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關鍵詞:VMware 虛擬機 教學應用
0 引言
近年來,我擔任《計算機組裝與維護》課程的主講老師。由于教學實訓室不夠,有些實驗未能在專業實訓室完成,所以實驗總會遇到一些困難。教學也就達不到理想的教學效果。所以,我尋找能幫我解決這些問題的方法。
1 教學實訓設備現狀
我院專業教學機房中,多為公共機房,一個機房多個老師使用,所以,機房設備設施系統配置不能隨意更改,以免其他老師上課不能正常使用。也有專業實訓室,如思科網絡實訓室、綜合布線實訓室、圖形圖像實訓室及軟件開發實訓室等,實訓室為相應課程的教學而建設。而計算機組裝與維護沒有專門的實訓室,所以,我要想辦法解決這門課實驗教學的問題。經過跟同事們的交流和探討,我了解到VMware Workstation虛擬機這款軟件,它能在不改變現有機房條件下,幫助我們解決一些實驗教學困難的問題。
2 了解VM
VMware Workstation是一款功能強大的桌面虛擬機軟件,簡稱VM。利用VM用戶可以在Windows操作系統平臺上同時模擬出多臺計算機,其虛擬的計算機功能與物理計算機無太大差異。VM用于許多不同的目的。它可以用于測試新的操作系統或應用程序環境,在教育研討期間共享已經配置的環境等等。VM位于Intel架構的計算機硬件和操作系統之間的一個小的軟件層,虛擬硬件并且管理所有硬件資源。VM技術取用傳統虛擬機技術的原理,并且將它們與高級的虛擬網絡和系統以及系統資源管理技術結合在一起。為了區別,在安裝VM軟件的物理計算機稱作主機,它的操作系統稱作主機操作系統。在一臺虛擬機內部運行的操作系統稱作一個客戶操作系統。VM在我們的測試中,能基本完成我們課程實驗要求,是進行實驗測試、組網防毒的較好方法。用于組裝課程再合適不過。此外,對于企業的IT開發人員和系統管理員而言,VM在虛擬網路,實時快照,拖曳共享文件夾,支持PXE等方面的特點使它成為不可多得的工具。
3 VM在教學中的應用
VM允許主機操作系統和應用程序在一臺虛擬機內部運行。虛擬機是獨立運行主機操作系統的離散環境,與主機完成分離,但存在虛擬連接。在運行VM時,可以新建(即模擬)一臺虛擬機,可以在虛擬機里安裝自己理想的操作系統和運行各種應用程序。下面我介紹它在教學上的三個應用:
3.1 安裝操作系統。在計算機組裝與維護課程中,有一個實驗,就是安裝操作系統。由于沒有新硬件實訓室,且學生人數又多。現狀不能滿足每個學生都有物理計算機進行實驗操作。按照以往的教學經驗,老師可以分組的形式來讓學生進行實驗,但是結果表明教學效果不是很好。針對這樣的情況,VM的應用就能幫助我們。只需要在普通機房的計算機安裝VM(現有的版本可以選擇8.0漢化版本)。老師通過教授學生使用VM,就可以根據軟件功能新建一臺虛擬機,在菜單欄選擇“新建”命令,彈出新建虛擬機對話框,選擇“標準”后按照軟件的提示操作就可以完成虛擬機的新建。完成新建后,就可以進行安裝操作系統的實驗。虛擬機的啟動項設置等操作都與物理計算機無異,只是在進入BIOS的方法有所變化,需要使用軟件電源選項內設定的“啟動到BIOS設置”命令才能進入BIOS。BIOS界面與AMI相似,操作方法一樣。當完成了啟動項的設置,安裝操作系統就可以順利進行。所以,有了VM的幫助,操作系統安裝的實驗就解決了。
3.2 對等網的搭建。在計算機組裝與維護課程中,對等網的組建是一個比較重要的實驗,由于網絡實驗室的設備較多,路由器、交換機、無線AP、UPS等設備的設置較為復雜,所以,學生在還沒有學習相關網絡知識之前暫不使用該實訓室,以免造成實訓室設備損壞。我們又得借助VM,在VM里模擬兩臺虛擬機,虛擬機完成操作系統、驅動程序和各種相關軟件的安裝,就可以進行對等網的組建。IP地址設置,網絡共享設置,打印機連接都與實體機設置一樣,實驗變得簡單易懂。不過,對等網實驗中的水晶頭制作環節,可以使用實物來練習,不需要再進行連接。值得注意的是,虛擬機是在主機的基礎上新建的,在新建虛擬機時,主機的性能支持才可以。據我測試,內存為2G,CPU主頻為3.0GHz的主機,安裝VM后,能模擬出5臺虛擬機,但是虛擬機運行比較緩慢,不利于工作,所以該配置模擬兩臺或三臺效果最佳。
3.3 病毒測試實驗。病毒防治是計算機系統維護專業的一項重要技能,在一開始的教學中,組裝課就會教授學生認識一些比較典型的計算機病毒,了解病毒的特點和破壞性,讓學生對病毒有初步的理解。但該實驗不能在機房的計算機上進行操作,哪怕計算機做了備份和還原。所以我們還是使用VM,利用VM的虛擬機技術來進行實驗。使用VM新建一臺虛擬機,安裝好操作系統等程序,然后準備好的病毒標本,或者使用虛擬機訪問網絡下載病毒標本,在虛擬機系統里運行病毒程序,這樣就可以了解到病毒的特點和破壞性。當然,虛擬機系統可能會受到破壞,但我們可以根據需求重建或刪除虛擬機。這樣我們既可以觀察到病毒的特性,又使主機系統不受到破壞。這樣就很好的完成病毒特性測試的實驗。
4 技巧總結
4.1 使用虛擬機安裝操作系統有兩種方法,第一種是使用虛擬機的虛擬光驅,但虛擬光驅使用的是ISO鏡像文件,所以用戶要事先準備好ISO文件;第二種就是可以使用物理光驅,準備好系統光盤,操作與主機安裝系統方法一樣。由于虛擬機硬件模擬是以主機硬件為主的,所以在多數情況下,主機硬件資源是共享的,包括光驅。
4.2 虛擬機與虛擬機之間切換,通常切換后虛擬機會掛起,當你切換回來時,會繼續你上次的操作。通過一個網絡共享虛擬機,掛起和恢復虛擬機以及退出虛擬機,這一切不會影響你的主機操作和任何操作系統或者它正在運行的應用程序。例如你是一個需要在Windows XP外加Windows 2003和Linux中進行測試的開發人員,你可以使用VM做這件事。你可以創建一整套虛擬計算機,并且從單臺機器中同時運行它們,不需要重新啟動。
4.3 在虛擬機里做病毒檢測時,主機系統一般不會受到破壞,但學生在實驗時會出現錯誤,導致主機系統受到破壞。主要原因還是實驗時,學生習慣使用主機資源,利用主機下載各種文件,然后上傳至共享文件夾,供虛擬機下載。主機和虛擬機處于互連狀態,同屬網絡中,一旦網絡中的某臺計算機,包括虛擬機感染病毒,則網絡中的所有計算機都會有感染的風險。所以,在做病毒檢測實驗時,記得斷開網絡,可以關閉“本地連接”,關閉“文件夾共享”等功能,確保主機系統不受破壞。
5 結語
通過實例證明,虛擬機在課堂教學上的運用取得不錯的效果。它的應用給了我們很多幫助,我將繼續使用、繼續學習更多的虛擬機技術,使它能更廣泛的應用到我們的課堂教學上來,讓它更好的發揮它的水平,這樣我們的教學也能事半功倍。
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關鍵詞:虛擬現實技術;虛擬實驗;VRML;計算機專業
隨著我國教育的不斷改革和科學技術的飛速發展,論文 網絡教育的出現改變了傳統的教學方式。尤其是計算機更新速度非常快的特點使得傳統的教學方式難以滿足學習的需要。虛擬現實技術作為一門新的技術,它在教育領域的發展將為教育提供新的活力。本文主要從虛擬現實技術特征和VRML語言的角度探討其在計算機專業教育中的應用。
1 虛擬現實技術
多媒體技術與網絡技術的發展為現代教育手段的現代化帶來了新的機遇和挑戰。隨著計算機技術的快速發展,現代教育技術的應用已不再是停留在音像技術課堂中應用的常規模式層次上.而是朝著多媒體化、網絡化、信息化、教育技術應用模式多樣化和遠程教育普及化的趨勢發展,特別是基于計算機仿真技術的虛擬教學形式,是一種最新出現的教學模式,具有廣闊的發展前景,代表了教育的未來和發展的方向。
1.1 虛擬現實技術概念
