張 穎, 王艷芳, 梁 科
(南開大學(xué)電子信息與光學(xué)工程學(xué)院,天津 300071)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力的重要手段和途徑,將單一的認(rèn)知過程,過渡到“認(rèn)知-實(shí)踐-再認(rèn)知-再實(shí)踐”的過程,是學(xué)生將抽象的理論能夠在實(shí)踐中進(jìn)行充分檢驗(yàn)和運(yùn)用的良好平臺(tái)。新穎的教育技術(shù)裝備在很大程度上對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展起到了事半功倍的效果。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的不斷發(fā)展和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣和普及,基于網(wǎng)絡(luò)的互動(dòng)式教學(xué)成為了時(shí)下教學(xué)改革的一個(gè)重要方向。網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)的搭建,不僅能改革傳統(tǒng)的教學(xué)模式和管理模式,提高教育水平,還能極大程度降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本、提高工作效率。建立互動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái),在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境中向?qū)W生提供大量的主題學(xué)習(xí)資源和協(xié)作學(xué)習(xí)交流工具,讓教師和學(xué)生廣泛參與,培養(yǎng)學(xué)生的自主能力、創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力,既展示了高校的自身形象、又與國(guó)內(nèi)外進(jìn)行交流提升了教育教學(xué)層次和效果[1]。
網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)教學(xué)的開展,改變了傳統(tǒng)教學(xué)中以“教師”為中心的教學(xué)模式,轉(zhuǎn)變成以“學(xué)習(xí)者”為中心的學(xué)習(xí)模式[2],促進(jìn)自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí),推動(dòng)學(xué)習(xí)者及時(shí)接受不同方面的幫助和反饋,開展有效的互動(dòng)和交流[3]。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式相比,網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有以下優(yōu)勢(shì):
(1)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新平臺(tái)的全面開放。實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、動(dòng)腦及實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力為主要目的,讓學(xué)生真正作為主體參與到教學(xué)活動(dòng)中去[4]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)學(xué)生時(shí)間與空間的全面開放,使學(xué)生能極大程度的掌握學(xué)習(xí)主動(dòng)權(quán),充分利用網(wǎng)絡(luò)工具學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)、模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)和信息共享。
(2)多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的局限性,為學(xué)生提供多樣化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,在共享教學(xué)資源的基礎(chǔ)上,充分體現(xiàn)資源應(yīng)用,發(fā)揮現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的優(yōu)勢(shì),建立網(wǎng)絡(luò)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境,實(shí)現(xiàn)在線實(shí)驗(yàn)、在線答疑、在線作業(yè)、在線考試等功能,為廣大師生提供資訊收集、互動(dòng)交流的機(jī)會(huì)。
(3)培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的素養(yǎng)。充分給予學(xué)生發(fā)揮和想象的自由度,淡化強(qiáng)制和約束,強(qiáng)化學(xué)生的主體意識(shí),從根本上提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。在學(xué)生主動(dòng)明確學(xué)習(xí)目標(biāo)的同時(shí),為學(xué)生提供學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)資源,給學(xué)生更多的啟發(fā)和引導(dǎo),從而發(fā)揮他們的自覺性,給學(xué)生獨(dú)立思維的空間。
(4)提供“教”與“學(xué)”的雙向互動(dòng)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺(tái)在多元化內(nèi)容體系基礎(chǔ)之上具有指導(dǎo)性和交互性[5],作為資源載體,對(duì)分散的課程資源進(jìn)行統(tǒng)一建設(shè)和管理,便于師生查詢和使用,同時(shí)將教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間的交流和合作貫穿到整個(gè)教學(xué)活動(dòng)過程中,建立“一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多”[6]的聯(lián)系。
