时间：2023-06-25 16:29:02
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇人工智能研究性学习，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【关键词】CSCL Moodle 研究性学习 智能机器人
【中图分类号】TP242 【文献标识码】A 【文章编号】1674-4810（2014）04-0008-02
一 CSCL、Moodle、研究性学习的概述
1.CSCL简介
关于CSCL，最早要追溯到1989年，在一次国际的学术会议上第一次提出的“计算机支持的协作学习”，一直到现在，它作为学习科学的一个分支研究领域得到了极大的发展与广泛的关注。对它的定义，根据Koschmann等人的解释：它是一种教学技术模式，使用计算机技术（尤其是多媒体和网络技术）来建立协作学习的环境，辅助和支持协作学习方法来进行学习。
2.Moodle简介
Moodle一词是Modular Object-Orented Dynamic Learning Environment（模块化面向对象的动态学习环境）各词首字母的缩写。Moodle在国内被形象地比喻为魔灯，即能为教学带来福音的神灯，是一个开源的学习管理系统，它的出现为学生的课内外学习搭建了一座桥梁，能使教师基于网络去管理他们的课堂、课程、作业、活动、测验、考试和资源等，学生只要在有网络的地方，便可以登录学习。
3.研究性学习简介
研究性学习有广义和狭义之分。广义的研究性学习是一种学习方式，即指学生在教师的指导下，在学习生活和实际中确定适合的主题，以研究的方式去获取知识、应用知识和解决问题的主动探究的一种学习方式。狭义的研究性学习专指一门课程。
本文中的研究性学习指的是前者，是以一种学习方式存在的研究性学习，转变以往传统的学习方式，将其应用于其他学科。这样，不仅能促进学生的个性发展，增强他们的研究意识，还能培养他们分析问题、解决问题的能力，同时提高他们的创造力。
二 基于CSCL机器人创新教学研究性学习平台的设计
1.构建研究性学习协作空间
研究性学习中整个过程的进行都是通过小组协作完成的，因此平台中协作空间的构建尤为重要。
要确立研究性学习协作学习小组，首先要在Moodle上开设“人形机器人”研究性学习课程，其中小组模式选择采用分隔小组，且在“强制”中选择“否”，以便于对学生的分组管理，其中可以通过“选题我来说”讨论区和“分组聊天室”来确定研究性学习协作学习小组，这些由学生的共同兴趣来决定。讨论区和聊天都设置为“无”小组模式。考虑到八年级学生研究性学习能力一般，在“选题我来说”讨论区中人形机器人外观结构研究性学习相关课题参考及思路，并让学生通过讨论区说出自己对人形机器人感兴趣的结构。聊天室是为了便于学生更方便地交流，找到志趣相投的学生自由组成研究性学习小组。学生分好组，确定研究课题方向，将小组成员上报。教师根据对学生的了解，对研究性学习小组进行适当调整，使得每一组都是组内异质、组间同质，并确定每一小组的组长，每个小组成员为5名学生。
协作学习小组确立后，进入研究性学习准备阶段的设计研究计划阶段，小组进行小组分工，确定具体选题题目，设计研究方案。根据研究性学习需进行小组协作、搜集整理资料、形成成果、评价这些过程。这只是开展研究性学习每一过程的负责人，在研究过程中并没有具体分工。通过基于Moodle的CSCL平台进行研究性学习课题研究，教师需要建立协作学习互动空间，包括“协作聊天室”“资源共享讨论区”、Wiki“小论文撰写”等，都是采用分隔小组模式，便于小组间的交流协作。Wiki“小论文撰写”是小组一起协作撰写论文，汇集了大家的思想。以上三种活动由指导老师及小组中的协作学习负责人建立并引导学生开展协作学习，除此之外，师生、生生还可以通过E-mail进行交流互动。
2.构建研究性学习资源空间
在研究性学习实施阶段搜集资料是一个非常重要的环节。研究性学习资源的开发分为两部分，一部分由教师在Moodle上通过编写文本页、编写网页和链接文件或站点的形式资源；另一部分在聊天、讨论区、Wiki等协作模块动态生成，或学生通过讨论区将自己搜集的资源进行共享。在资源空间，教师如何根据机器人外观设计机器人结构的资料。动态生成的资源也贯穿于研究性学习的各个阶段。
在了大量资源后，教师需要对资源进行管理。资源中的文件夹创建要有条理，以便进行更好地管理。对于师生、生生之间互动的动态资源，Moodle能够保存聊天记录、论坛回复帖子以及Wiki的创作历史，并且教师可以管理信息，总结有效资源，形成新的资源并进行。
3.形成研究性学习评价空间
研究性学习的评价是贯穿于研究性学习过程的多元评价，具有多元性、全程性、发展性和多样性的特点。
在基于Moodle的CSCL平台上开展研究性学习，其评价也具有传统研究性学习评价特点，具体评价从以下三方面展开：
第一，在开展研究性学习之前，教师需要对学生的研究性学习情况有所了解，采用诊断性评价。“研究性学习情况调查问卷”就是教师对学生进行诊断性评价，其中协作空间中的“聊天”“选题我来说”讨论区和“分组聊天室”，通过与学生的交流，也可以对学生的研究性学习情况进行诊断测评。
第二，形成性评价是研究性学习评价中最重要的评价，对于研究性学习实施阶段的评价采用形成性评价。形成性评价是多元性的，有教师评价、小组评价和自我评价，其中“互动评价”具备了这三种评价。教师添加“资源评价”的互动评价，学生上传整理过的资源，上传之后对自己的进行评价以及对小组中其他组员搜集的资源的评价，小组指导老师对小组成员进行打分。同时教师在平台上查看每位学生的学习记录并进行评价，通过“师生名录”查看学生的详细信息，包括最后登录时间、参加每个活动的情况和的帖子以及博客。
第三，总结性评价包括在研究性学结阶段进行的评价以及研究性学习结束进行的综合评价。其中，总结阶段的评价分为对学生心得报告的评价和成果展示的评价。对于研究性学习的综合评价通过Moodle中的“报表”功能了解学生在平台上参与研究性学习的情况。
三 小结
利用Moodle构建CSCL平台，充分发挥了在协作空间、资源空间和评价空间三方面的优势。此平台突破了时间和空间的限制，全面地展现了问题情境。同时，学习者的分组方式更加灵活，其中包括了交互性、协作性、开放性、个性化和资源共享等特点。研究性学习重在培养全面发展的人，这需要学习者之间进行小组协作学习与查阅资料，并需要新型的评价方式。将基于Moodle的CSCL平台应用于研究性学习中，能有效改善以往研究性学习中存在的不足，转变学生的传统学习方式，更好地进行协作研究课题，学生将学会与人交流合作的技能，分享信息成果，更好地进行研究性学习。
参考文献
[1]陈晓慧、阿不都卡德尔·艾买尔.CSCL定义的演变和国际CSCL会议的主题变革[J].中国电化教育，2009（5）：21～24
[2]林军来.基于Moodle平台的协作学习环境构建与实践探究[D].华东师范大学，2009
[论文摘要]研究性学习是倡导以学生的自主性为基础的一种新型的学习模式，基于网络技术的研究性学习是以网络技术为媒介和手段来改变传统的学习理念和学习方式，突出现代信息技术教育的作用，开展研究性学习，提高学习效率，培养学生的创新能力和实践能力．文章就网络环境下课程的研究型学习为例，提出适合于课程实践性较强的几种新的教学策略．
随着现代科技的迅猛发展，网络技术逐步渗透到人类生活的各个领域．由于网络环境自身的特点能实现学习的交互性，通过人机对话与人工智能化，进行计算机各部件工作原理的模拟和仿真，实现信息资源的共享．网络环境的开放性加深了人与人之间的交流与合作，网络的超文本链接和资源共享，有利于学生创新精神和实践能力的培养．国家教育部从2000年开始推出的各种课程教育计划中把“研究性学习”作为重要内容列入其中，首次成为我国基础教育课程体系的有机组成，这被公认为我国当前课程改革的一大亮点．国外自20世纪90年代以来，自主性、开放性、研究性学习的课程已构成许多国家课程改革的突出特征，如美国的“自然与研究”、“设计学习”，英国的“社会研究”、“设计学习”，法国的“综合学习”，日本的“综合学习时间”等，这类课程都注重和强调学生在学习活动过程中的科学探究和科学体验，注重培养学生的信息素养．
1网络环境下的研究性学习特征
从课程发展角度来看，研究性学习课程及信息课程的整合研究已成为当前课程改革的热点问题．网络环境拓展了学习的时间与空间，因此，倡导在网络环境下开展自主性学习，其实质就是一种以网络为背景的探究性的教与学．它是以课堂教学的过程为基础，以学生的自主学习为主，鼓励学生在学习过程中进行交流与协作．网络环境下的《计算机组装与维护》研究性学习，是指以网络为媒介，依据网络的资源共享、交互学习、超文本链接等特征，在教师或专家指导下，从理论和实践中选择和确定相应专题，以小组讨论方式，展开组装与维护综合性活动．网络环境下《计算机组装与维护》课程研究性学习具有以下几个特点：
1．1研究性学习的自主性与网络环境的交互性
研究性学习内容的具体选择与设计，可以根据学生、学校及课程的具体条件灵活地选择．网络自身的交互性特征可以不受时空的限制，采取丰富多彩的交互方式，打破地区的界限进行协作交流，如利用BBS、E-mail、网络聊天室、电子公告栏等，在学生与教师之间，学习伙伴之间，学习者与专家之间展开学习，讨论问题，从而促进信息的相互交流，这有利于提高学习者自主发现和自主探究的学习能力．
1．2研究性学习的实践性、应用性和网络环境的生成性
有效借助网络进行个性化学习，可以完善学生的智能结构，促进学生人格的健康发展．学生利用所学的理论知识与计算机模拟有效结合，可以获得实际应用的真切体验．因此，借助网络环境可以减少实验设备的投资，降低教学成本，同样使学习者的认识和体验不断加深，创造性的火花不断进发．
1．3研究性学习的灵活性、多样性和网络环境的广泛性
这门课程研究性学习正是有了内容广泛性和活动形式的多样性，所以适应了学生群体智能的多元倾向与学习方式的多样性选择．而网络环境下各种可利用的资源丰富，信息更新速度快，在教师有效组织的前提下，网络环境可以为每个学习者提供不同需要的学习内容和实践对象；而各种层次的学习者，几乎都可以在网络环境中在线点击或找到自己感兴趣的学习资源，从而产生探究欲望和积极性．网络
环境的开放性和多样性可以使学习者尽早形成合作、资源共享意识，同时，因为学习参与过程，从而使学习者获得尊重且产生成就感．
1．4研究性学习活动环境、气氛的愉悦性和网络环境的趣味性
哪里有兴趣哪里就有记忆．研究性学习应针对每一个学生的兴趣爱好和主观要求进行活动设计．研究性学习的内容安排，如果以分组竞赛的形式组织活动就能激发学生的好胜心．倘若教师安排的活动有吸引力，还能激励学生乐学、好学的志趣，同时为学生创造趣味性强、宽松活泼的学习氛围，容易形成平等、民主、合作的师生关系．因此，在网络学习过程中，可以根据学习内容特点，把学习者提出的具有价值性的问题，以多媒体的方式将问题情景化，呈现在学生面前，使学习者增强学习主动性，产生探究的欲望，进而学会创新．
2网络环境下研究性学习的组织形式和教学模式建构
2．1网络环境下教师角色的转变
研究性学习过程中学生通过直接体验和探究获得直接经验，其专题性、开放性、实践性和综合性的特点，决定了教师在研究性学习过程中的角色是充当活动的组织者、情感的支持者、学习的参与者和信息的咨询者．教学过程中的教师、学生、信息与手段等各要素的关系与功能开发，是与传统教学模式不同的另一种功能性结构模式，是一种理想化的建构主义学习模式，教师从观念到实际操作都起到了质的变化．教师角色中的“知识来源”作用将由部分网络替代，即技术承担教师的部分角色．信息资源获取机会的均等性使得教师不再拥有控制知识的“专权”，而逐步向“伙伴与伙伴”的关系转换．从研究性学习课题的制定和成果的到学习过程与学习的检测评估，每个环节都是基于网络环境进行的，要求教师具有较高的信息技术和使用水平；指导学生进行材料的搜集，要求教师具备通过网络和电子资料熟练查询和搜集的能力；指导学生进行交流和给学生提供技术材料，要求教师具备很强的文本编辑能力；协助学生进行课题成果的展示，以及利用学生网页发表学生的研究成果，要求教师具有一定的图像处理能力，多媒体制作能力以及一定的网页编辑能力．只有当教师熟悉并能熟练地运用新技术、新手段使之成为指导学生学习不可或缺的部分时，教师角色的定位才有可能科学而准确．
因此，在网络环境下对《计算机组装与维护》进行研究性学习，教师不再是学习的主宰者，而是学习的帮助者．教师不再是惟一的信息源，而是更多地注重指导学生学会学习，帮助学生如何才能更快捷的搜索到自己需要的知识，如何使自己的知识成为更适用更有效的结论并被别人接受和加以运用．
2．2网络环境下的《计算机组装与维护》研究性学习的组织形式
2．2．1“个体活动”型
活动的过程是由学生个体独立进行探究和实践．比如完成老师布置的具有研究性的课外作业，虽然在整个过程中也要与人交往和沟通，如向人请教、与人协商、查询资料等，但其所有的决定和判断都要求学生自己做出．
2．2．2“小组合作学习”型
以4～6人小组为基本形式，个人与集体活动也包含在小组活动之中，这种活动为学生提供了可以进行横向交流与多向沟通的网络环境，学生可以相互交流与合作，共同提高．这种学习形式往往是以“电脑某种故障现象专题”的形态出现的．
2．2．3“沙龙”型
网络环境下课程的研究型学习，特别是一些常见故障现象的分析解决，可以采取“沙龙”的形式，以“头脑风暴”的方法，围绕主题进行研讨和交流，相互启发，形成共识，从而加快个人和各研究小组的学习、研究进程．
总之，网络环境为实现全方位的、适时的、多边互动的教学新模式打下了良好的基础．
2．3网络环境下的《计算机组装与维护》研究性学习的教学模式
网络教学模式为学生自主学习提供强有力的技术支持，较好的体现了学生以主体，以教师为主导的教学理念，使学生在获得理论和经验的同时，也掌握了一些运用网络处理相关信息的能力，而且使学生综合素质得到全面提高．
