人工智能研究性学习大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇人工智能研究性学习范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

阻塞性睡眠呼吸暂停综合症（OSAS）睡眠中反复出现呼吸暂停而导致低氧血症、高碳酸血症和睡眠结构紊乱。OSAS并不单纯是一个呼吸系统疾病，而是与神经系统有着较为紧密关系的一种疾病。现有研究资料结果表明OSAS是导致脑梗死的一个较为独立的危险因素[1]，二者之间同时又是彼此互为因果的关系，也就是说脑梗死可以导致OSAS或是使其病情变得更加严重，反之亦然。OASA患者通常情况下会有一定程度的认知功能损害，这同时又是导致痴呆发生的一个关键危险因素[2]。此次实验对OSAS合并脑梗死患者的认知功能进行研究，探讨该类患者的认知损害特点。

资料与方法

一般资料：2010年2月-2013年10月收治急性脑梗死患者92例，男62例，女30例，年龄45～78岁，诊断标准根据1995年第四届全国脑血管疾病学术会议修订标准[3]，即夜间7小时的睡眠过程中呼吸暂停和低通气反复发作30次以上，或呼吸暂停低通气指数（AHI）≥5次/小时，并经多导睡眠图（PSG）确诊。根据监测指标，确诊OSAS合并脑梗死24例，未患OSAS的脑梗死68例作对照组。排除标准：脑梗死后患者意识不清、病情较为严重，不能进行顺利检查的患者；认知障碍较为严重不配合检查的患者；伴有较为严重的精神疾病（除抑郁、焦虑外）的患者；既往有精神障碍或家庭史者；伴有其他较为严重的躯体疾病不能配合检查者。

测量身高、体重，收集晨空腹血标本，进行血液黏度、纤维蛋白原、血糖、血脂（胆固醇、甘油三脂）检查，测量血压。

神经心理量表检查：入院后第2天对两组均进行MoCA量表的测定，分别记录两组MoCA总分以及各认知域的分数。

统计学处理：应用SPSS13.0软件包对所有数据进行统计学分析，计量资料以（ ±S）表示，组间比较采用t检验。

结 果

两组一般情况：OSAS组与对照组呼吸紊乱指标，体质量指数，最低氧饱和度，平均氧饱和度比较差异有统计学意义，见表1。

讨 论

OSAS对患者的生存质量以及寿命都造成一定程度的负面影响，既往调查研究发现该病的患病率长期处在一个较高的水平，已逐渐成为受到广泛关注的一个重要的健康问题。本研究结果显示在脑卒中的基础上合并OSAS的患者认知功能的损害较为严重，这提示OSAS可能会使得脑卒中病情更加严重。认知功能障碍是脑组织受损的一个较为准确表现，合并OSAS的脑卒中患者在视空间与执行、注意力等诸多认知域有不同程度的损害，这标志着OSAS可以造成较大程度的脑组织损害，对认知功能造成严重影响。现有研究资料结果表明，OSAS通过引起低氧血症、睡眠剥夺等多种机制对患者的认知功能造成多方面的损害，这主要包括注意力、执行功能、记忆力等[4，5]，这与此次实验结果一致。本实验结果显示实验组甘油三脂和胆固醇均较对照组明显升高，这说明低氧环境可以使得甘油三酯以及胆固醇的代谢发生障碍，同时OSAS患者睡眠时反复发生呼吸暂停，胸腔负压较正常状况下明显升高，压力以及化学感受器受到刺激，交感神经开始兴奋，这就促使儿茶酚胺、肾素―血管紧张素等的分泌，进而导致外周血管收缩造成血压升高，而高血压又是卒中的一个主要危险因素。OSAS是心脑血管疾病的独立危险因素，是可以进行早期认为干预的，早发现、早治疗，能够在较大程度上减少脑卒中后对神经系统以及认知功能造成的损害，提高患者的生存质量。

参考文献

1 Capampangan DJ，Wellik KE，Parish JM，et al.Is obstructive sleep apnea an independent risk factor for stroke？A critically appraised topic[J].Neurologist，2010，16（4）：269-273.

2 Onen F，Onen H.obstructive sleep apnea and cognitive impairment in the elderly[J].Psychol Neuropsychiatr Vieil，2010，8（3）：163-169.

篇（2）

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）04-0036-01

前言

网络教学主要是以计算机网络作为教学手段，以丰富的网络教学资源作为课程支持，将传统的课堂教学移植到网络平台上。网络教学有利益帮助学习者实现学习效率的最大化，根据自身需求，具有针对化的获取知识，培养了学习者自主学习的良好习惯。对于网络教学中存在的问题，通过建立基于Agent技术整合的网络课程模型，有效提升网络教学的质量，为网络教学营造更加优质的环境。

一、Agent 技术和研究性学习理论

Agent技术主要融合了计算机网络技术以及人工智能技术，同时Agent技术能够进行主动服务，帮助用户完成某项工作，具有一定的智能性和适应性。Agent技术主要有以下四个特点：适应性、交互性、反应性、自主性[1]。

研究性学习理论指的是，在教师指导下，学生能够在学习中主动地获取知识、应用知识、解决问题的过程。网络环境下的研究性学习指的是，学生在教师的指导下，利用计算机网络技术，针对性的查阅自身所需的网络学习资源，进而对知识进行分析、研究，最终实现掌握。

二、基于 Agent 技术和研究性学习的网络课程模型设计

1.网络课程模型层次设计

研究性学习与Agent技术整合的网络课程模型，对现阶段网络教学平台中存在不足之处，能够起到一定的弥补作用。第一层是表示层。表示层作为整个系统的显示逻辑，主要依据于Web浏览器技术。通过表示层，可以实现用户与教学系统的互换联系；第二层是应用层。应用层是教学模型最为关键的环节；第三层是数据层。数据层能够存储各类教学资源，例如教学知识库和学生模型库等。

2.各 Agent 功能

（1）学习者Agent。作为用户和系统进行通信的接口，学习者Agent可以满足学生进行显示信息界面的设置；还可以对学习者的学习进行跟踪，同其他的Agent进行学习数据的通信。

（2）教师Agent。主要是帮助教师开展教学活动，包括管理教学知识库，以及维护答疑和试题的数据库系统。

（3）管理Agent。作为系统的控制关键环节，管理Agent起到管理整个教学活动的作用，同时对其他Agent进行协调整合，实现所有信息的传递。

（4）能力评估Agent。根据测试Agent返回的结果，对学生的学习能力进行评估和分析，然后将数据信息传递到教学Agent。

（5）测试Agent。能够对学生的学习知识进行测试，对考试结果进行评分，并提出修改意见，最后将结果传递到能力评估Agent。

（6）学习Agent。对学习者的学习过程进行追踪，对不同兴趣的学习者设计出最优措施。核心内容为全面的分析教材内容，帮助学习者构建完善的知识体系。

（7）教学Agent。可以针对学习者的学习能力，针对性的设计教学内容和教学方式，主要是扮演教师的职责。

（8）答疑Agent。利用答疑Agent，学习者遇到学习问题时，可以与其他学生或者教师进行沟通，以此讨论交流解决问题[2]。

2.3 网络课程模型运行流程

学生登录过后，系统会自动生成一个学生Agent，同时建立一个特定的学生模型。学生Agent可以帮助学生与系统进行联系。首次登陆的学生需要进行测试，测试Agent能够对学生的测试获取学生的能力水平，然后利用能力评估Agent，根据学生的测试成绩明确学习起点，教学Agent会根据此起点值，对学生的学习制作具体教学方案，最后学习Agent自动形成课件教学内容，同时传递给教师Agent。教师Agent依此对学生进行学习指导，同时更新学生模型数据库，以及实现学习资料的筛选[3]。

教师在登录系统之后，系统生成一个教师Agent。教师Agent能够帮助教师完成整个教学活动，同时完善更新教学数据库。此外，教师Agent针对不同学生的学习能力，设计具有针对性的教学方案。

学生在学习过程中，可以通过答疑Agent与教师和学生进行问题的讨论，学生在完成本次学习后，退出系统前务必要完成本次学习的测试题、以及课程反馈任务。

三、总结

网络教学模式的出现，极大程度的改变了传统教学方式，促进了教学模式的发展。基于Agent的研究性学习网络课程模型，进一步完善传统网络教学系统，有效提升了智能型和交互性，加强了师生之间的交流沟通，保证学习更加具有针对化和具体化，充分考虑了学习者的特殊要求。网络教学模式的不断完善，为我国教学的发展提供了全新的方向。

参考文献：

篇（3）

一、研究性学习的概念和特点

研究性学习与接受性学习是学习的两种基本方式，也是两种不同的教学模式。

接受性学习就是按照预定的教学内容、固定的教学方法由教师将知识传授给学生，学生被动地予以接受、理解和消化。在这种教学模式中，教师是教学过程的主体。长期以来，我国大多数学校在实施教学中沿用这种旧模式和旧方法，学生习惯于被动地接受老师灌输的知识，学习缺乏自主性和研究性，学习兴趣受到限制，创造性不能很好发挥。学生遇到实际问题时，常常缺乏综合运用所学的知识和技术，提出高效解决方案的能力，学生缺少实践的机会，动手能力不强。

研究性学习是对传统的接受式学习的一种改革，是培养创新精神、创造性思维与实践能力的新教育理念在教学实践中的体现。研究性学习具有开放性、探究性和实践性的特点，在这种教学模式中，师生双方以相互合作和交流的方式，共同完成提出问题、收集信息、选题和立题、设计研究方案、进行具体实施、总结研究成果、完成探索新知识的学习过程。在研究性学习的教学中，教师与学生的地位发生了根本的变化，学生处于自主的主动地位，教师则处于辅助的指导地位。

计算机课程具有知识面广、技术更新快、可操作性强等特点，教学目的就是使学生掌握计算机基础知识、常用平台和工具，提高学生在计算机上的操作动手能力，重点培养学生自主运用计算机的新理论、新技术和新方法去解决各种复杂的实际问题。因此，计算机课程特别适宜于采用研究性学习的教学方法。

二、研究性学习的目标

结合计算机课程教学的特点，我们可以确定研究性学习实现的总体目标是以人为本、勇于探究、综合学用、自主创新、实践求真。展开来看，具体包括以下几个方面的内容。

（一）在研究性学习的过程中，通过认真踏实的探究，让学生逐步培养严谨求实的科学态度、勇攀高峰的意志品质、克服困难的进取精神，同时更深入地理解科学知识对于社会发展与人类进步的意义和价值，树立报效国家、造福社会和服务民众的人身价值观，从思想上

树立认真学习的积极性。

（二）学生真正成为研究性学习的主体，充分发挥他们思维开阔、敢闯敢拼的精神，通过参与一些与计算机科研相关的学习活动，逐步培养勇于质疑、乐于探索、努力求真的心理倾向，产生自发运用所学知识解决社会发展中的实际问题的积极欲望。学生可以在研究性学习的过程中实现学习进程安排、考试及成绩管理、日常财务结算、班级人事管理等综合事务的计算力管理，分析业务需求，开发相关应用软件。

（三）教师在研究性学习中，要从铺垫知识、方法指导、组织管理、疑难点拨、士气激励等诸多方面发挥导师的掌舵作用。教师在指导过程中，不仅要转变指导观念，更要讲究指导艺术和策略。教师要不断跟踪国际国内计算机技术发展的最新动态，为学生提供大量可供选择的研究性学习课题，指导学生采用合理的技术方法和应用研发平台，帮助学生卓有成效地完成学习及探索过程。

（四）学生在研究性学习过程中，围绕着一个需要解决的实际问题，持续激活自身原有的知识储备，通过多种渠道收集所需信息，设计高效可行的研究方案。通过计算机硬件和软件的开发实验活动，对设计方案进行修正调整，最终获得解决问题的研究成果。在研究性学习螺旋式前行的进程中，学生的综合运用计算机新技术与自主创新能力将显著提高，研究过程中进行沟通与合作的良好空间得以建立，师生的研究学习潜能得到深入挖掘，教师的主导作用和学生的主体作用达到和谐统一。

