基于Blackboard的《物理光學(xué)》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺設(shè)計

■趙永林

物理光學(xué)是光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)學(xué)科之一，對于光信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)課的學(xué)習(xí)起著至關(guān)重要的作用，必須結(jié)合大量的光的干涉、衍射和光與物質(zhì)相互作用的實驗圖像才能更好的理解，課程教學(xué)中需要大量直觀的圖形和圖像等資料。但對于多數(shù)學(xué)生來說,這門課程理論抽象,涉及的數(shù)學(xué)知識非常多，尤其是衍射部分，專有名詞多而雜,知識點很難串聯(lián)起來,而且傳統(tǒng)的課堂教學(xué)法難以將抽象的概念解釋清楚,讓學(xué)生產(chǎn)生感性認(rèn)識,因此學(xué)生常會感到知識抽象,課程枯燥,影響了學(xué)習(xí)該課程的效率和積極性。為此,我們利用計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建設(shè)了《物理光學(xué)》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng),旨在充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)資源共享的優(yōu)勢,開辟并探索新的教學(xué)模式。

1 設(shè)計原則

隨著數(shù)字化校園建設(shè)的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)課程建設(shè)得到了各個教育管理部門、學(xué)校以及廣大教師的一致重視。在大量研究和實際應(yīng)用的基礎(chǔ)上,取得了一些研究成果,建設(shè)了很多內(nèi)容豐富、特色鮮明、功能多樣的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺[1]。通過對各個高校網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的調(diào)研,也發(fā)現(xiàn)了一些問題,主要表現(xiàn)在：教學(xué)內(nèi)容豐富但缺乏具有互動性和吸引力的教學(xué)設(shè)計；具有引導(dǎo)性、啟發(fā)性的自主學(xué)習(xí)資源匱乏。針對發(fā)現(xiàn)的問題和物理光學(xué)的課程特點,我們確定了四項原則,用以建立結(jié)構(gòu)合理、資源豐富、互動性強、易于后期管理的《物理光學(xué)》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。

1.1 結(jié)構(gòu)合理化原則

課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)設(shè)計方面,以《物理光學(xué)》教材的各個章節(jié)為主線設(shè)計導(dǎo)航欄,同時嵌入站內(nèi)搜索引擎,讓學(xué)生直達(dá)想要學(xué)習(xí)的內(nèi)容模塊;教學(xué)平臺整體結(jié)構(gòu)以網(wǎng)站地圖的形式表現(xiàn),建立樹狀圖結(jié)構(gòu)展示教學(xué)平臺的各個功能模塊之間的關(guān)聯(lián)。

1.2 資源豐富原則

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)也是課程資源庫網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化的重新構(gòu)建,由于物理光學(xué)的課程特點,教學(xué)中需要大量直觀的圖形和圖像等資料[2],利用Flash技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)可得到高清晰的干涉和衍射圖樣[3]。同時搜集物理光學(xué)相關(guān)的著作、優(yōu)秀論文、最新研究成果和研究進(jìn)展等文獻(xiàn)資料,使學(xué)生和教師鞏固所學(xué)知識,拓展知識面,了解學(xué)科前沿動態(tài),有助于啟發(fā)學(xué)生思維,為以后的工作和科研打下基礎(chǔ)。

1.3 互動性原則

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)區(qū)別于傳統(tǒng)課堂教學(xué),師生之間、學(xué)生之間、教師之間不能直接面對面交流,如果沒有良好的互動性強的學(xué)習(xí)模塊,是無法調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和完全發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的作用的。為此,在平臺中加入學(xué)習(xí)論壇模塊,師生能夠利用該模塊即時發(fā)布問題,解答問題和參與問題討論,使平臺不僅是交流學(xué)習(xí)經(jīng)驗的論壇,還是緩解學(xué)習(xí)壓力、溝通娛樂的空間。教師也可以通過論壇了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和生活情況,有目的地引導(dǎo)學(xué)生的學(xué)習(xí)與生活。

