基于网络教学平台的工科课程课后学习改进研究

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摘 要：在工科基础课程教学中，可使用网络教学平台发布随机条件习题，将其作为课后作业。随机条件习题的内容相同，其中计算条件均为合理范围内的变量，通过Excel生成随机数值，提供给学生，做到一人一题，引导学生自主学习。网络教学平台还可以获取习题的正确率，教师据此了解教学效果，并有针对性地调整后续教学内容，补充薄弱环节。根据平行班对比，使用随机条件习题的学生，自学能力更强，课程学习投入度更高，课下学习效果更好。

关键词：网络教学平台;随机條件习题;自主学习

中图分类号：G420 文献标识码：A 收稿日期：2018-08-30

基金项目：长沙理工大学教研教改项目（JG1550）;湖南中医药大学教研教改项目（10220001002126）。

作者简介：陈 铂（1978—），男，讲师，博士研究生，研究方向：流体力学。

一、高校网络教学平台使用现状分析

进入新世纪，科学技术发展使计算机网络得以普及，信息化和网络化已经成为21世纪的主旋律。随着高校教育信息化进程的推进，高校数字化校园建设不断发展，国内高校的网络带宽在不断改善，特别是在教育部本科教学质量工程等项目的推动下，利用网络技术来辅助课堂教学组织形式的改革，被当作提高教学质量的重要手段。教育信息化的主要内容是课程教学的信息化，而网络教学平台在教学信息化中发挥着基础性的支撑作用，并在近几年得到了广泛的应用。网络教学平台集成了网络教学所需的各种应用子系统和工具，目前国内外已经研发了多款网络教学平台软件，比如国外的BlackBoard、Moodle、Sakai，国内自主开发的“课程中心”“天空教室”“清华教育在线”等。它们大多是通用型网络教学平台，从教学过程中的课件制作与发布、教学组织、教学交互、学习支持和教学评价，到从用户至课程的教学管理，再到与网络教学资源库、管理系统的整合，集成了网络教学需要的主要子系统，形成了一个相对完整的网络教学支撑环境。我国高校学生的信息素养水平逐年提高，有超过60%的高校已经开始使用网络教学课程管理系统以支持教学。

面向学生的网络教育在高等教育现代化建设中发挥着重要的作用。通过网络教学创造数字化学习环境，能够促进教育观念、教学内容和教学方法的改革，提高教育教学质量，提高学习者的学习能力和在信息社会中生存和发展的能力。网络环境学习能有效提高学生的批判性思维、复杂问题解决能力、协作能力和多媒体通信能力，可以说是促进学生学习能力发展的重要学习方式。大多数学生认为网络学习的优点依次是“可以独立自主地学习”“学习不受时间限制”“网络资源丰富”“网络资源更新迅速”“交流方便”“查找方便”，可以看出网络学习以其可以实现个性化学习的优点受到大学生的普遍欢迎。学习中，学生在教师的指导下学习专业课程，主动获取知识、应用知识、解决问题，这促使学生从被动接受到主动探索转移、从他导向自导转移、从他律向自律转移。转入网络教学平台展现了在线教学的诸多优点：第一，网络教学平台提供给师生一个交流平台，师生间、学生间可在线或离线交流，这样交流效率可得到有效提高;第二，学生在网络教学平台上学习，完全不受时空限制，不同课程可以集中时间授课或者自主选取时间学习;第三，对教师来说，可以利用网络教学平台上的多媒体学习资源制作学生喜爱的课件资源;第四，对学生来说，可以利用网络教学平台提供个性化自主学习支持服务平台学习。网络已经在学生学习生活中扮演着越来越重要的角色，学生在开展自主学习时，更是离不开网络，传统的自主学习也已开始向网络自主学习转变。

同时，网络教学在高校尚处于起步阶段，虽然大部分高校都已在网络教学平台的软、硬件方面加大了资金投入力度，使高校开展网络教学成为可能，但是学生能否适应网络教学的模式，能否通过网络教学平台较好地完成学习任务，教师是否愿意用网络教学平台开展教学活动，是否能够成功地开展网络教学，在很大程度上影响和制约着高校网络教学能否顺利进行。就目前网络教学平台的使用情况来看，很多教师只是将网络教学平台作为教学过程的补充和辅助，并未将其融入教学，在使用时多是将课件和参考文献类资料上传至教学平台，供学生查看。而对学生来说，这些课件只是课本主要知识框架的梳理，不足以提升学习兴趣，同时由于习惯了传统教学模式，他们也很少使用网络教学平台讨论问题和相互交流。

