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基于Moodle的大学生科技竞赛训练平台的设计与实践——大学生数学建模竞赛培训平台为例*

时间:2016-11-28来源: 作者: 点击: 32次


王晓慧1张涛2廖宝超1,3  

  1.烟台南山学院 工学院计算机系,山东烟台265713

2.烟台南山学院  教务处考试研究中心,山东烟台265713

3.中国海洋大学 水产学院资源评估实验室,山东青岛266003

摘要Moodle教学平台是高校课程信息化的重要进程而学生竞赛是高校课程教学效果的一种重要检验手段本文基于Moodle教学模型的竞赛培训平台建设与应用的信息化课程研究,结合实例(即全国大学生数学建模竞赛的培训平台),是本领域研究目前涉及较少的方向之一基于Moodle的竞赛教学平台建设及创新是信息化课程建设急需开发和推广的应用经验和方向。

关键词Moodle教学模式;竞赛培训平台;大学生科技竞赛;设计与实践

中图分类号G40-057            【文献标识码】A

引言

培养人才、服务教学、促进学习是MOODLE平台的主题和目标,而它的建设与改革是我们的研究方向。增加大学生利用Moodle学习平台的兴趣,提高学生的竞赛水平和学习效率,为青年学生提供一个学习、竞赛和展现信息化学习方式的舞台。Moodle平台大学生与数学建模培训课程是结合MOODLE平台研究的实践与创新应用。数字时代的来临,为知识与文化的传播开创了前所未有的历史阶段[1,2],也为高等学校的教育教学改革与发展创造了区别于传统教育的全新环境。如何利用数字化教与学的环境优势,利用丰富的媒体资源,方便的交互功能,为教师与学生提供课程管理、学习管理、教学管理的信息化便捷服务,成为各个高校的重要研究课题[3,4]。中国大学生数学建模竞赛(CUMCM)是中国数学会自1992年开始举办,目前全国高校规模最大的基础性学科竞赛,也是世界上规模最大的数学建模竞赛。来自全国33个省//自治区(包括香港和澳门特区)及新加坡、印度和马来西亚的1326所院校、23339个队(其中本科组19892队、专科组3447队)、70000多名大学生报名参加本项竞赛,参赛对象为大学本科二年级及二年级以上的在校大学生[5,6,7]

全国高校都非常重视Moodle平台建设,也都极其重视全国高校规模最大的基础性学科竞赛(中国大学生数学建模竞赛[CUMCM])。本文的研究目标就是把这两个重要项目进行巧妙的糅合,利用Moodle平台建设促进学科竞赛的开展,同时利用竞赛提高Moodle平台的使用率和使用范围。MOODLE平台建设的研究有很多,例如庞维国在《自主学习:学与教的原理和策略》中引导我们积极使用自主学习的教学方式和平台[8]。张建华在《LAMP从入门到精通》[9]、乌美娜在《教学设计》等文中倡导自主学习方式[10]。于文秀在数字化教学资源的意义与挑战[1,10]、肖澎在“Moodle在大学课堂中的辅助教学功能探究[11]、柳兵在基于Moodle教学平台的网络教学模式学习效果研究[12]等都是着重介绍了平台的建设和开发,中华人民共和国国务院在政府工作报告(2015)中提出政府将制定互联网+”行动,这意味着互联网+”成为国家经济社会发展的重要战略[13,14]。而互联网与教育行业的结合与提升也成为业界人士认为的互联网+”时代到来的重要应用,是实现终身教育、全民学习等目标的最有效手段[15,16,17]。而微课程被认为可以解决网络学习时代的许多难题[7,8,14]。在“MOOC(慕课)”影响下,我国教育信息化的进程加快,在线教育成为人们获取知识、进行学习的新方式[16,17,18]。但是目前较少相关的研究着重结合学生竞赛方面进行Moodle平台的开发和推介,这方面的研究是建设教学平台的特色教学模式,是一个创新的研究点。

