网络教学的概念范文

网络教学的概念篇1

关键词 概念图;信息技术教学;信息素养

中图分类号：G633.67 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2014）21-0031-04

1 前言

在“苏州市2008年在线课程培训”中，笔者接触到概念图及Inspiration工具，了解到了一些相关知识，并在教学中尝试应用概念图。在实际应用中，觉得概念图对信息技术有效教学的实施有一定的帮助，对复习学业水平测试中的基础理论知识也非常有效果。

新课程的目标是提高信息素养，而在信息技术的一些知识概念课的学习中，往往由于授课方式的沉闷，导致学生基本没有兴趣学习这些知识，使得新课程下信息技术有效教学实施面临困难，事实上并未有效地提高学生的信息素养。本文希望通过对概念图应用的探讨来改变教师和学生对信息技术有效教与学的理解，更好地提升学生的信息素养。

2 概念图应用于教学的理论依据

概念图是指一种用来组织知识概念之间联系的工具。它是以图解的方式，直观地将某个主题的概念和概念之间关系表征出来的一种呈现方式。概念图构图时通常先将某一主题的有关概念置于圆圈或方框中，然后用连线将相关的概念和命题连接，连线上标明两个概念间的意义关系，这样就形成了关于该主题的概念或命题网络。

由于信息技术学科的知识点比较零碎，教学中涉及的概念也较多，通过绘制概念图将知识形成一个彼此联系的知识网络，有利于学生的理解和记忆，是信息技术有效教学的一种好方法。例如，在讲“域名与IP地址”时，知识点比较零碎，学生对一些概念的内涵和外延认识不很明确，笔者给学生提供一串名词如域名、IP地址、DNS等，让学生区分概念范围的大小，绘制概念图（如图1所示）以明确概念。实践证明学生通过绘制概念图，将知识形成一个彼此联系的知识网络，对这些概念也有了多层面的理解和记忆。

3 概念图在高中信息技术有效教学中的应用案例

案例背景 本案例是新课程体系下高中信息技术选修课网络技术应用的一个教学案例，具体内容为普通高中课程标准实验教科书《网络技术应用》（选修）第三章第一节“网络的功能与构造”。案例运用“概念图”组织实施有效教学。

教学设计

1）教学目标。

①知识与技能目标：了解网络的功能;了解构成网络的主要硬件、软件;使学生进一步认识网络。

②过程与方法目标：通过“概念图”直观、系统地表征本节内容，使得学生能够清晰地掌握相关概念的关系，完成教学目标。

③情感态度与价值目标：激发学生学习信息技术的热情，培养从基础学习起，从基本理论概念掌握起，有理论的支撑，才能进一步认识网络、应用网络，并促使学生主动地学习，积极参与信息整理与加工的学习态度。

2）内容分析。信息技术新课标中提出：“普通高中信息技术课程的总目标是提升学生的信息素养。”学生如何“学会根据需求合理网上学习，能够自觉维护网络安全等”是非常重要的。所以“网络的功能与构造”是必备的基础知识，让学生全面系统地了解“网络的组成;常用网络连结设备如何连接;怎样管理网络;网络的基本功能;了解网络的分类”等，才能高效地利用网络。

教学重点：掌握网络的分类、网络的功能;了解网络的主要硬件和软件。

3）学生分析。学生的学习信息技术的兴趣很浓，大部分学生基本上都能通过网络获取他们所需求的信息，都可以打开“搜索引擎”来查找想要的信息，但他们对网络的认识很少。所以，要让学生从认识网络的基本理论开始，让他们较为系统地了解身边的网络，让学生通过联系实际来提高对知识概念的认识和理解。

4）教学策略设计。本节课通过讲授法，用“概念图”的形式来组织实施，并且让学生了解和认识“概念图”。

教学流程：将本节课的知识用“概念图”来呈现出来，对各个知识点逐一讲解，在讲述完后，再回到“概念图”中进行小结，使学生做到掌握相关知识理论，心中有图，能够脱离书本。

教与学的实际过程描述 “同学们都爱上网！这个‘网’到底是什么呢？” 这个问题一下子吸引了学生的注意力。“我们通常上网时，用浏览器Internet Explorer，Internet是什么呢？接下来我们就来学习。”接着，将Internet概念图（如图2所示）呈现出来，使学生对Internet的认识有了一个更直观的理解。

从概念图上看，Internet（国际互联网）是一组全球信息资源的汇聚，Internet是由于许多区域网络互联而成的一个逻辑网，每个网络中连接着若干台计算机或子网络。那么“什么是网络呢”“网络有哪些功能呢”“网络由哪些设备组成呢”“网络中的设备是怎样连接的呢”“网络又是如何工作的呢”等一些问题的提出，这些问题相关的知识采用“概念图”（图3～图5）以投影的方式来呈现。

接下来对上面的问题对照概念图有条理地进行解释。

1）网络的主要功能（如图3所示）是数据通信（如电子邮件往来、ATM取款等）、资源共享（如机房里面共享的网络打印机、电影游戏资源等）和分布处理（大型软件的开发等）。

2）网络按覆盖范围来分（如图3所示），分为广域网、局域网、城域网，从概念图中可以得知它们的应用领域和地域范围。

3）网络由网络硬件和网络软件组成。从概念图中可以清晰得知网络硬件（如图4所示）是指的服务器、工作站、传输介质和通信连接设备（路由器、交换机等），并指导学生识别学校机房里面硬件设备，比如机房里面交换机、双绞线等。

4）网络软件（如图5所示）。网络软件主要由网络操作系统和网络应用软件组成。网络管理员通过网络操作系统进行统一的管理和控制;普通用户通过网络应用软件来使用网络资源，网络应用软件的结构有两种：客户机/服务器（C/S）和浏览器/服务器（B/S），一般情况下上网在IE中操作的是B/S结构，而C/S需要安装客户端软件，像一些远程控制、监控等。

解释了这些问题之后，通过对“网络概念图”知识理解，并总结得出网络的概念：“网络是由两台或两台以上的计算机通过网络通信设备连接起来所组成的系统，计算机间可以进行数据通信、数据共享及协同完成某些数据处理工作。”

最后，再回到“概念图”（图2～图5），让大家回顾本节课的知识内容及这些内容间的联系，加深对网络基本理论的理解和掌握，使学生进一步认识网络。

教学反思 教师利用概念图进行有效教学，其实绘制概念图的同时就是备课的过程。通过绘制概念图，可以清晰地知道本节课的教学内容、各个知识点之间的联系。在教学中需要考虑到的问题和知识点都可以在概念图中表示出来。

从学生接受来看，像本节课这样的概念比较多的课，如果单纯靠概念的罗列，很容易让学生感到枯燥、乏味，甚至厌倦，更糟糕的是学生最终还是弄不清概念之间的联系，从而很难实现教学目标;而利用概念图使学生可以非常形象地看到每一个概念之间的关系，促进有效学习，提高学生对概念的认识，从而真正地做到有效教学。

4 结束语

概念图不仅形象系统地再现了课程知识的理论体系，有助于有效教与学的实施;而且使学生能够正确地分析和比较学习的知识概念。因此，将概念图作为实施有效教与学的工具应用到实际教学中，提高了学生的学习情趣，减低了学生认知的难度，提升了教与学的效果。这种教学方式能够有效地促进教与学，真正将新课程“提高学生的信息素养”的目标落到实处。

注：文中的概念图是笔者使用Inspiration Trial Edition

7.5b（概念图绘制软件）工具绘制。■

参考文献

[1]赵俊莉，赵冬生.概念图在信息技术课堂中的应用[J].现代教育技术，2005（15）.

[2]李，杨威.概念图在高中信息技术课程教学中的应用研究[J].中小学电教，2008（1）.

[3]袁维新.概念图：一种促进知识建构的学习策略[J].学科教育，2004（2）.

[4]赵俊莉，赵冬生.将概念图引入信息技术课堂[J].中小学信息技术教育，2005（7）.

[5]齐伟，概念图呈现思考的过程和知识的关联[J].计算机教与学，2004（3）.

网络教学的概念篇2

关键词：初中数学；网络技术；函数教学

随着新课程理念的不断深入，加上科技的发展，其教学方法、教学内容相应地发生改变。但是由于初中数学函数较为抽象，很多初中生刚开始接触函数，对于很多概念不理解，而网络仅仅作为其中的传播工具，并没有起到应有的教学效果。鉴于此种情况，必须对网络环境下的初中数学函数教学方法进行进一步改善，以能够利用网络技术，提高初中数学函数教学质量。

一、网络技术在函数概念中的应用

初中函数是通过引入变量的概念而逐步展开的，这一部分的概念知识是学习函数的入门知识。主要学习简单的一、二次函数以及正、反比例函数，这些函数都是最基本的函数，大多是通过变量而展开的数学研究活动。同时也是将对常量的学习转移到变量学习中，通过引用网络技术，很自然而直观地引出函数的相关概念。根据概念同化的原理，可分为下位学习、上位学习及组合学习等，无论哪一种学习都是通过提供一些函数概念的反例或正例来促进学生的辨别及概括，使学生获得感性认识。在利用网络技术的前提下应打开学生的思维，对各项变量的概念进行区分，进而提高学生的应用。如，可创设问题情境，采用图像、故事、活动等方法，用看似简单的方式将教学内容展现在学生面前，如，将原有的问题情境进行交换教学。学习“变量”这一节内容时，可运用动画及图片等手段，将变量概念及关系直观地展示出来，进而启发学生发现事物的规律，确立变量的概念。在这一过程中，不仅提高了学生学习兴趣，而且还提高了学习效率。

二、网络技术在函数图像及性质中的应用

初中学习的函数知识一般都是一次函数、正反比例函数及二次函数的图像及性质，无论哪一种函数性质，都必须与函数图像相结合。在函数性质探究的过程中需要作大量的图形，帮助学生做题。而在这一过程中，几何画板就能够起到较好的教学效果。几何画板是一个较为优秀的实验演示平台，可利用几何画板的动态性直观地进行实验及演示，将相关要素之间的关系较好地呈现在学生面前。同时几何画板可绘制函数图像，可静可动、精确及直观地显示函数变化。不仅能增强学生对图形的感性认识，同时还能够引发学生的理性思考。为学生提供更多的“做数学”的机会，让学生主动参与到讨论及实验中来，这种教学方式能够增强学生参与的积极性，同时也能够使他们形成更独立的思考，是传统教学方法所无法比拟的。

