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文檔簡介
1、 基于Sakai的算法設(shè)計(jì)與分析課程混合式教學(xué)研究 一、單一面授教學(xué)模式存在的問題校園信息化已經(jīng)得到了長足的發(fā)展,然而在我國普通高校教學(xué)實(shí)踐中,在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)還沒有得到充分有效的利用。根據(jù)多年的算法設(shè)計(jì)與分析課程教學(xué)經(jīng)驗(yàn),筆者發(fā)現(xiàn)使用單一面授教學(xué)存在一些不足之處: 教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間交互不夠; 課堂時(shí)間不足; 學(xué)生的自主性得不到充分發(fā)揮; 傳統(tǒng)的課堂講授給教學(xué)帶來了諸多不便,如資源共享、教學(xué)活動組織等等。鑒于以上問題,筆者提出課堂面授教學(xué)與基于虛擬學(xué)習(xí)空間的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)相結(jié)合的混合式教學(xué)、交流、評價(jià)的方式。綜合Marsch(2001)、Singh(2003)、Rossett(2003)以及陳
2、姿伶(2005)等人的觀點(diǎn),將混合式學(xué)習(xí)定義為在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與傳統(tǒng)面授學(xué)習(xí)相結(jié)合的教學(xué)。其目的在于提供多元的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)環(huán)境,彌補(bǔ)傳統(tǒng)單一模式授課的不足,充分發(fā)揮學(xué)習(xí)過程中教師的主導(dǎo)作用與學(xué)生的主體積極性1。二、基于sakai平臺的算法設(shè)計(jì)與分析課程混合式教學(xué)1.Sakai網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的漢化、定制與開發(fā)Sakai是由美國印第安納大學(xué)、密西根大學(xué)、斯坦福大學(xué)和麻省理工學(xué)院于2004年1月共同發(fā)起的一項(xiàng)開源CMS計(jì)劃,它支持OASIS、W3C、ISO等國際化標(biāo)準(zhǔn),SCORM、PESC等課程開發(fā)國際化標(biāo)準(zhǔn)以及IMS的全球?qū)W習(xí)標(biāo)準(zhǔn),是一套適用于高校的新一代網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。Sakai的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示,
3、它由兩部分組成:Sakai框架(SAF)和工具(Tool)。Sakai框架提供程序的界面表示服務(wù),完成與用戶之間的UI交互,同時(shí)為工具程序提供接口和服務(wù),來支撐工具程序的運(yùn)行;工具是在Sakai框架之上獨(dú)立運(yùn)行的應(yīng)用程序,主要用于完成CMS的各種功能,它由Java代碼編寫,用戶可以向Sakai框架中添加新的工具來滿足實(shí)際教學(xué)的需要,這也是Sakai不同于其他CMS系統(tǒng)的特點(diǎn)之一。Sakai的體系架構(gòu)特點(diǎn)決定了它能夠提供完善的課程管理工具, Sakai平臺提供了近80種工具,有效地將眾多類似軟件的功能進(jìn)行了整合,使應(yīng)用效果得到了較大提升。我們對Sakai源代碼進(jìn)行了漢化,并根據(jù)教學(xué)各環(huán)節(jié)的實(shí)際需
