理论力学网络课程及网络管理系统的开发与研制

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【摘要】 本文说明了开发网络课程所应注意的教学环境、课程特点,以及相关素材搜集等问题，指出了网络课程的设计原则、开发工具的选用,以及如何通过计算机技术，开发出一个结构合理、操作简便、交互性强、适用于网络教学的理论力学网络课程，并展现了网络课程的功能模块及系统结构总体设计。

【关键词】 理论力学网络课程设计

【文献编码】 doi:10.3969/j.issn.0450-9889（C）.2010.12.057

当前，随着网络技术的不断提高和网络使用的不断普及，通过网络资源库建设对校内教育及远程教育提供支持的现代化教育技术已被越来越多的高校采用，其中网络课程建设是教育资源库建设中的一项重要内容。将理论力学课程制作成网络课程，可以在互联网上为校内外学生提供一个具有查询本课程相关资料、与授课教师进行在线交流、提交网上课后作业及在网络虚拟实验室中进行实验操作等功能的服务平台。

一、 网络课程设计的原则

网络课程是通过网络呈现出的各门课程的教学内容及实施的教学活动的总和，是一种网络学习的电子教材和重要数字化学习资源。在网络课程开发实践中应遵循以下原则进行网络课程的设计与开发。

第一，学生自主学习的设计原则。网络教育中学生是学习的认知主体，学习过程是学生通过主动探索、发现问题、意义建构的过程。因此，网络课程设计要以学生自主学习为中心提供丰富的学习资源和灵活多样的检索方式，培养学生的探索式学习和首创精神。

第二，协作学习的设计原则。协作学习强调在学习过程中通过网络和计算机来支持学生之间的交互活动，以小组形式，在师生之间、学生和学生之间进行讨论、交流、协作，学生通过合作过程共同完成学习。协作学习有助于培养学生的合作精神和协同解决问题的能力。

第三，基于资源学习的设计原则。网络教育具有利用学习资源的有利条件，网络课程应该是一个以学习资源利用为特点的开放系统，课程资源库的建设可以采用引进、合作开发与自建的办法。

第四，开放性设计原则。在网络课程中，要提供与课题学习相关的参考资料和相关的网址，对相同知识从不同侧面多角度描述，促进学生对同一知识的综合掌握。

第五，交互性设计原则。网络课程可以根据教师和学生的要求按顺序，以超文本的方式呈现教学内容。教师和学生通过对教学材料的选择，以最佳的学习顺序根据导航系统进行学习，提高学习效率。另外，教师和学生要通过多种通信手段进行灵活多样的信息交流。在师生都在线的情况下，网络课程应能做到实时交互。教学媒体要能对学生提供的信息立即反应，不拖延地向学生送出反馈信息。网络课程应该在学生学习的同时对学习者的学习情况进行记录，并根据相应的评价规则分析记录，给出结果以供学生和教师参考。

除以上原则外，在网络课程的设计中还要体现现代教育思想与理论，如建构教学系统设计理论等。

二、 网络课程的教学设计

（一） 教学分析

教学分析是设计者站在教师和教育管理者的角度，对网络课程设计的任务与内容的前端分析。网络课程的教学分析由六部分组成。根据教学目标与学习任务分析，确定学习的目标与任务；通过学习者的特征与学习环境分析，选择既适合学习者原有认知结构又能完成学习任务的教学内容，作为进行网络课程设计的基本内容，结合网络教学的特点，设计学习内容，并编写测验项目。

（二） 教学策略设计

教学策略设计的宗旨是设计一种在任何时候都能为学习者提供有效的并产生可靠结果的教学环境，使设计为不同的学习任务提供最优方法的处方成为教学上的要求，这些处方是建立在研究基础上的，并依据实践经验作出适当调整。教学策略设计应包含三类教学策略：第一类是教学组织策略，指网络教学的有关内容的组织形式、排列次序以及安排各种具体教学活动的策略。第二类是教学内容传递策略。传递策略就是有关教学媒体的选择、使用以及学生分组的策略。教学内容传递策略主要是指仔细考虑教学媒体的选择和教学的交互方式，以实现教学内容的有效传递。第三类是在前两类策略基本确定的前提下，如何对教学资源进行计划与分配的策略，即教学资源管理策略。

