“优化设计”课程网络教学平台应用实践

[摘 要]“优化设计”课程网络教学平台对提高“优化设计”课程的教学质量和水平、积极推进教学改革具有十分重要的作用。“优化设计”课程网络教学平台具有四大功能，对“优化设计”课程网络教学平台应用于教学实践中的实施效果、学生体会和进一步改进之处的分析，可为“优化设计”课程网络教学提供了有益的启示和借鉴。

[关键词]优化设计 网络教学平台 教学实践

[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2013）07-0090-04

优化设计是工程设计中重要的现代设计方法。它是一种综合应用最优化原理与计算机技术的科学设计方法，已经在各个行业得到广泛的应用。[1]优化设计理论研究和应用实践的不断发展，使传统设计方法发生了根本的变革，从经验、感性和类比为主的传统设计方法过渡到科学、理性和立足于计算分析的现代设计方法，工程设计正在逐步向自动化、集成化和智能化方向发展。[2]

随着机械优化设计理论、方法和相关支撑软件的不断发展和完善应用，各个行业广泛应用优化设计理论和方法进行工程设计和产品开发，因此，国内很多高校中的工程类、机械类本科专业或研究生专业都设置了“优化设计”课程，学习优化设计的基础知识、基础理论和各种方法，培养分析和解决工程设计中优化设计问题的初步能力，为学生今后从事各种工程设计工作打下基础。昆明理工大学“优化设计”课程是学校以对许多工科本科专业开设的一门学科必修课。目的是让学院掌握科学的设计方法，培养学生的工程设计能力，突出学生的理工优势和特色。通过优化设计课程的学习，使学生掌握优化设计的基本概念、基本理论和基本知识，学习各种常用优化方法的基本原理和计算方法，熟悉常用工程软件的优化分析和计算的功能，了解优化设计方法在工程设计方面的具体应用，掌握典型的优化设计实例；使学生树立工程优化设计和优化决策的思想，具有解决工程设计中一般优化设计问题的能力。

随着信息技术和网络技术的快速发展，一种新型的教学模式已成为现代教育技术的重要部分，这就是网络教学，而网络教学平台作为网络教学的载体，也得到了快速发展。[3]通过网络教学平台的应用，可以平衡教学资源，扩大教学空间，丰富教学方法，成为传统教学方式方法的有效补充，所以，网络教学平台建设是课程建设与改革的重要内容。在网络教学平台上，教师可以方便地提供教学材料，通过教学邮箱、课程论坛等进行师生交流互动，学生则可以查看课程信息，提交作业、提问和答疑、参加课程调查和在线测试，使课程教与学的空间得到极大拓宽。

为了积极推进教育教学的改革，提高“优化设计”课程的教学质量，应把崭新的教与学的环境提供给教师和学生应用。在昆明理工大学现代教育技术与网络中心的支持与资助下，对“优化设计”课程网络教学平台进行建设并应用于教学中。

一、“优化设计”课程网络教学平台

利用昆明理工大学现代教育技术与网络中心的“教育在线”系统，开发了“优化设计”课程网络教学平台。[4]“优化设计”课程网络教学平台分为课程介绍、课程材料、课程作业与测试、学习互动与交流四大功能模块，以下分别对各功能简要说明。

（一）课程介绍模块

该功能模块包括课程简介、教学大纲、教学日历、教师信息四个子功能，课程简介提供了教师对“优化设计”课程介绍进行编辑、修改和完善的功能，主要介绍“优化设计”的课程沿革，课程主要目标、课程主要内容，课程类型、学时学分，授课形式、考核方式，教材、参考书目等。教学大纲提供了教师对“优化设计”课程的教学大纲进行编辑、修改和完善的功能，学生可查看“优化设计”课程的性质、目的、任务，主要教学内容、教学要求等；教学日历提供了教师对对《优化设计》课程的教学日历进行编辑、修改和完善的功能，学生可以查看了解“优化设计”课程各章节的教学内容和相应教学时间的安排。教师信息提供对“优化设计”课程一个或多个任课教师的信息进行编辑、修改和完善的功能，学生可方便地查看“优化设计”课程的多个任课教师的信息，为选课提供参考。

（二）课程材料模块

课程材料模块是“优化设计”网络教学平台的主要部分，把“优化设计”课程相关的教学课件、多媒体资料、专业论文、视频文件等教学资料收集、整理、筛选和归类在此功能模块中，学生可以进行浏览、查阅和下载。教师可以采取上传文件、网上编辑、引入个人资源、添加URL四种方式对课程材料进行管理。教师可以将本地文件上传后作为课程材料内容，也可以上网后在线编辑材料内容，也可以将本人“个人资源”栏目中的素材引入至教学讲义，还可以填写URL网址作为课程材料内容。在“材料列表”中，选课学生能看到处于发布状态的目录和资源。而处于“未发布”状态的目录和资源，只有教师可以看到，而选课学生是无法看到的。

