感觉与他以往在实际环境中的感觉一致。

(3)作用器件。它将人的一些约定动作(如行走、手势等)变成作用的信息,让虚拟环境有所察觉。

(4)人。虚拟现实实质上是一内含反馈的闭环系统,只有人的存在才能使这一反馈环路有效成立。硕士论文所以人是VR系统中不可缺少的成分。人通过传感器件感受虚拟环境的存在.又通过作用器件去影响虚拟环境,使其作出相应的变化。

(5)虚拟环境发生器。它能产生使用者所需要的虚拟环境,且能通过作用器件传来的作用信息。了解使用者的位置和动作。并对已产生的虚拟环境作出相应的修改。

1.3 虚拟现实技术基本特征

(1)沉浸性。虚拟现实技术是根据人类的视觉、听觉的生理心理特点,由计算机产生逼真的三维立体图像。使用者戴上头盔显示器和数据手套等交互设备,便可将自己置身于虚拟环境中,成为虚拟环境中的一员。使用者与虚拟环境中的各种对象的相互作用,就如同在现实世界中的一样。当使用者移动头部时。虚拟环境中的图像也实时地跟随变化,拿起物体可使物体随着手的移动而运动,而且还可以听到三维仿真声音。使用者在虚拟环境中,一切感觉都是那么逼真,有一种身临其境的感觉。

(2)交互性。虚拟现实系统中的人机交互是一种近乎自然的交互.使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互,而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。计算机能根据使用者的头、手、眼、语言及身体的运动,来调整系统呈现的图像及声音。使用者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能.就能对虚拟环境中的对象进行考察或操作。

(3)多感知性。由于虚拟现实系统中装有视、听、触、动觉的传感及反应装置,因此,使用者在虚拟环境中可获得视觉、听觉、触觉、动觉等多种感知,从而达到身临其境的感受。

1.4 虚拟现实系统的类型

虚拟现实技术按其功能,可分为以下几种类型:

(1)沉浸式虚拟现实系统

沉浸式虚拟现实系统是利用头盔显示器、数据手套、三维鼠标等传感跟踪装置与虚拟世界进行交互。由于这种系统把人的视觉、听觉和其它感觉封闭在虚拟的感觉空间,能使人全身心投入并沉浸其中。不足之处在于专用设备复杂而且昂贵,难以在教育行业普及推广。

(2)桌面式虚拟现实系统

桌面式虚拟现实系统是运用软件编程的方法在显示器上显示三维场景.用户通过键盘、鼠标等简单的设备与虚拟场景进行交互。这种系统由于用户坐在显示器前,通过屏幕观察虚拟世界并与之交互,往往会受到周围环境的影响,难以做到完全投入.但是结构简单、成本较低,易于普及推广。

(3)分布式虚拟现实系统

分布式虚拟系统是多个用户通过网络共享一个虚拟空间,共同参与虚拟活动。

(4)增强现实性虚拟现实系统

增强现实性的虚拟现实系统不仅是利用虚拟现实技术来模拟现实世界、仿真现实世界,而且要利用它来增强参与者对真实环境的感受,也就是增强现实中无法感知的感受。

1.5 虚拟现实造型语言VRML

VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虚拟现实建

模语言,是一项和多媒体通讯、因特网、虚拟现实等领域相关的,在Intemet上营造虚拟环境的技术。它用来在网络上创建可导航的、超链接的三维虚拟场景。

VRML的基本工作原理可概括为:文本描述、远程传输和本地计算生成。所谓文本描述,是指VRML并不是用三维坐标点的数据来描述三维物体的,因为这样会有很大的数据量.在Intemet上传输会遇到很多困难.VRML是用类似HTML的标记文本语言来描述三维场景.就像我们的编程语言。比如,一个立方体的描述文本是:Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一种描述语言标准,规定了用来描述三维场景的文本描述语言。远程传输是指用

户浏览VRML描述的虚拟场景时,需要通过Intemet将描述场景的文本传送到本地。一般来说,文本描述是嵌在WEB页面中,在浏览器请求相应页面时与页面描述文本一起传送本地。本地计算生成是指描述虚拟场景的数据传送到本地后,浏览器对它进行解释计算,动态地生成虚拟场景。比如,描述球形的文本,浏览器会在屏幕上绘制一个立体的球形。概括地说,就是用文本信息描述三维场景.在Intemet网上传输,在本地机上由VRML的浏览器解释生成三维场景.解释生成的标准规范即是VRML规范。

VRML文件主要包括四个主要成分:VRML文件头、原型、造型节点、脚本和路由。在这四个要素中.医学论文只有文件头部分是必须的,它用来告诉浏览器该文件符合的规范标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型。一旦成功地定义了原型,它就可以在VRML文件的其他地方随意使用。造型节点是VRML中的基本建造模块.它构成了VRML文件的主体部分,正是由于造型节点定义而产生了虚拟的VRML空间。脚本可以看作是一个节点的外壳,它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身没有任何动作.然而你可以通过程序脚本来赋予你脚本节点的动作。程序脚本实际上是一种简化了的应用程序,一个典型的脚本是由Java或JavaScript编程语言写成的程序。路由是一种文本描述的消息.一旦在两个节点之间创建了一个路由.第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点,这样的消息被称为事件。VRML还可以包含下列条目:注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。

设计VRML虚拟场景时。最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本,它类似于程序设计,这种方法简单方便.但不是很直观.对设计者的空间想象能力要求也较高,设计的效率不高。现在有很多的可视化的VRML设计工具,如CosmoWorld和WebWorld等.这些工具将VRML的标准节点都做成可视的组件,用户设计时,只需要将这些组件组全自己需要的虚拟场景就可以了.而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后,系统自动将这些可视的虚拟场景生成标准的VRML描述文本,这样,这些文本传送到用户的浏览器后.便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。

VRML使得Intemet的平面世界出现了三维场景。它的问世在世界上引起了极大的反响.得到众多的软硬件厂商的支持,成为了Intemet上最有发展前景的新兴技术。VRML在各方面都展现出了强大的应用可能性。蕴藏了无限生机。在教育领域的WEB站点中,它可广泛用于学习情景创设上,以增加学习内容的形象性和趣味性。例如:创建网上三维图书馆,它的好处就在于书籍归类整理更接近真实并将高于真实,汇编或查阅时书籍只需要鼠标轻轻地点击对应的虚拟图书。另外,使用VRML做模拟训练是一种可行性极高的措施,它不仅可以减少某些情况下现实空间中操作的难度和危险.

