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中图分类号:G804文献标识码:A文章编号:1009-5349(2016)13-0028-02
随着W络信息技术的发展,多媒体技术与计算机技术已经被应用在运动生理学中,在一定程度上,可以有效提高其教学效率,增强学生的学习效果,达到良好的教学目的。
一、运动生理学网络课程教学设计原则
运动生理学教师要想更好地对其网络课程教学进行设计,就要全面分析运动生理学网络教学原则,并且在教学过程中,遵循其实际设计原则实施网络课程教学设计工作,进而达到良好的教学水平。具体原则包括以下几点:
遵循教学目标设计原则。教学目标是运动生理学网络课程教学设计的基础,只有全面设计教学目标,才能提高其网络课程教学设计质量。此时,教师应该将教学目标设计分为:引导学生掌握运动生理学学科基础理论与概念,并且增强学生的实际操作能力,引导学生了解运动生理学学科研究方式等。同时,还要培养学生的体育教学评价能力,使其在运动生理学理论知识学习期间能够达到相关标准,进而发挥网络课程教学的优势。[1]
遵循教学策略的设计原则。在运动生理学实际教学期间,教师要想更好地设计网络课程,就要遵循教学策略设计原则,确保可以达到良好的教学效果。首先,教师要注重教学活动方式与媒体之间的配合,保证学生在网络课程学习中能够提高自身学习效率,基于此,教师就要将教学策略设计成为“教师辅导与学生学习整合”的体系,这样,学生在与计算机交流的时候,就可以通过各个功能导航章节的引导,自主学习运动生理学知识,进而提高学习质量,增强自主学习能力。[2]
遵循教学内容的设计原则。教学内容的设计是运动生理学网络课程教学设计主体,只有完善教学内容设计工作,才能确保网络课程的有效性。在此过程中,教师可以借鉴一些著名的论述,在一定程度上,完善教学内容体系。同时,教师还要重视教学内容的组织,确保可以通过对学生年龄特征、认知习性、心理素养等的分析,构建出与学生紧密联合的教学内容体系,这样,才能达到良好的教学效果。另外,教师在设计网络课程的时候,还要补充一些病理状态下人类运动的生理学理论,学生在学习相关知识的时候,可以有效提高自身学习积极性,并且达到激发学习兴趣的目的。[3]
遵循信息传递方式的设计原则。运动生理学教师在设计网络课程教学机制的时候,必须重视各类信息的传递方式,根据学生的认知特点,逐渐优化学生的学习体系。当前,多数学生在学习体育知识期间,都存在错误的思想,主要因为学生过于重视技能的训练,而轻视理论知识的学习,无法提高自身专业素质,难以达到良好的学习效果。[4]同时,部分学生在之前的体育学习中,基础理论知识的掌握就很薄弱,并且没有形成良好的逻辑抽象思维能力,不能客观地观察事物,由此导致学生在学习相关知识的时候,不能集中注意力,并且没有明确学习目的,经常会出现学习能力降低的现象,无法提高学生的学习效率。因此,运动生理学教师在设计网络课程的时候,必须引导学生集中课堂注意力,并且自主学习理论知识,同时,教师可以设计学习导航,使得学生在实际学习期间,可以通过学习导航的指引学习到相关知识,进而增强学习能力。[5]
二、运动生理学网络课程教学策略
在运动生理学教学过程中,网络课程教学设计可以有效提高其教学效率,达到良好的教学效果。基于此,教师必须重点关注运动生理学网络课程教学设计工作,并且不断完善自身设计水平,保证可以及时纠正学生的错误学习行为,并采取有效措施提高教学质量,使其向着更好的方向发展。
教师在设计运动生理学网络课程的时候,必须针对提高学生思维能力与创新能力,完善学习环境与学习活动的设计,使得学生能够在自主研究的情况下学习运动生理学知识。自主研究学习方式主要包括广义理解与狭义理解。广义理解就是学生利用探究方式解决问题。狭义理解就是学生在教师的引导下,能够选择一定的研究专题,并且将研究专题与实际生活联系到一起,进而获取到大量的运动生理学知识,提高其发展效率。在此过程中,教师所设计的学习环境必须具有开放性特点,使得学生可以自主选择所需要学习的内容或是探究合作伙伴,这样,不仅可以满足学生的学习需求,还能提高其教学质量。[6]
三、运动生理学网络课程模块设计
教师在运动生理学网络课程设计期间,可以将其分为七个模块实施设计工作,进而提高其教学实用性。主要包括以下七点:
设计课程学习系统模块。教师在设计课程学习系统模块的时候,必须将教材中的理论知识融入到模块中,然后为学生提供一些学术词语库中的难点知识内容,使得学生在学习期间,可以掌握较多的运动生理学知识。此时,教师要将章节作为知识点划分依据,然后对各个章节的课程内容进行概括性处理,并且介绍出课程研究的大致方向,像是肌肉活动课程内容、体育锻炼与运动训练生理学知识体系等。同时,还要对学术词语库进行章节的划分,使得学生在学习知识的时候,可以针对知识内容中的新名词到学术词汇库中搜索,例如:体适能词语、兴奋剂词语等。[7]
设计研究指导模块。教师可以利用研究指导模块的设计为学生提供研究专题的指导,在此过程中,教师必须设计出可以提高学生学习成效的模块,使得学生在实际学习过程中,可以提高思维能力。同时,教师还要在研究指导模块中设计一些学生在学习过程中可能出现的问题,并且在模块中为学生提供问题答案,使得学生自学过程中可以借鉴研究指导模块中的知识解决问题。此时,教师可以设置一个专门的问题搜索库,使得学生可以便利地查找到问题答案,在激发学生学习兴趣的情况下,提高学生的学习效率,例如:在问题库中设置“在选择实验对象的时候,应该注意什么问题?”等。
设计网上答疑模块。就是教师在运动生理学网络课程设计期间,设计一个网上答疑的模块,使得学生在遇到学习或是研究困难的时候,可以与教师实时交流,这样,才能提高学生的学习效率。同时,各个教师可以针对学生提出的问题进行仔细研究,并且将其设置在问题库中,以便学生再次查阅。[8]
设计学生管理模块。运动生理学教师在设计网络课程的过程中,必须设计学生管理模块,主要针对学生课题研究情况、研究阶段、学生作业完成的实际情况、学生档案资料等进行管理,确保可以根据这些系统内容评价学生的学习情况,以供学生查询。同时,在设计学生管理模块之后,教师可以及时准确地了解学生课题上报以及研究情况,并且正确引导学生对课题进行研究,进而提高自身的管理效率。
设计开放式信息模块。就是在教室设计运动生理学网络教学机制的时候,根据学生实际需要设置开放性的信息模块,使得学生可以在网络课程中更好地学习运动生理学知识。开放性信息模块中学生的学习目标较为开放,教师的教学内容也属于开放性体系。最为重要的是,模块中的学习资源开放,指导教师可以是校内的运动生理学指导教师,也可以是校外的专家,更可以是媒体工具等,在一定程度上,可以提高其教学效率,达到良好的教学效果。
设计信息资源模块。学生在自主学习运动生理学知识的时候,会遇到较多难以解决的问题,需要在网络上查找资料,这就需要教师在设计网络课程教学的时候,可以将一些章节的资料与各类评论内容添加在信息资源模块中,确保学生可以快速查找到自己想查找的知识。同时,教师还可以利用图片、视频等将资料内容展现出来,使得学生能够更好地理解运动生理学。
O计网上自测模块。教师在设计网上自测模块之后,可以在系统中添加一些运动生理学基础测试题,使得学生能在系统中答题,在自动上交试卷、系统自动批阅试卷的情况下,快速将考试成绩信息反馈给学生,使得学生能够对自己的学习情况有所了解,及时发现自身在学习中的不足之处。
四、结语
当前,运动生理学教学受到教师与学生的广泛重视,教师必须根据学生的学习需求全面设计网络教学课程,使得学生可以便利查找各类信息,自主解决在学习运动生理学知识的时候所遇到的问题,在增强学生学习效果的基础上,激发学生的学习兴趣,提高学生的学习积极性。
参考文献:
[1]刘怀金,李香华.运动生理学网络课程的建设与应用[J].体育科技文献通报,2012,20(2):6-7.
[2]李北来,唐金根.《运动生理学》精品课程运用多媒体CAI进行网络辅助教学个案研究[J].体育科技文献通报,2012,20(4):10-11.
[3]屈红林.网络资源平台下的运动生理学课程教与学创新模式[J].宜春学院学报,2014,36(9):108-112.
[4]王琪,黄汉升.西方现代体育科学学科结构的演变研究――基于美国《研究季刊》1930-2009年文献共被引网络的知识图谱分析[J].南京体育学院学报(社会科学版),2012,26(3):26-33.
[5]陈艳.高校运动生理学教学方法改革思考[J].才智,2014(22):175.
[6]李广周.积件理论及其在运动生理学教学中的运用[J].科教导刊,2014(10):150-151.
