VLEs數字農業技術基礎教學分析

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21世紀農業是信息農業的時代,農業作為國民經濟賴以存在和發展的基礎,將隨同國民經濟各部門、各行業一起,朝著信息化方向蓬勃發展。高等農業院校是培養農村經濟建設人才的搖籃,在非計算機專業計算機應用基礎教學中開展《數字農業技術基礎》課程,根據農業院校的特點和學生所在專業的不同需求制定合理的教育教學方法是形勢所趨。

基于2010年吉林省高等教育研究重點課題《數字農業技術基礎教學平臺建設與應用研究》,依據建構主義學習理論,課題組架構計算機網絡與課堂教學有機結合的混合型學習環境,形成基于vles的《數字農業技術基礎》課程,為學生構建合理的知識體系、有效發展認知能力提出了新的探索。

1數字農業技術簡介

1.1數字農業技術概念

數字農業是指將遙感、地理信息系統、全球定位系統、計算機技術、通訊和網絡技術、自動化技術等高新技術與地理學、農學、生態學、植物生理學、土壤學等基礎學科有機地結合起來,實現在農業生產過程中對農作物、土壤從宏觀到微觀的實時監測,以實現對農作物生長、發育狀況、病蟲害、水肥狀況以及相應的環境進行定期信息獲取,生成動態空間信息系統,對農業生產中的現象、過程進行模擬,達到合理利用農業資源、降低生產成本、改善生態環境、提高農作物產品和質量的目的[1]。近年來,國內外在數字農業技術的研究、應用領域進行了諸多研究和探索,進步和成果十分顯著,數字農業技術已經成為促進農業經濟發展強有力的武器。

1.2具有數字農業技術基礎人才的培養要求

在農業高等院校中培養具有數字農業技術基礎的人才,應該在掌握數學、物理、計算機科學等方面的基本理論和基本知識的前提下,從理論和實踐上掌握數字農業的原理、組成和方法,建立關于數字農業系統框架,了解信息技術在農業領域的應用現狀,掌握信息技術與專業結合的基本方法。通過該課程的學習,培養學生將信息技術應用于生產實踐的能力。這對推進數字農業進程具有十分積極的作用,為我國農村經濟的更快發展提供新的契機。農業數字技術課程涵蓋農業專家系統、地理信息系統(GIS)、全球定位系統(GPS)、遙感(RS)為支撐的農業信息工程的基本理論和基本技能,內容龐大繁雜,同時對不同專業的學生要求掌握的內容和難度具有較大的差異,課程的復雜性使它更需要一條有效的途徑提升學習質量、促進師生關系、加強教學效果。身處互聯網時代,它完全可以創造跨越時空開展學習活動的技術支持情境,使學習不受時間、地域限制,具有教育資源充分共享的優勢,課堂在這樣的技術支持下被賦予了更廣闊的內涵。

1.3建構主義

技術支持情境的構建目標的業務領域是知識學習,因此系統設計必須符合先進的學習理論,體現合理的認知規律,適應自主的學習需求。學習理論至今經歷了行為主義學習、認知主義學習、建構主義學習理論的發展歷程。其中,建構主義學習理論是在認知主義基礎之上逐漸發展起來的,對推動教學系統設計起到了推波助瀾的作用。建構主義思想強調學生在知識掌握中的主體地位,他們具有積極的自我控制、目標導向和反思型特點,通過學習情境中的發現過程和精細加工過程,自己建構知識,建構主義指導的學習方式的環境包括以下四大要素[2]。

1.3.1情境。學習環境中的情境必須有利于學習者對所學內容的意義建構。在教學設計過程中,創建有利于達成意義構建的情境至關重要,是創建教學環境的基礎。

1.3.2協作。在學習過程中應當貫穿始終。通過教師與學生之間的協作、學生與學生之間的協作,可以有效地分析收集教學資料、能夠及時對提出的理論進行驗證,對學習評價和意義構建都很有作用。

1.3.3交流。學習過程必然需要交流。形成良好的交流氛圍、交流方式是達成最終學習目標的基礎環節。

1.3.4意義建構。意義建構是教學過程的最終目標。其建構的意義是指事物的性質、規律以及事物之間的內在聯系。在學習過程中幫助學生建構意義就是要幫助學生對當前學習的內容所反映事物的性質、規律以及該事物與其他事物之間的內在聯系達到較深刻的理解。

2虛擬學習環境(VLEs)

