史先紅，蔡子亮

(許昌學院 實驗室與設備管理中心，河南 許昌 461000)

信息技術的飛速發(fā)展，使人類快速步入了信息時代.在數(shù)字化學習日益普及的情況下，為學生提供數(shù)字化學習環(huán)境已成為目前高校信息化建設的重要內容.隨著智慧教室、虛擬仿真實驗室的出現(xiàn)，愈來愈多的高校尤其是應用型大學，開始建設數(shù)字化學習型實驗室.但是這些數(shù)字化學習型實驗室的管理和使用現(xiàn)狀如何？是否真正發(fā)揮了科學創(chuàng)新的作用？應用型大學究竟該如何建設數(shù)字化學習型實驗室以保證學生實踐、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)？這些都是值得我們研究的問題.

1 應用型大學數(shù)字化學習型實驗室的特點與現(xiàn)狀

1.1 應用型大學對實驗室建設的要求

應用型大學的主要目標是培養(yǎng)能夠服務地域經(jīng)濟發(fā)展的創(chuàng)新型實用人才，實踐教學是大學課程的重要組成部分.這就要求應用型大學在實驗室建設時要轉變思路，以服務應用型人才培養(yǎng)為主要目標.因此以提高學生創(chuàng)新和實踐能力的數(shù)字化學習型實驗室建設也成為此類大學實驗室建設的方向.

教育信息化2.0行動計劃提出:把網(wǎng)絡教學環(huán)境作為學校辦學條件的建設標準，加強高等學校虛擬仿真實訓教學環(huán)境建設；同時在智慧教育創(chuàng)新發(fā)展行動中明確指出，加快建設在線智慧教室、智慧實驗室等智能學習空間，構建智慧學習支持環(huán)境[1].這一系列政策的推出給我們釋放了一個信號：數(shù)字化學習型實驗室建設是信息時代實驗室建設的重要目標和方向.

1.2 數(shù)字化學習型實驗室的內涵及特點

數(shù)字化學習環(huán)境是信息時代的產(chǎn)物，在信息技術和網(wǎng)絡技術的支持下，提供數(shù)字化、多媒體化的學習資源，實現(xiàn)數(shù)字化的信息傳播和管理，是一種促進學習者主動建構知識的新型學習環(huán)境[2].數(shù)字化學習環(huán)境是開展信息化教學的基本前提，是實現(xiàn)教育創(chuàng)新發(fā)展、優(yōu)質發(fā)展、均衡發(fā)展的基本保障.

數(shù)字化學習型實驗室即依托現(xiàn)代信息技術和網(wǎng)絡通信技術，運用數(shù)字化技術搭建實驗室環(huán)境，使學生在實驗與實踐、交互與協(xié)作中掌握專業(yè)知識，培養(yǎng)和提高學生的創(chuàng)新能力的實驗場所.從常規(guī)的多媒體教室、智慧教室、網(wǎng)絡機房、數(shù)字化語音室、數(shù)字化書法室到依托人工智能技術的虛擬仿真實驗室均為數(shù)字化學習型實驗室.

數(shù)字化學習型實驗室突出學生在學習過程中的中心地位,強調學習過程中的交互性與協(xié)作性,激勵學生主動構建新知識.數(shù)字化學習型實驗室還有一個重要的特點就是體驗感和沉浸感，使學生仿佛置身于真實的場景中去.比較簡單的有微格教室和演播廳，讓學生真實體驗教師、主播的感覺.科技含量更高的是虛擬仿真實驗室，其實質利用計算機生成一種虛擬現(xiàn)實環(huán)境，由多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為組成的系統(tǒng)仿真，使參與者可以沉浸其中，增加學生的體驗感和沉浸感[3].

