分布式教学的概念精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇分布式教学的概念，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：九年级；化学教材；部分实验；改进

中图分类号：G622 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2016）16-210-02

《义务教育化学课程标准（2011）・第三部分 课程内容》认为：“义务教育阶段化学课程中的科学探究，是学生积极主动地获取化学知识、认识和解决化学问题的重要实践活动……化学实验是进行科学探究的重要方式……学习和运用化学实验技能和科学探究方法，离不开实验活动。”做好实验，对培养学生的科学素养，对学生学习好化学知识与技能，有不可替代的重要作用。

本人是一直处在教学一线的化学教师，在教学中经常做大量实验，有时较为成功，有时不令人满意，就随时思考、亲自动手，以改进实验。本人不断向同行学习，坚持学习各种纸质的、电子的化学文献，随时收集、整理有关九年级化学实验改进的内容，试用后筛选出较简单实用的改进实验。经多年积累，现以人民教育出版社2012年版教材的单元、课题为序综述如下，供教学一线的九年级化学教师参考、研讨。因积累的时间很长、文献的辗转引用等，其中部分改进的原创者有误或缺如，请指正。

一、对蜡烛及其燃烧的探究实验[一单元课题2，上册12、13页探究实验]

蜡烛火焰各层温度的比较。教材是将火柴梗迅速平放入火焰中，约1秒后取出。此操作学生不易掌握好，火柴有的中间、两端都变黑了，甚至燃起来，有的中间、两端都不黑。有人改进为：用直的细铁丝或细铜丝平放在火焰上接近灯芯处，约1秒后取出。可明显地看到金属丝在外焰的部分发红，内焰及焰心部分较暗，从而推断出蜡烛火焰各层温度的高低。现象明显，操作容易。

点燃蜡烛刚熄灭时的白烟，以引燃蜡烛。教材是用火柴点燃白烟，由于白烟易摇摆飘散，点火时往往火柴离烛芯很近才能成功，学生会误认为是烛芯被直接点燃，说服力不强。对此，辽宁省调兵山市第三中学的张艳萍、王崇庆老师改进为：蜡烛熄灭后，马上在其上方罩上一个螺旋铜丝圈，白烟顺着该圈上升，这时在圈的上方点燃白烟，现象明显，说服力很强。教材用火柴点燃白烟，由于从吹灭蜡烛到划燃火柴的时间较长，有时又不能一次划燃火柴，白烟往往已散尽，蜡烛很难重新燃烧。对此，有人改进为：熄灭蜡烛前将打火机并排靠在蜡烛旁，吹灭蜡烛的同时按下打火机，即刻点燃白烟，引燃蜡烛。效果明显。本人对此实验作了如下改进：选粗蜡烛、长灯芯、大火焰，右手用镊子夹住一根直径约为0.2厘米、长约10厘米的金属管或玻璃导管，将下端接触燃烧很旺的蜡烛的灯芯，管倾斜向上，等约15秒上端管口飘出白烟，左手用打火机点燃，管口持续出现一个小火焰。现象很明显。

二、氧气的密度比空气的略大[二单元课题2，上册33页]

因教材中没有相应实验，学生不能直观感知氧气的密度比空气的大。有人增设了一个实验：取两瓶氧气，分别正放、倒放在铁架台上，用两根带火星的木条同时实验。观察到带火星木条都会复燃，不同的是，正放的那瓶氧气可以连续试验十多次，而倒放的那瓶氧气只能试验三五次。分析得出，氧气的密度比空气的大。

三、细铁丝在氧气中燃烧[二单元课题2，上册34页实验2-4]

铁丝的选材，本人抽下废旧石棉网上的铁丝，用砂纸打磨除锈，若极细就将4～5根绕成一根，若较粗就只用一根，在粗金属丝（如燃烧匙的柄）上绕成螺旋状。有人不拴小木条，把螺旋状铁丝在无水酒精中蘸一下，立即点燃，立即伸入氧气瓶中。现象明显。

有人改用市场上卖的洗锅碗用的钢丝球（本身就薄且卷曲），剪成一小团。不必蘸无水酒精，在酒精灯上加热至红热，然后伸入氧气瓶中，会看到铁丝剧烈燃烧，火星四射，现象非常明显。

四、分子运动现象──氨分子的扩散[三单元课题1，上册49页探究实验]

教材用大烧杯罩住两只分别装有酚酞试液和浓氨水的小烧杯。氨水的用量较大、氨水挥发出来的刺激性气味很大。对此，有人改为微型实验：用小烧杯代替大烧杯，用滤纸剪成小花形、用细铁丝串成一花束、插到一小块泡沫塑料上固定，向滤纸滴上酚酞试液，用小贝壳、瓶盖、装药片的空铝塑板等代替小烧杯，内滴入浓氨水，可看到小花由白变红。现象明显，也增加了实验的趣味性；同时把实验微型化，节省了药品，不会有很大的刺激性气味。

有人改进为：先在一张滤纸上用无色酚酞试液画上一只小动物（小猫、小狗、蝴蝶等），把滤纸用窄胶带粘在大烧杯侧壁下部，向一个瓶盖注入浓氨水，将烧杯倒扣在瓶盖上，能较快看到滤纸上出现一只清晰的、红色的小动物。现象明显，还能激发学生的好奇心，激起探究欲望，培养学生对化学的良好感情。

五、氢气燃烧[四单元课题1，上册79页实验4-5]

氢气火焰的淡蓝色很浅，白天不易看到，部分学生不觉得它在燃。有人在火焰后用黑色纸板衬托，稍明显。本人用小片餐巾纸放在管口，学生明显看到纸被点燃，对氢气在燃烧确信无疑。

氢气验纯后试管内本生有余焰，但是余焰不易被观察到。为了让学生确信试管中有余焰，天津市杨村第二中学的任培文、杨士祥老师增加如下操作：验纯后立即把试管口朝上、稍微倾斜浸没在水槽中，水进入试管，剩余氢气被排出，在试管口可看到氢气继续燃烧的火焰，现象明显。

教材是在带尖嘴玻璃导管口点燃纯净的氢气，由于玻璃中钠离子的缘故火焰呈黄色，看不到淡蓝色火焰，易给学生造成错觉。可将玻璃尖嘴导管改成金属针管（如气门针、注射针头），点燃氢气呈淡蓝色火焰。

六、反应前后物质的质量关系[五单元课题1，上册92页探究实验]

可增做实验：取下火柴头2-3个放入试管中，在橡皮塞的导管上拴紧气球或塑料袋，用塞子塞紧试管，放在天平上称量。取下试管，用酒精灯加热试管底部，使火柴头在试管内燃烧，气球先膨胀，冷却后收缩。燃烧结束后放回天平左盘，天平仍然平衡，表明反应前后物质的总质量不变。

以上有关人教版2012年版九年级化学教材第1～5单元部分实验的改进，定有不少值得商榷之处，请各位专家、老师指正，以期更为完善，更有利于教学。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准[M]. 北京： 人民教育出版社，2011：

[2] 人民教育出版社化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书化学九年级上册[M].北京： 人民教育出版社，2012：

[3] 鲍正荣.化学实验绿色化研究.[M]. 四川： 四川师范学院化学系，2001：

[4] 高 芮.中学化学课堂实验的改革与创新[D].西华师范大学化学化工学院化学教育专业2010级，毕业论文

篇2

摘要：“C++程序设计”中基于对象部分概念对于初学者来说抽象、难以理解，本文用笔者的经验介绍了如何用学生能够理解的事例来解释这些复杂的概念，从而节省学时、提高效率。

关键词：C++；基于对象；概念；事例；教学方法

中图分类号：G642

文献标识码：B

近年来，支持面向对象技术的C++语言越来越多地被高校选为计算机教学的入门教学语言。但是由于C++牵涉概念很多，语法比较复杂，内容十分广泛，作为入门的教学语言有其天然的困难，学生感到学习难度较大，难以入门，如果只是就理论讲理论，照本宣科只能使学生厌倦疲劳，昏昏欲睡，学生不但记不住，还会产生逆反心理。但好在程序设计语言是人们根据从现实生活实践中抽象出来的经验而创造的，C++更是如此，那么就是说，各种概念总能在现实生活中找到原型。若能在教学中运用最能反映概念本质的事例去解释看似复杂的概念，就能达到快速理解概念及其现实意义的目的，能使教学脱离枯燥的概念讲解，活跃课堂气氛、形象直观、易于理解、便于记忆，从而激发学生的学习兴趣，产生良好的教学效果。

C++基本编程的过程无非是根据实际需要创造出一系列类，安排好类与类之间的关系，由类去生成对象，然后指挥一个个对象去完成一系列任务。由此特点并通过教学实践，我一般用人(或人体)这个概念来讲解基于对象部分的一些概念，感觉是比较恰当的，可以使学生快速抓住这些概念的实质。当然也可以对每个概念分别用不同的事例去解释，但这样做可能会导致学生缺乏知识的连贯性和对总体的把握，最好的办法是用一个例子从始至终地进行讲解。下面对一些基于对象的概念进行初步讨论。

1类和对象

对象的类型称为类，类代表了某一批对象的共性和特征。类是对象的抽象，对象是类的具体实例。类是抽象的，不占用内存，而对象是具体的，占用存储空间。

对于人(体)来说。所有人都是属于人类这一概念的，人类这一概念具有每一个具体的人的共性和特征。人类这个概念是对每一个具体人的抽象，具体的一个人是人类这一概念的具体实例。人类这个概念是存在于人的头脑中的，可以认为不占现实空间，而作为具体的人是在现实中占空间的。这样讲解可以使学生明确类和对象的关系与区别。

2private、public、protected成员

private、public、protected主要是用来声明成员访问权限的关键字。一般做法是将需要被外界调用的成员指定为public，不准备为外界调用而是为本类中的成员函数所调用的，指定为private。基于对象部分暂时不讨论private和protected的区别。

对于人(体)来说。心脏，肺脏等等都可以认为是private成员，是不允许外界直接调用的。而耳、眼等感觉器官可以认为是public成员，因为它们可以被外界直接调用。上课时可以举个简单的例子，让学生深呼吸一下。然后解释，教师是通过学生的public成员(耳)来调用private成员(头脑和肺)，并且只能通过public成员来调用private成员，否则危险性是很明显的。或者和学生解释，课堂上教师就是通过调用每个人的耳朵和眼睛这些可以看作是公用部分的器官来调用大脑等这些可以看成私有部分的器官来达到授课目的的，并且显然通过公用部分调用私有部分比直接调用私有部分安全得多。这样的讲解可以使学生马上就能记住private、public等成员的区别和该如何划分。

3封装和信息隐蔽

将多个项目(比如变量和函数)合并到一个包(比如类的一个对象)中，这个过程称为封装。类的公用接口与私有实现的分离形成信息隐蔽。

对于人(体)来说，显然如果不封装起来那么是很危险的(别人看起来也是很恐怖的)。人体对外界开放的只是一些公用接口，这些接口(如各个感觉器官)的作用是把外界的信息(消息)转化成身体各部分能够接受和处理的信号，并且只有通过这些公用接口转化的信息才能够被人识别。得到消息之后人去做某件事的具体实现是不需要消息的人知道的，即如果让一个人去做某件事，没必要了解他(她)先迈哪一条腿，走多少步，到什么地方，如何做等各个细节。只需要告诉他(她)去做什么事情即可，如何去做是不需要关心的(前提是那个人知道如何做，即相对于程序来说就是“方法”已经事先编好了)。封装与信息隐蔽是比较抽象的概念，相信这样的讲解学生就能很好地理解了。

4对象、方法和消息

类的成员函数在面向对象程序理论中被称为“方法”，“方法”是指对数据的操作。外界通过发“消息”来激活有关的方法。所谓“消息”，其实就是一个命令，由程序语句来实现。

人体经过封装之后，成为了一个对象，他(她)能够做的事情取决于自身的各项能力(方法)，外界通过给他(她)一个命令任务(消息)，他(她)运用自己的能力(方法)去完成这个任务。这样就很容易理解三者之间的关系。

5构造函数的意义

构造函数是一种特殊的成员函数，处理对象的初始化，与其他成员函数不同，不需要用户来调用它，而是在建立对象时自动执行。

人体在出生时必须具有一些正常的生理机能，这就是人体生理方面的初始化，这由基因自行决定。或者说，在人步入社会开始工作之前，必需经过一定时间的学习培训，否则无法完成基本的工作，这就是人在知识技能方面上的初始化，这由所受的教育决定。构造函数可以看成是对象在使用前的一些必要的初始化。

6析构函数的意义

析构函数也是一个特殊的成员函数，它的作用与构造函数相反，当对象的生命期结束时，会自动执行析构函数。析构函数的作用并不是删除对象，而是在撤销对象占用的内存之前完成一些清理工作。只要对象的生命周期结束，程序就自动执行析构函数来完成这些工作。

这个概念解释起来可能会沉重一些。人在去世之后会有一些善后要做，这可以看成类似于析构函数的作用。区别只不过是程序中的析构函数是在对象被撤销之前执行，而人的善后主要是在人去世之后进行的，当然立遗嘱这件事是在去世之前完成的。

7调用构造函数和析构函数的顺序

基于对象部分中的调用构造函数和析构函数的顺序是先构造的后析构，后构造的先析构，相当于一个栈，先进后出。

调用构造函数和析构函数的顺序体现的是系统对对象的释放顺序。从而可以这样解释，单个人作为一个对象，他(她)可能参加一些组织，比如公司、小组等，一般创建这个小组的人是很重要的人，他(她)可能掌握很多重要的东西，如果想最安全地、避免混乱地撤销这个组织，最好的方法就是先撤销不重要的人，最后才撤销重要的人。这如同如果用手工的方式去拆毁一个大楼，选择的顺序肯定是由高层逐层向下拆除，否则危险性实在是太大了。

8友元

友元可以访问与其有好友关系的类中的私有成员。友元包括友元函数和友元类。

现实生活中，一个人对待不同来源的消息的态度是不同的。可能更相信某些消息渠道(可看作友元函数)或某些人(可看作友元类)的消息，而不会太相信不信任的渠道或人所提供的消息。这点可以说明一个人(对象)可以允许外界的某些事物(可靠的渠道或可靠的人)比较直接地访问自己的私有事物(比如头脑中对某件事的判断)。

通过以上论述，可知也可以用公司这个概念来解释基于对象的部分概念。如果将公司细分，比如细分到部门还是可以满足基于对象的一些特征的。但是如果细分到单个人就要用另一个层面的概念来解释对象了，就像本文所说那样。对于公司和人这两个例子，可能人(体)更适合一般的学生，这是由他们所处的年龄段决定的，他们对公司等概念可能还不太熟悉。其实还可以找到更加恰当的概念来教学，比如根据所面对学生的特点，如所学专业等。还有一些基于对象的概念在本文中并没有解释，不过是可以类推的，在此不一一赘述。

篇3

[关键词]分布式认知；集体智慧；混合学习；教学范式

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1672-0008（2013）04-0092-08

一、引言

集体智慧（Collective Intelligence），是集体在创造、创新和发明上共同合作或共同解决或完成某种任务时体现出来的一种能力，它源自于多个个体和各种群体的通力合作，是一种共享的或者群体的智能。集体智慧可以在计算机网络中形成，并以多种形式的协商一致的决策模式出现。当这个社会越来越注重效率与依赖知识时。这种集体能力就变得越来越重要。集体智慧已经成为知识社会中竞争、创造和发展的决定因素。

随着e-Learning的不断发展，e学习的方式已经从互联网上数字化呈现面授课堂教学内容的第一代模式，发展到了第二代混合学习的模式，即关注的是如何“在适当的时间以适当的方式使适当的学习者获得适当的学习内容”。在混合学习的趋势下，以网络为核心的多媒体信息技术已经不仅仅作为一种强化传统教学范式的工具来使用，而是逐渐成为一种构建新型混合学习式课堂的教学观念。在这种多元的课堂环境中，可利用资源比传统课堂多很多，教师不仅需要关注现实课堂中的资源整合，也更应注重网络学习共同体的组织与管理，应用学习者的个体智慧。发挥集体智慧的优势，共同解决学习中遇到的难题。通过混合学习环境中各个要素之间长期的交互、合作和系统建构，实现集体智慧的激发。如果只注重个体多元智能的激发而忽视集体智慧，不仅使分布在这课堂环境中的许多资源将会被浪费，信息交互的缺少也将会使信息技术在混合式的课堂中，失去其存在的意义。