[关键词]网络安全;安全协议课程;实践教学
[DOI]10.13939/ki.zgsc.2016.02.111
构建安全网络、营造网络安全环境都需要网络安全协议。人们对应用于计算机中的安全协议做了大量的分析研究,就是为了提高网络信息传输的安全性,使之能从根本上保证网络安全,以免造成因网络安全等级不够而导致网络信息数据丢失或者文件信息丢失以及信息泄露等问题。网络安全协议课程包括对密码学和计算机网络的学习,网络安全协议比较复杂,无论是对于教师还是学生而言,难度都比较大,所以学生只有在加强自身的理解与应用能力之后,才能有利于新知识的继续学习。针对网络安全协议中的协议原理和细节,对于教师而言,如何让学生理解非常重要;对于学生而言,如何掌握并应用非常重要。所以,教师对于网络安全协议课程的实践教学设计不能马虎。
1实践教学设计总述
常用的网络安全协议包括Kerberos认证协议,安全电子交易协议SET、SSL、SHTTP、S/MIME、SSH、IPSec等。[1]这些安全协议属于不同的网络协议层次,能提供不同的安全功能。特别是在IPV6当中采用IPSec来加强网络的安全性。并且在开放系统互连标准中,网络协议被分为7层,其中物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层都是常用的。所以,由于每种网络安全协议内容丰富以及它们都有各自的优点和缺点,致使在实际应用中网络安全协议更具复杂性。教师需要通过实践教学设计来实现让学生全面理解和掌握协议中的原理和细节,并能够有效应用。首先要做到让学生由表及里的、由浅入深的认识和学习网络安全协议,其次要做到让学生能应用到网络安全协议,最后达到创新的目标。所以实践教学内容要划分为阶段性的,才能让学生逐步透彻地掌握网络安全协议中的方方面面。
2SSL协议的实践教学实施
2.1认知阶段
教师在本阶段的教学内容就是让学生认识SSL协议。需要掌握以下内容:
SSL采用公开密钥技术,其目标是保证两个应用间通信的保密性和可靠性,可在服务器和客户机两端同时实现支持。目前,利用公开密钥技术的SSL协议,已成为因特网上保密通信的工业标准。SSL协议中的SSL握手协议可以完成通信双方的身份鉴定以及协商会话过程中的信息加密密钥,从而建立安全连接。SSL握手协议如下图所示。
SSL握手协议
而在SSL协议中,获取SSL/TLS协议通信流量,直观地观看SSL/TLS协议的结构就需要使用Wireshark抓包分析工具软件。通过流量抓取分析来让学生掌握SSL/TLS的具体内容。
2.2体验阶段
经过初步的学习,要让学生体验SSL的应用范围,对SSL的应用过程有一个直观的感受和体验。学生用于数字证书生成、发放和管理需要完成CA的安装与配置,其次分别为IISWeb服务器和客户端申请、安装证书,再在服务器上配置SSL,通过以上步骤完成IIS服务器中的SSL/TLS配置来建立客户端和服务器的连接。[2]此阶段的具体应用会让学生深入的了解SSL/TLS中的有关内容。
2.3应用阶段
应用阶段的教学内容是前两阶段教学内容的升华,它会使学生具备利用SSL/TLS协议进行通信的编程能力。而要达到这点,就需要通过利用OpenSSL,实现一个简单的SSL服务器和客户端。这个阶段的工作量不小,学生需要在教师的指导下分组进行。进行过程中主要环节包括,首先,学生利用自己熟悉的系统和开发平台来完成OpenSSL的编译安装。其次,学生参考已有的源代码来完成VC++编译环境的设置。[3]再次,学生利用OpenSSL的证书生成命令性工具生成服务器和客户端数字证书。最后,通过完成简单的TCP握手连接和通信,并加入SSL握手功能来实现SSL/TLS编程。
2.4总结提高阶段
课堂上的理论教学和阶段性的实践教学对于学生熟悉掌握SSL协议具有很好的作用,但是还存在某些方面的不完整性。例如,通过研究和实际应用SSL/TLS协议的过程中,如何进一步改善SSL/TLS协议所存在的问题。这些都是需要学生去解决的。在解决过程中,学生就能具备进行高效学习的能力。教师可以采取向学生提问的方式来进行这一阶段的教学内容。问题可以是多方面的,例如通过前几阶段的认识和实践,SSL/TLS协议还存在哪些不足?并通过一个实际的SSL/TLS协议的应用案例,发现SSL/TLS协议还有哪些局限性,并解决这些局限所带来的问题。在此阶段内,学生和教师要进行不断的交流和讨论,并找出相关事实依据来论证自己的观点。例如,针对Heartbleed漏洞,学生需要了解漏洞产生的原因和危害,并提出解决措施。通过分析发现是OpenSSL开源软件包的问题导致了此漏洞出现,与SSL/TLS协议并无太大关系。经过对此问题的分析研究,我们可以发现,协议本身的安全并不代表能在实现协议过程中避免所有的不安全因素。
3实践教学效果评价
各个阶段的实践教学过程需要教师进行精心的设计和把握,并通过具体的实施实践才能验证实践教学设计的是否合理,是否有效。由于网络安全协议课程本身就非常复杂,再加上具体实施过程中内容、方法和难度有所不同,就需要根据学生的反馈情况来进行及时的调整。教师要从各项反馈指标进行自我反思,并与学生进行沟通。同时,在此过程中,也要认真检查对学生的作业布置,关注学生是否掌握了有关网络安全协议的技能,注重学生的完成情况和学生对于实践教学过程中不足之处的意见。
4结论
网络安全协议内容复杂,具体应用过程及各项技术操作也较为烦琐,因此,单单只是针对SSL/TLS协议的实践教学做了简要的设计并不能移植到所有的网络安全协议课程的教学中去。若要讲关于网络安全协议中链路层和网络层,那么第三阶段的实践教学内容就不具意义了。而要讲应用层的安全协议,第三阶段的实践教学内容相比于第一阶段和第二阶段就重要得多。对于信息安全专业的学生来说,只有掌握好计算机网络和密码学的课程内容,才能继续网络安全协议课程的学习。因为网络安全协议课程的理论性和实践性都非常强。在实践教学的实施过程中,不但要让学生充分品尝动手的乐趣,还要让学生掌握网络安全协议的具体知识。同时还要注重培养在网络安全协议方面的应用型人才。
参考文献:
[1]刘凯.网络安全协议课程的实践教学设计[J].计算机教育,2014(24):111-114,118.
【关键词】网络课程;教学设计专家;学科教师
【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097(2011)05―0069―04
信息化教学资源的共建共享是现代教育技术研究的重要内容,网络课程作为一种重要的信息化教学资源,其有效性建设与推广应用成为一项重要课题。现在各单位建设的网络课程数量较多,但高质量的不多,在其建设中存在各种问题,《网络课程的设计与实践》(唐清安等主编,人民邮电出版社出版)一书中,编者分析了网络课程建设中存在的问题,归纳起来,我们认为这在很大程度上是由于没有进行足够合理的教学设计,特别是教学设计中的情境设计、活动设计、师生交互等方面。这些都是由于没有充分重视和发挥教学设计专家的作用、学科教师与课程开发脱节、教学设计专家与学科教师交流不充分所导致的。那么,作为其设计与开发主体的教学设计专家与学科教师究竟以一种什么关系存在,各自承担什么样的工作才能开发出高质量的网络课程呢?
一 网络课程实际开发中教学设计专家与学科教师的关系
1 教学设计专家与学科教师的简单合作式
不少开办网络教育的学校,都有自己的教学资源开发公司,他们就不同学科特点开发了不同的网络课程模板。做得比较好的,还是有相应的教学设计组、美工组、集成组,教师需要编写相应的文字脚本(做得较好的,会在脚本中体现哪里该如何呈现哪些教学内容,教学内容的内部关联是如何的),网络课程制作完成后,会组织专家进行验收。这些工作的具体实现,有的学校是专门的工作人员,有的学校会挑选有特长的学生兼任。在课程的制作中,制作者会和教师有一定的交流。
2 教学设计缺失,技术人员完全代劳式
也有不少学校,教师只负责提供教学内容和相应素材,比如各章节具体内容(教学目标、学习重难点、课后习题及答案等)、学习资源(拓展学习材料、图文声像的相关资源),然后交给相应的技术工作者进行实现。这其中,整个课程的框架、各个知识点的呈现、如何评价等都完全由技术工作者代劳,更有甚者会交给相应的公司制作。技术人员一般只负责课程的技术实现,就按照自己的理解对课程进行简单的设计。有的教师认为,只要内容和资源越多就越好,对于学习情境和学习活动的设计、师生交互与学生评价方面的设计考虑甚少。最后做出来的课程就像电子书。
3 教学设计专家与学科教师的紧密合作式
在网络课程的设计开发中,也有教学设计专家与学科教师的紧密合作案例,他们各自做好了自己的份内工作,保证了课程的质量,在下文中将详细阐述他们的各自角色与工作。那么教学设计者或者教学设计专家与学科教师在网络课程制作过程中究竟扮演了哪些角色呢?