三、研究性学习的内容设计

研究性学习内容的选择是开展好研究学习过程的前提和关键。如果课题内容选择得不恰当，不仅影响研究学习的进程，还有可能导致整个研究半途而废，甚至影响到学生开展研究性学习的积极性以及创新精神和实践能力的发展提高。计算机课程具有“研究性学习”课程所要求的整体性、开放性、实践性、应用性等特征，最适合采用研究性教学模式。因此，教师必须认真分析计算机各门专业课程的特点，结合课程的安排与进度，对研究性学习的过程进行精心策划，对研究性学习的内容进行反复斟酌，确保研究课题的可行性和创新性。

（一）研究性学习内容的选择要与文献资料的利用和计算机科研项目的开展相结合，尽可能选定既采用最新计算机软硬件理论与技术，又能解决社会发展生产实践中现实问题的好课题。在研究性学习的过程中，要求学生提出系统解决实际问题的总体方案，并灵活运用所积累的计算机开发方法和工具，通过实验获得研究成果。

在讲授《数据库应用技术》课程时，可以让学生选择“学生考务管理系统的设计”作为研究性学习的题目。“学生考务管理系统”包括考生报名管理、考生成绩管理、系统维护等子模块，分别由不同的学生负责设计研究。前台开发工具可以选择 VC或VB，数据库平台选用SQL Server 2000。学生在教师的指导下，自主完成系统功能确定、系统结构图设计、数据库设计、各模块应用程序窗体设计等工作。在进行总体设计时，启发学生思考“学生考务管理系统”的系统架构应采用C/S（客户端/服务器）体系结构或B/S（浏览器/服务器）体系结构，两者的异同之处；每种体系结构应选用的DBMS（数据库管理系统）和前台应用程序最新开发工具。在数据库设计时，让学生了解当前计算机软件开发公司的程序设计员常用的几种计算机辅助设计CASE工具，学习流行技术，积累开发经验。在研究性学习的过程中，学生基于软件工程的思想，运用所学的数据库应用技术、VC或VB程序设计方法，解决与考务有关的实际问题。

（二）针对不同学生在知识积累、学习方法和动手能力等方面的差异，根据学生自己的兴趣、爱好和具体条件，结合学校的专业优势和教育资源现状，教师应当帮助学生自主选择恰当可行的研究课题，提高研究性学习的成效。

对于数学基础扎实的学生，可以指导他们选择与计算机理论研究相关的课题。例如，“基于神经网络的人脸识别系统研究”涉及人工智能、模式识别、数字图像处理、程序设计方法等多学科知识，并且可以在VC或MATLAB等平台上进行研发，要求参与该课题研究的学生具有较强的数学功底和编程能力。

硬件设计、调试能力强的学生则可以选择开发小型的计算机应用软件系统和实用的电子产品，如“采样频率可编程的数据采集系统”“声―光报警器”“智能门禁系统”“无接触智能水电读取系统”等设计课题。

（三）对于涉及多个学科的综合性课题，按照不同的学科组建研究小组来实现各个模块的研究学习工作。在研究性学习过程中，既培养了学生独立解决各自问题的能力，又增强了学生的团队精神和沟通协调能力，为将来走向工作岗位后承担大型课题研究和项目开发打下坚实的基础。“高速公路收费站汽车视频监控及收费系统设计”是一个涉及光、机、电、通信和计算机等多学科的综合性课题，包括硬件设计和软件开发，必须有多个研究小组分工协作，才能较好地完成该课题的研究性学习任务。在课题实施过程中，每个研究小组除独立完成各个子模块的设计工作，还必须考虑各子系统综合的需求。

总之，在计算机课程的教学过程中实施研究性学习是十分必要，也是切实可行的。只要明确研究性学习的目标，认真分析研究性学习的特点，确定研究性学习的实施内容，针对提出的问题设计切实可行的解决方案，通过创新的实践过程，一定能取得解决实际问题的成果。

参考文献:

[1]萧菲，修义．研究性学习的组织与管理．南宁：广西师范大学出版社，2003.4.

[2]卿定文．创新高校思想政治理论课实践教学管理模式初探[J]．高等教育研究，2007，(1).

[3]黄伟、谢利民．研究性学习课程实施中的问题辩证[J].教育理论与实践，2001.

篇（4）

Study on the Relationship between Serum MMP-9 and TIMP-1 in Patients with Acute Cerebral Infarction

YANG Xue，DOU Zhi-jie

（Department of Neurology，Affiliated Hospital of Chengde Medical College，Chengde 067000，Hebei，China）

Abstract：Objective To investigate the acute cerebral infarction serum matrix metalloproteinase 9 inhibitor，relationship and tissue inhibitor of matrix metalloproteinase 1 and cognitive impairment after cerebral infarction.Methods We collected 84 cases of patients with acute cerebral infarction（ACI） patients and 40 healthy subjects（healthy control group），cerebral infarction group according to the group of 14 d MoCA the results were divided into CI group（MoCA score

Key words：Cognitive impairment；Cerebral infarction；MMP-9；TIMP-1

到本世纪中叶，我国老年人口将超过4亿，约占全国总人口的30%[1]。脑卒中及其引起的认知功能障碍（cognitive impairment，CI）的发生率也会随之上升，血管性痴呆（Vascular dementia，VaD）已成为仅次于阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的第二大痴呆疾病。一项1980～2011年社区流行病学Meta分析显示，我国55岁以上人口中VaD占痴呆比例为30.6%。目前国际已有研究发现血清金属基质蛋白酶9（Matrix metalloproteinase-9，MMP-9）水平的升高可能参与了全麻术后CI的病理生理过程，且MMP-9水平与MoCA评分呈显著负相关[2]。John G等[3]研究表明颈动脉内膜剥脱术后CI早期患者血清基线MMP-9水平及活性均较高，测定基线MMP-9水平与其他系统筛查指标一起可以预测术后具有高风险CI的患者。另外单培彦[4]等的研究显示炎症反应参与了老年代谢综合征患者的轻度CI的病理生理过程。以上研究均表明血清MMP-9水平升高可能参与了CI的形成过程，而脑梗死后血清MMP-9高水平是否与脑梗死后CI有关尚无相关报道。基质金属蛋白酶组织抑制因子1（tissue inhibitor of metallo-proteinase-1，TIMP-1）是MMP-9的特异性抑制剂，可与MMP-9形成1∶1复合物抑制其作用。本研究将通过测定所有受试者血清MMP-9及TIMP-1水平，了解脑梗死发生后血清MMP-9及TIMP-1水平的变化，分析脑梗死急性期血清中此两项观察指标的浓度水平变化与脑梗死后CI的关系。

1 资料与方法

1.1一般资料 入选对象124例，其中男性73例，女性51例，平均年龄（54.67±8.43）岁，分为首发急性脑梗死患者84例（脑梗死组）及健康受试者40例（健康对照组）。①脑梗死组：根据入组14 d时MoCA评分结果分为CI组（MoCA评分

1.2纳入及排除标准

1.2.1纳入标准 ①符合2014年中国急性缺血性脑卒中诊治指南中缺血性脑卒中的诊断标准；②首发急性起病，且经头部CT/MRI证实为缺血性脑卒中；年龄位于40～65岁之间；③脑梗死前日常生活自理，社会适应良好，Hachinski缺血指数评分量表≥7分；④患者意识清楚，生命体征及神经系统症状己平稳至少24 h；⑤患者及家属知情同意。

1.2.2排除标准 各种出血性脑血管病；帕金森病及帕金森综合征；AD、各种颅内感染病史、脑外伤史等；CO、药物、农药等化学物品中毒史；恶性肿瘤；严重神经功能缺失可能防碍评估正常进行等。

1.3血清炎性标记物 清晨空腹抽取肘静脉血5 ml，30 min 内3000 r/min离心10 min吸取血清，立即储存于-80℃冰箱。采用ELISA法测定血清MMP-9，TIMP-1水平。

1.4统计学方法 采用SPSS19.0软件进行统计分析，计量资料采用（x±s）表示，多组计量指标组间比较采用单因素方差分析。采用Spearman相关分析确定相关因素，采用Logistic回归分析确定危险因素。所有检验均为双侧检验，P

2 结果

2.1炎性标志物水平的组间比较 与健康对照组比，CI组与NCI组血清MMP-9和TIMP-1水平均显著升高（P均

2.2统计学处理 将性别、年龄、MoCA评分、MMP-9、TIMP-1、高血压、糖尿病、吸烟和饮酒纳入多因素Logistic回归方程，结果显示：高MMP-9水平（OR=6.451，P

相关分析显示，MMP-9 水平与MoCA评分（r=-0.667，P=0.000）呈负相关，TIMP-1水平与MoCA评分（r=0.526，P=0.000）呈正相关，见表3。

3 讨论

本研究的结果显示，与健康对照组比，CI组与NCI组血清MMP-9和TIMP-1浓度均显著升高；与NCI组相比，CI组MMP-9水平显著升高，而TIMP-1水平显著降低。高MMP-9水平和高龄是脑梗死后CI的独立危险因素，而高TIMP-1水平与吸烟是脑梗死后CI的保护性因素。相关分析显示，CI组的MoCA评分与MMP-9水平呈负相关，与TIMP-1水平呈正相关。

基质金属蛋白酶（Matrix metalloproteinases，MMPs）是一组活性依赖锌离子与钙离子的中性蛋白酶基因家族，通过参与降解各种组织细胞外基质发挥其作用[5]。MMP-9是MMPs中分子量最大的一员。国际已有研究显示，多发性脑梗死和小血管病性VaD患者脑脊液中MMP-9水平与健康对照及AD患者相比显著升高，且可以作为VaD及AD相鉴别的生物学标志物[6]。国内R Lin[7]等的研究通过电针刺激缺血再灌注损伤大鼠百会穴及神庭穴降低MMP-9、MMP-2的表达可提高缺血再灌注损伤大鼠的学习和记忆能力。刘冉等[8]研究认为MMP-9与VaD密切相关。以上研究均说明MMP-9高表达可能对CI造成了影响，但具体机制目前尚不明确。王敏等[9]的研究表明，在慢性VaD大鼠的海马区，MMP-9的表达量显著升高。亦有研究亦表明，VaD组的血清MMP-9水平显著高于健康对照组。而TIMP-1是MMP-9的特异性抑制剂，TIMP-1表达的升高，可限制MMPs的活性，减少其在脑缺血急性期对中枢神经系统的损害作用。有研究表明，TIMPs可在脑缺血缺氧过程中通过特异性拮抗MMPs保持血脑屏障完整性、改善脑水肿等发挥神经保护作用。Lorenzl S[10]等的研究表明，VaD患者血浆TIMP-1水平明显降低。均与本研究结果相一致。结合本研究认为，急性期血清高MMP-9水平可能导致脑梗死后CI的发生，而TIMP-1可特异性阻断MMP-9的损害作用，是脑梗死后CI的保护性因素。

目前，已有研究表明年龄与卒中后CI密切相关，Ganguli M等[11]提到年龄每升高5.3岁，VaD的患病率就会增高1倍。年龄亦被证明是不依赖卒中面积和卒中严重程度的预测卒中后CI的重要因素，与本研究结果一致。绝大多数研究表明，吸烟是发生CI的重要危险因素，而本研究显示吸烟为脑梗死后CI的保护性因素，可能与样本量过小有关。尚需进一步研究证实。

随着我国老年人口的增加，脑卒中及其所引起的CI的发生率也不断上升，对患者的生活质量及其家庭和社会都带来了严重的影响，积极寻找脑梗死后认知功能障碍的血液学标志物，早期预防其发生具有至关重要的意义。本研究中，MMP-9与TIMP-1可能参与了脑梗死后认知障碍的发生，且与预后相关，存在易操作、重复性好、灵敏度高等优点，值得进一步研究。

参考文献：

[1]中华医学会老年医学分会老年神经病学组，老年人认知障碍诊治专家共识撰写组.中国老年人认知障碍诊治流程专家建议[J].中华老年医学杂志，2014，33（08）：817-825.

[2]Xie H，Huang D，Zhang S，et al.Relationships between adiponectin and matrix metalloproteinase-9（MMP-9）serum levels and postoperative cognitive dysfunction in elderly patients after general anesthesia[J].Aging Clin Exp Res，2016，28（6）：1075-1079.