在现代信息技术的不断发展过程中，新理论与新技术的不断融合，与其密切相关的网络教学的范式也在逐步发生改变，大致的趋势为，从最开始的接受式的认知范式到建构式的认知范式再到分布式的认知范式。因此面对新的教育形势与挑战，教师需要思考如下重要问题：什么样的教学范式才是最适合自己的课堂？什么样的课堂管理才能使课堂资源最优化，从而促进课堂中集体智慧的激发？

二、网络教学时代的理论变迁

（一）以行为主义、认知主义为基础的接受式教学范式

华生、斯金纳等行为主义者认为学习是刺激与反应之间的联结，他们把环境看成是刺激，把伴而随之的有机体行为看作是反应，认为所有行为都是习得的，只强调对外部环境的刺激反应；奥苏贝尔、布鲁纳等认知主义者则认为内部认知是有特定过程的。他们强调学习并不在于形成刺激与反应的联结，而在于依靠主观的构造作用所形成的“认知结构”，主体在学习中不是机械地接收刺激，被动地做出反应，而是主动地有选择地获取刺激并进行加工：他们对学习问题的研究，注重认知主体内部心理过程与内部条件。行为主义与认知主义均将知识看作是学习者的外部事物，而将学习过程看作一种内化知识的行为。以行为主义、认知主义学习理论为指导、以Web1.0为基础的网络教学是以知识传递为主的教学形式，可以看作是接受式认知的教学范式。这一教学范式借助网络技术给学习者呈现学习内容，关注学习者外部刺激环境的作用。

（二）以建构主义为基础的建构式教学范式

建构主义是认知主义的进一步发展，源自关于儿童认知发展的理论，其最早提出者可追溯至瑞士的皮亚杰。建构主义认为，学习是通过“同化”和“顺应”建构内在心理表征的过程。学习者的认知结构通过同化与顺应过程逐步建构起来。并在“平衡-不平衡-新的平衡”的循环中得到不断的丰富、提高和发展。学习不是由教师把知识简单地传递给学生，而是由学生自己建构知识的过程。学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有的经验为基础通过与外界的相互作用来构建新的理解，他们不再是等待被填满的容器，而是积极致力于创造意义，选择并追求他们自己的学习，这种建构是无法由他人来代替的。建构主义理论在网络课堂教学中的运用表现为认知工具观，即关注运用认知工具技术来对知识进行操作、变换和加工，在变换和加工中实现深层次建构，建构认知教学范式关注学习过程中意义的建构以及学习环境的设定，学习者的主动性，在实践中，教师需要关注学习问题设计和学习活动设计。

（三）以分布式认知为基础的分布式教学范式

从个体认知到分布式认知的转变，是人类适应信息社会复杂性的重要思维特征。分布式认知的思想可以追溯到1879年第一个心理学实验室的建立，后来杜威（Dewey）、冯特（Wundt）、吉布森（Gibson）等学者也论述了认知超越个体头脑的“去中心化”思想。维果茨基（vygotsky）的研究表明，心理不仅通过人的活动表现出来，而且是在活动中形成，这为分布式认知的诞生提供了基础。随着信息技术的迅猛发展，人类许多认知活动越来越依赖于信息技术，各种各样的认知工具大量替代了人们头脑内部的思维和计算，人们也越来越重视智能性人工制品对个体认知过程的影响。人们已不满意于仅把认知视为脑内的活动，而开始寻求认知对临场和情境的依赖。即探查认知的分布性质。20世纪80年代中期，赫钦斯（Hutchins）等人明确提出了分布式认知的概念，并认为它是重新思考所有领域的认知现象的一种新的基本范式。他们认为认知的本性是分布式的，认知现象不仅包括个人头脑中所发生的认知活动，还涉及人与人之间以及人与技术工具之间通过交互实现某一活动的过程，认知分布于媒介、环境中，分布于个体间，认知分布于由多个个体、工具、环境组成的较复杂的系统中。

基于分布式认知的分布式教学范式是一种系统化看待学习环境中认知现象的视角，“分布”不是认知结构的增强，而是认知功能的中介。单纯考虑那些存在于人类头脑内部的东西是难以解释我们的认知活动的，还必须要考虑社会环境和物质环境中的认知角色。因此这种系统化视角至少包含三方面的内容：1.认知过程会通过班级、小组的成员进行分布；2.认知过程会在认知活动（内在结构与外在结构的协调）的交互中进行分布；3.认知过程也可通过时间（早先事件的结果影响后续事件的性质）进行分布，也就是所谓的认知在时间轴上的分布。

Hatch和Gardner曾经就教室中的认知活动提出了分布式认知的同心圆模型（the Concentric Model）（如图1）。最外层是超越特定情境的文化力，它间接影响个体的认知活动。中间层是地域力，它强调认知活动发生的具体情境或环境，直接影响认知个体。最内层是个人力，即个人在认知中的作用，是分布式认知的核心。它提醒我们，学习不是个体头脑中的符号操作，而是一种以“文化生成物”为中介的同环境、他者协调，构筑知识的行为。在课堂中，我们不能忽视微观层面的个体的心智活动或个体之间的交互作用行为，与此同时也要关注同宏观层面的在社会文化的相互关联之中所形成的“公共建构”。这几种力相互依赖，缺一不可。

三、从个体的分布式智能到共同体的集体智慧

集体智慧作为一种共享型的智慧，它的存在是为那些个体智慧所解决不了的更多更为复杂且困难的问题，提供实用且高效的解决能力。集体智慧也可以定义为某种形式的网络化，即互联网。它是由通信技术的进步而引发的。Web 2.0实现了交互性，因而学生可以自己的内容。集体智慧凭借这一点来提高现有知识的社会共享。我们将在网络教学中形成的集体智慧理解为：在学习过程中。学习小组或集体协力加强整体性与相互联系，以便加深我们对事物的理解，使个体间的智慧达到进一步的凝聚，进而达到更高层次的整体性和密切联系。形成共同创造的能力。依照Henry Jenkins的学说，集体智慧可以归因于媒体融合以及共享文化。集体智慧不仅仅是所有文化在信息数量上的贡献，同时，它也是质量上的贡献。

随着时代的发展，社会的不断进步，人类学家与社会学家对各种认知现象有了更多的关注。在研究群体的问题解决、组织的学习与记忆时，发现组织作为一个群体所呈现出来的认知特性，与组织内部个体之前的认知特性有明显不同。这也正体现出以个体认知为基础的分布式认知与以共同体为基础的集体智慧之间存在差异，但是实际上两者的关系极为密切。调动分布式认知各种要素是集体智慧形成过程中一个必不可少的环节。如果缺少分布式认知各种要素的积极参与，那么最后集体智慧是无法得到效果的最大化。当个体认知被分布式认知的各要素充分调动起来的时候，集体智慧也就更容易得到激发与巩固；而相反的，越是高级的集体智慧越能促进分布式智能的开发（见图2）。

如图2显示，从智能的整体性视角观之，个体认知与集体智慧两者存在相互依存相互补充的紧密关系。综合甘永成与祝智庭于2006年提出的虚拟学习社区知识建构和集体智慧发展的学习框架以及共创性学习的相关理论，以及分布式教学范式的特点，集体智慧在混合课堂中的形成大致可以分为三个阶段：发散阶段，交互凝聚阶段以及整合创新阶段（见图3）。

阶段一发散阶段往往是出现在学习共同体刚刚形成初期，体现出来的多是个体的发散性的思维，虽然已经有小组出现，但是仅限于组内成员单独面对面的交流，通过网络的对话都很少，所以小组的作用在这个阶段并不明显，各要素呈现出自由发展且多变的状态，因此在这个阶段集体智慧是还没有产生的，个体的智慧的简单相加只能称为集体的智慧而非形成了集体智慧这种能力。由于学习共同体的组织结构还不完善，缺少互动与交流，差异性明显的学习者还处于被动接受的状态，学习方式也是以个体的自主学习为主，知识在这个阶段多为隐性或封闭式存在。

阶段二凝聚，学习共同体的各要素分布相比阶段一变得有组织性，差异性在慢慢的减退，大家寻找到一些共性并且开始有交互有联系。基于分布式教学范式的系统化视角，学习共同体已经开始构建起一定的组织结构，利用混合课堂的各种媒介通过相互的交流、互动、讨论和协作，以及通过协作学习等多种学习方式，共享彼此的观点、思想、资源。部分隐性知识在这个过程中开始外化，学习者在这个阶段开始主动参与认知活动，个体智慧仍然是这个阶段解决问题与完成任务的主力，但是集体观念与运作开始萌芽并逐步培养出解决更高层次问题的集体智慧。

阶段三在经过了阶段二的发展过程，群体合作开始形成一个较为完善的系统，有明确的任务目标，形成高效的解决问题的方式，系统的整体功能大于内部各元素孤立功能之和，也就是说，这种系统特有的能力或智慧远远大于多个个体智慧的简单相加，集体智慧能解决的问题辐射范围更广，并且能够提供更多的新型解决方式，共同体内部成员不再是被动接受，而是主动探索进行共创性的学习，共享的知识开始具有社会性，形成了组织或社区的共同记忆，并在整合各种不同观点的基础上能够发现新的问题创造出新的方案，从而达到学习目的和促进自身学习能力发展。

从以上各阶段的特征我们可以看出，在集体智慧形成的过程中，离不开人与人之间以及人与技术、工具之间通过交互，而认知正分布于这各种要素组成的较复杂的系统中。只有当这些分布式的要素得到合理有效的组织与链接，才能更好的发挥各要素的作用与价值。集体智慧表达了两种智能的联结，一是肯定了个体智能的独立性；二是肯定了个体智能在观察复杂情境时的交互性。如果只看重集体智慧而忽视个体智能，将会因小失大，最终会影响集体智慧整个的系统效应：而只重个体智能不懂得将其加以整合利用，必会目光短浅，顾全不了大局。所以，要注意保持两者的平衡，集体智慧是分布式个体智能的有效组合。是个体智能的合作和凝聚。从而使整体智慧得以加强和提高。集体智慧的激发正是分布式教学范式的“系统视角”的一种体现。参与认知分布的各个要素既相互独立，又相互依赖、相互制约，有机地组成了一个学习的集体。

四、分布式网络教学范式的运用

以上综述介绍集体智慧与分布式认知的密切关系。下面我们以杭州师范大学外国语学院研究生课程《教育哲学》为例，展示分布式教学范式激发集体智慧的过程。该课为英语课程与教学论研究生一年级上学期必修课程。周课时数为3次，总课时数为33课时，2011年度学生数为29人。该课程代表了杨小洪教授近十年教学探讨的最新方向，包含传统课堂的面对面教学也包括清华版网络教学平台，主要有教学材料、教学笔记、课程论坛、课程作业的运用，其认知要素分布于多个维度。其中网络论坛的师生互动。是教育哲学课堂的核心部分。全体学生在课前对网络课堂展示平台所提供的教学材料，按照教师提供的相关问题进行有针对性的个体阅读，然后从课堂陈述小组呈现的PPT中获取新的视角和资源，形成各自的观点，在课程论坛的已开辟相关话题中跟帖讨论。如形成的观点与现有的话题不同。可以在论坛上另辟一个话题，引发新的讨论。笔者作为研究生亲身参与了课程的全过程，从中获得对分布式网络教学范式的深刻体验。并形成了对自己毕业论文的基本构想。在随后的研究中，笔者发现课程论坛不仅为师生的互动提供了有效的平台，而且忠实地记录了集体智慧形成的全过程，其保留的数据反映集体智慧形成的三个阶段。

根据集体智慧形成三阶段的理论，笔者对课程论坛的全部话题进行了梳理和统计，发现第1-4次课可作为发散阶段，第5-7次课为凝聚阶段，第8-11次课为创新阶段。（见图4）：

图4中课程论坛上师生发帖数目对比清楚显示：第一个阶段学生似乎是课堂的主角，所有的话题都是以学生为主导的，话题讨论非常宽泛与自由：第二个阶段师生发帖数目发生了变化，教师慢慢开始引导学生展开讨论：第三个阶段学生发帖数骤减，而教师开始成为课堂的主导，管理并组织着课堂的主要活动与任务，话题收敛并且集中。这跟教师的课堂指导策略有着紧密的关系。

Amy对网络社区中混合型课程的行动研究分秋季、冬季及春季三个研究阶段进行。在不同的研究阶段采取了轻型、中型及重型任务指导三种不同的教学策略，不同的教学策略在各个阶段都发挥其应有的作用并帮助他取得了最后的研究效果。在教育哲学这门课的网络教学中，教师也采取了类似的指导策略。

（一）第一阶段：发散

教师在第一阶段并没有直接干预网络课堂。而是采用轻型任务指导（the light-duty moderating）的策略。这是一个尝试与观察的阶段，学生与教师都需要时间来熟悉这种环境。教师要在这个阶段把握住学生的特点与这个混合型课堂有的课堂文化，并从全局把握这个课堂认知活动的全貌。掌握课堂所有可以利用的资源。所谓轻型任务指导，是指教师还是先从传统课堂的管理入手，布置的任务也多为传统课堂中开放式表达的任务，没有确定的质与量的要求，学生享有较多的自由空间。学生在这个阶段是比较自由的，不管是在课程论坛上还是在教室里，学生都能畅所欲言表达自己的观点与想法。

这个阶段的特点就在注重个体表达与开放性，旨在开发这个分布式认知的同心圆模型中最内层最核心的个人力，也就是个体的经验与倾向。因为只有在这个阶段先抓住学生的“个人力”，让他们把个体的多元智能先发挥出来，外化自己已有的知识与经验，才能帮助教师抓住学生的学习兴趣，把握住他们对这门课的倾向性，才能更好的从这些个体差异性中寻找到共性以为后面阶段的合作交互做好充足的准备。

要想在第二阶段使所有分布式的认知得到有效的组合与凝聚，就需要在第一阶段摸清楚影响课堂的所有认知分布的资源，这样才能使这些资源不被浪费，让最后的集体智慧实现最大化。在这个传统课堂与网络课堂相结合的环境里，认知要素分布的范围非常广，比如认知的主体，客体，媒介（人工制品），课堂任务，课堂文化，课堂组织结构，学习环境，社会等等。除了这些都还比较容易被发现资源外，有一个非常重要的资源却最容易被忽略，那就是时间（见图5）。认知同样分布于时间上：过去的认知是现在的认知形成的基础，而现在的认知必将会对未来的认知活动产生影响。这就意味着学生过去的经验与经历会对其现在的认知有影响，而在这课堂里形成的认知也肯定会左右其将来的认知。因此学生与教师过去的经验都是课堂的宝贵资源，并且了解学生现在的认知也能为以后的课堂提供参考。所以教师在课程开始的第一节课上就对学生进行了一次前测，选取了5个关键词（学习，小组。思考。英语，我）让学生各填写10到20个词语来阐释对这5个关键词的理解，为期末的后测提供有价值的可对比的数据。

（二）第二阶段：凝聚

第二阶段教师指导的特点开始发生变化。由轻型任务指导慢慢转变为中型任务指导（the medium-duty moderating）。这是一个过渡性的阶段，但是却很关键，在这个阶段分布式认知能否得到最有效的组合将会直接影响到最后集体智慧的激发效果。所以，中型任务指导是教师开始让分布式的资源开始收敛凝聚的体现。这个阶段的特点则是注重合作与共享。小组在这个阶段扮演了重要的角色。学生被分为了10个小组，课堂的任务基本上开始以需要小组合作的任务出现，比如每节课后小组需要在网上讨论心得或者提出新的问题：每节课会有2个小组做陈述，陈述的PPT需要提前做好上传到教学平台：以及在课堂上做陈述的小组会面临其他小组的质疑与挑战等。通过这种分组与任务的转变，教师很好的把班级的组织结构建立起来，形成了个体一小组一集体的三层组织结构。虽然集体的作用在这个阶段还并未得到很好的体现，但是通过不断的个体与个体的合作，小组与小组的合作已经为后面的集体合作打下了坚实的基础。

分布式认知的同心圆模型中间的地域力是指直接影响学生认知的伙伴、资源和其他媒体，因此在这个阶段教师指导要考虑到资源的合理利用，要让学生对自己的学习伙伴有交流，这样才能为群智慧能力的激发奠定基础。从图6阶段二分布式认知活动模型中可以看出个体合作、小组合作与课堂任务成为这个阶段的最为主要的参与分布式认知活动的要素。但是除了这三个相对显性的要素之外还有另外三个较为隐型的要素也在参与分布式认知的活动：一个是媒介，它与分布式组织中的个体同属于分布式认知同心圆模型中的第二层地域力中的范畴，不管是什么样的合作，媒介都在充当着交流工具的角色，不仅能促进组织活动中合作更好的完成。同时也在帮助学生减少认知负荷：二是教师设定不同的课堂环境会产生不同的课堂效果，比如讨论式的课堂环境，竞争式的课堂环境，挑战式的课堂环境，辩论式的课堂环境等等都在促进不同形式的合作的形成：三是课堂文化，它在分布式认知活动中也扮演了重要的作用。根据分布式认知同心圆模型，也是就最外层的文化力开始发挥作用，随着个体、小组、任务、环境、媒介的不断交互产生联系，共享开放的课堂文化逐渐在凝聚，并反过来影响课堂，个体价值取向在慢慢向共同体文化靠拢，并逐渐形成学习型的组织或者社区，使合作与共享的课堂文化充分地发挥它的价值。

