情感计算下的人机交互设计论文

摘要：密室逃脱游戏最早起源于网络手游，近年来线下的真人密室逃脱游戏把屏幕端的二维游戏带到现实，通过线下技术“捆绑”虚拟游戏的精髓，使手机端的交互走向地面变成一个大型的综合性人与机器、环境的交互体验。文章将从设计心理学出发，从可视性的角度分析交互设计原则在密室逃脱空间设计中的应用，探讨交互设计的游戏化发展。下面小编整理了一些《情感计算下的人机交互设计论文(精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

情感计算下的人机交互设计论文 篇1：

基于情感计算的适应性网络学习系统模型设计

【摘要】情感计算是与情感相关、来源于情感或能够对情感施加影响的计算。文章在分析适应性学习理论及网络学习适应性现状的基础上，构建了一个基于情感计算的适应性网络学习系统模型，并对系统的用户登录模块、情感交互模块、评价模块、适应性学习过程模块及数据库模块进行了详细论述，籍以此解决传统适应性网络学习系统的情感缺失问题。

【关键词】情感计算；适应性学习；适应性网络学习系统

传统的网络教学系统（或学习系统）虽然可以在web环境下实现认知层面的个性化教学，但往往只重视学习内容的适应性，忽视了学生在学习过程中表现出来的情感状态，以致学生在学习过程中缺乏情感投入，造成严重的情感缺失，甚至产生反感情绪，严重影响网络学习的效果。一个真正个性化的适应性学习系统不仅应当是有智能的，而且还应当是有情感的。

情感是人类的基本经验，它同理性思维和逻辑推理能力一样，在我们的日常生活、工作、交流、处理事务和决策中扮演着重要的角色[1]。情感在认知和人机交互中起着关键性的作用，让计算机具有情感实质上就是让计算机在与人的交互中具有智能和敏感的能力。如果计算机具备了类似于人类的情感能力，能够感知和表达情感，那么人与自然、人与计算机就能达成一种和谐。因此，可以说情感计算是建立这种和谐人机环境的基础之一。

所谓的情感计算是与情感相关、来源于情感或能够对情感施加影响的计算[2]。情感计算技术将有助于改变目前传统网络教学中的情感缺失问题，是解决目前网络学习适应问题的有效突破口。

一 适应性学习理论及网络学习适应性现状

适应性学习（Adaptive Learning）是指为了提高学生学习的适应性，通过学习环境的自身调整来适应学习者的个性特征和认知水平，满足学习者个别需要的学习过程。因此，适应性学习主要包括：（1）学习者可以选择学习支持工具来定制自己喜欢的学习环境。（2）根据学习者的需要，适应性学习可以提供灵活的学习方法，动态地呈现学习内容[3]。现阶段主流的适应性学习模式主要包括3个关键环节：学习诊断、学习内容的动态组织和学习策略的选择[4]。

适应性学习系统的研究以人工智能科学、认知科学和思维科学为理论基础，通过研究人类学习思维的特征和过程，来寻求学习认知的模式[5]。在适应性学习过程中，学生能够自己组织、制订并执行学习计划，能控制整个学习过程，对学习情况进行评估。学习系统要能够满足学生进行个性化学习的需求，提供适应性的学习诊断、适应性的导航及适应性的内容呈现。学生在系统提供的环境中，可以自由选择学习方式。系统会根据学生与系统的交互情况及学生的学习状态、历史记录，适时地给学生以引导，帮助学生完成学习目标。同时还应该适时地对学习者的情感状态做出反应，使学习者快乐地学习，防止由于情感交流缺失造成情感障碍问题。适应性学习系统要充分考虑学生学习行为的个性化特征和情感需要，给学生提供个性化、和谐的人机交互环境，最终达到因材施教的目的。但目前所设计的“适应性学习系统”或“适应性教学系统”往往忽略学习者情感这一重要因素，仅仅实现了认知层面的个性化教学，出现了大量学习适应不良问题等，情感缺失问题尤为严重。所谓情感缺失[6]，就是指由于教师和学生、学生和学生分离，使得学生和学生不能像常规教育那么及时地、面对面地交流，学生在学习过程中的某些问题得不到解决，在心理上存在困惑而得不到帮助。这样，如果学生长时间面对冷漠的电脑屏幕而感受不到交互的乐趣和情感的激励时，就会产生反感情绪，从未造成各种各样的学习适应问题。

