郭穎奇， 肖 勇

(四川大學(xué) 電氣信息學(xué)院，成都 610065)

新技術(shù)驅(qū)動下的高校實驗教學(xué)發(fā)展及研究綜述

郭穎奇， 肖 勇

(四川大學(xué) 電氣信息學(xué)院，成都 610065)

隨著大量計算機新技術(shù)的涌現(xiàn)，高校教學(xué)實驗在與計算機技術(shù)的結(jié)合下得到了前所未有的發(fā)展。結(jié)合計算機新技術(shù)應(yīng)用于實驗教學(xué)的發(fā)展歷程，探討高校實驗教學(xué)在新技術(shù)發(fā)展驅(qū)動下的特點及面臨的問題和矛盾。探索基于虛擬技術(shù)和云計算技術(shù)下的創(chuàng)新型實驗教學(xué)的發(fā)展方向，以及在此基礎(chǔ)上延伸的教學(xué)新思路、新方法、新模式。最后提出以提高教學(xué)質(zhì)量為目標(biāo)、以開放共享為依托促進高校實驗教學(xué)改革的相關(guān)建議。

實驗教學(xué)； 計算機新技術(shù)； 虛擬技術(shù)； 云計算

0 引 言

如何將現(xiàn)代計算機技術(shù)更好地運用在高校實驗教學(xué)當(dāng)中，使之更加符合高校實驗教學(xué)的特點和要求，最終實現(xiàn)提升教學(xué)效果一直是人們關(guān)注的熱點之一。如今，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬儀器和云計算等先進技術(shù)逐步被應(yīng)用到高校的教學(xué)中。為了提高和改善實驗教學(xué)水平，高校的教育者們從未停止過對新技術(shù)的研究和對教學(xué)的改革。目前，雖然大多數(shù)高校早已不再是基于單機加投影儀的初級實驗教學(xué)方式，但如何合理利用新技術(shù)構(gòu)建實驗環(huán)境，有效支撐實驗環(huán)節(jié)在整個教學(xué)過程中越來越突出的作用，使之與課堂教學(xué)模式，甚至與具體實驗項目有機結(jié)合在一起，仍然是大家在不斷探索和努力的方向。

1 新技術(shù)對實驗教學(xué)模式的推動

隨著信息技術(shù)在教育行業(yè)的普及，傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)手段發(fā)生了巨大的變化，深刻的影響著教與學(xué)的方式。根據(jù)教育部對中國教育信息化發(fā)展?fàn)顩r的相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計表明：到2006年左右，高校的信息化發(fā)展主要是以硬件基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)為主，教室聯(lián)網(wǎng)率達到 48.2%, 安裝有固定多媒體設(shè)備的教室的平均比例達到 31.2%， 有 13.7%的高校建成了無線局域網(wǎng) (Wireless LAN), 有 41.7%的高校使用了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)[1]。該報告還設(shè)想在未來若干年內(nèi)將計算機新技術(shù)與高校的理論、實踐教學(xué)有機結(jié)合，建設(shè)理想的學(xué)習(xí)環(huán)境和構(gòu)建全新的學(xué)習(xí)方式。徹底改變傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)與教學(xué)模式，讓新技術(shù)融入到各學(xué)科的實驗教學(xué)中，使之成為實驗教學(xué)方式的重要支撐，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才做出貢獻。通過長期的實踐和摸索后，從高校實驗教學(xué)中涌現(xiàn)出各種新方法、新模式和新思路。下面簡要例舉幾種有代表性的教學(xué)模式及其主要特征，說明在各個時期計算機新技術(shù)對實驗教學(xué)發(fā)展的推動作用。

(1) 多媒體教學(xué)是信息技術(shù)作為輔助教學(xué)工具應(yīng)用最多和最廣泛的方法之一。多媒體教學(xué)是以計算機技術(shù)為基礎(chǔ), 融入網(wǎng)絡(luò)、通信、數(shù)字、傳播等技術(shù)為一體[2],將文本、圖形 、聲音、影像等信息綜合展現(xiàn)和利用的教學(xué)模式。它具有比傳統(tǒng)課堂單一教授方式更加突出的交互性、隨時性和空間性，大大豐富了課堂教學(xué)的知識量和信息量。該教學(xué)方式在出現(xiàn)初期和隨后所發(fā)展的“課堂+網(wǎng)絡(luò)”模式的階段確實有利于提高高校實驗教學(xué)質(zhì)量, 促進了實驗教學(xué)的發(fā)展。時至今日，多媒體教學(xué)仍是課堂教學(xué)的主要方式之一，并在新技術(shù)的發(fā)展驅(qū)動下不斷改革和創(chuàng)新，繼續(xù)深入發(fā)揮著功效。