虛擬學習環境(VirtualLearningEnvironments,VLEs)是近年來得到廣泛關注的一個領域,是指基于計算機技術的標準化學習與學習管理的系統,主要用于支持絡學習過程中內容傳遞、促進在線師生間的交互。它的概念目前并不統一,還有諸如“整合化學習系統”(IntegratedLearningSystems,ILS)、“內容管理學習系統”(ContentManagementLearningstems,CMLS)等解釋。VLEs目的是通過技術提供各種促進學習的有效工具,滿足各類學習者的學習需求,為有效進行協作學習、基于資源的學習以及廣泛的資源共享提供有力的教學和技術環境支持。目前的VLEs在技術特性上不同,但設計思路都類似,主要是通過計算機技術實現對傳統教學的時空拓展和資源共享。不難看出,主導思想都是課堂再現與傳遞,本質在于解決教學資源短缺。這種教學模式僅僅是傳統教學模式的網絡延伸,思考模式基于同一個“尺度”,適用于每一個人,而有效的虛擬學習環境的構建應該是體現學生的認知規律,體現適應個性化的學習。因此,拓展網絡教學的內涵以提高教學效果和實施質量,對網絡教學發展提出了更深層次的要求,《數字農業技術基礎》VLEs構架見圖1。

2.1知識學習

知識學習在VLEs中通常采用網頁文本、多媒體課件、教學錄像3種形式,組織方式往往是按照章節以樹形目錄的方式呈現。然而《數字農業技術基礎》課程對不同專業的學生構建不同的知識框架體系,這些框架體系構成了多個子課程。雖然子課程之間知識點側重不同,但是彼此之間的關系千絲萬縷,因此構建時應該遵循課程必須具有一定彈性的原則。把《數字農業技術基礎》課程知識分解成最小的知識單位即知識點,把每個子課程的學習目標分解成知識目標;然后,將知識點根據知識目標組合成知識單元[3],確保每個知識單元都有自身的學習目標和應用目標;教師根據各個專業的不同、學習者特征的差別靈活設置不同的知識單元,將其組成基本知識框架即子課程。由于《數字農業技術基礎》課程的復雜性,交叉性以及不同專業學生學習目標的差異,每一個知識單元可能被不同方向的子課程應用,因此將知識單元構建成可重用知識單元,以便不同專業方向的教師和學生根據不同的學習目標選擇知識單元(圖2)。

2.2學習路徑選擇

VLEs中的學習路徑是指在網絡的環境下,學習者在一定的策略指導下、為實現學習目標的學習活動的順序[4]。面對VLEs中的各種學習信息,學生常常感到無所適從,無法判斷從何處開始學習活動。因此在VLEs中為學生提供過程的參考路徑顯得尤為重要,可以說學習路徑的選擇是VLEs的生命線,直接關系到學習效率與學習效果。教師根據課程中各個子課程的特點結合自身的經驗提供多組學習路徑方案,學生自由選擇相應的學習路徑方案。在遵循學習路徑的學習過程中,也可以根據自身的情況調整學習路徑的節點方向,使學習過程符合認知規律,便于知識獲得、維持、遷移和應用。

2.3角色定位

在VLEs中的角色根據不同的職能被定義具有不同的權限。該系統的角色有管理員、教師、學生3種,主要職責如圖3所示。管理員、學生、教師在虛擬環境中各司其職,并且都能夠圍繞課程的開發與維護提出自己的設想和觀點。注冊模塊的注冊采取與校園網一卡通對接,通過校園卡的卡號和密碼可以直接確認身份,確保實名登錄。

2.4參與機制

學生的學習熱情直接關系學習的效果,在VLEs中設置問卷調查、互動評價、投票表決等環節,使學生和教師融入VLEs之中,達成認知與情感的統一,并依據師生參與的情感度和參與效果,分析教學所處真實狀態,形成師生教學狀態、學習狀態診斷,為學習質量評估提供基礎數據。

2.5教學評價

采用開放的、多維度的方式評價學生的學習效果。全面地記錄學生日志并進行跟蹤監控,跟蹤記錄學生在學習過程中的所有過程,包括學習時間、閱讀次數、學習路徑的選擇、參與互動的次數、實驗操作評測、作業成績、單元測評等。根據以上資料,形成合理的評價機制,對學生的學習結果進行公平客觀的評價。

2.6教學反思

通過學生學習過程中監控到的大量學習過程的數據參數進行挖掘,在學習路徑、知識單元測試,學習成績和學習績效之間建立聯系,從而實現學習行為的分析,建立學習特征模型[5],為學生提供更加合理的學習方案,以此為依據調整學習路徑。

3結語

基于VLEs的《數字農業技術基礎》課程使學生在網絡環境下學習、互動、考核,為學習質量評估提供基礎數據,對學習效果進行更公平、客觀的評價。VLEs作為一種計算機技術的應用越來越受到關注,它為學習者提供了以學習者為中心的交互式個性化的學習場景,可以使不同的學習者隨時隨地開展學習活動。隨著計算機技術、網絡通信技術和認知科學的發展,該領域的研究必將有更廣闊的空間。