[3]Gaudet JG，Yocum GT，Lee SS，et al.MMP-9 levels in elderly patients with cognitive dysfunction after carotid surgery[J].J Clin Neurosci，2010，17（4）：436-440.

[4]单培彦，孟媛媛，刘爱芬，等.老年代谢综合征患者血清炎性因子及脂联素水平与轻度认知功能障碍的关系[J].中华老年医学杂志，2011，30（5）：405-409.

[5]曾聪，白岚.肝癌组织基质金属蛋白酶9与肿瘤坏死因子受体1的关系[J].山东医药，2009，49（17）：18-20.

[6]Adair JC，Charlie J，Dencoff JE，et al.Measurement of gelatinase B（MMP-9）in the cerebrospinal fluid of patients with vascular dementia and Alzheimer disease[J].Stroke，2004，35（6）：e159-162.

[7]R Lin，YU Kunqiang，LI Xiaojie，et al.Electroacupuncture ameliorates post-stroke learning and memory through minimizing ultrastructural brain damage and inhibiting the expression of MMP-2 and MMP-9 in cerebral ischemia-reperfusion injured rats[J].Mol Med Rep，2016，14（1）：225-233.

[8]刘冉，邢海英，郝洪军，等.血清MMP-9和TIMP-1与脑梗死后认知障碍的关系[J].中风与神经疾病杂志，2014，31（5）：405-408.

篇（5）

研究性学习是基于人类对学习的不断认识，逐步形成的一种现代学习观，是指学生在教师指导下，从自然现象、社会现象和自我生活中选择和确定研究专题，并在研究过程中主动地获取知识，应用知识解决问题的学习活动。高等数学教学旨在培养学生的运算能力、逻辑思维能力和空间想象能力，以逐步形成运用数学知识来分析和解决实际问题的能力。然而高等数学具有知识体系庞大、学科结构复杂、运用范围广的特点，不少学生视高等数学学习为畏途，加上传统教学方式和教学技术的局限，使高等数学这门课程成为高校教学难度较大的课程之一。本文旨在探索如何利用网络技术开展研究性学习的方法，力求开辟一条高等数学教学改革的新路。

一、网络环境下高等数学的研究性学习

研究性学习是为学生构建一种开放的学习环境，提供一个多渠道获取知识，并将学到的知识加以综合和应用于实践的机会。这种教学方式是把学生置于一种动态开放、主动、多元的学习环境中，积极发掘学生的潜力，充分发挥学生的主动性，这也是改变传统的高等数学教学模式的全新的教学理念。计算机网络是巨大的知识与信息的资源库，它为高等数学教学改革提供了一个平等的、自由的、开放的环境，容易激发学生积极参与各个教学环节的主动性。网络的智能化、交互性特点使学生可以控制信息、改变信息组织过程，从而激发学生的想象力和创造力。因此，网上丰富的资源与多媒体网络环境为实施高等数学的研究性学习提供了重要条件，其优势主要表现在：

（1）网络为高等数学的研究性学习提供了丰富的信息资源。开放性是研究性学习内容选择上的主要特点。在同一主题下，研究视角的定位、研究目标的确定、切入口的选择、过程的设计、方法手段的运用以及结果的表达等，均有相当大的灵活度，留有展示学习者（学生）、指导者（教师）个性特长和发挥才能的巨大空间。在高等数学学习过程中，伴随着情境性问题的产生和研究学习的深入，学生需要了解更多的相关的具体信息，借助网络的巨大搜索引擎动能，学生可以快速成查寻相关的信息，可以大大节省学习时间，提高学习效率。

（2）网络虚拟环境为高等数学研究性学习提供了在现实中无法体验的情景。研究性学习的内容是通过需要探究的问题来实现的，大量的学习内容是学生在主动探究中或在教师的启发帮助下通过自主选择获得的，研究性学习强调学生的亲身经历，要求学生参与到各项教学活动中的每一个细节，在活动中自主选择问题进行探究，发展实践能力和创新能力。网络虚拟现实与虚拟的交往为研究性学习提供了一个丰富的信息世界，它汇集人工智能、计算机图形学等多项技术，通过多媒体技术与仿真技术相结合完成视、听、触觉一体化的虚拟环境。学习指导中把高等数学问题融合于具体的情境中，学生以自然方式与虚拟环境中的客体进行交互，从而给学生以逼真的感受与体验。

（3）网络为高等数学研究性学习提供了交流平台。计算机的出现，首先应归功于高等数学的奠基性工作，它有力地证明了数学这一历史悠久的重要基础学科具有无限的生命力和广阔的应用前景。而计算机的飞速发展又为高等数学的发展提供了威力巨大的武器和工具。因此，科学技术的发展都是人类协作探究的结果。而研究性学习的过程正是一个沟通与协作的过程。网络正好为研究性学习提供了一个交流的空间。在这个空间里，学生可以通过CMC（Computer-mediated Communication）技术进行远程通信、交流，如E-mail（电子邮件）、BBS（电子公告板）、FTP（文件传输）、Chartroom（聊天室）、Inter Conferencing（网络会议）、Voicemail（语言信箱）等一系列双向交流工具实现了同步和异步交流。

（4）网络环境下的高等数学研究性学习有利于辩证思维和横纵思维的培养。辩证思维（即辩证逻辑思维）是指“能运用唯物辩证观点来观察、分析事物尊重客观规律，重视调查研究，一切从实际出发，实事求是；能用对立统一观点看问题，既看到事物之间的对立，也看到事物之间的统一，还要看到不同事物在一定条件下可以互相转化，即既要看到事物的正面，也要看到反面，能从有利因素中看到不利因素，也能从不利因素中看到有利因素，总之是两点论不是一点论”。横纵思维包括“横向搜索”和“纵向挖掘”两个方面。横向搜索用于解决“横向复杂性”，纵向挖掘用于解决“纵向复杂性”。辩证思维是从哲学上为解决高难度复杂问题提供指导策略，横纵思维则从心理学角度为解决复杂问题提供具体的操作策略。网络平台使得学生与学生之间、学生与教师之间、学生与相关专业人事进行交流，互相从问题的不同侧面进行辩论与探讨，可以使学生进行充分的调查研究，探索事物的来龙去脉，更加全面地认识问题。网络环境为学生与学生之间、学生与教师之间、学生与其它社会力量的沟通协作提供了平台，通过对问题多方面的探究，可以使学生进行充分的调查研究，探索事物的来龙去脉，进而培养学生的辩证思维和横纵思维。

（5）网络环境下的高等数学研究性学习还有利于发散思维的培养。发散思维又叫求异思维、逆向思维或多向思维，它强调思维内容和思维成果应与传统观念或原有概念不同，甚至相反，其思维事先不能确定，可以是一个，也可以是多个。它是指人们沿着不同方面思考，得出大量不同或相同的结论的思维。发散思维在高等数学学习上具有十分重要的作用。要想学到更多的知识，就必须强调发散思维，没有发散思维，就没有任何创造性的萌芽和创造性的成果。可以说，一切创造都起源于发散思维，高等数学学习中若没有发散思维，则容易造成学生对书本对教师对权威的迷信，使学生的认识停留在书本上，不敢提出半点怀疑，而没有疑问，是学不好高等数学的。网络上有大量的丰富的高等数学教学资源，这为网络环境下的研究性学习提供了极为有利的条件。在教学中，不少学生在网上与网友讨论学习问题，有的利用网络搜索，从网上下载了各类教学课件，这些课件均为各高校高等数学教学所用，各具特色，为学生的学习提供了全方位多角度的支持，扩大了学生的视野，使他们不再局限于书本知识，有利于发散思维的培养和创新思维的提出。

二、网络环境下高等数学研究性学习的实施

由于高等数学研究性学习的目标是使学生获得亲身参与研究探索的体验，学会分享与合作，培养学生提出问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生收集、分析和利用信息的能力，培养科学研究的兴趣、态度和社会使命感，它是一种基于项目的学习类型，强调尊重不同的观点和交流协作，因此笔者在实践教学中把它的教学程序划分为五步，即问题产生、立题、展开研究、分析讨论、得出结论。如下图所示：

其中需要注意的是，每一个步骤都是由教师和学生共同参与完成的，必要时问题可以由教师先给出，再由师生共同讨论后确定；每一个步骤都会产生形成性评价信息；每一个步骤的完成时间并没有严格的限制，可以根据课时安排适当调整；在讨论分析中，可能会产生新的问题，或需要更充分的信息支持，因此学习可能要转到新的分析研究中。而在网络环境下，这些都可以轻易实现。

（1）选题是高等数学研究性学习教学成功与否的关键所在。题目不仅要“可能”、“力所能及”，更重要的是对学生今后的学习和发展有帮助，亦即通过高等数学研究性学习，实现课程目标，并将所获得的知识技能运用于高等数学学习，切不可将“研究性学习”简单理解为在教室里用所学的“数学知识”解决几道“应用题”。

高等数学研究性学习的课题，可以根据各高校的实际情况和学生的专业领域来选取。笔者在教学中采用“大课题”和“专题”相结合的形式进行高等数学的研究性的教学，效果较为明显。大课题每学期安排1至2个为宜，主要以小组的形式进行，课题在学习生活日常生活与社会生活的交汇点产生。如大学生教育经费筹措、按揭贷款购房中银行的收益分析等。而专题是指在高等数学教学中，每一单元或每一阶段都确定一个研究题目，如产品利润中的极限问题、征税的学问、定价问题、最优批量问题、任意蛋糕能否对半分的问题、单位时间内血流量问题、人口统计模型、转售机器的最佳时间、飞机俯冲时机翼影响的速度问题、飞机降落曲线问题、蚂蚁如何逃跑问题、芝诺悖论问题等。为增强学生的参与积极性，可以将课题的研究作为期末成绩的一部分。笔者教学实践证明，利用“大课题”和“专题”相结合的方式，让研究性学习中所获得的直接经验与高等数学课程所获得的间接经验交互作用，相辅相成，极大地调动了学生学习高等数学的积极性，有利于研究性学习与数学学科的应用功能的发挥。

（2）研究性学习强调学生对所学知识、技能的实际运用，既注重学习的过程，又注重学习的实践与体验，学生在课题的研究过程中，使自身的创新精神和实践能力得以提升。因此，研究的过程是整个研究性学习课程实施的重点。在研究性学习实施过程中，一方面，要给学生保留足够的时间和空间，另一方面，教师要及时了解学生开展研究活动时遇到的困难以及他们的需要，有针对性地进行指导，成为学生研究信息交汇的枢纽，成为交流的组织者和引导者，给学生适时的鼓励和指导，帮助他们建立自信心并进一步提高学习积极性。因此在高等数学研究性学习教学管理上，要做到外松内紧，督促、指导每位学生填写好每一次活动情况记录、活动体会等等，每项工作落实到位，使学生更深刻地体会、理解开展研究性学习的意义，积极主动地参与研究，在研究过程中提高自身的综合素质。

（3）采用有效的评价策略是高等数学研究性学习顺利进行的保障。在研究性学习评价策略方面，除了注重学生的自我评价、注重合作的作用等等外，还应该将高等数学研究性学习的评价整合进高等数学的课堂教学之中。研究性学习的评价更加注重学习过程，而不仅仅是结果，整个学习过程中学生处于一种积极、活跃、兴奋的状态，从选题到制定研究计划，再到收集资料，最后到结果的呈现，无不渗透着他们的辛勤劳动和积极的思考，由此丰富了学生学习的经验，进而促进了学生获取知识和运用知识能力的提高，可见，评价应该围绕学生是否将研究性学习中所获得的获取知识的技能方法运用于高等数学学习。在高等数学学习中如何提问、如何收集信息、如何做出假设和解决问题，也就是将高等数学研究性学习的评价与数学学科的学习进行整合。

高等数学研究性学习作为一种教学改革的尝试，既为学生提供了更广的学习空间和更加灵活的学习形式，又能使学生的能力、情感、态度、学习方法等方面的素质得到发展。学生经过收集、处理和加工信息资料，综合运用理论和实践知识，使自己的数学基础知识得到巩固，学科素质和实践能力得到提高，同时增强了自我学习的意识。在课题研究的过程中，学生的个人兴趣、爱好和特长的发挥，激活了学生的创造潜能和学习积极性，培养了学生科学研究的志趣、态度和团体合作精神。这种新的教学模式对一部分教学难度大、知识体系复杂的课程进行教学改革也可以起一定的参考作用。

参考文献：

[1]何克抗.创造性思维论[M].省略.

