高校数字化教学平台建设的研究

2009-03-10孟洪兵

中国教育信息化·高教职教 2009年1期

孟洪兵

摘要：用信息技术改变传统教育模式，以教育信息化促进教育现代化是教育发展的趋势。数字化教学平台是一种新的教学资源管理和组织模式,具有改善教育现状的许多优点。合理构建数字化网络教学平台，才能充分发挥数字化教学的优势。

关键词：教育信息化数字化教学网络教学平台

中图分类号：G434文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2009）01-0055-03

网络信息技术、多媒体技术和现代教育技术的迅猛发展,带动了教育教学手段的重大改革。以计算机多媒体技术、网络技术和现代教育技术为支撑的数字化教学环境，已成为我国高等院校教育教学基础环境建设的主要方面。同时应用数字化教学环境所进行的远程教育、网络教学等新的开放式教学模式已逐渐开展。数字教育资源的共享与利用将会改变我国整个高等教育的面貌。特别是因特网出现以后，资源共享已经国际化。从教学的角度看，通过网络的资源共享，使我们有可能学习并享用最先进的教学内容和教学方法，真正实现国际化的“名校名师”的教学模式。通过教学资源的共享，在较短的时间里，缩小与著名高校的差距。

我国的教育已经迎来了受教育者入学高峰,教育设施、经费、师资诸方面将面临挑战和考验。一方面需要社会加大对教育的投入,另一方面也需要参与者在教育模式、教育理念、教育管理方式上进行探索和创新。近几年来，学校的信息化建设取得飞速发展，很多学校都建立了数字图书馆、校园一卡通，有了相应的支撑系统信息数据库，多媒体教室的数量和多媒体课件的使用比例越来越高，网络已经覆盖到办公、教学、科研、生活的各个方面。基于信息(特别是网络)技术产生出许多新的教育模式，改变了传统的以课堂和教师为中心的“面对面”的教育模式。新的教育模式强调以学生为中心，强调灵活性与方便性，强调学习的主动性等，因此未来的教育应当是多种模式并存的。信息技术的不断运用，将使网上教育真正实现4A(Anyone，Anywhere，Anytime on Anything)，即任何时间、在任何地点、为任何人做任何事情。目前已提出各式各样基于网络的教育模式，如e-学习(e-Learning)，e-学院(e-College), e-大学(e-University)，e-学位(e-Degree)等。

数字化教学平台是一种新的教学资源管理和组织模式,具有改善教育现状的许多优点。数字化学习注重数字化学习资源的建设，注重知识获取能力和学习能力的培养。数字媒体教学资源重点解决了计算机技术更新快、授课对象水平差异大的问题，可以因材施教、有利于学生的个性发展。

一、数字化教学平台的建设规划

数字化教学平台的建设应该全局规划，统一设计，分步实施，注重实效，边建设边使用边提高。全局规划的目的是通过提供统一的数据应用服务，实现资源最优化配置和最充分运用,避免各自为政和重复浪费。在建设中，要高起点，要有长远目光，按照一级学科统筹规划，按二级学科进行分类，以研究领域为基础，订立统一标准，自上而下地进行系统设计，实现资源网络化存取和分布式管理。在实现方法上集思广益，进行具体实施的各种论证,以二级学科为建设单元，实行自下而上的建设。

二、数字化教学环境与平台建设的基本内容

1.数字化环境

数字化环境建设是数字化教学平台建设的基础，依托校园网络。主要包括：高性能服务器、海量存储系统、安全备份、高速网络交换机、专用防火墙、核心系统软件及数据库、门户系统、认证系统和中间件系统的应用开发平台。数据中心是实现数据集中、设备集中、应用集中，提供基础的、共享的、统一的信息处理的平台。通过数据中心可以把附加在各独立服务器上的应用系统、存储系统及其结构模式，改变为集中的、大规模的、价格便宜、易于管理、高度共享的信息处理、存储和安全备份的平台，使分散的数据能集中处理和集中存储管理，从而整合资源、优化资源、提高系统效率和应用等级，并为建立超级计算系统和网络计算、开展数字化教学科研奠定基础。其总体结构如图1所示。

2.数字化教学平台

依据学科人才培养的需要，建设包括文本、图形、图像、动画、声音、视频等多种形式的教育资源库、素材库、数据库、软件库、文献库、案例库和试题库。规划建设精品课程，制作相关课程的教学课件，收集相关教学内容的国内外教学资源，并实现精品课程教学内容的数字化。该平台建成后，学生可以通过网络查询课程通知，阅读课程介绍，完成课程学习、网上作业和同学间的交流学习等；教师可在网上实现教学资源发布和共享、布置作业、批改作业、网上答疑和主持讨论等。教师在教育信息化中起着核心作用。多媒体的教学平台，可以充分调动学生的积极性，使学生充分参与其中，真正做到学生是学习的主人、学习的主体，实现师生的良性互动。充分利用校园网及网校的优势，各学科教师合理分工，进行网络授课、答疑、交流，学生在教师不能面授的情况下，树立在信息化条件下自主、探究、交流与协作的学习观念，自主、有序地学习课程。

