段玉生，周雨陽，劉 艷

（1.清華大學(xué) 電機(jī)系，北京100084；2.高等教育出版社，北京100120）

0 前言

在我國高等學(xué)校教學(xué)中，實(shí)踐教育環(huán)節(jié)是提高學(xué)生全面素質(zhì)的重要措施。良好有效的實(shí)踐教育，可以使學(xué)生鞏固所學(xué)的理論知識，訓(xùn)練專業(yè)技能并增強(qiáng)畢業(yè)后的就業(yè)能力。實(shí)踐教育環(huán)節(jié)同時也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與團(tuán)隊(duì)精神的最佳場所。因此，實(shí)踐教育是高等學(xué)校工作的重要組成部分，對于培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型人才方面發(fā)揮著十分重要的作用。我國高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作經(jīng)過了多年的改革和發(fā)展，大部分學(xué)校對教學(xué)資源進(jìn)行了充實(shí)與整合，并進(jìn)行了大量的教學(xué)改革研究與實(shí)踐，使得我國高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量得到了很大的提高。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)多以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主動性得不到發(fā)揮，不適合培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的要求。隨著教學(xué)改革的深入，開放式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式逐步得到推廣。開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式大大縮減了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)比例，而以設(shè)計(jì)型和研究型實(shí)驗(yàn)為主。倡導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主實(shí)踐與創(chuàng)新，給學(xué)生充分發(fā)揮個性的條件與空間。同時也強(qiáng)調(diào)教師的主導(dǎo)地位，即在重視學(xué)生自主學(xué)習(xí)、突出學(xué)生主體地位的同時，也重視發(fā)揮教師在更高層次上的主導(dǎo)作用。從而保證設(shè)計(jì)、研究和創(chuàng)新的質(zhì)量。在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，教學(xué)資源對學(xué)生是封閉的，因此，對資源及其管理的要求不高。而開放性的教學(xué)模式對實(shí)驗(yàn)室的管理水平提出了更高的要求，只有在現(xiàn)代教育技術(shù)的支持下才能完成。

1 現(xiàn)代教育技術(shù)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的作用

國際上信息技術(shù)在教育中應(yīng)用的早期模式是CAI－計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)，上個世紀(jì)80年代后期CAI逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃AL－計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)，到了90年代中后期，多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日益普及，信息技術(shù)在教育中的應(yīng)用模式又有了新的發(fā)展，其主要模式不再是CAI或者CAL，而是“信息技術(shù)與課程整合”的模式［1－3］。為了適合開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，網(wǎng)絡(luò)教學(xué)必須從單純發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢的e－learning模式，轉(zhuǎn)變?yōu)榧纫l(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，又要發(fā)揮傳統(tǒng)教學(xué)優(yōu)勢的模式。信息技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了教育技術(shù)的高速發(fā)展，形成了以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)為核心的現(xiàn)代教育技術(shù)。1998年我國學(xué)者確定了現(xiàn)代教育技術(shù)的定義，即，現(xiàn)代教育技術(shù)就是運(yùn)用教育理論和現(xiàn)代信息技術(shù)，通過對教與學(xué)過程和教與學(xué)資源的設(shè)計(jì)、開發(fā)、利用、評價和管理，以實(shí)現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化的理論與實(shí)踐?，F(xiàn)代教育技術(shù)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的促進(jìn)作用表現(xiàn)在以下幾個方面［4－7］。

（1）現(xiàn)代教育技術(shù)促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程設(shè)計(jì)思想的創(chuàng)新。

信息技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用提高了管理水平與管理效率，使得開放性的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ匠蔀榭赡堋ｉ_放性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞桥囵B(yǎng)創(chuàng)新型人才的必要條件，但并不是充分條件。要達(dá)到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的，發(fā)揮開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢，必須在課程設(shè)計(jì)思想上有所創(chuàng)新。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課程以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，各個實(shí)驗(yàn)?zāi)K是孤立的，學(xué)生不了解其應(yīng)用背景，實(shí)驗(yàn)過程對學(xué)生的啟迪作用有限，沒有充分激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維。為了適合培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的需要，新的實(shí)驗(yàn)課程強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)用背景，展示各個實(shí)驗(yàn)?zāi)K之間的關(guān)系。以具有工程實(shí)際應(yīng)用的研究型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為主，實(shí)驗(yàn)要求以任務(wù)書的形式提交給學(xué)生，學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，選擇儀器設(shè)備，獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。培養(yǎng)了學(xué)生分析問題解決問題的能力和創(chuàng)新精神，鍛煉了團(tuán)隊(duì)合作的能力。

（2）現(xiàn)代教育技術(shù)促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)技術(shù)的創(chuàng)新。

現(xiàn)代教育技術(shù)對實(shí)驗(yàn)技術(shù)的促進(jìn)作用表現(xiàn)在很多方面。

運(yùn)用仿真技術(shù)可以用計(jì)算機(jī)創(chuàng)建一個虛擬的可視化操作環(huán)境，通過操作虛擬實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，即可進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)，做到與真實(shí)驗(yàn)相一致的結(jié)果，達(dá)到教學(xué)目的和要求。這樣便突破了硬件條件和實(shí)驗(yàn)環(huán)境的限制，提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。利用網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以讓更多的學(xué)生在不受時間地點(diǎn)限制的情況下，使用貴重設(shè)備，而在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)條件下，學(xué)生不可能接觸或使用這些設(shè)備。

