導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

分析了我校網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的管理現(xiàn)狀和存在的問題，提出了實(shí)驗(yàn)室數(shù)字化管理的必要性，分析了分布式管理系統(tǒng)的架構(gòu)及存在的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，提出將Agent技術(shù)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化管理系統(tǒng)中的可行性.

關(guān)鍵詞：

分布式系統(tǒng)；數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理；Agent技術(shù)

隨著我校數(shù)字化校園建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室越建越多，在各學(xué)科教學(xué)改革中的作用也越來越明顯.如何管理好這些實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)科教學(xué)提供良好的軟硬件環(huán)境，讓它們發(fā)揮更大的作用，是擺在我們面前的問題.

1我校網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的管理現(xiàn)狀

目前，我校的數(shù)字化校園建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，但是我校實(shí)驗(yàn)室的管理還停留在傳統(tǒng)的管理模式即人的管理上：上機(jī)記錄需要人來填寫；安排上機(jī)需要人來安排；計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，需要老師檢查才能發(fā)現(xiàn)；學(xué)生上課時(shí)玩游戲難以控制；實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備也沒有防火防盜設(shè)施等等.如何解決這些問題，使數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的管理規(guī)范化，就需要我們探索出一個(gè)適合的、功能全的系統(tǒng).

2分布式數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理由傳統(tǒng)的管理模式向先進(jìn)的數(shù)字管理模式轉(zhuǎn)變，由最初的單一管理功能轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻踊芾砉δ?，由單個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理轉(zhuǎn)變到全校分布式互聯(lián)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室統(tǒng)一管理，這要求采用多種先進(jìn)的軟件技術(shù)，構(gòu)建一個(gè)分布式數(shù)字化共享管理軟件平臺(tái)，包括統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)室管理、上機(jī)認(rèn)證、多媒體教學(xué)、網(wǎng)上行為等，提供統(tǒng)一的認(rèn)證入口，并且和我?，F(xiàn)有的一卡通和網(wǎng)絡(luò)身份認(rèn)證系統(tǒng)接軌.分布式管理系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，具有高度的內(nèi)聚性和透明性，它涉及到多個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室、成百上千臺(tái)計(jì)算機(jī)和多臺(tái)服務(wù)，為了確保計(jì)算機(jī)之間的通信暢通無阻，系統(tǒng)采用了C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）模式，用Socket多線程和多端口技術(shù)編程，以保證多臺(tái)計(jì)算機(jī)、多個(gè)用戶之間的正常通信.

2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分布式管理系統(tǒng)要求所有的計(jì)算機(jī)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理采用統(tǒng)一平臺(tái)，一個(gè)后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，放在網(wǎng)絡(luò)中心集中管理.數(shù)據(jù)庫不對(duì)實(shí)驗(yàn)室公開，實(shí)驗(yàn)室只負(fù)責(zé)教學(xué)及實(shí)驗(yàn)管理和學(xué)生自助上機(jī).整個(gè)系統(tǒng)的框架圖如下圖所示：

2.1.1硬件組成

分布式管理系統(tǒng)的硬件主要由主服務(wù)器、各實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器、學(xué)生用計(jì)算機(jī)、監(jiān)控機(jī)、刷卡機(jī)等組成.主服務(wù)器安裝SQLServer數(shù)據(jù)庫和主服務(wù)器端程序，主服務(wù)器中存儲(chǔ)全校師生的基本信息數(shù)據(jù)和全校的計(jì)算機(jī)專業(yè)課和公共課課表以及實(shí)驗(yàn)安排表；各實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器安裝SQLServer數(shù)據(jù)庫、實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器端程序，并和刷卡機(jī)相連，這個(gè)服務(wù)器負(fù)責(zé)學(xué)生的刷卡注冊(cè)并記錄學(xué)生們的上課和實(shí)驗(yàn)情況，并且和主服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；監(jiān)控機(jī)安裝監(jiān)控程序，實(shí)時(shí)監(jiān)控火警、盜警以及學(xué)生是否玩游戲等情況；學(xué)生機(jī)安裝客戶端程序，將學(xué)生的上課及實(shí)驗(yàn)信息傳回實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器，并且受控于監(jiān)控機(jī).

2.1.2軟件設(shè)計(jì)

分布式數(shù)字實(shí)驗(yàn)室概念就是集成多種軟件技術(shù)，包括集成了底層管理、內(nèi)核保護(hù)、動(dòng)態(tài)屏幕截取、屏幕監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)阻斷等多種軟件技術(shù)，更好地完善數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的專業(yè)管理，以解決數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的統(tǒng)一管理、信息認(rèn)證、多媒體教學(xué)、網(wǎng)上偵聽及阻斷等多種專業(yè)的管理要求.

2.1.2.1系統(tǒng)程序的構(gòu)建與設(shè)計(jì)

分布式管理系統(tǒng)是多個(gè)計(jì)算機(jī)的統(tǒng)一整體，成百上千臺(tái)計(jì)算機(jī)和多臺(tái)服務(wù)器分布在不同實(shí)驗(yàn)室.所以根據(jù)這樣的分布式特點(diǎn)，管理系統(tǒng)基于Win-dows7操作系統(tǒng)平臺(tái)，采用C／S（客戶機(jī)/服務(wù)器）模式，并且應(yīng)用VC++軟件進(jìn)行編程.整個(gè)系統(tǒng)主要分為主服務(wù)器端、各實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器端、學(xué)生端和監(jiān)控端，通過VC++和Socket多線程網(wǎng)絡(luò)編程使系統(tǒng)各部分有序地結(jié)合在一起，以完成系統(tǒng)的相應(yīng)功能.

2.1.2.2數(shù)據(jù)庫的組建

分布式系統(tǒng)采用SQLServer組建數(shù)據(jù)庫，并使用ADO數(shù)據(jù)訪問技術(shù)與各程序相連，根據(jù)分布式管理系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能，在數(shù)據(jù)庫中建立相關(guān)的表，主要的數(shù)據(jù)表如下表所示.

2.1.2.3數(shù)據(jù)的備份

分布式管理系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，所以，為了防止由于各種病毒的侵入、學(xué)生的非法操作和計(jì)算機(jī)硬件損壞等因素對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的破壞，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了本地備份和遠(yuǎn)程備份兩種備份方案，以確保系統(tǒng)能正常運(yùn)行.

2.1.3與校園一卡通的對(duì)接

我校數(shù)字化校園的平臺(tái)—校園網(wǎng)已運(yùn)行使用，校園一卡通也在教務(wù)處、食堂、圖書館等部門廣泛使用.如何將計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的分布式系統(tǒng)與一卡通系統(tǒng)對(duì)接呢？對(duì)接方式有兩種，一種是緊耦合方式，就是兩個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，系統(tǒng)只使用一個(gè)電子錢包，使用一卡通的卡內(nèi)信息，學(xué)生的信息從卡上直接讀取，并在需要的情況下把產(chǎn)生的記錄傳送到一卡通中心的數(shù)據(jù)上；另一種是松耦合方式，就是兩個(gè)系統(tǒng)先不進(jìn)行對(duì)接，系統(tǒng)有兩個(gè)獨(dú)立電子錢包，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的刷卡機(jī)上刷卡只使用一卡通的卡號(hào)信息.具體使用哪種耦合方式再根據(jù)具體情況做出選擇.

2.2分布式數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

2.2.1分布式計(jì)算機(jī)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)的使用，使實(shí)驗(yàn)室的管理開啟了數(shù)字化模式，在規(guī)范實(shí)驗(yàn)室管理和提高實(shí)驗(yàn)室的效率方面的優(yōu)點(diǎn)是毋庸置疑的.分布式管理系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)協(xié)作運(yùn)行的管理系統(tǒng)，因?yàn)槎嗯_(tái)計(jì)算機(jī)相互協(xié)作完成一個(gè)共同任務(wù)這樣就加快了系統(tǒng)的處理速度，簡(jiǎn)化了主機(jī)的邏輯結(jié)構(gòu)；多臺(tái)計(jì)算機(jī)間可以隨時(shí)交換信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源共享；成本低，易于維護(hù)，可以逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室的自動(dòng)管理與無人職守；由于后臺(tái)系統(tǒng)與服務(wù)器端是采用分布聯(lián)接方式，而學(xué)生端與服務(wù)器端連接，所以系統(tǒng)能支持多達(dá)10萬臺(tái)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)連接及實(shí)時(shí)的后臺(tái)數(shù)據(jù)處理，以便于管理的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量和計(jì)算機(jī)數(shù)量根據(jù)需求隨時(shí)進(jìn)行擴(kuò)充.

2.2.2盡管分布式管理系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些缺點(diǎn).首先，由于分布式管理系統(tǒng)是基于經(jīng)典的C/S模式，即將分布式應(yīng)用分解為客戶和服務(wù)器兩大部分，服務(wù)器只有在接到客戶的請(qǐng)求后方能提供服務(wù)；第二個(gè)潛在的問題是通信網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)橄到y(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之上的，那么網(wǎng)絡(luò)的信息丟失或飽和都將會(huì)抵消我們通過建立分布式系統(tǒng)所獲得的大部分優(yōu)勢(shì)；第三是安全問題，數(shù)據(jù)易于共享是具有兩面性的，由于在分布式管理系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)都可以方便地存取，所以系統(tǒng)的安全性問題成為我們經(jīng)常要考慮大問題.

3將Agent技術(shù)應(yīng)用于分布式數(shù)字化管理系統(tǒng)中

Agent技術(shù)是一種處于一定環(huán)境下包裝的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目的，能在該環(huán)境下靈活的，自主的活動(dòng).在分布計(jì)算領(lǐng)域，通常把在分布式系統(tǒng)中持續(xù)自主發(fā)揮作用的活著的計(jì)算實(shí)體稱為A-gent.它能夠有效地緩解順序的、集中的控制對(duì)系統(tǒng)的約束，以一種并發(fā)的、非集中的方式來尋求問題的解決.基于Agent技術(shù)的分布式系統(tǒng)使人們跳出了C/S系統(tǒng)的局限，適應(yīng)了應(yīng)用需求的發(fā)展.在分布式計(jì)算機(jī)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中加入Agent技術(shù)，開啟了新的計(jì)算機(jī)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)模式，在這種新的模式中，Agent既是系統(tǒng)的基本構(gòu)成單位，又是系統(tǒng)中獨(dú)立運(yùn)行的實(shí)體.這種模式不僅可以占用更少的網(wǎng)絡(luò)，還可以縮短網(wǎng)絡(luò)連接的時(shí)間，減少網(wǎng)絡(luò)阻塞的發(fā)生，使系統(tǒng)更加安全和可靠，以便更好地對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行管理；而且由于Agent具有交互性和主動(dòng)性，查找信息和遠(yuǎn)程交流更加方便快捷，提高了實(shí)驗(yàn)室的管理效率，保證了實(shí)驗(yàn)室分配的準(zhǔn)確性，還降低了人工干預(yù)的費(fèi)用.

3.1系統(tǒng)平臺(tái)模式

基于Agent的分布式計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)在傳統(tǒng)的C/S（客戶/服務(wù)器）構(gòu)架上增加了一個(gè)s（分服務(wù)器）層，服務(wù)器層之間使用Agent層，即C/s/A/S（客戶端/分服務(wù)器/Agent/總服務(wù)器）模式，這種模式與傳統(tǒng)模式相比，占用客戶端的資源很少，要求客戶端條件比較低.即使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障斷開，學(xué)生端只要與本實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器連接就可以繼續(xù)進(jìn)行刷卡，等網(wǎng)絡(luò)重新連接上之后，實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器上的記錄即可傳到總服務(wù)器上.這種模式降低了系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴性，并且允許間斷式的連接，提高了網(wǎng)絡(luò)的利用率.

3.2分服務(wù)器層的實(shí)現(xiàn)

分服務(wù)器層在系統(tǒng)里相當(dāng)于一個(gè)“橋梁”，起著連接作用，上面連接總服務(wù)器，下面連接客戶端，并為客戶端提供服務(wù).分服務(wù)器層使用一個(gè)ClientSocket組件即TclientSocket類與總服務(wù)器相連接，并且使用ServerSocket組件即TserverSocket類給客戶端提供服務(wù).如果需要向總服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，由ClientSocket組件申請(qǐng)與總服務(wù)器建立連接，并把總服務(wù)器反饋回來的信息進(jìn)行相應(yīng)處理后存入分服務(wù)器層數(shù)據(jù)庫中，供以后使用.ServerSocket組件一直進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽，當(dāng)某個(gè)客戶端發(fā)送過來數(shù)據(jù)時(shí)，它接收數(shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)處理后，把處理結(jié)果送還給這個(gè)客戶端.

3.3數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在任何一個(gè)管理系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫都是系統(tǒng)的核心.在基于Agent技術(shù)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中，總心服務(wù)器、各實(shí)驗(yàn)室服務(wù)器、客戶端都得圍繞著數(shù)據(jù)庫來運(yùn)行.由于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、訪問的用戶數(shù)目多.所以對(duì)數(shù)據(jù)的安全性和一致性要求比較高，對(duì)訪問速度的要求也比較高.在基于Agent技術(shù)的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室管理系統(tǒng)中采用SQLServer組建后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，并使用ODBC驅(qū)動(dòng)程序?qū)⒏鞣N數(shù)據(jù)庫程序互相連接，以保證用統(tǒng)一的方式處理所有的數(shù)據(jù)庫.計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化管理是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化校園的重要組成部分，隨著我校教學(xué)改革工作的深入，計(jì)算機(jī)公共課和專業(yè)課的上課與實(shí)驗(yàn)、老師的科研、學(xué)生的創(chuàng)新項(xiàng)目設(shè)計(jì)都在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行，計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的作用越來越重要，數(shù)字化管理的實(shí)現(xiàn)也迫在眉睫.我們將不斷地探索和完善計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的管理模式，早日實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化管理.