更为重要的是它可以使训练造价得到大幅度降低,这样就使得在教育方面的应用成为可能。由于这种模拟系统具有高度的真实性,所以并不会因为没有真实系统介入而造成较差的训练效果。现在虚拟校园、虚拟考场也已经陆续地出现在网络中,这些新兴的教育形式必将因其优越的一面而在未来教育领域中占有一席之地。

2 虚拟现实技术在计算机专业教育中的应用

2.1 虚拟现实技术在辅助课堂教学中的应用

众所周知,计算机课程实践性很强,在书本上体现难免会给人们的理解带来困难。利用虚拟现实技术制作的课件能够很好地解决这一问题。例如,在计算机基础课程中介绍计算机中各个组件的结构和讲解计算机组装的过程时,书本的文字难以让学习者了解组件结构和组装的过程。利用虚拟现实技术可以将文字、声音、图片、动画等几种媒体表现形式有机地结合,设计出生动活泼的界面。制作出一些三维的、交式的、具有沉浸感的内容,满足学习者从各个角度观察和学习,仿佛身临其境,更好地理解学习的内容。

制作VRML课件的基本思路是:

(1)制作一系列空间形体的三维造型和动画.并且为这些造型指定所需要的颜色、大小等。

(2)引入VRML的相关节点,建立虚拟运动空间。实现课件多媒体功能。

(3)优化VRML场景,即在构建场景的过程中,利用VRML提供的高级造型技术适当优化程序。

(4)VRML文件的输出,将已创建的空间场景输出为.wrl形式的文件。

例如,设计VRML课件来实现网上虚拟计算机组件结构和组装的辅助教学。

首先,在介绍计算机组件选择知识同时。可以在网上从各个角度来观察VRML制作的计算机组件的造型.增强感性认识,并使学习者对怎样组装计算机有个初步的了解。利用VRML的造型设计和VRML Script的动画链接.虚拟出组装计算机过程中所需的主要硬件,再通过把VRML文件嵌入到网页的方法,使学习者既能在网页中看到二维不同型号硬件的图片和一些描述硬件的文字.又能看到三维的虚拟制作出来的硬件模型。这样使学习者能真切地、直观地感受到二维和三维的不同.感受到虚拟世界的美妙。然后,通过文字和图片向学习者介绍如何将各计算机组件组装到一起。接着,通过VRML的动画节点控制和VRML Script的结合。制作出安装、注释和视点切换的效果,然后按照六个安装步骤:第一,机箱、主板的安装;第二,风扇、内存的安装;第三,光驱、软驱、硬盘的安装;第四,声卡、显卡的安装;第五,电源的安装;

第六。显示器、键盘、鼠标的安装,组合完成整个在虚拟三维世界中组装计算机的过程。

在学习的过程中,只要点击相应的按钮,就可以按相应的步骤进行安装。拖动鼠标或按钮可以随意地移动计算机组件到指定的位置进行安装。在安装完光驱和软驱后,点击光驱的开、关键,光盘托会自动拖出和送入,点击软驱的按钮,

软盘会自动取出.使学习者能动态地观看到效果。有一种身临其境的感觉来完成学习的过程。

通过VRML Script语言的链接。制作出生动有趣的动画效果和逼真的声音效果。例如.当你点击软驱上的按钮,会发出声音并弹出一张软盘;当你点击光驱按钮时,盘盒会自动地弹缩并发出逼真的声音。为了方便学习。还可以实现注释信息,当学习者的鼠标碰到硬件设备时。在对象的旁边会出现一个注释信息,说明该对象名称。

又如,在《数据结构》课程中,对于常用的数据结构的算法思想.由于其抽象程度高。使得学生很难理解。我们也可以通过虚拟技术将其制作成课件进行教学。将抽象的算法过程以浅显易懂、形象直观的形式展现出来。例如,递归算法是学生比较难理解的,因为其算法是靠隐形调用堆栈来实现,而通过虚拟技术可以将堆栈内部情况的变化动态、直观、形象地表现出来,这样学生就很容易理解。同样在讲解树和图的遍历时,可以从可视化的角度观察遍历的顺序。二叉树与树的概念的区别、Hanoi塔等问题都可以直观地表现。方便教师的教学和学生的理解。

总之,通过制作课件来辅助课堂的教学,能为学习者提供生动、逼真的感性学习材料,使抽象的学习直观化、形象化,帮助学习者解决学习中的重点和难点,提高学习者的积极性。

2.2 虚拟现实技术在计算机实验中的应用

由虚拟现实技术生成的适用于进行虚拟实验的实验系统,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象。以及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实再现。也可以是虚拟构想的实验室。 例如,在城域网和广域网的网络建设过程中,不必真正把网络构建起来就可以亲身体验,犹如进行现场的操作。在数字电路的课程实验中,可以通过虚拟的电路器件来达到电路设计的目的,而没有购买器件问题所带来的麻烦。在电子商务课程实验中,可以虚拟商务环境,让学生进入这个虚拟环境。身临其境地体验现场交易的气氛和参与交易的过程。计算机操作系统的安装是比较基础但又是难做好的一个实验。由于在计算机上安装新的操作系统不可避免地会对原有的操作系统产生影响。

