高职“汇编语言程序设计”课程的教学改革.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流高职“汇编语言程序设计”课程的教学改革.精品文档.高职“汇编语言程序设计”课程的教学改革 摘要：本文在分析“汇编语言程序设计”课程存在的必要性以及明确其教学改革的紧迫性的基础上，介绍了作者在“汇编语言程序设计”课程教学中进行的改革与创新以及获得的成果。关键词本文来自：计算机毕业网 ：计算机教学；汇编语言；实验；改革创新1 “汇编语言程序设计”课程存在的必要性高职教育的目标在于培养具有组织、管理高新技术的生产，能够操作、调试和维护高新技术设备，解决生产过程中遇到的各种实际问题的高素质技能型人才，与普通本科教育有着本质的区别。眼下许多高职院校的计

2、算机专业已经进行了各种教学改革。这些方法和措施所强调的大都是：以提高学生实践能力为主，理论够用就行，应用型不强的科目该砍就砍。所以，在许多高职院校的教学改革中，“汇编语言程序设计”被大刀阔斧地砍掉了，或者合并到“微机原理”、“计算机组成”等其他课程中。但是，尽管与发展初期相比，计算机开发和应用技术已经有了根本性的变化，我们有了各种高级语言、有了网络应用开发的许多编程工具，很多程序甚至可以自动生成，那么汇编语言是不是就真的应该退出历史舞台呢？笔者不这样认为。汇编语言是计算机专业及相关学科一门重要的基础课程，是培养学生直接使用计算机硬件资源能力的一门课程。它不仅能帮助学生进一步理解计算机组成原理课

3、程中的各种概念，而且还为其它课程如：操作系统、接口与通信技术和计算机控制技术等课程提供必要的预备知识。该课程在计算机学科课程设置中起着承上启下的作用。不能了解和熟悉汇编语言知识不仅将导致学生知识结构的不完整，也可能导致学生认知水平降低、开发手段贫乏。在一些应用中，汇编语言甚至是开发工具的唯一选择。当前嵌入式系统软件的开发非常热门，其发展前景很广阔，嵌入式系统较常用的操作系统Windows CE与Windows同样是基于Win32 API的，Win32汇编语言的学习有利于开展后续课程“嵌人式系统”，为嵌人式系统的软硬件开发打下了坚实的基础。总之，无论对于计算软件还是硬件工作者来说，汇编语言都是十

4、分重要的基本工具。因此，高职教育中计算机及其相关专业开设“汇编语言程序设计”课程是非常必要的。2课程改革势在必行目前许多高职院校尤其是计算机专业的教学模式，大多是本科计算机专业的“压缩版”，在制定教学计划和大纲时，以名校相应专业的教学大纲作为自己的大纲，以名校选用的教材作为自己开展教学的教材，就如“汇编语言程序设计”这门课的教材，很多学校仍然采用清华大学出版社出版的IBM-PC汇编语言程序设计。这种教学模式尽管有其先进和优秀之处，但并不适合高职教育。而另一方面，汇编语言本身固有的复杂性，使学生理解起来比较困难。这体现在以下几个方面：1) 由于汇编语言与硬件联系紧密，学生一般是在还没有学习过相关

5、硬件课程的情况下就开始学习汇编语言的，因此初学时不易理解，容易造成厌学情绪。2) 汇编语言的内容丰富，需要记忆的内容很多，学生在学习一段时间后容易遗忘，从而造成跟不上课程的进度而放弃的现象。3) 由于学习高级语言后产生的思维模式，使得学生在编制汇编语言程序时易出现一些语法或逻辑上的错误。4) 在学习汇编语言的过程中，由于课程的特点，学生不能够及时上机实现，造成学生感到课程抽象，很难理解，甚至觉得所学的知识无用，从而产生厌学情绪。以上归纳的几点，是我们在教学实践中经常遇到的现象，要解决这些问题除了要改革教学方法以外，还要从学科特点和学生的实际出发，改革课程设置，完善课程的前后衔接，合理安排课程开