(5)便于學(xué)生建立個(gè)性化的學(xué)習(xí)模式。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)環(huán)境可以最大限度地發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性、積極性,實(shí)現(xiàn)個(gè)性化學(xué)習(xí)[7]。不同層次的學(xué)生可以對(duì)學(xué)習(xí)的內(nèi)容、順序、方式等模式進(jìn)行個(gè)性化的選擇[8],充分考慮到學(xué)生之間的個(gè)體差異問題,解決了傳統(tǒng)課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中的普適問題,極大程度的增強(qiáng)教學(xué)效果。
總之,學(xué)生的興趣是學(xué)習(xí)最好的動(dòng)力[9],在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)互動(dòng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué),能夠使教學(xué)模式從傳統(tǒng)的以講授為主轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生探究,從傳統(tǒng)的單一傳授轉(zhuǎn)變?yōu)槎帱c(diǎn)交流,從統(tǒng)一的集體學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)閭€(gè)性化多樣化的自主學(xué)習(xí),真正的調(diào)動(dòng)學(xué)生捕獲新知識(shí)的積極能動(dòng)性,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣[10],培養(yǎng)創(chuàng)新能力和科學(xué)精神[11],適應(yīng)現(xiàn)代化信息教育的發(fā)展趨勢(shì)。
構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的互動(dòng)教學(xué)模式[12],針對(duì)電子信息相關(guān)專業(yè)不同年級(jí)學(xué)生的特點(diǎn),結(jié)合現(xiàn)代電子新技術(shù),引導(dǎo)和啟發(fā)學(xué)生沿著“提出假設(shè)、分析研究、解決問題、創(chuàng)新探索”的學(xué)習(xí)過程,把接受性和積累性的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變成探索性和發(fā)展性的學(xué)習(xí)[13]。因此,構(gòu)建互動(dòng)式電子信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱“實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)”)應(yīng)該遵循以下原則:
(1)以高新技術(shù)為導(dǎo)航。及時(shí)將新知識(shí)、新概念和新方法引入網(wǎng)絡(luò)綜合教學(xué)平臺(tái),兼顧先進(jìn)性與科學(xué)性[14],從而引導(dǎo)課程改革,更好的開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在校的學(xué)生很少接觸實(shí)際的項(xiàng)目,也缺少系統(tǒng)工程的概念,課堂上學(xué)到的理論很難直接聯(lián)系到實(shí)際應(yīng)用,學(xué)生難免會(huì)產(chǎn)生迷茫、不知所云的感覺。實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái),能生動(dòng)的將當(dāng)前最新的技術(shù)展示出來,將相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)介紹給大家,使得學(xué)生覺得科技實(shí)際并不是遙不可及,這樣就能激發(fā)學(xué)生的探索與創(chuàng)新能力。
(2)以培養(yǎng)能力為目標(biāo)。如何培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需求的高素質(zhì)應(yīng)用人才,是實(shí)施質(zhì)量工程、提高本科教育質(zhì)量的主要任務(wù)[15]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)以學(xué)生為中心,以教師和學(xué)生的相互交流學(xué)習(xí)為主要目標(biāo),為學(xué)生提供網(wǎng)絡(luò)在線交流和學(xué)習(xí)的平臺(tái)。將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容通過網(wǎng)絡(luò)形式全面的展示出來,能夠滿足學(xué)生實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的學(xué)習(xí)需求,及時(shí)和主動(dòng)的適應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,將課程特征與學(xué)生的認(rèn)知過程結(jié)合起來,創(chuàng)造一切以學(xué)生為本的重要教育教學(xué)理念。
(3)以積極互動(dòng)為途徑。實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)既能為學(xué)生的個(gè)性發(fā)展創(chuàng)造適宜的環(huán)境,還可以為師生的合作學(xué)習(xí)創(chuàng)造良好的空間,增強(qiáng)師生情感,促進(jìn)學(xué)習(xí)小組互動(dòng)。在傳統(tǒng)課堂上,教師和學(xué)生的交流是面對(duì)面的,師生間的情感傳遞迅速而有效,在課堂以外,師生交流的機(jī)會(huì)少之又少,網(wǎng)絡(luò)互動(dòng)平臺(tái)的建立能夠給師生提供一個(gè)課外交流的契機(jī),利用當(dāng)下人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)虛擬時(shí)空的興趣,采用協(xié)作學(xué)習(xí)、小組討論等教學(xué)策略、通過更加積極和自由的環(huán)境來激發(fā)學(xué)生在良好學(xué)習(xí)氛圍的學(xué)習(xí)興趣。
