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摘 要:案例教学法是一种新型的教学方法,它是一种由教师控制、学生作为主体参与的,依据真实的案例、围绕案例发展而展开的互动式教学方法,具有过程的开放性、信息的对称性、思维的多元性与创新性等特征。针对计算机应用教学的特殊性,本文提出建设3M计算机应用案例教学系统,对此系统进行了介绍与设计,对系统实现的一些关键问题也给出了思路。
关键词:案例教学法;模块化教学过程;模拟真实环境;模仿实际项目
中图分类号:G434 文献标识码:B文章编号:1673-8454(2010)09-0048-03
一、引言
计算机应用课程的实践教学环节是在学生完成课程学习后,由教师分发一个或多个应用程序开发的小项目,让学生集中在一段时间完成。该环节很好地培养了学生应用已学知识、操作计算机的能力。但存在一些问题:学生在完成课程学习后,直接进入实践环节,开发的项目规模相对较大,在相关引导很少的情况下,学生突然面对这项工作会显得手足无措。若能运用当前运行的真实项目,将学生置于真实的开发环境中,以高度开放与互动的方式进行学习与观摩,能使学生快速进入角色,激发学生的兴趣,并能在较大程度上拓展学生的知识面。
案例教学法是一种新型的教学方法,它是一种由教师控制、学生作为主体参与的,依据真实的案例、围绕案例发展而展开的互动式教学方法,具有过程的开放性、信息的对称性、思维的多元性与创新性等特征。它实际上就是将课程的理论知识和实际技能结合在一起,让学生有独立进行计划工作的机会,在一定的时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为,有明确而具体的学习任务。
我校非计算机专业学生的计算机技术培养目标是:希望通过系统和形式多样的实验,达到培养学生的科学思维和创新思维,提高学生独立动手、分析解决问题、进行科学研究的能力。为此,在案例教学法的理论基础上,针对计算机应用学科教学的特殊性,笔者提出建设3M计算机应用案例教学系统。
二、3M计算机应用案例教学系统
1.系统介绍
3M计算机应用案例教学系统是一个基于网络的应用系统,该系统支持并引导学生既可以在实践教学过程中,也可以在其他时间,利用网络环境的开放性、互动性,自主参与到案例学习环境中。学生既可以积极参与交流,协同作业,也可以独立自主,学习与观摩不同的编程思想、方法、经验和技巧,并完成自己的开发编程任务。其中3M即模块化教学过程(Modularization)、模拟真实环境(Mock)、模仿实际项目(Mimicry)。
2.系统组成
系统功能结构如图1所示。
采用模块化设计方法,使整个应用系统具有良好的结构,易于扩充和维护。其功能模块划分如下。
3.教学管理模块
(1)系统管理
系统管理员具有本系统的最高管理权限,可直接在服务器或远程客户端对整个系统进行管理。包括以下几个模块:
用户管理:对老师和学生的帐号进行管理。
案例管理:对案例进行维护和更新,向系统添加、删除案例。
论坛管理:对论坛的内容进行管理,可以删除不符合论坛规定的帖子。
(2)教师管理
教师对其个人信息的管理,教学资源的上传,查看学生的一些信息如登录次数和登录时间,作为辅导员在线实时答疑。
(3)学生管理
学生的个人信息、资料和学习笔记管理,学生可以记录下自己的学习笔记。采取实名管理方式,可以作为教师平时考核的依据。
4.案例教学模块
(1)案例解析
学生可以选择特定的案例或案例中的模块来学习,通过网络向服务器请求特定视频数据流的播放,在播放课件的同时进行视频讲解。该模块讲授案例使用的计算机语言、开发技术和工具,用软件工程方法分解功能模块,通过模块、代码段逐个让学生掌握知识点。
案例演示:主要对案例的功能进行演示,展现该案例实现了哪些功能、具有什么特点,以便学习者在随后的学习中注意这些功能的实现方法。
案例开发过程:主要对项目开发的全过程进行分解(需求分析、系统建模、界面设计、模块开发说明、系统实现与编译等),结合视频、文本、图例等方式介绍各阶段完成的内容、方法以及实现的目标。
代码分析:可以按功能模块对代码进行分割,根据功能来分析代码实现的方法、各模块的入口参数与出口参数的作用等,以文本的方式来显示。
(2)模拟编程
主要让学习者实现交互式编程演练,在客户端输入某段代码到服务器,服务器将其组合到整个代码中,在服务器运行,返回结果(包括结果界面及相应的处理数据),与远程登录的功能相似。
5.辅导答疑
(1)实时答疑
