数字化实验室范文

导语：如何才能写好一篇数字化实验室，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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分析了我校网络数字化实验室的管理现状和存在的问题，提出了实验室数字化管理的必要性，分析了分布式管理系统的架构及存在的优点和缺点，提出将Agent技术用于计算机网络实验室的数字化管理系统中的可行性.

关键词：

分布式系统；数字化实验室管理；Agent技术

随着我校数字化校园建设规模的扩大，数字化实验室越建越多，在各学科教学改革中的作用也越来越明显.如何管理好这些实验室，为学科教学提供良好的软硬件环境，让它们发挥更大的作用，是摆在我们面前的问题.

1我校网络数字化实验室的管理现状

目前，我校的数字化校园建设已经初具规模，但是我校实验室的管理还停留在传统的管理模式即人的管理上：上机记录需要人来填写；安排上机需要人来安排；计算机出现故障时不能及时发现，需要老师检查才能发现；学生上课时玩游戏难以控制；实验室的设备也没有防火防盗设施等等.如何解决这些问题，使数字化实验室的管理规范化，就需要我们探索出一个适合的、功能全的系统.

2分布式数字化实验室管理系统

计算机实验室的管理由传统的管理模式向先进的数字管理模式转变，由最初的单一管理功能转变为多样化管理功能，由单个计算机实验室管理转变到全校分布式互联计算机实验室统一管理，这要求采用多种先进的软件技术，构建一个分布式数字化共享管理软件平台，包括统一实验室管理、上机认证、多媒体教学、网上行为等，提供统一的认证入口，并且和我校现有的一卡通和网络身份认证系统接轨.分布式管理系统是建立在计算机网络基础之上，具有高度的内聚性和透明性，它涉及到多个计算机实验室、成百上千台计算机和多台服务，为了确保计算机之间的通信畅通无阻，系统采用了C/S（客户机/服务器）模式，用Socket多线程和多端口技术编程，以保证多台计算机、多个用户之间的正常通信.

2.1系统设计

分布式管理系统要求所有的计算机数字化实验室管理采用统一平台，一个后台数据库，放在网络中心集中管理.数据库不对实验室公开，实验室只负责教学及实验管理和学生自助上机.整个系统的框架图如下图所示：

2.1.1硬件组成

分布式管理系统的硬件主要由主服务器、各实验室服务器、学生用计算机、监控机、刷卡机等组成.主服务器安装SQLServer数据库和主服务器端程序，主服务器中存储全校师生的基本信息数据和全校的计算机专业课和公共课课表以及实验安排表；各实验室服务器安装SQLServer数据库、实验室服务器端程序，并和刷卡机相连，这个服务器负责学生的刷卡注册并记录学生们的上课和实验情况，并且和主服务器进行数据交换；监控机安装监控程序，实时监控火警、盗警以及学生是否玩游戏等情况；学生机安装客户端程序，将学生的上课及实验信息传回实验室服务器，并且受控于监控机.

2.1.2软件设计

分布式数字实验室概念就是集成多种软件技术，包括集成了底层管理、内核保护、动态屏幕截取、屏幕监控、网络阻断等多种软件技术，更好地完善数字化实验室的专业管理，以解决数字化实验室的统一管理、信息认证、多媒体教学、网上侦听及阻断等多种专业的管理要求.

2.1.2.1系统程序的构建与设计

分布式管理系统是多个计算机的统一整体，成百上千台计算机和多台服务器分布在不同实验室.所以根据这样的分布式特点，管理系统基于Win-dows7操作系统平台，采用C／S（客户机/服务器）模式，并且应用VC++软件进行编程.整个系统主要分为主服务器端、各实验室服务器端、学生端和监控端，通过VC++和Socket多线程网络编程使系统各部分有序地结合在一起，以完成系统的相应功能.

2.1.2.2数据库的组建

分布式系统采用SQLServer组建数据库，并使用ADO数据访问技术与各程序相连，根据分布式管理系统所要实现的功能，在数据库中建立相关的表，主要的数据表如下表所示.

2.1.2.3数据的备份

分布式管理系统是建立在网络基础之上的多台计算机的应用系统，所以，为了防止由于各种病毒的侵入、学生的非法操作和计算机硬件损坏等因素对系统数据的破坏，系统设计了本地备份和远程备份两种备份方案，以确保系统能正常运行.

2.1.3与校园一卡通的对接

我校数字化校园的平台—校园网已运行使用，校园一卡通也在教务处、食堂、图书馆等部门广泛使用.如何将计算机实验室的分布式系统与一卡通系统对接呢？对接方式有两种，一种是紧耦合方式，就是两个系统进行对接，系统只使用一个电子钱包，使用一卡通的卡内信息，学生的信息从卡上直接读取，并在需要的情况下把产生的记录传送到一卡通中心的数据上；另一种是松耦合方式，就是两个系统先不进行对接，系统有两个独立电子钱包，在计算机实验室的刷卡机上刷卡只使用一卡通的卡号信息.具体使用哪种耦合方式再根据具体情况做出选择.

2.2分布式数字化实验室管理系统的优点和缺点

2.2.1分布式计算机数字化实验室管理系统的使用，使实验室的管理开启了数字化模式，在规范实验室管理和提高实验室的效率方面的优点是毋庸置疑的.分布式管理系统是建立在网络基础上的多台计算机协作运行的管理系统，因为多台计算机相互协作完成一个共同任务这样就加快了系统的处理速度，简化了主机的逻辑结构；多台计算机间可以随时交换信息，实现数据和资源共享；成本低，易于维护，可以逐步实现实验室的自动管理与无人职守；由于后台系统与服务器端是采用分布联接方式，而学生端与服务器端连接，所以系统能支持多达10万台远程计算机的实时连接及实时的后台数据处理，以便于管理的实验室数量和计算机数量根据需求随时进行扩充.

2.2.2尽管分布式管理系统有许多优点，但也存在一些缺点.首先，由于分布式管理系统是基于经典的C/S模式，即将分布式应用分解为客户和服务器两大部分，服务器只有在接到客户的请求后方能提供服务；第二个潜在的问题是通信网络，因为系统是基于网络平台之上的，那么网络的信息丢失或饱和都将会抵消我们通过建立分布式系统所获得的大部分优势；第三是安全问题，数据易于共享是具有两面性的，由于在分布式管理系统中，整个系统中的数据都可以方便地存取，所以系统的安全性问题成为我们经常要考虑大问题.

3将Agent技术应用于分布式数字化管理系统中

Agent技术是一种处于一定环境下包装的计算机系统，为实现设计目的，能在该环境下灵活的，自主的活动.在分布计算领域，通常把在分布式系统中持续自主发挥作用的活着的计算实体称为A-gent.它能够有效地缓解顺序的、集中的控制对系统的约束，以一种并发的、非集中的方式来寻求问题的解决.基于Agent技术的分布式系统使人们跳出了C/S系统的局限，适应了应用需求的发展.在分布式计算机数字化实验室管理系统中加入Agent技术，开启了新的计算机数字化实验室管理系统模式，在这种新的模式中，Agent既是系统的基本构成单位，又是系统中独立运行的实体.这种模式不仅可以占用更少的网络，还可以缩短网络连接的时间，减少网络阻塞的发生，使系统更加安全和可靠，以便更好地对计算机实验室进行管理；而且由于Agent具有交互性和主动性，查找信息和远程交流更加方便快捷，提高了实验室的管理效率，保证了实验室分配的准确性，还降低了人工干预的费用.

3.1系统平台模式

基于Agent的分布式计算机实验室管理系统在传统的C/S（客户/服务器）构架上增加了一个s（分服务器）层，服务器层之间使用Agent层，即C/s/A/S（客户端/分服务器/Agent/总服务器）模式，这种模式与传统模式相比，占用客户端的资源很少，要求客户端条件比较低.即使网络出现故障断开，学生端只要与本实验室的服务器连接就可以继续进行刷卡，等网络重新连接上之后，实验室服务器上的记录即可传到总服务器上.这种模式降低了系统对网络的依赖性，并且允许间断式的连接，提高了网络的利用率.

3.2分服务器层的实现

分服务器层在系统里相当于一个“桥梁”，起着连接作用，上面连接总服务器，下面连接客户端，并为客户端提供服务.分服务器层使用一个ClientSocket组件即TclientSocket类与总服务器相连接，并且使用ServerSocket组件即TserverSocket类给客户端提供服务.如果需要向总服务器发出请求数据时，由ClientSocket组件申请与总服务器建立连接，并把总服务器反馈回来的信息进行相应处理后存入分服务器层数据库中，供以后使用.ServerSocket组件一直进行网络监听，当某个客户端发送过来数据时，它接收数据并进行相应处理后，把处理结果送还给这个客户端.

3.3数据库结构设计

在任何一个管理系统中，数据库都是系统的核心.在基于Agent技术的数字化实验室管理系统中，总心服务器、各实验室服务器、客户端都得围绕着数据库来运行.由于数据库的数据存储量大、访问的用户数目多.所以对数据的安全性和一致性要求比较高，对访问速度的要求也比较高.在基于Agent技术的数字化实验室管理系统中采用SQLServer组建后台数据库，并使用ODBC驱动程序将各种数据库程序互相连接，以保证用统一的方式处理所有的数据库.计算机实验室的数字化管理是实现数字化校园的重要组成部分，随着我校教学改革工作的深入，计算机公共课和专业课的上课与实验、老师的科研、学生的创新项目设计都在计算机实验室里进行，计算机实验室的作用越来越重要，数字化管理的实现也迫在眉睫.我们将不断地探索和完善计算机实验室的管理模式，早日实现计算机实验室的数字化管理.

参考文献：

〔1〕李亚娟，王刚，熊玉明.基于分布式的机房管理系统设计与实现[J].微计算机信息,2011（10）：93-95.

〔2〕欧阳.机房管理数字佛手创新研究与实现[J].实验技术与管理,2008（5）.

〔3〕李亚娟.分布式计算机基础实验机房管理系统设计[J].现代电子技术,2012（35）：37-39.

〔4〕睢丹.基于Agent分布式机房管理系统的设计与实现[D].华东师范大学,2007.

〔5〕李萍萍，霍晓钢.改进Agent算法在机房数字管理中的应用研究[J].科技通报,2014（1）：127-130.