4、要,對三Sakai工具進(jìn)行了定制和二次開發(fā),本文中所用到的基于Sakai開發(fā)的虛擬學(xué)習(xí)空間,使用了教學(xué)大綱、答疑室、練習(xí)與測試、成績冊、日程、通知、wiki等模塊,并根據(jù)需要采用了第三方組件工具論壇、問卷調(diào)查。2.基于sakai的算法設(shè)計(jì)與分析課程混合式教學(xué)設(shè)計(jì)與課程開發(fā)使用基于sakai的虛擬學(xué)習(xí)空間組織教學(xué),與課堂教學(xué)相結(jié)合,形成課堂講授、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)、課堂總結(jié)講授的混合教學(xué)模式,如圖2所示。該教學(xué)模式基于建構(gòu)主意學(xué)習(xí)理論,通過創(chuàng)設(shè)情境、協(xié)作學(xué)習(xí)、加強(qiáng)會話和資源合理利用,實(shí)現(xiàn)了教師主導(dǎo)、學(xué)生主體相結(jié)合的教育思想的有機(jī)統(tǒng)一2。總體來看,該課程的混合式教學(xué)具有以下幾個(gè)特點(diǎn): 以學(xué)習(xí)者為中心,以教師
5、為主導(dǎo); 強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中要充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動性; 學(xué)習(xí)既是個(gè)別化行為,又是社會性行為,學(xué)習(xí)需要交流與合作; 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源對學(xué)生的重要意義,既包括對原有知識的改組和重構(gòu),也包括對新信息的意義建構(gòu); 教學(xué)過程中,既包括課堂教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè),也包括對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)情境的創(chuàng)設(shè)?;趕akai的課程開發(fā)分為主要包括課程資源設(shè)計(jì)和課程教學(xué)組織兩個(gè)環(huán)節(jié)。 (1)課程資源設(shè)計(jì)。教師登錄到Sakai教學(xué)平臺創(chuàng)建課程之后,通過課程工具來設(shè)計(jì)課程內(nèi)容,這個(gè)環(huán)節(jié)是用到的課程工具主要有以下幾種:課程主頁:這是課程的默認(rèn)頁面,教師通過這個(gè)工具,發(fā)布關(guān)于課程和教學(xué)活動的通知,列出論壇和討論區(qū)中的最新主題,對當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)課程的內(nèi)容、
6、學(xué)習(xí)方法進(jìn)行描述等。課程大綱:教師通過這個(gè)工具來創(chuàng)建算法設(shè)計(jì)與分析課程的教學(xué)大綱,創(chuàng)建的方法可以是在線編輯、復(fù)制Word文檔、也可以鏈接其他網(wǎng)址的資源,其界面如圖3所示。課程資源:通過這個(gè)工具,教師可以為算法設(shè)計(jì)與分析課程添加各種網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源,資源的類型可以是網(wǎng)頁、文本、音頻、視頻、PPT文檔、Word文檔或flash動畫等,資源自動儲存于服務(wù)器上,形成多媒體學(xué)習(xí)資源包。教師能夠?qū)Υ鎯蟮馁Y源移動、重命名、編輯或刪除等操作??梢詾閷W(xué)生設(shè)置資源查看、下載等功能,實(shí)現(xiàn)了教學(xué)資源的有效共享。測試與練習(xí):在每一課程小節(jié)之后,利用該工具進(jìn)行課后在線測試與練習(xí),及時(shí)反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況并起到練習(xí)鞏固所學(xué)知識
7、的作用。練習(xí)與測試的題型包括填空題、選擇題、判斷題、問答題等。另外,還對日程、通知、花名冊、成績冊等模塊進(jìn)行了課程信息的設(shè)置。(2)課程教學(xué)組織在課程平臺開發(fā)部署、課程資源設(shè)計(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)上,結(jié)合課堂面授教學(xué)展開算法設(shè)計(jì)與分析課程的混合式教學(xué)研究。遵循課堂講授知識、實(shí)驗(yàn)習(xí)得能力、課后知識遷移與拓展的原則進(jìn)行混合式教學(xué)組織,如圖4所示。下面以以該課程中算法設(shè)計(jì)策略的分之策略的教學(xué)為例,闡述利用虛擬學(xué)習(xí)空間與課堂面授相結(jié)合的三步六環(huán)節(jié)混合式教學(xué)組織與實(shí)施。教學(xué)的展開分為課堂講授、實(shí)踐教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)三個(gè)步驟,如圖4所示。教學(xué)的組織分為六個(gè)環(huán)節(jié)I.創(chuàng)設(shè)情境:在助教幫助下,提前將本節(jié)課所講內(nèi)容的教學(xué)材料上
