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1 前言
隨著“卓越工程師計(jì)劃”的實(shí)施,以工程實(shí)踐教育中心建設(shè)為依托的大學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)平臺須融合IT技術(shù)發(fā)展新成果進(jìn)行深層次整合和提升。國家教育部印發(fā)的《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》明確提出“建設(shè)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室”,2013年起各地開展各級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作?!疤摂M實(shí)驗(yàn)室”(Virtual Laboratory)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,致力于構(gòu)筑綜合不同工具和技術(shù)的電子化、網(wǎng)絡(luò)化的科學(xué)研究集成環(huán)境。在這個環(huán)境里,可以有效地利用地理上分布的各種資源(數(shù)據(jù)、設(shè)備、人力等)開展教學(xué)、科研和實(shí)訓(xùn)活動,被稱為“無墻的研究中心”。國內(nèi)外有很多大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)都已經(jīng)開展了虛擬仿真軟件的開發(fā)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)工作,涵蓋了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)學(xué)、人工智能、生命科學(xué)、化學(xué)、物理、生物工程、通訊、圖形圖像、農(nóng)業(yè)科學(xué)等教學(xué)科研領(lǐng)域。
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可為全程互動的工程教育實(shí)踐實(shí)訓(xùn)提供全新的教學(xué)仿真環(huán)境,具有實(shí)驗(yàn)環(huán)境開放、多元化、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。隨著云計(jì)算、大規(guī)模開放網(wǎng)絡(luò)課程(MOOC)等新技術(shù)或和新媒介快速發(fā)展,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)既要滿足傳統(tǒng)的虛擬仿真要求,也要滿足“云學(xué)習(xí)”方式要求。我們以所承擔(dān)的國家級校外大學(xué)生實(shí)踐基地建設(shè)項(xiàng)目為依托,研究和實(shí)踐了以云計(jì)算平臺為支撐的計(jì)算機(jī)工程教育虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè),構(gòu)建開放性仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)云服務(wù),提升軟硬件資源利用率,優(yōu)化實(shí)驗(yàn)室使用效益。
2 建設(shè)內(nèi)容
基于云計(jì)算的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室按照信息技術(shù)學(xué)科專業(yè)的工程實(shí)訓(xùn)方案和人才目標(biāo),建立“理論授課-虛擬實(shí)驗(yàn)-實(shí)驗(yàn)室教學(xué)”融合的計(jì)算機(jī)電子信息類學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系,將動畫演示實(shí)驗(yàn)、實(shí)物實(shí)驗(yàn)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程仿真實(shí)驗(yàn)納入到相關(guān)專業(yè)的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程的教學(xué)環(huán)節(jié)中?;谠朴?jì)算的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)應(yīng)包括虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)、虛擬仿真共享平臺的建設(shè)等方面。
2.1 虛擬仿真共享云服務(wù)平臺的建設(shè)
按照服務(wù)與資源相結(jié)合的原則,建設(shè)統(tǒng)一的具有開放性、擴(kuò)展性、兼容性、前瞻性的基于云計(jì)算的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理和共享平臺,其架構(gòu)如圖1所示。主要包括實(shí)現(xiàn)物理資源虛擬化和教學(xué)資源共享的云管理子系統(tǒng)。管理虛擬仿真軟件和監(jiān)控整個虛擬仿真過程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)和集成應(yīng)用軟件。
云服務(wù)平臺實(shí)現(xiàn)了教育資源云存儲、虛擬資源管理、平臺監(jiān)控管理、安全權(quán)限管理等功能,將多物理設(shè)備的存儲和計(jì)算資源虛擬化為統(tǒng)一的資源池;提供教育資源在云計(jì)算環(huán)境下的多租戶虛擬機(jī)資源按需供給,根據(jù)用戶需求分配虛擬機(jī)資源,提供靈活的虛擬機(jī)部署和模板化虛擬機(jī)配置能力;提供包括云終端在內(nèi)的富客戶端訪問平臺資源和服務(wù)的方式;提供可視化的監(jiān)控管理界面,能夠?qū)崟r監(jiān)控各類資源,進(jìn)行基于資源感知的管理;提供基于角色訪問控制模型的安全權(quán)限管理。在實(shí)現(xiàn)技術(shù)原理上,主要使用了基于Swift技術(shù)的云存儲功能,基于開源虛擬機(jī)監(jiān)管器QEMU-KVM和虛擬化功能程接口Libvirt實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)管理功能。
在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中引入了云終端,它是在網(wǎng)絡(luò)體系中基本無需應(yīng)用程序、無主機(jī)的計(jì)算機(jī)終端(見圖2),通過SPICE桌面協(xié)議與云服務(wù)器通信。云終端可以直接連接不同系統(tǒng)、不同配置的虛擬機(jī),以此實(shí)現(xiàn)即插即用的網(wǎng)絡(luò)便捷性、高度安全性及較低的IT支持成本。學(xué)生通過云終端獲得數(shù)據(jù)和應(yīng)用服務(wù)、教學(xué)資源。
基于云計(jì)算的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺能高效管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,實(shí)現(xiàn)各種軟、硬件實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享,打破專業(yè)實(shí)驗(yàn)的限制,滿足多學(xué)科專業(yè)開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要,并把實(shí)驗(yàn)方案按需模板化,為學(xué)生們批量創(chuàng)建合適的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。云服務(wù)平臺根據(jù)虛擬仿真數(shù)據(jù)量的變化動態(tài)地調(diào)度物理計(jì)算資源,既實(shí)現(xiàn)了虛擬仿真的功能,又能滿足用戶的虛擬仿真體驗(yàn)。
2.2 模板化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源管理
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室利用學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢,系統(tǒng)整合、共享學(xué)院信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,添置和自主研發(fā)虛擬化課程軟件。學(xué)生可通過云終端登錄到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室平臺,并根據(jù)課程需求選擇創(chuàng)建合適的實(shí)驗(yàn)平臺。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室通過為不同課程打造特色實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺,有針對性的培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力,例如,針對計(jì)算機(jī)學(xué)科的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》《Linux操作系統(tǒng)》《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全》《Java程序計(jì)》4門課程開設(shè)50個典型實(shí)驗(yàn)。在云服務(wù)平臺支持下,實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源模板管理(如圖3所示),將各種資源按照不同的使用規(guī)格,按需為用戶提供定制的資源模板,提供模板的創(chuàng)建、修改、激活、刪除等功能。在定義云應(yīng)用個性化性的、通用型的虛擬機(jī)資源視圖模板基礎(chǔ)上,在應(yīng)用過程中通過實(shí)例化各種視圖模板,實(shí)現(xiàn)云中的資源和操作在不同類型的終端的展現(xiàn)。
2.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)組織
在軟件平臺的支持下,在實(shí)際教學(xué)中,組織教師精心設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)方案,控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的過程,適時進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源的整合。為了確保虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利進(jìn)行,教師在設(shè)計(jì)方案時,在課題范圍內(nèi)選擇代表性的試驗(yàn)樣本,并預(yù)設(shè)既定或隨機(jī)化的目標(biāo),并以此制定實(shí)驗(yàn)總體控制預(yù)案。在實(shí)驗(yàn)方案確定后,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)需要在實(shí)驗(yàn)預(yù)知、實(shí)驗(yàn)操作、交流討論、實(shí)驗(yàn)課題或作業(yè)等環(huán)節(jié)進(jìn)行變量控制,以充分發(fā)揮學(xué)生能動性又不偏離實(shí)驗(yàn)預(yù)期為宜,最大限度地促進(jìn)創(chuàng)新思維的發(fā)揮及效用。
3 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)注點(diǎn)
3.1 云計(jì)算與虛擬仿真技術(shù)的結(jié)合
云計(jì)算技術(shù)將所有的硬件和軟件資源形成一個資源池,支持可伸縮的資源需求,提供無處不在的計(jì)算存儲能力。虛擬仿真技術(shù)能模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場景,使學(xué)生通過人機(jī)交互的方式在模擬的實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)場景和軟件中開展實(shí)驗(yàn),達(dá)到在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)各種預(yù)定實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目目的。通過云計(jì)算和虛擬仿真技術(shù)的結(jié)合,實(shí)驗(yàn)室能按需動態(tài)調(diào)度物理計(jì)算資源,實(shí)現(xiàn)虛擬仿真功能,支持軟、硬件教學(xué)資源的共享,從而實(shí)現(xiàn)了無處不在的學(xué)習(xí)。
3.2 自主研發(fā)與直接引進(jìn)相結(jié)合
基于云計(jì)算的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室包括已有的軟、硬件教學(xué)資源,例如服務(wù)器、機(jī)房、教學(xué)課件等,除此之外,還需要課程虛擬仿真軟件和虛擬仿真平臺管理軟件。其中,課程虛擬仿真軟件將通過直接購買現(xiàn)有的軟件獲得;基于云計(jì)算的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺由實(shí)現(xiàn)物理資源虛擬化和教學(xué)資源共享的云管理子系統(tǒng)、管理虛擬仿真軟件和監(jiān)控整個虛擬仿真過程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)管理子系統(tǒng)、集成應(yīng)用軟件組成,軟件是由我們教師組織研發(fā)團(tuán)隊(duì)自行研發(fā),為后期的維護(hù)、更新提供可靠保障。
3.3 傳統(tǒng)教學(xué)模式與mooc教學(xué)模式相結(jié)合
傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)J揭髮W(xué)生在規(guī)定的時間到規(guī)定的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn),由于實(shí)驗(yàn)的時間有限,實(shí)驗(yàn)設(shè)備不充裕,實(shí)驗(yàn)設(shè)置簡單呆板,時間和地點(diǎn)受限,導(dǎo)致學(xué)生往往對實(shí)驗(yàn)不感興趣,應(yīng)付了事。而通過建立基于云計(jì)算的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室,實(shí)現(xiàn)了面向自主學(xué)習(xí)的開放、互動的網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者能夠便捷、靈活地獲取優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,通過學(xué)習(xí)過程中的交流、互動、協(xié)作與評價,完成高效、低耗、多樣的實(shí)驗(yàn)。
3.4 低成本與逼真的仿真體驗(yàn)相結(jié)合
由于云計(jì)算的資源虛擬共享特性使得在云平臺的基礎(chǔ)上構(gòu)建各種應(yīng)用具有低預(yù)置成本、低維護(hù)成本和低消耗的特點(diǎn)?;谶@一優(yōu)勢的同時,為了保證逼真的仿真效果,云平臺能根據(jù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)時數(shù)據(jù)量動態(tài)地對各種軟、硬件資源進(jìn)行調(diào)度,充分滿足虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在功能和效果上的要求。
4 結(jié)束語
基于云服務(wù)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能根據(jù)不同課程特點(diǎn)在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺上創(chuàng)建適合教學(xué)的實(shí)驗(yàn),特別是實(shí)際工程實(shí)訓(xùn)實(shí)踐項(xiàng)目的需求,綜合利用模板化虛擬機(jī)和資源調(diào)度技術(shù),為學(xué)生提供按需的教學(xué)資源訪問和實(shí)驗(yàn)過程。由于其可靈活設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、可批量生成實(shí)驗(yàn)平臺、低維護(hù)成本和低消耗等特點(diǎn),虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)對推動教學(xué)改革,提高一體化科研教學(xué)的效率、降低成本有著積極的作用。