(2) 以技術(shù)革新為基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和啟發(fā)式教學(xué)。由于PPT和CAI課件的大量使用，加上諸如電子黑板、電子桌面教室和遠(yuǎn)程課堂等信息技術(shù)的采用，大大節(jié)省了教師的重復(fù)性勞動，從而使得單位時間內(nèi)可傳遞的信息量大增[3]。發(fā)現(xiàn)式學(xué)習(xí)和啟發(fā)式教學(xué)一個是學(xué)，一個是教，是相輔相成互動過程，是把實驗變“驗證性”為”實驗性”甚至是“綜合性”。學(xué)生在其中可以自由探索、發(fā)現(xiàn)并獲取的大量信息，然后進一步分析、篩選和加工并為其所用。這不僅有利于培養(yǎng)學(xué)生思考分析能力，增強專業(yè)興趣，啟發(fā)以自主學(xué)習(xí)為目標(biāo)的實踐思維，更能逐漸發(fā)展和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和由被動接受知識變?yōu)橹鲃荧@取知識的實驗授課新模式。這種模式近年來受到不少的高校的推崇和應(yīng)用，取得了不錯的教學(xué)效果。

(3) 過去10年中，國內(nèi)外專家學(xué)者倡導(dǎo)培養(yǎng)學(xué)生一種叫做”信息素養(yǎng)”的能力，目的是讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中通過主動地探索發(fā)現(xiàn)和親身體驗學(xué)會對大量信息的收集、分析和判斷，從而增強思考能力和創(chuàng)造能力的“探究式”學(xué)習(xí)方式。與之相應(yīng)的是教師依據(jù)授課目標(biāo)、任務(wù)特征和學(xué)生特點建立一種動態(tài)的教學(xué)模式，被稱之為“跟蹤式”教學(xué)?！案櫴健苯虒W(xué)要求營造類似科學(xué)研究的教學(xué)過程，學(xué)生參與制定實驗內(nèi)容和收集實驗信息，師生互助研究和利用信息分析等實驗教學(xué)全過程。這一切都是建立在以計算機技術(shù)為主的高度自動化實驗系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，并在其中有針對性地對學(xué)生進行暗示和啟發(fā)教育[4]。

從上述可見，在已過去的一段時期中，計算機技術(shù)的發(fā)展給實驗教學(xué)方式帶來了很大影響。雖然不同高校實驗教學(xué)模式的構(gòu)建思路和過程不盡相同，但實驗與理論教學(xué)二者相互促進、相互補充、兩者同步建設(shè)，共同組成完整教學(xué)的思想是一致的。本文針對當(dāng)前的新技術(shù)形勢，結(jié)合高校實驗教學(xué)的現(xiàn)狀進行進一步的闡述。

2 新技術(shù)下實驗教學(xué)面臨的機遇與挑戰(zhàn)

當(dāng)前，高校實驗教學(xué)模式的改革正在前所未有的分享著新技術(shù)帶來的發(fā)展紅利。在教育部實施的教育信息化相關(guān)戰(zhàn)略部署下，高校實驗室建設(shè)項目有序開展和進行。經(jīng)過十幾年的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，如今已有如虛擬技術(shù)、云計算等新技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)實踐的第一線，有效地提升了高校實驗水平，增強了教學(xué)效果，但與之相應(yīng)的教學(xué)模式和方法還鮮有報道。究其原因還是存在重硬件輕軟件，重建設(shè)輕管理的固有思想影響，沒有從根本上以發(fā)展的眼光和創(chuàng)新的思路來看待現(xiàn)有的實驗教學(xué)。以計算機類實驗為例，甚至還停留在單機操作或個人編程的初級認(rèn)識階段，沒有意識到實驗教學(xué)已經(jīng)在計算機新技術(shù)和創(chuàng)新人才需求的雙重推動下進入了一個更高、更新的層次。