二 基于情感计算的适应性网络学习系统理论模型

在教与学的过程中，人类的表情和语言是丰富的，当教师讲授的内容学生能够理解和接受的时候，会出现情绪高涨的状态，学生会用微笑的表情或欢快的语言来表示。反之，情绪会低落，学生可能会用眉头紧锁、目光呆滞、低沉丧气等方式来表示他们无法理解讲授的知识。学生的这些情感表现是很重要的反馈信号，为了在网络学习环境中，有效地解决情感交流匾乏问题，本文提出了基于情感计算技术的适应性网络学习系统理论模型，如图1所示。该系统将对学生的情感信号进行捕捉和识别，并以此作为重要依据，判定学生的情感状态和对所学知识的接受情况。系统通过访问学习者特征数据库和相关知识库，主动收集、分析来自学生的反馈信息，从而给出合理的、个性化的学习方案，并能不断地调整和修正学习方案，实现和谐人机交互功能和真正的学习自适应。

上述模型是在传统的适应性学习系统模型的基础上加入了情感计算技术，系统更加具有智能性和友好性，能更好地反应学生的学习状态和情感状态，最终提高学习质量，完成学习任务。该系统可以实现以下功能：对学生的情感信息进行捕捉和识别，并以此作为动态调整学习策略的重要依据；情感虚拟教师可以与学生进行情感交流，实现人机情感交互；根据学生学习时的情感表现和学习历史，适时调整学习内容和内容的难度等，真正实现适应性学习。

该系统分为五大模块：用户登录模块、情感交互模块、评价模块、适应性学习过程模块及数据库模块。

1 用户登录模块

这部分是用户与计算机的接口，主要负责用户的身份验证。学习者初次登录系统时要进行注册，这是实现适应性学习的基础。获取的用户信息存储在用户特征数据库中，主要包括注册用户的基本情况（如注册号、姓名、性别、年龄等）、受教育背景（如学历、学位、进修情况）等。同时，初次登陆系统的学习者还必须进行学习风格测试和知识的前测，收集的学生学习风格特征和知识特征信息被记录到相应的数据库中。

2 情感交互模块

该模块由可进行情感交互的虚拟教师和情感识别两部分组成，是本系统模型的特色部分。情感教师可以在用户学习过程中实现人机的情感交互，情感计算服务器对收集到的情感信息分别进行情感识别，涉及到的情感识别技术主要包括面部表情识别，语音情感识别、姿态情感识别和生理指标情感识别。系统通过统计方法计算出学习者在该学习阶段中所表现出来的情感种类和比例，识别出学习者的整体情感反应，并做出合理的情感评价和认知评价。

用户的整个学习过程是通过与可进行情感交流的虚拟教师（智能代理）进行交互而进行的，系统将学生的交互信息分为“奖励”和“惩罚”两种信号，这些信号作为系统的输入信息，通过虚拟教师的情感模型刺激系统产生出符合人类情感变化规律的情感信号，并用动画的效果进行表情输出，从而改变传统网络学习的呆板界面，实现和谐的人机交互。

3 评价模块

该模块的评价信息来自四个方面：

（1） 用户首次登录时，系统根据学习者填写的学习风格测试问卷和知识前测问卷得出学生的认知风格特征和知识掌握情况，并对此做出认知评价。

（2） 情感计算终端实时监测学习者在学习过程中的情感表现，并将收集到的人脸表情、语音情感、姿态信息以及生理指标信息等传递给情感计算服务器。在一段学习结束后，自动统计出所出现的情感种类及各种情感所占比例，系统在认知心理学理论的支持下形成情感评价和认知评价。