为进一步提高网络教学平台的使用效率，并使其提升教学效果，教师应将网络教学平台的使用贯穿到整个日常教学过程中去。而课后作业和阶段性测试这些重要的课后学习内容，应作为网络教学平台的重点使用模块，从而发挥其作用。

二、基于网络教学平台的随机习题构建与应用

水力学是水利乃至土木大类专业重要的专业基础课，所学知识较为抽象，基本概念多、公式多、记忆量大，很难在课堂上将所有知识完全消化。在传统教学方式中，教师需要布置一定量的课后作业来强化学生的学习效果。网络教学平台作为教育信息化平台，可以实现作业收发放、习题批改，作业成绩统计与分析的自动化和网络化。据此，文科类课程常会出一些讨论性问题或案例，让学生分析讨论，并在作业中给出自己的观点，这类作业比较适合在网络教学平台中使用。理工科课程的作业则以计算题为主，布置的作业如果相同，学生难免相互抄袭（网上抄袭更容易，只需要复制—粘贴），长此以往会影响学风。计算类题目虽然也有题库，但单一知识点的题目数量，对于三十至六十人的班级来说还是非常有限，难以做到一人一题，且题目难度和侧重点也都有差异，不便于了解学生学习效果。为避免学生互相抄袭作业，增强实践学习环节，笔者使用随机条件习题，即所有学生题目相同，但题目中的条件则为在合理范围内的随机数，使得学生一人一题，确保独立完成。

随机条件习题通常以经典习题为母版，例如水静力学中的一道习题，内容如下：

如图1，涵洞进口装有一圆形平板闸门，闸门平面与水平面成60°，铰接于B点并可绕B点转动，门的直径为1m，门的中心位于上游水面下4m，门重980N。当门后无水时，求从A处将门吊起所需的力？

该题目中涉及计算的数值条件有：闸门与水平面夹角，其工程中常见值为30°～75°;圆形闸门的直径，可取为0.5m～2.0m;闸门中心在水下位置，此题目中可取为2.0m～10.0m;闸门重量，可取为500N～5000N。此时该题目经过随机化后，变为如下形式：

如图1所示，涵洞进口装有一圆形平板闸门，闸门平面与水平面成alfa（°），铰接于B点并可绕B点转动，门的直径为d（m），门的中心位于上游水面下Hc（m），门重G（N）。当门后无水时，求从A处将门吊起所需的力T（kN）。

同时，使用Excel在确定范围内生成随机条件，并计算得到答案，如下表所示。教师可以在网络教学平台中上传随机条件，并根据答案来批改作业。

在网络教学平台上，教师布置作业和改作业，学生做作业和交作业，都不受时空限制，随机条件习题的加入，在一定程度上可促使學生独立完成作业，引导学生自主学习，强化教学实践环节。习题完成后，网络教学平台会自动统计出每道习题的正确率，据此可了解教学的实际效果。教师可以有针对性地调整后续教学内容，对学生掌握薄弱的知识点进行补充。随机条件习题库长期使用后，还可以得知每道习题的难度，并根据难度将这些习题进行试题组卷，确保得到难度适中的试卷。

三、实际教学效果评价

使用两个平行班级来比较采用传统教学方法和使用随机条件习题班级的教学效果，教学中教师、教学方法和考试试卷均相同，作业题目也相同，其中一个班使用经过随机化的习题，并通过网络教学平台完成作业，另一个班采用上交纸质作业的传统方法。学期结束后，统计学生的作业成绩和考试成绩，以考试成绩排序列出学生考试成绩和作业成绩，如图2所示。

可以看出，使用相同题目的传统教学班级，作业成绩差异很小（如图2b），这反映出学生自主学习能力不强，部分学生在日常学习中习惯参考成绩较好学生的作业。使用随机条件习题的班级，作业成绩差异很大（如图2a），学生们的题目内容一样，但条件各异，可以借鉴别人的思路，但必须动手计算，这提高了学生的自学能力，增强了课程学习效果。使用随机条件习题班级，考试成绩与作业成绩虽然没有较强的线性关系，但是可以看出作业成绩具有阶梯分布（如图2a），考试成绩80分以上的学生作业成绩相对较好，而考试成绩60分以下的学生作业成绩普遍较差。通过对两个班级考试成绩分布的比较（如图3），可以看出使用随机条件习题班级的考试成绩分布较为均衡，而传统教学班级中成绩较好学生与中等程度学生之间有明显分化。

综上所述，网络教学平台是实现教育信息化重要的实用性系统，它可以作为日常教学的补充，让学生的自主学习不受时空限制，让教师免除收发作业的辛苦，并根据作业中错误重复率了解教学效果，从而有针对性地调整后续教学内容。可以说，随机条件习题的应用使上述一切更有可操作性。

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