2.1新技術(shù)下對實驗教學(xué)的新定義

我校是國家“211、985工程”綜合性重點高校，為貫徹教育部《面向21世紀(jì)教育振興行動計劃》的精神，學(xué)校于2001年啟動“523實驗室工程”對包括學(xué)院專業(yè)實驗中心在內(nèi)的全校各級實驗類單位進行有層次有計劃地建設(shè)。該工程耗時10余年，籌集2～3億元資金集中力量完成包括創(chuàng)新型綜合實驗基地、實驗中心和專業(yè)實驗室在內(nèi)的數(shù)十個建設(shè)項目。學(xué)校從實驗教學(xué)改革、設(shè)備設(shè)施、實驗教學(xué)師資和實驗室管理制度等多方面建設(shè)徹底改變了本科實驗室的落后面貌。學(xué)院的專業(yè)實驗中心在建設(shè)中不乏引進和利用了目前的新技術(shù)、新設(shè)備、新軟件等“三新”裝備，例如某對象綜合測試系統(tǒng)、微機監(jiān)控試驗臺、過程控制系統(tǒng)實驗裝置、電力系統(tǒng)綜合自動化試驗臺、仿真計算軟件、智能電網(wǎng)實驗平臺、機器人系統(tǒng)、新能源發(fā)電系統(tǒng)等。這幾乎是徹底的改變了專業(yè)實驗的應(yīng)用環(huán)境和實驗內(nèi)容，也為促進實驗教學(xué)模式的革新提供了可能和機遇。另一方面對學(xué)生而言，實驗過程已經(jīng)不再是傳統(tǒng)理解中的單機運行，也不只是在網(wǎng)絡(luò)中進行簡單的文件調(diào)用和數(shù)據(jù)訪問。實驗對計算機技術(shù)的應(yīng)用不僅是在一些基礎(chǔ)計算機類課程中，而是在專業(yè)課實驗中與高新尖的大型實驗系統(tǒng)相結(jié)合，輔助完成更高層次、更高難度的實踐學(xué)習(xí)。特別是在我院電氣工程學(xué)科領(lǐng)域，這些“三新”裝備與現(xiàn)有的實驗系統(tǒng)進行有機銜接，實現(xiàn)了諸如實際對象信號采集與控制、大型系統(tǒng)全過程模擬運行、高電壓等級或高精度計算機狀態(tài)控制試驗、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)運算等相關(guān)實驗課程和實驗項目。這些新實驗內(nèi)容的出現(xiàn)改變了以前有理論授課無實驗環(huán)節(jié)，或是學(xué)生只能象征性觀摩演示，而沒有實際操作的課堂局面，從而大大豐富了實驗內(nèi)容，提高了學(xué)生創(chuàng)新能力、動手能力、分析能力，為培養(yǎng)綜合能力和高層次人才發(fā)揮了不可替代的作用。

可以看到，當(dāng)前的實驗教學(xué)是一個復(fù)雜的、綜合的、系統(tǒng)的實踐教學(xué)過程。這是現(xiàn)代高等教育的需要，是培養(yǎng)滿足國家建設(shè)的創(chuàng)新人才的需要，是社會進步發(fā)展的需要。

2.2新技術(shù)下實驗教學(xué)改革面臨的“三高”矛盾

新的情況總是伴隨有新的問題出現(xiàn)。在學(xué)校推行新的教學(xué)計劃改革指導(dǎo)方針下，要求更加重視實踐環(huán)節(jié)，并要求實驗在專業(yè)課教學(xué)計劃中課時數(shù)占比不低于25%。同時加大對實驗室建設(shè)的投入，添置更多的“三新”設(shè)備，這些工作對實驗教學(xué)質(zhì)量的提高起到極大的推動作用。但與之相對應(yīng)的是“三高”問題及現(xiàn)象的出現(xiàn)，具體表現(xiàn)為如下3個矛盾：