（3） 系统根据存储在数据库中的学生学习风格、知识特征以及情感数据等信息对学习者的状态做出适时评价。

（4） 学习者根据自己的学习经历，对自己的学习过程和学习结果的满意程度做出自我评价（即反思的过程）。

4 适应性学习过程模块

初次登录时，学习者的学习风格特征被记录到学生学习特征库中，知识特征记录到学生的知识特征库中。系统根据学习者选择的学习目的和学习历史记录进行自适应诊断学习的起点，学习起点的确定为后面的学习内容的适应性呈现提供了依据。起点确定之后，学习者就进入了学习状态。在学习过程中需要为学生配置一个摄像头，系统会通过情感识别技术分析摄像头所捕获的学生的情感信息，并根据情感模型判断学生的学习状态，然后给出相应的提示和合理的建议。如果学生的情绪为烦躁不安，则可能是学习内容难度过大，这时就应该提示学生注意调整一下学习内容的难度。

学习开始，系统会根据学习者的知识模型来提供适应性的导航和帮助，引导着学习者浏览合适的页面内容。比如，对己经掌握的知识点的链接添加相应的标志，还没有学习的知识点的链接可以不用展开或隐藏起来，即将学习的知识点的链接也可以用相应的标志来标注，以引导学习者的学习方向。

在学习过程中，学习者可以根据自己的情况适当的修改自己的学习风格特征和知识特征，以使系统更好的适应学习者的个性化需求。在学习过程中，如果学习者遇到困难可以向在线帮助模块发出请求，如果系统中己经存在问题的解决方案，则系统会给学习者提供反馈信息，从而为学习者提供帮助。如果系统的常见问题中没有发现与学习者问题相似的问题，系统则会根据学习者知识模型为困难学生找到对这部分的内容已经掌握的其他学习者，以帮助他进行学习，这样就避免了传统的协作学习中的盲目性。

为了检验学习者的学习情况，及时地更新学生的知识特征库，学习者可以进行自适应测试，系统会自动引导学习者继续学习新内容或对没有掌握的旧知识进行补习。

学习系统的适应性引擎模块会追踪学习者的整个学习过程，并记录学习者的学习状态，如学习历史记录、学习路径、掌握情况等，以不断更新学习者知识特征。

5 数据库模块

该模块主要包括四个部分：

（1） 学生情感数据库：即学生的动态情感数据资源，包括面部表情、语音情感、姿态情感和生理指标等；

（2） 学生学习特征库：存储了学生的通用信息以及学习风格、知识水平和偏好的学习策略等；

（3） 学生知识特征库：学生的认知能力、认知风格、领域知识掌握情况的表征；

（4） 领域知识库：按照不同形式组织的教学最小单元及其属性的集合。

其中，学生情感数据库、学生学习特征库和学生知识特征库是该系统中学生模型的基本组成部分。

上述适应性网络学习系统融入了情感建模、情感识别及情感表达等情感计算的相关技术，从而使传统的适应性学习更加个性化和人性化，使网络学习这种学习方式成为学习者获取知识的主渠道。

三 结束语

情感计算技术应用到网络学习领域，还处于初级阶段，面临的挑战是多方面的。情感计算技术是人工智能领域的新技术，迄今为止，相关研究在人脸表情识别，姿态分析、语言情感表达和识别等方面取得了一定的进展，提高了人机界面、人机交互的和谐性[7]。但由于缺乏大规模动态情感数据资源，情感计算的发展受到了一定的限制。本文所构建的基于情感计算技术的适应性网络学习系统模型也只是在理论层面提出的，还需要相关技术的支持。但我们相信，随着技术的不断发展和成熟，能够理解人的情感，与人进行自然、亲切交互的情感计算机在不久的将来将会出现。将情感计算融入到网络学习过程中，通过与学习者“对话”给予学习者情感鼓励和情感补偿，并根据学习者的情感反应，适时帮助学习者调整学习内容和学习策略，是必要的，也是可行的。我们下一步的工作将是基于本文所构建理论模型，运用相关情感计算技术和计算机技术开发出具有适应性功能和情感交互能力的网络学习系统。

参考文献

[1] D Coleman.Emotional diligence[M].America:Bantam books,1995.

