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基于MOOE的计算机专业实验教学平台的设计

发布时间:2019-07-09 10:33所属分类:计算机论文浏览:196次

  MOOE(massiveopenonlineexperiments,大规模开放式在线实验)实验教学模式产生的原因是MOOC教学模式不能满足高校计算机专业课程理论与实践相结合这一特点,计算机专业课必须有大量的实验操作,才能理解并运用所学理论知识。MOOE实验教学模式采用云计算、大数据等技术,打破了传统的实验室在时间、空间以及实验课程内容方面的限制,与MOOC一样实现计算机实验教学的新变革[1,2]。

基于MOOE的计算机专业实验教学平台的设计

  一、基于MOOE的实验教学平台的主要特点

 

  基于MOOE的實验教学平台的主要特点体现在三个方面:大规模、在线支持、开放性。

 

  1.大规模。基于MOOE的实验教学平台的“大规模”特点表现在:参与的学生数量大规模、应用范围的大规模、实验内容的大规模。如果说MOOC教学模式打破了大学的围墙,那么可以说,MOOE实验教学模式冲破了大学的实验室[2]。MOOE实验教学平台将实现学校之间、学校与社会之间的师资互动,让从前在传统实验室内的精品实验课程、重点实验项目、教学名师所拥有的资源成为新兴的网络教学的广泛资源,让企业专家、行业的业务精英及他们的实践经验成为新兴教学的补充[3]。

 

  2.在线支持。场地有限、学习者规模有限、实验学习时间有限、实验设计分享有限等[2]问题一直是困扰传统实验室教学发展的主要问题。基于MOOE的实验教学平台通过网络教学模式很好地解决了这个问题,使得使用者与学习者可以自由地、不受时间地点的限制随时参与实验设计、实验教学、实验学习。基于MOOE的实验教学平台的在线支持还体现在实验结果及时验证和师生随时交流讨论等方面[4]。

 

  3.开放性。基于MOOE的实验教学平台的开放性特点首先体现在无论是教师还是学生,只要有网络的访问权限,便可使用MOOE实验教学平台,即MOOE是一个完全开放的平台。同时,MOOE实验教学平台还是一个教学经验和成果积累与推广的开放性平台[1]。

 

  二、基于MOOE的计算机专业实验教学平台各功能模块的设计

 

  计算机专业的课程是理论与实践密切结合的课程,学生在学习过程中必须大量动手进行实践操作来验证理论知识,才能真正理解并掌握所学理论。针对这种实际情况,提出在实验教学过程中,使用基于MOOE的开放式在线实验教学平台学。通过此平台的使用,学生可以充分地利用排队、等车、休息等“碎片”时间进行自主学习和实验,教师也可以有更加灵活、充分的时间与学生进行更为有效的交流与互动,并且促进了实验教学模式的转变:学生由从前的被动学习变为主动学习,教师由原来的传授式变为点拨式、答疑式、引导式授课;学生由原来的单一学习与操作实验方式转变为多方式融合学习和实验实践方式。

 

  一个好的在线教学平台,完善的功能和新颖的内容是至关重要的。基于MOOE的计算机专业实验教学平台具备如下功能模块:课程资源学习模块、信息推送模块、个性化定制模块、教学问答模块、团队讨论模块、及时通信模块、成果提交模块、数据分析模块。下面逐一对技术方案进行介绍。

 

  1.通过信息推送模块,将与图形图像实验课程相关的MOOC资源、MOOE资源、参考文献、网站资源、论坛等资源及时发送,供学生根据自身的学习特点和知识水平自主学习;

 

  2.个性化定制模块,根据学生学习情况反馈,定制专业高效的个性化学习方案,不局限于整齐划一的进度,不局限于“教师教、学生听”的单一教学方法,让学生的个性获得最大的尊重和发展;

 

  3.教学问答和团队讨论模块,目的在于使得学生在实验学习过程中遇到的问题得以快速解决,并且可以分享解决问题的心得体会供同学们借鉴学习,使学生与教师、学生与学生之间的联系越发紧密;

 