对于初中数学函数的学习中实验是重点，而课堂环境并不能提供较为全面的实验条件。而网络环境刚好能弥补这一缺陷，在整个课堂中，学生可根据教师的引导进行模仿式训练，帮助学生得到亲身体验及试验的乐趣，在兴趣中强化问题的解决能力。

三、网络技术在函数应用中的应用

《义务教育数学课程标准》提出：学生应对各种函数的具体应用进行掌握，尤其对于抽象函数应通过具体的应用加以深刻理解，通过函数性质来求取方程不等式或证明方程不等式。如，在学习一次函数与二次函数时，常常将原来的一次方程与二次方程相结合起来，或者与几何知识相结合，特别是三角形的面积与函数知识的融合。此外，初中函数学习是注重将函数知识与实际问题有效结合起来，加强学生的数字建模能力，在进行数学建模的同时，加深学生对函数概念、变量、方程式的理解，进而为学生提供更为全面的学习及认知工具。

通常情况，协作情境与外部世界有着较大的相似性，极为容易形成知识的迁移，利于学生高级认知能力的培养，同时培养学生形成良好的人际关系也是比较重要的。尤其，当前新型的网络聊天手段，如，微信、微博、QQ、邮箱及网络会议等工具，通过利用这些网络工具，加强师生之间的交流。教师可将函数知识到这些聊天工具中，以供学生自主学习，同时若有不懂的地方也可在这些聊天工具中进行交流，实现角色互利竞争及同伴协作的局面。如，在学习“函数应用”这一节时，函数应用是初中函数教学领域的最高目标，同时也是最为重要的目标，相应的难度较大，学生不易理解。传统的教学方法是教师讲每一个函数是如何应用的，或者是让学生进行习题训练。而在网络环境下，则可相应地为学生创设协作情境，让学生相互合作，共同解决问题，达到加深对问题理解的目的。

总而言之，在网络环境下初中数学函数的教学要不断创新，不仅将网络技术作为实用工具，而且还应发挥其重要的辅助作用。进而使数学教学发挥最大的作用，能够起到冰山一隅的效果，最大限度地促进学生对函数概念的理解，帮助学生对函数的应用。

参考文献：

网络教学的概念篇3

Abstract: Rely on the advantages of network, the independent learners can get a lot of knowledge from it. But if you want to get some informations in limited times, it is more difficult, because the informations are disordered in the network. This article tries to reference to the conceptual map to build a new learning platform, in which the learners can get their needs easily and more efficiently.

关键词: 概念图;认知结构;认知负荷

Key words: conceptual map;cognitive structure;cognitive load

中图分类号:G77 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)25-0188-03

1问题提出

为适应知识经济的需求,我国政府正逐步在全社会范围内倡导构建学习型社会的理念,从信息时代素质教育、全民教育、终身教育的提倡到信息时代学习环境的构建,都投入了大量的人力、物力、财力。经过几年的努力,素质教育、全民教育、终身教育理念已经深入人心,各种形式的自主学习平台层出不穷,例如:网络学院、网上虚拟学习社区、教育blog、网络课程等等,在全社会范围内已经初步搭建起学习型社会的雏形。

计算机网络以其本身数字化、智能化、共享化等特点在这种时代背景下备受青睐,近几年,关于网络教育的研究如火如荼,这种在虚拟环境中双向的面对面学习方式对传统的学习方式提出了严峻的挑战,以至于有人认为:将来学生不需要去学校学习,只需要一台电脑就可以进行自主学习。一时间,网络学习环境的搭建成为教育工作者们研究的热点问题。

网络学习环境丰富的学习资源、多元的信息呈现方式、双向的交互、信息的开放性等特点为学习者提供了良好的学习条件,从一定程度上促进了学习者的学习,但是它给学习者提供的丰富的学习资料都是零散的、非线性的,知识之间的逻辑关系没有明显的标示出来,要靠学习者自己体会建立,这样既增加了学习者的认知负荷,又不利于知识系统性的学习(即学习者学习到的知识点是孤立的,没有形成知识网络)。21世纪要求学习者不仅仅拥有知识,而且要能够应用知识解决问题,为社会创造财富。而问题的解决远远不是一两个孤立的知识点所能够完成的,它需要一个完备的与问题相关的知识系统。所以,如何使得网络学习环境满足学习者对知识的系统性需求相当重要,本文试图提出在网络环境下用概念图来回归知识的系统性的设想,希望能够对网络学习环境的建立和完善有所启示。

2问题解决的策略

知识的元素是概念,知识的本质是概念与概念之间的关系,只有将某个领域的概念提取出来,并建立概念之间的关系,才能将这个领域的知识真正挖掘出来。那么,概念如何提取?概念与概念之间的关系又如何表征呢?这是我们要学习知识首先要考虑解决得问题。在这里我要提出“概念图”――这个我们教育工作者并不陌生的概念,兴许对于此概念的认识有可能能够解决这个问题,实践证明,其在基础教育阶段的教学应用中取得了很好的效果。

概念图是由美国康乃尔大学学者J. D. Novak提出的,它是一个可视化的知识表征工具,通常是将有关某一主题的不同级别的概念或命题置于方框或圆圈中,再以各种连线将相关的概念或命题连接起来,从而形成一个关于该主题的概念或命题的网络图,以此来表示这一主题的知识系统。所以,用概念图来表征知识,可以使学习者清楚的获取知识元素(即概念)与知识元素之间的逻辑关系。网络学习环境中的自主学习者一般都是想通过网络来学习某一主题的知识,其最一般的做法就是在百度等搜索工具中键入所要学习主题的关键字,然后浏览各网站的内容,虽然这样做检索出来的资料丰富全面,但是他们检索出来的关于学习主题的各个概念是独立的,又由于学习者是初学不利于学习者对于知识的系统性学习,我们不妨可以尝试将关于某一个主题的知识用概念图绘制出来,并且借助一定的技术让学习者只要键入主题内容就可以从百度中搜出该主题的概念图,我觉得这样可以为学习者减少很多认知负荷,而且可以在学习者脑海中建立一个科学的知识框架,有利于学习者认知结构的建构,并且有利于主题知识的迁移利用。

3概念图对网络环境下自主学习者学习的作用

3.1 用概念图呈现关于主题知识概念之间的逻辑关系,有利于学习者形成有效的认知结构认知结构是指学生现有知识的数量、清晰度和组织结构,它是由学生眼下能回想出的事实、概念、命题、理论等构成的[1]。根据认知学习理论的观点,学习者学习新知识的过程就是学习者在原有认知结构的基础上建立新的认知结构的过程,这个过程包括了同化、顺应、重组三种方式。科学的认知结构对于学习者的学习具有以下两点作用:

3.1.1 有效的认知结构有利于学习者进行有意义学习奥苏贝尔根据学习的内容将人类的学习简单归纳为两种,一种是机械学习,一种是有意义学习。真正有价值的学习我们认为是有意义学习。奥苏贝尔认为,“有意义学习过程的实质,就是符号所代表的新知识与学习者认知结构中已有的适当概念建立非任意的和实质性的联系”[2],也就是当学习者将学习对象与自己的认知结构联系起来时,有意义学习就发生了。可见,有意义学习的发生和学习者现有的认知结构有直接的关系,合理有序的认知结构能够通过同化、顺应、重组三种方式建立新旧知识之间的联系,学习者通过对其上位概念、下位概念、并列概念[3]的原有知识的回忆使学习者获取到比新概念本身更多的信息,从而将新概念吸收到自己的认知结构中,完成有意义学习,而不合理的认知结构会因为其本身旧知识的结构零散或混乱而导致机械学习甚至是错误学习的发生。所以,培养学习者主动建立合理、有效的认知结构是知识经济时代学习者自主学习的必要前提,是提高全民素质、构建学习型社会的重要条件。

3.1.2 有效的认知结构有利于学习迁移有专家认为:学习迁移是在一种情景中技能、知识和理解的获得或态度的形成对另一种情境中的技能、知识和理解的获得或态度的形成的影响。我这样理解:迁移就是学习者利用自己在旧情境中获得的知识经验去解释新情境的过程,比如说:小学生将自己做应用题的思路成功应用于日常生活中商品买卖的价格计算,高中生用自己在书本上学习到的化学知识应用于现实生活中等等。相对于我们现在的教育现状,学习者所学书本知识成功迁移到日常生活中才是我们教育工作者们所追求的真正目的,但是,因为知识是在特殊情境中被习得的,它不是孤立存在的,所以不同的情境就阻碍了我们对知识的迁移过程,那么,如何使得学习者学习到的知识能够高效迁移到日常生活呢?我觉得如果学习者具有了良好的认知结构,知识的迁移就会相对容易,因为具有良好认知结构的人在获取事物的本身时习得了很多潜在的知识,他将事物吸入认知结构的过程中获得了比事物本身更多的信息,这更有利于他认识事物的本质,对于事物本质的认识有利于学习者认识到两种情境的相似性,便促进了知识迁移的过程。而且在良好的认知结构中知识点之间的联系是有效的,各种概念、原理之间的联系是可以利用的,很容易因为外界的某种刺激而被激活,这样,也有利于知识的迁移。与其说有些科学家的成就是来自他们的灵感,不如说是因为其高效工作的认知结构。

依据以上所述,我们要提高学习者的学习效率,就需要在学习者脑海中建立合理、可用、高效的认知结构。那么如何建立科学的认知结构?概念图与认知结构的建构之间到底有没有关系呢?利用概念图帮助学习者建立认知结构有什么优势呢?

