目录导航的网络教学系统设计开发：教育计算思维的整合

陈 炼 昌 娜 黄小兰 童 波 黄景碧*

（1江西师范大学 新闻与传播学院教育技术系，江西 南昌330022 2、东华理工大学 地球科学学院，江西 南昌330013 3、江西信息应用职业技术学院，江西 南昌330043）

1 研究缘由

网络教学就是将学习资源和教学过程通过互联网、多媒体等技术实现远距离教学。1999 年的《面向21 世纪教育振兴行动计划》开始，网络教学模式渐渐趋于成熟。①近年来，国家教育部在《教育信息化十年发展规划（2011-2020 年）》②、《加快推进教育现代化实施方案（2018-2022 年）》③、《中国教育现代化2035》④等文件中也多次指出，要着力构建基于信息技术的新型教育教学模式，建立数字教育资源共建共享机制，提出信息技术应与教育全面“深度融合”全新理念等。

2 研究现状

国外典型的网络教学系统平台有Blackboard、Learning space、Moodle、Web CT 等等。Blackboard 是美国公司开发的网络教学平台，全球已有超过1 亿的用户。它主要是以课程为中心，集成网络的教与学的环境。教师开设网络课程，学习者就可以自主选择学习的内容。⑤

国内的典型的网上教学系统平台有电大在线远程教学平台、中华在线远程教育平台、THEOL、奥鹏、新东方、超星等。⑥其中THEOL 网络教学平台是由清华大学教育技术研究所设计，并在国内200 余所院校使用。该平台根据不同的教学模式、不同教育对象的特点，为开展网络教学提供灵活的，可缩放的，适合与多层面、多对象的交互式教与学支撑平台。⑦

上述研究现状可发现，当前主流的网络教学系统都未选择目录导航这一特点，可是，目录导航却是纸质教材、软件帮助系统等各种知识型文档的经典导航方式，为此，基于当前研究成果，创新研究目录导航的网络教学系统，具有一定的现实意义。

3 研究的理论基础与方法

3.1 教育计算思维

计算思维，及其在教育领域继承拓展而来的教育计算思维，是本研究的主要理论整合之一。

业界一般认为，“计算思维”于2006 年由Wing J. M.正式提出，2008 年又进行了修饰。目前，较为统一的、标准化发展的、政策性的计算思维定义，是计算机科学教师协会CSTA 提出的较宏观的CSTA 2011 计算思维定义"Computational thinking is thus a problem-solving methodology that can interweave computer science with all disciplines, providing a distinctive means of analyzing and developing solutions to problems that can be solved computationally"，即“计算思维是一种解决问题的方法论，它可以将计算机科学与所有学科交织在一起，计算方式地分析并解决各种问题。”（CSTA，K-12 Computer Science Standards，2011）。

教育计算思维，在学术期刊与著作中尚难以查阅到（注：能查阅到“计算思维”、“计算思维的教育”、“基于计算思维的教育”的研究文献，但尚难以查阅到教育计算思维的研究文献）。不过，基于面向对象的继承的视角，很显然，教育计算思维是计算思维在教育领域的继承拓展。若基于前述计算思维的定义，将可继承拓展地定义“教育计算思维是一种解决教育问题的教育方法论，或教育思维方式，它可以将计算机科学与所有学科交织在一起，计算方式地分析并解决各种教育问题”。

本研究大量整合计算思维、教育计算思维作为理论基础，例如，目录导航是传统的在教育等领域经常使用的术语，整合教育计算思维，那么目录导航则可变换为计算领域的线性、树型、网状三种结构的导航（在本研究中则是树型结构为主导，并结合了线性结构、网状结构）。此外，计算领域的文本、图像、视频、2D 动画、3D 动画、波形音频、MIDI 器乐等媒体理论，与教育领域的教材资源、PPT 资源、视频资源的整合，等等。

3.2 软件工程方法

软件工程，是本研究的主要方法指导。

软件工程这一概念的提出，可以追溯到1968 年10 月在NATO 召开的计算机科学会议，Fritz Bauer 首次提出“软件工程是建立和使用一套合理的工程原则，以便获得经济的软件，这种软件是可靠的，可以在实际机器上高效地运行。”⑧后续，美国计算机学会（ACM）和IEEE 计算机学会发布的《软件工程本科学位计划课程指南》（Software Engineering 2004，IEEE 标准610-1990）指出：“软件工程是指对开发运行和维护软件所采用的系统的、规范的、可量化的方法。”⑨我国2006 年的国家标准GB/T11457-2006 也对软件工程进行了定义。⑩这些定义，都对软件工程的过程进行了强调，出现最多的就是开发、运行和维护等关键词。本研究以软件工程作为指导，将整个研究过程迭代为需分、设计、开发、实施、管理、评价六个环节⑪⑫，以便最优化地设计开发目录导航的网络教学系统。