一、Moodle平台的主要功效

平台能充分利用数字化教与学的环境优势,通过利用丰富的媒体资源、方便的人际交互功能,不仅能为学习者自主学习、协作学习、探究学习提供充足的学习材料,为教师与学生、学生与学生之间提供优良的交互环境,利于学习者的个性发展和全面发展,也能提高学习者通过网络获取知识的数字化学习能力和终身学习能力[19,20,21]。它不仅能适合于学校教育,为传统的课堂教学带来革命性的变革,而且利用网络环境的远程教学功能,为离校实习的学生和在职职业教育提供便利。

1.平台搭建

通过问卷调查及资料查询研究发现,大部分目前Moodle平台的搭建是在windows操作系统下而我们数字化教学平台服务器选择搭建于Linux操作系统,采用“LAMP”模式搭建。LAMP平台是LinuxApacheMySQLPHP/Perl/Python的简称[13]。选择Linux操作系统,其优势在于:首先Linux操作系统所有的组件都是免费、开源软件,而且得到业界广泛认可;其次,从安全性考虑,Linux系统相对windows系统下的配置更加安全,不易被攻击。但是兴利总伴随除弊,利弊总是共存的Linux操作系统中的管理,所有文件一般来自Linux发行版( Distribution)Linux操作系统的管理,日常中遇到的问题远远大于其他操作系统,例如其他系统一个简单死机重启问题:Linux系统安全重启则往往复杂很多[4]。再就是Linux目前应用不普遍,服务器管理维护需要专业人员等等。但服务器安全总是首位的,因此,最终选择了Linux操作系统也是我们义无反顾的选择另外web服务器我们采用Apache,数据库服务器为MySQLPHP脚本支持程序PHP

2.软硬件选择

通过Blackboard、天空教室、Moodle等不同的网络课程教学软件优缺点对比,结合实际的操作和实施具体情况,源代码开放、功能强大、为全球广泛认可的Moodle系统是目前最优化的选择。在目前高校经费投入的实际情况来看,对开放源代码的Moodle系统是较为合理选择,下载、安装、调试、试运行、编程改造等一系列工作完成本符合一般经费的支出。为满足数字化教学平台大规模投入教学应用的需求,引进了用于支持数字化教学平台的服务器等硬件设备,我校在这方做出积极投入:购置服务器2台( web服务器DellR900和数据库服务器DellR710),存储32T。这个硬件的配置在同类高校当中,甚至很多重点高校中,都属较高投入和较高配置的。我校基于Moodle平台的全国大学生竞赛(即是数学建模大赛)培训平台建设的平台界面截图(图1

 

1我校大学生数学建模大赛培训平台界面(屏图)

二、数学建模课程的主要内容

大学生数学建模竞赛(CUMCM),数学建模(Mathematical Modeling)其实并不是新东西,可以说有了数学并需要用数学去解决实际问题,就一定要用数学的语言、方法去近似地刻画该实际问题,这种刻画的数学表述就是一个数学模型,其过程就是数学建模的过程.数字化课程平台的教学应用研究是本课题要解决的重点问题。适合高校目前对教学的需求的优质网络课程的开发建设以及大学生竞赛培训课程建设是优质网络课程研究的实践与创新应用。数字时代的来临,为知识与文化的传播开创了前所未有的历史阶段,也为高等学校的教育教学改革与发展创造了区别于传统教育的全新环境。数学模型一经提出,就要用一定的技术手段(计算、证明等)来求解并验证,其中大量的计算往往是必不可少的,高性能的计算机的出现使数学建模这一方法如虎添翼似的得到了飞速的发展,掀起一个高潮。如何利用数字化教与学的环境优势,利用丰富的媒体资源,方便的交互功能,为教师与学生提供课程管理、学习管理、教学管理的信息化便捷服务,成为各个高校的重要研究课题。国内外高校都非常重视优质网络课程建设, 利用优质网络课程建设促进学科竞赛的开展,同时利用网络课程提高实习实践效率和效果。本课题在教学模式、学习策略以及教学活动设计、组织和评价等方面进行深入的研究和探索,以求达到更新教学观念,改进教学方法,提高教学效果的目标。