基于虛擬仿真技術(shù)和計(jì)算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法已經(jīng)成為不可或缺的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建,將促進(jìn)教學(xué)資源的科學(xué)規(guī)劃和持續(xù)發(fā)展。以學(xué)科發(fā)展為依托、以培養(yǎng)具有綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的人才為目標(biāo),本著能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合的原則,在實(shí)體實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,打破原有實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)和專業(yè)內(nèi)容所固有的界限,探索構(gòu)建了三平臺、三層次、一體化的“三三一”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。“三三一”體系的構(gòu)建既豐富了專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,又為學(xué)生在基于虛擬仿真技術(shù)的跨專業(yè)大型綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源中,提供更多的應(yīng)用技能、綜合能力和創(chuàng)新能力訓(xùn)練的機(jī)會。
關(guān)鍵詞:
電氣工程;自動化;虛擬仿真
天津大學(xué)電氣與自動化實(shí)驗(yàn)中心承擔(dān)著面向全校10個專業(yè)、47門課程的本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作,其中包括課程實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等多種教學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)。近年來,實(shí)驗(yàn)中心為了解決大型綜合實(shí)體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)等工作中受場地或經(jīng)費(fèi)等條件限制、阻礙學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的問題;為了滿足學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的需要,積極促進(jìn)科研成果向教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化,在實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境不斷完善、發(fā)展的同時,對部分專業(yè)課實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境及仿真系統(tǒng)的開發(fā)與建設(shè)。先后建設(shè)了“智能電網(wǎng)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺”、“多相流虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”、“高電壓虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”、“機(jī)器人及自主系統(tǒng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺”、“工業(yè)生產(chǎn)線虛擬環(huán)境”等一批虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源[1-2],并全部應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。2012年9月為了更好地管理和優(yōu)化教學(xué)資源,學(xué)校成立了電氣工程與自動化虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。按照培養(yǎng)具有綜合能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才的需要,本著“相互補(bǔ)充、互融互通”的原則,構(gòu)建了“三平臺、三層次、一體化”的“三三一”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。經(jīng)過5年的時間,依照“能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合”的原則,完成了15個虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)工作。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為實(shí)驗(yàn)資源開發(fā)提出了明確的目標(biāo)。
1虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)
充分發(fā)揮虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢,是構(gòu)建一套科學(xué)、高效、可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的關(guān)鍵。其特點(diǎn)如下。
1.1豐富的教學(xué)內(nèi)容
基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬仿真技術(shù)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了不受時間、空間限制的特點(diǎn),它可以將學(xué)生帶入未知的科學(xué)世界。相比傳統(tǒng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)課程的內(nèi)容,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以是千變?nèi)f化的[3]。學(xué)生不僅可以利用所學(xué)知識靈活地解決問題,還可以按照自己的興趣愛好設(shè)計(jì)問題,探索未知的世界。例如:傳統(tǒng)的電機(jī)學(xué)實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能觀測電機(jī)外特性結(jié)果,無法從根本上理解電機(jī)的內(nèi)部磁場分布、不同運(yùn)行工況下的磁場變化。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)利用電機(jī)電磁場有限元分析軟件,使學(xué)生能通過虛擬仿真環(huán)境,了解電機(jī)內(nèi)部磁場分布及性能特性曲線。同時,虛擬仿真技術(shù)打破了不同專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的隔墻,為跨學(xué)科的交叉應(yīng)用提供了廣闊的實(shí)踐天地。
1.2靈活的教學(xué)環(huán)節(jié)
為體現(xiàn)“以人為本”的教育、教學(xué)理念,適應(yīng)個性化學(xué)習(xí)需求,有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng),實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系應(yīng)該包含多層次的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),學(xué)生可以選擇適合自己知識水平、興趣愛好的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。并且隨著學(xué)習(xí)進(jìn)度的變化,可以跨越教學(xué)層次提升(或回顧以往)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容[4]。這在實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中是很難實(shí)現(xiàn)的。靈活的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源建立了不同教學(xué)環(huán)節(jié)之間的知識鏈接,使學(xué)生在夯實(shí)基礎(chǔ)知識的前提下,有更多接觸專業(yè)實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐的機(jī)會。
1.3不可及和不可逆過程的實(shí)現(xiàn)
在涉及高?;驑O端環(huán)境,不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時[5],虛擬仿真技術(shù)提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)手段。例如:在“高電壓虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”中學(xué)生可以隨時觀察高壓放電的模擬場景。
1.4無處不在的實(shí)驗(yàn)室
基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不僅可以為學(xué)生在任何時間和地點(diǎn)開展實(shí)驗(yàn)提供條件[6],同時也可以將優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開放,為兄弟院校、企業(yè)、社區(qū)提供教學(xué)服務(wù)。
2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系在教學(xué)大系統(tǒng)中,與實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系相互補(bǔ)充,同樣需要遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)的客觀規(guī)律和基本準(zhǔn)則[7-8]。通過利用“互聯(lián)網(wǎng)思維”和“虛擬仿真技術(shù)”對現(xiàn)有實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動中的內(nèi)容和環(huán)節(jié)進(jìn)行了全面的、系統(tǒng)的再設(shè)計(jì),形成了科學(xué)的和可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。首先將基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新與實(shí)踐訓(xùn)練的三個虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺按照理論應(yīng)用、綜合設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)建劃分三個教學(xué)層次;然后利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)和優(yōu)勢,將不同平臺(教學(xué)層次)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行互聯(lián)互通、相互融合,形成了教學(xué)體系的一體化。
2.1以教學(xué)環(huán)節(jié)為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺
以教學(xué)環(huán)節(jié)為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺包括基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺、專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺以及創(chuàng)新與實(shí)踐教學(xué)平臺,如圖1所示。
2.1.1基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺
該平臺側(cè)重基礎(chǔ)知識的教學(xué)工作。通過驗(yàn)證基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)原理,使學(xué)生切身體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)與工程技術(shù)的發(fā)展歷程,進(jìn)而內(nèi)化為其自身的工程意識與素養(yǎng)[9]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以為學(xué)生提供不受限于時間、地點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,“無處不在的實(shí)驗(yàn)室”有助于提高學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣、培養(yǎng)獨(dú)立思考問題和解決問題的能力。
2.1.2專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺
專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)平臺主要包括課程設(shè)計(jì)、綜合實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練等集中教學(xué)環(huán)節(jié)。由于部分綜合類實(shí)體實(shí)驗(yàn)受實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能的限制,學(xué)生可以選擇的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容有限,尤其是一些大型、高風(fēng)險(xiǎn)、高能耗、高成本、不可及或不可逆的項(xiàng)目根本無法對本科生開放。構(gòu)建虛擬仿真專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,將不可能變成可能,不僅可以開設(shè)大型綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的仿真環(huán)境,還可以實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)的綜合實(shí)踐訓(xùn)練。為學(xué)生提供貼近實(shí)際的工程應(yīng)用,對解決現(xiàn)實(shí)條件無法滿足專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求的矛盾有著不可替代的作用。實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室與生產(chǎn)現(xiàn)場的“無縫對接”。
2.1.3創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)平臺
科學(xué)的創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)方案需要良好的教學(xué)平臺支撐。利用虛擬仿真技術(shù)針對電氣工程及自動化專業(yè)的學(xué)科特色,結(jié)合“智能電網(wǎng)”、“航空航天”、“機(jī)器人”、“工業(yè)自動化”以及“新型傳感器”等專業(yè)領(lǐng)域前沿技術(shù)建立虛擬仿真系統(tǒng),從實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)加強(qiáng)學(xué)生對相關(guān)學(xué)科前沿成果的深入理解。
2.2以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向的三層次
在三個教學(xué)平臺中學(xué)生可以循序漸進(jìn)的完成知識學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練。但是,由于學(xué)生在專業(yè)方向、學(xué)習(xí)進(jìn)度、興趣愛好等方面存在個性差異,所以在學(xué)習(xí)過程中就會需要在不同的教學(xué)平臺之間進(jìn)行廣泛的聯(lián)系,尤其是學(xué)科交叉的教學(xué)資源中,需要橫向的、跨平臺的知識融合。每個虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺分別按照理論應(yīng)用、綜合設(shè)計(jì)、系統(tǒng)構(gòu)建三個層次進(jìn)行劃分,充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢,建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺之間相互補(bǔ)充、互融互通的橫向鏈接。如圖2所示。
2.2.1理論應(yīng)用層
理論應(yīng)用層重點(diǎn)突出的是圍繞基礎(chǔ)理論知識,利用虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生提供豐富的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,包括一些看不見、摸不到的物理現(xiàn)象,基礎(chǔ)理論在實(shí)際工程應(yīng)用的案例等。更為重要的是,通過互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,學(xué)生可在任何時間和地點(diǎn)直觀形象的完成本專業(yè)科學(xué)理論與科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn),有助于學(xué)生夯實(shí)理論知識。
2.2.2綜合設(shè)計(jì)層