[2]钟志贤.深呼吸：素质教育进行时[M].教育科学出版社，2003.

篇（6）

关键词:研究性学习;计算机课程;教学模式

中图分类号:G640文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)28-7997-02

The Application of Project Learning in College Computer Teaching

HUANG Shu-qin

(School of Information Engineering, Anhui University of Finance & Economics, Bengbu 233041, China)

Abstrat: The article introduces the necessary and the advantage in computer teaching, and analyzes implementation steps and attention items. It is significant to computer teaching innovation.

Key words: project learning; computer course; teaching mode

传统的“讲解,演示,上机操作”教学方式是以教师为主体,学生被动接受、模拟操作,这种模式难以激发学生的学习兴趣,不能充分发挥学生的创新能动性,没有充分体现计算机课程操作性强、实践性强的特点,也就未能很好的实现教学目标。对此需要一种开放、主动、多元的教学模式对传统教学模式进行革新,研究性学习正是适合这种要求的一种模式。

研究性学习是我国教学改革的新理念和新模式,指学生在教师指导下,以类似科学研究的方式获取知识和应用知识的学习方式。它以学生的自主性、探索性学习为基础,从学科领域和社会生活中选择和确定研究专题,主要以个人和小组合作的方式进行。这种方式灵活性强,自主性高,对培养学生创新能力有重要意义。

1 计算机课程开展研究性学习的必要性及优势

计算机课程开展研究性学习有明显的优势,我们从计算机课程和研究性学习的特点上来分析其共性。

1.1 计算机课程的特点

计算机课程的特点主要体现在以下四个方面:

1) 计算机学科是一门发展迅速的学科,知识更新快是其一大特点。计算机软硬件发展迅速,学到的知识可能也很快就会过时,这就要求老师和学生要不断的学习。

2) 计算机学科是一门新兴学科,有很多问题没有解决,盲点较多,需要不断的探索研究。

3) 计算机学科操作性强,动手能力要求较高。老师课堂上讲的内容使学生感觉像过眼烟云,不能消化吸收,失去了学习的积极性。

4) 它是一门综合性强的学科,尤其与数学、电子科学联系紧密,知识点多。

计算机课程特点决定采用传统教学模式效果不理想,需要进行改革。

1.2 研究性学习的特点

研究性学习特点:开放性、自主性、实践性、探究性。

开放性是指学生研究的内容来源于生活,是多方面的、全方位的、不是固定的;自主性是指学生是学习的主体,完全自主的决定学习的过程,在研究过程中发现自我价值,从而实现自我价值;实践性是指研究性学习强调学生主动参与,而不是被动接受,培养学生的实践动手能力;探究性是指学生在主动学习的过程中,培养科学态度和科学探索精神。

1.3 计算机课程开展研究性学习的必要性和可行性

现在的计算机课程采用的教学方式理论课多是“课件+多媒体”,即“讲解+演示”,实验课堂即上机练习,这种形式使很多学生不能很好的消化课堂上讲的内容,上机练习时往往不知所措,出现理论课和实验课脱节的现象比较严重。而采用研究性学习,使学生完全自主的操纵每一步,对每一步都要动脑去思考,去探索,给了学生更大的选择空间,这样会增强学生的学习效果,激发学生的学习兴趣。另外,高校的一个重要教学目标是培养学生的科研能力,研究性学习模式对提高学生的科研能力有极大帮助。所以鉴于当前传统计算机教学方式的缺陷和当前高校的培养目标采用研究性学习模式具有必要性。

计算机课程的主要使用工具是计算机,这也是开展研究性学习的一个有力工具,学生借助于图书馆的电子资料和电子期刊数据库,网络等途径可以方便的搜索、收集、整理所需的资料。计算机教育水平和研究性学习的关系紧密,可以说,计算机课程教育水平提高了,开展研究性学习的手段也提高了,反之亦然。另外,计算机课程涉及的学科较多,为开展研究性学习提供了更多的选择空间。所以说,对计算机课程使用研究性学习的模式可行性较强。

1.4 计算机课程开展研究性学习的优势

计算机课程的和研究性学习的特点两者之间有相通性。首先,就实践性而言,研究性学习为学生提供了良好的实践环境,而计算机学科操作性强,要求学生有较高的动手实践能力;其次,研究性学习具有探究性、开放性、自主性,而计算机学科是一门新兴学科,很多问题没有解决,为研究性学习提供良好的前提和基础。所以计算机课程采用研究性学习有明显优势,效果会更好。

2 开展研究性学习的步骤

2.1 学习目标的设置

研究性学习目标是为了使学生具备分析问题、解决问题的能力,提高学生的创新能力和动手能力、培养科学态度科学和探索精神及灵活运用所学知识的综合素质。

2.2 课题设置

进行研究性学习,要根据学生的能力个性特点设置课题。课题可以由学生自己设置,也可以有老师命题。当然,由学生命题的要由老师把关,考核课题的可行性。针对不同能力的学生课题的设置要有区别。例如擅长理论推导的学生可以设置一些算法的课题,人工智能、图像处理等课程比较适合;编程能力较强的学生可以结合社会应用,进行软件开发的课题;艺术修养较强的学生,可以设置网页制作,动画设计等方面的课题。总之,设置的课题要针对不同学生,难度适中。

2.3 实施过程

研究性学习是强调学生在“做中学”,以任务驱动法激发学生的学习兴趣,培养创新和主动性。课题定好后,最好以小组形式进行课题研究,可以增强学生之间的协作能力,培养团队精神,遇到问题,共同讨论,提出解决问题的方案。小组首先明确课题的预期目标和成果形式,制定实施方案,采用什么样的设计方法。确定任务和方案后,查阅搜集资料,对资料整合。对课题研究,解决相关问题,形成结论性成果。在整个过程中,学生是主体,教师起着监督和引导作用。可以定时召开课题进展报告会,了解课题进展情况及每个学生的学习情况。及时纠正学生出现的方向偏差和催促没有积极投入课题研究中的学生。也可以采取其它形式,如分组讨论、角色扮演等形式,鼓励学生主动参与,充分发挥其主动性。

2.4 结果评价

研究性学习的评价体系应该多元化,一是评价的主体要多元化。有学生自评、小组评价和教师评价。二是评价的要素要多元化,可以考虑知识运用能力评价、探究能力评价、分析思考能力评价、综合表达能力评价等多个方面综合考虑,单纯靠终结性评价的方法是不可取的。三是评价的时间更要注重整个研究过程,而不仅仅是最后。例如在课题设定阶段,考察学生设定课题的能力;在研究过程中,考察知识的获取情况、能力的培养情况及运用所学知识解决问题的能力;在课题完成后,汇报,交流阶段考察学生的综合表达能力。要重视对过程的评价和在过程中的评价,重视学生在学习过程中的自我改进,体现形成性评价的特点,使评价成为促进学生培养科学探索精神的催化剂。

3 实施过程中的注意事项

1) 师生角色的转变。教师不再是知识的占有者和传播者,而是指导者和组织者。教师的作用已经不是传统方式中的中心主体,由传统学生学习的控制者,知识的仲裁者、实施者转换为决策者,引导者,设计者,评价者。在研究性学习过程中,教师一方面引导学生进入正确的方向,另一方面监督学生的学习情况。

2) 教师素质的提高。开展研究性学习给了学生更大的自由空间,似乎对教师的要求降低了。其实不然,教师要具备因材设定课题的能力,具备课题方向的引导能力,要对整个课题牵涉的学科有一个全局的把握,对课题前沿问题要充分了解。这些都要求老师不断的学习,加强自身素质的修养。

3) 加强教师的监督作用。由于开展研究性学习的主要途径是网络,网络方便、快捷,同时也有更多的诱惑,教师要在学生开展研究性学习的过程中加强监督,正确引导。

4) 课题内容要考证可行性。设定的课题特别是学生设定的课题一定认真审查可行性,否则在做课题的过程中会半途而废,影响课程的学习,达不到预期学习效果。

4 结束语

研究性学习的开展范围有两种:一是课堂教学,另外一个是课外形式。这两种形式都有教师使用并取得一定的成果。研究性学习的优越性必将引起各学科教师应用这种模式,这对教学改革起到重要促进作用。

参考文献:

[1] 李建华,林士敏. 计算机课程研究性学习模式的探索[J]. 中国科教创新导刊,2008(25):148-149.

[2] 王亚娟,王兰. 浅谈研究性学习在计算机教学中的渗透[J]. 现代教育,2007(1):104-105.

[3] 程明,崔健,葛亚平. 研究性学习在高校计算机课堂中的应用[J]. 中国成人教育, 2006(6):164-165.

篇（7）

随着现代科技的迅猛发展，网络技术逐步渗透到人类生活的各个领域．由于网络环境自身的特点能实现学习的交互性，通过人机对话与人工智能化，进行计算机各部件工作原理的模拟和仿真，实现信息资源的共享．网络环境的开放性加深了人与人之间的交流与合作，网络的超文本链接和资源共享，有利于学生创新精神和实践能力的培养．国家教育部从2000年开始推出的各种课程教育计划中把“研究性学习”作为重要内容列入其中，首次成为我国基础教育课程体系的有机组成，这被公认为我国当前课程改革的一大亮点．国外自20世纪90年代以来，自主性、开放性、研究性学习的课程已构成许多国家课程改革的突出特征，如美国的“自然与研究”、“设计学习”，英国的“社会研究”、“设计学习”，法国的“综合学习”，日本的“综合学习时间”等，这类课程都注重和强调学生在学习活动过程中的科学探究和科学体验，注重培养学生的信息素养．

1网络环境下的研究性学习特征

从课程发展角度来看，研究性学习课程及信息课程的整合研究已成为当前课程改革的热点问题．网络环境拓展了学习的时间与空间，因此，倡导在网络环境下开展自主性学习，其实质就是一种以网络为背景的探究性的教与学．它是以课堂教学的过程为基础，以学生的自主学习为主，鼓励学生在学习过程中进行交流与协作．网络环境下的《计算机组装与维护》研究性学习，是指以网络为媒介，依据网络的资源共享、交互学习、超文本链接等特征，在教师或专家指导下，从理论和实践中选择和确定相应专题，以小组讨论方式，展开组装与维护综合性活动．网络环境下《计算机组装与维护》课程研究性学习具有以下几个特点：

1．1研究性学习的自主性与网络环境的交互性

研究性学习内容的具体选择与设计，可以根据学生、学校及课程的具体条件灵活地选择．网络自身的交互性特征可以不受时空的限制，采取丰富多彩的交互方式，打破地区的界限进行协作交流，如利用BBS、E-mail、网络聊天室、电子公告栏等，在学生与教师之间，学习伙伴之间，学习者与专家之间展开学习，讨论问题，从而促进信息的相互交流，这有利于提高学习者自主发现和自主探究的学习能力．

1．2研究性学习的实践性、应用性和网络环境的生成性

有效借助网络进行个性化学习，可以完善学生的智能结构，促进学生人格的健康发展．学生利用所学的理论知识与计算机模拟有效结合，可以获得实际应用的真切体验．因此，借助网络环境可以减少实验设备的投资，降低教学成本，同样使学习者的认识和体验不断加深，创造性的火花不断进发．

1．3研究性学习的灵活性、多样性和网络环境的广泛性

这门课程研究性学习正是有了内容广泛性和活动形式的多样性，所以适应了学生群体智能的多元倾向与学习方式的多样性选择．而网络环境下各种可利用的资源丰富，信息更新速度快，在教师有效组织的前提下，网络环境可以为每个学习者提供不同需要的学习内容和实践对象；而各种层次的学习者，几乎都可以在网络环境中在线点击或找到自己感兴趣的学习资源，从而产生探究欲望和积极性．网络环境的开放性和多样性可以使学习者尽早形成合作、资源共享意识，同时，因为学习参与过程，从而使学习者获得尊重且产生成就感．