与教师或其他学生就学习的疑点、难点、方法与技巧等进行实时讨论,交流学习的心得与体会。可以分为这几种形式:基于文本,基于音视频,基于电子白板。
(2)非实时答疑
非实时答疑包括电子邮件和论坛。
6.资源管理
主要对系统的各项资源进行管理。其中的资源包括:编程技术文章、精选控件及软件、源代码、案例,当然,这些资料是供学生学习和下载的。具体分为以下几个子模块:
资料:编程技术文章、编程书籍、相关网站、辅导材料;
软控:精选控件、源代码下载、相关工具软件;
案例:案例的维护和更新。通过搜索引擎,可按语言、模块在库中进行搜索,具体的页面可以介绍案例的需求分析、功能、设计步骤、方法和重难点。
7.环境服务
(1)参数设置
系统提供案例开发所需环境的教程(指导学生安装必要的平台系统);选择某一案例,系统提供该案例数据库的建库及建表语句;提供关键程序下载链接。SQL建库、建表、与程序相关的设置等,可以从服务器下载到客户端自动搭建好。
(2)模块选择
学生可以使用案例中的某些模块,在客户端构建自己的项目应用。
三、系统实现
1.系统实现的关键问题和技术
系统采用Visual Studio 2003开发,编程语言使用C#2.0,数据库使用SQL Server 2000,系统实现的关键问题和解决方案如下:
(1)为保证观看视频的流畅性,采用流媒体技术。所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet/Intranet播放的媒体格式。用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕,而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用解压设备(硬件或软件)对压缩的多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。
(2)由于进行模拟编程和观看案例演示等都要跟服务器进行通信,服务器会出现负荷过大问题,所以采用了划分服务器和客户端的方法,将服务器分为Web服务器和测试服务器。Web服务器:存放案例、与案例有关的资源、后台管理程序;测试服务器:接收学生编写的案例代码,搭建案例及其相关运行环境,运行结果反馈给客户端。测试服务器的案例与Web服务器上的案例保持同步。客户端:按案例的开发语言来分区。
(3)模拟编程中,为使服务器接收代码后整合成完整代码,从而构建运行环境,本系统将案例按功能段划分,代码段分块存放在数据库中,当接受到客户端发送的代码时再从数据库中调出其他代码段组合成完整程序来运行。运行分两种情况:第一,如果代码能正确运行,生成可执行文件,将其发送给客户端,客户端接收到后自动触发执行;第二,如果不能正确运行,则将出错信息返回给客户端。
(4)在模拟编程中,测试服务器会接收许多请求,要同时处理好多个请求,使用线程和队列来处理,服务器分片同时运行3个线程,其他的请求排队等待。
(5)必须制定周详的针对系统数据库的备份计划,以便在必要时能够恢复。
2.系统体系结构
本系统采用B/S模式进行设计开发。B/S模式是在客户端/服务器(C/S)模式的基础上发展起来的。相对于C/S模式,B/S模式简化了客户端软件,只需要浏览器作为客户端软件,而将所有的开发、维护和升级工作集中在服务器端,降低了应用开发成本及管理成本。系统的网络部署如图2所示。
四、结束语
本文对3M计算机应用案例教学系统进行了介绍和说明,可以预见该系统对以后计算机应用基础课程的教学培养模式会产生巨大影响。通过它来实践教学过程,可以引导学生自主学习,锻炼学生的实际操作能力和工作经验,提高学生的素质和编程的基本技能,使其熟练使用主流开发工具,熟悉主流技术体系,了解软件开发的规范和流程;可以提高学生的学习能力和解决问题的能力,培养学生的创新意识,实现非计算机专业学生的计算机技术培养目标。
参考文献:
[1]王小玲,彭剑.3M计算机应用案例教学系统的研究与开发[J].计算机教育,2009(12):115-117.
[2]刘卫国,谢华.基于Struts与Hibernate的网络教学平台的设计与实现[J].(中国)教育信息化,2006(4):26-28.
[3]马立丽,赵喜明.案例教学法在程序设计教学中运用[J].今日科苑,2008(2):263.
[4]刘伟,严晖.利用NHibernate开发与数据库无关的系统[J].计算机技术与发展,2007,17(7):105-107.
[5]孙宇尖,张炯辉.基于Web Service的网络教学资源平台的开发与设计[J].鞍山师范学院学报,2007,9(4):67-70.
