摘要：本文介紹了我院在教學改革中引入電子學習系統(tǒng)平臺作為教學手段的擴充，充分體現了以教師為主導，學生為主體的現代教學理念。實踐表明，擴大了課堂和實驗教學效果，學生的認知能力和創(chuàng)新能力得到了明顯的提高。

關鍵詞：認知能力；創(chuàng)新能力；電子學習系統(tǒng)；建構主義

中圖分類號：G642文獻標識碼：B

現代教育的目標是培養(yǎng)具有認知能力和創(chuàng)新能力的高素質專門人才，傳統(tǒng)的教學模式已經不能滿足要求，因此，必須在教學實踐中引入新的教學理念和方法。與此同時，科學技術的發(fā)展也帶動了教育信息化的發(fā)展，使得先進的信息技術能與革新的教育理念和優(yōu)質教學內容相整合，產生更加適合高素質人才能力培養(yǎng)的教學模式和效果。

1建構主義理論與現行教學方法融合

現行教學方法以教師為中心，充分發(fā)揮了教師“授業(yè)”的作用，“授業(yè)”的依據是明確的教學目標，但此模式沒有注重培養(yǎng)學生思考和探索的興趣與能力。建構主義理論則側重于使學生主動完成意義建構，教師的角色轉變?yōu)閷W習的輔導者，學生的自主性和學習興趣能得到培養(yǎng)，但對于有重要意義的教學目標及目標指導者教師的作用沒有得到應有的重視。探索將現行教學方法與建構主義學習理論相結合，形成充分發(fā)揮教師的主導作用和確立學生的主體地位，培養(yǎng)認知能力和創(chuàng)新能力的現代教學理念。

計算機教學尤需注重能力培養(yǎng)。計算機知識更新快，新技術不斷涌現。如仍依傳統(tǒng)“填鴨”式教學，在有限的課時內既要講授相對穩(wěn)定的基礎理論，又要講解新知識、新技術，是無法獲得良好的教學效果的。因此，教師在課堂教學時應使學生掌握課程知識整體框架，并有選擇地講解重點和難點，然后引導學生利用計算機和網絡等進行自主學習和協(xié)作學習。

在教學理念上，要明確教師的主導作用和學生的主體地位；在教學方法上，要對傳統(tǒng)的教學手段進行擴充。將先進的信息技術與教學內容相整合，形成具有支撐環(huán)境、學習工具和系統(tǒng)管理的教學平臺，以及內容豐富、便于使用和共建共享的教育資源庫。

現在正在興起的電子學習系統(tǒng)(e-Learning)就是這種教學理念和方法的一種實踐。電子學習系統(tǒng)成為學習知識、培養(yǎng)認知和創(chuàng)新能力的平臺，它能最大限度突破課堂教學時空限制，將有限的課堂教學與自主和協(xié)同學習相結合，隨時隨地滿足師生的教學需求，讓學生在學習過程中

鞏固課堂教學效果、探究新的知識，自覺發(fā)現、分析和解決問題，學習知識和培養(yǎng)自己能力。

2電子學習系統(tǒng)

教學需求引發(fā)科學研究，科研成果促進和反哺教學改革。我們研發(fā)的電子學習系統(tǒng)是這種教學與科研互促的平臺，目的是為了培養(yǎng)具有認知能力和創(chuàng)新能力的高素質專門人才。它為電子學習提供支持情景創(chuàng)設、信息整合、資源共享、交互協(xié)作的教學環(huán)境、工具、資源和管理，主要功能如下。

2.1網上電子學習平臺

電子學習系統(tǒng)平臺包括與教學相關的綜合功能，多種學習方式有利于激發(fā)學生的學習興趣，讓學生有意識地鍛煉自己的認知能力，推動他們進行更深更廣的研究。多種教學手段能讓教師更有效地進行備課、上課、作業(yè)、答疑、評測、考試和管理，學生是相應教學的實施對象。平臺如圖1所示。

2.2教育資源庫共建共享

教育資源庫能為學習者提供內容豐富，數量龐大的學習資源，包括課堂教學錄像、課件、作業(yè)、試題、實驗、案例等。除了課堂講授的主題知識外，資源庫還容納了相關知識以及師生上傳的資源。學習網站上的內容還能實時或及時更新，便于師生對新知識、新技術的理解和運用。

2.3豐富的協(xié)作交流手段

學習的過程也是討論和交流的過程，不同觀點的碰撞和辯論可以補充、修正和加深學生對問題的理解，并使學生能從多種角度看問題，有利于產生創(chuàng)新性思維?；诨ヂ摼W的電子學習平臺能為師生之間以及學生之間的互動溝通提供多種實時和非實時的交流手段，如聊天室、BBS、電子白板、網絡電臺、E-mail等。