二 网络课程制作中教学设计专家的角色与工作
所谓教学设计专家,就是在教学设计领域具有专业知识的人。教学设计专家对网络课程有较深入的了解,有系统的信息化教学设计理论,掌握了学习理论和教学策略并能有效地加以运用,了解如何最佳的应用技术来满足各种学习环境的使用者的要求,能够创建一个混合式的学习方案[1],他们具备此领域的专家知识,其主要工作是运用先进的教育理论、学习理论和传播理论,根据网络课程的一些设计原则(如教学内容模块化、学习环境的情境化、学习过程自主化、学习方式交互性、学习系统开放性、教学评价多样化等)对课程进行分析、组织和设计,这是决定网络课程质量的关键。
现在的网络课程有不同的模式,典型的有个别化的、协同式的和交互式的。每种模式中的设计重点不同,但无论是哪种模式,我们认为,教学设计专家在网络课程制作过程中至少应该扮演以下角色:
1 课程结构的规划者
宏观上,教学设计专家运用系统方法对课程的结构进行规划和设计,一般以结构图的方式呈现出来。网络课程的基本结构应该根据不同的学科性质和特点来确定。在教学设计上应该对学习内容、学习策略、学习环境、学习活动、学习评价进行设计:对教学问题进行分析,确定教学目标,建立解决问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和修改方案等,主要包括内容的组织和表现形式的设计、学习者学习需求分析和学习风格的确定、符合不同学习风格的学习者认知兴趣的学习内容形式的设计、学习策略的设计、教与学模式的选择、教学活动的组织设计、学习环境设计、评价模块设计等。在系统上对导航、交互、学习支持系统、学习管理系统等进行设计:导航设计是目前网络课程建设普遍采取的模式,也是解决学生迷航问题的有效策略,是采用页面链接式、菜单式、导航条式还是知识地图式等都是需要设计的;教师与学生的交互是学习过程中非常重要的环节,各门课程中采用哪些方式能更好地促进交互是需要考虑的,李克东难题提出后,如何进行深度的交互成为我们关注的重点;艺术设计主要是对网络课程的整体风格、界面美工、教学艺术上进行设计。确定了课程的基本框架,就可以进一步确定整个课程由哪些模块组成,这些模块如何组织起来。从这个层面说,他们是系统地对整门课程的各个环节做一个总体的方案策划,也可以说是为自己、学科教师和技术工作者作出的预案。
2 课程方案的设计者
教学设计并非要求学生简单机械地回忆信息或者进行简单的规则应用,而是要帮助他们表现出有意义的行为,从而解决真实问题。微观上,教学设计专家对课程的每个章节的每个知识点、学习情境、学习活动、学习资源、相应的练习反馈及其学习评价内容的技术呈现进行设计,选择最合适的呈现方式,并考虑所设计的内容技术上能否实现,以期为学生的自主学习提供优质课程。从这个层面上讲,他们是考虑如何用最合适的技术来创设情境、呈现知识、有助于学生的问题解决,是对宏观的课程结构的细化设计。
我们认为,在网络课程的教学设计中,教学设计专家虽然不能代替学科教师就具体学习内容进行设计,但在制定方案时应该做到以下几个导向:
(1)以学生为中心,创设有意义的学习情境
情境是建构主义四大要素之一,是指学习活动进行的情境必须有利于所学知识的意义建构。教学设计不仅要考虑教学目标分析,还要考虑有利于学生建构意义的情境的创设问题,并把情境创设看作是教学设计的重要内容之一。不仅要设计具有参与性的学习活动,还要对教师的指导活动进行设计。学习任务必须有真实性、复杂性、劣构性,尽可能地反映实际生活,问题解决不在于寻找唯一答案,而是鼓励学生多角度思考,寻求不同的解决方法。这在适合于采用协作学习、探究式学习等课程中尤为重要。
(2)以资源为基础,以活动为导向,设计基于资源的学习活动
在现代教育中,我们提倡“以活动引领教学”的理念,让学生参与活动,体验活动,从活动中快乐学习。因此,基于资源的活动设计十分重要。活动设计主要通过分析教学目标、学习者特征、教学内容特点,对活动进程、活动框架、问题解决工具和学习策略进行设计。不同的课程我们采用的学习方法不一样,比如有体验式学习、案例学习、协作学习、探究式学习或者多种学习方式的组合,那么在进行活动设计时,一是从传统的学习方法(如协作学习中合作的音乐椅、前进的雪球、倒退的雪球、轮流协作、思考-组队-共享等)中借鉴经验,找到共通之处,取长补短,寻找到适合网络课程的有效学习方法,开展各种学习活动。二是集思广益,充分分析教学内容,结合学生的特征和学科背景进行活动设计。
(3)以工具为支持,为学生提供友好的学习环境
无论教学设计者是否承担了课程的技术实现工作,都应该考虑或者实现友好的学习环境,寻找合适的效能工具、认知工具和通讯工具以支持学生的学习活动。目前各种学习软件纷繁,我们不应该盲目求多求全,而要选择适应课程特点和相应学习方式的工具。目前而言,在线交流和论坛等已经成为每门课程的必选,而一些工具的创造性运用不多。比如,在中可以选择思维导图或概念地图工具,以帮助学生树立知识管理的理念,高效掌握学习内容,梳理知识结构与关系,构建知识体系。
(4)以协作为方式,促进深度的师生交互
在现在的网络教育中,网络虚拟性导致的师生情感缺失已经成为一个必须面对和解决的重要问题,师生的深度交互是解决教育教学问题的重要保证。我们认为,以协作促交互,建立网络环境下的新型师生关系是解决上述问题的重要方式之一,而协作学习又是体现协作的主要方式之一。协作学习是学习者在与学习环境、与他人互动中进行的学习,是一个动态的活动过程。协作学习活动是由多个学习者共同参与,在人与人之间的交往中完成学习任务。从学习任务主题的确定到学习成果的取得,都要求学习者积极地参与学习活动中。协作不仅是一种方法,也是一种精神和社会准则。学会协作,学会交往,与他人形成融洽的人际关系,提高与他人合作的能力是必需的。学习者主动探究学习,不断与教师、同学产生思维的碰撞,相互启发,提高自己的认识和理解,促进知识的建构。同时通过协作,建立融洽的师生关系,树立信息技术环境下新的师生交往观念。通过师生之间的相互作用、相互交流、相互沟通和理解,使其过一种有意义、有价值的生活。
在网络课程的设计中,我们提供的学习环境、创设的学习情境、提供的学习资源、设计的学习活动都应该有利于协作的开展。比如,我们的论坛、Webquest、Wiki、互动评价等都是促进协作的有力环境。在设计中,我们应该根据课程本身的特点进行选择、实现和优化。
3 课程设计方案、教师和技术人员之间的沟通协调者
教学设计专家在教学设计领域有深入的研究和丰富的经验,但教育领域学科众多,每个学校开设的网络课程数量众多,他们不可能对每个学科的特色和相应的学科知识有深入的了解,相应的教学经验不多,部分院校的网络课程教学设计人员并无一线教学经验。另外,他们对技术实现部分不一定有深入研究,因此,他们要在自身工作、学科教师和技术人员之间协调,与学科教师和技术人员进行充分的交流沟通,以保证课程设计方案的顺利实施。
因此,教学设计专家是课程的总体策划者,是课程方案的设计者,是课程设计方案、教师和技术人员之间的沟通协调者。他们在目标的体现、内容的媒体呈现方式、学习评价的方式方面有着深入研究,能够提出大量创造性的解决方案,而对于具体的教学目标、教学内容、学习评价方面,则交由学科教师去处理。
三 网络课程制作中学科教师的角色与工作
所谓学科教师,就是进行学科具体教学任务的一线教师。大多数学科教师对网络课程和网络远程教学了解不多,他们不太熟悉教育原理、学习理论和教学技术在网络课程制作中的应用,但对学科知识有深入了解,明确其重难点和对应的较为有效的教学方式,作为一线教学者,他们有着丰富的教学经验,在对学生情况的把握、学科知识的组织、各个具体知识点的呈现方式等方面的优势是教学设计专家无法比拟的。在网络课程制作中,他们主要是内容和教学经验的提供者、教学设计的辅助者、课程脚本编写的有力参与者。
1 教学内容与学习资源的提供者
一门课程包含哪些科学合理的内容,这些内容可以分为哪些教学单元,每个教学单元及其知识点的学习目标是什么,相应的重难点是什么,各单元的知识如何分解,这些知识该如何组织,知识间的前导后续作用如何,各个知识点需要什么样的学习资源、该采取何种方式进行相应的评价,这些都是学科教师的“份内之事”。
同时,教师还应提供丰富实用的学习资源,有利于学生进行基于资源的学习,引导学生进行资源共建共享。丰富的教学资源并进行合适地呈现才能进行有效的学习。多媒体时代有着丰富的资源呈现形式,如文本、网页、图片、动画、视频等,要根据需要合理选择。教师提供的资源既要准确科学,又要体现学科前沿。如今的网络课程都提供了较好的人机交互和人际交互环境,因此我们不仅要为学生提供资源或设计活动,更要把学生视为信息的搜集者与解释者,充分发挥其主动性和自主性。让学生一起来共建资源,实现资源的共建共享,这不仅为某门课程或某个话题积聚了丰富的可用资源,解决了资源少、更新慢、不能满足学生需要的问题,同时也为培养学生的信息素养(搜集、分析、处理、应用信息)起到了良好的作用。当然,学生的能力参差不齐,信息素养也高低不同,因此对于信息的捕捉力也不一样,所以实现资源的共建共享还需要教师的指导。一是教给学生一些捕捉和处理信息的技能,二是在学生提供资源后进行及时的点评和交流。为了提高学生参与的积极性,可以通过组内协作、组间竞争的方式开展资源共建共享活动,并设立合理的奖励机制。
2 教学设计的辅助者
虽然教学设计专家在教学设计领域具有专业知识,熟悉教与学原理的运用,擅长提出一些创造性的解决方案,但对各学科的教学特点和规律并不十分了解,因此无论是课程结构的宏观规划还是微观设计层面都需要学科教师的有力协助,这样设计出来的课程才更有针对性,更符合学科教学的需要。特别是前面述及的教学设计专家在教学设计上的几个导向,更需要教师的配合才能得以较好实现。
3 情境设计与知识呈现的把握者
教学设计专家从微观上对课程方案进行了设计,考虑了如何用最合适的技术来设计情境、呈现知识,但设计的情景和知识点的呈现方式是否有利于学生的知识建构和问题解决能力的培养,学科教师有着更大的发言权。
4 教学经验的提炼者