1．4研究性学习活动环境、气氛的愉悦性和网络环境的趣味性

哪里有兴趣哪里就有记忆．研究性学习应针对每一个学生的兴趣爱好和主观要求进行活动设计．研究性学习的内容安排，如果以分组竞赛的形式组织活动就能激发学生的好胜心．倘若教师安排的活动有吸引力，还能激励学生乐学、好学的志趣，同时为学生创造趣味性强、宽松活泼的学习氛围，容易形成平等、民主、合作的师生关系．因此，在网络学习过程中，可以根据学习内容特点，把学习者提出的具有价值性的问题，以多媒体的方式将问题情景化，呈现在学生面前，使学习者增强学习主动性，产生探究的欲望，进而学会创新．

2网络环境下研究性学习的组织形式和教学模式建构

2．1网络环境下教师角色的转变

研究性学习过程中学生通过直接体验和探究获得直接经验，其专题性、开放性、实践性和综合性的特点，决定了教师在研究性学习过程中的角色是充当活动的组织者、情感的支持者、学习的参与者和信息的咨询者．教学过程中的教师、学生、信息与手段等各要素的关系与功能开发，是与传统教学模式不同的另一种功能性结构模式，是一种理想化的建构主义学习模式，教师从观念到实际操作都起到了质的变化．教师角色中的“知识来源”作用将由部分网络替代，即技术承担教师的部分角色．信息资源获取机会的均等性使得教师不再拥有控制知识的“专权”，而逐步向“伙伴与伙伴”的关系转换．从研究性学习课题的制定和成果的到学习过程与学习的检测评估，每个环节都是基于网络环境进行的，要求教师具有较高的信息技术和使用水平；指导学生进行材料的搜集，要求教师具备通过网络和电子资料熟练查询和搜集的能力；指导学生进行交流和给学生提供技术材料，要求教师具备很强的文本编辑能力；协助学生进行课题成果的展示，以及利用学生网页发表学生的研究成果，要求教师具有一定的图像处理能力，多媒体制作能力以及一定的网页编辑能力．只有当教师熟悉并能熟练地运用新技术、新手段使之成为指导学生学习不可或缺的部分时，教师角色的定位才有可能科学而准确．

因此，在网络环境下对《计算机组装与维护》进行研究性学习，教师不再是学习的主宰者，而是学习的帮助者．教师不再是惟一的信息源，而是更多地注重指导学生学会学习，帮助学生如何才能更快捷的搜索到自己需要的知识，如何使自己的知识成为更适用更有效的结论并被别人接受和加以运用．

2．2网络环境下的《计算机组装与维护》研究性学习的组织形式

2．2．1“个体活动”型

活动的过程是由学生个体独立进行探究和实践．比如完成老师布置的具有研究性的课外作业，虽然在整个过程中也要与人交往和沟通，如向人请教、与人协商、查询资料等，但其所有的决定和判断都要求学生自己做出．

2．2．2“小组合作学习”型

以4～6人小组为基本形式，个人与集体活动也包含在小组活动之中，这种活动为学生提供了可以进行横向交流与多向沟通的网络环境，学生可以相互交流与合作，共同提高．这种学习形式往往是以“电脑某种故障现象专题”的形态出现的．

2．2．3“沙龙”型

网络环境下<计算机组装与维护>课程的研究型学习，特别是一些常见故障现象的分析解决，可以采取“沙龙”的形式，以“头脑风暴”的方法，围绕主题进行研讨和交流，相互启发，形成共识，从而加快个人和各研究小组的学习、研究进程．

总之，网络环境为实现全方位的、适时的、多边互动的教学新模式打下了良好的基础．

2．3网络环境下的《计算机组装与维护》研究性学习的教学模式

网络教学模式为学生自主学习提供强有力的技术支持，较好的体现了学生以主体，以教师为主导的教学理念，使学生在获得理论和经验的同时，也掌握了一些运用网络处理相关信息的能力，而且使学生综合素质得到全面提高．

借助网络环境开展《计算机组装与维护》课程的研究性学习，就是将传统教学模式和现代信息技术有效的结合起来，建构一个“协作性学习”的教学模式．在Internet网络环境下，具有丰富的可以用来协作性学习活动的信息资源，通过各种网络交流手段，可在网络上呈现和表达思想与观点，实现与他人交流共享信息．在基于因特网的协作学习中，具有学习资源环境与协作学习小组、协作学习小组与学习个体、学习者个体与学习者个体以及协作学习小组与协作学习小组之间的多重协同作用．协作学习模式有组内和组间协作，学习者首先根据自己的需要与兴趣结合不同的协作小组进行展开学习过程．

“协作性学习”教学模式各环节的具体操作如下：

1)创设情景

教师通过精心设计的教学内容，故意设置障碍，创设最佳学习情景，激发学生的学习兴趣，使学生处于一种积极的心理状态中，有利于学生的自主学习．例如，在“CMOS设置”的教学中，教师给一台计算机分别设置系统BIOS密码和开机保护密码，不告诉学生密码要求清除并开机，有效激发学生对现象的关注和研究兴趣，使学生产生跃跃欲试的状态，依靠网络寻找最佳的解决方案．网络环境使学生学习的时间与空间不受限制，学生可以利用电子邮件、邮件列表、新闻组、IRC实时聊天、MOO虚拟环境、视频会议等因特网上的交流工具与指导教师就所要研究的问题以及与研究问题相关的信息进行交流和讨论．教师利用网络，一些电脑常见故障问题，然后，引导学生利用QQ进行群聊、交流讨论，最后根据个人所关心的问题进行分类讨论，进而展开研究性学习．

2)确定目标

学生运用课题质疑法、因果质疑法、联想质疑法、比较质疑法等，在教师的指导点拨下，通过学生自主自我设问，学生之间相互设问，师生之间相互设问等方式，提出研究课题的目标与专题．在课题的提出阶段，学生可以使用因特网上的交流工具与指导教师就所要研究的问题以及与研究问题相关的信息进行交流和讨论．课题的选题来源一般可以从以下几个方面开展，即从家用电脑常见的问题出发提出课题；根据电脑某部件的工作原理提出使用电脑应注意的课题；从学习资料信息中分析比较并提炼出课题．如学生在研究“硬盘的工作原理”课题时，教师利用网络，要研究的主题是“硬盘的工作原理”，然后，引导学生对“硬盘的工作原理”进行讨论，利用QQ进行交流已有的经验，然后根据个人的兴趣和爱好，进行分专题研究，分别针对专题提出研究课题所要达到的目标，进而展开研究性学习．

3)自主探究

教师提供接近学生最近所学知识的材料，组织学生结合目前计算机技术的新发展，能够合理利用教师提供的学习资料或网上查询的相关计算机硬件网站及网络资源，开展研究性学习活动，对网络上搜集到的知识进行分析一比较一归纳一思维概括，从而得出探究的初步结论，然后进行小组合作交流．

4)协作交流

在“以学生发展为本”的研究性学习中，学生不再是受外部刺激的被动接受者和知识的灌输对象，而是成为信息加工的主体意义的主动建构者．教师有计划地利用网络组织师生交流、生生交流、人机交一流，从而形成竞争、协同、伙伴关系．学生之间相互交流、协助解决问题而形成学习的共同体，对于交流中遇到的一些疑难及时通过网络协作学习方式来共同克服，同时加强了针对性的辅导．学生针对个人学习结果可以通过BBS讨论区进行交流，协作学习．教师可以利用视频会议对各研究小组进行集体辅导．

在网络环境下，研究性的协作交流是指利用网络以及多媒体技术由多个学习者或研究小组针对同一学习内容彼此交互合作，以达到对教学内容比较深刻的理解与掌握的目的．在基于网络环境的协作学习过程中，通常有竞争、协同、伙伴与角色扮演四种形式．

5)总结

研究小组同学对指导教师和同学的客观评价进行总结反思，学生根据自己的学习兴趣，有针对性地选择合适的方式和相关内容，提出进一步的完善方案和设计开放性的问题，自主提高．于此同时，利用超级链接将实践经验和理论向课外延伸，提高研究成果的社会认可度．

3网络环境下研究性学习活动的教学策略

3．1借助网络下超文本链接的选择性，培养学生信息的收集、处理与分析能力网络资源丰富多样，信息量大，动感和交互性强，利用网络信息平台查询资料．教师要引导学生到互联网查询资料，利用学校先进的校园网将教学背景材料实现网上资源共享．网络技术的使用不仅可以极大的培养学生收集、处理、评价信息的能力，而且拓展了研究性学习的“教与学”的空间．通过校园网设立共享文件夹，作为信息平台，学生可以上传他们查阅的研究资料，也可以下载他们所需要的研究资料，由于各研究性学习小组的选题是在同一主题下的不同课题，因而有相近之处或相似之处，可以通过网络及时交流意见，答疑解惑．

3．2借助网络多媒体展示的集成性，培养学生思维能力

网络能够为我们提供大量集成性的信息，而对这些信息的处理过程，有利于训练学生的思维能力．教师在研究性学习的指导过程中，要指导学生排除网络上无关信息的干扰，把精力集中在当前正在研究的问题和专题上．同时教师应积极帮助和指导学生查询与研究课题相关的资料，并能结合查询到的研究资料，结合自己的已有经验，进行信息梳理、分类、比较、综合、提炼、概括和升华，从而使学生的思维能力得到锻炼和培养．

3．3借助网络展示各种故障的产生过程，让学生探究、发现和体验

篇（8）

多元智能培养人类已经步入了信息化时代，随之而来的是计算机、多媒体、网络、人工智能等为代表的各种先进信息技术迅速在教育领域获得广泛的运用，并且取得了很好的成效，更新了教育观念和教学模式，丰富了教学手段和教学方式，也带来教学内容方面的变革和发展。通过应用现代信息技术，大力培养学生的多元智能，提高学生思维和创新素质，受到了教育界的重视。如何才能充分借助教育信息技术的优势，有效培养学生的各种潜在的特质和多方面的潜能，如何为学生的多元智能发展提供和谐的学习环境，变被动学习为主动学习，成为主动的知识建构者，是我们教育工作者思考的重要难题。

1多元智能的理论内涵分析

多元智能理论英文名称是Multiple Intelligences，简称MI理论，是一种从上世纪80 年代中期已经风行至今的国际著名教育新理念。1983年，美国当代著名教育学家和心理学家加德纳博士在《智力的结构》中，首次提出了多元智能理论。作为一种新异的人类智能理论，多元智能理论主张人的智能是多元的。该理论的意思是指人包含多元智能：视觉空间智能、言语语言智能、音乐韵律智能、数理逻辑智能、身体运动智能、自我认识智能、人际沟通智能以及自然观察智能。教育学家加德纳在1983年指出，智力指的就是基于某种社会文化背景的价值标准，个体在解决遇到的各种难题或生产制造某种产品所具备的能力。因为人类认识和改造世界的过程中需要面临各种挑战和问题，是在充分发挥人类多元智能的前提下，才创造出美好的世界，所以各种智能具有相同的重要性。但是作为个体，自身具备多少种智能是允许存在差异的。人的某种能力能否被认定为一种智能，这需要具备足够充分的论据才能做出判断。多元智能理论重视人的个性发展和全面发展的和谐统一，目标是培养出能够处理实际问题，具备创新能力的创新型人才。多元智能理论自从问世，就在美国及其他国家获得了人们的强烈反响，目前我国教育界也越来越重视多元智能理论。

2信息技术在培养学生多元智能过程中的重要性

2.1信息技术搭建活动平台促进学生多元智能的发展。目前，随着计算机技术的高速发展，逐步形成了以计算机网络为核心的多媒体信息技术，该技术能够为广大学生提供一种虚拟的、适应性、感观的以及诱导性的学习环境，构建出诱导、激发以及强化学生多元智能培养的高效活动平台。学生在这个高效活动平台中，根据自身的不同优势智能，选择适合自己学习的途径和方法。因为多媒体网络技术提供的各种多重刺激，比如声音、视觉、动画、图像、线条、形状、色彩、视频、音量，那些难以寻找到重点或者缺乏耐心的学生是非常适合这种环境的，而且为另外一些学生提供丰富多彩的感观世界，创设出具有愉悦特性的学习环境。广大学生能够在多媒体网络技术构建出的高效活动平台中，各种智能活动能够得以开展，各种活动也能得到有效的培养。各种智能活动获得了按需所求和自得其乐的效果。对于那些语言文字智能比较发达的学生来说，他们可以选择到文字的世界里飞翔。学生也可以选择具有挑战性的学习方式和内容，比如研究词的起源、接触外国口语、写作诗歌和散文作品等，也可以伙伴之间开展词汇含义的讨论。对于其他智能的学生，比如自然观察智能，他们可以参加网上的虚拟实验，将获得很大收益。

