“高等数学”网络化教学及测评系统的设计与实践

丁 蕾, 石鸿雁

(沈阳工业大学 理学院, 沈阳 110870)



“高等数学”网络化教学及测评系统的设计与实践

丁 蕾, 石鸿雁

(沈阳工业大学 理学院, 沈阳 110870)

阐述了“高等数学”网络化教学及测评模式的必要性与存在的问题,介绍了网络化教学及测评模式的总体结构与实践方法。系统利用网络双向互动等功能,将传统的测评模式与现代网络技术相结合,以在线作业、在线测试为切入点,以电子教程为核心来组织网络课堂,实现网上教学活动的全部过程。该系统对学生学习成绩进行有效评价的同时,也可解决学生扩招、校区分散、学时压缩、考核任务重等传统高等数学教学方式中存在的问题。同时也减轻了教师的教学负担,充分调动学生学习高等数学的积极性,使教师的教学及学生的学习变得方便快捷。

网络化测评模式; 高等数学; 自主学习; 网络化教学

0 引 言

近年来,信息技术和互联网的快速发展导致了教师的教学模式、学生的学习方式正在发生潜移默化的改变。随着高校校园宽带网的快速建设和计算机应用软件的不断更新,数学教学已不再局限于“一块黑板、一支粉笔”的模式,教学过程也不再局限于课堂上。网上教学、网上答疑、多媒体教学等现代教育方式,正逐步从数学教学的辅助地位上升为数学教学的基本形式,教师角色逐渐由“知识传授者”向“引导者、促进者”转变[1]。高等数学是工科院校的一门重要的基础理论课程,也是各专业核心课程之一,在整个高等教育中起着非常重要的作用。高等数学所提供的理论知识、思想方法,不仅是学生学习后继课程的基础,也是培养学生创新能力的重要途径。然而课程测评模式在教学中起着指挥棒的作用,测评的内容和手段,指挥着教师教什么,怎么教;学生学什么,怎么学。要想使一些数学原理的丰富内涵、教师先进的教学思想以及启迪学生的创造性思维的教育观念在课程测评模式中更好的体现,传统的课程测评模式已难以适应。因此在计算机、智能手机非常普及,无线网络资源非常丰富的今天,利用网上资源学习和考核高等数学是大势所趋。

1 目前“高等数学”课程测评模式存在的问题

1.1 传统课程测评模式

传统的测评模式很大程度上还局限于作业、小测验、考试等方式,这种测评模式不仅单一,而且过于强调基础知识、解题思路和解题能力的考核,所以不能全面地反映学习者的素质与能力,难免出现高分低能的情况。重知识、轻能力、以记忆书本知识的数量与质量、掌握记忆的准确性与熟练程度为标准是传统观念中的不足。另一方面,传统的测评模式大多采用人工阅卷的方法,使学习者不能及时得到卷面的反馈信息,在一定程度上降低了学习者学习的热情,打消了学习者学习的积极性。

1.2 网络化课程测评模式

现有的网络化测评模式虽然有快捷、准确等优点,但也存在一些不足:1)对网络教学中教学检测的认识深度不够[2]。教学检测是整个教学过程中不可缺少的一部分,是检验教师教学情况和学生学习情况的有力方式。网络教学作为一种新兴的教学方式,也需要教学检测来检验。2)缺少网络教学效果的评价标准。当前,我国的评价网络教学效果的标准还停留在传统的课堂评价标准上。基于这些原因,网络教学的检测体系应引起足够的重视。要提高“高等数学”网络教学水平,必须健全网络环境条件下的“高等数学”网络教学的检测体系,只有这样, “高等数学”的网络教学才能正常发展。3)测评系统软件开发及维护难度较大。网络测评模式的建设依托网络信息技术,这就要求开发人员需具备扎实的数学理论基础和软件开发技术,一般的软件开发人员难以胜任。另外,测评系统中的试题也需要经常更新,这就需要有专人来维护。4)没能更好地利用网络双向互动性[3]。大部分网络测评结果没能通过计算机实现。一些网络测评结果虽能通过计算机实现,但学生只能知道结果的对错而不知错题的原因,从而不能充分发挥学生学习高等数学的主体地位,不能提高学生学习的积极性。

2 “高等数学”网络化教学及测评模式的设计

鉴于“高等数学”网络化测评模式建立的必要性及存在的不足,本着拓宽知识、培养能力、启迪学生的创造性思维的教育观念,以改革传统高等数学教学、提高教学效果、减轻教师压力为主要目标,结合高等数学的授课学生多、知识点繁琐、公式复杂等特点,本系统把“高等数学”网络化教学及测评模式的主要内容整体上分为7个模块:电子教程、知识结构、作业及测试、课程资源、在线答疑、成绩分析、班级信息,如图1所示。