使用虚拟计算机来进行操作系统的安装试验就十分的方便了。工作总结使用虚拟机的软件VMware可以创建与真实计算机一模一样的虚拟机。创建的虚拟机有自己的CPU、内存、硬盘、光驱,在这个虚拟机上,可以安装Windows、Linux等真实的操作系统以及各种应用程序。通过在虚拟的操作系统环境中进行操作,熟悉操作和新技术,达到事半功倍的效果。VMware只是一个软件。可以帮助你在一个操作系统的环境下安装另一个操作系统,而不会对当前的操作系统产生影响。

虚拟现实技术还可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟.通过虚拟系统便可以直接地观察到这一假设所产生的结果或效果。利用虚拟技术。学生还可以进行网络设备设计、电路设计等方面的学习探索,设计出新型的网络设备和电子器件.从而激发学生的创造性思维,培养学生的创造能力。

通过虚拟的实验室进行实验,既可以缩短实验的时间,又可以获得直观、真实的效果,还能对那些不可见的结构原理和不可重组的精密设备进行仿真实训,避免真实实验操作带来的各种危险。并且,虚拟实验具有先进性和共享性,易扩充.易于改变教学项目,减少设备投入经费,使教学内容在虚拟的环境中不断更新.使实验实践及时跟上技术的发展。但是在采用虚拟实验进行教学的过程中,并不能完全代替真实实验。虚拟实验是虚拟的实验,缺少“实物感”,正如在网上看书与拿真实的书看时,会觉得真实的书更实在。在网络实验中,用到的网络设备像路由器、交换机等种类、型号都很多,在虚拟实验中.学生很难见到这些设备,如果在真正的实践中可能会无从下手。因此,在具体实施中,应该虚实进行结合。有目的地安排一些实验在真实环境中操作,这样,他们会对实验的设备有亲身的体会,更能加深实验的印象,提高实验的效果。

3 结束语

虚拟现实技术在计算机教育领域发展的潜力是巨大的,只有亲身去经历、亲身去体验去感受,比空洞抽象的说教更具说服力,主动地去交互与被动地观看有质的不同。虚拟现实技术能形象、生动、逼真地表现教学内容,有效地营造一个发展的教学环境。提高学生掌握知识和技能的效率和积极性,达到优化教学过程、提高教学质量的目的,从而解决传统教学方式无法解决的问题。随着计算机网络技术的飞速发展,基于WEB的虚拟现实远程教育具有广泛的应用前景,必将成为21世纪教育的主流。

参考文献:

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[2]余胜泉,车皓阳,姚顾波.教育中的虚拟现实[J].现代教育技术研究所.2O00.

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[6]祝智庭.现代教育技术[M].北京:教育科学出版社,2004.

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[8]宣翠仙.虚拟现实技术及其在教育中的应用[J].浙江树人学报,2004,(2).

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[10]阳化冰,刘忠丽.虚拟现实构造语言VRML[M].北京:北京航空航天大学出版社,2O00.

[11]金杰.远程教育中虚拟实验与虚拟仪器及技术的运用与前景[J].电脑与技术,2005.

篇6

关键词：TPACK；信息技术教学论；教学设计

中图分类号：G434

文献标志码：A

文章编号：1673-8454（2012）24-0012-06

一、引言

社会的信息化发展，改变了我们生存的社会环境。信息技术已深入到社会的各个领域，对教育、生活、工作产生着深刻的影响。未来学生生活在信息化社会环境中，将面临的是知识爆炸的社会，要学会生存，必须以一种新的人机结合的思维方式来认知世界，信息技术作为认知工具，将扩展人的感觉频谱，使人脑与外脑（智能工具）合二为一。人大附中西山分校的校长舒大军曾说“今天的教育和老师不生活在未来，未来的学生将生活在过去。”[1]面对未来学生，作为未来教师的师范生该如何培养？这是教育信息化背景下教师教育的重要课题，也是高师院校职前教师教育面临的挑战。

2010年7月颁布的《我国国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的第十九章“加快教育信息化进程”中清楚地阐明信息技术对教育发展具有革命性的影响，必须予以高度重视，同时把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前布署教育信息网络。强调要加强优质教育资源开发与应用，强化信息技术应用，提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。要使技术与教育整合，教师是关键因素，教师必须具备整合技术的学科教学知识。整合技术的学科教学知识（TPACK）是近年来国外（尤其是美国）对“信息技术与课程整合”途径与方法研究的最新发展，强调教师是课堂教学设计者、实施者，教学过程的引导者、监控者。TPACK整合模式坚持Blended　Learning为标志的教育思想，兼取“传递—接受”和“自主—探究”二者之所长，形成了强调“有意义的传递和教师主导下的自主探究相结合”的教与学教学活动的新教学理念[2]。

我校是一所培养合格中小学教师的高等师范院校，计算机专业的师范生都开设了信息技术教学论的课程，这门课程是该专业师范生必修的学科教学知识学习课程，主要是培养从事中小学信息技术教学的教师。计算机专业的学生，通过学科专业课程的学习，已具备了一定的技术素养，形成了一定信息技术能力，在信息技术教学论课程教学中我们在TPACK整合模式启发下进行了教学改革尝试，以期探索提升师范生TPACK水平的有效途径。

