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【關鍵詞】統計學、教學方法方差分析（ANOVA）萊文方差等同性檢驗
一、引言
方差分析是一種常用的統計分析方法，屬于統計學教學中的重點和難點之一。從統計方法上課，方差分析是較為復雜的一種假設檢驗的方法，回歸分析的結果中也涉及到方差分析的內容，所以對學習統計學課程的學生來說，正確理解和掌握方差分析的思想和原理顯然非常重要。但從授課教師的角度，一些教師往往會發現方差分析的內容不好講，也講不好，無法讓學生較好地理解方差分析的原理。本文基于筆者多年統計學課程教學的經驗總結，圍繞方差分析的概念、原理和前提條件等教學內容，與同行探討教學方法。
二、方差分析的概念
方差分析（AnalysisofVariance，縮寫為ANOVA），是由英國統計與遺傳學家，現代統計科學的奠基人之一，R.A.Fisher發明的，用于檢驗多個總體均值是否全相等的一種統計推斷方法。例如，一個國家不同地區的成年男性平均身高是否相等呢？對于該問題的分析就可以使用方差分析的方法。假設該國分為北部、中部和南部等三個區域，成年男性平均身高分別用來表示，則相應零假設和備擇假設為：
H0：μ1=μ2=μ3H1：μj不相等，j=1，2，3
如果最后零假設無法被拒絕，可以得出三個地區成年男性的平均身高不存在顯著差異，即地區因素對身高沒有影響；反之，如果最后拒絕零假設，從而支持被擇假設，則可以得出三個地區成年男生的平均身高存在顯著差異，至少有一個地區的平均身高與另一個地區不一樣，說明地區因素對身高有影響。因此，方差分析也可以用于研究一個自變量（通常為分類變量）對別一個變量（數值變量）是否有影響的問題。如果只涉及到一個自變量，該方差分析方法稱為單因素方差分析，涉及兩個自變量則稱為雙因素方差分析。本文主要圍繞單因素方差分析的教學。方差分析的名稱容易造成學生的誤解，使一些學生誤認為方差分析是比較多個總體方差。其實，方差分析是用來比較總體均值是否相同的，但由于使用計算“方差”的方法，故把該方法稱作方差分析。
三、方差分析的原理
為了比較多個總體的均值是否相等，方差分析將通過計算樣本數據的方差大小進行判斷。假設在北部、中部和南部分別隨機、獨立地抽取一定樣本容量的樣本，這里為了便于分析，從三地分別抽取3名成年男性，樣本容量為9，并記錄身高的樣本數據，如下圖所示。
方差分析就是比較樣本數據中北部、中部和南部這三組數據的組間方差和各組數據的組內方差的大小，并構造F檢驗統計量進行檢驗。組間方差度量樣本數據中組與組之間的變異，從數據結構的角度看表現為數據的橫向差異。造成組間數據變異有兩個因素，一個是地區因素，另一個是隨機因素。組內方差度量樣本數據中各組內部的數據變異，是由于抽樣的隨機性導致，表現為數據的縱向差異。如果組間數據的方差明顯地超過組內數據的方差，很可能表明地區因素會顯著影響成年男性的身高，從而不同地區成年男性的平均身高存在差異。
為了計算組間方差（MSA），需要先求組間平方和（SSA）和相應的自由度（C-1），其中C為組數，這里為3。組間方差等于組間平方和與相應自由度的比值。
MSA=
組間平方和用每組的均值與所有數據的均值之差的平方再乘以該組觀測值的個數來表示。組間平方和越大，說明各組之間的數據差異越大，當然如果組數越多組間平方和也會越大，因此這里不用直接用平方和直接進行比較。
為了計算組內方差（MSW），需要先求組內平方和（SSW）和相應的自由度（N-C），其中N為所有觀測值的個數，這里為9。組內方差等于組內平方和與相應自由度的比值。
MSA=
組內平方和用每組的觀測值與該組數據的均值之差的平方和來表示。組內平方和越大，說明各組內部的數據差異越大，當然如果各組的觀測值越多，則組內平方和也會越大。
有了組間方差和組內方差，就可以造成出F檢驗統計量，再與臨界值比較，可以就以做出統計決策。
FSTAT=
其中，服從分子自由度為C-1，分母自由度為N-C的F分布，其臨界值可以在指定顯著性水平下通過查表獲得。
在樣本量較大情況下，手工計算顯然耗時耗力，方差分析的相關
算一般需要通過統計軟件來完成。以下是用EXCEL進行方差分析的輸出結果。
EXCEL共輸出2個表格，第一個表格是對樣本數據進行描述分析，從中可以發現各組觀測值的個數、均值和方差。第二個表格為方差分析的結果。方差分析把數據的差異區分為組間差異和組間差異，SS為平方差，從表中可以SSA=0.020，SSW=0.018，df為自由度，組間平方和對應的自由度C-1=2，組內平均和對應的自由度為N-C=6。MS為均方，組間均方MSA=0.010，組內均方MSW=0.003。F為檢驗統計量，其值為MSA/MSW=3.307。在0.05顯著性水平下，F的臨界值約為5.14。如果使用P值法進行假設檢驗，EXCEL也給了相應的P值，約為0.108。根據EXCEL單因素方差分析的輸出結果，不管使用臨界值還是P值法，在0.05的顯著性水下，我們都可以得出不拒絕零假設的結論，即三個地區成年男性的平均身高不存在顯著差異，同時也表明地區因素沒有顯著地影響成年男生的身高。
四、方差分析的前提條件
在統計方法的教學過程中，都要強調使用某種統計方法的前提假設條件，如果條件滿足，就不能使用相應的統計方法。在方差分析的教學過程中，同樣需要強調方差分析的三個前提假設，即樣本是隨機、獨立抽樣的，每個總體是正態分布并且方差相等。其中抽樣的隨機性和獨立性相對容易做到，總體是否為正態分布可以通過直方圖等方法進行判斷。最后總體方差相等是一個非常重要的條件，如果該條件不滿足，就不能進行方差分析。如果各總組（各組）本身方差大小存在顯著差異，就不能從數據中發現由于地區因素造成的數據變異到底有多大。關于總體同方差假設是否成立可能用萊文方差等同性檢驗來解決。