綜合設(shè)計(jì)層是將相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識交叉綜合應(yīng)用。著重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)基礎(chǔ)知識、實(shí)驗(yàn)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)手段、分析問題、解決問題的能力,使學(xué)生不論在知識的積累上還是實(shí)驗(yàn)技能的提高上都有較大的飛躍。通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)場景可以更加貼近工程實(shí)際,有效解決以往受實(shí)驗(yàn)設(shè)備或場地限制[10],用抽象的示意模型代替復(fù)雜受控對象的問題;在大幅度提高實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目豐富程度的同時,通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也可以提高教學(xué)資源的共享率。
2.2.3系統(tǒng)構(gòu)建層
系統(tǒng)構(gòu)建層是讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中將所學(xué)到的工程研究與創(chuàng)新方法得到應(yīng)用和訓(xùn)練。讓學(xué)生體會利用掌握的知識和技能在復(fù)雜工程實(shí)踐中解決問題的快樂,真正做到學(xué)以致用[11]。該類實(shí)驗(yàn)可培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的綜合能力,為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)專業(yè)人才提供訓(xùn)練條件。虛擬仿真教學(xué)體系中的系統(tǒng)構(gòu)建層實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源有效的解決了生產(chǎn)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)與工程實(shí)際脫節(jié)的問題。
2.3互融互通、互為補(bǔ)充的一體化理念
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系如圖3所示,其中教學(xué)平臺的教學(xué)資源根據(jù)教學(xué)目的而設(shè)計(jì),課程內(nèi)容貫穿資源;教學(xué)層次是以培養(yǎng)應(yīng)用能力為目標(biāo),將不同平臺教學(xué)資源橫向連接。在注重專業(yè)培養(yǎng)、因材施教的同時,教學(xué)平臺之間互融互通,教學(xué)層次之間相互補(bǔ)充[12],是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心“一體化”建設(shè)核心。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系一體化建設(shè)打通了學(xué)科專業(yè)界限,是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的新機(jī)制。
3結(jié)語
關(guān)鍵詞:虛擬仿真;經(jīng)濟(jì)管理;實(shí)驗(yàn)教學(xué);O2O協(xié)同
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺體現(xiàn)了信息技術(shù)與學(xué)科專業(yè)融合帶來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新,能夠從根本上提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。為了加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè),重慶工商大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以培養(yǎng)學(xué)生能力為導(dǎo)向搭建了“經(jīng)濟(jì)管理+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺,使學(xué)生在虛擬世界里實(shí)驗(yàn)經(jīng)濟(jì)管理、在仿真環(huán)境中實(shí)踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè),切實(shí)提升了學(xué)生的綜合能力。
一、經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真教學(xué)平臺建設(shè)思路
經(jīng)濟(jì)管理類專業(yè)以培養(yǎng)具有扎實(shí)的專業(yè)知識和較強(qiáng)的實(shí)踐能力、創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標(biāo)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)應(yīng)將理論知識與能力培養(yǎng)相結(jié)合,遵循能力導(dǎo)向原則,通過多主體建設(shè)、多層次推進(jìn)、全過程培養(yǎng),將經(jīng)濟(jì)管理多學(xué)科專業(yè)知識和技能融入虛擬仿真教學(xué),提升學(xué)生的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。1.建設(shè)主體多元化。經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)應(yīng)實(shí)施多主體驅(qū)動,將經(jīng)濟(jì)管理學(xué)科專業(yè)知識和技能作為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的第一融入者,為開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)提供項(xiàng)目孵化思想,通過實(shí)體實(shí)驗(yàn)為虛擬仿真項(xiàng)目落地提供動力,通過科研機(jī)構(gòu)為科研成果向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化提供平臺,通過校企合作為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)提供方向和支撐。2.建設(shè)內(nèi)容層次化。按照“基礎(chǔ)虛擬仿真—綜合虛擬仿真—創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合商務(wù)虛擬仿真”的層次關(guān)系,建設(shè)學(xué)科專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)平臺、跨學(xué)科綜合實(shí)訓(xùn)及競賽平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)戰(zhàn)仿真商務(wù)平臺和實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)平臺,通過各層次內(nèi)部及相互間線上與線下、虛擬與實(shí)體、指導(dǎo)與操作的有機(jī)銜接,共同構(gòu)成互聯(lián)互通的經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。3.建設(shè)內(nèi)涵全程化。通過“雙對接”構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。即一端對接實(shí)驗(yàn)課程和實(shí)體課堂,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)科專業(yè)對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的引領(lǐng),一端對接地方政府和企業(yè),將大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)公司輸送到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化園、“眾創(chuàng)空間”和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地,形成分工明確、循序遞進(jìn)、涵蓋從經(jīng)濟(jì)管理到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)全過程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。
二、經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真教學(xué)平臺建設(shè)內(nèi)容
重慶工商大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺以培養(yǎng)提升學(xué)生的分析力、創(chuàng)造力、領(lǐng)導(dǎo)力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為宗旨,以“過程仿真+O2O協(xié)同”為理念,借助虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互等技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象,形成由學(xué)科專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)平臺、跨學(xué)科綜合實(shí)訓(xùn)及競賽平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)戰(zhàn)仿真商務(wù)平臺、實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)平臺組成,教學(xué)與研發(fā)相融合、基地與平臺相結(jié)合、線上與線下一體化的“實(shí)驗(yàn)—實(shí)訓(xùn)—實(shí)戰(zhàn)—研發(fā)”虛擬仿真教學(xué)平臺,使學(xué)生的綜合競爭力在從虛擬到仿真的全過程中得到提升。1.學(xué)科專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)平臺。利用“項(xiàng)目超市”開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目平臺,對原有的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)含項(xiàng)目進(jìn)行整合。按照“分以自主搭配實(shí)現(xiàn)‘菜單式’自選實(shí)驗(yàn)、合以知識點(diǎn)為脈串成實(shí)驗(yàn)課程”的原則合理重構(gòu),形成自選開放實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫,并基于項(xiàng)目庫構(gòu)建學(xué)科專業(yè)開放實(shí)驗(yàn)平臺。在該平臺中,學(xué)生可以按照已有的學(xué)科專業(yè)導(dǎo)向選修課程和項(xiàng)目,也可以根據(jù)自身需求自由組合課程和項(xiàng)目,形成滿足自己需要的課程模塊,真正實(shí)現(xiàn)了時間、空間、項(xiàng)目的全面開放,有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。2.跨學(xué)科綜合實(shí)訓(xùn)與競賽平臺。通過將跨學(xué)科綜合實(shí)訓(xùn)與學(xué)科競賽相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)以訓(xùn)備賽,以賽促學(xué),切實(shí)提升學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合能力。該平臺依托信息技術(shù)虛擬仿真經(jīng)濟(jì)環(huán)境、政務(wù)環(huán)境和公共服務(wù)環(huán)境,為學(xué)生營造與真實(shí)經(jīng)濟(jì)活動相近的實(shí)戰(zhàn)情景,提供角色演練、指導(dǎo)訓(xùn)練、討論答疑等全過程實(shí)訓(xùn)環(huán)境。同時,利用各級學(xué)科競賽平臺,鼓勵學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室資源和網(wǎng)絡(luò)平臺參加競賽,實(shí)現(xiàn)“教賽學(xué)”一體化培養(yǎng)。3.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)戰(zhàn)仿真商務(wù)平臺。以專業(yè)能力訓(xùn)練、創(chuàng)新思維訓(xùn)練、創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目訓(xùn)練和公司經(jīng)營實(shí)戰(zhàn)為主要內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)虛擬仿真與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的有效結(jié)合、專業(yè)實(shí)驗(yàn)與創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的有機(jī)融合。該平臺按照“3+X”模式構(gòu)建,依托“經(jīng)濟(jì)管理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)訓(xùn)基地”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地”、“大學(xué)生創(chuàng)業(yè)經(jīng)營集團(tuán)有限公司”,采用專業(yè)公司型、跨境電商型、集團(tuán)控股型等模式培育孵化大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)戰(zhàn)仿真公司。同時,利用該平臺培育孵化“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目”,組織指導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽,實(shí)現(xiàn)“教賽學(xué)創(chuàng)”一體化發(fā)展。4.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)與交流平臺。以實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究所和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究所為基礎(chǔ),依托長江上游經(jīng)濟(jì)研究中心、重慶市發(fā)展信息管理工程技術(shù)研究中心、成渝經(jīng)濟(jì)區(qū)城市群產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心,實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)與科學(xué)研究的有機(jī)融合。目前,該平臺自主研發(fā)了《宏觀經(jīng)濟(jì)運(yùn)行虛擬仿真》、《大學(xué)生創(chuàng)業(yè)仿真與小微企業(yè)成長》等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程,出版了系列實(shí)驗(yàn)教材、專著,定期出版《經(jīng)管實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新論壇》,舉辦《啟智學(xué)創(chuàng)論壇》,為經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新提供智力支撐。
三、經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)特色