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篇2

近年來，高等教育擴(kuò)招導(dǎo)致在校人數(shù)迅速上升，而語言實(shí)驗(yàn)室這種教學(xué)資源空間不足的弊端就相對(duì)暴露出來了。這對(duì)語音室的管理提出了更多要求。

1.1對(duì)管理人員的要求

語音實(shí)驗(yàn)室的管理存在一定難度，因此對(duì)管理人員的素質(zhì)有較高的要求。首先管理人員必須具備良好的思想道德和高度的責(zé)任心，愛崗敬業(yè)、奉獻(xiàn)他人是基本要求，具體來講，要做到早來晚走，因?yàn)檎Z言實(shí)驗(yàn)室日常維護(hù)很重要，管理人員每天使用前和使用后都要做準(zhǔn)備和清理工作，只有這樣才能保證社保的正常良好有序運(yùn)作。此外管理技術(shù)人員及時(shí)檢查督促教師和學(xué)生填寫使用記錄，這樣有了問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)解決；其次管理人員要具備較高的管理能力，制定合理的管理目標(biāo)，保證秩序良好、衛(wèi)生整潔和設(shè)備運(yùn)行、保養(yǎng)和維修到位，同時(shí)配合專業(yè)教師搞好學(xué)生的管理工作；最后管理人員還必須具備很強(qiáng)的技術(shù)性和專業(yè)性，僅了解語音設(shè)備的構(gòu)造、工作原理、安裝位置以及一些常用軟件的安裝、調(diào)試、使用是不夠的，還要有一定的電工學(xué)知識(shí)和維修能力。對(duì)語音實(shí)驗(yàn)室電源和網(wǎng)絡(luò)的布線情況要了然于胸，系統(tǒng)盤克隆技術(shù)和還原卡軟件的使用方法要熟練掌握，無論是計(jì)算機(jī)還是耳機(jī)，一旦出現(xiàn)故障，要及時(shí)排除。

1.2加強(qiáng)對(duì)師生使用的培訓(xùn)

學(xué)期初對(duì)教師和學(xué)生在語音設(shè)備上的正確操作和使用，進(jìn)行講解。要求代課教師能夠熟練掌握語音設(shè)備主控臺(tái)使用功能，并能按照語音設(shè)備操作表熟練操作。對(duì)學(xué)生進(jìn)行課前指導(dǎo)，幫助其掌握語音學(xué)生終端的功能，及學(xué)生座位上各種按鍵的功能及操作辦法。強(qiáng)化教師管理意識(shí)，課前安排學(xué)生固定座位，要求學(xué)生檢查自己座位上的語音設(shè)備，如果有問題立即報(bào)告并做好紀(jì)錄。課后認(rèn)真填寫使用登記表，規(guī)定教師在使用設(shè)備時(shí)正常與否必須進(jìn)行記錄設(shè)備使用情況，對(duì)發(fā)生的故障設(shè)備要作詳細(xì)記錄。

2數(shù)字化語音實(shí)驗(yàn)室設(shè)備維護(hù)

語音設(shè)備的使用頻率高，僅靠制定無法保證設(shè)備不受損，必須加強(qiáng)維護(hù)工作，這樣才能保證語音實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.1教師終端引起的故障

教師終端在教學(xué)設(shè)備中起著主導(dǎo)作用，它分別包括硬件部分：操作管理主機(jī)、多媒體控制平臺(tái)、外設(shè)（DVD/卡座/展臺(tái)/功放）、語音卡、語音通信交換主機(jī)、語音通信交換分機(jī)、視頻分配器、教師耳機(jī)以及軟件部分：WindowsServer2003或WindowsXP操作系統(tǒng)、操作管理軟件、辦公軟件、視頻播放器（Realplayer等）、輔助軟件。所以出現(xiàn)的故障有：(1)打開數(shù)字網(wǎng)絡(luò)語音室系統(tǒng)軟件時(shí)，提示系統(tǒng)初始化失敗:①先檢查是不是升級(jí)軟件版本，如果是請(qǐng)先檢查內(nèi)存在512M以上;②鼠標(biāo)右鍵單擊[我的電腦]--[屬性]按鍵--[設(shè)備管理器]中檢查數(shù)字語音卡是否正常驅(qū)動(dòng);③如果在[設(shè)備管理器]中找不到，刪除其中帶問號(hào)項(xiàng)的部分，重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，當(dāng)重啟時(shí)提示安裝語音卡驅(qū)動(dòng)程序，把語音室配套光盤放入光驅(qū)，然后找到DRV文件目錄下面，單擊[下一步]，根據(jù)對(duì)話框提示安裝，即可。(2)啟動(dòng)電腦后進(jìn)入桌面沒有平臺(tái)，PC界面如何打到學(xué)生端。①首先需了解PC界面的工作原理：平臺(tái)輸出的VGA信號(hào)經(jīng)過主機(jī)和分機(jī)來到終端，在終端處選擇性輸出，點(diǎn)PC界面時(shí)語音卡給信號(hào)終端進(jìn)行切換并輸出VGA信號(hào)，點(diǎn)課堂教學(xué)時(shí)則輸出藍(lán)屏界面；②缺少平臺(tái)的時(shí)候可使用VGA分配器接線為：顯卡輸出到VGA分配器，教師顯示器接到VGA輸出，VGA分配器另接一路輸出到交換主機(jī)的VGA輸入口；③此接線方式的壞處為：完全不能實(shí)現(xiàn)DVD等外設(shè)的視頻顯示，亦無法實(shí)現(xiàn)監(jiān)視的功能。

2.2主控微機(jī)故障

主控微機(jī)連接語音室的其它設(shè)備，一旦出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)語音系統(tǒng)的癱瘓。由于現(xiàn)在課堂內(nèi)容的多樣性，教師隨時(shí)需要更新教學(xué)內(nèi)容，向全班同學(xué)演示PPT，此時(shí)，教師攜帶PPT所需的移動(dòng)設(shè)備，如U盤、MP3、MP4、移動(dòng)硬盤等，如果帶有病毒，則計(jì)算機(jī)很可能會(huì)因此被感染，輕則引起系統(tǒng)重啟，重則波及網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備，導(dǎo)致無法進(jìn)入操作系統(tǒng)。對(duì)于程度輕的，重啟自動(dòng)殺毒即可，對(duì)于進(jìn)入系統(tǒng)的，則需要在系統(tǒng)下查殺病毒；不能進(jìn)入系統(tǒng)的，可以用殺毒軟盤或可引導(dǎo)光盤在純DOS模式下啟動(dòng)后進(jìn)行查殺。

3結(jié)語

篇3

關(guān)鍵詞：數(shù)字化；模型輸出；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

1 數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的現(xiàn)實(shí)意義

現(xiàn)今，大力發(fā)展文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為社會(huì)各界的共識(shí)。浙江省文化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃指出：把發(fā)展文化創(chuàng)意和設(shè)計(jì)服務(wù)作為助推高端制造業(yè)發(fā)展的重要突破口，增強(qiáng)文化創(chuàng)意與設(shè)計(jì)服務(wù)對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的滲透提升和帶動(dòng)能力，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)從“浙江制造”向“浙江創(chuàng)造”轉(zhuǎn)變。藝術(shù)類高校作為復(fù)合型、創(chuàng)意型人才輸出的重要基地，改進(jìn)教學(xué)培養(yǎng)模式，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)勢(shì)在必行。實(shí)驗(yàn)室作為學(xué)生的第二課堂，在融合理論與實(shí)踐方面有著不可取代的重要作用。如何建設(shè)真正滿足學(xué)生需求、解決理論教學(xué)痛點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)室是迫在眉睫的議題，本文以中國美術(shù)學(xué)院這些年對(duì)數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)實(shí)踐為基礎(chǔ)，結(jié)合作者多年實(shí)驗(yàn)教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，從多個(gè)方面對(duì)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)進(jìn)行研究分析。

2 數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室的硬件建設(shè)

由于藝術(shù)類高校學(xué)生創(chuàng)作實(shí)現(xiàn)材料的多樣性，決定了數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中設(shè)備選型的豐富性，不能以一種加工工藝或者一類加工設(shè)備來建立實(shí)驗(yàn)室。結(jié)合多年的實(shí)驗(yàn)室一線教學(xué)的具體實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為建立實(shí)驗(yàn)室群更能適合學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求和創(chuàng)作落地。根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的要求，我們持續(xù)構(gòu)建了工作站實(shí)驗(yàn)室、精雕實(shí)驗(yàn)室、激光實(shí)驗(yàn)室、三維打印實(shí)驗(yàn)室、三維掃描實(shí)驗(yàn)室、綜合實(shí)驗(yàn)室等六大實(shí)驗(yàn)室有機(jī)組合的數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室群，以群的形式破解藝術(shù)類高校師生的海量創(chuàng)意落地難的痛點(diǎn)、以群的強(qiáng)大現(xiàn)代科技支撐服務(wù)好藝術(shù)類學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

各個(gè)實(shí)驗(yàn)室單獨(dú)來看，設(shè)備型號(hào)有所區(qū)別，加工能力各有側(cè)重。但是在整體上是有機(jī)結(jié)合、相互補(bǔ)充的實(shí)驗(yàn)室群，這個(gè)群應(yīng)該有這樣的共性：采用矢量化的建模軟件進(jìn)行數(shù)字化建模，然后對(duì)模型進(jìn)行分析解構(gòu)，對(duì)應(yīng)不同材料、不同的結(jié)合方式采用不同的數(shù)字化加工手段進(jìn)行加工制作，根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的不同狀況，在專業(yè)實(shí)驗(yàn)老師的指導(dǎo)下，及時(shí)調(diào)整制作材料和工藝，最后達(dá)到創(chuàng)意變成實(shí)物的過程。

硬件建設(shè)分為兩部分：場(chǎng)地的選擇及規(guī)劃、設(shè)備的選型及搭配。

2.1 齙氐墓婊和選擇

場(chǎng)地的規(guī)劃要考慮加工材料的類別特性及水、電、氣的配套和分布，特別需要注意的是供電要考慮負(fù)荷，要請(qǐng)專業(yè)的電氣工程師結(jié)合使用的設(shè)備型號(hào)幫助計(jì)算負(fù)荷，如不滿足，要及時(shí)改造供電線路，不能等設(shè)備入場(chǎng)后才開始動(dòng)工[1]。整體的規(guī)劃要有前瞻性，兼顧考慮設(shè)備的增減及更新?lián)Q代。每個(gè)實(shí)驗(yàn)室在空間整體上規(guī)劃出設(shè)備置放區(qū)、設(shè)備操作區(qū)、公共通道區(qū)、獨(dú)立工作區(qū)等幾部分來規(guī)范學(xué)生的使用。不同加工設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室還要有所側(cè)重：如激光切割實(shí)驗(yàn)室要注意廢氣的無毒害處理及排放、精雕實(shí)驗(yàn)室要注意各種材料粉塵的收集及處理、三維打印實(shí)驗(yàn)室要特別注意保持空間溫度和濕度的恒定。

2.2 設(shè)備的選型及搭配

設(shè)備的選型要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求，要充分考慮加工材料多樣性，材料可總體歸類為這五大類：木質(zhì)材料、塑料材料、金屬材料、有機(jī)材料和無機(jī)材料。木質(zhì)材料包括：實(shí)木板材、人造板等；塑料材料包括：PVC、有機(jī)玻璃、ABS等；金屬材料包括：銅、鋁、不銹鋼等；有機(jī)材料包括：紙、布、皮、革等；無機(jī)材料包括：石膏、玻璃等。如何對(duì)這五大類材料進(jìn)行數(shù)字化加工，顯然不是一類設(shè)備所能夠勝任的，經(jīng)過廣泛的市場(chǎng)調(diào)研和考察，我們選擇了以下設(shè)備：精雕機(jī)（數(shù)控機(jī)床）、激光切割機(jī)、等離子切割機(jī)、三維掃描儀、三維打印機(jī)、uv打印機(jī)等數(shù)字化的現(xiàn)代加工設(shè)備。不同設(shè)備的加工能力有所側(cè)重，精雕機(jī)（數(shù)控機(jī)床）通過小刀具高度旋切和精密進(jìn)給，可以對(duì)木質(zhì)材料、塑料材料、金屬材料以及石膏等無機(jī)材料實(shí)現(xiàn)雕刻和銑削的高精度加工；激光切割機(jī)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發(fā)生熔化、氣化，達(dá)到切斷材料的目的，根據(jù)激光管的類型和功率大小，可以切割紙、布、皮、革、有機(jī)玻璃、不銹鋼板材等材料；等離子切割是利用高溫等離子電弧產(chǎn)生的熱量使工件切口處局部瞬間熔化或蒸發(fā)，并借助高速等離子的動(dòng)量排除熔融金屬以形成切口的一種加工方法，可以加工銅板、鋁板和不銹鋼板。三維打印是一種增材制造技術(shù)，對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行空間分層，最后以不同的平面加工技術(shù)，對(duì)所有數(shù)據(jù)切片逐層“打印”繼而壘積實(shí)現(xiàn)整體造型，[2]所用材料必須與設(shè)備相匹配，有ABS、PLA、光敏樹脂和粉末等。UV打印利用免制版全彩色數(shù)碼印刷技術(shù)，可以在木質(zhì)材料、塑料材料、金屬材料等表面進(jìn)行彩色照片級(jí)印刷。以上這些現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)備有機(jī)組合、相互補(bǔ)位、取長(zhǎng)補(bǔ)短，形成具有強(qiáng)大加工能力的數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室，滿足大部分學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。

在數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室群塊中，各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備配備如下，工作站實(shí)驗(yàn)室：配備高性能的電腦、投影設(shè)備；精雕實(shí)驗(yàn)室：配備三軸為主，五軸為輔的精雕設(shè)備，在設(shè)備加工尺寸上，大中小的型號(hào)配備比例為1∶2∶4；激光實(shí)驗(yàn)室：配備金屬激光切割機(jī)、非金屬激光切割機(jī)和激光打標(biāo)機(jī)；三維打印實(shí)驗(yàn)室：配備全彩粉末三維打印機(jī)、光敏樹脂三維打印機(jī)、PLA及ABS桌面機(jī)；三維掃描實(shí)驗(yàn)室：配備固定式三維掃描儀和手持式三維掃描儀。綜合實(shí)驗(yàn)室：除了配備以上實(shí)驗(yàn)室的單件設(shè)備外，加上等離子切割機(jī)和uv打印機(jī)。

實(shí)踐證明，這樣的實(shí)驗(yàn)室布局及設(shè)備配備，有利于學(xué)生根據(jù)加工材料的特性迅速找到相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行創(chuàng)作。

3 數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室的軟件建設(shè)

實(shí)驗(yàn)室的硬件建設(shè)完成后，軟件建設(shè)就尤為重要。實(shí)驗(yàn)室軟件建設(shè)分為：規(guī)章制度的確立、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師隊(duì)伍的建設(shè)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程建設(shè)、構(gòu)建學(xué)研產(chǎn)一體的開放式教學(xué)平臺(tái)。

3.1 規(guī)章制度的確立

實(shí)驗(yàn)室軟件建設(shè)的第一要?jiǎng)?wù)就是規(guī)章制度的制定并執(zhí)行。古人云：沒有規(guī)矩，不成方圓。結(jié)合數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，制定相匹配的規(guī)章制度。具體來說，首先是安全制度，保障師生的安全是最重要的，學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前，必須進(jìn)行安全制度的培訓(xùn)，培訓(xùn)完成后，進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試，測(cè)試合格后，才有資格進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室老師對(duì)學(xué)生進(jìn)行每一種設(shè)備的安全培訓(xùn)，讓學(xué)生了解每種設(shè)備的危險(xiǎn)點(diǎn)：比如精雕機(jī)工作狀態(tài)時(shí)，刀具每秒15000轉(zhuǎn)的速度，具有強(qiáng)大的切削能力，禁止觸碰；激光切割機(jī)、等離子切割機(jī)在切割材料時(shí)產(chǎn)生極高亮度的光束，禁止直視。其次是實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用制度：所有設(shè)備使用前，一定要進(jìn)行使用培訓(xùn)，并不是所有設(shè)備都能讓學(xué)生操作，一些設(shè)備規(guī)定只有實(shí)驗(yàn)室老師才能操作使用。其他如實(shí)驗(yàn)室使用預(yù)約制度、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度等要相應(yīng)配套。一系列制度的確立并嚴(yán)格執(zhí)行，是為了保障學(xué)生的安全，為實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行保駕護(hù)航。

3.2 實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)老師隊(duì)伍的建設(shè)

設(shè)備是基礎(chǔ)，實(shí)驗(yàn)室老師是關(guān)鍵。實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)老師的水平直接影響設(shè)備的使用效率和最終成品的效果，結(jié)合學(xué)校招聘規(guī)則，構(gòu)建以老帶新，以新為中堅(jiān)力量的實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍模式。在我們實(shí)驗(yàn)室既有碩士文憑的實(shí)驗(yàn)師，也有社會(huì)上招聘的具有多年設(shè)備實(shí)操經(jīng)驗(yàn)的技工，還有專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室管理人員。實(shí)驗(yàn)師學(xué)歷高，課本理論知識(shí)扎實(shí)，實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)較少。技工普遍學(xué)歷不高，但是實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富，操作能力強(qiáng)。在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，以老帶新，技工向年輕老師傳授實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，年輕老師將經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)，形成系統(tǒng)知識(shí)，方便傳授學(xué)生。