（三）第三阶段：整合创新

第三个阶段是属于一个升华整合的阶段。这个阶段一个完整分布式系统基本确立，这时的学习共同体不仅要延续阶段二的合作型学习方式，在教师的引导下还要充分运用这个系统逐步实现共创型学习方式，所以在这个阶段教师所运用的指导策略是重型任务指导（the heavy-duty moderating）。首先在这个阶段保留了上一个阶段的一些任务，比如寻找、筛选或替换教学材料或小组陈述中的关键词。这种任务的延续是为了排除上一个阶段的劣构。进一步优化这个活动系统。更加注重集体的成果。其次综合性、创新性的任务逐渐加入进来，比如制作思维导图、寻找隐喻表达以及归纳逻辑命题等等。这些任务以之前的思维成果为出发点，通过新视角、新目标或新形式的导入，激发全班同学的高阶思维，引发积极的社会意义建构过程，从而达到集体智慧的生成。

学习者通过这一阶段的学习任务。要实现自己身份的转变，就是从最开始的被动接受者变为主动参与者再成为主动探索者，要获取更高层次的思维能力。即在已有的问题基础上。进行发散性和联想性思考。比如与自身或别人的社会经验相结合，创造性地利用个体的差异性。进行“头脑风暴”式的思考，提出新问题、新观念，并能够以这种新观念作为新的行动指导。使最开始的高级的隐性的知识成为具有社会性可供大家分享的知识。

除了第二阶段信息交流之外，这个阶段更注重合作的另外一种重要内涵。那就是情感交流与心理沟通，在合作完成学习任务过程中，共同分担责任，共享成果，相互交流与相互评价，使学习者能体验到一种被他人接受、信任和认同的情感。通过相互挑战、启发、激励，发展认知能力，不仅极大地促进个人的合作能力与团队精神的形成，而且使得这个系统内在更加的完善，得以长久维持。

通过分析第三阶段的一个实例可以清晰展示出课堂所有参与者在创建思维导图这个新任务中的群智慧是如何被激发的。

教学材料：第三阶段第9课时Interaction between learning and development by Vygotsky（维果斯基的《学习与发展的相互作用》）

任务：首先由第10与第1小组的成员做课堂陈述，之后各个小组根据以上陈述以及自己对教学材料的理解选取关键词10个或者10个以下的关键词制作思维导图

异质分组在这个过程中非常重要，这些小组是合作学习和集体创造过程中的核心要素。通过个人与小组，小组与小组以及媒介与共同体之间信息的交流与共享，相互给予启发，创造更多的灵感。使隐形知识显性化并且得到重构。建立新的图式，激发出解决更多更复杂问题的群智慧能力。而且教师在考虑分组时采取异质分组的策略，让不同个性的学生组成各个小组，使得小组成员在小组学习中都能发挥不同的作用。在所有的课堂任务中，我们选取了课堂最后一项任务，最为直观的制作思维导图。来体现集体智慧在这一阶段的创新性。表1为全班作图数据统计。

表1显示，课内作图数量为11，全班共10个小组，每组1副。其中有1组2副。课后共6副。也就是说有6个小组在课堂各组作图的基础上课后重新建构了他们的思维导图。课后制作的思维导图，关键词的均值要小于课内导图，思维的概括性明显高于课内。图形结构方面，课内制图左右结构数量多于环形结构，其逻辑缜密性低于课后制图。我们且按照关键词数量和图形结构这两个维度，从左右结构和环形结构这两个课堂思维导图较为集中的类型，比较课内外制图学生思维在概括性和缜密性方面的差异，并进而展示集体智慧的创新性。

制作概念图的起点：选自第1组和第10组课前准备的PPT中的一个更为贴近维果斯基思想的概念图。

1.课前制图

教师课堂点评：抓住了最为重要的关键词，起点和终点的逻辑关系表达清晰，努力梳理概念之间的逻辑关系。

存在问题：（1）关键词太多，共16个，其中一些可以相互整合，尽量减少可有可无的关键词；（2）结构太复杂，没有突出核心部分：（3）没有融入以往学过的相关教育家的思想。

教师课堂点评：关键词有所减少，结构更为简单，但判断力上有欠缺，有些重要的概念被删，如ZPD，教师引导等等。全图突出的是知识内化过程，而维果斯基思想所强调的社会文化互动的重要作用被弱化。

教师课堂点评：关键词与结构都更为精炼，各要素之间的关系表达更加清晰，并且提到了教师指导以及社会毒在个体发展过程中的作用。此图优点在于引进了杜威和皮亚杰的相关概念，如指导（direction）、反思（reflection）、选择（choice）、同化（assimilation）和顺应（accommodation），展示了力图将不同教育家思想融会贯通的努力。缺点则是，虽然图中已经涉及到维果斯基思想所强调的互动的作用，但是该图主要突出的却是个体对环境的适应过程，社会文化互动以及最近发展区（ZPD）等核心概念仍然没有准确把握。

教师建议：重读杜威和皮亚杰的相关文献，用杜威和皮亚杰的概念充实维果斯基的关于学习与成长的互动过程，用维果斯基的互动过程来梳理杜威和皮亚杰的相关思想。

3.课后制图

上传时间显示，图10和图11比图8和图9晚7天。比较课内和课后两组概念图，可以看到，经过了几轮“头脑风暴”式的课堂讨论、教师点评以及课后的阅读、反思和融会贯通之后，课后的图10和图11有了明显进步：

（1）重新找出了维果斯基文章中关于学习与发展社会文化互动过程的关键词，并将这个互动过程放在图形的核心部分，突出了维果斯基所强调学习与发展社会文化互动过程。

（2）对照维果斯基的思想重新阅读了杜威原著《教育与民主》之第三章Education as Direction（教育即指导），将其中30页的这样一段话“因此关注与指令是指导的两个方面，一个是空间上的，另一个则是时间上的”（Focusing andordering ale thus the two aspects of direction，one spatial，the other temporal），融入了对“他人提供的帮助。比如同学等。特别是教师的”（assistance provided bv others，like peers，especially teachers）的理解，将教师的帮助（eacher’s assistance）变为了教师的关注与指令（teacher’s focusing andordering）。

（3）重读了皮亚杰关于同化与顺应（assimilation and accommodation）的论述，将维果斯基的内化（internalization）转换为学习者自身的同化与顺应（learners’assimilation and accommodation）。

（4）最终的学习成果包含着对学习材料共同的社会性理解，无论是左右结构和环形结构的概念图，都突出了维果斯基的社会文化互动过程，也同样将杜威和皮亚杰融入了对维果斯基的理解。

以上的这个实例展示了阶段三集体智慧如何交互并协同创造的过程。阶段三的起点是阶段二过程中小组建构的PPT，它使小组合作形成一个较为完善的思想成果。审视这个概念图，发现其中的不足，思考如何对之进行重构，就成为这一阶段课堂的明确任务目标，它需要更为高阶的解决问题的方式。教师在充分调动了学习个体和小组各元素的功能之后，通过口头点评，引导共同体成员在整合各种不同观点的基础上进行更为广泛的阅读，深入的思考，发现新的问题，创造出新的方案，从而达到学习目的和促进自身学习能力发展。

阶段三集体智慧的运作，展示了如下功能：

（1）排除上阶段二的一些劣构，如关键词太多。结构复杂，重点不突出等等；

（2）在探索新的解决方案的时候。暴露了共同体成员学习和思维能力方面的普遍不足，如思维缺乏整体性而导致的判断能力不够等：由此引发教师新一轮的指导；

（3）拓展了共同体成员思考和解决问题的视野，导致了共有的一些高阶的解决问题方式，如重温原有知识以达到对新知识的理解；

（4）在提供更多的新型解决方式的基础上，激发共同体成员主动探索进行共创性的学习，让最开始的高级的隐性的知识成为具有社会性可供大家分享的知识，形成了组织或社区的共同记忆；

五、总结

混合式的网络教学是一个非常复杂的过程。涉及的元素众多，因此在不同的学习阶段、不同的学习环境下，对于学习者的不同发展阶段和学习内容的不同形态，应该采用适当的教学范式。由于网络本身的分布特性使得分布式教学范式在混合式的学习中能够有效的得以运用，并且通过资源的有效整合使得集体智慧能够充分的被激发。在分布式教学范式的教学策略中，课堂任务的管理与组织是其中最为重要的一环。任务的设置不能过于庸俗化，在创设情境的同时要充分考虑到学生个体原有认知也就是学生本身的经验，其次是要实现在这个课堂中所有参与认知的分布式资源通过各种交互式的任务互动，实现资源共享的最大化，才能为集体智慧的激发创造良好的条件。在这种分布式教学范式指导下的学习过程中。学生一方面借助各种媒介（包括传统的和数字化资源）通过自主探究、协作探究等方式进行问题解决和知识建构，在培养集体学习能力的同时提升自身的自主学习能力：另一方面，教师通过对混合学习过程的监控，适时地插入讲解和评价。对整个过程进行调控和管理。为学生提供必要的帮助和指导。然而，在具体教学过程中。接受式教学范式、建构式教学范式，分布式教学范式这三种学习范式并不是截然分离的，而是有一定交叉重叠，它们之间是相互补充而不是相互排斥。它们都有合理的科学的一面，同样也有局限性的一面。并不是在所有环境，所有情况下都只适用于一种范式。

分布式教学范式除了能激发集体智慧外，同样还带给我们一些别的启示。首先在追求集体智慧最大化的同时不能忽视个体认知。个体信息的反馈以及个体中尚没有获得现行表达的认知都是整个系统的重要资源。个体认知是分布式认知的核心，而分布式的认知活动也是让个体认知趋于稳定的过程。个体之间既相互独立，又相互影响。认知是一个在分布式环境中螺旋式上升的过程：其次分布式认知中的文化力能够让处于这个分布系统的成员逐渐形成身份的认同感。当学习型的组织或者社区形成的时候，学习者作为其中的一员也慢慢受这种组织或社区文化的影响，逐步改变自己的认知，向这个组织或社区的文化靠近。我们在学生前测与后测的数据对比中就很明显的发现这一点。在前测的数据分析时自我的语义场更明显，而在后测的数据中。合作。集体。小组等非自我的语义场增加了许多，这也说明整个班级也经历了从个体向共同体过渡的这么个过程。

时代还在不断的前进，随着将来新技术新理论的出现，对网络教学会有更多的探索与研究，也会给未来的学习方式与教育方式带来更多更有意义的启示。

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篇4

关键词 云计算；云服务；开放式教学；教学资源

中图分类号：G40-057 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2013）12-0106-03

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》第21章第66条提到，教育信息化建设要求“建设有效共享、覆盖各级各类教育的国家数字化教学资源库和公共服务平台”；第67条指出要“建立区域内普通教育、职业教育、继续教育之间的沟通机制；建立终身学习网络和服务平台；统筹开发社会教育资源，积极发展社区教育；建立学习成果认证体系，建立‘学分银行’制度等”[1]。根据纲要的要求，我国一些区域已经建立了网络教学资源平台，一定程度上促进了教育和教学的发展。但这些已建立的平台分布散乱不均，平台建设单位各自为战，库存资源没有统一标准，不能实现真正的“共建、共享、共用”的目的，“资源孤岛”现象严重，且资源更新速度缓慢，每个单位重复投资、开发和建设现象普遍，维护成本过高，造成严重的国家财产、资源的浪费。本文拟进行云计算的理念和技术与开放式教学模式的整合研究，达到丰富优质教学资源、突破传统教学界限、变革教与学的模式、提升教学效益，促进全民自主学习和终身学习的目的。

1 云计算概述

1.1 什么是云计算

云计算是一种基于因特网的超级计算模式，是指IT基础设施及服务的交付和使用模式通过网络以按需、易扩展方式获取即需服务[2]，具有超大规模、虚拟化、低成本、高可靠、易扩展等特点。

1.2 云计算原理

云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展。云计算的资源、应用、计算任务和服务都运行在大量的分布式计算机上即云服务端，而非本地或远程单一服务器，这使得用户能够随时随地通过网络使用低配置终端就可以从云端获取所需服务。

2 开放式教学的内涵

在传统的以传授知识为主的灌输式的应试教育中，教学和学习活动主要限制在教室和实验室，学生的学习活动几乎都是按教师预先设定好的教学内容和程序“依样画葫芦”[3]。在这种传统教学模式下，学生容易形成一种单一固定的思维模式，限制了他们的发散思维，限制了他们解决问题能力、创新思想和创新能力的培养。

开放式教学，源于人本主义的教学理论模型和建构主义的教学模式。人本主义学派科恩（R.C.Cohn）于1969年创建了以题目为中心的“开放课堂模型”；建构主义学派斯皮罗（Spiro）于1992年创建了“随机通达教学”和“情景性教学”[4]。这些教学理论模型强调：教师并不是“先知”，不应是知识的灌输者，而是知识学习的“引路人”“催化剂”。学习是学习者主动建构的内部心理表征过程而并非被动的知识接收。

1）开放式教学要求教学目标的开放，强调教学目标可以是多样化、因人而异的，教学的根本目标是在探究和解决问题的过程中锻炼思维的发展、解决问题能力的培养，激发冲动从而主动寻求和发现新的问题。

2）开放式教学要求教学组织形式的开放，打破以往的教学组织模式，强调教学和学习应向社会延伸，向影视、报刊、电子网络等更大范围的多种媒体延伸，学生可以根据自己的学习需求随时随需进行个别化学习。

3）开放式教学要求教学评价的开放，不仅仅关心学生的学习结果，更应关心学生成长的过程，应建立评价档案袋对学生的学习过程进行全程多标准、多元化记录评价。

3 基于云计算的开放式教学模型

针对目前教学资源分布散乱不均、更新速度缓慢、重复建设、维护成本高、共享程度低等教学资源建设中存在的普遍问题，以及传统传授式教学模式中存在的种种缺陷与不足，本文提出一种新型的教学模式——基于云计算的开放式教学模式，并对这种模式应用进行深入探讨研究。

3.1 部署模型

基于云计算的开放式教学模式将所有的教学资源数据的存储和计算任务交给云端处理，将一切教学资源以“云服务”的形式提供给资源用户，师生只需采用性能一般的低价笔记本电脑或智能手机接入云服务，就可以在任何时间、任何地点随时随地利用、享受云计算提供的资源和服务，就某方面的知识进行学习，从而实现小班教学、微型化学习、个别学习等开放式的教学和学习方式。云计算与开放式教学的整合将解决教学资源不能充分共享、资源不足不均、重复建设、“资源孤岛”现象严重等教学资源建设过程中的普遍问题。

在图1所示教学资源云计算模型图中，云服务端负责教学资源的存取、分类、管理、维护、调度以及访问负载均衡，负责把分散的、本地化的自成一体的教学资源通过云计算转化成一个与具体的网络环境、用户终端系统和服务端系统无关的统一而强大的虚拟通用教学资源服务平台，把所有教学资源以“云服务”的形式在云服务端供资源用户获取使用。

随着信息化在教育领域应用的发展，学习已经不再被局限于学校或者其他教育机构的范围内。云计算环境下，以学习者为中心的个人学习和“非正式”的学习将是今后人们学习的发展趋势，基于云计算的开放式教学可以更好地迎合并推动这种趋势的发展，有利于终身学习。

3.2 特点

1）共建，共享，共用。基于云计算的开放式教学模式可以利用现有的互联网以及现有的分散的、本地化的、自成一体的教学资源进行系统化的统一资源分类，进行面向云服务的改造和封装，并到云服务端提供教学服务；其次，利用云计算服务，相关教学团队和成员可以自发地参与教学资源库的建设并提供统一的系统化的教学资源云服务，从而实现教学资源、教学信息甚至教学环境的最大、最优化共享、共用。

2）降低运维成本。将教学资源通过云计算进行统一整合，统一引擎调度，从而有效避免教学资源分布散乱不均、重复建设严重、资源孤岛现象严重的问题和缺陷，实现灵活的、可靠易扩展的统一运维。云计算的提出最小化了终端设备的需求，极大地降低终端用户成本，实现前所未有的性能价格比。