借助网络环境开展《计算机组装与维护》课程的研究性学习，就是将传统教学模式和现代信息技术有效的结合起来，建构一个“协作性学习”的教学模式．在Internet网络环境下，具有丰富的可以用来协作性学习活动的信息资源，通过各种网络交流手段，可在网络上呈现和表达思想与观点，实现与他人交流共享信息．在基于因特网的协作学习中，具有学习资源环境与协作学习小组、协作学习小组与学习个体、学习者个体与学习者个体以及协作学习小组与协作学习小组之间的多重协同作用．协作学习模式有组内和组间协作，学习者首先根据自己的需要与兴趣结合不同的协作小组进行展开学习过程．
“协作性学习”教学模式各环节的具体操作如下：
1)创设情景
教师通过精心设计的教学内容，故意设置障碍，创设最佳学习情景，激发学生的学习兴趣，使学生处于一种积极的心理状态中，有利于学生的自主学习．例如，在“CMOS设置”的教学中，教师给一台计算机分别设置系统BIOS密码和开机保护密码，不告诉学生密码要求清除并开机，有效激发学生对现象的关注和研究兴趣，使学生产生跃跃欲试的状态，依靠网络寻找最佳的解决方案．网络环境使学生学习的时间与空间不受限制，学生可以利用电子邮件、邮件列表、新闻组、IRC实时聊天、MOO虚拟环境、视频会议等因特网上的交流工具与指导教师就所要研究的问题以及与研究问题相关的信息进行交流和讨论．教师利用网络，一些电脑常见故障问题，然后，引导学生利用QQ进行群聊、交流讨论，最后根据个人所关心的问题进行分类讨论，进而展开研究性学习．
2)确定目标
学生运用课题质疑法、因果质疑法、联想质疑法、比较质疑法等，在教师的指导点拨下，通过学生自主自我设问，学生之间相互设问，师生之间相互设问等方式，提出研究课题的目标与专题．在课题的提出阶段，学生可以使用因特网上的交流工具与指导教师就所要研究的问题以及与研究问题相关的信息进行交流和讨论．课题的选题来源一般可以从以下几个方面开展，即从家用电脑常见的问题出发提出课题；根据电脑某部件的工作原理提出使用电脑应注意的课题；从学习资料信息中分析比较并提炼出课题．如学生在研究“硬盘的工作原理”课题时，教师利用网络，要研究的主题是“硬盘的工作原理”，然后，引导学生对“硬盘的工作原理”进行讨论，利用QQ进行交流已有的经验，然后根据个人的兴趣和爱好，进行分专题研究，分别针对专题提出研究课题所要达到的目标，进而展开研究性学习．
3)自主探究
教师提供接近学生最近所学知识的材料，组织学生结合目前计算机技术的新发展，能够合理利用教师提供的学习资料或网上查询的相关计算机硬件网站及网络资源，开展研究性学习活动，对网络上搜集到的知识进行分析一比较一归纳一思维概括，从而得出探究的初步结论，然后进行小组合作交流．
4)协作交流
在“以学生发展为本”的研究性学习中，学生不再是受外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象，而是成为信息加工的主体意义的主动建构者．教师有计划地利用网络组织师生交流、生生交流、人机交一流，从而形成竞争、协同、伙伴关系．学生之间相互交流、协助解决问题而形成学习的共同体，对于交流中遇到的一些疑难及时通过网络协作学习方式来共同克服，同时加强了针对性的辅导．学生针对个人学习结果可以通过BBS讨论区进行交流，协作学习．教师可以利用视频会议对各研究小组进行集体辅导．
在网络环境下，研究性的协作交流是指利用网络以及多媒体技术由多个学习者或研究小组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的理解与掌握的目的．在基于网络环境的协作学习过程中，通常有竞争、协同、伙伴与角色扮演四种形式．
5)总结
研究小组同学对指导教师和同学的客观评价进行总结反思，学生根据自己的学习兴趣，有针对性地选择合适的方式和相关内容，提出进一步的完善方案和设计开放性的问题，自主提高．于此同时，利用超级链接将实践经验和理论向课外延伸，提高研究成果的社会认可度．
3网络环境下研究性学习活动的教学策略
3．1借助网络下超文本链接的选择性，培养学生信息的收集、处理与分析能力网络资源丰富多样，信息量大，动感和交互性强，利用网络信息平台查询资料．教师要引导学生到互联网查询资料，利用学校先进的校园网将教学背景材料实现网上资源共享．网络技术的使用不仅可以极大的培养学生收集、处理、评价信息的能力，而且拓展了研究性学习的“教与学”的空间．通过校园网设立共享文件夹，作为信息平台，学生可以上传他们查阅的研究资料，也可以下载他们所需要的研究资料，由于各研究性学习小组的选题是在同一主题下的不同课题，因而有相近之处或相似之处，可以通过网络及时交流意见，答疑解惑．
3．2借助网络多媒体展示的集成性，培养学生思维能力
网络能够为我们提供大量集成性的信息，而对这些信息的处理过程，有利于训练学生的思维能力．教师在研究性学习的指导过程中，要指导学生排除网络上无关信息的干扰，把精力集中在当前正在研究的问题和专题上．同时教师应积极帮助和指导学生查询与研究课题相关的资料，并能结合查询到的研究资料，结合自己的已有经验，进行信息梳理、分类、比较、综合、提炼、概括和升华，从而使学生的思维能力得到锻炼和培养．
3．3借助网络展示各种故障的产生过程，让学生探究、发现和体验
传统的《计算机组装与维护》课程的教学通常忽略经验与实践，把技能的培养变成了知识的填鸭，只重视给学生尽可能地灌输更多的知识，不注重能力的培养．让学生的学习过程成为自己的组装和操作过程，为了使学生能真正成为认知的主体，精于观察、灵活思维、熟练操作的能力，要求“授之与鱼，更应授之与渔”，促进学生终身可持续发展的需要．网络环境就为我们提供了大量的富有启发性的资料，现象的模拟和再现加深了学生对理论与实践相结合的理解和掌握．
关键词：自主学习;高中信息技术;课堂教学
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1671-7503（2015）07-0044-02
提倡自主学习以来，教师积极融合这一理念，优化信息技术教学。但从目前来看，教师虽然“放手”，引导学生自主学习，但力度不够，并且缺乏“艺术”，主要表现在：不注重方法引导;自主学习模式单一;不注重及时调控、引导等。那么，如何在信息技术课上引导学生自主学习？如何让自主学习真正成为开启高中信息技术课堂教学的钥匙？本文结合信息技术的实际教学案例，展开深入分析。
一、优化预习设计，催动自主学习
在开展自主学习时，很多教师混淆观念，简单认为自主学习就要给予学生完全自由，即自主与自由划等号。其实，自主并不等于自由，不是学生想学什么就学什么。学生的自主学习需要明确的指引，以提高自主学习实效。教师可以以目标为导向，设计预习任务，促进学生自主学习。
例如：在学习高中《信息技术基础》中的“信息及其特征”这一内容时，教师在明确本课教学目标的基础上，优化预习设计，有效促进学生自主学习。通过本节课的学习，学生掌握了信息的特征，并能举例说明。本节课理论性较强，如果以灌输式进行教学，那么结果只会适得其反。为了促进课堂讨论，让学生有话可说，教师先结合目标优化预习设计，催动学生自主学习。课前布置预习任务：
（1）你认为什么是信息？你能用具体的例子体现信息的概念吗？
（2）信息具有什么特征？请你列举出信息的特征，并举出例子说明（如你认为信息具有传递性、依附性，你需要利用例子证明这个特征）。
学生结合以上预习任务，进行自主学习，提前感知学习内容;同时，学生在自主学习时，为解决任务多方搜集资料，也为课堂讨论做准备。总之，首先目标要明确，再以任务牵引学生，促进学生自学。
二、问题情境导学，促进自学欲望
很多时候，自学不是完全自发的，它需要一个介质进行引导、促进。高中生独立、自学能力强，但也难免会有懒惰、自觉性不够的时候。因此，为了促进学生产生自学的欲望，教师要以问题情境做牵引。一般而言，问题情境要产生让学生“欲罢不能”的效果，又要有效促进学生自学，从而揭开心中疑团。特别是高中信息技术的导入环节，以“疑”促学是不错的教学手段。
例如：在学习高中《信息技术基础》中的“信息的智能化加工”这一课时，教师以问题情境导学，有效促进学生自主学习。高中生对于新鲜的事物依然保持着高度敏感性，教师结合这一特点，先播放视频，创设情境。视频内容为卡斯帕罗夫和“更深的蓝”比赛的新闻报道片段，报道结束后，教师用简洁而生动的语言向学生介绍“人机大战”的历史，引发学生浓厚的学习兴趣，接着，教师出示问题：
（1）卡斯帕罗夫为什么会被“更深的蓝”打败？
（2）“更深的蓝”本身就具备这些功能吗？你认为是谁给它的？假如是人类赋予的，你认为人类又是通过什么途径赋予“更深的蓝”这些功能？
这些问题将学生的学习激情完全调动起来。师引导：“请结合教材和你灵动的思维，探讨出答案吧。”话语一落，学生主动进行自学，课堂学习氛围非常浓厚。由此可见，越新的内容，越容易刺激学生大脑，也越容易促发学生自主学习。
三、丰富自学模式，开启课堂教学
从目前来看，教师虽然响应新课改要求，开展自主学习，但模式不够丰富，因而学生热情不高。为此，教师必须丰富学生的自主学习模式，以多样化的自学模式，开启全新的信息技术课堂教学。
1.设计问题，引导自主学习
为了引导学生自主学习，设计问题作为牵引不失为一种有效的方法。如果问题设计较多，并且学习过程较为复杂，教师可以引导学生以小组合作模式展开自学。在这个过程中，教师要扮演好引导者的角色，而不是“放任自流”。这主要是因为自主学习不是完全的“放任不管”，而是需要在教师的有效指导下高效完成，促进知识获取与吸收。
例如：在学习高中《信息技术基础》中的“信息的智能化加工”这一内容时，教师设计了活动和问题，引导学生展开小组自主学习，一起探讨交流。本次活动的设计是针对“机器翻译”这一知识点的。通过本次的学习活动，让学生了解到机器翻译只是一种辅助手段，还需要不断优化和完善。
活动：请学生利用机器翻译将古诗《咏鹅》翻译成英文;然后，将机器翻译的英文翻译成中文，并进行比较。
问题：
（1）请小组仔细对比翻译结果。请问：译文与原文存在差异的原因是什么？
（2）你能说说翻译软件的工作原理吗（从活动中总结出来）？
（3）你认为如何才能完善机器的翻译质量？
（4）通过这次翻译活动，你认为我们应该怎么样看待人工智能？
在学生进行翻译活动时，教师随堂观察，并不时参与学生的讨论活动。在与小组学生交流时，当学生提出观点时，教师不能立即下定论，或是简单说出对或者错，而是让学生带着问题将自主学习进行到底。只有这样，信息课堂才会迸发出更多的个性观点。
2.拓展学习，提高自学能力
以知识点为主的自主学习显然不能满足学生的信息技术学习要求。因此，教师还需要设计拓展学习，以促进学生自学能力的提高的同时拓宽学生的信息视野。
例如：在学习高中《网络技术应用》中的“数据的传输过程”这一内容时，教师在学生学习了相关知识后，设计了拓展学习。本次拓展学习以研究性学习为主，研究结束后需要以报告的形式上交。教师挑选部分优秀作品进行集中呈现，当堂引导学生进行点评。
（1）你认为黑客和网络协议之间是什么关系？
（2）目前，网络游戏非常盛行。请你简单阐述网络游戏的运行原理。
（3）现在的协议有一定的漏洞。对此，你有何看法？有没有什么补充内容？
学生可以选择自己感兴趣的内容展开研究性学习。由于开展研究性学习工作量较大，因而学生可以以小组形式共同完成。在展开研究性学习时，学生共同研究;呈现结果时，形式更灵活。从素材的搜集，再到研究成果的“出炉”，学生的自主学习具有实际意义，可以极大地促进学生研究、自学等能力的提高。
四、及时展开评价，优化自学效果
评价作为课堂教学中的一部分，具有非常重要的教育功能。针对学生的自主学习情况，教师要及时展开评价，以优化学生的自学效果，从而促进学生更为主动地投入自主学习。新课改下，教师应将评价关注点放在学习过程上，而不是仅以结果下定论，泯灭学生的自学激情。
例如：在对高中《信息技术基础》中的“信息的智能化加工”这一课进行评价时，教师先引导学生自评，再到师评，以取得很好的效果。首先，学生自评。自主学习是学生个性学习行为，学生对于自己的情况比较了解。教师引导学生客观对待自己的自主学习情况，展开合理自评，如：自己是否投入自主学习？有没有积极参与讨论？通过自学，是否获取知识？在碰到难以解决的问题时，如何对待？等方面展开自评。其次，教师评价。在学生展开自学时，教师要做好观察工作，为评价搜集有力的资料。如：学生的自学态度如何？学生是否学会自主学习？学生分析问题的能力怎么样等。教师不能“吝啬”自己的激励评价，挖掘学生珠闪光点，以此作为激励的出发点，促进学生更为有效地展开自学。
总之，有效的自主学习能够成为开启高中信息技术课堂的“金钥匙”。教师要在基于全方位解读自主学习的基础上，优化自主学习模式，构建全新的信息技术课堂。
参考文献：
[1] 韦贵阳.运用信息技术培养学生自主学习的能力[J].中小学电教（下），2012，（07）.
【关键词】：信息化教育、教学模式、建构主义
Abstract：Thistextproceedfromconceptoftheinformatizationinstructionalpattern,combinethecharacteristicofinformationaleducationtosortoutinstructionalpatternatpresent.Furthermore,investigateanddiscusstheproblemofinformatizationinstructionalpattern,thenproposemethodtosolveit.
KeyWords:：InformationalEducation、InstructionalPattern、Constructivism
随着以计算机、多媒体、通讯、网络、人工智能等为代表的信息收集、处理、加工、传输等技术的飞速发展，信息技术不断渗透到社会生活的各个领域和各个方面，在全球范围内改变着人们的生产方式、生活方式、交往方式、学习方式和教育方式，人类跨入了一个崭新的时代——信息化时代。.