在崗位晉升發(fā)展方面，完善實(shí)驗(yàn)室一線教師的評(píng)聘體系，打開上升通道，鼓勵(lì)其不斷發(fā)展，確保實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y隊(duì)伍的良性發(fā)展和穩(wěn)定性。

3.3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程建設(shè)

為了讓學(xué)生盡快掌握數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室的使用方法，我們編寫了相應(yīng)的課程，課程名稱為《材料特性和數(shù)字化加工工藝》，通過理論學(xué)習(xí)、軟件學(xué)習(xí)、實(shí)際操作練習(xí)這三部分的訓(xùn)練來完成這個(gè)課程的學(xué)習(xí)。理論學(xué)習(xí)內(nèi)容方面：了解不同材料的裝飾特性和加工特性；軟件學(xué)習(xí)內(nèi)容方面：平面軟件如ai、cad、CorelDRAW，三維軟件如3dmax、犀牛、Pro/Engineer等，熟練掌握一到兩款軟件；實(shí)際操作內(nèi)容包括：各種設(shè)備的啟動(dòng)，控制及加工的性能。

在理論學(xué)習(xí)教學(xué)方法上：開設(shè)全校范圍的專業(yè)選修課和專業(yè)必修課，采用大課堂ppt演示教學(xué)；對(duì)于軟件的教學(xué)：由于按照各個(gè)軟件操作順序和合理使用對(duì)應(yīng)命令是學(xué)習(xí)的關(guān)鍵點(diǎn)，因此我們采用課堂實(shí)例講解加屏幕視頻錄制方法進(jìn)行授課，課堂上保證學(xué)生的聽課效率，隨堂練習(xí)并解答，課后學(xué)生可隨時(shí)上網(wǎng)瀏覽課堂講解內(nèi)容，定點(diǎn)復(fù)習(xí)及時(shí)消除知識(shí)盲點(diǎn)；在實(shí)際操作教學(xué)方面：采用現(xiàn)代多媒體手段輔助教學(xué)，在不同設(shè)備的操作演示過程中，多機(jī)位錄制現(xiàn)場(chǎng)視頻，經(jīng)過剪輯后每個(gè)視屏?xí)r間控制在3 ～ 4分鐘，在這個(gè)時(shí)間段里包含一到兩個(gè)操作要點(diǎn)和注意事項(xiàng)，制作好后放在網(wǎng)上及微信群中，可供學(xué)生利用碎片化時(shí)間進(jìn)行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)、進(jìn)一步加深理解。

3.4 構(gòu)建學(xué)研產(chǎn)一體的開放式教學(xué)平臺(tái)

在實(shí)際的教學(xué)過程中，建設(shè)學(xué)校、研究所、產(chǎn)業(yè)合作互補(bǔ)的模式。近幾年數(shù)字化模型制作技術(shù)發(fā)展迅速，設(shè)備功能越來越完善，在市場(chǎng)前沿的研究所及產(chǎn)業(yè)力量的加入，能進(jìn)一步完善和提高高校實(shí)驗(yàn)室的綜合實(shí)力，給予學(xué)生更好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。通過定期邀請(qǐng)行業(yè)專家及一線高級(jí)工程師進(jìn)校開展工作坊形式的短期課程的教學(xué)，進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，進(jìn)一步提高其實(shí)踐能力。

4 結(jié)語

在20世紀(jì)初，包豪斯在“技術(shù)與美學(xué)統(tǒng)一”教學(xué)理念指引下對(duì)“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”進(jìn)行了深入的研究，我們認(rèn)為@不僅是停留在歷史觀的層面而是面向現(xiàn)在與未來的，如今已經(jīng)有越來越多的藝術(shù)類高校認(rèn)識(shí)到藝術(shù)設(shè)計(jì)教育中“藝術(shù)與技術(shù)的統(tǒng)一”、“理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的統(tǒng)一”這兩大規(guī)律的重要性[3]。因此，根據(jù)各個(gè)藝術(shù)類高校的實(shí)際情況，建設(shè)適合自身發(fā)展需求的數(shù)字化模型輸出實(shí)驗(yàn)室，通過一系列實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度的設(shè)置、深化實(shí)驗(yàn)實(shí)踐中總結(jié)的配套課程、組建兼具理論知識(shí)與實(shí)際操作能力的教學(xué)隊(duì)伍、構(gòu)建學(xué)研產(chǎn)一體的開放式教學(xué)平臺(tái)，讓現(xiàn)代的數(shù)字化設(shè)備為學(xué)生創(chuàng)意服務(wù)，努力把學(xué)生培養(yǎng)成為“心手合一”的創(chuàng)意人才，是藝術(shù)類高校的職責(zé)所在，也是這個(gè)時(shí)代的大勢(shì)所趨。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李娟.高校設(shè)計(jì)藝術(shù)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理研究[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2014，12（6）：208.

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關(guān)鍵詞: 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論 數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室 利用方式

數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室是基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng),其最大特點(diǎn)是資源共享、利用率高、信息傳遞準(zhǔn)確,能滿足教學(xué)多樣性的需求,是充分合理地組建和利用資源的一種全新的語言實(shí)驗(yàn)室。作為網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果、一種技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì),數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的巨大優(yōu)勢(shì)已得到充分展示。如果我們以建構(gòu)主義理論的視角進(jìn)行觀察和思考,就會(huì)發(fā)現(xiàn),數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)還可以得到進(jìn)一步的發(fā)揮。

一、建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的啟示

建構(gòu)主義的學(xué)習(xí)理論認(rèn)為,知識(shí)不是通過教師傳授得到的,而是學(xué)習(xí)者在一定的情境即社會(huì)文化背景下,借助其他人(包括教師和學(xué)習(xí)伙伴)的幫助,利用必要的學(xué)習(xí)資料、媒體,通過意義建構(gòu)的方式而獲得的。[1]建構(gòu)主義強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心,學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)者的學(xué),學(xué)習(xí)者是認(rèn)知的主體,意義的主動(dòng)建構(gòu)者;教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進(jìn)者和組織者。由于學(xué)習(xí)是通過人際間的協(xié)作活動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的意義建構(gòu)過程,因此建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為“情境”、“協(xié)作”、“會(huì)話”、“意義建構(gòu)”是學(xué)習(xí)環(huán)境中的四大要素。所謂“情境”,即根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo),創(chuàng)設(shè)與學(xué)習(xí)主題基本內(nèi)容和現(xiàn)實(shí)情況基本一致或相類似的情景和環(huán)境;所謂“協(xié)作”,即貫穿于學(xué)習(xí)活動(dòng)過程始終的師生之間、生生之間友好、平等的支持性互動(dòng);所謂“會(huì)話”,即在個(gè)人自主學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)小組成員之間必須通過會(huì)話商討,一起完成規(guī)定的學(xué)習(xí)任務(wù);所謂“意義建構(gòu)”,即幫助學(xué)生對(duì)當(dāng)前學(xué)習(xí)內(nèi)容所反映的事物的性質(zhì)、規(guī)律,以及事物與其他事物之間的內(nèi)在聯(lián)系達(dá)到較深刻的理解,這是整個(gè)教學(xué)過程的最終目標(biāo)。

在建構(gòu)主義者看來,學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)者可以在其中進(jìn)行自由探索和自主學(xué)習(xí)的場(chǎng)所,它是一個(gè)支持和促進(jìn)學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的場(chǎng)所。因而,建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境可以被定義為:“學(xué)習(xí)者在追求學(xué)習(xí)目標(biāo)和問題解決的活動(dòng)中可以使用多樣的工具和信息資源,并相互合作和支持的場(chǎng)所。”[2]一個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境最低限度應(yīng)包括:學(xué)習(xí)者、學(xué)習(xí)行為(使用工具、收集和解釋信息、與他人交互作用等)的環(huán)境和空間。與傳統(tǒng)的偏重強(qiáng)調(diào)控制和支配的教學(xué)環(huán)境不同,建構(gòu)主義理念更傾向于用“學(xué)習(xí)環(huán)境”來代替“教學(xué)環(huán)境”,給學(xué)生更多的主動(dòng)與自由。學(xué)習(xí)環(huán)境就是:學(xué)習(xí)者在追求學(xué)習(xí)目標(biāo)和問題解決的活動(dòng)時(shí),使用多種工具和信息資源,并相互合作和支持的場(chǎng)所。建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境實(shí)際上是一種支持學(xué)習(xí)者進(jìn)行建構(gòu)主義學(xué)習(xí)的各種學(xué)習(xí)資源的組合。學(xué)習(xí)資源包括信息資源、認(rèn)知工具、任課老師等物理資源,同時(shí)也包括任務(wù)、情境等軟資源。[3]

數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室正是這樣一種學(xué)習(xí)資源,它能夠創(chuàng)設(shè)良好的語言學(xué)習(xí)環(huán)境,使學(xué)習(xí)者之間通過闡述、討論、共享信息交互教學(xué)等方式來相互促進(jìn)學(xué)習(xí),體現(xiàn)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的精神,產(chǎn)生由教師、學(xué)生、教材、媒體四大要素構(gòu)成的適合語言教學(xué)的交互協(xié)作教學(xué)模式。在新的教學(xué)模式中,四大要素相互聯(lián)結(jié)與作用,形成教學(xué)傳播信息進(jìn)程的結(jié)構(gòu)形式,使語言教學(xué)朝著個(gè)性化學(xué)習(xí)、不受時(shí)間和地點(diǎn)限制的學(xué)習(xí)、主動(dòng)式學(xué)習(xí)方向發(fā)展,體現(xiàn)英語學(xué)習(xí)的實(shí)用性、文化性和趣味性融合的原則,能充分調(diào)動(dòng)教師和學(xué)生兩個(gè)方面的積極性。尤其是新教學(xué)模式在技術(shù)上具有交互性、協(xié)作性、可實(shí)現(xiàn)性和易于操作性,有利于確立學(xué)生在教學(xué)過程中的主體地位。

在CAI這一縮寫存在的同時(shí),在歐美英語國家又創(chuàng)造了另一縮寫CAL(Computer Assisted Learning),即“計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)”,這個(gè)概念不但區(qū)別于CAI“計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)”,而且區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)模式和教學(xué)觀念。盡管兩個(gè)概念涇渭分明,但二者也有明顯共性――“輔助”,既然是“輔助”,就要有主次之分,不能喧賓奪主,這是人與機(jī)的定位問題。生態(tài)學(xué)理論認(rèn)為,環(huán)境可以影響主體,主體可以利用環(huán)境。作為學(xué)習(xí)環(huán)境的一部分,CAL與學(xué)習(xí)者是被利用與利用的關(guān)系。

毫無疑問,多媒體技術(shù)在教學(xué)上的應(yīng)用,已取得了令人矚目的前所未有的顯著的效果,但如果從建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論的視角來考察,其利用范圍和效果仍然是有限的,因而,我們可以從“計(jì)算機(jī)輔助學(xué)習(xí)”的角度,對(duì)數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的利用問題進(jìn)行探討。

二、數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的利用方式

1.利用數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)

建構(gòu)主義認(rèn)為,學(xué)習(xí)是在與現(xiàn)實(shí)相關(guān)的問題解決情境中,通過人與情境的互動(dòng)而建構(gòu)起來的。在實(shí)際情境下進(jìn)行學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)者可以利用自己原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗(yàn)去同化當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識(shí),或通過對(duì)原有知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造與重組,達(dá)到對(duì)新知識(shí)意義的建構(gòu)。教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有效的語言學(xué)習(xí)環(huán)境,能夠加快學(xué)生對(duì)語言的識(shí)記、理解和運(yùn)用。一方面,可利用數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的有利條件,通過聲音、圖像、動(dòng)畫、影視等多媒體手段能為學(xué)生創(chuàng)設(shè)真實(shí)、生動(dòng)的語言學(xué)習(xí)的情境,另一方面,多媒體光盤、網(wǎng)絡(luò)課件等超文本、超媒體的教學(xué)媒介可以為學(xué)生提供推理和聯(lián)想的情境。以直觀、推理兩種情境為例。直觀情境就是利用多媒體技術(shù)把真人、真物、真事記錄下來,然后根據(jù)教學(xué)需要直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前,以強(qiáng)化學(xué)生記憶,擴(kuò)大知識(shí)面,激發(fā)求知欲;推理情境就是創(chuàng)設(shè)與學(xué)生個(gè)人經(jīng)驗(yàn)相近或相符的個(gè)案情境,促使學(xué)生由此出發(fā)對(duì)客觀事物進(jìn)行主觀理解和意義建構(gòu)。在這種情境中,教師不直接告訴學(xué)生詞或詞組的含義、用法,而是利用多媒體或網(wǎng)絡(luò)課件,提供學(xué)生熟悉的實(shí)例和場(chǎng)景,讓學(xué)生從中歸納出詞的意義和用法,自己完成知識(shí)的建構(gòu)。[4]

2.利用數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的協(xié)作和會(huì)話

數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室集多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、音視頻技術(shù)于一身,能實(shí)現(xiàn)學(xué)生與計(jì)算機(jī)、學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的多種交流,提供教師與學(xué)生共同實(shí)施建構(gòu)主義教與學(xué)的最佳環(huán)境。學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,組成即時(shí)性的學(xué)習(xí)群體,共同收集資料,考察各種知識(shí),并通過討論和交流,完成自我協(xié)商和相互協(xié)商,這樣,學(xué)習(xí)者個(gè)體的思維與智慧就可以被整個(gè)群體所共享,即整個(gè)學(xué)習(xí)群體共同完成對(duì)所學(xué)知識(shí)的意義建構(gòu)。在數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室中,教師可以利用“分組”功能把學(xué)生分成若干學(xué)習(xí)小組,每個(gè)小組的學(xué)生通過互相討論和交流,共同完成學(xué)習(xí)目標(biāo)。通過“監(jiān)聽”功能,教師可以及時(shí)了解學(xué)生在掌握知識(shí)和技能的過程中的各種學(xué)習(xí)方法、思維方式和熟練程度,指出其中的問題和不足,同時(shí),教師也可以以學(xué)習(xí)者的身份參與學(xué)生的學(xué)習(xí)和討論,從而進(jìn)一步調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和主動(dòng)性。

3.利用數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主學(xué)習(xí)

數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了自主學(xué)習(xí)的良好環(huán)境,學(xué)生桌上的學(xué)生錄音機(jī)、耳機(jī)話筒組、個(gè)人計(jì)算機(jī)終端都是學(xué)生自主學(xué)習(xí)的媒體。網(wǎng)絡(luò)條件下的自主學(xué)習(xí)資源非常豐富,學(xué)生可利用控制臺(tái)主機(jī)或服務(wù)器上的資源,也可從校園網(wǎng)或Internet上獲取學(xué)習(xí)資源。學(xué)生可根據(jù)學(xué)習(xí)目標(biāo)自行選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,運(yùn)用學(xué)習(xí)策略自我控制學(xué)習(xí)進(jìn)度,不受時(shí)間和空間的限制。學(xué)習(xí)中如遇到問題,學(xué)生可隨時(shí)通過呼叫(CALL)鍵請(qǐng)求教師,教師通過個(gè)別對(duì)話對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)給予幫助。自主學(xué)習(xí)主要包括查詢和訪問課程計(jì)劃,與教師及同學(xué)直接進(jìn)行一對(duì)一的通訊,查詢和訪問教學(xué)網(wǎng)上多種信息源,獲取靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的教學(xué)資料與數(shù)據(jù)。利用這一學(xué)習(xí)資源進(jìn)行學(xué)習(xí),學(xué)生不再是外部刺激的被動(dòng)接受者和被灌輸?shù)膶?duì)象,而是信息的加工者和意義的建構(gòu)者;媒體也不再是幫助教師傳授知識(shí)的手段,而是學(xué)生用以學(xué)習(xí)和探索知識(shí)的認(rèn)知工具。應(yīng)當(dāng)指出的是,利用數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自主學(xué)習(xí),對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇一定不能偏離學(xué)習(xí)目標(biāo),否則就可能因?yàn)槭ソ處煹闹笇?dǎo)造成時(shí)間和精力的浪費(fèi)。

此外,教師可利用數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室對(duì)學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在網(wǎng)絡(luò)條件下,不僅教師可以利用網(wǎng)絡(luò)考試系統(tǒng)對(duì)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)的評(píng)價(jià),利用網(wǎng)絡(luò)答疑和交互系統(tǒng)對(duì)學(xué)生專題學(xué)習(xí)過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià),而且可以實(shí)現(xiàn)教師評(píng)價(jià)、學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)三者的有機(jī)結(jié)合,使評(píng)價(jià)更科學(xué)、合理、客觀。學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)的評(píng)定除作業(yè)成績(jī)、口語考試成績(jī)、期末考試成績(jī)之外,還可包括平時(shí)上網(wǎng)學(xué)習(xí)成績(jī)。

參考文獻(xiàn):

[1]謝琳.尋找建構(gòu)主義與多媒體組合教學(xué)的契合點(diǎn).華南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),1999,(4).