虛擬現實(Virtual Reality,簡稱VR),又稱為靈境技術,畢業論文 它匯集了數字圖象處理、計算機圖形學、多媒體技術、人工智能、人機接口技術、傳感器技術,以及人體行為學等多項天技術.是計算機技術的綜合應用。具體地說,就是采川以計算機技術為核心的現代高科技生成逼真的視、聽、觸覺一體化的特定范圍的虛擬環境,用戶借助必要的設備以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用,相互影響,從而產生如同真實環境的感受和體驗。盡管該環境并不真實存在,但它作為一個逼真的三維環境.仿佛就在我們周圍。由于用戶對計算機環境中的虛擬物體產生了類似于對現實物體的存存意識或幻覺,從而使得用戶在計算機所創建的維虛擬環境中處于一種全身心投入的狀態。
1.2 虛擬現實系統的構成
由圖1可以看出。一個虛擬現實系統由以下幾部分組成:
(1)虛擬環境。它由虛擬環境發生器所產生,且可讓使用者通過傳感器件和作用器件與之交互,這種交互的結果是使用者有全身心進入這一環境的感覺。
(2)傳感器件。它將虛擬環境中的物體的形、動作、聲音等進行轉換,使人能獲得視覺、聽覺、觸覺等多方面的感覺。這些感覺與他以往在實際環境中的感覺一致。
(3)作用器件。它將人的一些約定動作(如行走、手勢等)變成作用的信息,讓虛擬環境有所察覺。
(4)人。虛擬現實實質上是一內含反饋的閉環系統,只有人的存在才能使這一反饋環路有效成立。碩士論文所以人是VR系統中不可缺少的成分。人通過傳感器件感受虛擬環境的存在.又通過作用器件去影響虛擬環境,使其作出相應的變化。
(5)虛擬環境發生器。它能產生使用者所需要的虛擬環境,且能通過作用器件傳來的作用信息。了解使用者的位置和動作。并對已產生的虛擬環境作出相應的修改。
1.3 虛擬現實技術基本特征
(1)沉浸性。虛擬現實技術是根據人類的視覺、聽覺的生理心理特點,由計算機產生逼真的三維立體圖像。使用者戴上頭盔顯示器和數據手套等交互設備,便可將自己置身于虛擬環境中,成為虛擬環境中的一員。使用者與虛擬環境中的各種對象的相互作用,就如同在現實世界中的一樣。當使用者移動頭部時。虛擬環境中的圖像也實時地跟隨變化,拿起物體可使物體隨著手的移動而運動,而且還可以聽到三維仿真聲音。使用者在虛擬環境中,一切感覺都是那么逼真,有一種身臨其境的感覺。
(2)交互性。虛擬現實系統中的人機交互是一種近乎自然的交互.使用者不僅可以利用電腦鍵盤、鼠標進行交互,而且能夠通過特殊頭盔、數據手套等傳感設備進行交互。計算機能根據使用者的頭、手、眼、語言及身體的運動,來調整系統呈現的圖像及聲音。使用者通過自身的語言、身體運動或動作等自然技能.就能對虛擬環境中的對象進行考察或操作。
(3)多感知性。由于虛擬現實系統中裝有視、聽、觸、動覺的傳感及反應裝置,因此,使用者在虛擬環境中可獲得視覺、聽覺、觸覺、動覺等多種感知,從而達到身臨其境的感受。
1.4 虛擬現實系統的類型
虛擬現實技術按其功能,可分為以下幾種類型:
(1)沉浸式虛擬現實系統
沉浸式虛擬現實系統是利用頭盔顯示器、數據手套、三維鼠標等傳感跟蹤裝置與虛擬世界進行交互。由于這種系統把人的視覺、聽覺和其它感覺封閉在虛擬的感覺空間,能使人全身心投入并沉浸其中。不足之處在于專用設備復雜而且昂貴,難以在教育行業普及推廣。
(2)桌面式虛擬現實系統
桌面式虛擬現實系統是運用軟件編程的方法在顯示器上顯示三維場景.用戶通過鍵盤、鼠標等簡單的設備與虛擬場景進行交互。這種系統由于用戶坐在顯示器前,通過屏幕觀察虛擬世界并與之交互,往往會受到周圍環境的影響,難以做到完全投入.但是結構簡單、成本較低,易于普及推廣。
(3)分布式虛擬現實系統
分布式虛擬系統是多個用戶通過網絡共享一個虛擬空間,共同參與虛擬活動。
(4)增強現實性虛擬現實系統
增強現實性的虛擬現實系統不僅是利用虛擬現實技術來模擬現實世界、仿真現實世界,而且要利用它來增強參與者對真實環境的感受,也就是增強現實中無法感知的感受。
1.5 虛擬現實造型語言VRML
VRML(Virtual Reality Modeling Language1即虛擬現實建
模語言,是一項和多媒體通訊、因特網、虛擬現實等領域相關的,在Intemet上營造虛擬環境的技術。它用來在網絡上創建可導航的、超鏈接的三維虛擬場景。
VRML的基本工作原理可概括為:文本描述、遠程傳輸和本地計算生成。所謂文本描述,是指VRML并不是用三維坐標點的數據來描述三維物體的,因為這樣會有很大的數據量.在Intemet上傳輸會遇到很多困難.VRML是用類似HTML的標記文本語言來描述三維場景.就像我們的編程語言。比如,一個立方體的描述文本是:Box(size 3.0 3.0 3.0)。VRML就是一種描述語言標準,規定了用來描述三維場景的文本描述語言。遠程傳輸是指用
戶瀏覽VRML描述的虛擬場景時,需要通過Intemet將描述場景的文本傳送到本地。一般來說,文本描述是嵌在WEB頁面中,在瀏覽器請求相應頁面時與頁面描述文本一起傳送本地。本地計算生成是指描述虛擬場景的數據傳送到本地后,瀏覽器對它進行解釋計算,動態地生成虛擬場景。比如,描述球形的文本,瀏覽器會在屏幕上繪制一個立體的球形。概括地說,就是用文本信息描述三維場景.在Intemet網上傳輸,在本地機上由VRML的瀏覽器解釋生成三維場景.解釋生成的標準規范即是VRML規范。
VRML文件主要包括四個主要成分:VRML文件頭、原型、造型節點、腳本和路由。在這四個要素中.醫學論文只有文件頭部分是必須的,它用來告訴瀏覽器該文件符合的規范標準以及使用的字符集等信息。原型定義了創建帶有指定名稱、接口和整體的新節點類型。一旦成功地定義了原型,它就可以在VRML文件的其他地方隨意使用。造型節點是VRML中的基本建造模塊.它構成了VRML文件的主體部分,正是由于造型節點定義而產生了虛擬的VRML空間。腳本可以看作是一個節點的外殼,它有域、eventIn事件和eventOut事件。其本身沒有任何動作.然而你可以通過程序腳本來賦予你腳本節點的動作。程序腳本實際上是一種簡化了的應用程序,一個典型的腳本是由Java或JavaScript編程語言寫成的程序。路由是一種文本描述的消息.一旦在兩個節點之間創建了一個路由.第一個節點可以順著路由傳遞消息給第二個節點,這樣的消息被稱為事件。VRML還可以包含下列條目:注釋、節點和域值、定義的節點名、使用的節點名等。
設計VRML虛擬場景時。最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本,它類似于程序設計,這種方法簡單方便.但不是很直觀.對設計者的空間想象能力要求也較高,設計的效率不高。現在有很多的可視化的VRML設計工具,如CosmoWorld和WebWorld等.這些工具將VRML的標準節點都做成可視的組件,用戶設計時,只需要將這些組件組全自己需要的虛擬場景就可以了.而且設計的效果在設計時就可以看到。設計完畢后,系統自動將這些可視的虛擬場景生成標準的VRML描述文本,這樣,這些文本傳送到用戶的瀏覽器后.便會在用戶的屏幕上重現這個虛擬場景。
VRML使得Intemet的平面世界出現了三維場景。它的問世在世界上引起了極大的反響.得到眾多的軟硬件廠商的支持,成為了Intemet上最有發展前景的新興技術。VRML在各方面都展現出了強大的應用可能性。蘊藏了無限生機。在教育領域的WEB站點中,它可廣泛用于學習情景創設上,以增加學習內容的形象性和趣味性。例如:創建網上三維圖書館,它的好處就在于書籍歸類整理更接近真實并將高于真實,匯編或查閱時書籍只需要鼠標輕輕地點擊對應的虛擬圖書。另外,使用VRML做模擬訓練是一種可行性極高的措施,它不僅可以減少某些情況下現實空間中操作的難度和危險.