认知结构是指学生现有知识的数量、清晰度和组织结构,它是由学生眼下能回想出的事实、概念、命题、理论等构成的[1]。概念图是由节点和连线组成的一系列概念的结构化表征,节点表示各个知识点,连线表示各知识点之间的逻辑关系[4]。将概念图与认知结构相互对照的话,我的观点是:概念图像是认知结构的缩影,是认知结构中的一个小片段,是简单认知结构的外显化。所以概念图的建立对于科学认知结构的建立具有非常重要的作用。假设我们能在学习者脑海中搭建起最初合理的关于主题知识的知识概念图,并且授予学习者科学的概念图搭建规律,那么学习者就能将以后的知识归类进去,形成科学的认知结构。由于世界是普遍联系的,所以学习者学习的关于各个主题的知识概念图最后会联系起来,形成较大范围的知识系统,这样,就有利于引导学习者对知识的应用。所以,在网络学习环境下利用一定的技术以主题为单位将与主题相关的概念绘成关于主题的知识概念图,并在网络图上明显标示其与其它主题的关系(即上位概念、并列概念、下位概念),不仅有利于学习者理解知识点之间的逻辑关系,回顾旧知识与新知识之间的联系,并且对学习者建立合理的认知结构有很大的帮助。

3.2 利用概念图进行学习有利于学习者对自己学习结果的评价

网络环境下的自主学习者在概念图的引导下学习完某个主题的内容之后,再来浏览网络上以网页形式给出的零碎的知识时就显得游刃有余了,不仅如此,这些碎散的知识还补充了主题知识的体系。整个学习基本结束后,学习者可以凭自己的理解绘制出自己对于该主题的概念图,这个概念图绘制的过程不仅能够考查学习者对各层次概念的理解和对知识系统性的把握,还能使学习者发现问题,了解自己学习过程中的漏洞。更为重要的是,我觉得这个过程给学习者提供了充分发挥其创新能力的机会。

4案例

在这个信息大爆炸的时代,每分每秒都有大量的新知识涌现,所以作为生活在这个时代的公民,必须不断的学习,为了给“终身教育社会”提供一个理想的服务平台,现代远程教育成为教育工作者们关心的热点问题。随着信息技术和教育理论的不断发展,现代远程教育不断地更新着自己的知识体系,对于一个需要了解现代远程教育相关知识的初学者,他们应该怎么学习呢?一般的做法无非是将现代远程教育这个关键字键入百度等搜索工具中,然后以网络自主学习的方式进行学习。但是键入“现代远程教育”之后,百度检索出来的信息如下图1所示,全部是零散的关于“现代远程教育”的广告、网页等信息,没有学习者想要的关于“现代远程教育”的系统知识,如果我们让学习者去这么多庞杂的知识中去寻找自己想要学习的知识的话,那无疑是增加了他们学习的恐惧感,提高了学习者的认知负荷。

但是,如果我们能够在百度的分类里建立一个“知识概念图”分类,然后将关于各个主题的知识概念图存储在服务器上,当学习者需要检索某个主题知识时,只需要点击“知识概念图”分类,然后再在百度搜索中键入自己需要学习的主题,那么,不仅仅可以让学习者学习到系统的知识,而且也提高了学习的效率。下图2为关于现代远程教育的前三级知识的概念图,本图在绘制的过程中,参考了傅钢善教授编写的《现代教育技术》一书,知识概念图如下(图2):

当然,关于现代远程教育的知识很多,不可能一一画出来,我只是依据这本书中关于现代远程教育的基本框架建立了一个大概的概念图,并且只建到第三层,没有作深层次的扩展,只是想通过这个例子表达我的思想,如果我的这种想法可以获得大家的共识,那么会有更多的人乐意加入到这项巨大的工程中来,完成这个概念图平台的搭建。

5总结

综上所述,从理论上来说,网络环境中概念图的应用有利于学习者建立良好的认知结构,而当学习者有了良好的认知结构,那么知识的迁移就相对容易,这样就增加了它们解决问题的效率,从而使他们体验到成就感,充分调动了学习者学习的积极性,这是一个良性的学习循环,并且符合凯勒的动机理论。实际中概念图如何应用到网络学习环境中帮助学习者学习,还需要一定的技术支持,在这方面,我会继续关注,希望能够通过实际的调查分析来验证概念图在网络学习环境中的应用效果。

参考文献:

[1]施良方.学习论.北京:人民教育出版社,2001:223.

[2]陈琦,刘儒德.当代教育心理学.北京:北京师范大学出版社,2007.

[3]何克抗,郑永柏,谢幼如.教学系统设计.北京:北京师范大学出版社,2002.

[4]徐洪林,刘恩山.生物学教学中引入概念图策略的实验研究.生物学通报,2003,(3).

网络教学的概念篇4

关键词：语义环境；网络教育；组织模式

中图分类号：G640 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）07-0053-03 我国的网络教育在促进高等教育信息化建设中发挥了重要作用。国内高校投入资金、技术和人员，从基础设施建设，到教育信息技术平台、网络教育管理信息系统建设，为师生提供课件、在线答疑、布置和提交作业等网络教育资源服务。然而，从对本科类和高职类国家精品课程的网络资源使用调查情况看，许多精品课程资源制作质量较低，使用烦琐，互动效果不佳，以致网络教育资源实际利用率较低，有的甚至处于闲置状态。

为此，借鉴语义Web理论和技术，对分布、异构的网络教育资源进行语义标注和资源本体的构建，在网络教育资源之间建立语义关联，实现资源交互和推送服务，有效解决网络教育资源瓶颈问题。

一、语义Web的内涵及特点

语义Web是对现有互联网的扩展和延伸，将网络资源以层次化结构加以定义和描述，解决分布、异构网络资源之间互操作问题。语义Web包括基础设施层、元数据层、本体层、层。基础设施层包括组成语义Web的资源的存储、访问方式和语法表达。基础设施层的Unicode使用国际通用的字符集处理网络资源的统一编码。URI（统一资源标识符）用于标识网络资源名称及其属性。元数据层提供网络资源类型、属性及其关系的规范性描述。元数据层的XML+NS（命名空间）+XML Schema以结构化语法描述网络资源数据内容和结构信息。RDF和RDF Schema提供描述网络资源及资源之间相互关系的语义模型。本体层在元数据层基础上定义网络资源概念及概念之间的逻辑关系。本体层的Ontology（本体）描述网络资源及资源之间的语义关系，在人机之间形成同一概念语义上的一致。层表达语义Web的安全和信任机制。层的Logic提供基于本体层的公理和推理规则，进行基于语义的搜索和服务。Proof为执行Logic的推理规则提供认证机制。Trust采用加密和安全机制，确保网络资源的可信任度和资源交互的安全性。

XML（可扩展标记语言）、RDF（资源描述框架）、Ontology作为资源表示方法已经被广泛应用[1]，它们定义了计算机可理解的类及属性等，并用唯一的资源标识符进行资源标注，为在更高层次进行异构系统交互、资源互联和共享、提升网络资源发现、传递质量提供了新的途径[2]。基于XML和RDF/RDF Schema，语义Web提供本体和逻辑推理规则，实现网络资源的语义标注和推理，将网络资源有效地分类、继承、协作和组织，能够实现网络资源共享和应用集成。

二、网络教育资源的语义描述

网络教育资源具有分散、松散耦合、表现形式多样、动态性强的特点。实现网络教育资源的交互和共享，必须建立网络教育资源统一标准（规范），对网络教育资源进行语义描述。目前，网络教育资源语义描述通常采用资源元数据和资源本体。

（一）元数据

元数据提供网络教育资源数据的规范化描述。元数据定义网络教育资源的所有数据元素。元素是资源的内容、格式及属性的描述符，如都柏林核心元数据集描述网络教育资源的标题、创建者、关键词等属性。

XML和RDF是网络教育资源元数据描述采用的方式[3]。可扩展标记语言XML定义网络教育资源的结构。XML支持NameSpace（命名空间），网络教育资源可以定义为特定的URI，较好地支持分布资源描述和多重语义集成。

资源描述框架RDF提供描述网络教育资源的概念和概念间关系的模型。RDF三元组（主体、属性和客体）对应于资源名称、资源属性和属性值。在RDF基础上制订的RDF Schema规范化表示资源的抽象层次和概念结构，支持构建资源本体。

（二）本体

本体是对应用领域中的共享概念模型的明确的形式化规范性说明[4]。本体通过定义共享的、通用的应用领域的概念以及概念之间的关系，描述应用领域概念的语义，为实现人和计算机之间的双向和多向交流提供通用的规范，解决可扩展标记语言XML和资源描述框架RDF对网络教育资源概念描述上产生的歧义。

本体是解决网络教育资源共享、系统互联的关键。通过本体提供语义Web标注网络教育资源的元数据，使网络教育资源表达一定的语义信息，支持搜索引擎、智能等应用程序；应用程序通过对本体的解析、本体自身的推理能力理解网络教育资源语义信息，提供基于语义信息理解的智能服务。本体描述语言OWL通过定义良好的语法和语义，支持有效推理表达能力，较好实现网络教育资源的语义表达和语义推理[5]。

三、网络教育资源的元数据标准

从20世纪90年代中期开始，国际标准化组织相继的教育资源元数据标准主要有DC（Dublin Core，都柏林核心）元数据标准、LOM（Learning Object Metadata，学习对象元数据）规范、Learning Resource Metadata（学习资源元数据）标准，为网络教育资源的交互提供了技术支持。

我国借鉴国际标准化组织的教育资源元数据标准，结合我国教育信息化发展状况，建立了教育信息化技术标准体系（CELTS）。《教育资源建设技术规范》（CELTS-41）以LOM规范为核心，定义了教育资源元数据的具体结构，包括必须数据元素（LOM核心集），通用可选数据元素，与某类资源属性相关的分类扩展数据元素[6]。对我国的网络教育资源建设、管理和应用具有重要的指导作用。

四、高校网络教育资源的组织框架

按照教育资源元数据标准，结合语义Web层次架构，通过对网络教育资源元数据进行语义描述和网络教育资源本体构建，建立网络教育资源概念与概念之间的关联关系，形成网络教育资源知识库，利用SiLRi推理引擎等工具提供的智能服务，如智能检索、分类查询、智能等，最终实现对分布、异构的网络教育资源的交互、共享和重用。基于语义Web的网络教育资源组织架构如图1所示。