2.2信息技术能够提供丰富的学习资源有效促进学生多元智能的发展。加德纳的多元智能理论提出，人的智能的发展史需要有关同一智力领域的材料和媒介的参与。意思是说多元智能的培养需要适当的丰富的学习资源作为智能培养的必备条件。迅速发展的多媒体信息系统具备超文本特性和网络技术特性，能够成为学生多元智能培养和发展的理想环境。我们知道Internet作为世界上最大的资源库和知识库，包含了海量的信息资源，而且信息具有开放性，信息资源丰富，所呈现的方式多样，过程交互性好等特点，因特网采用超文本链接技术对信息加以组织和管理，能够为学生多元智能的培养提供充分的学习资源。通过充分发挥Internet包含的各种搜索引擎，广大学生能够迅速查询到所需要的各种知识。另一方面，网络技术又能为广大教师备课、选取教学资源提供丰富的资料，满足学生的不同智力发展需要，实现因材施教。

2.3信息技术通过提供各种有效的评价手段满足学生多元智能的发展。学生多元智能的培养缺少不了恰当有效的评价手段。而信息技术正好提供了各种评价手段，而且评价方式具有个性化和多样化的特点。信息技术评价工具很多，比如电子学档ELP、电子绩效评价系统EPSS，能够准确方便地对学生学习过程、方式、时间和结果加以记录和比较，从而帮助学生进行反思，吸取经验，提高学习的策略，促进多元智能的发展。由于学生处在这种评价体系中，他们学习过程中和技术形成了智能伙伴。借助技术，学生能够逐步形成在反思中学习的习惯，逐渐提高内省的能力，促进意义生成，努力形成个性化的学习作品，加深各个层次的思考，提高多元智能的培养效率。

3利用信息技术培养学生多元智能的策略

3.1构建多元化的教学情境，促进学生智能结构的优化。在研究的过程中，人们发现人类在出生之前已经具备了各种智能发展的条件和基础。所以，如果教师能够借助先进的信息技术为学生的某种智能发展提供各种必要的条件，几乎任何人都可以在那一种智能获得很大的发展。反过来，即使学生的生理潜能非常巨大，如果没有后天发展这种智能的环境，也会出现退化和消失的结果。从这里我们可以发现后天的环境对于学生智能培养和发展的重要性。所以，学校教育需要借助信息技术为广大学生构建丰富的情境，最大限度的为各种智能的发展提供必要的外部条件，促使他们的智能结构得到优化。借助信息技术构建成的各种丰富情境，学生能够借助多媒体计算机开展有关文字处理、数据分析、多媒体创作和编曲欣赏等活动，使自身的语言智能、逻辑数理智能以及音乐韵律智能获得发展的空间。通过把多媒体计算机技术和人工智能技术有机结合起来，对现实进行虚拟，帮助学生形成在虚拟的环境中完成学习任务，参与模拟活动的习惯，促进学生空间形体智能的发展，培养肢体动觉智能的形成，激发自然观察智能的培养。还可以充分发挥网上交流工具的巨大优势，有效创设协作学习情境，有效促进学生合作精神的培养、发展学生高级认知能力、培养学生和谐的人际关系。作为信息时代的教师，必须学会运用信息技术的各种能力，努力构建出多元化的教学情境，借助丰富的形象、活泼的教学方式、丰富的教学资源，调动学生多种感官参与到学习活动中，促进各种智能的形成。

3.2充分利用网络学习平台，有效提高学生的人际关系智能的培养效率。在多元智能理论中，人际交往智能是其中非常重要的一种。通过合作学习方式，能够有效培养学生的交往能力和意识，促进人的人际交往智能的发展，最终形成智能互补的目的。作为教师，应该努力为学生提供各种形式的合作学习的计划，充分发挥合作学习的这种作用。教育信息技术在创设交流、沟通和合作的学习情境的过程中的作用非常明显，通过建立合作学习模式，发挥教学的开放性、平等性、民主性和互动性特点，促进学生在合作学习模式中增强把握自己和与人合作的能力，继而形成相互接纳、分享和欣赏等良好品质。通过经常性的合作学习，学生逐渐建立起一种相互促进的积极的人际关系，能够有效提高学生的人际交往能力和意识。充分发挥计算机网络的技术优势，借助伙伴、合作和竞争等方式，促进学生主观能动性的发挥，提高学生在教学中的主动性，促进学生智能发展。

3.3努力借助各种手段，提供师生合作学习的各种机会。在开展各种师生合作学习的活动之前，教师需要有机地制定好学习目标。对学习资源、教学环境、合作学习平台以及合作学习的阶段过程都需要进行必要的恰当的规划和设计，评价手段也是需要引起教师注意的重要内容。教师在进行学习目标的设计过程中，要把知识的学习、学习任务和问题情境等要素巧妙结合起来，有效协调好各种知识的深度和广度、专一性和多样性问题，处理好理解和运用的关系。学生能力的培养目标主要是培养学生的解决实际问题的能力、合作能力、思维能力、信息获取传播和评价能力、社会交往能力、计算机应用能力等。而在设计学习资源的过程中，可以借助网络构建出多样化的知识资源库，为问题解决提供知识来源，帮助学生建立各自的问题列表，继而依此检索和定位各种解决问题的信息，提高学生认知水平。在合作交流工具的选择上，教师更是需要投入更多经历，选择适合实际的合作交流工具，符合学生的需求，又能帮助学生提高合作能力。教师可以借助校园网建立属于教师和学生的讨论区，发挥BBS论坛和留言板一对一、一对多交流的特点。通过这种方式一方面避免了师生面对面之间的隔膜，缩短了师生之间的距离，另一方面能够有效促进学生的人际交往智能的培养。在合作学习的过程中，教师要本着学生自愿的情况下，帮助他们进行异质性分组，努力让学生形成优势互补的习惯，促进学生的全面发展。通过组内异质和组间同质的特殊分组方法，能够既保障组内成员的合作，又能增强组间的相互竞争，提高合作学习的成效和质量。

3.4借助多元评价体系有效促进学生自我认知智能的培养。多元评价能够有效提高学生自我认知智能的培养。因为多元智能理论主张的是多渠道、多角度和多形式地对学生创造能力和解决问题的能力进行全面评价和考核。这种评价观超越了传统的评价取向，那种传统的以考试成绩和智力测验为考核重心的标准已经明显不适合时代的发展。多元评价观把结果和过程、评价和学习有机结合在一起，由重视结果的评价逐步转向以情景化为基础的过程性评价，能够很好地增强学校、家长对学生的学习特点和需求的了解，从而帮助学生充分认识到自身的弱势智能和优势智能所在，有计划地朝富有个性特色的方向努力奋斗。基于信息环境而形成的学生多元智能评价方法在选取电子学档作为主体外，把教师评价、自我评价和学生评价以及系统测验等多种方式有机结合起来构成过程性评价方法。在学生进行一系列学习过程中，对他们的多元智能情况加以检测，最终获取比较准确的材料。在整个多元智能评价过程中，学生能够不断反思，继而学会有效管理自己的学习过程，发扬自身优势，最终促使学生的自我认知智能在不断的学习过程中获得较好的发展。

3.5通过开展综合实践活动，促进学生多种智能和谐发展。在教学过程中，教师应该充分借助信息技术开展各种综合实践活动，促进学生多种智能的组合发展。教师能够基于网络为学生开展研究性学习，激发学生多种智能的融合。因为研究性学习课题超出了单一智能的界限，实现了跨学科效果，能够有效调动学生的多种智能潜力，从而帮助学生从自身的智能特长和兴趣对研究课题加以选择。而在研究性学习的实施阶段，又充分发挥了学生的主体性。这些学生能够根据自身智力的实际情况，有针对性地选择研究方法、研究手段、研究过程和研究策略，有效借助计算机技术和网络媒体技术，充分发挥学生运用不同技巧和智能的能力，促进学生多元智能的发展。

4结束语

在开发学生多元智能的教学进程中，促进素质教育的实施，培养具有高素质、创新型人才越来越需要发挥现代信息技术的重要作用。因此，在实际的教学中，教师首先需要树立先进的现代教育理念，充分利用各种先进的信息技术，促进学生多元智能的发展。

参考文献

[1] 宋正国，刁秀丽. 多元智能与信息技术环境下的学习评价[J]软件导刊， 2006，（02） .

[2] 王玉，韩瑛. 利用信息技术开发学生多元智能的研究[J]中小学电（下半月）， 2008，（06）.

[3] 李淑英，杨朝政. 信息技术环境下促进多元智能发展的教学策略[J]. 邯郸学院学报， 2008， （03） .

篇（9）

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2014）07-0068-04

引言

新课改实施后，高中信息技术课程体系发生了很大的变化，选修模块增加了很多实验性的课程内容，例如计算机硬件组装、网线的制作、网络服务配置、机器人装配与调试等都具有很强的操作性，其目的是要培养学生的创新精神和实践能力。但目前很多学校由于实验设备的缺乏学生无法真正动手进行实验，为了解决实验教学环境缺失这一难题，我们设计与开发了虚拟实验系统。

近年来随着虚拟现实技术的发展，国内外的学者在虚拟实验这方面做了大量的研究和开发工作，但主要面向的是高等教育理工科实验教学，基础教育中的研究比较少，主要也是针对物理、化学、生物等主科，作为副科的信息技术长期不受重视，在虚拟实验方面的研究屈指可数：有文献介绍了用虚拟机技术搭建虚拟实验平台的方法；[1]也有文献介绍了用3Ds Max和VR-Platform（以下简称VRP）开发一个可交互的课件。[2]从技术实现的角度来看，采用虚拟机技术能够解决硬件设施不足的问题，方便硬件设备的管理，但是平台缺乏交互性；[1]也有的给高中信息技术实验教学带来了新思路，却仅仅是一个单独的虚拟实验实例，不具有扩展性。[2]

本文针对上述不足，提出利用VRP构建研究性虚拟实验系统的方案，即以VRP作为虚拟场景的开发工具，以研究性学习理论为基础指导虚拟实验系统教学设计。该方案能够克服上述方法中技术实现的不足，同时注重系统的教学特性，具有交互性、平台扩展性，易于实现和自主性、探究性等特征。

一、研究性虚拟实验系统的设计

本文以高中信息技术选修课程《网络技术应用》为例，依据《网络技术应用》课程实验要求设计和实现基于VRP的研究性虚拟实验系统，系统设计的总目标是要改善目前实验设备缺乏的现状以及培养学生的创新精神和实践能力。其中研究性虚拟实验系统中的“研究性”，指的是以研究性学习理论为指导思想，设计出来的虚拟实验具有研究性学习的特点，能使学生通过实验增强实践探究能力和创新意识。目前对研究性学习的定义没有统一的界定，《普通高中研究性学习实施指南（试行）》给出的定义是：研究性学习特指学生在教师指导下，从自然、社会和生活中选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动地获取知识、应用知识、解决问题的学习活动。[3]根据此定义，这里将研究性学习理解为一种学习方式，它相对应于接受性学习，学生的学习是一个主动探究问题、创造性地解决问题的过程。具有自主性、开放性、主题性、实践性、探究性和创造性等特点。[4]

1.教学设计

（1）学习者分析

学生是虚拟实验系统使用的主体，因此在系统开发前必须充分考虑学生的特点、认知水平和认知风格等基本特征，为后续的开发工作提供依据。高中生的生理和心理都进入成熟期，思维具有创造性和灵活性，喜欢新事物和创造性的活动，因此在新颖而有趣的虚拟实验环境中进行自主探究学习，能够激发学生的学习兴趣，满足学生的求知欲和探索精神。