更為重要的是它可以使訓練造價得到大幅度降低,這樣就使得在教育方面的應用成為可能。由于這種模擬系統具有高度的真實性,所以并不會因為沒有真實系統介入而造成較差的訓練效果。現在虛擬校園、虛擬考場也已經陸續地出現在網絡中,這些新興的教育形式必將因其優越的一面而在未來教育領域中占有一席之地。
2 虛擬現實技術在計算機專業教育中的應用
2.1 虛擬現實技術在輔助課堂教學中的應用
眾所周知,計算機課程實踐性很強,在書本上體現難免會給人們的理解帶來困難。利用虛擬現實技術制作的課件能夠很好地解決這一問題。例如,在計算機基礎課程中介紹計算機中各個組件的結構和講解計算機組裝的過程時,書本的文字難以讓學習者了解組件結構和組裝的過程。利用虛擬現實技術可以將文字、聲音、圖片、動畫等幾種媒體表現形式有機地結合,設計出生動活潑的界面。制作出一些三維的、交式的、具有沉浸感的內容,滿足學習者從各個角度觀察和學習,仿佛身臨其境,更好地理解學習的內容。
制作VRML課件的基本思路是:
(1)制作一系列空間形體的三維造型和動畫.并且為這些造型指定所需要的顏色、大小等。
(2)引入VRML的相關節點,建立虛擬運動空間。實現課件多媒體功能。
(3)優化VRML場景,即在構建場景的過程中,利用VRML提供的高級造型技術適當優化程序。
(4)VRML文件的輸出,將已創建的空間場景輸出為.wrl形式的文件。
例如,設計VRML課件來實現網上虛擬計算機組件結構和組裝的輔助教學。
首先,在介紹計算機組件選擇知識同時。可以在網上從各個角度來觀察VRML制作的計算機組件的造型.增強感性認識,并使學習者對怎樣組裝計算機有個初步的了解。利用VRML的造型設計和VRML Script的動畫鏈接.虛擬出組裝計算機過程中所需的主要硬件,再通過把VRML文件嵌入到網頁的方法,使學習者既能在網頁中看到二維不同型號硬件的圖片和一些描述硬件的文字.又能看到三維的虛擬制作出來的硬件模型。這樣使學習者能真切地、直觀地感受到二維和三維的不同.感受到虛擬世界的美妙。然后,通過文字和圖片向學習者介紹如何將各計算機組件組裝到一起。接著,通過VRML的動畫節點控制和VRML Script的結合。制作出安裝、注釋和視點切換的效果,然后按照六個安裝步驟:第一,機箱、主板的安裝;第二,風扇、內存的安裝;第三,光驅、軟驅、硬盤的安裝;第四,聲卡、顯卡的安裝;第五,電源的安裝;
第六。顯示器、鍵盤、鼠標的安裝,組合完成整個在虛擬三維世界中組裝計算機的過程。
在學習的過程中,只要點擊相應的按鈕,就可以按相應的步驟進行安裝。拖動鼠標或按鈕可以隨意地移動計算機組件到指定的位置進行安裝。在安裝完光驅和軟驅后,點擊光驅的開、關鍵,光盤托會自動拖出和送入,點擊軟驅的按鈕,
軟盤會自動取出.使學習者能動態地觀看到效果。有一種身臨其境的感覺來完成學習的過程。
通過VRML Script語言的鏈接。制作出生動有趣的動畫效果和逼真的聲音效果。例如.當你點擊軟驅上的按鈕,會發出聲音并彈出一張軟盤;當你點擊光驅按鈕時,盤盒會自動地彈縮并發出逼真的聲音。為了方便學習。還可以實現注釋信息,當學習者的鼠標碰到硬件設備時。在對象的旁邊會出現一個注釋信息,說明該對象名稱。
又如,在《數據結構》課程中,對于常用的數據結構的算法思想.由于其抽象程度高。使得學生很難理解。我們也可以通過虛擬技術將其制作成課件進行教學。將抽象的算法過程以淺顯易懂、形象直觀的形式展現出來。例如,遞歸算法是學生比較難理解的,因為其算法是靠隱形調用堆棧來實現,而通過虛擬技術可以將堆棧內部情況的變化動態、直觀、形象地表現出來,這樣學生就很容易理解。同樣在講解樹和圖的遍歷時,可以從可視化的角度觀察遍歷的順序。二叉樹與樹的概念的區別、Hanoi塔等問題都可以直觀地表現。方便教師的教學和學生的理解。
總之,通過制作課件來輔助課堂的教學,能為學習者提供生動、逼真的感性學習材料,使抽象的學習直觀化、形象化,幫助學習者解決學習中的重點和難點,提高學習者的積極性。
2.2 虛擬現實技術在計算機實驗中的應用
由虛擬現實技術生成的適用于進行虛擬實驗的實驗系統,包括相應的實驗室環境、有關的實驗儀器設備、實驗對象。以及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現實實驗室的真實再現。也可以是虛擬構想的實驗室。 例如,在城域網和廣域網的網絡建設過程中,不必真正把網絡構建起來就可以親身體驗,猶如進行現場的操作。在數字電路的課程實驗中,可以通過虛擬的電路器件來達到電路設計的目的,而沒有購買器件問題所帶來的麻煩。在電子商務課程實驗中,可以虛擬商務環境,讓學生進入這個虛擬環境。身臨其境地體驗現場交易的氣氛和參與交易的過程。計算機操作系統的安裝是比較基礎但又是難做好的一個實驗。由于在計算機上安裝新的操作系統不可避免地會對原有的操作系統產生影響。
使用虛擬計算機來進行操作系統的安裝試驗就十分的方便了。工作總結使用虛擬機的軟件VMware可以創建與真實計算機一模一樣的虛擬機。創建的虛擬機有自己的CPU、內存、硬盤、光驅,在這個虛擬機上,可以安裝Windows、Linux等真實的操作系統以及各種應用程序。通過在虛擬的操作系統環境中進行操作,熟悉操作和新技術,達到事半功倍的效果。VMware只是一個軟件。可以幫助你在一個操作系統的環境下安裝另一個操作系統,而不會對當前的操作系統產生影響。
虛擬現實技術還可以對學生學習過程中所提出的各種假設模型進行虛擬.通過虛擬系統便可以直接地觀察到這一假設所產生的結果或效果。利用虛擬技術。學生還可以進行網絡設備設計、電路設計等方面的學習探索,設計出新型的網絡設備和電子器件.從而激發學生的創造性思維,培養學生的創造能力。
通過虛擬的實驗室進行實驗,既可以縮短實驗的時間,又可以獲得直觀、真實的效果,還能對那些不可見的結構原理和不可重組的精密設備進行仿真實訓,避免真實實驗操作帶來的各種危險。并且,虛擬實驗具有先進性和共享性,易擴充.易于改變教學項目,減少設備投入經費,使教學內容在虛擬的環境中不斷更新.使實驗實踐及時跟上技術的發展。但是在采用虛擬實驗進行教學的過程中,并不能完全代替真實實驗。虛擬實驗是虛擬的實驗,缺少“實物感”,正如在網上看書與拿真實的書看時,會覺得真實的書更實在。在網絡實驗中,用到的網絡設備像路由器、交換機等種類、型號都很多,在虛擬實驗中.學生很難見到這些設備,如果在真正的實踐中可能會無從下手。因此,在具體實施中,應該虛實進行結合。有目的地安排一些實驗在真實環境中操作,這樣,他們會對實驗的設備有親身的體會,更能加深實驗的印象,提高實驗的效果。
3 結束語
虛擬現實技術在計算機教育領域發展的潛力是巨大的,只有親身去經歷、親身去體驗去感受,比空洞抽象的說教更具說服力,主動地去交互與被動地觀看有質的不同。虛擬現實技術能形象、生動、逼真地表現教學內容,有效地營造一個發展的教學環境。提高學生掌握知識和技能的效率和積極性,達到優化教學過程、提高教學質量的目的,從而解決傳統教學方式無法解決的問題。隨著計算機網絡技術的飛速發展,基于WEB的虛擬現實遠程教育具有廣泛的應用前景,必將成為21世紀教育的主流。
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關鍵詞:項目教學法;組網技術;職業能力教育部副部長魯昕在全國中等職業教育教學改革創新工作會上提出,要把實現“五個對接”,即專業與產業、企業、崗位對接,專業課程內容與職業標準對接,教學過程與生產過程對接,學歷證書與職業資格對接,職業教育與終身學習對接,作為教育教學改革創新的目標。五個對接為職業教育改革指明了方向。項目教學法作為一種新型的教學方法,強調崗位能力和職業能力的培養,在計算機組網技術教學中應用項目教學法,是實現五個對接,創新教育教學改革的最佳切入點。
一、項目教學法概述
(一)項目教學法的來源