[2] Picard R.W.Affective Computing[M].London,England:MIT Press,1997.

[3] 余胜泉.适应性学习——远距离教育发展的趋势[J].开放教育研究,2000,(3):12-15.

[4] 孙音弦.网上适应性学习的支持系统研究[D].上海:华东师范大学,2003.

[5] MG Lee.Profiling students’ adaptation styles in Web-based learning [J].Computer and Education, 2001, 36(2):121-132.

[6] 罗奇等.情感计算在e-learning系统中的应用探索[J].开放教育研究,2006,(6):80.

[7] 傅小兰.电子学习中的情感计算[J].计算机教育,2004, (12): 27-30.

作者：侯凤芝　夏洪文　潘瑞雪

情感计算下的人机交互设计论文 篇2：

从示能到反馈

摘 要：密室逃脱游戏最早起源于网络手游，近年来线下的真人密室逃脱游戏把屏幕端的二维游戏带到现实，通过线下技术“捆绑”虚拟游戏的精髓，使手机端的交互走向地面变成一个大型的综合性人与机器、环境的交互体验。文章将从设计心理学出发，从可视性的角度分析交互设计原则在密室逃脱空间设计中的应用，探讨交互设计的游戏化发展。

关键词：密室逃脱;设计心理学;可视性;交互

真人密室逃脱用线下人机交互的方式带来游戏的新玩法。交互设计（interaction design）在1984年被提出，是一种让产品变得易用，并让使用者在使用过程中具有愉悦体验的设计技术。与传统意义上的设计不同，交互设计不在于创造“物”，而是在“物”的基础上去创造行为。密室逃脱作为新兴的艺术形式，它将设计者丰富的情感传递给游戏的体验者，在情感和内容的传递中，游戏的交互设计起着至关重要的作用。随着电子信息技术的发展，游戏中互动的对象、方式也不同。游戏的互动分为：传统人机互动，即通过按键对游戏进行控制输入，计算机通过计算，将结果反馈给玩家;新兴人机互动，包括一些体感游戏，突破传统人机模式，代入感更强;人与人互动，计算机不再是玩家互动的对象，只是游戏的中转载体，与玩家互动的是网络另一边的玩家。真人密室逃脱这一游戏形式，恰好将这三种互动方式结合在一起，给体验者提供了一个非常综合性的游戲体验。

一、关于密室逃脱游戏

2008年10月，国内第一家“真人密室逃脱店”出现，截至2015年全国有超过1500家真人密室逃脱店。随着科技的发展，人们对体验的要求不断加强，游戏道具越来越精进，并且在游戏环节上融入大量的声光电技术。机械、科技元素的加入使得游戏过程充满现代感和趣味性。现在的密室游戏要求体验者在有限的时间里，通过故事的引导，有逻辑地操作特定的设备，打开关卡，进入下一环节，在规定时间内成功完成整个操作。

在时长一个小时的游戏时间里，体验者可能会体验到三到十个数量不等的游戏空间，针对不同场景空间，设置不同的关卡。在关卡设置上，设计师通过不同传感器作为输入，用控制器处理这些传感器信号，最后输出效果（比如开门、移动的效果），也就是每个空间的通关方式。体验者通过设计师设计的一系列动作完成通关，就是体验者与游戏的整个交互过程，能不能在预定的时间完成交互，决定了体验感以及游戏的成败。

真人密室逃脱与虚拟游戏的最大区别在于人与人之间的互动性以及人与设备之间的互动性在逻辑推理的过程中得到最大限度的发挥。

二、密室游戏中的交互应用

密室逃脱游戏包含了特定的场所、需要完成的动作、依托的设备或媒介、通关的目的和体验者，一起构成了一个完整的交互设计的五个要素。当我们与一个产品乃至环境进行互动时，我们需要弄清楚如何操作，它需要我做什么，它是如何工作的，即可视性。可视性的运用依赖于以下五种基本心理学概念：示能、意符、约束、映射和反馈。下面笔者将结合实例分析这五部分在密室游戏中的应用。