数学建模(Mathematical Modeling)将各种知识综合应用于解决实际问题中,是培养和提高同学们应用所学知识分析问题、解决问题的能力的必备手段之一描述一个实际现象可以有很多种方式,比如录音,录像,比喻,传言等等为了使描述更具科学性,逻辑性,客观性和可重复性,人们采用一种普遍认为比较严格的语言来描述各种现象,这种语言就是数学使用数学语言描述的事物就称为数学模型有时候我们需要做一些实验但这些实验往往用抽象出来了的数学模型作为实际物体的代替而进行相应的实验实验本身也是实际操作的一种理论替代在实际过程中用那一种方法建模主要是根据我们对研究对象的了解程度和建模目的来决定

数学建模(Mathematical Modeling)是运用数学的语言和方法,通过抽象、简化建立能近似刻画并"解决"实际问题的一种强有力的数学手段,是一种数学的思考方法.大学生数学建模竞赛美国赛(MCMICM)(简称美赛),是一项国际级的竞赛项目,为现今各类数学建模竞赛之鼻祖。数学建模(Mathematical Modeling)就是用数学语言描述实际现象的过程.描述内容不但包括外在形态,内在机制的描述,也包括预测,试验和解释实际现象等内容.数学模型一般是实际事物的一种数学简化.它常常是以某种意义上接近实际事物的抽象形式存在的,但它和真实的事物有着本质的区别.大学生数学模型竞赛可以从以下几个方面提高学生的学习和生活能力:1.数学建模提高了大学生对数学的兴趣.2.数学建模提高了大学生的独立思考的能力.3.数学建模锻炼了大学生团队合作的能力.4.数学建模使高校学生对论文的格式有了一个了解.5.数学建模丰富了大学生的业余生活.7.数学建模对计算机的知识也有了一定的加深.

三、基于MOODLE平台竞赛教学平台的建设和实践

数字化课程平台的教学应用研究是本课题要解决的重点问题。针对我校的实际,数字化课程的教学有两种教学形态、三种教学环境、多种教学模式。适合高校目前对教学的需求的优质网络课程的开发建设以及大学生竞赛培训课程建设是优质网络课程研究的实践与创新应用。数字化课程教学三种教学环境:一是基于多媒体教室的教学环境;二是以网络机房为教学场所的教学环境;三是依托校园网,利用教学平台进行知识呈现,实施教学过程的教学环境。两种教学形态:常态教学和非常态教学。多种教学模式:辅助课堂教学、引领式远程教学、基于案例教学、任务驱动式教学、讨论式教学等。常态教学有课堂面授环节,非常态教学,一种情况是指他独立于公共选修之外,旨在利用优秀数字视频资源(专家讲座、专题电视节目等)扩展学生知识面,活跃科技、文化氛围;二种情况是学生外出顶岗师生分离的远程教学,依靠网络及平台实施所有教学活动。大学生数学建模竞赛美国赛(MCMICM)(简称美赛),MCMICM  Mathematical Contest in Modeling  Interdisciplinary Contest in Modeling 的缩写,即数学建模竞赛交叉学科建模竞赛MCM 始于 1985 年,ICM 始于 2000 年,由 COMAPthe Consortium for Mathematics and Its Application,美国数学及其应用联合会)主办,得到了 SIAMNSAINFORMS 等多个组织的赞助。中国大学生数学建模竞赛(CUMCM)(通称全国大学生数学建模竞赛,简称全赛),是全国高校规模最大的课外科技活动之一。CUMCMChina Undergraduate Mathematical Contest in Modeling的缩写。1992年由中国工业与应用数学学会(CSIAM)组织第一次竞赛。1994年起由教育部高等教育司和 CSIAM共同举办。数学建模大赛流程理念图如下图(图2)。

 

 