1.基于云技術(shù)打造虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺。運(yùn)用分布式和虛擬化技術(shù),促進(jìn)數(shù)據(jù)中心云化,形成獨(dú)立的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心,將教學(xué)資源、軟件、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理與服務(wù)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源交互共享管理等數(shù)據(jù)和管理系統(tǒng)存放在云存儲系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)各種教學(xué)活動在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行,通過虛擬化共享提升資源的利用率,提升教學(xué)交流與互動功能。2.基于信息化手段實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享。構(gòu)建基于信息化環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)平臺的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享架構(gòu),按照線上、線下的不同需求,將能在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)的資源共享和教學(xué)活動放到網(wǎng)絡(luò)上完成,不能在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)的放在線下完成,實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課程、項(xiàng)目、軟件、數(shù)據(jù)庫、案例庫及其他資源的有機(jī)協(xié)同,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源線上線下一體化的平臺互動。3.結(jié)合課程特點(diǎn)打造虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。依據(jù)經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特殊性,依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù),根據(jù)每個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)學(xué)時、類型、內(nèi)容、流程的不同特點(diǎn),通過虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備,構(gòu)建了虛擬要素、虛擬場景、虛擬空間和過程仿真、模型仿真、情景仿真、角色扮演、O2O操練等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。4.借助仿真手段構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)對象。深入經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和企業(yè)管理實(shí)際,將行業(yè)、企業(yè)發(fā)展與市場經(jīng)營的真實(shí)數(shù)據(jù)和案例融入實(shí)驗(yàn)教學(xué),賦予實(shí)驗(yàn)資源真實(shí)內(nèi)涵,構(gòu)建以真實(shí)的區(qū)域行業(yè)、企業(yè)和市場發(fā)展數(shù)據(jù)為驅(qū)動、可進(jìn)行過程再現(xiàn)和角色扮演、能夠根據(jù)各種模型進(jìn)行分析決策仿真的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對象,使學(xué)生在虛擬環(huán)境中實(shí)驗(yàn),在實(shí)戰(zhàn)仿真中提升能力。
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【關(guān)鍵詞】電類實(shí)驗(yàn) 在線教學(xué) 資源庫
【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089(2016)10-0019-02
一、引言
電類專業(yè)基礎(chǔ)課程包括《電路分析基礎(chǔ)》、《信號與系統(tǒng)》、《模擬電子技術(shù)》和《數(shù)字電子技術(shù)》等課程,這幾門課都是理論性和實(shí)踐性很強(qiáng)的課程,更是電子信息類專業(yè)的主干課程。針對課程核心內(nèi)容,必須進(jìn)行必要的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)“既有扎實(shí)的理論基礎(chǔ),又有較強(qiáng)實(shí)踐動手能力和創(chuàng)新精神的復(fù)合型人才”方面具有特殊重要的地位和作用。然而,這幾門電類專業(yè)基礎(chǔ)課程都存在內(nèi)容多、學(xué)時少的問題,尤其是隨著軍隊(duì)院校教育轉(zhuǎn)型的需要,專業(yè)基礎(chǔ)課程理論和實(shí)踐學(xué)時量都在不斷壓縮,如何在有限的學(xué)時量、有限的課堂教學(xué)時間內(nèi),使學(xué)生快速掌握基本實(shí)踐技能,真正具有工程意識,有效培養(yǎng)實(shí)踐創(chuàng)新能力,保證人才質(zhì)量的培養(yǎng)是該類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要內(nèi)容。這種矛盾在地方大學(xué)也普遍存在,而且隨著新器件、新技術(shù)的快速更新矛盾更加突出。
二、在線教學(xué)資源庫的建設(shè)意義和價值
我校近年來也在大力發(fā)展在線教學(xué),2013年我校成功申請首批國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,2015年電子技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室成為我院擬首批投入專項(xiàng)資金建設(shè)和完善的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之一。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)、實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的開放都為學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)創(chuàng)造了較好的平臺和條件,也為課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革和創(chuàng)新提供了基本保障。因此,基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺建設(shè)在線教學(xué)資源庫已成為迫切需要解決的問題。
在線教學(xué)資源庫可以定義為:依靠計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò),利用現(xiàn)代教育技術(shù)將視頻、音頻、圖像、文字等多媒體教學(xué)資源按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整理、存儲和管理,使用戶可以檢索、交互、反饋和提取,實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源集成管理和綜合使用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。在線教學(xué)資源庫具有開放性、共享性、可擴(kuò)展性和高可靠性,開發(fā)校內(nèi)專業(yè)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源,引進(jìn)和整合國內(nèi)外行業(yè)相關(guān)教學(xué)資源。通過在線教學(xué)資源庫,學(xué)生可以完成自主式學(xué)習(xí);教師可上傳教學(xué)資料和課程輔導(dǎo)、也可檢索教學(xué)所需的各類素材,豐富課堂講授內(nèi)容。
目前,我們的電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在線教學(xué)資源存在著資源數(shù)量極少,功能單一;資源過于分散,針對性不強(qiáng),實(shí)用性不足;資源質(zhì)量低,利用率不高等方面的問題,在實(shí)際教學(xué)中的滿意度、利用率和更新率較低,不能很好的發(fā)揮其效果。因此,亟需建設(shè)出生動的、豐富的、系統(tǒng)的、完備的、實(shí)用效益高的優(yōu)質(zhì)線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源來滿足學(xué)生進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)、虛擬實(shí)驗(yàn)甚至創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的自主實(shí)驗(yàn)資源需求。因此,開展電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程在線教學(xué)資源庫的建設(shè),具有較鮮明的目標(biāo)指向和較高的實(shí)用價值。
三、在線教學(xué)資源庫的建設(shè)方法
1.建設(shè)內(nèi)容
電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程在線教學(xué)資源庫建設(shè)的主要內(nèi)容有:一、依托電子技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室這個平臺,在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)伊始,從教學(xué)資源的總體需求上,研究如何系統(tǒng)地、科學(xué)地規(guī)劃和設(shè)計(jì)在線教學(xué)資源庫的架構(gòu)、功能,以滿足教育訓(xùn)練的需要;二、充分整合現(xiàn)有資源,按照教學(xué)資源庫的架構(gòu),從內(nèi)容和表現(xiàn)形式上編目入庫;三、根據(jù)人才培養(yǎng)方案及課程教學(xué)特點(diǎn),研究制定待建資源計(jì)劃,包括資源的內(nèi)容及表現(xiàn)形式等,并按照計(jì)劃組織相關(guān)教師搜集、整理、制作素材。
2.重點(diǎn)難點(diǎn)
如何規(guī)劃和設(shè)計(jì)在線教學(xué)資源庫的架構(gòu)是電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程在線教學(xué)資源庫建設(shè)的重點(diǎn)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,大多數(shù)學(xué)生參與利用在線教學(xué)資源時基本都還停留在表層參與的狀態(tài),可以說他們的在線參與程度只是“冰山一角”。學(xué)生在瀏覽學(xué)習(xí)內(nèi)容的時候基本都能夠獲取學(xué)習(xí)任務(wù)行為并了解學(xué)習(xí)目標(biāo),但多數(shù)情況下并未能進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)興趣并制定積極的學(xué)習(xí)計(jì)劃。學(xué)生利用在線教學(xué)資源的過程中,師生參與信息的反饋與評價過程是對教學(xué)信息、教學(xué)過程、教學(xué)成果的檢驗(yàn)和審查的過程,也是教師和學(xué)生在參與在線學(xué)習(xí)活動中重要的信息、交互方式,更是在線學(xué)習(xí)活動或不可缺的教學(xué)環(huán)節(jié)。然而大部分在線教學(xué)資源庫僅建資源,并未配套相應(yīng)的考核或評價機(jī)制,考核激勵機(jī)制的缺失往往會導(dǎo)致學(xué)生參與積極性不高、教學(xué)資源浪費(fèi)、在線學(xué)習(xí)效果不明顯,而及時有效的信息反饋和評價則有力地保證了教師與學(xué)生之間形成一條良性的信息通道。此外,在線教學(xué)資源中教學(xué)設(shè)計(jì)要具備系統(tǒng)性和靈活性,教學(xué)設(shè)計(jì)是對教學(xué)過程中的教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對象、教學(xué)媒體、教學(xué)策略以及教學(xué)評價六個子項(xiàng)進(jìn)行系統(tǒng)化地設(shè)計(jì)和管理。如果教學(xué)設(shè)計(jì)不夠系統(tǒng)、不夠靈活,那么學(xué)生的在線參與行為就會暴露出組織性不強(qiáng)、反饋不及時、參與過程過于程序化、甚至出現(xiàn)學(xué)習(xí)公平的問題。因此,必須將實(shí)驗(yàn)反饋與評價、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)信息納入在線教學(xué)資源庫的子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,整合優(yōu)化在線教學(xué)資源庫,提高學(xué)生在線學(xué)習(xí)的適應(yīng)性,只有從教學(xué)資源的總體需求上進(jìn)行系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì),才能保證所建的在線教學(xué)資源庫有豐富的功能、有較高的滿意度和利用率,從而滿足教師教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的需求。
優(yōu)質(zhì)在線教學(xué)資源素材的制作和搜集是在線教學(xué)資源庫建設(shè)的難點(diǎn)。
基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程需要大量的視頻、圖像、動畫、演示類等具有視覺直觀表現(xiàn)力的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源以及大量的PPT、Excel、Word、PDF等資料性文檔來輔助自主學(xué)習(xí)。因此,首先要有“量”。組織搜集、整合分散在各教師手中的精品資源,按計(jì)劃新建一批根據(jù)實(shí)際授課的需求進(jìn)行深加工的、有特色的精品資源素材,這些需要投入大量的人力以及時間和精力。其次要有“質(zhì)”。部分學(xué)生傾向于選擇相對直觀的學(xué)習(xí)信息進(jìn)行學(xué)習(xí),比如示意圖、視音頻資料、虛擬實(shí)驗(yàn)、動畫演示等在線資源,而有另一部分學(xué)生則凌駕于直觀信息之上,對理論意義的延伸和探索感興趣,因此,整合后的在線教學(xué)資源首先要充分滿足不同認(rèn)知特征的學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。第三,要有后期維護(hù),隨著教學(xué)資源在內(nèi)容和表現(xiàn)形式上的逐漸增多,必須進(jìn)行精挑細(xì)選和編目入庫,因此需要專人定期對資源庫進(jìn)行更新和維護(hù)。
3.基本思路和方法
為了達(dá)成建設(shè)出學(xué)生愿意用、實(shí)用效益高、內(nèi)容豐富完備、資源形式多樣的優(yōu)質(zhì)在線教學(xué)資源的目標(biāo),在線教學(xué)資源庫建設(shè)的基本思路和方法如下:
(1)規(guī)劃教學(xué)資源庫的總體架構(gòu),初步設(shè)想是以課程分大類,由于電類基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)所用儀器儀表大體相同,因此建立以儀器儀表、常用電子元器件、電路分析實(shí)驗(yàn)、信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)、模擬電子線路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)、案例綜合實(shí)驗(yàn)等,以實(shí)驗(yàn)反饋與評價、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃、實(shí)驗(yàn)室開放信息、實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)等實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)信息為在線教學(xué)資源庫的輔助子系統(tǒng)的二級目錄,以具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、儀器儀表元器件種類等為三級目錄,以文檔(Excel、Word、PDF等)、圖片、動畫、視頻、演示課件(PPT、Authorware等)為資源素材的基本框架,系統(tǒng)分類見圖1。
(2)站在使用者的角度設(shè)計(jì)高級搜索方式,方便學(xué)生快捷地找到自己所需要的有用資源,充分考慮使用者的需求,站在使用者的角度進(jìn)行搜索引擎的設(shè)計(jì),實(shí)用好用是目標(biāo)。此外,針對案例綜合實(shí)驗(yàn)和一些典型課程實(shí)驗(yàn),在制作素材時應(yīng)循序漸進(jìn)地給出資料鏈接。學(xué)生應(yīng)該先閱讀完實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書以及一些與該實(shí)驗(yàn)相關(guān)的問題,必須答對一定比例的問題后才能進(jìn)一步獲取實(shí)驗(yàn)視頻等其他資料。這種逐步引導(dǎo)式的設(shè)計(jì)不僅能夠引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí),也增加了學(xué)習(xí)的趣味性,同時也達(dá)到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和學(xué)習(xí)熱情的目的。
(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室儀器儀表種類、元器件種類和各門課程需求確定素材制作計(jì)劃,并按照分工和時間節(jié)點(diǎn)完成各類資源的搜集、整合、制作、上傳等各項(xiàng)工作。
四、結(jié)束語
經(jīng)過近幾年的實(shí)踐教學(xué)檢驗(yàn)證明,電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的工程意識、實(shí)踐創(chuàng)新能力上僅僅靠課堂上有限的時間,有限的幾個驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。急需建立系統(tǒng)的、完備的、實(shí)用效益高的優(yōu)質(zhì)在線教學(xué)資源庫并將其應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,繼而豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性,加強(qiáng)師生之間的溝通交流。這樣學(xué)生思考問題、解決問題的能力會得到很大的鍛煉,教學(xué)效果必將得到明顯的提高。