（一）网络教育资源的语义标注

教育资源库中存储的网络教育资源包括课件类资源（如PPT、Flash文件）、文档类资源（如Word、Excel、PDF 文件）、媒体类资源（如图片、音频、视频文件）等。网络教育资源组织架构首先对资源进行必要的格式化预处理（关键词提取），按照《教育资源建设技术规范》（CELTS-41），将网络教育资源的标题（Title）、作者（author）、关键词（Keywords）、资源类型（Type）、资源描述（Description）、资源大小（Size）、日期（Date）等作为必须数据元素，定义网络教育资源元数据实例结构，形成资源元数据库。

其次，利用本体在网络教育资源元数据之间形成的自动映射机制，建立网络教育资源对象、属性及资源对象之间的复杂语义关联关系，构建网络教育资源知识结构的本体概念模型。通过对网络教育资源进行基于语义的抽象、描述和标注，将不同类型、领域知识的网络教育资源组织成知识网络。

最后，将经过预处理的网络教育资源获得的语义信息存入资源知识库，利用搜索引擎开展语义内容重构，形成学科领域知识网络，实现知识资源语义层面组织。

（二）网络教育资源的本体管理

网络教育资源本体管理包括网络教育资源本体的构建、一致性检验、本体解析、本体存储等。

网络教育资源库的资源进行语义标注后，自动生成相应的标注xml文档，存储在资源本体库。从资源本体库可以获取资源语义信息和概念之间的关系。经过语义标注的资源语义信息作为资源本体中各类资源的实例，这样就在资源元数据和资源本体中的实例间建立起映射关系。

对几种代表性的本体构建方法，如TOVE（Toronto Virtual Enterprise）企业建模法、骨架法（Skeletal法）、METHONTOLOGY法、KACTUS工程法、SENSUS法、IDEF-5法、知识工程法（七步法）按软件开发周期各流程进行分析比较发现，知识工程法（七步法）成熟度较高[7]。所以网络教育资源本体的构建采用知识工程法（七步法），将资源元数据和本体构建过程建立对应的映射关系[8]。

知识工程法（七步法）构建本体的步骤为：（1）以CELTS-41《教育资源建设技术规范》为网络教育资源元数据方案确定本体领域和范围；（2）考虑复用已有的资源本体库，与现有资源本体库建立映射关系；（3）从资源元数据中提取资源数据元素和分类信息，列出资源本体中的重要概念；（4）根据资源元数据的分类，定义相应的类和类的层次体系，如文本类、媒体类等；（5）定义类的属性（对象属性、数据属性和注释属性）；（6）对资源数据元素属性进行约束，如类型、值域范围等；（7）构建资源本体中类的实例和属性关系。

按照知识工程法（七步法），采用本体编辑系统Protégé4.3进行本体概念类、关系、属性和实例构建教育资源本体，使用支持本体描述语言OWL的本体编辑系统Protégé4.3集成的HermiT推理机对资源本体进行一致性检验，没有出现本体语义冲突等情况，经过推理得到资源本体概念类的实例。

本体信息通过本体解析以OWL（Web本体语言）文件存储在网络教育资源本体库，本体解析工具Jean提供了操作RDF/RDFS和OWL的API（应用程序编程接口），以及基于规则的推理引擎编程环境[9]。本体解析通过读取网络教育资源本体，使计算机理解资源本体结构，资源本体概念和概念之间的关系，以及资源本体概念的属性和属性的取值范围。

本体的存储方式有基于OWL文件的存储、基于XML数据库的存储和基于RDF数据库的存储三种。本体编辑系统Protégé4.3生成OWL文件存储本体信息，并支持RDF数据库存储。本体解析工具Jean提供数据库存储本体的接口，导入OWL本体，存储到数据库中，并通过数据库访问本体数据。

（三）网络教育资源的推送服务

网络教育资源推送服务是将存储在资源知识库中的知识及知识间的关系以语义图的方式呈现给资源使用者，包括语义分析、语义匹配、推理引擎、服务接口等模块。

资源使用者输入资源查询信息后，资源服务接口提供目录检索和智能推送两种方式。目录检索是资源使用者通过资源目录（或知识地图）的方式来获得相应的资源；智能推送是结合资源使用者使用行为日志（语义词搜索、页面浏览等），依据网络教育资源本体，使用协同过滤推荐算法[10]，为资源使用者主动推送相关网络教育资源的方式。

语义分析将资源使用者输入或从资源目录提取的关键词按照资源本体术语表进行标准化处理后，采用前驱、后继、相关、平行等方式进行语义扩展，实现知识资源的推送，提供资源使用者更丰富、高度相关的资源内容。

语义匹配采用基于本体的匹配器进行匹配操作[11]。网络教育资源本体将资源内容列表和使用需求分开描述，为资源内容列表和使用需求定义一定的匹配规则，确保匹配结果的完整和准确。资源提供者根据查询请求，将网络教育资源提交给匹配器，匹配器接收资源使用者提交的请求后，利用匹配规则识别与使用需求相符的资源描述，查找相关的资源，并进行排序，返回资源使用者。

推理引擎采用SiLRi[12]，SiLRi是基于Java语言开发的采用RDF元数据推理的轻线程推理数据库，允许在资源检索式中合并事实查询和资源本体概念，是较为理想的推理机制。

五、总结

通过引入语义Web理论和技术，依据《教育资源建设技术规范》（CELTS-41），利用元数据和本体进行网络教育资源语义标注。采用知识工程法（七步法）构建网络教育资源本体，将分布存储、松散耦合、形式多样的网络教育资源相互关联，结合资源本体解析、资源语义分析、资源语义匹配和推理，实现符合使用需求的资源推送。对于解决网络教育资源多种异构、多重语义等引发的资源匮乏和有效利用问题，具有重要的实际意义。

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网络教学的概念篇5

论文摘要： 概念改变是科学学习和教学的重要问题，认知科学、语言学和心理学等学科广泛地探索了概念改变这一主题，提出了一些理论和解释模型，以期回答概念改变的一些基本问题。本文系统地梳理有关概念改变的理论，讨论这些理论的基本特点，并评述了概念改变理论的发展。

本文将系统梳理有关概念改变的几种理论，讨论这些理论的特点。

一、不满和概念替换理论

Posner等人提出的概念改变模式在科学教育领域产生了巨大的影响。其概念改变的理论基础是皮亚杰(Piaget)的认知发展的动机理论，他认为要在儿童原有概念和要学概念之间，创设失衡、不满或者不一致，而解决这种认知冲突的努力会导致对新观念的“同化”和“顺应”过程。

Strike和Posner(1985)概念改变的模型扩展了Piaget通过同化和顺应学习概念的观点。他们描述了概念改变的四个条件：(1)首先 ，学习者对当前的概念产生不满，即当前的概念不能解释新的事件或者不能解决当前遇到的 问题；(2)新的概念必须是可理解的，学习者能明白新概念的含义，理解其意义，发现表征它的方式；(3)新概念必须是合理的，并能够与学习者所认同的其他概念相符；(4)新概念必须是富有成效的，不仅可理解、合理，而且对学习者来说，还必须有价值，能够解决其他概念所不能解决的问题，从而使学习者认为有必要花费时间和精力去学习。由Strike和Posner提出的概念改变理论的核心主张，就是在概念情境——概念生态中，新概念可被理解、判 断、获得或者拒绝。值得注意的是，有许多因素影响概念改变，而非仅概念自身。他们认为学 习者在概念改变的过程中可能经历停止、开始甚至沿原路退回等状态变化。

在这以后，Strike和Posner(1992)又修改了其概念改变的理论，扩展了概念生态的作用。他们认为，错误概念不是被人们明确表达的观点的产物，而是在概念生态中产生的。 他们提出稳定性的问题，认为错误概念是相对松散的、暂时的、不一致的；事实上，它们是 受概念生态的影响。另外他们还提出了概念结构的问题，并关注概念网络的系统本质。

Strike和Posner理论的重要性有两点：(1)对一些因素的关注，例如影响学习者形成概念生态的动机和目标；(2)在课堂教学中的应用。他们的理论已经成为大多数概念改变教 学的里程碑，但是该模型没有充分地提出如何建构相异的概念的过程，不过一旦概念改变过 程和机制的理论弄清楚，研究者要想改变别人的概念，就要返回到这个模型上。

二、知识建构理论

知识建构理论认为某一概念是嵌于稳定而复杂的其他概念的网络中，这些网络能够表征朴素的个人理论，而最基本的思维单元，如本体论和认识论的观点，构成了对因果的自我 解释，这些自我解释一起支持了个人的朴素理论，它将帮我们揭示普遍存在于科学学习的错 误概念。下面阐释两个知识建构理论。

(一)Vosniadou的理论

Vosniadou认为概念根植于并被限定在一个更大的理论结构中。它区分了两种不同水平的理论控制学习者的观念：朴素的框架理论和各种具体的理论。

Vosniadou提出框架理论不为意识所觉察；虽然意识不到，但框架理论限制学习者获得物 理世界的真实知识。它是由本体论和认识论假设组成的。另一方面，具体理论是意识可觉察 到的，并且由一套相互关联的命题组成，这些命题能描述物体可观察到的行为。也就是说， 具体理论是基于个体观察，还有教学信息，并在框架理论的假设限定下逐渐出现的。这两种 理论联合在一起构成了概念结构，学习者通过它们能建立对世界的因果解释。

Vosniadou区分了两种概念改变的方式：丰富和修正。前者被描述为在原有知识上新信息的增加，并且通过累加过程可以获得。后者是发生在新信息与具体理论或框架 理论不一致的时候，是学习者要实现的实质性变化。她认为，新信息和框架理论之间的不一 致比与具体理论之间的不一致更难于解决。