（三） 学习策略设计

学习策略设计应是网络课程教学设计的重点。网络课程设计中应设计多种学习策略，以便学习者的学习能在以学员为主体中顺利开展。学生的学习是在大量信息的基础之上完成的，因此必须提供与学习任务有关的各种信息资源，提供互联网上的各种学习资源以及如何搜索利用这些资源的方法，这些都要通过学习资源的设计来完成。学习情景设计是指为学习者提供一个完整而又真实的问题背景，以此为支撑物启动网络教学，促使学生产生学习的需要；同时支撑物的表征、视觉本质又促进了网络学习共同体中成员间的互动、交流，即协作学习，驱动学习者进行自主学习。在网络课程设计中要提供必要的认知工具，常用的认知工具有六类：问题／任务表征工具、静态／动态知识建模工具、绩效支持工具、信息搜索工具、协同工作工具、管理与评价工具。学习者可以利用这些认知工具搜集并处理解决问题所需信息，表征自己的思想，表述知识和学习对象，通过某些认知工具自动完成或代替做一些任务以减轻认知活动。在进行学习策略设计时要根据网络学习的特点提供形式各异的学习策略，如自主学习策略、协作学习策略、基于资源学习的策略和案例学习策略等，充分体现网络学习的优势，以使学生有效地完成学习任务。

（四） 学习评价

网络教学过程中的评价主要是形成性评价，对于提高网络教学质量来说，形成性评价比总结性评价更重要。形成性评价是指在某项教学活动过程中，为使教学活动开展得更好而不断进行的评价，它能及时了解阶段教学的效果和学生学习的进展情况、存在的问题等，以便及时反馈、调整和修改教学。这种评价要根据对不同学生学习过程的考察来实现，不能通过统一的简单测验作出评定。因此应及时对网络学习过程中存在的问题进行分析，并参考教学任务与学习资源标准进行定量的测量与修改。

（五） 教学内容呈现方式

根据心理学研究，多重感官同时感知的学习效果要优于单一感官感知的学习效果。网络课程对教学内容的呈现不应拘泥于静态的文本、图像和讲稿，而应趋于多媒体化的综合运用。如各种文本、视频流媒体素材的灵活应用，以及在动力学、静力学、机械制图、物体微观的分子结构和运动以及物理学中的“场论”和各类“虚拟实验”方面极具表现力的动画的应用。建立方便灵活的导航系统为帮助学生自主地学好网络课程，应给学生提供一个有效的学习方式、学习方向和学习步骤的导航系统。导航系统建立时，要注意其对课程全部内容和知识点的概括和合理的安排，使学习者能通过导航系统，很快地、很全面地掌握所学课程的整体结构，从更开阔的角度了解所学内容，了解知识点之间的关系，为后面各个知识点的具体学习打好基础。由于导航系统的主要任务是为学习者准确地确定当前的位置，同时能快速、方便地进入下一个学习内容而不会迷航。为此，设计者要下很大的工夫，既要使课程具备传统的课程章节的主目录的线性导航系统，还要在课程中更多地加入非线性的结构。如以知识点为中心的非线性、发散性的导航，等等。课程的设计应更具有人性化。导航系统还可增加“书签"功能，用来帮助学习者记录其学习的路径，以便更容易进入下一次的学习。在这些细节上，设计者要体现为学习者学习服务的设计理念。

（六） 学习者情况分析

学习本课程的学生，既包括通过Internet来学习的异地学生，也可包括通过校园局域网来学习的本地在校生。他们都应该以理论力学为主修课程或对理论力学感兴趣的学生。本地在校生在经过专业教师的面授之后，可根据自身情况将本网络课程的学习作为辅助和参考内容，以取得更好的学习效果。

（七） 学习模式设计

自主学习基于网络的自主学习是指根据学生的不同特点因材施教。学生可以通过网络选择不同学习环境、学习方式、学习内容、学习计划，可以自由安排学习时间、地点。理论力学网络课程为适应这种学习方式，采用模块化的组织方法。各模块具有相对的独立性，基本以章节为依据，有良好的导航结构，检索方便，以利于学生自主学习，从而在一定程度上可以使学生通过自己思考、探索来独立完成学习。基于网络的协作式学习是指利用计算机网络建立学习环境，通过小组或团队的形式组织学生进行学习，是教师与学生、学生与学生在讨论、协作与交流的基础上进行学习的学习方式。为支持协同学习理论力学网络课程通过留言答疑和在线答疑等方式让学生教师突破时空上的限制，进行同伴互教、问题探究、专题讨论提供了良好的环境。