(4)以及時(shí)準(zhǔn)確為原則。實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)應(yīng)及時(shí)更新課程信息并提供反饋,為師生交互的開展提供了十分重要的作用,在一定程度上能夠填補(bǔ)老師和學(xué)生之間的交流間隙,及時(shí)有效的反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,強(qiáng)化學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。開辟的開放預(yù)約系統(tǒng)和留言板系統(tǒng)都可以及時(shí)的接收到老師和學(xué)生的各種意見和反饋,有助于實(shí)驗(yàn)教學(xué)更好的開展,促進(jìn)教學(xué)改革。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)要為用戶提供一個(gè)可視化接口即管理界面,全方面的顯示教學(xué)信息和接收相關(guān)數(shù)據(jù)??紤]到電子信息系列課程的前后銜接,把成果展示、學(xué)習(xí)空間、互動(dòng)空間等模塊進(jìn)行整合優(yōu)化,形成一個(gè)有層次結(jié)構(gòu)的、統(tǒng)一貫穿的互動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)體系。如圖1所示,整個(gè)平臺(tái)大致分為“展示-教學(xué)-互動(dòng)”三個(gè)階段。
圖1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合互動(dòng)平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的整體概況進(jìn)行展示,使得學(xué)生對(duì)課程和中心教學(xué)構(gòu)架加深了解,而后通過網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí),在線實(shí)驗(yàn)、考核等功能,彌補(bǔ)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)習(xí)的漏洞,按照“基礎(chǔ)課程”、“專業(yè)進(jìn)階”、“綜合訓(xùn)練”、“創(chuàng)新實(shí)踐”的教學(xué)層次設(shè)立實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程:基礎(chǔ)課程主要通過模擬電路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)、電子電工實(shí)驗(yàn)等基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力;專業(yè)進(jìn)階主要是以專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程為主,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生利用專業(yè)知識(shí)分析、解決問題的能力[16];綜合訓(xùn)練主要是以集成器件為硬件平臺(tái),組合邏輯語(yǔ)言為軟件支持而設(shè)計(jì)的工程實(shí)訓(xùn)課程,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生將軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)真實(shí)應(yīng)用的能力;創(chuàng)新實(shí)踐主要是為學(xué)生提供學(xué)生科技創(chuàng)新活動(dòng),如大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽、“挑戰(zhàn)杯”科技作品大賽、“百項(xiàng)創(chuàng)新工程”等項(xiàng)目機(jī)會(huì),重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。這樣,每個(gè)學(xué)生都可以為自己量身定做學(xué)習(xí)思路,針對(duì)不同需求開放不同模塊,提高學(xué)生的動(dòng)手能力。而學(xué)生因此獲得的各種成果和獎(jiǎng)勵(lì),又在很大程度上激勵(lì)了自己和他人更好的開發(fā)思維努力創(chuàng)新,因此可以說,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了“展示-教學(xué)-互動(dòng)-展示”的良性7循環(huán)。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)的框架及具體版塊內(nèi)容均是以“展示-教學(xué)-互動(dòng)-展示”為主線,設(shè)置中心簡(jiǎn)況、資源環(huán)境、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、成果展示、在線學(xué)習(xí)、師生互動(dòng)、開放預(yù)約等一級(jí)模塊,突出電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開放創(chuàng)新教學(xué)特色,每個(gè)一級(jí)模塊下還細(xì)化了多個(gè)二級(jí)模塊,使得教學(xué)綜合互動(dòng)平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)更加清晰明朗,具體的框架、模塊及系統(tǒng)內(nèi)容設(shè)置如圖2所示。
圖2 教學(xué)綜合平臺(tái)的功能框架
(1)平臺(tái)的角色、權(quán)限分配。系統(tǒng)共分為系統(tǒng)管理員、實(shí)驗(yàn)室管理員、實(shí)驗(yàn)中心主任、實(shí)驗(yàn)室主任、實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、資產(chǎn)管理員、教師、學(xué)生和未登錄游客,每個(gè)角色依據(jù)實(shí)際情況分配相應(yīng)的權(quán)限。如,系統(tǒng)管理員具有系統(tǒng)最高權(quán)限,其中包括用戶管理和整理平臺(tái)所有的信息和資訊等;實(shí)驗(yàn)中心主任和實(shí)驗(yàn)室主任擁有次級(jí)權(quán)限,其中包括新聞的發(fā)布和管理等;實(shí)驗(yàn)室管理員和資產(chǎn)管理員具有開放實(shí)驗(yàn)和場(chǎng)地儀器預(yù)約的管理權(quán)限;實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員、教師和學(xué)生擁有師生互動(dòng)模塊的權(quán)限;而教師和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員能夠方便地管理教學(xué)內(nèi)容,將教學(xué)網(wǎng)絡(luò)資源如教學(xué)大綱、電子教案、影視錄像、習(xí)題作業(yè)等實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化,發(fā)布教學(xué)內(nèi)容;學(xué)生擁有上傳作業(yè)、在線實(shí)驗(yàn)、課后習(xí)題、在線預(yù)約等權(quán)限;未登錄游客只能進(jìn)行平臺(tái)信息的瀏覽。