（三）课程作业与测试模块

该功能模块包括课程作业、在线测试、试题试卷库三个子功能，课程作业子功能又包括“作业模板管理”、“作业管理”、“作业统计分析”，教师可以使用“作业模板管理”、“作业管理”和“作业统计分析”来布置优化设计作业、对优化设计作业进行管理。教师在“作业模板管理”中建立作业模板，然后在“作业管理”中向选课学生发布课程作业。从作业模板库中选择课程作业，填写作业模板的标题和内容，编辑课程作业的名称；填写本次作业的满分分数和提交作业的截止时间。发布以后，选课学生才能看到教师布置的优化设计作业。学生可以在线编辑完成作业，然后在网上在线进行提交。在所提交的优化设计课程作业列表中，教师点击“批阅”一列中的“批阅”按钮，就可以对学生提交的作业进行批改。点击“作业统计分析”，可以设定并查看学生作业的统计成绩。学生则可以查看教师对作业的批阅情况和作业成绩统计信息。

试题试卷库与在线测试，教师通过该功能建设优化设计课程的试题试卷库，教师可以使用试题和试卷库功能中的“知识点维护”、“试题库维护”和“试卷库维护”功能来不断完善优化设计的试题试卷库。选择“知识点维护”，进入知识点维护界面。教师可以依照页面提示建立知识点的目录结构。建立知识点的目的是便于将试题库根据知识点进行分类。选择“试题库维护”，进入试题库维护界面，可以添加新试题。选择“试卷库维护”，进入试卷库维护界面，可以添加新试卷。

优化设计网络教学平台设置了在线测试功能，根据课程教学进程，当需要进行在线测试时，教师需添加在线测试，选择“在线测试”。进入在线测试界面后，如果“试题来源”中选择的是“试题库”，那么将从“试题试卷库”的“试题库”中抽取优化设计在线测试的试题；如果在“试题来源”中选择的是“试卷库”，那么将从“试题试卷库”的“试卷库”中抽取优化设计在线测试的试题。在线测试的试题组织完成后，可向学生发布；当在线测试处于“已发布”状态，学生就能够看到在线测试，并可以进行在线测试了。学生进入在线测试界面后，在测试名称列表中，选择需要参加的在线测试所对应的“开始测试”一列中的按钮，进入测试界面，进行测验答题。答题完毕，选择“结束测试”按钮，完成本次测试。结束测试后，选择“提交答卷”按钮，相应的在线测试答卷通过网络平台被提交给教师。

（四）学习互动与交流功能模块

该功能模块包括课程教学通知、课程答疑讨论、课程问卷调查、课程教学信箱、课程教学研究、课程管理等子功能。

课程教学通知用来发布“优化设计”课程的各种通知，教师可以根据教学进程和教学要求添加新的课程教学通知，也可以对已有的课程教学通知进行修改或删除。学生可及时查看“优化设计”课程学习过程中教师的各种要求和相关通知。

课程答疑讨论主要提供给学生进入课程讨论区进行课程讨论，可以查看常见问题的基本信息，并对常见问题进行评价，可以向老师提交问题、查看问题答复等。课程答疑讨论由“优化设计学习论坛”、“优化设计学习常见问题”、“自动答疑”、“邮件答疑”四个组成部分。这四个部分由二级菜单栏目选择，如果以教师身份登录系统，可进入该二级菜单栏目。“优化设计学习论坛”是“优化设计”课程的讨论区。课程负责教师为“优化设计”课程讨论区的管理员。管理员可以进行“封禁管理、属性管理、话题管理、权限管理”等管理，实现对“优化设计”课程的讨论区的管理。“优化设计学习常见问题”又划分为“常见问题列表”、“个人答疑问题”和“问题分类管理”三部分。在“常见问题列表”中，教师可以根据教学中遇到的新问题和收集的问题添加新的常见问题，还能对已有的常见问题进行编辑、修改或删除等操作。同时，还可以查看常见问题的基本信息。在“个人答疑问题”中，教师查看对学生提交的答疑问题，然后进行解答和回复。教师通过“问题分类管理”，对优化设计学习中常见问题所涉及的知识点进行归类、总结和管理。“自动答疑”为教师提供了从常见问题中检索问题的功能。“邮件答疑”则是通过电子邮件回答问题，教师可以查看邮件正文并对邮件进行回复。

