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随着高新技术的迅猛发展,各行各业对人才的录用提出了更高的要求,经典的机械学科,传统的教学模式,已不在适应现代创新型人才培养的需要,社会的需求催促着传统的机械基础学科教学模式的改革。为了突破机械基础教学在内容、时间和空间上的限制,增大现代信息内容、创新教学模式,开拓自主学习和互动学习的空间,使学生多层次、多环节、多渠道获取现代知识,从2003年开始,我们进行了机械基础系列课程的多层次网络互动创新教学模式的研究与实践。开创了机械基础学科新的教学模式,培养了众多的企业需要的创新型人才。
一、硬件条件研究
(一)集群化体系结构
网络条件包括网络结构、网络带宽、网络设备等几个方面。采用先进的集群化体系结构,建立高效、开放、易于使用的网络互动教学平台,是本项研究的重点。网络互动教学平台主要传输的是多媒体数据流,它对软硬件环境、网络结构和通信协议都有较高的要求,尤其在颇为复杂的校园网网络环境下进行多媒体数据流的传输,关键的问题是网络能否提供有效的QOS,从而达到视频数据流的等时性、连续性的要求。对于机械基础系列课程网络互动教学平台来说,并发用户数应为200以上,所以要求网络带宽的最优配置1Gbps以上,最低带宽要求为1OOMbps。通过一台Cisco 3550交换机的干兆光纤模块功校园网相连,使得网络互动教学平台的服务器数据传送性链路层不存在瓶颈。根据实际压力评估,我们开发的网络互动教学平台目前可供300个并发用户进行课件点播。
(二)服务器及存储设备
由于网络互动教学平台最终是以Web方式在校园网上提供教学服务,具备多门课程多人同时点播的能力,所以需要一台高性能的网络服务器建立Web网站。从服务器来说,应选择一套具有高级的系统结构,能够提供卓越的性能和最佳的I/O(输入/输出)带宽的网络服务器。从存储设备来说,磁盘阵列是目前最先进的数据存贮设备,它采用先进的RAID5技术,多台磁盘驱动器可并行工作,能够提高存储容量,提高数据传输率。完全能够满足校园网上的多用户访问及多媒体信息传送的要求。
二、网络互动教学平台开发技术
(一)采用的技术
平台基于B/S模式,为方便管理并升级维护,运用了动态ASP的网页技术;前台设计工具为Photoshop CS2和Fireworks等;运用Macromedia Dreamweaver7.0软件其方便地站点管理模式、无缝支持ASP、数据库捆绑等特性,快速进行站点与数据库连接、预览、测试和实时数据编辑,并在Web页面上以超链接形式连接课件的播放支持文件;采用数据库系统Microsoft SQL Server2000;Web和FTP为lIS5.1和Serv-U6.0;后台操作系统基于Windows Server2003。
(二)Web页面的栏目设置
栏目设置有网络课程教学系统、实验教学辅助系统、课程设计网络教学系统、电子教学参考书、电子设计手册、学生成果展示系统、师生互动教学系统、校园情怀设计论坛、国家标准、标准件图库以及资源下载系统等丰富的教学和工程设计资源等栏目。这些内容及其它们之间的关系构成基于Web的网络互动教学的体系结构。
三、网络互动教学模式的研究
(一)网络即时通信RTX平台
该系统利用现在最新的网络即时通信RTX(Real Time eXchange)软件来构建,互动平台具有文本消息、文件传输、直接语音会话及其视频等多种功能,可以满足多门课程教师与学生的教学信息双向沟通。通过应用程序共享 (如桌面共享)进行远程协助、远程控制,方便师生之间的交流。教师和学生通过网络平台及校园网实现跨校区的网上互动教学和协作学习。
(二)在线互动学习与交流
运用校园情怀论坛(CAEBBS)发布作业、作品展示、在线答疑等。学生在论坛上就一些学习问题进行交流、讨论、切磋技术,教师通过论坛,网上辅导、答疑,解决学生学习中遇到的问题,并及时地了解了大部分学生对课堂课程的掌握情况,比一对一的定期常规答疑,更及时,更高效;同时,提供了老师和学生、学生和学生之间互教互学、相互探讨、分享经验,拉进了老师和学生之间的距离,收到了很好的教学效果。同时在线互动人数最高达115人。在线互动学习和交流的论坛既是一个教学互动平台,也是一个信息反馈系统。它不仅能展示学生作品,还能调动学生学习的积极性和参与性,是深受学生喜爱的能力展示空间。