參考文獻(xiàn):
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?P鍵詞: 山地環(huán)境;虛擬仿真;實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心
Key words: mountain environment;virtual simulation;experimental teaching center
中圖分類號:G640 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1006-4311(2017)18-0187-02
0 引言
實(shí)驗(yàn)教學(xué)一直是高校本科人才培養(yǎng)工作中不可或缺的重要組成部分,關(guān)系著培養(yǎng)人才的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力[1,2]。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是完成具有“代表性”和“普適性”的“規(guī)定動作”,極大地制約了對學(xué)生動手能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入不可小覷,“投入產(chǎn)出比”往往受到質(zhì)疑。建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心能有效降低實(shí)驗(yàn)成本、擴(kuò)大受益面、解決優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源共享等問題[3],為實(shí)踐教學(xué)改革提供了新思路。
虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容,是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù),構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對象,學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn),達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)目的[4]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心能夠?qū)崿F(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充,具有真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能,能為涉及高?;驑O端的環(huán)境,不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況,提供可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目??梢哉f,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容,體現(xiàn)出信息技術(shù)與教育教學(xué)融合發(fā)展和與學(xué)科專業(yè)深度融合帶來的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新[5]。
目前在全國范圍內(nèi)建成有不同級別與教學(xué)目的的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心,但能極大推動地理學(xué)、生態(tài)學(xué)等相關(guān)專業(yè)在山地環(huán)境領(lǐng)域進(jìn)行特色化建設(shè)的山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心尚未見報(bào)道。本文以重慶師范大學(xué)建設(shè)重慶山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例,分析并提出建設(shè)思路。
1 山地環(huán)境的復(fù)雜性及構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的必要性
山地環(huán)境是一個復(fù)雜的巨系統(tǒng),其中涉及到自然、人文、經(jīng)濟(jì)社會諸方面各種要素、過程及其相互作用[6]。山地環(huán)境的復(fù)雜性具體體現(xiàn)在三個層面:一是環(huán)境要素寬泛,包括水、土、氣、生、人等與地表有關(guān)的自然和人文因素,這些因素在地表過程上會產(chǎn)生復(fù)雜的耦合效果;二是環(huán)境過程的尺度效應(yīng),對于某一具體過程來講(如水土流失),不同的尺度下,其影響因素和影響機(jī)制均不相同;三是山地地貌的復(fù)雜性,山地復(fù)雜地貌相對于平原、丘陵地貌具有更大的坡度和地形分異,所以對外界驅(qū)動力表現(xiàn)出更大的敏感性,其地表過程往往更為劇烈和復(fù)雜。山地環(huán)境的復(fù)雜性為目前高校地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)等相關(guān)專業(yè)在山地過程領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來一定的困難,而建設(shè)山地地表過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心能夠整合海量的山地地學(xué)數(shù)據(jù)資源,形成豐富的虛擬仿真教學(xué)資源,實(shí)現(xiàn)山地環(huán)境的虛擬模擬,有利于對原有各自然學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行完善、整合、重新設(shè)計(jì),提高教學(xué)效率,培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。
2 山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心創(chuàng)建思路
針對山地環(huán)境的復(fù)雜性,創(chuàng)建山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,必須在具有一般虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,擁有對山地復(fù)雜環(huán)境進(jìn)行虛擬仿真和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的能力,能服務(wù)于地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、水科學(xué)、地質(zhì)學(xué)等專業(yè)的山地環(huán)境實(shí)驗(yàn)教學(xué),達(dá)到推動高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新,提高高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的目標(biāo)。
2.1 山地環(huán)境信息采集及數(shù)據(jù)庫構(gòu)建
山地環(huán)境信息采集及數(shù)據(jù)庫構(gòu)建是山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心構(gòu)建的數(shù)據(jù)、資源儲備環(huán)節(jié)。山地過程復(fù)雜且具有極強(qiáng)的區(qū)域特色性質(zhì),這決定了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)必須在遵循實(shí)際自然過程的基本前提下進(jìn)行虛擬仿真,才能達(dá)到虛實(shí)結(jié)合,教學(xué)內(nèi)容科學(xué)客觀的目的。面對復(fù)雜山地過程,應(yīng)形成“空天地”一體化多尺度地學(xué)信息采集能力。遙感技術(shù)的發(fā)展極大地提高了空間數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)的獲取能力,如Landsat系列衛(wèi)星、EOS系列衛(wèi)星、中國高分系列衛(wèi)星、法國的SPOT系列衛(wèi)星以及美國的WordView系列衛(wèi)星能提多尺度遙感產(chǎn)品,成為山地環(huán)境重要信息源。但在微地形尺度上,上述產(chǎn)品不具備服務(wù)能力。無人機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展可成為微地形尺度山地環(huán)境信息獲取的支撐。有必要進(jìn)行無人機(jī)遙感平臺的建設(shè),利用無人機(jī)搭載高光譜成像儀、多光譜相機(jī),進(jìn)行山地地表過程的精細(xì)化觀測,結(jié)合野外移動工作站形成對山地環(huán)境多層面、立體化、高清晰度數(shù)據(jù)采集能力。最后,建設(shè)高性能地學(xué)集群計(jì)算,建成山地環(huán)境數(shù)據(jù)庫。
2.2 山地環(huán)境虛擬仿真平?_構(gòu)建
山地環(huán)境虛擬仿真平臺的構(gòu)建包括兩個部分,搭建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)施和相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源(實(shí)驗(yàn)?zāi)K)的構(gòu)建,其中以后者最為關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)?zāi)K按照基礎(chǔ)性、綜合性和創(chuàng)新性三大實(shí)驗(yàn)層次進(jìn)行設(shè)計(jì)?;A(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的初始階段,起到對學(xué)生基礎(chǔ)知識積淀、基本技能鍛煉的作用;面向山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)?zāi)K可以包括無人機(jī)飛行技術(shù)模塊、地理信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K、遙感圖像處理模塊、空間數(shù)據(jù)處理實(shí)驗(yàn)?zāi)K等(見圖1)。綜合性實(shí)驗(yàn)?zāi)K起到對學(xué)生能力的進(jìn)一步提升作用,針對山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)K可包括山地地表過程實(shí)驗(yàn)?zāi)K、無人機(jī)遙感應(yīng)用實(shí)驗(yàn)?zāi)K、虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)?zāi)K等。創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?zāi)K注重對地區(qū)特色的深入挖掘和創(chuàng)新,針對重慶山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)K可包括,三峽庫區(qū)水環(huán)境監(jiān)測虛擬仿真模塊、重慶山區(qū)景觀生態(tài)過程虛擬仿真模塊等。
2.3 山地環(huán)境仿真信息研發(fā)應(yīng)用團(tuán)隊(duì)和運(yùn)行機(jī)制構(gòu)建
山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的運(yùn)行需要組建研發(fā)和應(yīng)用團(tuán)隊(duì)以及建立一套高效、可行的運(yùn)行機(jī)制??山ㄔO(shè)研發(fā)、教學(xué)和管理三個團(tuán)隊(duì)并行的運(yùn)行體系。研發(fā)團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)仿真教學(xué)資源的設(shè)計(jì)與開發(fā),同時開展相應(yīng)的科學(xué)研究工作;實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)則集中完成中心安排的實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù);管理團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)中心的運(yùn)行、管理、維護(hù)與信息化建設(shè)。對于一個高校的山地地表過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,其意義雖是為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù),但做為高校的重要智庫,理應(yīng)成為科研的原創(chuàng)地。只有在原創(chuàng)性上具有引領(lǐng)作用,才能培養(yǎng)出更高層次的人才。因此,山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心團(tuán)隊(duì)的建設(shè)需以吸納和培養(yǎng)原創(chuàng)性人才為重點(diǎn),強(qiáng)化團(tuán)隊(duì)中地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、地質(zhì)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的山地專家的支撐作用,及其對青年教師的指導(dǎo)和帶動作用。
2.4 山地環(huán)境虛擬仿真教學(xué)、研究與服務(wù)
山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的功能以教學(xué)為主體,以研究為撐,同時兼?zhèn)鋵ν馓峁┓?wù)的能力。對于教學(xué)而言,可以面向如地理學(xué)、生態(tài)學(xué)、水文學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、土壤學(xué)等多個專業(yè)學(xué)科的學(xué)生,提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)。教學(xué)過程中應(yīng)注重學(xué)生參與程度,盡量使學(xué)生從數(shù)據(jù)采集和建庫,到如何構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)K,以及后來實(shí)現(xiàn)虛擬仿真進(jìn)行全過程的參與。通過提高學(xué)生參與科研的程度,增加學(xué)生實(shí)習(xí)機(jī)會,鍛煉學(xué)生動手能力,進(jìn)而培養(yǎng)出專業(yè)性人才、復(fù)合型人才、創(chuàng)新性人才。山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心通過整合海量的山地?cái)?shù)據(jù),可在山地環(huán)境管理、山地地理環(huán)境模擬、山地生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、山地災(zāi)害應(yīng)急評估、等方面實(shí)現(xiàn)虛擬模擬,產(chǎn)生較高科研價值。另外,重慶山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心可通過整合先進(jìn)的地理信息技術(shù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù),立足重慶,輻射全國,為社會各界提供山地環(huán)境虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的共享服務(wù)。
1 引言
現(xiàn)代信息技術(shù),尤其是計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展在把人類社會帶入信息時代的同時也為現(xiàn)代語言教學(xué)方法的改革提供了物質(zhì)條件。電子閱覽室、多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、校園網(wǎng)絡(luò)、語料庫、遠(yuǎn)程授課、虛擬課堂等多種現(xiàn)代教學(xué)手段使當(dāng)今的大學(xué)外語教學(xué)進(jìn)入數(shù)字時代。傳統(tǒng)的英語教學(xué)需要在實(shí)踐性上進(jìn)行更深入的改革,把網(wǎng)絡(luò)多媒體引入到高職英語教學(xué)活動中來,才能滿足新的模式倡導(dǎo)“課下學(xué)習(xí)、課上展示” 的理念,才能培養(yǎng)學(xué)生較好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)能力,令英語教學(xué)朝著個性化、自主學(xué)習(xí)和可持續(xù)的方向發(fā)展。
因此,高職英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺及資源庫建設(shè)的具體目標(biāo)如下: 一是完善英語聽說課的備課和教研工作;二是加強(qiáng)教師和學(xué)生的了解,強(qiáng)化課堂組織教學(xué),營造有利于聽說教學(xué)的課堂氛圍; 三是建設(shè)聽說課多媒體教學(xué)資料和教學(xué)補(bǔ)充材料; 四是建設(shè)和發(fā)展聽說課第二課堂網(wǎng)絡(luò)交流渠道,如自主學(xué)習(xí)中心、英文廣播電臺,建立本校的英語聽說網(wǎng)站。高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺的建設(shè),能夠借助網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源的共享,全天候地滿足高等院校學(xué)習(xí)者自主學(xué)習(xí)英語的需要,全方位地滿足高等院校教師教學(xué)能力提升的需要,并帶動其他公共基礎(chǔ)課程教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革。