(1) 高投入建設(shè)的實驗室與實驗教學(xué)效果欠佳的矛盾。專業(yè)類實驗課所需的高新設(shè)備、高精設(shè)備、高價值設(shè)備，我們一般稱之為大型及精密貴重儀器設(shè)備，我校實驗室及設(shè)備管理處根據(jù)《精密貴重儀器和大型設(shè)備管理辦法》將其定義為包括但不僅限于單價≥10萬元人民幣的儀器設(shè)備(含國家科委統(tǒng)管的2 3種)。從我院實際情況看，大型設(shè)備價值占設(shè)備總價值1/3，而數(shù)量只占總數(shù)2 000余臺套的2.4%。大型設(shè)備的數(shù)量明顯偏少，相對于每年近1 000人的學(xué)生規(guī)模和近10萬學(xué)時的實驗教學(xué)任務(wù)之間矛盾十分突出，學(xué)生人均可使用的儀器比例很低。實驗室具備了高技術(shù)設(shè)備，必然會開出相應(yīng)的更復(fù)雜、難度更大、更高級的實驗項目。由于受到實驗臺套數(shù)和其他條件的限制，即使一些專業(yè)實驗項目采用多人共用一臺設(shè)備或分組實驗的方式，還是達不到實驗?zāi)繕?biāo)規(guī)定的效果[5]。另一方面是高危、高消耗實驗的實際開出學(xué)時少、項目少，無法達到教學(xué)計劃的最低比例要求。降低實驗要求，減少實驗學(xué)時必然導(dǎo)致實驗效果大打折扣。從某種意義上看，現(xiàn)有的實驗教學(xué)模式是受制于設(shè)備條件與滿足教學(xué)大綱要求之間最終平衡的結(jié)果。

(2) 創(chuàng)新人才的培養(yǎng)和實驗設(shè)備資源低效利用的矛盾。培養(yǎng)交叉學(xué)科的復(fù)合型人才需要資源共享，然而各實驗室配置不均衡，專業(yè)、科研實驗室相對獨立，設(shè)備與項目均無定期交流機制，設(shè)備沒有充分共享利用，兩者之間存在矛盾。實驗設(shè)備使用率低是目前高校普遍存在的問題，各院系、各實驗室之間常常是封閉式管理，從而產(chǎn)生“小而全”的自成系統(tǒng)的實驗體系。由于缺乏溝通和協(xié)作，形成了誰買—誰管—誰用的局面，在一定程度上制約了設(shè)備的使用率[6]。還有一部分則是因為實驗計劃學(xué)時制定過少，而使某些專用設(shè)備使用率不高，導(dǎo)致設(shè)備常處于閑置狀態(tài)?；蛘呤悄承┛蒲袑嶒炇易杂性O(shè)備因為各種原因只面對極少數(shù)師生，使用人群過于局限，受眾太小。雖然學(xué)校已經(jīng)開展了如卓越工程師計劃、創(chuàng)新人才培養(yǎng)改革等教學(xué)實踐，但由于上述情況的存在，很難說不是導(dǎo)致高層次復(fù)合型人才培養(yǎng)難度增加和成本增高的因素之一。當(dāng)然也無法最大限度的發(fā)揮創(chuàng)新教學(xué)實踐的效用。

(3) 越來越多出現(xiàn)的新技術(shù)設(shè)備與實驗師資隊伍建設(shè)相對滯后的矛盾。理論指導(dǎo)實踐，實踐又反過來驗證理論。面對技術(shù)含量很高的大精設(shè)備，對實驗教師和實驗人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)與水平要求更高。如果教師沒有及時更新知識，吸取新技術(shù)、新方法，輕者無法正確指導(dǎo)實驗教學(xué)，重者還有引發(fā)安全等在內(nèi)的教學(xué)事故。由于對一些設(shè)備的購入，實驗教師沒有做好充分準(zhǔn)備，一般而言，為了保證教學(xué)安全，使用該類設(shè)備時會犧牲部分涉及高危情況的功能。這不僅不能有效地利用設(shè)備，而且還無法為學(xué)生帶來創(chuàng)造性或創(chuàng)新性的學(xué)習(xí)過程。同時由于沒有很好的消化吸收新設(shè)備，與之相配套的教學(xué)模式和課堂方法也很難形成。學(xué)生都是有備而來，會提出各種實質(zhì)性的問題，作為指導(dǎo)教師，不但要有扎實的理論基礎(chǔ)，還要有較強的動手能力與分析解決問題的能力。所以，建立高層次的實驗室隊伍是為教學(xué)服務(wù)的根本保證[7]。