(编辑:隗爽)
关键词:案例教学法;模块化教学过程;模拟真实环境;模仿实际项目
中图分类号:G434 文献标识码:B文章编号:1673-8454(2010)09-0048-03
一、引言
计算机应用课程的实践教学环节是在学生完成课程学习后,由教师分发一个或多个应用程序开发的小项目,让学生集中在一段时间完成。该环节很好地培养了学生应用已学知识、操作计算机的能力。但存在一些问题:学生在完成课程学习后,直接进入实践环节,开发的项目规模相对较大,在相关引导很少的情况下,学生突然面对这项工作会显得手足无措。若能运用当前运行的真实项目,将学生置于真实的开发环境中,以高度开放与互动的方式进行学习与观摩,能使学生快速进入角色,激发学生的兴趣,并能在较大程度上拓展学生的知识面。
案例教学法是一种新型的教学方法,它是一种由教师控制、学生作为主体参与的,依据真实的案例、围绕案例发展而展开的互动式教学方法,具有过程的开放性、信息的对称性、思维的多元性与创新性等特征。它实际上就是将课程的理论知识和实际技能结合在一起,让学生有独立进行计划工作的机会,在一定的时间范围内可以自行组织、安排自己的学习行为,有明确而具体的学习任务。
我校非计算机专业学生的计算机技术培养目标是:希望通过系统和形式多样的实验,达到培养学生的科学思维和创新思维,提高学生独立动手、分析解决问题、进行科学研究的能力。为此,在案例教学法的理论基础上,针对计算机应用学科教学的特殊性,笔者提出建设3M计算机应用案例教学系统。
二、3M计算机应用案例教学系统
1.系统介绍
3M计算机应用案例教学系统是一个基于网络的应用系统,该系统支持并引导学生既可以在实践教学过程中,也可以在其他时间,利用网络环境的开放性、互动性,自主参与到案例学习环境中。学生既可以积极参与交流,协同作业,也可以独立自主,学习与观摩不同的编程思想、方法、经验和技巧,并完成自己的开发编程任务。其中3M即模块化教学过程(Modularization)、模拟真实环境(Mock)、模仿实际项目(Mimicry)。
2.系统组成
系统功能结构如图1所示。
采用模块化设计方法,使整个应用系统具有良好的结构,易于扩充和维护。其功能模块划分如下。
3.教学管理模块
(1)系统管理
系统管理员具有本系统的最高管理权限,可直接在服务器或远程客户端对整个系统进行管理。包括以下几个模块:
用户管理:对老师和学生的帐号进行管理。
案例管理:对案例进行维护和更新,向系统添加、删除案例。
论坛管理:对论坛的内容进行管理,可以删除不符合论坛规定的帖子。
(2)教师管理
教师对其个人信息的管理,教学资源的上传,查看学生的一些信息如登录次数和登录时间,作为辅导员在线实时答疑。
(3)学生管理
学生的个人信息、资料和学习笔记管理,学生可以记录下自己的学习笔记。采取实名管理方式,可以作为教师平时考核的依据。
4.案例教学模块
(1)案例解析
学生可以选择特定的案例或案例中的模块来学习,通过网络向服务器请求特定视频数据流的播放,在播放课件的同时进行视频讲解。该模块讲授案例使用的计算机语言、开发技术和工具,用软件工程方法分解功能模块,通过模块、代码段逐个让学生掌握知识点。
案例演示:主要对案例的功能进行演示,展现该案例实现了哪些功能、具有什么特点,以便学习者在随后的学习中注意这些功能的实现方法。
案例开发过程:主要对项目开发的全过程进行分解(需求分析、系统建模、界面设计、模块开发说明、系统实现与编译等),结合视频、文本、图例等方式介绍各阶段完成的内容、方法以及实现的目标。
代码分析:可以按功能模块对代码进行分割,根据功能来分析代码实现的方法、各模块的入口参数与出口参数的作用等,以文本的方式来显示。
(2)模拟编程
主要让学习者实现交互式编程演练,在客户端输入某段代码到服务器,服务器将其组合到整个代码中,在服务器运行,返回结果(包括结果界面及相应的处理数据),与远程登录的功能相似。
5.辅导答疑
(1)实时答疑
与教师或其他学生就学习的疑点、难点、方法与技巧等进行实时讨论,交流学习的心得与体会。可以分为这几种形式:基于文本,基于音视频,基于电子白板。
(2)非实时答疑
非实时答疑包括电子邮件和论坛。
6.资源管理