学科教师长期从事一线教学工作,他们在学习者分析、教材处理、教学内容把握、教学方法选择、学习资源筛选、教学管理等方面积累了丰富的经验,对教学过程中出现的问题能够得心应手地处理。他们的经验提炼和反思对以后的教学有着积极促进作用,对自身的专业发展有着重要意义。这些课堂教学经验对网络课程的设计和处理有着借鉴作用,让我们会少走弯路,也为我们的创新奠定了基础。因此,在尊重教学规律的基础上,学科教师教学经验的提炼、反思与创新,是网络课程有意义设计和开发的重要保证。
5 课程脚本编写的有力参与者
脚本的编写反映了课程的教学设计思想,精炼出了本课程全部知识点的结构。它能指导素材制作人员组织教学内容,也是软件开发人员的编程参考。在编写文字稿本过程中,要体现教学设计,强调结构设计,明确学习目标,熟悉教学对象,分析教学内容给,选择教学媒体,特别是要突出要点呈现,支点设置,难点化解,要点强调。[2]课程的脚本最好由网络课程开发的负责人、教学设计专家与有经验的学科教师即从事本学科多年教学与研究的教师合作编写,大多数情况下会由学科教师执笔,学科教师既懂得学科知识点的内在联系,又了解学科的发展前沿,还有长期教学积累的默会知识,因此是脚本编写的有力参与者。
四 教学设计专家与学科教师通力合作,制作高质量网络课程
从前面的分析看,在网络课程设计与开发过程中,教学设计专家与学科教师的角色工作不是独立存在的,而各自有着对方没有的优势,同时部分工作又相互渗透,他们只有通力合作才能制作出高质量的网络课程。
1 职业政客――教学设计专家不是通用型的
教学设计情境十分复杂,不是简单和线性化的,而应该根据纷繁复杂的教学情境,走向弹性、灵活、递归的教学设计。虽然俗话说“术业有专攻”,教学设计专家作为教学设计领域的专业人士,但他们不是通用型的,他们并不是能与任何学科教师协同工作。实际情况是,在一个专家能帮助开发或设计教学前,应当先了解“游戏”本身,必须先进入“应用情境”。在多数实际的教学设计开境中,“公民立法者”模式相对于“职业政客”模式更受推崇。“公民立法者”是那些知晓实践内容或应用情境的设计者或开发者。“职业政客”往往是那些并不置身于具体学习情境或学科内容领域的教学设计专家。[3]因此,前文述及的“教学设计专家与学科教师简单合作”的开发模式并不是通用的,建立通用模板的做法也是不可取的,而由他人包办更是不可能的。
为了更好地发挥教学设计专家们的创造性,他们不应高高在上,而应深入课堂,进入情境。只有真实地了解了学科特点、学生特色的基础上,才有可能设计出合理的课程结构,做出出彩的教学设计,创造性地提出问题解决方案。
2 “公民立法者”与“职业政客”的通力合作
教学设计本就是典型的团队任务,教学设计的范围和技术复杂性,要求发挥不同人员的专长。一门网络课程的设计并不是教学设计专家一个人完成,而是在教学设计专家与学科教师交流协作基础上进行的,整门课程的制作也是在教学设计专家、学科教师和技术人员等的通力合作下完成的。因此,教学设计专家与学科教师在网络课程的制作中并不是剥离和独立的,他们的作用也是彼此不能替代的,只有在他们扮演好各自的角色,做好各自的工作,通力协作下才能做出一门好的课程设计,才可能做出一门优质的网络课程。
我院在做好军队网络教学系统中的网络课程建设的同时,还积极鼓励教员发挥其主动性,自主开发适合各学科特点的网络课程,以与军队网络教学系统相补充,达到更好的教学效果。我院网络课程开发一般遵循教务处组织立项、教育技术中心与各教研室合作开发的模式。教育技术工作者主要负责课程的整体框架设计、教学设计、界面美工、素材编辑制作、技术集成等工作,兼顾了教学设计和技术实现的工作,学科教师主要负责部分教学设计工作、教学内容的提供、把握与梳理、部分脚本的编写等工作,双方经常讨论、交流甚至争执,充分展示了前面述及的教学设计专家与学科教师的各自角色扮演以及分工协作,取得了突破性成绩:近年来开发的《画法几何》、《工程力学(三)》分别荣获第十三届全国多媒体教育软件大赛二等奖、第十四届全国多媒体教育软件大赛一等奖,开发的其他课程也在全军和总后电教教材评比中取得了优异成绩。这些网络课程在实际教学中广泛应用,得到了专家、教员和学员的一致好评。
教学是动态的、具有创造性的过程,学生是不断发展的个性个体,教学设计的重点在于促进学生在情境中获得理解、建构知识。每个教师在任何时候面临的教学情境都不一样,每个教师都有自己的教学风格,每个教师对理论和规则的理解与应用都存在一个“阐释学”处境,教学设计是一个劣构问题的求解过程,没有现成或统一的答案。[4]要适应教育教学改革的发展和学生的发展需要,网络课程开发中教学设计专家与学科教师的角色工作和关系处理是一个长期探索的过程。
参考文献
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The Relationship between Instructional Design Experts and Subject Teachers in Web-based Course Developing
PAN Juan ZHANG Quan QIN Ze-nong
(Educational Technology Center, Logistical Engineering University, Chongqing 401311, China)
Abstract: From the current model of web-based course developing, the article discusses the roles and duty of the instructional design experts and subject teachers in the web-based course development, analyzes the reasonable relationship between them, then presents the application and effective result in the practice ,which could provide references for high-quality web-based course development and similar researches.
中图分类号:G642
0 引 言
无线传感器网络是物联网工程专业的一门核心课程。目前,国内高校开设的这门课程具有内容多、难度大的特点[1],并且重理论、轻实践。从培养学生的应用能力出发,笔者选择了典型的无线传感器网络技术ZigBee/Z-Stack技术作为该课程的主要教学内容。课程除了介?B无线传感器网络的基本概念(包括IEEE 802.15.4规范及ZigBee的相关概念)外,主要向学生讲授ZigBee编程技术。ZigBee编程以C语言编程、单片机编程为基础,但与一般的C语言编程或单片机编程不同。ZigBee编程是在某个ZigBee协议栈上的C语言编程,需要遵循相应的ZigBee协议栈的编程思想和编程方法。对初学者来说,ZigBee编程思想及编程方法是全新的,掌握它并不是一件容易的事,需要大量的实践和练习。为此,在无线传感器网络这门课程的教学中,应该采用“讲、演、练”相结合的教学方法,促进学生快速掌握ZigBee编程技术。具体来说,就是在每一次课上,教师首先介绍本次课的知识点,然后演示与本次知识点有关的项目,在演示过程中进一步阐述、解释有关概念,最后学生练习刚刚演示的内容。除此之外,学生还需独立完成几个实验项目,这也属于学生练习的内容。
1 课程内容及学时安排
无线传感器网络的先修课程包括单片机原理及应用、传感器原理及应用、计算机网络等。因此,在设计无线传感器网络教学时,可以少考虑单片机、传感器、网络通信等内容,紧紧围绕无线传感器网络的基本概念及ZigBee编程技术展开。无线传感器网络以ZigBee/Z-Stack编程技术为重点,采用由浅入深、循序渐进的方式安排教学内容。该课程共46学时,其中实验18学时。表1给出了本课程的教学内容及学时安排。
知识单元(1)是本课程第一次课讲授的内容,仅涉及无线传感器网络的基本概念,不涉及任何实际操练,因此没有安排演示和练习项目。
Z-Stack中的任务(即事件处理程序)概念以及任务的管理和调度,是理解ZigBee/ Z-Stack工作原理、掌握Z-Stack编程技术的基础和关键。学生必须理解这些内容,才能理解Z-Stack的流程,掌握Z-Stack项目开发技能。所以,知识单元(6)用了较多的学时,而6个实验项目中的5个也都安排在此后进行。
另外,讲、演通常是一体的,因此,表1中各知识单元中的讲、演部分的学时分配并不是严格的,而是视实际情况,有时候讲多一点,有时候演多一些。
2 演示及练习项目设计
表2列出了本课程的演示及练习项目。从知识单元(2)开始,表2中每一行的演示、练习项目分别与表1中的一个知识单元对应。也就是说,第一行的演示和练习项目对应于知识单元(2),第二行对应于知识单元(3),其他依次类推。
项目演示通常在讲解相关概念后进行。演示一方面是进一步阐述相关概念的含义,另一方面是讲解ZigBee编程技术规范和编程技巧。教师演示完毕,学生开始模仿练习。学生的练习项目,基本都在演示项目的基础上修改而成――修改了演示项目中少量关键代码。演示项目程序已事先准备好,可以直接编译、链接和运行。
要掌握ZigBee编程技术,仅靠简单模仿是不够的。为此,笔者设计了6个ZigBee实验项目,以巩固所学的内容。本质上,它们也是学生练习的一部分,见表3。
以上实验项目,项目①②基本上来自相应的演示或练习项目,目的是让刚刚接触Z-Stack编程的学生熟悉基本的Z-Stack编程思想及编程技巧。其他项目虽然与演示或练习项目有一定的关系,但需要学生进行一定的设计或者做较多的修改。这样做是有原因的:ZigBee网络的通信功能是由ZigBee协议栈软件(比如Z-Stack)维护的,因此ZigBee项目中包含了大量的协议栈代码,而不像单片机程序开发那样只有用户的代码。所以,ZigBee项目的开发基本上都是在已有项目的基础上进行的[3]。
为了促进学生深入理解和掌握Z-Stack编程思想及编程技术,笔者要求学生在实验报告中给出各个实验的实验原理说明及重要代码分析。