3 深化基于虛擬技術(shù)和云計算的實驗教學(xué)

為貫徹落實《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》精神，根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年)》，2013年8月，教育部決定開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作。從 2013 年到現(xiàn)在，教育部發(fā)文指導(dǎo)和推行高校虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)工作已經(jīng)過去3年了，高校實驗室依托虛擬技術(shù)和其他相關(guān)計算機技術(shù)進行建設(shè)工作正如火如荼的進行著。在此背景下，研究基于虛擬技術(shù)和云計算的開放性創(chuàng)新實驗教學(xué)具有重要的現(xiàn)實意義，這即符合計算機技術(shù)發(fā)展的潮流，也是建設(shè)一流綜合性大學(xué)的需要，符合“大眾創(chuàng)新”的精神宗旨。以下是發(fā)展新技術(shù)驅(qū)動下的實驗教學(xué)的兩點認(rèn)識。

(1) 虛擬技術(shù)+云計算服務(wù)教學(xué)實驗。虛擬現(xiàn)實 (Virtual Veality)，是指利用信息技術(shù)手段構(gòu)造出一個虛擬的環(huán)境，用戶能夠與這個環(huán)境交互，從而獲得身臨其境的感覺[8]。虛擬技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實在實驗教學(xué)中可以實現(xiàn)圖形多維可視、對象仿真、模擬計算等，通過軟件技術(shù)和人機交互實現(xiàn)現(xiàn)實教學(xué)中不可企及的實驗效果。響應(yīng)速度快、具備開放共享的虛擬系統(tǒng)來提升實驗室已經(jīng)成為大家的共識。虛擬化最初的目標(biāo)是提高機器的使用效率[9]，云計算技術(shù)的出現(xiàn)正好增強和完善了這一功能。云計算是基于網(wǎng)絡(luò)的一種服務(wù)提供模式，它通過網(wǎng)絡(luò)提供動態(tài)、易擴展和虛擬化的資源和運算服務(wù)。周雪松等[10]概括了虛擬實驗室的概念，即指由虛擬技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多媒體技術(shù)組成的一類以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、分析的遠(yuǎn)程操作為目的的系統(tǒng),包括相應(yīng)的實驗室環(huán)境、相關(guān)的實驗儀器設(shè)備、實驗對象以及實驗信息資源等。因此，虛擬技術(shù)加云計算已成為目前高校建設(shè)虛擬實驗室的主流技術(shù)，具有開發(fā)性好、交互性強等特點。在教學(xué)實驗方面，它不但解決了高校面臨的實驗設(shè)備不足、師資短缺等問題此外，對于一些成本高昂、存在風(fēng)險，且難以在現(xiàn)實操作的實驗也提供了模擬現(xiàn)實的學(xué)習(xí)途徑，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，深化了學(xué)生對知識的理解，教學(xué)效果顯著，為高?？蒲泄ぷ饕沧鞒隽酥匾暙I。

(2) 更新實驗教學(xué)觀念，深化虛擬實驗認(rèn)識。受傳統(tǒng)的實驗觀念的影響，很多學(xué)校和學(xué)生比較注重看得見摸得著的實體實驗[11]。某些觀點認(rèn)為虛擬實驗雖然具有人機交互的功能，仍然是高科技下只具有可視，但不具可感受和可觸碰的影像虛化產(chǎn)物，甚至與早期出現(xiàn)的計算機軟件仿真并無本質(zhì)區(qū)別。從思想上把虛擬實驗和傳統(tǒng)實物實驗區(qū)別看待，主觀認(rèn)為其只是一種補充和臨時替代，沒有從發(fā)展的角度看待新技術(shù)為教學(xué)實驗帶來的革新性改變。

