構(gòu)建基于泛在網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的研究

引 言

泛在計(jì)算 (Ubiquitous Computing) 是 1991 年施樂實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)科學(xué)家 Mark Weiser 提出的一種超越桌面計(jì)算的全新計(jì)算模式。他認(rèn)為泛在計(jì)算的目的在于使計(jì)算機(jī)在整個(gè)物理環(huán)境中都是可獲得的，而用戶則覺察不到計(jì)算機(jī)的存在，讓人們注意的發(fā)展中心回歸到要完成的任務(wù)本身。由泛在網(wǎng)絡(luò)衍生出的泛在學(xué)習(xí)這一領(lǐng)域在美歐、日韓都已引起了一些關(guān)注， 它繼承了學(xué)習(xí)資源的開放性、學(xué)習(xí)的自主性、交互性等特點(diǎn)， 為教育信息化注入了嶄新的內(nèi)涵，受到越來越多國(guó)家和組織的重視。

泛在網(wǎng)絡(luò)是硬件、軟件、系統(tǒng)、終端和應(yīng)用的融合，所涉及的技術(shù)支撐包括RFID、人機(jī)交互、上下文感知計(jì)算、多接入、移動(dòng)性管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理。泛在網(wǎng)絡(luò)使得網(wǎng)絡(luò)空間、信息空間和人們生活的物理空間融合成一個(gè)整體，與此相應(yīng)人機(jī)接口也將隨之?dāng)U展到人們生活工作的整個(gè)三維物理空間中。這就迫切需要一種和諧、自然的人機(jī)交互方式，能利用人的日常技能進(jìn)行交互，具有意圖感知能力。與傳統(tǒng)的人機(jī)交互方式相比，它更強(qiáng)調(diào)交互方式的自然性、人機(jī)關(guān)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(shí)間、地點(diǎn)空間的限制，使人與計(jì)算環(huán)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(xué)習(xí)與具體的教育、教學(xué)結(jié)合起來進(jìn)行研究、實(shí)踐時(shí)，它就不僅是一種學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)理論問題，還需要把它落實(shí)到教學(xué)環(huán)境創(chuàng)設(shè)、學(xué)習(xí)模式設(shè)計(jì)、學(xué)習(xí)資源開發(fā)、學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)、管理機(jī)制等方面。

泛在網(wǎng)絡(luò)下教學(xué)平臺(tái)解決的問題

泛在網(wǎng)絡(luò)下的教學(xué)目的是讓學(xué)生可隨時(shí)隨地利用任何終端進(jìn)行學(xué)習(xí)。在泛在技術(shù)環(huán)境下，支持人們個(gè)性化需求的應(yīng)用工具不斷涌現(xiàn)，并隨著遠(yuǎn)程開放教育的廣泛應(yīng)用，將使更

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收稿日期：2016-06-23

多有學(xué)習(xí)意愿的人獲得很多接受教育和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。在開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)踐過程中發(fā)現(xiàn)本項(xiàng)目需要解決的教學(xué)問題包含以下幾點(diǎn)：

網(wǎng)上教學(xué)課件的配套下載資料。泛在教學(xué)不應(yīng)只是把教材內(nèi)容變成教學(xué)課件發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)上，而應(yīng)該在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加重點(diǎn)、難點(diǎn)輔導(dǎo)資料，在學(xué)習(xí)者通過課件學(xué)習(xí)后有相應(yīng)的輔導(dǎo)答疑資料、復(fù)習(xí)題等，對(duì)所學(xué)知識(shí)進(jìn)一步消化、理解、記憶和鞏固。

教學(xué)資源共享機(jī)制的建立。泛在教學(xué)不僅僅面向本校網(wǎng)絡(luò)學(xué)生，而應(yīng)該面向全國(guó)乃至全社會(huì)需要學(xué)習(xí)和提高的學(xué)習(xí)者，所以教學(xué)資源共享機(jī)制的建立非常重要。

（3）實(shí)踐內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)際偏差較大。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的建立

泛在網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的遠(yuǎn)程開放教育將適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的信息技術(shù)環(huán)境，創(chuàng)設(shè)滿足學(xué)習(xí)者需要的泛在學(xué)習(xí)環(huán)境與泛在學(xué)習(xí)資源。泛在學(xué)習(xí)創(chuàng)造智能化的環(huán)境讓學(xué)生充分獲得學(xué)習(xí)信息，實(shí)現(xiàn)更有效的學(xué)生中心教育。學(xué)生根據(jù)各自的需要在多樣的空間、以多樣的方式進(jìn)行學(xué)習(xí)，即所有的實(shí)際空間成為學(xué)習(xí)空間，是 以人為中心，以學(xué)習(xí)任務(wù)本身為焦點(diǎn) 的學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)者可以在任何地方、任何時(shí)間接觸他們所需要的文檔、數(shù)據(jù)和視頻等各種學(xué)習(xí)信息。