关键词:网络环境;传感器与检测技术;教学设计
中图分类号:G642.3 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)05-0250-02
一、前言
随着我国社会及经济和工业的发展,各个专业的知识架构和内容都在不断更新,社会的发展要求人们对知识的掌握和应用也愈加综合化,因此,人们需要不断学习和更新现有知识。开放式的网络环境是人们获得和更新知识的重要途径。传感器与检测技术作为工业及制造业等领域的基础科学之一,随着社会科学技术的发展,其相关知识与技术也在不断更新。学生需要通过更多的途径来学习和追踪最新知识,开放式的网络环境教学为此提供了一个绝佳的平台,作为教学者就需要对开放式网络环境下的教学特点及教学方法等有所掌握,改进教学设计,并利用网络环境为学习者提供更多更实用的学习资源。
二、开放式网络环境教学设计
1.开放式网络教学设计与传统教学设计的不同。网络环境的教学设计,特指网络环境下的教学方法和学习环境设计。与传统教学相比,网络教学设计不同之处在于:一方面,理论基础侧重点不同。传统教学设计是以教师为中心和教学主体的研究,网络教学设计理论强调以学生为中心,结合了个别化的自主学习、情境认知、综合评价等理论。另一方面,技术手段不同。网络环境下的教学设计更加强调信息技术与教育理念的整合。利用现代多媒体、网络、通信等技术,以“学”为中心,使学习者成为学习活动的主动者,学习者选择适合自身条件的学习策略,成为知识学习过程的主体,实现交互性和对刺激呈现的控制而丰富学习环境,从而对学生的认知结构和认知能力的研究得到提升。传统的教学设计侧重教学讲授课程环境的营造,强调是以教为中心,而网络教学设计则更注重学生学习环境的营造。
2.开放式网络教学设计的优势及特点。网络教学是学校利用计算机设备和互联网技术对学生实行信息化教学的一种重要形式,教学手段主要利用网页、多媒体、交流软件等,实现异地、实时、互动教学的新的教学模式,是“实地现场教学”模式的强有力的补充,是教育信息化和网络化的总体趋势和目标。网络教学具有开放性、虚拟性、交互性、灵活性,以及学习的终身性、多样的教学手段、丰富的共享资源等优势。开放式网络教学设计的特点有:首先,可被设计的教学资源非常丰富。利用网络资源,教师可以实现预定的教学目的,学生可以完成相应的学习过程。其次,可以灵活实施学习过程。网络环境中,教学过程由传统的教学方式转变为创设情境、协作学习、讨论学习、自主学习。学习过程非常灵活,根据教学需要进行调整,教学具有针对性。此外,学习方式的选用具有多样性。在网络环境中,学习者通过网络,利用各种学习资源成为学习活动的主动参与者。学习方式多种多样,既可以独立自主学习,也可以协作探究学习。最后,可运用多元化的评价方式。在开放式网络环境中,由于每个学习者有自我不同的学习方式和学习过程,因此,多元化的教学评价显得尤为重要。开放式的网络环境的教学效果只有在多元化的教学评价方式下才能使评价体系具有完整性和科学性。
三、基于网络环境《传感器与检测技术》课程教学设计
1.网络课程教学设计的理论依据。网络环境与传统环境的教学设计一样,需要一定的理论依据。在理论依据方面,网络环境与传统学习环境中的教学设计相比又有所区别。网络环境教学设计除了遵循传统教学环境下教学设计的主要理论依据以外,情境认知理论、自主学习理论、个别化学习理论、综合评价理论和均等理论都是网络教学设计的重要依据。自主学习理论:自主学习是指由学习者按照自己拟定的学习目标,有意识、有计划地调节自己的心理和行为,决定学习的过程、内容和形式的学习方式。情境认知与学习理论:情景是一切认知活动的基础,良好的教学情景对保障学习活动的顺利实施十分重要,学习处于它所被建构的情景脉络之中,知识是情绪化的,是学习者与环境互动的产物。个别化学习理论:个别化学习就是在学习过程中,学习者以独立的、个体的形式出现,不受教育环境中时间和空间的限制,而可以随时随地参加所有学习活动。多元化评价理论:评价理论要能够反映学习及发展的真实水平,因此,需要从评价方式、内容、主体三个方面考虑;应充分考虑个体的差异;评价的目的为了帮助学习者识别自我的强弱项,取长补短,实现均衡发展。均等理论:远程网络教育需要为学生提供与传统学习学生相当的和均等的学习经验。
2.课程教学设计模式的主要构成要素。在教学设计的特点方面,网络环境与传统环境相比较有明显差别,在教学设计模式的构成上选择的环节也不同。教学模式下的教学要素是传统教学环境设计需要考虑的重点,目的是为了获得这些要素所带来的最大教学效果。注重教学情境建设的个别化教学是网络教学的主要特点,通过自主的学习方法,学生可以获取自己所需知识。因此,学习需要及风格分析,资源构建、目标阐述、教学策略选择、自主学习、互动反馈和学习结果评价等都是网络环境下教学设计需要考虑的主要因素。
3.课程教学设计模式的结构组成。实现良好的学习情境是网络环境下教学过程设计的主要目的,将网络教学设计模式中的各种要素有机地组织成一个有序的系统,同时注重学习环境的设计。对网络环境下的《传感器与检测技术》教学设计有三个基本问题需要解决,即需要明确教师的教学目标和学生的学习任务、需要解决教学和学习过程中的教学模式和学习策略、需要检验教学和学习的效果。因此,网络环境下《传感器与检测技术》教学设计模式的组成结构分为三个阶段。前期分析阶段:学习目标与任务分析,远程教学学生特征分析,通过此阶段明确学生特征与教学目的;组织实施阶段:学习环境设计、教学策略设计、教学活动与教学过程设计、学习资料设计以及通过教学评价所反馈的修改建议,学习环境与学习资料设计都需要通过教学反馈来实现与补充,学习策略设计则需要学习环境设计、学习资料设计和前期分析来实现,通过教学策略设计与前期阶段的分析最终来实现教学活动与教学过程的设计;后期反馈阶段:网络教学评价设计,此阶段是对学生学习情况与学生自主学习所提建议的反馈,以帮助改进教学活动,补充教学资源等。教学目标和任务分析:此项为学习需要的分析,远程教育结合高职技能人才培养的教学目标。从宏观上看,网络课程教学目标的设计要综合考虑电气类专业和工程类专业的教学大纲要求,既要考虑完成传统教学的目标,又要考虑培养学生自主能力和信息提取能力。在微观上看,需要进行单元模块以及知识点的教学目标设计。远程教育学生特征分析:主要是指对远程教育学生的认知结构、一般特征、学习需要与动机情况及其特点的活动进行分析,为学习内容的选择和组织、学习目标的阐明等教学活动提供依据。教学策略设计:教学策略设计是网络课程的教学设计的核心,它是考虑教学目标和计划,教学形式和媒体等因素而构建的一种具有良好教学效果的整体教学法。教学策略是根据教学模式(以教师为中心、以学生为中心、双主体)的三类来确定的,以最恰当的方法来帮助学生的学习。网络环境下的教学策略是指以研究如何有效利用互联网资源,如何组织学生在网路环境下开展各种形式的学习活动、组织方式与实施策略、教师指导与教学过程的控制等。学习环境设计:学习环境使学习者可以在其中进行自由探索和自主学习的场所。在此环境中学生可以利用各种信息和资源来达到自己的学习目标。需要考虑因素包括情境、资源、工具、支架和学习社区等。学习资源设计:学习资源是指在学习或教学过程中,能够帮助学生解决任务的信息和物质资源。学习资源的设计应该符合具备丰富多样的学习方式、具有直观友好的界面、能提供良好的交互学习的功能及活泼生动的教学策略等要求。学习活动与教学过程设计:包含教师、学生、教材、网络四个要素。网络课程的教学设计过程包括学习者学习活动的设计、学习情境的设计、学习模式的设计。学习评价设计:应从学生、教师、教学内容和媒体四要素上考虑,完成对学生学习活动、教师教学活动、教学内容、教学效果及信息技术等方面的评价。
四、结语
教学设计是教师教学过程不可或缺的部分,通过研究国内关于网络环境下的远程教育和高职教育教学设计模式的理论与实践成果,结合《传感器与检测技术》课程特点,突出实训技能训练,体现“职业技能性”,让学习者在网络学习中得到理论和实践的双重锻炼,增强实际动手能力,确定基于网络环境的《传感器与检测技术》课程教学设计的内容,包括理论依据、构成要素、组成结构、课程设计的实施过程等方面的研究。本文依托重庆广播电视大学和重庆工商职业学院机电工程学院电气教研室的《传感器与检测技术》课程及“传感器实训室”真实实训场所,将电大教育和高职特色相融合,集中体现电大“开放性”和高职“技能性”。
参考文献:
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关键词 任务驱动 任务驱动教学法 网络程序设计
中图分类号:G424 文献标识码:A DOI:10.16400/ki.kjdkz.2015.11.056
Task-driven Teaching Method in Network Programming Course Teaching
XIAO Zihong
(Hu'nan Police Academy, Changsha, Hu'nan 410138)
Abstract Task-driven teaching method is suitable for practical strong, comprehensive and strong curriculum, enabling students to break through the limitations of classroom teaching, students can quickly accumulate knowledge and skills in a short time, to improve students' network programming ability, good teaching effect. This paper discusses the task-driven teaching method in Network Programming course Teaching, to provide a reference for the practice and reform of the same category.