6、设的次序等。因此，如何改革汇编语言课程以提高其教学效果和教学质量，使它跟上计算机技术的发展，是我们当前亟待解决的问题，而不是简单地取消这门课。为了使学生系统而全面地掌握汇编语言的编程方法，把握本课程的重点，消化难点，我们用实验的方法对“汇编语言程序设计”这门课程的教学方法进行了改革，取得了一定的成绩。3行之有效的改革尝试在认清汇编语言的重要作用和明确其教学改革的紧迫性后，我们制定了改进的教学大纲，并据此编写了相应的实验教材讲义，开始了“升级”汇编语言教学的改革尝试。3.1教学手段的改革“汇编语言程序设计”课程一向都有上机实验的教学要求，但教学主体是课堂教学，无论是实验设计还是实验强度都带有强烈

7、的“验证性”色彩。而高职院校的培养对象区别于普通高等学校学生的鲜明特点是：思想活跃、智商与情商皆高、活动能力强，但普遍存在的问题主要是学习自觉性不高、单纯凭兴趣学习的观点重、刻苦精神差等。因此，如果上课基本不听，则验证性实验的基础就不存在，实际教学效果也可想而知。所以对于这样的学生群体单凭课堂教学和一般作业，要真正领会汇编语言程序设计课程所介绍的概念、原理、方法和技巧等，是很困难的。经验表明，学习并真正体会和掌握汇编语言程序设计的最好方式是对它进行充分的实践。把实验作为学习汇编语言程序设计的主导方法，为学生提供了一个掌握汇编语言程序设计全新的学习方法，可以由此来体验汇编语言程序设计的知识及其应

8、用技巧。当然，通过实验，也一定能够很好地提高学生汇编语言程序设计能力。区别于传统实验，我们的理想是，用实验、实践的方法来改革理论教学方法。所以我们把课堂搬到了实验室，所有的课程都在实验室完成，让学生在实践中激发对相关理论的兴趣，再用提高了的理论水平来指导新的实验和实践活动。而我们在教学中采用“先做后说”的方法，把根据学科理论知识精心设计的实验实践环节与学科理论教学相融合，解决学生的认知困难，取得了很好的教学效果。3.2教学内容的改革我们在取舍教学内容时，体现了“浅、广、新”的特点。其中，“浅”体现在重点介绍基本概念、原理和方法，而没有过多地详述深入和细节内容；“广”体现在比较全面地介绍了指令系

9、统和汇编语言所涉及的内容，形成比较完整的知识体系；而“新”更是我们教学改革的重点，介绍了简化段定义程序格式、32位指令及编程、混合编程等。根据当前国内教学实际，我们仍然以16位8086CPU指令系统和基本汇编语言知识和程序结构作为基本的、重点的内容；而将新增内容作为独立章节引出。采用微软的最新版本汇编程序MASM 6.11，但主体内容仍然适合MASM 5.0版本。教学内容中，舍弃了一些过时的应用技术，而引入了一些实用的汇编语言程序设计方法，例如开发大型程序需要的模块化方法、与C/C+语言的混合编程技术(尤其是汇编语言与Visual C+ 5.0/6.0的混合编程，非常受学生的欢迎)、新增的高级

10、语言特性伪指令等。新编的实验教材包括7个方面共20个实验。全部实验结合目前广泛使用的PC机Intel 80x86 CPU来开展教学，目的是通过一系列使用80x86和Windows环境下32位汇编语言的实验练习，把汇编语言程序设计的概念和理论知识融入到实践当中，从而加深对汇编语言程序设计的认识和理解。实验练习几乎覆盖了汇编语言程序设计教学的各个方面，内容涉及汇编语言编程基础、构建汇编语言编程环境、汇编语言程序设计、输入输出与中断、Win32汇编语言程序设计及汇编语言与C/C+的混合编程等。3.3考核方法的改革为了保证教学效果，必须进行考核。传统的汇编语言教学的考核方法多为笔试，再参考平时上机的表