[2]毛新勇.建構(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境的設(shè)計(jì).外國教育資料,1999,(1).

篇5

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 語言實(shí)驗(yàn)室 武警院校 外語教學(xué)

數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室是在應(yīng)用多媒體儲(chǔ)存、傳遞教學(xué)信息的基礎(chǔ)上，充分利用多媒體計(jì)算技術(shù)對(duì)文本、圖形、聲音、動(dòng)畫、視頻等多媒體信息進(jìn)行集成處理的能力，為學(xué)員進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)提供一個(gè)現(xiàn)代化的、高效的學(xué)習(xí)場(chǎng)所。傳統(tǒng)的外語教學(xué)模式就是以教師為中心的講授模式。其教學(xué)方法單一、枯燥，教師始終占主導(dǎo)地位，教學(xué)環(huán)境單一、封閉，局限于粉筆、黑板；教材版本老化現(xiàn)象嚴(yán)重，更新速度跟不上時(shí)代的發(fā)展。這種傳統(tǒng)教學(xué)模式限制了學(xué)員學(xué)習(xí)的積極性和創(chuàng)造性，也抑制了學(xué)員學(xué)習(xí)語言的趣味性和娛樂性。學(xué)員被動(dòng)地理解、消化、吸收外語知識(shí)，培養(yǎng)出來的學(xué)員缺乏獨(dú)立性、自主性。而數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用，無疑從根本上改變了這一傳統(tǒng)的外語教學(xué)模式。

武警院校外語教學(xué)的主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)員英語綜合運(yùn)用能力，尤其是聽、說、讀、寫、譯的能力。而外語要達(dá)到交際的目的，就離不開一定的語言環(huán)境。因此，營造良好的外語交際環(huán)境，提供盡可能多的語言實(shí)踐機(jī)會(huì)，是培養(yǎng)學(xué)員語言交際能力的首要任務(wù)。數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室來完成這個(gè)任務(wù)顯然有事半功倍之效。

一、為學(xué)員聽力訓(xùn)練提供了有利條件

現(xiàn)代心理語言學(xué)家指出：學(xué)會(huì)一種語言的前提是大量接觸這種語言。首先，人們是通過大量地聽有意思的話來接觸語言。因?yàn)?，只有多聽，才能建立起正確的聲音形象，才有進(jìn)行模仿、學(xué)習(xí)的依據(jù)；只有多聽，才能積累豐富的語言材料，并由此概括出語言運(yùn)用的各種規(guī)則；只有多聽，才能形成語感，建立起外語直接思維。武警院校外語教學(xué)中普遍存在的一個(gè)問題就是學(xué)員練習(xí)聽說的機(jī)會(huì)甚少，幾乎只能依靠課堂上的語言輸入與輸出。而我們當(dāng)前的外語教學(xué)中對(duì)于聽說關(guān)系的認(rèn)識(shí)普遍不足，處理不當(dāng)。主要的問題是教師急于培養(yǎng)學(xué)員“說”的能力，忽視了聽力訓(xùn)練這個(gè)重要的一環(huán)，因而造成教學(xué)中的極大失誤。

語言實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行聽力訓(xùn)練方面，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。首先，學(xué)員在這里戴上耳機(jī)能聽到清晰而又語音純正的外語，即由以語言為母語的本土人所錄制的有聲材料，其中許多是由播音員或演員錄制的，其語言的標(biāo)準(zhǔn)，純正是毋庸置疑的，也是許多本國外語教師無法相比的，而且地道的外語錄音還具有權(quán)威性，它能提高學(xué)員學(xué)習(xí)的信心和積極性；其次，錄音材料可以提供具有口語特色的、真實(shí)的交際語言，而不是有聲的書面語；再次，傳統(tǒng)的課堂上，學(xué)員能聽到的只是某一位教員的言語，即使教師的語音很標(biāo)準(zhǔn)，口語也很流利，如果在整個(gè)教學(xué)過程中，一個(gè)班的學(xué)員只聽這一位教師的講課，那么還是解決不了學(xué)員真正掌握作為交際工具的外語問題。在教學(xué)中常常碰到這樣的現(xiàn)象：一個(gè)班的學(xué)員對(duì)本班教員所講的外語能聽懂，但聽另一個(gè)教員的外語就感到費(fèi)勁，至于聽外國人的講話就更困難了。原因就在于學(xué)員所接觸的語音范圍過窄，而實(shí)際生活中人們的語音特點(diǎn)和語言習(xí)慣卻又是各不相同的。要想真正掌握好一門外語，必須有計(jì)劃地在教學(xué)過程中讓學(xué)員聽各種不同年齡、性別、地區(qū)和職業(yè)的人們的言語，擴(kuò)大語言接觸范圍。這個(gè)任務(wù)當(dāng)然不是一、兩名外語教員能夠勝任的，只有通過大量的語音聽力練習(xí)教學(xué)才能完成。在數(shù)字化的語言實(shí)驗(yàn)室中，容量巨大的語音聽力數(shù)據(jù)庫能滿足學(xué)生對(duì)語音范圍的需求。

二、有效提高了學(xué)員自主學(xué)習(xí)的能力

近年來，武警部隊(duì)多數(shù)院校對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)軟件和硬件設(shè)施進(jìn)行了徹底的改進(jìn)，很多院?，F(xiàn)已配備了具有先進(jìn)技術(shù)水平的數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室。與傳統(tǒng)的大學(xué)英教學(xué)模式相比， 基于數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的大學(xué)英語教學(xué)模式有效提高了學(xué)員自主學(xué)習(xí)的能力。

首先，數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室可以提供大量的視聽英語信息， 內(nèi)容廣泛， 題材多樣， 不受時(shí)間和空間限制。學(xué)員可以根據(jù)本人的時(shí)間、需要、進(jìn)度、學(xué)習(xí)目的和外語水平選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容， 滿足個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。其次，數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室提供的信息圖文聲像并茂， 能產(chǎn)生多種感官刺激， 增強(qiáng)學(xué)習(xí)者對(duì)外語的認(rèn)知感受。在交互性的網(wǎng)絡(luò)課程中， 可以營造使用外語的語言小環(huán)境， 多角度地調(diào)動(dòng)學(xué)員的興趣和情緒， 吸引學(xué)員的注意力， 激發(fā)學(xué)員使用外語進(jìn)行表達(dá)的愿望， 提高學(xué)員對(duì)外語的應(yīng)用能力。再次， 數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室軟件具備了對(duì)自主學(xué)習(xí)活動(dòng)記錄、過程控制和成績(jī)自我評(píng)價(jià)等功能， 為學(xué)習(xí)者提供了簡(jiǎn)便、快捷、有效、可信的自我學(xué)習(xí)評(píng)估手段。

數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)與武警院校外語自主學(xué)習(xí)的環(huán)境要求相吻合。在這樣的學(xué)習(xí)環(huán)境中， 學(xué)員可以充分發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性， 在學(xué)習(xí)過程中通過模擬、提問和組織等方法， 發(fā)現(xiàn)新知識(shí)， 獲取新技能， 從而不斷建構(gòu)自己的外語知識(shí)體系。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下， 網(wǎng)絡(luò)自身就是一個(gè)生動(dòng)豐富的背景課堂， 它不僅為每個(gè)學(xué)員提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)空間， 讓學(xué)員能動(dòng)地自主地學(xué)習(xí)， 而且網(wǎng)絡(luò)的互相依賴又為學(xué)員協(xié)作學(xué)習(xí)和互相配合提供了前提。教員也可以利用網(wǎng)絡(luò)資源為課堂教學(xué)創(chuàng)設(shè)形象逼真的環(huán)境、動(dòng)靜結(jié)合的畫面、聲像同步的情景， 通過巧妙的啟發(fā)和引導(dǎo)促成學(xué)員在頭腦中自行完成知識(shí)的建構(gòu)。學(xué)員完全可以根據(jù)自己的意愿控制學(xué)習(xí)， 從而建立起自信心， 消除焦慮和緊張感。豐富的語言環(huán)境和愉快健康的心理環(huán)境， 為語言交際提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)和心理?xiàng)l件， 模擬仿真技術(shù)創(chuàng)造的各種真實(shí)情景， 激活了學(xué)習(xí)的語言交際欲望， 而人機(jī)交互功能為學(xué)員在真實(shí)情景中學(xué)習(xí)和掌握交際能力提供了技術(shù)保障。

三、為外語教學(xué)提供了科學(xué)測(cè)試手段

教學(xué)測(cè)試是獲取教學(xué)反饋信息，評(píng)價(jià)教學(xué)效果，調(diào)控教學(xué)活動(dòng)的重要手段。測(cè)試手段和測(cè)試方法必須科學(xué)、公正，才能獲得客觀、真實(shí)、準(zhǔn)確的信息，真正發(fā)揮其評(píng)價(jià)教學(xué)效果、調(diào)控教學(xué)活動(dòng)的作用。

聽寫和口試是外語教學(xué)中評(píng)定學(xué)員聽說水平常用的測(cè)試形式。在傳統(tǒng)教學(xué)中，聽寫測(cè)試題是由各班教員分頭念的。由于教員的語音、語速難以統(tǒng)一，加上其他生理的和心理因素的影響，而造成對(duì)學(xué)員成績(jī)?cè)u(píng)定不合理的現(xiàn)象。面對(duì)面的口試，要求教員當(dāng)場(chǎng)給學(xué)員評(píng)分，但是當(dāng)場(chǎng)評(píng)分往往不易準(zhǔn)確。因?yàn)槎唐谟洃浀男睦硖攸c(diǎn)要求有效的記憶至少要重復(fù)兩次，而學(xué)員的回答只有一次，不可能重復(fù)；另外，教員要在聽學(xué)員回答的同時(shí)，記下出現(xiàn)的全部錯(cuò)誤和問題也是十分困難的，再加上疲勞等因素的干擾，使得對(duì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)的掌握，前后不一，很難做到公正、合理。

運(yùn)用錄音進(jìn)行測(cè)試就可以大大加強(qiáng)測(cè)試的科學(xué)性。用聽錄音來考聽寫，能夠做到語音標(biāo)準(zhǔn)，語速統(tǒng)一，從而達(dá)到評(píng)分公正。用錄音來改口義也有許多優(yōu)點(diǎn)，首先是題目統(tǒng)一，全班學(xué)員可以回答同樣的問題；第二是時(shí)間統(tǒng)一，所有學(xué)員都在同一時(shí)間內(nèi)結(jié)束回答；第三是學(xué)員的回答錄在計(jì)算機(jī)上，如同考卷交給教員，教員在評(píng)分時(shí)可以反復(fù)播放重聽錄音、統(tǒng)計(jì)錯(cuò)誤，分析性質(zhì)，這就有效地提高了評(píng)分的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。

在數(shù)字化語言實(shí)驗(yàn)室里，教員采用多項(xiàng)選擇題，直接由控制臺(tái)對(duì)學(xué)員進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果當(dāng)場(chǎng)進(jìn)行快速統(tǒng)計(jì)、分析和貯存（分析內(nèi)容包括：正確答案表、學(xué)生得分、學(xué)生名次、學(xué)生答對(duì)題數(shù)、答題平均反應(yīng)時(shí)間、問題答對(duì)平均反應(yīng)時(shí)間、學(xué)生問題表格、問題警告系數(shù)、學(xué)生警告系數(shù)、問題答案表格、反應(yīng)時(shí)間表格），使學(xué)員和教員能夠立即得知測(cè)試的結(jié)果。這些分析數(shù)據(jù)對(duì)于調(diào)控教學(xué)過程，實(shí)現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化都具有重要的意義。

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篇6

新的基礎(chǔ)教育課程體系倡導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)參與,交流、合作、探究等多種學(xué)習(xí)活動(dòng),改進(jìn)學(xué)習(xí)方式,使學(xué)生真正成為學(xué)習(xí)的主人;強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力,收集、處理、使用信息的能力;發(fā)現(xiàn)、分析和解決實(shí)際問題的能力,形成科學(xué)態(tài)度,學(xué)會(huì)科學(xué)方法;具有獨(dú)立思考、自主探究的精神與求實(shí)創(chuàng)新的意識(shí)。

我校始終堅(jiān)持科研帶動(dòng)、課業(yè)改革推動(dòng)、信息技術(shù)拉動(dòng)的“三動(dòng)戰(zhàn)略”,致力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力,大力培養(yǎng)學(xué)習(xí)型、研究型、創(chuàng)新型學(xué)生。我校累計(jì)投資近千萬元,建成了國家一類標(biāo)準(zhǔn)物理實(shí)驗(yàn)室8個(gè),化學(xué)實(shí)驗(yàn)室8個(gè),生物實(shí)驗(yàn)室6個(gè)。2006年投資17萬元,建成了數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室3個(gè)。我校在落實(shí)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)上,大膽探索數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué),課堂教學(xué)模式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式實(shí)現(xiàn)了較大轉(zhuǎn)變,教學(xué)質(zhì)量全面提升。

二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室由計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、多媒體設(shè)備等組成。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是根據(jù)高中新課程改革而開放的新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件構(gòu)成。不同的傳感器檢測(cè)到的不同實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),經(jīng)數(shù)據(jù)采集器采集到的數(shù)據(jù),經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后輸入計(jì)算機(jī),再由計(jì)算機(jī)經(jīng)過相應(yīng)的軟件平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)和圖形的分析、處理、給出物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。用傳感器和計(jì)算機(jī)代替人工處理,簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理過程,能生動(dòng)、形象地反映物理規(guī)律,使學(xué)生的精力更集中于對(duì)數(shù)據(jù)背后隱藏的科學(xué)規(guī)律的探究,提高實(shí)驗(yàn)效率。

三、案例分析

酸堿中和滴定

(一)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.通過實(shí)驗(yàn),獲得強(qiáng)度不同的酸堿中和時(shí)的滴定曲線;