1.3 應用型大學數(shù)字化學習型實驗室建設調查

為了解應用型大學數(shù)字化學習型實驗室建設現(xiàn)狀，我們專門對河南省許昌市的應用型大學進行了調查，以許昌學院為例開展了調研工作.通過查閱資料、現(xiàn)場查看和實地走訪等不同形式，從數(shù)字化學習型實驗室的環(huán)境布置、設備配置、軟件操作性、實驗室管理等幾個方面設計訪談、調查問題，了解許昌學院數(shù)字化學習型實驗室的建設和使用現(xiàn)狀.調研發(fā)現(xiàn)許昌學院數(shù)字化學習型實驗室在建設過程中存在資金投入缺口較多，實驗室設備配置及技術管理落后、實驗室文化建設匱乏、實驗室資源分布不均衡等方面的問題.

2 影響數(shù)字化學習型實驗室使用效果的原因分析

2.1 數(shù)字化學習型實驗室建設缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和信息交流

數(shù)字化學習型實驗室的建設，院系往往僅從自身學科建設需要出發(fā)考慮，缺乏與相近學科、實驗室的信息交流，造成實驗室的重復建設.如虛擬仿真實驗室，其原理是借助計算機軟件營造虛擬的實驗環(huán)境，若能做到統(tǒng)一規(guī)劃，協(xié)調使用，則可以很大程度地節(jié)約人力、物力、財力，同時能提高設備的利用率.

2.2 數(shù)字化學習型實驗室缺乏專業(yè)的實驗教師團隊

許昌學院的數(shù)字化學習型實驗室主要是由專任授課教師進行教學活動，少部分實驗室配置有實驗老師.數(shù)字化學習型實驗室大都是依靠計算機軟件營造實驗環(huán)境，歸屬各院系管理的實驗室基本是由院系任課教師監(jiān)管，他們并非計算機專業(yè)教師，未經(jīng)過信息化管理培訓，缺乏相應的專業(yè)知識和應急處理能力，相應就很難保證實驗室設備完好率，同時也會影響實驗室使用效果.

2.3 數(shù)字化學習資源單一

僅有先進的實驗室設備和有限的數(shù)字化學習資源，造成了實驗數(shù)據(jù)和實驗效果的固定性和單一性，沒有體現(xiàn)出數(shù)字化學習型實驗室的創(chuàng)新性和先進性，不能充分調動學生的學習興趣，導致設備使用率低下，學習效果欠佳.

3 數(shù)字化學習型實驗室建設策略

3.1 細化前期規(guī)劃

數(shù)字化學習型實驗室由于運用了大量現(xiàn)代信息技術，其更新速度很快，新型儀器設備層出不窮，必須與時俱進，確保實驗室建成后能夠跟上現(xiàn)代化實驗教學的需求，避免出現(xiàn)“建好即落后”的現(xiàn)象.因此，縝密而細致的前期規(guī)劃是數(shù)字化學習型實驗室建設的關鍵.

實驗室建設是實踐教學的保障和根基，除了相關專業(yè)人員之外，項目建設離不開教學管理、實驗室管理部門的協(xié)調.實驗室建設項目管理人員隊伍要有職能部門、專業(yè)教師、技術以及其他輔助人員組成，確保職責清晰、分工明確，保障項目的穩(wěn)步推進.

推進信息技術和智能技術深度融入教育教學全過程是當前教育信息化的重要工作.而高度依托現(xiàn)代信息技術的數(shù)字化學習型實驗室是學校信息化建設的重要內容，因此學校的信息化建設規(guī)劃中應該納入數(shù)字化學習型實驗室的建設規(guī)劃.

實驗室使用部門從學科建設和教學實踐需求方面統(tǒng)籌考慮，提出合理化的建設建議，包括實驗室位置、面積、經(jīng)費預算規(guī)劃和實驗室環(huán)境建設規(guī)劃.

精準的用戶需求是項目管理的基本原則.在對項目建設的需求分析梳理和把關的基礎上，實驗室建設管理部門根據(jù)實驗室使用單位提出的建設規(guī)劃，結合學校信息化和實驗室建設目標，以及近年來實驗室建設情況做出綜合考慮，確定最終建設計劃.