课程问卷调查用来了解学生对“优化设计”课程学习的要求、体会、意见和建议，通过网络教学平台课程问卷调查的功能，教师可设计新问卷并进行添加问卷调查操作。问卷调查发布后，学生就可以参加课程问卷调查活动，学生在所看到的问卷列表中，选择“参加”一列中的“参加问卷调查”按钮，就可以填写问卷调查，问卷调查提交后。教师在优化设计课程网络教学平台上，通过选择“调查结果”一列中的“查看调查结果”按钮，教师就可以查看问卷调查结果。

课程教学信箱为优化设计课程教师和学生提供了收、发系统内部邮件的功能，方便教师之间、教师和学生之间、学生与学生之间的交流与联系，课程教学信箱的使用方法与其他Web电子邮箱的使用方法基本相同。

课程教学研究提供了优化设计课程教与学的研究平台，在“课程教学研究”中，教师可以完成创建新的研究主题。探究主题处于“已发布”状态后，学生就可以参与该主题的探究活动。主题探究的教与学的活动可以由教师建立，也可以由学生自己建立。此外，在课程教学研究中，教师可以建立优化设计课程教学个人资源，通过创建资源目录结构后。采取在线编辑、上传文件、添加URL三种方式可以在线编辑个人资源；教师在编辑教学材料过程中，可以对个人资源进行引用。

课程管理包括选课学生管理，任课教师管理，学生学习统计。

在“选课学生管理”中，任课教师可以添加选课学生，并可查看选课学生的课程学习记录信息。教师添加优化设计课程选课学生的方法有两种：一种是批量导入，可批量导入选课学生的Excel文件保存至本地机；另一种是手工导入，在学生用户列表中勾选本门课程的选课学生后，完成添加选课学生的操作。

在“选课申请管理”中，任课教师可对申请优化设计课程学习的学生进行审批，以教师身份登录系统后，点击栏目“选课申请管理”，进入选课申请管理界面。选择申请选课学生所对应的“审批”按钮，这时，审批通过，该学生被批准为选课学生。点击申请选课学生所对应的“取消”按钮，这时，审批不通过，该学生不能进行优化设计课程的学习。

在“任课教师管理”中，课程负责教师可根据教学任务安排添加任课教师，以教师身份登录系统后，选择菜单“任课教师管理”，可进行添加任课教师的操作，同时，可查看任课教师的课程教学记录。课程负责教师还可以对任课教师所能够使用优化设计网络教学平台的功能模块进行权限设置。

在“学生学习统计”中，任课教师可以查看相应学生应用优化设计网络教学平台进行课程学习的各种记录。

二、应用实践

（一）实施效果

多年来，在“优化设计”课程的教学过程中，笔者积极利用“优化设计”课程网络教学平台进行教学，开展网络教学平台的应用实践研究。不断完善“优化设计”课程网络教学平台的功能，不断提高网络教学平台应用水平。从2009年起，对农业机械化及其自动化本科专业的“优化设计”课程使用网络教学平台进行教学，在该专业2006级、2007级、2008级学生中应用，推动了“优化设计”课程的教学改革，为教师和学生创造了一个新的教与学的环境，大大提高了“优化设计”课程教学质量。同时，推进了网络课程的有效应用。实施效果和经验总结如下。

1.优化设计课程的网络教学，能充分发挥学生对优化设计课程学习的自主性。学生是学习的主体，通过网络教学，促使学生更加主动地进行学习。在“优化设计”课程网络教学过程中，可以自动统计学生的学习情况和参与网络教学的情况，并把统计结果及时反馈给学生，让学生了解自己的学习情况和班级其他学生的学习情况，通过比较，激发学生自觉学习。例如，学习情况统计结果可以反映学生阅读课程教学材料次数、上交课程作业次数、学习笔记数量、向教师提问次数、阅读课程通知次数、在课程论坛发表话题次数、课程论坛回文次数、参与课程问卷调查次数、参加在线测试的情况等。这样，对督促学生加强对优化设计课程的自主学习是非常有帮助的。

2.优化设计课程的网络教学具有很好的交互性。在网络教学模式中，教师、学生、教学资料之间的关系是网状的，讨论、作业、测试等模式中都可以展开“双向”互动，而且不受时间、空间的限制，有助于激发学生的创造力。而传统教学模式受空间、教学任务等限制较多，师生之间的互动较少。在“优化设计”课程网络教学过程中，对各章各节和各个知识点，都能通过讨论、作业、在线测试，及时了解学生对知识的掌握情况，也非常方便地解答学生学习中的各种问题。通过网络教学平台的互动，方便掌握学习者的兴趣和需要，启发学生对所学知识的纵横联系，促使学生获得不同层次的理解、不同难度的认知，促进了学生进行有独特见解的思维活动。

3.优化设计课程的网络教学具有开放性，较好地实现了因材施教的原则。在网络教学过程中，学生根据自己的学习条件、学习能力，来安排自己的学习时间和确定自己的学习内容。所以，在“优化设计”课程开课学期，学生可以根据自己的学习时间、学习条件和学习能力，灵活地完成优化设计课程网络教学的各项任务，充分发挥学习个体的多样性和创造性。

