实验教学信息化系统的开发与建设

刘 艳 孟 威 孟令军 闫国栋 邵 妍 周毓麟 谢 晶

吉林大学生命科学学院 吉林长春 130012

现代教育技术与装备

实验教学信息化系统的开发与建设

刘 艳 孟 威 孟令军 闫国栋 邵 妍 周毓麟 谢 晶

吉林大学生命科学学院 吉林长春 130012

随着信息化教学的不断拓展和深入，吉林大学国家级生物实验教学示范中心以现代信息技术为支撑，以计算机及其网络系统为平台，依据现有条件建设和开发了实验教学多点授课、远程指导监控系统、实验教学电子助教系统、微实验平台在线教学系统、微格录播教学系统等信息化教学系统，取得了显著教学效果。

信息化教学；网络平台；实验教学；微实验

教育部《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》指出：我国教育改革和发展正面临着前所未有的机遇和挑战，以教育信息化带动教育现代化，促进教育的创新与变革，是加快从教育大国向教育强国迈进的重大战略抉择。随着信息化教学的应用不断拓展和深入，吉林大学国家级生物实验教学示范中心（以下简称“中心”）依据现有条件建设和开发了实验教学多点授课、远程指导监控系统、实验教学电子助教系统、微实验平台在线教学系统、微格录播教学系统等信息化教学系统，经过几年的实践应用，取得了显著教学效果，受到师生广泛好评。

1 实验教学信息化系统建设的原则

互联网的普及与应用为信息化教学的发展提供了强有力的支撑条件，依托公共通信资源，地面网络与卫星网络有机结合，充分利用校园网络平台等相关信息平台，本着架构合理、性能良好、产品主流、简便易用、可扩展升级、低成本、低维护量的出发点，采用先进合理的技术和主流成熟的设备架构相关信息化系统，包括硬件系统选配、安装位置布局、局域网络系统传输路径及布线等。使整个系统能够安全平稳运行，满足实验教学需要。

2 实验教学信息化系统的开发

2.1 实验教学多点授课、远程指导监控系统开发

利用已建成的校园网络基础设施，通过硬件系统选配（包括服务器、各实验室监控对讲设备等规格要求与设计）、安装位置布局（11个实验室、7个开放创新实验室，12个仪器室等监控对讲设备安装布局）、局域网络系统传输路径及布线，形成多点授课及指导监控系统架构（如图1所示）［1］。

图1 多点授课及指导监控系统架构图

实现实验课程远程听课、授课、师生教学互动、教师异地指导、名师实验多点教学指导同步进行，达到了一人授课百人同步实验的效果，提高工作效率，实现了教学受益的最大化；实验课程录像在线编辑、电子监考、远程实验教学会议保障、安全监控保障等，最大限度地发挥了设备的功能。成为实验教学实施的载体，也是实验教学资源开发的工具，大大提升了实验教学的现代指挥、管理和保障水平，为实验教学管理信息化和自动化建设发展提供了重要保障。

实验教学多点授课、远程指导监控系统使本科生实验教学与国际前沿研究同步进行，开阔了学生视野，增强了学生的科研思维；无人监考在潜移默化中培养了学生的诚信品格，提高学生综合素质。并能在一定程度上解决了实验教学工作中人、财、物的分配与管理等诸多问题，提高实验教学管理水平。

2.2 实验教学电子助教系统开发

通过校级网络平台建立了中心实验教学局域网络助教系统，通过硬件系统选配（包括服务器、各实验室主机、电子显示屏等规格要求与设计）、安装位置布局（11个实验室、12个仪器室等主机与电子显示屏安装布局）、局域网络系统传输路径及布线，形成电子助教局域网络系统架构（如图2所示）。

图2 电子助教局域网络系统架构图

实验教学电子助教系统可进行学生实验位置的安排、实验器材详单发布、实验步骤、注意事项、实验条件显示、师生互动等功能，代替了实验教学过程纸质化的管理，减少教师繁杂的工作量，提高工作效率；实现了实验教学关键点、实验过程注意事项的提示，帮助学生顺利完成实验，提高了实验效率。

实验教学中授课教师可根据学生实验进程有选择性地发布相关知识点和问题，让学生带着问题做实验，引导学生积极思考。教师可针对发布的思考题在学生实验间歇组织问题互动讨论，拓展知识面，促进了讨论式、互动式、启发式教学方法的运用，保证了实验教学质量的不断提高。

2.3 微实验平台在线教学系统的开发

将实验操作根据技能点录制成5～10分钟的微实验，大型仪器设备使用操作规程根据功能录制成使用视频，通过我校课程平台、中心网站、高等教育云课程平台等多家网络平台进行在线播放，学生可随时随地进行学习，实现自主学习。在大型仪器设备旁设置二维码，学生可在使用仪器设备时通过二维码了解仪器设备的标准操作规程、注意事项、维护保养等相关信息，防止在操作过程中由于操作失误造成仪器损坏。

2.4 微格录播教学系统的开发

采用工业计算机结构设置微格录播教学系统架构图（如图3所示），运用视频、VGA信号采集编码技术、控制切换技术，以视音频同步压缩卡对图像和声音实时显示、实时记录，实现微格教学、多媒体编辑、影视音像制作、多媒体存储、视频点播、数字化现场直播、互动为一体的数字化网络微格录播教学系统，再现课堂教学全过程。并安装了具有一定的教学和训练模拟语言行为测试系统，供学生模拟演讲、模拟面试，通过反复训练，锻炼口才，提高交流和演讲能力，提升学生自信心并提升择业能力。

图3 微格录播教学系统架构图

3 应用与推广

中心自2006年建设信息化教学以来，广泛应用于实验教学当中，并在使用过程中逐步完善，现已形成较为成熟的信息化教学体系，已有20 000余人在学习中应用。信息化教学体系作为中心实验教学信息化一个亮点，国内外先后有800多所高校实验室前来学习交流，均对此体系给予高度评价，有20余所高校实验室采用，发挥了显著地示范作用，得到领导和专家的好评。

4 结束语

信息化教学，以现代信息技术为支撑，以计算机及其网络系统为平台，师生合作互动，实现学生全面协调发展的实践活动［2］。目前我国教育信息化已经取得显著进展，但与民众需求和世界发达国家水平相比还有明显差距。依据现有条件积极支持和参与，逐步建成具有中国特色的教育信息化体系，推进教育事业的科学发展。

［1］ 孟威，逯家辉，闫国栋，等.LIMS在生物学实验教学和管理中的应用［J］.实验室研究与探索，2012，31（12）：191-193.

［2］ 屈璇.信息化教学应把握的几个问题［J］.工业和信息化教育，2014（10）：88-91.

The Development and Construction of the Experimental Teaching Information System

Liu Yan， Meng Wei， Meng Lingjun，Yan Guodong， Shao Yan， Zhou Yulin， Xie Jing

Jilin University， Changchun， 130012， China

With the deep development of information teaching， the National biological experiment teaching demonstration center of Jilin University used morden information technology as supporting and used computer network system as a platform， which to exploit multipoint teaching techonlogy， remote direction and monitoring system， electronic teaching assistant system， teaching on-line system and get signifcant teaching effect.

information teaching； network platform； experimental teaching； micro experiment

2015-08-28

刘艳，博士，高级工程师。通讯作者：谢晶，博士，讲师。

吉林省教育教学研究项目“实验教学示范中心辐射示范途径的研究与实践”（编号：450060473338）；吉林大学本科教学改革一般项目（编号：2015XYB056）。