社会经济的发展对人们的素质提出了更高的要求，同时也对教育的发展产生了深远的影响。培养适应信息化社会的创新人才，建设终身学习体系是21世纪教育发展的方向。在信息化社会中，利用信息技术手段提高教育机构的运行效率，扩大受教育人群范围，探索新的教学模式，提高师生的信息素养，已成为世界各国教育教学改革与发展的重要组成部分。[1]
自上世纪80年代以来，为了迎接信息化社会对教育提出的种种挑战，国内外的学者进行了许多探索，从CAI、卫星电视、多媒体到教育网络，努力运用各种最新的信息技术手段优化教育与教学过程，并取得了显著成效。[2]那么，到底什么是信息化教学模式，信息化教学模式在应用过程中存在哪些问题，如何解决。只有对这些问题进行深入研究，才能进一步深化教育教学改革，我们的教育事业才能与时俱进，更好的适应信息化时代的要求。
1．什么是信息化教学模式
要弄清楚什么是信息化教学模式，首先必须了解信息化教育的概念。2001年9月，祝智庭先生在高等教育出版社出版的《现代教育技术——走进信息化教育》一书中给信息化教育下的定义是：信息化教育指全面深入地运用现代化信息技术来促进教育改革和教育发展的一种全新的教育形态，它是建构主义理论与先进的技术（如多媒体技术、网络技术、人工智能技术）相结合的产物。具有教材多媒化、资源全球化、教学个性化、学习自主化、活动合作化、管理自动化、环境虚拟化等显著特征。[3]
基于此定义，我们认为：信息化教学模式是根据现代化教学环境中信息的传递方式和学生对知识信息加工的心理过程，充分利用现代教育技术手段的支持，调动尽可能多的教学媒体、信息资源，构建一个良好的学习环境，在教师的组织和指导下，充分发挥学生的主动性、积极性、创造性，使学生能够真正成为知识信息的主动建构者，达到良好的教学效果。[4]
信息化教学模式的特点是以学生为中心，学习者在教师创设的情境、协作与会话等学习环境中充分发挥自身的主动性和积极性，对当前所学的知识进行意义建构并用所学解决实际问题。信息化教学模式中教学过程四要素的关系都发生了转变。教师由知识的传授者、灌输者转变为学生主动信息的帮助者、促进者；学生由外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象转变为信息加工的主体、知识意义的主动建构者，信息所携带的知识不再是教师传授的内容，而是学生主动建构意义的对象（客体）；教学过程由讲解说明的进程转变为通过情景创设、问题探究、协商学习、意义建构等以学生为主体的过程；媒体作用也由作为教师讲解的演示工具转变为学生主动学习、协作式探索、意义建构、解决实际问题的认知工具，学生用此来查询资料、搜索信息、进行协作学习和会话交流。信息化教学模式具有1）信息源丰富、知识量大、有利于环境的创设；2）有利于提高学生的主动性、积极性；3）有利于因材施教；4）有利于互助互动，培养协作式学习；5）有利于培养创新精神；6）有利于信息能力的发展等优点。
2．信息化教学的现有模式
根据信息化教学环境的特点，结合传统教学模式及当前比较流行的教学模式，我们将信息化教学模式归纳为以下六大方面：讲授型教学模式、个别指导教学模式、合作式教学模式、讨论型教学模式、自主型教学模式、研究型教学模式。[5]
2.1讲授型教学模式
讲授型教学模式是沿袭传统的课堂教学模式，这种集体的讲授方式有着其独特的优点,它可用于一定规模的学生在短时间内接受系统知识、技能的培训，另外它还被认为是最为经济的教学模式之一。但基于网络的讲授型教学模式与传统的课堂“填鸭”式教学有着很大的不同。传统的课堂讲授往往是教师处于主动的地位，学生只是被动的接受，而在网络环境中，却可以利用网络所提供的功能进行“双主”教学，而且它还可以突破传统课堂的人数、时间、地点等的限制。
2.2个别指导教学模式
在远古时代，教育是上下代之间一对一的方式进行的，这种方式虽然存在着低效的特点，但是却能够因材施教，家长可以根据儿童的不同特点进行教学。信息化时代的到来使教师与学生之间一对一的教学成为可能，这种教学模式可通过基于互联网的CAI软件、聊天室以及教师与单个学生之间的电子邮件来实现。个别辅导可在学生和教师之间通过电子邮件异步非实时的实施，也可通过在线交谈方式实时实现。
2.3合作式教学模式
在传统的面对面教学中，以教师为中心的教学模式已深入人心。学生的答疑大多是由教师来担当的。但信息化教学中，教师角色的转变，和地理位置的不同，促使学生自主学习和相互合作。“学生——学生”合作模式就是在异地学生中创造学习单元或学习小组，在每个单元或小组中学生基于共同感兴趣的主题进行合作学习。学生们还可以在他们感兴趣的领域内与其他专业的学生合作。这种模式把学习中的竞争与合作很好的融合在一起。在这种合作模式中存在着远程学习小组划分的问题，划分的办法应根据学习要求和其他实际情况灵活而定。常见的分组类型有：1）讨论型（10-30人）2）协同型（3-5人）3）伙伴型（2人）。
2.4讨论型教学模式
在网上实现讨论学习的方式有多种，最简单的是利用现有的BBS实现用户管理、讨论管理、实时讨论、用户留言、电子邮件等诸多功能。讨论学习一般由专职教师管理，由各个领域的专家或专业教师在站点上建立相应的学科讨论组，学生可以在特定的主区内留言，并能针对别人的意见进行评论，每个人的语言或评论都能被所有参与讨论的学习者看到。这种学习由具有权威的专家监控，以保证学生的讨论和发言能符合教学目标的要求。
2.5自主型教学模式
这种教学模式要求建立一整套的信息化教学软件和教学资源库，利用网络计算机作为服务器，创建一个信息化教学基地。教师把教学内容、学习指导以及网上练习资源放在教学基地上，全天开放，学生可根据自己的需要通过互联网计算机，在Internet上学习课程内容，也可将课程内容下载到自己的计算机上学习。此模式包括自学课程内容、网上讨论答疑、教学站点辅导等。
2.6研究型教学模式
研究性学习强调学习者在真实情境中的主动探究，然而，在具体的教学实践中，由于教学条件和学习时间的限制，完全在现实场景中实施研究性学习是不太现实的。而计算机网络技术却为研究性学习的顺利实施创造了条件，计算机以其便捷性、交互性和超时空性等技术优点，创建了一个新型、开放的学习环境，网上资源与多媒体网络环境是实施研究性学习的重要条件。在具体教学过程中，一般由教师设置教学情境，引导学生提出研究主题，学生以小组为单位，围绕主题展开协作学习。信息化的研究性学习模式涉及三个环境阶段（情境资源展示环境、协作学习环境、成果与交流环境）、五个要素（研究主题、活动程序、学习小组、指导教师、网络支持系统）。
3.信息化教学模式中亟待解决的问题
3.1存在的问题
信息化教学虽然为人们看好，具有很广泛的发展前景，但是这几年信息化教学发展进程缓慢，其在教学上的作用并没有被真正地发挥出来，究其原因，主要存在以下几个问题：
（1）信息化教学手段尚未被充分接受
要使信息化教学得以发展，首先要更新观念。从主观上来讲，几十年来，我们的教师在传统的教育模式下教学，积累了丰富的教学经验，他们对传统的教学模式怀有深厚的感情，他们不大愿意去改变这种方式。从客观上来看，计算机及其网络是一门新技术，而教师们捏惯了粉笔，对电脑操作不大熟练或者根本不会操作，对电脑有一种恐惧心理，不敢去尝试用计算机进行教学。这就导致了信息化教学“曲高和寡”，难以普及。
（2）CAI软件的质量有待提高
目前的CAI课件中存在着不少问题，致使许多课件“孤芳自赏”，无人问津。CAI课件的主要问题是：系统的适应性和开放性差、不能发挥学生学习的主动性、网络化和智能化程度低。系统的适应性和开放性差主要是指CAI系统在教学过程中不能很好地通过学生的反馈信息对其学习进行诊断从而动态调整教学内容，达到因材施教的目的；教师在教学过程中，不能在CAI系统中对教学内容进行修改。不能发挥学生学习的主动性表现在CAI系统受传统教学模式的影响，将学生看成知识仓库，在教学过程中不断地向这个仓库中灌输知识，新的媒体的介入使“书灌”变成了“电灌”，学生用这种方法获得的知识，缺少知识间的联系，不但知识难以迁移、学以致用，而且不便记忆。网络化和智能化程度低使得系统的交互性差、灵活性差，不能进行协同学习，相互交流，电子教学资源的利用率低下。
（3）CAI课件的广告宣传不够
现有CAI课件的广告宣传不够，所以许多课件“养在深闺人未识”，CAI课件的重复开费了许多人力、物力、财力；另外，现在操作平台更新快，许多CAI课件尚未被投入使用就面临了淘汰的结局。
（4）信息化教学系统的后期维护力度不够
信息化教学系统的维护力度不够，许多学校的信息化教学系统在开发期投入了大量的资金，建立了一套完整的信息化教学系统，但是任何一个系统不可能是完美的，在使用的过程中需要不断地维护、修改、补充，而这些工作却并不为人重视，所以无论在网络教室、校园网还是在Internet上，人们所能找到的信息化教学系统软件的内容通常都比较陈旧，或者比较粗浅，不能很好地适应现代教育。
（5）网络环境存在负面效应
信息化学习意味着通过信息技术进行学习，尤其是利用互联网进行学习，在学习过程中这张“网”带来的负面影响无疑对信息化学习产生冲击，这是绝对不容忽视的。种种不良信息充斥网中，造成网络的污染。另外，在网络的虚拟世界里，理性工具淡化了非理性的情感，数字的脉冲取消了生存现实的乐趣，从而使人际关系冷漠、疏远，可能会导致精神疾病和心理健康恶化，在现实中难以与人沟通。尤其是青少年，生理、心理都未成熟，更容易被诱惑，往往深陷其中，不能自拔。[6]
3.2应采取的措施
针对上述问题，建议采取以下措施：
（1）更新观念，普及电脑知识
我们要积极宣传信息化教学给人们带来的种种好处，鼓励教师改变传统的教学方式，尝试用现代化的手段进行教学，并为教师创造学习电脑条件，在教师和学生中普及电脑及其网络知识，为信息化教学做好思想上、行动上的准备工作。在某种程度上，我们还应该让教师充分认识到计算机作为一种工具应该让它能运用于教学中，能够帮助他们更好的进行教学，提高教学质量、教学效果。使学生能在最大程度上，以最快的速度掌握所学的知识，以达到最好的学习效果。
（2）提高CAI软件的质量
提高CAI软件的质量可以从三方面着手。首先，要提高软件开发人员的开发能力；其次，要增加教学人员的参与程度；第三，要加强知识产权的保护。CAI软件不能停留在单机上，一定要网络化，要交互性好，界面要开放灵活，这就要求软件开发人员有较强的综合能力，不仅要有计算机专业方面的知识，而且要熟悉教学环节、了解教学的新的理念和教学模式的发展方向；在CAI软件开发的过程中，要更多的让用户（教师和学生）参与，以便了解用户的需要，目前的CAI软件摆花架子的不少，真正的实用性强的CAI软件不多，这主要是开发商和用户之间缺少沟通，如果能在软件开发过程中让用户自始至终的参与，将使软件具有更好的适应性和实用价值；软件的开发要投入大量的人力、物力、财力，开发商要有利可图，才会加大投入，所以我们要加强知识产权的保护，保护开发商的合法权益，才能鼓励开发商推出更多更好的教学软件。
（3）加强CAI课件的广告宣传力度
CAI课件和其它产品一样，需要被人了解，但是现在为教学软件作广告的不多，许多课件的名称看似相同，使人无法识别它在内容上、形式上的创意和特色。
（4）加强信息化教学系统的后期维护
信息化教学系统开发完成后，开发商和系统维护人员要对系统的使用进行跟踪服务，由于教学系统不同于其它产品，其内容和形式更新较快，需要及时更新，在校园网上，要充分利用好Internet中的资源，及时将好的教学软件下载到校园网的服务器中以充实校园网中的教学资源，将其尽早地提供给教师和学生使用。避免教学系统成为“无源之水”。电子教材的设计和开发也应坚持“以人为本”的观念，以心理学、传播学等建构主义和人本主义的科学学习理论为指导，尊重人的情感，重视学习者的感受，使信息化学习更适合人的身心健康发展。另外，信息化教学系统的使用单位的领导要重视信息化教学系统建立以后的投入，这样才能使系统真正地发挥其作用，不至于造成系统的空置和浪费。
（5）加强网络的安全防范，做好教学支持服务工作
做好网络的安全防范工作，制定完善的网络规章制度，营造良好的信息化学习环境，严格管理，这是信息化教学中必须考虑的前提条件。另外，在信息化教学中，教师除了应该为学生学习进行组织管理工作之外，还应同时做好教学支持服务工作，深入学生之中，及时了解他们的学习情况，把握他们的思想脉搏，想方设法为他们提供方便，做他们的知心朋友，特别是远在几十公里甚至是几百公里之外的学生，更应为他们及时提供信息和服务。为了能使他们安心学习，消除孤独感，教师通过E—mail、电话等多种途径传送学校、老师和同学们的关心、支持；对于学生中出现的思想包袱和畏难情绪进行及时的沟通和排解，耐心说服，循循善诱，努力做到动之以情，晓之以理，导之以行。例如，针对入学后学生中反映出来的对远程自主教学模式的不适应，教师及时给每位学生分发《教师寄语》，鼓励他们勇敢面对困难，放眼未来，顽强拼搏。
4.信息化教学的展望
信息化教学的优势已逐渐显现出来并为越来越多的人所重视，我们要大力发展信息化教学，发挥信息技术的优势，将已有的网络教室、校园网、Internet和教学软件充分利用起来，并对它们进行修改和补充，使之真正为教学服务，并使其深入到教学改革中去，这将使我们的教育事业如虎添翼，蒸蒸日上。随着人们观念的更新，网络课件质量的不断提高，软件开发商们的不断成熟，相信在不久的将来，信息化教学会有一个新的飞跃。
【参考文献】
［1］张屹，祝智庭.建构主义理论指导下的信息化教育［J］.电化教育研究，2002，1
［2］南国农.教育信息化建设的几个理论和实际问题［J］.电化教育研究，2002，10
［3］祝智庭.现代教育技术学——走向信息化教育［M］.高等教育科学出版社，2001.9
［4］苑永波.信息化教学模式与传统教学模式的比较［J］.中国电化教育，2001，8
（1．南开大学计算机与控制工程学院，天津300071；2．天津市智能机器人技术重点实验室，天津300071）
摘要：智能专业作为具有工科特色的新兴专业，实验教学是必不可少的环节。文章阐述如何依托科研项目带动教学实验，建设仿真实验平台。举例介绍实验平台中的几个具体实验项目，说明通过科研与实验教学的互动，可以丰富智能专业的教学资源，提升教学方法，使科研成果和科研难题有新的“用武之地”。
关键词 ：智能科学与技术；实验教学；仿真实验平台
基金项目：南开大学2014年本科重点教学改革项目；中国科协高校科普创作与传播试点项目( 2012KPZP183)；国家自然科学基金项目( 61375087)；2015年南开大学研究生创新计划项目。