二、TPACK的内涵与特征

密歇根州立大学的Punya　Mishra和Matthew　J.Koehler，从教师知识的角度出发，对技术与教学整合进行了研究，提出了将技术整合到教师专业知识之内的新框架——整合技术的学科教学知识（TPACK）。TPACK框架如图l所示，包含三个核心知识元素：学科内容CK（Content　Knowledge）、教学法PK（Pedagogical　Knowledge），技术TK（Technological　Knowledge），该框架建立在Shulman的学科教学知识（PCK）基础之上，增加了技术元素（包括了传统技术和数字技术），在技术使用时注重学科内容和教学法的角色，以及考虑技术对它们产生的反作用，同时强调了三个核心元素的平等性和统一性，克服了以往把技术作为孤立、外在的中立元素来思考整合技术的教学的局限。Punya　Mishra和Matthew　J.Koehler强调教学过程中关注三个核心元素交互形成的新知识形态，即图1中的学科教学法知识PCK（Pedagogical　Content　Knowledge）、整合技术的学科内容知识TCK（Technological　Content　Knowledge）、技术教学知识TPK（Technological　Pedagogical　Knowledge）、技术教学内容知识TPACK（Technological　Pedagogical　Content　Knowledge），还有知识应用的情境脉络Contexts。[3]　Mishra和Koehler认为，TPACK是在具体学科内容的教学策略以及具体主题之表征的情境脉络中，技术、教学法、学科内容三者之间交互的知识，它需要教师具备对使用技术表征概念的认识；具备以建构主义的方式使用技术教授内容的教学技术；需要知道什么使概念难学或易学，而又如何借助技术调整学生面对的问题；需要知道学生已有的知识和认识论，以及如何使用技术在已有知识的基础上发展新的认识论或者强化已有的认识论。[4]

TPACK作为一种独特的教师知识，具备以下特征：[2][4][5]

第一，TPACK是教师应当具备且必须具备的全新知识，具有实践性和动态发展性。它强调教师必须积极参与信息化教学改革，亲自参与设计技术解决教学问题的过程，教师是课堂教学过程的设计者、实施者、监控者。教师经过不断学习与反思，随着信息化教学实践经验的丰富和对自己及他人实践的系统化总结，就会获得并持续增长TPACK新知识。

第二，TPACK是学科内容知识、教学法知识、技术知识、关于学习者的知识和关于学习情境的知识的融合体，不是这几种知识的简单组合，具有知识融合性。TPACK中技术与教学是合二为一的整体，一旦把技术剥离出来，教学质量会受到损害。对TPACK的学习、应用，不能只强调技术，而是更多关注信息化环境下应具有的教学信念、知识观、教学观、教与学的理论方法。

第三，TPACK具有境脉性，是一种“结构不良”（ILL-Structured）知识，不仅包含具体的教学情境知识，而且不能脱离具体情景而孤立地被应用。TPACK要解决的问题属于“劣性问题”（Wicked　Problem）。劣性问题的解决方案只能依赖教师的认知灵活性在学科内容知识、教学法知识、技术知识的结合与交叉中去解决。

由TPACK的内涵和特征可知，这种信息化教育系统下教师应该具备的知识形态所依托的学习理论不同于传统良构知识的学习理论，学习过程中应以学习者为中心，学习者在实践中自主建构理论与实践的桥梁，感知、领悟和发展TPACK复杂知识。教师作为教学活动设计者，在课堂上起主导作用，同时在教学中为学生进行信息化教学示范。

信息技术教学论作为教学论课程，应该给未来的信息技术教师提供进行中学信息技术教学的教学方法与教学决策依据，同时应该让学生在学习该课程时就能以本课程所提倡的学习方式进行学习，以期学生对所学知识有真正的感知和领悟。所以，如何结合专业特点发展师范生们的TPACK知识形态，是我们进行信息技术教学论课程教学设计时考虑的核心问题。

三、TPACK视阈下信息技术教学论教学设计

根据教学设计理论，我们从学习者分析、课程内容、课程教学方法、课程学习评价几方面，以课程设计和实践设计为两条主线来对信息技术教学论的教学进行设计。在进行信息技术教学论课程教学改革尝试中，以课程设计和实践设计为两条主线来展开教学设计。

1.学习者分析

在我校，信息技术教学论是针对中小学信息技术课程教学设置的具体学科教学法，是计算机专业的师范生在大三后半学年开设的必修课程，主要是培养从事中小学信息技术教学的教师。计算机专业的师范生，具备了一定的技术素养和信息素养，而且已经能够运用信息技术工具来进行学习。

从TPACK知识形态来分析，计算机专业的师范生具备了一定技术知识（TK）和学科内容知识（CK），这两部分知识有许多重叠交叉。但在学习教学论课程之前，师范生对教学的认识，局限在多年的学生经历上，这种经历可以看作未来教师的“学徒观察”。师范生经过长期的“学徒观察”容易对教学产生单纯的理解，只看到教师的外部行为，而没有对行为的思考和对理论的理解建构。我们把这种受师范生各自成长历史影响而形成的教学知识加上引号（图2中学前初始状态所示的“PK”），用来代表教学论学习前形成的“前概念”或“先前信念”。

计算机专业师范生TPACK发展历程如图2所示，从下到上的箭头方向代表TPACK各要素和综合知识形态的发展方向，粗黑色波折箭头线表示IT-TPACK从无到有的发展过程，①②③④⑤分别代表对TPACK的认知、理解、探索、应用和提升阶段。①认知：师范生认识到将技术和教学内容相结合的可行性和必要性，但还不了解如何将技术和教学有效整合；②理解：师范生能够理解适当使用技术的原则和方法，对技术与教学有效整合有了理性的认识；③探索：师范生参与教学活动设计，探索如何在教与学中使用适当的技术，并在模拟教学中开始探索实践TPACK知识；④应用：师范生积极地在真实的教学实习环境中实践并发展自己的TPACK知识；⑤提升：师范生具有一定的对TPACK教学进行分析和评价的能力。