將信息技術(shù)融進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)，可以提高實(shí)驗(yàn)水平和管理效率，滿足開放性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降男枰?。在新型的?shí)驗(yàn)設(shè)備上增加電源控制或儀表的網(wǎng)絡(luò)接口，將設(shè)備連接上網(wǎng)，可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行情況，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，有效監(jiān)控學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程。

為了滿足設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的需要，實(shí)驗(yàn)設(shè)備不是固定的一個實(shí)驗(yàn)箱或?qū)嶒?yàn)臺，而是由一系列的功能模塊組成的，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，適當(dāng)組合各種實(shí)驗(yàn)?zāi)K可以完成從簡單到復(fù)雜的各種類型的實(shí)驗(yàn)。同時學(xué)生也可以設(shè)計(jì)自己的模塊，滿足實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的需求。各實(shí)驗(yàn)?zāi)K以總線的方式連接，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

（3）現(xiàn)代教育技術(shù)促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核與評估水平的提高。

利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的全程監(jiān)控和考核。利用無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教師可以實(shí)時地將實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)過程情況上傳到數(shù)據(jù)庫，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)報告等，對學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行全面的評定。

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的形成性評估，有效監(jiān)控教學(xué)質(zhì)量，保證教學(xué)的社會價值。學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)對教學(xué)的教學(xué)水平、設(shè)備條件、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)室管理水平等進(jìn)行評估。管理人員隨時可以看到評估結(jié)果，及時發(fā)現(xiàn)并解決問題。

（4）現(xiàn)代教育技術(shù)促進(jìn)了教學(xué)手段的改進(jìn)。

現(xiàn)代電教設(shè)備的使用，可以彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)儀器的缺陷，使得實(shí)驗(yàn)講解更形象，學(xué)生對概念和定律的理解更深入，有利于培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、分析能力和邏輯思維能力。

大量的實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程上網(wǎng)，組成立體化的教學(xué)資源平臺。通過資源平臺，學(xué)生能夠隨時得到實(shí)驗(yàn)中需要的各種資料，觀看動畫演示，學(xué)習(xí)設(shè)備使用，與教師交互交流問題等，提高了學(xué)習(xí)與工作效率。

（5）現(xiàn)代教育技術(shù)促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理水平的提高與創(chuàng)新。

利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建一個完善的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)（Learning Management System，LMS）是實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新的動力和必須條件。將實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)納入本系統(tǒng)的管理之下，包括教務(wù)管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理、選課管理、考核管理、評估管理等，參考下圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)的架構(gòu)

實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：高效的選課與教務(wù)管理機(jī)制，適合開放性實(shí)驗(yàn)課程的需要；滿足研究型實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目提交審核功能；完善的實(shí)驗(yàn)過程管理機(jī)制，全程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控；具備豐富的教學(xué)資源，并進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁Y源管理，查找使用更方便；區(qū)別于一般面向固定資產(chǎn)管理的設(shè)備管理系統(tǒng)，采用面向開放性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備管理；具有與教學(xué)過程同步的形成性評估，區(qū)別于目前經(jīng)常進(jìn)行的終結(jié)性教學(xué)評估，將評估納入教學(xué)過程，保證教學(xué)質(zhì)量。

2 結(jié)論

現(xiàn)代教育技術(shù)是促進(jìn)教學(xué)水平提高的重要手段。為了提高電工電子實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量的進(jìn)一步提高，我們必須以現(xiàn)代教育技術(shù)的思想為依據(jù)，以培養(yǎng)創(chuàng)新型人才為目的，對實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新進(jìn)行研究。建立適合開放性實(shí)驗(yàn)的電工電子實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)方案，開發(fā)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教材、課件與網(wǎng)絡(luò)資源；還要對電工電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行研究，設(shè)計(jì)適合開放性實(shí)驗(yàn)需求的實(shí)驗(yàn)設(shè)備；對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核與評估系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出完善的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評估方法實(shí)現(xiàn)學(xué)與教雙向的形成性評估。更為重要的是，研究實(shí)驗(yàn)課程創(chuàng)新對實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的要求，使用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)管理系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的電工電子實(shí)驗(yàn)中心管理方式。

［1］ Sergio Rapuano，F(xiàn)rancesco Zoino.A Learning Management System Including Laboratory Experiments on Measurement Instrumentation.IMTC 2005 –Instrumentation and Measurement Technology Conference Ottawa，Canada，17－19May 2005

［2］ Sergio Rapuano，F(xiàn)rancesco Zoino.A Learning Management System Including Laboratory Experiments on Measurement Instrumentation.IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT，VOL.55，NO.5，OCTOBER 2006：1757－1766

［3］ 應(yīng)志春.LIMS技術(shù)的回顧與展望.現(xiàn)代科學(xué)儀器，2002，3：4－9

［4］ 何克強(qiáng).信息時代教育技術(shù)學(xué)本科教學(xué)的改革與創(chuàng)新.現(xiàn)代教育技術(shù)，2007，VOL.17，No.11：5－12

［5］ 鄒俊強(qiáng).運(yùn)用現(xiàn)代教育技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量.中國現(xiàn)代教育裝備.2006，Vol.6：8－10

［6］ 王艷鳳.開放式實(shí)驗(yàn)室教學(xué)實(shí)驗(yàn)信息管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì).China Academic Journal Electric Publishing House

［7］ 張潤杰，劉維民等.基于BPS模式的網(wǎng)絡(luò)版實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng).首都師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2005，Vol.26，No.2：16－18