3.数字化科学研究平台

建立电子图书资源数据库，根据现有学科人才培养方向及内容，收集与制作相关科研基本数据资源与文献资源、研究方法与技术资源、软件资源，并对数据资源进行系统化集成，最大限度地实现资源共享，提高资源利用效率，为人才培养和科研提供保障。建设不同学科的BBS，就有关主题展开讨论，集思广益、取长补短、互相促进。

为了更好地开展广泛的学科研讨与交流，教师在做示范课、研究课时，观摩老师可以利用网络视频进行教学的远程评估与交流，达到方便快捷、提高效率、共同研究的目的。学生则可以通过小组分工、制订计划、搜集素材、制订方案，在信息化平台下利用学科知识进行实践与创新项目。

4.数字化虚拟实验室

针对在现行的条件下难以实现，或者仅靠理论讲解学生理解困难的计算机研究方法与技术等实验内容，在利用现有的实验数字化教学资源的同时，通过信息化技术手段，系统地设计与制作相关的虚拟实验内容，实现对现代新实验手段与技术的形象化诠释，降低学生学习的难度，增加学生学习的兴趣，拓宽学生的知识面，普及最前沿的科学知识。数字化虚拟实验室除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如通用性强、利用率高、易维护、可以做一些常规教学仪器难以完成的实验等诸多优点。例如：计算机电路方面的基于Lab VIEW的通信专业远程虚拟实验室，基于Multisim的模拟电路数字电路实验室，基于Proteus的单片机开发实验室等。

数字化教学实验室相对与传统实验室具有比较明显的优势，它的实验实习内容全面、硬件投入少、学生可自行实验、实验过程中损耗小、与工程实践最为接近。

（１）内容全面

在数字化教学实验室可以进行实验的内容包括软件部分，也包括硬件电路部分。对于需要软硬件协调工作的实验项目，其优势明显。同时，采用仿真软件进行实验教学，克服了传统实验教学中硬件电路固定、学生不能更改、实验内容固定等方面的局限性，可以扩展学生的思路，提高学生的学习兴趣。

（２）硬件投入少，经济优势明显

对于传统的实验教学板的教学实验，由于硬件电路的固定，在实际教学中，如果要涉及不同的电路系列，那么为了教学必然要投入多种实验教学板；同时在教学过程中所涉及的电路元件，也需要有较大的投入和储备，以利于实验的进行和在实验过程中元件损毁后的更换。数字化教学实验室集多个实验于一身，其通用性更强。数字化教学实验室所提供的元件库中，大部分可以直接用于接口电路的搭建，同时该软件所提供的仪表，不管在质量还是数量上，都是可靠和经济的。如果在实验教学中投入这样真实的仪器仪表，仅仪表的维护来讲，其工作量也是比较大的。因此采用软件的方式进行教学，其经济优势是比较明显的。

（３）学生可自行实验，锻炼解决实际工程问题的能力

实验能力和实验设计能力的培养，是工科学生解决实际工程问题所需能力中较为重要的。传统的实验教学，忽视了学生实验能力的培养；对于实验设计能力的培养，也很少涉及。因此学生学习了理论后，要想将其应用到实际的工程实践中，其难度是比较大的。采用数字化教学实验室后，学习的投入变得比较小，而实际工程问题的研究，也可以先在软件环境中模拟通过，再进行硬件的投入，这样处理，不仅省时省力，也可以节省因方案不正确所造成的前期硬件投入。

（４）与工程实践最为接近，可以了解实际问题的解决过程

在进行课程设计或进行大实验时，可以具体地在数字化教学实验室中做一个工程项目，并最后将其移植到一个具体的硬件电路中，让学生了解如何将仿真软件和具体的工程实践结合起来，利于学生对工程实践过程的了解和学习。

（５）协作能力的培养和锻炼

一个比较大的工程设计项目，是由一个开发小组协作完成的。了解和把握别人的设计意图和思维模式，是团结协作的基础。在数字化教学实验室中进行仿真实验时，所涉及的内容并不全是学生独立设计完成的，因此可以锻炼学生的团结协作意识。在虚拟的环境下学生也可以随时利用网络环境对自己的创新思路进行实验验证。

5.数字化考核与评价平台

特点：突出能力考核、注重学习的过程。包括在线考核平台和教学质量评价平台。在线考核主要考核学生的实践创新能力，包括题库管理、自动组卷、在线考试、自动判卷等功能。而教学质量评价主要包括学生反映、学习行为跟踪、学习成绩分析、任课教师自评、督导教师的评价等。图2是某个班级计算机文化基础课程的网上调查结果分析。