2.學(xué)習(xí)使用pH傳感器和相關(guān)數(shù)字化設(shè)備;

3.讓學(xué)生了解中和時(shí)的pH與酸堿強(qiáng)弱的關(guān)系,并對(duì)普通滴定實(shí)驗(yàn)中指示劑的選用有一個(gè)正確的理解。

(二)實(shí)驗(yàn)原理

我們通常用酸堿中和時(shí)pH變化曲線圖,分析酸堿中和滴定時(shí)的pH變化,通常有4種不同的滴定曲線:強(qiáng)酸滴定強(qiáng)堿曲線、弱酸滴定強(qiáng)堿曲線、弱堿滴定強(qiáng)酸曲線及弱堿滴定弱酸曲線。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)我們首先正確聯(lián)接實(shí)驗(yàn)裝置,并把pH傳感器放入酸中,當(dāng)堿從滴定管中緩慢下滴時(shí),我們會(huì)在計(jì)算機(jī)屏幕上發(fā)現(xiàn)pH的變化。當(dāng)酸堿物質(zhì)的量相等時(shí),我們把這一點(diǎn)稱為酸堿中和反應(yīng)等當(dāng)點(diǎn)。在等當(dāng)點(diǎn)附近,會(huì)出現(xiàn)pH突躍。在此實(shí)驗(yàn)中,計(jì)算機(jī)實(shí)際紀(jì)錄的是pH相對(duì)時(shí)間的變化,但由于滴定速度前后變化不大,我們?cè)诖思俣ǖ味ㄋ俣纫恢?這樣我們就能通過計(jì)算,獲得每個(gè)單位時(shí)間消耗的堿的體積。

(三)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及試劑

計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件、pH傳感器、數(shù)據(jù)采集器、電磁攪拌器(或用玻璃棒攪拌代替)、燒杯(250mL)、50mL酸式滴定管、50mL堿式滴定管、鐵架臺(tái)、鐵夾(2個(gè))、洗瓶。0.1mol/L氫氧化鈉、0.1mol/L氨水、0.1mol/L鹽酸、0.1mol/L乙酸。

(四)實(shí)驗(yàn)過程

1.根據(jù)設(shè)備要求連接好設(shè)備。

2.用0.1mol/L的NaOH清洗完堿式滴定管后裝滿液體,然后用酸式滴定管放25mL鹽酸于250mL燒杯中。

3.按照要求在酸中放入pH傳感器。

4.開啟設(shè)備,記錄pH變化。

5.重復(fù)上述步驟1―4,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2―4,NaOH滴定乙酸溶液實(shí)驗(yàn),鹽酸滴定氨水實(shí)驗(yàn),乙酸滴定氨水實(shí)驗(yàn)。

(五)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集及其處理

經(jīng)過實(shí)驗(yàn),學(xué)生可以獲得一連串的pH變化相對(duì)時(shí)間的數(shù)據(jù)(測(cè)試時(shí)間間隔可由實(shí)驗(yàn)者自行設(shè)置)。

然后,我們把這些數(shù)據(jù)用計(jì)算機(jī)處理,并用圖像表示出來。應(yīng)用同一實(shí)驗(yàn)裝置,我們?cè)俜謩e進(jìn)行實(shí)驗(yàn)2至實(shí)驗(yàn)4,分別為氫氧化鈉滴定乙酸、鹽酸滴定氨水、乙酸滴定氨水的實(shí)驗(yàn),對(duì)應(yīng)的圖像,這些圖像無疑生動(dòng)地表示出了4個(gè)實(shí)驗(yàn)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)。學(xué)生經(jīng)過對(duì)比可獲得一個(gè)理性的認(rèn)識(shí),加深書本上獲得的已有知識(shí)。

四、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的反思

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)所呈現(xiàn)的往往是單一的,而數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的引入,則給我們的實(shí)驗(yàn)帶來了生動(dòng)和具體,增加了探究性,因?yàn)樗尸F(xiàn)的是多維的,數(shù)據(jù)和圖像可以同時(shí)動(dòng)態(tài)地表現(xiàn),更快更好地完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

(一)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的影響

在觀察環(huán)節(jié),數(shù)字化手段可以極大地?cái)U(kuò)展實(shí)驗(yàn)的可視性和可重復(fù)性,以往用肉眼觀察非常困難的化學(xué)現(xiàn)象,現(xiàn)在可以借助數(shù)字技術(shù)在時(shí)間和空間上的擴(kuò)展可以清楚地采集下來。

在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)上,利用計(jì)算機(jī)和傳感器數(shù)字手段,可以更快更準(zhǔn)地得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。從而節(jié)省寶貴的教學(xué)時(shí)間,把更多的時(shí)間用于討論問題之中。

在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)上,利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理能力,可將學(xué)生從簡(jiǎn)單、機(jī)械、繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程中解脫出來,讓他們的時(shí)間和精力用在更有創(chuàng)造力的方面。

(二)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生的影響

從總體上講,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是以計(jì)算機(jī)及傳感器為核心器件的實(shí)驗(yàn)體系,而與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)有較大區(qū)別,從而使實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)思想、學(xué)生的操作過程和實(shí)驗(yàn)中間環(huán)節(jié)將發(fā)生很大變化。

在這種情況下,實(shí)驗(yàn)教學(xué)將使一些層面相對(duì)簡(jiǎn)化,而使另一些層面更深入。比如,在數(shù)據(jù)處理上,有明確的處理形式的機(jī)械性工作,可以交給計(jì)算機(jī)來自動(dòng)完成,使處理數(shù)據(jù)層面上工作簡(jiǎn)單化;這樣做的目的是否意味我們對(duì)數(shù)據(jù)的關(guān)注可以減少呢?答案是否定的。因?yàn)槲覀円髮W(xué)生轉(zhuǎn)而關(guān)注數(shù)據(jù)之間的化學(xué)原理和數(shù)據(jù)背后更深入層次上的分析,就是說可以引導(dǎo)學(xué)生把精力從簡(jiǎn)單層面上轉(zhuǎn)移到較深入的地方。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)功能全面增強(qiáng),為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上調(diào)整帶來機(jī)遇。很多在傳統(tǒng)中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不能做或沒有條件做的實(shí)驗(yàn),在數(shù)字化設(shè)備下就可以成功地完成。這樣,我們可以設(shè)計(jì)出各種探究型實(shí)驗(yàn),以適應(yīng)高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中“化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題”選修模塊的需要。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)將打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的固有模式,使中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)具有高度的自主性、開放性和探索性。一方面,學(xué)生可以比較方便地根據(jù)不同的目的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),如可以設(shè)計(jì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)專門為了仔細(xì)深入地觀察某一過程,研究一些物理量之間的關(guān)系,等等。另一方面,對(duì)于同一個(gè)實(shí)驗(yàn),不同學(xué)生之間在學(xué)習(xí)目的上可以互不相同。實(shí)驗(yàn)既可以探究性的,又可以是驗(yàn)證性的,由于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)設(shè)備具有便于使用的模塊,學(xué)生可以更自由設(shè)計(jì)某個(gè)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證他們的想法,為學(xué)生大膽創(chuàng)造提供實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

篇7

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化技術(shù)；地域文化；哈爾濱

引言

近年來，數(shù)字化技術(shù)以其大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、高速化的信息傳輸能力和高效的分析能力在城市規(guī)劃和城市設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用，并深受城市規(guī)劃界許多專家和學(xué)者的關(guān)注。城市地域文化的保護(hù)與傳承對(duì)于建設(shè)現(xiàn)代化可持續(xù)發(fā)展的大都市具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義，數(shù)字化技術(shù)在此研究領(lǐng)域的應(yīng)用必定使哈爾濱地域文化的保護(hù)與傳承更具科學(xué)性和可操作性。在城市規(guī)劃三十年，轉(zhuǎn)型與重構(gòu)二次發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，如何將多元數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于城市規(guī)劃的各個(gè)領(lǐng)域，并深入體現(xiàn)城市地域文化特征，已經(jīng)成為我們城市規(guī)劃者值得研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

本文以哈爾濱市地域文化為研究對(duì)象進(jìn)行研究，將數(shù)字化技術(shù)與城市地域文化的發(fā)展與特征體現(xiàn)相結(jié)合，從而促使哈爾濱地域文化發(fā)展更具科學(xué)性、可操作性和長(zhǎng)遠(yuǎn)性，并促進(jìn)哈爾濱市文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的更新更快發(fā)展和城市的綜合可持續(xù)發(fā)展。

1數(shù)字化技術(shù)與哈爾濱地域文化

隨著現(xiàn)代科技突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)字化研究領(lǐng)域愈加廣泛。其中，3D Max三維建模、Web虛擬仿真技術(shù)、VRML虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景漫游、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)碼特效（三維虛擬場(chǎng)景、角色動(dòng)畫）等技術(shù)在數(shù)字化時(shí)期發(fā)揮著舉足輕重的作用。近年來，數(shù)字化技術(shù)已經(jīng)漸漸被城市規(guī)劃界所接受并得以廣泛應(yīng)用，如現(xiàn)代數(shù)字化技術(shù)在虛擬城市和博物館仿真技術(shù)等方面的應(yīng)用，數(shù)字化資源不僅能夠?qū)Σ仄愤M(jìn)行忠實(shí)的描述和解構(gòu)，而且還能對(duì)藏品相關(guān)信息和背景進(jìn)行還原，為我國城市地域文化的活潑、生動(dòng)展現(xiàn)開拓了新的研究思路。又如，武漢大學(xué)開發(fā)出數(shù)碼城市系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)三維城市模型快速重建和動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)更新，不但可完成城市景觀的虛擬再現(xiàn)，而且可實(shí)現(xiàn)多層次場(chǎng)景、動(dòng)態(tài)多層次紋理鑲嵌及復(fù)雜場(chǎng)景碰撞檢測(cè)等功能。此外，浙江大學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室還開發(fā)了虛擬故宮，桌面虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)等。以上諸多的研究成果證明了數(shù)字化技術(shù)的功能強(qiáng)大性和應(yīng)用廣泛性，并告知我們數(shù)字化技術(shù)在城市地域文化的展現(xiàn)方面值得深入研究。

城市地域文化，一般指城市的地域文化環(huán)境，包括城市建筑文化環(huán)境的締造以及文化事業(yè)設(shè)施的建設(shè)等。不同地域、不同時(shí)期城市文化表現(xiàn)出不同的內(nèi)容與形式。哈爾濱是一座文化底蘊(yùn)極其深厚的城市，其具有多個(gè)民族文化與外來文化融會(huì)貫通的特點(diǎn)，具有傳統(tǒng)文化資源豐富、民族風(fēng)情濃郁、地域特色鮮明等特征。在其多元城市文化的成分中，有彌漫歐陸風(fēng)情的歐陸文化；也有體現(xiàn)齊魯燕趙精神、蘊(yùn)含八旗遺風(fēng)的猶太文化、金源文化等民族文化；更有極具地域特色的冰雪文化等。這諸多文化，在哈爾濱城市肇始，形成和發(fā)展過程中互相交融、彼此滲透、或消或漲、或揚(yáng)或抑，形成了哈爾濱特有的文化脈相和人文精神 。

數(shù)字化是科技進(jìn)步的產(chǎn)物，也是時(shí)展的必然。雖然城市地域文化呈現(xiàn)多元化特征，但從它產(chǎn)生和發(fā)展過程中所需要的各種資源要素、社會(huì)環(huán)境和條件來看，我們可以確定，其真實(shí)、生動(dòng)的體現(xiàn)應(yīng)該是與科學(xué)技術(shù)密不可分的，科技的作用是如影隨形、無處不在的。正如達(dá)·芬奇所說：“藝術(shù)借助科技的翅膀才能高飛”，城市文化亦然如此。

2數(shù)字化技術(shù)于哈爾濱地域文化的應(yīng)用缺失

哈爾濱雖然地域文化資源豐富，但在資源的利用率、商品轉(zhuǎn)化率、文化產(chǎn)品的精神內(nèi)涵和藝術(shù)的精致程度方面還不是很高，缺乏先進(jìn)的數(shù)字化技術(shù)指導(dǎo)與應(yīng)用，開發(fā)和整合方面沒有實(shí)現(xiàn)資源的最優(yōu)配置，雄厚的文化特色資源沒有得到根本的發(fā)掘和釋放，具體表現(xiàn)于以下幾個(gè)方面：

2.1文化與技術(shù)結(jié)合性差

在歷史文化保護(hù)與傳承方面，由于受到自然災(zāi)害、經(jīng)濟(jì)建設(shè)、旅游開發(fā)等因素的影響，哈爾濱許多珍貴稀有文物景觀建筑已處于瀕?；蛳鼍车亍Ｍ瑫r(shí)，現(xiàn)今的數(shù)字化技術(shù)在哈爾濱歷史文化內(nèi)容的展現(xiàn)中并沒有得到良好的體現(xiàn)，更沒有與傳統(tǒng)文物景觀建筑保護(hù)工作相結(jié)合，對(duì)文物景觀建筑的保存、重現(xiàn)和修復(fù)工作沒有起到科學(xué)的指導(dǎo)作用，極大地影響了歷史文化遺產(chǎn)的保護(hù)、傳承的效率與效果。除此之外，哈爾濱地域文化與數(shù)字化科學(xué)技術(shù)結(jié)合性不強(qiáng)的表現(xiàn)，又如，哈爾濱樺樹皮工藝、魚皮工藝、皮影畫、剪紙、黑陶、木雕、麥飯石雕等傳統(tǒng)民俗文化藝術(shù)，在擴(kuò)大銷售渠道和經(jīng)營規(guī)模方面，借助數(shù)字信息化手段進(jìn)行保護(hù)、整合、傳播、開發(fā)的力度明顯不夠；倡導(dǎo)與宣傳主題性創(chuàng)作、傳統(tǒng)藝術(shù)創(chuàng)作與數(shù)字化技術(shù)的結(jié)合性不強(qiáng)；鼓勵(lì)傳統(tǒng)藝術(shù)、民間藝術(shù)和工藝美術(shù)走數(shù)字化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展道路的優(yōu)惠措施不明顯等等。

2.2科技與品牌效應(yīng)滯后

哈爾濱目前在對(duì)WEB技術(shù)、虛擬仿真等數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用較為滯后，不能與當(dāng)今的科學(xué)技術(shù)發(fā)展同步，與時(shí)俱進(jìn)。一方面表現(xiàn)為，當(dāng)前冰雪文化市場(chǎng)的原有壟斷地位正伴隨著吉林、長(zhǎng)春等省市逐漸推出的冰雪旅游有所動(dòng)搖。另一方面表現(xiàn)為，哈爾濱豐富的民俗文化、邊疆文化、歐陸文化等文化資源并沒有在全國范圍內(nèi)形成優(yōu)勢(shì)產(chǎn)品或強(qiáng)勢(shì)產(chǎn)業(yè)，影響范圍僅僅局限于本省或周邊臨近地區(qū)，致使哈爾濱的地域文化特征展現(xiàn)不足，文化傳播受到很大強(qiáng)度的限制，文化資源市場(chǎng)仍有待深度挖掘和資源整合。哈爾濱為實(shí)現(xiàn)將地域文化推廣至全國，乃至國際的目標(biāo)，必須加強(qiáng)數(shù)字化的研究與應(yīng)用，并形成自己的文化品牌。