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近年来，高等教育扩招导致在校人数迅速上升，而语言实验室这种教学资源空间不足的弊端就相对暴露出来了。这对语音室的管理提出了更多要求。

1.1对管理人员的要求

语音实验室的管理存在一定难度，因此对管理人员的素质有较高的要求。首先管理人员必须具备良好的思想道德和高度的责任心，爱岗敬业、奉献他人是基本要求，具体来讲，要做到早来晚走，因为语言实验室日常维护很重要，管理人员每天使用前和使用后都要做准备和清理工作，只有这样才能保证社保的正常良好有序运作。此外管理技术人员及时检查督促教师和学生填写使用记录，这样有了问题能及时发现，及时解决；其次管理人员要具备较高的管理能力，制定合理的管理目标，保证秩序良好、卫生整洁和设备运行、保养和维修到位，同时配合专业教师搞好学生的管理工作；最后管理人员还必须具备很强的技术性和专业性，仅了解语音设备的构造、工作原理、安装位置以及一些常用软件的安装、调试、使用是不够的，还要有一定的电工学知识和维修能力。对语音实验室电源和网络的布线情况要了然于胸，系统盘克隆技术和还原卡软件的使用方法要熟练掌握，无论是计算机还是耳机，一旦出现故障，要及时排除。

1.2加强对师生使用的培训

学期初对教师和学生在语音设备上的正确操作和使用，进行讲解。要求代课教师能够熟练掌握语音设备主控台使用功能，并能按照语音设备操作表熟练操作。对学生进行课前指导，帮助其掌握语音学生终端的功能，及学生座位上各种按键的功能及操作办法。强化教师管理意识，课前安排学生固定座位，要求学生检查自己座位上的语音设备，如果有问题立即报告并做好纪录。课后认真填写使用登记表，规定教师在使用设备时正常与否必须进行记录设备使用情况，对发生的故障设备要作详细记录。

2数字化语音实验室设备维护

语音设备的使用频率高，仅靠制定无法保证设备不受损，必须加强维护工作，这样才能保证语音实验室的正常运转。

2.1教师终端引起的故障

教师终端在教学设备中起着主导作用，它分别包括硬件部分：操作管理主机、多媒体控制平台、外设（DVD/卡座/展台/功放）、语音卡、语音通信交换主机、语音通信交换分机、视频分配器、教师耳机以及软件部分：WindowsServer2003或WindowsXP操作系统、操作管理软件、办公软件、视频播放器（Realplayer等）、辅助软件。所以出现的故障有：(1)打开数字网络语音室系统软件时，提示系统初始化失败:①先检查是不是升级软件版本，如果是请先检查内存在512M以上;②鼠标右键单击[我的电脑]--[属性]按键--[设备管理器]中检查数字语音卡是否正常驱动;③如果在[设备管理器]中找不到，删除其中带问号项的部分，重新启动计算机，当重启时提示安装语音卡驱动程序，把语音室配套光盘放入光驱，然后找到DRV文件目录下面，单击[下一步]，根据对话框提示安装，即可。(2)启动电脑后进入桌面没有平台，PC界面如何打到学生端。①首先需了解PC界面的工作原理：平台输出的VGA信号经过主机和分机来到终端，在终端处选择性输出，点PC界面时语音卡给信号终端进行切换并输出VGA信号，点课堂教学时则输出蓝屏界面；②缺少平台的时候可使用VGA分配器接线为：显卡输出到VGA分配器，教师显示器接到VGA输出，VGA分配器另接一路输出到交换主机的VGA输入口；③此接线方式的坏处为：完全不能实现DVD等外设的视频显示，亦无法实现监视的功能。

2.2主控微机故障

主控微机连接语音室的其它设备，一旦出现故障，会导致整个语音系统的瘫痪。由于现在课堂内容的多样性，教师随时需要更新教学内容，向全班同学演示PPT，此时，教师携带PPT所需的移动设备，如U盘、MP3、MP4、移动硬盘等，如果带有病毒，则计算机很可能会因此被感染，轻则引起系统重启，重则波及网络和其他设备，导致无法进入操作系统。对于程度轻的，重启自动杀毒即可，对于进入系统的，则需要在系统下查杀病毒；不能进入系统的，可以用杀毒软盘或可引导光盘在纯DOS模式下启动后进行查杀。

3结语

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关键词：数字化；模型输出；实验室建设

1 数字化模型输出实验室建设的现实意义

现今，大力发展文化创意产业已经成为社会各界的共识。浙江省文化产业发展“十三五”规划指出：把发展文化创意和设计服务作为助推高端制造业发展的重要突破口，增强文化创意与设计服务对相关产业的渗透提升和带动能力，推动实现从“浙江制造”向“浙江创造”转变。艺术类高校作为复合型、创意型人才输出的重要基地，改进教学培养模式，进一步提高学生的综合素质势在必行。实验室作为学生的第二课堂，在融合理论与实践方面有着不可取代的重要作用。如何建设真正满足学生需求、解决理论教学痛点的实验室是迫在眉睫的议题，本文以中国美术学院这些年对数字化模型输出实验室的建设实践为基础，结合作者多年实验教学的经验，从多个方面对实验室建设进行研究分析。

2 数字化模型输出实验室的硬件建设

由于艺术类高校学生创作实现材料的多样性，决定了数字化模型输出实验室建设过程中设备选型的丰富性，不能以一种加工工艺或者一类加工设备来建立实验室。结合多年的实验室一线教学的具体实践经验，我们认为建立实验室群更能适合学生的实验需求和创作落地。根据学生培养目标的要求，我们持续构建了工作站实验室、精雕实验室、激光实验室、三维打印实验室、三维扫描实验室、综合实验室等六大实验室有机组合的数字化模型输出实验室群，以群的形式破解艺术类高校师生的海量创意落地难的痛点、以群的强大现代科技支撑服务好艺术类学生的实验教学。

各个实验室单独来看，设备型号有所区别，加工能力各有侧重。但是在整体上是有机结合、相互补充的实验室群，这个群应该有这样的共性：采用矢量化的建模软件进行数字化建模，然后对模型进行分析解构，对应不同材料、不同的结合方式采用不同的数字化加工手段进行加工制作，根据加工过程中出现的不同状况，在专业实验老师的指导下，及时调整制作材料和工艺，最后达到创意变成实物的过程。

硬件建设分为两部分：场地的选择及规划、设备的选型及搭配。

2.1 龅氐墓婊和选择

场地的规划要考虑加工材料的类别特性及水、电、气的配套和分布，特别需要注意的是供电要考虑负荷，要请专业的电气工程师结合使用的设备型号帮助计算负荷，如不满足，要及时改造供电线路，不能等设备入场后才开始动工[1]。整体的规划要有前瞻性，兼顾考虑设备的增减及更新换代。每个实验室在空间整体上规划出设备置放区、设备操作区、公共通道区、独立工作区等几部分来规范学生的使用。不同加工设备的实验室还要有所侧重：如激光切割实验室要注意废气的无毒害处理及排放、精雕实验室要注意各种材料粉尘的收集及处理、三维打印实验室要特别注意保持空间温度和湿度的恒定。

2.2 设备的选型及搭配

设备的选型要根据学生的实际需求，要充分考虑加工材料多样性，材料可总体归类为这五大类：木质材料、塑料材料、金属材料、有机材料和无机材料。木质材料包括：实木板材、人造板等；塑料材料包括：PVC、有机玻璃、ABS等；金属材料包括：铜、铝、不锈钢等；有机材料包括：纸、布、皮、革等；无机材料包括：石膏、玻璃等。如何对这五大类材料进行数字化加工，显然不是一类设备所能够胜任的，经过广泛的市场调研和考察，我们选择了以下设备：精雕机（数控机床）、激光切割机、等离子切割机、三维扫描仪、三维打印机、uv打印机等数字化的现代加工设备。不同设备的加工能力有所侧重，精雕机（数控机床）通过小刀具高度旋切和精密进给，可以对木质材料、塑料材料、金属材料以及石膏等无机材料实现雕刻和铣削的高精度加工；激光切割机利用高功率密度的激光束，作用于材料表面，使其吸收激光能量而发生熔化、气化，达到切断材料的目的，根据激光管的类型和功率大小，可以切割纸、布、皮、革、有机玻璃、不锈钢板材等材料；等离子切割是利用高温等离子电弧产生的热量使工件切口处局部瞬间熔化或蒸发，并借助高速等离子的动量排除熔融金属以形成切口的一种加工方法，可以加工铜板、铝板和不锈钢板。三维打印是一种增材制造技术，对数字模型进行空间分层，最后以不同的平面加工技术，对所有数据切片逐层“打印”继而垒积实现整体造型，[2]所用材料必须与设备相匹配，有ABS、PLA、光敏树脂和粉末等。UV打印利用免制版全彩色数码印刷技术，可以在木质材料、塑料材料、金属材料等表面进行彩色照片级印刷。以上这些现代数字化设备有机组合、相互补位、取长补短，形成具有强大加工能力的数字化模型输出实验室，满足大部分学生的实验需求。

在数字化模型输出实验室群块中，各个实验室的设备配备如下，工作站实验室：配备高性能的电脑、投影设备；精雕实验室：配备三轴为主，五轴为辅的精雕设备，在设备加工尺寸上，大中小的型号配备比例为1∶2∶4；激光实验室：配备金属激光切割机、非金属激光切割机和激光打标机；三维打印实验室：配备全彩粉末三维打印机、光敏树脂三维打印机、PLA及ABS桌面机；三维扫描实验室：配备固定式三维扫描仪和手持式三维扫描仪。综合实验室：除了配备以上实验室的单件设备外，加上等离子切割机和uv打印机。

实践证明，这样的实验室布局及设备配备，有利于学生根据加工材料的特性迅速找到相应的实验室进行创作。

3 数字化模型输出实验室的软件建设

实验室的硬件建设完成后，软件建设就尤为重要。实验室软件建设分为：规章制度的确立、实验指导老师队伍的建设、实验教学课程建设、构建学研产一体的开放式教学平台。

3.1 规章制度的确立

实验室软件建设的第一要务就是规章制度的制定并执行。古人云：没有规矩，不成方圆。结合数字化模型输出实验室的实际情况，制定相匹配的规章制度。具体来说，首先是安全制度，保障师生的安全是最重要的，学生进入实验室前，必须进行安全制度的培训，培训完成后，进行相应的测试，测试合格后，才有资格进入实验室。进入实验室后，有专业的实验室老师对学生进行每一种设备的安全培训，让学生了解每种设备的危险点：比如精雕机工作状态时，刀具每秒15000转的速度，具有强大的切削能力，禁止触碰；激光切割机、等离子切割机在切割材料时产生极高亮度的光束，禁止直视。其次是实验设备使用制度：所有设备使用前，一定要进行使用培训，并不是所有设备都能让学生操作，一些设备规定只有实验室老师才能操作使用。其他如实验室使用预约制度、实验室设备维护保养制度等要相应配套。一系列制度的确立并严格执行，是为了保障学生的安全，为实验的顺利进行保驾护航。