2 網(wǎng)絡(luò)課程平臺建設(shè)的思路
以高職英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺建設(shè)為紐帶,多元合作組建建設(shè)團(tuán)隊(duì)非常必要。采取“行業(yè)支持、校企合作、校際協(xié)作”模式,由社會涉英行業(yè)企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)科技企業(yè)、公共英語課程建設(shè)基礎(chǔ)較好的高等院校等聯(lián)合組建多元化的課程建設(shè)團(tuán)隊(duì),對課程總體規(guī)劃、組織協(xié)調(diào)、框架設(shè)計(jì)、課程體系設(shè)計(jì)、虛擬體驗(yàn)空間等核心問題給予專業(yè)化的指導(dǎo),以保證公共英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺建設(shè)的科學(xué)性、規(guī)范性和實(shí)效性。
另外,需要以應(yīng)用為目的,系統(tǒng)設(shè)計(jì)高職英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺。充分考慮高職英語網(wǎng)絡(luò)課程資源覆蓋面廣、涉及領(lǐng)域?qū)挼奶攸c(diǎn),以社會需求與應(yīng)用為主線,系統(tǒng)設(shè)計(jì)高職英語網(wǎng)絡(luò)課程體系。以學(xué)習(xí)者未來職業(yè)需要與職業(yè)可持續(xù)發(fā)展為主線,構(gòu)建高職英語網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的知識與技術(shù)內(nèi)涵,建設(shè)公共英語網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)、素材資源等虛實(shí)互補(bǔ)的交互式立體化課程平臺,以確保公共英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺的實(shí)用性和實(shí)效性。
當(dāng)然,最關(guān)鍵的還是以技術(shù)為支撐,開放管理實(shí)現(xiàn)資源共享。基于網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、搜索技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù),研發(fā)搭建“課程開發(fā)制作、課程運(yùn)行管理、課程監(jiān)測反饋”三平臺融通的高職英語網(wǎng)絡(luò)課程運(yùn)行平臺,并實(shí)施開放式管理,為高等院校師生提供課堂教學(xué)、資料下載、教學(xué)指導(dǎo)、學(xué)習(xí)咨詢、培訓(xùn)學(xué)習(xí)等服務(wù),從而推動高職英語網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)方法改革,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,增強(qiáng)社會服務(wù)能力。
高職英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺要緊跟行業(yè)發(fā)展與教育發(fā)展,以服務(wù)為宗旨,持續(xù)建設(shè)高職英語網(wǎng)絡(luò)課程及相關(guān)應(yīng)用資源,并及時更新上網(wǎng);采用補(bǔ)償性收費(fèi)制度,面向高職英語網(wǎng)絡(luò)課程后期建設(shè)資源,所獲收益用于獎勵課程建設(shè)人員,獎勵范圍打破課程團(tuán)隊(duì)界限,以擴(kuò)大課程后期建設(shè)參與度,提升課程質(zhì)量,形成良性循環(huán)發(fā)展。
3 網(wǎng)絡(luò)課程平臺的構(gòu)建及運(yùn)行模式
3.1 平臺的構(gòu)架
1.專業(yè)教學(xué)資源。按照普適性和個性化相結(jié)合原則,在高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺中教師教學(xué)改革實(shí)踐平臺、學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)平臺的基礎(chǔ)上,增設(shè)專業(yè)鏈接模塊,主要是為高職英語教師、學(xué)生提供了解學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)背景知識、專業(yè)職業(yè)能力、專業(yè)英語技能的課程學(xué)習(xí)資源,并通過BBS、QQ群等方式促進(jìn)教師與學(xué)生相互學(xué)習(xí)與交流。
2.課程教學(xué)資源。依據(jù)高職英語課程教學(xué)目標(biāo),高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程,采用課程負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)制,建設(shè)完善“課程指南“”學(xué)習(xí)指南”等課程開發(fā)指導(dǎo)性文件。課程指南包括課程定位、課程目標(biāo)、課程教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段、考核評價和教學(xué)大綱等內(nèi)容;學(xué)習(xí)指南包括學(xué)習(xí)目標(biāo)、重點(diǎn)難點(diǎn)、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)評價和考核方法等內(nèi)容。根據(jù)英語基本語言能力的構(gòu)成要素,集成建設(shè)包括聽、說、讀、寫、譯語言基本技能訓(xùn)練的“綜合英語 ”“英語視聽說”“英語口語”“英語翻譯”“英語泛讀”“英語寫作”等課程。采用課程建設(shè)審核與動態(tài)更新機(jī)制,持續(xù)完善教學(xué)資源,凸顯課程教學(xué)資源多樣化、立體化、虛擬化與時代性特色,形成系統(tǒng)的課程教學(xué)助教助學(xué)資源中心。
3.拓展應(yīng)用資源。為加強(qiáng)高職英語語言工具的職業(yè)適應(yīng)性,基于經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、旅游、加工制造等相關(guān)涉英行業(yè)企業(yè)對英語應(yīng)用人才的需求,集成建設(shè)如下應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)課程拓展資源:(1)經(jīng)濟(jì)貿(mào)易學(xué)習(xí)領(lǐng)域。建設(shè)相關(guān)營銷英語、會計(jì)英語、經(jīng)貿(mào)英語、物流英語、文秘英語等內(nèi)容為載體的文本、圖片、多媒體課件、動畫、視頻、企業(yè)案例、虛擬仿真等資源。(2)旅游學(xué)習(xí)領(lǐng)域。建設(shè)相關(guān)的導(dǎo)游英語、飯店英語、烹飪英語等內(nèi)容為載體的文本、圖片、多媒體課件、動畫、視頻、企業(yè)案例、虛擬仿真等資源。(3)加工制造學(xué)習(xí)領(lǐng)域。建設(shè)相關(guān)的機(jī)械英語、電子英語、服裝英語等內(nèi)容為載體的文本、圖片、多媒體課件、動畫、視頻、企業(yè)案例、虛擬仿真等資源。
4.虛擬體驗(yàn)資源。虛擬體驗(yàn)資源包括英美等國文化體驗(yàn)社區(qū)和職場仿真體驗(yàn)系統(tǒng)。(1)英美等國文化體驗(yàn)社區(qū)。英美等國文化體驗(yàn)社區(qū)通過開發(fā)“虛擬場景+虛擬任務(wù)+操作角色”的虛擬軟件系統(tǒng),使學(xué)習(xí)者不受時間和空間限制,可以隨意漫游在設(shè)置的各種場景中,使體驗(yàn)者能夠在游戲中學(xué)習(xí)和提高,加深對英美等國飲食、服飾、居住、娛樂等方面的文化理解。(2)職場仿真體驗(yàn)系統(tǒng)。職場仿真體驗(yàn)系統(tǒng)通過開發(fā)“虛擬企業(yè)+虛擬崗位+操作角色”的虛擬軟件系統(tǒng),方便快捷地實(shí)現(xiàn)角色選擇,通過視、聽、動等行為的人機(jī)交互,體現(xiàn)英美等國語言在不同產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域、不同職業(yè)崗位的應(yīng)用,模擬真實(shí)工作業(yè)務(wù)流程,發(fā)揮虛擬平臺的過程判斷性和過程操作性優(yōu)勢,為學(xué)生和社會企業(yè)在崗員工提高和更新技能提供虛擬服務(wù)空間。
3.2 資源建設(shè)
通過課程組教師收集、整理高職英語教學(xué)已成型的圖片、視頻、音頻、動畫資源,引進(jìn)、購買、研制新的素材資源,建設(shè)一個具有相當(dāng)規(guī)模的素材課程資源平臺。課程資源平臺建成后,主要有四個板塊,分別為音頻、視頻、圖片、動畫資源模塊,并提供按素材類型、來源、格式等多種屬性的分類檢索,為大學(xué)在校師生以及社會企業(yè)在崗員工學(xué)習(xí)提供學(xué)習(xí)資源。
資源建設(shè)可以通過多渠道方式進(jìn)行,一方面是充分利用互聯(lián)網(wǎng),從國內(nèi)外相關(guān)網(wǎng)站篩選獲取與本專業(yè)緊密相關(guān)、具有代表性的典型素材;另一方面則可組建一支由高職英語教學(xué)專家、專業(yè)帶頭人、骨干教師、行業(yè)企業(yè)專家構(gòu)成的課程開發(fā)團(tuán)隊(duì),自主建設(shè)資源庫??梢酝ㄟ^由校際、校企雙方合作組建課程開發(fā)團(tuán)隊(duì),每門課程設(shè)立校企雙負(fù)責(zé)人,教師和行業(yè)人員聯(lián)手建設(shè),實(shí)施深度合作。
3.3 運(yùn)行模式
a. 教師教學(xué)改革實(shí)踐平臺。
教師教學(xué)改革平臺主要供教師研討教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容、方法、手段、技巧、評價等教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì),是交流教學(xué)研究成果的平臺。包括兩個部分:一是通過平臺整體設(shè)計(jì)的“教學(xué)研討吧”建設(shè),整合高等院校最新公共英語教學(xué)研究文章、課程教學(xué)管理規(guī)章制度、課程教學(xué)改革成果介紹、師資培訓(xùn)材料、教學(xué)課件、授課案例(錄像)及在線研究等內(nèi)容與功能,可實(shí)現(xiàn)高職英語教師成為教師互相學(xué)習(xí)先進(jìn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),交流專業(yè)教學(xué)資訊,分享教學(xué)資源的窗口;二是教師可通過公共英語課程網(wǎng)頁分享課程標(biāo)準(zhǔn)、教案、課件、錄像、習(xí)題庫、案例集等教學(xué)資源,并在課程網(wǎng)頁提供的在線研討欄目共同探討課程建設(shè)、教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)。
b. 學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)平臺。高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺為學(xué)生提供在線自主學(xué)習(xí)渠道,網(wǎng)絡(luò)課程平臺中多種形式的教學(xué)資源、多種渠道的資源平臺、多種方式的人機(jī)互動為學(xué)生在線自主學(xué)習(xí)提供了更具可看性、可操作性的資源和多方位、多手段的學(xué)習(xí)方式。學(xué)生通過高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺介紹,了解掌握公共英語網(wǎng)絡(luò)課程知識和技能,學(xué)生可選擇自己需要的資料進(jìn)行閱讀思考,選擇適合的案例習(xí)題、考試題庫進(jìn)行練習(xí),提高自主學(xué)習(xí)的有效性。
c. 社會人員業(yè)務(wù)素質(zhì)提升平臺。高職英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺為社會行業(yè)企業(yè)職員培訓(xùn)及業(yè)務(wù)素質(zhì)提升提供有效平臺。社會行業(yè)企業(yè)職員通過高職英語網(wǎng)絡(luò)課程平臺訓(xùn)練英語職業(yè)技能、獲取英語最新行業(yè)信息,且可貫穿于其整個職業(yè)生涯的各個階段,全方位提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)。對于無英語基礎(chǔ)的員工或新進(jìn)入職員,通過該平臺,可以了解高職英語基礎(chǔ)文化理論知識;對于有英語基礎(chǔ)已進(jìn)入的員工,通過該平臺尤其是技能訓(xùn)練,可以提高自身英語水平。
3.4 平臺的管理
建立高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺評審機(jī)制。通過課程教與學(xué)的實(shí)際運(yùn)行,對高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺進(jìn)行試運(yùn)行、測試、收集問題與建議、持續(xù)改進(jìn),確保高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的建設(shè)質(zhì)量。并對平臺技術(shù)支持系統(tǒng)進(jìn)行定期評價,提出改進(jìn)建議,促進(jìn)支持系統(tǒng)技術(shù)水平提高,最后完成對高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的最終評審與鑒定。
另外,建立高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺使用和提供的激勵機(jī)制。采用用戶免費(fèi)注冊與積分管理機(jī)制,每六個月對使用率進(jìn)行統(tǒng)計(jì),對使用率高的高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺資源的提供者給予獎勵,對使用率低的則實(shí)行淘汰。對后期用戶實(shí)行會員制,使用頻率最高的部分用戶給予優(yōu)惠政策。
高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺監(jiān)測反饋。由“監(jiān)測機(jī)制+監(jiān)測方法+反饋機(jī)制”等為主要要素構(gòu)建課程的監(jiān)測反饋平臺,即建立課程資源監(jiān)測與反饋機(jī)制,使專職監(jiān)測人員、用戶等將課程平臺運(yùn)行問題、資源質(zhì)量問題、資源修改意見等諸多信息通過郵箱、在線QQ等多途徑進(jìn)行反饋,監(jiān)測管理人員根據(jù)反饋意見及時修正解決,以保證課程平臺穩(wěn)健運(yùn)行,提高資源質(zhì)量,保持高職英語視聽說網(wǎng)絡(luò)課程平臺的持續(xù)更新等。
【關(guān)鍵詞】高等職業(yè)教育 數(shù)字化 教學(xué)模式
21世紀(jì)高等職業(yè)教育的特點(diǎn)之一就是由單一的教育向綜合性教育轉(zhuǎn)變,綜合性教育就是要把最新的科技成果,運(yùn)用最新的方法、手段,迅速、準(zhǔn)確而又有效地綜合起來進(jìn)行傳授。我們高等職業(yè)教育要想培養(yǎng)出早日適應(yīng)“四化”的高素質(zhì)人才,只靠單一的學(xué)科已經(jīng)行不通了,只能靠綜合性教育的發(fā)展,才能培養(yǎng)出順應(yīng)時展的高素質(zhì)和高科技的人才。那么高等職業(yè)教育的教學(xué)模式要適應(yīng)這樣的發(fā)展要求就必須是各種教學(xué)模式相結(jié)合,其中數(shù)字化的教學(xué)模式是目前比較先進(jìn)和有效的教學(xué)模式之一,下面筆者就如何在高等職業(yè)教育中應(yīng)用數(shù)字化教學(xué)模式談?wù)勛约旱捏w會。
一、搞好教學(xué)資源的數(shù)字化建設(shè)
高等職業(yè)教育的教學(xué)模式要數(shù)字化,教學(xué)資源的數(shù)字化是必要的條件。數(shù)字化教學(xué)資源既可以支持高等職業(yè)學(xué)校開展遠(yuǎn)程教育,又可以支持校內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)。數(shù)字化教學(xué)資源的使用,正改變著傳統(tǒng)的教育方式,一種無國界、無校園的新的教育方式正向我們走來,網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)必將給傳統(tǒng)教學(xué)帶來一場新的革命。隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的長足發(fā)展,加快建設(shè)具有較高水平的多種媒體教學(xué)資源,是高等職業(yè)教育穩(wěn)定教學(xué)秩序、深化教學(xué)改革、提高教學(xué)質(zhì)量和辦學(xué)效益的重要保證。加快教學(xué)資源數(shù)字化建設(shè)需要著重抓好以下幾項(xiàng)工作:
1.加強(qiáng)多媒體教學(xué)師資培訓(xùn),推進(jìn)資源建設(shè)工作進(jìn)程。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合帶來了教育對象、教學(xué)資源,教學(xué)媒體和教學(xué)模式的深刻變化,決定了教師應(yīng)具備更高的專業(yè)素質(zhì)和能力、特別是多媒體教學(xué)總體設(shè)計(jì)能力和現(xiàn)代化教育技術(shù)手段的應(yīng)用能力。為此,高等職業(yè)院校應(yīng)積極面向教師舉辦多媒體網(wǎng)絡(luò)教學(xué)培訓(xùn)、多媒體教學(xué)設(shè)備操作培訓(xùn),充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺的優(yōu)勢。激發(fā)教師在多媒體課件制作方面的極大熱情,為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展和教學(xué)資源庫建立提供有效的資源保證。伴隨網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的發(fā)展,今后還必須進(jìn)一步加強(qiáng)對教師進(jìn)行計(jì)算機(jī)技術(shù)以及基于網(wǎng)絡(luò)的多媒體課件制作與教學(xué)的師資培訓(xùn)活動。
2.制定措施、強(qiáng)化落實(shí),調(diào)動教師進(jìn)行資源建設(shè)的積極性。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的資源建設(shè)工作能否順利進(jìn)行,關(guān)鍵在于教師。因此應(yīng)當(dāng)在政策激勵、目標(biāo)引導(dǎo)、活動促進(jìn)等方面制定有效辦法,落實(shí)政策措施,給教師資源建設(shè)以原動力。(1)政策激勵。通過建立相關(guān)激勵機(jī)制,引導(dǎo)教師進(jìn)行資源建設(shè),從而推動資源建設(shè)工作上臺階。所以學(xué)校相應(yīng)的政策激勵必將調(diào)動教師進(jìn)行資源建設(shè)的積極性。(2)目標(biāo)引導(dǎo)。應(yīng)當(dāng)根據(jù)教學(xué)改革及資源建設(shè)不同發(fā)展階段的情況,向教師提出階段性的目標(biāo)和要求,使教師明確不同階段的努力方向。比如,當(dāng)前階段提出基本建設(shè)目標(biāo)是建全基于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺上的網(wǎng)絡(luò)課程的教學(xué)資源,而今后兩年資源建設(shè)目標(biāo)是會獨(dú)立制作多媒體教學(xué)課件等。(3)活動促進(jìn)。就是通過開展各種形式的活動,促進(jìn)資源建設(shè)上數(shù)量、出精品,以保證教學(xué)資源建設(shè)工作的持續(xù)發(fā)展和教學(xué)資源質(zhì)量的穩(wěn)步提高。
3.搞好教學(xué)資源的優(yōu)化整合。建立充實(shí)而完善的課程資源和教育資源,實(shí)現(xiàn)資源共享。在資源建設(shè)中應(yīng)隨著網(wǎng)絡(luò)教學(xué)水平的提高和需求的不斷增加,不斷地完善和更新教學(xué)資源的功能和內(nèi)容,既要做好資源的開發(fā)建設(shè),又要做好對現(xiàn)有教學(xué)資源的重組、整合和改造工作,也就是按照數(shù)字化、多媒體的技術(shù)要求對現(xiàn)有的數(shù)字資源予以編制、調(diào)整、修改、補(bǔ)充和完善,以適應(yīng)多媒體教學(xué)和網(wǎng)上教學(xué)的需要,適應(yīng)時展的要求,再者,建設(shè)充實(shí)而完善的課程教學(xué)和教育資源,是推進(jìn)資源共享的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作,也是資源建設(shè)的工作的重點(diǎn)、難點(diǎn)和制高點(diǎn),建立課程資料和教育資源庫,實(shí)現(xiàn)資源共享是資源建設(shè)工作中不容忽視的重要工作內(nèi)容,開展這項(xiàng)工作,可以通過對現(xiàn)有資源進(jìn)行整理、改編,引進(jìn)其它的優(yōu)質(zhì)資源,自建精品課程和課件等多種途徑,不斷充實(shí)教學(xué)信息和多媒體資源,同時要注意收集、存儲多種優(yōu)秀教案和各學(xué)科備課資料、教學(xué)論文、期刊等教學(xué)資料,建立素材資料庫,為教師制作多媒體課件創(chuàng)造條件,下載網(wǎng)上教育信息,存儲與教育有關(guān)的視聽材料、圖書目錄和各種圖書資料,為數(shù)字化教學(xué)提供更好的教學(xué)支持服務(wù)。
二、利用數(shù)字化平臺,開展各種形式的教學(xué)活動
根據(jù)教育傳播理論,教學(xué)過程是一個信息的傳播過程,其中包含了教師、媒體、學(xué)生三大要素,這三大要素不同的組合方式,形成了不同的數(shù)字化的教學(xué)模式。適應(yīng)于不同的學(xué)習(xí)環(huán)境,在不同的數(shù)字化教學(xué)模式中,教師有不同的地位和作用。下面列出三種主要的基于多媒體計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)媒體的教學(xué)模式。
1.多媒體課堂教學(xué)模式。這是一種在傳統(tǒng)的課堂教學(xué)環(huán)境中引入多媒體計(jì)算機(jī)的教學(xué)模式。教師根據(jù)教學(xué)目標(biāo),選定教學(xué)內(nèi)容,制定教學(xué)策略,通過一定的媒體將教學(xué)內(nèi)容傳遞給學(xué)生。這里的媒體既包含教師自身的言、傳、身、教,也包括多媒體計(jì)算機(jī)和各種現(xiàn)代化的視聽媒體。學(xué)生接受來自于教師、計(jì)算機(jī)傳遞的教學(xué)信息,同時,學(xué)生向教師傳遞各種反饋信息,便于教師及時、有效地調(diào)整教學(xué)進(jìn)度,控制教學(xué)過程。這是一種典型的以教師為中心的教學(xué)模式,學(xué)生處于被動地接受信息的地位。
2.基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的個別化教學(xué)模式。這是一種以學(xué)生為中心的個別化教學(xué)模式。學(xué)生可以在學(xué)校、家里、社會上任何地方,利用各種學(xué)習(xí)資料、教材、視聽媒體、圖書館、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的各種學(xué)習(xí)信息進(jìn)行學(xué)習(xí),教師不直接向?qū)W生傳遞教學(xué)內(nèi)容,只是通過編制各種教材,給學(xué)生答疑,間接地輔導(dǎo)學(xué)生。學(xué)習(xí)的時間、地點(diǎn)、內(nèi)容和步調(diào)由學(xué)生自己安排和決定。
3.計(jì)算機(jī)支持的合作學(xué)習(xí)模式。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的支持下,學(xué)生們可以突破地域和時間上的限制,進(jìn)行同伴互教、小組討論、小組練習(xí)、小組課題等臺作性學(xué)習(xí)活動。這樣的學(xué)習(xí)模式主要是建立在計(jì)算機(jī)協(xié)同工作的技術(shù)基礎(chǔ)上,在這種學(xué)習(xí)環(huán)境中,教師通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),實(shí)施網(wǎng)上教學(xué)、批改學(xué)生作業(yè)、評價學(xué)生學(xué)習(xí)成績來指導(dǎo)學(xué)生。學(xué)生既可以個別學(xué)習(xí),也可以同學(xué)之間合作學(xué)習(xí)。學(xué)生有選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容和方式的權(quán)利。
從這三種典型模式中,可以看出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊技術(shù)對教學(xué)過程和教師都產(chǎn)生了巨大的影響:(1)擴(kuò)展了教學(xué)內(nèi)容。 現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用將過去傳統(tǒng)的、靜態(tài)的書本教材形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛陕曇簟⑽谋?、圖像、動畫構(gòu)成的動態(tài)教材.同時通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò),教學(xué)內(nèi)容可以從書本擴(kuò)展到社會的方方面面。這樣,豐富和擴(kuò)展了書本的知識,學(xué)生在規(guī)定的教學(xué)時間內(nèi),可以學(xué)得更多、更快、更好。(2)教學(xué)形式發(fā)生了變化。由于信息技術(shù)的應(yīng)用,單一的課堂教學(xué)組織形式被多種教學(xué)組織形式所取代。(3)學(xué)生學(xué)習(xí)的方式發(fā)生了變化。由被動地接受知識,轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥貙W(xué)習(xí)知識。通過信息技術(shù),利用各種學(xué)習(xí)資源,去主動建構(gòu)知識,學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)知識,還要學(xué)會如何學(xué)習(xí)。學(xué)生必須有獨(dú)立學(xué)習(xí)的能力和刨造能力、自主與自我管理的能力、與他人合作和協(xié)調(diào)各方面的能力。(4)教師的角色發(fā)生了變化。教師由傳統(tǒng)的知識傳遞者變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者、促進(jìn)者。在基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通訊技術(shù)的教學(xué)環(huán)境中.教師不再是唯一的知識源,教師不能再把傳遞知識作為自己的主要任務(wù)和目的。而是要把精力放在如何教學(xué)生“學(xué)”上,為學(xué)生提供多種處理所學(xué)知識的手段,幫助學(xué)生努力成為自主學(xué)習(xí)者。
三、建立虛擬實(shí)驗(yàn)室,提高實(shí)踐教學(xué)效果
高等職業(yè)教育的一個關(guān)鍵教學(xué)環(huán)節(jié)就是實(shí)踐教學(xué)。虛擬實(shí)驗(yàn)以設(shè)計(jì)仿真為主,依托網(wǎng)絡(luò)的開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境,可以不受時間、地域、人員、儀器設(shè)備等條件的限制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測試和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn),基本涵蓋了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。學(xué)生不必到實(shí)驗(yàn)室就能進(jìn)行相關(guān)課題的實(shí)驗(yàn)與研究,既增強(qiáng)了教學(xué)效果,又提高了教學(xué)質(zhì)量和效益。目前,虛擬實(shí)驗(yàn)已成為高校各種常規(guī)實(shí)驗(yàn)的一種重要補(bǔ)充,而且,作為復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真與驗(yàn)證的主要手段,在實(shí)踐教學(xué)、課程設(shè)計(jì)和科研等方面的作用越來越大,為各種教學(xué)演示實(shí)驗(yàn)提供新的模式,對理工專業(yè)而言,在課堂教學(xué)中需要進(jìn)行一些較復(fù)雜的互動性演示實(shí)驗(yàn),因?yàn)槭軐?shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)方法和手段的限制,演示效果往往不盡如人意。為此,實(shí)驗(yàn)室利用能夠提供實(shí)物模擬圖形的軟件,設(shè)計(jì)出一套遠(yuǎn)程教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),將復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)及笨重的儀器設(shè)備等裝置通過網(wǎng)絡(luò)搬進(jìn)教室。良好的演示效果,給人以非常直觀的感性認(rèn)識,從而使一些課程得以在教室內(nèi)采用邊講解、邊實(shí)驗(yàn)、邊討論的靈活方式學(xué)習(xí),學(xué)生真正成為了課堂上的“主動者”。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要學(xué)生直接參與到實(shí)驗(yàn)過程中,通過學(xué)生自己設(shè)計(jì)、自己動手,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和能力。以電工電子實(shí)驗(yàn)為例,實(shí)驗(yàn)室吸收幾個廠家產(chǎn)品的先進(jìn)成果,開發(fā)出EDA通用實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng),其軟件平臺提供了在國內(nèi)外高校和電子技術(shù)界廣為應(yīng)用的優(yōu)秀計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)軟件環(huán)境,基本能滿足學(xué)生進(jìn)行常規(guī)實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及科研的要求。新的實(shí)驗(yàn)?zāi)J嚼糜?jì)算機(jī)和功能強(qiáng)大的軟件工具,加入自己的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,使學(xué)生在這個實(shí)驗(yàn)室里學(xué)習(xí)電工學(xué)、電路理論、模擬和數(shù)字電子技術(shù),做虛擬電子實(shí)驗(yàn),進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與分析,成為一件十分輕松愉快的事情。同時,也使學(xué)生電子電路的設(shè)計(jì)能力、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力得到了很大提高。
網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室建立在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下,以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)為核心,利用各種虛擬實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備,對實(shí)驗(yàn)?zāi)P瓦M(jìn)行實(shí)時仿真,獲得相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以達(dá)到教學(xué)和科研的目的。學(xué)生通過因特網(wǎng)或校園網(wǎng)進(jìn)入該虛擬實(shí)驗(yàn)室后,即可自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,自由選擇實(shí)驗(yàn)儀器和元器件進(jìn)行連接,并測試數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)中若遇到問題可馬上在網(wǎng)上,一方面教師可進(jìn)行輔導(dǎo)答疑,另一方面學(xué)生之間也可以進(jìn)行交流討論。學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)報(bào)告,可用電子郵件發(fā)給教師,師生均可通過信息查詢部分查看學(xué)生所提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告與實(shí)驗(yàn)成績。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比,網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室具有以下顯著特點(diǎn):(1)功能強(qiáng)大,實(shí)用性強(qiáng)。由于虛擬儀器、虛擬元器件齊全,因而可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方式無法達(dá)到的功能。而且,虛擬儀器模型準(zhǔn)確、精度高、工作可靠,不僅節(jié)省實(shí)驗(yàn)時間,還可以方便地對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析,并利用打印機(jī)直接打印實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。(2)成本低廉,易于管理。因?yàn)樵谔摂M實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)是通過軟件來完成的,而軟件能不斷升級,及時補(bǔ)充科技發(fā)展的新成果、新技術(shù)和新器件,所以從根本上解決了因經(jīng)費(fèi)短缺、使用不當(dāng)、管理不善等諸多因素對實(shí)驗(yàn)發(fā)展的制約。(3)適于遠(yuǎn)程和開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。虛擬實(shí)驗(yàn)以設(shè)計(jì)仿真為主,依托網(wǎng)絡(luò)的開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境,可以不受時間、地域、人員、儀器設(shè)備等條件的限制。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測試和遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn),基本涵蓋了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各個環(huán)節(jié)。學(xué)生不必到實(shí)驗(yàn)室就能進(jìn)行相關(guān)課題的實(shí)驗(yàn)與研究,既增強(qiáng)了教學(xué)效果,又提高了教學(xué)質(zhì)量和效益。