（一）示能（Affordance）

示能这个词是指一个物理对象与人之间的关系，是物品的特性与决定物品预设用途的主体的能力之间的关系。一个完整的密室游戏会提供一个完整的故事，设计师会根据故事的发展呈现不同的场景，体验者需要在其中寻找线索，开启设备，完成操作，开启下一个关卡。在这过程中我们与之互动的每一个对象都展现给体验者可操作的示能，越是丰富的场景示能越多。例如，一个简单的书房，或者一个生化实验室，桌上的实验仪器，复杂的实验器材，桌上散落的文件，墙角的箱子里剩下的文件材料，都是场景体现出来的示能，不用任何说明，就会促使体验者开展行动，以获得线索进入下一个环节，只有示能被感受到，体验者才会开始行动，推动游戏发展。

示能的存在是可以直接被感知的，但是在密室空间中，设计师会隐藏一部分示能，作为上一步行为的反馈出现，同时包括指导下一步行为的意符。例如投影展示出来的迷宫，在场景的初始状态下，迷宫不会出现，当体验者完成第一步正确操作，打开投影灯，这时迷宫被投射出来，示能才能被感知。

（二）意符（Signifiers）

在有限的时间去完成设计师希望你完成的内容，设计师会有导向性地做出一些提示，避免体验者在场景里做无用功。示能让你看到操作的可能性，大部分时候需要设计师通过意符来引导你操作的动作。意符通常引导着游戏的起承转合。

意符可以是能告诉人们正确的操作方式的任何可感知的标记或者声音。

游戏中出现的一个迷宫，由投影灯投射在本来空无一物的亚克力桌面上，设计师把激光感应器藏在亚克力桌面的下方，布置在迷宫的正确路线上，体验者的手指经过正确路线，就会依次触发开关，这一关卡的钥匙会落入两个迷宫之间的沙坑。迷宫的出现展现了与体验者互动的示能，迷宫的走向起到一定的意符的作用。即便这样仍有体验者对使用方式感到疑惑。之后设计师在迷宫的出入口方向标示出箭头，通过箭头的提示大部分的体验者会主动用手成功走完整个迷宫。但是如果这个箭头换成手指，笔者认为，这样的意符可能更加明确。

（三）映射（Mapping）

在一个密室空间，每一个单元空间内有2～5个操作程序，这就需要你的每一个操作有具体的受力对象。映射表示两组事物要素之间的关系。完整的映射会给体验者提供清晰直接的操作步骤。

生活中比较常见的映射，例如在大楼的一层需要坐电梯去十层，我们会按电梯的向上按钮。在密室空间里，映射关系通常会影响体验者的操作。例如，在一个模拟驾驶的环境，和现实生活中的使用场景的映射关系一致，设计师无需给出左右的提示，体验者可以很自然地做出左右的判断。

映射还体现在主题与体验者的心理预期上，当游戏目录提供给体验者供他们挑选时，体验者会根据游戏名称对下面的游戏内容有预先的判断。例如，看到刺激1995，大家会联想到肖申克的救赎，意识到这是一个监狱背景的故事，如果体验者在游戏中获得一本圣经里面藏着的手锤，恰好实现了游戏与内心预期的映射，心理预期得到了满足。再例如，游戏名叫波涛惊魂，体验者在游戏之前就意识到这是发生在海上的故事，进而预判游戏中可能性的操作，例如掌舵、拉帆。那么在游戏进行中，体验者看到为他准备的舵盘和帆绳可能会眼前一亮。相反，如果在这样的游戏中体现出的场景是一件普通的卧室，与体验者的心理预设形成断裂的映射关系，会直接影响游戏的体验效果。