8、傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺,在論壇將下次課堂講授內(nèi)容提前一周發(fā)帖,課程內(nèi)容包括對問題的描述,以及就該內(nèi)容進(jìn)行提問,另外在課程資源模塊上傳棋盤覆蓋問題的算法描述及實(shí)現(xiàn),激發(fā)學(xué)生對棋盤覆蓋算法所使用的分治策略進(jìn)行的思考。棋盤覆蓋問題描述:一個(gè)有2k2k(k1) 個(gè)方格的棋盤,其中恰有一個(gè)方格與其它方格不同,稱該方格為殘缺方格、稱該棋盤為一殘缺棋盤。用圖中所示1、2、3、4號所示的三格板覆蓋一個(gè)殘缺棋盤。要求:(1)兩個(gè)三格板不能重疊(2)三格板不能覆蓋殘缺方格,但必須覆蓋其他所有方格提問:2k2k(k1) 個(gè)方格的棋盤上,棋盤覆蓋問題最簡單的情況是什么?如何進(jìn)行覆蓋操作?當(dāng)k1時(shí),殘缺方格有多少種可能位置?
9、按照什么樣的方式劃分棋盤?如何用1、2、3、4號三格板進(jìn)行覆蓋?如何進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?用什么樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示棋盤?如何表示三格板?請嘗試用偽代碼寫出棋盤覆蓋算法。II.課堂講解:使用多媒體課件并且結(jié)合板書,向?qū)W生講授具體的課程內(nèi)容。在棋盤覆蓋算法的講解中,以k=2為例,給出一種殘缺棋盤,按照材料中展示的要求覆蓋殘缺棋盤。課堂講授關(guān)鍵要把握難點(diǎn),理清重點(diǎn),這是保證學(xué)生掌握課程知識結(jié)構(gòu)的重要措施。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)是讓學(xué)生掌握分治策略的二分法不相似情況。難點(diǎn)在于如何劃分棋盤,使得劃分后的子棋盤與待求解的棋盤同樣是殘缺棋盤,這就是分治策略的設(shè)計(jì)思想:將整個(gè)問題分解成類型相同的若干小問題后分而治之。要求學(xué)生
10、設(shè)計(jì)棋盤覆蓋算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),并用偽代碼對算法進(jìn)行描述并計(jì)算其時(shí)間復(fù)雜度,為實(shí)驗(yàn)課實(shí)現(xiàn)該算法做好準(zhǔn)備。III.實(shí)踐提升:實(shí)驗(yàn)課在機(jī)房授課,計(jì)算機(jī)相關(guān)課程的重要特點(diǎn)是強(qiáng)調(diào)學(xué)生的應(yīng)用實(shí)踐能力,如何將一個(gè)可行的算法轉(zhuǎn)化為程序,用某種高級程序設(shè)計(jì)語言來實(shí)現(xiàn),并對其實(shí)現(xiàn)效率進(jìn)行改進(jìn)。這一環(huán)節(jié)強(qiáng)調(diào)學(xué)生將算法轉(zhuǎn)化為程序的能力,因此用支架式、分模塊的方式進(jìn)行授課。在課前對學(xué)生指導(dǎo),引導(dǎo)學(xué)生按照由易到難的步驟,分模塊實(shí)現(xiàn)算法。每次實(shí)踐課都進(jìn)行以小組討論為主要方式的協(xié)作學(xué)習(xí),每個(gè)小組總結(jié)算法是現(xiàn)過程中遇到的各種問題與收獲,對算法實(shí)現(xiàn)用到的一些編程技巧進(jìn)行交流。在實(shí)驗(yàn)課教學(xué)中,最初幾個(gè)教學(xué)周,教師以整體指導(dǎo)為主;后續(xù)