Key words task-driven; task-driven teaching method; Network Programming design
任务驱动教学法是指在课程教学的过程中,学生在教师的引导下,紧紧围绕一个或多个特定的教学目标,在教学任务的驱动下,通过对现有知识技能和学科理论的主动应用,共同进行自主探索的互学习。任务驱动教学法要求教学任务具有非常强的目标性,要刻意营造教学情境,创设情景使整个教学工作在真实的任务驱动下进行。在整个教学过程中,教师处于中心地位,教师在安排布置学生完成教学任务时,以引导或演示的方式,启发学生给出完成该任务的思路、方法和结果。在教师安排下,学生花大量的时间自主完成自己的学习任务,在学生自己动脑、动手完成任务,从而学习和掌握相关的知识与技能。
任务驱动教学法是知识及技能的获取以任务为中心,着重培养学生分析问题、解决问题、创新问题的综合能力。它以某一具体任务为出发点,通过课堂引导、操作实践、评价反馈等方法来完成不同阶段的任务,从而达到培养学生主动获取知识、应用技能等综合能力。
1 任务驱动教学法的可行性
1.1 网络程序设计的课程特点
网络程序设计课程是一门实践性、综合性都较强的课程。该课程主要是以网络程序原理及设计思想为主线,学习网络程序设计与编写的方法,从而进一步学习分析问题、解决问题的方法,而不是单一学习任何一种特定语言的语法规则,因此在教学中非常注重学生解决问题的编程技能和程序研发能力的培养。其次,作为大学高年级专业课程,学生作为学习主体存在较大的群体差异,他们的认知水平、专业基础知识、程序研发能力参差不齐。如果以统一的教学方法来教学,则难以取得很好的教学效果。
1.2 任务驱动教学法的可行性
网络程序设计的教学知识点很多,教学内容通常可以归纳为三类:第一类是基础语法类,强调网络程序语法知识与规则的学习,使学生掌握最基本的程序语法和程序设计思想; 第二类是覆盖类,这类知识的学习能使学生的网络知识体系更加全面,这部分内容倾向于全面性的专业知识的应用;第三类是综合项目类,此部分的教学内容更加注重网络程序设计中综合研发能力的培养。通用的教学模式是按基础类、覆盖类、综合项目类的顺序实施教学,这种方法实施简单、层次性强。
任务驱动教学法旨在培养学生运用及提升技术知识水平的能力,培养学生积极探索新知识的能力。任务驱动教学法改变了通用的教学模式,从综合项目类入手,设计不同的任务,在任务的驱使下完成基础类、覆盖类的教学内容的学习。这种方法促使师生共同参与到日常课程教学中,在完成课程任务实践的过程中,部分学生会遇到暂时难以解决的问题,为了完成任务学生会自发讨论交流、查询资料,协作完成任务,这样做的结果会使课堂教学变得气氛活跃而且生动深入。教师把课堂教学的重点和难点都落实到了解决课程任务过程中发现的难题,通过交流展示等反馈机制及时了解学生的学习状况,更好地帮助教学引导学生达到预定的教学效果。任务驱动教学法是理论教学理论和实践教学理论的高效运用,非常适用于网络程序设计类的教学中。
2 任务驱动教学法的实施
2.1 任务设计的原则
任务驱动教学法以任务为中心,任务的焦点是解决某一现实问题,激发学生积极参与欲望的问题。让学生在完成教师所设计的各种任务同时,能够不断地增强知识应用技能。因此在设计任务的时候应遵循以下几个原则:
(1)整体性原则。各阶段的任务要能够涵盖教学内容的绝大多数知识点。任务的知识点要能形成一个有层次的整体,让学生在不断完成任务的过程中获得网络程序设计知识和技能。
(2)实用性原则。要使学生通过完成任务将得到有价值的结果,具有较强的实用性,激发学生的创作潜能。
(3)开放性原则。任务设置的难易程度要适中,还要在任务中为学生留出创造性能力发挥的空间。
(4)可操作性原则。任务应该是可操作的,在现有的能力水平下能够完成,要充分考虑到学生已具备的知识与技能。
(5)真实性。任务的设计要贴近学生的日常生活实践和现实需要,这样不仅有利于教师对任务的表达,而且有利于学生对任务的精准把握。
2.2 任务驱动教学法在教学中的实施
此教学法的实施可分成:创设情境,精心设计任务;引导学生进行任务分析;学生自主探究;展示交流;及时评价与总结共五个步骤。
(1)创设情境,精心设计任务。实施任务驱动教学法要营造真实、有现实意义的情境,引起学生的学习兴趣。学生的求知欲望是建立在浓厚的兴趣和丰富的情感基础上的,所以要调动学生的学习积极性,先要唤起他们的学习兴趣,引导他们进入设定的学习情境。
任务是任务驱动教学法的核心,它直接决定教学目标完成的好坏。因此,教师在实施任务驱动教学各阶段目标时,要精心分析教学目标,仔细分解或组合每个教学内容,尽量为学生设计出具有代表意义的且可操作的任务,尽可能覆盖每个知识点。
(2)引导学生进行任务分析。如果精心设计的课程任务来自学生的兴趣或现实生活需求,学生会非常感兴趣。教师应从学生的各种需求出发,设计出合适的教学任务,才有利于学生主动学习,才能突破教学重点难点。在学生跃跃欲试积极思考的时候,教师不要急于提供方法或提出解决方案,要恰当地引导学生对任务进行分析、讨论,将大的任务分解为一个个的更小级别的任务,步步为营,逐步推进,最终达到预定的教学目标。
(3)学生自主探究。这是任务驱动教学中的重点内容。经过教师课堂上的分析引导,学生了解了每一个任务中应解决的关键问题和涉及的核心技术,也都能获得各自不同的理解和技术方案。对于解决问题中的疑难点,也正是教师在教学设计时隐含在各个任务中的知识点,在下次课堂教学时教师可以将此作为典型问题引导学生解决。在学生完成任务的过程中,教师要创造一个良好的交流平台,能够实时帮助学生进行自主学习,及时解决学生遇到的疑问、降低学习难度。
(4)展示交流。学生各自完成作教师布置的任务后,通过自评自说的方式在课堂进行交流展示,各小组相互欣赏完成后的成果,进行互评;还可以通过提问的方式进行互相交流,咨询对方完成任务中好的实现方法和步骤。
(5)及时评价与总结。教师要适当地对学生的学习情况进行总结和评价,课时允许的话还可以进行自评和互评。恰当及时的评价能充分肯定他们的成果,调动他们的积极性,增强自信心。通过评价时的互相交流讨论,既培养学生的创新意识和团队精神,又培养了善于分析和接受他人建议的良好品质,还能体会到学以致用的快乐。
评价在任务驱动教学法的实施过程中是非常重要的环节,评价能够使从技术技能等方面给予学生启示,又能从师生的讨论和评价中多角度地看到自己的不足,把原理性知识与操作性技能固化为个人的程序研发能力,快速提升网络编程综合能力。
3 使用任务驱动法教学要注意的问题
(1)分解的任务必须有实用价值。分解的任务要与学生生活紧密联系起来,最好是学生乐意解决的任务,这样才能更好地激发学生的学习热情。实施时适当引用项目教学法进行辅助教学,教师可以独立研发本课程相关项目并分解成小项目,把其中一些小项目作为课程案例进行课堂讨论,以项目经理的角度指导学生如何完成任务,而将另外一些小项目作为课程任务布置给学生。
(2)应遵循循序渐进原则,教师要注意及时指导。任务驱动教学法能驱动学生从被动学习者变为自主学习者,从而使学生能在学习知识技能的同时也提高自主学习的能力。任务驱动教学法的最终目的是为了知识点的掌握和技能的获取,所以在知识点的选取方面应遵循由简到繁、由易到难的循序渐进的原则。还要求教师创建一个合适的交流平台,及时指导学生解决任务中的因难。
(3)对教师综合素质要求较高。任务驱动教学法对教师有很高的要求,如果教师引导缺乏技巧或者对整个课程任务的设计不够理想,都可以会大大影响教学效果。教师先要精心地拆分教学目标,然后将教学目标巧妙地蕴涵到某个教学任务,从而得到教学内容。这些教学任务不仅要有典型性,而且还应有挑战性,所有这些都需要教师把握学生的知识能力水平,本课程知识、技能及其内在联系。
任务驱动教学法是一种获取操作性、实践性教学内容的非常有效的方法。在使用这一方法进行教学时要充分考虑教学对象的能力与水平,对教学内容有比较精准的把握,才能保证对这一方法运用的合理、恰当。
参考文献
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关键词:计算机基础课程;网络教学平台;建设
现代社会是一个信息化的社会,在这一信息化的现代社会中,学生信息技术应用的深度和广度逐渐的成为了一个国家判断人才是否适用于现代社会发展的重要标志[1]。在此形式下,学生计算技术应用能力的提高成为了高校教育改革中的一项重要内容。因此,在教学改革的过程中,学校教育资源的建设也就成为了课程整合和信息技术的基础和前提,而网络教学平台的建设也成为了计算机基础课程实施的一项重要标准。
1 网络教学平台的设计方案
网络化教学的实施首先需要学校具备丰富的数字化教学资源的支持。那么,支撑学生学习和教师教学的教学平台软件就是一种必须的资源,而这种资源更需要从计算机基础课程的教学内容上进行优化和建设。就一门课程来讲其需要具备公告平台、教材、电子教案、网络课件、在线测试系统和素材库六个方面的资源。在计算机基础课程网络教学平台的设计上,其公告平台是对课程安排信息和教学通知进行;教材中的纸质教材作为主教材来开展教学活动,所讲解的内容以基本的理论知识为主,电子教材用来支持教师的教学活动,以体现当前教育的改革发展的新目标、新要求为主;电子教案为教师在多媒体教室中进行课程服务的课件,同时也可以供学生在课后进行复习和使用,其设计要紧跟教学大纲和教学目标进行组织和设计;网络课件一方面来辅助教师对教学的实现,另一方面来辅助学生自学的实施,其在内容的设计上要以文字、动画、图像等多媒体技术为展示的基础;在线测试系统可以用于学生日常的练习中,以对教学的策略进行调整;素材库是从分解教学的基本内容来组织和建设的,学生可以从中按照相关的知识点进行学习和理解。
2 网络教学平台的构建
计算机基础课程网络教学平台作为一个系统,其是在基于B/S模式的交互式系统中建立的,其系统的流程图如图1所示。
从图1中可以看出,此网络教学平台在角色上具有系统管理员、教师和学生三种类型。其中系统中的管理员主要是对计算机基础课程网络教学平台进行系统管理,其管理的内容包含着教学信息、学生信息、教学资源信息和试题库资源信息等多方面的内容。其中由教师来实现对教学资源的有效组织,在这一网络平台上进行在线答疑、教学管理等,而学生在首次登入此系统平台时,其一项必须而又首先要进行的工作就是要进入到分层次测试页面进行测试,在测试完毕后,系统就可以根据教师预先设定的分层测试页面和学生的测试成绩对学生进行分层,这样学生就可以对这一网络教学平台正常顺利的应用。在此网络教学平台中,学生不仅可以在线进行学习,还可以在线提交和测试作业,在遇到问题时还可以和教师和同学进行沟通,使教学活动的实施不仅仅局限在课堂中。
3 计算机基础课程网络教学平台的实施
计算机基础课程网络教学平台的实施是在分层――设计教学内容――建立学习模式――评价教学成果――提交成绩这五个步骤中逐步实施的[2]。首先,每一位学生在进而学校后,通过计算机基础网络教学平台进行分层测试,此时系统会将学生的测试成绩存入到系统平台中的数据库中,然后,再根据教师预先设定好的分层参数自动的分层。通过实践发现,这一系统平台的建设和实施和传统的上机分层测试相比较,不仅节省了大量的时间和力气,还有效的提高了分层的效率,减少了教师的工作量。
在分层工作完成后,基于网络教学平台的设计和实施可以针对学生的层次来实施不同的教学设计[3]。按照教学资源的难度可以将其划分为A、B、C三个层次,然后从教学平台中对每一个教学资源都作出相应的层次标记。那么,学生在首次登入这一平台进行学习时,系统平台就可以根据学生在测试后的层次指标来选择相应的层次教学内容。由于每个学生的学习进度、学习成绩等都有所不同,此时系统可以将学习在学习中的不同表现都记录下来,并根据这些表现对学生的学习资源进行自动的调整,这样就避免了班级是学生教学一层不变的弊端。
计算机基础网络教学平台是从学生学习的角度进行建设的,那么,在其学习模式上不仅有协作的学习模式,还具有问题的学习模式。基于协作的学习模式,教师可以在此平台上提供多个学生需要协作才可以解决的作业,然后由学生在此平台中进行谈论和交流。由于学生的学习风格和认知水平有所不同,在教师的指导下根据这一特点对学生进行分组。此时,通过讨论和交流,学习能力强的学生可以帮助学习能力弱的学生,以达到共同学习和协作的目的。在网络教学平台上,教师作业的布置不是直接进行的,而是通过布置计算机基础知识解决的问题来让学生根据这一问题自主的学习。在完成报告后,通过网络教学平台中的讨论和交流板块,教师就可以对学生的报告进行总结,而这一模式的实施对学生分析问题和解决问题能力的培养都有着重要的意义。