三、 开发技术与工具

网络课程的开发技术主要包括前台开发技术和后台开发技术两部分。前台开发技术是指网络的呈现技术。前台开发技术我们应用网页设计工具Dream-weaver-MX（如图1所示），功能更强大，其独特的层的设置、行为库及时间轴等功能使网络课程的交互性大大增强。

理论力学网络课程主要采用这种工具创建网页上的框架，插入文字、图像以及对应的超链接。引入的动画有GIF各Flash动画。后台开发技术指服务器的开发技术，实现对网络课程中众多数据的管理。理论力学课程的在线答疑模块是通过ASP编程实现，数据库利用Access开发（如图2所示）,它支持动态数据类型和动态协议，能够对各种数据资源不断地更新和维护。

网络课程的页面设计是一个复杂的系统工程，在实际的设计中要全面、系统、总体地对组成页面的各个要素加以综合考虑。网络教学效果的好坏、成功与否与网络课程的设计与制作密切相关。网络课程由一页一页的网页按照一定的顺序和结构组成的。页面既是网络课程的组成部分，也是网络课程的呈现形式，所有的教学信息和资源都是通过页面呈现在学习者面前的。因此，网络课程页面设计的优劣，直接影响到网络课程的质量和效果。

（一） 网络课程页面设计的一般过程

页面设计是一个系统的有序的过程，它一般包括课程分析、创意策划、设计实施、试用测试、修改评价等阶段。其设计流程图如下：在这个过程中，课程分析为其他的各项工作提供了基础和依据，课程分析主要包括课程内容分析、学习者分析、媒体类型分析等教学设计工作，这些工作可以确保网络课程的科学性和教学性，它主要由学科专家和教师来完成。创意策划是在课程分析的基础上，对网络课程页面设计的总体把握，它包括对课程的整体风格、代表形象等的设计与策划。然后通过设计实施将创意策划的思想表达出来，具体落实在页面的每一个区域、按钮、图标等的设计中。设计的结果要经过多次的测试、试用和修改评价，逐步完善，最终完成。

（二） 页面设计的基本要求

网络课程页面设计的基本要求网络课程的页面设计不同于一般娱乐和休闲性质的网站，它有其自身的特点和要求。

1. 主次分明，重点突出在网络课程的一个页面中往往包含了很多信息，这就要求我们在页面设计过程中要分清主次，区别对待，对于重点的、主要的要强调，突出显示，对于次要的要合理安排，不要喧宾夺主。

2. 功能齐全，操作方便网络课程的主要目的是促进学生自主学习，它应该具有操作方便、功能齐全的特点。在页面的设计中也应体现这一原则。但功能齐全并不是面面俱到，应根据课程的内容需要酌情考虑。

3. 导航清楚，网络课程的信息量一般较大，学生在自学过程中往往容易“迷航”，这就要求在网络课程页面设计中的导航要清楚，使学生一看就知道自己所处的位置。此外，网络课程的页面设计还应具有可理解性，即当打开一个页面后，应该知道它包含着什么，要做什么和如何去做，等等。

4. 均衡一致，适度灵活。一个网络课程具体页面的设计应该力求结构均衡、布局合理，同时要注意保持整个网络课程风格的一致性。所谓一致性是指网络课程中各个页面的功能区（导航区、交互区、信息呈现区等）和构成要素（按钮、菜单等）在布局位置、功能作用和颜色搭配等方面应具有相对稳定的一致模式。例如，在整个网络课程中“上一页”、“下一页”、“回到主页”的按钮的位置和形式都要一致，不要在这一页中位于页面的顶部，用文字表示，下一页中又位于页面的底部，用图标表示。这样不但会增加学习者思考的时间，而且容易引起误操作，并会破坏页面的整体美感。我们要求风格一致，并不代表不能改变，恰恰相反，在页面设计过程中，应提倡在一致性的基础上适度变化，以增加网络课程的生动性和趣味性。

5. 简洁明快，构图精巧在保证网络课程内容的基础上，网络课程的页面设计要力求简洁、生动，层次清楚，构图要平衡、美观、精巧，颜色搭配要和谐、自然，要使人看后能产生舒服、愉悦、美好的感觉。

（三） 网络课程页面设计的具体内容

网络课程页面设计的具体内容包括页面结构和布局、页面颜色以及组成页面的各信息要素等的设计。

1. 页面结构和布局设计。按照网络课程的结构，网络课程中的页面大致可分为主页、导航（章节）页面和课程（内容）页面三类，它们之间彼此联系、相辅相成，共同构成了网络课程。下面分别对它们各自的具体设计方法进行介绍。