第一作者简介：周璐，女，中级实验师，研究方向为智能机器人技术、虚拟仿真技术、机器人科普教育，zhoulu@nankai.edu.cn。
0 引 言
南开大学智能专业建设依托机器人与信息自动化研究所，至今已走过十个年头，坚持科研带动教学是我们专业建设的特色思路。通过几年的认真研究和发掘，一批面向智能专业教学的仿真实验平台应运而生。
1 仿真实验平台建设背景
众所周知，智能科学技术是一个融合计算机、人工智能、模式识别等研究领域的交叉性学科，这些前沿技术也是当前智能科学发展的动力和源泉。我们尝试将科研成果与智能专业教学相结合，用高水平的学术研究反哺课程教学，使科研项目作为优秀的教学资源，传承到课程改革实践中。
很多高校智能专业的教师团队大部分需要从事教学、科研双重工作。教师将自己或团队中的科研成果开发成适合学生的教学实例，既能让科研资源发挥作用，又能将自己的研究理念传授给学生，使课程的开展更加得心应手。
绝大部分智能专业学生毕业后继续从事相关领域的深造和技术工作，因此教师的工作更加贴近前沿的科研技术、贴近实际的实验教学，能使学生的科研素养和实践能力得到更大的提高。
2 在智能专业教学实践中的作用
首先，仿真平台应用于教学实验具有很多好处：该平台相对于枯燥的公式推导和计算，起到丰富教学内容、优化演示效果、提升教学能力等作用；相对于实体机器操作，有节约成本、拓展实验领域、降低安全风险等作用。
其次，我们建设的仿真实验平台由多个仿真系统组成，这些仿真系统均来自机器人所承担的重大课题和实际科研项目。以智能科学与技术专业的教学内容为大纲，我们在充分发掘这些仿真系统功能的基础上，设置了对应的实验项目。这些实验项目相对于传统实验，更关注技术的前瞻性，更有利于培养学生的综合设计和创新能力。
最后，这种教学方法除了传授给学生前沿的知识以外，还能逐渐提高学生对研究性学习的兴趣，更有利于培养具有实践本领和创新精神的高素质人才。
3 平台建设情况
3.1 将实验项目分类设计
南开大学组织学位委员会专家和一线教师，根据智能科学与技术专业的培养方案，制定了实验教学大纲。根据实验教学大纲，教师们经过多次研讨，选定恰当的实验项目，并将实验项目分为基础型、综合型、创新型3类。
(1)基础型：主要培养学生的基本实验技能，使之了解知识原理，巩固和加深基本理论，在此基础上重点培养学生掌握基本实验工具、基本实验方法、计算机辅助工具、科学仿真与计算软件的使用方法，培养学生的实验技能，为以后学生进行更综合的实验打下基础。
(2)综合型：以提高学生的设计能力和综合能力为主，实验内容侧重于综合应用本课程的知识及相关课程知识，设计并完成有一定难度的实验。学生要分析实验中的现象，最后通过数据整理实验结果，完成全过程实践。
(3)创新型：安排学生参与兼具研究性和探索性的大型实验。该类实验题目往往是从科学研究、实际科研项目、大型工程实践等项目中提炼出来的子课题或子系统。教师应该指导学生通过分析实际问题，提出创新解决方案，并进行优化比选。
在安排实验项目内容时，要求任课教师注重增加综合型和创新型实验项目，并及时更新实验项目的内容，使实验项目既能反映本学科理论的最新发展，又能将教师的科研成果引入实验教学。
目前，在仿真实验平台建设方面，我们将科研成果应用于本科教学中，初步建立了两个创新型仿真平台和两个综合型仿真平台。
3.2 具体实验项目举例
1)虚拟机器人仿真开发实验（创新型）。
学生可以在图形化界面下进行机器人设计、搭建，并通过系统的MATLAB接口实现虚拟运行，从而驱动自己搭建的机器人。
机械设计对于智能专业学生的培训并非重点，应该更多地关注在建立三维模型后，对机器人和工作任务的控制环节。本套仿真系统的三维建模功能可以让学生轻松上手，简单快速地搭建机器人，类似拼搭乐高积木。同时，虚拟机器人可以与轨迹规划相结合，在虚拟场景中让机器人运动起来。图1为学生搭建的虚拟移动机器人以及它在Simulink环境中的轨迹规划和运动仿真。离线编程模块可以让学生用简单的编程语言控制机器人运动。本实验可以应用于机器人学／机器人学导论等课程的实验教学，训练学生的设计能力和建模能力。
项目来源：中国科协高校科普创作与传播试点项目( 2012KPZP183)。
2)可配置多机器人仿真开发实验平台（综合型）。
图2为可配置多机器人仿真开发实验平台，通过双工业机器人仿真平台，学生可以在图形化界面下学习机器人的相关知识，巩固机器人学中正逆运动学、雅克比矩阵、轨迹规划等重要概念，也可以通过算法设计，完成关节限位、避碰检测、路径跟踪等任务级作业，从而更好地理解工业级机器人的各项控制方法。该实验可以应用于机器人学／机器人学导论、机器智能基础等课程。
机器人工作空间和奇异点问题需要较为复杂的计算和推导，理解起来有些抽象，但通过仿真系统进行演示非常直观。学生可以将自己规划的算法或关节空间下控制序列输入系统，验证自己的实验效果。
项目来源：竞争型机器人遥操作机理的研究( 60575048)，国家自然科学基金；双臂机器人协调集成技术及其复杂作业的研究，国家863项目。
3)多机器人视觉仿真系统（综合型）。
图3为多机器人视觉仿真系统，使用了MATLAB编程环境将机器人的各个关节参数实时地显示出来，学生可以在熟悉的MATLAB界面下，在系统中实现视觉伺服相关理论、核心算法。该仿真平台可以让学生综合锻炼视觉伺服参数标定、算法验证、误差分析等能力，能够应用于机器智能基础等课程。
机器视觉作为智能专业的主干课程，在本科教学中非常重要，然而学生通过操作摄像机进行视觉标定实验需要的硬件设备较多，对环境光线、空间等要求较高。为了让学生更快地理解各种算法和标定方法，可以让学生借助这套仿真系统进行锻炼，同时引入噪声等变量模仿环境干扰，进行误差分析、视觉伺服补偿、算法优化等作业。
项目来源：基于远程网开放的机器人实验平台( 2001AA422290)，十五863计划。
4)航天工程机械臂仿真实验（创新型）。
图4为航天工程机械臂仿真实验系统，学生可以在逼真的三维空间环境下，学习虚拟仿真技术、虚拟现实技术。在课程中，教师可以让学生尝试将多维力、声、触、视等反馈设备加入系统，锻炼数据分析、系统集成能力。该实验可以应用于机器视觉基础、智能专业实践等课程。
项目来源：基于网络遥观测机器人的野外生态观测技术研究( 61375087)，国家自然科学基金。
4 结语
南开大学智能科学与技术专业根据本学科的积累和建设特色，将“科研项目带动教学”作为一种全新思路进行尝试，取得了一定效果。通过挖掘和延伸设计实际科研项目中的仿真系统，目前已经初步建设完成了一些较好的实验项目。智能专业的机器人学课程对实验平台的应用最为深入，通过实验项目提高了学生对机器人动力学、运动学、轨迹规划等知识的学习效果。我们将在今后的教学过程中，继续丰富和优化实验项目，使实验平台越来越完善。
参考文献：
[1]方勇纯，刘景秦．南开大学“智能科学与技术”专业教学体系与实验环境建设[J]计算机教育，2009(11): 21-25．
[2]卢桂章，无处不在的智能技术[J]．计算机教育，2009(11): 68-72．
[3]方勇纯．智能科学与技术专业毕业生情况分析与专业建设[J]．计算机教育，2010(19): 51-54．
[4]许林．智能科学与技术专业本科实践课程的建设[J]计算机教育，2011(15): 120-123.
（湖北工程学院 计算机与信息科学学院，湖北 孝感 432100）
摘 要：借鉴CDIO工程教育理念，提出基于先修课程实践项目的编译原理教学方案。通过将编译程序各阶段分解成子任务，对应先修课程相关知识点，设计编译原理先修课程的实践项目。阐述如何引导学生进行自主研究性学习，以改善编译原理课程的教学效果。
关键词 ：编译原理；先修课程；实践项目；CDIO工程教育理念
基金项目：湖北省高等学校教学改革研究项目“基于CDIO工程教育理念的编译原理课程教学改革”（2012367）。
第一作者简介：李志敏，男，副教授，研究方向为计算机软件与理论，2218538304@qq.com。
l 编译原理课程简介
编译程序是重要的计算机系统软件，它的设计和实现综合应用了高级语言程序设计、计算机体系结构、形式语言与自动机理论、算法设计与分析、软件工程等知识。编译原理课程建立在高级语言或汇编语言的基础上，运用编译理论和技术来解决高级语言在机器上运行的实际问题[1]。
编译原理的先修课程主要是高级语言程序设计、汇编语言程序设计、离散数学、数据结构与算法、操作系统等。编译原理主要介绍编译器实现过程中的词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、目标代码生成、代码优化等各阶段的核心算法，涉及形式语言与自动机等抽象概念，需要学生熟练掌握高级语言、数据结构、操作系统、软件工程、汇编语言等课程的知识。精通高级语言及底层寄存器分配、内存管理等方面的内容。编译原理课程在理论、技术、方法上为学生提供了系统而有效的训练，有利于提高学生的计算机应用和系统开发能力。编译理论中的形式化理论与技术不仅应用于编译器设计，而且广泛应用于人工智能、自然语言处理、网络信息处理、多媒体技术及数据库等领域。该课程的学习对于今后很多领域，如计算机软件技术、计算机系统结构、人工智能系统的机器学习、并行处理技术等领域的理论研究具有深远的意义。
2 基于先修课程教学方案的提出
由于编译原理课程概念繁多、理论抽象、逻辑严密，广泛而且深入地应用其他先修课程的知识。现行教材以编译器各个阶段的设计和实现为主，理论和实践的起点都比较高，割裂了先修课程与编译原理的内在联系。学生普遍感觉不知从哪里找到学习的突破口，再加上从事编译器设计工作的学生数量极少，绝大多数学生学习动力不足。
为提高编译原理教学质量，借鉴CDIO工程教育模式的理念，提出基于先修课程实践项目的编译原理教学方案，如图1所示。
CDIO模式倡导学生开展基于问题的学习、基于项目的学习、基于案例的学习等多种自主研究性学习方法，加强学生实践创新能力训练[2-6]。
由于编译原理课程是一门理论性和实践性都很强的课程，通过实践项目驱动，可以引导学生带着问题，进行自主研究性学习，从而真正掌握编译技术及其在各个领域中的应用。
如图1所示，教师将编译程序各阶段分解成子任务，找出他们相关联的先修课程实践项目。在实验前，教师提供编译程序框架平台和先修课程实践项目，让学生借鉴和分阶段设计编译程序，在编译程序框架平台上，整合集成前端和后端程序，构造出完整的编译程序平台。
3 先修课程实践项目的设计
在教学中，以PL/0编译程序为教学模型。PL/0是Pascal语言的子集，具备一般高级语言的典型特点。PL/0编译程序包含了高级语言程序实现的基本组织、技术和步骤。为降低编译程序设计的难度，针对编译每个阶段，结合C语言程序设计和数据结构课程，可以设计若干相关先修课程实践项目[7]。
3.1 PL/0编译程序的词法分析
（1）识别保留字和标识符。设有一张保留字表。对每个字母开头的字符串（包含若干字母和数字），都要查找保留字表。若查找到则为保留字，将对应的类别放在sym中，否则标记为用户定义的标识符。标识符将ident放在sym中，标识符本身的值放在id中。
（2）拼数和拼复合词。当所取单词是数字时，将数的类别number放在sym中，数值本身的值存放在num中。对两个字符组成的复合词算符，识别后将类别送sym中。
（3）识别单字符单词。识别单一运算符和界限符。
（4）滤空格。空格是程序不可缺少的界限符，但在语法分析中无用，必须滤掉[8]。
依据以上词法分析的任务，教学过程中设计如下先修课程实验项目：
实验1：字符类型统计。编写程序，在终端用键盘输入字符串，用符号#表示输入结束。统计输入的字符串中空格符、制表符、换行符的个数，并显示统计结果。
实验2：判断程序中begin和end是否匹配，并统计匹配次数。程序存放在txt文件中或用键盘直接输入。
实验3（农夫过河问题）：本实验项目用于自动机状态转换和单词识别的实现。
实验4：设计PL/0源程序扫描器，去除空格和注释及其他无关字符后得到单词的集合。
实验5：用自动机识别无符号数；要求能够识别整数，带小数的无符号数以及带指数形式的无符号数。
实验6：设计识别
关键词 、标识符等类型单词的程序。
3.2 PL/0编译程序的语法分析和语义分析
PL/0语法分析同时也根据程序的语义生成相应的代码，并提供了出错处理的机制。本阶段一般采用自上而下的递归下降子程序法。
语法分析从读入第一个单词进行分析作为初始符号的非终结符“程序”，也就是从非终结符“程序”对应状态转换图的初始状态出发开始分析。假设当前单词是a，分析器处于状态p，若读入单词a后转换到状态q，则分析器进入状态q。再读取下一个单词继续分析。如果当前单词是非终结符A，分析器处于状态p，若读入A后转换到状态q，则分析器调用A对应的处理子程序，分析完后，分析器进入状态q。如果当前单词是终结符，则判断当前读入的单词是否与状态转换图的终结符匹配。若匹配，则执行相应的语义分析程序（即翻译程序）。并且继续读取下一个单词进行分析。如果遇到分支点时，将对分支点上的多个符号逐个分析，若都不匹配时出错[9]。
依据以上语法和语义分析的任务，教学过程中设计如下实验项目，主要体现栈结构和递归的应用。
实验7（数字翻译器）：输入一个正整数N，输出它的英文表达。例如：输入1，输出one。输入12，输出twelve。输入135，输出one hundred thirty five。
实验8（魔王语言翻译）：有一个魔王总是使用自己的一种非常精练而又抽象的语言讲话，没有人能听得懂，但他的语言是可以逐步解释成人能听懂的语言，因为他的语言是按照两种形式的规则由人的语言逐步抽象上去的：
（1）α β1β2……βm
（2）（θδ1δ2……δn)θδnθδn-1……θδ1θ
在这两种形式中，从左到右均表示解释。试写一个魔王语言的解释系统，把他的话解释成人能听得懂的话。用下述两条具体规则和上述规则形式（2）实现。设大写字母表示魔王语言的词汇；小写字母表示人的语言词汇；希腊字母表示可以用大写字母或小写字母代换的变量。魔王语言可含人的词汇。
（1）B tAdA
（2）A sae
该实验项目通过一组语法规则，将含有非终结符的单词序列变为句子。
实验9（表达式求值）：从键盘输入中缀表达式，含+，-，*，/以及圆括号“（”和“）”。先将其转换为后缀表达式，然后再利用后缀表达式求值。