在学生学习完成后,教师需要对学生的学习效果有一个准确的评价。在传统的班级教学中,教师是根本无法对每一位学生的学习态度和学习能力等作出详细的记录的。但是,通过计算机基础课程网络教学平台的建设和实施,在此平台中增加一个记录学生学习信息的板块,这样就可以对每一个学生的学习情况有个详细的了解。基于此,在网络教学平台中对“教”和“学”评价系统的实施是非常必要的。而这一模块的建设,首先需要在平台中增加学生学习过程的记录板块,将系统中教学资源的学习次数、学习进度、学习快慢等记录到访问系统中,将其作为对学生平时成绩的考核。那么,在期末学生总结和评价时,就可以综合的对学生的考试成绩和平时成绩作出总结性和过程性的评价。
计算机基础课堂网络教学平台中自动提交成绩的实现,在某种程度上可以使学校教务管理系统中的成绩提交模块在与其对接后有效的实现成绩的自动提交。在对学生的学习成绩做好评价后,系统根据学生考试和平时成绩可以自动的作出总体的评价,并提交到学校的教务管理系统,这样不仅减轻了教师的工作量,还有效的提高了学生学习成绩的准确性。
4 结语
综上所述,计算机基础课程网络教学平台的建设不仅需要计算机技术的支撑,还需要各方面的协作。而这种新教学方法的实施,对教师和学生都提出了新的要求,教师只有对数字资源不断的更新和维护,经常上网对学生的问题予以解答,学生只有熟练的掌握网络技术,利用课余的时间来对网络资源进行浏览,这样才能够将计算机基础课程网络教学平台的资源优势发挥到一个最佳的状态,才能够使现代的教学体系更加的完善。
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论文摘要:为了使非计算机专业的学生能在计算机网络应用课程中熟练掌握DHCP服务的配置技术.提出在DHCP实验教学q-强调以“学”为主、以“教”为辅的教学模式,并在验证性和设计性两类实验中分别采用传递式教学法和任务驱动教学法进行教学。实践表明,使用该教学设计能获得较好的教学效果。
0引言
动态主机配置协议(Dynamic Host Configure Protocol , DHCP)是计算机网络应用的一种,它能够解决网络中IP地址分配的问题,对网络管理具有重要的意义。特别是如今拥有多台电脑的家庭或单位在共享接人Internet时,大多使用DHCP服务进行IP地址的自动分配,以尽量减少手工设置IP地址带来的问题。因此,有必要熟练掌握该技术的运用。针对非计算机专业学生不需要掌握太多理论知识的特点,我们在教授了必备的DHCP基本概念后,主要让学生通过做实验来掌握该技术。实验教学中将DHCP实验分为验证性和设计性两类,并且不同类型的实验采用不同的教学方法。实践表明,使用这样的教学设计能够收到较好的教学效果。
1 DHCP实验教学内容
由于DHCP服务采用客户机/服务器模式来实现IP地址、子网掩码、默认网关等信息的动态分配,所以只有掌握了客户机和服务器两部分的配置技术才能构建一个可用的DHCP服务网络。另外,若要考虑网络结构、容错以及平衡DHCP服务器负担等因素,则还要掌握复杂网络中的DHCP配置技术。因此,DHCP实验教学主要有以下几个内容:
1.1 DHCP客户机的设置
该实验内容主要是让学生学会如何将一台计算机配置成DHCP客户机,使其能够自动的获取IP地址、子网掩码和默认网关。应特别指出让学生注意的是,DHCP客户机的配置方式是固定不变的,适合在任何提供了DHCP服务的网络中使用。
1.2单DHCP服务器设置
单DHCP服务器,是指一个网络中只有一台DHCP服务器在工作,这是最简单的DHCP服务方式。该实验内容主要是让学生学会怎样在一台计算机上安装DHCP软件,并设定可以分配的IP地址、保留IP地址、租约等信息,使其成为DHCP服务器。
1.3多DHCP服务器设置
多DHCP服务器,是指一个网络中有多台DHCP服务器在工作,不仅实现IP地址的自动分配,还实现了容错、平衡负担等功能。在该服务方式中,服务器的大部分配置跟单DHCP服务器方式中的相同,其关键的地方是如何让多个服务器协调工作。该实验内容主要是让学生学会如何配置多台服务器的作用域和排除地址,使它们能够互不干扰的执行各自的分配任务。
1.4多宿主DHCP服务器设置
多宿主DHCP服务器,是指在安装了多个网络适配器、并连接多个网络的计算机上实现DHCP服务。该实验内容主要是让学生学会如何设置一台DHCP服务器的超级作用域,使其能够为多个相连网络中的DHCP客户机服务。
1.5跨网段的DHCP中继设呈
对于有多个子网的复杂网络,往往采用在一个子网中配置一台或两台DHCP服务器为整个网络提供服务的方式来节省经费。使用这样的服务方式时,如果DHCP服务器和DHCP客户机不在同一个子网,则需要DHCP中继来充当,完成IP地址的分配。该实验内容主要是让学生学会如何将路由器或子网中的一台计算机设置为DHCP中继。
2 D日CP实验教学设计
DHCP实验教学的目的是使学生在掌握DHCP必备理论知识的基础上,通过做实验来提高自身的动手能力,最终能够独立配置DHCP服务,解决该服务使用过程中出现的各种问题。为了达到实验教学目的,并杜绝出现以往实验教学中的不良现象,例如学生做实验时不积极思考、对实验内容一知半解、实验报告潦草等,我们设计了新的教学方案。该方案把DHCP实验教学内容分为验证性和设计性两类,强调以“学”为主、以“教”为辅的教学模式,并采用不同的教学方法来完成实验教学。
2.1验证性实验的教学设计
验证性实验包括DHCP客户机的设置、单DHCP服务器设置、多DHCP服务器设置3个教学内容,主要采取文献[3]提出的传递式教学法进行教学。传递式教学法强调了学生的主导作用,不但要求学生进行主动学习,还让其参与“教”的活动,通过“学”和“教”的结合来达到教学目的。
根据传递式教学法的原理以及实验内容的性质,我们让学生分批进行实验,并在实验过程中要求学生独立完成配置操作。设有60人的物理教育专业班级,每次实验时按学号分为3批,并严格按照如下表1的安排进行实验。
根据表1的安排,对于每个新的实验内容教师只需指导参加第一批实验的学生,第二、第三批的学生做实验时分别由前一批已经完成实验的学生负责指导。为了保证验证性实验的顺利进行,并达到实验教学目的,还需要做好以下几方面的工作: (1)要求实验指导老师实验前要确保实验设备齐全,并亲自做一遍所开设的实验,以能够解决学生实验过程中出现的问题;
(2)要求学生在实验前进行实验预习。并要求教师在每次实验前通过提问实验基本原理的方式对学生进行随机抽测,发现没预习的学生不准许其参加实验;
(3)要求学生做实验时要遵守实验室规章制度。另外,要求做实验的学生要认真、独立思考并注意总结,进行指导的学生要负责、耐心帮助同学解决问题;
(4)进行第一批实验时,指导教师要认真讲解实验内容、完成实验指导工作。进行第二、第三批实验时,指导教师虽然没有主要的指导责任,但其不能离开实验室,以便解决指导的学生无法回答的问题。并且还要求老师不时的进行巡视,认真观察学生进行实验,以及时发现实验中存在的不足;
(5)要求学生实验结束后按要求完成并上交实验报告。另外,要求教师课后立即批改实验报告,如发现问题应在进行下一批实验时指出,让在场的前一批已完成实验的同学得到及时纠正,以免他们再犯同样的错误造成对另一批同学的误导。
2.2设计性实验的教学设计
设计性实验包括多宿主DHCP服务器设置和跨网段的DHCP中继设置两个教学内容。这两个内容虽然是较为复杂的DHCP服务配置技术,但跟验证性实验的教学内容有着密切的联系,将它们作为设计性实验的目的是让学生在掌握了DHCP的基础配置技术后,能够综合运用所学的知识和实验技能独立解决新的问题。对于设计性实验可采取了任务驱动教学法进行教学,并使学生以分组的形式参与实验。另外,为了保证设计性实验的顺利进行,达到实验教学的目的,还需要做好以下几方面的工作:
(1)教师给学生分配实验任务,并要求其在限定的时间内完成;
(2)要求教师在实验指导书中只写明实验目的、要求和所用的设备清单,提供完成实验所需的相关资料。而学生则自行设计实验方案,确定实验方法和步骤;
(3)要求相关实验室实行开放式管理,让学生能够根据自身情况灵活的安排时间进行实验;
(4)要求学生做实验时要遵守实验室规章制度,要认真、独立思考并注意总结,可以互相讨论、帮助,但严禁抄袭其它小组的实验方案、方法和步骤;
(5)要求学生实验结束后按要求完成、上交实验报告。另外,要求教师认真批改实验报告,并对其做详细的评讲,还要给出最优的实验方案、方法、步骤供学生学习。
3 DHCP实验教学效果
在2006到2007学年的第二学期,我们对物理教育和数学教育专业两个班的学生进行了试验,结果都表明使用该教学设计能收到较好的教学效果。一方面,因为在做验证性实验前存在被抽测的可能性,所以学生都非常认真的进行实验预习,真正做到在对实验原理、内容有了一定的理解之后才做实验。并且,学生除了完成实验之外还有指导同学的任务,就迫使学生必须要弄懂实验的每一个环节,进而提高了实验教学的质量。另外,在“学”与“教”的过程中,学生之间的交流也不断增多,让学生感受到了团队协作的作用。在验证性实验教学中采取的方法以及由此得到的教学效果逐渐形成了良性循环,造就了浓厚的学习氛围,这些效果也为设计性实验教学创造了良好的条件;另一方面,设计性实验采用的任务驱动教学法让学生得到了进一步的锻炼。在通过查阅资料、讨论、测试等方法完成教师安排的任务的过程中,不仅提高了他们综合运用知识、分析和解决问题的能力,而且激发了他们对实验的兴趣,更重要的是培养了他们的自信心。
关键字: NGB; 接入网; DVB; IPTV
中图分类号: TN964?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2013)24?0032?03
Design of teaching and and scientific research network platform for network
engineering course
LU Quan?he1, FENG Li1, MIAO Fang2
(1. The 573 Station of State Press and Publication Administration of Radio, Film and Television, Beijing 102209, China;
2. College of Information Engineering, Communication University of China, Beijing 102218, China )
Abstract: In combination with characteristics of short creation time, incomplete teaching experimental conditions, and weak scientific research of network engineering course, according to the experimental teaching demands of network engineering course, a experimental network platform was designed to meet the curriculum and scientific research needs related to network engineering course by means of variety of techniques in NGB application environment. The platform consists of the front end section of business system, transmission system and access network system, can carry out experiment and research of broadband network access systems, interactive digital TV system and IPTV system. The establishment and improvement of the system are a great help to carry out the development of experimental teaching and scientific research projects, and have a certain reference value for the planning and design of the next generation IOT platform.
