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1、研究性教学支持平台的研究与构建 目前,作为基础教育课程改革重要内容之一的研究性教学是培养学生创新能力的一个重要举措。基于网络环境的教学日益受到人们的关注和参与,但也存一些不足,如缺少交流互动等。针对这些问题,该文探讨了研究性教学的一些主要方式和措施,分析了一些常用的研究性教学模式,设计了该教学平台的整体实施流程,并构建了研究性教学平台。 Research and Development of the Research-based Teaching Support Platform GE Bing, GAO Shu (College of Computer Science & Technolog
2、y, Wuhan University of Technology, Wuhan 430063, China) Abstract Nowadays, research-based teaching is one of the important contents of the foundation education curriculum reform, which is also an important measure to cultivate students innovation ability. More and more attentions have been paid to t
3、he WEB-Based teaching, but it still has weakness, such as lack of social interaction, etc. To solve these problems, this paper discusses main methods and measures of research-based teaching, analyzes some common research-based teaching models, designs the whole process of teaching platform, and comp
4、letes the implementation of the research-oriented teaching. Key words research-based learning; research-based teaching; MVC model 研究性学习是指学生在教师指导下,从自然现象、社会现象和自我生活中选择和确定研究专题,在开放情景中,通过多渠道主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动1。 研究性教学则是教师为了指导和培养学生进行研究性学习,模拟科学研究活动所设计和组织的一种课堂教学,具体来讲包括教与学两方面一方面教师要创设良好的研究环境,给学生提供必要的指导与帮助;另
5、一方面学生积极主动地进行探究式学习。基于网络环境的的研究性教学则是以现代信息技术为手段,在网络虚拟环境中实施1。 研究性学习侧重学生的学习方式,而研究性教学则是支持学生研究性学习的教学策略。但是,两者的联系是显见的。研究性学习和研究性教学都以自主学习、科学探究活动为核心,以科学思维为灵魂,以内容为纽带去掌握过程,并进一步以发展学生对自已思考能力的信心和方法为宗旨;研究性学习是研究性教学的出发点和目的;研究性教学是研究性学习的基础;两者在本质上是辩证统一的2。 1 研究性教学平台的研究现状及问题 研究性教学理念的明确提出是在20世纪末期。20世纪80年代以来,随着社会的发展和科技的飞速进步,世界
6、各国对研究型大学本科教育十分重视,更是把研究性教学理念推崇到了极致。以培养大学生创新精神和研究能力为目标的研究性教学已成为世界高等教育改革的趋势,美国是世界上较早开展本科研究性教学的国家。 在实践方面,清华大学的SRT计划、中国科技大学的URP计划、浙江大学的SRTP计划等已经开始把本科生科研训练引入到本科教育之中,并取得了良好的效果。 教学的基本方法有案例教学法、研讨法或问题研讨教学法、启发性讲授、研究性学习、问题教学法、发现教学法。由于教学目标与教学内容的多样性,需要多种教学方法的优化组合,任何一种单一的教学方法都不可能孤立地存在或起作用3。 综观国内外对研究性教学的研究,理论方面的成果已
7、经有了一些,但总的说来对研究性教学的研究还不够系统和全面,仍存在大量的不足。主要表现在 对研究性教学的内涵与外延的认知与理解还有不同的看法,因而导致了认识上的许多分歧; 研究相对集中在对研究性教学一般性理论的探讨,而对于特定专业的研究性教学的探索较少,因此缺乏对研究性教学实施的具体指导作用; 把研究的目光更多地集中于研究性课堂教学,而较少地顾及研究性课外教学; 目前还鲜见研究性教学支持平台的开发; 很多人只是将研究性教学作为一种教学模式来研究,而缺乏把研究性教学作为一个理论整体而进行系统、全面的研究和升华; 关注点更多放在了研究性教学本身的研究之中,而忽略了与之密切相关的保障机制的研究。 2