图1 “高等数学”网络化教学及测评模式的主体结构图Fig.1 The main structure of the network teaching and evaluation model of “advanced mathematics”

电子教程、知识结构是学生在完成高等数学作业时获取知识的有利途径。电子教程由课程内容讲解、释疑解难和数学史3部分组成。其中,课程内容讲解包含动画演示,更生动具体地对高等数学重难点做了详细的讲解;释疑解难对学生常见的、不易理解的数学问题给出了由浅入深的解答;数学史则是对数学知识的由来、著名科学家的生平做了详细的诠释。这2个模块使学生在掌握足够的数学知识的同时,受到心理和智能的导引,能启迪、挖掘他们的认识和处理数形规律、逻辑关系及抽象事物的悟性和潜能;培养创新意识和务实求真的品格;提高数学思考、分析、表达和解决问题的能力[4-14]。

在线作业及在线测试是学生熟悉内容、掌握方法、提高能力、加深对知识点的掌握程度、促进学生努力学习的重要手段之一,也是教师了解教学效果、考察学生对知识点的掌握情况的一种有效方式。本系统从高等数学教材及各类辅导书中精选了大量不同难易程度的填空、选择和综合题,以完善这部分内容。在线作业模块中教师在线留作业并要求学生在一定时间内完成作业,学生在线做作业后结果通过网络批复,其中学生做错的题目,学生可以通过系统中提供的内容自学。在线测试模块的题型与作业模块的题型类似,教师通过这一模块可以组织考试,其结果通过网络实现。这2个模块可以减少人为因素造成的测评结果错误率,还为教师节省了大量时间,同时,这2个模块支持在线输入数学公式,教师使用系统提供的题库布置作业、组织考试,由系统帮助判解、统计成绩。

课程资源包含教师资源与学生资源,教师与学生可以把有关的高等数学资料分别存储在各自的模块中,方便查阅。在线答疑模块中教师对学生的每一个问题都做出明确的回答,在回答每一道问题时,言简意赅地提炼隐藏在其中的数学思想方法,注意对数学方法的培养,希望在数学修养上给学生以启迪和引导。这2大模块极大地丰富了高等数学的学习资源,也培养了学生的思维能力与应用能力,提高了学生的学习兴趣。

成绩分析是教师了解学生学习情况、掌握教学进度、检查教学效果、衡量学生学习效果的最基本形式之一。这一模块包括按班级查询、按作业查询、按学生查询、答题情况统计及章节掌握情况分析5部分。以上5部分学生得分情况通过网页上的导出报表以WPS表格的形式呈现给教师,以供教师进行成绩分析及统计。通过这一模块的内容,教师可以更清楚准确的了解学生的学习情况,也为教师节省因批改作业与试卷、对分数进行统计分析而花费的时间,教师可以将这些时间全部投入到教学及科研工作中。在班级信息模块中,教师可以看到每个班级每个学生的信息。

3 “高等数学”网络化教学与测评模式的实践

上述系统已经在沈阳工业大学某专业小范围试用,试用效果良好。下面就以导数的运算法则中求导公式中的复合函数求导法则为例对本系统的实践与应用进行阐述。

3.1 在系统中创建教师及学生账号

首先,教师应用管理员账号登陆平台,进入管理中心,创建“高等数学”课程、授课教师账号,并使得教师信息与课程关联。然后,在管理员系统中建立学生账号模板,在导入平台中将这一模板导入系统。最后,教师使用授课教师账号登陆平台后进入课程,在“班级信息”功能里将学生账号与课程关联。经过以上的操作授课教师的信息会在课程中出现,学生的信息在“班级信息”中显示。教师与学生就可以用各自的账号登陆系统。教师在系统中可以布置作业或组织考试,学生在系统中可以做作业或完成考试试题。

3.2 在系统中布置作业、组织考试

1) 布置作业

用教师账号登陆,进入作业考试模块,选中添加作业,页面跳转后,教师可以规定作业开始时间、结束时间、做作业班级、作业类型(包括在线作业与附件作业)以及是否可以重做题目,其中教师还可根据不同的需求对分值进行修改。选定好之后点击下一步进入作业管理页面,教师根据教学情况选择各章节中的作业题目,选中好之后点击保存,作业创建成功。如教师需要更改或删除作业,也可以回到作业管理页面进行操作。

用学生账号登陆系统,点击作业名称进入做作业页面,再点击作业题目序号开始做作业。对于选择题可以在网页上直接选择答案,再点击完成,系统自动批复。对于填空和客观题学生可以借助右上角的公式编辑器完成,点击完成后,系统自动批复,并赋予分值,见图2。如果学生在写作业时遇到不会做或是做错的题,可以点击解题步骤、举一反三、例题及知识点学习来进一步的学习后重新做该题。这样达到了让学生自主学习的目的。作业题目全部完成后点击交作业,系统对本次作业进行评分,见图3。