（四）约束（Constraint）

手机端的密室游戏与真人密室游戏有很大的不同，主要在于你所有的动作在一个平面上完成，都是指尖的点划。真人密室給你一个三维的场景使人置身其中，用意符去引导你完成目标。为了使体验者的目标更加明确，设计师会给意符加上一定程度的约束，避免体验者一些不必要的行为。上文的迷宫，在视觉上就实现了一定程度的约束作用，迷宫的边界就是行为的界限。

体验者在体验过程中会得到一部分的道具用在相应的位置作为触发的开关，为了避免失误操作，让相应的道具只能用于指定的开关，约束会体现在道具的形式上。当体验者拿到一个五边的道具方块，他们会主动去找是不是有相同的形的凹槽可以嵌入进去。那么在这里，道具方块和凹槽之间的映射被体现出来，五变形的边界对这一过程加以很好的约束。

作为全方位互动的场景，设计师需要考虑到体验者所有潜在的行为，包括一些可能的破坏行为，例如对一些硬件设备的非常规性操作或不必要的拆卸。因此，设计师在设计中会加入一些约束性元素，例如在设备的安装上，采用非常规的固定螺丝，用以防止体验者用随身携带的拆卸工具进行拆卸。

（五）反馈（Feedback）

在设计中，反馈的意义在于，让你知道系统正在处理你的要求。

现实生活中，我们被别人叫到自己的名字，会回头，或应答，这都是对对方行为的一种反馈。在密室空间，体验者做的每一个动作都希望能得到阶段性的肯定，例如上文的迷宫，当体验者正确完成操作，钥匙会作为反馈信息出现。而这种反馈正是体验者在这个游戏里最希望得到的，所以设计师会想尽方法让这一反馈体现得精巧，让人眼前一亮。例如，钥匙不会出现在工作人员的手中，而是用电吸铁固定在设计好的位置，断电的一瞬间，实现从天而降的效果。

反馈是密室环节中最重要的步骤，所以在密室空间中，反馈必须是感知的，并且及时的。

三、结语

在交互设计逐渐渗透到生活的方方面面的同时，密室游戏作为一个娱乐项目带给消费者一个大型的综合性的交互体验。体验者的感知扩大到整个场景，而不是局限在某一个设备，整个环境都是影响操作的重要因素。一个完整的密室游戏，示能、意符、约束、映射和反馈五个部分贯穿其中，并且循环使用。当我们得到一个反馈的同时，反馈信息会直接转化成示能，会继续出现新的意符、映射，再去得到新的反馈。它将单一的产品交互用故事情节串联的方式体现出来，用故事性和趣味性突出交互的过程。

真人密室游戏的发展使得游戏从平面重新走向地面，从虚拟走向现实，使人们从相对封闭的自我消遣重新找到现实中的交流和愉悦。交互的发展让虚拟游戏从线上延伸到我们身边，让我们不用鼠标键盘也可以触手可及。与其说密室游戏是对网络游戏的模仿，不如说交互正以游戏的方式改变我们的生活。

参考文献：

[1]唐纳德·A·诺曼.设计心理学[M].北京：中信出版社，2015：10-35.

[2]李乐山.工业设计心理学[M].北京：高等教育出版社，2004：37-69.

[3]陈韬昊. 游戏中的交互设计研究[D].中国美术学院，2013.

[4]辛向阳.交互设计：从物理逻辑到行为逻辑[J].装饰，2015（1）：58-62.

[5]关怀. 真人密室逃脱游戏空间设计研究[D].沈阳航空航天大学，2018.

作者单位：

安徽工业大学工商学院外语艺术系

作者：赵蕾

情感计算下的人机交互设计论文 篇3：

网络环境下的主题探究教学模式研究

摘要 深入探讨网络环境下的主题探究教学模式的特征，并建构网络环境下主题探究教学模式，对其环节进行细致的阐述，为中小学教师实施基于网络的主题探究教学模式提供一定的参考与借鉴。

关键词 网络环境；主题探究；教学模式

近年来，网络技术在中小学教育中得到广泛应用，网络环境下的学习活动也成为教师关注的焦点，主题探究教学正是基于网络的一种新型学习形式。网络环境下的主题探究教学模式是指以网络为交流平台、资源平台和认知工具，以主题为学习活动的目标，学习者通过自主探究或协作探究方式来主动学习的学习活动。本文将研究网络环境下的主题探究教学模式的主要特征和基本环节。