項目教學法在英文中為Project-based learning,簡稱為PBL。“項目教學法”最早見于美國教育家凱茲和加拿大教育家查德合著的《項目教學法》。“項目教學法”的理論認為:知識可以在一定的條件下自主建構獲得;學習是知識、技能與行為、態度與價值觀等方面的長進;教育是滿足長進需要的有意識、有系統、有組織的持續交流活動。
2001年4月,查德博士曾來中國北京講授“項目教學法”。該教學法陸續引進歐洲、南美、大洋洲、日本、韓國。德國引進該教學法后,聯邦職教所自主創新,并于2003年7月制定了“以行動為導向的項目教學法”的教學法規。上世紀80年代以來,項目教學在基礎教育、中等教育、高等教育和成人教育中得到廣泛的應用,成為典型的以學生為主的教學方法。
(二)項目教學法的理論基礎
項目教學活動的理論基礎主要有建構主義學習理論、杜威的實用主義教育理論和情境學習理論。建構主義理論認為,知識不是通過教師傳授獲得的,而是學習者在一定的情境下 ,借助他人(教師和學習伙伴)的幫助,利用必要的學習資料,通過意義建構的方式獲得的項目。杜威的實用主義教育理論,主要觀點一是“以經驗為中心”,認為一切知識來自于經驗。二是“以兒童為中心”,實用主義反對傳統教育忽視兒童的興趣和需要的做法,主張教育應以兒童為起點。三是“以活動為中心”。項目教學是以真實或模擬的工作任務為出發點,在真實的工作情境中,學生利用自身的經驗,采取“做中學 ”的學習方式,通過完成項目工作任務來獲得知識和技能。項目教學強調現實和強調活動,與杜威的實用主義教育理論是一致的。情境學習理論認為,知識是情境化的,而不是抽象的,是在個體與情景相互作用過程中被建構的,而不是被客觀定義或主觀創造的。基于這種知識觀,學習是不能跨越情境邊界的,學習本質上是情境性的,情境決定了學習的內容與性質。按照這種學習觀,建構知識與理解的關鍵是參與實踐。而項目教學的內容主要來自現實世界的實踐任務,學生是在完成項目任務過程中獲得職業能力的發展。
(三)項目教學法的定義
學術界關于項目教學法還未能界定統一的核心概念。德國的魯道夫?普法伊菲爾和傅小芳對項目教學進行了以下界定:項目教學是指在教師的指導下,由學生在特定的學習集體(項目小組)中,根據學習興趣和生活經驗提出問題或活動的愿望(項目創意),對活動的可行性作出決策 (是否立項),并圍繞既定的目標(項目成果)決定學習內容和學習方式,自行計劃 、實施和評價學習活動的教學活動。徐國慶在其著的《職業教育項目課程開發指南》中將項目教學定義為 :通過完成完整的工作項目,讓學生獲得相關的知識與技能,并發展職業能力的教學方法。
雖然不同學者對項目教學法有不同的定義,但是都體現出了項目教學法核心內容――基于項目。筆者認為項目教學法是師生通過共同實施一個完整的項目工作而進行的教學活動,其目的是在課堂教學中把理論教學與實踐教學有機地結合起來,充分發掘學生的創造潛能,提高學生解決實際問題的綜合素質與能力。項目教學法融合了探究式教學法、任務驅動教學法與案例教學法的特點,將項目作為教學對象,以實際任務來驅動學生學習。在職業學校,項目是指以生產一件具體的、具有實際應用價值的產品為目的的任務。教師將授課內容寓于項目中,輔助和引導學生實施和完成項目。學生在項目實施過程中自主學習、分組討論、小組協作,完成項目。
二、計算機組網技術教學應用項目教學法的必要性
計算機組網技術是中職學校計算機網絡專業一門重要的應用型主干專業課程,具有知識量大 、概念多、跨學科 、操作性強 、職業特征明顯等特點,該課程強調學生實踐能力和職業能力的掌握。如果采用以教師講授為主的“填鴨式”教學方法,學生被動接受知識,將遏制學生的自主創造能力,容易使學生產生厭學情緒,降低學習興趣,影響教學效果。教學改革應以學生為主體,以實踐能力培養為主線,從職業學校學生的實際出發,淡化理論難度和深度,吸收職業資格標準,把各個能力體系分解成若干個教學項目,在各個教學模塊中將知識點與能力點緊密結合,注重學生實際動手能力和解決實際工程問題的能力,突出職業教育的應用特色和能力本位。項目教學法以實際的工程項目為對象,先由教師對項目進行分解,并作適當的示范,然后讓學生分組圍繞各自的工程項目進行討論、協作學習,最后以共同完成項目的情況來評價學生是否達到教學目的的一種新的教學方法。強調學生的自主學習,強調與生產、企業的對接,強調學以致用,采用的是貼近企業的實際項目,能較好地調動學生的學習主動性與積極性,促進學生在做中學,在學中做,有利于培養學生的實踐能力、職業能力、合作能力和創新能力,非常適合本門應用型課程運用。所以,為了提高本課程教學質量,滿足創新型計算機人才的培養,強化學生職業崗位意識,全面提高學生的綜合素質,在教學過程中引入項目教學法改革現有的教學模式不但可能而且勢在必行。
三、項目教學法在計算機組網技術中的應用
“項目教學法”與傳統的教學法相比,主要區別表現在“項目教學法”改變了傳統教學法的3個中心:由以教師為中心轉變為以學生為中心,由以課本為中心轉變為以項目為中心 ,由以課堂為中心轉變為以實際經驗為中心。所以,在應用項目教學法時必須堅持以學生為主體,以教師為主導,以項目為主線,把握好教材選擇、項目確定、項目實施和項目考核評價四個環節。
(一)選擇符合項目教學要求的教材
項目教學打破了傳統的教學方法和方式,說教式的傳統教材無法滿足項目教學的需要,應該選擇適合項目教學,符合職業資格標準和職業崗位能力要求的教材。教材內容應以企業的實際工程項目為主線,以項目為載體構建課程體系,并且與職業資格考證的“應知、應會”相對應。同時,教材內容必須動態更新,以適應行業和技術的發展。
(二)項目確定
應通過走訪系統集成商、一線工程技術人員、用戶,在充分調研的基礎上,吸收企業、行業專家的意見,根據人才培養目標和職業崗位群設置情況,以企業實際生產流程和崗位技術要求為依據確定項目和工作任務。同時,也應該兼顧學校現有的實訓設備和場地等情況。本課程以完成一個完整的校園網工程確定項目和工作任務。項目和工作任務如表1所示。
(三)項目實施
項目教學法強調以學生為主體,以任務為驅動,重點在于調動學生的積極性和主動性。教師應創設寬松的真實的學習情境,充分挖掘學生的潛能,激發學生的學習興趣,鼓勵學生獨立思考,培養學生團隊合作精神,提高學生分析問題和解決問題的能力。項目實施主要由明確項目、合理分組、獲取信息、制定方案、組織實施、總結評價六個流程構成。第一明確項目,主要讓學生了解需要完成的項目的目標和要求,由教師進行講解部署。第二合理分組,將學生分成若干個項目小組,以小組為單位實施項目,小組長擔任項目經理角色,項目經理承擔本項目組的組織與管理職能。在分組時,每個小組的人數要適當(一般以3~5人為宜),根據組員的能力等級和個性差異合理搭配。第三獲取信息,學生綜合利用教師講授、課本資料、報刊雜志、網絡資源等獲取完成項目所需的知識和信息,并進行加工處理。第四制定方案,學生根據項目任務和所獲信息,經過集體討論制定項目實施方案。第五組織實施,學生應明確各自職責,分工協作,根據經老師審定的實施方案,按步驟按程序實施。第六總結評價,師生共同檢查評價項目完成情況,通過總結評價達到以評促學的目的。單元項目主要通過校內實訓完成。綜合項目安排一周的企業實踐,通過企業實戰項目檢驗學生對本課程的掌握效果。
(四)項目考核評價
在項目教學法中,學生的學習效果不能采用以一張試卷作為評定標準的傳統課程的評價體系,而應當堅持評價主體及內容多元化、評價過程動態化的原則,根據項目教學的特點和人才培養目標的要求建立包括過程評價、成果評價、學生自評、學生互評、小組評價、教師評價、企業評價等內容的綜合評價體系,以公正、準確、客觀、科學地評價每一位學生。過程評價主要依據項目實施過程中反映的態度、知識、技術、方法、創新、規范、安全、考勤、信息獲取與處理能力、職業道德、團隊精神等。成果評價主要依據學生項目成果、項目報告書等。同時,為突出應用型課程的特點,體現學歷教育與職業資格證書教育的密切關系,考核內容和標準要與職業技能鑒定標準相銜接,以學生是否順利考取計算機網絡管理員三級證書作為本課程成績的重要評價依據。
