構建基于泛在網絡的實驗教學平臺的研究

焦妍君

摘 要：隨著網絡技術的不斷發展，新的網絡學習模式——泛在學習受到了更多的關注與發展，將泛在學習引入實驗教學中將是未來教育發展的必然結果。在此基礎上，以自動化專業課程為研究對象，根據泛在學習的特點，建立面向大眾的具有網絡實驗課程開發功能、網絡教學支持功能和網絡教學管理功能的新型實驗教學平臺。

關鍵詞：泛在網絡；泛在學習；實驗教學；自動化專業課程

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2016）11-0-02

0 引 言

泛在計算（Ubiquitous Computing）是1991年施樂實驗室的計算機科學家Mark Weiser提出的一種超越桌面計算的全新計算模式。他認為泛在計算的目的在于使計算機在整個物理環境中都是可獲得的，而用戶則覺察不到計算機的存在，讓人們注意的發展中心回歸到要完成的任務本身。由泛在網絡衍生出的泛在學習這一領域在美歐、日韓都已引起了一些關注，它繼承了學習資源的開放性、學習的自主性、交互性等特點，為教育信息化注入了嶄新的內涵，受到越來越多國家和組織的重視。

泛在網絡是硬件、軟件、系統、終端和應用的融合，所涉及的技術支撐包括RFID、人機交互、上下文感知計算、多接入、移動性管理、網絡安全、網絡管理。泛在網絡使得網絡空間、信息空間和人們生活的物理空間融合成一個整體，與此相應人機接口也將隨之擴展到人們生活工作的整個三維物理空間中。這就迫切需要一種和諧、自然的人機交互方式，能利用人的日常技能進行交互，具有意圖感知能力。與傳統的人機交互方式相比，它更強調交互方式的自然性、人機關系的和諧性、交互途徑的隱含性及感知通道的多樣性。它的目的是突破時間、地點空間的限制，使人與計算環境的交互變得和人與人之間的交互一樣自然、方便。深入把泛在學習與具體的教育、教學結合起來進行研究、實踐時，它就不僅是一種學習方式、學習理論問題，還需要把它落實到教學環境創設、學習模式設計、學習資源開發、學習評價、管理機制等方面。

1 泛在網絡下教學平臺解決的問題

泛在網絡下的教學目的是讓學生可隨時隨地利用任何終端進行學習。在泛在技術環境下，支持人們個性化需求的應用工具不斷涌現，并隨著遠程開放教育的廣泛應用，將使更多有學習意愿的人獲得很多接受教育和學習的機會。在開展網絡教學的實踐過程中發現本項目需要解決的教學問題包含以下幾點：

（1）網上教學課件的配套下載資料。泛在教學不應只是把教材內容變成教學課件發布到網絡上，而應該在此基礎上進一步增加重點、難點輔導資料，在學習者通過課件學習后有相應的輔導答疑資料、復習題等，對所學知識進一步消化、理解、記憶和鞏固。

（2）教學資源共享機制的建立。泛在教學不僅僅面向本校網絡學生，而應該面向全國乃至全社會需要學習和提高的學習者，所以教學資源共享機制的建立非常重要。

（3）實踐內容與生產實際偏差較大。

2 實驗教學平臺的建立

泛在網絡時代的遠程開放教育將適應網絡的信息技術環境，創設滿足學習者需要的泛在學習環境與泛在學習資源。泛在學習創造智能化的環境讓學生充分獲得學習信息，實現更有效的學生中心教育。學生根據各自的需要在多樣的空間、以多樣的方式進行學習，即所有的實際空間成為學習空間，是“以人為中心，以學習任務本身為焦點”的學習。學習者可以在任何地方、任何時間接觸他們所需要的文檔、數據和視頻等各種學習信息。

把泛在網絡應用到教學中，以“電氣控制技術”和“系統組態設計”課程為實驗研究對象，在我校傳統課堂教學的基礎上，通過網絡為學生提供學習資源，實現“促學、導學、助學、督學”的遠程教學功能，并開發網絡課程開發平臺、網絡教學支持平臺和網絡教學管理平臺。

2.1 科學分析課程特點，進一步加強教學內容與教學方法的改革

本項目研究對象為“電氣控制技術”和“系統組態設計”實驗課程，需寫出詳細的實驗教學大綱、教學課件（電子課件和視頻）。

2.2 積極探索，構建網絡實驗教學模式

本泛在網絡實驗教學平臺共分為網絡實驗課程開發功能、網絡教學支持功能和網絡教學管理功能三部分。

2.3 網絡實驗課程開發功能

該功能提供演示實驗、仿真模擬實驗、虛擬實驗、網上實驗等模式。演示實驗將由專業課老師提前在實驗室中錄制，并配有詳細的解說。而仿真模擬實驗沒有普通意義上實驗的必備器材，而是在計算機上用仿真軟件模擬現實的效果，可使學生更直觀地將理論與實踐相結合。虛擬實驗借助于多媒體、仿真和虛擬現實等技術在計算機上營造可替代傳統實驗各操作環節的相關軟硬件操作環境，讓實驗者可以像在真實環境中一樣完成各種實驗項目。網上實驗則通過互聯網對實驗室設備進行遠程控制，并通過攝像監控系統實時監控實驗過程。在該模式下，實驗工作人員對實驗過程必須全程監控，如有問題實驗工作人員優先處理。

2.3.1 網絡教學支持功能

教學支持功能主要包括Saba在線網絡學習系統和Gensee虛擬教室系統。Saba在線網絡學習系統需借助Internet/Intranet，具有實時互動性能協同合作所需要的各種功能。在實時實驗課程進行時，由Centre提供錄制功能，可將錄制下來的實踐過程重復觀看，也可加入課程數據庫中進行管理。Gensee虛擬教室系統可實現實時課程視頻點播教學、虛擬教室教學監控、多媒體備課與授課等功能，最大限度的讓學習者忽略地點和時空的限制，猶如在實際的課堂中學習知識。

2.3.2 網絡教學管理功能

教學管理功能實現開放式網上實驗預約管理功能。該功能實現了實驗時間及實驗設備的在線預約，借助合理、高效的資源調度與管理來提供有效的技術支持。

2.3.3 師生合力打造最合理的網絡實驗教學環境

在課程改革過程中，需要專業課教師結合課程內容和目標開發出適合各專業的教學環境以及實驗實訓教學軟件。學生是課堂的主體，在教學過程中更應該考慮學生的反應和需求，根據學生的反饋不斷改進教學方法。實驗教學平臺構架如圖1所示。

圖1 實驗教學平臺構架

3 結 語

隨著信息時代的發展，需要培養富有創造力和創新精神的學習者。我們的教育需要逐步越出傳統教育所規定的界限，逐漸擴展到個人發展的各個方面。教育逐漸變成學習者人生的一部分，不再是從外部強加給學習者，而是由學習者本人發起。“泛在學習”的目標就是創造可以在任何需要學習的時間和地點利用泛在學習終端開展學習的環境；學習者的自我學習動機在這樣的環境下可以得到良好的維持；學習者可以充分開展自主學習并獲得自我發展。因此 “泛在學習”背景下的教與學是真正以學生為中心的、自主的、個性化的學習。

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