11、现，这种考核方法不能体现学生的真实水平。改革后的考核手段多样化，由平时作业、实验、论文、课程设计、阶段性练习和期中、期末考试等多种环节组成，新编的实验教材每个实验后面都有学生自测和教师评价栏目，并且得到了切实认真地执行，这样极大地改变了读书为了考试，只有考试前才读书，甚至连考试前都不读书的状况。4实验教学中应重视教材建设教育的一个重要原则是“因材施教”，高职教育对人才的培养，应该体现到教材建设上。教材建设不仅要做好减法适当地降低理论要求，也要做好加法增加探究性实验并在实践环节中有突破性的创新。要根据学生求知欲望强的特点重视扩大学生的知识面，要利用学生动手能力强的特点来提高学生的实践能力、创新能

12、力和就业竞争能力，努力形成一个“什么都学过什么都会点”的积极局面。教学内容要有可操作性、趣味性和适当难度。可操作性保证学生都能完成作业、实验、设计而促进学生学习信心的建立，在一定程度上减少学生抄袭的理由，克服作业、实验、论文普遍抄袭的弊病；趣味性体现“寓教于乐”以提高学生完成作业、实验、论文的积极性；适当难度有助于激发优秀学生进一步钻研的斗志。实践证明，“汇编语言程序设计”课程的实验教学改革，取得了明显的效果，也受到了学生的普遍欢迎，通过教学改革，学生提高了学习兴趣，由被动学习变为主动学习，为后续课程的学习打下了坚实的基础。笔者在“汇编语言程序设计”课程实验教学中所做的改革尝试，目的是为了“抛

13、砖引玉”，试图引起更多的老师产生共鸣而繁荣计算机实验教学。 参考文献1 周苏,金海溶. 汇编语言程序设计实验教程M. 北京：科学出版社.2 李立冬,朱晓鸥. 微机原理与汇编语言基础M. 北京：高等教育出版社.3 沈美明,温冬婵. IBM-PC汇编语言程序设计M. 北京：清华大学出版社. 摘要：本文提出对计算机硬件课程的教学思路进行改革，原理和实践结合，强调能力培养，并介绍了我校在课程建设、教材建设、开放实验平台建设等方面进行的教改工作。关键词本文来自：计算机毕业网 ：计算机硬件课程；能力培养；开放实验平台在计算机科学与技术专业的课程体系中，无论是专业基础课、专业课还是专业选修课，基本可以分为两

14、条主线：一是软件课程体系；另一个就是硬件课程体系。一般来说，计算机软件课程在计算机专业中基本能够得到重视和加强。而计算机硬件课程体系相对比较薄弱。随着电子技术和社会经济建设的发展，计算机科学与技术与电子科学技术相互渗透和融合、硬件软件化和软件硬件化日益普遍，尤其是ARM、SOC、SOPC等技术的出现，计算机软、硬件的融合日益显著和成熟，加强计算机硬件课程的建设、硬件课程体系及新的实验平台的建设显得越来越重要和必要。1计算机硬件课程教学思路的改革计算机硬件课程包括：数字逻辑电路设计、计算机组成原理、微机原理与接口技术、计算机系统结构、单片机原理与应用、嵌入式系统、计算机维护、技术等。传统的计算机

15、硬件课程主要任务是讲授计算机的工作原理，以配合计算机软件课程的教学。而技术的发展需要软硬结合、软件硬件化或交融，硬件课程教学的任务不但要学生了解计算机结构、原理，而且要用硬件描述语言进行部件及应用系统的设计。结合软件知识，能够设计计算机应用系统，尤其是嵌入式系统的应用日益普及，应用范围迅速扩大，要培养学生综合设计能力。除此以外，计算机的维护也是学生能力的培养的一个方面。本教学成果是对计算机硬件课程进行体系改革及教学内容的梳理，确定硬件课程系列中基础层、系统层、应用层分别要讲授的知识和学生应该掌握的能力，以及各层之间的衔接和关联的内容，如图1所示。制定教学大纲、实验大纲、课程设计大纲等教学文件，

16、教改项目的研究，教材、实验指导书编写，实验室建设。教案、多媒体课件的制作。图1 计算机硬件课程结构在基础层，主要是“数字逻辑电路设计”课程的建设，从99年开始对该课程教学内容进行了改革，编写出版了教材，引入可编程器件、ABEL语言，改造实验设备，在2001年获得江苏省教学成果二等奖。2002年该课程获得江苏省二类优秀课程。在此基础上，进一步对教学内容进行梳理，配合计算机组成原理的课程改革，将硬件描述语言从ABEL改为VHDL，引入FPGA技术的介绍及实验项目，又更新了实验设备，在2004年重修编写出版了教材和编写了实验指导书。主要思路是让学生掌握数字电路的基本知识和现代设计方法，能够设计一般的