其一，主页的设计。主页是网络课程的第一页，学习者对网络课程的第一印象就来自主页。根据心理学中“首因效应”的理论，第一印象对人的认知具有强烈的影响，这种印象直接影响人们对此事物其他特性的认识和评价。因此，对网络课程主页的印象会直接影响到对网络课程的学习。除此之外，主页也有培养学生学习兴趣、激发学习动机的作用。一个好的主页设计，应使学生一看就对这门课程产生兴趣，就想进入到下一页中去一探究竟。主页的设计一般应结合课程的特点，把教学的核心内容以形象、简洁、生动、美观的形式呈现出来，颜色搭配要和谐、自然，画面构图要均衡、适当，课程题目要清晰、醒目。如我们对理论力学网络课程的主页进行设计时，采用了一种淡淡的蓝色为背景，为了使画面不单调，我们插入了学校主教学楼和图书馆的图片。主页上放置课程首页、在线课堂、课后作业、辅导复习、模拟自测、留言答疑、在线答疑、实验天地等功能区，这样做的目的是使学习者可以对网络课程的内容及功能有一个初步的了解，并可以马上进入想学习的模块中去。在网络课程的主页设计中可以充分发挥课程编制人员的想象力和艺术创造力，但考虑到网络的带宽限制，一般主页上的图片、动画以及声音等的容量不宜太大，以免主页运行速度太慢，影响学习者的学习情绪。

其二，章节页面的设计。章节页面也可以称为总导航页面，它是呈现整个课程结构的页面。此部分可以根据课程内容和表现形式的需要进行具体设计。它可以按照课程章节来进行设计，也可以按照知识点来进行设计等，具体的表现形式可以是文字、按钮、象征图形图片以及动画等；该页面的总体风格与形式应和课程的其他组成页面（主页等）保持一致。需要指出的是，章节页面并不是每一个网络课程中都必需的，若主页中已包含了课程的各个章节及功能区，就没有必要再设计章节页面了，可以根据实际情况来决定是否需要这一部分。

其三，课程页面的设计。课程页面是显现课程内容、交互控制的页面，它是网络课程重要的组成部分。对于它的设计主要是指页面框架的设计。页面框架的设计是指具体的课程页面的结构布局（页面共分成几大部分）和各部分表现形式的设计。一般说来，一个页面中的框架不宜过多，2～4个为好，通常页面左边为课程的检索导航区，上部视网络课程内容与结构不同而定，理论力学网络课程这里是导航区、控制区，有时也可以根据情况不要这部分，对于各个框架的表现形式，也要根据课程的内容来定。一般地说，教学信息呈现区主要用来放置文字、图表、视频、动画等具体教学内容，它通常要占据页面中大部分面积，对于内容较多的部分可以采用滚动条拖拉的方式。但滚动范围不应超过3屏，对于教学内容中的一些概念、名词和扩展内容等可以通过热字，重新开设一个新窗口来表示。检索导航区通常位于屏幕左边，宽度不应超过屏幕的1／4,如果内容太宽，可以设置滚动条。检索导航区的表现形式也是多种多样的，要视课程内容的层次结构而定，它可以是类似Windows资源管理器的树形结构，也可以是下拉菜单或按钮、热字等，长度以不超过同屏中的教学信息呈现区为宜。在一些网络课程中还包括交互区BBS、Netmeting、E-Mail等）和控制区（上下翻页、帮助等），它们一般放置在屏幕的顶部或底部，一般使用具有象征性较强的图形或按钮（必要时可加配文字）作为表现形式。

2. 页面颜色设计。页面的颜色设计也是页面设计中的一项重要内容，它贯穿于整个页面设计的过程中。恰当使用颜色不仅可以增加网络课程的艺术欣赏性，而且可以吸引学习者注意力，促进对屏幕上各部分的识别、突出差异，加深印象。但如果颜色使用不当，则会分散人的注意力，使人的视觉更容易疲劳。在设计颜色时应考虑课程内容表现的需要、课程的总体风格、教学对象的色彩心理特点以及色彩本身所表达的含义等因素。总的来说，网络课程的页面颜色搭配要和谐、自然、舒服，给人以美感，注意颜色数量的多少，避免色彩过多过杂，尽量做到风格统一。一般应根据不同的区域的作用来选用和设计颜色。例如，对于教学信息呈现区的背景颜色多选用淡雅、柔和的颜色，字体颜色应选用和背景对比比较大的颜色，使得信息可以醒目地呈现在学习者面前。笔者认为以接近于白色的文字为好，配以颜色浅的背景，这样的搭配既清晰又可以使学习者的眼睛不易疲劳。对于导航区的颜色一般应与教一学信息呈现区有所区别，这样便于学生区分。这里要注意的是如果导航区面积较大，那么所选择的颜色往往就成为页面中的基本色，会影响整个网络课程的风格。