4.优化设计课程的网络教学具有资源共享性，学生可以平衡差异、共享教学资源。在传统的教学模式中，如果学生的学习能力强、学习主动性高，这些学生能够收集、掌握和获取丰富的教学资源；如果学生的学习能力弱、学习较为被动，这些学生能获取的教学资源就比较少。在“优化设计”课程网络教学平台上，提供了各种各样丰富的教学资源，并不断充实与完善。网络教学平台让学生能非常方便地得到各种教学资源，为不同类别、不同层次的学生提供了优质的教学资源服务，满足了学生多样化和个性化的不同需求。网络教学具有近实时性、远程传输和资源集中的优点，便于实现优化设计课程的教学资源的共享。学生通过“优化设计”课程网络教学平台容易获取多种多样的学习资源。

5.优化设计课程的网络教学为学生在课堂外对优化设计课程学习的自学指导和课外训练提供了网络教学工具，成为培养学生创新精神和实践能力的重要途径和载体。

（二）学生应用体会分析

从2009年起，笔者连续多年把“优化设计”课程网络教学平台应用在优化设计课程教学中，并不断总结和完善，在《优化设计》课程网络教学平台应用的实践过程中，分别对农业机械化及其自动化本科专业的农机2006级学生、农机2007级学生、农机2008级学生做了问卷调查。从总体上看，大多数学生都认为运用“优化设计”课程网络教学平台进行网络课程学习能体验到一种新型的教与学的现代教育技术，对学习有帮助。当然，网络教学过程中的不完善和网络等方面的问题，也影响了网络教学的应用。

以上表明，学生对网络教学还是很欢迎的，但“优化设计”课程理论性较强，涉及数学知识较多，理论比较抽象，理解难度较大；学生普遍感觉难度较大，畏惧心理较强，导致学生学习该课程的热情普遍不高，学生很容易对课程失去兴趣。师生互动困难，教师费时费力，学生也费时费力，所以还需进一步完善网络教学平台，加强互动。

（三）改进措施

基于“优化设计”课程网络教学平台的应用情况，借鉴各种网络教学的经验，网络教学还应从以下方面进一步改进。

1.注重学生的学习需求，教学活动离不开教师和学生两个组成部分。构建“优化设计”课程网络教学平台的出发点是学生的学习需求，所以，围绕教师的教学理念和学生的学习需求进行改进，才能更好地达到预期目的。

2.丰富完备的课程教学资料是构建“优化设计”课程网络教学平台的关键，课程相关的教学资源还需要尽可能完善和起到实效作用。目前本课程使用的多媒体课件为PPT电子教案，电子教案比较适合教师在课堂上讲授，但直观性、交互性差，在实践中，可将一些重点难点章节内容制作成多媒体课件。而多媒体课件能更好地帮助学生在课后自学《优化设计》重点难点内容，有利于降低学习难度，增加学生对优化设计课程的学习兴趣。

3.进一步完善“优化设计”课程网络教学平台功能。一是完善用户操作，主要针对“优化设计”课程复杂的数学公式多，图表处理难等问题，对在进行作业、讨论、答疑时，在网上录入十分不方便这一方面进行改进。二是通过网络多媒体化，加强学习互动系统的功能，为教师和学生之间、学生和学生之间进行同步或异步的交流互动提供网络平台，激发学生间相互学习的热情，增加自主学习的动力。三是增加优化设计课程的学习评价系统，主要包括对教师的评价、对教学效果的评价、对考试与作业的评价以及对学习过程参与度的评价等。[5]

“优化设计”课程网络教学平台对加强“优化设计”课程的教学、积极推进教学改革具有积极作用，把“优化设计”课程网络教学平台应用于教学实践中，取得了良好的效果。当然，对“优化设计”课程网络教学平台还需在不断使用的过程中进一步完善，使其为“优化设计”课程教学发挥更大作用。

[ 参 考 文 献 ]

[1] 孙全颖，赖一楠，白清顺.机械优化设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2007.

[2] 郭仁生，苏君，卢洪胜.优化设计应用[M].北京：电子工业出版社，2003.

[3] 王巧稚，曹高飞，赵宏贤等.“互动式”精品课程网络教学平台的构建和应用研究[J].中国校外教育，2011，（8）：98.

[4] 杨晓京.农业机械化及其自动化专业《优化设计》课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2012，9（32）：69-72.

[5] 黄荣怀.计算机支持的协作学习——理论与方法[M].北京：人民教育出版社，2003.

[6] 宋小芬.高等院校学生评教方式的利弊及优化路径[J].大学教育，2012，（2）：61.

[责任编辑：刘凤华]