17、数字逻辑部件及简单的数字系统。所以在课程结束后安排了1.5周的课程设计，学生可以在FPGA芯片上运用VHDL语言设计如电子钟、交通灯控制器、电梯控制器等简单的数字系统。在系统层，该层有“计算机组成原理”、“微机原理与接口技术”、“系统结构”。其中“计算机组成原理”课程是最主要的硬件课程，该课程一直是我们教研教改的重点。采用多媒体、网络等多种教学方式，课件文字精炼、图文结合、动画丰富、重点突出，培养学生自我学习、自主学习的能力。实践教学中突出设计能力和创新意识的培养。采用基于FPGA的实验设备，通过设计与教材紧密结合的实验教材和课程设计教材，形成了完整的相关课程教材系列，连贯性好。着重训练学生的

18、设计能力，激发学生学习兴趣和创新思维。该课程在2006年被评为江苏大学一类精品课程。课程的教学主页(在应用层，由前二层主要课程的课程设计及专业选修课、综合课程设计组成，主要在3个方面的应用：数字系统的设计，运用硬件描述语言设计计算机接口及整个应用系统，如“EDA技术”；计算机应用系统设计，包括硬件电路、应用软件。“单片机应用”、“嵌入式系统”课程就是培养学生系统设计能力，单片机教学采用了C8051F系列单片机芯片，他是在系统编程的SOC(system of chip)芯片， 编写出版了专门的教材、设计了专用的实验设备、编制了实验指导书。“嵌入式系统”也专门定制了ARM7、ARM9、ARM10的

19、试验设备和编写了实验指导书；另外一个方面就是计算机的维护，根据目前的教学条件，开辟了专用的计算机维修实验室，面向全校开设了计算机维护的选修课，2005年编写出版了计算机维护的专用教材。2特色教材建设在明确了硬件课程教学目的和思路的基础上，开展相关课程的教材建设，组织课程自编教材与选用精品教材相结合，近几年出版了4本教材，由于大多数“数字逻辑”方面的教材是重点讲授数字电路原理，作为后续课程的技术基础。所有我们组织力量编写了数字逻辑电路设计教材，增加了硬件描述语言的设计方法、在系统可编程器件的技术，精简了传统的设计部分，99年在东南大学出版所出版，2004年进行了修改，增加了VHDL硬件描述语言的

20、设计内容、FPGA器件的内容以及VHDL语言设计数字系统的实例，在清华大学出版社出版，已经三次印刷，在全国范围的高校中得到使用。在“单片机原理及应用”课程的教材方面，由于目前我们使用了最新的片上系统(SOC)型的单片机进行教学、实验，所有实验内容均可以直接运用到实际的工程项目中，传统的单片机教材已不能满足要求，2004年参编了单片机原理与应用，由机械工业出版社出版，加进了部分内容。我们自己又编写了合适教学要求的教材C8051F单片机原理及应用，2006年在中国电力出版社出版。由于计算机技术发展太快，“计算机维护”课程一直没有合适的教材，我们组织编写了计算机系统高级维护教程，2005年在中国科技

21、大学出版社出版。3开放实验平台建设2004年获得中央与地方共建高校实验室建设项目“计算机基础实验室建设”的支持，及时更新了相关课程的实验设备，大部分的实验设备都是任课老师根据技术的最新发展提出实验设备的功能结构，由厂商定做的。几款实验设备目前已作为该生产厂家的定型产品销售到很多其他学校。设计了实验项目和实验内容，编写实验指导书。2005年省高教所教改项目“开放实验室信息查询系统”通过省级鉴定。建设了实验教学网站(http:/202.195.167.4:8080)、教学专用的ftp，学生可以随时随地获得教学资源。改革了学生做实验的模式，集体实验和分散预约相结合(学生可以在任何地点、时间通过网络进