1.4 易于管理維護(hù)原則

平臺建設(shè)要求普通教師無需專業(yè)的網(wǎng)站建設(shè)知識,也能夠在自己的權(quán)限內(nèi)隨時管理更新教學(xué)平臺內(nèi)容及學(xué)習(xí)論壇內(nèi)容。

2 相關(guān)技術(shù)

2.1 B/S 結(jié)構(gòu)(Browser/Server結(jié)構(gòu))

即瀏覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。在B/S結(jié)構(gòu)中,因特網(wǎng)中各種形式的數(shù)據(jù),如文本、聲音、圖像和視頻等,都存儲在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與Web服務(wù)器的連接,由Web服務(wù)器將各種數(shù)據(jù)反饋給用戶端,用戶端只需要通過網(wǎng)頁瀏覽器就能夠得到所需要的信息。

2.2 BB(BlackBoard)技術(shù)

Blackboard是Blackboard Academic Suite TM教育軟件的簡稱，它是美國Blackboard公司開發(fā)的一種網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺。應(yīng)用BB技術(shù),交互式網(wǎng)站的開發(fā)不再需要繁復(fù)的編程,只需要將簡單的腳本代碼嵌入到網(wǎng)頁文件中,就可以讓靜態(tài)網(wǎng)頁動起來,可以讓網(wǎng)站開發(fā)者將更多的精力應(yīng)用在網(wǎng)站的內(nèi)容建設(shè)上。使用BB技術(shù)制作的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)便于系統(tǒng)信息的管理,普通教師就可以對教學(xué)系統(tǒng)信息進(jìn)行簡單的添加和刪除操作。

2.3 SQL Server網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫技術(shù)

SQL Server 2000是微軟公司2000年推出的SQLServer數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的版本。它具有客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)、圖形化用戶界面和豐富的編程接口工具,是一個杰出的數(shù)據(jù)庫平臺,可用于大型聯(lián)機(jī)事務(wù)處理、數(shù)據(jù)倉庫以及電子商務(wù)等。

2.4 流媒體技術(shù)

流媒體技術(shù)也稱為流式媒體技術(shù),作為一種時下流行的網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù),不再需要等整個壓縮文件下載后才能觀看,而是預(yù)先在用戶端創(chuàng)建緩沖區(qū)，在播放前先將一段數(shù)據(jù)下載到緩沖區(qū),如在播放過程中,網(wǎng)絡(luò)傳輸速率小于視頻播放速率,就先播放已下載到緩沖區(qū)的數(shù)據(jù),從而有效避免播放中斷,保證收看質(zhì)量。

由于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)基本上都在校園內(nèi)網(wǎng)中進(jìn)行,帶寬可以保證,出于成本和管理方面的考慮,視頻點播系統(tǒng)采用順序流式傳播方式。在前期視頻處理時,將收集到的DV帶、VCD、DVD等視頻文件壓縮為asf(advanced stream ing format)流式文件格式,并把時間較長的視頻(如整堂課、講座等)壓縮為多個短視頻段落,以保證播放的流暢性。

2.5 JavaScript腳本語言

圖1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺結(jié)構(gòu)示意圖

這是一種廣泛用于客戶端Web開發(fā)的腳本語言,常用來給HTML網(wǎng)頁添加動態(tài)功能。在圖片庫中應(yīng)用該語言編寫了圖片查看器,可以實現(xiàn)圖片的放大、縮小、拖動、還原操作。

2.6 多媒體軟件技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺制作過程中還使用Dreamweaver、Photoshop、Flash、Powerpo int以及繪聲繪影等多媒體軟件,用于電子資源的處理和平臺的搭建。

3 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺總體設(shè)計

3.1 平臺功能模塊設(shè)計

遵循網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的設(shè)計原則,設(shè)計了6個功能模塊,每個模塊又有其子模塊,如圖1所示。