3）促进教育多元化发展，催生新型学习模式。随着教育信息化的发展，教育形式也日渐趋向于多元化的发展，基于云计算的开放式教学可以在很大程度上满足这种多元化需求。在这种教学模式中，学习者便于从“云端”选择自己所需资源和服务，也便于自行安排学习进程和学习方式，从过去死板的学习模式中解脱出来，促进学习方式的变革。

4 技术路线

4.1 支撑平台架构

云服务平台即开放式教学模式的支撑平台是教学资源的载体。服务平台的建设一要考虑到教学资源的因素，二者是相互支撑的，缺一不可；二要根据开放式教学的特性需求，并充分考虑行业特征以及现有设施和平台的状况，评估其迁移或升级的可行性，采用统一规划、模块化、分层次的架构思想和策略构建安全、可靠、灵活、易扩展的云计算平台；三是平台系统分为基础设施层、资源层、业务服务层和应用层，如图2所示。

1）基础设施层利用现有的网络将大批量的主机、服务器、存储设备通过虚拟化技术把异地零星分布的硬件资源集群链接，构成一个庞大的能够存储海量教学资源的分布式易扩展动态虚拟存储平台。基础设施层具有存储动态扩展、高可靠、负载均衡自动化、超级计算能力等优势特点。

①存储动态扩展。虚拟化技术能够动态添加和扩展计算机节点或磁盘空间而不中断正常业务的运行，可以随时根据业务数据量的大小需求添加或减少存储节点，实现更好的容量价格比。

②高可靠。“云”技术使用数据多副本容错、计算节点同构互换等措施，提供了良好的容错能力和强大的故障恢复能力，平台（即计算机群）内的任意节点的故障不会影响系统业务的正常运行，保证数据和服务很高的可靠性。

③负载均衡自动化。负载均衡技术的使用可以更好地保障服务响应速度，提供更好的访问质量，提高资源的利用率和用户体验。

④超级计算能力。理论上，“云”技术可以整合链接无数台分布于不同地理位置的计算机节点。如Google的云计算平台已拥有一百多万台服务器，IBM、Amazon、Yahoo、微软等均拥有几十万台服务器，“云”赋予它们前所未有的超级计算能力。

2）资源层以基础设施层为依托，负责教学资源的采集、审核、重构、整合、调度并实现面向云服务的资源封装，实现资源及其共享机制的规范化。教学资源由多种媒体组成，其表现形式也复杂多样，为更好地满足开放式教学需求，提供更好的教学服务，资源的采集和封装过程必须依据统一的规范和标准。可参考的规范和标准有《教学资源建设技术规范》、LOM模型、Dublin Core模型[5]、学习对象元数据（EELTS-3）[6]、基础教育教学资源元数据规范（CELTS-42）等。

3）业务服务层提供统一安全的用户管理、教学资源以及资费的管理。用户管理包括用户在线注册、用户按需受权，统一安全身份认证等。教学资源的管理需要根据用户的评价反馈及使用情况进行必要的添加、删除、修改和调整。资费管理包括：实现用户的按需购买付费策略；对用户的资费进行统一的安全管理。

4.2 教学资源库的建设

教学资源库建设的推进是一个非常复杂、充满不确定性的过程。首先对行业现有的教学资源进行面向云计算服务的系统化梳理、归类、改造和封装；其次可以将已架构好的云服务平台的资源建设接口开放给各教学单位或成员，进行自行的资源建设和上传。通过实现半自动化或自动化的资源调配策略来实现对新建资源的动态重构、自动化部署、监控、管理和调度。具体教学资源库建设的实施过程包括前期资源的采集、整理分类、资源封装、资源评审入库以及后期的维护和管理。需要注意的是教学资源库的建设是一个渐进的闭环的过程，不是一蹴而就的，需要进行反复不断的改进。

1）资源采集。就目前我国教育发展和教学资源建设的现状来说，资源的获取途径主要有：有线电视教育节目的采集录制；由专业教师提供教案、课件；由学科教师和资源建设者共同开发资源；由资源建设者根据资源库的内容要求从网上进行搜集；购买成套的素材、课件、网络课程光盘；成立专门组织，调拨专用资金进行资源开发建设等。

2）资源分类。教学资源的分类是指依据教学资源内容属性和其他特征进行资源类聚，并将类聚结果按一定的组织次序结构进行组织的过程。在进行教学资源分类时要充分考虑科学性、系统性、可发展性以及面向用户性。具体实施过程中可参照《教育资源建设技术规范》（CELTS-31）和《中华人民共和国国家标准学科分类与代码》（GB/TB745-92）。

3）资源封装。搜集来的资源经过系统化的整理和分类，已经具有良好的组织构架。但同一类的资源其文件类型和格式复杂多样，这不利于资源的管理、使用和共享。因此，资源入库前需要对资源进行面向云服务的改造、整合和封装。在实际的资源建设过程中可以参考我国《教育资源建设技术规范》的有关规定进行资源封装。

4）资源的评审入库。教学资源质量的高低直接影响资源库的质量和效用，因此在资源建设中要根据资源库建设的目的和教学要求严把质量关，保证库存资源的质量和权威。首先，制定相应的评价指标，由资源审核员对已搜集到的资源进行分类初审并优化和整合，初审通过的资源由各学科的审核员进行复审，复审通过的资源进行专家送审、评定星级；其次，对审核已通过的资源进行分类、分级入库。

5）后期维护管理。后期维护管理是一个循环反复漫长而无尽头的过程。①资源数据结构的维护。管理员需要对资源数据结构和系统内链进行实时的优化，以方便用户对资源的随需检索和订阅，即提高用户体验。②资源内容的维护。教学资源的内容才是整个系统的重中之重，一个资源库的质量在绝大程度上取决于其资源内容的质量，需要经常根据用户的使用情况、要求、评价结果对资源库中的资源进行必要的添加、删除、修改与调整。一个内容经常更新、对用户的反馈及时应对的想用户之所想急用户之所急的资源库才是高质量的资源库。

5 总结

基于云计算的开放式教学应用是在网络时代教育领域教育理念和技术的制高点，是一个新兴的革命性的概念，既是全球化社会和改革开放的时代要求，又是培养创新精神和实践能力为核心的新一轮教学改革的需要。从美国北卡罗来纳州西蒙公司在格雷汉姆小学首先开展云计算项目的尝试，到Google宣布在中国大陆启动云计算学术合作计划Academic Cloud Computing Initiative1，与中国大学建立学术合作项目，广大的教育工作者进行了大量的实验和实证研究。但作为一种新的教学理念，不管是理论建构还是实验探索都才刚刚起步，还有很多问题需要进一步的探索，如云计算环境下开放式教学的课堂操作模式、评价指标，开放式教学对学生的开放性思维、创新精神和实践能力培养的作用，都还缺少实证研究。这种应用尽管还处于萌芽期，在实际应用中面临很大的挑战，但随着相关理论和支撑技术的日渐成熟，必将在不远的将来展示出强大的生命力，在教育领域产生重大的影响。

参考文献

[1]国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）[M].北京：人民出版社，2010：62-66.

[2]赛迪顾问股份有限公司.中国云计算产业发展白皮书[R].北京，2011：4.

[3]百度文库.“国培计划”：河北省农村中小学骨干教师远程培训（2011）[EB/OL]..

[4]刘英莉，庄衍，沈道洁，等.急诊开放式教学在内科见习中的应用和思考[J].中国高等医学教育，2011（10）：44-45.

篇5

关键词： 数学实验 云计算 教学平台

数学实验作为一门新实践课程被国内众多高等学府引入大学课程中，数学实验教学平台建设是研究热点之一。目前，各高校建设的数学实验室是主要数学实验教学资源平台[1]。传统数学实验室是将计算机软硬件、数学软件包、教学资源、课件制作、计算机辅助教学等有机融为一体，是基于局域网的数学实验环境，建设成本较高，学生必须到数学实验室――以微机为主体的机房进行实验，使数学实验受到空间上的限制，同时基础数学实验是面向所有专业学生开设的，实验资源紧张，导致学生上机实验时间受到限制。为了克服以上困难，本文提出了建设云计算环境下数学实验辅助教学平台，该平台有利于提高学生对数学实验的兴趣，显著提高实验设备的利用效率，降低硬件资源建设成本。

1.云计算在构建良好数学实验环境中的优点

云计算既指在互联网上以服务方式提供的应用系统程序，又指在数据中心用来提供这些服务的硬件和系统软件。云计算可理解为并行计算、分布式计算和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现[2]。云计算的理念是把基础设施、平台或者应用程序以服务的形式提供给用户，使云计算在远程实验室建设中具有许多优势。

云计算在构建数学实验环境中的主要优点体现在：第一，基于云计算技术构建的数学实验环境是放置在云端的，在高速互联网支持下，学生和教师可以随时随地进行数学实验，使数学探索过程更顺畅，同时教师可以通过云端实时在线指导；第二，云计算技术中主要的计算和存储由后端集群架构完成，前端设备可以最小化，学生和教师可以通过智能化终端如手机等进行数学实验，降低数学实验的准入门槛；第三，有利于构建协作式教学和实验环境，由于所有教学资源和学生学习文件都放置在云端，可以方便地进行集体式备课、异步教学探讨、分组实验和知识交流；第四，提高数学实验教学效率，海量的云存储空间可以为每一个学生建立一个个性化的实验空间，为每个教师建立教学空间，学生可以快速下载实验资料，教师能快速部署课程文档和程序；第五，高效利用数学实验室的软硬件资源，计算机和正版数学软件是数学实验室的主要资源，而这些资源只有在机房开放时才会被使用，在没有实验课时及假期尤其漫长的寒暑假基本处于闲置状态，云计算技术可以将这些廉价的PC整合成具有强大计算能力和存储能力的服务平台，提供不间断的服务并且通过网络将这种服务配送给广大师生；第六，满足特殊的数学实验和计算要求，一些数学实验任务涉及大数据的处理和耗时的计算，在单机上难以完成，云计算系统框架允许在短时间内灵活地集结实验室的计算机，使之完成大型实验任务。

2.数学实验云计算辅助教学平台的设计

2.1功能模块设计

数学实验云计算辅助教学平台是一个集成的数学实验环境，在此环境中主要的操作对象有教师、学生和平台管理人员和执行特殊科学计算任务的科研人员，因此将该平台分成四个子系统，分别是教师子系统、学生子系统、科学计算子系统和管理人员子系统，各个子系统之间相互联系，实现一个整体的数学实验教与学的环境。管理人员子系统主要负责对整个平台的运营管理，包括实验环境管理、平台的配置管理、运营数据管理和安全策略管理，并对教师、学生、科研人员的信息进行管理。教师子系统实现教师课程管理、部署实验任务、在线辅导、协作备课、作业布置及处理、测试管理和学生信息管理，还包括数学实验模块。学生子系统实现在线实验、协作交流、作业处理、资源共享、在线测试和实验心得分享等功能。科学计算子系统为科研人员提供大数据处理和高要求的数学计算功能，实现项目计算任务管理。

2.2基于Hadoop的数学实验云计算教学辅助平台的框架

Hadoop框架是Apache基金会基于Java语言开发的开源云计算框架，很多国内外知名互联网公司使用Hadoop框架开发出自己的云计算服务。Hadoop框架最核心的设计就是：分布式文件系统（Hadoop Distribution File System，HDFS）、分布式计算框架（MapReduce）、分布式数据库（HBase）和数据仓库（HIVE）。

由于Hadoop是采用Java语言开发的，因此基于Java平台开发Web层，这样web层能很好地与Hadoop相融合，web层主要接受用户请求并返回对用户的响应，包括教师子系统、学生子系统、科学计算子系统和管理员子系统。Web层数据交互模式有三种方式：与数据库交互网页信息数据、与HDFS交互资源文件数据、与数学软件通过webservice交互数据，处理用户的请求，如在线数学实验、教学资源上传下载，并将处理结果回馈给Web层，在线数学实验是本辅助教学平台提供的核心云端服务，该服务面向广大师生，经常会出现大规模的并发访问，因此在这一层将应用Hadoop的MapReduce并行计算框架，将多个数学实验服务请求发送给集群内不同的计算机并行处理，并将处理结果返回给Web层。这样不仅可以完成小型数学实验项目，还可以完成大数据处理和耗时的科学计算等特殊实验项目。数据层使用MySql和HBase结合的方式存储大量的数据，对外提供一致的数据接口。数学实验辅助教学平台的资源存储访问模块基于Hadoop的HDFS实现。

2.3数学实验云计算辅助教学平台的集群架构

云计算系统之所以具有超强计算能力和存储能力，是因为背后有集群计算机的支撑，云计算下的数学实验教学辅助平台通过Hadoop框架，可以将数学实验室的普通PC机组织成起来，以集群方式向广大师生提供高性能和高质量的服务，高效利用实验室设备，并可以进行大型的并行计算和分布式计算，如大数据处理。由于数学实验室的每台计算机上都安装了数学软件，在每台机器上部署Hadoop系统，则每台PC都可以成为一个计算服务器，并为Hadoop系统的调度器调用。

参考文献：

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关键词：数据库课程；数字媒体技术；教学模式；实践教学；教学改革

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2017）07-0141-02

随着信息技术的发展，数据库技术在计算机应用系统中占据越来越重要的地位。我校数字媒体技术专业根据自身的专业需求，已经开设了多年的数据库教学，总结近年来教学中的经验和不足，结合本专业的特点，对该课程进行了一系列的改革，以适应数字媒体行业人才的需要。

1教学现状和存在问题

我院数字媒体技术专业开设移动媒体和游戏开发两个方向，前者侧重网站和移动端应用开发人才的培养，数据库原理与应用课程主要为该方向学生开设，总计64学时，理论和上机各32学时。教学目标是学生理解数据库的基本原理，能够自己或配合团队进行数库的设计和开发，从而掌握在实际项目中使用数据库的技术。移动媒体方向主要实践教学任务安排如表1所示：

本专业属于非计算机专业，计算机基础课程较少，侧重于应用型课程。同时结合独立学院学生的实际情况，本课程采用中国人民大学的优秀教材《数据库系统概论》，并未参照国外经典教材，授课内容也有所删减，主要包括数据库原理、设计和应用三个部分。三个部分的主要授课内容为：原理部分包括关系数据库基本概念、关系代数、SOL语句、数据库安全性和完整性。设计和应用包括关系数据理论、数据库设计、查询处理和查询优化、数据库恢复技术和并发控制。总结近几年来教学实践过程，存在的问题有以下几个方面：

1）学生计算机基础薄弱，对理论知识兴趣不大。本专业课程围绕数字媒体的应用设置，所以开设的计算机基础课程较少，学生基础知识较薄弱，编程能力不强，因此对于较抽象的原理知识，如：关系代数等内容，学生掌握存在一定难度；对于SQL语句的学习，学生只是照搬书上简单的例子来操作，对原理、设计和应用三个部分没有融会贯通。后续的项目实践中，不能从应用的整体角度进行规划，导致设计的数据库性能较差，实用性较弱。

2）相关课程缺乏联系，学生解决综合问题能力较弱。本专业的教学任务中，网站开发类课程和数据库课程相互独立，尽管第三学年的综合实践课程将两者结合，由于以学生练习为主，课时较少（16学时），较多学生仍旧不能掌握复杂的数据库设计。总结几年的毕业设计情况，网站开发类题目中，较多学生仍然无法解决数据库整体设计及其如何与前端页面交互的问题。

3）缺乏综合应用的实践平台。由于学时的限制，上机实验只是对理论知识的简单实现，与实际应用中的复杂设计相差甚远。同时，机房中数据库平台的部署基本都是单机环境，与现有实际网站系统中大型数据库的部署和使用存在较大差距，难以培养学生的实际项目开发能力。

2改革措施

根据数字媒体技术专业的特点，结合学生的实际情况，针对上述问题，我们坚持“应用性”和“渐进性”原则，对本课程进行了以下几个方面的教学改革：

2.1合理规划课程内容

对数据库原理中较难理解的概念，如；数据模型、关系模式、范式等，我们采用用案例式教学和验证性实验相结合；对数据库设计以团队实现项目的方式讲解，具体如下：

1）项目案例引入教学，实际案例中的用语和理论知识对应讲解。教学中所用到的项目案例由互联网下常见应用模型的提取，如：购物网站设计。用验证性实验加强对该部分基础知识的理解，即授课过程中边学边练。