Keywords: NGB; access network; DVB; IPTV
0 引 言
宽带网络作为实现信息化的重要载体,是经济社会发展的关键基础设施,也是提升国家竞争力的关键要素[1]。在三网融合、NGB、物联网的研究和应用迅速发展的背景下,信息工程学院新开设了网络工程专业。目前其他专业课程同网络专业课程一样,一方面需要一个网络平台进行教学、实验;另一方面相关科研项目的研发、测试、演示的过程中也需要网络环境的支持。
目前学院还没有比较完备的科研、教学网络平台,只有一些分散的和使用多年的设备或系统。比如涉及接入网相关的课程,只有一套ADSL教学系统。当涉及宽带网络,数字有线电视系统,广电网双向改造等教学实验时,仅是去学校的计算机网络中心进行参观,无法进行更深入的实验,这主要是因为网络中心的系统和设备不能改动和调试。在科研项目中当需要网络支持进行开发或测试时只能为每个项目临时搭建环境,利用率不高[2]。因此,设计和搭建一个能够作为日常教学和科研、测试使用的网络平台具有现实意义。
1 现状和需求
目前校内计算机网络由网络中心统一管理,采用实名制上网,端口结合账号的管理方式。校园网的核心由三台Cisco 5609交换机组成万兆光纤环状拓扑。办公区和教学区内主要采用100M以太网,家属区有部分PON光纤到户和CMTS的部署。主楼、综合楼等主要区域通过Cisco4506,5750等交换机由千兆光纤接口汇入核心网络。校内有线电视信号也是网络中心提供。网络中心的有线信号,模拟频道资源比较丰富,以及少量数字节目源。业务上只有直播节目,没有点播互动等应用。
学院目前没有专门实验网络。有一套xDSL的接入实验系统,包括6个ADSL/VDSL终端和MA5300DSLAM以及BRAS设备。涉及有线电视或交互电视类的项目多采用码流播放器、调制器等搭建测试环境。网络平台的设计主要是面向学院相关课程实验教学和相关科研项目的需求。应用电信宽带网络和广电宽带网络的较新技术,能够开展主流的业务。
目前与网络相关的科研项目主要集中在新媒体、新业态、接入技术、双向改造技术、智能家居,物联网等方面。由于学院的历史积累和定位,在骨干网方面开展的研究较少,因此骨干网络简略设计,主要是接入网和前端业务系统,将来再根据需要进行扩展[3]。
该实验网络涉及接入网主流技术包括xDSL,DOCSIS,PON,EOC,WiFi等。网络能开展的业务包括宽带网络接入,高标清电视节目直播,双向互动业务,点播时移,以及配合终端的融合通信,物联网应用等。包含DVB系统和IPTV系统。接入终端面向个人电脑,机顶盒,电视机,智能手机,平板电脑等。
2 网络平台规划与设计
网络平台按功能区域分为前端业务系统部分,传输系统和接入网系统部分。按业务系统来划分可以分为宽带网络接入系统,交互式数字电视系统和IPTV系统。
实验网络在实际系统中属于接入层到汇聚层,前端业务系统和接入网之间省略了骨干网,城域网的基础设施,以及针对互联网和流媒体业务的内容分发网络。网络出口是通过汇聚层交换机和宽带接入服务器接入校园网,校园网作为该实验网络平台的外网[4]。
2.1 前端业务平台
前端业务系统包括DVB系统和IPTV系统,信号源来自校园网有线电视信号,卫星接收机,自办节目或是科研项目需要的自备码流,并且采用全IP的组网形式。
对于数字的有线电视信号,采用RF接口卡的多路编码器,输出IP封装的MPTS/SPTS流到千兆交换机。每块接口卡能够接收一个频点的多路复用TS流。
对于模拟的有线电视信号,采用解调器输出视频信号,再用AV接口卡的多路编码器进行MPEG2编码,输出IP封装的SPTS流。每块接口卡能够接收一套模拟节目。
对于自备的码流通过码流播出卡ASI接口输出,以ASI接口卡进入多路编码器,输出IP封装的MPTS/SPTS流。
多路编码器对多种接口的视频源进行综合处理,统一成MPEG2编码的IP流,方便后续的处理。实际上起到DVBIP网关的作用。
多路编码器的输出流通过千兆交换机配置组播,同时供DVB系统和IPTV系统作为节目源。根据需要每路码流组播到IPQAM通过DVB系统进行广播。同时组播到转码服务器,由转码服务器转码为H.264或WMV9的码流,再以单播或组播的形式推送到OLT进行IPTV的直播。IPTV业务流和数据业务一起通过PON传输。根据业务系统的配置,转码后的视频节目可以存在流媒体服务器供点播业务使用。
2.2 接入网平台
接入网的设计包含主流的接入方式,包括xDSL,EPON FTTH,EPON+EOC,EPON+LAN,CMTS+CM,WiFi等。除ADSL以双绞线传输至DSLAM接入前端外,传输系统以单纤三波的EPON的方式实现,以节省PON口和光纤。IPQAM和CMTS的下行使用1 550 nm,OLT下行采用1 490 nm,经过WDM混合后通过PON网络传输至用户端光节点。实验网络光分路器采用1∶16分光即可满足一般的实验和测试需要。
接入终端选择不同配置的ONU。
对于光纤到户的接入用户端,ONU直接输出RF接口的有线电视信号到机顶盒,以太网接口供PC上网。ONU下也可以接以太网交换机或WiFi无线路由器带更多用户。
对于EOC方式,可以选择HiNOC或MOCA等几种方式,方便开展相关的实验和研究。ONU下接EOC局端设备,再经同轴电缆网络分配到EOC终端设备,供计算机接入和收看电视应用。
对于CMTS+Cable modem方式,CM的上行信号和ONU的上行信号一起使用1 310 nm波长。CM上行信号经OLT、交换机以及LMSR(Last Mile Subscriber Return)进入CMTS处理。
系统通过划分VLAN对数据业务和IPTV业务进行隔离。以划分子网隔离前端系统和传输系统以及用户。IPQAM也可以直接通过同轴电缆接机顶盒,构成不经过光传输的数字电视系统。实验网络平台的系统示意图如图1所示。
3 结 语
本文所述实验网络平台适用于网络工程相关课程的实验教学需要,综合了多种主流的接入技术,以及实现了数字电视系统和IPTV系统的主要功能。可以为计算机网络,宽带接入网,有线电视网,NGB相关应用,广电网双向改造,三网融合等相关科研项目提供基础平台。
该网络主体使用光纤接入技术,带宽设计满足NGB需要[5]。本文所设计讨论的部分为一个基础的框架,还有如交互业务系统,EPG系统,后台管理系统,认证鉴权,条件接收等功能需要进一步扩充。作为实验室的系统不太可能使用运营商的完整业务系统,可以直接购买轻量级的软件产品,也可以考虑自行开发软件来实现基本的业务功能,有助于提升自身科研和创新能力。考虑到循序渐进的原则,本文没有涉及到物联网平台的规划设计,可以在以后的平台建设规划中逐步完善。
参考文献
[1] 秦善华.基于IPTV的教学系统设计与实现[D].大庆:大庆石油学院,2007.
[2] 杨帆.应用型本科网络工程专业的课程体系建设[C]//大学计算机课程报告论坛论文集.北京:高等教育出版社,2006:107?111.
[3] 管莉.分布式IPTV系统及其在远程教育系统中的应用[D].郑州:郑州大学,2007.
[4] 吴怡,蔡坚勇,洪亲.论网络工程专业实践环节教学体系及改革方案[J].电气电子教学学报,2007,29(3):87?92.