Vosniadou认为在修正的过程中有些概念很难改变，因为框架理论是解释的连贯系统，这些解释是以日常经验为基础，以多年的证据为依托的，从而形成相应的本体论和认识论 ，而概念是以本体论和认识论为根基的，所以概念改变都会引发框架理论系统的变化。这个 论断相似于Strike和Posner的概念生态的含义。学生未能学习某一概念，就是因为要学知识与框架理论之间存在不一致。当儿童力图把一些信息加到错误的原有心理结构上时，就会 产生不一致。错误概念就是学习者努力协调不一致信息块的结果，在这个过程中会产生混合 的模型。这种解释异常数据的尝试类似于解决认知冲突。

Vosniadou(1994)的实证研究表明：(1)存在一个概念获得的顺序；(2)概念结构的重要性就在于对知识获得过程的限定。这些结论引发了这样的理论假设，即概念改变是一 个渐进的，并能导致错误概念的过程。她们也认为，在概念改变过程中存在不同的发展阶段 ：(1)起初的心理模型；(2)混合的心理模型——学习者力图将起初的模型和科学模型协调起来；(3)科学的心理模型。

最近，Vosniadou和Ioannides对原始模型作了两个主要的精致，首先，她们对概念改变的类型做了区分，表明概念改变可能是：(1)自发的，或者(2)基于教学的。前一种类型是源自在社会学习情境中丰富的观察所带来的一种变化，而非正式的科学教学，其中一个例 子就是语言学习，它是社会化的结果。后者是正式教学的结果，它要求建立混合的模型，力 图把科学教学协调到原有的理论中。第二，她们对Vosniadou关于精致过程的原有论断做了进一步阐释。元概念意识所起的作用被加强了，精致被看作“带有更系统、连贯和 解释力的理论框架”的发展。

(二)diSessa的理论

diSessa和Sherin(1998)非常关注概念形成和概念改变的过程和机制等更深入的问题。以朴素学习者占有空乏的因果模型这一假设为基础，理解物理概念的学习，提出了概念形 成的理论。他认为因果观点由现象本源(phenomenological primitives简称p-prim)组成， 现象本源是从一般的经验中抽取出来的，P-prims是特定知识成分的最小单元，并能产生解释 。p-prims直观地等同于物理定律，并构成了人们所见和解释世界的基础。因此，p-prims能 解释diSessa所称的因果网络的结构。而p-prims并不是概念自身，多个p-prims涉及到因果网络的创设。

因果网络近似符合人们直观期望的因果。他们认为：“因果网络大致是‘在观察背后的理论’的替代品，或者是蕴含在基于理论的种类观点中”(diSessa & Sherin)。因此 ，因果网络可被描述为用于理解世界的基于推论的解释，这反过来构成了人们理解世界的理论基础。他们通过一个结构成分，即联合种类，把这种解释机制与概念获得联系起来。为了理解这个复杂的成分交织情形，我们需要一些背景信息。

diSessa和Sherin首先认为所有概念都是不相同的。事实上，像“知更鸟”这样的概念不同于像“速度”或者“力”这样的概念，理解它们需要不同的认知过程。人们需要将前者分类到鸟的类似种类的概念中，人们需要将后者分到一个特殊种类的概念中，他们将其称为联合种类，这些联合种类由结构成分构成，结构成分执行两个明显不同的活动：(1 )围绕通过选择所“看”到的(称为“读出策略”)事物收集信息；(2)以已经提及的因果网络活动为基础。第一部分，读出策略，或者信息收集，相当于一个隐喻的“看”，“看”的方式上的转 变被看作是概念改变的核心问题。他们表示：“在许多例子中，这种‘看’是学习的实质完成 ，并将在一定程度上依赖人们基本的知觉能力。此外，‘看’的这些形式有时涉及明确的策略和扩展的推论”。

因此，diSessa和Sherin把概念改变定义为在读出策略中和在因果网络中的不同变化的介入。他们同时还举例说明，有可能现有的读出策略会被逐渐组织起来，以不同方式使用。在因果网络方面，可能需要建构一个新的因果网络，或者可能需要发展和再组织一个的因果网络。

因果网络是学校中学习物理学科的困难源泉。因此他们建议：“在其他事情中，它(因果网络)需要更系统的组织起来，恒定和整合的观点可能在要使用的因果网络的组织和选择中起到作用”(diSessa和Sherin)。但是他们并没有阐释，在因果网络中发生了什么 样的变化?换句话说，如果我们要关注新的因果关系，需要什么填补这个空缺?要回答这个问题，我们必须转向Chi的概念改变的理论。

三、Chi的概念改变的本体类别理论

Chi等人(1994)建立了这样一个基本假设，学习者在学习概念的时候，可能已经将这些概念归到某一本体类别中。因此，概念改变就被定义为种类分配上的变化。据此，Chi的概念改变理论的最重要方面是概念从某一本体树种类重新分配到另一本体树种类中。在某一树的种类特征本体上不同于另一本体树的种类特征。

Chi的概念改变的理论(Chi te al．，1994)建立在三个假设的基础上：(1)一个认识论 假设，它是关于本体论上的分配和世界上实体本质的观点，由这一假设可以定义“相异”的标准；(2)一个形而上学的假设，它是关于特定科学概念的本质；(3)一个心理假设，它是关于学习者的朴素概念和揭示出的错误概念的分类。

Chi等人(2002)的概念改变理论有两个主要变化。第一，在错误概念移除上的难度；第二，种类的结构。她澄清了嵌于朴素理论中的概念结构的观点。此外，她明确承认朴素 理论和科学理论的假设是不相容的。她认为概念改变的主要挑战源自于这样的事实，“学生 可能缺乏什么时候需要转变的意识和可能缺乏转变后的另一种类”。她们假设，科学上适当 种类的缺乏会阻止学生进行必要的重新分类：“如果实现概念转变不可能，那么学生就不能 修改错误概念，这就是为什么某些错误概念比其他概念更难于修改的原因”。

Limon(2001)称：“尽管我们已经报告了一些积极的效果，可能使用认知冲突策略研究所得到的最突出的结论就是，学生缺乏效力去达到一个强大的概念重建，和随后深入理 解新的信息。有时，学生可以达到部分的变化，但是在某些案例中，教学介入后的短暂时期 内部分变化会消失。为什么即使学生意识到冲突，他们还如此抵抗变化?为什么学生能部分 修改观念和理论，而保持起初理论的核心成分?”。

Chi的概念改变理论恰能够回答这些问题，正如她所说：“问题是除非学生有一个不同种类，把概念分配到这个种类中，不然这种教学将不会有效。”

四、评述

从概念改变的理论研究中我们可以看到：第一，研究?者越来越重视概念背后的东西，概念生态、因果网络、具?体理论、框架理论、本体类别等等，其中有些描述具体的知识领 域的概念，如具体理论和因果网络等等，然而比较这几个理论的发展变化，研究者越来越认识 到有些从具体知识领域中抽取出来的更深层次的东西，如框架理论和本体类别等的重要性， 这些往往是概念难于改变的最根本原因。?第二，概念改变并不仅仅是改变概念本身，还要 触及到支持概念的复杂的知识体系，有些概念非常难于改变，就是?因为其背后有一个完整的 、连贯的、复杂的知识体系，所以对概念的理解和学习要放到与之相联系的复杂的知识网?络中 。

参考文献：

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网络教学的概念篇6

关键词：高职；计算机网络基础；教学改革

计算机网络在计算机科学和技术领域应用的非常广泛。它在过去的几十年里迅速发展，尤其是最近10年发展得非常迅速，网络迅速进入社会的各个方面，例如科学、技术、经济、工业和对人类生活质量的影响等方面。在新形势下随着计算机网络技术的快速发展，计算机网络基础教学已经成为计算机专业和相关专业的重要课程。

计算机网络基础教学是计算机相关专业的专业基础课，是非常重要的。为了满足计算机科学和技术的发展，也为了适应信息社会的需要，高校计算机专业开设的课程计算机网络基础的目标是培养出全面的网络人才。高职计算机网络基础课程的发展方向应该适合企业需要的网络操作能力。因此，高职院校的课程除了计算机网络基础要求学生掌握一些计算机网络的基本知识和基本技能，还需要注重培养学生的实践能力，根据专业知识熟练应用计算机网络的能力。

1《计算机网络基础》教学的地位

计算机网络基础是一种最快速发展的技术。在信息技术领域，计算机网络已经成为一个与外界沟通的重要手段，可以说每一个行业都和计算机网络分不开。计算机相关专业的学生，更应该有一定的网络知识和应用能力。所以计算机网络基础课程已成为计算机相关专业必修课程。

2《计算机网络基础》教学特点

计算机网络基础是基于学科理论与实践相结合的产物。计算机网络的特点是强大的理论基础课程，本课程重点是很多术语、概念，这些术语和概念的理解是学习其他网络知识的先决条件。专业课老师本身有着深刻的理论基础和丰富的实践经验，这些概念和术语的理解很简单，但对初学者理解抽象概念和术语是相当困难的。计算机网络基础要求学生了解这些抽象的概念和术语的意义，对计算机网络课程有整体的把握，能够灵活地掌握网络应用程序，并希望计算机相关专业的学生能够联系实际应用，对计算机网络能够有更好的掌握。计算机网络基础课程要求在教学中，要解决理论教学与实际应用之间的关系，使学生掌握扎实的理论知识，更重要的是培养学生全面的网络实践能力。

3《计算机网络基础》教学中存在的主要问题

3.1教学与实际工作需要不符

现在很多高等职业学校开设了很多专业课程，例如计算机网络基础等，但很多专业课没有与专业课程内容的具体特点和要求相结合，高职院校的一些计算机相关专业的学生毕业后也没有去做专业需求的相关工作。许多学校仅仅因为计算机和非计算机专业的区别，而开设了一些计算机相关课程，并没有从今后的就业及实际的相关工作方面考虑设置相应的课程。

3.2理论知识抽象单调

计算机网络技术是计算机技术和通信技术的快速发展和结合的综合叉学科的产物。参与通信网络，2种技术有大量的概念，所以有大量的计算机网络基础课程方面的概念和协议，由于这方面的知识比较抽象，老师经常按照完整的教学大纲，对课本的基本概念术语进行的解释，再加上高职学生的基础相对薄弱，学习兴趣不是很强，所以经常在听了一段时间后觉得不理解，就放弃了，失去了对计算机网络基础这门课程的学习兴趣。