2中国大学生数学建模竞赛(CUMCM)和大学生数学建模竞赛美国赛(MCMICM简称美赛)竞赛流程理念图

1竞赛平台应用效果及调查分析

基于课程平台在多媒体教室及网络机房教学环境下的常态教学,融合了传统网络学习和传统课堂学习各自的优缺点、使之优势互补,既发挥了课堂学习中教师的主导作用,又能体现学生的主体作用。中国大学生数学建模竞赛(CUMCM)(通称全国大学生数学建模竞赛,简称全赛),历来以三人(本科生)为一组,在三天时间内,就指定的问题完成从建立模型、求解、验证到论文撰写的全部工作。全赛着重强调研究问题、解决方案的原创性、团队合作、交流以及结果的合理性,竞赛每年都吸引大量著名高校参赛。基于课程平台的教学凭借网络丰富的教学资源和协作学习的有力支持,充分满足了学生个性化自主学习的需要,发挥了学生的主体作用,克服了传统课堂教学的资源、形式、内容单一等诸多弊端;课堂教学作为传统教学的主要阵地则体现了教师的主导作用,促进了系统科学知识的传授和教学目标的完成,对学生整体学习起到了实时引导、启发、监控作用,弥补了在线学习的不足;课程平台尤其改善了高校师生关系比较松散,学生除了上课时间,其他时候都很少与老师沟通交流的状况,故而更有利于学生取得良好的学习效果[9,10]。多媒体环境下的非常态教学丰富学生的业余文化生活的同时,提高了学生的科学文化素养,促进了学生的全面发展。基于MOODLE课程平台网络环境下的教学方式则很好的解决了与课程学习时空冲突的矛盾,教师引领的在线自主学习模式,在培训课程的创新应用取得明显效果。特举平台的教学应用和效果的学习情况调查(烟台南山学院为例)例如表1所示。

1平台的教学应用和效果的学习情况调查(烟台南山学院为例)

 

学习方式

学生人数

学习兴趣平均满意度(%

学习的平均时效(h/天)

平均竞赛效果(成绩)

授课学习

100

81%

6

75

网络平台学习(Moodle

100

92%

4

81

数值差异

-

-11%

2

-6

 

全国大学生数学建模比赛作为国内最高级别的课外科技赛事,如果参赛得奖,对于本科生保送研究生或者谋求工作都有着极大的帮助。事实证明,参加过数学建模的学生出国率相对没有参加的理工、经济类的学生要高出一截,数学建模比赛得奖作为我们大学生涯荣誉的一项硬件,会给我们今后的学习工作带来诸多的好处和益处。从上的数据也可以直观看出,学生竞赛培训基于MOODLE平台的培训相对于授课教学,体现了时效短但效率反而相对较高,学生学习兴趣也反而更高。对这个结果进行可信度分析,对两组数据进行统计分析与评价。

关于竞赛平台应用效果及调查分析的评估信度分析,我们运用软件对两种学习方式数据进行分析。评价这两种学习方式(授课和网络平台学习方式)的差异性。利用统计分析方法,选定三个评价指标,建立分析评价体系:学习兴趣、学习时效、学习成绩等。并通过我校参加数学建模大赛师生的调查问卷统计,通过问卷调查得到数据,统计分析,得学生对两种学习方式评价的调查结果显示和对两组数据的方差拟合函数进行比较。

基于MOODLE 平台培训的大学生竞赛培训,时效短但效率反而相对较高,学生的学习兴趣也更高。输出的图形和数据的分析体现学生竞赛本身的目的就是:培养大学生创新能力和学习的兴趣,关于竞赛平台应用效果及调查分析的评估信度分析,学生竞赛培训基于MOODLE平台的培训相对于授课教学,体现了时效短但效率反而相对较高,学生学习兴趣也反而更高。每年的全国大学生电子设计竞赛全国数学建模竞赛是两个重要的赛事,赛事培训工作一般在暑期,竞赛着重强调研究问题、解决方案的原创性、团队合作、交流以及结果的合理性,竞赛每年都吸引大量著名高校参赛。参赛师生冒着酷暑来到培训、集训、竞赛,Moodle平台的结合应用给师生很多便利,高效完成课程训练和训练作业,增加了师生日常交流互动,充分了解竞赛和做好竞赛准备,甚至可以达到了解学生的暑期学习、生活、工作等情况,一举而多得!Moodle平台的创新及竞赛培训活动给予了竞赛大力的支持和帮助,为各种学习和校园活动打好基础,作好铺垫。

