现代信息技术在中学信息化教育中的应用研究

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摘要：利用本体、物联网技术解决了国内中小学教育教学资源共享和系统操作能力差的问题。通过数据挖掘技术对影响中学生成绩的因素进行了分析，并根据分析结果提供个性化推荐服务，为教师提供决策支持。

关键词：物联网；数据挖掘；协同学习；信息化教育；本体

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）09-0244-02

一、引言

近年来，国内中学教育中基本普及计算机教学辅助平台建设，但现在大多的使用平台都是由一些教育软件公司开发，缺乏统一的技术标准和术语规范，致使各系统之间共通之处甚少，无法进行有效的信息交换和资源共享，在使用的教学辅助平台中，资源相对不足、信息交换比较困难、难以保证学习质量、不能给学生创造更好的互动空间。同时，平台原有的简单信息浏览和检索已经不能满足不同学生的需求，需要提供新的服务方式，因此要提供基于不同读者的兴趣，有针对性地提供信息资源，只有这样，才能真正提高中学教育信息服务的质量和信息资源使用效率。

二、本体在教育资源共享中的应用

中学信息化教育的核心是教学资源的建设，目前国内中学教育信息资源存储标准比较混乱，信息抽取比较困难，共享性差，无法实现重用。而本体（Ontology）是共享概念模型的形式化规范说明，能把现实世界中的某个领域抽象成一组概念及概念之间的关系，提供了对某一问题领域的普遍而共享的知识表示，并且这种知识能够在异构并且分布的计算机系统中交流和理解。本体在网络资源中的利用率、消除服务器瓶颈、理解信息含义等方面有明显的优势[1]。国外对网络教学的教育信息资源库及建立在其上的远程协作课件开发系统、智能教学系统等项目的研究已经成为近期研究的热点[2]，并且已经开始研究基于语义Web和本体的教学资源库的结构及其实现方法，其中教育资源领域本体库的建立对教育资源信息的共享交互起到重要作用，可以有效解决教育资源信息的规范性、相互共享与兼容性问题[3]。基于本体的网络教学资源的建设，通过捕获主题领域的概念语义提供增强的、基于概念的Web课件开发，它潜在支持自动或半自动的课件开发话动、智能的课件开发向导、课件单元的组装和重用、不同本体之间的融合等[4]。将现有的课程库建立成本题库可以解决现在普遍采用的网络教学网站的异构问题、教学资源的共享问题，更有利于使学生在课堂之余复习、预习以及自测试，充分掌握所学知识。

三、物联网技术在中学协同学习中的应用

物联网（Internet of Things）是将各种信息传感设备，如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等各种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络[5]。物联网的概念最早是在1999年美国召开的移动计算和网络国际会议上提出的，经过几年的发展和完善，在2005年由ITU联盟在《ITU互联网报告2005：物联网》中被正式提出。物联网概念的核心思想是借助于RFID等各种传感设备，将物理世界中的各种实体与信息世界互联互通，并通过对传感设备功能的升级和拓展，实现信息世界中的指令能够直接对物理世界各种联网设施进行管理和控制，形成一个更大范围的统一系统。物联网技术已在中学图书馆、教学设备管理、学生考勤管理、宿舍门禁系统中应用。在教学中，基于物联网环境下的教学模式研究相比于以往的各种教学模式，具有更加开放和创新的特征。可以依托物联网强大的物质和信息资源优势来建立基于物联网的科学探究模式。在该模式中，学习者可以最大限度地利用物联网资源，并在发掘物联网信息的同时促进高级思维能力的发展。例如：在虚拟社区的学习交互模型中，基于物联网的模式要比基于互联网的模式更能激发出学习者的深层思考，并产生交互。该模式更能引导学习者在每次知识建构、剖析、探讨和问题解决中进行反思、总结和提炼有价值的内容，并在物联网上与其他学习者共享。