3.2 实验室指导老师队伍的建设

设备是基础，实验室老师是关键。实验室指导老师的水平直接影响设备的使用效率和最终成品的效果，结合学校招聘规则，构建以老带新，以新为中坚力量的实验室师资队伍模式。在我们实验室既有硕士文凭的实验师，也有社会上招聘的具有多年设备实操经验的技工，还有专业的实验室管理人员。实验师学历高，课本理论知识扎实，实际操作经验较少。技工普遍学历不高，但是实践经验丰富，操作能力强。在实际的实验教学过程中，以老带新，技工向年轻老师传授实践经验，年轻老师将经验归纳总结，形成系统知识，方便传授学生。

在岗位晋升发展方面，完善实验室一线教师的评聘体系，打开上升通道，鼓励其不断发展，确保实验室师资队伍的良性发展和稳定性。

3.3 实验教学课程建设

为了让学生尽快掌握数字化模型输出实验室的使用方法，我们编写了相应的课程，课程名称为《材料特性和数字化加工工艺》，通过理论学习、软件学习、实际操作练习这三部分的训练来完成这个课程的学习。理论学习内容方面：了解不同材料的装饰特性和加工特性；软件学习内容方面：平面软件如ai、cad、CorelDRAW，三维软件如3dmax、犀牛、Pro/Engineer等，熟练掌握一到两款软件；实际操作内容包括：各种设备的启动，控制及加工的性能。

在理论学习教学方法上：开设全校范围的专业选修课和专业必修课，采用大课堂ppt演示教学；对于软件的教学：由于按照各个软件操作顺序和合理使用对应命令是学习的关键点，因此我们采用课堂实例讲解加屏幕视频录制方法进行授课，课堂上保证学生的听课效率，随堂练习并解答，课后学生可随时上网浏览课堂讲解内容，定点复习及时消除知识盲点；在实际操作教学方面：采用现代多媒体手段辅助教学，在不同设备的操作演示过程中，多机位录制现场视频，经过剪辑后每个视屏时间控制在3 ～ 4分钟，在这个时间段里包含一到两个操作要点和注意事项，制作好后放在网上及微信群中，可供学生利用碎片化时间进行预习和复习、进一步加深理解。

3.4 构建学研产一体的开放式教学平台

在实际的教学过程中，建设学校、研究所、产业合作互补的模式。近几年数字化模型制作技术发展迅速，设备功能越来越完善，在市场前沿的研究所及产业力量的加入，能进一步完善和提高高校实验室的综合实力，给予学生更好的学习体验。通过定期邀请行业专家及一线高级工程师进校开展工作坊形式的短期课程的教学，进行头脑风暴，激发学生的创造力，进一步提高其实践能力。

4 结语

在20世纪初，包豪斯在“技术与美学统一”教学理念指引下对“实验教学”进行了深入的研究，我们认为@不仅是停留在历史观的层面而是面向现在与未来的，如今已经有越来越多的艺术类高校认识到艺术设计教育中“艺术与技术的统一”、“理论教学与实验教学的统一”这两大规律的重要性[3]。因此，根据各个艺术类高校的实际情况，建设适合自身发展需求的数字化模型输出实验室，通过一系列实验室规章制度的设置、深化实验实践中总结的配套课程、组建兼具理论知识与实际操作能力的教学队伍、构建学研产一体的开放式教学平台，让现代的数字化设备为学生创意服务，努力把学生培养成为“心手合一”的创意人才，是艺术类高校的职责所在，也是这个时代的大势所趋。

参考文献：

[1] 李娟.高校设计艺术实验室建设与管理研究[J].实验科学与技术，2014，12（6）：208.

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关键词: 建构主义学习理论 数字化语言实验室 利用方式

数字化语言实验室是基于网络的系统,其最大特点是资源共享、利用率高、信息传递准确,能满足教学多样性的需求,是充分合理地组建和利用资源的一种全新的语言实验室。作为网络技术发展的必然结果、一种技术发展的趋势,数字化语言实验室的巨大优势已得到充分展示。如果我们以建构主义理论的视角进行观察和思考,就会发现,数字化语言实验室的优势还可以得到进一步的发挥。

一、建构主义学习理论的启示

建构主义的学习理论认为,知识不是通过教师传授得到的,而是学习者在一定的情境即社会文化背景下,借助其他人(包括教师和学习伙伴)的帮助,利用必要的学习资料、媒体,通过意义建构的方式而获得的。[1]建构主义强调以学习者为中心,学习是学习者的学,学习者是认知的主体,意义的主动建构者;教师是意义建构的帮助者、促进者和组织者。由于学习是通过人际间的协作活动而实现的意义建构过程,因此建构主义学习理论认为“情境”、“协作”、“会话”、“意义建构”是学习环境中的四大要素。所谓“情境”,即根据学习目标,创设与学习主题基本内容和现实情况基本一致或相类似的情景和环境;所谓“协作”,即贯穿于学习活动过程始终的师生之间、生生之间友好、平等的支持性互动;所谓“会话”,即在个人自主学习的基础上,学习小组成员之间必须通过会话商讨,一起完成规定的学习任务;所谓“意义建构”,即帮助学生对当前学习内容所反映的事物的性质、规律,以及事物与其他事物之间的内在联系达到较深刻的理解,这是整个教学过程的最终目标。

在建构主义者看来,学习环境是学习者可以在其中进行自由探索和自主学习的场所,它是一个支持和促进学习者学习的场所。因而,建构主义学习环境可以被定义为:“学习者在追求学习目标和问题解决的活动中可以使用多样的工具和信息资源,并相互合作和支持的场所。”[2]一个学习环境最低限度应包括:学习者、学习行为(使用工具、收集和解释信息、与他人交互作用等)的环境和空间。与传统的偏重强调控制和支配的教学环境不同,建构主义理念更倾向于用“学习环境”来代替“教学环境”,给学生更多的主动与自由。学习环境就是:学习者在追求学习目标和问题解决的活动时,使用多种工具和信息资源,并相互合作和支持的场所。建构主义学习环境实际上是一种支持学习者进行建构主义学习的各种学习资源的组合。学习资源包括信息资源、认知工具、任课老师等物理资源,同时也包括任务、情境等软资源。[3]

数字化语言实验室正是这样一种学习资源,它能够创设良好的语言学习环境,使学习者之间通过阐述、讨论、共享信息交互教学等方式来相互促进学习,体现建构主义学习理论的精神,产生由教师、学生、教材、媒体四大要素构成的适合语言教学的交互协作教学模式。在新的教学模式中,四大要素相互联结与作用,形成教学传播信息进程的结构形式,使语言教学朝着个性化学习、不受时间和地点限制的学习、主动式学习方向发展,体现英语学习的实用性、文化性和趣味性融合的原则,能充分调动教师和学生两个方面的积极性。尤其是新教学模式在技术上具有交互性、协作性、可实现性和易于操作性,有利于确立学生在教学过程中的主体地位。

在CAI这一缩写存在的同时,在欧美英语国家又创造了另一缩写CAL(Computer Assisted Learning),即“计算机辅助学习”,这个概念不但区别于CAI“计算机辅助教学”,而且区别于传统的教学模式和教学观念。尽管两个概念泾渭分明,但二者也有明显共性――“辅助”,既然是“辅助”,就要有主次之分,不能喧宾夺主,这是人与机的定位问题。生态学理论认为,环境可以影响主体,主体可以利用环境。作为学习环境的一部分,CAL与学习者是被利用与利用的关系。

毫无疑问,多媒体技术在教学上的应用,已取得了令人瞩目的前所未有的显著的效果,但如果从建构主义学习理论的视角来考察,其利用范围和效果仍然是有限的,因而,我们可以从“计算机辅助学习”的角度,对数字化语言实验室的利用问题进行探讨。

二、数字化语言实验室的利用方式

1.利用数字化语言实验室进行情境创设

建构主义认为,学习是在与现实相关的问题解决情境中,通过人与情境的互动而建构起来的。在实际情境下进行学习,学习者可以利用自己原有认知结构中的有关经验去同化当前学习到的新知识,或通过对原有知识结构进行改造与重组,达到对新知识意义的建构。教师为学生创设有效的语言学习环境,能够加快学生对语言的识记、理解和运用。一方面,可利用数字化语言实验室的有利条件,通过声音、图像、动画、影视等多媒体手段能为学生创设真实、生动的语言学习的情境,另一方面,多媒体光盘、网络课件等超文本、超媒体的教学媒介可以为学生提供推理和联想的情境。以直观、推理两种情境为例。直观情境就是利用多媒体技术把真人、真物、真事记录下来,然后根据教学需要直观地呈现在学生面前,以强化学生记忆,扩大知识面,激发求知欲;推理情境就是创设与学生个人经验相近或相符的个案情境,促使学生由此出发对客观事物进行主观理解和意义建构。在这种情境中,教师不直接告诉学生词或词组的含义、用法,而是利用多媒体或网络课件,提供学生熟悉的实例和场景,让学生从中归纳出词的意义和用法,自己完成知识的建构。[4]

2.利用数字化语言实验室实现学习过程中的协作和会话

数字化语言实验室集多媒体技术、计算机网络技术、音视频技术于一身,能实现学生与计算机、学生与学生、学生与教师之间的多种交流,提供教师与学生共同实施建构主义教与学的最佳环境。学生在教师的指导下,组成即时性的学习群体,共同收集资料,考察各种知识,并通过讨论和交流,完成自我协商和相互协商,这样,学习者个体的思维与智慧就可以被整个群体所共享,即整个学习群体共同完成对所学知识的意义建构。在数字化语言实验室中,教师可以利用“分组”功能把学生分成若干学习小组,每个小组的学生通过互相讨论和交流,共同完成学习目标。通过“监听”功能,教师可以及时了解学生在掌握知识和技能的过程中的各种学习方法、思维方式和熟练程度,指出其中的问题和不足,同时,教师也可以以学习者的身份参与学生的学习和讨论,从而进一步调动学生的积极性和主动性。

3.利用数字化语言实验室进行自主学习

数字化语言实验室为学生提供了自主学习的良好环境,学生桌上的学生录音机、耳机话筒组、个人计算机终端都是学生自主学习的媒体。网络条件下的自主学习资源非常丰富,学生可利用控制台主机或服务器上的资源,也可从校园网或Internet上获取学习资源。学生可根据学习目标自行选择学习内容,运用学习策略自我控制学习进度,不受时间和空间的限制。学习中如遇到问题,学生可随时通过呼叫(CALL)键请求教师,教师通过个别对话对学生的学习给予帮助。自主学习主要包括查询和访问课程计划,与教师及同学直接进行一对一的通讯,查询和访问教学网上多种信息源,获取静态与动态的教学资料与数据。利用这一学习资源进行学习,学生不再是外部刺激的被动接受者和被灌输的对象,而是信息的加工者和意义的建构者;媒体也不再是帮助教师传授知识的手段,而是学生用以学习和探索知识的认知工具。应当指出的是,利用数字化语言实验室进行自主学习,对学习内容的选择一定不能偏离学习目标,否则就可能因为失去教师的指导造成时间和精力的浪费。

此外,教师可利用数字化语言实验室对学习效果进行评价。在网络条件下,不仅教师可以利用网络考试系统对学生的自主学习效果进行实时的评价,利用网络答疑和交互系统对学生专题学习过程进行动态评价,而且可以实现教师评价、学生自评、学生互评三者的有机结合,使评价更科学、合理、客观。学生学习成绩的评定除作业成绩、口语考试成绩、期末考试成绩之外,还可包括平时上网学习成绩。

参考文献:

[1]谢琳.寻找建构主义与多媒体组合教学的契合点.华南师范大学学报(社会科学版),1999,(4).

