面向個性化教學(xué)流程的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境模型研究

王 輝 宋 杰

（昆明學(xué)院信息工程學(xué)院，云南 昆明 650214）

0 引言

本文的內(nèi)容首先敘述了個性化教學(xué)過程對學(xué)生和教師的要求，總結(jié)了虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的特點(diǎn)和優(yōu)勢，然后分析了各國在虛擬教學(xué)中設(shè)計的情況， 并分析總結(jié)其優(yōu)缺點(diǎn)。 教師可以根據(jù)具體教學(xué)情況建立個性化的教學(xué)步驟；此外，他們還可以根據(jù)教學(xué)要求或教學(xué)條件的變化，在實(shí)施教學(xué)步驟的整個過程中，對教學(xué)步驟進(jìn)行動態(tài)設(shè)計。 因此，不斷地實(shí)現(xiàn)了個性化的教與學(xué)要求。 另外，文章用實(shí)際的數(shù)據(jù)來驗證系統(tǒng)在提高彼此的教學(xué)效率方面的有效性， 從而獲得研究成果。

1 世界各國科學(xué)研究分析報告

世界各地專家教授早就設(shè)計方案完成了眾多虛擬學(xué)習(xí)自然環(huán)境數(shù)字模型，并聯(lián)系實(shí)際情況持續(xù)改進(jìn)。他們方便使用并提供了一系列教學(xué)專用工具， 達(dá)到了教學(xué)雙方的要求。 我國在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境層面的科學(xué)研究已獲得明顯成效。比如，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所智能化信息資源管理重點(diǎn)實(shí)驗室與云南省師范學(xué)校電子計算機(jī)管理中心等單位協(xié)同產(chǎn)品研發(fā)了一個根據(jù)Web的教學(xué)系統(tǒng)形式實(shí)體模型。 該實(shí)體模型選用本身基礎(chǔ)理論和技術(shù)性來勾勒行業(yè)專業(yè)知識的各類特性， 進(jìn)而提升海外在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境層面的科學(xué)研究， 現(xiàn)階段有諸多虛擬學(xué)習(xí)服務(wù)平臺被開發(fā)設(shè)計和運(yùn)用， 并獲得了作為應(yīng)用方的學(xué)校、 公司和其他組織的五星好評。 比如， 加拿大麥考瑞大學(xué)的麥考瑞杰非凡電子器件學(xué)習(xí)管理中心等企業(yè)開發(fā)設(shè)計出一個根據(jù)Java 的學(xué)習(xí)手機(jī)：學(xué)習(xí)主題活動智能管理系統(tǒng)。 現(xiàn)階段，該系統(tǒng)早已在國外，如英國、德國、克羅地亞、加拿大、澳大利亞等許多國家學(xué)校及初中廣泛運(yùn)用。

2 面向人性化教學(xué)步驟的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)實(shí)體模型分析

2.1.1 建立教學(xué)步驟中非線性學(xué)習(xí)次序靈便設(shè)置問題

每個知識要點(diǎn)間通常具備繁雜的非線性邏輯順序，進(jìn)而造成包括知識要點(diǎn)的學(xué)習(xí)模塊間有繁雜的非線性邏輯順序。 在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的當(dāng)前階段，創(chuàng)建教學(xué)步驟時，通常只能使用線性教學(xué)步驟。 因為學(xué)生情況不同，教師不能要求不同條件的學(xué)生再次學(xué)習(xí)某些模塊， 并且學(xué)生也不能根據(jù)自己的情況重新學(xué)習(xí)模塊。 不符合教育人性化要求。

2.1.2 建立標(biāo)準(zhǔn)，并靈活設(shè)置問題

在建立課堂教學(xué)過程中，不同的學(xué)生通常具有不同的專業(yè)能力、目標(biāo)和預(yù)期學(xué)習(xí)效果。 所有這些特定情況導(dǎo)致每個課堂教學(xué)過程的每個學(xué)習(xí)和培訓(xùn)模塊都設(shè)置了不同而復(fù)雜的標(biāo)準(zhǔn)。 但是，當(dāng)前的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境不能基于上述條件，可以靈活設(shè)置每個學(xué)習(xí)和模塊的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 系統(tǒng)設(shè)計方案

自動控制系統(tǒng)的設(shè)計方案是系統(tǒng)規(guī)劃方案的過程。 它實(shí)際上包括設(shè)計方案系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)圖、設(shè)計方案系統(tǒng)軟件的領(lǐng)域模型、設(shè)計方案和實(shí)際操作控制面板的模型以及開發(fā)設(shè)計的設(shè)計方案。 系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫查詢實(shí)體模型的五個階段。

2.2.1 設(shè)計方案的系統(tǒng)架構(gòu)圖

系統(tǒng)架構(gòu)圖是一個全面的實(shí)體模型。 從功能分解的角度來看，虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境由許多功能模塊組成。 登錄系統(tǒng)后，它是虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的主界面以及虛擬學(xué)習(xí)內(nèi)部空間的設(shè)計方案。 虛擬培訓(xùn)室內(nèi)空間的設(shè)計方案包括3 個控制模塊：客戶智能管理系統(tǒng)、教學(xué)管理和教室輔助管理計劃。 每個控制模塊可分為許多小型功能模塊。