萊文方差等同性檢驗第一步是對各組樣本數據排序，找中位數；第二步計算各組觀測值與其中位數之差的絕對值；第三步對絕對值做單因素方差分析；第四步得出結論。
根據萊文方差等同性檢驗的EXCEL輸出結果，可以得出三個地區成年男性身高的方差不存在顯著差異，可以進行方差分析。
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為工科各專業碩士研究生開設《數理統計》課程是非常必要的，該課程的教學目的是培養學生掌握、領會現代的統計方法和思維，可以有針對性的在本工程領域的研究實踐中正確應用，并得出合理的統計結論，并能對所獲得的結論進行基本的統計解釋。作為一門面向工程領域研究生的課程，該課程的課時數不宜過多，一般以48～64學時為宜。教學方式可以多樣化，課堂教學與網絡交流結合，理論介紹與軟件應用訓練結合。以培養學生的實際運用能力和正確解釋數據分析結果的能力為目的，強調統計思想和方法應用的培養，淡化復雜的推導過程和嚴密的數學公式訓練。
《數理統計》的教學內容應該高于工科本科生的《概率論與數理統計》課程中的統計部分的內容，避免重復學習，因此在教學內容中不應再有已經學習過的矩估計、極大似然估計，正態總體的置信區間和假設檢驗等知識點?！稊道斫y計》需要給學生們講授的是那些在《概率論與數理統計》中并未接觸到，但是在工程研究與實踐中要經常被用到的統計方法，要讓學生對這些知識了解、會用、用得好。
在工程研究實踐中，技術專家需要對數據進行分析，建立變量間的函數關系，判斷變量問的依賴程度、變量的分類與歸類、變量隨時間的演化規律、實驗方案的制定等等，考慮到費用和時間人力等因素，必須要在工程實踐中正確的處理好上述問題。上面提到的內容在現代統計學中就對應著：回歸分析、相關性分析、試驗設計、時間序列分析。因此建議《數理統計》課程的教學內容應安排：多元分布及多元正態分布，方差分析，試驗設計，回歸分析。主成分分析與典型相關分析，聚類分析，判別分析，時間序列分析等內容，這些是目前較為基礎的應用統計學知識內容。在實際應用中，還特別是統計軟件的最新版本中，還有非常多的進一步的知識點如局部多項式估計，logistic回歸，廣義線性模型理論，可靠性理論，蒙特卡羅方法等隨機模擬方法，多元數據的圖表表示方法，多元時間序列的基本理論和方法?？紤]到課程的特性，特別是在各種工程軟件中都包含有統計模塊，建議以常用的工程軟件為例介紹理論內容的使用過程。在工程軟件教材或統計學案例類的教科書中，有很多有普遍性的應用統計實際案例，可以在本課程的教學過程中有選擇的引入介紹給學生，讓學生們了解利用所學統計方法進行實際數據分析的操作過程和得出結論的思維方法。
前面安排的教學內容基本涵蓋了工程中統計應用的各個方面，其知識量實際上較大，在統計學專業課程體系中，可以安排成4、5門課程來講授。考慮到這一點，《數理統計》課程教學要深入淺出，回避那些繁雜的推演，在理解思想和方法運用上下工夫，既要強調統計思想的建立，又要操作統計方法的嚴格的機械的步驟訓練，有針對性地滿足工程類人才的學習需要。
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【關鍵詞】 交通安全執法技術；學科建設；建設內容
【中圖分類號】G64.23 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）22-00-01
一、本學科的研究對象及發展趨勢
交通安全執法技術以交通違法、交通事故、交通阻塞等道路交通事件為對象，研究交通監測與控制、交通違法監測與控制、交通事故預防、交通事故現場勘查、交通事故處理與鑒定的理論、方法和技術。
當前國際上本學科研究范圍較廣，涉及交通安全執法、道路交通安全和智能交通管理等方面均有大量研究，從信息、傳感、通信、控制等技術的初步應用，逐步發展為高新技術的綜合運用和深度融合，將執法、技術、教育有機結合在一起，逐步建立起交通安全執法理論、方法和技術三個層面的理論體系。具體發展趨勢是：
1、交通安全執法方面
以威懾理論為基礎，研究針對超速駕駛、酒后駕駛、不戴安全帶、闖紅燈等違法行為的交通安全執法技術的有效性、合法性和可行性等，注重智能化執法技術的研究。在交通安全執法技術的有效性方面，強調執法技術的威懾作用，從懲罰概率、懲罰嚴重性、懲罰時效性等角度研究各種人力執法、自動執法技術、駕駛人違法計分系統等技術措施的一般威懾和特定威懾效果。在交通安全執法技術的合法性方面，從處罰對象（駕駛人或車主）、限速標準、飲酒駕駛標準、自動執法地點、執法主體多樣化等方面展開研究。在交通安全執法技術的可行性方面，研究高新技術應用的可行性、執法成本、公眾接受程度等問題。
2、道路交通安全方面
研究交通參與者交通特性、車輛技術、道路安全設施與環境、交通安全管理、交通安全有關其他技術五個方面與交通安全之間的關系。有關交通參與者交通特性研究主要有行人橫過道路行為模式的安全評價研究，不安全交通行為的分析與控制，心理因素對人的交通行為影響的研究，應急狀態下駕駛人反應和操控行為分析，駕駛人交通安全視距測試與分析系統，交通標志識認動態測試系統等。車輛安全技術研究主要有整車系統安全技術、智能車輛安全系統技術、車輛協同式（車聯網）安全技術和交通運輸安全與應急保障技術四個方向。
3、智能交通管理方面
由智能交通系統（ITS）框架的研究開發到ITS關鍵技術的研究，近年的熱點主要集中在車路協同技術、動態交通管理和主動交通控制。車路協同技術研究集中在車路交互式行車安全系統技術、車車交互式協同控制系統技術、車路協同系統交通協調控制技術等方面。動態交通管理方面研究交通監測技術、信息融合技術、信息技術、交通誘導技術等。在主動交通控制方面，研究以提高行車安全性和減緩交通阻塞為目的的高速公路/城市快速路的可變限速控制、交叉口智能車路控制等技術。
二、主要建設內容研究