[2]毛新勇.建构主义学习环境的设计.外国教育资料,1999,(1).

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【关键词】数字化 语言实验室 武警院校 外语教学

数字化语言实验室是在应用多媒体储存、传递教学信息的基础上，充分利用多媒体计算技术对文本、图形、声音、动画、视频等多媒体信息进行集成处理的能力，为学员进行知识学习提供一个现代化的、高效的学习场所。传统的外语教学模式就是以教师为中心的讲授模式。其教学方法单一、枯燥，教师始终占主导地位，教学环境单一、封闭，局限于粉笔、黑板；教材版本老化现象严重，更新速度跟不上时代的发展。这种传统教学模式限制了学员学习的积极性和创造性，也抑制了学员学习语言的趣味性和娱乐性。学员被动地理解、消化、吸收外语知识，培养出来的学员缺乏独立性、自主性。而数字化语言实验室的应用，无疑从根本上改变了这一传统的外语教学模式。

武警院校外语教学的主要目标是培养学员英语综合运用能力，尤其是听、说、读、写、译的能力。而外语要达到交际的目的，就离不开一定的语言环境。因此，营造良好的外语交际环境，提供尽可能多的语言实践机会，是培养学员语言交际能力的首要任务。数字化语言实验室来完成这个任务显然有事半功倍之效。

一、为学员听力训练提供了有利条件

现代心理语言学家指出：学会一种语言的前提是大量接触这种语言。首先，人们是通过大量地听有意思的话来接触语言。因为，只有多听，才能建立起正确的声音形象，才有进行模仿、学习的依据；只有多听，才能积累丰富的语言材料，并由此概括出语言运用的各种规则；只有多听，才能形成语感，建立起外语直接思维。武警院校外语教学中普遍存在的一个问题就是学员练习听说的机会甚少，几乎只能依靠课堂上的语言输入与输出。而我们当前的外语教学中对于听说关系的认识普遍不足，处理不当。主要的问题是教师急于培养学员“说”的能力，忽视了听力训练这个重要的一环，因而造成教学中的极大失误。

语言实验室在进行听力训练方面，具有明显的优势。首先，学员在这里戴上耳机能听到清晰而又语音纯正的外语，即由以语言为母语的本土人所录制的有声材料，其中许多是由播音员或演员录制的，其语言的标准，纯正是毋庸置疑的，也是许多本国外语教师无法相比的，而且地道的外语录音还具有权威性，它能提高学员学习的信心和积极性；其次，录音材料可以提供具有口语特色的、真实的交际语言，而不是有声的书面语；再次，传统的课堂上，学员能听到的只是某一位教员的言语，即使教师的语音很标准，口语也很流利，如果在整个教学过程中，一个班的学员只听这一位教师的讲课，那么还是解决不了学员真正掌握作为交际工具的外语问题。在教学中常常碰到这样的现象：一个班的学员对本班教员所讲的外语能听懂，但听另一个教员的外语就感到费劲，至于听外国人的讲话就更困难了。原因就在于学员所接触的语音范围过窄，而实际生活中人们的语音特点和语言习惯却又是各不相同的。要想真正掌握好一门外语，必须有计划地在教学过程中让学员听各种不同年龄、性别、地区和职业的人们的言语，扩大语言接触范围。这个任务当然不是一、两名外语教员能够胜任的，只有通过大量的语音听力练习教学才能完成。在数字化的语言实验室中，容量巨大的语音听力数据库能满足学生对语音范围的需求。

二、有效提高了学员自主学习的能力

近年来，武警部队多数院校对现有的教学软件和硬件设施进行了彻底的改进，很多院校现已配备了具有先进技术水平的数字化语言实验室。与传统的大学英教学模式相比， 基于数字化语言实验室的大学英语教学模式有效提高了学员自主学习的能力。

首先，数字化语言实验室可以提供大量的视听英语信息， 内容广泛， 题材多样， 不受时间和空间限制。学员可以根据本人的时间、需要、进度、学习目的和外语水平选择学习内容， 满足个性化学习的需要。其次，数字化语言实验室提供的信息图文声像并茂， 能产生多种感官刺激， 增强学习者对外语的认知感受。在交互性的网络课程中， 可以营造使用外语的语言小环境， 多角度地调动学员的兴趣和情绪， 吸引学员的注意力， 激发学员使用外语进行表达的愿望， 提高学员对外语的应用能力。再次， 数字化语言实验室软件具备了对自主学习活动记录、过程控制和成绩自我评价等功能， 为学习者提供了简便、快捷、有效、可信的自我学习评估手段。

数字化语言实验室的优势与武警院校外语自主学习的环境要求相吻合。在这样的学习环境中， 学员可以充分发挥自己的主观能动性， 在学习过程中通过模拟、提问和组织等方法， 发现新知识， 获取新技能， 从而不断建构自己的外语知识体系。在网络环境下， 网络自身就是一个生动丰富的背景课堂， 它不仅为每个学员提供个性化的学习空间， 让学员能动地自主地学习， 而且网络的互相依赖又为学员协作学习和互相配合提供了前提。教员也可以利用网络资源为课堂教学创设形象逼真的环境、动静结合的画面、声像同步的情景， 通过巧妙的启发和引导促成学员在头脑中自行完成知识的建构。学员完全可以根据自己的意愿控制学习， 从而建立起自信心， 消除焦虑和紧张感。丰富的语言环境和愉快健康的心理环境， 为语言交际提供了必要的物质基础和心理条件， 模拟仿真技术创造的各种真实情景， 激活了学习的语言交际欲望， 而人机交互功能为学员在真实情景中学习和掌握交际能力提供了技术保障。

三、为外语教学提供了科学测试手段

教学测试是获取教学反馈信息，评价教学效果，调控教学活动的重要手段。测试手段和测试方法必须科学、公正，才能获得客观、真实、准确的信息，真正发挥其评价教学效果、调控教学活动的作用。

听写和口试是外语教学中评定学员听说水平常用的测试形式。在传统教学中，听写测试题是由各班教员分头念的。由于教员的语音、语速难以统一，加上其他生理的和心理因素的影响，而造成对学员成绩评定不合理的现象。面对面的口试，要求教员当场给学员评分，但是当场评分往往不易准确。因为短期记忆的心理特点要求有效的记忆至少要重复两次，而学员的回答只有一次，不可能重复；另外，教员要在听学员回答的同时，记下出现的全部错误和问题也是十分困难的，再加上疲劳等因素的干扰，使得对评分标准的掌握，前后不一，很难做到公正、合理。

运用录音进行测试就可以大大加强测试的科学性。用听录音来考听写，能够做到语音标准，语速统一，从而达到评分公正。用录音来改口义也有许多优点，首先是题目统一，全班学员可以回答同样的问题；第二是时间统一，所有学员都在同一时间内结束回答；第三是学员的回答录在计算机上，如同考卷交给教员，教员在评分时可以反复播放重听录音、统计错误，分析性质，这就有效地提高了评分的准确性和科学性。

在数字化语言实验室里，教员采用多项选择题，直接由控制台对学员进行测试，并对测试结果当场进行快速统计、分析和贮存（分析内容包括：正确答案表、学生得分、学生名次、学生答对题数、答题平均反应时间、问题答对平均反应时间、学生问题表格、问题警告系数、学生警告系数、问题答案表格、反应时间表格），使学员和教员能够立即得知测试的结果。这些分析数据对于调控教学过程，实现教学最优化都具有重要的意义。

参考文献：

[1]何高大.现代教育技术与现代外语教学[M].广西教育出版社，2001.

[2]赵绪清.普及新课程理念[J].湖南教育，2002.7（增刊）.

[3]陈宵松，许罗迈.大学英语教学中的网络化外语自主学习[J].外语界，2006，6.

[4]尧丽云等.大学英语网络教学亟待解决的问题[J].中国成人教育，2005，10.

[5]零月秀.创建大学英语多媒体网络自主学习环境[J].高教论坛，2006，6.

[6]蒋丽萍.基于英语专题学习网站的大学英语自主学习模式研究[J].大连外国语学院学报，2006.3.