3.3网络教学没有相应的教学环境

网络设备如交换机、路由器、防火墙相对较贵，学校建立一个网络培训室需要几十万甚至上百万。很多高职院校没有足够的网络实验室为学生实践操作。所以学生实践机会较少，实验项目设置通常是简单的网络连接，网络设备，网络应用和一些命令使用网络，缺乏具有理论联系实际的理论教学，因此，实验教学对抽象的理论知识的理解和消化帮助不大，实验的指导意义和理论无法验证。这将影响他们的学习热情和对知识的深刻理解。

3.4缺少实践教学

计算机网络基础课程是专业基础课，传统教学以传授理论知识为主，实践很少的几个简单的网络配置实验，有些甚至是纯粹的理论教学。几乎不涉及工程和应用技术的使用，学生不能达到学习计算机网络基础课的主要目的。实践课程的许多知识没有自己实际操作，常常难以把握。常用计算机网络软件，网络设备配置等许多实验，如果没有个人的实践操作，也不能完全掌握。

4高职《计算机网络基础》教学改革

4.1教学内容的改革

教学内容应根据高职学生的教学要求，针对职业岗位技能培训来选择教学内容和教学材料。内容应该着重培养学生的实践能力，引导学生学习计算机网络基础的相关理论是必要的，还应该坚持以就业为导向的办学理念，突出培养学生的计算机网络专业能力以适应计算机行业所需的工作。同时结合技术专业人才培养目标、岗位需求，以确定这门课的学习任务。改革后的教学内容，将理论与实践相结合，培养学生的兴趣为目的，以刺激他们的学习动机。应该理论基础和实际操作过程相结合，以达到理论服务实践的目的。

4.2教学方法的改革

在教学的过程中，根据高职计算机专业学生学习的特点和工作要求，总结多年教学经验的探索和研究，基于计算机网络的主要教学方法如下：

网络教学的概念篇7

[关键词]领域本体；网络课件；制作系统；自主学习；协作学习

[中图分类号]TP391　[文献标识码]A　[文章编号]1672－0008(2011)01－0085－05

一、引言

近年来，基于网络的智能学习系统研究已经成为了一个热点问题。现有的学习系统存在一些智能性，但个性化欠缺，教学模式单一。如何搭建一个好的系统平台，为学习者提供一个好的学习环境，提高学习质量，是关系着远程教育和网络教育能否更好发展的前提。研究网络智能学习系统，实现网络学习平台的智能性，使得学习系统的可适应性更强，从而实现个性化学习，提高学生的学习兴趣、学习质量和学习效率，这无疑对网络教育的开展具有一定的促进意义。

现代远程教育中的网络课件是网络技术、信息技术和现代教育技术三大技术运用的结晶。目前全国各所高校，尤其是以远程教学为主的成教学院，都在以不同的方式组建各门学科的网络课件。由于基于Internet的网络课件与一般的多媒体教学软件的使用环境、教学功能和教学作用不同，开发网络课件，不但要掌握好开发技术，还要对应用中所遇到的问题作仔细的分析，不断地寻找最简洁、高效的方法完成课件的设计与开发。因此，探索和研究网络课件的设计原则与开发流程具有重要的意义。

二、文章用到的几个关键技术

(一)面向对象的领域本体建模

1.面向对象的领域本体建模概念

领域本体是对具体领域概念、关系等知识的描述。开发领域本体就是构建领域概念体系，此概念体系构成了领域相关应用共享和重用的基础，它由一组领域概念、各概念的明确语义、概念间的关系及适用于这组概念的公理规则等组成。面向对象的思想和方法给计算机许多领域的发展产生了巨大的推动作用，在本体建模中引入面向对象的思想和方法，必将对现有的本体开发过程带来革命性变化，UML是OMC的面向对象的标准建模语言，在信息和概念的工程化建模方面取得了很好的应用效果，成为软件开发的工业标准，拥有强大的数据库和成熟的开发环境支持。同时，存在大量熟悉UML语言和UML建模工具的软件开发人员。

因此，将UML应用于本体建模是实现面向对象的本体建模的有效途径，具有一定的优势。面向对象本体在UML中的具体表示方法如下。

(1)本体。本体是某一领域范围内所建模实体的容器，包含文档、其他本体以及与其他本体的关系、概念、实例个体、公理等。本体用包表示，通过本体名或标识符指定某一确切的本体。本体这个概念起源于人工智能领域，它被用来表达知识。Gruber曾将本体定义成“概念模型的显式表示”，某个领域的本体是该领域的一个公共的概念集，其中的概念含有该领域公认的语义，并通过概念之间的各种关系来体现。目前，本体的应用热点集中在语义Web中，传统Web内容只是供人阅读和进行数据共享，本体实现对Web内容的形式化与结构化描述，使得计算机也能够在“理解”的前提下更好地处理、利用Web上的信息和知识。因此，本体是语义Web的基石。(2)概念。概念是应用领域内一组具有相似特征对象(实例)的抽象，可以是现实世界中具体事物的抽象，也可以是抽象事物的抽象。概念用UML的类来表示，使用Concept扩展型。(3)关系。关系表征概念之间的联系，本身也可以看作是概念，是表征抽象事物的概念。把关系当作概念。一方面用概念可以表示关系，另一方面是出于关系表示的需要，关系也有自己的解释。在UML中，对关系表示法进行扩展，以适应于本体描述。(4)规则。规则是一种特殊的关系类型，它通常不是表征概念或概念实体间的关系，而是关于概念表达式之间的关系。规则由规则前件和后件组成。前件用逻辑表达式表示，是一个断言，后件可以是一组动作或新断言。规则用规则类型描述，它是特殊的关系类型，用UML的类表示，使用规则类型构造型。(5)约束。约束是附加于模型的限制条件，通过约束限制模型的语义，减少歧义。在面向对象的本体模型中，可以采用如下方法表示约束：增加模型信息，使其描述的信息明确界定概念的范周；利用规则类型表达概念属性之间约束关系，它能描述涉及多个概念的复杂约束；使用OCL或自然语言等辅助手段描述一些模型本身难以表达的信息。(6)公理。是提出的面向对象本体模型，把UML中的关系当成概念处理，这对既有UML建模方法改变较大，因此需明确给出这种关系隐含的公理。

2.面向对象建模与本体建模比较

OWL是用于本体描述的语言，UML是用于面向对象(O－O，Object－Oriented)建模的语言。人们常常把本体模型和O－O模型看作不同的模型，因此用不同的语言来刻画它们。其实，这两者之间既有不同点，也有共同的部分。本体模型和O－O模型之间的不同点在于：

(1)两者的建模目的不同，O－O模型是抽象的，用于消除和简化不必要的概念与关系，只遴选必要的知识来解决某个特定的问题。本体模型在于知识表达，往往需要囊括一个领域中所有的知识，强调知识的完备性。由于知识总在发展变化，因此本体建模是个不断完善的过程，这要求本体的开发工具能支持本体的持续更新和相互引用。

(2)O－O模型用于在软件系统开发时，创建精确、具体的实例。本体模型关注的是概念层的问题，虽然能说明某个事实，但是却不具体指导软件开发中元素的建立。本体的“实例”可能仅仅是一种观点，并且关于某个“实例”的多种观点可能共存于该本体之中，虽然多种观点相互并不矛盾。

本体模型和O－O模型之间的相同点在于：两者都是表达现实世界中可以用来处理的概念；两者都建立在类、概念和关系之上，比如子类和聚合关系。无论是本体还是面向对象思想，都是为了得到在某个领域上的可重用的模型。同一个领域的本体模型和O－O模型的相似性是UML有效开发本体的基础，但本体模型和O－O模型的差异导致UML在一些方面不适于进行本体建模，比如本体中的属性是第一级的建模元素，而在UML中属性和关联都不是第一级的，因此即使是OMG的2.0规范，也不能够解决本体建模需要解决的所有问题。为了解决这些问题，就必须扩展UML，以实现面向对象的本体建模。

图1描述了面向对象的本体建模过程：领域专家利用本体建模的方法，如基本顶级本体、本体驱动的建模规则、可用属性类型，形式化的本体属性或关系等等，对某个领域的经验

与认识加以本体化的改造，得到符合要求的本体模型。但是从一个高层次的抽象本体模型很难转换成一个在工业应用中用得到的模型，所以必须由面向对象建模专家对领域专家建立的本体模型用面向对象的语言重新构造后，实现本体到O－O模型的转换。

(二)网络环境下的协作学习

如今的协作学习是离不开网络的，对于网络环境下的协作学习不同人给它下的定义也各不相同。其中有代表性的有两个：①利用计算机网络以及多媒体等相关技术，多个学习者针对同一学习内容彼此交互、合作，以达到对教学内容比较深刻理解和掌握。②利用计算机网络建立协作学习环境，以小组或者团队的形式进行学习，使教师与学生、学生与学生在讨论、协作与交流的基础上进行协作学习。前者强调了基于网络协作学习的目的，后者强调的是环境建设。虽然侧重点不同，但都揭示了网络环境下协作学习的核心问题：就是计算机网络和多媒体技术在协作学习中具有巨大作用，这也正是大力提倡协作学习方式的一个现实条件。

网络环境下协作学习与一般的班级课堂学习有着很大的不同，主要的不同体现在以下五个显著特征。

1.范围上的突破

传统的班级课堂学习，只局限于在教室内教师对学生的面授。而网络环境下协作学习由于互联阿的参与，实现了时间和空间的延续，教师不再受到教室的束缚。协作的范围从班上的小组扩大到整个班级间、年级和年级之间甚至学校与学校之间。学生的协作伙伴可以是日常生活中朝夕相伴的同班同学，也可以是素昧平生的知识背景相差甚远的另外一个国家的学生，这种突破能使学生获得不同程度、不同形式的多种经验，对学生全面素质的提高大有帮助。