3.2 規(guī)范項目論證立項

數(shù)字化學習型實驗室項目與一般實驗室建設項目的區(qū)別在于：對信息化專業(yè)知識程度的需求和目標的可具體化、可考核性程度不同，因此在項目論證立項時需要多角度、多方面進行全面考慮.

除了實驗室建設部門專家之外，還要有教育信息化領域專家參與評估，同時邀請多學科、一線使用教師代表參與論證會，充分全面論證數(shù)字化學習型實驗室的建設方案及使用范圍，提高實驗室設備的易用性和使用率.

建設必要性論證是避免重復建設和不必要的投資，實現(xiàn)投資效益最大化.論證實驗室是否符合學校總體規(guī)劃和發(fā)展需求,擬形成的能力和突破的技術方向是否處于行業(yè)前沿,成果轉化前景如何,人才培養(yǎng)能力如何等[4]，確保數(shù)字化學習型實驗室能夠提高學生的信息素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.

可行性論證主要是從技術、設備、環(huán)境、信息化管理人員配置等方面進行論證，如方法、技術是否可行，配套設備設施配置是否完善,經(jīng)費保障能力,實驗室節(jié)能環(huán)保分析等[5].確保數(shù)字化學習型實驗室建設的可實施性和持續(xù)性.

一對一數(shù)字化實驗場所的建設不能僅僅為了信息化的門面，或者有某項特殊要求的時候盲目建設，而是要經(jīng)過充分的論證和分析，本著資源共享、提高設備利用率的原則，將屬于公共領域的實驗室進行統(tǒng)一規(guī)劃和建設，統(tǒng)一分配使用和管理.

3.3 優(yōu)化設計建設方案

數(shù)字化的智慧學習環(huán)境發(fā)展會跟隨互聯(lián)網(wǎng)等科學技術的發(fā)展腳步與時俱進，因此建設實驗室時要跟上信息時代的發(fā)展節(jié)奏，開創(chuàng)“學”與“習”的數(shù)字化學習空間，滿足人們智慧學習發(fā)展的需求.

3.3.1 根據(jù)師生需求，建設合理化“學”的空間

對于面向全校群體的數(shù)字化學習型實驗室(如多媒體教室、網(wǎng)絡機房)可以在調研的基礎上，充分征求任課教師的意見，提出合理化的設計方案，營造適合學生“學”的空間.多媒體教室和網(wǎng)絡機房技術已經(jīng)相當成熟，任課教師使用起來已不再陌生，稍有不同的就是操作面板界面，在建設過程中可以根據(jù)教師日常使用習慣，自行設計一款通俗易懂、方便易用的操作界面，同時可以定制部分個性化的教室環(huán)境，如與眾不同的桌椅顏色和環(huán)境布局方案，提供給廠家或供應商.

3.3.2 突出專業(yè)特點，設計個性化“習”得場所

美國北卡羅來納州立大學本科學生中心化活動項目(SCALE-UP)認為，優(yōu)化學習環(huán)境能夠改變學生的學習態(tài)度，提高學生的課堂參與率，提升學生解決問題的技能[5].因此，如何更加合理地布局實驗室環(huán)境，提升師生的體驗感是數(shù)字化學習型實驗室建設需要解決的問題.

一對一數(shù)字化學習型實驗室一般為專業(yè)性實驗室，做好調研的基礎上，在設計方案中既要考慮信息化特點，又要考慮專業(yè)性特點，建設個性化的“習”得場所.

實驗室的環(huán)境布局不僅僅是簡單的物理空間的布局問題，需要與一定的教育理念和教學法聯(lián)系起來，是學習理論在空間、實體上的映射.我們要考慮的是學習環(huán)境的主體和實驗室的焦點是誰？大家的目光、注意力聚焦時間最長的地方是哪里？

一對一數(shù)字化學習型實驗室中學生是主體，實驗室的環(huán)境布局要從突出學生主體地位、提升學生信息化學習體驗出發(fā)，全面考慮大學生的心理特征和學習需求，不僅要有高科技智能化的實驗室設備，實驗室的桌椅布局還要打破傳統(tǒng)實驗室的布局特征，充分體現(xiàn)出人性化、個性化，全面展示數(shù)字化學習型實驗室專業(yè)信息化、設計個性化的特征.