四、现代教育技术手段的应用
(一)建立了基于网络技术的现代化互动教学环境
调整并共享机械基础实验教学中心的硬件设施,创建了一个面向机械基础课程的、具有自助教学、师生互动和生生互动功能的网络教学平台Web系统;建立了网络互动教学平台所需的网络环境、服务器和存储设备的硬件条件、以及客户端配置和平台建设的软件条件。构建了机械基础系列课程网络互动教学平台。
网络互动教学平台的建设打破了传统的课堂统一授课的单一教学模式、利用现代教育技术拓展了教学时间和教学空间。网络平台上的多媒体教学以其丰富生动、声像并茂和可重复再现的形式、以及师生交流、学生互教的教学模式吸引着学生,将极大地激发出学生的学习兴趣,使教学过程焕然一新。
(二)创建了培养创新和综合设计能力的教学资源库
网络互动教学平台优化整合了机械基础教学资源,除课程、实验、课程设计、教学参考书及设计手册外,还有多种基础标准、通用零部件标准、三维实体标准零件图库,全部资料集成入库。其信息多、容量大,它给学生的学习提供了更为广阔的空间,创建了满足学生个性需求的自助教学环境,为学生接受新知识、查阅新资料等创造了良好的条件。
网络互动教学平台的建设充分利用了吉林大学校园网的网络环境,在不增加网站设各的情况下,仅通过对机械基础实验教学中心的校园网节点硬件资源进行调整、充分利用冗余空间,就满足了网络互动教学平台的硬件需求。实现了优质资源共享。
(三)实现了跨校区互动学习的网络教学新模式
“即时在线通讯”和“教学论坛”两种互动互补的系统,便教师与学生互动、交流知识成为可能。即时在线通讯系统实现了互动平台的直接语音会话及视频功能。教学论坛是在线互动学习和交流的论坛,也是一个信息反馈系统。我们先后对机械基础多门课程及课程设计展开了互动讨论,促进了师生之间的纵向互动和学生之间的横向交流。其中,覆盖面最大的《工程图学》课程实现了五个校区的跨校区网上即时互动学习,收到了较好的教学效果。
在机械基础课程教学阶段的创新能力教育,更多是培养学生的探索精神和自主获取新知识的能力,网络教学平台的自助教学和互动教学恰怡能充分调动学生这方面的潜能,这种精神和能力的培养将使学生终身受益。
一、硬件条件研究
(一)集群化体系结构
网络条件包括网络结构、网络带宽、网络设备等几个方面。采用先进的集群化体系结构,建立高效、开放、易于使用的网络互动教学平台,是本项研究的重点。网络互动教学平台主要传输的是多媒体数据流,它对软硬件环境、网络结构和通信协议都有较高的要求,尤其在颇为复杂的校园网网络环境下进行多媒体数据流的传输,关键的问题是网络能否提供有效的QOS,从而达到视频数据流的等时性、连续性的要求。对于机械基础系列课程网络互动教学平台来说,并发用户数应为200以上,所以要求网络带宽的最优配置1Gbps以上,最低带宽要求为1OOMbps。通过一台Cisco 3550交换机的干兆光纤模块功校园网相连,使得网络互动教学平台的服务器数据传送性链路层不存在瓶颈。根据实际压力评估,我们开发的网络互动教学平台目前可供300个并发用户进行课件点播。
(二)服务器及存储设备
由于网络互动教学平台最终是以Web方式在校园网上提供教学服务,具备多门课程多人同时点播的能力,所以需要一台高性能的网络服务器建立Web网站。从服务器来说,应选择一套具有高级的系统结构,能够提供卓越的性能和最佳的I/O(输入/输出)带宽的网络服务器。从存储设备来说,磁盘阵列是目前最先进的数据存贮设备,它采用先进的RAID5技术,多台磁盘驱动器可并行工作,能够提高存储容量,提高数据传输率。完全能够满足校园网上的多用户访问及多媒体信息传送的要求。
二、网络互动教学平台开发技术
(一)采用的技术