8、探索研究性教学平台的意义 本文通过分析本科计算机科学与技术专业教学的特点,试图涉猎该方面的内容以求理性的探究和扩展,深化对研究性教学的认识,丰富研究性教学理论,并从教学实践出发进行总结和归纳,探索具有计算机科学与技术专业特色的研究性教学模式,以期望实现对本专业教师的教学起到指导和参考作用。确立研究性教学在计算机科学与技术专业教学中应有的位置,进行研究性教学理论与实践问题的研究。 无论是对大学教师,还是对大学生的发展都有深远影响4 1) 对大学教师而言,通过对研究性教学的研究,有助于大学教师和教学管理人员树立正确的研究性教学观,使本科研究性教学的开展更加科学,为大学教师开展研究性教学提供教育观念
9、和方法论的指导。 2) 对学生发展而言,本科研究性教学的实施,对学生的探究能力有所提升,并促使学生形成积极的学习态度,促进学生创新能力的发展。 3 研究性教学与网络的结合以及其具体研究方法和措施 对网络环境下研究性教学平台的研究,构建网络环境下的研究性教学与学习环境,目的在于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,充分发挥网络的优势,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。具体研究方法和措施如下 1) 在探讨研究性教学方式中,根据各课程的层次和学生发展水平,以计算机应用技术专业为例来从学科的特点出发,注重方法运用的灵活性、互动性和多样性。将
10、案例教学法、问题研讨教学法、启发性讲授、问题教学法和研究性学习等方法有机地结合,形成一定的教学方法结构,以充分发挥多种教学方法的综合效应。 2) 在探索研究性教学模式中,根据计算机科学与技术专业不同类型课程的性质、要求和知识结构,采用不同的教学模式。 问题解决模式这一模式与以问题为中心的课程相呼应,适用于专业基础课和部分专业基础课,其模式是教师创设问题情境-学生提出问题-搜集科学事实-探求解题方法-得出科学结论-运用新知识; 辅导研究性模式这一模式与具有一定研究性的课程相呼应,适用于部分专业课和专业选修课,其模式是教师根据课程内容,提出问题并确定研究课题-学生搜集资料并制定研究计划-分析资料并
11、实施研究-撰写研究报告。 3) 从教师和学生两个方面,建立一套合理的教学效果指标评价系统。 采用多元化的学生学业评价体系,将形成性评价和终结性评价相结合、课内教学与课外自主学习相结合的全程评价模式; 利用授课形式、课程组织、知识信息、师生互动、课堂气氛、激发兴趣、课堂效果等评价指标和能体现教师教学个性风格、教学改革创新成分的指标对教师的教学进行评价,以激发更多的教师参与到研究性教学中。 4) 将以上理论研究成果为指导,利用计算机技术,架构与研究性教学互为补充、整体一致的支持系统,为其提供学习资源、探究情境和平台支撑。 研究性教学支持平台作为课堂教学的补充和完善,旨在利用网络环境的超越时空性、资
12、源的多源性、共享性和丰富性、管理的便利性和规范性,培养学生的自主学习意识和实践创新精神,它将模拟科学研究的探索过程,由教师创设一种类似科学研究的情境和途径, 指导学生在独立的主动探索、主动思考、主动实践的研究过程中, 吸收和应用知识、分析并解决问题, 从而培养学生创造能力和创新精神, 提高学生的综合素质。 4 基于MVC模式设计 MVC是一个设计模式,它强制性的使应用程序的输入、处理和输出分开。使用MVC应用程序被分成三个核心部件模型(Model)、视图(View)、控制器(Controller)。它们各自处理自己的任务。 Struts是一个基于Sun J2EE平台的MVC框架,主要是采用Se
13、rvlet和JSP技术来实现的。Struts把Servlet、JSP、自定义标签和信息资源(message resources)整合到一个统一的框架中,开发人员利用其进行开发时不用再自己编码实现全套MVC模式。Struts MVC实现如图1所示。 1) View由JSP、Struts自定义标记库、资源文件共同组成,通过ActionForm实现JSP表单的封装,并映射到Model部分中JavaBean的相应属性中,完成用户数据的封装。 2) Controller接收客户端的request,进行业务逻辑处理,response到客户端。在Struts中Controller功能由图中ActionSer
14、vlet和ActionMapping对象构成核心是一个Servlet类型的对象ActionServlet(在struts-config.xml中配置),实际上是一个前端控制器(Front Controller)。ActionServlet根据ActionMapping对象的定义跳转到不同的Action,每个ActionMapping对象实现了一个request到Action对象之间的映射。 3)Model一般Model层可以划分为三部分公共入口,业务逻辑(Bussiness Logic),数据持久化(DAO+JavaBean)。 5 基于Struts+Hiberntae+Spring(SSH)
15、框架开发研究性教学平台 该系统采用浏览器服务器的B/S结构,使用流行的MVC设计模式和Struts,Spring,Hibernate框架来实现,使用Java语言,结合Ajax、XML技术来实现。它的特点是在客户端直接采用了功能强大的浏览器软件作为界面,其优点在于软件开发效率高,客户端不受操作平台的限制、也不受地域的限制,网络传输量少,维护简单,使用方便,非常适用于网络应用,还具有跨平台性。 该平台主要分为教学支持,学习支持,资源天地,交流互动,评价支持,成果展示,管理中心七个子系统。 5.1 系统主要流程 如图2所示。 教师发布课题,学生选题,教师根据计划和实际选题人数进行分组,设置组长,组长