3.3 PL/0编译程序的错误处理
发现语法错误时，对于容易校正的错误，例如缺失逗号或分号的错误，则指出出错位置，并补上逗号或分号。对于难以校正的错误，跳过一些单词符号，直到读入一个能使编译程序恢复正常语法分析工作的单词为止。
发现语义错误时，只给出错误信息和出错位置，编译工作继续进行。
对运行错误，例如溢出越界等，只能在运行时给出错误信息，PL/0编译程序无法给出源程序的错误位置。
依据以上PL/0编译程序错误处理任务，教学过程中设计如下先修课程实验项目：
实验10（表达式求值）：从文本文件input.txt中读取若干中缀表达式，中缀表达式之间用“；”隔开。转换为后缀表达式存放在临时temp.txt中，然后从temp.txt读取后缀表达式，完成计算，将计算结果存在input.txt中。要求能进行错误处理。
3.4 PL/0编译程序中符号表的设计与实现
PL/0编译程序中符号表采用单表组织，所有嵌套的作用域共用一个全局符号表。为处理方便，符号表设计为栈结构。对符号表的维护主要有3种操作：登录、查询、删除。
依据以上PL/0编译程序符号表的设计与实现思路，教学过程中设计如下先修课程实验项目，熟悉查找算法和栈的基本操作和应用：
实验11（二叉树的基本操作）：将词法分析得到的记录以二叉树的结构存储并给出查找、删除算法。
实验12（Hash表的基本操作）：将词法分析得到的记录进行散列存储。
实验13（停车场管理）：设停车场是一个可停放n辆汽车的狭长通道，且只有一个大门可供汽车进出。汽车在停车场内按车辆到达时间的先后顺序，依次由北向南排列（大门在最南端，最先到达的第一辆车停放在车场的最北端），若车场内已停满n辆汽车，则后来的汽车只能在门外的便道上等待，一旦有车开走，则排在便道上的第一辆车即可开入；当停车场内某辆车要离开时，在它之后进入的车辆必须先退出车场为它让路，待该辆车开出大门外，其他车辆再按原次序进入车场，每辆停放在车场的车在离开停车场时必须按它停留的时间长短交纳费用。试为停车场编制按上述要求进行管理的模拟程序。
3.5 PL/0程序运行时存储组织与管理
在编译阶段进行的存储空间分配工作称为静态存储分配。在运行阶段进行的存储空间分配工作称为动态存储分配。PL/0采用栈式存储分配方法。依据以上存储组织与管理的任务，教学过程中设计如下实验项目，主要体现栈结构的应用：
实验14（N阶Hanoi塔问题）：要求学生以N=3为例，显示执行过程中递归工作栈状态的变化情况。执行过程包括从主函数进入递归函数到退出递归函数返回主函数。
3.6 PL/0编译程序完整设计
完整的编译程序设计较为复杂，为了让学生熟悉编译程序各个阶段，先要求学生改编实验10（表达式求值），作为编译器设计的预备实验。
实验15（简单的表达式翻译器）：给出C语言编写的翻译器，它将用分号隔开的若干个中缀表达式序列翻译成后缀表达式序列。表达式由数字、标识符、操作符（+，-，*，/，div，mod）构成。要求翻译器包括词法分析、语法和语义分析、符号表、出错处理等编译程序模块[10]。
4 结 语
通过对2012—2014年计算机科学与技术专业3届学生观察分析，绝大多数学生对该课程的重要性有比较清楚的认识，对课程的重视程度普遍提高，能保持浓厚的学习兴趣。80%学生能完成词法分析程序、语法分析程序、中间代码生成等基础实验模块。半数学生可以独立完成编译器设计工作流程。其余学生在教师的指导下，也能顺利完成。
实践表明，通过先修课程的实验项目，将难懂的编译原理与学生已有的基础知识与技能相结合，起到降低编译程序设计门槛的效果。同时进一步巩固先修课程的理论和方法，使学生找到学习编译原理的切入点和兴趣点，提高了实际动手能力，增强了编译原理课程教学实效。
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作者：于贵 单位：四川文理学院
现代远程网络教育在基于Internet的教育网络环境下,既可以有效地发挥各种教育资源的优势,为各类教育的教育质量提高提供有力支持,又可以最大限度地发挥学习者的主动性、积极性,为不同的学习对象提供方便的、快捷的、广泛的教育服务。实际应用中,现代远程网络教育除了可实施传统的讲授模式、讨论模式以及个别辅导模式外,还可以充分利用Internet的网络教育环境优势,实现基于Internet的授课、讨论以及异步交流或在线交谈的个别辅导模式,此外,还可实施最具网络特色的探索式教学模式和协作教学模式等。随着通信技术的发展,基于移动通讯网络的学习也正成为人们关注的一种新型远程教学模式。
一、现代化远程教育常用教学模式及应用
1.讲授模式及应用同步讲授与传统教学模式一样,教与学的过程同步进行,其差别除了教师、学生不会在同一地点上课之外,学生还可在同一时间聆听多个教师讲授以及师生之间能进行一些简单的交互活动。一般情况下,进行现代远程网络教育同步讲授时,教师在某一专门配置的网络教室中讲课,通过摄像机网络传输系统将教师讲课的情景传送到远程网络教室,远程网络教室配有视、音频接收器,并通过网络将接收到的视音频信号发送到网络教室的每一台计算机中。这种教学必须采用实时交互式远程教学系统,该系统将网络、多媒体及虚拟现实技术结合起来,达到双方或多方实时交互,即要求能够实现实时传送音频和视频。当然,这种模式不仅要求较高的网络传速率,而且需要一些硬件设备(如摄像机、话筒等),这类系统一般适合用于专用高速网络或者是局域网,在Internet上实现代价较为昂贵。异步讲授模式可实现教师的教和学生的学可以在不同时间内进行。现代远程网络教育的异步式讲授实现简单,只要利用Internet的WWW服务及电子邮件服务就可以满足基本要求。这种模式是由教师将教学要求、教学内容以及教学测评等教学材料,编制成HTML文件,存放在Web服务器上,学生通过浏览这些页面来达到学习的目的。当遇到疑难问题时,学生以电子邮件或BBS等方式询问教师,教师再通过电子邮件或BBS对学生的疑难问题给予解答。在此过程中,学生还可阅读一些教师提供的参考资料,就像我们在学校图书馆中查阅资料一样,最终实现完整的教学活动。
2.探索式教学模式及应用探索式教学模式在Internet教学中的应用范围很广,从简单的电子邮件或邮件列表学习方式,到大型、复杂的学习系统中都可以采用探索式教学模式。实施探索式教学模式需要由某个教育机构(如中学、大学或研究机构)设立一些适合由特定的学生对象来解决的问题,并通过Internet来向学生要求学生解答的问题。在解决问题的过程中,开展探索式教学的机构要提供大量与问题相关的信息资源供学生查阅,并且应有专家负责对学生学习过程中的疑难问题提供帮助,给予学生以适当的启发或提示(如“请查阅某某节点上的某某文章”等)而不是直接告诉他答案。探索式教学模式彻底改变了传统教学中学生被动接受知识的状态,学生处于积极主动学习求知的地位,有效地激发了学生的学习兴趣和创造性。实现探索式教学模式并不需要复杂的技术和昂贵的设备,利用Internet的简单服务(如电子邮件)就可实现。例如,美国德州开展的一项称之为“数学魔术”的基于Internet的数学探索项目,其内容涵盖美国所有的初等数学教育。“数学魔术”中提出的问题都是由一些优秀的数学教师设计而且切合美国数学基础教育需求的问题,只要会发送电子邮件就可以参加这个项目。该项目的实施不仅促进了学生使用计算机水平的提高,而且能够提高学生独立解决问题的能力和技巧,因而受到广泛的欢迎。探索式教学模式有四个基本要素,即问题、资料、提出和反馈。将四个要素组织并衔接好,就能在简单的背景技术下,达到良好的教学效果。实施探索式教学模式需要注意的是:为了防止学生产生过强的挫折感,应当有比较敏感的反馈系统及时帮助学生。
3.协作教学模式及应用基于计算机支持的协同工作建立起来的协同教学简称计算机支持的协同教学,包括两个方面:协同学习、协作教学。协同学习是指为多个学习者同时提供对同一问题多种不同观点和方法进行观察、比较和分析综合的环境,是学习者在这一环境中相互探讨共同提高;它能有效的提高学习者的学习积极性和创造力。协作教学是指多名教师共同编写教案、辅导教学、相互间取长补短,充分发挥教师团体的集体经验和智慧,能实现多个教师对一个学生教学的教学。协作教学模式与个别化教学模式相比,更有利于促进学生高级认知能力的发展,有利于学生健康情感形成,因而受到广大教育工作者的普遍关注。Internet为协作教学模式的完全实现提供了充分条件。基于Internet网络的学生协作学习与网络化协作学习模式相同,基本的协作策略同样是竞争、协同、伙伴与角色扮演,但现代远程网络教育利用Inter-net实现协作学习模式有更大的优势,主要体现在:1)竞争:通过Internet进行竞争性学习,学习从网上在线学生名单中可以选择更适合自己的竞争对手(也可以选择计算机作为对手),在学习过程中,学生还可以通过多种途径了解对手和自己的状态,及时地调整自己的学习策略,争取在竞争中获胜,首先达到教学目标的要求。2)协同:基于Internet网络的协同学习可以让多个学习者通过网络来解答系统所呈现的统一问题,他们之间的交流和协作通过公共的工作区来实现,一般都要进行紧密的合作或分工才能解决问题。3)伙伴:在Interne上学习,学生可以选择的学习伙伴更多,而且具有更便利的学习条件。学习者通常先选择自己学习的内容,再通过网络查找正在学习统一内容的学习者,选择其中之一经双方同意结为学习伙伴。当其中一方遇到问题时,双方便从不同角度交换对同一问题的看法,相互讨论、帮助和提醒,知道问题解决。当学习学习者觉得疲倦的时候,还可以在聊天区闲聊一会儿,使得学习过程充满乐趣而不再枯燥、孤单。4)角色扮演:让学生分别扮演指导者和学习者的前提是他们对学习问题存在“知识上的差距”,怎样衡量和认识这种知识上的差距并确定合适的角色扮演者是运用“角色扮演”教学策略的难点之一。在Internet上参加学习的人很多,便于找到合适的人扮演指导者和学习者,而且角色扮演者在接受角色后还可以确定Internet及时解决自己在知识差距方面的问题,这样就保证了角色扮演的前提。
二、现代远程网络教育应用发展趋势
网络技术的不断发展和提高,提供了丰富的网络工具和良好的人机交互环境,使得远程网络教学被更加广泛地、深入地得到运用。同时,随着网络教学与多媒体、人工智能的结合,为网络教学应用增添了新的活力,多媒体化、智能化、协同化已经成为现代远程网络教学的重要发展趋势。
1.多媒体化自1995年底美国SUN公司在Internet上推出“WWW浏览器Hotjava”,彻底改变了Internet浏览器只能查询检索Internet上信息的状况,为Internet的教学应用开辟了广阔的前景,从此基于Internet的多媒体教学应用便不断地发展起来。目前,大多数国家都在大力发展基于Internet的多媒体教学应用,这是网络教学应用中的一个十分明显的发展趋势,也是当前发展最快的一个趋势。
2.智能化基于网络的智能教学系统提供的网络学习环境受到建构主义学习理论的指导,学生的学习是在智能学习环境中,通过与智能教学模式的交互,与同伴的协作、会话来建构实现的;学生的学习是自主的、积极的,是意义建构的主体,是学习的主人。同时由于网络的存在能够为学习者提供大量丰富的网络学习资料,使得学生的学习在一定程度上成为一种基于资源的学习。基于资源的学习最大的优势是学习者的个性化、自主化能够得以充分地发挥。目前,许多国家都在关注基于网络的智能教学系统的研究与教学应用,这是网络教学应用中一个重要的发展趋势。基于WEB的智能教学系统的重要目标是要解决现代远程网络教学中的个别化教学问题,提高教学系统对学生的适应性和针对性,已成为智能教学系统研究的一个热点问题。
3.协同化随着互联网络应用的普及,给协作学习注入了新的技术潜力。网络对开展协作学习提供了强大的支撑:网络可以提供更丰富的信息资源;可以更有序高效的组织、管理协作学习小组;可以提供跨越时间、空间的交互模式;可以实时、甄别性强的监督、介入,通过网络,教师可以方便的发挥引导者的作用;可以保证评估工作的公正、透明。Internet网上关于研究性学习的专题网站如雨后春笋般的建立,功能强大的网络版的教学平台的出现,给协作学习的开展提供了更广阔的空间。目前我国大部分的高等院校都开通了连接Internet的校园网,经济比较发达的东部和中部地区在中小学基本已能达到Internet接入到每一间教室,许多任课教师已经开始在实践中开展基于网络的协作学习,摸索出了许多实践经验。网络教学的协同化发展趋势为网络教学的应用和教育改革的深入创造了有利的条件。
一、工作思路
在新学期的教研工作中，继续以深入推进基础教育课程改革为工作中心。组织学科教师进一步加强理论学习，加强对《普通高中课程方案（2017年版）》《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》《XX省义务教育信息技术课程纲要（2017年修订）》、《XX省普通高中信息技术课程标准教学要求》和《课型范式与实施策略——信息技术》的学习，更新教育教学观念，提升课程实施的能力和研究水平。深入了解并及时解决信息技术课程实施中的困难和问题，并对这些困难和问题进一步开展专项研究。在课程改革的实践中，不断提高教师的教学水平和中小学信息技术课程的建设与实施能力。加强学科中心组和教师协作组建设，引导广大教师不断学习和研究，进一步落实信息技术学科教学建议。开展学科教师教育教学系列活动，提升我区信息技术学科教师的教学基本功和能力，促进我区信息技术学科教学质量和中小学生信息技术素养的稳步提高。
二、主要工作
（一）加强学习思考，努力提升课程实施的理论水平。
1．加强对《普通高中课程方案（2017年版）》和《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》的学习和研究。组织高中学科教师学习和研究2017年版高中信息技术课程标准的新理论、新内容、新模块，同时继续学习《XX省普通高中信息技术课程标准教学要求》，钻研教材，增加参与式培训的机会，提高教师自主学习的能力；采取专家讲座、学术沙龙、参与式研讨、公开课观摩与评价、校际合作、案例设计等多元的研训活动方式，切实提高研训活动的针对性和有效性，从而努力提升新课程实施的水平。