2）对数据库设计章节，将复杂的实际应用划分为多个简单需求，鼓励学生从中选择单个或几个简单功能进行项目的模拟化设计和开发，然后在此基础上进行功能的扩展。实际执行时，3-5学生组成团队，以合作方式完成需求分析、E-R图、数据库设计、实施和安全性检测整个流程，采取集中演示和答辩方式进行成绩判定。

3）结合数字媒体的实际应用，讲解大型网站的搭建机制，增加学生兴趣的同时，课本中相关知识点与实际应用也有了较好的结合。

2.2优化课程体系

数据库课程在整个课程体系中并不是孤立的，所以其课程设计应该与网站开发等课程设计有机地结合起来。它们侧重点虽然不同，但是之间又有密切联系，让学生及早了解这种联系，十分必要。我们采取以下措施：

1）第二学年开始开展综合实践，内容是将WEB开发课程内容和数据库结合。教师演示项目案例的实际开发流程，学生以团队合作方式，选择自己感兴趣的应用，与传播学和艺术方向学生合作，分别完成技术实现、策划和艺术设计环节。这种方式与公司的项目运作方式相似，能够更好的锻炼不同专业学生之间的沟通能力。综合实践成绩通过学生答辩方式判定。

2）引入对非关系型数据库系统的介绍，这是应对大规模和高并发数据访问Web2.0网站常用的技术。教师介绍大规模网站架构中的数据存储和访问模块，学生分组了解某个相关的设计思想和开源软件。这有助于学生在掌握基本概念基础上进行扩展式自学，减小互联网应用对学生造成的神秘感。这部分内容属于书本外的扩充知识，以学习汇报方式进行考查。

2.3丰富实验课教学

应用能力的培养是数据库教学的主要目标之一，为此我们采取以下方法：

1）提供MySql和SQLServer软件平台，以及智能手机常用的Sqllite，另外提供实际应用中常见的Memcache、MongoDB等分布式系统，学生可自由选择使用。为了更好的模拟实际的网络环境，实验课上选定某个学生设计的数据库为服务器，其他学生对它进行远程访问。

2）增加大规模网站中分布式数据平台的介绍，开阔学生视野的同时，动手搭建MongoDB等开源系统。选择具有代表性的智能手机应用项目，重点训练其中数据库应用和设计部分，以适应移动互联网的发展，提高学生的动手能力和就业竞争力。

3结束语

我们对数据库原理与应用课程的教学改革取得了较好的效果，体现在学生对数据库的基本理论和实践能力得到了提升，能够独立或者合作完成相关毕业设计人数有了显著提升，毕设质量也有了显著提高。

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早在1968年，康威观察该系统结构反映通信产生的组织结构，他将观察称为“康威定律”.布鲁克斯在他的软件项目管理的著作中也提到.同时，帕纳斯模块化软件信息隐藏的开创性系统工作结构，出于相同人类组织的方式的看法，建设，和发展软件系统.进行工作组组成，分配给成员.第一，考虑发展课程国际上软件合作项目.一个软件项目课程通常试图模拟中展开.一个小团队学生在很短的项目或更重要的项目中不断发展，利用需求和约束在一段较长的时间，并与一个更大的集团合作.模拟不完善的后果放置不当，不适当的抽象模块的边界或描述不当的接口，是远远低于当一个同质组学生共同位于有充分的机会进行讨论.必然结果方式以模块化和抽象化，同质的合办公的开发团队.同时，工作组的模块教学为教育界所关注，有关课程纳入常规课程的教学工程.在此过程中被覆盖模块包括了一些简单实用的技能，如使用分布式版本和配置控制系统统和多种形式的同步和异步沟通.更根本的是，虽然分布在全球各地的软件工程的课程需要更深掌握核心“计算思维”.

适当的技能的关注，抽象和精确的接口分离，软件构件和结构生产软件的过程深深交织在一起构成课程主体.因此，往往是一个学生的成功项目确定主要由单独编码的熟练程度，根据挖掘项目为导向的软件工程的目标场.一个真正的分布式项目的挑战，更容易被取代非正式的沟通抽象和分解，并清楚地说明了在在软件之间的关注点分离设计和组织工作之间，以及精确的接口，适当的形式，有效通信.世界各地的少数机构已经引进全球软件工程课程，但广泛采用的有很多的挑战，既有的技术和非技术方面.例如，除了damental问题以及跨机构工作国家边界，东西一样差异简单.学术之间复杂的合作在不同国家的学生团队.初始的工作组确认，培育发展国际分布式项目课程将需要更长期的国际社会的共同努力，是彼处的的初始项目的时间框架，但建立在该项目后，应在社会上树立.项目补助金，支持社区建设研讨会已计划增长和维护这个社会，随着试点产品国际分布式项目课程，联手在越南学生和其他在美国的学生，中国学生与美国学生合作.

2跨文化课程建议模块的概念引入

跨文化的人机交互设计（HCI）.课程强调了以下主要是：定义文化方面的普遍性和国际上使用的软件开发，占主导地位的接口文化，以及它如何影响可用性;文化敏感的软件构件的例子;及跨文化软件发展的指导方针，以人为本的发展过程和可用性评估.该模块将融入人机交互，软件工程师，或一般的计算机科学课程.我们看到了两个领域未来的活动.首先是传播我们的理念和课程模块.拟议的教学大纲需要一个疗程的描述，其中包括增强和引进跨文化人力交互（HCI）纳入课程，在编写配给，讲座，讨论材料和练习.我们传播计划的目标是使社区意识到跨文化的重要性进入课程.这包括在会议上讨论了这些结果的相关性.跨文化教学和举办讲习班.开始在线资源库资源，并会继续为研究人员和教育工作者提供服务.目标合作伙伴包括美国国家科学基金会扩大参与计算奖获得者.实际的教学和评估模块本身的模块或组件.资源库将允许新的合作伙伴提供新的思路和评估我们的课程，使我们的模型课程教师成员在不同的机构，以征求他们的反馈.计划寻求多元文化的合作伙伴帮助继续了解文化对计算机的影响.计划利用社交网络工具来连接合作伙伴，并收集意见.最后，提出一项计划和建议，课程模块在未来修订的计算机科学课程下，并倡导包括SION国际课程主题专业的准备.

3国际计算机伦理与社会

信息化影响时代，使用联网的计算机分布在世界各地，创造了一个全球社会.随着的混合文化和经济导致的紧张局势，隐私，知识产权，言论自由，交流过程信息和计算机安全等等.有相关的社会影响，由于计算机出现，而改变工作，网络社区的发展，建立的沟通模式，并中断控制.新联网的世界不会自动承认国家和文化的界限，什么是道德，什么是可以接受的叠加会社会影响.国际伦理问题和社会，由于普遍使用电脑的个体约为重点这里提出课程模块.了解不同的世界各地的人们的道德和社会的期望，来表示实现有效的一个重要组成部分，在网络空间和发展中发挥了显著作用展中是可以接受的，有效的信息系统，跨文化.

许多伦理问题有很深的文化和两个建设性的历史根源远远超出了可以覆盖整个的研究，对本课程模块有一定的决定作用.因此，本课程模块的目标是提高学生认识文化差异的存在，可以发挥的作用，他们在计算机科学领域，了解其国际背景.要创建这样的课程模块，必须选择要解决的问题，回顾近期的情况下的争论，确定当前状态和问题，并收集材料，解释和讨论各种观点.设计的课程模块大纲如下：激励与最近在新闻的问题进行讨论;向通过审查美国国际视野联合国报表和相关人员提出申请.;讨论领域，注意到国际协议，国家法律，文化规范，业务实践，学生的态度和行为.对于后者，正在开发的问题-在不同的问题领域，学生可以完成与态度周围世界的评估部门，并说明不同学生的态度和行为在全球的分配办法.知识产权，隐私信息接入，言论自由，和虚拟社区这等多个模块将扩大后，通常解决的是这些问题在计算机伦理课程.

4结语

计算机科学教育在亚洲有较大的发展，而计算机科学教育在世界其他地方也与美国当前的发展有关课程相联系.尤其是写入有关计算机科学在环太平洋地区的教育.中国，日本，韩国，菲律宾和越南.作为一个例子，给出了一些亮点，体现出本科计算机科学教育的国际化.在计划中发展合作，通过模型的国际化课程的途径计算机科学专业开设.扩增建议IEEE/ACMCOM的计算机科学课程.在环太平洋地区的国际合作，在这一地区日益增长的重要性在高高新技术产业，利用机构已经开发异常强劲的环太平洋地区的关系和专业知识.在本区域范围内工作，与全球相关的和持久性机关课程接轨.开发的核心opmental活动是，涉及不同群体的学术界和工业界横跨太平洋沿岸地区的合作伙伴.

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关键词：人工智能；研究生教学；教学方法

人工智能是一门研究机器智能的学科，是在研究人类智能行为规律的基础上，利用人工的方法和技术，研制智能机器或智能系统来模仿、延伸和扩展人的智能，实现智能行为。在知识经济向智能经济高度发展的今天，人工智能具有重要的理论意义和社会价值。人工智能理论已经渗透到各个领域，人工智能技术也得到广泛应用，许多研究成果已经进入人们的生活。

人工智能课程是一门多学科交叉的课程，具有很强前沿性，涉及哲学、认知科学、行为科学、脑科学、生理学、心理学、语言学、逻辑学、物理学、数学等众多领域；涉及面宽，内容广泛，更新快。人工智能课程的开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力，培养学生对计算机前沿技术的前瞻性，提高他们的科技素质和学术水平[1]。

人工智能课程内容的广泛性、前沿性和应用性特点决定了授课方法的多样性。与本科生相比，研究生在教育目标和身心特征方面都有较大的区别。笔者多年从事研究生人工智能课程教学工作，现总结多年教学经验如下。

1研究生培养目标及其教学特点

研究生教育阶段的教育目标是使研究生形成具有个性化的研究品格、研究定向和研究视野，以具有独立思考并获得独创研究成果的能力[2]。从这一意义上讲，个性化是研究生教育培养目标的构成主体。尤其随着我国经济持续高速增长，社会对知识创新、新经济生长点的期望值增大，这就要求我国研究生教育在其培养目标的定位上不仅要重视人才培养的高层次性，更要重视创新能力、实践能力和创业精神的培养。并且，研究生身心发展已较成熟，具有较稳定的个性特征，思维力强，具有较高的专业性思维意识和创造力，为独立地进行专业研究活动提供了心理上和智力上的保证。而且，研究生已具备了基础理论和专业知识，特别是有一定工作经历的研究生，他们不仅有本科教育阶段的知识积累，也有应用这些知识的经验，对于扩大其专业知识领域并进行研究有着积极主动的态度。总之，从年龄构成及身心特征上讲，研究生适应高层次、跨学科知识领域的学习和研究。

研究生的特征及其教育目标决定了研究生教学不应该是由教师讲授已定论的知识，而应是以教学为基本依托，通过教学提出具有研究性、探索性、未确定性甚至是尚存争议性的课题，激励研究生独立思考和质疑，让他们在思考和质疑的过程中提出问题，培育他们发现问题、提出质疑的科学批判精神，训练并提高其创新能力、实践能力和创新精神。创新精神和创新能力主要表现在具有健全的人格、强烈的责任感、开放的心态、团结合作的精神、严谨科学的思维能力和创新思维方式。

个性是创新的源泉，研究生课程体系的设置应该具有一定的灵活性，依据研究生不同的知识基础和研究定向，设置具有弹性化的课程，使研究生的个性化得以凸显。另外，为提高研究生专业研究和创新能力，在课程教学中，也应凸显教学的研究性和专业性，重视专业领域背景知识和研究方法的讲授，开展跨学科、非专业知识的教学，教学内容应涵盖专业领域的研究热点、难点、争议问题和最新研究动态，还应包括交叉学科、边缘学科的研究趋势，以扩展学生的视野[3]。也就是说，研究生教学既要凸显研究生的个性化特点，又要凸显内容的学术性和研究的指向性。

2人工智能课程的特点

2.1多学科交叉，具有很强的前沿性

人工智能是一门多学科交叉的课程。课程内容的理解需要运用多学科知识和较强的逻辑思维能力，多学科的知识相互联系、相互交叉，融合形成新的知识，成为新的思维方法和综合能力的萌发点。通过课程学习，学生可以通过不同学科知识的融合来达到对原有知识的超越，用一种全新的思维方法来思考所遇到的问题，提出新的解决办法。这也是创造力的迸发和智能的飞跃。具有了知识的广度和深度才具有融会贯通、创新的可能，人工智能课程的开设能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力，为学生提供一种新的思维方法和问题求解手段。

2.2涉及面宽，内容广泛，更新快

人工智能课程是一门知识点较多的课程，它以概率统计、离散数学、数据结构、计算机编程语言、数据库原理等课程为基础，涵盖了模式识别、机器学习、数据挖掘、计算智能、自然语言理解、专家系统等众多研究方向，内容涉及面广，概念抽象，不易理解。并且，人工智能课程内容更新快，近年来人工智能科学的快速发展，涌现出了大批新方法，研究热点问题也从符号计算发展到智能计算和Agent等。其中，计算智能主要涉及神经计算、模糊计算、进化计算和人工生命等领域，在模式识别、图像处理、自动控制、通信网络等很多领域都得到了成功应用；Agent最早来自分布式人工智能，随着并行计算和分布式处理等技术的发展而逐渐成为热点。

在互联网上有大量最新的与课程内容相关的研究论文，为学生提供了很好的查阅文献的环境，使学生能够根据所学习的内容和所在课题组的研究方向阅读相应文献，提高学生的学习兴趣和独立提出问题、解决问题的能力。

2.3应用性强

人工智能理论已经渗透到科学的各个领域，当前，几乎所有的科学与技术分支都在共享着人工智能领域所提供的理论和技术。例如，自第一个专家系统DENDRAL研制成功以来，专家系统已成功地应用于数学、物理、化学、医学、地质、气象、农业、法律、教育、交通运输、军事、经济等几乎所有领域；数据挖掘技术是以一种更自动化的方式对具有大量数据的商业活动进行分析和预测，在市场营销、银行、制造业、保险业、计算机安全、医药、交通、电信等领域已有许多案例；语义Web让Web上的信息能够被机器所理解，实现Web信息的自动处理，成功地将人工智能的研究成果应用到互联网。另外，在机器视觉、自然语言理解、智能控制与智能制造等方面，人工智能技术也得到广泛的应用，有许多研究成果已经进入人们的生活。目前，从理论到技术，从产品到工程，从家庭到社会，智能无处不在，人工智能广泛的应用性给学生提供了大量的现实案例，使得人工智能不再是高深莫测的理论，而是现实中可以触及的内容。

人工智能课程的多学科交叉性、内容广泛性、概念抽象、不易理解以及前沿性和应用性特点决定了在该课程的讲授过程中应该采用多种授课方法。多种授课方法的采用一方面便于授课内容的理解，另一方面也能够更好地培养学生的创新思维和技术创新能力，提高他们的科技素质和学术水平。

3人工智能课程教学方法

3.1基于问题的启发式教学法

苏霍姆林斯基说：“唤起人实行自我教育，乃是一种真正的教育。”基于问题的启发式教学法是教师在深入了解学生心理特点和学习规律的基础上，设计适合教学的启发式问题，并采取灵活多样、生动活泼的启发方式，充分调动学生的学习兴趣，激发、引导学生进行科学思维，培养学生独立思考问题、提出问题和解决问题的能力。该教学方法强调的是过程，教师的主要任务是提出问题，依据举一反三的思路引导学生展开逻辑推理，通过逐层分析深入思考问题，最后综合学生观点阐述相关理论。

在课程教学中，有许多内容适合于采用启发式教学方法。例如，在知识表示方法的学习过程中，教师首先提出问题：“你是怎样进行数学定理证明的？”并在学生的回答过程中，引导学生认识到知识及其表示的重要性；随后，提出问题：“在计算机中如何表示知识？”引导学生逐步总结出不同知识表示方法在知识表达能力、推理效率、可实现性、可组织性、可维护性方面的区别。另外，在确定性推理的教学过程中，教师可以利用“某处发生盗窃案，公安局派出5个侦查员去调查，研究案情时，5个侦查员各给出了一句可信的结论，据此判断谁是盗窃犯”的问题[4]，让学生进行判断和讨论，引导学生认识到推理过程中可以使用多条规则进行推理，并且推理路线也可能存在多条，从而引出推理的两大基本问题：解决冲突消解等问题的推理策略，以及解决推理线路等问题的搜索策略。