平台基于B/S模式,为方便管理并升级维护,运用了动态ASP的网页技术;前台设计工具为Photoshop CS2和Fireworks等;运用Macromedia Dreamweaver7.0软件其方便地站点管理模式、无缝支持ASP、数据库捆绑等特性,快速进行站点与数据库连接、预览、测试和实时数据编辑,并在Web页面上以超链接形式连接课件的播放支持文件;采用数据库系统Microsoft SQL Server2000;Web和FTP为lIS5.1和Serv-U6.0;后台操作系统基于Windows Server2003。
(二)Web页面的栏目设置
栏目设置有网络课程教学系统、实验教学辅助系统、课程设计网络教学系统、电子教学参考书、电子设计手册、学生成果展示系统、师生互动教学系统、校园情怀设计论坛、国家标准、标准件图库以及资源下载系统等丰富的教学和工程设计资源等栏目。这些内容及其它们之间的关系构成基于Web的网络互动教学的体系结构。
三、网络互动教学模式的研究
(一)网络即时通信RTX平台
该系统利用现在最新的网络即时通信RTX(Real Time eXchange)软件来构建,互动平台具有文本消息、文件传输、直接语音会话及其视频等多种功能,可以满足多门课程教师与学生的教学信息双向沟通。通过应用程序共享 (如桌面共享)进行远程协助、远程控制,方便师生之间的交流。教师和学生通过网络平台及校园网实现跨校区的网上互动教学和协作学习。
(二)在线互动学习与交流
运用校园情怀论坛(CAEBBS)发布作业、作品展示、在线答疑等。学生在论坛上就一些学习问题进行交流、讨论、切磋技术,教师通过论坛,网上辅导、答疑,解决学生学习中遇到的问题,并及时地了解了大部分学生对课堂课程的掌握情况,比一对一的定期常规答疑,更及时,更高效;同时,提供了老师和学生、学生和学生之间互教互学、相互探讨、分享经验,拉进了老师和学生之间的距离,收到了很好的教学效果。同时在线互动人数最高达115人。在线互动学习和交流的论坛既是一个教学互动平台,也是一个信息反馈系统。它不仅能展示学生作品,还能调动学生学习的积极性和参与性,是深受学生喜爱的能力展示空间。
四、现代教育技术手段的应用
(一)建立了基于网络技术的现代化互动教学环境
调整并共享机械基础实验教学中心的硬件设施,创建了一个面向机械基础课程的、具有自助教学、师生互动和生生互动功能的网络教学平台Web系统;建立了网络互动教学平台所需的网络环境、服务器和存储设备的硬件条件、以及客户端配置和平台建设的软件条件。构建了机械基础系列课程网络互动教学平台。
网络互动教学平台的建设打破了传统的课堂统一授课的单一教学模式、利用现代教育技术拓展了教学时间和教学空间。网络平台上的多媒体教学以其丰富生动、声像并茂和可重复再现的形式、以及师生交流、学生互教的教学模式吸引着学生,将极大地激发出学生的学习兴趣,使教学过程焕然一新。
(二)创建了培养创新和综合设计能力的教学资源库
网络互动教学平台优化整合了机械基础教学资源,除课程、实验、课程设计、教学参考书及设计手册外,还有多种基础标准、通用零部件标准、三维实体标准零件图库,全部资料集成入库。其信息多、容量大,它给学生的学习提供了更为广阔的空间,创建了满足学生个性需求的自助教学环境,为学生接受新知识、查阅新资料等创造了良好的条件。
网络互动教学平台的建设充分利用了吉林大学校园网的网络环境,在不增加网站设各的情况下,仅通过对机械基础实验教学中心的校园网节点硬件资源进行调整、充分利用冗余空间,就满足了网络互动教学平台的硬件需求。实现了优质资源共享。
(三)实现了跨校区互动学习的网络教学新模式
“即时在线通讯”和“教学论坛”两种互动互补的系统,便教师与学生互动、交流知识成为可能。即时在线通讯系统实现了互动平台的直接语音会话及视频功能。教学论坛是在线互动学习和交流的论坛,也是一个信息反馈系统。我们先后对机械基础多门课程及课程设计展开了互动讨论,促进了师生之间的纵向互动和学生之间的横向交流。其中,覆盖面最大的《工程图学》课程实现了五个校区的跨校区网上即时互动学习,收到了较好的教学效果。
在机械基础课程教学阶段的创新能力教育,更多是培养学生的探索精神和自主获取新知识的能力,网络教学平台的自助教学和互动教学恰怡能充分调动学生这方面的潜能,这种精神和能力的培养将使学生终身受益。