把泛在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到教學(xué)中，以 電氣控制技術(shù) 和 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) 課程為實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，在我校傳統(tǒng)課堂教學(xué)的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源，實(shí)現(xiàn) 促學(xué)、導(dǎo)學(xué)、助學(xué)、督學(xué) 的遠(yuǎn)程教學(xué)功能，并開發(fā)網(wǎng)絡(luò)課程開發(fā)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支持平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理平臺(tái)。

科學(xué)分析課程特點(diǎn)，進(jìn)一步加強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革

本項(xiàng)目研究對(duì)象為 電氣控制技術(shù) 和 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)課程，需寫出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱、教學(xué)課件（電子課件和視頻）。

2.2 積極探索，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式

本泛在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)共分為網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程開發(fā)功能、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支持功能和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理功能三部分。

2.3 網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程開發(fā)功能

該功能提供演示實(shí)驗(yàn)、仿真模擬實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)等模式。演示實(shí)驗(yàn)將由專業(yè)課老師提前在實(shí)驗(yàn)室中錄制， 并配有詳細(xì)的解說。而仿真模擬實(shí)驗(yàn)沒有普通意義上實(shí)驗(yàn)的必備器材，而是在計(jì)算機(jī)上用仿真軟件模擬現(xiàn)實(shí)的效果，可使學(xué)生更直觀地將理論與實(shí)踐相結(jié)合。虛擬實(shí)驗(yàn)借助于多媒體、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在計(jì)算機(jī)上營(yíng)造可替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)境，讓實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)環(huán)境中一樣完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)則通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，并通過攝像監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控實(shí)驗(yàn)過程。在該模式下，實(shí)驗(yàn)工作人員對(duì)實(shí)驗(yàn)過程必須全程監(jiān)控， 如有問題實(shí)驗(yàn)工作人員優(yōu)先處理。

2.3.1 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)支持功能

教學(xué)支持功能主要包括Saba 在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)和Gensee 虛擬教室系統(tǒng)。Saba 在線網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)系統(tǒng)需借助 Internet/ Intranet，具有實(shí)時(shí)互動(dòng)性能協(xié)同合作所需要的各種功能。在實(shí)時(shí)實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行時(shí)，由 Centre 提供錄制功能，可將錄制下來的實(shí)踐過程重復(fù)觀看，也可加入課程數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行管理。Gensee 虛擬教室系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)課程視頻點(diǎn)播教學(xué)、虛擬教室教學(xué)監(jiān)控、多媒體備課與授課等功能，最大限度的讓學(xué)習(xí)者忽略地點(diǎn)和時(shí)空的限制，猶如在實(shí)際的課堂中學(xué)習(xí)知識(shí)。

2.3.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理功能

教學(xué)管理功能實(shí)現(xiàn)開放式網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)預(yù)約管理功能。該功能實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)時(shí)間及實(shí)驗(yàn)設(shè)備的在線預(yù)約，借助合理、高效的資源調(diào)度與管理來提供有效的技術(shù)支持。

2.3.3 師生合力打造最合理的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境

在課程改革過程中，需要專業(yè)課教師結(jié)合課程內(nèi)容和目標(biāo)開發(fā)出適合各專業(yè)的教學(xué)環(huán)境以及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件。學(xué)生是課堂的主體，在教學(xué)過程中更應(yīng)該考慮學(xué)生的反應(yīng)和需求，根據(jù)學(xué)生的反饋不斷改進(jìn)教學(xué)方法。實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)構(gòu)架如圖 1所示。

3 結(jié) 語

隨著信息時(shí)代的發(fā)展，需要培養(yǎng)富有創(chuàng)造力和創(chuàng)新精神的學(xué)習(xí)者。我們的教育需要逐步越出傳統(tǒng)教育所規(guī)定的界限， 逐漸擴(kuò)展到個(gè)人發(fā)展的各個(gè)方面。教育逐漸變成學(xué)習(xí)者人生的一部分，不再是從外部強(qiáng)加給學(xué)習(xí)者，而是由學(xué)習(xí)者本人發(fā)起。泛在學(xué)習(xí) 的目標(biāo)就是創(chuàng)造可以在任何需要學(xué)習(xí)的時(shí)間和地 點(diǎn)利用泛在學(xué)習(xí)終端開展學(xué)習(xí)的環(huán)境；學(xué)習(xí)者的自我學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)在這樣的環(huán)境下可以得到良好的維持 ；學(xué)習(xí)者可以充分開展自主學(xué)習(xí)并獲得自我發(fā)展。因此 泛在學(xué)習(xí) 背景下的教與學(xué)是真正以學(xué)生為中心的、自主的、個(gè)性化的學(xué)習(xí)。