相對于其他教學手段，電子學習系統(tǒng)較充分地體現了教師為主導，學生為主體的教育理念。在學習平臺上教師主要任務有兩個，其一，參與設計教學目標和知識框架；其二，引導學生解答在學習過程中出現的問題。學生則根據自身情況，在教師的指導下制定學習計劃，選擇學習策略，完成學習任務，評價學習結果，并據此對自己的學習過程進行調整。這樣，以教師課堂教學為基礎，通過使用電子學習平臺，鞏固和擴充學生課堂所學的知識、訓練學生的認知能力，開拓學生的視野，激發(fā)學生的創(chuàng)新性思維。

3電子學習系統(tǒng)在計算機教學中的應用

我們以“微機系統(tǒng)與接口技術”課程及其課程群(如圖2所示)為例來展示電子學習系統(tǒng)在計算機教學中的應用情況。“微機系統(tǒng)與接口技術”是應用微處理器和接口技術設計各種功能模塊、組成微機系統(tǒng)的基礎。因此，在教學中不僅要對微處理器、接口技術和微機系統(tǒng)進行介紹，還要注重它與課程群中其他課程的關聯，以便學生能對微機系統(tǒng)乃至各種計算機系統(tǒng)形成整體的認識。該課程難點較多且不易理解，學生很容易產生畏難情緒；并且該課程又是一門實踐性、系統(tǒng)性強的課程。教學實踐和教學改革的需求促使我們研究開發(fā)并在計算機教學中全面引入電子學習系統(tǒng)。

3.1教學環(huán)節(jié)

在教學環(huán)節(jié)上主要使用的是教學支撐環(huán)境和課程開發(fā)工具。教學支撐環(huán)境能為學生提供與現實學習基本一致的情境，它是實際學習環(huán)境的仿真與擴展。課程開發(fā)工具主要用于教師進行課件制作等備課活動，以便提供圖文聲像并茂的網上課程；也為學生提供相應學習環(huán)境和工具。

(1) 課堂教學與自主學習

在進行課堂教學的同時，教師將教案、課件以及錄像上傳到電子學習資源庫，學生可以通過網站點播和下載所需的學習內容；也可以自主選擇與課堂學習主題密切相關的問題作為學習內容。學習策略也是多樣的，有知識型、趣味型和研究型。比如，對于微處理器的學習，在課堂上主要講解的是Intel公司的32位微處理器，對于新出現的多核處理器等只作了一些介紹。為了彌補不足，教師可以將更詳細的資源上傳到電子學習資源庫，然后學生通過選擇相應的學習策略來深入了解多核技術和并行編程、64位微處理器、AMD等公司的微處理器系列。而這些新技術、新產品可以隨時在電子學習系統(tǒng)的資源庫中更新和增加。

此外，教師可以根據教學效果、學生需求以及技術發(fā)展的情況，通過系統(tǒng)的多媒體教室開設專題大講堂，學生可有選擇地參加大講堂學習自己感興趣的新技術，擴大知識面。在學習期間學生還可以根據學習的效果，對學習計劃和策略做出相應的調整。

(2) 作業(yè)評閱與輔導答疑

教師在系統(tǒng)平臺上給學生布置作業(yè)，并規(guī)定提交時間，學生完成作業(yè)后提交給系統(tǒng)。教師可以進行網上評閱，而學生也能及時看到評閱結果。通過這種方式能加速課后作業(yè)的反饋，使教師和學生都能及時了解教學效果并對教學和學習進行調整。

學生在學習過程中會產生各種問題，若不能及時對這些問題予以解答，將會影響其對后續(xù)內容的理解。比如，如果學生不能很好的理解32位微處理器的幾種工作模式，那么就會影響后面對中斷、DMA等內容的學習。這時，學生可利用輔導答疑提問，教師可以在線回答，也可以由系統(tǒng)從資源庫中查找相應或相近的答案反饋給學生，問答過程可反復進行。

(3) 自動組卷和在線考試

電子學習系統(tǒng)試卷庫中的試卷可以利用相應的工具手工制作生成，也可以通過電子學習平臺提供的組卷工具自動生成。通常情況下，根據考試目標我們只需要設置試卷的一些整體屬性參數和題型結構參數，便可以快速組成一份滿意的試卷。

目前，我們主要將在線考試用于學生的平時自測和階段考試，經教務部門批準，也可推廣到期終考試等。學生自測可以在課后任何時候進行，而階段考試和期終考試則有規(guī)定的考試時間和地點?？荚囃瓿珊?，學生可以提交給系統(tǒng)等待教師批閱，批閱的結果也會及時反饋給學生；對于自動組卷生成的試卷可以對照標準答案自動評分。

在上述學習環(huán)節(jié)中，學生可以形成對概念的多角度理解，并與具體情境聯系起來，形成背景性經驗，這將有利于學生在面對具體問題時建構解決問題的思路和方法。