11、的教學(xué)周以個(gè)別指導(dǎo)為主。 IV.協(xié)作引領(lǐng):將實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容,及其討論結(jié)果等材料上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的課程資源模塊。學(xué)生可以下載該文檔,或者就其中的問題在課程論壇中討論。在這個(gè)環(huán)節(jié),用到較多的還有答疑室這個(gè)模塊,學(xué)生可以就所學(xué)內(nèi)容進(jìn)行提問,助教可以幫助老師回答其中的一些問題。如果問題較復(fù)雜,則由老師進(jìn)行答疑。該階段的采用的主要策略包括: 針對講授內(nèi)容進(jìn)行討論; 分組協(xié)作完成任務(wù),比如編寫分治策略問題攻略手冊等;V.測評鞏固:利用練習(xí)與測試模塊,教師可以針對某章節(jié)進(jìn)行練習(xí),并定期進(jìn)行測試。這樣可以及時(shí)鞏固所學(xué)的算法設(shè)計(jì)思想與設(shè)計(jì)步驟,并在實(shí)踐中進(jìn)行練習(xí),有利于實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識的遷移,提高學(xué)生分析解決實(shí)際問
12、題的能力,能夠利用正確的算法設(shè)計(jì)策略找到問題的最優(yōu)解或近似最優(yōu)解。練習(xí)或者測試成績直接導(dǎo)入成績冊,用于學(xué)生評價(jià)。 VI.拓展提升:有限的課堂講授很多情況下不能滿足一部分學(xué)生的學(xué)習(xí)需求,為了拓展課堂所學(xué)知識,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情,本課程允許學(xué)生使用“投遞箱”,學(xué)生可以使用該工具給教師投遞相關(guān)學(xué)習(xí)材料,個(gè)人作品等內(nèi)容,教師針對棋盤覆蓋問題選擇優(yōu)秀學(xué)生程序在“資源”模塊上傳,學(xué)生可以下載和討論相關(guān)的題目,用于提高算法設(shè)計(jì)與分析以及程序編寫實(shí)現(xiàn)的能力。在該階段實(shí)現(xiàn)所學(xué)內(nèi)容拓展提升的重要方式有: 設(shè)置課外練習(xí),用加分的方式激勵(lì)學(xué)生完成; 共享優(yōu)秀算法設(shè)計(jì)、分析與實(shí)現(xiàn);三、結(jié)束語本文以算法設(shè)計(jì)與分析課程
13、為例,介紹了基于sakai平臺的混合式教學(xué)研究的一些成果,顯然,該模式旨在與同行交流,發(fā)現(xiàn)該模式的一些優(yōu)勢與不足之處,期望在以后的教學(xué)中進(jìn)行推廣。在算法設(shè)計(jì)與分析課程的混合式教學(xué)研究過程中,筆者發(fā)現(xiàn)了一些問題,還需要進(jìn)一步解決,比如,如何對網(wǎng)上課程資源進(jìn)行設(shè)計(jì),與課堂面授教學(xué)相輔相承、互相促進(jìn);如何結(jié)合網(wǎng)上學(xué)習(xí)與課堂學(xué)習(xí)進(jìn)行教學(xué)評價(jià),使得教學(xué)評價(jià)能反應(yīng)學(xué)生的真實(shí)學(xué)習(xí)情況等。針對高等學(xué)校課程的混合式教學(xué),還需要作進(jìn)一步的研究。本論文由防災(zāi)科技學(xué)院教研教改項(xiàng)目“基于SOA的課程教學(xué)網(wǎng)絡(luò)支持系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)”資助。Reference1Marsh,J(2003).How to Design Effective Blended LearningDB/OL./Research/Effective Blended Learning-Introduction.pdf,2006-12-4.2Singh,H.Building Effective Blended Learning ProgramsJ.Education and Technology,2003 (6):51-54.2何克抗.教育技術(shù)學(xué).北京師范大學(xué)出版社.2009.043Rossett,A.,Douglis,F.&Fra
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