交通安全執法技術主要建設內容包括交通監測與控制技術、交通違法監測與控制技術、交通事故預防技術、交通事故現場勘查技術、交通事故處理與鑒定技術等。
（1）交通監測與控制技術
主要包含車輛與道路智能檢測技術、交通信息采集理論與方法、道路交通控制理論與技術、現代交通系統建模與仿真四個方面的研究。
①車輛與道路智能檢測技術
本研究方向以計算機在公路交通及城市道路智能測控領域的應用研究為主要目標。主要面向高速公路、城市道路交通運輸系統，將計算機技術與現代交通檢測技術，智能控制技術和現代通信技術（包括無線傳輸技術，IP網絡技術），應用到對車輛和道路的狀況進行檢測和故障分析。同時開展車、路及環境綜合信息交互技術方面的研究。
②交通信息采集理論與方法
本研究方向以有效、及時獲取綜合交通信息――特別是動態交通信息――并提供綜合服務為主要目標，主要研究內容包括：交通信息采集處理理論、方法、技術的研究；基于圖像/視頻的交通流及交通事件檢測技術研究；交通信息綜合應用平臺研究；基于計算機視覺（單目/多目）的交通安全輔助研究。
③道路交通控制理論與技術
道路交通控制從控制理論的基本原理出發，主要研究道路交通控制的原理、方法以及控制結果的評價等。主要研究內容包括：高速公路監控技術、交通事件自動檢測技術和交通控制與誘導技術等；城市交通控制系統、停車誘導技術和快速公交控制技術等。
④現代交通系統建模與仿真
現代交通系統模型描述道路交通流狀態變量隨時間、空間而變化、分布的規律及其與交通控制變量之間的關系，它反映了特定道路交通流的內在規律。該研究方向將從交通流數據出發，研究現代交通系統建模與仿真技術的理論、方法和應用。
（2）交通違法監測與控制技術
基于道路交通檢測技術的動態交通信息檢測系統、車型自動識別技術、交通事件自動檢測和道路交通違法監測的研究等。
（3）交通事故預防技術
交通運輸安全保障與防護技術，如交通法規、交通安全、可靠性理論、容錯糾錯技術、人機工程與狀態監測等。
（4）交通事故現場勘查技術
交通事故現場勘查技術主要以道路交通事故發生的過程以及成因為研究對象，以痕跡檢驗、測繪、攝影、心理學等理論為基礎，對于道路交通事故現場中存在的相關元素展開勘驗，并進行記錄、提取、分析的專門技術。
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【關鍵字】學習內容管理；移動學習；移動學習內容管理；內容管理
【中圖分類號】G434【文獻標識碼】B【論文編號】1009―8097 (2008) 07―0093―04
引言
隨著經濟與社會的發展，人們對新知識、新技能的學習需求不斷增長，現有的教育體系和學習模式已無法滿足人們與日俱增的學習需求，因此，教育開放化、終身化、全民化、個性化等教育理念便應運而生。人們渴望更新，更靈活的學習模式，尤其是受到現有教育體系和模式限制的各種人群。于是一種全新的學習模式移動學習（Mobile Learning，即M-learning）便悄然而生。通過有效結合移動設備和移動計算技術，學習者可以隨時隨地學習，同時，無線網絡的發展也為移動學習的發展創造了良好的學習環境。但是，隨之而來的是移動學習中學習內容管理的問題。無論手持設備多么完善，無線網絡的速度多么快捷，若系統不能提供優質的學習資源和合理化的資源管理，人們就無法像期望的那樣進行學習活動，也就無法享受到先進技術所帶來的無線學習樂趣[1]。本文將對移動學習的內容管理以及其研究中出現的問題進行研究討論。
一 內容管理系統概況
內容管理是一個很寬泛的概念，從商業門戶網站到新聞系統再到個人的博客（Blog）都可以叫做內容管理系統。內容管理系統把系統中的內容(如文字，圖片等)從網頁中分離出來進行管理，并控制內容在頁面中的顯示?；ヂ摼W的廣泛使用推動了內容管理技術的研究和發展。IBM曾把信息管理定義為是數據管理DM（Data Management）和內容管理CM （Content Management）的集成，顯示出內容管理的重要性[2]。
內容管理系統的最大特點是內容管理和系統表現相分離。內容管理系統一般被抽離成3個層面：內容管理，模板管理和管理[3]。學習內容管理是內容管理在網絡學習應用方面的一個分支，將學習內容從系統中抽離出來，以學習對象的形式存儲在數據庫[3]和標準文件系統中。它圍繞如何管理知識內容，使學習者和知識的創建者對知識的管理、獲取、使用、傳播更加人性化，從而提高學習者的學習效率以及適應性。學習內容管理因其獨特的針對性，成為E-learning（電子化學習）和M-Learning（移動學習）的研究重點，目前，E-learning學習內容管理系統的設計、開發與應用在國外比較成熟，在此基礎上設計的系統也越來越復雜，功能也越來越強大。國外在此相關領域的理論研究也處于領先地位。
學習內容管理系統（Learning Content Management System，LCMS）主要是為用戶提供一個可以制作學習內容、存儲學習對象、管理學習內容和動態個性化學習內容的網絡教育應用系統[4]。目前國際市場上的學習內容管理系統以Docent，Click2Learn ASPEN，Giunti Learn eXact，WBTSystem TopClass，LogicBay LogicBuilder，OutStart Evolution，Blackboard和Moodle等最為成熟。
