《数学分析》自主学习平台的设计与实现

陈亮 郑小勇 巫焰兰 何俍佳

【摘要】随着计算机科学的发展，互联网为网络用户提供了各种便利。如何通过网络有效进行学习是摆在我们面前的一个新领域。本文阐述了如何基于学生群体的切实需求，构建一个数学分析自主学习网络平台，并相应说明对数学分析网络自主平台各功能模块的实现过程。

【关键词】数学 网络 学习平台

【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）03-0135-02

本文为华中师范大学大学生创新创业计划科研项目“基于网络的数学学科自主学习平台的设计与开发”研究成果。项目旨在培养数学专业本科生在专业学习中的自主学习能力，支持数学学习的网络化，自主化改革，实现将过去的以教师讲授为主的传统教学模式转变为以学生自学为主的网络教学模式。这不仅是目前高校教学模式改革变化方向，也是计算机辅助教学CAI未来发展趋势。

此学习平台的用户定位为低年级数学系本科生，所提供的学习材料以《数学分析》（一）为例。针对数学学科的特殊性（如符号图形繁多），本平台增补了以数学公式输入为主的一系列功能。

1.需求分析

《数学分析》是数学专业的一门基础课程。由于这是一门分析学科并且其思路与以往的学科有所不同，初学者普遍认为有很大的难度。为了更好地建设一个基于数学分析的自主学习平台，了解用户的需求。本小组设计了一份问卷对本校数学本科生进行了需求调查，并且选取部分有代表性的师生进行访谈，对华中师大数学专业的学生进行了数学分析学习情况和学生学习偏好进行了分析。以下是调研详情：

调查目的：掌握数学专业本科生对数学分析课程的认识和看法，收集他们对数学分析自主学习平台的意见和建议，构建起改平台建设的方向。

调查对象：华中师大数统学院数学系部分学生（一年级为主）

调查方式：问卷和访谈相结合

调查内容：要调查了数学分析学习者的学习态度和学习方法，消极学习的原因和可能提高学习兴趣和学习效率的方式，以及对网络学习数学分析的意见及建议。问卷共提出了21个问题。

科研立项小组成员通过问卷、访谈等形式对在校数学专业学生进行调查，在分析总结后得到如下用户需求：

1.1需求程度。

从有关被试者对平台需求程度的几个相关问题中可以看出，由于《数学分析》困难度，58%的被试在课堂上易走神，并不能完全理解讲授内容。因此，被试中的70%不同程度地认同课外自主学习的重要性。而碍于被试在回答学习自主性相关问题时，普遍表现出缺乏自主学习技能的状态（多数选择了无预习习惯，如非必须则不复习），一个帮助学生培养自主学习的平台显然是有其用武之地的。

图1 对于自主学习的需求

1.2功能需求

（1）公式输入：由于数学交流中不可避免地需要使用數学符号，公式输入功能的缺失会导致学习者在相互交流（论坛模块）和与教师交流（检测模块）过程中产生大量不便，故在平台设计过程中对此给予了重点关注。数学公式输入也是本项目需要解决的重难点问题之一。

（2）资源下载：当学习者由于各种原因无法参与课堂教学时，希望可以获取相应的教学录像以及教学资料以供学习者在其他时间自行学习。

（3）易于使用：学习者希望学习平台可以尽可能地简化所需安装过程，最好是无需安装任何软件；可以从任何终端。登陆平台，削弱时空对学习的限制。

2.平台综合描述

与大多数网络学习平台一样，本平台总体上采用模块化设计方法，整体结构为层次树形结构。各模块按内容本身的特点和要求，分门别类地制作成相应模块，以超链接的形式组织子页和多媒体软件。

2.1网站结构图

图2 网站模块分配

2.2开发环境

（1）操作系统：Windows 7

（2）开发工具：Photoshop、Flash、Dreamweaver、MySQL

（3）使用技术：ASP.NET

（4）网页代码语言：HTML、CSS、JavaScript

（5）服务器脚本语言：PHP脚本

（6）浏览器：Chrome

3.实现方法

3.1前端架构

（1）总体构架：根据需求分析确定模块分配，分别制定实现方案。基本框架利用HTML标记语言及CSS网页样式表，按照需求分析中的整体风格要求实现。

（2）学习模块实现：在已有框架的基础上，根据教材划分学习版块，并填充学习内容。

（3）检测模块实现：对应学习模块，相应地录入检测题目，以此构成检测模块。

（4）资源模块实现：在已有框架下，填充入事先电子化的学习材料。

（5）论坛模块实现：利用PHP技术制作网页论坛，使学习者可在论坛发起并参与讨论。教师也可据此解答学生提问。

（6）公式输入功能：以LaTex语言编写新的页面，在用户需要进行公式输入时使用。学习者无需掌握LaTex语言，进行可视化操作。结果以LaTex代码的形式输出。

3.2系统用例分析

数学分析网络自主平台允许用户有两种身份：普通用户和管理员。任何普通用户可以查看学习知识信息，学习检测、资料下载。这些用户的基本信息都由及相应的权限管理员对其统一管理。

3.3后台管理系统开发

后台分为管理员、教师。管理员可以添加教师成员，并做好学生的管理工作，为保障教学的顺利进行做好服务性工作。而教师主要是对学生基本信息、学习情况、课程等具体情况进行了解，同时，也可以把信息、教学要求等信息通过公告的形式传达给学生后台管理系统分为以下几个板块：

（1）发布教学资源：教师可以添加、修改、删除教学资源。

（2）学生管理：此模块教师可以查看所有学生的详细信息，修改学生信息。

（3）系统维护与更新：教师或管理员可以对网站出现的一些问题进行处理和维护，可以实时更新新闻公告。

4.设计总结

本文从实际需要出发，采用当前较为流行的PHP动态网页开发技术，基于Windows7操作系统和MySQL数据库环境，设计并实现了一个功能较为完善的数学分析网络自主学习平台。由于设计基于网页，兼容性较强，因此对于使用者的要求较低。同时也有利于移植到手机，平板电脑等移动终端。

本平台突破一般多媒体辅助教学工具的思想，目的是尽可能将现实的教学情景和资源于网络平台中还原及扩展，提高学生网上学习的兴趣，从而真正提高教学质量。

参考文献：

[1]杨得国，王银柱. 基于ASP.N技术的VB网络课程学习平台的设计[J].科技管理研究，2009（6）：270-271

[2]赵姗，李门楼等.基于ASP.NET的课程自主学习平台的设计与实现[J].计算机工程与设计，2008（8）：4067-4069