四、建立學(xué)生成績考評數(shù)字化系統(tǒng)
學(xué)生考試試題制作、存儲、調(diào)用和考試成績評定、存檔數(shù)字化是數(shù)字化教學(xué)模式的一個重要環(huán)節(jié)。高等職業(yè)教育的考試應(yīng)包括理論考試和操作技能考試。利用多媒體技術(shù)將理論試題及實(shí)驗(yàn)操作試題編制成在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的試題庫,考試時只需學(xué)生輸入考號即可隨機(jī)調(diào)用試題。當(dāng)學(xué)生答完試卷后,用鼠標(biāo)單擊“提交”,就可以完成考試過程。對于客觀試題.計(jì)算機(jī)可以馬上給出評定成績。主觀試題在教師進(jìn)行評析后給出成績。學(xué)生的試卷可以以數(shù)字信號的形式刻錄在一張光盤上存檔備案,實(shí)現(xiàn)“試卷”存檔的數(shù)字化。
總之,數(shù)字化教學(xué)模式是高等職業(yè)教育中新興的、行之有效的教學(xué)方式,是實(shí)現(xiàn)高等職業(yè)教育改革的重要手段之一。
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一、民辦高職院校開展專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)和管理意義
借助互聯(lián)網(wǎng)平臺,建設(shè)一個內(nèi)容全面、形式多樣、制作精美的專業(yè)教學(xué)資源庫平臺,對深化教學(xué)改革,提升高校內(nèi)涵建設(shè)具有重要的推進(jìn)作用。因此民辦高職院校引入專業(yè)教學(xué)資源庫進(jìn)行建設(shè)和管理具有其自身的理論和實(shí)踐意義。
(一)有利于提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量,提高教師綜合素質(zhì)。教師借助資源庫開展教學(xué)改革,如翻轉(zhuǎn)課堂、以行動為導(dǎo)向的教學(xué)模式研究、以工作過程導(dǎo)向的課程改革等,教學(xué)方式靈活多樣。同時利用數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享,為提高教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量提供良好的基礎(chǔ)保障。在建設(shè)過程中,教師間相互學(xué)習(xí),相互切磋,不僅提高教師自身的教學(xué)水平和資源的制作水平,而且能使教師一直保持工作熱情,不斷從工作中獲得成就感。
(二)有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。學(xué)生可以利用教學(xué)資源庫實(shí)現(xiàn)隨時隨地個性化的學(xué)習(xí)需求,學(xué)習(xí)方式靈活多樣,同時平臺中微課、速課、虛擬仿真、企業(yè)案例等各種教學(xué)資源生動有趣,易集中注意力、有利于實(shí)現(xiàn)個性化、碎片化學(xué)習(xí),提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和效率。師生互動模塊為師生交流提供了一個無時間、無地點(diǎn)限制的平臺,有利于及時解決學(xué)生疑問,實(shí)現(xiàn)師生暢通無阻的交流與協(xié)作,提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。
(三)有利于豐富高職內(nèi)涵建設(shè)內(nèi)容。高職院校的教學(xué)方法注重“理實(shí)一體”“工學(xué)結(jié)合”,專業(yè)建設(shè)和課程建設(shè)提倡“校企合作”[1],資源庫建設(shè)要體現(xiàn)職業(yè)性、實(shí)踐性和開放性。民辦高職院校因在專業(yè)、生源、區(qū)域特點(diǎn)、建設(shè)特色等方面的不同,根據(jù)自身需求,因地制宜,建立可適性強(qiáng)、有特色的專業(yè)教學(xué)資源庫。
(四)有利于規(guī)范專業(yè)教學(xué)資源的建設(shè)。根據(jù)國家專業(yè)教學(xué)資源庫建設(shè)要求,專業(yè)教學(xué)資源庫定位是“能學(xué)、輔教”,遵循“一體化設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)化課程、顆?;Y源”的建構(gòu)邏輯,要體現(xiàn)職業(yè)性、實(shí)踐性、開放性。統(tǒng)一文本、動畫、音頻、視頻、圖片、仿真等各類素材的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),能達(dá)到資源有效共享共用,避免人力資源的浪費(fèi)和教學(xué)資源重復(fù)建設(shè),適應(yīng)高效教學(xué)不斷變化的新需求。
二、民辦高職院校專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)與管理現(xiàn)狀
專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)和管理是當(dāng)前高職院校積極探索的一個教學(xué)改革項(xiàng)目,民辦院校正積極開展專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)與管理,取得成果的同時也存在一些問題:
(一)教學(xué)資源分配嚴(yán)重不均。民辦高職院校的教育資金主要依靠學(xué)費(fèi),來自于政府的補(bǔ)助相比公辦而言太少,而大部分優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源被分派到一線城市或二線城市,甚至在一些公辦院校中出現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源過剩的情況。
(二)師資力量薄弱。一方面師資隊(duì)伍穩(wěn)定性較差,教師素質(zhì)參差不齊,人員不足,日常教學(xué)工作繁重,二是教師有限的知識水平?jīng)Q定專業(yè)教學(xué)資源庫的質(zhì)量和深度,大部分教師非計(jì)算機(jī)專業(yè)出身,對各種資源制作工具不熟悉,不利于專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)完善和健全。
(三)資源建設(shè)持續(xù)性不強(qiáng)。資源庫建設(shè)流程包括頂層設(shè)計(jì)、素材整理、前期制作、后期編輯、測試、、管理和更新等[3],因此要保障資源建設(shè)的持續(xù)性,需要組建一支團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)。但在民辦高校,由于資金、技術(shù)等限制,資源庫的管理手段滯后于資源庫內(nèi)容的?U充,導(dǎo)致資源維護(hù)和持續(xù)建設(shè)較慢。
(四)資源質(zhì)量不高。由于資金與技術(shù)限制,絕大多數(shù)素材資源由專業(yè)老師制作整理,資源呈現(xiàn)的方式單一,文本類較多,虛擬仿真、動畫、微課等形式的資源較少,有的素材教學(xué)性弱,故提高資源精制作、精加工,加強(qiáng)資源上傳前的管理和審核,增強(qiáng)資源的教育性和教學(xué)適用性。
(五)資源庫功能有待提高。部分資源庫功能單一,功能實(shí)現(xiàn)性較差,如檢索功能、題庫在線測試功能、師生互動交流功能等。因此,提高資源庫功能,有利于切實(shí)保障專業(yè)教學(xué)資源庫的利用。
近年來,國家高度重視職業(yè)教育事業(yè)發(fā)展,職業(yè)教育規(guī)模不斷擴(kuò)大,但目前我國職業(yè)院校辦學(xué)條件和教學(xué)設(shè)備供給情況由于多種原因并不盡如人意,“雙師型”專業(yè)老師數(shù)量不足,教學(xué)方法與手段有待創(chuàng)新等問題,嚴(yán)重制約了職業(yè)教育的快速發(fā)展。
通過長期的教學(xué)對比與觀察,筆者認(rèn)為職業(yè)院校汽車專業(yè)課程教學(xué)存在著以下一些問題:
1.專業(yè)課程傳統(tǒng)教學(xué),教學(xué)成本高
汽車檢測與維修操作在實(shí)車上進(jìn)行,而車輛成本高,種類型號繁多,配套設(shè)備價格高昂,受經(jīng)濟(jì)因素影響,實(shí)訓(xùn)車輛和配套設(shè)備不可能太多。國家對于汽車檢測與維修人才的需求不斷增加,有限的車輛與設(shè)備數(shù)量難以保證每位學(xué)生有足夠的機(jī)會操作,出現(xiàn)“僧多粥少”的現(xiàn)象。傳統(tǒng)操作實(shí)訓(xùn)中,還有大量耗材的使用,例如:油料、濾芯等,并且需要多名老師負(fù)擔(dān)整班學(xué)生的實(shí)訓(xùn)教學(xué),實(shí)訓(xùn)的人力物力成本較高。
2.專業(yè)課程傳統(tǒng)教學(xué),誤操作及安全隱患多
學(xué)生在沒有感性認(rèn)識積累的情況下,直接接觸車輛等設(shè)備,容易發(fā)生誤操作,引發(fā)設(shè)備損壞和安全事故,不僅增加了設(shè)備的維修費(fèi)用,還可能造成人身傷害。同時安全隱患也增加了學(xué)生及老師的心理負(fù)擔(dān),不利于正常教學(xué)活動的開展。
3.專業(yè)課程傳統(tǒng)教學(xué),示范性操作演示效果不佳
較多的專業(yè)知識是需要老師親自示范操作講解的,在車輛上對學(xué)生進(jìn)行示范時,很難保證所有的學(xué)生能夠看清楚每一個動作和聽清楚每一個關(guān)鍵的注意事項(xiàng),因此,教學(xué)效果不理想。
二、項(xiàng)目實(shí)施目標(biāo)
通過國家示范改革發(fā)展中職校的建設(shè),我校專業(yè)老師團(tuán)隊(duì)參與了江蘇省精品課程的共建共享,聯(lián)合全省職業(yè)學(xué)校,研討論證人才培養(yǎng)方案和課程建設(shè)體系,以培養(yǎng)滿足國家和地方發(fā)展需要的高素質(zhì)人才。
2011年12月,筆者作為國家示范江蘇中職校汽車專業(yè)負(fù)責(zé)人,率領(lǐng)專業(yè)老師團(tuán)隊(duì)與鳳凰創(chuàng)壹軟件有限公司開始合作研發(fā)精品課程中的VR虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目。 虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality),也稱為模擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),是用一個虛擬系統(tǒng)模仿另一個真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。目前越來越受到國內(nèi)外高校的重視,是未來智能化教學(xué)的方向。
VR虛擬仿真教學(xué)將改變過去學(xué)生除了親身經(jīng)歷,就只能間接了解環(huán)境的模式,從而有效地?cái)U(kuò)展了學(xué)生的認(rèn)知手段和領(lǐng)域。
在汽車專業(yè)教學(xué)中,虛擬技術(shù)采用3D模仿實(shí)車構(gòu)造,以實(shí)現(xiàn)虛擬拆卸部件、汽車維護(hù)操作,汽車故障診斷與排除,聯(lián)網(wǎng)考核等教學(xué)方式,老師和學(xué)生通過直觀形象的展示及互動操作,完成了傳統(tǒng)教學(xué)所無法完成的任務(wù)。
三、項(xiàng)目內(nèi)容設(shè)計(jì)
根據(jù)人才培養(yǎng)方案,筆者對課程所在學(xué)科進(jìn)行了科學(xué)規(guī)劃,分為課程標(biāo)準(zhǔn)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法與手段的建設(shè)、教材的建設(shè)等等。
2011年12月,根據(jù)國家示范改革發(fā)展中職校建設(shè)要求,我校專業(yè)老師團(tuán)隊(duì)參與了五門省級精品課程建設(shè),筆者參與了《汽車維護(hù)》課程建設(shè),戴勇林老師參與了《汽車電氣設(shè)備構(gòu)造與檢修》課程建設(shè),楊松林老師參與了《汽車發(fā)動機(jī)構(gòu)造與檢修》課程建設(shè),趙菊芳老師參與了《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》課程建設(shè),王濤老師參與了《汽車使用性能與檢測》課程建設(shè)。
在汽車專業(yè)課程中,多媒體資源庫、虛擬仿真教學(xué)是重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。2012年3月,通過多媒體腳本的制作與論證,我校的虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目主要實(shí)現(xiàn)了以下功能:汽車總成、部件結(jié)構(gòu)的認(rèn)識;汽車總成仿真拆裝、仿真故障診斷的練習(xí);汽車拆裝、維修診斷的實(shí)操;汽車相關(guān)數(shù)據(jù)、資料的引用;汽車實(shí)訓(xùn)與理論教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)化考核。
虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目主要培養(yǎng)學(xué)生以下能力:汽車?yán)碚摗I(yè)知識;汽車總成及部件拆裝、檢查、修復(fù)的技能;汽車維修工具、量具及檢測診斷儀器操作使用的技能;汽車常見故障排除的技能;汽車電氣的線路連接及故障排除的技能;汽車資料查詢、應(yīng)用的能力。
四、項(xiàng)目操作步驟
我校以人才培養(yǎng)方案為主導(dǎo),研究課程體系,配套項(xiàng)目化教學(xué)資源庫的建設(shè)、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法的改革與整合,以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化資源庫的組建與共享。
我校汽車專業(yè)虛擬仿真教學(xué)項(xiàng)目由以下模塊組成:課件模塊、仿真實(shí)訓(xùn)模塊、實(shí)訓(xùn)課程指導(dǎo)模塊、教學(xué)資料模塊、管理模塊、在線考核模塊、備課中心模塊。
――課件模塊:根據(jù)學(xué)校的現(xiàn)有資源、學(xué)校特色、教學(xué)理念建立相應(yīng)的課件。
――仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)模塊:根據(jù)學(xué)校規(guī)劃及地區(qū)主流車系配置仿真教學(xué)軟件及實(shí)訓(xùn)設(shè)備。
――實(shí)訓(xùn)課程指導(dǎo)模塊:即操作視頻,按照實(shí)訓(xùn)與生產(chǎn)性操作相符的原則,根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際場景而制作。
――教學(xué)資料模塊:包括各類汽車教材、汽車維修資料數(shù)據(jù)、經(jīng)驗(yàn)課件、特色課程、自有資料等。
――管理模塊:根據(jù)學(xué)校特點(diǎn)及教學(xué)管理需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)管理模塊,包括老師、學(xué)生、設(shè)備、考核以及系統(tǒng)管理、實(shí)訓(xùn)管理和綜合素質(zhì)評價等。
――在線考核模塊:通過軟件與硬件結(jié)合,通過校園局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)在線實(shí)訓(xùn)與考核,對學(xué)生自動生成評價。
――備課中心模塊:通過調(diào)用和自由組合教學(xué)資源,以實(shí)現(xiàn)老師精彩紛呈的教學(xué)活動。
經(jīng)過一年多的使用,虛擬仿真技術(shù)和項(xiàng)目課程有效整合,老師在日常教學(xué)中改革教學(xué)手段和方法,主要采用引導(dǎo)啟發(fā)法、任務(wù)驅(qū)動法,輔以動態(tài)模擬演示法、實(shí)踐法和聯(lián)網(wǎng)游戲法等教學(xué)方法,教學(xué)效果顯著。
五、項(xiàng)目實(shí)施效果
VR虛擬仿真技術(shù)引入教育領(lǐng)域,其在教學(xué)效率、技術(shù)先進(jìn)性、資源利用、經(jīng)濟(jì)投入、節(jié)能環(huán)保等方面,都順應(yīng)了國家關(guān)于職業(yè)教育的發(fā)展方向及職業(yè)教學(xué)理念,符合國家“節(jié)能減排”號召。