基于Blackboard的《物理光学》网络教学平台设计

■赵永林

物理光学是光信息科学与技术专业学生的基础学科之一，对于光信息科学与技术专业课的学习起着至关重要的作用，必须结合大量的光的干涉、衍射和光与物质相互作用的实验图像才能更好的理解，课程教学中需要大量直观的图形和图像等资料。但对于多数学生来说,这门课程理论抽象,涉及的数学知识非常多，尤其是衍射部分，专有名词多而杂,知识点很难串联起来,而且传统的课堂教学法难以将抽象的概念解释清楚,让学生产生感性认识,因此学生常会感到知识抽象,课程枯燥,影响了学习该课程的效率和积极性。为此,我们利用计算机和网络技术,建设了《物理光学》网络教学系统,旨在充分发挥网络资源共享的优势,开辟并探索新的教学模式。

1 设计原则

随着数字化校园建设的不断发展,网络课程建设得到了各个教育管理部门、学校以及广大教师的一致重视。在大量研究和实际应用的基础上,取得了一些研究成果,建设了很多内容丰富、特色鲜明、功能多样的网络教学平台[1]。通过对各个高校网络教学平台的调研,也发现了一些问题,主要表现在：教学内容丰富但缺乏具有互动性和吸引力的教学设计；具有引导性、启发性的自主学习资源匮乏。针对发现的问题和物理光学的课程特点,我们确定了四项原则,用以建立结构合理、资源丰富、互动性强、易于后期管理的《物理光学》网络教学平台。

1.1 结构合理化原则

课程内容结构设计方面,以《物理光学》教材的各个章节为主线设计导航栏,同时嵌入站内搜索引擎,让学生直达想要学习的内容模块;教学平台整体结构以网站地图的形式表现,建立树状图结构展示教学平台的各个功能模块之间的关联。

1.2 资源丰富原则

网络教学平台的建设也是课程资源库网络化、数字化的重新构建,由于物理光学的课程特点,教学中需要大量直观的图形和图像等资料[2],利用Flash技术、计算机仿真技术可得到高清晰的干涉和衍射图样[3]。同时搜集物理光学相关的著作、优秀论文、最新研究成果和研究进展等文献资料,使学生和教师巩固所学知识,拓展知识面,了解学科前沿动态,有助于启发学生思维,为以后的工作和科研打下基础。

1.3 互动性原则

网络教学区别于传统课堂教学,师生之间、学生之间、教师之间不能直接面对面交流,如果没有良好的互动性强的学习模块,是无法调动学生的学习积极性和完全发挥网络教学平台的作用的。为此,在平台中加入学习论坛模块,师生能够利用该模块即时发布问题,解答问题和参与问题讨论,使平台不仅是交流学习经验的论坛,还是缓解学习压力、沟通娱乐的空间。教师也可以通过论坛了解学生的学习情况和生活情况,有目的地引导学生的学习与生活。

1.4 易于管理维护原则

平台建设要求普通教师无需专业的网站建设知识,也能够在自己的权限内随时管理更新教学平台内容及学习论坛内容。

2 相关技术

2.1 B/S 结构(Browser/Server结构)

即浏览器和服务器结构。在B/S结构中,因特网中各种形式的数据,如文本、声音、图像和视频等,都存储在数据库服务器中。通过数据库服务器与Web服务器的连接,由Web服务器将各种数据反馈给用户端,用户端只需要通过网页浏览器就能够得到所需要的信息。

2.2 BB(BlackBoard)技术

Blackboard是Blackboard Academic Suite TM教育软件的简称，它是美国Blackboard公司开发的一种网络教学平台。应用BB技术,交互式网站的开发不再需要繁复的编程,只需要将简单的脚本代码嵌入到网页文件中,就可以让静态网页动起来,可以让网站开发者将更多的精力应用在网站的内容建设上。使用BB技术制作的网络教学系统便于系统信息的管理,普通教师就可以对教学系统信息进行简单的添加和删除操作。

2.3 SQL Server网络数据库技术

SQL Server 2000是微软公司2000年推出的SQLServer数据库管理系统的版本。它具有客户机/服务器体系结构、图形化用户界面和丰富的编程接口工具,是一个杰出的数据库平台,可用于大型联机事务处理、数据仓库以及电子商务等。