  4.成果提交模块,主要用于学生将实验结果上传提交,简单方便,易于管理;

 

  5.数据分析模块,使教师可以及时获取反馈的数据,随时了解学生的学习情况,准确跟踪并督促学生的学习,同时,通过分析反馈的数据,与预定的实验教学目标比较,找出差距,进而制定措施,改进实验教学。

 

  其中课程资源学习模块是整个实验教学平台的核心部分,其又细化分为五个子模块,各个子模块的技术方案如下:①课程实验教学大纲和课程实验指导书两个子模块,通过简明扼要的文字及图片内容对课程及授课计划给予介绍,告知学生本实验课程的学习目的、要点及难点内容,让学生对课程有一个整体的认知;②基于重点难点介绍的微课视频子模块,教师需要上传已录制好的视频内容,可以是教室环境及硬件设备、软件环境的介绍,也可以是课程的演示文稿的内容,教学视频的目的在于帮助学生预习,学生可以反复、不限时间地点地观看。根据“注意力10分钟法则”,人们普遍对某一事物的专注力一般只能维持10分钟左右,若长时间浏览会造成阅读疲劳,因此每个微课视频应控制在10分钟以内[5];③演示与操作及知识点在线体验子模块,对于学生的课前自主预习起到重要的作用,是核心之核心,重点之重点。通过此子模块的使用,学生可以直观地学习到各种算法、各种变换所带来的直接效果,可以快速地对抽象的算法与概念在头脑中产生清晰明确的认识与理解,并且可以反复、多次地观看演示与操作。

 

  三、基于MOOE的实验教学平台取得的效果

 

  通过基于MOOE的实验教学平台的使用,将整个实验教学过程从时间上分成课外阶段和课内阶段,每个阶段从角色上分成教师活动和学生活动。

 

  在课外阶段,主要是课前阶段,首先教师要针对学生的特点,结合实验教学目的,设计实验教学内容指导书并制作成微课视频,同时设计重点知识点的在线体验环境。然后将实验指导书、微课视频和体验与测试材料传送给学生,回答学生问题,收集学生学习情况。根据与学生交互的过程,确定课内实验教学内容。对于学生来说,首先通过接收教师发送的实验教学指导书及微课视频,对课程的实验内容做全面的了解,清楚自主学习的目标。通过使用演示与操作、知识点在线体验模块,对实验原理进行验证学习并记录学习情况。同时,与同学和老师进行广泛交流,交流自主学习中遇到的问题及解决问题的心得体会。

 

  在课堂学习阶段,教师改变传统的“讲解实验内容及设备使用→指导学生熟悉设备及软件环境→学生进行实验(如果遇到问题向教师求助)”的实验授课模式,将学习的主要角色转换给学生,让学生在有限的课堂时间进行高效的实验操作,而不再只是机械地根据实验步骤去验证,教师也不用重复地解答学生遇到的普遍性的简单问题,可以进行更加深入的师生互动,学生可以有更加充足的时间进行综合性和创新性实验的操作。

 

  通过大规模在线开放式实验平台MOOE模式研制开发的计算机专业实验教学平台在实验教学当中的运行与推广,达到了如下实验教学效果:①学习可以不受时间、地点、人员的限制,学生真正实现“人人皆学、处处能学、时时可学”;②实验教学手段及内容新颖、全面;③多人、多组并行实验,互不干扰;④自主个性学习。真正实现以学生为学习主角,倡导个性化学习;⑤实时教学互动。既是教学与学习的平台,又是经验交流与互动的平台;⑥资源广泛。学生实现与教学名师、优秀资源、精品实验的近距离接触。教师亦实现教学创新与成果积累。

 

  四、总结

 

  实践表明,在计算机专业实验教学过程中推广使用基于MOOE的实验教学平台后,與传统的计算机教学环境相比较,MOOE实验平台可以为学生提供更广泛的自学条件,为学生的成长成才提供更良好的支持。学生对知识的学习积极性必将更高,对于知识的理解也必将更深刻。随着越来越多的MOOE实验教学平台的出现,计算机专业的实验室建设必将迎来一个全新的时代。

 

  作者:闫阳

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