其中WBTSystem TopClass定義了完整的系統架構，包括七大模塊，分別是：TopClass LMS提供進階的目錄和登錄管理服務；TopClass LCMS是核心學習內容管理平臺；TopClass Competence 提供權限和資源下載管理；TopClass Mobile提供移動裝置下載功能；TopClass Publisher提供基于網絡、AICC以及SCORM等格式的資源轉換功能，轉換后的資源可存儲為可重復使用的學習元件；TopClass Virtual Classroom提供多種虛擬教室方案以及在線學習功能；TopClass XML Toolkit提供TopClass與環境平臺的資源整合[5]。LogicBay LogicBuilder有相當嚴謹的功能和架構，平臺設計注重教材的開發、組織和管理功能，主要由3大系統組成：Learning Studio提供教材資料庫的存取和教材內容組合；Content Repository and Development Server負責存取XML內容以及資料庫物件；Personalized Learning Server提供動態、個性化教材服務器端的執行環境，其復雜的功能也相對提高了內容創建者的學習門檻[5]。OutStart Evolution則提供了教材開發、教材管理、教材傳送以及學習管理評估四大功能模塊[5]。賽爾畢博開發的Blackboard Learning System是一套用于加強虛擬學習環境、補充課堂教學和提供遠程教學的平臺。Blackboard Learning System擁有一套強大的核心功能，使教師可以有效的管理課程、制作內容、生成作業并加強協作，從而協助學校達到與授課、交流和測驗有關的重要目標[6]。
以上產品所提供的學習內容管理系統均是基于互聯網絡的，以傳統PC機為學習終端的學習內容管理系統，雖然它們功能不盡相同，但這些系統一般都提供內容創建，內容管理，內容，以及適應標準[7, 8]。盡管也有較為成熟的學習內容管理系統，但是在實際的應用和推行過程中，由于系統接口復雜，對內容編輯者有較高的門檻，以及系統對個性化學習支持不夠等因素，導致系統的實際使用效果并不令人滿意。尤其對移動學習資源的管理和制作存在嚴重缺陷，并且專門基于無線網絡終端（如手機、PDA）的學習內容管理系統的研究還相對較少。目前以意大利Giunti labs實驗室所研究的eXact Mobile移動學習內容管理系統最為出眾。
eXact Mobile是首個商業性的移動學習內容管理解決方案，它為移動學習者提供基于位置和上下文感知的無處不在的移動內容傳遞[9]。 eXact Mobile也是learn eXact的一個新插件，通過使用世界主流的移動設備，編輯者可以靈活、無縫地創建、管理和傳送符合SCORM規范的學習內容，并可以隨意對learn eXact學習管理系統組件互操作，同時兼容第三方學習管理系統[10]。eXact Mobile通過移動UMTS、Wi-Fi和GPRS設備提供對學習管理系統的訪問，并且在學習方案規劃中具有極大的靈活性。eXact Mobile同時也會將跟蹤信息反饋到學習管理系統，讓學習者和移動工作者根據學習規劃始終使用最方便的設備[9]。
目前國內研究的學習內容管理系統都是針對E-learning，專門針對移動學習內容管理的研究還很少，因此，研究支持移動學習的內容管理系統很有必要。本文的目標是創建一個基于移動學習系統的內容管理平臺，研究其實現過程中應該注意的問題，以便實現對移動學習教育資源便捷、有效、可靠的管理，實現數據信息資源共享，方便內容錄入以及快速、準確查詢，最重要的是為移動學習提供穩定的學習內容后臺支持。
二 移動學習內容管理系統的特點分析
移動學習內容和網絡學習內容有很多共同點，它們都是數字化學習資源。與E-learning相比，移動學習具有移動
性、便攜性、個性化、片斷化等特點。同時，由于移動學習終端在存儲空間、處理能力、顯示模式等方面的限制，與E-learning相比存在一定的局限性[1]。基于這些限制因素，我們在研究中應該注意以下幾個方面：一，學習內容的選擇。移動學習內容不同于以往的課件，它應該是對正常教學的補充，所以內容應該更加短小、精悍，并且具有少輸入，易于操作的特點，便于學習者利用零碎的時間來學習。二，內容的顯示格式。內容格式要盡量方便終端顯示，使用“小圖片＋文本”的形式，文本占主導地位，不應該一味的追求多媒體效果，盡量將聯系緊密而差別大的內容聯系在一起，以提高學習者的興趣。三，內容組織。內容前后要具有極強的邏輯性，方便學習者在短時間內消化知識。
由于終端設備的多樣性，針對終端顯示編寫不同的模板也是移動學習內容管理的一個重要方面。學習內容的最佳顯示在某種程度上還可以激發學習者的學習興趣。
如今，提供靈活方便的系統，設計適合終端顯示的資源，提供內容的快速檢索，以及對學習內容的有效管理就成為移動學習內容管理系統迫切需要解決的問題。
三 移動學習內容管理系統的框架設計
在移動學習系統中，學習者使用不同的移動終端通過無線網絡連接校園網從而訪問移動學習服務器，而管理員和教師則直接通過PC機連接校園網，對移動學習內容進行維護。移動學習系統拓撲圖如圖1所示：
從圖1我們可以清楚的看到，移動學習內容管理系統是移動學習系統服務器端的一部分，是整個移動學習的內容支撐基礎。根據以上對內容管理系統、學習內容管理系統、移動學習內容管理系統的研究和分析，本文設計了移動學習內容管理系統的框架結構，如圖2所示：
本系統支持B/S結構，移動學習內容管理系統的主要管理工作集中在服務器端的業務邏輯層和數據層。
1 移動學習內容管理層（業務邏輯層）：主要是完成邏輯處理，實現表示層和數據層之間的通信。數據訪問顧名思義是對數據庫進行各種操作訪問，并交由業務邏輯層來調用繼而完成邏輯處理。本層所實現的具體功能包括內容的創作編輯，存儲管理，用戶管理，配置管理，音視頻管理，內容檢索，資源管理等。
2 數據層：數據層是整個系統操作、管理的基礎，主要存放數據庫中的數據表和文件系統中的各種數據和文件，所有內容和信息的錄入、刪除、修改、檢索、瀏覽以及統計都是基于本層進行的。
四 基于Moodle的移動學習內容管理系統的關鍵問題探討