22、入实验网站进行预约)，提前预习实验内容，写好实验报告的“静态”(实验项目、实验原理、内容、实验设备等等)部分后，再到实验室开始做实验，在实验过程中完成实验报告的“动态”(实验调试过程、出现的问题、解决方法、实验结果、分析等)部分。提高了实验效果，激发了学生实验兴趣。4结束语本文介绍了计算机硬件课程的教学思路的改革，通过近几年的实践，取得了成效。建立了老中青的课程教师梯队，组织集体备课，出卷、改卷，有一支过硬的、每人能任2门以上主要硬件课程的主讲教师队伍。硬件课程中有2门获省级2类优秀课程，一门获校级一类优秀课程，有3项教研项目通过省级鉴定，多项相关科研项目通过省级鉴定并获得省、市级科技进步奖。

23、获得多项校级教案、教学质量、优秀教师、讲课比赛等奖项。出版教材4部，发表教研教改论文12篇。有2名本教学成果成员指导的07届学生，所做的硬件应用的毕业设计论文被评为校优秀论文。 作者简介：鲍可进(1958-)，男，江苏靖江人，副教授。研究方向：嵌入式计算与应用通信地址：江苏镇江学府路301号 江苏大学计算机学院。邮编212013E-mail：bkjTEL：0511-88790203本文受江苏大学2010年教研项目JGZ2010008资助 摘要：建构主义学习理论揭示了学习活动的内在规律,是当前教学改革的重要理论依据之一。本文应用这一理论提出了网络课程交互性层次结构设计的构想，并进行了交互性四个层

24、面的设计。本文最后介绍了基于交互性层次结构设计的网络课程实例。中国分类号：G64文献标总值码：A关键词本文来自：计算机毕业网 ：建构主义；网络课程；交互式；层次结构Design on Layered Structures of Interactive Network Courses onConstructivismFeng Xiao-ming(Campus Network and Computer Center, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China)Abstract: Constru

25、ctivism study theory opened out the inbeing rules of study activities, and it is the one of important theories of teaching innovations now. This paper put forward the design idea of layered structures of interactive network courses based on constructivism, and designed 4 layers of interactions. This

26、 paper introduced an example of interactive network courses based on layered structure design in the end.Key Words: Constructivism; Network Courses; Interaction; Layered Structures1引 言随着计算机信息技术的不断进步，主要应用于现代远程教育的网络课程得到了长足的进步。高校日校教学中也在积极探索相关技能型课程的网络课程的应用1。与高校常规的教师面授课程相比，目前的网络课程大多只能起到辅助教学的作用，究其根本原因主要是缺

27、少教师面授的情景和交互，从而影响了学习效果。要在网络课程中体现教师面授等情景实为一大难题，但交互性的加强在技术层面上应该是有所作为的。旨在加强网络课程交互功能的探索和实践已成为当前网络课程研发的一个热点23456。本文的目的也是探索网络课程的交互性问题，有所不同的是引用一种新的理论即建构主义学习理论来探讨这一问题，试图能找到一个较好的解决方案。建构主义学习理论7是一种新的认知理论，它阐释了知识的建构性原则，揭示了学习活动的内在规律，自上世纪九十年代传入国内以来，备受教育改革者的青睐。目前以建构主义学习理论为指导的相关教学研究已成为当前教育改革的一大亮点891011。2建构主义的学习观建构主义学

28、习理论认为，学习是知识的意义建构的过程，是学生自主的认识活动。意义建构是学生对外部知识进行吸收和处理后转换成自己的意义的过程。获得知识的多少取决于学生根据自身经验去建构有关知识的意义的能力，而不取决于学生记忆和背诵教师讲授知识的能力。因此，知识不是由教师传授的，而是由学生自己建构的，这种建构是不可能由他人来代替的。建构主义学习理论还认为，学习也是学生与学习环境之间互动的过程。意义建构需要必要的学习氛围、学习资料和他人的帮助，学校、教材和教师对学生的意义建构有很大的促进作用。建构主义学习理论认为学习环境有四大要素，即情境、协作、会话和意义建构。其中意义建构是整个学习过程的最终目标，其余三大要素促