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新的基础教育课程体系倡导学生主动参与,交流、合作、探究等多种学习活动,改进学习方式,使学生真正成为学习的主人;强调培养学生的创新精神、实践能力,收集、处理、使用信息的能力;发现、分析和解决实际问题的能力,形成科学态度,学会科学方法;具有独立思考、自主探究的精神与求实创新的意识。

我校始终坚持科研带动、课业改革推动、信息技术拉动的“三动战略”,致力提高学生的学习能力、思维能力、实践能力、创新能力,大力培养学习型、研究型、创新型学生。我校累计投资近千万元,建成了国家一类标准物理实验室8个,化学实验室8个,生物实验室6个。2006年投资17万元,建成了数字化实验室3个。我校在落实传统实验教学的基础上,大胆探索数字化实验教学,课堂教学模式和学生学习方式实现了较大转变,教学质量全面提升。

二、数字化实验室简介

数字化实验室由计算机、计算机网络、数字化实验系统、多媒体设备等组成。

数字化实验系统是根据高中新课程改革而开放的新的实验设备,主要由传感器、数据采集器、计算机和数字化实验系统软件构成。不同的传感器检测到的不同实验过程中产生的数据,经数据采集器采集到的数据,经过A/D转换后输入计算机,再由计算机经过相应的软件平台进行数据和图形的分析、处理、给出物质运动的规律。用传感器和计算机代替人工处理,简化了实验数据的处理过程,能生动、形象地反映物理规律,使学生的精力更集中于对数据背后隐藏的科学规律的探究,提高实验效率。

三、案例分析

酸碱中和滴定

(一)实验目的

1.通过实验,获得强度不同的酸碱中和时的滴定曲线;

2.学习使用pH传感器和相关数字化设备;

3.让学生了解中和时的pH与酸碱强弱的关系,并对普通滴定实验中指示剂的选用有一个正确的理解。

(二)实验原理

我们通常用酸碱中和时pH变化曲线图,分析酸碱中和滴定时的pH变化,通常有4种不同的滴定曲线:强酸滴定强碱曲线、弱酸滴定强碱曲线、弱碱滴定强酸曲线及弱碱滴定弱酸曲线。实验开始时我们首先正确联接实验装置,并把pH传感器放入酸中,当碱从滴定管中缓慢下滴时,我们会在计算机屏幕上发现pH的变化。当酸碱物质的量相等时,我们把这一点称为酸碱中和反应等当点。在等当点附近,会出现pH突跃。在此实验中,计算机实际纪录的是pH相对时间的变化,但由于滴定速度前后变化不大,我们在此假定滴定速度一致,这样我们就能通过计算,获得每个单位时间消耗的碱的体积。

(三)实验设备及试剂

计算机及相关软件、pH传感器、数据采集器、电磁搅拌器(或用玻璃棒搅拌代替)、烧杯(250mL)、50mL酸式滴定管、50mL碱式滴定管、铁架台、铁夹(2个)、洗瓶。0.1mol/L氢氧化钠、0.1mol/L氨水、0.1mol/L盐酸、0.1mol/L乙酸。

(四)实验过程

1.根据设备要求连接好设备。

2.用0.1mol/L的NaOH清洗完碱式滴定管后装满液体,然后用酸式滴定管放25mL盐酸于250mL烧杯中。

3.按照要求在酸中放入pH传感器。

4.开启设备,记录pH变化。

5.重复上述步骤1―4,进行实验2―4,NaOH滴定乙酸溶液实验,盐酸滴定氨水实验,乙酸滴定氨水实验。

(五)实验数据采集及其处理

经过实验,学生可以获得一连串的pH变化相对时间的数据(测试时间间隔可由实验者自行设置)。

然后,我们把这些数据用计算机处理,并用图像表示出来。应用同一实验装置,我们再分别进行实验2至实验4,分别为氢氧化钠滴定乙酸、盐酸滴定氨水、乙酸滴定氨水的实验,对应的图像,这些图像无疑生动地表示出了4个实验的相同点和不同点。学生经过对比可获得一个理性的认识,加深书本上获得的已有知识。

四、数字化实验的反思

传统实验所呈现的往往是单一的,而数字化实验的引入,则给我们的实验带来了生动和具体,增加了探究性,因为它所呈现的是多维的,数据和图像可以同时动态地表现,更快更好地完成化学实验。

(一)数字化实验对实验过程的影响

在观察环节,数字化手段可以极大地扩展实验的可视性和可重复性,以往用肉眼观察非常困难的化学现象,现在可以借助数字技术在时间和空间上的扩展可以清楚地采集下来。

在数据采集环节上,利用计算机和传感器数字手段,可以更快更准地得到实验数据。从而节省宝贵的教学时间,把更多的时间用于讨论问题之中。

在数据分析环节上,利用计算机的强大数据处理能力,可将学生从简单、机械、繁琐的数据处理过程中解脱出来,让他们的时间和精力用在更有创造力的方面。

(二)数字化实验对化学实验教学产生的影响

从总体上讲,数字化实验是以计算机及传感器为核心器件的实验体系,而与传统实验有较大区别,从而使实验教学的设计思想、学生的操作过程和实验中间环节将发生很大变化。

在这种情况下,实验教学将使一些层面相对简化,而使另一些层面更深入。比如,在数据处理上,有明确的处理形式的机械性工作,可以交给计算机来自动完成,使处理数据层面上工作简单化;这样做的目的是否意味我们对数据的关注可以减少呢?答案是否定的。因为我们要求学生转而关注数据之间的化学原理和数据背后更深入层次上的分析,就是说可以引导学生把精力从简单层面上转移到较深入的地方。

数字化实验功能全面增强,为化学实验教学在实验内容上调整带来机遇。很多在传统中学化学实验中不能做或没有条件做的实验,在数字化设备下就可以成功地完成。这样,我们可以设计出各种探究型实验,以适应高中化学课程标准中“化学实验专题”选修模块的需要。

数字化实验将打破传统实验教学的固有模式,使中学化学实验具有高度的自主性、开放性和探索性。一方面,学生可以比较方便地根据不同的目的设计实验,如可以设计某个实验专门为了仔细深入地观察某一过程,研究一些物理量之间的关系,等等。另一方面,对于同一个实验,不同学生之间在学习目的上可以互不相同。实验既可以探究性的,又可以是验证性的,由于数字化实验设备具有便于使用的模块,学生可以更自由设计某个实验来验证他们的想法,为学生大胆创造提供实验平台。

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【关键词】数字化技术；地域文化；哈尔滨

引言

近年来，数字化技术以其大容量的数据存储能力、高速化的信息传输能力和高效的分析能力在城市规划和城市设计中得到广泛应用，并深受城市规划界许多专家和学者的关注。城市地域文化的保护与传承对于建设现代化可持续发展的大都市具有极其重要的现实意义，数字化技术在此研究领域的应用必定使哈尔滨地域文化的保护与传承更具科学性和可操作性。在城市规划三十年，转型与重构二次发展的关键时期，如何将多元数字化技术应用于城市规划的各个领域，并深入体现城市地域文化特征，已经成为我们城市规划者值得研究的重点内容。

本文以哈尔滨市地域文化为研究对象进行研究，将数字化技术与城市地域文化的发展与特征体现相结合，从而促使哈尔滨地域文化发展更具科学性、可操作性和长远性，并促进哈尔滨市文化创意产业的更新更快发展和城市的综合可持续发展。

1数字化技术与哈尔滨地域文化

随着现代科技突飞猛进的发展，数字化研究领域愈加广泛。其中，3D Max三维建模、Web虚拟仿真技术、VRML虚拟现实场景漫游、数据库管理、网络技术、数码特效（三维虚拟场景、角色动画）等技术在数字化时期发挥着举足轻重的作用。近年来，数字化技术已经渐渐被城市规划界所接受并得以广泛应用，如现代数字化技术在虚拟城市和博物馆仿真技术等方面的应用，数字化资源不仅能够对藏品进行忠实的描述和解构，而且还能对藏品相关信息和背景进行还原，为我国城市地域文化的活泼、生动展现开拓了新的研究思路。又如，武汉大学开发出数码城市系统，可以实现三维城市模型快速重建和动态实时更新，不但可完成城市景观的虚拟再现，而且可实现多层次场景、动态多层次纹理镶嵌及复杂场景碰撞检测等功能。此外，浙江大学国家重点实验室还开发了虚拟故宫，桌面虚拟建筑环境实时漫游系统等。以上诸多的研究成果证明了数字化技术的功能强大性和应用广泛性，并告知我们数字化技术在城市地域文化的展现方面值得深入研究。

城市地域文化，一般指城市的地域文化环境，包括城市建筑文化环境的缔造以及文化事业设施的建设等。不同地域、不同时期城市文化表现出不同的内容与形式。哈尔滨是一座文化底蕴极其深厚的城市，其具有多个民族文化与外来文化融会贯通的特点，具有传统文化资源丰富、民族风情浓郁、地域特色鲜明等特征。在其多元城市文化的成分中，有弥漫欧陆风情的欧陆文化；也有体现齐鲁燕赵精神、蕴含八旗遗风的犹太文化、金源文化等民族文化；更有极具地域特色的冰雪文化等。这诸多文化，在哈尔滨城市肇始，形成和发展过程中互相交融、彼此渗透、或消或涨、或扬或抑，形成了哈尔滨特有的文化脉相和人文精神 。

数字化是科技进步的产物，也是时展的必然。虽然城市地域文化呈现多元化特征，但从它产生和发展过程中所需要的各种资源要素、社会环境和条件来看，我们可以确定，其真实、生动的体现应该是与科学技术密不可分的，科技的作用是如影随形、无处不在的。正如达·芬奇所说：“艺术借助科技的翅膀才能高飞”，城市文化亦然如此。

2数字化技术于哈尔滨地域文化的应用缺失

哈尔滨虽然地域文化资源丰富，但在资源的利用率、商品转化率、文化产品的精神内涵和艺术的精致程度方面还不是很高，缺乏先进的数字化技术指导与应用，开发和整合方面没有实现资源的最优配置，雄厚的文化特色资源没有得到根本的发掘和释放，具体表现于以下几个方面：

2.1文化与技术结合性差

在历史文化保护与传承方面，由于受到自然灾害、经济建设、旅游开发等因素的影响，哈尔滨许多珍贵稀有文物景观建筑已处于濒危或消亡境地。同时，现今的数字化技术在哈尔滨历史文化内容的展现中并没有得到良好的体现，更没有与传统文物景观建筑保护工作相结合，对文物景观建筑的保存、重现和修复工作没有起到科学的指导作用，极大地影响了历史文化遗产的保护、传承的效率与效果。除此之外，哈尔滨地域文化与数字化科学技术结合性不强的表现，又如，哈尔滨桦树皮工艺、鱼皮工艺、皮影画、剪纸、黑陶、木雕、麦饭石雕等传统民俗文化艺术，在扩大销售渠道和经营规模方面，借助数字信息化手段进行保护、整合、传播、开发的力度明显不够；倡导与宣传主题性创作、传统艺术创作与数字化技术的结合性不强；鼓励传统艺术、民间艺术和工艺美术走数字化、产业化发展道路的优惠措施不明显等等。