（2）研究性教学内容与学习资源设计

本系统中包含《网络技术应用》教材中大部分的实验内容，通过对实验内容的整合，选取能够体现虚拟实验系统教学优势、实践体验性强的实验内容，每个实验都是以问题的形式呈现，学生在这个问题情境下，可以提出具体的研究问题作为实验学习目标。为辅助学生自主实验，系统提供理论丰富的学习资源，如文本学习资料、图片、动画及视频案例等，学生可以自由地组织和获取各种学习资源。

以上设计体现了研究性学习开放性的特点，学生可以自主选择实验内容与学习资源进行实验，另外，虚拟实验系统能够使学生不受时间和空间的限制随时随地进行实验，体现了整个研究性虚拟实验系统的开放性。

（3）教学目标分析

教学目标是教学的出发点和归宿，也是对学生学习效果评价的依据。虚拟实验的具体目标分为两个：知识、技能目标和实验活动目标，其中实验活动目标中包含情感态度、精神素养方面的要求。

（4）自主实验策略制定

研究性学习强调学生的主体地位，要充分发挥学生的主动性，因此自主实验的设计应以学生为中心，学生自主对实验引导的问题进行探索，从实验仪器的选择、实验操作步骤的确定、学习资源的利用到实验报告的填写，都是由学生自主安排，教师不参与实验过程，而是给出相关知识点解析、视频或PPT演示示例供学生参考，学生可以根据自己的学习情况安排自己实验进度。整个实验过程具有自主性、探究性和实践性，同时学生探究实验的过程也是一个创造性的过程。

（5）反馈评价设计

研究性虚拟实验系统的反馈评价设计，主要是通过填写实验报告进行的，同时也注重学生在实验过程的评价与学生的自我评价。目的在于让学生及时了解自己的实验情况，反复修正和探索实验问题，教师也可以通过学生的实验反馈了解学生的学习情况。

2.系统框架设计

虚拟实验系统包括简介、仪器库、实验列表、背景音乐、帮助和退出系统六个组成部分，其中最核心的部分是虚拟实验模块，每个虚拟实验功能设计大致一样，主要由实验介绍、演示示例、仪器选择、自主实验及反馈自测五大功能模块组成。系统的框架设计如图1所示。

实验介绍模块：介绍每个虚拟实验的学习背景概述、教学目标、教学重点和难点。示例演示模块：包括视频教程和PPT动画演示文稿，通过鼠标点击虚拟投影屏幕模型上的按钮进行播放。仪器选择模块：虚拟仪器桌上主要有水晶头、双绞线、网线测试仪、压线钳、路由器、交换机等虚拟仪器，通过鼠标点击虚拟仪器模型实现交互，从而选择实验所需要的仪器设备。自主实验模块：这是学生进行自主虚拟实验的开放性场所，学生在虚拟小女孩角色的引导下进入虚拟实验室中进行自主实验探究。本模块中提供的资源包括动画漫游、问题引导、知识点解析、操作内容和实践拓展，学生实验前可以通过动画漫游熟悉整个实验环境，然后根据给出的操作内容，自主进行实验探究，实验中有疑惑可查看教师给出的问题引导及相关知识点解析，学有余力的学生还可以完成实践拓展中的内容，进一步提高自己能力。反馈自测模块：附有实验记录表、实验中问题分析和实验结论填写。

3.流程设计

根据系统设计实现的先后顺序，虚拟实验系统的实现流程图包括前期准备阶段、3D建模阶段和交互设置阶段三个步骤，如图2所示。

（1）素材收集

在系统实现的前期准备阶段，除了对教学设计“软”素材的准备，还要对虚拟场景制作的“硬”素材进行收集。由于虚拟实验系统是以实体实验室为基础进行仿真构建的，因此要对实验室的外形构造信息和纹理材质、贴图照片等进行采集。

（2）三维模型建立

本文采用功能强大、界面友好的3ds Max 2010进行《网络技术应用》虚拟实验环境的构建，主要包括虚拟实验室、虚拟实验仪器设备如水晶头、双绞线、压线钳、PC机、路由器等模型的构建。模型框架创建后，为模型添加材质和贴图、布置灯光及场景烘焙，其效果如图3所示。

（3）交互设计

在3ds Max 2010中完成虚拟实验环境建模后，通过安装好的VRP-for-Max插件导入VRP编辑器中，导出的时候可以进行预览。成功导入VRP编辑器后便可对虚拟实验场景进行编辑和调整，进行交互设计。本文所实现的是桌面式虚拟实验系统，学习者与系统的交互主要是通过鼠标、键盘及界面的按钮进行，通过设置模型或按钮的事件触发脚本命令实现与场景中对象的各种互动，如实现对模型的平移、缩放、旋转及在场景中进行漫游、行走等。

（4）虚拟实验系统

VRP虚拟实验系统的比较简单灵活，既可以将文件编译成单机可独立执行的*.exe文件，也可以输出为Vrpie文件通过互联网在线浏览交互。

二、具体实现案例

1.开发环境介绍

VR-Platform(Virtual Reality Platform，简称VRP)是北京中视典数字科技有限公司独立开发的虚拟现实软件，VRP软件的适用性比较强，操作简单，软件功能强大，已经广泛应用于城市规划、室内设计、教育科研、古迹复原、工业仿真及军事模拟等领域。

本文采用VRP软件最新版本VRP12.1212作为虚拟实验系统开发平台，选择的理由：一是VRP软件是全中文界面，高度可视化，所见即所得，最大的特点就是易学易用，可以说在目前虚拟现实软件中是最容易上手的。[5]对编程基础没有大的要求，这可以打消很多高中信息技术一线教师“想做虚拟现实却苦于编程基础一般”的疑虑，激励更多一线教师参与进来，设计出更多符合高中生学习特点的虚拟实验。二是交互性良好，在VRP中模型和二维界面都可以进行鼠标事件或距离触发事件的脚本编写，简单设置参数后，就可以实现功能强大的交互。三是与3Ds Max 无缝集成，支持3Ds Max中绝大多数的灯光、材质、贴图，支持3ds Max中的相机动画、骨骼动画、位移动画和变形动画，这些模型和动画都可以很方便快捷地导入到VRP中，导出时还可以进行预览。[6]四是VRP具有良好的兼容性，能够兼容大多数Windows系统，VRP中还提供了ActiveX插件方式、基于脚本方式和基于C++源码的SDK三种强大的二次开发接口，具有良好的扩展性。

2.具体实现

下面通过部分实例来说明如何利用VRP实现研究性虚拟实验系统：

（1）演示示例的实现

当用鼠标单击二维界面“演示示例”按钮时，虚拟实验场景切换到投影仪屏幕，用鼠标单击屏幕上的开始播放按钮，即可播放虚拟实验的演示示例视频或PPT动画演示文稿。图4为实验案例一“网线的制作”演示示例效果。

其中“演示示例”按钮的脚本代码设置为：

切换相机（通过名称），定点-投影屏幕，1

开始播放按钮脚本设置为：加载视频,E:\li\实验 例子\VRP文件\网线的制作.avi,0

应用视频到模型,网线视频按钮,1

视频播放控制,网线视频按钮,1

变量赋值,视频显示,1

（2）虚拟仪器选择的实现

单击“仪器选择”按钮，系统通过定点相机切换场景到仪器桌，仪器桌上的仪器设备信息都记录在连接的Access数据库中，鼠标左键双击仪器可以调出数据库显示面板查看仪器信息，如图5所示。学习者根据实验需要自主选择仪器，单击鼠标中键可选择所需仪器，当选择错误仪器时，系统会给出温馨提示，学生自己考虑选择或取消，取消选择点击鼠标右键即可。

“仪器选择”按钮脚本设置如下：

切换相机（通过名称），定点-仪器桌，1

时间轴播放，仪器操作时间轴

更改时间轴播放方式，仪器操作时间轴，0，1

激活时间轴，仪器操作时间轴，1，1

（3）自主实验的实现

学生进行自主实验是虚拟实验系统的核心部分，单击二维界面上“自主实验”按钮，进入自主实验开始场景，其界面如图6所示。学生通过小女孩角色引导进入虚拟实验室进行虚拟实验探索，如图7所示为学生正在通过ping命令测试网络连接，界面用大窗口实现电脑桌面内容便于观看和操作，使用到的是VRP12版新增加的“渲染到贴图”功能。[7]

“自主实验”按钮脚本设置为：切换相机(通过名称),定点-室外,1。

“漫游”按钮脚本：切换相机（通过名称），动画相机漫游，1。

小女孩角色脚本设置为：时间轴播放,室外行走动画。

切换相机（通过名称），角色控制-小女孩，1。

开门动作脚本：播放刚体动画，vrp_rigid开门，0，0，1。

三、结束语

本文以高中信息技术选修课《网络技术应用》为例，设计和实现研究性的虚拟实验，打破了传统的教学方式，为高中信息技术实验课程提供了新的教学模式和学习方式。注重实验内容的研究性教学设计和界面设计，可以提高学生的兴趣，培养学生的创新精神和实践能力。选用VRP作为虚拟实验的开发工具，并且给出了整个开发流程，为高中信息技术一线教师自主研究开发提供参考。只有信息技术教师首先重视学科教学，信息技术学科的地位才能得到有效提升。

参考文献：

[1]陈万伦.虚拟机技术在高中信息技术教学中的应用[J].计算机光盘软件与应用,2012(7):254-256.

[2]刘力.虚拟现实技术在高中人工智能教学中的应用研究[D].沈阳:沈阳师范大学,2009:28-32.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中研究性学习实施指南(试行)[EB/OL]. .

[4]袁维新.论研究性学习活动方式的特征[J].浙江教育科学，2001(2).

篇（10）

综合素质培养

钱锺书先生曾说过：“有了门，我们可以走出去;有了窗，我们不用走出去。”近年来，我国涌现出的一大批以机器人教育为代表的青少年科技教育项目，其最直接的目的就是为青少年朋友打开“一扇窗”，让他们开眼界，阔视野。

机器人教育是一种以科技培养为主的综合素养教育，在现如今普遍重视应试教育的环境里，如何培养孩子的综合素质，提高孩子们的实践能力，显得尤为重要。

我国的机器人教育始于2001年，彼时国家正在推行计算机的普及教育。由于机器人技术的发展水平越来越成为一个国家科技发展水平的重要标志，机器人教育渐趋普及，其中以“机器人进课堂”教育和竞赛型机器人教育为主。

目前，以机器人为核心构建的创新教育平台，已在我国大、中、小学乃至幼儿教育中普及。纵观各地的机器人教育方式，大体是按年龄段而量身打造，承载着不同的教育目的：

通过院校已经开设的关于机器人教育的相关课程，如自动化控制、传感技术、机械学、电子学、计算机硬件及软件程序等学科课程，围绕机器人的研发，从理论到实践，开展研究性学习、综合创新活动，培养大学生探索、协作、创新能力;

通过以学校、少年宫等组成的智能机器人学习小组，开展机器人教育的选修课以及研究型课程，同时，组织学生参加各类竞赛活动，激励孩子，以提升学生及社会对机器人教育的关注度;

主要通过以兴趣培养、体验课的形式，辅助培养幼儿时期的儿童提升创造、创新动手能力。

机器人技术

承载着新的使命

机器人的制造技术融合了机械原理、电子传感器、计算机软硬件及人工智能等众多先进技术。目前，许多教育机器人还添置了智能应用功能，如蓝牙红外传感、视线追踪及机器人竞赛的简单编程等。有些还增加了DIY电脑机械臂、铰接式多足编程设置等。这些前沿性配置，为孩子开启探索科技之门承载着新的使命。

在教学中，机器人教育也体现了非常重要的作用。学生们在动手操作的工程中，可以理解机器人的概念和工作方式，为进一步学习机器人技术的有关知识打下基础;而学习编写简单的机器人控制程序，能够提高学生分析问题和解决问题的能力;通过机器人竞赛和完成各项任务，学生能够在搭建机器人和编制程序的过程中，培养动手能力、协作能力和创造能力。有科技老师曾表示：“学习机器人技术不仅提高了学生的创新能力和逻辑思维能力，还使学生做事更加条理分明，这是机器人教育所带来的意想不到的结果。”