29、进了意义建构目标的实现。因此，一个好的学习环境不但要有利于学生意义建构的情境，又要有协作和会话的氛围。建构主义学习理论完整描述了学习活动的全貌，即知识是在一定的情景下，在教师和学习伙伴的帮助下，利用学习资料，通过意义建构方式获得的。建构主义学习理论的核心是强调学生是认知的主体，知识的意义建构要靠学生自身来完成。根据建构主义学习理论，我国学者把与之相适应的教学模式概括为7：“以学生为中心，在整个教学过程中由教师起组织者、指导者、帮助者和促进者的作用，利用情境、协作、会话等学习环境要素充分发挥学生的主动性、积极性和首创精神，最终达到使学生有效地实现对当前所学知识的意义建构的目的”。3基于建构主义的

30、网络课程设计考虑根据建构主义学习理论，情景是学习环境的第一要素，而教师面授应该是最为重要的情景。网络课程的特点是支持个体异步学习，学习不受时空的限制，但没有教师的面授。由于目前网络课程的研发水平大多不高，又没有教师面授，学习效率和效果均差强人意。因此，网络课程目前普遍不被人们看好，这是网络课程面临的尴尬，也是制约其发展的瓶颈。建构主义学习理论的引入，为网络课程的发展指明了方向，即网络课程应注重学习环境的建设，在网络环境中创设有利于学生意义建构的情境、协作和会话。建构主义学习环境要素之一的“情景”应是指教师面授的情景，实验的场景和学校的学习氛围等综合的学习情景。网络课程如要创设学校教学的现实情景

31、，且让学生能感受到“身临其境”，这在目前的技术条件下还是一大难题。或者可以调整一下思路，网络环境中的网络课程即为一类新型的学习情景。学生既要适应传统的学校教学的情景，又要适应现代的电子化的学习情景，我们认为这是当前信息时代的基本要求。“协作”和“会话”是建构主义学习环境的另两大要素。协作和会话是在学习群体内进行的，学习群体是这两大要素的组织基础。建构主义学习理论认为，学生知识的建构不仅依赖于自身原有的知识水平与经验，而且还在一定程度上取决于学习同伴之间及师生之间对知识的共同讨论与理解，即所谓的“协作学习”(Collaborative Learning)，或称为“协同学习”。目前网络课程研发所强

32、调的“交互性”与建构主义的“协作”和“会话”两个要素同义，因此，网络课程的发展方向之一应是加强交互性。4网络课程交互性层次结构设计网络课程学习的特点是个体异步学习，没有教师的面授和群体学习环境。实践证明，在个体学习环境中的学生容易迷失方向，学习效率低下，如有教师的指导和学习同伴的帮助，学习效率和效果会大有长进。因此，网络课程不能没有教师，只是教师的角色转换成了网络课程的指导者和管理员。网络课程也不能没有学习群体，只是这一学习群体是以网络为媒介。据此，我们提出了网络课程交互性层次结构四层设计的构想。(1) 第一层面，学生与视频课件的交互学生与视频课件的交互处于网络课程交互性的最低层。目前网络课程

33、的主讲课件以视频课件居多。视频课件的学习是网络课程学习的基本方式。视频课件的交互性主要体现在学生可以按需点播，自行掌控，不受时空的限制，教师面授时需要统一进度的问题在网络课程中不再存在。网络课程的交互性还与界面设计有关。界面设计是一种电子情景的创设，其目的是营造愉悦的学习氛围和架设便捷的学习路径。所以，网络课程的界面设计应面向青年学生，艳丽、动感、欢快的界面比较符合年青人的审美情趣。为便于初学者操作，界面的层次不要太多，以三层为宜。 (2) 第二层面，学生与学习资源的交互除了学习视频课件外，学生还应该研读其他的学习资料，如电子版教材、电子版教案，电子版参考书，等。学习资料不同，对同一知识点的阐