图2 学生完成试题后系统自动批复

图3 系统对每次作业的评分Fig.3 Scoring system for each assignment

2) 组织考试

图4 学生在系统中进行考试时的试卷Fig.4 The examination papers of students in the system

用教师账号登陆,点击作业与测试模块中的测试,页面跳转后教师规定测试开始时间、结束时间及测试班级,选定好之后点击下一步进入出试卷页面,教师根据考试要求选择各章节中的题目作为考试题目,选中好之后点击保存,试卷创建成功。学生用学生账号登陆系统,点击测试题目开始考试,见图4。其中要求学生在规定的时间内完成考试。考试完成后点击交卷,学生对测试中的题目则不能修改,系统对本次考试自动评分。

3) 成绩分析

对于在线作业与在线测试的成绩,在学生作业与试卷提交时导出,教师与学生可以清晰地看到每道题的得分情况与总体分值。这些成绩分析都以表格或图示的形式呈现出来。教师可通过按班级查询这一板块获得每次作业的未提交人数、作业的平均分及每位学生的总成绩;按作业查询中可以看到某个班级在某次作业中每位学生在这次作业中的每道题的得分情况;按学生查询更精准地检查到某个班级某次作业某位学生每道题的分值;通过答题情况统计中的图示分析可以看到某个班级某次作业中每道题的错误率及标记率,见图5;章节掌握情况分析则显示的是学生对每章每节知识内容掌握的百分比,见图6。教师可以在这一模块详细具体地看到学生的成绩及这些成绩合理有效的分析,这样便于教师掌握学生对各章节的掌握情况、教学的重难点及教学进度,教师可以对主讲课程和内容进行调整和更换,使教师的教学更为具体,这样有利于教师开展今后的教学工作。这一模块也便于学生了解自己的学习效果,为学生科学合理的学习高等数学指明了方向。

图5 作业中每道题的错误率及标记率

图6 学生对每章每节知识内容掌握的百分比

4 结 语

在以往的“高等数学”网络化教学系统研究中对于作业与测试这一模块,仅仅是根据教学要求给学生在网上布置即时作业,并随教学进度及学生的完成情况适时在网上公布答案及解答过程。学生只能参照答案来看作业的对错,对于自己不会不懂的题目却不能进一步的深入研究,对于作业与测试的成绩只能自己初步估算,而对于教师来说想了解学生作业与测试的完成情况及分值分布更是困难。本系统在吸收以往网络化教学模式经验的同时,也对其进行了改进与突破,把题型由原来的主观题改成了主观题与客观题并存;公式繁琐是高等数学习题的特点,本系统引进了公式编辑器,便于学生在网络上答题;在学生完成在线作业与在线测试时,系统能智能判解,导入成绩,并对成绩按班级、按每次作业、按每个学生完成情况及章节的知识点掌握情况进行合理有效的统计分析。

本系统充分利用网络页面制作的ASP、JSP等技术,制作出了简便快捷、容易操作、易于学生自学的网络化教学系统。学生通过在线作业、在线测试体验学习效果,通过电子教程巩固学习成绩,实现主动探究性学习,同时还可围绕教程进行在线答疑、浏览相关教学资源等活动,辅助课堂教学、减轻教师教学压力、提高教学质量。网络化教学及评价系统不仅是教师了解学生对知识掌握情况的好助手,也是学习者了解自己学习高等数学程度、便于自学的好帮手。在系统的制作与完善过程中避免了页面衔接不流畅等问题,但是在实践中还存在一些细小的问题,本系统将以“辽宁省普通高等教育本科教学改革研究项目”的立项为契机,继续做好改进工作。

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Design and practice of network teaching and evaluation model ofAdvancedMathematics

DING Lei, SHI Hongyan

(College of Science, Shenyang University of Technology, Shenyang 110870, China)

This paper introduces the network teaching and evaluation model ofAdvancedMathematics. A general structure and practical methods of Network teaching and evaluation model offers a systematic functions of two-way interactive network, combining the traditional evaluation model with the modern network technology, online homework, and online test as the breakthrough point. It organizes the network classroom with the core of electronic course, as well as the whole process of online teaching. The system evaluates student achievement effectively,and solves the existing problems of traditional teaching ofAdvancedMathematics, such as enrollment, campus dispersion, hours of compression, assessment task of in the problem solving. It lightens the burden of teachers, mobilizes the enthusiasm of students in learning advanced mathematics, and makes teacher’s teaching and student’s study more convenient.

network evaluation model;AdvancedMathematics; autonomous learning; network teaching

2016-03-01。

2014年度辽宁省教育厅普通高等教育本科教学改革研究项目(UPRP20140968)。

丁 蕾(1980-),女(满族),河北故城人,沈阳工业大学讲师,硕士。

1673-5862(2016)03-0380-05

TP393

A

10.3969/ j.issn.1673-5862.2016.03.026