2.多种学习方式的融合

网络环境下协作学习把协作学习和个别化学习融进班级课堂学习中，大大的提高了课堂学习的效果和效率。传统的班级课堂学习存在许多弊端：比如学生的个性受到压制，主动性和积极性都不能充分发挥出来。而个别化学习和协作学习恰恰能对这种不足加以改善，尤其是把协作学习融进班级课堂学习，使教师从面对全班同学改变成面对几个小组。组内的互助活动，减轻了教师的教学负担，从而使教师可以有充分的时间搞好教学。可见，网络环境下协作学习把多种学习方式集于一身，必将对整个教学有极大的促进作用。

3.附属角色的隐藏

传统的教室环境下，协作组的交互大多数是以面对面交流的形式展开的，尽管交互的各种障碍均得以降低到最低限度，但这种交互形式是“稍纵即逝”和“非记录”的。将协作过程中个体或整体的进程、观点等记录下来，进行深一步地学习、研讨、参考是十分必要的。所以传统教室学习环境中产生了“记录员”、“保管员”、“材料管理员”等本来与协作学习无直接关系的角色。另一方面，要共享信息，需要采取一定的物理方式将信息传递出去，常常是通过“朗读者”、“材料分发者”、“黑板抄写员”实现的。而在网络支持的协作环境里，由于电子通信、文件记录保存、信息处理的强大功能，这些附属角色的任务被隐藏在学生协作的过程中。同样，由于阿络的支持，协作学习过程中所遇到的言语信息记忆、资料分类、冗余的数据计算、作图等繁杂的低层工作均得以简化，使学生集中精力用于分析决策、探索、检测和评价等高级认知活动。

4.全面展现问题情景

创设问题情景，进行问题解决学习，能激发学生参与思维、发现探索、促进积极的意义建构，获得高级智力技能和认知策略。基于网络的协作学习环境能够较容易的做到向协作组展示问题的全貌，尤其是说明一些与生活经验、思维想象领域相距甚远的问题，如医学上的复杂病例。而在传统的教室环境下，这一点是无法做到的。另外，要展现全面的问题情景，需要各种各样的学习资源的大力支持，而数据库技术、网络技术、人工智能技术等各种现代化的先进技术手段，使得基于网络的协作学习环境拥有丰富的资源，各种方法和策略的支持，使得协作学习者既因为面临各种挑战而保持着高度的热情和求知欲，又不会因为困难重重而陷入窘境，失去兴趣和信心，这同样在传统的环境下是无法想象的。

5.教师角色的转变

教室、课桌、讲台、黑板以及板书、演示、批改作业等对传统的课堂教学的教师来说都是极为熟悉的，而且相当一部分教师在这种环境下积累了丰富的教学经验。当这一切被网络、屏幕、数字化信息、统一的印刷字体等技术支持的产物代替时，教师的挫败感以及无措感是可想而知的。更重要的是绝对控制的地位已经不复存在。教师成为学生中的一员，其角色也转变为指导者、咨询者、设计者、调节者等。在基于网络的班级课堂协作学习中，教师的作用和地位已经发生了明显的变化。

(三)基于本体的协同学习

计算机支持的协作学习(CSCL)是在一定的教学理论指导下，通过一系列具体的协作步骤来完成某种特定的学习模式。从信息技术角度出发，CSCL网络课件学习平台应提供符合各参与角色协作需求的环境。除此之外，网络上的协同学习有其特殊性。CSCL网络课件学习平台必须满足一定的学习效果才算是成功的，而不同的学习模式满足不同的学习需求，并且导致不同的学习结果。从协同学习中学生的学习状态考虑，无非是在单独学习和协作学习两种状态之间变迁。

以单独学习为主的学习模式比较适合于高级知识的学习，其学习结果往往是“发散”的(学生不易达成共识)，其意义是注重学生在创新能力方面的实际效果；而以协作学习为主的学习模式适合于基础知识的学习，其学习结果是能够“收敛”的(学生很容易达成共识)。以上两种不同的学习效果具有不同的应用场合和用户群体，CSCL应该满足这两种不同的用户群。对于以协作学习为主的学习模式而言，网络上的学习参与者可能来自不同地区，或者具有不同的领域，不同的文化背景，导致他们对同一问题的理解角度不一样，为保证协作顺利。必须有一种机制保证他们在协作中对问题内涵理解一致。对以单独学习为主的学习模式，学习资源的有效使用显得非常重要。在网络环境下，协同的参与站点在学生学习过程中，保存有许多相关的学习资源，这些资源应该能被本地用户和远程用户重复使用。

但是，由于站点的学习资源是由创建者按照自己的理解组织存放，一方面很难被网络上其他用户查找到，另一方面当资源数量庞大时，自己也很难在需要时再次找到，用户不得不再次花时间下载资料。要提高资料被使用的效率，必须为资源提供语义标注，从而使用户对资源进行基于语义的查询。以上两种学习模式中存在的问题可以用本体来解决，也就是用适当的本体语言显式地将信息源中的概念表示出来。通过本体，协同学习中的资源所添加的语义标注就可以被明确一致地表示，从而使用户发出基于语义的个性化查询成为可能，有利于培养创新能力；而对于追求收敛效果的学习而言，在课程学习的讨论中所涉及的知识点，用本体表达后就容易使学生达到统一的学习效果。

三、系统的体系结构

系统总体设计过程的关键是系统的“整合”过程，它在某

种条件下往往是导致整体成功或失败的关键因素。系统整合可以分为空间、时间及时空联合维的整合。设计再成功的子系统如果整合和整合设计不当，也会导致整体设计的失败。整合不是子系统的简单拼凑和相加，存在子系统之间的相互匹配、相互作用和相互影响，局部或子系统设计成功不等于整体成功，局部设计没有出现的问题隐患，必须在系统整合的步骤中发现和解决，否则可能导致系统整体设计的失败。因此系统整台往往是系统设计成败的最后技术环节。

在课件的编辑过程中，主要涉及三类不同的资源，它们分别是用于课件创作的基本素材资源、所有学习内容形成的知识结构、最终形成的课件资源。由于每类资源的处理任务大相径庭，为此系统构建了不同的编辑工具并形成了相应的资源库，分别是与基本素材资源相对应的学习资源编辑工具和学习资源库、与知识结构相对应的领域本体编辑工具和领域知识本体库以及课件编辑工具和课件库，如图2所示。学习资源编辑工具的主要功能有：(1)搜索原始素材；(2)编辑素材；(3)对于需要入库的素材，加上LOM元数据转换为学习对象之后入库；(4)利用SCORM规范将简单素材打包成复杂的学习对象入库；(5)实现学习资源库中基于元数据的检索，以方便提取恰当的学习对象进行课件的编辑。

领域本体编辑工具和领域知识本体库是系统的核心组件，它们的主要功能在于：将知识体系中的知识点和知识点间的关系，转化为本体库中的概念和概念间的关系。由于本体在领域建模方面的能力，使得知识点概念和概念间的关系不仅能够获得丰富的语义，更能够获得本体语言所提供的语义推理能力，为协同课件编辑过程中“语义冲突”的解决奠定基础。课件编辑工具的主要功能在于，按照课件编辑者的意图，提取学习资源库中的学习对象，根据领域知识本体库所表现的知识结构，进行课件的编排，常见的课件单位有课程、主题、活动。“活动”是带有一定学习任务的学习单元，是教学过程展开的基本单位。一个学习活动中往往由若干学习对象构成教学过程中所需资源，它们最终的执行顺序由特定的排序信息控制。“主题”是带有一定教学目标的、基于一次课堂教学所需要的课件内容，它由若干个活动按照一定的顺序组织起来。相关主题构成了一门课程，课程是学习者在一段时间内学习的课件的集合。

文章所述的协同式网络课件制作系统的逻辑结构，如图3所示。这是一种典型的基于B／S模式的三层结构体系：浏览器用作用户界面，学生在学习过程中的所需的学习资料的索取、系统管理员对协同式网络课件制作系统的管理和维护通过用户界面进行；WEB服务器用于智能化学习系统的内部逻辑处理和同数据库的连接。

从图3中不难看出，智能化学习平台包括三个主体：学生、学科教师和系统管理员。学生是这个系统的主体，在具体的学习、讨论和考核中，学生都占有主体地位。学科教师和系统管理员都是以管理员的身份出现在系统中，他们的作用是更好的辅助学生的学习和维护系统的运行。学生的主体地位还体现在与学生学习相关的各个界面，诸如基本资料管理、自主学习平台、适应学习平台、个性学习平台、协作学习平台、智能考核系统和学习结果显示等。学科教师逐渐从教学的主体地位上引退下来，和学科教师相关的界面只有解疑、答疑、交流讨论、安排内容和制定计划等。

四、构建领域知识本体

对领域知识建模已经成为众多网络学习平台在建设过程中必须要考虑的问题，原因在于领域知识模型能够更好地控制网页对知识点的表现粒度，从而能够获得系统的自适应能力；另外，个性化学习系统往往将领域知识模型作为学习者知识模型的基本框架，同时还可以作为构建个性化学习目标的基础。能够进行领域建模的工具很多，如向量、概念图、本体等。……本系统采用本体语言TRIPLEt~31建立领域知识模型，它能够方便地与RDF进行转换，且具有强大的推理能力。建立领域模型的思想在于，利用知识点概念建立学习资源的索引，并实现与课件库的关联。具体模型如图4所示。

从图4中可以看到，领域本体模型中有三个主要类，即知识点概念类(Concept)、学习对象类(LearningObject)和课件文档类(CourewareDooument)。知识点概念之间的关系有两种；知识点间的先修关系(isPrerequisiteFor)和知识点之间的包含关系(subConeeptOf)，并由此建立了Concept连接自身的属性isprerequisiteFor和subConeeptOf。在学习对象之间，由于复杂的学习对象可以由简单学习对象组合而成，故而建立属性dcterms：rcquires，表示学习对象之间的组合关系。由于采用知识点概念对学习资源进行索引，因此，需要建立知识点概念和学习对象之间的关联，即学习对象的主题为某个知识点概念，通过采用属性“dc：SUbject”将Concept和LearningConeept关联起来。知识点概念的详细内容和相应素材是集成在课件文档中进行表现的。不同的知识点概念在同一课件文档中往往会起到不同的作用，比如有的可以作为课程的引子，有的则是课程讲述的核心。由此建立了ConceptRole类，用来描述Concept在课件文档中的不同作用。而Concept类和CoursewareDocument类之间通过CourseRole类和两个属性：isPlayedIn和isPlayedBy关联起来。