2.2.2 程序設(shè)計的領(lǐng)域模型

在結(jié)構(gòu)分析鏈接中創(chuàng)建的領(lǐng)域模型是系統(tǒng)的領(lǐng)域模型，但它并未完全考慮系統(tǒng)開發(fā)所需的所有實(shí)體模型元素。 例如，實(shí)體模型沒有完全考慮每個實(shí)體線目標(biāo)的所有特征和方法，也沒有完全考慮相關(guān)的融合類和接口類。 以下將進(jìn)一步改進(jìn)和完善虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的領(lǐng)域模型，將其轉(zhuǎn)變?yōu)檎鎸?shí)的領(lǐng)域模型。

2.2.3 方案設(shè)計與設(shè)計開發(fā)操作界面

操作界面是一個綜合的服務(wù)平臺，用于在應(yīng)用程序人員和計算機(jī)之間進(jìn)行信息交換。 因此，良好的操作界面對于使用人的感受非常重要。 它關(guān)系著是否能引起使用人的興趣，是否讓使用人心情舒暢的開始有效率的學(xué)習(xí)。

2.2.4 程序設(shè)計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫實(shí)體模型

系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)庫實(shí)體模型分為2 種方法，即邏輯模型和概念模型。 通常，邏輯模型由實(shí)體連接圖說明，而概念模型是從邏輯模型轉(zhuǎn)換而來的。

3 根據(jù)虛擬的課堂教學(xué)方式試驗分析

依選取某院校通訊信號專業(yè)的學(xué)生作為行為主體試驗?zāi)繕?biāo)。 他們所設(shè)立的主修科目——《通訊信號機(jī)器設(shè)備與程序編寫》 作為試驗的實(shí)際目標(biāo)之一，此課程內(nèi)容基礎(chǔ)理論教學(xué)的總課時在改革創(chuàng)新的教學(xué)方式后，由原先的160 課時降低為120 課時，而教學(xué)內(nèi)容基本上維持不變，應(yīng)用傳統(tǒng)式的教學(xué)方式，在比較有限的120 課時內(nèi)把通訊信號機(jī)器設(shè)備與程序編寫的所有專業(yè)知識教授給學(xué)生是無法完成的。 因而，必須用新的教學(xué)方式處理這個問題。 選擇設(shè)立課程內(nèi)容、學(xué)生平均水平同樣的2 個班集體作為試驗科學(xué)研究對像， 試驗教學(xué)班為082 班， 傳統(tǒng)式教學(xué)班為081班，每一個班學(xué)生總數(shù)為48 人，在其中實(shí)驗班選用根據(jù)通訊信號模擬仿真的課堂教學(xué)方式，一般教學(xué)班選用傳統(tǒng)式教學(xué)方式。 通訊信號機(jī)器設(shè)備與程序編寫課程內(nèi)容試驗班與傳統(tǒng)式班教學(xué)狀況比照。 一年以來的教學(xué)具體情況反映表明，虛擬通訊信號模擬仿真在通訊信號機(jī)器設(shè)備與程序編寫課程內(nèi)容教學(xué)中的應(yīng)用前景廣闊。 虛擬通訊信號模擬仿真學(xué)校通訊信號專業(yè)的運(yùn)用終將改革創(chuàng)新傳統(tǒng)式的通訊信號技術(shù)專業(yè)教學(xué)方式，虛擬通訊信號模擬仿真是執(zhí)行以學(xué)生為管理中心的教學(xué)必不可少的專用工具， 也是基礎(chǔ)理論、實(shí)踐活動緊密結(jié)合教學(xué)的橋梁，是一種對學(xué)生具體能力塑造的合理處理方式，根據(jù)虛擬通訊信號模擬仿真的教學(xué)方式變成通訊信號專業(yè)課堂教學(xué)改革創(chuàng)新的發(fā)展前景。 根據(jù)數(shù)據(jù)分析，在實(shí)驗班比傳統(tǒng)式班教學(xué)課時少40 課時的狀況下， 實(shí)驗班整體考試成績?nèi)源蟠蟮暮糜谡０?，但同時也看到了實(shí)驗班的程序編寫優(yōu)秀率沒有傳統(tǒng)式班高。 分析其中原因，在通訊信號模擬仿真上“實(shí)際操作精密度”和“掌握情況”不太好確保：要想變成嫻熟有技術(shù)性的作業(yè)員，還必須提升學(xué)生的一線實(shí)踐活動， 提升學(xué)生的實(shí)踐活動自學(xué)能力。有效的開展專業(yè)化教學(xué)設(shè)計方案，使通訊信號模擬仿真課與真正的實(shí)踐活動課占比達(dá)到最佳，完成教學(xué)實(shí)際效果的最優(yōu)控制。

4 結(jié)語

目前的虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境在達(dá)到教師和學(xué)生的人性化要求層面存有很大不足，進(jìn)而無法使用戶靈便地設(shè)計和實(shí)行符合本身狀況的教學(xué)步驟。 鑒于此，文中對怎樣人性化地建立教學(xué)步驟以及實(shí)行過程中的人性化控制提出了一個解決方法，達(dá)到了教育工作者和學(xué)生的具體要求。 如今的科學(xué)研究工作中還存有一些不足。 比如，在這個實(shí)體模型中教師的任務(wù)繁雜，而且教師資源是比較有限的，怎樣用人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)性來協(xié)助教師有效率地進(jìn)行有關(guān)工作，將作為將來科學(xué)研究的一個關(guān)鍵課題。