根据TPACK要素在学习教学论前的初始状态可以看到IT-TK与IT-CK内容大部分是重叠的，但这部分内容是师范生学习形成的大学成人知识结构，还需要进行知识转换以适应基础教育的教学内容。另外，PK知识相对缺乏，几乎没有与其它要素有融合部分。通过信息技术教学论的理论学习过程、课程设计实践和学生在真实教学情境中的实践，师范生应逐步学会对一般教学法、学科内容、学生特征和学习情境等知识的综合理解和具备一定的教学理论与实践结合的经验，最终将建构一定的IT-TPACK知识，可以直接胜任一定的教学工作。

2.信息技术教学论课程内容设计

信息技术教学论的课程目标是培养中小学信息技术教师，课程内容必须围绕培养目标，遵循教与学基本原理来设计，从单一的总结性理论阐述扩充为具有丰富案例支撑的技能体系与方法体系，注意将IT-TK学习渗透于课程内容的学习任务中，逐步使师范生形成TPACK各种要素动态融合的知识。

课程内容主要包括对信息技术学科的认识和理论基础、信息技术基础教育课程标准、基础教育课程教材分析方法、基础教育课程教学方法、基础教育课程教学方案设计等几大部分，如图3所示。“对学科的认识和理论基础”的学习是基础知识学习，师范生应该了解学科的背景知识，学科产生的信息时代对人的信息素养的要求，国内外学科发展状况和趋势。师范生应从信息技术课程价值和新课程教学理念出发，认识到课程的知识价值——人的生存意义；认识到课程的能力价值——人的发展意义；认识到课程的和谐价值——人的全面发展意义。引导师范生从信息社会的文化变革中，感悟到信息技术课程所承载的信息文化教育意义、文化传承的载体意义、信息伦理道德建设意义，[6]进而激发师范生对信息技术教师职业的热爱和从业的激情，修正对学科的模糊或错误认识。教与学理论学习将为师范生在后期学习中提供理论依据，学习内容包括多元智能理论、行为主义教学设计理论、认知主义教学设计理论、建构主义教学设计理论等。

中小学信息技术教师教学以信息技术基础教育课程标准为准绳来开展各项教学工作。计算机专业师范生应熟悉课程标准并关注标准的发展，要熟悉基础教育阶段信息技术的课程目标、课程开设要求、课程内容整体知识框架，不同学段对课程的不同目标要求及不同学段间如何衔接等内容。基础教育阶段信息技术课程的总目标是培养和提升学生的信息素养。信息素养的培养是一个持续提升的过程。在不同学段，学生学习信息技术的内容各不相同，在信息素养的培养水平上各有侧重。[7]　信息技术课程设计的目标体系由“知识与技能、过程与方法、情感态度价值观”三维构成。知识与技能代表了学习的知识内容，过程与方法代表了学习知识的认知过程，情感态度与价值观代表了学习知识的动力机制。三维目标反映知识不同方面，相互作用，共同构成整体学习目标。信息素养在课程目标的不同维度均有体现。[7]　师范生应掌握从整体知识观角度去理解“知识与技能、过程与方法、情感态度价值观”三维目标，掌握从三维目标角度去分析课程目标的方法及从“科学——技术——社会”（science-technology-society，STS）角度来分析信息技术课程知识结构。

教材分析能力是师范生必须具备的基本能力，主要是让师范生学会教材分析方法、学科知识向教学内容知识的转换方法，重点在于根据多元智能理论对知识进行多元化的表征以适应不同教学对象的需要。根据基础教育课程标准，分小学、初中、高中学段选取当地学校使用的教材分析，明确教学目标、内容知识点、难点、重点等。聘请优秀教师作教材分析的示范，并指导师范生具体进行教材分析。

信息技术课程教学方法是让师范生对本学科教学方法进行较全面的认识。这些方法是在对传统和现代教学方法合理扬弃的基础上，联系学科教学实际总结出来的，包括讲授法、讨论法、任务驱动教学法、WebQuest教学法、基于问题的学习、范例教学法、计算机游戏教学法等。每种方法的学习都有不同学段的案例分析。[8]

教学方案设计是让师范生学习课程教学设计。根据教学设计原理，师范生结合前期学习的教与学理论、教学方法和教材分析方法以及教材分析成果进行教学设计，学会编写教案和学案。

信息技术的课堂教学技能是教师能力的一个重要部分，是教师专业化的标志。我们把教学技能理解为教师在具体教学情境中表现出来的一系列操作步骤，是具体的教学行为方式，是教师创设适当和适合的教育情境的复杂技能，是一种灵活、开放、具有创造性的高级技能。从当前教育研究领域公认的教学技能中选取提炼出9种课堂教学技能，即课堂导入技能、提问技能、讲解技能、演示技能、活动变化技能、课堂组织调控技能、反馈强化技能、板书技能、结束技能。[9]另外，教学媒体的运用也是教师的教学技能，我们把该技能渗透在教学各个环节中去学习，有意识地放在教学情境中去实际演练，没有单独列出。

3.信息技术教学论课程教学方法

教学方法围绕教学目标和课程内容来设计，从单一的传统讲授转变为多样的信息化教学方法。信息化教学方法是根据课程内容的特点而灵活选取的并设计有相应的实践活动。教学主要采用传统课堂与E-learning相结合的混合学习模式。为支撑教学方法的运用，教学环境从传统的普通教室改变为多媒体可无线上网教室或多媒体网络教室，课堂教学技能学习设在多媒体微格教室。师范生每4到5人组成一个协作学习小组，每组基本保证至少一台笔记本电脑，可进行网上学习，如进入学习网站获取学习资源，上传作业、与教师同步或异步交流等。