2.2科技与品牌效应滞后

哈尔滨目前在对WEB技术、虚拟仿真等数字化技术的应用较为滞后，不能与当今的科学技术发展同步，与时俱进。一方面表现为，当前冰雪文化市场的原有垄断地位正伴随着吉林、长春等省市逐渐推出的冰雪旅游有所动摇。另一方面表现为，哈尔滨丰富的民俗文化、边疆文化、欧陆文化等文化资源并没有在全国范围内形成优势产品或强势产业，影响范围仅仅局限于本省或周边临近地区，致使哈尔滨的地域文化特征展现不足，文化传播受到很大强度的限制，文化资源市场仍有待深度挖掘和资源整合。哈尔滨为实现将地域文化推广至全国，乃至国际的目标，必须加强数字化的研究与应用，并形成自己的文化品牌。

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关键词:数字化实验 设备 传感器 创造性思维

整体而言,数字化实验产品在国内还处于起始阶段,但在发达国家已经比较普及了,美国、日本、德国、英国和新加坡等国家的小学科学类教材中也已频繁出现此类产品的应用案例,成为学生科学探究的重要平台。作为高度重视教育技术现代化的发展中大国,中国有理由也有能力快速赶上这个科学教育的世界潮流。笔者多年来一直高度关注这个行业在国际、国内发展动态,也聆听了许多一线师生的反馈意见,现提出以下问题与关心此领域的同仁们一起探讨。

一、数字化实验系统的价值究竟在哪里

对于同一个事物的价值,向来仁者见仁、智者见智,立场、角度和关联程度的差异往往导致很大的分歧。既然数字化实验系统是用于理科定量检测与分析的实验平台,那么我们就剔除其它非核心因素,重点从以下几个方面挖掘。

1.显性教学功用

科学教育的水平与教学模式、方式、手段和仪器是紧密关联的。数字化实验系统至少具有以下几方面显性的教学功用。

(1)有利于全面推进实验教学现代化。正是有了这么一套独特的实验系统,才使得数据实时采集、实时传输、实时记录、实时绘图、实时分析和实时分享等,使人类科学实验的梦想成为现实,而且从科学家的实验室应用走进了普通的教学课堂,从此电脑的功用不再局限于上网、电子办公、游戏或娱乐,而是增添了实验探究的崭新领域,很多第一次接触这个系统的人感觉眼前一亮既而兴趣盎然也就不足为怪了。另外,教学实验模版、实验结果以及实验报告的电子化,使得教学评价和教学指导的模式更加现代化,从而可以进一步促进教学、优化教学。

(2)有利于克服传统实验的不足或困境。以前一些效果不好的、没有办法定量的、没有办法显示的、没有办法分析的实验迎刃而解了,教学效果大大提升。比如螺线管内部磁场强度的测定、动量定理的验证、变力做功的探究、光合作用的探究、物质放射性研究、冰醋酸稀释过程离子浓度的变化等一大批理科实验都可以通过该套系统获得满意的实验效果,这无论对于教师演示实验还是学生分组实验都是大有裨益的。

(3)有利于加深学生对实验现象和原理的理解。由于数字化实验的结果非常直观、精确,学生对许多实验现象的直接观察和定量记录得以实现,对实验结果的认可度和把握性大大提高,从传统的死记硬背、“照方抓药”式的机械性学习转变为有意义的理解性、探究性学习,学习效率和效果也将随之提高。

2.潜在教育价值

教育价值是教学功用的内化和提升,是对学生个体发展的深远而持久的教育影响。数字化实验系统除了能够让学生体验并实践现代化的实验技术外,还有助于开发以及培养他们的其它诸多素质和能力,对他们今后的工作和生活产生长久有益的影响。

(1)数字化实验有助于培养学生定量思维习惯。定性――半定量――定量是科学实验的基本途径,也是研究逐步深入的必然规程,传统实验手段的落后性制约了实验方法,也制约了学生的定量思维发展,不利于他们思维的缜密性养成和发展,而采集高频化、记录自动化、数据精确化、分析智能化、存储便捷化的数字化实验完全可以弥补此类缺失。

(2)数字化实验有助于培养学生的发散性思维和创造性思维。经常听到一线师生抱怨自己缺少好的实验仪器或者软件平台,导致自己的好创意或者设计没有办法实现或验证,这样的痛苦是深刻的、普遍的也是无奈的,“工欲善其事,必先利其器”的古训是有道理的。教育推动科技发展,但科技成果需要及时返哺教育,否则教育会越来越落后于科技发展。当一个学生学会用二氧化碳、氧气、湿度、温度等传感器探究影响光合作用的因素时,其思维的宽度和深度将远远超越机械的识记水平,思维的发散性和创造性获得锻炼的机会。

(3)数字化实验有助于培养学生的综合探究能力。面临问题困境――提出科学假设――设计验证步骤――实施探究过程――重新假设――校正步骤――重新探究……直到解决问题,这是科学探究的基本模式,探究教学的精髓就是教会学生模拟科学家发现真理的过程。由于科学探究过程的难点在于实证,数字化实验系统的出现为广大师生提供了实证的机会和手段。

(4)数字化实验有助于培养学生综合应用现代科技的能力。作为未来世界的主人,当代学生需要体验并实践各种先进的实验理念和实验技术,数字化实验室建设为学生个体发展现代科技素养提供了契机,学生可以运用各类传感器、数据采集器、计算机以及必要的实验配件等硬件通过开放性的软件进行各类实验操作,实验的综合性和现代化是空前的。

(5)数字化实验有助于培养学生合作学习的习惯。合作是现代人必备的基本素质之一,学生的合作意识在数字化实验中会得到不断地强化。由于数字化实验过程需要用到传感器、数据采集器和计算机,硬件及软件的操作往往一个人难以实现,需要2人1组或者多人合作才能圆满完成,这可以让学生体验到合作的重要性和乐趣。

二、如何鉴别数字化实验产品的质量

根据对几家世界顶级品牌的长期学习、研究以及对国内各家知名品牌的比较,笔者认为数字化实验产品考察点应该包括硬件、软件、配套器材和技术服务等几个方面。

1.硬件技术水平

建议考察建设方的技术实力,硬件产品种类应该齐全,可扩展性强,确保学校采购的产品保持10年以上不落伍。

(1)元件的选择。采用Samsung、ADI、MAXIM、TI等半导体国际知名企业原装进口元件为佳,以保证产品稳定、精确。当然在集成电路方面,国内近年来的发展也比较快速。

(2)焊接工艺。手工接插焊接误差大、一致性差且不牢固,建议选择现代机器贴片焊接和回流焊接技术的产品。

(3)电极的选择。生化传感器的核心是电极(也称探头),判断电极质量的指标应该包括稳定性、精确性、灵敏度和一致性。电极材料的选择是关键,例如溶解氧传感器最好选择银阳极和铂阴极,而不采用银阳极和金阴极,这样使得电性能更加稳定,反应时间更加快,同时使体积更加小,精度更加高。

(4)电路设计。电路设计虽然外观看不出来,但是直接影响产品性能。在此仅以量程设计和选择为例作个探讨。众所周知,量程和分辨率是反相关的,即量程越大、分辨率越小。而教学需求是多样的,有时需要大量程,有时需要高分辨率。因此作为现代测量仪器的数字化实验产品应该给予充分考虑,多量程电路设计和选择是最基本的,一些公司设计的双量程甚至三量程传感器是比较符合实际要求的。

另外,在软件上选择量程的模拟开关杜绝了拨码开关在长期频繁应用后的接触电阻和接触电容变化的问题。拨码开关长期应用后接触点氧化和可靠性降低而造成了接触电阻和接触电容的增大,从而使放大电路前端的电阻增加而使放大倍数减小从而使测到的数据不准确,明显表现在电压、电流、磁感应、色度和电导率等多量程传感器中,而这些传感器也是用得最频繁的。而模拟开关是通过软件在芯片内部实现的控制,不会改变这些参数。

(5)带屏采集器。带屏采集器目前在国内市场叫法没有统一,硬件架构也花样繁多。笔者认为,此类产品的核心价值在于其便携性、多功能性和低成本。

①便携性。随着探究性教学和研究性学习的深入,随着科学教育对环境指数和污染系数的关注增多,理科户外采集实验将越来越频繁。台式电脑或者笔记本电脑显然不利于四处走动的户外采集活动,而嵌入式开发的带屏采集器是比较好的形式。至于屏的大小,PASCO目前是5.7寸的,VERNIER是3.5寸的,考虑到人体工学以及显示清晰度问题,笔者认为5寸～7寸为宜,屏幕不是越大越好。另外触碰式、真彩屏应该是主流的。

②多功能性。教育部对教学设备开发的指导意见之一就是朝复合型方向发展。目前市场上已经出现了五花八门的多功能学习机,但没有一款可以做数字化实验的。伴随数字化实验产品发展而产生的带屏采集器完全可以考虑朝复合型方向演化,为此需要具备完全可以替代电脑的多种常用功能,如强大的多媒体功能、文件编辑功能、VGA传输功能、网络功能等等。最好具备丰富的接口,可以用鼠标控制、可以触控、可以扩展U盘和SD卡存储等等。

③低成本。带屏采集器的出现省略了电脑购置,还可以在不改变传统实验室基础设施的前提下直接嫁接数字化实验产品,即有些用户形象比喻的“拎箱入住”,可以有效降低实验室配置成本。可见,采用上网本等高成本模式显然是不经济的(也是不便携的)。

2.软件技术水平

软件是人机交互的窗口和平台,软件与教学实际融合水平的高低直接导致数字化实验推广应用的难易。笔者比较了10家以上国内、外同类软件,觉得从以下几个方面评价是必须的。

(1)界面是否简洁、友好,是否操作简便、便于掌握?目前中国学校用户最熟悉的就是Office办公软件了,下拉式的菜单设计、清晰的功能区划分是其它一些花哨的、烦琐的软件难以比拟的。

(2)功能是否强大,可拓展性是否强,使用自由度是否高?比如是否可以自动识别传感器、智能配置采集参数(采样频率、采样时间等)、智能配置坐标轴和记录表格(对应变量名称、符号、单位、坐标系参数等)、自由设置表格参数和坐标参数、自由添加图表、自由显示和分析、自由选择颜色、自由查看数据点、自由插入符号、自由比较实验结果、自由保存图表及实验结果等等,只有具备这样的灵活性和自由度,用户才不至于被软件束缚住手脚和思维,才可以进行灵活多变的探究活动。

(3)是否有利于形成资料库并共享?研究性课程的推出使得校本教材建设提上工作日程,其本质是要求学校内部同一个教研组的备课资料实现交流、积累和共享。鉴于各地现行理科教材收录或推荐的数字化实验内容还很缺失,数字化实验模板和案例的形成性建设非常重要。模板存在的意义是简化而非僵化实验配置,因此模板应该是可以自由添加、自由修改的,最好是用户可以添加实验指导,方便教学。