本系統基于開源Moodle（魔燈）課程管理系統，Moodle是由澳大利亞教師Martin Dougiamas博士主持開發的學習管理系統，該系統是一套基于“社會建構主義學習理論”設計開發的開放源碼的軟件，它能夠幫助教師高質量的創建和管理網絡課程[11]。Moodle提供內容管理、論壇、測驗、作業、聊天、選項表、日志、標簽、WiKi和調查等功能。它主要為課程設計提供在線課程編輯平臺，同時也為學習者提供一個在線的學習環境。Moodle平臺采用模塊化的結構設計和面向對象的開發方法，從系統架構上說，符合當前流行的三層B/S結構，基本實現了數據訪問，業務邏輯和用戶界面的分離，具有良好的靈活性和擴展性[11]。系統的開發運行環境是LAMP（Linux＋Apache＋MySQL＋PHP），當然Moodle軟件也可以在Windows系統下運行。本系統是基于Moodle課程管理系統，結合移動學習方式、學習者的需求以及移動學習內容特點等諸多因素，對Moodle系統做適當改進，使其為移動學習提供內容管理支持。本系統主要從以下幾個方面進行研究：
1 數據庫的設計
在Moodle軟件系統中，結構化的內容存儲在開源關系數據庫MySQL中，文章所研究的Moodle 1.8版本的數據庫中一共有214個數據表，數據表雖然很完善，但由于應用環境的不同，它在支持移動學習內容管理方面還存在缺陷，重新添加數據表并設計數據表之間的關系是實現移動學習內容管理系統的第一步。數據庫中應該增加一些移動學習環境下需要記錄的信息，如用戶信息、設備信息、課件信息、交互信息等數據表。本文針對不同的移動設備設計相應的資源，當用戶接入網絡，請求服務器，服務器則根據用戶的注冊信息，首先對用戶設備進行識別，然后提取適合用戶終端顯示的內容返回給用戶。其中終端設備數據表的字段涉及終端設備型號、屏幕大小、標記語言支持、圖像格式、內存大小、色彩支持、瀏覽器特性等屬性。在課件存儲表中，擴展課件存儲表字段，增加課件描述字段，以便快速關聯到相應的終端設備。
2 移動學習課件制作工具的設計
目前的課件開發都是先使用課件編輯工具來開發內容，然后通過整合工具，進行內容包裝，這對課件的編輯者來說，存在一定的難度。因此設計所見即所得的在線課件編輯工具是目前需要解決的問題之一。設計課件在線編輯工具的時候，首先要考慮課件使用終端的屏幕大小，提供課件編輯模板選擇，不同的模板應用于不同的顯示終端；其次是課件屬性的描述，課件屬性元數據的選擇可以為用戶搜索提供依據，提高搜索效率；最后是內容添加和存儲，學習內容應該存儲到課件資源庫的數據庫表內，方便用戶檢索。課件編輯工具可以實現課件的快速制作和入庫，并保證課件的完整性。
3 多媒體文件管理模塊的設計
隨著無線網絡的發展，3G時代的到來以及移動資費的不斷下調，使用手機下載音/視頻文件的速率和資費問題也將得到有效解決，同時也對服務器端的內容提出了新要求提供可供用戶瀏覽、下載的多媒體文件，而Moodle本身并不提供對多媒體文件的管理。因此，本系統設計了多媒體文件管理模塊來支持用戶需求。此模塊中的多媒體信息記錄在數據庫中，分別建立音/視頻以及Flash文件的存儲表，數據表中存儲多媒體文件的基本屬性信息以及存儲的路徑，而原始的多媒體文件則存儲在本地磁盤中。根據不同的角色權限，用戶可以通過提供的檢索功能發現、瀏覽以及下載多媒體文件。多媒體文件管理模塊的用戶訪問權限圖如圖3所示：
4 移動學習內容搜索的設計
由于Moodle設計的搜索功能不夠強大，很多已有的課程因為檢索語輸入的不夠準確而無法搜索到，嚴重影響學習者的學習積極性。因此，要建立強大搜索引擎也是移動學習內容管理的一個主要任務。針對存儲內容的數據表，建立基于關鍵字的精確搜索和模糊搜索，進一步實現站內的簡單搜索和多級搜索功能，從而為學習者查找內容提供方便。同時還可以通過建立目錄樹查找來實現對內容的檢索。
五 總結
本文在分析內容管理系統的基礎上，總結了移動學習內容管理系統的特點，提出了移動學習內容管理系統的框架，并在研究、分析開源軟件Moodle的基礎上，討論了支持移動學習的內容管理的關鍵問題。在后續的研究工作中，將進一步研究移動學習以及學習內容的相關標準，制作符合國際規范的移動學習課件，實現移動課件的標準化，為移動學習提供功能完善的內容管理系統。
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參考文獻
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Research and Design of M-learning Content Management System
YANG Yan-yan LI Xiao-cong GAO Min
(School of Electronics and Information, Northwestern Polytechnic University, Xi’an, Shaanxi 710072, China)
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關鍵詞：系統結構；系統能力；教學內容
0、引言
計算機系統結構課程是高等院校計算機科學與技術專業的一門重要專業核心課，在已具備基本的計算機軟、硬件知識基礎上，從軟、硬的總體設計角度出發，研究如何改善計算機系統組織結構以提高系統性能特別是應用程序性能的方法，組織性價比高的計算機系統，著重討論軟、硬件功能的分配以及如何最佳、最合理地實現分配給硬件的功能。該課程對于學生全面理解計算機系統的層次結構、建立計算機整機的概念、了解軟硬件之間的關系、培養計算機系統分析設計及開發能力都起到非常重要的作用。
1、加強系統能力培養
2013-2017年教育部高等學校計算機專業教學指導委員會制定的教學指導計劃中指出，計算機專業應該培養的四大基本能力包括計算思維能力、算法設計與分析能力、程序設計與實現能力和系統能力。計算機系統結構課程應從全局和系統的角度介紹進行計算機系統設計所必須了解與掌握的專業知識，培養學生的系統認知、系統設計、系統開發和系統應用能力，這4方面就構成了系統能力。四大基本能力及能力點分配見表1，每種基本能力都有相應能力點的分配，其中系統能力占到75%。