四、数据挖掘技术在中学成绩管理中的应用

数据挖掘（Data Mining，DM）是从大量的、无规则的数据中，进行数据整理，提取出有效的、新颖的、有价值的信息或知识[6]。近年来，数据挖掘成功应用于各种决策支持系统中。作为一种决策支持过程，数据挖掘用于中学生成绩管理中的目的是为了寻找各科成绩中体现出的某些内在规律。比如可以通过数据挖掘关联规则技术分析生源地对学生某科成绩的影响。《中学信息化》课程是基础课程，但是每学期的成绩却参差不齐。原因是有些来自偏远地区的学生，小学的时候没有接触过计算机，基础较低，根据分析结果可以对学生聚类，因材施教，课程的课时、教学方法根据不同学生而改变。此外，可以根据学生不同科目成绩之间的关联，改进课程设置，修改培养方案。

五、RSS在中学教学中的应用

RSS是“Really Simple Syndication（真正简易聚合）”。RSS通过XML标准定义内容的包装和格式，使内容提供者和接受者都能从中获益。RSS可以及时传递学生需要的最新信息，客户感兴趣的网站内容，能够按照内容的重要性进行排序，并且将最新和最重要的内容置于顶端。学生可以根据自己的兴趣对教学资源进行定制，并且能够随时掌握最新的相关信息等。作为一个新的未来交互平台，由于其较强的实效性、个性化、可操作性和互动性而对传统的平面和互联网媒体产生着强烈的冲击。中学教学资源根据开放网络的特点随时更新，每个学生都有自己感兴趣的知识点，如果每次都让学生在纷繁复杂的教育资源中寻找更新的资源是非常不现实的，会造成学生兴趣点下降，放弃使用信息化教学平台。相反，RSS可以根据学生上次的浏览兴趣，借助数据挖掘技术分析出特定学生的爱好和兴趣，等有相关信息更新后就自动推荐给学生，不会因更新快而让学生错过最新的学习资源。本体、物联网技术、数据挖掘在中学教育中的应用并不是孤立的，它们可以相互结合促进教学的进程，比如数据挖掘和本体结合，可以产生基于本体的数据挖掘，根据挖掘结果可以分析出影响教学的潜在因素，从而在教学辅助平台上为不同兴趣的学生提供个性化的服务；物联网环境下的信息存储亦可以转换成规范化的本体，有利于智能化的查询和追踪。

六、结语

信息化是中学教育的趋势，现代信息技术在教学中尤为重要。论文主要从当前研究的信息热点着手，探讨了中学教育中涉及到的一系列理论和技术，并着重介绍了本体、物联网技术、数据挖掘、RSS在中学教育中的应用。随着信息技术的迅猛发展，这些技术势必会融合演化，使得中学教学辅助平台更加智能化、个性化，智能化的教学平台、个性化教学模式势必推进我国中学教育的快速健康发展。

参考文献：

[1]邓志鸿，等.Ontology研究综述[J].北京大学学报（自然科学版），2002，（9）.

[2]祝智庭.中国网络教育技术标准化在行动[R].北京：中国北京国际科技产业博览会，中国教育峰会网络技术教育论坛，2003.

[3]Ong SK，Mannan MA：AVRML-Java-based approach to teaching APT programming[J].International Journal of Mechanical Engineering Education，2001，（4）：345-360.

[4]Michael Stollberg，Holger Lausen，Ruben Lara，et al.Towards Semantic Web Portals.WWW2004 Workshop on Application Design，Development and Implementation Issues in the Semantic Web，CEUR Workshop Online Proceedings，2004.Online at http：//CEUR-W /Vol-105/.

[5]刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术及应用[J].计算机科学，2010，（6）：1-4

[6][美]George M.Marakas.数据仓库、挖掘和可视化――核心概念[M].敖富江，译.北京：清华大学出版社，2004：76-78.

基金项目：山东省信息化与工业化融合专项研究课题立项（2012EI094）；山东省统计科研重点课题（KT12059、KT12060）；山东省高等学校科技计划（J12LN39）资助

作者简介：鲍素贞，硕士，研究方向：教育信息化、网络安全等。