1 网络环境下主题探究教学模式的主要特征

1.1 资源利用的高效性

网络资源丰富多彩，学生在浩瀚的信息中经常会发生迷航现象。主题探究学习中，为学生制定了明确的主题，并提供了主题学习网站，学生在进行学习时，可以利用主题学习网站中的资源与连接，合理高效地学习。

1.2 交流、反馈的及时性

在网络环境中学习者的学习不受时空的限制，为了达到学习目标，学习者可以进行人机交互，也可以借助网络平台在线和教师交流，教师通过在线测试、在线交流、论坛留言等及时地接收学生的学习反馈。

1.3 教师、学生的互惠性

主题探究教学活动中，学生和教师的关系是相互平等、相互尊重的。实施主题探究教学一段时间后，学生对教师的喜欢程度可加强，学生的数学学习能力也会得到很大的提高。

1.4 评价的多维性

主题探究教学的评价是贯穿整个教学环节的，从各个方面都需要进行评价，如在选择探究主题时就要对主题的合理性、科学性等进行评价，只有评价结果合格后，才能进行下一个环节。对学生学习效果进行评价时，涉及知识与技能、过程与方法、情感态度价值观等多层次的评价。

1.5 学习主题的开放性

主题探究学习的主题在设置上具有较大的开放性，不仅可以选择学生感兴趣的教材上的内容，也可以选择相关领域的内容作为主题。学习方式上也较为开放，学生可以选择独立解决问题，也可以选择与其他人协作完成探究活动。

2 网络环境下主题探究教学模式的基本环节

主题探究教学模式的核心是主题，教学模式的所有环节都是以主题为导向的。如图1所示，在此教学模式中，首先是主题的确定，经过主题分析、设计和制作主题学习网站、探究活动与管理，最后以评价为一小环节，并且在下一环节中，这个也可以作为一个起点，这几个环节是循环的。形成性评价和总结性评价是伴随整个主题探究教学过程的。

2.1 明确主题

主题是整个探究活动的导向，因此，教师应多积累适合生成主题的信息资源，并尝试根据不同学习目标生成丰富多彩的探究主题。

1）选择主题的标准。

①挑战性。主题的设置要具有一定的挑战性，如果主题过于简单，学生很容易就完成主题的学习任务，就不会对主题内容有清晰的认识和较深的记忆。只有具有挑战性的主题才能激发学生的学习兴趣。中小学阶段的学生正处于强烈好奇心的阶段，有挑战性的主题能够激发学生的探究欲，在完成探究任务的同时获得成就感。

②生动性。初中生正处于活泼好动的时期，一个生动性强的主题在开始就可以引起学生强烈的兴趣，在学习活动中，学生也可以注意力集中，学习效果较好。

③实践性。主题最好和学生的生活有联系，在主题学习过程后，学生学到的知识可以在以后的生活实际中应用。如根据地图的比例尺估算哈尔滨到北京的距离；商场促销方式多样时，根据实际购买计算哪种方式最划算；学生家附近有200户居民，想要在对面的公路沿线放置一个加油站，学生在学习了相关的数学知识后，可以自己设计一个方案。

2）确定主题的方法。

①选择主题。目前，很多中小学教师认为教学活动的起点是教材，这是不合理的。在主题探究教学中是以课程标准为起点，符合国家对学生培养的要求、国家意志。因此，主题探究学习的主题可以从学科内选取、跨学科选取，或者是生活中的实际问题。但必须强调的是选取主题的出发点必须是课程标准。

②主题内容建构。学科知识是一个完整的知识体系，每个主题的知识内容也不是单独的。因此，主题内容的建构主要指在确定某个主题后，教师要建构出该主题横向、纵向的知识网络，加强该主题与其他知识内容的整体性。