3.配套器材水平

数字化实验是对传统实验的革新和发展,需要开发一些崭新的配套器材才可以更好地满足其实验要求。但是对于配套器材的类型、数量以及功能定位各地存在很大争议,一线教师的意见也相当不统一。笔者觉得从满足实际需求以及节约资金的角度看,首先,应该充分利用或者组合传统实验器材,如铁架台、滴定管、摩擦力实验仪、电阻定律实验器、阿基米德实验器、自由落体实验器和气电导轨系统等等,否则不仅导致经济浪费,还会误导用户产生数字化实验和传统实验是完全脱节的认识。其次,应该开发一些传统实验室没有的新配套器材,如力的合成与分解实验器、向心力实验器(定量)、机械能守恒实验器、平抛运动实验器、安培力实验器、斜面上力的分解与合成实验器、光合作用实验器、中和滴定实验器等等。但是一个不良倾向应该引起重视并及时纠正:少数厂家推出了一些不常用、不实用、不科学甚至搞怪的配套器材推荐给学校、误导用户,除了暴露出不懂教学实际的认知缺陷,也暴露了片面扩大销售额的不良商业动机。

4.技术服务水平

对绝大多数中国教师和学生来说,数字化探究实验产品是个新鲜事物,其技术含量高、系统性强、操作细节多、升级空间大,因此产品提供厂家的技术支持和服务的及时性非常重要,建议主要考虑以下几点:

(1)厂家技术服务地点的远近。最好是总部能够2小时快速响应学校需求,高效地本地化服务是增添教师信心、最终提高数字化实验室使用率的关键因素之一。

(2)免费质保的期限。国家对电子产品的免费质保期限要求一般为1年,此类产品最好应该在3年以上,并承诺软件免费升级、硬件终生维修。

(3)培训计划和质量。最好有详细的产品培训计划,内容应该包括教学价值、硬件使用、软件使用、配套器材使用、学科典型实验和产品维护等,时间可以结合各校实际和要求进行。

(4)对公开课、研究课、竞赛等教研活动的支持。数字化探究实验教学已经成为教研活动的新亮点,教师对技术支持的要求应该及时得到响应。即使对于学校暂时没有采购的产品,厂家最好也可以提供应急性支持。

(5)详细的学科应用指导书和产品使用手册。目前国内有关厂家物理类指导书已经有几本比较详实,但是生化类则明显滞后。

(6)详细周到的网络资料下载和在线服务。对比国外几家网站和国内几个主要厂家网站后,笔者对此很是忧虑。各厂家的专业水准和专心程度完全可以从网站提供的技术信息和服务看出来。一些厂家连起码的产品技术参数都没有公布,是不严肃的,也是对用户需求冷漠的表现。

三、几个需要重点检验的产品

数字化探究实验产品种类繁多,各家技术参数参差不齐,在目前暂时没有行业标准和国家标准的前提下,笔者建议重点检测几个代表性的产品,具体种类可根据情况选择。

1.无屏数据采集器:重点看稳定性以及采样频率,至少应该在80KSPS(即8万次/秒),可以通过拉开声音高频波形查看相邻数据点时间间隔检验。

2.带屏数据采集器:应该具有5寸以上彩色触碰屏(此尺寸以下太小,也不适宜过大),具有网络接口、USB接口、VGA接口,可以直接连接到大屏幕上展示实验过程与结果,采样率达到80KSPS以上。

3.声音传感器:最好能够同时测定声音的波形和声强级(分贝值),可以拟合得到声音的频率。可以通过音叉实验检验。

4.位移传感器:最好有分体式和单体式两种,以满足不同运动学实验需求。灵敏度、精确度和稳定性必须良好,可以通过研究匀速或匀变速直线运动检测。

5.光电门传感器:应该有多种计时模式,尤其是可以完成多种双光电门联合实验,以满足教学实际要求。可以通过双光电门法验证牛顿第二定律检验。

6.氧气传感器:应该灵敏、准确,可以通过吹气实验或者双氧水分解实验检验。

7.溶解氧传感器:最好使用优质白金电极(金或者银电极效果比较差),自带温度补偿功能,稳定、准确。可以通过测定不同水体DO值检验。

8.色度计:应该提供国际标准四色光源,可以快速校准,可以同时测定透光率T和吸光度A。可以通过测定高锰酸钾等有色试剂的有关数据检验。

9.二氧化碳传感器:应该是采用自由扩散模式测量,红外测定技术优先考虑(电化学方法比较迟滞),可以通过吹气实验快速检验。

10.心率传感器:采用安全简捷的指脉式为佳,可以选择显示心跳波形以及心率数据,可以通过检测不同状态下心率状态检验。

11.PH传感器:具有校准功能,电极灵敏、准确,可以通过中和滴定实验检验。

12.力传感器:此传感器应该高度灵敏,改变力钩方向读数应该及时变化,但是停顿在一个位置时数据应该稳定,另外最好能够实现软件调零。

四、谁来评判数字化实验产品

实践是检验真理的惟一标准,实验是检验仪器的惟一标准,广大一线师生是数字化实验产品的真正使用者,因而也必然是判断并评价此类产品的最终裁判。好的数字化实验产品将给使用者带来高科技的便利和享受,平庸乃至伪劣的数字化产品将打击他们的兴趣和信心,将导致他们不敢用甚至产生抵触情绪,这是与国家教育设备投入目标相背离的,也是与学校教育现代化的出发点相背离的。

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关键词 数字化实验 生物学模型 模型建构

中图分类号 G633.91 文献标识码 B

《高中生物课程标准（实验）》中指出：“了解、领悟、建立数学模型等科学方法及其在科学研究中的应用，培养学生的建模思维和建模能力，获得生物学的基本事实、概念、原理、规律和模型等方面的基础知识。”这是首次在高中生物基础知识目标中提到“模型”一词，可见，建立模型在新课标中被提到了较高的高度。

模型建构是人们按照特定的科学研究目的，在一定的假设条件下，通过研究模型来揭示原型的形态、特征和本质的方法，是以简化和直观的形式来显示复杂事物或过程的手段。模型建构作为一种认识手段和思维方式，是科学研究中常用的重要方法之一。因此，在生物学教学中让学生结合学习内容而进行模型建构是十分必要的，而且也是高中学生必备的生物科学素养和将来从事科学研究的必备能力。通过数字化实验能够帮助教师和学生真实、实时、清晰、准确地认识微观的、真实的生物结构图像，以及实施或模拟中学生物课程中的部分实验，尤其是能快速而高精度地完成实验中的数据实时采集和相关图表、曲线的生成，对于学生完成生物模型的建构有十分重要的作用。

1运用数码显微互动技术构建生物学物理模型

物理模型是指“以实物或图域形式直观地表达认识对象的特征”，显著的特点是形象直观，用鲜明和深刻的物质形式再现概念的某种本质特征，一方面能丰富学生感性认识，激起学生极大的好奇心和兴趣，另一方面让抽象变得具体，让概念能“活起来”，不仅有利于加深学生对所学知识的记忆、理解，而且能引导学生进行发散思维，提高探究能力，掌握科学研究方法。

数码显微互动投影技术可以用显示屏或大屏幕代替镜头中的视野，不仅观察到的图像真实、清晰，实验效果显著，而且每组实验结果都可以在显示屏或大屏幕上显现，并能够实现师生间、生生间对实验结果分析的评价与交流，有利于教师示范与指导，有利于提高全体学生实验的水平，有利于学生构建生物学物理模型。

例如在“用高倍显微镜观察叶绿体和线粒体”的实验中，学生使用传统的普通光学显微镜进行观察，除了操作因素外，更主要的是在视野中观察不清或观察不到物像，实验效果较差，易导致学生对细胞及细胞器的认识产生障碍或偏差。应用数码显微互动投影技术，用显示屏或大屏幕代替镜头中的视野，不仅观察的叶绿体和线粒体的图像大，而且图像清晰真实，尤其是对细胞质（叶绿体）的流动的观察效果显著，使学生对叶绿体和线粒体的形态与结构认识更加深刻。此外，采用数字切片扫描系统，对优质的切片进行扫描，通过计算机自动对各部分的扫描图进行拼接，形成该张切片的全景图像，通过特定的观察软件，在计算机上可以模拟真实显微镜观察来观察和学习这张切片。

例如在“观察根尖分生组织细胞的有丝分裂”的实验中，由于细胞间期占细胞周期的90%-95%，在普通光学显微镜的视野中处于细胞分裂期的细胞很少，以往只是利用普通的光学显微镜完成整个实验，学生要通过不断的移动装片进行寻找，费时费力，有时还找不全细胞有丝分裂的各时期图像；或者教师课前准备示范片进行演示，然后每一个学生轮换在显微镜下观察，按一位学生观察耗时1 min计算，全班学生轮换看下来至少需要1h。而运用数码显微互动投影技术，学生不仅能观察到放大、清晰、真实的图像，而且通过对优质的切片进行扫描，通过计算机自动对各部分的扫描图进行拼接，形成该张切片的全景图像，就能迅速观察到细胞有丝分裂的各个时期的图像，省时省力，效果明显，对有丝分裂的各个时期的图像认识深刻。

2运用数字化仿真实验模拟构建生物学模型

数字化仿真实验是指在科学研究中，有时不能对研究对象直接进行控制或干预性的操作，为了取得对研究对象的认识，而利用虚拟现实技术开发的最富真实感的实验，可直接在电脑上模拟操作。学生通过自主操作仿真实验，掌握理论知识与实验技能，提高动手操作能力，培养模型建构和科学探究能力。

例如在尝试制作真核细胞的三维结构模型、尝试生物膜模型的制作、建立减数分裂中染色体变化的模型、制作DNA双螺旋结构模型等模型制作时，学生可以通过鼠标将各“零部件”轻松组装并操作整个实验过程，实验现象逼真且有趣味性。这样不但让学生做实验有身临其境之感，而且还集娱乐与探索科学知识于一体，激发学生的学习兴趣、增强学生的学习动机、提高学生的学习效率，同时对模型制作会有深刻地理解和认识，能更好地构建生物结构模型。

当然，在生物实验教学中，数字化仿真实验更适用于进行实验室实际操作的前期训练和实验后的复习。这样，学生在经过仿真虚拟实验的训练后，在进人实验室进行实际操作的过程中，不仅可以在较短时间内成功完成实验，还可在此基础上进行创新。实验后，学生用仿真虚拟实验进行复习，可以进一步巩固实验内容，使实验在时间和空间上得到延续。