當前計算機專業學生最重要的是必須加強系統能力培養。相比其他專業學生的計算機基礎和應用能力，計算機專業學生的核心特點和需求是更強調計算機系統能力。其他工科專業（如通信工程、電子工程、自動化專業等）也都開設了一些與計算機相關的課程，如C++程序設計、數據結構、計算機組成原理、匯編語言等。如果把這些課程比作列車車廂，計算機系統結構就是連接這些車廂的掛鉤和軌道。沒有掛鉤，車廂之間就孤立無聯系；沒有軌道，列車無以依托便無法馳騁。計算機專業的學生區別于其他專業學生最重要的能力就是能否將這些課程所學內容系統地聯系起來，能否從總體結構、系統分析這一角度研究計算機系統。
2、從系統層面構建知識體系
ACM和IEEE/CS聯合工作組于2012年11月提交了具有指導意義的計算機科學課程教學參考計劃Computing Science Curricula 2013，其中明確指出計算機組織與體系結構應當建立在深入理解計算機系統硬件環境與更高級的軟件層基礎上，要求學生理解計算機系統基本組成、特征、性能及其之間的關系，特別是現在和未來利用并行性所帶來的計算機系統性能的改進。
通常計算機系統結構課程面向高年級本科生開設，其原因是該課程涉及與計算機軟、硬件相關的方方面面知識，因此孤立學習這門課程不可取，必須從系統層面建立知識體系。課程體系既是一個整體，又應當連貫而有繼承性，能夠滿足本科以及更高層次的教學需求。
計算機系統結構課程與相關課程共同構成的教學體系如圖l所示。該體系所包含的知識應當涵蓋于計算機專業學生應具備的知識體系中，其中虛線以下部分是針對本科2-4年級學生開設的課程，虛線以上部分是針對本科以上層次開設的相關課程，其中灰色部分課程是與計算機系統結構課程聯系最為緊密的課程群。
從系統層面構建知識體系有利于高年級學生將所學知識立體化，形成科學完整的知識體系；注重課程之間的融合與銜接能促使學生真正做到融會貫通，領略到計算機專業最核心、最本質的內涵。
3、教學內容劃分與學時安排
以課堂教學為主導的教學活動中，教學內容對學生學習興趣的培養至關重要，因此有必要對教學內容進行精心合理的設計。
目前信息工程大學計算機系統結構課程的教學分為3個不同層次：一是計算機專業本科必修課程；二是針對研究生階段的高性能計算機體系結構；三是面向非計算機專業（電子工程專業、芯片專業等）開設的計算機系統結構選修課程。教師應當針對不同授課對象適當調整教學內容的學時安排，通過查閱網上公開資源，將信息工程大學針對計算機專業本科開設的計算機系統結構教學學時安排與美國加利福尼亞大學伯克利分校（UC Berkeley）、美國威斯康星大學（WISC）、國防科技大學等進行對比，對比情況見表2。
從表2可以看出，我們對教學內容的劃分與各大名校相比較為一致，結構較為合理。其中國防科技大學和信息工程大學的高級專題主要是介紹多處理機系統、機群系統的基本工作原理，為研究生階段的后續課程學習打下基礎。美國加利福尼亞大學伯克利分校針對本科生開設的高級專題部分占到總學時數（60學時）的20%且內容豐富，主要講授GPU體系結構中的數據級并行、多核結構下的線程級并行及相關內容，對專題的拓展程度較為深入。美國威斯康星大學對計算機系統結構課程僅就本科生階段分為3個層次，總學時70學時，隨著課程不斷進階，教師對講授內容的延展程度和深入程度不斷加強，高級專題涉及計算機系統的保護與安全、并行算法、并行檢測的原則、矢量化編譯器、互連網絡、陣列處理機、多處理器的同步、數據一致性、數據流計算機和其他特殊用途的處理器結構等一系列知識。
信息工程大學自2012年針對計算機系統結構課程實施教學改革以來，把該課程的實驗部分集中在寒暑假實踐周進行，將課堂講授部分學時壓縮為36學時。與國防科技大學相比，尤其是與國外名校相比，我們更注重基礎知識的教學，高級專題部分所占比重較少，計算機專業的其他課程中也存在類似情況。
4、面向系統能力的教學內容設計
計算機系統結構課程由于涉及多門計算機專業的軟、硬件課程，知識體系龐大，各門課程的教學內容交叉多，對講授該門課程的教師要求很高，不僅要熟悉該課程內容，還要準確把握相關課程尤其是課程間的教學融合點。
計算機系統結構介紹了計算機系統的內部工作原理以及軟硬件分界面的權衡策略，對計算機的整體性能進行評價和改進，從而建立計算機軟硬件整機的概念。美國普渡大學fPurdueUniversity）計算機科學系資深教授科默fDouglasE，Comer）博士曾經在他的著作中指出：計算機系統結構課程將計算機軟硬件知識統一起來，在許多計算機科學（Computer Science）的教學計劃中，計算機系統結構是惟一一門能讓學生接觸到與編程相關的計算機結構方面的課程。
表3列出了計算機組成原理、計算機系統結構、計算機操作系統等課程的教學融合點，同時將不同課程的授課內容進行橫向對比，旨在找到核心課程之間教學融合點的區別與聯系，使得課程銜接更加順暢，教學重點更加突出。
由表3可以看出，計算機組成原理（CP）強調基本運行原理，計算機系統結構（CA）強調性能優化方法，而操作系統（0s）則側重從系統軟件角度管理計算機軟硬件資源；Os多用軟件的方法解決問題，CP則從硬件的角度思考問題，cA在軟件和硬件之間權衡考慮后取一個折衷，討論具有最佳性價比的軟硬件資源分配方法以及軟硬件界面的劃分。
比如，教師在cP中講三大部件連接結構時應該在細化部件講授的基礎上講清楚最根本的全局通路，在CA中講結構時應該屏蔽硬件細節，重點討論系統全局結構和優化方法。如果忽視全局概念，就容易陷入模塊化講授的誤區，導致銜接出現斷層。
再比如，CP中在匯編級講清指令集接口，講清CA中匯編級的描述與cP的關系，而在cA中則要講清高級語言、編譯、操作系統和硬件結構的關系以及性能分析中各方面帶來的影響，否則容易令學生對系統軟件層面產生誤解，弄不清流水線硬件結構與指令集的關系。