2．努力引导全区信息技术学科教师加强对教育教学理论和课程理论的学习和研究，认真研究信息技术学科的课程功能、课程结构、课程内容、课程实施、课程评价和课程管理，深化课程理解能力，提高课程规划、开发与执行的能力，深入了解并及时解决教学中的困难和问题，总结、推广优秀教学经验，探索教学规律，在课程改革的实践中，引导教师不断提高教学水平和课程建设与实施能力。充分利用学科中心组，开展针对课改重难点问题的专项调研，力求突破课改的薄弱环节，为教育行政决策提供参考。
3．组织全区义务教育阶段的信息技术教师深入研读《XX省义务教育信息技术课程纲要（2017年修订）》和新教材，把握好义务教育阶段的信息技术课程新的目标和内容，更新教学观念，提升对课程的理解力和课程的实施能力。在尊重教育实践的基础上，引导我区信息技术学科教师进一步理解课程纲要和新教材。针对新版教材在实施过程中出现的重点和难点问题开展专项研究：如各年段信息技术学科教学的重点和难点、如何有效开展新增教学内容（如程序设计、人工智能、机器人、物联网等）的教学活动、不同年段信息技术学科适用教学方法的差异、信息技术课型的研究、义务教育阶段中信息技术课程相关资源的开发和利用、如何在学科教学中体现出以培养学生的信息技术素养为宗旨的课程目标，等等。
4．切实加强常态课研究，引导教师在日常教学中开展改善课堂教学的措施与策略的有效性研究，不断提升学科教师自身的科研能力和教学水平。
（二）立足课堂实践，切实提高信息技术学科教学质量。
1．落实学科教学建议，要求信息技术教师以学科教学建议为依据进行备课和上课，经常交流教育教学经验；采用多种方式引导教师对教学行为进行认真的分析和反思，调整和改进教学策略，不断提高教学水平；老教师要做好传、帮、带工作，促进青年教师健康成长。组织参与XX市信息技术学科教师基本功竞赛和优质课评比活动，为教师发展夯实坚实的基础。
2．开展形式多样的专题研究。引导教师在认真落实“XX市中小学学科教学建议”的基础上，开展多种形式的课堂教学研讨和观摩活动，在良好的研究氛围中逐步提升教师观课、议课的能力和水平。
3．在学科教学中，倡导师生互动、思维充分、学生信息素养得到发展的高效益课堂教学模式。加强对提高课堂教学效益和动态生成资源及其关系的研究，引导教师夯实知识基础，促进教学智慧的生成。
4．组织各年段课堂教学同题异构研讨活动，引导教师探索学科教学中的研究性学习方式，分享教学实践智慧，共同探讨提高课堂教学效益的途径和方法。引导教师认真进行教材分析、开展教学创意、教学设计和论文撰写等活动，切实提高对学科的理解与分析能力。
5．进一步建立和完善义务教育阶段学生信息技术基本技能评价指标体系。各初中学校应落实针对新教材的学生学业评价方法，提高信息技术学科的教学质量，促进初中信息技术学科教师的专业成长。同时全面提高初中学生的信息技术素养，以适应高中信息技术课程学习的需要。
（三）抓好组织建设，加快促进学科教师的专业成长。
1、进一步加强中小学信息技术学科中心组建设，完善新课程研究小组的活动内容和形式。以课堂教学研究为核心，以问题研究、项目研究为抓手，提升中心组教师和学科教研组的研究水平和课堂教学水平，并带动其他学科教师的专业发展。
2、继续完善信息技术教师协作组建设，积极鼓励和引导各协作组开展形式多样，内容丰富的交流研讨活动，帮助各协作组建立对话、交流和指导机制，营造一种互助成长和主动发展的良好氛围，真正为青年教师的快速成长和优秀教师的专业成长提供机会和平台，有效促进我区信息技术学科教师能力素质的整体提升。
3．不定期举办专题学术沙龙，营造良好学术氛围，为各种不同类型的教师交流教育教学改革的经验、探讨自身素质提高的途径和方式提供条件和机会。
4．根据信息技术变化发展快的特点，要求各校信息技术教研组要结合本校学科教师的情况继续组织业务进修活动，全面提高业务素质。
（四）搞好竞赛活动，全面提升中小学生的信息素养。
1．引导各中小学积极开展学生电脑制作活动和信息技术应用能力竞赛的培训和辅导工作，并通过组织培训、讲座、交流、研讨等形式的活动，进一步提升学科教师组织与开展社团活动的能力与水平，切实提高辅导质量，提升和培养学生信息技术应用能力和素养。
三、日程安排
九月份：
1、召开信息技术学科中心组成员会议；
2、针对修订后的教材，明确各学段学科教学建议和进度安排；
3、组织参加XX市小学信息技术教师教学基本功比赛；
4、组织全区高中信息技术学科教学研讨活动；
5、组织信息技术学科优秀教学论文评选活动。
十月份：
1、组织全区小学信息技术学科教学研讨活动；
2、以线上、线下方式组织《XX省义务教育信息技术课程纲要（2017年修订）》和新教材学习培训；
3、组织高中信息技术教师新课程技能Python程序设计语言培训；
4、组织参加XX市初中信息技术学科“同题异构”教学研讨活动
5、各信息技术教师协作组活动。
十一月份：
1、全区初中信息技术学科教学研讨活动；
2、组织《普通高中信息技术课程标准（2017年版）》学习培训；
3、组织参加XX市高中信息技术学科“同题异构”联校教研活动；
4、各信息技术教师协作组活动；
十二月份：
1、组织参加XX市小学机器人及人工智能教学现场观摩研讨会；
2、组织全区小学信息技术学科教学研讨活动；
3、各信息技术教师协作组活动；
一月份：
1、组织进行电脑制作活动辅导培训与交流活动；
【关键词】 虚拟现实技术 计算机 教学
虚拟现实技术作为一项高新尖端技术，已在人们日常生活及学习中被越来越广泛的应用，其应用于高校计算机教学也已经成为一种发展方向。作为一项改革创新型的教学手段，虚拟现实技术在高校计算机教学中的应用，使传统的理论教学与实践教学模式发生改变，为高校计算机教学改革提供了新的发展方向。虚拟现实技术的应用改变了计算机教育中教与学的关系，提高了教育手段，丰富了教学过程、改善了教学环境，使得理论教学与实践教学相统一，实现了高校计算机教育教学的一体化。同时改进学生学习方法、提升学生自学能力，提高学生学习创造性。
1 高校计算机教学面临的问题
当前，高校计算机课程的设置和教学已经相对滞后，新一轮的教学改革势在必行。高校计算机教学方式主要采用两种方式：一种是理论教学；另一种是实践教学。这两种方式既有区别又有联系。区别是，理论教学是在课堂上传授书本中的知识，实践教学是进行具体计算机操作，重在提高学生学习能力。联系是，理论教学辅助于实践教学，实践教学来源于理论教学。但是在传统的理论教学与实践教学中，理论与实践都是相对孤立的，缺乏统一性。一方面理论教学多采用传统多媒体形式，即幻灯片或flash的形式进行授课，虽然在多媒体中加入了相关素材元件，但是缺乏与学生互动，不能充分地调动学生学习的积极性，就无法提升学生上课热情，学生思想就会受到束缚，从而无法提高教学质量。另一方面计算机和其他工具一样，重在操作、掌握，计算机教学授课也是如此。在传统教学中，学生无法从教课中获得相应步骤，不能身临其境的感受到具体操作流程。因此，教师展示多媒体课件中的知识，很难被学生有效地吸纳，也就失去了使用多媒体技术的原有价值。使理论教学与实践操作发生脱节。在具体计算机操作中，学生的动手能力就得不到提高，在计算机实训中，计算机实物成本也需在逐年增加，并且在操作过程中，多次使用会产生实物的耗损，从而增加了教学资源的投入、提高了教育成本。
2 虚拟现实技术简介
虚拟现实，英文名为Virtual Reality，简称VR，有时也称三维虚拟现实、虚拟现实仿真。它包含多种技术，其中有计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能、多传感器技术、并行处理技术、计算机网络技术等。当前，很多领域如医疗、军事科技、教育、农业、工业技术都已采用其相关技术。它利用计算机软硬件集成技术，给使用者营造一个虚拟真实的环境，在这个环境中，使用者利用其输出设备，可以在虚拟真实的三维空间，体会到沉浸的感觉，有真实感，可以进行互动，听到逼真的声效，甚至嗅到气味。总之，在视觉、听觉、触觉方面用户会有身临其境的感受。
3 虚拟现实技术在高校计算机教学中的应用
3.1 虚拟现实技术在计算机理论教学中的应用
以往计算机教学，传统多媒体占大部分，传统多媒体一般是由文字、图片、声音或视频资料相融合的幻灯片，抑或是直接观看教学录像，学生只能被动接受。教学时间和空间使得在课堂教学时无法使学生进行具体的实训操作，从而使教学与实训发生脱节，尤其是在计算机硬件教育过程中，这个矛盾尤为突出。学生也无法展开全面的使用或根本不能进行及时操作。如果在高校计算机教学中使用虚拟现实技术，可以使教学与实训很好的结合起来，在教学形式方面，使单一的幻灯片教学变成学生身临其境的教学，学生对计算机实物的认识也由感性变成了理性，这种生动、浸入式计算机授课，极大的提高了学生学习的兴趣，在教学中，学生参与度的提高有利于提高教学效率，为计算机实训打下了坚实的基础。
3.2 虚拟现实技术在计算机实训教学中的应用
高校计算机教育重在实训教学。实训教学主要是以培养学生动手能力、技能提升为主。在实训教学中，受实训条件、实训环境的限制，往往学生无法反复实训，多次实训，从而无法提高实际动手操作能力。如果使用虚拟现实技术建立计算机虚拟实验室，在虚拟实验室不消耗任何材料，无需考虑计算机实物成本的增加，无需考虑实训会产生实物的损耗，也不会增加实践教学成本，还可以使学生身临其境般的操作虚拟计算机硬件设备。在实际操作中，可以人为的设置多种硬件故障，学生可以在不受外界条件限制的情况下，可以反复实训，多次实训，直到结果满意为止。利用虚拟现实技术建立计算机虚拟实验室不但可以节约教学成本，还能提高学生的积极性、激发学生的创造力。有效地解决实训条件与实训要求、实训效果之间的矛盾。
3.3 虚拟现实技术实现了计算机的一体化教学
传统理论教学和实践教学都是相互孤立的，缺乏统一性。虚拟现实技术的应用使高校计算机教学模式发生改变，使理论教学与实践教学有效的结合在一起，组成有机整体。施教过程中，利用虚拟现实技术可以贯穿于学生培养的全过程，即将理论和实践教学的内容合二为一、环环相扣，有效避免二者的分离和脱节；打破了传统理论与实践教学由于人为划分而造成的时间和空间的差别。使用虚拟现实技术的先进手段教学，引导学生进行研究性学习和创新性实验，培养学生发现、分析和解决问题的兴趣和能力，提高了整体的教育教学质量，使教学完整、有效、可持续发展。虚拟现实技术为高校计算机教育提供了生动、逼真的教学环境，实现了教、学兼备，互动交流，学生在学习计算机技术过程中可以和直接计算机进行三维式交互，让学生积极的参与到学习当中，增加学生学习的热情度，提高学生学习的创造力，培养职业素养好，技能水平高的人才。同时也节约了教育教学成本。提高了教学质量，增加了教学效果。
参考文献：
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（首都师范大学信息工程学院，北京100048）
摘要：智能教学系统是以信息集成技术为核心的开放复杂智能系统，知识构建及Agents行为管理是其核心支撑技术。针对智能教学系统的复杂应用问题，文章阐述非良构领域下智能教学系统面临的挑战，分析非良构领域知识构建及Agents行为管理的研究思路，进而探究数据挖掘技术在非良构领域智能教学系统中的应用。
关键词 ：智能教学系统；知识构建；数据挖掘；非良构领域；教学改革
基金项目：市级人才培养模式创新试验项目“通识教育改革‘智能科学’”( 026145302000/034)；校级精品课程群建设项目“智能信息处理精品课程群建设”( 026135609700/012)；校级青年教学改革项目“结合模式识别课程建设，探索智能人才培养改革模式”( 032145330300/219)。
第一作者简介：刘丽珍，女，教授，研究方向为数据挖掘、知识工程、智能教学系统、文本情感分析、自然语言处理等，znkxjs@126．com。
0 引言
智能教学系统(intelligent tutoring system，ITS)是基于计算机科学、教育学、管理科学等多学科交叉技术的适应性教学系统，是教育技术领域的重要研究方向之一。伴随着人工智能、教育信息技术、管理科学以及网络技术的不断发展，综合多学科交叉技术在教育中的应用已经成为全球范围内的重要研究领域，为ITS的研究与应用提供了新的发展空间。
目前，智能教学系统的研究大都是面向良构领域( well-defined domains)的应用。事实上，客观世界是复杂的，学习任务产生于这个复杂的环境，因此需要解决的往往是非良构领域( ill-defined domains)的问题，如军事、法律、航天、金融、医学诊断、科学研究等领域。面向非良构领域的ITS有广泛的应用空间，探索其关键技术是国家战略发展、国民经济发展及科学技术发展的迫切技术需求，有着重要的现实意义。
1 面向复杂学习环境的创新思维和自主学习能力
“百年大计，教育为本”。我国现代化建设发展必须紧紧依靠科技进步和人民综合素质的提升。教育是社会发展的基石，把教育摆在突出位置有深远的意义。当今世界，科技水平是提高综合国力和国际竞争力的决定性因素。发展文化、科技、教育、军事等事业需要培养大批具有创造性思维的高素质人才。面向非良构领域的ITS旨在改善和提高人类在复杂学习环境中解决问题的创新思维和自主学习能力，提高学习者全面掌握和灵活应用各种知识解决实际问题的能力。由于非良构领域缺乏形式化的、清晰的领域任务模型，领域知识的构建及问题求解等关键技术的研究还处于初级阶段。
自20世纪70年代以来，美国、英国、加拿大、日本等国家都十分重视ITS的研究，并投入了大量的人力和财力进行数学、物理、工程、化学、军事训练等领域的ITS开发与应用研究。20世纪90年代以来，ITS被公认为学术、工业、军事、金融、体育等领域中有效的教学工具。目前，对复杂非良构领域问题的ITS研究与开发一般都可简化为良构问题处理，因此学习者学到的是对良构问题的解决方法。这种局限性会导致所学理论难以应用在实践中，难以满足国民经济发展需求。因此，研究非良构领域ITS中的关键技术已经成为当务之急。
2 非良构领域挑战智能教学系统的研究及应用