4 研究结果

基于目录导航的网络教学系统是由多个面板组成，其主界面如图所示。整个界面分为系统菜单面板、目录面板和内容面板。

目录导航的主界面截图

系统菜单面板以横向目录导航的样式把相关设置进行直观排布。目录面板则是通过树形结构的目录导航方式进行层级划分，给用户带来高效、便捷的体验。

基于目录导航的网络教学系统的教学资源主要是指课文（文档）、教学PPT、教学视频、作业与测验等。课文是最直接、最根本的教学资源。查看课文可以对教材资源进行在线学习，可以上传.doc/.docx 的文档资源，可以在内容面板修改保存；PPT资源是课堂重要的视觉媒体。PPT 可以在新窗口在线查看学习，可以上传.ppt/.pptx 的幻灯片资源，也可以将已有资源下载至计算机本地进行学习，帮助学生更好学习；视频资源运用于课堂可以使学生对教学内容更易形成整体感知。查看视频资源会显示在新窗口，可以上传.mp4 格式的视频资源，下载已有视频资源进行学习；作业与测试可以激励学生学习，改进教师教学。教师根据模板编写题库（支持图像，表格等）上传，学生进行在线测试。答题完毕系统提示答题情况并给出正确答案，还可以查看解析；搜索功能位于菜单面板，点击后会在新窗口打开一个搜索界面，输入关键词点击确认就进行系统内文本查找匹配。

5 结语与展望

本研究成果已获得软件著作权，⑬已在教育软件设计与开发等课程作为教学案例、已入围全国iTeach 教育软件大赛决赛、已在Github 开源发布⑭，期望可持续地发展，作为师生教与学的辅助工具。不过，由于人力物力等因素，系统还存在界面不够美观，师生交流、生生交流有待加强等弱点，将在后期不断优化。

此外，加强与Blackboard、中国慕课等著名网络教育网站的合作，将本系统制作好的资源上传到他们的系统之中，构建教育软件生态、构建学习社区，也是本研究将不断努力的方向。

注释

①丛曙光，胡斌.网络教学模式在成人教育中的应用与反思[J].中国成人教育，2017，26（21）：80-82.

② http://old.moe.gov.cn//publicfiles/business/htmlfiles/moe/s5892/201203/xxgk_133322.html.

③http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201902/t201902 23_370859.html.

④http://www.moe.gov.cn/jyb_xwfb/s6052/moe_838/201902/t201902 23_370857.html.

⑤罗浩.大学生基于网络教学平台自主学习的现状与对策[D].山东师范大学，2014.

⑥袁松鹤.典型网上教学平台的功能特性对比研究[J].中国远程教育，2012（7）：12-19.

⑦杨冬艳. 基于网络教学平台的文献检索课教学实践探索——以清华教育在线（THEOL）平台为例[J].科技情报开发与经济，2013，23（19）：4-6.

⑧钱乐秋，赵文耘，牛军钰.《软件工程（第2 版）》[M].北京：清华大学出版社，2013：5-7.

⑨Frank Tsui 等著，崔展齐，潘敏学，王林章译.《软件工程导论（原书第4 版）》[M].北京：机械工业出版社，2018，31.

⑩郑人杰，马素霞，殷人昆.软件工程概论[M].北京：机械工业出版社，2010：5-6.

⑪黄景碧，祝智庭.教育信息系统分析设计的研究与实践——以DDEDSS 系统为例[J].电化教育研究，2011（5）：40-44.

⑫黄景碧，温善毅.软件原理与工程概述——以EDSS 软件为例[M].北京：清华大学出版社，2014：37-59.

⑬江西师范大学，黄景碧，陈炼，昌娜，黄小兰：基于目录导航的网络教学系统 [软著]. 国家版权局，北京，2019 年，2019SR1153700.

⑭https://github.com/995165554/WebEdu_LocalVersion_YuQin_Dot NetCore2.1.