课程首先学习的内容是“对学科的认识和教与学理论基础”，主要运用讲授法、讨论法、案例分析法及自主学习等教学法，通过视频、典型案例让师范生感悟信息技术教师的职业素养和教育责任，领悟教与学的基本理论。师范生的实践活动有：师范生注册进入信息技术教学论学习网站，以学号姓名建立电子学档，用来记录、组织和管理平时的学习及成果；建立学习协作小组，每组要设计本组的LOGO和特色名称，制作演示文稿介绍本组及组员特点，在课堂上要作介绍演讲；每位师范生以教育叙事方式描述对信息技术教师职业的认识和愿景、自己学生经历中有深刻印象的教学事件，并发到网上交流空间；每位师范生都必须写对教与学理论的学习心得，叙写自己学生经历中对应于教学理论的课堂教学事件，并以协作小组为单位交流，形成学习报告或学习概念图，记录进学习档案。

第二部分内容是对“信息技术基础教育课程标准”的学习，目的是让计算机专业师范生熟悉基础教育阶段信息技术的课程理念、课程目标、课程开设要求、课程整体知识结构。教师提供有关课程标准的学习资源及中小学信息技术教学研究网站。师范生主要通过协作探究方式学习，首先阅读课程标准，找出其中理解的关键词，对关键词的选定与理解要进行小组讨论交流、全班协商，形成信息技术课程关键词表；然后根据教师设计的学习专题进行分任务学习，例如从教学三维目标出发分析知识模块，写出教学目标与内容的双向细目表，各小组选取一个学段一个模块进行，并在全班展示学习成果。

基础教育教材分析方法、教学方法、教学方案设计、课堂教学技能等内容实践性很强，我们在教学过程中注重合理利用文本、光盘、网络精品课程等各种资源，注重校内学习、演练与校外实习基地见习、教育实践相结合，让学生“做中学”，亲身体验教材分析方法、教学方法、教学方案设计、课堂教学技能的运用，让学生在“实践——反思——再实践——再反思”的学习过程中不断积累TPACK，提高信息化教学能力。第一阶段，根据小学、初中、高中不同学段，参考当地中小学使用教材选取一套教材内容作为信息技术教材内容，指导师范生进行教材分析，教学方法和教学方案设计，积累和建构自己的TPACK知识，从个人、小组、全班不同层次来交流反思TPACK知识结构学习过程，每人都要形成TPACK学习电子档案。伴随认知、实践过程出现的问题，汇集成学习问题集记录在学习问题档案里，问题可通过师范生协作学习、通过混合学习方式相互交流来解决，解决方案也记录进学习问题档案里。第二阶段，聘请优秀中小学教师作课堂示范，示范内容包括对教材的分析、教学方法的研讨、教学方案设计、课堂教学技能运用技巧等；组织师范生分批进入当地中小学实验基地进行观摩听课；组织师范生对比反思专家教师与自己在课堂教学技能、教学方法、教材处理等各方面的不同，建构TPACK知识学习的提升档案。第三阶段，师范生要在信息化微格教室进行模拟课堂教学训练，课堂教学过程有录像，可用来进行自我评价，同伴评价，教师评价和交流，不断促进学生改进自己的教学。另外，计算机专业师范生还将有半年时间在中小学教学实践，他们将以真正的教师身份参与所在学校的教学工作，全程体验和实践教学过程，这将进一步提升师范生的教学能力。

4.信息技术教学论课程学习评价

评价是为了更好地改进学习与教学。对信息技术教学论课程的学习评价从评价主体单一的总结性考试评价改进为评价主体多元化、过程性学习评价和总结性考评相结合的综合评价体系。

以往的信息技术教学论期末笔试注重理论知识的学习测试，学生考前死记硬背理论，考后能回忆的知识所剩无几，不利于学生在平时对理论知识的认真学习。鉴于这种情况，我们在笔试中加入主观分析和理论应用的题目，如给出一节基础教育信息技术课的原始教材内容，让学生根据课程标准进行教材分析，写出这节内容的教学活动与学生活动的设计并阐明设计的教与学理论依据。这样，将客观题和主观题结合起来，不让学生的学习停留在概念原理的记忆上，而注重对其灵活运用。

过程性评价是教改中探索的一个重点。过程性评价在整个课程学习过程中应起到引导、督促、指导的作用。引导学习者形成正确的学习方法和良好的习惯；督促和激励学习者按照要求完成学业。同时，借助计算机技术进行评价数据处理的方法，也给师范生起到示范作用，让他们学会过程性评价的运用。课程学习之初就建立了学生学习档案，包括纸质档案和电子档案。纸质档案放有学生手工制作的教具、教学绘画等学习作品，电子档案中汇集学习活动的各种数字化成果及对这些成果的评价，评价主体有学生本人、学习同伴、中小学教师、大学教学论教师等。课程学习中每次学习活动都有具体的要求任务，学生完成的时间、完成的情况、完成的作品等都将记录进学习档案。每次学习活动结束时，学生需要填写一份TPACK量表，并得到一个综合评价分，到课程结束时，我们将这些分数进行加权处理，获得一个过程性评价综合成绩。

另外，信息技术课堂教学技能测评，我们采用的办法是让每位学生先准备三份教案和学案；然后聘请基础教育一线优秀教师作评委，当场抽取一份教案和学案，学生依据抽取的教案和学案进行20分钟课堂教学，一线教师进行现场打分，取平均分作为最终成绩。