3运用数字化实验构建生物学数学模型

“数学模型是用来描述一个系统或它的性质的数学形式”。通过“数学化构造数学模型”的过程来认识生物学概念的方法，称为数学模型方法，其主要表现形式有等式或不等式（用字母、数字和其他数学符号构成）、数理逻辑的图表（曲线图、集合图示等）等。

数字化实验系统是一个由传感器和计算机组成的多功能测量系统。它能够独立地或者与传统的仪器结合起来进行实验，通过传感器快速而高精度地完成力、热、声、光、电等各类实验中数据的实时采集，经由配套软件将数据以表格和图像的形式呈现，构建相应的生物学数学模型，并进行分析处理。

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【摘 要】近年来，高职院校广泛推行数字化教育，有利于整合教学和信息等资源，有利于提升教学质量。但当前我国的高职院校在数字化教育方面还存在一些不足之处。本文在简要介绍数字化教育的模式和原则的基础上，分析了高职院校实施数字化教育存在问题及原因，提出了创新数字化教育模式的策略。

关键词 高职院校；数字化教学；创新

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2015）20-0080-02

作者简介：帅晓华，女，长江职业学院电商学院讲师，研究方向：计算机应用技术。

基金项目：本文系湖北技能型人才培养研究中心课题（B2014007）的研究成果。

高职院校属于高等教育中一个重要的组成部分和类型，也是国内职业类教育一个重要的构成部分，主要负责应用类及技能型人才的培养。近年来，随着现代网络信息科技被广泛地应用于高职教育领域，多数高职院校加强了数字化教育工作，整合教学和信息等资源，促进教学的质量提升和资源的共享，取得了积极的进展和成效。但高职院校在数字化教育方面还存在一些不容忽视的问题和薄弱环节，与当前高职教育改革发展形势任务的要求还不相适应。如何推动数字化教育模式的改革与创新，充分发挥数字化信息技术手段的优势，增强高职教育的实效性，成为高职院校亟待研究解决的、重要而紧迫的任务。

一、数字化教学模式概述

1.数字化教学的基本模式。一是多媒体的演示模式，指的是教师实施课堂教学时以展示图片、音视频及动画等资料的方式调动大家的积极性与兴趣。此种教学的模式优点在于以视觉和听觉的综合性效果来刺激听课的感官，营造课堂教学的良好氛围，来实现增强教学实效的目标；缺点在于其激发兴趣的持续性不够。二是网络多媒体交互模式，指的是在教师的引导和组织下，学生通过网络终端来参与集中式的学习。这一模式更实践性强，其优点是可以创造持续提问的环境，激发学生主动地探索和学习，能有效增强学生的学习自觉性与创造力；其缺点在于教学过程容易固化，不利于提升教学质量、创新教学的方法，并对教学硬件设备存在依赖性。三是现实虚拟模式，指的是采用现实虚拟技术在计算机中创建虚拟实验室与教室对现实场景进行模拟，在虚拟的教室里，学生能够根据个人需要实时地进行交互学习；虚拟的实验室多用来模拟那些危险性较大、现实不易完成的场景和任务。这一模式因为设备较为昂贵，应用不太广泛。四是远程教育模式，是指通过互联网、电视等各种传播媒介打破时空限制，是一种不需要听课人在课堂教学现场的模式，多应用于在职进修者及使用异地教学资源的情况。这一模式优点在于能够不受时空的制约，来实时地进行探讨与交流；缺点在于对学生学习主动性要求较高，如果缺乏主动性就会影响影响教学的效果。

2.数字化教学的基本原则。开展数字化教学的基本原则，可以归纳为坚持“三个导向”。一是要坚持目标性导向。教学过程中应用数字化多媒体科技手段，必须以高职院校各学科的课程内容为立足的基点，必须为各类课程教学实践任务服务，根据具体需要在何处应用信息科技手段以及需要应用哪些技术性手段，必须要看课堂教学任务的具体要求及是否能够真正增强教学的实效性。同时在应用科技手段创设课堂教学情境时，通常数字化多媒体教学方法通常应用在教学的难点、重点及传统方式无法表达的相关内容中，以及利用多媒体手段来提升教学的效率等情形。二是要坚持综合性导向。在实施数字化的教学过程中，一方面要综合运用各种教学方式，同时用到各类多媒体数字设备，以克服某类媒体设备的不足，发挥其技术优势，以增强课堂教学的整体性。另一方面，要有效整合教学的内容，对课程教学的内容进行统筹考虑，交叉搭配进行，通过教学内容间的关联性讲解，增强学生对于课程知识的认知和理解，以增强教学的实效性。三是坚持最优化导向。由于高职院校在信息化建设方面的整体发展不够均衡，实施数字化教育必须立足现有的设备设施和资源条件，尽可能用最少的时间、师资及资金的投入，来获取最佳的培养人才的工作效益。在设置课程和组织教学时，必须关注专业课的实用性，避免讲授无用落后知识或技能，防止教学时间和资源的浪费。

二、数字化教学方面存在问题及其原因分析

1.高职院校在数字化教学方面存在的突出问题。高职院校在数字化教育方面还存在一些不容忽视的问题和薄弱环节，突出表现在：一是数字化教育的质量和水平不高。数字化多媒体教学过程主要由任课老师自行决定，在重点内容的确定、方式方法的选择及教学效果的考查均由老师根据个人意愿和理解来安排，因为任课教师认知水平上客观存在的差异性，影响数字化教育整体水平的提升。二是数字化教育的内容与手段的关系把握不准。在教学过程中，有的过于追求展示课件的逼真效果，把大量的精力用在课件制作上，过于追求画面的精美和背景音乐的华美，而在课程内容的详略取舍、课堂教学的具体情境设置、提问环节的时机把握等没有进行深入细致的思考，为了展现而展现，导致出现重形式而轻内容问题，影响了教学的实际效果。三是忽视了学生创造性思维的培养。在设计数字化的教学环节时未能考虑学生的关注点和学习需求，与学生的互动环节考虑不多、设计不够，忽视了培养学生的创造性思维。四是数字化教学的考核工作不到位。一方面，部分高职院校对考核的方式和内容缺乏明确的规定，多数交给任课的老师自行确定，随意性较大；另一方面，考核的标准较为混乱，导致教学相关内容的设置与方法的选择无法统一。

2.高职院校在数字化教学方面存在问题的原因剖析。一是高职院校对于数字化教育的地位和作用认识不到位。由于多数高职院校均由中职院校发展而成，通常办学的时间不长，基础设施较为薄弱，院校管理层受传统中职院校教学方法的制约和影响，对数字化教育工作存在一定的误区，对传统性的教学工作模式存在惯性思维，思想上不够重视、落实上不够到位，影响了数字化教育工作的深入发展。二是数字化教育的管理机制不完善。部分高职院校在数字化教育的组织管理机构不健全，内部职责未明确，工作力量严重不足，基础制度不完善，影响了数字化教育的有序开展。三是数字化教育整体设计到位。部分高职院校的数字化教育还处于分散上马、自发建设的状态，缺乏统一的设计和规划，导致各类信息管理系统来源各异、交叉重复、各自为政的现象，来源多样，无法发挥数字化教育的整体效应。四是对数字化教育的资金投入不够。高职院校在数字化教育的基础设施上，多数是自筹资金，在争取国家投资和多渠道筹集资金不够，影响了数字化教育基础设施的建设。五是专业化的师资力量缺乏。目前很多高职院校缺少既懂专业、又懂信息网络技术的人才，在加强对现有的师资进行信息网络技术培训的力度不够，影响了数字化教育的深入发展。

三、高职院校进一步创新数字化教学模式的对策和建议

1.进一步健全数字化教育工作推进机制。高职院校要提高思想认识，加强组织领导，切实把数字化教育工作放到重要的议事日程。成立数字化建设的专门领导机构和管理部门，协调、领导和决策数字化教育的重大事项，推动相关工作规范有序开展。加强顶层设计，结合高职院校的实际，制定数字化教育工作的整体规划，健全和完善基础管理制度和配套措施，采取多种方式和渠道筹集资金，加大投入力度，强化对内部现有信息管理系统的有效整合和新建系统的规划，切实防止重复性的建设。

2.进一步创新数字化的教学方法。一是创新信息化科技内容的教学模式，既要重视信息科技教学课程内容本身的教学，又要强化对学生以信息科技工具为手段，发现并解决学习中问题的能力和素质的培养。二是创新以学生作为主体的课堂讲授模式，以现代信息科技工具为手段，强化对教学过程及教学资源的研发与设计，促进课堂教学从传统式授课向学生版主发现、探究并解决学习问题的方向转变。三是创新互联网时代学生进行研究式学习的模式，推动学生根据教师的督导，针对个人实际认知及探索能力，明确专题研究的内容，自主地搜索并交流各类相关信息，通过计算机作业的方式完成相应研究性任务。

3.进一步抓好数字化教育的关键环节。一是要加强数字化备课工作，教师通过互联网或者学校内网开展集体性合作式的课堂教学准备工作，科学划分教材的内容、明确个人的分工，利用信息化科技手段，分头组织备课、组合使用、资料共享，为课堂教学提供保障。二是要综合应用现代信息科技手段，采取展示类、资料类、拓展类等多种的教学方法和形式，有效地增强课堂教学的实际效果。三是要创建教学体系平台、教育资源管理平台、学生学习基础资源平台等，深入推进数字化教育工作顺利有序开展。

4.进一步加强数字化教育的师资队伍建设。加大高职院校人才的引进力度，积极引进既懂专业课程教育、又能熟练掌握数字化教育手段的复合型人才，不断改善和优化师资队伍。加强教师队伍素质的优化与提升，强化对教师基础性信息科技方面的操作方法、技能及设计能力的培训和培养，提升高职院校师资队伍数字化的教学素养。

综上所述，高等职业教育是国内高等教育一个的重要构成部分，高职院校探索创新数字化教育的新模式，有利于提升高职院校的教学水平和质量，有利于促进高职教育的改革发展，意义重大、势在必行。因此，必须高度重视和加强高职院校的数字化教育模式创新工作，不断地总结经验，持续改进和推广有效的措施和办法，为我国经济社会持续健康发展提供可靠的人才保障。

参考文献：

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[2]曾小亮.高职院校数字化教学资源库建设研究[J].计算机光盘软件与应用,2013,(17).

[3]高洪霞.高职院校数字化教学事务管理策略研究[J].黑龙江科技信息,2013,(32).