四、結語
實踐證明,將項目教學法引入組網技術課程教學,突破了“填鴨式”的傳統教學方法,密切了課堂教學與職業崗位的聯系,能夠激發學生的學習興趣,提高學生的積極性和主動性,提升教學的實效性,最大限度地開發學生的智力和潛能,有利于培養學生團隊合作精神,增強學生分析問題和解決問題的能力,從而達到提升學生職業能力,實現五個對接的目標。
[本文系廣東省惠州市教育科研立項課題“云計算在校園中的應用研究”(編號:2011KT249)成果之一。]
(作者單位:惠州工業科技學校)
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關鍵詞: 高職院校 計算機基礎課程 教學改革
以計算機技術、通信技術、網絡技術為代表的現代信息技術,特別是在網絡化、智能化、多媒體化等方面呈現出多元化態勢,發展迅猛之影響幾乎輻射到所有領域。計算機應用能力已經成為衡量當代大學生能否適應信息社會發展的重要標志。作為信息技術主要陣地的高職院校承擔著培養大學生的計算機知識、技能和信息素養的重任,所以高職院校的計算機基礎課程教學改革勢在必行。
一、計算機基礎課程教學的現狀分析
高職院校人才培養的目標是以就業導向,培養具有豐富知識和較強的動手能力的高端技能型專門人才。目前計算機基礎課程改革必須是面向應用和面向職業崗位的。受“2+1”人才培養模式的制約,計算機基礎課多被專業課程所擠壓,許多高職院校計算機基礎課程僅設置一門計算機文化基礎,這種安排把學生局限于掌握計算機基本操作的層次。少數高職院校設置另外一門課程(如C語言、Visual FoxPro等)。但大學生計算機應用能力和水平不能滿足對專業課程服務的要求。課程設置的合理性值得我們去調研分析。目前存在以下主要問題。
1.教師教學觀念滯后于社會的需求。師資隊伍組成復雜,對教師繼續教育缺乏有效途徑和監督機制,課程標準、選用教材、崗位技能認知等與各專業脫節。
2.學生基礎差異大。地域經濟發展的差異,城市與農村及邊遠地區的學生接收信息技術教育的水平參差不齊。由于中小學校都重視應試教育,但由于信息技術的投入更新、師資、重視程序等原因,實際上這些教育大多淺嘗輒止。一些有點計算機基礎的學生進入高職院校后,有厭學情緒,似懂非懂,學習積極性不高。還有一部分學生來自經濟落后地區,他們幾乎沒有使用過計算機。
3.教學設備、手段發揮作用不一。有些院校雖然采用多媒體教學,但教師的教學方法不新穎,知識落后,學生只是被動接受。課外學習又受其他條件制約,計算機基礎課程學習實踐性強的特點并沒有發揮出來,學生學習效果和積極性不佳。
4.其他基礎課,如C語言、Visual FoxPro等,有的是針對國家計算機等級考試,課程內容難度大,實用性較差;有的內容設置不恰當,與專業聯系不密切。
種種原因導致教學成效不佳,沒有真正實現為專業應用和職業崗位應用服務的目的,所以計算機基礎教學的改革勢在必行。
二、計算機基礎教學改革舉措
1.改革教學內容。高職院校的人才培養是以專業建設為中心,以提高學生綜合素質為目標,按“以勝任職業技術崗位需要為目標,以培養職業技能為主線,以用人單位需求為標準”的原則,培養具有綜合職業能力,能直接勝任企業需求的高端技能型專門人才。
結合高職院校自身條件,需要對教學的內容進行調整,如第一學期為計算機文化基礎,教學內容以Office辦公軟件和操作系統的應用為主。第二學期為實用軟件和Internet技術,教學內容以軟件安裝、圖像處理、查殺病毒、音視頻播放、軟件下載上傳、信息安全、瀏覽網頁,搜索引擎、收發郵件等常用軟件為主。
2.與時俱進,更新教學方式。多年的教學調查表明,社會對大學生的計算機應用能力的要求有增無減,使得大學生對計算機學習的熱情不減,對計算機應用能力的有著強烈的愿望,采用典型案例、任務驅動等多樣的教學方法,以有效增強學習效果。在改革教學方式時,立足學生實際,張揚學生個性,充分考慮現狀,從專業特點等出發,采用教訓練一體化方式:創設情境,激情導入,操作示范,導學達標,拋出任務,巡回指導,歸納總結,知識擴展,師生共評,收獲分享,在教學過程中強化以教師為主導、學生為主體的教育思想,探索自主式學習,充分發揮學生的學習潛能和奠定可持續發展的基礎。
3.計算機基礎課為專業服務。計算機基礎課程在于培養學生規范、高質、高效地綜合應用辦公軟件能力,后續課程是利用計算機這種工具更好地為專業服務。教師授課時結合專業知識結合,案例要貼近生活、貼近社會、貼近崗位,重點放在實際應用中。如制藥工程分院的許多課程涉及藥品成分分析,在后續的Excel高級應用中,重點加強函數的應用,除了掌握常用函數的應用,還要掌握特殊的函數的應用。學前教育專業,在多媒體課件的制作上,如何使用PowerPoint和Flash制作圖文并茂的教學課件。食品加工技術專業有食品包裝課程,好的包裝能使產品樹立優質的形象,提高產品競爭力,促進產品銷售,能有效加大企業的宣傳力度,提高企業影響力,開設Photoshop課程,讓學生從包裝設計上入手,學會設計裝飾性花紋、圖案、色彩或文字等。
我們使用“1+X”方案設置計算機基礎課,即1門計算機文化基礎,“X”為其他基礎課程,各專業結合自身特點,采用自助餐式授課,寓教于樂,讓學生體驗和感受學習計算機技能的快樂,深深感受到計算機技能對專業的重要性而富成就感。
4.開展計算機技能比賽,以利于技能的養成。課堂的內容只能保證學生基本吃飽,這遠遠不夠,可以通過專業社團、課外興趣小組、參加各級技能比賽促進訓練技能。每年分院、教務處、學工處、院團委聯合舉辦的以“多彩校園?閃亮青春”為主題的計算機技能競賽,豐富了大學生的課余活動,豐富了校園文化,拓展了素質教育,提高了動手能力,促進了人文素質和科學素質的有效融合,進一步提高了學生的動手實踐能力和創新能力。鼓勵學生積極參加省級計算機類高職指委舉辦大學生計算機技能大賽和全國信息技術應用水平大賽,達到以賽促學、以賽促教、以賽促訓、經驗交流盛會的目的。
三、考核模式改革
考試是檢驗教學效果的重要手段,是教學質量的監控和評價的重要形式。考試不是目的,而是一種手段,在于“以考促學、以考促教、以考促管”,這種教學活動能調動學校、教師、學生三方的主動性和積極性,提高教學質量和管理水平,保證和促進人才培養的目標實現。對高職學生而言,考試更重要的對實踐能力的考核和評價。傳統的期末考試,以一次成績的高低決定學生學習的好壞,這種方式并不客觀和科學,造成一些學生投機取巧,平時不認真,臨近考試,挑燈夜讀、突擊復習,也可能奏效,結果是高分低能。真實的技能是在實踐中反復練就的,并非一蹴而就。過程性考核和無紙化考試能彌補這一缺點,杜絕學生的投機心理,增加其對計算機學習的興趣和主動性,更有效地提高學生的動手實踐能力,有利于培養學生的設計能力、創新意識和創新能力。考試成績由平時成績(出勤、課堂表現)(20%)、能力考試成績(過程)(50%)和期末綜合考試(30%)三部分組成。考核方式的改變直接影響學習的態度,科學、客觀的評價有效促進了學習的積極性和效率,達到了預期的目的。
四、加強微機實驗條件和師資隊伍建設
改善教學條件,開展網絡教學,建立現代化教學平臺。教師在機房授課,學生人手一機,外接互聯網,為各專業開放微機實驗室,保證課內外完成計算機文化基礎、經濟管理、制藥、食品等多個專業的實訓任務。凌波多媒體教學系統實現了廣播教學、學生演示、個別輔導、發任務、收作業。安裝萬維捷通全自動網絡考試系統,由軟件系統隨機組題,判卷自動化,減少了人為因素,考試直接、客觀、公正,并能及時、較準確地反映學生對本課程的掌握程度。學生對這種軟件考試非常喜歡,對平時不認真學習的同學也是一種約束和激勵,因為只有認真學習,才能學到真才實學和技能,才能通過考試。建立完善教學資源網,提供給學生充足的時間和空間,讓學生了解自己技能掌握的程度,學習成績有了衡量標準,富有成就感。