2.4 流媒体技术

流媒体技术也称为流式媒体技术,作为一种时下流行的网络传输技术,不再需要等整个压缩文件下载后才能观看,而是预先在用户端创建缓冲区，在播放前先将一段数据下载到缓冲区,如在播放过程中,网络传输速率小于视频播放速率,就先播放已下载到缓冲区的数据,从而有效避免播放中断,保证收看质量。

由于网络教学基本上都在校园内网中进行,带宽可以保证,出于成本和管理方面的考虑,视频点播系统采用顺序流式传播方式。在前期视频处理时,将收集到的DV带、VCD、DVD等视频文件压缩为asf(advanced stream ing format)流式文件格式,并把时间较长的视频(如整堂课、讲座等)压缩为多个短视频段落,以保证播放的流畅性。

2.5 JavaScript脚本语言

图1 网络教学平台结构示意图

这是一种广泛用于客户端Web开发的脚本语言,常用来给HTML网页添加动态功能。在图片库中应用该语言编写了图片查看器,可以实现图片的放大、缩小、拖动、还原操作。

2.6 多媒体软件技术

网络教学平台制作过程中还使用Dreamweaver、Photoshop、Flash、Powerpo int以及绘声绘影等多媒体软件,用于电子资源的处理和平台的搭建。

3 网络教学平台总体设计

3.1 平台功能模块设计

遵循网络教学平台的设计原则,设计了6个功能模块,每个模块又有其子模块,如图1所示。

3.2 平台首页与教师介绍

平台首页的用户登录,包括学生登录、教师登录和管理员登录,赋予不同的平台使用权限;最新公告发布最新的平台信息与注意事项;投票调查栏目设置调查问卷,用以了解学生对平台的使用情况和学习情况。教师介绍是将物理光学课程的负责人、主讲教师以及实验带教教师的个人简介发布到平台上,使学生更好地了解该学科的教师。

3.3 网络课堂与教学资源

这两个模块都以所用教材的章节为主线设计其子模块,以导航清晰、资源丰富为设计思路,学生可以根据需要,选择相应模块进行学习,使其在传统课堂学习的同时,提高自学能力,巩固完善所学知识,拓展知识面。

3.4 在线测试

含有章节测试与期末测试两个栏目,都由选择题、判断题和简答题组成,将物理光学课程的所有重点、难点涵盖其中。学生进入模块后,系统随机抽取题目,答题结束后提交试卷,简答题给出标准答案供参考,选择题和判断题自动打分并标示错题题号和正确答案。可以使学生及时了解自己对所学课程的掌握情况,既能考察对于特定章节的掌握程度,也能检测自己对于整个课程的学习情况。

3.5 学习论坛

设计答疑解惑、学习心得和心情驿站等模块,开辟学习和生活过程中学生之间、师生之间的交流通道。

3.6 平台管理模块

网络教学平台的管理与维护是保证平台良好运行的关键。因此,我们对于平台的各个功能模块都相应地设计了管理模块。管理员登录平台后,可以进入管理界面对最新公告、教师介绍、网络课堂、教学资源等模块的信息进行添加、修改和删除操作；对于在线考试模块,管理员可以查看各个学生的测试成绩；在学习论坛中,具有发布、回复、修改和删除信息的权限。

对于平台用户的使用权限,设置为三级权限模式,从高到低依次为平台管理员、普通教师、普通学生,根据各自权限实现不同操作。

4 网络教学平台的效果

《物理光学》网络教学平台引入教学后,在使用中也发现了一些不足之处,如日常利用率不高,教学资源库内容还有待进一步补充等,都是今后需要完善和解决的。但这种崭新的教学模式比传统的课堂模式更注重学生自学能力的提高和学习兴趣的培养,提高了学生的学习积极性。通过首页的问卷调查,网络教学平台的好评率达到83%,2009级学生在使用了网络教学平台后,期末考试成绩比2008级未使用网络教学平台的同专业学生的优秀率(80分以上)提高了6.5%,说明网络教学模式已初见成效,对于相关课程的网络教学平台建设有着积极地借鉴意义。最后，感谢南通大学教改基金（No：13050487）对本文的支持。

［1］顾正位,王晓燕,金秀梅.基于BlackBoard的网络教学研究[J].中国教育信息化,2007(7).

［2］封余军,王文华,熊正烨,师文庆.电科专业“物理光学”课程建设改革的探索与实践[J].中国电力教育,2011(8).

［3］李保源.物理光学实验的网页课件设计[J].计算机与现代化，2007(6).