随着高科技的引入和全球化的发展,我国高等教育实现了不断跳跃的大发展,已挤身于教育大国的我们正往教育强国的目标努力。但高等教育发展时间较短、准备不充分的特点使其落后于经济发展的需要,高等教育表现出了一系列不适应的症状。为了防止高等教育问题的日益恶化,国家紧锣密鼓地规划中长期教育改革和发展。教学改革的目标是提高质量、促进公平,内容包括教学方法改革与课程改革等。在崇尚建构主义学习观和教学观的西方学者的影响下,卓有成效的情境性教学方法在我国从初、中等教育领域逐渐向高等教育领域蔓延。在高校以选课为基础的学分制盛行的今天,选课过程与方法对高校学子的学习产生不可估量的连带影响。由此,本文致力于高校教学改革中两个重要方面的研究：情境性教学法与选课管理,以达到提高教学质量、体现教育公平的目的。目前,众学者对这两个对象进行研究时常用的方法主要有理论分析、实验验证和数学建模方法,尚未发现学者们利用人机结合的方法来呈现一些教学方法和选课方法在运用过程中所产生的效果。情境性教学与选课皆属于复杂系统范畴,元胞自动机恰好是研究社会复杂系统和复杂行为较成熟的工具,所以本文将利用元胞自动机对它们进行研究,希望相关研究能对高校教育提供有价值的参考。本文在情境性教学环节的指导下,首先分析影响学生意义建构的内外因素,然后确定元胞的邻居模式、边界的界定方法,并利用函数表达式来描述各影响因素的函数关系,最后建立基于元胞自动机的数学模型。通过严谨地设定了多种演化规则,模拟了情境教学过程中协作交流环节的三种模式(自由交流无教师干涉的模式、自由交流有教师参与的模式和分小组讨论的模式)对学生意义建构产生的效果。在对选课的研究中,主要利用心理分析方法,找出影响学生选课的心理因素,并利用元胞自动机针对选课人数极少和选课人数爆满这两种极端的选课现象进行模拟分析。对于选课人数极少的课程,重点揭示学生在选课过程中如何受自身影响和周围同学的影响而产生选课行为的变化。对于选课人数爆满的课程,将对前人提出的选课系统筛选算法进行模拟,进而找出对其改进的策略。通过对实验结果进行详细分析后,得出的结论如下：(1)情境性教学方法有利于学生意义建构,能改善学生学习质量的整体结构。在使用情境性教学方法时,教师所选择的协作学习模式将影响学生意义建构的效果。分小组进行的协作学习模式比不分小组的协作学习模式更有利于学生的意义建构。但分小组的协作学习模式应该有两点注意事项：一是应选优秀的小组成员作为小组组长；二是应将基础知识好、中、差的学生按一定比例均匀分到各组实现小组成员科学搭配。对于不分小组的协作学习模式,教师适当参与学生的讨论将对学生意义建构有明显的促进作用。(2)在选课中,对于不受欢迎的课程,学生的选课行为除了受自身因素影响外,更容易受到周围同学耗散力的影响而产生消极从众心理,从而放弃选择本门课程。对于受欢迎的课程,有选择本门课程动机的学生会受到周围同学驱动力的影响而坚持选择本门课程,无选择本门课程动机的学生亦会受到周围同学驱动力的影响而选择本门课程。在选课人数明显超过限选人数的情况下,按各学院学生实时选课情况给各学院动态分配选课名额是一个更公平、更合理的选课方法。本文在利用元胞自动机对教学改革中的教学方法改革与选课管理进行研究过程中,实现了：利用元胞自动机进行模拟,通过演化时空斑图展示系统内部变化,让人们能对复杂行为的成因有一定了解；从选课者的选课心理出发,绘制出学生的选课心理流程图,对元胞传统的2至3种状态个数扩展到6种,用来对学生在选课过程中的各种心理状态进行界定,使模拟与实际更贴近；能通过模拟使用传统算法的选课过程后,找出其不足之处,提出选课新方法。