我们本着重视学生学习过程和学生实践能力的原则，整个信息技术教学论课程学业成绩按照下列公式计算：信息技术教学论成绩＝（过程性评价综合成绩×60%+期末考试成绩×40%）×70%＋课堂教学技能测评成绩×30%。这个公式的合理性还有待我们继续在教学中改进。

结束语

学界对学科教学知识的研究大致经历了三个阶段，第一阶段以20世纪80年代教师知识的专业化转向为特征，第二阶段以20世纪90年代学科教学知识的动态提升为特征，第三阶段以20世纪末至今的多元化、学科化研究为特征。[10]　TPACK的核心是学科教学知识，当技术被广泛接受而逐步淡出为一种背景时，TPACK也将变成PCK。高校计算机专业师范生信息技术教学论课程的教学改革，是一门课程改革，但触动了教学系统的各个环节。教师和学生各自工作和学习方式的信息化，教学资源从纸质文本教材演变为以文本、光盘和网络课件为资源的信息化立体教材；教学内容从抽象的理论阐述扩充为具有丰富案例支撑的实践技能与方法体系；教学方法从单一传统讲授转变为现代教与学理念指导下的多样的信息化教学方法；教学环境转变为现代信息技术装备的信息化教学环境；教学评价从单一的终结性评价变为过程性学习档案和终结性考评相结合、评价主体多元化的综合评价体系。这些需要教学团队持续的共同努力和学校信息化建设的大力支持。我们期望通过探索计算机专业师范生TPACK发展的有效途径，为未来教师培养提供新的参考思路。

参考文献：

[1]余胜泉.技术革新教育.2010年10月教育技术国际研讨会上的发言.

[2]何克抗.TPACK——美国“信息技术与课程整合”途径与方法研究的新发展（下）[J].电化教育研究，2012，（6）：50-56.

[3]詹艺.培养师范生“整合技术的学科教学知识”（TPACK）的研究[D].华东师范大学2011年硕士论文：8-16.

[4]焦建利，钟洪蕊.技术—教学法—内容知识（TPACK）研究议题及其进展[J].远程教育杂志，2010，（1）：9-45.

[5]陈静.整合技术的学科教学法知识视阈下师范生的教育技术能力培养[J].电化教育研究，2009，（6）：29-32．

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[7]中国教育技术协会信息技术教育专业委员.基础教育信息技术课程标准[S].

[8]李艺，李冬梅.信息技术教学方法：继承与创新[M].北京：高等教育出版社，2003.9.

篇7

关键词:C程序设计;实验教学;问题求解

中图分类号:G642 文献标识码:A

1引言

“程序设计基础”是高校计算机专业重要的专业基础课,是一门理论与实验同步教学的课程。其中,实验在整个程序设计教学中起着非常重要的作用,学生只有通过上机实验,亲自动手设计、编写程序,才能真正掌握程序的逻辑设计及语言的基本规则,加深对理论知识的巩固、锻炼程序设计的逻辑思维,提高软件开发能力。

传统的程序设计实验教学是以教师传授为中心,教师在教学过程中的占主导作用,学生往往是被动的参与者,并不起主体作用。大多数学生都认为程序设计艰涩难懂、学难致用,程序设计常常处于一种机械、被动的状态,设计水平徘徊不前,更有甚者,做完实验还不知道为什么要做这个实验,“难学”、“难教”成为师生的共识。如何有效地开展程序设计实验教学,探讨实验教学的新思想、新方法,成为程序设计实验教学改革中亟待解决的问题。

作者在多年程序设计实验教学的基础上,引入以问题求解为中心的实验教学方法。该方法顺应学生的认知规律,注重学生的主体性,教师在其中主要起“导”的作用,引导学生从问题着手,启发学生分析问题,进而解决问

题。这样不仅能培养学生的学习兴趣,还能提高学生的实际编程能力,成为真正的问题解决者。

2问题求解法简述

问题是学生学习的引导者,是最好的老师,没有问题便没有深入。今天的大学生所面对的是一个高度发展、变化迅速的信息时代,他们每一个人时刻面临着各种各样的问题,解决问题将是他们生活的重要组成部分,问题解决能力也无疑成为他们的生活是否成功的关键因素。而程序设计也正是以解决问题为根本目的。

以问题求解为中心的实验教学模式从问题入手,启发学生思考、分析问题,引导学生在问题解决中构造算法,进而掌握相关的概念、语法、功能及应用,真正达到实验教学目的。以问题求解为中心的实验教学模式可分为以下步骤。

(1) 问题引入:通过问题来展开教学,创设问题解决的情境,引导学生思考程序需求,对需求有个清晰的了解,找到根本问题所在。

(2) 分析问题:分析题意,弄清要解决什么样的问题,即程序要实现什么样的功能。具体为确定问题的输入(要处理的数据)、问题的输出(希望的结果)、以及解决方案的附加需求或约束条件;同时,规划好存储结构,即如何存放数据和中间结果,确定要使用的变量、函数等,并把简单情况描述出来。本阶段还应同时列出问题的变量及其相互关系,这些关系也可用公式的形式来表示。

(3) 算法设计:设计算法来解决问题,按照结构化的思想,先粗后细,逐步画出求解问题的N-S流程图。具体可采用自顶向下的方法将问题描述成几个子问题或子功能,然后再根据具体情况将子问题进一步细化、逐步深入,直到所有子问题或子功能都能用语句描述为止,通过解决每一子问题最终解决原始问题。

值得一提的是,在此阶段,教师不光要引导学生解决问题,还应鼓励学生寻求不同的解法,使一题多解,积极尝试新的方法,拓宽逻辑编程思路,并在此基础上分析最简捷解法(考虑经济性、复杂度等),引导学生对算法进行优化。