篇8

關(guān)鍵詞:數(shù)字化實(shí)驗(yàn) 設(shè)備 傳感器 創(chuàng)造性思維

整體而言,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品在國內(nèi)還處于起始階段,但在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)比較普及了,美國、日本、德國、英國和新加坡等國家的小學(xué)科學(xué)類教材中也已頻繁出現(xiàn)此類產(chǎn)品的應(yīng)用案例,成為學(xué)生科學(xué)探究的重要平臺(tái)。作為高度重視教育技術(shù)現(xiàn)代化的發(fā)展中大國,中國有理由也有能力快速趕上這個(gè)科學(xué)教育的世界潮流。筆者多年來一直高度關(guān)注這個(gè)行業(yè)在國際、國內(nèi)發(fā)展動(dòng)態(tài),也聆聽了許多一線師生的反饋意見,現(xiàn)提出以下問題與關(guān)心此領(lǐng)域的同仁們一起探討。

一、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的價(jià)值究竟在哪里

對(duì)于同一個(gè)事物的價(jià)值,向來仁者見仁、智者見智,立場(chǎng)、角度和關(guān)聯(lián)程度的差異往往導(dǎo)致很大的分歧。既然數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是用于理科定量檢測(cè)與分析的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),那么我們就剔除其它非核心因素,重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面挖掘。

1.顯性教學(xué)功用

科學(xué)教育的水平與教學(xué)模式、方式、手段和儀器是緊密關(guān)聯(lián)的。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)至少具有以下幾方面顯性的教學(xué)功用。

(1)有利于全面推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)代化。正是有了這么一套獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),才使得數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)傳輸、實(shí)時(shí)記錄、實(shí)時(shí)繪圖、實(shí)時(shí)分析和實(shí)時(shí)分享等,使人類科學(xué)實(shí)驗(yàn)的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí),而且從科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用走進(jìn)了普通的教學(xué)課堂,從此電腦的功用不再局限于上網(wǎng)、電子辦公、游戲或娛樂,而是增添了實(shí)驗(yàn)探究的嶄新領(lǐng)域,很多第一次接觸這個(gè)系統(tǒng)的人感覺眼前一亮既而興趣盎然也就不足為怪了。另外,教學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)０妗?shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的電子化,使得教學(xué)評(píng)價(jià)和教學(xué)指導(dǎo)的模式更加現(xiàn)代化,從而可以進(jìn)一步促進(jìn)教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)。

(2)有利于克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的不足或困境。以前一些效果不好的、沒有辦法定量的、沒有辦法顯示的、沒有辦法分析的實(shí)驗(yàn)迎刃而解了,教學(xué)效果大大提升。比如螺線管內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度的測(cè)定、動(dòng)量定理的驗(yàn)證、變力做功的探究、光合作用的探究、物質(zhì)放射性研究、冰醋酸稀釋過程離子濃度的變化等一大批理科實(shí)驗(yàn)都可以通過該套系統(tǒng)獲得滿意的實(shí)驗(yàn)效果,這無論對(duì)于教師演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)都是大有裨益的。

(3)有利于加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原理的理解。由于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果非常直觀、精確,學(xué)生對(duì)許多實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的直接觀察和定量記錄得以實(shí)現(xiàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的認(rèn)可度和把握性大大提高,從傳統(tǒng)的死記硬背、“照方抓藥”式的機(jī)械性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸饬x的理解性、探究性學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)效率和效果也將隨之提高。

2.潛在教育價(jià)值

教育價(jià)值是教學(xué)功用的內(nèi)化和提升,是對(duì)學(xué)生個(gè)體發(fā)展的深遠(yuǎn)而持久的教育影響。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)除了能夠讓學(xué)生體驗(yàn)并實(shí)踐現(xiàn)代化的實(shí)驗(yàn)技術(shù)外,還有助于開發(fā)以及培養(yǎng)他們的其它諸多素質(zhì)和能力,對(duì)他們今后的工作和生活產(chǎn)生長(zhǎng)久有益的影響。

(1)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生定量思維習(xí)慣。定性――半定量――定量是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本途徑,也是研究逐步深入的必然規(guī)程,傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)手段的落后性制約了實(shí)驗(yàn)方法,也制約了學(xué)生的定量思維發(fā)展,不利于他們思維的縝密性養(yǎng)成和發(fā)展,而采集高頻化、記錄自動(dòng)化、數(shù)據(jù)精確化、分析智能化、存儲(chǔ)便捷化的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)完全可以彌補(bǔ)此類缺失。

(2)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維和創(chuàng)造性思維。經(jīng)常聽到一線師生抱怨自己缺少好的實(shí)驗(yàn)儀器或者軟件平臺(tái),導(dǎo)致自己的好創(chuàng)意或者設(shè)計(jì)沒有辦法實(shí)現(xiàn)或驗(yàn)證,這樣的痛苦是深刻的、普遍的也是無奈的,“工欲善其事,必先利其器”的古訓(xùn)是有道理的。教育推動(dòng)科技發(fā)展,但科技成果需要及時(shí)返哺教育,否則教育會(huì)越來越落后于科技發(fā)展。當(dāng)一個(gè)學(xué)生學(xué)會(huì)用二氧化碳、氧氣、濕度、溫度等傳感器探究影響光合作用的因素時(shí),其思維的寬度和深度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越機(jī)械的識(shí)記水平,思維的發(fā)散性和創(chuàng)造性獲得鍛煉的機(jī)會(huì)。

(3)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合探究能力。面臨問題困境――提出科學(xué)假設(shè)――設(shè)計(jì)驗(yàn)證步驟――實(shí)施探究過程――重新假設(shè)――校正步驟――重新探究……直到解決問題,這是科學(xué)探究的基本模式,探究教學(xué)的精髓就是教會(huì)學(xué)生模擬科學(xué)家發(fā)現(xiàn)真理的過程。由于科學(xué)探究過程的難點(diǎn)在于實(shí)證,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的出現(xiàn)為廣大師生提供了實(shí)證的機(jī)會(huì)和手段。

(4)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用現(xiàn)代科技的能力。作為未來世界的主人,當(dāng)代學(xué)生需要體驗(yàn)并實(shí)踐各種先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)理念和實(shí)驗(yàn)技術(shù),數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為學(xué)生個(gè)體發(fā)展現(xiàn)代科技素養(yǎng)提供了契機(jī),學(xué)生可以運(yùn)用各類傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)以及必要的實(shí)驗(yàn)配件等硬件通過開放性的軟件進(jìn)行各類實(shí)驗(yàn)操作,實(shí)驗(yàn)的綜合性和現(xiàn)代化是空前的。

(5)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有助于培養(yǎng)學(xué)生合作學(xué)習(xí)的習(xí)慣。合作是現(xiàn)代人必備的基本素質(zhì)之一,學(xué)生的合作意識(shí)在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)中會(huì)得到不斷地強(qiáng)化。由于數(shù)字化實(shí)驗(yàn)過程需要用到傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī),硬件及軟件的操作往往一個(gè)人難以實(shí)現(xiàn),需要2人1組或者多人合作才能圓滿完成,這可以讓學(xué)生體驗(yàn)到合作的重要性和樂趣。

二、如何鑒別數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量

根據(jù)對(duì)幾家世界頂級(jí)品牌的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)、研究以及對(duì)國內(nèi)各家知名品牌的比較,筆者認(rèn)為數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品考察點(diǎn)應(yīng)該包括硬件、軟件、配套器材和技術(shù)服務(wù)等幾個(gè)方面。

1.硬件技術(shù)水平

建議考察建設(shè)方的技術(shù)實(shí)力,硬件產(chǎn)品種類應(yīng)該齊全,可擴(kuò)展性強(qiáng),確保學(xué)校采購的產(chǎn)品保持10年以上不落伍。

(1)元件的選擇。采用Samsung、ADI、MAXIM、TI等半導(dǎo)體國際知名企業(yè)原裝進(jìn)口元件為佳,以保證產(chǎn)品穩(wěn)定、精確。當(dāng)然在集成電路方面,國內(nèi)近年來的發(fā)展也比較快速。

(2)焊接工藝。手工接插焊接誤差大、一致性差且不牢固,建議選擇現(xiàn)代機(jī)器貼片焊接和回流焊接技術(shù)的產(chǎn)品。

(3)電極的選擇。生化傳感器的核心是電極(也稱探頭),判斷電極質(zhì)量的指標(biāo)應(yīng)該包括穩(wěn)定性、精確性、靈敏度和一致性。電極材料的選擇是關(guān)鍵,例如溶解氧傳感器最好選擇銀陽極和鉑陰極,而不采用銀陽極和金陰極,這樣使得電性能更加穩(wěn)定,反應(yīng)時(shí)間更加快,同時(shí)使體積更加小,精度更加高。

(4)電路設(shè)計(jì)。電路設(shè)計(jì)雖然外觀看不出來,但是直接影響產(chǎn)品性能。在此僅以量程設(shè)計(jì)和選擇為例作個(gè)探討。眾所周知,量程和分辨率是反相關(guān)的,即量程越大、分辨率越小。而教學(xué)需求是多樣的,有時(shí)需要大量程,有時(shí)需要高分辨率。因此作為現(xiàn)代測(cè)量?jī)x器的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品應(yīng)該給予充分考慮,多量程電路設(shè)計(jì)和選擇是最基本的,一些公司設(shè)計(jì)的雙量程甚至三量程傳感器是比較符合實(shí)際要求的。

另外,在軟件上選擇量程的模擬開關(guān)杜絕了撥碼開關(guān)在長(zhǎng)期頻繁應(yīng)用后的接觸電阻和接觸電容變化的問題。撥碼開關(guān)長(zhǎng)期應(yīng)用后接觸點(diǎn)氧化和可靠性降低而造成了接觸電阻和接觸電容的增大,從而使放大電路前端的電阻增加而使放大倍數(shù)減小從而使測(cè)到的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,明顯表現(xiàn)在電壓、電流、磁感應(yīng)、色度和電導(dǎo)率等多量程傳感器中,而這些傳感器也是用得最頻繁的。而模擬開關(guān)是通過軟件在芯片內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的控制,不會(huì)改變這些參數(shù)。

(5)帶屏采集器。帶屏采集器目前在國內(nèi)市場(chǎng)叫法沒有統(tǒng)一,硬件架構(gòu)也花樣繁多。筆者認(rèn)為,此類產(chǎn)品的核心價(jià)值在于其便攜性、多功能性和低成本。

①便攜性。隨著探究性教學(xué)和研究性學(xué)習(xí)的深入,隨著科學(xué)教育對(duì)環(huán)境指數(shù)和污染系數(shù)的關(guān)注增多,理科戶外采集實(shí)驗(yàn)將越來越頻繁。臺(tái)式電腦或者筆記本電腦顯然不利于四處走動(dòng)的戶外采集活動(dòng),而嵌入式開發(fā)的帶屏采集器是比較好的形式。至于屏的大小,PASCO目前是5.7寸的,VERNIER是3.5寸的,考慮到人體工學(xué)以及顯示清晰度問題,筆者認(rèn)為5寸～7寸為宜,屏幕不是越大越好。另外觸碰式、真彩屏應(yīng)該是主流的。

②多功能性。教育部對(duì)教學(xué)設(shè)備開發(fā)的指導(dǎo)意見之一就是朝復(fù)合型方向發(fā)展。目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了五花八門的多功能學(xué)習(xí)機(jī),但沒有一款可以做數(shù)字化實(shí)驗(yàn)的。伴隨數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品發(fā)展而產(chǎn)生的帶屏采集器完全可以考慮朝復(fù)合型方向演化,為此需要具備完全可以替代電腦的多種常用功能,如強(qiáng)大的多媒體功能、文件編輯功能、VGA傳輸功能、網(wǎng)絡(luò)功能等等。最好具備豐富的接口,可以用鼠標(biāo)控制、可以觸控、可以擴(kuò)展U盤和SD卡存儲(chǔ)等等。

③低成本。帶屏采集器的出現(xiàn)省略了電腦購置,還可以在不改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施的前提下直接嫁接數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品,即有些用戶形象比喻的“拎箱入住”,可以有效降低實(shí)驗(yàn)室配置成本。可見,采用上網(wǎng)本等高成本模式顯然是不經(jīng)濟(jì)的(也是不便攜的)。

2.軟件技術(shù)水平

軟件是人機(jī)交互的窗口和平臺(tái),軟件與教學(xué)實(shí)際融合水平的高低直接導(dǎo)致數(shù)字化實(shí)驗(yàn)推廣應(yīng)用的難易。筆者比較了10家以上國內(nèi)、外同類軟件,覺得從以下幾個(gè)方面評(píng)價(jià)是必須的。

(1)界面是否簡(jiǎn)潔、友好,是否操作簡(jiǎn)便、便于掌握?目前中國學(xué)校用戶最熟悉的就是Office辦公軟件了,下拉式的菜單設(shè)計(jì)、清晰的功能區(qū)劃分是其它一些花哨的、煩瑣的軟件難以比擬的。

(2)功能是否強(qiáng)大,可拓展性是否強(qiáng),使用自由度是否高?比如是否可以自動(dòng)識(shí)別傳感器、智能配置采集參數(shù)(采樣頻率、采樣時(shí)間等)、智能配置坐標(biāo)軸和記錄表格(對(duì)應(yīng)變量名稱、符號(hào)、單位、坐標(biāo)系參數(shù)等)、自由設(shè)置表格參數(shù)和坐標(biāo)參數(shù)、自由添加圖表、自由顯示和分析、自由選擇顏色、自由查看數(shù)據(jù)點(diǎn)、自由插入符號(hào)、自由比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果、自由保存圖表及實(shí)驗(yàn)結(jié)果等等,只有具備這樣的靈活性和自由度,用戶才不至于被軟件束縛住手腳和思維,才可以進(jìn)行靈活多變的探究活動(dòng)。

(3)是否有利于形成資料庫并共享?研究性課程的推出使得校本教材建設(shè)提上工作日程,其本質(zhì)是要求學(xué)校內(nèi)部同一個(gè)教研組的備課資料實(shí)現(xiàn)交流、積累和共享。鑒于各地現(xiàn)行理科教材收錄或推薦的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)內(nèi)容還很缺失,數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)０搴桶咐男纬尚越ㄔO(shè)非常重要。模板存在的意義是簡(jiǎn)化而非僵化實(shí)驗(yàn)配置,因此模板應(yīng)該是可以自由添加、自由修改的,最好是用戶可以添加實(shí)驗(yàn)指導(dǎo),方便教學(xué)。

3.配套器材水平

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的革新和發(fā)展,需要開發(fā)一些嶄新的配套器材才可以更好地滿足其實(shí)驗(yàn)要求。但是對(duì)于配套器材的類型、數(shù)量以及功能定位各地存在很大爭(zhēng)議,一線教師的意見也相當(dāng)不統(tǒng)一。筆者覺得從滿足實(shí)際需求以及節(jié)約資金的角度看,首先,應(yīng)該充分利用或者組合傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)器材,如鐵架臺(tái)、滴定管、摩擦力實(shí)驗(yàn)儀、電阻定律實(shí)驗(yàn)器、阿基米德實(shí)驗(yàn)器、自由落體實(shí)驗(yàn)器和氣電導(dǎo)軌系統(tǒng)等等,否則不僅導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)浪費(fèi),還會(huì)誤導(dǎo)用戶產(chǎn)生數(shù)字化實(shí)驗(yàn)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)是完全脫節(jié)的認(rèn)識(shí)。其次,應(yīng)該開發(fā)一些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室沒有的新配套器材,如力的合成與分解實(shí)驗(yàn)器、向心力實(shí)驗(yàn)器(定量)、機(jī)械能守恒實(shí)驗(yàn)器、平拋運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)器、安培力實(shí)驗(yàn)器、斜面上力的分解與合成實(shí)驗(yàn)器、光合作用實(shí)驗(yàn)器、中和滴定實(shí)驗(yàn)器等等。但是一個(gè)不良傾向應(yīng)該引起重視并及時(shí)糾正:少數(shù)廠家推出了一些不常用、不實(shí)用、不科學(xué)甚至搞怪的配套器材推薦給學(xué)校、誤導(dǎo)用戶,除了暴露出不懂教學(xué)實(shí)際的認(rèn)知缺陷,也暴露了片面擴(kuò)大銷售額的不良商業(yè)動(dòng)機(jī)。