启发式教学法的要点是设计适当的启发式问题和启发方式、安排能调动学生积极性的讨论环境、鼓励学生发表个性化观点。教师不仅用问题引发学生思考，更要鼓励学生让思维自由驰骋，主动提出问题，讨论问题，寻求问题解决方案。在探讨、研究问题中，不要以现有的结论和固定的程式束缚思想，鼓励学生的个性化观点。启发式教学是一种民主、科学的教学方法，其中包含诸多具体的教学方法，如激疑启发法、比喻启发法、类比启发法、联系启发法，等等。启发式教学在传授知识的同时，更注重的是对创新的孕育、萌芽、生成和壮大，它能促使学生自己获取知识、思考问题、提出问题、分析问题、解决问题，培养学生的自学能力。以问题为基础的启发式教学，利用问题引导学生学习，全方位深层次发展学生的创新思维和探究性学习能力。问题可以诱发出学生的求知欲，激发、唤醒了学生的主体意识；问题往往是面向生活世界的实践活动的，它使教学活动从以传授知识为中心转化为传授知识与培养能力并重，理论与实践相结合，提高了学生分析、综合、观察、想象等思维能力。

3.2基于案例的探究式教学法

基于案例的探究式教学法要求教师能够根据学生的认知水平和能力，创设引导学生进行探究活动的案例，以激发学生探究问题的兴趣，促进学生质疑、探求的创造性学习动机，通过选择与确定问题、讨论与提出设想、实践与寻求结果、验证与得出结论，发展学生的创造性思维，培养学生独立探究、研究能力和创新能力。探究式教学强调学生的积极参与，强调师生互动。对教师来说，必须转变传统的“传道”观念，以平等的心态与学生交流探讨。在课堂上，要努力营造民主、宽松、和谐的教学氛围，积极引导学生大胆设想，大胆探索。使学生树立研究型学习的观念，消除依附心理，养成勤于思考、善于思考的良好学习习惯，通过积极参与研讨培养学生自己获取新知、探求未知的能力，以及团队意识和合作精神。

我们在本课程神经网络部分的教学中，将基于BP神经网络的维吾尔文手写字母识别作为案例开展了探究式教学活动。在介绍了前馈多层感知器及标准BP算法之后，教师将科研项目中基于标准BP算法的维吾尔文手写字母识别实验及其结果详细地在课堂上进行演示，引导学生对实验提出质疑。在教学实践中，学生提出了大量问题，例如，输出层神经元个数如何确定，为什么输出层神经元个数对识别率会有影响？网络训练过程中出现震荡的原因是什么？如何解决？为什么有时误差较大，权值的调整量反而很小？等等。在教师事先准备好的实验演示的基础上，开展学生进行课堂讨论，让学生提出解决问题的各种方法，并现场通过实验进行验证，逐步让学生理解BP网络结构设计、输入输出数据的预处理、初始权值设计的必要性及其实现方法。课堂授课实践表明，这种方法极大地激发了学生的学习兴趣，使学生能够大胆设想，大胆探索，增加了学生的自信心和创新精神。本次课堂讨论结束后，教师根据学生的讨论以及实验结果演示，总结标准BP算法的局限性，例如，“易形成局部极小”，“训练次数多，学习效率低”，“训练时有学习新样本遗忘旧样本的趋势”等，并要求学生通过查资料、搜集必要的信息、积极地思索和实验验证提出解决上述问题的方法，将学生分组，让学生展开讨论，为下次讨论课作好准备。

传统教学方法是告诉学生怎么去做，在一定程度上损害了学生的积极性。而案例教学要求学生自己去思考、去创造，使得枯燥乏味的内容变得生动活泼，并且案例教学中，通过学生之间的交流既可以使学生取长补短、促进人际交流能力，也可以引导学生变注重知识为注重能力。

案例教学法的关键是案例的选择。案例是为教学目标服务的，因此它应该具有典型性，且应该与所对应的理论知识有直接的联系。案例最好是经过深入调查研究。来源于实践，不能只是一堆数据的罗列。教科书的编写应采用图片、表格、曲线等方式让学生看到算法的实验结果，启发学生思考。另外，案例应该只有情况没有结果，有激烈的矛盾冲突，没有处理办法和结论，由学生对案例提出质疑，从这个意义上讲，案例的情况越复杂，越多样性，越有价值。

案例教学法能够实现教学相长。教学中，教师不仅是教师而且也是学员。一方面，教师是整个教学的主导者，掌握着教学进程，引导学生思考、组织讨论研究，进行总结、归纳。另一方面，在教学中通过共同研讨，教师不但可以发现自己的弱点，而且从学生那里可以了解到大量感性材料。另外，案例教学法能够调动学生学习主动性。教学中，由于不断变换教学形式，学生大脑兴奋不断转移，注意力能够得到及时调节，有利于学生精神始终维持最佳状态。案例教学的最大特点是它的真实性。由于教学内容是具体的实例，加之采用是形象、直观、生动的形式，给人以身临其境之感，易于学习和理解。最后，案例教学法能够集思广益。教师在课堂上不是“独唱”，而是和大家一起讨论思考，学生在课堂上也不是忙于记笔记，而是共同探讨问题。由于调动集体的智慧和力量，容易开阔思路，收到良好的效果。

3.3加强研讨

鉴于研究生的培养目标和人工智能课程研究范畴的宽泛性、应用性、创新性和前沿性，根据我校计算机系硕士生指导教师的研究领域，我们在课堂教学中为计算智能、机器学习算法、机器视觉、自然语言理解部分增加了研讨会，要求学生上网进行文献检索、阅读和学术研讨，根据个人的研究兴趣和研究设想上台作报告。另外，我们还邀请相应专家和成果突出的各届研究生为学生做报告，介绍他们的研究实践、研究成果和心得体会。例如，在自然语言理解部分的课堂教学中，在介绍完自然语言理解的基本概念与原理之后，我们要求将来做这个领域的研究生在通过查资料了解所在研究小组工作的基础上，上台作报告。机器翻译研究组的同学在学习自然语言理解部分的内容之后，对其所在小组目前的工作及采用的技术、存在的问题做了分析，并通过阅读文献，提出了初步的解决问题的设想。与自己所在研究小组的科研相结合，开展文献检索和学术研讨，一方面让学生开阔了眼界，另一方面也提高了学生查阅文献、主动获取知识、独立思考的科研能力。

4结语

人工智能理论已经渗透到科学的各个领域，人工智能技术也得到了广泛的应用。人工智能课程具有多学科交叉、内容广泛、前沿性和应用性强等特点，课程开设能够很好地培养学生的创新思维和技术创新能力。教与学是教师与学生双方互动的过程，教学中要根据学生身心特征的实际情况采用相应的教学方法，并结合本校科研队伍的研究领域，不断地探索和提高，才能使教学工作更上一层楼，切实为国家、为社会培养具有创新能力、实践能力和创业精神的高层次人才。

参考文献：

[1] 陈白帆,蔡自兴,刘丽珏. 人工智能精品课程的创新性教学探索[J]. 计算机教育,2010(19):27-31.

[2] 谢安邦. 构建合理的研究生教育课程体系[J]. 高等教育研究,2003,24(5):68-72.

[3] 教育部研究生工作办公室,国务院学位委员会办公室. 高层次人才培养的研究与探索[M]. 北京:高等教育出版社,2000.

[4] 蔡自兴,徐光佑. 人工智能及其应用[M]. 4版. 北京:清华大学出版社,2010:113.

Exploration of Artificial Intelligence Course Teaching of Graduate Students

ZHAO Hui1, JIA Zhenhong1, WANG Weiqing2

(1.School of Information Engineering, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China;

2.Graduate School, Xinjiang University, Urumuchi 830046, China)

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关键词：云计算；教学；分析

云计算是继大型机、PC、互联网之后的第四次IT产业革命。自2006年谷歌第一次提出云计算的概念以来，经过短短几年的发展，云计算俨然成为互联网公司、IT企业以及商业的最大热词。云计算就像法国大餐一样，正被人们津津乐道。中国第一次引入云计算是在2008年。2011年我国“十二五”规划提出了教育产业与信息化产业相结合的指示方针，云计算也将成为教育人才培育与创新教育理念的核心技术。

一、云计算教学的概念

目前，业界对云计算（cloud computing）一直没有形成一个统一的概念。但是从对云计算的定义中可以获得这样的共识：首先，云计算不是一项新技术，而是一种计算理念或计算模式[1]。它是基于分布式处理、并行计算、网格计算等发展而来，同时由这些技术加以实现。云计算强调商业模型，所以能更广泛地被市场接受。

教学是教师的教和学生的学所组成的一种人类特有的人才培养活动。通过这种活动，教师有目的、有计划、有组织地引导学生积极自觉地学习和加速掌握文化科学基础知识和基本技能，促进学生多方面素质全面提高，使他们成为社会所需要的人。

二、云计算教学分析

（一）文献计量分析

通过对中国期刊全文数据库的检索，发现国内对云计算教育应用的文献从2008 年开始出现。而对云计算教学应用的文献在2009年只有3篇。但自从2009年开始，每年与云计算教学应用相关的学术论文数量呈现出倍数攀升。云计算教学应用的中文文献数量整体上呈现逐年上升的趋势。这一趋势表明，专家学者们对于云计算教学应用的关注度逐年上升。究其原因有两点：第一，源于国家政策的支持。在这些政策的指引下，2012年云计算教学应用的文献新增23篇，数量增长最多。第二，源于科学技术的飞速发展。新型的、易操作的、低成本的新技术设备使得很多教育机构能够轻易购买和使用。因此，随着技术的发展，对其的研究也就会越来越多，越来越容易，预计未来相关研究还会不断地增加。

（二）研究主题分析

国内云计算教学应用研究主要集中在教学方式、教学平台设计与开发、教学资源建设及辅助教学方面。究其原因，主要是由云计算教学应用的研究角度决定的，国内大多数学者都致力于研究利用云计算技术来改善现有的教学方式与学习方式，希望通过构建各种云资源库来实现不同地区、不同学校之间的优质资源共享，并试图通过搭建云计算服务平台来充实其服务功能以提高教与学的质量[2]。因此，云计算在教学方式、教学平台设计与开发、教学资源建设及辅助教学等的应用是当前我国云计算教学研究的主要内容和方向。

（三）研究机构分析

根据数据库检索文献的实际情况，云计算教学应用的研究机构以暨南大学、南通大学、长沙民政职业技术学院、河南师范大学和浙江工贸职业技术学院为主，这五个研究机构发表文章数量最多。

（四）资助基金分析

在云计算教学应用的相关文献中，仅有13.3%的文章受资助，其中受国家级资助的文章有9篇，剩下3篇是受省部级资助。这说明国家对云计算教学应用研究的拨款还不到位，一定程度上制约了云计算教学应用的相关研究的进展。

（五）关键词分析

在与云计算和教学相关的文献中，出现最多的词是云计算。另外，教育信息化、云服务、教学资源、云计算辅助教学都是该领域最重点关注的领域。除此之外，远程教育、辅助教学、云平台、教育云平台和深度融合也在众多关键词中脱颖而出。从整体来看，除了云计算，其他排名靠前的关键词，频数最高不过10次，大多集中在3次，这说明在云计算教学领域应用的相关研究文献中，研究范围不够集中，研究领域比较松散，整体上来说研究规模不够理想。

三、云计算教学应用研究存在的问题

（一）理论概述研究较多，实用技术开发较少

由于云计算概念在全球范围内的炒作，各国家、各领域的研究学者纷纷关注，其在教育领域的应用已被大家普遍接受。但目前针对云计算教育应用的研究仍处于初级阶段，大部分学者对其研究仍限于理论层面的概述，云计算教育应用的实用技术开发层面的研究较为薄弱，对云计算技术的创新性应用的开发研究相对缺乏，如在选定的样本文献中，多数文章都对云计算的定义、特征和服务体系进行大篇幅的描述，而真正涉及实用技术开发和实践教学的内容却显得外强中干。

（二）高等教育研究多，基础教育研究少

目前国内学者针对云计算技术应用及其模式的研究大多集中于高等教育领域，其次是通用教育，而对于基础教育的应用研究相对较少。分析其原因可知，一方面是中小学研究云计算教育应用的硬件设备和技术人员比较缺乏，他们对云计算平台以及辅助教育等前沿信息关注不够。另一方面，就是教师较多关注书本的教学内容和教学方式的改变，对一些新兴的技术或者教学模式关注相对较少，更不用说将其有效地应用于教学实践中。

（三）研究机构较为单一

通过以上分析，我们认识到高校院系是研究云计算教学应用的中坚力量，但因为研究人员和机构比较单一，所以也容易导致研究单一、难以突破等。具体表现为以下三点：第一，从云计算研究方向的视角分析可知，多数研究者是结合云计算概念、服务理念以及教育原理进行应用模式的探讨，局限了研究者的开拓、发展和创新思维，让其很难做到更深层次的突破；第二，从云计算研究力量的视角分析可知，力量单薄，尚未取得社会各界力量的支持，以至于除高校院系外，社会各界的其他研究力量非常微弱；第三，从云计算专门的研究组织出发分析可知，相比国外的多个组织致力于研究云计算及其在教育中的应用，我国仅有中国电子学会云计算专家委员会等少数几个专门的组织机构在从事云计算方面的工作，而侧重于研究云计算教育应用的组织则更是少之又少。

参考文献：

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关键词：嵌入式；构建主义；抛锚式教学方法；物联网应用；双主动

1 建构主义教学理论

近年来，嵌入式技术和嵌入式产品已经渗透到各个领域，如信息家电、通信设备、工业控制等，社会需要大量掌握嵌入式技术的人才，因此，越来越多的高校开设了嵌入式相关课程。嵌入式系统是一种软硬件结合的技术，与产品和市场有紧密的联系，具有很强的实践性和应用性。在教学中，教师普遍认为该课程难教，学生学习起来也很吃力，难以深入掌握相关知识，教学效果不理想，因此，笔者主张以建构主义理论为基础，探索新的教学模式。

建构主义观点是由瑞士心理学家让·皮亚杰于1966年提出的，他创立的学派被称为“皮亚杰派”，是认知发展领域中最有影响的学派。建构主义学习理论包括以下3个基本观点。

1.1 学习是一种过程

学习者在学习新知识时，不是通过传授获得知识，而是通过他对知识的经验解释，将知识转变成了自己的东西，即知识和技能的获得，是学习者与外部环境交互作用的结果，而不是教师单向灌输的结果。

1.2 学习是协商活动的过程

学习不是单向的接受过程，教师不但肩负着“传”的使命，更肩负着调动学习者积极性的使命。教师要分析学习者的知识结构，找到合适的切入点，才能确保新知识单元被建构到原有知识结构中，形成一个新的结构。然而，不同的学习者知识结构不一样，对知识的理解不一样，从而导致学习者的学习效果不一样。因此只有通过“协商”和磨合，才可能达成共识。

1.3 学习是一种真实情境的体验

学习的目的是让学习者真正使用所学的知识来解决问题。“懂了”只是第一步，“会用”才是更关键的，会用才证明真正学会了。只有在真实情境中，才能使学习变得更有效，因为学习者可以在真实情境中解决实际问题。

分析以上3个基本观点可知，建构主义教学理论应该以学生为中心，在整个教学过程中教师是组织者、指导者、帮助者和促进者，利用情境、协商等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效实现对当前所学知识的理解和应用。可见，在建构主义教学理论下，教师和学生的角色、作用与传统教学相比已经发生了很大的变化，而这种变化必将给嵌入式课程的教学注入新鲜力量，为改善教学效果开辟了新的途径。

2 物联网与嵌入式技术

物联网的概念于1999年提出。根据2005年国际电信联盟（ITU）的定义，物联网主要解决物到物（Thing to Thing，T2T）、人到物（Human to Thing，H2T）、人到人（HumantoHuman，H2H）之间的互联。物联网这一高度交叉的新兴前沿领域在国际上备受关注，美国IBM公司基于物联网提出“智慧的地球”概念；中国科学院早在物联网概念诞生之初就启动了传感网研究；2009年，无锡物联网产业研究院成立，考察时提出“感知中国”的概念。

在物联网应用中有3项关键技术，即传感器技术、RFID（射频识别）技术、嵌入式技术。把物联网用人体做一个简单比喻，传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官，网络就是神经系统用来传递信息，嵌入式技术则是人的大脑，在接收到信息后要进行分类处理；物联网的发展为嵌入式技术的发展提供了新的应用领域。因此，嵌入式课程的教学内容安排要面向物联网的应用。