 

五、总结

Moodle教学平台是高校课程信息化的一类重要进程,而学生竞赛是高校课程教学效果的一种重要检验手段。本文基于Moodle教学模型的竞赛培训平台建设与应用的信息化课程研究,结合实例(即全国大学生数学建模竞赛的培训平台),它是本领域研究目前涉及较少的方向之一。通过实践摸索我们发现,建模竞赛使得学生能够培养创新意识和创造能力,训练快速获取信息和资料的能力,锻炼快速了解和掌握新知识的技能,培养团队合作意识和团队合作精神,增强写作技能和排版技术。竞赛平台的建设和实践证明,使得竞赛的效果和效率大大提高,不仅节省了老师的指导实践提高了培训效率,同时提高了学生的积极性,使学生在学习的过程中能够充分体现其主体地位和创新精神,进行以学为中心的学习;能为教师的网上备课和组织课堂教学提供丰富的教学资源和信息化环境,可以在扩大学生的行为空间以及多样化的学习方式等方面,为学生创建一个有利于其综合素质和个性全面发展的数字化学习环境。根据现代教育理论、学习理论、教育传播理论和实施素质教育的要求,研究并开发适合高等教育的创新型优质网络课程群开发应用。

基于Moodle的竞赛教学平台建设及创新是信息化课程建设急需开发和推广的应用经验和方向进行以学生为中心”“以实用创新为理念”“以竞赛和教学双线效果为目标的新型网络课程建设;能为教学人员网络化备课和课堂教学提供资源和平台;为学生竞赛提供有力的模拟环境和信息系统;实现利于改进教学方法和提高学习效率的双向创新教学模式。如何将课程平台建设与视频公开课、微课、MOOCA进行进一步的融合应用会进一步完善平台的教学功能,还有待进一步的研究。经过实践证明,基于Moodle网络模式的竞赛培训平台应该大力推广该应用项目于日常教学研究、网络课程应用于远程教育教学研究和优质网络课程应用于现代化高校教育的理论研究。

 

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Research and innovation of student technology competition training platform based on the Moodle : an example with mathematical contest in modeling
 WANG Xiaohui1  ZHANG Tao2  LIAO Baochao1,3 

1.Yantai Nanshan University, Modern Educational Technology Center, Yantai 265713, China

2. Yantai Nanshan University, , Yantai 265713, China

3.Ocean University of China, Department of Fisheries, Qingdao 266003, China)

  
Abstract: Moodle teaching platform is an important process in the university education. Student technology competition is one of the important means of inspection in teaching effect. Competition training platform based on the Moodle teaching model is the direction of the network course study, and which is less research area. It is an innovative applications and important application experience, which is urgently needed to develop and promote in future.

Keywords: Moodle teaching platform, Competition training platform, Students of Science and Technology Competition, Design and Practice
—————————
*基金项目:本文为山东省教育科学十二五重点课题基于MOOC(慕课)教学理念的高校优质网络课程群开发与应用研究课题(项目编号ZC15010)和山东省教育科学十二五规划课题数字化平台的开发与应用研究课题(项目编号2011GG378)的研究成果。得到山东省科技发展计划项目(2014GGX102006) ,山东省高等学校青年骨干教师国内访问学者项目经费资助。

 

作者简介:

王晓慧:烟台南山学院工学院计算机系,讲师,硕士,研究方向为数字化课程开发与教学设计

 涛:烟台南山学院工学院院长,教务处考试研究中心,副教授,研究方向为:信息科学、材料加工工艺等。

廖宝超:中国海洋大学水产资源评估实验室,讲师,博士研究生,研究方向:数学建模,信息科学,资源评估等。

    

 

 

 

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