從全國各高校虛擬實驗室建設(shè)來看，在實驗教學(xué)中充分開發(fā)和使用了虛擬實驗技術(shù)，兼顧虛擬實驗和真實實驗的優(yōu)勢，實現(xiàn)了“虛實結(jié)合、優(yōu)勢互補”[12]教學(xué)方法與手段，出現(xiàn)了以此為基礎(chǔ)的包括“自主式”“項目式”“探究式”在內(nèi)的諸多創(chuàng)新型實驗教學(xué)模式。湖南第一師范學(xué)院的楊建良提出電類基礎(chǔ)課程的“虛實結(jié)合”實驗教學(xué)、海軍工程大學(xué)的熊先鋒等提出基于虛實結(jié)合的PLC實驗教學(xué)儀器設(shè)計實驗、北京理工大學(xué)生命學(xué)院的顧昊提出生物學(xué)虛實結(jié)合實驗教學(xué)模式研究等實踐，這都是高教實驗創(chuàng)新中利用新技術(shù)的代表。這進一步說明，無論是計算機專業(yè)類實驗還是其他學(xué)科實驗，深刻體會新技術(shù)的思想和特點，努力探索新技術(shù)的應(yīng)用方法，真正做到“致知在格物”才能把高校實驗教學(xué)建設(shè)得更優(yōu)更好。

4 對基于新技術(shù)實驗教學(xué)的幾點建議

4.1創(chuàng)新實驗教學(xué)應(yīng)以提高教學(xué)質(zhì)量為目的

作為培養(yǎng)學(xué)生重要實踐能力的實驗教學(xué)需要創(chuàng)新和發(fā)展，其過程必須要以目標(biāo)為導(dǎo)向，以達到提高教學(xué)質(zhì)量為最終目的。無論是教學(xué)教改還是實驗教改、無論是技術(shù)方法改進還是模式創(chuàng)新都應(yīng)遵循一個原則，那就是在技術(shù)條件的支撐下追求更優(yōu)良的教學(xué)效果。實踐證明，虛擬技術(shù)、云計算等新技術(shù)的應(yīng)用促使了實驗教學(xué)，特別是虛擬實驗的全方位突破，不僅釋放了教學(xué)潛能，而且還利于學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，更好的促進新技術(shù)融入教學(xué)實驗。在具體的操作中，要腳踏實地的做好實驗的每一個步驟。在實驗初期，從實驗計劃到實驗教案的預(yù)制，從虛擬環(huán)境到實際條件的配置，從計算機軟硬件的性能、操作方法的提前熟悉到相關(guān)的素材、耗材的預(yù)先準(zhǔn)備等，盡可能的為實驗教學(xué)創(chuàng)造良好的條件。在實驗教學(xué)過程中，把實驗細(xì)節(jié)與理論重點緊密的結(jié)合在一起，讓學(xué)生真正在實驗中感受驗證過程，升華理論知識學(xué)習(xí)。通過實踐過程學(xué)生越學(xué)越有興趣，越學(xué)越有信心。

4.2依托新技術(shù)，不斷優(yōu)化和創(chuàng)新實驗教學(xué)模式

在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，老師與學(xué)生基本是一對多或一對一的教授，這種被動學(xué)習(xí)方式所存在的不足在很多文章中已有充分論述，這里不再重復(fù)。新技術(shù)為我們提供了新的實驗教學(xué)環(huán)境，同時也帶來了教學(xué)方法和理論創(chuàng)新的可能?！白灾魇健薄绊椖渴健薄疤骄渴健本褪沁@些創(chuàng)新實驗方法的典型代表。

以“探究式”教學(xué)為例，實驗教學(xué)是以教師教學(xué)為主導(dǎo)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用。教師要為學(xué)生的主動實驗與積極參與創(chuàng)造條件，引導(dǎo)學(xué)生大膽思考與探索，從而發(fā)現(xiàn)問題、探討問題、解決問題[13]。探究學(xué)習(xí)的主體可以是單個學(xué)生，也可以是一個學(xué)習(xí)小組。虛擬實驗平臺為此提供了便利，學(xué)生可以隨時參與到實驗中進行交流探究活動。同時，教師利用探究式學(xué)習(xí)可以將真實實驗與虛擬實驗進行合理整合，有利于綜合性實驗的開展?！绊椖渴健苯虒W(xué)是指讓師生以團隊的形式共同實施并完成一個完整的項目而進行的教學(xué)活動[14]。學(xué)生通過完成“實際項目”來加強對各種理論知識的理解，虛擬技術(shù)和云計算則為“項目”提供“實際”的對象和環(huán)境，計算機軟件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則為實驗提供了物理保障。在這些技術(shù)的共同協(xié)作下，實驗全過程能在最大限度接近現(xiàn)實的基礎(chǔ)上完成教學(xué)計劃的既定內(nèi)容。極大地豐富了實驗教學(xué)體系，優(yōu)化了實驗教學(xué)資源。圖1所示為創(chuàng)新虛擬實驗教學(xué)模式優(yōu)化設(shè)計圖。