(4) 算法实现:编写程序,用具体的语言将算法的每一步转换成一个或多个语句。根据N-S流程图,用程序设计语言编写程序,实现算法。此阶段要注意准确表达与语言逻辑,为了使编写的程序正确,编写程序时必须要遵循该程序设计语言的基本规范和表达逻辑,恪守程序语句和函数等的书写格式,比如函数头的格式、字母的大小写、标点符号放置、花括号的使用等。同时,避免语言表达的二义性和非语法错误,学生在编制程序的过程中会出现各种错误,对于语法错误,不难依靠编译工具或解释工具给出的错误信息进行修改,但是要纠正非语法性错误,就不那么容易了,比如有效数字限制、数字溢出、隐含条件的限制引起的调用或循环次数有异问题等等。因此在程序编写阶段,指导学生不光要掌握基本语法,还得研究非语法性错误的出错特征,提高编制程序质量及运行结果和效率。

(5) 编译调试:在编写好源程序的前提下,接着要测试程序是否能够实现算法设计的目的,所以必须调试程序。程序调试是当程序发生错误时,分析错误并改正错误,作为程序写作的最后一个环节,它不仅是保证程序开发质量的重要手段,也是实验教学的重要环节。此阶段不光是为了“验证程序的正确性”,还要掌握分析、解决不同的错误及异常,进而掌握编程的方法与技巧,提高分析问题和解决问题的能力。一般程序错误有以下几种。

语法错误:当代码中违反了一条或多条C语法规则时出现,可在编译阶段检出。如缺分号、未声明变量、或书法遗漏等。

运行时错误:在程序执行阶段被检测并显示出来。如非法num/0,此时会停止程序执行,并显示诊断消息,指出在哪一行检测到了运行错误。

未检测到的错误:许多错误执行可能并不会阻止程序完成运行,而仅仅是得出不正确的结果。因此,预先知道一些不正确的结果并去检查实际的输出是否正确是很重要的。如scanf函数在对格式参数%d和%c的处理上有所不同,前者会忽略输入的空白和回车,而后者则不会忽略。

逻辑错误:当程序遵循了一个有缺陷的算法时会发生。逻辑错误不会导致运行错误,而且不会显示错误消息,所以该种错误比较难以检测到。只能采用程序调试功能中的断点设置和单步调试相结合,进行“分段检查”,实时检测有关变量的变化情况,逐段往下查,直到找到在某一段中代码不对为止。

(6) 测试:在调试成功的基础上,需要测试所编写程序是否按预期方式完成任务。此阶段不能只根据一次测试就确定,应使用不同的数据集合来多次运行程序,从而确保该程序在算法所提供的所有情况下都正常工作并得到正确结果。

3案例分析

下面以程序设计基础课程实验教学中“选择结构程序设计”项目中的一个设计性实验为例,设计问题求解步骤。

(1) 问题引入:设计一实现公园售票功能的程序,具体要求:计算购票人应付金额,其中每张票零售价为20元,团体价为12元,一次购票超过20张(包含20张)时按团体票售出。

(2) 问题分析:通过对该问题的分析,明确了程序要求通过对输入票数的判断,确定票价是以团体价还是以零售价进行计算,进而利用计算公式求出应付金额,问题描述为:

程序变量:团体票价,零售票价,购票数量,应付金额

问题输入:购票数量

问题输出:应付金额

相关公式:应付金额=购票数量*团体票价(购票数量

应付金额=购票数量*零售票价 (购票数量

(3) 算法设计:根据问题分析结果,按照结构化的思想,画出求解问题的N-S流程,如图1所示。

(4) 算法实现:根据上述N-S图,算法代码编写如下:

#include ＜stdio.h＞

void main()

{ int price1,price2,num,total;

char c;

price1=20;

price2=12;

c='y';

while(c!='n')

{

printf("请输入购买票数:");

scanf("%d",&num);

if(num＞=20)

total=num*price2;

else total=num*price1;

printf("\n应付金额:%d",total);

printf("\n继续吗?(y/n)");

getchar();

scanf("%c",&c);

}

}

(5) 调试测试:在VC++ 6.0环境中编辑、编译、调试源程序,程序调通后进行数据测试,我们设定购票数20

和10分别测试结果,进行正确性验证。

4总结

在程序设计实验教学中,以问题求解来驱动教学可以更好地发挥学生的主体性,有效地培养了学生的学习兴趣,提高了学生分析问题、解决问题的能力,其优势是明显的,但也存在一些问题。由于教师主要是进行方法的引导,学生有更多时间自主学习,而学生的学习能力是不同的,因而在同一课堂内,全班同学所掌握的知识会有所不同,容易造成学生成绩两极分化和教学知识点的疏漏。这就需要教师在教学中加强课堂或阶段小结和知识点的交流或回顾,使学习能力差的同学或操作有疏漏的同学能通过教师的总结和回顾跟上教学进度,全面掌握知识点,达到教学目标,促进同步发展。

参考文献:

[1] Hanly,J.R.,Koffman,E.B..问题求解与程序设计C语言版[M]. 4版. 朱剑平,译.北京:清华大学出版社,2007.

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[4] 关忠仁. C 语言教学质量的思考与实践[J]. 计算机教育,2007(6):56-57.

[5] 张晓慧,乔成立,等.问题式教学法在综合性和设计性实验教学中的研究与实践[J]. 教育探索,2008(11):81-82.

The Application of Problem Solving Method in C Language Programming Experiment Teaching

HUA Guan-ping

(College of Information Science, Zhejiang Shuren University, Hangzhou 310015, China)