3.2實踐環(huán)節(jié)

(1) 教學實驗

除了學習理論知識和培養(yǎng)認知能力之外，我們還利用電子學習系統(tǒng)的虛擬實驗室輔助實物實驗來培養(yǎng)學生的動手能力和創(chuàng)新思維。在電子學習平臺上設置的虛擬實驗室，既能進行每個章節(jié)的專題實驗，也能進行綜合實驗，它與實體實驗室互為補充。

學生在實體實驗室進行專題實驗后，可以利用虛擬實驗室對實驗內容進行仿真，探究同一個問題可能存在的不同解決方案。綜合實驗涉及的知識點范圍較大，設計需要的參數和要調試的硬件部件較多，程序也較復雜，在有限的時間里，學生往往無法完成設計的實驗過程和得到理想的實驗結果。將電子學習平臺引入教學后，學生可以先在虛擬實驗室中模擬實驗過程，對程序進行初步的調試，然后再在實體實驗臺上進行操作，實驗的效率得到很大提高。

(2) 科研實踐

電子學習系統(tǒng)中計算機系統(tǒng)課程群的豐富教育資源激發(fā)了學生科研的興趣，他們在教師引導下進行更深更廣的研究活動。學生們積極參加學校大學生科研立項、學院大學生業(yè)余科研項目，以及微軟創(chuàng)新杯等各種計算機仿真大賽、嵌入式大賽，均獲得了優(yōu)秀成績。他們在畢業(yè)實踐中都參與到教師的科研團隊，寫出有價值的畢業(yè)論文并獲獎，有些本科生還被推薦成為免試研究生。

4.3教學效果

電子學習系統(tǒng)引入到計算機教學中是對現行教學手段的一個有力擴充，教學效果很好，大學生的科研也出現了更多成果。

(1) 教師與學生的知識結構發(fā)生了變化

教師角色的轉變，對其自身素質和知識提出了更高的要求。教師如果只了解本課程的知識是不能滿足要求的，一是需要從總體上把握專業(yè)知識結構以及本課程群中課程之間的聯系，二是不斷追蹤本學科發(fā)展的前沿，這樣才能從整體上對學生的學習研究加以引導。學生不再是了解知識點，而是以點帶面，以面帶全，以整體知識框架為基礎，熟悉、掌握并進而探索新知識、新發(fā)展。

(2) 學生對課堂教學的興趣明顯提高

由于通過電子學習系統(tǒng)接觸到了豐富的、直至前沿的學習資源，使學生更有興趣探究問題和帶著問題到課堂聽課。學生對課堂教學興趣的提高，促進了師生在課堂內外的互動，使得學習氛圍更加濃厚。學生對教學的評價也由過去的“太枯燥，不知道要怎樣應用學到的知識”轉變成為“能結合現在實際應用和未來發(fā)展情況講解課程內容，學以致用，課堂效率高”。

(3) 教學與科研相互促進

教學改革促進了科技創(chuàng)新，我們研發(fā)的一系列電子學習、網絡遠程教育國家及省部級項目都源自計算機教學改革；而這些科研成果又反過來促進了教學理念、結構、方式和手段的改進。電子學習系統(tǒng)的研制和引入促進了教師知識結構的變化，教師專業(yè)知識的深度和廣度有了很大的擴展，教師在教學過程中更加注重基礎與前沿的結合、理論與實踐的結合，在教學方式上也更加注重用多種方式進行知識講解與思維引導。

(4) 學生的知識、素質和能力得到較大提高

我們在2005年將電子學習系統(tǒng)引入到計算機系統(tǒng)課程群的教學中，三年多來的使用結果表明，該系統(tǒng)對提高學生的認知和創(chuàng)新能力有著積極的作用，并在有力促進了學生的科研活動。比如課程群老師指導的畢業(yè)設計，2006年在省級畢業(yè)論文評獎中，一等獎1人，三等獎1人，提名獎4人；而2007年獲得的一、二、三等獎分別提高到2、3、4人，學士論文質量有了較大的提高。又如教師指導的智能垃圾箱及其監(jiān)測系統(tǒng)設計、Smart Library System、Learn Language Assistant(微軟2007嵌入式設計大賽中位列全球前200強)、盲人學習幫助器、Acme Rural Education System等項目都是優(yōu)秀的本科生科研成果。

4結束語

實踐表明，將電子學習系統(tǒng)應用于計算機教學活動，體現了教師為主導和學生為主體的教學理念，能讓學生掌握系統(tǒng)的專業(yè)知識和了解知識的新發(fā)展，對培養(yǎng)學生的認知和創(chuàng)新能力有著積極的作用。

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文章編號：1672-5913(2008)22-0019-02