4.3開放共享是實驗教學(xué)發(fā)展的主流方向

圖1 創(chuàng)新虛擬實驗教學(xué)模式優(yōu)化設(shè)計圖

教育部在信息化建設(shè)的十年發(fā)展規(guī)劃中提出建立國家教育云服務(wù)模式的發(fā)展目標(biāo)：充分整合現(xiàn)有資源，采用云計算技術(shù)，形成資源配置與服務(wù)的集約化發(fā)展途徑，構(gòu)建穩(wěn)定可靠、低成本的國家教育云服務(wù)模式[15]。該規(guī)劃的中心指導(dǎo)思想是對教學(xué)信息資源進行重組、優(yōu)化與共享，提高實驗教學(xué)資源的投資效益，實現(xiàn)以大型精密儀器為重點的實驗開放新局面。從現(xiàn)實來看，實驗的開放共享可以簡單的理解為：利用先進的云計算技術(shù)將分散的軟件資源整合在一起，以現(xiàn)有的硬件終端設(shè)備方便地共享這些資源。最新的發(fā)展趨勢是：云計算的服務(wù)模式打破了網(wǎng)絡(luò)共享資源僅局限于軟件資源的局面，拓寬到了硬件資源[16]。微觀視角看，是由其自身學(xué)科特點和教學(xué)規(guī)律決定；從宏觀視角看，也是從教育資源合理配置到國有資產(chǎn)的充分發(fā)揮效益利用的頂層設(shè)計決定的。對于一個學(xué)院或者一個學(xué)校，云技術(shù)的共享模式能夠降低直接購置資源的成本，在域內(nèi)實現(xiàn)低成本條件下的大型精密儀器設(shè)備和特殊性實驗教學(xué)軟件的共享使用。目前，這方面的研究和實踐都還屬于試驗性質(zhì)，雖然某些單位取得了一些效果和成績，但國內(nèi)和業(yè)界還沒有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和模式。正因為如此，全面摸索和研究實驗的開放共享就更具現(xiàn)實意義。

5 結(jié) 語

綜上所述，實驗教學(xué)發(fā)展改革的趨勢是注重學(xué)生應(yīng)用能力的培養(yǎng)和加強實踐能力的培養(yǎng)，使學(xué)生成為基礎(chǔ)扎實、知識面寬、具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)專科人才。這也是深化實驗教學(xué)改革的核心所在。展望未來，新技術(shù)的驅(qū)動力會越來越強大，作為高教的參與者應(yīng)順時代潮流，不斷探索實驗教學(xué)新高度，為培養(yǎng)新世紀(jì)創(chuàng)新人才而努力。

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ReviewontheDevelopmentandResearchofExperimentalTeachingDrivenbyNewTechnology

GUOYingqi,XIAOYong

(School of Electrical Engineering and Information, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

The teaching experiment has been an unprecedented development by a large number of new computer technology appearance. Combined with the development process of experimental teaching using new computer technology, this paper discusses problems and contradictions characteristic of experiment teaching in era of new technology. It explores the direction of experiment teaching virtualization based on innovative computer technology and cloud computing technology. And it also explores extension of new ideas, new methods, new model in teaching. Finally, in order to improve the quality of teaching, we have promoted the recommendations of experiment teaching reform based on the open sharing.

experimental teaching; new computer technologies; virtual technologies; cloud computing

TP 39；G 642

A

1006-7167(2017)09-0179-05

2016-09-22

郭穎奇(1975-)，男，四川成都人，工程師，實驗及設(shè)備秘書，主要研究方向為計算機網(wǎng)絡(luò)實驗技術(shù)、設(shè)備管理及實驗室建設(shè)。Tel.:13808033367；E-mail:251063746@qq.com