3.4 加強實驗室的數(shù)字化學習文化建設

明尼蘇達大學的“主動學習教室”項目提出：學習空間能夠塑造教師行為、學生行為和教室活動，教師行為和教室活動能夠塑造學生的任務行為[6].可見數(shù)字化學習空間的氛圍營造對學生學習活動和學習效果起著重要的推動作用.實驗室文化是學習空間氛圍營造不可缺少的內容，數(shù)字化學習型實驗室信息化文化氛圍的營造會增加實驗室的體驗感和沉浸感.

作為當前受教育主體，新一代的“數(shù)字原住民”，是在互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境中成長起來的一代，他們一出生便體驗到了信息技術的便利性，其信息獲取習慣和認知習慣都帶有數(shù)字化的烙印.因此在文化建設中要創(chuàng)新方法，從媒介、內容、表現(xiàn)形式等多個維度入手，可以通過具有親和力的多媒體方式展示實驗室文化信息：比如電子班牌顯示課程信息和天氣信息，液晶顯示屏展示學生作品和專業(yè)知識等.同時在實驗室建設過程的環(huán)境布局方面，要考慮到任課教師和學生的使用需求和特點，充分吸收基層師生的建議，讓他們成為實驗室文化的建設者和受益者，同時主動成為實驗室文化的傳播者.

3.5 拓展思路，充實數(shù)字化學習資源內容

優(yōu)良的數(shù)字化學習資源是開展數(shù)字化學習的必備條件.豐富的數(shù)字化學習資源可以給學生提供更加真實的數(shù)字化學習生活體驗，讓學生感受到信息化教學的魅力.可以通過集成優(yōu)質數(shù)字化資源和師生共建數(shù)字化學習資源的途徑豐富學生的學習內容，使學生在共建資源庫的過程中學會主動學習，增加實驗創(chuàng)新的靈感和機會.

3.6 提高實驗室隊伍信息化專業(yè)技術能力

目前，人工智能、大數(shù)據(jù)與云計算等技術加速應用的背景下，數(shù)字化學習型實驗室愈來愈呈現(xiàn)信息化、系統(tǒng)集成度高的特點，更需要一流的信息技術人才.因此提升實驗技術人員的信息技術專業(yè)化水平和能力素質則顯得更為重要.

3.6.1 提高數(shù)字化學習型實驗室實驗教師的專業(yè)資格準入標準

在日益重視實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)的信息時代，學校應把實驗教師引進與專任教師同等對待.從實驗教師的專業(yè)資格、專業(yè)化程度等方面提高引進標準；同時從提高實驗教師待遇、完善良好的職業(yè)發(fā)展規(guī)劃方面，吸引更多高學歷、高素質人才加入實驗教師隊伍.

3.6.2 提升在職實驗教師的信息技術應用水平

建立在職實驗教師的信息技術應用培訓體系，實現(xiàn)在職實驗教師的系統(tǒng)性培養(yǎng).采用請進來、走出去、建立校內學習共同體的方式對在職實驗教師開展信息技術應用培訓，提高他們的信息技術應用能力和實驗室管理水平.

4 結語

總而言之，數(shù)字化學習型實驗室不僅是先進的數(shù)字化實驗設備的集合，更是一個信息化學習環(huán)境、數(shù)字化學習氛圍和先進的教育、學習理念的集合.數(shù)字化學習型實驗室的建設是糅合了實驗設備、實驗環(huán)境、學習資源(人力資源和信息資源)、學習文化和學習理念為一體的全方位學習環(huán)境的建設.