五、应用实例

协同式网络课件制作系统系统主要采用TRIPLE言来描述领域本体模型。TRIPLE是一个基于Horn逻辑的分层规则语言，支持RDF三元组的表示、推理和转换。对于其它能够进行推理的本体语言，如DAML+OIL、RDF Schema等，可以直接用TRIPLE实现，也可以编写为外部推理模块与TRIPLE语言程序进行交互。由于TRIPLE中有命名空间(NameSpaces)、资源(Resource)和陈述(statements)等基本成分，因此可以方便将RDF陈述转换为TRIPLE程序。以下为本方案中TRIPLE语言书写的一个实例：

该实例是对方案设计课程中一个课件文档的描述。该课件文档的名称是“SUnjava：‘java／concepts／class，html…’”其中sunjava是一个自定义名称空问的缩写，该课件文档完整的URL应是“sunjava#java／eoncepts／class，html”。课件文档的类型是CoursewareDoeument，所关联的知识点主题是00Class。OO Class是一个Concept，它是Objeet－Oriented概念之下的一个子概念，它的前驱知识点概念是OO＿Ingeritance，并且课件文档“sun java：‘java／concepts／elass，html’”在表现知识点概念OO Class的作用是ClassesIntroduetion，而ClassesIntroduction的类型是ConeeptRole。

六、结束语

远程教育正在不断地趋向于成熟之中，将作为未来教育模式不可或缺的一部分。网络课件是网络化远程教学资源建设的重要组成，是网上教学真正走进学习者学习过程中，实现终身学习的重要支撑，其既可以实现传统课件的功能，又具有网络优势，因此是未来课件的发展方向。网络课件的开发并非一般的商业软件，它负载了教育的价值，具有社会性、科学性，在整个设计中必须贯彻以师生为本的理念。网络课件的制作只有从教学出发，分析师生的需求和教学内容，运用教育学、心理学、媒体设计理论、软件工程等知识来指导软件的开发，才能开发出高质量的网络课件。

网络教学的概念篇8

关键词:探究式科学教育 ICT技术 科学概念

中图分类号:G62文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 03-153-02

1引言

1.1探究式科学教育

探究式科学教育(Inquiry-Based Science Education)是国际科学教育中的热点,它起源于美国,由美国自然科学基金会(NSF)、美国科学院(NAP)、美国科学促进会联合会(AAAS)共同推进。1994年,诺贝尔物理奖获得者萨帕克教授将动手做项目引进法国,建立了法国科学教学改革项目,取名La Main a la Pate(LAMAP)。在借鉴了美国和法国成功经验的基础上,2001年由教育部和中国科协共同倡导了探究式科学教育在中国的项目――“‘做中学’(Learning by Doing)探究式科学教育改革实验项目”。项目实施至今,已从最初的4个试验区发展到目前的22个城市2000多所学校,近20万儿童受益。

1.2ICT(Information and Communication Technology)技术

ICT 是信息技术与通信技术融合形成的新的技术领域,不仅极大的影响着人们的生活,也对教育产生了重要影响,使教育信息的创造、储存、传递等功能获得了前所未有的充分发挥,尤其是互联网的应用。据统计数据显示,截止2005年世界上有246个国家和地区的九亿三千万人,通过三亿五千万部电脑连接到互联网。2006年中国互联网的用户增长率达到18.9%。

ICT技术的迅速发展对探究式科学教育也产生了巨大影响。如何利用ICT技术来推动探究式科学教育的实施和发展,已得到众多人的关注,为此国际科学院联合组织(IAP)在2003年了联合宣言。现在参与IAP探究式科学教育改革实验网络的国家已经超过30个,包括中国。

1.3在探究式科学教育中应用ICT技术的现实需求

韦钰院士曾经强调科学课程要围绕重要的科学概念和模型组织教学,因为儿童对科学概念的学习不仅是重要的,而且是困难的。在实际教学中,抽象的科学概念光靠讲解,是很难建立的。例如在“2009年国培计划小学科学学科培训者培训“中,在讲授地球与空间科学领域主题四季形成时,来自全国各地的科学教师普遍反映,学生难以建立四季形成的科学概念,主要原因有:(1)无法亲身经历或察到四季形成;(2)空间思维能力的限制;(3)不同年龄段学生推理能力发展的制约;面对这种情况,如何让学生建立此领域的科学概念呢?那就需要借助ICT技术,利用计算机模拟四季形成过程,将抽象的科学概念具体化,从而帮助学生建立四季形成的科学概念。除四季形成主题外,在声音主题中,学生也很难建立“声音是由物体振动产生的”这一科学概念;在宏观与微观主题中,物质的原子分子结构以及溶解等科学概念学生也很难把握。所以说在探究式科学教育中运用ICT技术具有必然性。

2ICT技术在探究式科学教育中的应用形式

2.1数字图像和视频

在探究式科学教育中,观察是探究过程中很重要的一个步骤。我们都知道,如果儿童能够看到所学习的科学概念的有关现象,将会促进他们对复杂科学概念的理解,所以利用现代信息技术,拍摄或制作相关的图片和视频,并在课堂中加以展示,或者让儿童亲自将科学概念可视化,会促进儿童对科学概念的理解。相关的研究表明,有图片和文本交互的内容产生的理解和记忆效果要好于只有文本的内容。我们也可以利用图片引出要探究的问题,让学生去想像图片现象前后发生了什么,用视频记录实验过程来发现自己在实验过程中的错误,或者比较自己的实验设计与别人的实验设计之间的区别,并进行总结等,总之不需要很大的设备预算就可以实现良好的学习效果。

2.2计算机模拟

实验是探究式科学教育的重要部分,在现实生活中有些实验是无法操作的,例如四季形成、原子分子结构等,然而利用计算机可以模拟现实生活中比较复杂、耗时、危险或者现实中无法实现的现象和过程,通过模拟可以将抽象的概念具体化、可视化,模拟过程的时间由学生控制改变,以三维立体动画的形式展现,能够吸引学生的兴趣,模拟结束后学生能够得到及时的反馈,可以说计算机模拟极大的推动了探究式科学教育的发展。相关研究表明,计算机模拟的灵活性使得概念学习的正确与否变得不再那么重要,重要的是解决问题的策略和决定。通过计算机模拟能够实现与传统方式等价的成效,甚至会更好。如果考虑时间、花费、学生兴趣等因素的话,计算机模拟会更胜一筹。例如可以模拟老鼠繁殖实验、虚拟光学台实验等。

2.3WBI项目

WBI(web-based inquiry)是探究式科学教育的支持网站。它是基于网络的探究学习活动,能够支持学生作为积极的学习者,在学习过程中不必等老师给出正确答案,而是怀着问题自主实施探究活动,在探究过程中,严格评价证据以寻求问题解决方案,并提出新的问题,使学生在进行科学实践的过程中学习。WBI要求学生能够熟练运用科学家在现实生活中所使用的实验和证据。交流也是WBI一个重要特征,学生可以利用交流来共享结论和解释。研究表明,WBI活动在促进学生理解方面起了重要作用,这些活动能够加强学生对科学概念的理解。比较成功的WBI项目有GLOBE(Global learning and observations to benefit the environment ,WISE(web-based inquiry science environment)等。

2.4科学教育网站

基于网络的科学课程活动设计始于20世纪90年代,到90年代末,科学教育网站开发者开始逐步建立包括网络资源和课程活动等内容的大型网站。网络教育的优势除了打破时空限制,实现了学习时间和学习地点不再整齐划一之外,还有:

2.4.1共享学习资源

网络解放了人们获取信息的能力,使学生和教师可以便捷地获取他们所需要的信息,共享全球学习资源。从教师的角度讲,在探究式科学教育中,教师不再是灌输知识的角色,而是扮演着类似资源库的角色,教师自身必须具备丰富的科学知识,所以教师要不断充实自己的专业知识。网络中不仅资源丰富、内容全面,而且没有时间、空间限制,是教师繁忙时间表下的最佳选择。从学生的角度讲,以网络资源辅助课堂学习,可以加深儿童对科学概念的理解,使儿童的探究学习更加有效。

2.4.2采用同步、异步交互模式,实现在线交流

以对话原则为核心的网络学习方法,能够为学习者带来较其它方式更深刻的学习体验。通过网络教师可以交流教学心得,探讨教学策略,共同推进科学教育的发展;学生可以交流学习心得,组成在线教室,同步进行探究活动,交流探究结果;学生与教师可以进行在线交流,教师倾听学生的心声,学生提出问题并得到及时反馈,研究表明:反馈对学习者有复杂的影响,不仅对他们的信息获取有益,而且对学习者的学习动机也有重要影响;教师也可以与科学家进行在线交流,使教师掌握学科前沿动态,结合自己的教学实践,提高教学水平。

2.4.3将自主学习与合作学习相结合

在网络课堂中,将教学内容以模块的形式呈现,便于学习者根据自己已有知识进行选择,做到因材施教,实现自主学习,加强了学习者与学习内容之间之间的交互;采取基于问题和任务的教学探究策略,使身处异地的学习者通过网络课堂,共同寻求解决问题的方法和措施,实现合作学习,加强了学习者与学习者之间的交互。

3结束语

在探究式科学教育中,利用计算机模拟技术可以将抽象的科学概念具体化,帮助儿童理解和建立科学概念;借助网络优势,实现自主学习与合作学习,提高学习效率和培养合作精神;利用网络科学课堂,扩大探究式科学教育的推广范围,推动探究式科学教育的普及和发展。总之,借助ICT技术,推动探究式科学教育教学实验改革项目的普及和发展,使更多的儿童从中受益,是信息技术高速发展的时代背景下,社会发展的新趋势。

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