在新形勢和任務下,計算機基礎教學工作依然任重道遠,對教師能力水平提出了更高要求,關鍵是不斷培養一支適應技能發展高素質的師資隊伍。制度保障尤為重要,如入職門檻、輪訓、頂崗實踐,激勵機制等。教師經常深入公司調研、參加培訓,了解崗位需求,積累經驗,才能真正培養企業需要的人才。
五、結語
總之,計算機基礎教育不僅是文化教育、人才素質教育,還是技術教育,是社會發展的需要。我們要堅持不懈地深化計算機基礎的教學改革,完善管理評價體系,利用先進的教育技術手段,培養出一批批的大學生,使他們成為適應社會的需求建設人才和推動全社會信息化發展的主力軍。
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1.1國外實踐教學現狀
國外很多高校的實踐課程,大部分依照正規的培養計劃,學生必須拿到此類學分。為提高學生的實踐能力,工程實習、項目設計以及科研都需要與社會實際相結合。英國的“三明治工讀”模式、德國校企合作的“雙元制”等,在實踐教學中均取得了巨大成功。新加坡南洋理工大學采取“工業實習”,學生須全體進入企業或實習單位工作半年,培養實際工作能力。美國密歇根大學一直在積極探索適合于本校特色的課程模式,以創造改革所需的客觀條件。倫敦大學皇家霍洛威學院是世界首個開設信息安全學課程的院校,其信息安全系和國家網絡安全研究中心的規模為全世界最大。該校實行開放式教學,保證實踐效果。首先,開放師生關系,采用“以學生為主體,教師為主導”的模式;并開放教學內容,學生根據自己的興趣,以教材為基礎,自己編寫“教學計劃”。其次,開放教學環境,學生可以離開課堂,到社會中進行實踐,激發學習激情,真正學到有用的技術。最后,開放教學評價,構建了民主、全面、靈活的教學體系。
1.2國內高校實踐教學體系
近年來國內的幾所較早建設信息安全專業的院校,包括武漢大學、北京郵電大學、哈爾濱工業大學等,通過自身的探索和基于許多原創性工作的基礎上,建立了較為初步完善的網絡信息安全實踐教學體系,并各有各的特點。
(1)武漢大學遵循“以學生為本,以教師為主導,以激發學生學習積極性為出發點,以培養學生創新能力為目標,按照科學研究的規律、思維、方法為主線索組織實驗教學,促進學生自主學習與自主科研”的教學理念,建立“基礎實驗—綜合設計實驗—研究創新實驗”的三層次實踐教學模式,為學生提供了多種平臺,包括實訓平臺、創新提高型實驗和實習基地實戰型實踐平臺、實驗仿真平臺等。武漢大學是第一個增設信息安全本科專業的學校。
(2)北京郵電大學的實驗教學,以能力提升為中心、項目實訓為基礎、創新培育為重點。諸多實踐教學建設成果解決了體系整體連接不密切、教學目標和方式難以融合以及教學品質難以保證等問題。其中包括“一條龍式”的創新體系、“目標驅動”的人才培養模式、“多位一體”的支撐環境、“雙重并舉”的教學質量保障機制等。
(3)哈爾濱工業大學的實踐教學秉承“項目實踐能力強”的作風,以學科為基礎,改革為核心,人才培育為主線。學生創新精神與實踐的培養貫穿始終,著力于基礎實驗、項目實踐、高新技術學習以及科技創新等方面的能力,建立開放自主的實踐教學體系,以充分訓練學生的實踐和創新能力。
1.3南郵現有實踐教學體系建設成果
南郵注重用3個“學”(即學生、學生學習和學生發展)考查教學質量,運用項目主導、學生主體、教師指導的項目運維形式。目前以學生為中心的項目近2000項,南郵也因此擁有了國家級的實驗教學示范中心和工程實踐教育中心。南郵設有軟件與信息安全實驗室,總面積達880平方米,現擁有10余臺高端服務器,150余臺計算機組成的局域網,多臺網絡防火墻(含千兆防火墻)和路由器,還擁有綠盟極光安全評估系統AURORA-200-CC-E、OptiView網絡分析儀、I-Security信息安全綜合實驗平臺,這些設備都緊跟當前技術主流。在教學和科研中,師生可使用多種信息安全實驗平臺。實驗教室由校方統一管理,晚上與周末沒有課程安排。實驗室除了服務于教學實驗課程(包括日常實驗、實踐教學、畢業設計環節)外,同時還開展以實驗室為基礎的相關課題研究,承擔“十五”國家科技攻關計劃、國家自然科學基金、省教育廳自然科學基金等多個研究課題,課余時間對學生開放使用,資助優秀學生及早參與到信息安全的研究中。實驗室使用先進的管理軟件對設備進行科學管理,讓師生充分使用實驗室的設備及資源,鍛煉學生的創新能力,為社會輸送優秀人才。
2獨立學院實踐教學分析
2.1與普通本科高校的區別
由于獨立學院與普通本科高校生源不同,學生在學習熱情、積極性、自覺性和自控力等方面有欠缺。因此,在實踐教學中,必須突出其與普通高校的區別。
(1)在教學內容上,普通本科高校側重于理論研究;而獨立學院的學術性相對較弱,更側重于應用。因此在設置教學計劃、教學方式、教材、考核方式等方面,都要以學生的應用能力為重心。
(2)普通本科高校偏重于建設科研型實驗室,以提高學校的綜合名次;而獨立學院更加注重教學型實驗室。科研對于獨立學院來說,并不是不重要,它為基礎好、有學習熱情、善于思考的學生提供了更高的平臺。
(3)普通本科高校的實驗以綜合型為主;而獨立學院的實驗類型以傳統基礎實驗為主,輔以設計型、創新型實驗,激發學生參與實踐應用的熱情。
2.2存在的問題與不足
1)缺乏自身的辦學特色。辦學特色是學校生存和發展的原動力,對于獨立學院來說,更具緊迫性和重要性。獨立學院必須注意到學生和母校學生之間的差距,不能一味復制母校的教學體制。辦學定位不清、培養目標不明等問題仍有待改善。
2)未形成完善的實踐體系。在獨立學院的網絡信息安全實踐教學中,存在諸多問題,如理論多于實踐,教學手段不靈活,實驗內容滯后,教學重心與社會需求脫節,實驗室整體規劃不合理。這些問題容易導致學生學習疲勞,難以系統地完成綜合型實驗。
3)師資力量不足,學生實驗受限制。獨立學院的經費主要來自投資方,但很多投資方往往不履行責任,導致學院師資、實驗設備實力跟不上。某些實驗設備由于價格昂貴,在實驗過程中,會限制學生的使用,使實驗缺乏靈活性和綜合性。
3獨立學院實踐教學體系建設
總體而言,獨立學院的創新實踐教學體系建設需要遵循特色性、實用性及混合性三大原則。特色性是以自身條件為依據,區別于其他院校的主要方面。實用性是指實踐教學體系的構建,要充分體現社會要求,并與專業發展緊密聯系。混合性體現在不同教學方式、實驗類型、考核方式的混合方面。
3.1教學目標
網絡信息安全實踐教學的總體目標包括以下幾個方面。
(1)學生通過實驗,掌握網絡信息安全理論基礎和應用技術,深入理解計算機系統、網絡和信息系統的安全問題,掌握集成和維護信息安全系統的技能。
(2)學生在掌握了計算機、通信和信息安全理論與技術后,擁有具有較強的科技創新能力和自主學習的能力。
(3)結合專業基礎課內容,安排基礎實驗和綜合實驗,并在學科競賽、畢業設計、培訓認證方面,給學生提供一個從基礎到綜合、從學習到創新、多層次的網絡信息安全實驗體系。
3.2南郵通達學院(獨立學院)實踐教學體系建設
1)實驗室建設。通達學院借鑒南郵的軟件與信息安全實驗室,建設屬于自己的“網絡信息安全”實驗室,結合實際經費狀況、學生人數、場地大小等實際因素進行規劃。通過公開招標,購置相應的軟件硬件產品。其硬件系統主要包括管理控制、數據服務、安全實驗、交換、顯示控制、身份認證、無線、防火墻、IDS等硬件設備;軟件系統主要由實驗操作平臺、實驗管理系統和身份認證管理系統等組成,為實驗室的整體實驗體系建設、實驗環境管理、實驗教學存檔等提供功能支持。在條件允許的情況下,當有新技術、新產品出現時,可以及時補充設備。