4.技術(shù)服務(wù)水平

對(duì)絕大多數(shù)中國教師和學(xué)生來說,數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品是個(gè)新鮮事物,其技術(shù)含量高、系統(tǒng)性強(qiáng)、操作細(xì)節(jié)多、升級(jí)空間大,因此產(chǎn)品提供廠家的技術(shù)支持和服務(wù)的及時(shí)性非常重要,建議主要考慮以下幾點(diǎn):

(1)廠家技術(shù)服務(wù)地點(diǎn)的遠(yuǎn)近。最好是總部能夠2小時(shí)快速響應(yīng)學(xué)校需求,高效地本地化服務(wù)是增添教師信心、最終提高數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室使用率的關(guān)鍵因素之一。

(2)免費(fèi)質(zhì)保的期限。國家對(duì)電子產(chǎn)品的免費(fèi)質(zhì)保期限要求一般為1年,此類產(chǎn)品最好應(yīng)該在3年以上,并承諾軟件免費(fèi)升級(jí)、硬件終生維修。

(3)培訓(xùn)計(jì)劃和質(zhì)量。最好有詳細(xì)的產(chǎn)品培訓(xùn)計(jì)劃,內(nèi)容應(yīng)該包括教學(xué)價(jià)值、硬件使用、軟件使用、配套器材使用、學(xué)科典型實(shí)驗(yàn)和產(chǎn)品維護(hù)等,時(shí)間可以結(jié)合各校實(shí)際和要求進(jìn)行。

(4)對(duì)公開課、研究課、競(jìng)賽等教研活動(dòng)的支持。數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為教研活動(dòng)的新亮點(diǎn),教師對(duì)技術(shù)支持的要求應(yīng)該及時(shí)得到響應(yīng)。即使對(duì)于學(xué)校暫時(shí)沒有采購的產(chǎn)品,廠家最好也可以提供應(yīng)急性支持。

(5)詳細(xì)的學(xué)科應(yīng)用指導(dǎo)書和產(chǎn)品使用手冊(cè)。目前國內(nèi)有關(guān)廠家物理類指導(dǎo)書已經(jīng)有幾本比較詳實(shí),但是生化類則明顯滯后。

(6)詳細(xì)周到的網(wǎng)絡(luò)資料下載和在線服務(wù)。對(duì)比國外幾家網(wǎng)站和國內(nèi)幾個(gè)主要廠家網(wǎng)站后,筆者對(duì)此很是憂慮。各廠家的專業(yè)水準(zhǔn)和專心程度完全可以從網(wǎng)站提供的技術(shù)信息和服務(wù)看出來。一些廠家連起碼的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)都沒有公布,是不嚴(yán)肅的,也是對(duì)用戶需求冷漠的表現(xiàn)。

三、幾個(gè)需要重點(diǎn)檢驗(yàn)的產(chǎn)品

數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品種類繁多,各家技術(shù)參數(shù)參差不齊,在目前暫時(shí)沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下,筆者建議重點(diǎn)檢測(cè)幾個(gè)代表性的產(chǎn)品,具體種類可根據(jù)情況選擇。

1.無屏數(shù)據(jù)采集器:重點(diǎn)看穩(wěn)定性以及采樣頻率,至少應(yīng)該在80KSPS(即8萬次/秒),可以通過拉開聲音高頻波形查看相鄰數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)間間隔檢驗(yàn)。

2.帶屏數(shù)據(jù)采集器:應(yīng)該具有5寸以上彩色觸碰屏(此尺寸以下太小,也不適宜過大),具有網(wǎng)絡(luò)接口、USB接口、VGA接口,可以直接連接到大屏幕上展示實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果,采樣率達(dá)到80KSPS以上。

3.聲音傳感器:最好能夠同時(shí)測(cè)定聲音的波形和聲強(qiáng)級(jí)(分貝值),可以擬合得到聲音的頻率?？梢酝ㄟ^音叉實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。

4.位移傳感器:最好有分體式和單體式兩種,以滿足不同運(yùn)動(dòng)學(xué)實(shí)驗(yàn)需求。靈敏度、精確度和穩(wěn)定性必須良好,可以通過研究勻速或勻變速直線運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。

5.光電門傳感器:應(yīng)該有多種計(jì)時(shí)模式,尤其是可以完成多種雙光電門聯(lián)合實(shí)驗(yàn),以滿足教學(xué)實(shí)際要求?？梢酝ㄟ^雙光電門法驗(yàn)證牛頓第二定律檢驗(yàn)。

6.氧氣傳感器:應(yīng)該靈敏、準(zhǔn)確,可以通過吹氣實(shí)驗(yàn)或者雙氧水分解實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。

7.溶解氧傳感器:最好使用優(yōu)質(zhì)白金電極(金或者銀電極效果比較差),自帶溫度補(bǔ)償功能,穩(wěn)定、準(zhǔn)確。可以通過測(cè)定不同水體DO值檢驗(yàn)。

8.色度計(jì):應(yīng)該提供國際標(biāo)準(zhǔn)四色光源,可以快速校準(zhǔn),可以同時(shí)測(cè)定透光率T和吸光度A?？梢酝ㄟ^測(cè)定高錳酸鉀等有色試劑的有關(guān)數(shù)據(jù)檢驗(yàn)。

9.二氧化碳傳感器:應(yīng)該是采用自由擴(kuò)散模式測(cè)量,紅外測(cè)定技術(shù)優(yōu)先考慮(電化學(xué)方法比較遲滯),可以通過吹氣實(shí)驗(yàn)快速檢驗(yàn)。

10.心率傳感器:采用安全簡(jiǎn)捷的指脈式為佳,可以選擇顯示心跳波形以及心率數(shù)據(jù),可以通過檢測(cè)不同狀態(tài)下心率狀態(tài)檢驗(yàn)。

11.PH傳感器:具有校準(zhǔn)功能,電極靈敏、準(zhǔn)確,可以通過中和滴定實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)。

12.力傳感器:此傳感器應(yīng)該高度靈敏,改變力鉤方向讀數(shù)應(yīng)該及時(shí)變化,但是停頓在一個(gè)位置時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)該穩(wěn)定,另外最好能夠?qū)崿F(xiàn)軟件調(diào)零。

四、誰來評(píng)判數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品

實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn),實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)儀器的惟一標(biāo)準(zhǔn),廣大一線師生是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品的真正使用者,因而也必然是判斷并評(píng)價(jià)此類產(chǎn)品的最終裁判。好的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)產(chǎn)品將給使用者帶來高科技的便利和享受,平庸乃至偽劣的數(shù)字化產(chǎn)品將打擊他們的興趣和信心,將導(dǎo)致他們不敢用甚至產(chǎn)生抵觸情緒,這是與國家教育設(shè)備投入目標(biāo)相背離的,也是與學(xué)校教育現(xiàn)代化的出發(fā)點(diǎn)相背離的。

篇9

關(guān)鍵詞 數(shù)字化實(shí)驗(yàn) 生物學(xué)模型 模型建構(gòu)

中圖分類號(hào) G633.91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 B

《高中生物課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中指出：“了解、領(lǐng)悟、建立數(shù)學(xué)模型等科學(xué)方法及其在科學(xué)研究中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的建模思維和建模能力，獲得生物學(xué)的基本事實(shí)、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識(shí)。”這是首次在高中生物基礎(chǔ)知識(shí)目標(biāo)中提到“模型”一詞，可見，建立模型在新課標(biāo)中被提到了較高的高度。

模型建構(gòu)是人們按照特定的科學(xué)研究目的，在一定的假設(shè)條件下，通過研究模型來揭示原型的形態(tài)、特征和本質(zhì)的方法，是以簡(jiǎn)化和直觀的形式來顯示復(fù)雜事物或過程的手段。模型建構(gòu)作為一種認(rèn)識(shí)手段和思維方式，是科學(xué)研究中常用的重要方法之一。因此，在生物學(xué)教學(xué)中讓學(xué)生結(jié)合學(xué)習(xí)內(nèi)容而進(jìn)行模型建構(gòu)是十分必要的，而且也是高中學(xué)生必備的生物科學(xué)素養(yǎng)和將來從事科學(xué)研究的必備能力。通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭處熀蛯W(xué)生真實(shí)、實(shí)時(shí)、清晰、準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)微觀的、真實(shí)的生物結(jié)構(gòu)圖像，以及實(shí)施或模擬中學(xué)生物課程中的部分實(shí)驗(yàn)，尤其是能快速而高精度地完成實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和相關(guān)圖表、曲線的生成，對(duì)于學(xué)生完成生物模型的建構(gòu)有十分重要的作用。

1運(yùn)用數(shù)碼顯微互動(dòng)技術(shù)構(gòu)建生物學(xué)物理模型

物理模型是指“以實(shí)物或圖域形式直觀地表達(dá)認(rèn)識(shí)對(duì)象的特征”，顯著的特點(diǎn)是形象直觀，用鮮明和深刻的物質(zhì)形式再現(xiàn)概念的某種本質(zhì)特征，一方面能豐富學(xué)生感性認(rèn)識(shí)，激起學(xué)生極大的好奇心和興趣，另一方面讓抽象變得具體，讓概念能“活起來”，不僅有利于加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的記憶、理解，而且能引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維，提高探究能力，掌握科學(xué)研究方法。

數(shù)碼顯微互動(dòng)投影技術(shù)可以用顯示屏或大屏幕代替鏡頭中的視野，不僅觀察到的圖像真實(shí)、清晰，實(shí)驗(yàn)效果顯著，而且每組實(shí)驗(yàn)結(jié)果都可以在顯示屏或大屏幕上顯現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)師生間、生生間對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的評(píng)價(jià)與交流，有利于教師示范與指導(dǎo)，有利于提高全體學(xué)生實(shí)驗(yàn)的水平，有利于學(xué)生構(gòu)建生物學(xué)物理模型。

例如在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生使用傳統(tǒng)的普通光學(xué)顯微鏡進(jìn)行觀察，除了操作因素外，更主要的是在視野中觀察不清或觀察不到物像，實(shí)驗(yàn)效果較差，易導(dǎo)致學(xué)生對(duì)細(xì)胞及細(xì)胞器的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生障礙或偏差。應(yīng)用數(shù)碼顯微互動(dòng)投影技術(shù)，用顯示屏或大屏幕代替鏡頭中的視野，不僅觀察的葉綠體和線粒體的圖像大，而且圖像清晰真實(shí)，尤其是對(duì)細(xì)胞質(zhì)（葉綠體）的流動(dòng)的觀察效果顯著，使學(xué)生對(duì)葉綠體和線粒體的形態(tài)與結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)更加深刻。此外，采用數(shù)字切片掃描系統(tǒng)，對(duì)優(yōu)質(zhì)的切片進(jìn)行掃描，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)各部分的掃描圖進(jìn)行拼接，形成該張切片的全景圖像，通過特定的觀察軟件，在計(jì)算機(jī)上可以模擬真實(shí)顯微鏡觀察來觀察和學(xué)習(xí)這張切片。

例如在“觀察根尖分生組織細(xì)胞的有絲分裂”的實(shí)驗(yàn)中，由于細(xì)胞間期占細(xì)胞周期的90%-95%，在普通光學(xué)顯微鏡的視野中處于細(xì)胞分裂期的細(xì)胞很少，以往只是利用普通的光學(xué)顯微鏡完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生要通過不斷的移動(dòng)裝片進(jìn)行尋找，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)還找不全細(xì)胞有絲分裂的各時(shí)期圖像；或者教師課前準(zhǔn)備示范片進(jìn)行演示，然后每一個(gè)學(xué)生輪換在顯微鏡下觀察，按一位學(xué)生觀察耗時(shí)1 min計(jì)算，全班學(xué)生輪換看下來至少需要1h。而運(yùn)用數(shù)碼顯微互動(dòng)投影技術(shù)，學(xué)生不僅能觀察到放大、清晰、真實(shí)的圖像，而且通過對(duì)優(yōu)質(zhì)的切片進(jìn)行掃描，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)各部分的掃描圖進(jìn)行拼接，形成該張切片的全景圖像，就能迅速觀察到細(xì)胞有絲分裂的各個(gè)時(shí)期的圖像，省時(shí)省力，效果明顯，對(duì)有絲分裂的各個(gè)時(shí)期的圖像認(rèn)識(shí)深刻。

2運(yùn)用數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M構(gòu)建生物學(xué)模型

數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)是指在科學(xué)研究中，有時(shí)不能對(duì)研究對(duì)象直接進(jìn)行控制或干預(yù)性的操作，為了取得對(duì)研究對(duì)象的認(rèn)識(shí)，而利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開發(fā)的最富真實(shí)感的實(shí)驗(yàn)，可直接在電腦上模擬操作。學(xué)生通過自主操作仿真實(shí)驗(yàn)，掌握理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能，提高動(dòng)手操作能力，培養(yǎng)模型建構(gòu)和科學(xué)探究能力。

例如在嘗試制作真核細(xì)胞的三維結(jié)構(gòu)模型、嘗試生物膜模型的制作、建立減數(shù)分裂中染色體變化的模型、制作DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型等模型制作時(shí)，學(xué)生可以通過鼠標(biāo)將各“零部件”輕松組裝并操作整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象逼真且有趣味性。這樣不但讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)有身臨其境之感，而且還集娛樂與探索科學(xué)知識(shí)于一體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時(shí)對(duì)模型制作會(huì)有深刻地理解和認(rèn)識(shí)，能更好地構(gòu)建生物結(jié)構(gòu)模型。

當(dāng)然，在生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，數(shù)字化仿真實(shí)驗(yàn)更適用于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室實(shí)際操作的前期訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)后的復(fù)習(xí)。這樣，學(xué)生在經(jīng)過仿真虛擬實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練后，在進(jìn)人實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)際操作的過程中，不僅可以在較短時(shí)間內(nèi)成功完成實(shí)驗(yàn)，還可在此基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生用仿真虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行復(fù)習(xí)，可以進(jìn)一步鞏固實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使實(shí)驗(yàn)在時(shí)間和空間上得到延續(xù)。

3運(yùn)用數(shù)字化實(shí)驗(yàn)構(gòu)建生物學(xué)數(shù)學(xué)模型

“數(shù)學(xué)模型是用來描述一個(gè)系統(tǒng)或它的性質(zhì)的數(shù)學(xué)形式”。通過“數(shù)學(xué)化構(gòu)造數(shù)學(xué)模型”的過程來認(rèn)識(shí)生物學(xué)概念的方法，稱為數(shù)學(xué)模型方法，其主要表現(xiàn)形式有等式或不等式（用字母、數(shù)字和其他數(shù)學(xué)符號(hào)構(gòu)成）、數(shù)理邏輯的圖表（曲線圖、集合圖示等）等。