(2)展示模塊的功能設(shè)置。展示模塊主要分中心展示、教學(xué)展示、成果展示三個(gè)部分:中心展示模塊用豐富的動(dòng)態(tài)界面設(shè)計(jì),將實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的整體情況,活靈活現(xiàn)的表露出來,更有助于人們了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的歷史建設(shè)、教育特色、師資隊(duì)伍、輻射作用,準(zhǔn)確而完整的體現(xiàn)了教學(xué)定位、培養(yǎng)體系和教學(xué)方法,介紹中心承擔(dān)的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)任務(wù)、中心主任及工作人員的崗位職責(zé),展示實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,實(shí)驗(yàn)室分布、儀器狀況等;教學(xué)展示模塊列出中心所開設(shè)的所有實(shí)驗(yàn)課及具體內(nèi)容,包括教學(xué)大綱、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、實(shí)驗(yàn)教材、教學(xué)課件等,開設(shè)教學(xué)視頻專欄,介紹每一門實(shí)驗(yàn)課的特色;成果展示模塊主要包括全體教職員工和學(xué)生所獲得的各項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)和學(xué)校級(jí)的教學(xué)成果獎(jiǎng)、競(jìng)賽獎(jiǎng)、科研成果和項(xiàng)目成果,以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心所承擔(dān)的校企合作工程計(jì)劃和兄弟院校合作計(jì)劃。
(3)教學(xué)模塊的功能設(shè)置。教學(xué)模塊按照電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的教學(xué)體系,將實(shí)驗(yàn)課程分成了基礎(chǔ)課程、專業(yè)進(jìn)階和綜合創(chuàng)新三個(gè)部分,針對(duì)不同年級(jí)的學(xué)生開展不同的課程群。按照課程分類,每位授課教師都可以在自己的課程下發(fā)布課程信息、教學(xué)視頻、布置作業(yè)、課后習(xí)題、查看學(xué)生作業(yè)情況、給學(xué)生作業(yè)評(píng)定成績(jī)。每位學(xué)生可以根據(jù)自身情況進(jìn)行選課、在線預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)、在線聽課觀看實(shí)驗(yàn)視頻、遠(yuǎn)程登錄服務(wù)器虛擬完成實(shí)驗(yàn),并且實(shí)現(xiàn)線上提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告、課后自主練習(xí)、考試之前復(fù)習(xí)自測(cè)等功能。在創(chuàng)新實(shí)踐基地模塊中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為學(xué)生提供了“電子競(jìng)賽”、“百項(xiàng)創(chuàng)新”、“挑戰(zhàn)杯”、“國(guó)創(chuàng)”等板塊,并提供相應(yīng)的教學(xué)資源,包括基礎(chǔ)知識(shí)、典型電路、解題思路等資料,供學(xué)生開拓思維,根據(jù)個(gè)人情況進(jìn)行自主學(xué)習(xí)。
(4)互動(dòng)模塊的功能設(shè)置?;?dòng)模塊主要分為師生互動(dòng)和開放預(yù)約兩個(gè)環(huán)節(jié)。師生互動(dòng)分別按照課程設(shè)計(jì)、創(chuàng)新實(shí)踐和互幫互助等內(nèi)容開辟專區(qū),給師生更好的平臺(tái)進(jìn)行情感交流。不僅老師可以提供答疑解惑,還為能力比較強(qiáng)的學(xué)生提供展現(xiàn)自己幫助別人的平臺(tái),實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享。除此之外,學(xué)生可以在線提交留言板和學(xué)習(xí)點(diǎn)評(píng),將意見和建議反饋給教師,有助于教學(xué)改革。開放預(yù)約環(huán)節(jié)主要為學(xué)生提供一些可以提高自身能力的機(jī)會(huì),需要教師提供項(xiàng)目指導(dǎo)的學(xué)生可以進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)的預(yù)約,我們還為學(xué)生提供模擬工位式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,每組課題配備一個(gè)“工位”和足夠的實(shí)驗(yàn)儀器,這樣可以保證精密儀器的規(guī)范管理和合理使用,同時(shí)確保實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的有序進(jìn)行。
提出了互動(dòng)式網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái)的設(shè)計(jì),以電子信息實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例給出了平臺(tái)建設(shè)方案,并指出相應(yīng)的開發(fā)重點(diǎn)?;?dòng)式網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)綜合平臺(tái),是在共享教學(xué)資源的基礎(chǔ)上,體現(xiàn)資源應(yīng)用,對(duì)分散的課程資源進(jìn)行了統(tǒng)一的建設(shè)和管理,給廣大師生體統(tǒng)資訊收集、交流互動(dòng)的機(jī)會(huì)。在教師教學(xué)方面,能夠方便地管理教學(xué)內(nèi)容;在學(xué)生學(xué)習(xí)方面,可以根據(jù)自己的實(shí)際需求自主打造學(xué)習(xí)方案,充分利用學(xué)校的網(wǎng)絡(luò)資源和知識(shí)資源,促進(jìn)自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí);在教學(xué)管理方面,實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的相互監(jiān)督和了解,促進(jìn)學(xué)習(xí)效果,提高教學(xué)資源的利用水平和教學(xué)管理水平。
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