34、述方式，深度和广度也会不同，知识点的不同演绎有利于学生的辨正思维，从而加速知识点的意义建构。目前高校图书馆的电子资料已很丰富，只需在网络课程上加上链接即可。这一层面交互的另一内容是在线练习和在线测试。网络课程的练习和测试就教学方式而言与常规的学校教学没有区别，唯一不同的是练习和测试是否在线进行。(3) 第三层面，师生之间的交互网络课程的指导教师是不见面的教师，是处在后台的指导者与管理者。指导教师通过师生之间的交互来体现自身的作用与价值。师生之间的交互方式有“群体交互”和“个体交互”之分。指导教师通过网络课程了解学生的登录情况(即学习时间)，在线练习和测试的情况，从而掌握学生群体的学习进度和普遍

35、性的问题；指导教师通过网络课程的信息发布窗口或BBS课程专版发布相应的学习辅导意见，这种交互方式称之为“群体交互”。“个体交互”则主要利用Email系统，由学生通过Email求助，指导教师可通过Email或BBS课程专版进行答疑辅导。目前笔者所在高校的BBS发文权和Email账号均向学生免费开放，所以高校师生之间基于网络的交互通道已经畅通无阻。(4) 第四层面，学习群体内的交互网络课程的学习是基于计算机网络的，计算机网络的优势在于信息共享和支持协同工作。所以，学习群体内基于网络的交互或协同学习十分便捷。学生可自行组织诸如学习小组、讨论组等学习团体，借助MSN和QQ等视频交互平台进行交互，如条件

36、具备，也可以将各自的计算机组成工作组后协同学习。其实目前最为便捷实用的交互平台应是高校校园网的BBS系统。高校校园网经过十多年的发展，其BBS系统大都比较强壮。如笔者所在高校的BBS系统版面众多，人气旺盛，上网快速而且免费，因此深受广大青年学生的青睐。如在BBS系统上开设课程讨论专版，充分利用学校现有的信息基础设施资源，这应该是一个明智之举。指导教师在这一层面的角色应是课程讨论的组织者和指导者。课程讨论可以解决若干具体的学习问题，但更为重要的是能提高学生学习的积极性。所以，课程讨论广泛的参与性尤为重要，指导教师在这方面责无旁贷。5交互性层次结构设计的网络课程实例基于网络课程交互性层次结构设计的

37、构想，笔者对“计算机应用基础”网络课程交互性的层次结构进行了设计探讨和实践。5.1网络课程的功能设计“计算机应用基础”网络课程的功能设计如图一所示。图一中的“视频课件管理”处于交互性层次结构的第一层面，“电子教材资料”处于第二层面，“教学信息发布”、“学生登录管理”、“在线练习管理”和“在线测试管理”则处 三维动画技术是20世纪创立和发展起来的一种艺术形式，它让艺术家展现了运动中的三维世界。随着当今科技的飞速发展，三维动画技术也在不断的发展，Maya软件是一个三维动画系统，它允许艺术家扮演导演、演员、场景设计和电影摄影师等多个角色，它迎合了很大范围的数字内容制作者的需求，但它的技术含量很高，所

38、涉及的知识范围也很广，要想完成一个完美的动画作品，不仅需要有艺术的思维同时也需要理性的思维。现在很多高校都开设的Maya的相关课程，但大多数的教学都从艺术设计的角度来进行三维设计的教学，本文主要从技术实践的角度来分析理性思维在三维动画设计中指导意义，探讨如何将相关的数理知识融入到三维动画软件的教学中，从而培养学生的理性思维和创造能力。1 Maya软件的技术特点：Maya软件集成了Alias/Wavefront最先进的动画及数字效果技术。它不仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还与最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合。Maya可在Windows NT与SGIIRIX操作

39、系统上运行。在目前市场上用来进行数字和三维制作的工具中，Maya是首选解决方案。它的技术特征是分模块：如建模、一般动画、角色动画、动力学、渲染、运动匹配、集成性与输入输出，等等。Maya的基本结构是基于节点，Maya中的节点是最小的单位。每个节点都是一个属性组。节点可以输入，输出，保存属性，改变任意一个节点就可以改变角色的结构等(图一)，如在使用Maya进行三维制作时，所有操作都以各种几何形状，各种色彩的形式出现在品目上，但这些都不是真实存在的，而是由计算机虚拟出来的东西。在这些虚拟物品的背后起支持作用的是数学计算。在操作的过程中，软件系统将用户输入的指令，通过一系列计算转换成屏幕上可视的内容