智能技术是信息技术领域的一个学术前沿，智能机器人的开发与应用全面涉及感测技术、通信技术、智能技术和控制技术，是进行信息技术教育的最佳载体，也是全面培养学生信息素质，提高其创新精神和综合实践能力的良好平台。

开拓思路

培养动手能力

篇（11）

作者简介：毛丽民（1981-），男，江苏常熟人，常熟理工学院电气与自动化工程学院，讲师；刘叔军（1962-），男，黑龙江宝清人，常熟理工学院电气与自动化工程学院，教授。（江苏 常熟 215500）

基金项目：本文系国家自然科学基金（项目编号：61273312）、江苏省自然科学基金（项目编号：BK2010261）的研究成果。

中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）01-0148-03

在国外院校，学生本科阶段就开设了机器人启蒙课程，使学生对机器人能够有普遍地了解，研究生阶段开设关于机器人的更深层次的课程，而国内高校本科阶段开设机器人课程的相对较少。

机器人教学与其他学科教学的最大不同之处在于，机器人教学在学习上充分渗透了研究性学习的思想，而且机器人教学实践性非常强。实践教学是培养学生实践能力，培养创新创业人才的重要教学环节。高校要把实践教学和理论教学摆在同等重要的位置，要不断改革实践教学内容，改进实践教学方法。以机器人竞赛、创新实践为导向的项目教学法研究，对大学生创新素质教育具有重要的现实意义。

一、项目教学方法

“给你55分钟，你可以造一座桥吗？”这是德国教育专家弗雷德·海因里希教授在“德国及欧美国家素质教育报告演示会”上介绍“项目教学法”的一个实例。首先由学生或教师在现实中选取一个“造一座桥”的项目，学生分组对项目进行讨论，并写出各自的计划书；接着正式实施项目——利用一种被称为“造就一代工程师伟业”的“慧鱼”模型拼装桥梁；然后演示项目结果，由学生阐述设计思想和构造机理；最后由教师对学生的作品进行评估。通过以上步骤，可以充分发掘学生的创造潜能，培养和提高他们的动手能力、实践能力、分析能力和综合能力。

以机器人竞赛、创新实践为导向的项目教学法研究，就是要将项目教学法应用到机器人的创新实践中，把各项理论知识和实践技能有机地结合，将机器人的项目分解成多个明确的目标任务，让学生在规定的时间里独立完成相应的任务，其目的在于充分发掘学生的创造潜能，提高学生解决实际问题的综合能力。通过实践探索出一种能提高学生创新和实践能力，全方位调动学生学习的积极性的机器人教学模式。在实施“机器人竞赛、创新实践为导向的项目教学法”时，重视机器人项目的选择、机器人具体成果展示、教师的评估与总结、充分利用创新实验室的现有资源并使之与现代化教学相结合，这是搞好“项目教学法”的关键。

二、机器人竞赛

机器人竞赛是一项很好的科技创新活动，形式繁多，内容丰富。设计方案的开放性，也为学生的创新奠定了基础。参赛者可以用不同的方法实现同一个项目，通过比赛，激发其对机器人的学习兴趣，引导他们积极探索机器人新科技，为其自主创新能力的培养提供良好的平台。

中国机器人大赛暨RoboCup 公开赛：1999年，在RoboCup 国际委员的支持和授权下，首届中国机器人大赛暨RoboCup 公开赛在中国重庆举办，目前是中国机器人最具影响力的赛事，比赛共设立12类65项赛事。机器人竞赛种类多、规模大、水平高，为大学生进行创新实践活动提供了很好的平台。

“未来伙伴”杯中国智能机器人大赛（暨国际机器人灭火比赛中国赛区选拔赛），是中国人工智能机器人专业委员会等多个单位主办的一项全国性赛事。大赛包含机器人救火大赛、机器人足球比赛、机器人创新大赛、机器人搜救大赛、机器人擂台赛和机器人舞蹈戏剧大赛等6个主题项目。其中机器人救火大赛是国际赛制机器人灭火比赛（暨国际机器人灭火比赛中国赛区选拔赛）。

“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛，由教育部委托高等学校自动化专业教学指导分委员会主办。竞赛分竞速赛与创意赛两类比赛。自2006年首次举办以来，“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛已经成功举办了6届。

三、机器人实践教学的具体实施

机器人竞赛、创新实践是一项很好的科技创新活动，机器人的趣味性易于激发学生学习和研究的兴趣，同时将创新实践、竞赛引入教学过程，使学生变被动学习为主动学习和研究。

“机器人项目教学法”的一般教学结构如图1所示：

“项目教学法”最显著的特点是“以项目为主线、教师为引导、学生为主体”，改变了以往“教师讲，学生听”被动的教学模式，创造了学生主动参与、自主协作、探索创新的新型教学模式。

本文以参加2012年中国机器人大赛暨RoboCup 公开赛的医疗与服务机器人组的项目为例，在比赛初期确定人员，将不同专业和不同年级的学生组成一个竞赛小组，研究竞赛规则、制定项目方案、机器人结构设计、电路设计、程序调试，学生分工合作，过程中集思广益、取长补短、团结协作。这种在探索中学习的过程是其他教学环节无法实现的，对于培养学生的实践创新能力非常重要。本文以一种医疗与服务机器人设计为导向的项目教学法，按照以下六个教学步骤进行：

1.项目的申请

根据学院参加机器人竞赛的实际情况，中国机器人大赛暨RoboCup公开赛，作为全国最具影响力的机器人比赛。本学院主要参加了医疗服务机器人、机器人游中国、擂台等机器人项目，学生可以针对感兴趣的比赛项目，或者根据江苏省高等学校大学生实践创新训练计划，申报项目，填写申请书。教师针对学生申报的项目，分析学生的实际情况，建议选择项目规模和难度适中的项目。

中国已经进入了老龄化社会，而且在今后几年内老龄人口数量将会呈上升趋势，老龄化将更加严重。老龄化使社会的劳动力减少，一些老年人不仅不能参加劳动，而且有的甚至失去了自理能力，需要人照顾，这就增加了他们的子女以及社会的负担。年轻人为了工作日益繁忙，在目前服务行业工作者稀缺的背景下，在医院时不时会有行动不便的病人需要护士和家人的搀扶。而在没有人帮助的情况下，行动不便的病人寸步难行，稍有不慎就有可能摔倒受伤。所以笔者建议学生选择参加医疗与服务机器人创新设计与制作赛项，设计一种医疗服务机器人更好的服务病人。

2.项目团队的建立

建立学生团队，营造互相竞争、互相帮助的学习氛围，学生在做项目过程中携手合作，弥补相互间的不足，遇到问题大家一起讨论解决，这让学生体会到团队的重要性，做到共同进步。同时，团队的学生分工明确，每人负责项目的某一部分，使学生真正参与到项目中，整个项目的完成，离不开每一个学生，学生为使项目不会因为自己负责的部分没有完成而主动学习，主动查资料，可以培养和提高学生的自主学习能力。学生团队的建立，应考虑学生的专业，年纪，特长等因素。教师确定一名队长，根据项目的特点，队长可以自己招学生，实现学生管理学生。

参加医疗与服务机器人创新设计与制作赛项，笔者选择了5名学生，队长由09级的一名学生担任，该生组织能力比较强，专业能力也比较脱出，由他负责整个项目的进展，汇报工作。其他学生分别是1名2009级的，2名2010级的，1名2011级的，专业分别是自动化、测控、电气。

3.项目任务、计划的制定

团队负责人制定机器人项目工作计划，确定工作步骤。机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的智能仪器。本次设计的医疗服务机器人由小组讨论决定，医疗服务机器人外形像轮椅，病人能够独自驾驶去化验室拿取报告，去门诊找医生复诊，降低护士工作量及病人家属的负担。为使医疗服务机器人更好的服务病人，该团队为机器人设置了两种模式：座椅模式和病床模式，免去了病人就诊、休息时需要被移动到病床上的麻烦。机器人将现场键盘控制和远程控制相结合，实现护士对病人的远程监护，机器人在前进过程中，检测到前方有障碍物时就会立刻停下，减少不必要的事故。同时机器人配备了机械手，可以帮助病人取物品，最大程度帮助病人。

根据团队中学生的专业、特长等分配任务，负责机器人机械结构设计的学生需要画图纸、电焊等来完成机器人结构的设计、机械手的设计；电路设计的学生制作包括单片机电路、电源稳压电路、电机驱动电路、红外避障电路、键盘输入电路；测控专业的学生负责电路的测试、场地的制作等工作；程序编写的学生，完成程序的设计、调试；控制界面的设计由另外一个学生负责，主要是VB编写上位机、WIFI摄像头的调试、蓝牙通信的调试。

根据机器人项目的特点，学生在制作过程中可适当地作一些调整。根据项目完成的时间确定工作步骤，进行时间分配。最终得到教师的认可才能执行。

4.项目制作

学生自己确定各自在小组中的分工，然后按照已确立的工作步骤和程序工作。基于机器人项目的作品成果形式多种多样，可以是调查报告、实物模型、演讲稿、论文等。通过展示作品成果，可反映学生在项目完成过程中所掌握的技能。本次设计的医疗服务机器人成果包括机器人模型一个、机器人设计与使用说明书一份、演讲稿一份。在本项目比赛结束后，指导学生按照他们设计的医疗服务机器人撰写论文、申请专利。

5.项目检查评估

整个项目检查评估采用答辩的形式向教师汇报，首先由队长对整个项目进行汇报总结，再由队员对自己负责的工作进行汇报和自我评估，并且对设计的医疗服务机器人进行展示，教师根据团队成员的表现、研究成果表述和作品的展示进行检查，为到现场比赛作准备。

针对项目中出现的问题，师生共同讨论，教师引导学生独立思考问题，解决问题。学生通过对比师生评价结果，找出造成结果差异的原因

6.项目资料归档或应用

为使学生养成良好的习惯，项目结束后，教师监督学生将项目工作资料整理归档，材料包括项目申报书、进度表、机器人机械结构图、程序设计流程、机器人控制程序、项目结项书、项目报告讲义等。

四、机器人项目教学的成果

机器人创新实践是一个综合性、高难度的科技制作过程，有利于提高学生的动手能力和创新能力。在教师指导下，学生通过自己查阅资料、提出有创意的设计方案，选择合适的元件，设计、焊接电路，编程、测试程序等，充分调动了学生的积极性，发挥学生的创造力，使学生在实践中进一步提高自己的综合能力。有助于将学生的兴趣应用到教师的科研中，使学生们热爱科技，投身科技，在学校形成良好的科技学术气氛。

本校参加机器人竞赛源于2010年，当时参赛的赛事为“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛、中国机器人大赛暨RoboCup公开赛、江苏省机器人大赛、“未来伙伴”杯机器人竞赛，并因此开设了机器人技术、机器人创新实践与竞赛等公共选修课；制定了《大学生创新实验室项目负责制实施办法》，针对项目采取一系列措施，保证学生能在项目的过程中锻炼自己的能力，同时能保证创新实验室项目的创新性。实践教学效果显著，本校代表队在2012年第七届“飞思卡尔”杯华东赛区比赛中，获得摄像头组第一名，晋级参加全国决赛的队伍，获得全国摄像头组特等奖。2012年中国机器人大赛暨RoboCup公开赛获得3项季军，2010年“未来伙伴杯”获得灭火比赛冠军，受邀参加在美国举办的国际机器人灭火比赛。

五、结论

实践教学的目标是培养学生通过实践发现、分析和解决问题的能力，培养创新精神和初步的科学研究能力。机器人创新实践活动以其高度的实践性被越来越多的高校引入实践教学。本校自动化学院机器人实践教学的具体实施，促进了学院各学科综合发展，提高了教师的理论、实践教学水平和科研水平，使学生对机器人相关课程融会贯通，提高了学生自主学习、创新和团队合作等综合能力，推动了学院实践教学体系的发展和完善。

参考文献：

[1]战强，闫彩霞.机器人教学改革的探索与实践[J].现代教育技术，2010，（3）：144-146.

[2]刘景福，钟志贤.基于项目的学习模式（PBL）研究[J].外国教育研究，2002，（11）：18-22.