2)實驗教材編寫。實驗教材可以從基礎性、綜合性、自主研究性3類實驗設置教學內容。應盡量詳細地對基礎性實驗進行描述,包括設備使用的注意事項、實驗步驟及原理、實驗成果等,為深層次的實驗打下基礎。編寫實驗教材最需要注意的是內容的更新,及時跟進新出現的技術,并與實際工程項目相聯系。除安排密鑰使用管理、數學證書管理使用、防火墻設置使用、虛擬專用網、入侵檢測系統以及網絡攻防等基本實驗外,還可以添加一些新實驗,如云計算安全、無線傳感網安全、移動互聯網安全。根據實驗難度,對其進行分類并標注。學生可以根據自己的興趣和實際水平,選做難度較高的綜合研究性實驗。另外,選擇優秀的相關書籍作為學生的參考資料,以輔助理解,并公開實驗大綱、指導書、參考文獻、教學課件等資料,實現優質教學資源的共享。
3)實踐教學師資隊伍建設。實踐教師是教師隊伍中必不可少的部分。通達學院應為經驗不足的實踐教師安排工程培訓的機會,鼓勵他們利用空閑時間到企業或單位進行項目實踐,或邀請企業工程師來院指導,以提升實踐教師隊伍的整體素質。
4)實踐方式創新。實踐方式的多樣性可以增加學生對課程的興趣。學科競賽與科研都是非常適合的實踐方式,能樹立良好的學術氛圍。通達學院可以與社會企業、單位進行合作,為其推薦和輸送優秀人才,讓學生通過實訓或實習,鞏固課內知識,提高社會項目實踐能力。在由淺入深,從基礎、驗證性實驗到綜合實驗的實踐教學過程中,通過實踐教學、課程設計、課程實習、專業實習、職業化教育、畢業實習、畢業設計和社會實踐等環節,提高學生的專業技能。
5)考核方式改革。對學生的考核采用創新的考核方式,主要包括以下兩個方面:
(1)對每個實驗設置“難度系數”,考核總分為實驗具體分數與難度系數的乘積。這種方式能夠使所有學生都參加到實驗中,激發學生挑戰難題的欲望。另外,學生還可以自主設計實驗題目、參加相關競賽及科研項目,申請額外加分。
(2)采用分組負責制,即按實驗將學生分組,每組負責準備、講授和輔導一次實驗(主實驗),參與其他幾次實驗(從實驗)。主實驗結束后,由其他幾組對該組的講授環節以及輔導環節的綜合表現進行匿名評分。總評成績取決于指導主實驗得分、參與從實驗得分、考核實驗得分等多個因素。
4結語
關鍵詞:一體化教學 行動導向教學法 教學質量
【中圖分類號】G【文獻標識碼】B【文章編號】1008-1216(2015)07C-0050-03
電力電纜施工運行與維護是高壓輸配電線路施工運行與維護專業的專業核心課程,該課程介紹電纜的基礎知識和電纜的安裝、施工以及運檢崗位工作任務訓練等內容,是支撐電力電纜工這一電力線路工種的核心專業課程。通過該課程的學習,要使學生從對電力電纜陌生的階段發展到掌握電纜施工、運檢崗位相關知識,達到電力電纜中級工水平;要求學生不僅掌握電力電纜的相關知識,還要掌握電纜的安裝、施工和運檢等相關技能。
電力電纜施工運行與維護課程在傳統授課模式下,理論課與實踐操作課分開進行,容易導致理論與實踐脫節。一方面,學生在理論課堂上由于興趣、積極性以及自制力等原因,學習效率較低;另一方面,在實習實訓中,由于未能理解相關知識點,內容枯燥、方式單一,實操技能無法得到有效鍛煉,最終會嚴重影響教學質量。
為了解決理論和實踐脫節的問題,高職院校普遍引入了理實一體化教學模式。該模式打破傳統的教學體系和教學方法,根據職業教育培養目標的要求重新整合教學資源,不但增強了教學的直觀性,而且充分體現了學生主體參與作用。理實一體化教學中,除了對教師隊伍、教材、教學場地有新的要求外,還有一項重要內容:一體化課程建設。它讓師資、教材、教學場地諸要素有機組合起來,是一體化教學順利實施的關鍵。在探索一體化課程建設的實施方法中,高職電力電纜施工運行與維護課程教學中運用了行動導向教學法,不僅有效提高了電力電纜施工運行與維護的教學質量,還為一體化教學模式的順利實施提供參考和借鑒。
一、行動導向教學法
行動導向教學法(Handlungs Orientierter Unterricht)的核心內容是:學生是學習過程的中心,教師是學習過程的組織者與協調人,遵循“信息、計劃、決策、執行、檢驗、評價”這一完整的“行為”過程序列,在教學中教師與學生互動,讓學生通過“獨立地獲取信息、獨立地制定計劃、獨立地執行計劃、獨立地評價計劃”,在自己“動手”的實踐中,掌握職業技能和專業理論知識,從而構建屬于自己的經驗和知識體系。
與傳統教學法相比,行動導向教學法把學生放在教學的中心位置,教師是組織者和協調者,幫助學生去學習,在教學中重視“案例”教學,重視“解決實際問題”及“自我管理式的學習”。行動導向教學包含多種具體的教學方法,主要有案例教學法、項目教學法、任務教學法、模擬教學法、情景教學法、談話教學法、角色扮演法等。行動導向教學法遵循學習過程中的客觀規律,以學生為中心,采用活動引導的方式,側重結合傳授知識來培養學生的創新能力,激發學生積極主動地掌握知識和技能,使學生學會學習,為學生的可持續發展奠定了基礎。
行動導向教學法可以有效解決目前高職院校中課堂教學和實踐教學脫節問題。以長沙電力職業技術學院高壓輸配電線路施工運行與維護專業(簡稱輸配電線路專業)為例,主要為電力線路建設安裝、運維崗位培養技術技能型人才,對學生的實際操作技能有著較高的要求,為了他們未來職業發展,還要培養他們分析問題、解決問題、自我學習的能力。同時要求他們具備較高的防觸電、防高空作業危險等安全意識,規范操作、團隊協作的職業素質。行動導向教學法通過實物、案例、圖片、視頻、現場實際操作、角色扮演演練不同崗位角色工作,用相對直觀的內容增加學生的學習積極性,以最快的速度引導學生入門,通過大量項目訓練,使學生具備崗位工作能力。同時在任務實施過程中規范工作流程,要求學生嚴格遵守作業安全規定,指導學生開展工作過程內容學習,從而切實提高學生的動手能力和職業技能。
二、行動導向教學法在電力電纜施工運行與維護課程教學中的應用
以輸配電線路專業的核心課程電力電纜施工運行與維護課程為例進行行動導向教學法實施說明,理論與實踐相結合。首先,教師要充分發揮學生的主體作用,明確主導作用;根據教學內容,可采用演練法、歸納法、案例分析法、任務驅動法等多種教學方法,激發學生學習興趣,提高教學質量;教學過程采用“六階段教學法”,即按照明確任務、計劃、決策、實施、控制、評估反饋六個階段實施。
在電力電纜施工運行與維護課程中實施行動導向教學法時,充分利用了長沙電力職業技術學院的各種教學條件和實訓場地,營造真實的職業環境,將專業教學課堂變成工作現場,引入行業規程規范、技術標準、工作流程實施典型工作任務進行教學,這樣可以提高學生的課堂專注力,增強職業意識,培養職業能力。
以電力電纜施工運行與維護課程中學習任務――10KV電力電纜頭制作教學為例:設置現場的具體情境、布置任務、講解理論、操作實施。按行動導向教學法,教學任務的實施可按如下步驟:
(1)教師先布置任務。某供電公司所屬某電纜分接箱內電纜頭發生故障,要求進行更換。學生要完成制作一個10KV電力電纜戶內熱縮終端頭的工作。
(2)要求學生分組進行資料學習并給出工作計劃,制定作業指導書。提供學生要學習的一些資料,包括如何進行終端頭制作的視頻,終端頭制作的說明書及相關規程,學生通過學習明確工作任務,制作工作計劃書,編寫作業指導書。要求將制作過程分解,理解每個操作步驟的工藝要求,自我評估給出每個步驟的練習時間;同時開展小組間討論,了解每個操作環節與終端頭質量的關系,進行事故預想,思考在工作中可能會遇到的問題并記錄。
(3)在任務開始之前,教師要對學生的計劃進行審核,咨詢每組練習時間規劃的原因,適當進行調整,并按他們的要求提供工(器)具及材料,并指出每樣工(器)具的功能。對每個小組提出的操作步驟不理解的地方進行解答,然后隨機提問小組的成員,確保每位同學明確工作任務和要求。但對于一些不具備危險性、在操作中容易犯錯誤或更好地操作手法,如果學生沒有提就留到他們在實施中遇到了、思考過了再給出,這樣可以加深他們的印象,在采用新工藝制作的成品更好時也會產生更大的成就感。