教師在講授時應采取不同的策略，從而達到不同的教學目的，面向系統能力的授課對教師本身就是一種挑戰。學生在教師指導下將新的教學內容與之前所學課程的教學內容聯系起來，從而更容易把握關鍵點，在已經熟知或略有了解的知識領域換一種角度和思路展開分析和研究，提高學習興趣。
面向系統能力進行教學內容設計可以讓學生更多地了解學習該課程的意義。計算機系統結構課程中的內容有利于學生理解程序設計中不同選擇和取舍帶來的影響，從而提高程序的效率。學生通過學習硬件工作原理可以改善編程的過程，能夠更迅速地查明故障來源，從而減少程序中的錯誤，而理解計算機的工作原理與系統結構則有助于學生今后從事系統級的程序開發或參與設計一個真實的計算機系統。
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論文摘要：闡釋了“新課導入”教學設計的重要性；結合案例評析了在教學視導過程中，不同教師在對同一教學內容進行“新課導入”時，因引入方法不同而產生的教學效果上的差異。
1 “新課導入”教學設計的教育教學理論基礎
心理學家布魯納認為：人類記憶的首要問題不是貯存，而是提取。他強調新學習知識與以前形成的某種知識結構必須存在某種聯系，只有學習者把外來刺激同化到原有的認知結構中去，學習才會發生學習心理特征。
基于此觀點，筆者認為“新課導入”是一項很重要的教學設計，教師在進行“新課導入”教學設計時，要考慮以下幾點：一是“新課導入”的材料要能將學生原有的知識系統充分調動起來，為本節課學習新知識服務；二是“新課導入”的方法要符合學生的學習心理特征，要能激發起學生的求知欲；三是“新課導入”的手段要新穎奇妙，讓學生在學習前有一個愉悅的心情與學習激情；四是“新課導入”的問題設置要有一定的探究性，讓學生的思維處于一種活躍狀態，課堂教學過程才能活躍起來。
“新課導入”所用的材料是根據新授課教學設計的要求，在廣泛征集材料的基礎上經過精心篩選而定?！靶抡n導入”材料的選擇要符合下列條件：一是要符合學生的心理發展特征，能驅動與喚醒學生原有的知識結構與內在動機；二要兼有科學性、趣味性或新穎性，能激發學生學習新知識的興趣與主動性；三要能起到在新課知識與原有知識系統間建立相互溝通的橋梁作用。
在進行新授課教學前，每位化學教師都會用語言、文字、圖片、影視或實驗等方法來導入新授課內容，這是中學化學課堂教學過程中必不可缺一個環節。“良好的開端是成功的一半”，如果能選擇恰當的、有效的材料，通過“新課導入”這一環節充分調動學生的學習興趣，必能大大提高化學課堂教學的效果。
如何有效利用“新課導入”這一環節提高課堂教學的效益？如何在有限的時間內，利用有限的材料或手段，發揮“新課導入”的最大效用？筆者將在教學視導過程中接觸的一些典型“新課導入”案例進行了匯集、研究與評析。
2 “新課導入”典型案例與評析
“新課導入”的目標很明確：一是激發學生的學習興趣，營造學習氛圍，為本節課的教學目標達成做好情緒上的輔墊；二是調動學生原有的知識系統，為本節課的教學目標達成做好知識方面的準備。
2008年，在對全縣高一年級的化學課堂教學進行調研時，不同的教師在講授“《化學1》（必修、蘇教版）專題3第二單元鐵的獲取及應用”教學過程中，使用不同的“新課導入”法及帶來的不同的教學效果，引發了筆者的深思，現摘錄與評析如下：
2.1 利用實驗的神奇魅力導入新課
如，在聽張老師的課時，他用自己設計的新穎小實驗來導入新課，極大地激發了學生學習化學知識的欲望，為本節課的新知識學習開創了一個良好的開端。
張老師：請同學們看化學實驗小魔術：［實驗1］——教師2只手分別戴上乳膠手套，一只手沾取一點氯化鐵溶液，另一只手沾取一點硫氰酸鉀溶液；然后，雙手摩擦后放開展示，出現“血淋淋的”雙手。
生：（驚呼）??？怎么回事？
張老師：（笑）別緊張！這是鐵的化合物發生了化學反應產生的實驗現象。
張老師：請再看化學小魔術：［實驗2］——教師取約20 ml近無色的黃血鹽［六氰合鐵（ⅱ）酸鉀］溶液倒入燒杯，再加入氯化鐵溶液約10 ml，燒杯中無色溶液變為藍黑色。
生：（騷動）??？太有意思了，這不是藍黑墨水嗎？
張老師：（笑）這不是藍黑墨水。藍黑墨水主要成分是鞣酸亞鐵和藍色有機染料，也與鐵元素有密切關系。同學們！鐵及化合物還有很多你還不知道的化學性質，你們愿意在這一節課和我一起來探究鐵及化合物的性質與用途嗎？
……
化學實驗最能激發學生們的學習興趣，化學實驗課是學生們最喜歡的課程之一，這是眾所周知的事實。張老師用化學實驗來導入新課，符合學生們的認知學習特征，調動了學生們學習化學知識的內驅力，所以取得了非常好的教學效果。
其實，化學實驗一直是中學化學教學的重要目標之一。教育部頒布的《普通高中化學課程標準（實驗）》中明確規定：通過實驗探究活動，掌握基本的化學實驗技能和方法，進一步體驗實驗探究的基本過程，認識實驗在化學科學研究和化學學習中的重要作用，提高化學實驗能力，強化科學探究意識，培養學生的創新精神和實踐能力［1］。如果我們的化學教師都能像張老師那樣，充分地利用化學實驗這一重要的教學手段去服務教學，我們的學生的動手能力與科學探究能力將得到極大的提高。
2.2 用系列圖片或視頻導入新課
如，在聽鄭老師的課時，她用投影儀投放出了自己編制的系列圖片，并通過學生對圖片的觀察與思考，梳理了學生原有的知識系統中關于鐵的相關知識，又通過問題的設置達到了激情勵志的效果，為新知識的學習做好了鋪墊。
鄭老師：（投影）請同學們觀看下列圖片：［圖片1-鐵的各種礦石——赤鐵礦、磁鐵礦、黃鐵礦、菱鐵礦等］、［圖片2—我國古代煉鐵模型圖］、［圖片3—我國現代煉鐵高爐模型圖］、［圖片4—鐵在國防科技中的重要用途——飛機、軍艦、坦克、槍械等］、［圖片5—鐵在生活生產中的重要用途——汽車、火車、家用電器、生活用品等］。