數(shù)字化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是一個(gè)由傳感器和計(jì)算機(jī)組成的多功能測(cè)量系統(tǒng)。它能夠獨(dú)立地或者與傳統(tǒng)的儀器結(jié)合起來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過傳感器快速而高精度地完成力、熱、聲、光、電等各類實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，經(jīng)由配套軟件將數(shù)據(jù)以表格和圖像的形式呈現(xiàn)，構(gòu)建相應(yīng)的生物學(xué)數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行分析處理。

篇10

【摘 要】近年來，高職院校廣泛推行數(shù)字化教育，有利于整合教學(xué)和信息等資源，有利于提升教學(xué)質(zhì)量。但當(dāng)前我國的高職院校在數(shù)字化教育方面還存在一些不足之處。本文在簡(jiǎn)要介紹數(shù)字化教育的模式和原則的基礎(chǔ)上，分析了高職院校實(shí)施數(shù)字化教育存在問題及原因，提出了創(chuàng)新數(shù)字化教育模式的策略。

關(guān)鍵詞 高職院校；數(shù)字化教學(xué)；創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-0568（2015）20-0080-02

作者簡(jiǎn)介：帥曉華，女，長(zhǎng)江職業(yè)學(xué)院電商學(xué)院講師，研究方向：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。

基金項(xiàng)目：本文系湖北技能型人才培養(yǎng)研究中心課題（B2014007）的研究成果。

高職院校屬于高等教育中一個(gè)重要的組成部分和類型，也是國內(nèi)職業(yè)類教育一個(gè)重要的構(gòu)成部分，主要負(fù)責(zé)應(yīng)用類及技能型人才的培養(yǎng)。近年來，隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息科技被廣泛地應(yīng)用于高職教育領(lǐng)域，多數(shù)高職院校加強(qiáng)了數(shù)字化教育工作，整合教學(xué)和信息等資源，促進(jìn)教學(xué)的質(zhì)量提升和資源的共享，取得了積極的進(jìn)展和成效。但高職院校在數(shù)字化教育方面還存在一些不容忽視的問題和薄弱環(huán)節(jié)，與當(dāng)前高職教育改革發(fā)展形勢(shì)任務(wù)的要求還不相適應(yīng)。如何推動(dòng)數(shù)字化教育模式的改革與創(chuàng)新，充分發(fā)揮數(shù)字化信息技術(shù)手段的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)高職教育的實(shí)效性，成為高職院校亟待研究解決的、重要而緊迫的任務(wù)。

一、數(shù)字化教學(xué)模式概述

1.數(shù)字化教學(xué)的基本模式。一是多媒體的演示模式，指的是教師實(shí)施課堂教學(xué)時(shí)以展示圖片、音視頻及動(dòng)畫等資料的方式調(diào)動(dòng)大家的積極性與興趣。此種教學(xué)的模式優(yōu)點(diǎn)在于以視覺和聽覺的綜合性效果來刺激聽課的感官，營造課堂教學(xué)的良好氛圍，來實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)教學(xué)實(shí)效的目標(biāo)；缺點(diǎn)在于其激發(fā)興趣的持續(xù)性不夠。二是網(wǎng)絡(luò)多媒體交互模式，指的是在教師的引導(dǎo)和組織下，學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)終端來參與集中式的學(xué)習(xí)。這一模式更實(shí)踐性強(qiáng)，其優(yōu)點(diǎn)是可以創(chuàng)造持續(xù)提問的環(huán)境，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)地探索和學(xué)習(xí)，能有效增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性與創(chuàng)造力；其缺點(diǎn)在于教學(xué)過程容易固化，不利于提升教學(xué)質(zhì)量、創(chuàng)新教學(xué)的方法，并對(duì)教學(xué)硬件設(shè)備存在依賴性。三是現(xiàn)實(shí)虛擬模式，指的是采用現(xiàn)實(shí)虛擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)中創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室與教室對(duì)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行模擬，在虛擬的教室里，學(xué)生能夠根據(jù)個(gè)人需要實(shí)時(shí)地進(jìn)行交互學(xué)習(xí)；虛擬的實(shí)驗(yàn)室多用來模擬那些危險(xiǎn)性較大、現(xiàn)實(shí)不易完成的場(chǎng)景和任務(wù)。這一模式因?yàn)樵O(shè)備較為昂貴，應(yīng)用不太廣泛。四是遠(yuǎn)程教育模式，是指通過互聯(lián)網(wǎng)、電視等各種傳播媒介打破時(shí)空限制，是一種不需要聽課人在課堂教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)的模式，多應(yīng)用于在職進(jìn)修者及使用異地教學(xué)資源的情況。這一模式優(yōu)點(diǎn)在于能夠不受時(shí)空的制約，來實(shí)時(shí)地進(jìn)行探討與交流；缺點(diǎn)在于對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性要求較高，如果缺乏主動(dòng)性就會(huì)影響影響教學(xué)的效果。

2.數(shù)字化教學(xué)的基本原則。開展數(shù)字化教學(xué)的基本原則，可以歸納為堅(jiān)持“三個(gè)導(dǎo)向”。一是要堅(jiān)持目標(biāo)性導(dǎo)向。教學(xué)過程中應(yīng)用數(shù)字化多媒體科技手段，必須以高職院校各學(xué)科的課程內(nèi)容為立足的基點(diǎn)，必須為各類課程教學(xué)實(shí)踐任務(wù)服務(wù)，根據(jù)具體需要在何處應(yīng)用信息科技手段以及需要應(yīng)用哪些技術(shù)性手段，必須要看課堂教學(xué)任務(wù)的具體要求及是否能夠真正增強(qiáng)教學(xué)的實(shí)效性。同時(shí)在應(yīng)用科技手段創(chuàng)設(shè)課堂教學(xué)情境時(shí)，通常數(shù)字化多媒體教學(xué)方法通常應(yīng)用在教學(xué)的難點(diǎn)、重點(diǎn)及傳統(tǒng)方式無法表達(dá)的相關(guān)內(nèi)容中，以及利用多媒體手段來提升教學(xué)的效率等情形。二是要堅(jiān)持綜合性導(dǎo)向。在實(shí)施數(shù)字化的教學(xué)過程中，一方面要綜合運(yùn)用各種教學(xué)方式，同時(shí)用到各類多媒體數(shù)字設(shè)備，以克服某類媒體設(shè)備的不足，發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢(shì)，以增強(qiáng)課堂教學(xué)的整體性。另一方面，要有效整合教學(xué)的內(nèi)容，對(duì)課程教學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌考慮，交叉搭配進(jìn)行，通過教學(xué)內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)性講解，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)于課程知識(shí)的認(rèn)知和理解，以增強(qiáng)教學(xué)的實(shí)效性。三是堅(jiān)持最優(yōu)化導(dǎo)向。由于高職院校在信息化建設(shè)方面的整體發(fā)展不夠均衡，實(shí)施數(shù)字化教育必須立足現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施和資源條件，盡可能用最少的時(shí)間、師資及資金的投入，來獲取最佳的培養(yǎng)人才的工作效益。在設(shè)置課程和組織教學(xué)時(shí)，必須關(guān)注專業(yè)課的實(shí)用性，避免講授無用落后知識(shí)或技能，防止教學(xué)時(shí)間和資源的浪費(fèi)。

二、數(shù)字化教學(xué)方面存在問題及其原因分析

1.高職院校在數(shù)字化教學(xué)方面存在的突出問題。高職院校在數(shù)字化教育方面還存在一些不容忽視的問題和薄弱環(huán)節(jié)，突出表現(xiàn)在：一是數(shù)字化教育的質(zhì)量和水平不高。數(shù)字化多媒體教學(xué)過程主要由任課老師自行決定，在重點(diǎn)內(nèi)容的確定、方式方法的選擇及教學(xué)效果的考查均由老師根據(jù)個(gè)人意愿和理解來安排，因?yàn)槿握n教師認(rèn)知水平上客觀存在的差異性，影響數(shù)字化教育整體水平的提升。二是數(shù)字化教育的內(nèi)容與手段的關(guān)系把握不準(zhǔn)。在教學(xué)過程中，有的過于追求展示課件的逼真效果，把大量的精力用在課件制作上，過于追求畫面的精美和背景音樂的華美，而在課程內(nèi)容的詳略取舍、課堂教學(xué)的具體情境設(shè)置、提問環(huán)節(jié)的時(shí)機(jī)把握等沒有進(jìn)行深入細(xì)致的思考，為了展現(xiàn)而展現(xiàn)，導(dǎo)致出現(xiàn)重形式而輕內(nèi)容問題，影響了教學(xué)的實(shí)際效果。三是忽視了學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。在設(shè)計(jì)數(shù)字化的教學(xué)環(huán)節(jié)時(shí)未能考慮學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)和學(xué)習(xí)需求，與學(xué)生的互動(dòng)環(huán)節(jié)考慮不多、設(shè)計(jì)不夠，忽視了培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。四是數(shù)字化教學(xué)的考核工作不到位。一方面，部分高職院校對(duì)考核的方式和內(nèi)容缺乏明確的規(guī)定，多數(shù)交給任課的老師自行確定，隨意性較大；另一方面，考核的標(biāo)準(zhǔn)較為混亂，導(dǎo)致教學(xué)相關(guān)內(nèi)容的設(shè)置與方法的選擇無法統(tǒng)一。

2.高職院校在數(shù)字化教學(xué)方面存在問題的原因剖析。一是高職院校對(duì)于數(shù)字化教育的地位和作用認(rèn)識(shí)不到位。由于多數(shù)高職院校均由中職院校發(fā)展而成，通常辦學(xué)的時(shí)間不長(zhǎng)，基礎(chǔ)設(shè)施較為薄弱，院校管理層受傳統(tǒng)中職院校教學(xué)方法的制約和影響，對(duì)數(shù)字化教育工作存在一定的誤區(qū)，對(duì)傳統(tǒng)性的教學(xué)工作模式存在慣性思維，思想上不夠重視、落實(shí)上不夠到位，影響了數(shù)字化教育工作的深入發(fā)展。二是數(shù)字化教育的管理機(jī)制不完善。部分高職院校在數(shù)字化教育的組織管理機(jī)構(gòu)不健全，內(nèi)部職責(zé)未明確，工作力量嚴(yán)重不足，基礎(chǔ)制度不完善，影響了數(shù)字化教育的有序開展。三是數(shù)字化教育整體設(shè)計(jì)到位。部分高職院校的數(shù)字化教育還處于分散上馬、自發(fā)建設(shè)的狀態(tài)，缺乏統(tǒng)一的設(shè)計(jì)和規(guī)劃，導(dǎo)致各類信息管理系統(tǒng)來源各異、交叉重復(fù)、各自為政的現(xiàn)象，來源多樣，無法發(fā)揮數(shù)字化教育的整體效應(yīng)。四是對(duì)數(shù)字化教育的資金投入不夠。高職院校在數(shù)字化教育的基礎(chǔ)設(shè)施上，多數(shù)是自籌資金，在爭(zhēng)取國家投資和多渠道籌集資金不夠，影響了數(shù)字化教育基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。五是專業(yè)化的師資力量缺乏。目前很多高職院校缺少既懂專業(yè)、又懂信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的人才，在加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有的師資進(jìn)行信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)培訓(xùn)的力度不夠，影響了數(shù)字化教育的深入發(fā)展。

三、高職院校進(jìn)一步創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式的對(duì)策和建議

1.進(jìn)一步健全數(shù)字化教育工作推進(jìn)機(jī)制。高職院校要提高思想認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)，切實(shí)把數(shù)字化教育工作放到重要的議事日程。成立數(shù)字化建設(shè)的專門領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)和管理部門，協(xié)調(diào)、領(lǐng)導(dǎo)和決策數(shù)字化教育的重大事項(xiàng)，推動(dòng)相關(guān)工作規(guī)范有序開展。加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，結(jié)合高職院校的實(shí)際，制定數(shù)字化教育工作的整體規(guī)劃，健全和完善基礎(chǔ)管理制度和配套措施，采取多種方式和渠道籌集資金，加大投入力度，強(qiáng)化對(duì)內(nèi)部現(xiàn)有信息管理系統(tǒng)的有效整合和新建系統(tǒng)的規(guī)劃，切實(shí)防止重復(fù)性的建設(shè)。

2.進(jìn)一步創(chuàng)新數(shù)字化的教學(xué)方法。一是創(chuàng)新信息化科技內(nèi)容的教學(xué)模式，既要重視信息科技教學(xué)課程內(nèi)容本身的教學(xué)，又要強(qiáng)化對(duì)學(xué)生以信息科技工具為手段，發(fā)現(xiàn)并解決學(xué)習(xí)中問題的能力和素質(zhì)的培養(yǎng)。二是創(chuàng)新以學(xué)生作為主體的課堂講授模式，以現(xiàn)代信息科技工具為手段，強(qiáng)化對(duì)教學(xué)過程及教學(xué)資源的研發(fā)與設(shè)計(jì)，促進(jìn)課堂教學(xué)從傳統(tǒng)式授課向?qū)W生版主發(fā)現(xiàn)、探究并解決學(xué)習(xí)問題的方向轉(zhuǎn)變。三是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代學(xué)生進(jìn)行研究式學(xué)習(xí)的模式，推動(dòng)學(xué)生根據(jù)教師的督導(dǎo)，針對(duì)個(gè)人實(shí)際認(rèn)知及探索能力，明確專題研究的內(nèi)容，自主地搜索并交流各類相關(guān)信息，通過計(jì)算機(jī)作業(yè)的方式完成相應(yīng)研究性任務(wù)。

3.進(jìn)一步抓好數(shù)字化教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一是要加強(qiáng)數(shù)字化備課工作，教師通過互聯(lián)網(wǎng)或者學(xué)校內(nèi)網(wǎng)開展集體性合作式的課堂教學(xué)準(zhǔn)備工作，科學(xué)劃分教材的內(nèi)容、明確個(gè)人的分工，利用信息化科技手段，分頭組織備課、組合使用、資料共享，為課堂教學(xué)提供保障。二是要綜合應(yīng)用現(xiàn)代信息科技手段，采取展示類、資料類、拓展類等多種的教學(xué)方法和形式，有效地增強(qiáng)課堂教學(xué)的實(shí)際效果。三是要?jiǎng)?chuàng)建教學(xué)體系平臺(tái)、教育資源管理平臺(tái)、學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)資源平臺(tái)等，深入推進(jìn)數(shù)字化教育工作順利有序開展。

4.進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)字化教育的師資隊(duì)伍建設(shè)。加大高職院校人才的引進(jìn)力度，積極引進(jìn)既懂專業(yè)課程教育、又能熟練掌握數(shù)字化教育手段的復(fù)合型人才，不斷改善和優(yōu)化師資隊(duì)伍。加強(qiáng)教師隊(duì)伍素質(zhì)的優(yōu)化與提升，強(qiáng)化對(duì)教師基礎(chǔ)性信息科技方面的操作方法、技能及設(shè)計(jì)能力的培訓(xùn)和培養(yǎng)，提升高職院校師資隊(duì)伍數(shù)字化的教學(xué)素養(yǎng)。

綜上所述，高等職業(yè)教育是國內(nèi)高等教育一個(gè)的重要構(gòu)成部分，高職院校探索創(chuàng)新數(shù)字化教育的新模式，有利于提升高職院校的教學(xué)水平和質(zhì)量，有利于促進(jìn)高職教育的改革發(fā)展，意義重大、勢(shì)在必行。因此，必須高度重視和加強(qiáng)高職院校的數(shù)字化教育模式創(chuàng)新工作，不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，持續(xù)改進(jìn)和推廣有效的措施和辦法，為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展提供可靠的人才保障。

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