主要对系统的各项资源进行管理。其中的资源包括:编程技术文章、精选控件及软件、源代码、案例,当然,这些资料是供学生学习和下载的。具体分为以下几个子模块:
资料:编程技术文章、编程书籍、相关网站、辅导材料;
软控:精选控件、源代码下载、相关工具软件;
案例:案例的维护和更新。通过搜索引擎,可按语言、模块在库中进行搜索,具体的页面可以介绍案例的需求分析、功能、设计步骤、方法和重难点。
7.环境服务
(1)参数设置
系统提供案例开发所需环境的教程(指导学生安装必要的平台系统);选择某一案例,系统提供该案例数据库的建库及建表语句;提供关键程序下载链接。SQL建库、建表、与程序相关的设置等,可以从服务器下载到客户端自动搭建好。
(2)模块选择
学生可以使用案例中的某些模块,在客户端构建自己的项目应用。
三、系统实现
1.系统实现的关键问题和技术
系统采用Visual Studio 2003开发,编程语言使用C#2.0,数据库使用SQL Server 2000,系统实现的关键问题和解决方案如下:
(1)为保证观看视频的流畅性,采用流媒体技术。所谓流媒体是指采用流式传输的方式在Internet/Intranet播放的媒体格式。用户不必像采用下载方式那样等到整个文件全部下载完毕,而是只需经过几秒或几十秒的启动延时即可在用户的计算机上利用解压设备(硬件或软件)对压缩的多媒体文件解压后进行播放和观看。此时多媒体文件的剩余部分将在后台的服务器内继续下载。
(2)由于进行模拟编程和观看案例演示等都要跟服务器进行通信,服务器会出现负荷过大问题,所以采用了划分服务器和客户端的方法,将服务器分为Web服务器和测试服务器。Web服务器:存放案例、与案例有关的资源、后台管理程序;测试服务器:接收学生编写的案例代码,搭建案例及其相关运行环境,运行结果反馈给客户端。测试服务器的案例与Web服务器上的案例保持同步。客户端:按案例的开发语言来分区。
(3)模拟编程中,为使服务器接收代码后整合成完整代码,从而构建运行环境,本系统将案例按功能段划分,代码段分块存放在数据库中,当接受到客户端发送的代码时再从数据库中调出其他代码段组合成完整程序来运行。运行分两种情况:第一,如果代码能正确运行,生成可执行文件,将其发送给客户端,客户端接收到后自动触发执行;第二,如果不能正确运行,则将出错信息返回给客户端。
(4)在模拟编程中,测试服务器会接收许多请求,要同时处理好多个请求,使用线程和队列来处理,服务器分片同时运行3个线程,其他的请求排队等待。
(5)必须制定周详的针对系统数据库的备份计划,以便在必要时能够恢复。
2.系统体系结构
本系统采用B/S模式进行设计开发。B/S模式是在客户端/服务器(C/S)模式的基础上发展起来的。相对于C/S模式,B/S模式简化了客户端软件,只需要浏览器作为客户端软件,而将所有的开发、维护和升级工作集中在服务器端,降低了应用开发成本及管理成本。系统的网络部署如图2所示。
四、结束语
本文对3M计算机应用案例教学系统进行了介绍和说明,可以预见该系统对以后计算机应用基础课程的教学培养模式会产生巨大影响。通过它来实践教学过程,可以引导学生自主学习,锻炼学生的实际操作能力和工作经验,提高学生的素质和编程的基本技能,使其熟练使用主流开发工具,熟悉主流技术体系,了解软件开发的规范和流程;可以提高学生的学习能力和解决问题的能力,培养学生的创新意识,实现非计算机专业学生的计算机技术培养目标。
参考文献:
[1]王小玲,彭剑.3M计算机应用案例教学系统的研究与开发[J].计算机教育,2009(12):115-117.
[2]刘卫国,谢华.基于Struts与Hibernate的网络教学平台的设计与实现[J].(中国)教育信息化,2006(4):26-28.
[3]马立丽,赵喜明.案例教学法在程序设计教学中运用[J].今日科苑,2008(2):263.
[4]刘伟,严晖.利用NHibernate开发与数据库无关的系统[J].计算机技术与发展,2007,17(7):105-107.
[5]孙宇尖,张炯辉.基于Web Service的网络教学资源平台的开发与设计[J].鞍山师范学院学报,2007,9(4):67-70.
(编辑:隗爽)