鄭老師：觀看了這些圖片，你們有什么想法？
生甲：鐵的用途那么廣泛，鐵這種金屬太重要了，一定要學好鐵的有關知識。
生乙：我國古代人民太了不起了，最先發明了煉鐵技術，我感到非常驕傲。
生丙：鋼鐵是年產量最大的金屬材料，每個人都離不開它。
生?。何蚁胫黎F礦石是怎么轉化成鐵的？鐵與鋼到底有什么區別？
鄭老師：回答都很好，鐵是生產生活中用途最廣泛的金屬，現在我國的年產量已達到5億多噸，我們一定要掌握鐵及化合物的相關知識，為我國的現代化建設服務。
……
從鄭老師非常好的課堂教學效果來看，合理的圖片或視頻組合，確實能調動學生的學習新知識的積極性。圖片資料以其特有的直觀醒目、表述內容豐富多彩而倍受人們的歡迎。據筆者粗略統計：僅蘇教版高中新課程標準課本《化學1》（必修）中，所用的知識性、激勵性的圖片就多達一百余幅。
當然，新課導入材料可以是優化組合后的一組圖片，也可以是下載后經過剪輯的視頻，還可以是精心準備的一段文字資料。無論是圖片、視頻還是文字資料，都要與新的學習內容密切相關，且要具備承前啟后、科學合理、選材新穎等特色。
2.3 運用問題探究法導入新課
如，在聽喬老師的課時，喬老師用她精心設計的問題探究法來導入新課，給聽課的所有教師都留下了深刻印象。
喬老師：現在講臺上有兩塊體積大小與形狀相同的銀白色金屬絲，只知道它們分別是鐵與鋁，請你們用不同的方法找出哪種是鐵絲？
生甲：掂一掂它們的重量，重的是金屬鐵；
生乙：用磁鐵吸引它們，能被磁鐵吸引的是鐵；
生丙：用力彎曲一下，易被彎曲的是鋁；
生?。号c相同稀硫酸或鹽酸反應，產生氫氣慢的是鐵；
生戊：分別用錘子敲打，不易被錘成薄片的是鐵；
生已：在氧氣里燃燒，能產生黑色固體的是鐵；
生庚：放在水中一段時間，產生紅色銹斑的是鐵。
喬老師：同學們的回答都很好，但這些都是我們對鐵的性質簡單膚淺的了解，鐵元素的很多性質我們以前還不了解，為了全面地了解鐵元素，讓我們一起探究“鐵的獲取與應用”。
……
喬老師用“問題探究”的方式導入新課，既能引導學生迅速回憶以前所學過的知識，又能開啟學生記憶中固有的、與新知識有關聯的知識系統，還能培養學生探究問題能力與分析解決問題能力。由于學生思維活動激發得好，課堂教學過程中學生的思維都處于一種興奮狀態，師生間的配合默契，教學效果非常顯著。
美國教育家jamesm?sawrey曾經說過：“學習的所有形式都可以看作是問題解決的過程”［2］。學生帶著問題走進教室，再帶著更多的問題走出教室，這就是以問題為紐帶的問題探究式教育的宗旨。課堂教學中教師并不以知識的傳授為目的，而是以激發學生的問題意識、加深對問題的思考深度、探求解決問題的方法，特別是形成自己對解決問題的獨立見解為目的。因而，“新課導入”時應該注意學生思維活動的激發，讓學生在分析與解決問題過程中學習與接受化學知識，可以為學生的終身發展奠定良好的基礎。
3 “新課導入”的不理想案例與分析
如果“新課導入”這一環節沒有在教育教學理論的指導下去進行認真的教學設計，而是隨意地用幾句開場白或復習以前學過的知識作為“引子”來導入新課，就不能激發學生的學習激情與求知欲，教師的課堂教學效果就會大打折扣。
在教學調研中，一些化學教師在進行“《化學1》（必修、蘇教版）專題3第二單元鐵的獲取及應用”的教學中，由于使用的“新課導入”方法不恰當，或者缺乏激勵性、探究性，導致課堂教學過程中學生思維不活躍，師生共同參與度低，教學效果不理想?，F將部分不理想的“新課引入”方法摘錄并評析如下：
如，某校化學教師甲在教學時的“新課導入”案例：
教師甲：張同學、李同學請你們上來默寫有關鐵的化學方程式。
（兩學生上臺，教師甲提醒：其他學生拿出紙與筆，準備默寫）
教師甲：鐵與鹽酸反應制氫氣，鐵在純氧中燃燒，三氧化二鐵被碳還原，鐵在少量的氯氣中燃燒。
（兩個在黑板前默寫的學生，一人錯2個，另一人錯3個）
教師甲：我們分析一下這兩位同學書寫的化學方程式，……，簡單的化學方程式默寫都錯成這樣，你們以前學的知識都跑哪兒去了？
（本節課的教學過程中，教師與學生情緒都比較低沉，學生參與教學活動的氛圍差）
又如，某?；瘜W教師乙在教學時的“新課導入”案例：
教師乙：在初中我們學習了哪些鐵的化學性質？
學生們齊聲回答：鐵與鹽酸反應，鐵與氧氣反應，鐵與鹽溶液反應
教師乙：你想知道金屬鐵還有哪些性質與用途嗎？下面讓我們一起學習鐵及化合物的性質與用途。
教師甲與教師乙的“新課導入”方法都存在的缺陷是：一是導入的方法陳舊，不能激發學生的學習欲望；二是導入新課時所設置問題的探究性不足，不能激發學生在學習過程中的探究意識；三是過分重視所謂的“溫故知新”，只將學生的思維與記憶導向初中所學的知識，學生的學習思維不能充分展開；特別要提出的是：教師甲不應該在進行課堂教學前狠狠地批評學生，教師在課堂教學前狠批學生是課堂教學的大忌，即便是個別學生受到批評，班級的大多數學生都會低頭不語、氣氛沉悶，教師與學生間的配合也會受到很大影響，必然影響到教學效果。
總之，“新課導入”的宗旨就是要激發學生的學習興趣。學習興趣是學生對于化學事物特殊的認識傾向，是學生力求認識化學事物、獲得有關化學知識經驗，帶有情緒色彩的意向活動。當學生形成化學學習興趣時，他對化學事物的感受就會既敏銳又牢固，同時能使中樞神經處于較強的興奮狀態，產生愉快、滿意和歡喜等情感體驗，推動學生有效地進行化學學習活動［3］。
中學化學教學是一門科學，也是一種藝術。蘊含于其中的“新課導入”，在注重所選材料的知識性、趣味性之外，還要注重導入所用方法的藝術性與邏輯性，以有利于學生接受，有利于孕育出學生的學習興趣、動機與情感。這種集中了知識化、藝術化與邏輯性了的“新課導入”環節是一種催化劑，有了科學合理且高效的催化劑，我們的課堂教學才能如“行云流水”般流暢，才能有事半功倍的教學效果。
參考文獻：
［1］ 中華人民共和國教育部制訂.普通高中化學課程標準（實驗）.北京:人民教育出版社，2003：24