③主题内容知识结构分析。在这个阶段主要是对主题相关的知识点的结构进行分析，如图2所示的“圆”数学主题的知识结构。

4.2 分析主题

在主题确定后，要对探究主题进行分析，在通常情况下，主要从主题目标、学习者分析、资源选择和驱动问题几个方面考虑。

1）主题目标。主题目标可以按照课程标准对学习目标的划分，从3个方面确定本次主题探究的目标，明确学习者需要学习的知识与技能、过程与方法、情感态度价值观。

2）学习者分析。主题探究教学模式的主体是学生，教师是整个活动的辅导者和促进者。因此，教师要分析学生已有的认知水平、学习特点等。

3）资源选择。网络环境下的主题探究教学模式的资源选择上主要是网络资源。学生在进行主题探究学习时可以选择使用教师提供的主题学习网站，也可以利用到其他的一些学习网站，但为保证学习的效率，建议使用教师提供的学习网站，或者在教师的辅导下使用其他网站。

4）驱动问题。在主题选定后，要把主题变成问题网络，问题网络是教师根据主题内容建构的，在建构时教师需要注意的是建构的问题网络，要以学生为主体。例如，时钟是人们每天都可以见到的物品，在时钟上就有很多数学知识。在学习追击问题的时候，教师可以选择时钟作为主题的学习活动。那么，这个主题的驱动问题就可以设计为：时钟上的时针和分针每天会重合多少回呢？都发生在什么时间？时针和分针有没有垂直的时候？两个指针什么时候在一条线上呢？还可以让学生讨论：时针和分针对调后，还可以表示时间吗？这就是一个完整的驱动问题网络。

4.3 主题探究支撑工具

本文中主题探究教学的支撑平台主要是主题学习网站，学生在网站上可以看到主题相关介绍，主题知识的相关内容，可以和其他学生随时进行沟通交流，还可以上传、下载网站的资源。在有学习困难时直接向教师求助，及时得到帮助。主题网站的制作上，教师可以选用主题模板进行。如教师可以选择惟存教育网站，网站中提供了大量的主题探究学习网站的模板，教师可以选择合适的模板下载，经过简单的制作就可以成为适合本次主题探究教学的主题网站。

4.4 探究活动实施与管理

1）自主探究。自主探究是指学习者独立地对所确定的主题进行分析，收集、整理、分析数据的学习方式。教师在学生自主探究学习时，要给予学生较多辅导，如资源的收集、资源的利用等。需要注意的是教师只是引导者、帮助者，学生始终是自主探究的主体。在探究的过程中，学生有可能会出现偏离主题的现象，这时教师应适当给予提醒。

2）协作探究。协作探究有两种方式：一种是自主探究；另一种是小组合作探究。在协作探究时，小组的分组要充分考虑每个学生的学习风格与特点，使每个学生都能在自己的小组中完成主题的学习，发挥潜能。

3）探究成果的发布与交流。学生经过自主探究或协作探究后，形成的成果要在主题网站上进行发布，发布后教师可通过网站进行评价，其他学生也可以进行互评。并且资源也容易保存与下载。学生探究的成果可以是文字、语音、视频等。成果的形式是多样的，并不只局限于文字。

因为是网络环境下的学习，所以在成果上强调的也是电子形式的作品。比如在“美妙的镶嵌”学习活动中，学习者的阶段性成果和最终成果，都要求以电子的形式上传。

4.5 评价

主题探究学习评价时要遵循先进性、独立性和可操作性的原则。先进性是指要以学生为本，不仅关注数学学习，还要关注学生的全面发展。独立性原则是指各项评价内容不应交叉和重复，评价指标要简单清晰。可操作性原则是指评价时要注重实用性。

参考文献

[1]梁林.网络主题探究学习活动的设计与实施[D].保定:河北大学,2009.

[2]刘晓中.基于网络的教学模式[J].旅英中国工程师协会会刊,2004(12).

[3]钟志贤.信息化教学模式:理论建构与实践例说[M].北京:人民教育出版社,2005.

作者：徐欣 刘晓中