16、负责该小组的报告提交,答辩等上交的任务,协调小组成员的工作。教师根据组长提交的报告,了解小组任务完成的质量,进行指导和评价报告,包括过程评价和结果评价。课题完成之后把小组的成果提交到展示区,供个人评价,同学互评。根据每项的评价结果,运用模糊综合评判对学习效果进行合理评判,得出个人综合成绩和小组总和成绩。把做的好的小组的成果,展示在精品区,供大家参考。在这个流程之中还有其他一些细节,可以下载参考资料,网络课堂经老师提交习题后,可供学生练习,对于选择题系统自动评阅。还有对于学科最新研究方向的一些介绍。在研究的过程中还可以通过交流互动模块来交流。 其系统功能结构图如图3。 5.2 研究性教学平台简介
17、 “学习支持”和“评价支持”是研究性教学平台构建中比较复杂的一部分,现在主要介绍一下这两部分。 1) 学习支持子系统 该子系统管理学生研究性学习实践的主要流程,主要由学习工具,确定选题,研究分组,开题管理,实践探究,进展报告,结题答辩几部分构成。 学习工具就是参考选题需要使用的一些具体工具;确定选题就是对于所列的参考选题选定一个具体的课题;研究分组就是统计选择相同课题的学生,再把他们按照一定的方法分成几组,人员不够的小组需要重新组合;开题管理就是管理各个小组对于所选的课题的开题报告和开题资料,以供评审和审核;实践探究就是动手实现或者模拟所选课题的具体要求;进展报告就是管理实践过程中的文档;结题
18、答辩就是完成课题之后,由老师和学生提问,选题小组成员回答和展示他们的实践成果。 首先是上传一些相关的学习工具;教师提交课题相关信息,学生在指定时间内选题,每个课题都有人数限制,到了上限之后,其他学生就不能再选该课题了;教师根据选题结果和学生的个人情况来分组,对于小组没有达到该题所需要的最少人数时,由老师调整几个小组的人数;之后对选题的学生进行分组,设置小组组长,组长将负责提交报告,提交成果,总和小组成员的意见进行网上答辩的任务,小组其他成员没有该权限;教师指导学生完成课题,并对于上传的报告进行批阅,这样学习支持一个循环完成了。 2) 评价支持子系统 本子系统包括过程评价、结果评价、同学互评及个
19、人评价四个模块5。 评价是研究性学习过程的重要环节和组成部分,具有重要意义。 过程评价模块,充分考虑到了学生学习的过程,对其过程在管理模块都做了相应的记录,在评价模块中将对这些记录作一定的分析后列出以供评价参考,教师可以根据活动实际情况及其变化,及时、灵活地给予评价;结果评价模块在研究性性学习完成之后,可以对研究性学习结果进行评价,与预期的目标进行对比,找出差距与不足,总结收获,扬长补短;同学互评模块,只有通过在研究性学习过程中,学生们互相学习,互相评价,才能及时地发现个人及内部问题,及时解决,做到研究性知识相互补充,扩展知识,进而获得提高;个人评价模块,特别是应当鼓励学生主动、客观地检查和评
20、价自己在研究性学习过程中的表现、吸收他人的经验, 进一步完善自己。 最后,根据每项的评价结果,运用模糊综合评判对学习效果进行合理评判,得出个人综合成绩和小组总和成绩。由于篇幅有限,其他模块不在赘述。 5.3 系统安全的管理6 为了保护系统和信息的安全,系统必须对用户的访问权限加以限制。本系统是基于B/S结构的,用户的权限由他们所能访问的页面来确定,系统为每一类用户都建立了相应的页面使其能独立的完成各自的功能。对于用户的权限的识别,系统在用户登录的时候就会在主页面确认用户名和密码,并需要选择用户的类别,并以此鉴别用户身份的合法性和类别,同一类别的用户有相同的权限。因而当用户在登陆时输入了正确的用
21、户名和密码,选择了用户类别以后,就应当能够合法的访问它所具有权限的所有信息。同时在用户登陆时还需要输入验证码,以防止恶意攻击。登陆后,系统会记下用户名和用户类别,进入页面前都会检验用户名是否存在,根据用户类别进入相应的页面,从而提高系统的安全性。 5.4 SSH框架的功能和应用 在该平台中,使用SSH框架,其中Struts实现MVC,Spring负责架构的结合,Hibernate进行数据的持久化。 由Spring充当DAO工厂时,将DAO组件配置在Spring容器中,由 ApplicationContext负责管理DAO组件的创建即可。借助于Spring提供的依赖注入,其他组件甚至不用访问工厂
22、,一样可以直接使用 DAO实例。 5.5 使用Struts的MVC模式的优点 可以降低模块的耦合性,提高代码,模块的重用性和可适用性,降低开发和维护用户接口成本,有利于软件工程化管理,提高了程序设计的可扩展性和可维护性。 6 总结 该系统是在Eclipse,MYSQL环境下开发实现的,结合MVC的设计思路和技术,能够很方便的体现本系统的设计目标,实现可扩展性和可维护性。 通过对研究性教学的研究,并实现了研究性教学支持平台,可供学生和老师通过网络平台来进行研究性的学习和教学。通过网络平台的支持,从而实现学习、研究与实践的有机结合,通过小组合作的形式,实现集中与分散的有机结合,也作为第一课堂的补充和与其结合。该平台是针对计算机科学与技术专业的学生和相关课程设计的,而且该平台具有扩展性和通用性,对于其他专业的学生和课程已具有一定的适用性。 第 14 页