当今信息时代，人类学习方式和环境发生了很大变化。如何利用高新技术提高学习效率，在很大程度上取决于对客观世界和学习机制的正确认识。在良构领域中，待解决的问题有明确的领域模型，因此学生对于学习任务所提出的问题可以明确地分辨出答案的对与错。学生通常可采用模式跟踪授导系统(model-tracing tutoring system)：①将领域知识转换为一系列学习问题，并提供清晰的问题解决策略；②Agents根据学习者的情况给出在线评价和反馈，并依据明确的答案评估学习效果；③通过问题解决步骤与系统现有领域模型的比较为学习者提供帮助，指导学习者集中在正确的学习路径上。对于非良构领域，由于缺乏形式化的任务模型，知识构建的问题不能有效解决，在正确与错误的答案之间缺乏明晰的界限，只能通过传统的比较法确定哪些是比较合理的答案。无法辨析用户的学习计划是否会进入无法挽回的“陷阱”路径，当然也就无法给出合理的学习评价和正确的反馈建议。当前，国际上在这方面的研究还没有突破性进展，这就给ITS的研究提出了一系列的挑战，主要包括在缺乏清晰的问题、策略和答案的情况下如何形成问题空间( problem space)；非良构领域的知识构建与维护；当问题解决模型不确定时，Agents如何为学习者提供指导与反馈；非良构领域ITS中的学习评价；搜索与推理策略；协作学习等。
大量的研究和实验表明：非良构状况的普遍存在严重制约了各类智能教学系统ITS的推广和使用，这一领域也成为ITS研究需要开拓的新领地。当前，在相关学科交叉技术取得丰硕成果的良好形势下，国内外的专家学者已经开始关注并致力于面向非良构领域的ITS研究。适时启动非良构领域ITS中关键技术的研究，将有力地推动ITS进入新的快速发展期，有利于我国在该领域的学术研究中保持国际领先地位。
国外对ITS的研究十分踊跃，相关研究主要集中在大学、军方和研究院，最为活跃的是美国一些知名的大学如Stanford．MIT，Memphis，Carnegie-Mellon等。国内ITS领域的研究起步比较晚，但已经取得了令人瞩目的成绩。
ITS的研究始于20世纪70年代，不同时期的研究及应用侧重点不同，具体情况如图l所示。初期的关注点在具体问题的研究上，如如何进行知识表示和学生模型构建等。到了80年代，关注点是对学习者、教学过程的深入研究，重点集中在学习者的心智特征、自然语言处理、著作工具系统等方面。进入90年代以来，ITS研究更加关注学习者的自主学习，强调系统指导用户提升在虚拟学习情景中灵活解决问题的能力，更加关注学习环境构建及学习计划设计。
近年来，ITS在系统结构设计、模块功能、著作工具等方面的相关理论日趋成熟，相关研究成果主要集中在良构领域，而非良构领域关键技术研究亟待进一步地深入研究和探索。2004年，Loftin等人向美国军方提交的一份研究报告中提出专门针对ITS研究的推荐意见，内容包括ITS研究近年来需要开拓的新领域：增加ITAs( intelligent tutoring agents)及虚拟人的研究；ITS本体( ITS ontology)创建；协作训练的研究与原型开发；面向非良构领域的ITS研究；元认知技能；适应性学习支持系统。
相关研究资料表明，目前国际上ITS已经由基础理论框架及简单功能模块的研究逐步转向复杂领域应用的关键技术研究。例如，自ITS/2006国际会议开始，每届会议都设专题探讨非良构领域ITS研究，并充分肯定和强调其关键技术研究的重要性及发展前景。
3 非良构领域知识构建
认知灵活性理论是由斯皮罗( Spiro，1992)等人提出并倡导的，主要针对复杂或非良构领域中学习的本质问题提出。在建构主义的各种流派中，其横跨了建构和认知两者的边缘特点，为ITS研究提供了最合适的理论模型并得到了国际学术界的认可。
在认知灵活性理论中，领域知识被划分为良构领域知识和非良构领域知识。良构领域知识是指有关某一主题的事实、概念、规则和原理，是以一定的层次结构组织在一起的，只要描述清楚它们之间的相互联系，学习者就很容易掌握，目前国内外大部分ITS成果都是针对良构领域的。非良构领域的知识则是将良构领域的知识应用于具体问题情景时产生的知识，即有关概念应用的知识。非良构领域的知识具有两大特性：①概念的复杂性，知识应用的每一个实例都同时涉及许多概念，这些概念都有其自身复杂性，概念之间存在相互作用与影响；②实例的不规则性，每个实例所涉及概念的数量和种类不同，在实例中的地位、作用以及相互作用的方式也不同。
认知灵活性理论将教学分为初级教学和高级教学两类。初级教学涉及的内容主要是良构领域的知识，只要求学习者掌握一些重要的概念和事实，并在测验中将这些知识按原样再生出来。高级教学要求学习者把握概念的复杂性，并将其广泛而灵活地运用到各个存在差异的不同实例的具体情景中，因而大量涉及非良构领域问题。
传统的ITS大都将非良构问题简化为良构问题处理，因此学习者的学习任务都是在良构环境下进行的，这就导致在应用中理论与实践脱节的问题。事实上，客观世界是一个非常复杂的系统，学习任务也产生于复杂环境中，需要解决的问题大都是非良构领域问题。因为非良构领域的教学任务没有明确的表述，所以在非良构领域中获取这些过程性任务知识是比较困难的，这些非良构问题的复杂性和模糊性导致了Agents多重而有争议的行为和相应的反馈策略。
一直以来，知识构建都被认为是ITS研究的瓶颈，尤其是在非良构领域中，要想清晰地定义领域知识是比较困难的，但非良构领域知识获取的有效性直接影响Agents行为及教学效果。在ITS中，一个指定学习任务的行动选择模型需要由领域专家严格设计和选择约束条件并提供领域知识，才能确定哪些是正确行为，成本相当高。中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室的大规模知识处理组提出面向概念的数学知识获取方法，并初步探讨其在数学ITS中的应用，其领域性相对比较强；同时，在医学本体设计方法及知识获取方面也进行了研究和探讨。
目前在ITS中，通常为Agents提供领域知识的方法有专家系统( expert systems)、认知任务分析( cognitive task analysis)和基于约束的建模( constraint-based modeling approaches)等，但这些方法应用于非良构领域时，存在许多问题，具体分析如下：在已有系统中，Agents是通过专家系统的方法获取领域知识，具体为通过一个专门设计的路径计划自动发现学习者的错误操作，用于生成在训练中正确与否的知识，以提供反馈和暗示。这个路径计划可以看做是一个领域专家，而且能够通过计算为学习者提供解决问题的指导方案。应用于非良构领域ITS中的Agents行为管理，必须在程序任务中至少提供两个主要的功能：①为用户提供专家级的指导；②根据不同的认知水平为学习者提供相应的指导。这两个要求是单一的专家系统无法胜任的。
要想获得更加有效的指导，构建一个基于认知任务分析方法的问题空间是必要的，该空间可以获取各种认知水平的用户知识并建模和集成在ITS中。这个方法曾经广泛用于认知型教学( cognitive tutors)设计中。事实上，认知型教学的构建通常依赖于固定的假设，这个假设可以预先确定一个任务模型或问题空间，用于在ITS中描述正确或错误的解决问题路径。另外，认知型教学的著作工具CTAT( cognitive tutor authoring tool)提供了一系列设计Agents任务行为的工具并给出正确与错误的路径系统，这种行为路径系统如同问题空间一样可以跟踪学习者。然而，该方法缺乏学习能力，只能简单地将每个用户解决问题的方法存储并集成为一种结构应用到Agents中。由于系统不能从解决方案中抽取有用的知识来丰富和管理问题空间，因此有明显的局限性。这个在良构领域ITS中运用良好的方法在非良构领域中只能提供受限的局部问题空间，这种静态问题空间难以适应学习者在非良构领域中解决问题的需求。针对给定的学习目标，在非良构领域构建完善的问题空间是一项有挑战性的工作，处理不当可能引起解决方案的组合爆炸。
基于约束的建模方法对于领域专家描述适当和满意的条件是非常困难的，尤其在比较复杂的非良构领域中，该方法针对一个问题有可能会给出过多的条件及可能的解决方案。
4 智能教学系统中Agents行为机制
在ITS中，用户主要通过恰当选择和特别设计问题的解决形式完成学习任务，系统需要有丰富的学习经验并能为学生提供良好的教学服务。基于非良构领域知识本身的特点，ITS通常以“任务驱动”和“问题解决”作为教学和研究活动主线。在这种教学方式下，用户通过个性化的知识经验与学习系统进行交互来完成学习活动，一方面参与自我组织、制订和执行学习计划；另一方面通过Agents获取学习环境的教学指导和系统反馈，进一步选择后继行动步骤，如图2所示。
ITS环境下的Agents通常负责指导用户的学习进程，帮助用户分析解决问题和作出后继学习行为决策，因此Agents必须依赖相关过程性领域知识，才能给出反馈解决方案。在良构领域中，Agents通常基于给定认知结构的情况，根据领域知识事先设计学习计划图解来指导用户的后继学习行为，这是通常意义下的Agents行为机制。非良构领域ITS中的Agents行为机制比较复杂，由于存在概念的复杂性和实例的多样性，应用系统事先设计的解题途径显然是行不通的，需要通过一定的方法抽取非良构领域知识，针对当前具体情景进行个性化重组( assemble)并给出具体反馈策略，辅助和指导用户完成学习任务。
笔者拟采用数据挖掘综合算法，通过不断获取过程性任务知识，进而构建、扩展和管理知识空间，从而使Agents产生不同的行为并在不断地学习中改进系统性能。在国内，首都师范大学设计的虚拟社区智能网络教学平台可以对学习者的状态进行一定的分析推理。北京师范大学开发的Web CLTM( Web Based Cooperative Learning)平台是一个支持协作学习的网络教学支撑平台，设计了3个主要Agent：行为捕获Agent、行为处理Agent和信息反馈Agent，可以在一定程度上实现协作学习指导等功能。在目前已有的系统中，Agents还只能理解学生一些简单行为，与真实交流还存在一定差距，ITS中的Agents行为管理还需要进一步深入探讨。
5 数据挖掘技术在智能教学系统中的应用
国内外研究人员一直试图寻找在ITS环境下能够有效支持学习与训练的技术。多年的研究实践表明，数据挖掘( data mining，DM)技术在教育中最重要的应用领域之一就是ITS。数据挖掘理论形成于20世纪90年代初期，旨在从大型数据集中发现并提取人们感兴趣、未知的、潜在的和有用的知识。由于该技术能够自动分析和发现数据间内在的联系，并从中挖掘潜在的、能够预测和指导教学过程的重要信息，从而建立新的任务模式，帮助用户修正学习计划和完成学习任务。因此，从20世纪90年代起，陆续有研究人员将数据挖掘技术应用于ITS中。Ochi在1998年提出使用数据挖掘技术获取和学习相关知识；Ha．Bay在2000年提出将数据挖掘技术用于挖掘学生的学习路径；Mc Calla在2000年提出将数据挖掘技术用于增量分析学习者行为；Tiffany在2002年提出将数据挖掘技术应用于发现相似学习特征等。此外，基于数据挖掘的技术，Lo等人( 2002)曾尝试通过分析学习者的浏览行为，进而确定学习者的学习风格；Lee等人(2002)借助对网络学习者学习需求、学习行为记录、个性特征等方面的研究，探讨学习者的学习绩效评价方式；Ha等人(2005)详细勾勒将Web挖掘应用于网络远程教育的可能性，并展示在网络远程教育中应用Web挖掘的前景；维也纳大学的Hummel( 2006)通过在线学习平台分析数据库访问记录和Web服务器日志文件、管理学习者的学习行为等。
值得关注的是，2008年第一届教育数据挖掘国际会议( lst International Conference on Educational Data Mining (EDM08))在加拿大的蒙特利尔举行；2009年第二届教学数据挖掘国际会议( 2st International Conference on Educational Data Mining (EDM09))在西班牙科尔多瓦举行。数据挖掘技术在教育领域中的应用研究近年来还一直都活跃在AAAI，AIED，EC-TEL，ICALT，ITS，UM等重要国际会议中，在世界范围内进一步奠定和明确了数据挖掘技术在教育领域的重要地位、研究潜力和应用前景。
国外数据挖掘技术在ITS中的应用中，提出利用统计分析方法，通过学习者对解决问题方法的论证形成图解，并依此聚类学习者及对应的解题计划，形成领域知识库指导其他用户完成学习任务。由于非良构领域的复杂性，从单一视角提出的每一个单独的观点都可能是不充分的。只有超越单一概念维度的多维知识表征，才能完成非良构领域知识的构建。因此，仅采用聚类挖掘算法难以深入挖掘学习者学习行为的潜在模式。
6 结语
尽管在过去的几十年中，ITS领域已有相当丰硕的研究成果，提出了分类学习者特性、推理机制、认知评价、个性化导航等基础理论和方法，但这些理论应用在非良构领域还存在一些缺陷与不足，主要表现在：①基于良构领域的知识对用户的学习评价纳入自身的概念框架，因此Agents无法发现和正确判断用户的个性化学习需求；②识别所有可能的解决方案需要基于明确的任务模型；③模式跟踪只适应于良构领域的过程性教学等。
目前关于这一课题的研究还处于初期的探索阶段，需要在关键技术方面进行更具创新性和有突破性的研究工作才能形成成熟的应用技术。需要指出的是，只有面向非良构领域的ITS研究取得实质性进展，ITS才能真正广泛应用于客观世界的各个领域，灵活、全面地发挥作用。在目前各相关学科核心技术已取得重要成果的基础上，在国内外对非良构领域的ITS应用研究日渐重视的背景下，启动并推进关键支撑技术的研究是必要而迫切的。
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【关键词】教育信息；现代化；中学；体育教育；影响
1.引言
在中学的传统体育教育理念中，教师在体育课中的言传身教一直被看做是影响中学生体育态度和体育行为的重要因素。但是随着经济的发展和科技的进步，体育信息的传播对人们的影响力越来越大，计算机技术、网络通讯技术和多媒体技术在社会各领域得到广泛应用，人类社会也由此步入了一个信息化时代。教育信息化是基于全球信息化发展趋势下，在教育领域，全面深入地运用现代信息技术来促进教育改革与发展的过程。体育教育作为学校教育的重要组成部分，教育信息化也必然对传统的体育教学方法和教学手段产生重大影响。
2.中学体育教育信息现代化的特点
2.1 体育教育信息资源网络化
Internet的普及应用，正在改变人类的生产方式、工作方式、生活方式和学习方式，在信息呈现爆炸式增长的信息时代，计算机技术和网络技术的普及和利用不仅降低了信息处理的成本，增强了知识存储能力，而且极大地提高了知识和信息的传播速度，消除了人们收集和利用知识的时空限制。教师可以通过计算机机技术，对存在于网络中大量的体育信息资源，进行收集、整理、加工，提炼出适应教学需要的知识信息，提高教育质量和教学效率。