3 双主动教学模式

3.1 理论教学环节设计

在建构主义的教学理论下，目前已开发的比较成熟的教学方法主要有：支架式教学法、抛锚式教学法和随机进入教学法。笔者主张采用抛锚式教学方法进行课程理论环节的教学。抛锚式教学也称“实例式教学”或“基于问题的教学”，它要求在教学过程中，依据教学内容、对象和方式，确定锚点，即选取有感染力的真实问题，通过抛锚引导出讲授的知识，设计出问题来指导教学。所谓的“抛锚”就是教师通过选取有感染力的真实问题创设教学情境，以确定教学内容用，“抛锚”是否成功，取决于教学情境的创设能否激起学生的积极性。由此可以看出，“抛锚式”教学方法的关键环节是教学情境的创设。下面笔者针对物联网应用，分析嵌入式课程的理论教学内容，然后给出创设的教学情境。

3.1.1 教学内容安排

嵌入式理论教学目的是掌握嵌入式系统开发技术，为物联网的应用奠定基础，而嵌入式软件是物联网的重要的核心技术之一，它的发展促进物联网的工程应用，因此，为了更好地应用物联网，嵌入式课程安排6个知识单元的教学，具体内容包括以下几个方面。

第1知识单元：嵌入式系统绪论。掌握嵌入式系统定义、特点，了解嵌入式系统的发展趋势、特点，理解嵌入式系统的设计过程。

第2知识单元：ARM体系结构。掌握ARM9结构，了解ARM9的指令集、工作模式，理解ARM9储器格式、存储器映射I/O结构、ARM异常，掌握ARM9的寻址和加载/存储指令、算术和逻辑指令、比较指令、分支指令、软件中断指令。

第3知识单元：嵌入式系统的接口设计。掌握接口的控制方式、存储器接口设计、引脚连接模块应用、GPIO接口设计，了解中断的分类、中断源，掌握中断设计、定时/计数器接口设计、串行口设计、人机接口设计。

第4知识单元：嵌入式系统的软件平台构建。了解嵌入式系统软件平台的发展、典型嵌入式操作系统，理解嵌入式系统软件开发的特点，掌握UC/OS—II移植规划、移植文件构成、移植代码与系统应用程序设计、任务设计、常用的系统函数、任务问通信程序设计方法、内存管理的程序设计方法。

第5知识单元：嵌入式网络技术。了解分布式嵌入式系统网络结构、通信方式，掌握异步串行通信网络、12C总线网络、CAN总线网络、USB网络，理解嵌入式TCP/IP协议的特点，掌握嵌入式TCP/IP协议的实现方法。

第6知识单元：嵌入式系统设计实例。通过实例掌握嵌入式系统设计的过程和方法。

其中第2、4、5知识单元是嵌入式软件的核心内容，不少于20学时。

3.1.2 教学情境创设

针对每节课的教学内容创设一个学习情境，设计一个总体任务，并向学生展示出整体情境，提出总体任务，然后引导学生对总任务进行分析，尝试将总任务分解成有序的各级子任务，并讨论出各级子任务所需要的知识和技能，最后学习这些知识，锻炼这些技能，以解决问题。下面以UC/OS—II移植为例来说明进行教学情境创设的过程，具体步骤如下：

第1步，运行一个简单的多任务程序，展示移植UC/OS—II后程序的设计方法。通过感性认识，引出要讲授的知识，并强调学习该部分知识的重要性。

第2步，在ADS集成开发环境下设计一个工程，给学生展示移植UC/OS—II后多任务程序设计的运行情况，分析应用UC/OS—II系统函数进行多任务程序设计的方便性，激发学生的学习兴趣，提出总体任务：移植需要完成的工作。

第3步，分析总体任务，完成移植工作需要在OS cpu.h、OS cup C.C和OS cup a.s中设计移植代码。在工程的h文件夹下打开OS_cpu.h，在工程的arm文件夹下分别打开OS_cup_c.c和OS cup a.s分析移植代码的设计思路，依据设计思路，指导学生进行关键程序段的编写。

第4步，总结移植步骤和方法。

内容讲授完毕后，让学生总结UC/OS—II移植的步骤和方法，加深学生对该部分知识的理解。

从上面的设计步骤可以看出，情境创设是从真实情境展示出发，由真实情境引出要讲授的知识，即先给出问题再说明问题的解决方法。相对传统的灌输教学方法，可以让学生对所学知识的重要性有更好的理解，从而激发学生的学习兴趣，提高学生的学习主动性。

3.2 实验教学环节设计

实验课程的教学以建构主义理论为指导，从学生的知识基础和兴趣出发，进行分层次教学，即将实验内容分成验证性、设计性、创新性3个层次，课前教师布置预习内容，提供与实验内容相关的大量资料，给予学生充分的时间进行查阅和理解资料，课上教师仅指导学生探索问题、解决问题，充分发挥学生的主动性，让学生自己学习、自己操作，验证性、设计性实验在课上完成，并由教师对完成情况进行检验，现场给出成绩；此外，对实验感兴趣的学生可以利用课余时间完成创新性实验，这需要定期开放实验室，允许学生动态使用实验室的所有资源，在教师的指导下充分发挥学生的积极性和创造性，运用已有的知识基础，自己思考并动手解决实际问题。通过实验教学环节，使学生对所做实验的性质、规律以及知识之间的内在联系有较深刻的理解，形成对知识的意义建构。表1给出了实验项目及类型。

创新性实验内容综合性强，涉及的知识较多，学生2～3人一组，每一组内的学生相互协作共同完成实验内容。此外，实验项目可以动态变化，学生可以从表1中选取题目，也可以由教师设计题目，这取决于完成创新性实验的学生的兴趣状况和知识基础。

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关键词：云计算；辅助教学；云服务

一、云计算的概念

云计算（Clouds Computing）是并行计算（Parallel Comput

ing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Com

puting）等计算技术的新形式和进一步发展；是虚拟化（Virtual

ization）、效用计算（UtilityComputing）、IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）等计算机概念的混合演进和跃升。通俗来讲，云计算就是把成千上万台，甚至上百万台普通的服务器或者廉价的个人计算机连接起来组成一个庞大的网络，并虚拟化为一台超级计算机。

二、云计算辅助教学

（一）概念。云计算辅助教学（Clouds Computing Assisted

Instruction，简称CCAI），是指学校和教师利用“云计算”提供的服务，构建个性化教学的信息化环境，支持教师的教学和学生的学习，提高教学质量，促进教师和学生之间的交流，促进学生协作学习的教学方式，是计算机辅助教学的延伸和新的发展。云计算辅助教学的观点是一切皆服务（everything as a service）、事事可在线（everything online）、更快更方便（everything easy and

quick）、更加个性化（everythingpersonal），这是教育领域使用计算机辅助教学走向社会化服务的趋势。

（二）云计算辅助教学优点。将云计算应用到教育教学领域内，在“云”环境下利用云服务平台构建个性化的教学环境，可以辅助教师教学，促进教师和学生之间的交流，促进学生协作学习、个性化学习和终生学习。学校和教师可以利用云计算支持的教育云服务，构建个性化教学的信息化环境，可以促进学生高级思维能力和群体智慧发展。学生可以利用这一平台开展学习、讨论、回答问题等一系列学习活动，非常有利于小组协作学习，同时可以降低学校购买硬件设备和软件的成本。

三、高职院校传统教学存在的问题

（一）填鸭式教学。教师们在实施教学中，考虑的是上什么教学内容，使用什么教学手段和方法，很少考虑学生的接受程度。教师上课讲授的时间较多，对学生灌输知识，学生与教师的互动活动少，学生只能被动地接受。教师成为了知识的灌输者，学生只能是接受知识的容器。这种教学方式，极大的压抑了学生学习的兴趣性.减弱了学生学习的主动性，剥夺了学生学习知识的灵活性。

（二）课堂教学呆板。有的教师课堂教学呆板，缺少实践教学环节。有的教师没有明确的教学目标，使得学生没有明确的学习目的，还有的教师教学内容安排不合理，造成了教学时间浪费，下课了还在滔滔不绝地讲授，没有时间进行课程小结。有的教师课堂教学缺乏计划性，想到哪讲到哪，使得教学组织不系统、不完整，没有突出教学重点和难点，教学目标不明确。

（三）没有充分运用现代教育技术辅助教学。现在很多学校都在建设精品课程、数字化校园、精品资源库、视频精品课程等等，目的是为了更好的促进教学活动的开展，但是这些资源的利用率低，使用的用户极少，没有很好的运用现代教育技术辅助教学手段，没有促进课堂教学的现代化发展。

四、云计算辅助教学对高职课堂教学影响

（一）云计算辅助教学的应用对教师的影响。在云计算时

代，教师需要掌握多项基本教育技能及常用工具，促使教师使用社会化的云服务来丰富教学内容和策略，更新教育理念，分享有效的教学设计以节约准备教学的时间。在未来的教学中，教师要教给学生怎样收集信息、整理信息、以及加工信息，而未来的信息来源就是“云”。除此之外利用云服务提供商提供的免费平台或者软件，可以构建学校教学环境、群体学习环境和学生个人自主学习环境。利用云计算平台可以实现跨校、跨地区、跨国的网络教研，可以让教师在交流的过程中拓展视野，提高教学水平，促进专业知识的发展。

（二）云计算辅助教学的应用对学生的影响。云计算辅助教学的应用，学生可以灵活选择多种学习方式，更好地满足学生在不同层次上的学习需要，使他们能以较少的精力和时间获得理想的学习效果。教师可以将教学内容放在云端，学生可使用手机、笔记本电脑、平板等终端随时随地登录到学习平台查看所需要的知识内容。这样不仅降低了移动学习的费用，而且增加了移动学习的多样性。

云计算辅助教学重视学习的协作性，学生还可以通过远程协作辅助学习。云计算平台丰富的网络功能为学生提供了远程协作的时间和空间。教师可以利用云服务提供商提供的免费平台或者软件，为学生创建教学资源丰富、互动协作方便的在线学习空间，促进教育教学水平的发展。

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关键词：计算机辅助教学；发展；趋势

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）27-6153-02

计算机辅助教学的研究始于美国，第一个教学系统于1958年产生，至今已有50多年的历史，同其他学科的产生一样，计算机辅助教学的产生与发展具有广泛的基础，归纳起来主要有其物质基础、理论基础和社会基础。1）计算机辅助教学产生和发展的物质基础。计算机的出现和发展标志着人类进入了信息时代，计算机在教育上的广泛应用，改变了传统的教学方式，有效地实现了个别化教学，扩大了教学范围，提高了教学效率，为计算机辅助教育的发展打下了必不可少的物质基础。2）计算机辅助教学产生发展的社会基础。信息社会的到来，表明信息已经成为促进经济发展、提高生产力、增强国家实力的重要资源。新的科技成果日新月异，知识迅速增长。3）计算机辅助教学产生和发展的理论基础。计算机辅助教学的产生与教育心理学、教育技术学的影响是分不开的，特别是“机器教学和程序教学”这两个概念，对计算机辅助教学思想的形成起到的作用至关重要。

1 计算机辅助教学的基本概念

计算机辅助教学是一门新兴的交叉学科，在它的产生和发展的过程中形成了自身的概念。不同的时期对这些概念的描述也不同，而且随着时间的推移，计算机辅助教学的研究和实践内容会不断地丰富和扩充，有关的概念也会随之变化。

传统的教学过程是教师直接向学习者传递教学信息，计算机辅助教学作为一种新的教学系统，它是以提高教学质量，提高学习效率，使学习者实现有效学习为根本目的。计算机辅助教学系统教学过程一般有下面两种形式：1）教师利用计算机向学生传递教学信息，完成一定的教学任务；2）学生通过与课件的交互作用进行学习。作为教学媒体，计算机辅助教学与其他教学媒体相比较，具有其独特的特征：1）计算机辅助教学的对象是学生，它为学生提供各种教学内容，对学生给予直接的帮助；2）计算机辅助教学必须提供某学科的学科知识，并使学生通过计算机获得新的科学知识；3）计算机与学生之间是相互作用的关系，计算机与学生之间进行“对话”，计算机要求学生做出积极的反应，并根据反应做出判断和决策。

2 教育改革需要计算机辅助教育

由于信息革命的影响，新知识剧增，知识更新周期缩短。传统的一次性教育已不能适应社会生产和科技发展的需要，因而提出继续教育、终身教育的需要。其结果是教育体制和结构的多样化、离散化。于是半日制教育、业余教育、职业教育训练、短期培训等教育形式提到了和正规教育同等重要的地位。由于教学或训练的对象的基础不同、学习的起点不同、提高的方向和学习的目标不同，因而教学内容、教学方式、教学需要也不尽相同。这就对个别化教学、远距离教学提出更为迫切的要求。计算机辅助教学有利于实现个别化教学、远距离教学，这使它成为实现继续教育、终身教育和社会化教育的重要手段。

在正规的学校教育中，传统的“以教师为中心、以课堂为中心、以课本为中心”的灌输式教学不利于学生积极主动地学习，不利于培养学生的学习能力和工作能力，也不利于因材施教。传统的“一张嘴、一支笔、一本书”的以讲授为主的单一教学方式主要以语言、文字作为传播信息的媒介，传播的信息量少，单调枯燥，不但学习时间长，学习效果也较差。这种从文艺复兴时期沿用至今的以传授知识为主、以教师单向讲授灌输进行班级教学的教育观念和教育模式，妨碍了学生创新精神和创新能力的发展，培养出来的学生比较缺乏创造性思维和继续学习的能力。一旦所学的知识陈旧过时，又缺乏继续学习的能力，就容易被社会所淘汰，因而较难适应信息时代的需要。

为了用以培养能力为主的教育改造以传授知识为主的教育，以启发演练式的个别化教学，逐渐代替灌输讲授式的集体教学，提高教学效率，缩短教学周期，降低教育成本，就必需在改革传统的教学观念、教师观念、学校观念、改革教学内容的同时，尤其重视改革旧的教学方法、教学形式和教学手段，采用计算机辅助教学以及视听教学等新的教育技术，是研究优化教育过程的有效措施。可以说，教育改革的关键问题是教育观念的更新和教育手段的改革。CBE的实践已经表明，计算机辅助教育体现了—种新的教育思想，它为改变传统的教育观念，为实现高水平的基础教育以及多层次、多种形式的教育训练提供了一种先进的教学手段和现代化管理的工具。它能够更有效地实现个别化教学，扩大教学范围，提高教学效率，将在信息社会的教育中成为一种重要的教育手段。因而它可以在改革传统教育中起到重要的作用，甚至会成为教育改革的突破口之一。

3 计算机辅助教学模式

3.1 操作练习

这种模式是由计算机向学生逐个显示问题。其施教过程为：提问——回答——评判一再试或结束。操作练习模式充分发挥了计算机巨大的存储容量和快速处理能力，实现大量的重复训练，操作与练习的问题相当多，直到学生对该知识或技能的掌握达到要求为止。

3.2 个别指导

此模式是用计算机系统模拟教师授课的全过程，其教学形式由授课、提问、评判3部分组成。其基本原理是基于斯金纳（美国教育心理学家，20世纪50年代中期在机器教学的基础上提出了“程序教学”思想）的程序教学，把教学内容分成若干教学单元，学生在电子教学教师指导下自己组织学习。

3.3 咨询

咨询教学模式是以计算机提出各种问题和说明后，学生对这些问题和说明予以一定的回答的形式进行学习的，这种学习，计算机处于主动，学生处于被动状态，不利于学生学习积极性的充分调动和发挥。

3.4 模拟演示

模拟计算机辅助教学学习形态是沿用计算机的特性和功能，构造一种计算机模拟的学习环境，在这种学习环境下，学生通过人机对话的方式，实现一定学科内容的学习和某些问题的解决，这种模式引起越来越多教育学家和心理学家的注意，认为它有助于生动形象地传播知识，培养学生的能力，计算机模拟在教学上的应用十分广泛，从自然科学、医学、管理科学到丁程技术的许多学科教学中都可以采用模拟法。

3.5 问题求解

问题求解是一种智能型教学模式，这种模式引导学生与程序系统一起求解一个问题，解题过程中学生应用所学过的知识，掌握求解问题的方法。计算机不直接灌输知识给学生，而是通过提出问题，提供数据，引导学生思考，解决问题，得m正确结论，从而提高学生分析问题、解决问题的能力。

3.6 教学游戏

游戏型计算机辅助教学不同于一般游戏软件，多数游戏是为了锻炼学生的决策能力而设计的。因为一个游戏过程必然包括多个步骤，每一步又有多种选择，这就迫使学生尽可能地应用他们所学的知识千方百计地寻求战胜对方的策略。简单的游戏可以用作练习，复杂的游戏重在综合运用知识能力和决策能力的锻炼，与模拟有密切的关系。

4 计算机辅助教学的发展趋势

进入21世纪后，随着教育理论研究的不断深人和计算机新技术的不断出现，计算机辅助教学的发展出现了全新的局面。

4.1 基础理论研究的趋势

目前计算机辅助教学的基础理论研究受到重视。研究的内容主要集中在如下方面：1）计算机辅助教学的功能、特点及教学模式。2）学习理论和相关的视听心理学、传播理论。3）计算机辅助教学的系统构成。4）计算机辅助教学与传统教学的整合。

4.2 技术发展趋势

从技术层面上看，目前计算机辅助教学发展主要有3个方向：1）使用多媒体技术、虚拟现实技术等，为学生创设更接近真实的学习环境。2）应用计算机网络技术，实现分布式教学和远程教学。Internet的普及，为开发能够体现建构主义理论的学习环境提供了良好的条件。3）应用人工智能技术，使教学系统更加智能化。在未来的计算机辅助教学发展中，多媒体、Internet和人工智能在教育中的应用，会成为人们研究的热点。

4.3 应用发展趋势

社会发展是不平衡的，它对教育的要求和它为教育所能够提供的物质条件存在较大的差异。基于此，计算机辅助教学的未来发展，在应用上将会呈现出多态性，主要表现在以下3方面：1）应用方式的多样化；2）多种学习资源的集成化；3）研究、使用和教师培训的互动。对计算机辅助教学课件的开发进行理沦上、技术上和应用方面的深入研究，是促进计算机辅助教学不断发展的基础工作。以研究促进应用，以应用促进研究，使其形成互动机制，是计算机辅助教学迅速发展的正确途径。

参考文献：

[1] 连海燕，陈冬梅.计算机辅助教学利弊分析及建议[J].中国科教创新导刊，2008，（9）.