40、，但并不是所有的计算过程都是同时完成的。整个计算过程会分成一些小的单元，这些单元相互关联又相互独立，每个单元会完成一些计算步骤，形成一个相对独立的任务，然后将计算结果交给下一个计算单元进行进一步处理。节点就是这种计算单元。节点有输入属性和输出属性，能完成相对独立的计算功能。这一切的计算过程都是基于与数理相关的理性思维的。2理性思维在三维动画技术中具有指导意义和教学意义众所周知，动画技术是与时间有关的，角色可以通过艺术的手段设计出来。如何使设计的角色活起来，动画制作者应对时限(timing)的把握有很好的理解，这种技术的把握应具有数理方面的理性思维来完成。图二为人运动的实例图，它反映了三维动画技

41、术不仅需要艺术设计的知识、计算机技术知识，更需要精确的演绎思维即理性思维，在发展理性思维的基础上，发扬感性思维。因此，在三维技术的教学中，有效地培养学生的理性思维是完成教学的一个重要环节。3 如何培养学生的理性思维在三维艺术教学中，我们经常提到的思维一般包括分析、归纳、记忆、判断与想象等要素。从表象上看，三维创作带有直观的感性特征，但内在的意义则积淀了大量的理性要素。严谨的理性是三维设计的基础，现在艺术院校中，往往忽视理性的思考。例如我们的世界里时时刻刻离不开数学和物理这两门基础科学，在Maya中也充分体现了对这两种科学的运用。我们在三维制作中，很多动画都需要进行理性分析，才能做出符合现实状态

42、的逼真动画。例如图三的齿轮运动，我们必须在分析齿轮系统的基础上，运用齿轮原理及相关的数学表达式，才能制作出一个合理的齿轮的运动动画。因而，教学中，如何启发和引导学生运用理性的方式来思考和设计动画，便成为我们在三维技术的教学中的首要任务。这里我结合齿轮转动的教学实例来探讨将数理知识融入到三维动画的教学中，首先，通过分析齿轮原理，会发现在同一个传动系统里无论齿轮多大，具体到一个单独的齿牙和齿口的尺寸是相等的，在齿轮运动时可以得出大小齿轮转动经过的弧长是相等的，根据弧长公式得出大小齿轮转动的角度之比就是他们的半径之比。该公式是Maya软件的编程的理论依据。旋转角度/360度旋转的弧长圆的周长其次，根

43、据弧长公式得出大小齿轮转动的角度之比就是他们的半径之比。最后，根据上面的公式我们就可以在Maya的脚本编辑器中输入以下表达式就可以实现模拟现实中齿轮转动的效果。Gear_23_01.rotateZ=-Gear 37 01.rotateZ/(7.309444/11.772555)；从上面的例子我们可以看出，整个教学过程先从齿轮转动的物理特性入手，目的是训练学生的理性分析、归纳、判断能力，从而进一步完成三维软件的动画编程，而实现这一动画的过程结构是基于节点网络的，是建立在精确的理性计算基础上的。这样动画设计可以通过文件公式进行传递，也就是说教学中训练学生的理性思维，可以帮助学生在动画设计过程中研究

44、物体的客观运动规律，通过现有的条件，根据现有的理论方法求解，寻求合适的方法来完成设计。当然，在设计过程中也要使用一些感性方法，而这些感性思维也是建立在现有理性思维成果基础上的。像前面讲的齿轮运动和人运动都是依据客观规律的，而不是想当然设计的，否则制作出的动画作品就不符合现实了。空间中两点之间的距离的公式就是著名的毕达哥拉斯定理。L2(X2-X1)2+(Y2-Y1)2+(Z2-Z1)2这样的复杂公式在Maya中是通过节点网络连接实现的。图四为节点网络图图五为Maya利用加减节点求两个三维点对应的X、Y、Z的坐标之差。图六为软件用乘除节点求平方图七为软件利用加减节点求和图八为软件利用乘除节点开平方4 结语在科技文明高速发展的现代社会，学科渗透、文理交叉已是大势所趋，理性思维在三维动画设计是具有指导意义，而在动画教学