2.2 体育教育资源的共享
体育教育信息的立体化传输可以使体育教育资源共享，这种共享包括硬件和软件资源的共享，如大容量的存储介质、网络教学资料、网络体育信息和体育新闻等。就目前而言，体育教育信息化的核心是软件的共享，教师和学生可以借助互联网、各种信息媒体、多媒体教学光盘等资源，获取体育基本知识以及教学、学习过程中所需
3.教育信息现代化对体育教育的影响
3.1 体育教学过程从单极化向合作化发展
传统体育教学过程是简单地、单向地对学生灌输体育的基本知识和基本技能，使得学生只能被动地接受信息，这种教学方式培养的人才，缺乏合作精神与合作能力。要培养信息时代所需的人才，迫切需要合作化的体育教学方式，而合作学习又是当前国际教育的发展方向，也是现代教育正要解决的教学问题。在合作化的体育教学方式中，学生的学习不仅有来自于体育教师，也有来自于合作的另一方，如学生相互帮助和纠正错误动作。在传统的体育教学过程中实现合作学习，体育教学本身就有其自身的优势，而教育信息化又为体育合作教学和学习提供了新的途径和方法。
3.2 学习活动从群体化向非群体化发展
在素质教育的指导下，当前各科教学更加重视教学过程中学生的学。体育教学中，由于传统的教学形式（讲解，示范，练习，纠正错误动作）的影响与局限，使得教学目标单一，学习方式单调，学习内容封闭等，这样的教学扼杀了学生的个性与创造性。现代教育非常重视人的个性的发展，运用人工智能技术结合认知心理学构建起来的智能导师系统，能够根据学生的不同认知风格和需求进行教学与提供帮助，使学生的学习由过去的群体化转向非群体化，而非群体化学习能充分体现学生的个性。由现代教育技术创设的个性化学习情景，还体现在学生学习过程中的自主安排学习起点、学习速度等。在现代教育体制中，只有利用现代教育技术支持，学生的自主学习才成为可能。事实上，超文本，超媒体之类的电子教材、网上教学资料已经为学生的自主学习提供了极其便利的条件。在传统教学环境中，体育教学虽然能很好的体现群体化教学思想，培养学生合作能力，而对个体化学习却有一定的局限性，信息化为我们体育教学提供了更多可能性。
3.3 体育教学模式由单一化向多元化发展
传统体育教学是教师讲解、示范，然后学生领会技术动作要领，进行练习的单一传递式教学模式所培养的人才远不能适应现代社会对人才的需求。随着教育信息化的发展，网络学习资源的迅速膨胀，体育教学同其它学科一样，多元化的教学模式是体育教育发展的必然趋势。在传统教学环境下难以开展的研究性学习，发现式学习等会再度兴起。尤其是以学为中心的各种教学模式将会被广泛地认同。教师的教学工作重点将会是在教学中注意充分利用网络资源和各类信息资源来辅助学生的自主学习。
3.4 体育教学情景虚拟化
体育教学情景是体育教学活动得以进行的场景，它直接影响着体育教学过程中学生认知的数量与质量。传统体育教学过程主要是通过讲解和示范使得学生对复杂技术动作难以理解，同时教学过程中用抽象的语词表达技术动作要领，使得教学缺乏情趣，影响着学生学习的积极性。体育教学情景虚拟化意味着教学活动可以在很大程度上摆脱物理空间和时间上的限制。通过计算机仿真技术和多媒体技术可以使体育技术教学内容中涉及到的技术动作模拟在学生面前，使得学生的学习如身临其境，使学生对所学的内容易于理解，还可以使学生对学习活动本身产生兴趣。利用网络还可以模拟体育教学环境，如果能够充分开发网络的虚拟教学功能，就可以做到虚拟体育教学与现实体育教学结合，校内教学与校外教学贯通。目前，体育教学在虚拟教学方面的技术和环境还不是很成熟，但这必将是体育教育信息化的发展趋势和方向。如何选择和构造虚拟的体育教学情景，是未来体育教学发展方向，是所有从事体育教育工作者必须思考的问题。
3.5 体育教师信息素养要求更高
中学体育教师信息素养除了具备一般性信息素养的内涵外，还要具备应用体育信息及信息技术的能力；具有体育信息观念和传播体育信息的意识；具备对体育教学媒体及其功能的选择能力；具备体育媒介的整合能力，特别是能将（下转第26页）（上接第18页）信息技术与体育课程有效整合的能力。
在中学体育教学过程中要强化信息素养的责任感和使命感，以适应知识高速增长、能力结构中新要素的现实变化；加强对体育教师信息技术的培训，重点放在多媒体技术和网络技术上，将这些信息技术的学习同体育学科特点结合起来，进行体育教育改革的探索；建立掌握信息应用技术的激励机制，鼓励教师在教学和管理中应用信息技术，包括多媒体课件制作、录象机、投影仪的使用、计算机网络的应用等；加强信息网络硬件建设，建设进行体育信息的获取、分析、应用的场所和设备；强化体育信息道德素养，结合实例说明计算机病毒、黄色图象、污秽语言等对社会造成的负面影响，坚持科学性与健康性的统一，使体育信息真正能为体育教育教学的健康发展而服务。
4.结论与建议
教育信息化是教育面向信息社会的必然要求和发展趋势，它为体育教育提供了更加广阔的空间和舞台，使得体育教育资源网络化、数字化和多媒体化，促进了体育教育资源共享。体育教育信息化使得体育教学过程从单极化走向合作化、学习活动从群体化走向非群体化。体育教学模式由单一化走向多元化成为可能。
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科研、教学、育人，他始终不懈地恪守着四个字――精益求精。
他是一位学养深厚、治学严谨、追求卓越的学者，在软件工程与形式化方法、知识工程与符号推理、协议工程与移动计算、计算机辅助技术等领域的研究取得了一系列具有国际先进水平的成果。
他更是一位献身教学、执着教改、倾心育人的大师，他把学者的敏思与严谨渗透到自己热爱的科研和教学中，20多年的潜心钻研和辛勤耕耘，摘得累累硕果、育得桃李芬芳。
他就是新世纪百千万人才工程国家级人选、全国模范教师、享受国务院政府特殊津贴专家、广西优秀专家、广西教学名师、桂林电子科技大学副校长古天龙教授。
孜孜以求打造精品科研
1980年，在求学路上一直比较顺利的他却由于高考的失误错失进入北大、清华的机会，被调剂志愿到太原理工大学机械工程系。当时，他只有16岁，在今天的人看来，还处于懵懂无知的年纪。但是，就是这样的一个孩子却表现出对自己兴趣和理想的执着追求。大二时他就确立了考研的目标，并开始进行知识的储备。4年后，他在拿到大学毕业证书的同时，也以专业第一名的成绩进入西安电子科技大学机械系，攻读（电子）机械制造学科工学硕士学位。
1986年初，中国科学院国家天文台开发天文望远镜。当时整个控制系统的精度不够高，需要采取一种新的技术和方法对天文数据进行处理。经过一年多的努力，古天龙开创性地提出了广义插值技术，并将其应用于机械电子设备的误差补偿控制。与此同时，他参加了机械电子工业部预研课题“双反射面天线的机电一体化研究”，在场问题的数值计算方法等领域发表学术论文15篇。尤其是他的延拓有限元分析技术，引起了学术界的注意并得到了中国科学院院士钱令希先生的高度评价。钱先生推荐该项目研究参加了1988年在法国召开的第12届国际科学计算大会。
1991年，26岁的古天龙来到桂林电子科技大学工作，从此与广西这片热土结下了不解之缘。1993年9月，他如愿以偿考入浙江大学工业控制研究所，师从著名的过程自动化专家周春晖教授，攻读博士学位。他在导师的指导下开展复杂工业生产过程中离散事件问题的研究。由于表现优异，他于1996年1月提前毕业，获工业自动化学科工学博士学位，博士论文被评为优秀博士学位论文，并获得浙江大学优秀毕业研究生称号。他的研究成果被《自动化学报》、《控制理论与应用》等刊物刊载，并在IEEE SMC和IEE ICIT国际会议上宣读。
博士毕业后回到桂电的古天龙在工作上如鱼得水。然而，他并没有满足。中国的科学技术要发展，要立足于民族之林，需要及时地吸收和接纳西方先进的研究方法和成果。他默默地作着准备。此时，他已任职于桂林电子工业学院计算机系，主要从事离散事件动态系统理论及其应用的研究。由于工作业绩突出， 他于1994年破格晋升为副教授，4年后又破格晋升为教授。1998年，一个偶然的机会，他参加一个学院的代表团去访问澳大利亚，访问期间同澳方教授交谈时，对方对他的研究非常感兴趣。他很快便获得了赴澳大利亚CURTIN理工大学、MURDOCH大学做博士后研究的机会，在国外一待就是四年多。关于这次经历，他回忆道：“我已经作了准备，包括实践的准备和心理的准备，自然就抓住了机会。在国外的四年，使我的知识结构和学术能力相对较完善了……”
对于当初的回国，古天龙归结于自己的桂电情结。他至今无法忘怀他读博士及出国期间，桂电领导所给予的支持。“那种真情，对人才的那种渴望的程度打动了我。我博士毕业以及每次从国外回家探亲，院领导都到机场接我。我在国外时，也经常保持联系。这些都打动了我！” 更重要的是，当时桂电计算机系需要学术带头人。于是，他从大局出发将自己的研究方向转到计算机领域。放弃了国外的优厚待遇，他一回到桂林电子工业学院就挑起了重担，一刻不停地投入到新领域的研究中去。经过一番艰苦的努力，取得了一批国内外有重大影响的学术成绩。他主持了国家863计划项目、国家自然科学基金、国防预研重点项目、国防预研基金、中澳国际合作项目、教育部留学回国人员基金等共计30余项，在国内首先出版了学术著作《有序二叉决策图及应用》、《软件开发的形式化方法》和《网络协议的形式化分析与设计》等共3部；在国内外重要学术刊物发表学术论文130余篇，其中SCI、EI收录63篇。由于卓著的科学研究成绩，他先后入选新世纪百千万人才工程国家级人选、“广西十百千人才工程”第一层次人选，获享受国务院政府特殊津贴专家、广西优秀专家、广西优秀留学回国人员、广西高校杰出科技人才、电子工业部优秀科技青年等荣誉。
精益求精奉献精品教学
说过：“教育者，养成人格之事业也。”古天龙追求的就是这样的精品教学，并精益求精地为之奉献。
古天龙认为，当今时代，教师不再是简单的传道、授业、解惑之人，在培养学生解决实际问题的能力、动手能力的时候，更要注意其健全心智的锻造。“授人以鱼，不如授人以渔。”知识的传授永远是有限的，但是如果启发了受教育者的知识源头，就会有汩汩流之不竭的知识清泉。古天龙深谙此理。他总是说，在知识爆炸的时代，不说是给学生一碗水，即便给他们一桶水也难以为继，必须教会他们学会自己找泉挖泉。正是怀着这样的信念，古天龙在课堂上大量采用启发式、讨论式、参与式和研究性学习等教学方法，有效地调动学生的学习积极性，促进学生积极思考，激发学生的潜能，引导他们主动自学。他力求做到精讲多练，让学生开展形式多样的创新实践活动，培养学生创新思维，打下科研基础，打造好“渔”的本领。
古天龙忠诚于他所挚爱的三尺讲台，近些年先后开设本科生、研究生课程8门，指导培养硕士研究生38人、博士研究生12人。在担任繁重的本科生、研究生教学任务的同时，坚持在离散数学教学内容更新和教学方法改革、大众化高等教育下教学型高校适用型人才培养、一般工科院校计算机学科形式化方法教育、地方工科院校工程应用型创新人才培养模式等方面开展研究与改革实践。他承担了教育部质量工程项目、全国教育科学研究“十一五”规划课题、广西高等教育教学改革工程“十一五”重点项目等12项，在公开刊物上发表教育教学研究论文18篇，出版教材《离散数学》、《软件工程》和《计算机科学与技术方法论》等共3部。
他遵循需求牵引、工程应用、务实求是、创新实践的培养理念，建立了双闭环、自适应的工程应用型人才培养体系，构筑了“相互支撑・有机衔接・梯度发展”的应用能力发展平台。兼任教育部高等学校软件工程教学指导委员会委员，积极倡导并推进工科院校计算机学科的形式化方法教育的教学改革与实践，形式化方法知识体系被教育部高等学校计算机科学与技术专业教学指导委员会纳入计算机科学与技术专业核心课程实施方案计划。所编写的相关方面教材《计算机科学与技术方法论》和《离散数学》分别获广西优秀教材一等奖。所承担项目一般工科院校计算机学科形式化方法教育的探索与实践和计算机科学与技术方法论的建立及实践分别获广西优秀教学成果一等奖。
科研与教学，如鸟之双翼、车之两轮，两者缺一不可。古天龙常说，教师的天职就是培养人才，教学与科研是一名教师的双重任务。教学内容的更新、教学水平的提升、学科知识的扩展需要科学研究来驱动，所以，教师一定要从事科学研究。从基础研究、应用基础研究中，跟踪学科发展动态、更新学科前沿知识、夯实理论知识；从工程研究、应用研究中把握行业动态、企业需求。但是也不能惟科研，高等学校教师的科研如果不能进入到课堂、不能融合到实验、不能结合到教学、不能促进人才培养，那是不完美的、不健全的。
“给学生一碗水，教师要有一桶水。”古天龙清楚，要培养出精品学生，自己在学术和科研方面也必须不断提升。他的精品科研为他的精品教学实施打下了坚实的基础。古天龙结合科研实践，精心选择教学内容，大胆改革传统的教学方法，大量使用多媒体技术，激发了学生的学习兴趣，有效提高了教学质量。他主讲的计算机科学与技术专业本科生核心基础课程《离散数学》，2006年被评为广西精品课程，2010年被评为国家级精品课程。《离散数学》精品课程网站及其CAI课件得到同学们的广泛使用和普遍好评，荣获2007年广西教育教学软件大赛一等奖，2008年全国多媒体课件大赛一等奖。为此，他也先后获得全国模范教师、广西教学名师、电子工业系统优秀教师等荣誉称号。
倾心育人打造精品团队
一花独放不是春。古天龙深知这一简单的道理：要想进一步提升学校的整体教学和科研水平，就必须打造一支结构合理、团结协作、充满活力的教学和科研精品团队。
近年来，古天龙带领他的团队对电子信息类相关的计算机科学与技术、通信工程、电子信息工程、电子科学与技术、软件工程、网络工程、电子信息科学与技术等专业的人才培养模式在教学理念、教学体系、培养方案、管理机制等方面进行了一系列的改革创新。他所领衔的工程应用型电子信息类人才培养模式实验区于2009年获准成为国家级人才培养模式创新实验区。作为计算机科学与技术专业负责人，基于“围绕一个中心（提高教学质量），突出两大特色（校企合作、科研与教学结合），重点发展三个专业方向（嵌入式技术、软件技术、网络技术），着重培养四种能力（计算思维能力，算法设计与分析能力，程序设计能力，计算机系统的认知、分析、设计和应用能力）”的“1234”人才培养模式建设理念，构建了多层次、多类型、全方位的工程应用型创新人才培养体系。2010年，该专业被认定为国家级特色专业。