3.2 平臺首頁與教師介紹

平臺首頁的用戶登錄,包括學(xué)生登錄、教師登錄和管理員登錄,賦予不同的平臺使用權(quán)限;最新公告發(fā)布最新的平臺信息與注意事項;投票調(diào)查欄目設(shè)置調(diào)查問卷,用以了解學(xué)生對平臺的使用情況和學(xué)習(xí)情況。教師介紹是將物理光學(xué)課程的負(fù)責(zé)人、主講教師以及實驗帶教教師的個人簡介發(fā)布到平臺上,使學(xué)生更好地了解該學(xué)科的教師。

3.3 網(wǎng)絡(luò)課堂與教學(xué)資源

這兩個模塊都以所用教材的章節(jié)為主線設(shè)計其子模塊,以導(dǎo)航清晰、資源豐富為設(shè)計思路,學(xué)生可以根據(jù)需要,選擇相應(yīng)模塊進(jìn)行學(xué)習(xí),使其在傳統(tǒng)課堂學(xué)習(xí)的同時,提高自學(xué)能力,鞏固完善所學(xué)知識,拓展知識面。

3.4 在線測試

含有章節(jié)測試與期末測試兩個欄目,都由選擇題、判斷題和簡答題組成,將物理光學(xué)課程的所有重點、難點涵蓋其中。學(xué)生進(jìn)入模塊后,系統(tǒng)隨機(jī)抽取題目,答題結(jié)束后提交試卷,簡答題給出標(biāo)準(zhǔn)答案供參考,選擇題和判斷題自動打分并標(biāo)示錯題題號和正確答案?？梢允箤W(xué)生及時了解自己對所學(xué)課程的掌握情況,既能考察對于特定章節(jié)的掌握程度,也能檢測自己對于整個課程的學(xué)習(xí)情況。

3.5 學(xué)習(xí)論壇

設(shè)計答疑解惑、學(xué)習(xí)心得和心情驛站等模塊,開辟學(xué)習(xí)和生活過程中學(xué)生之間、師生之間的交流通道。

3.6 平臺管理模塊

網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的管理與維護(hù)是保證平臺良好運行的關(guān)鍵。因此,我們對于平臺的各個功能模塊都相應(yīng)地設(shè)計了管理模塊。管理員登錄平臺后,可以進(jìn)入管理界面對最新公告、教師介紹、網(wǎng)絡(luò)課堂、教學(xué)資源等模塊的信息進(jìn)行添加、修改和刪除操作；對于在線考試模塊,管理員可以查看各個學(xué)生的測試成績；在學(xué)習(xí)論壇中,具有發(fā)布、回復(fù)、修改和刪除信息的權(quán)限。

對于平臺用戶的使用權(quán)限,設(shè)置為三級權(quán)限模式,從高到低依次為平臺管理員、普通教師、普通學(xué)生,根據(jù)各自權(quán)限實現(xiàn)不同操作。

4 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的效果

《物理光學(xué)》網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺引入教學(xué)后,在使用中也發(fā)現(xiàn)了一些不足之處,如日常利用率不高,教學(xué)資源庫內(nèi)容還有待進(jìn)一步補充等,都是今后需要完善和解決的。但這種嶄新的教學(xué)模式比傳統(tǒng)的課堂模式更注重學(xué)生自學(xué)能力的提高和學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng),提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。通過首頁的問卷調(diào)查,網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的好評率達(dá)到83%,2009級學(xué)生在使用了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺后,期末考試成績比2008級未使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的同專業(yè)學(xué)生的優(yōu)秀率(80分以上)提高了6.5%,說明網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式已初見成效,對于相關(guān)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺建設(shè)有著積極地借鑒意義。最后，感謝南通大學(xué)教改基金（No：13050487）對本文的支持。

［1］顧正位,王曉燕,金秀梅.基于BlackBoard的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)研究[J].中國教育信息化,2007(7).

［2］封余軍,王文華,熊正燁,師文慶.電科專業(yè)“物理光學(xué)”課程建設(shè)改革的探索與實踐[J].中國電力教育,2011(8).

［3］李保源.物理光學(xué)實驗的網(wǎng)頁課件設(shè)計[J].計算機(jī)與現(xiàn)代化，2007(6).