五、 理论力学网络课程的功能模块及系统结构设计

理论力学网络课程由课程首页、在线课堂、课后作业、辅导复习、模拟测试、在线答疑、留言答疑、实验天地等模块组成。系统设计是网络课程设计的重要工作，要求既能满足使用者的要求，界面友好，操作方便，又有利于体现教学内容的层次体系，并有利于实现个性化学习，有利于培养学生的创新思维。在系统科学和建构主义学习理论的指导下，根据理论力学课程的培养目标和教学内容，我们设计了本网络课程的总体结构（如图3所示）。以下对各功能模块作简单介绍。

第一，首页。这是整个网络课程总的导航页面，其中有八大功能的入口连接。由教学大纲、教学文件、师资队伍、教学软件、网络课程、教学改革等模块组成（如图4所示）。教学大纲是关于本课程的大纲介绍，其中包括章节的学习的分配问题；师资队伍介绍了南京农业大学该课程的师资情况；网络课程是在线学习的课堂，是整个网站的重点，它分为课程首页、在线课堂、课后作业、辅导复习、模拟自测、留言答疑、在线答疑、实验天地等功能块；教学软件是指可下载的CAI教学软件。

第二，在线课堂。在线课堂的教案主要由Dreamweaver设计生成，教案基本内容以章、节目录编组，介绍课程的基本概念和主要的知识点、基本原理，体现本课并配以适当的例题解说，帮助理解消化。该模块体现自主学习和协同学习的现代化教育思想，通过链接方式介绍各章节内容、教学信息。

第三，课后作业。该功能模功通过“在线课堂”模块链接，配有课后作业和习题解答，方便学生自主学习思考。

第四，辅导复习。该功能模块对每一章作了一个总结，概括了本章的知识要点、重点以及疑难点，帮助学生理清课程思路，有利于复习提高。

第五，模拟自测。为学生提供一个进行学习效果测试的平台，同时通过测试结果的实时反馈，协助学生对所学知识的自我检查，提高协助学习的效果。试题配有答案，学生可发根据情况自我考评。该功能模块含两个子功能模块：分章测试和综合测试。分章测试以每一章的内容模拟一套试题，学生可以学完每一章后自我考核一下；综合测试是针对理论力学所有的内容出题，学生可以在学完这门课后进行自我综合测试。

第六，留言答疑。本功能块主要是方便学生在网上向教师请教问题，该功能模块包括两个子功能块：留言板和电子邮件。学生可以以电子邮件的方式给教师留言，并可得到教师的答复。留言板主要是学生之间的交流平台，学生可以发帖浏览，跟帖。

第七，在线答疑。该功能为学生提供在线学习，互相帮助、共享资源，交流心得体会的服务，使得老师与学生突破空间的限制，真正地互动起来。通过答疑学生可以弄清课堂上没有弄清的问题，教师也可以通过答疑了解学生对课程的掌握和适应情况，并利用这些信息修正课堂教学。它克服了传统教育的答疑受时间、地点限制的弊病，为学生随时随地学习创造了有利条件。它是一个在线聊天室，在线学生之间也可以共同讨论问题，实现学习的互动。

第八，实验天地。实验是本课程不可缺少的重要组成部分，通过文字、图片、动画等手段将实验内容和练习思考等环节生动展现，可为学生在实验中亲自动手提供初步的认识。

至于网络课程的使用，本文限于篇幅，不作进一步介绍。

【参考文献】

［1］陈次白. 网页设计与制作［M］.南京：东南大学出版社，2002

［2］徐宁. 网络编程入门与实践［M］.北京：清华大学出版社，2007

［3］王琪. 网络课程设计之点滴思考［J］.中国远程教育，2002（5）

［4］谭业武，张首翔. 网络课程的教学设计［J］.滨州师专学报， 2001（4）

【基金项目】 南京农业大学精品课程建设项目（051010）

（责编黎原）