[2] 王艳萍.浅谈计算机辅助教学对教学的影响[J].湖北广播电视大学学报，2008，（9）.

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一、初中音乐课程资源在学习空间的整合

所谓音乐课程资源，是指富有教育价值的、能够转化为学校音乐课程或服务于学校音乐课程的各种条件的总称。它包括教材及学校、家庭和社会中所有有助于提高学生音乐素质的各种资源。初中音乐理论课往往需要下载大量的音视频资料开展教学。教师一般依据现有教科书，收集相关的音视频、图书、期刊、图片等教学资源，在课堂上播放。其主要途径来源于学校图书馆或个人存储以及网络。对于一些优质的音视频资源，任课教师只能优中选优，对于一些优秀的音视频不得不忍痛割爱。“云计算是在分布式系统、网格计算等发展的基础上提出的一种新型计算模型，是一种新兴的共享基础架构的方法，它面对的是超大规模的分布式环境，核心是提供数据存储和网络服务。”有了云计算存储空间，可以充分发挥其存储量大的特点，将资源存入其中，作为作业布置，让学生在课下观看。比如，涉及外国民族音乐的印度音乐、非洲音乐在网站有授课视频，存储到学习空间后供学生点击观看即可。学生可以利用手机终端下载、转发这些网络资源，开展不受时间限制的全天候学习。这一做法避免了学生上课看视频，下课看网络电影、玩游戏的低效率学习模式。初中音乐的传统授课方式，教师要携带存储课件的数码设备，教学过程必须使用大量的图片及音视频资料供学生观看。如西方各个时期音乐家的作品，中国各个地域、各种体裁的民间音乐等。有了云计算的存储空间，教师所有的教案、课件及音视频资料直接存储在学习空间，教师登录后点开即可授课，免去了携带的麻烦。在教学过程中，可利用云空间直接点评学生在空间的作业、解答学生提出的共性问题，将课堂讲座式教学转变为研讨式，集中解决学习空间不能替代的面对面的课堂讨论。

二、在云空间建立试题库，供学生在线自测

音乐教师可以运用“在线考试自测”系统，将试题库全部的试题按照填空、选择、判断等类型分门别类地放进云计算的学习空间，学生按照个人兴趣，选择各种题型做练习、自测或参加模拟考试。考试结果直接由系统对考生答卷的客观题部分可自动评分或显示对错，现场打分。如果学生试题做对了，增加了对本课程的学习信心，做错了可以参考学习空间系统给出的标准答案，重新做题。以中国民间音乐章节为例，学习空间可以将中国民间音乐的民歌、民间歌舞、说唱、戏曲、器乐五大类，及其分支的基本概念、类别及各类别的特征以选择、填空等形式编入试题库，放入学习空间，供学生在网络练习。还可以将中国民间音乐代表性曲目的的音频以判断题、选择题的形式，通过聆听进行模拟考试。学生通过学习空间大量了解、欣赏活生生的民间音乐作品，对于音响的记忆远比文字记忆要深刻而长远。通过学习空间试题的在线练习，增加了学生学习的乐趣，提高了学生的学习成绩，夯实了学生的专业基础。

三、在云计算空间开展互动，延伸课堂教学

本文所探讨的学习空间的互动是指“互动式”教学模式，就是把教育活动看做是师生进行一种生命与生命的交往、沟通，把教学过程看做是一个动态发展着的教与学统一的交互影响和交互活动过程。在这个过程中，通过优化“教学互动”的方式，通过调节师生关系，及其相互作用，形成和谐的师生互动、生生互动、学习个体与教学中介的互动，强化人与环境的交互影响，以产生教学共振，达到提高教学效果的一种教学结构模式。师生互动。初中音乐课堂教学普遍采取大班上课的教学模式。云计算学习空间属高互动学习空间，“面向教与学过程，能够充分发挥学习空间各主体特性和效用，具有丰富、多元的互动形式，具备良好互动效果。”学生在学习过程中遇到困难需要帮助时，可通过个人空间留言板及时向教师求助，教师适时地给予适当的指导、建议和启发，帮助学生最大限度地提高学习效率。学习空间这种不受时间、空间、频次限制的特性，能拉近师生距离、加深师生感情，使教师及时掌握学生学习动向，促进教学主体———教师的主动性与学习主体———学生的互相配合。生生互动。通过学习空间，学生之间能互加好友，在线交流、讨论、互助，采用合作形式来互促学习、共同进步。学生就某一问题或专题建立学习小组，通过空间互动做深入研究。如对印度音乐中的甘美兰音乐，现代流行音乐中的蓝调、爵士、摇滚、音乐剧“、中国好声音”展开探讨。

四、利用云空间开展课程考核

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【关键词】职业能力培养 物联网课程 开发

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2013）29-0006-02

一 物联网课程研究进展及存在的不足

2009年，物联网热浪席卷中国，在“两化融合”和“感知中国”的国家战略背景下，物联网发展受到高度关注，物联网新业态的发展为物流、制造业、服务业注入了新的活力。2010年年初，教育部下达了高校设置物联网专业申报通知，众多高校争相申报。物联网被称为继计算机、互联网之后，全球信息产业的第三次浪潮，是典型的多学科交叉的综合研究，主要涉及计算机、半导体、网络、通信、光学、微机械、化学、生物、航天、医学、农业等众多领域与专业。与物联网应用相关的专业、建筑电气与智能化、土木工程、交通运输与物流、节能与环保等，均可考虑开设公共、必修、选修课。美国咨询研究机构Forrester预测，到2020年，全球物物互联的业务与现有的人人互联业务之比将达到30∶1；到2035年前后，传感网终端将达到数千亿个；到2050年，传感器将在生活中无处不在。但在当前诸多高校物联网专业教学过程中，以演示为主，学生自己动手的机会非常少，当前除了师资等软实力外，物联网硬件几乎是从零开始。

美、德、韩等国率先发起了以职业能力培养为核心的物联网专业设置、课程体系的改革、创新与探索，主要表现在课程目标上由关注岗位技能训练转向职业能力培养，课程内容上寻求职业性与学术性在更高水平上的整合，课程结构上彰显模块化课程的开放性、灵活性，课程评价上建立在实验重构性、多元整合性等评价体系上。我国在20世纪90年代曾提出以能力为本位的职业教育理念。目前，国家已明确要求职业教育要“坚持以就业为导向，深化职业教育教学改革”。在新型的物联网课题开发中，以职业能力培养为重点，构建新的物联网相关专业设置与课程开发、教学评价体系，创新人才培养方式，深化校企合作，加快工学结合，寻找市场需求与职业教育的结合点。

物联网课程研究存在的不足之处有：（1）各研究机构与物联网技术的发展为物联网课程开发提供了理论基础和技术保障，但是实践应用有限。（2）大部分高校，特别是高职院校尚未开设物联网课程，且未能科学地理解物联网课程与职业能力培养的内涵，对新兴的技术在相关专业学生职业能力的培养方案中没有科学而系统的整合。（3）与计算机网络、物流、电子商务等有关的课程体系建设还不能适应新形势下职业能力培养的要求，缺乏物联网新兴技术的实训教学体系。（4）在已有的物联网相关课程的建设中，理论性占了主导地位，没有形成一个如ERP等教学一样的沙盘式教学体系，以应对职业能力培养的更高要求。（5）忽视实训与专业课相互渗透对学生职业能力培养的作用。

二 物联网课程开发与建设的重要意义

物联网相关新专业以《国家中长期科学和技术发展规划纲要》为指南，以物理信息混合网络化系统为载体，围绕“网络化信息感知”、“网络化信息传输”、“网络化信息服务与安全”、“网络化资源优化”四个主要研究方向，紧密结合国民经济发展与国防建设的重大需求与发展战略，整合高校及国内外合作团队的优势资源，建立多学科交叉的物联网专业，实现以工学结合为一体的物联网课程体系建设，促进教学信息化的发展，并推动相关专业与学科群体的跨越式发展。

1.物联网是一个新兴的专业体系与课程体系，急需形成一种创新的教学理论和实践体系

物联网相关课程是一系列操作技能要求较高的课程，我们要在教学中形成一种新型的虚拟化现代操作的教学方法和手段，把实验室建设和实训发展为可控的行为，形成系统的教学理论和教学手段。

2.物联网课程是一个对科学、技术进行普适性教育的产物，课程的开发将有效促进学科与专业的建设

物联网课程是一种全新的、可即时信息化程度较高的计算机教学模式，借助虚拟化技术、虚拟现实技术和沙盒技术构成一个新的教学系统环境，目的是在推动职业能力培养的同时，对新兴技术进行普适性推广。

3.建立一个融合的虚拟化物联网课程体系，促进职业能力培养和教学体系建设

以传统计算机网络教学和虚拟化技术特色为基础，以职业能力培养为导向，根据不同的专业的信息化教学内容需求建立各种物联网相关教学模型，构建一种长效、可持续发展机制和学科体系，建立健全新兴技术与课程教学和职业能力培养引导机制。

4.以物联网新技术为导向，促进教师教学和学生学习理念的变革

物联网是一种物物相连的网络，它的有效应用将会使我们的物质生活品质得到提高，我们以此为契机，提出师生的信息化技术对生活影响的导引模式，形成理论与现实生活为主导的教学模式，实现教学方法与理念的实质性变革。

5.绿色与环保双赢

物联网在发展与应用中注入绿色与环境、低碳的概念，要在课程的开发中以物流、生活物品等应用为导向，注重技术发展的同时，注重社会服务功能与社会责任的建设，实现绿色教学模式，使学生在学习技术的同时重构绿色社会环境。

三 物联网课程开发与建设的目标

物联网课程研究的总体目标是：以职业能力培养为目标，研究物联网课程教学中的虚拟化实现和应用方法，创造性地构建出一套可操作的课程沙盘式教学体系；建立一支学术水平高、创新能力强的研究人员和教师队伍，培养一批具有较强操作能力、理论基础扎实的专业人才。

形成物联网课程与虚拟化现实教学系统的体系结构，动态构建、高效应用基于网络传感、感知的教学模式，工学结合，发展创新性实验教学体系；研究基于职业能力培养的传感技术与职业能力培养异构驱动型理论与方法，实现从传统教学模式到新型可操作虚拟化现实教学体系的构建；以职业能力培养为目标，形成一个崭新的虚拟化物联网课程教学学科体系。形成操作性较强的物联网课程虚拟化现实操作教学体系和管理模式。

四 物联网课程开发与建设的体系构建

1.以职业能力培养为主导的物联网新学科教学体系建设

以职业能力培养为主线，以物联网课程教学与操作技能培养为目标，围绕物联网课程虚拟化教学和管理体系进行研究，动态构建体系透明、软硬件一体化的虚拟化教学模型和体系。

2.科学建立职业能力内涵培养机制，确立物联网课程教学综合职业能力培养目标

坚持综合职业能力培养的关键是要全面、科学地掌握综合职业能力的具体内涵，并在此基础上形成正确的职业能力教育观，有效地促进学生综合职业能力的形成与发展。

3.动态建立基于分布式计算资源的物联网计算环境，形成虚拟化现实教学体系与学科体系

在物联网课程教学中实现虚拟网元系统在虚拟环境中像物理设备一样在网络中进行联机，并在物理环境中进行物联网实体的异构应用。

4.物联网创新实验系统与多实验例程环境构建

物联网教学环境集成了多种传感器模型以及多种无线组网模式，可实现多种物联网构架，面向各专业教学及创新应用，提供多实验例程模型，使学生熟悉和掌握物联网的构成及实际应用。

5.物联网实验资源环境建设

物联网课程教学环境包括微型无线传感器、通用传感器及被控对象、嵌入式网关、GPRS网络设备、蓝牙、低功耗WiFi和其他配套设备。软件资源包括无线传感器网络软件、嵌入式网关软件、PC数据管理与分析软件，实验资源包括基于控制器的基础实验、传感器信息采集实验、无线信号收发实验、ZigBee/GPRS/WiFi/蓝牙等网络通讯实验及组件控制实验等。在系列资源学习环境中，通过不同传感器的特性、不同网络的组成形式，开发出更多实用性强的物联网应用模式。

6.分层设计教学模式

根据物联网的感知层、网络层、应用层三层特征，构建出一个层次式的教学模式，以实验平台建设方案为核心，依据物联网网络层次分别展开软硬件科研与教学及面向市场需求的各项内容教学。对于物联网感知层的教学，提供了多种射频识别和传感器节点与路由器网络等硬件和数据采集控制软件等资源。物联网网络层教学，提供了功能强大的以ARM等处理器为内核的网关硬件和自主研发的网关核心软件，不仅能完成多种无线网络管理，传感器和射频识别信息处理，而且可以通过不同无线和有线网络路径，将数据传输到物联网网络中心服务器数据库和互联网；平台网络监控软件，可以在PC上直观方便地完成对各种网络的监控、数据库管理、网络维护和拓扑/曲线显示，并且具有无线网络状态监控等多种高级网络监控功能。物联网应用层的教学开发，用户可以使用实验平台提供的感知层、网络层部件，像搭建积木一样，构建不同的应用系统，实现智能交通、智慧城市、智慧农业、智能家居等应用。

7.物联网课程教学技术差异化的发展与技术均化策略

各个高校物联网教学资源、师资能力、教材开发等存在着较大的差异，且教学技术发展不平衡，这对人才培养造成了极大的障碍。在教学环境中对技术差异化的发展与技术均化策略进行研究，打破学科、专业，以及学校间的壁垒，形成均等化策略，对促进物联网课程的发展有着至关重要的作用。

8.物联网教学生态环境构建

物联网是一门跨众多学科与专业的技术性课程，我们应在教学的发展中形成一个良性的交叉科学融合的教学环境，使物联网技术融合到各学科中去，也使各学科知识融合到物联网课程中来，建立融合性、标准化为一体的课程模式，形成良性的学科生态环境。

五 结束语

建立一个多模的物联网教学模式，让物联网真正成为服务区域经济发展的驱动力。物联网课程教学体系是推进区域经济人才培养，以及实现制造业、物流业、商业、零售业等联动发展的有效途径。虚拟化现实教学体系的建立是物联网课程开发与职业能力培养的又一途径。高校物联网教学资源、师资能力、教材开发等技术差异化的发展与技术均化策略的形成将对促进物联网课程的发展有着至关重要的作用。物联网教学生态环境构建以及标准化课程模式建设势在必行。

以物联网课程虚拟化教学体系促进高校学生职业能力的培养，形成新的学科体系，发展教学技术差异化与技术均化策略，设计分层教学模式，建立物联网教学的生态环境。提出虚拟化物联网课程教学的职业能力培养理论，设计分层教学模式；提出了动态建立基于分布式计算资源的物联网计算环境，以网络织化形式建立教学体系结构；提出沙盘式物联网课程教学体系与机制的建立，打破传统职业能力培养模式，创造性地建立规模化实训模式；物联网教学生态环境的建立，是对传统教学观念、方法的挑战，突破了学科与专业独立建设的壁垒，建立融合性、标准化为一体的课程模式，形成良性的学科生态环境。

参考文献

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