(4)制作前,每位同學要明確工作過程的危險點和預控措施,并做好安全措施。制作過程中,由各組組長分工,三人一小組(兩人操作,一人監護),一般一個組有2~3個小組,每個小組輪流進行每個操作步驟的演練,然后小組成員轉換角色輪流參與演練。在給定的時間里,記錄每位同學操作的次數,確保技能訓練時間。由于每作時間不長,學生空閑的時間不多,有利于改善工位不足;學生也沒有持續重復勞動,不容易產生厭倦。對每位同學每個操作的質量要進行點評,確保教學實效。教師要對教學實施進行把握,確保作業的安全性。在工作結束后,要分組討論總結,并由組長記錄;教師還要求學生口述操作流程,作為衡量本項目課堂教學效果的因素之一。
(5)在整個任務前期準備和實施過程中,教師起到了一個引導的作用,引導學生查閱資料,明確任務要求,做好相關場地、工(器)具、人員準備,在制作過程中及時糾正學生的不規范行為,保證整個任務的順利進行。教師按真實的工作崗位要求嚴格要求學生,可以培養他們良好的職業習慣,加深他們對任務內容、流程的理解。
(6)任務完成后,師生應該共同對整個操作中的關鍵點、難點進行歸納總結,通過一些實際操作的案例加深學生的印象;再以這個實踐操作的任務為基礎,通過多媒體教學手段,結合實物、視頻,拓展到其他類型電纜附件的制作上,讓學生自我學習,舉一反三。
由此可見,應用行動導向教學法融合了演練法、案例分析法和任務驅動法等多種教學方法,以達到教學目標,使“教”與“學”兩者有機地結合在一起。教學容量大、掌握速度快、學生合作參與積極性高、知識掌握效益高,大大豐富了教學的形式和手段,全面提高了學生的綜合能力。
在長沙電力職業技術學院推行的基于行動導向教學方法的電力電纜施工運行與維護課程在試點班級實施一年后,據多家電力線路建設安裝、運維單位反映,新畢業的學生在專業知識和動手能力方面有了較為顯著的提高。學生在中級工的技能考試過級率也有明顯提高。該方法在提高高職教學質量方面效果明顯,激發了學生的學習興趣,調動了積極性,學生對新知識、新技能可以快速掌握。
三、結束語
實施理實一體化教學是解決目前高職教育中理論和實踐脫節這一問題的必然選擇,而行動導向教學法為理實一體化教學提供了方法基礎。 (下轉54頁)
(上接51頁)本文通過對行動導向教學法在電力電纜施工運行與維護課程中的應用分析,對行動導向教學法的內涵、核心以及實際操作步驟有了深入分析,為其進一步推廣應用奠定了方法基礎。
行動導向教學法的實施,還需要進一步明確教師在教學中的角色定位,向教學過程的策劃者、管理者和主持人的角色轉變,轉變教學思維模式,進一步提高自身修養,加強與學生的互動。
同時,學校還應進一步整合教學資源以滿足一體化教學的需要,加強基于一體化教學的教材建設,做好硬件和軟件的配套工作。
基金項目:湖南省教育科學規劃課題(XJK012CZJ004)
參考文獻:
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關鍵詞:高職 文科類專業學生 能力結構
中圖分類號:G645
文獻標識碼:A
文章編號:1007-3973(2012)006-001-02
在高等職業技術教育中,與理工科類專業學生的能力相比,文科類專業學生的能力既有普遍性,又有其獨特性。兩者的最大區別在于,理工科學生的能力主要表現為顯性的“硬”能力,如操控機床的能力、計算機水平等,而文科學生的能力主要是隱性的“軟”能力,如表達能力、溝通能力、管理能力。正因為文科類學生能力的隱性化和模糊化,研究起來頗有難度,很少有人對高職文科類專業學生的能力結構進行探索。但是,廓清高職文科類專業學生的能力結構,利于有針對性地確立清晰的教學目標、采取適當的教學模式和方式、選擇合適的實訓制度、建立科學的高職文科學生能力評鑒體系,從而有利于培養適合社會需要的高職文科畢業生,使高職教育在文、理、工、醫等各領域得以平衡發展,從而全面地為社會輸送高素質的技能型勞動者。為此,對高職文科類專業學生的能力結構進行探討,實屬必要。現嘗試基于能力結構的心理學理論,依據高職文科類專業學生的能力結構確立的相關因素,提出高職文科類專業學生的能力結構模型。
1 能力結構的心理學闡釋
從心理學理論來看,能力就是智力,而結構, 意指客觀事物各個組成部分的搭配和排列。所以,能力結構,指一個人所具備的能力類型及各類能力的有機組合。能力結構一直是心理學研究關注的焦點,也是各派心理學家致力解決的問題。不少心理學家提出了自己的心理結構假設,比較有影響的有因素構成理論、三維結構模型、層次結構理論、三元智力理論、多元智力理論。其中,英國心理學家斯皮爾曼因素構成理論和美國心理學家加德納的多元智力理論為我們分析高職文科類學生的能力結構提供了比較有效的理論依據。
斯皮爾曼認為,能力是由兩個因素組成的(1904),即一般因素-G因素和特殊因素-S因素。G因素是每一種活動都需要的,是人人都有的,但每個人的G的量值有所不同;所謂一個人“聰明”或“愚笨”,正是由G的量的大小決定的。由此,斯皮爾曼認為,一般因素G在智力結構中是第一位的和重要的因素。特殊因素S因人而異,即使是同一個人,也有不同種類的S,它們與各種特殊能力如言語能力、空間認知能力等相對應,每一個具體的s只參加一個特定的能力活動。完成任何一種活動,都需要由一般能力因素G和某種特殊的能力因素S共同承擔。斯皮爾曼用一般因素G來解釋不同測驗間的相關。他指出,不同測驗測的總是一般因素G和某種特殊因素S,既然各測驗都含有G因素,那么它們就必然有一定相關。
在二因素理論上,賽斯頓提出了群因素說。塞斯頓反對斯皮爾曼的強調一般能力的二因素說,而是認為:任何能力活動都是依靠彼此不相關的許多能力因素共同起作用的,因此,可以把能力分解為諸種原始的能力。塞斯頓對56種測驗的結果進行了因素分析,最后確定了7種原始的能力,即詞的理解、言語流暢性、數字計算能力、空間知覺能力、記憶能力、知覺速度和推理能力。
美國心理學家加德納的多元智力理論認為,能力主要由以下7種因素構成:語言能力,包括說話、閱讀、書寫的能力;音樂智力,包括對聲音的辨識與韻律表達的能力;邏輯數理智力,包括數字運算與思維思考的能力;空間智力,包括認識環境、辨別方向的能力;身體運動智力,包括支配肢體以完成精密作業的能力;內省智力,包括認識自己并選擇自己生活方向的能力;人際智力,包括與人交往且和睦相處的能力。
2 高職文科類專業學生能力結構確立依據分析
心理學上的純智力結構理論主要探討的是人類的普遍智力問題,并沒有考慮社會、教育目標、政策法規、專業方向、職業崗位要求等因素對某類特殊人群的智力能力影響,不能完全解決高職文科類專業學生能力結構問題,只能為這個問題的解決提供一個指向。我們現在所探討的問題是高職文科類專業學生的智力結構問題,屬于對特殊群體的智力結構探討,因此,必須考慮上述因素對能力的影響。在教育領域,對不同的群體有不同的培養要求,因此,在心理學能力結構理論的支撐下,我們要確立高職文科類專業學生的能力結構,還必須尋找其現實依據。
我們認為,高職文科專業學生的能力結構確立應該主要考慮以下因素:教育層次定位,崗位特征和相關政策等。如果說,心理學意義上的能力結構理論為我們確立高職文科學生能力結構問題提供了理論依據,那么,教育層次定位,崗位特征和相關政策則為其提供了現實依據。
教育層次定位規定了培養目標,所以教育層次定位是高職文科類專業學生能力程度強弱的依據,比如對學科理論知識的掌握,不同的教育層次對其培養目標規定就各不相同,對本科生的要求是系統地掌握學科理論知識,對高職生的要求是有針對性地掌握一些基本理論知識。崗位特征決定了高職文科類專業學生能力結構的主要因素,雖然對能力結構眾說紛紜,但是心理學理論普遍的共識是,人的能力并非是單一的,是由多種因素構成的。而對于高職文科類專業學生來說,要求其具備全面的能力,既不現實,也無必要,所以,我們要確立高職學生需要具備哪些能力,還必須參考其職業崗位特征。尤其是相關政策,是社會對高職教育人才素質需求的反映和總結,為我們確立文科類專業學生的能力結構提供了現實依據。