高校智慧實驗教學中心的研究

　　高校智慧實驗教學中心的研究
　　
　　北方工業(yè)大學經(jīng)濟管理學院 陳夢萍 鎖安康 余小敏 包楚翹
　　
　　【摘 要】隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，建設(shè)高校智慧實驗教學中心的概念也日見雛形。文章闡述了高校智慧實驗教學中心的概念、特征和功能。結(jié)合更加便捷、靈活、環(huán)保的理念，提出了智慧實驗教學中心的四個模型，并且從技術(shù)發(fā)展角度分析智慧實驗中心建設(shè)的可能性。
　　
　　【關(guān)鍵詞】智慧教學；實驗中心；體系研究
　　
　　一、引言
　　
　　2008年面對國際金融危機，IBM公司提出了“智慧地球”的概念，即通過新一代的信息技術(shù)來改變?nèi)藗兊纳�活和學習方式，提高相互交流、信息處理能力的速度，促進社會發(fā)展。隨后“智慧城市”、“智慧校園”等多種理念相繼提出，這激發(fā)了我們對基于高新技術(shù)發(fā)展及網(wǎng)絡普及的社會環(huán)境下高校實驗教學中心發(fā)展的遐想——高校智慧實驗教學中心。智慧實驗教學中心的理念是：無處不在的網(wǎng)絡學習，靈活舒適的學習環(huán)境，高效智能的管理模式以及人性綠色的服務理念。
　　
　　二、高校智慧實驗教學中心概念
　　
　　1.智慧實驗教學中心的提出
　　
　　智慧實驗教學中心是對傳統(tǒng)實驗教學中心概念的發(fā)展。它基于物聯(lián)網(wǎng)、云計算，利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、通信技術(shù)結(jié)合心理學與人體工程學，對中心與教學、科研、管理甚至生活服務有關(guān)的所有信息資源進行全面的整合、互聯(lián)與集成，基于深度的技術(shù)發(fā)展與分析，為學校工作提供更公平的資料共享、更靈活的教學方式、更智能的管理模式以及更人性的服務理念。
　　
　　2.智慧實驗教學中心的特征
　　
　　提供個性化服務。為廣大師生提供一個更加全面的、系統(tǒng)的智能感知環(huán)境和綜合信息服務的平臺。
　　
　　擁有豐富的訪問渠道和手段。全校的廣大師生可以在任何時間，任何地點，使用任何通訊設(shè)備訪問資源平臺。
　　
　　來自全球的信息源。通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務平臺，為學校與外部世界提供一個相互交流和相互感知的接口。
　　
　　舒適、低碳、靈活的學習環(huán)境。基于人體工程學、建筑學結(jié)合低碳環(huán)保理念的設(shè)置提供人性化的服務，為廣大師生提供一個更加舒適的生活、學習環(huán)境。
　　
　　三、智慧實驗教學中心的具體模型
　　
　　由于具有以上特征，所以它的構(gòu)建將滿足教學、科研、管理、生活和服務要求的開放性、協(xié)同化運行支撐環(huán)境，為廣大師生提供完善的個性化服務支持，為學校的教學、科研和管理提供完善的智慧化運行環(huán)境，具體包括：
　　
　　1.虛擬資源平臺
　　
　　這是一個資源廣泛傳播高校利用的虛擬資源共享平臺，即所謂的虛擬館藏。在美國，學生在校內(nèi)圖書館登陸，可以直接訪問公共圖書館的數(shù)據(jù)庫，查閱到需要的各種文獻資料。在我國，北京市海淀農(nóng)業(yè)圖書館設(shè)在中國農(nóng)業(yè)大學圖書館內(nèi)，開創(chuàng)了高校圖書館和公共圖書館資源共享的新模式。如今，越來越多的高校實現(xiàn)了館際互借的服務功能，發(fā)揮了圖書館為學生服務的職能，提高了資源的利用率。此系統(tǒng)不但有公共的聯(lián)合目錄，也有共同購買的咨詢資料庫、期刊檢索資料庫、全文期刊資料庫供各館使用。中心的運行機構(gòu)有專人管理，互借資料有專車送或用傳真方式傳遞。如果讀者愿意，也可以親自前往其他圖書館，用個人的借書證借閱。
　　
　　虛擬資源平臺面是向全體高校大學生，提供各類的信息服務，如信息檢索、權(quán)限管理、計費管理、智慧化交流服務、個性化服務等等的一個聯(lián)合網(wǎng)絡服務平臺。實現(xiàn)各館書目均可任意檢索，全文數(shù)字資料統(tǒng)一發(fā)布，便于學生進行選擇閱讀，同時還推出咨詢服務、討論社區(qū)以及個性發(fā)展服務：組建專業(yè)高水平的咨詢服務的隊伍及時解答學生的各類檢索問題，設(shè)置虛擬社區(qū)討論模塊便于使志同道合的學生就感興趣的話題各抒己見，提供一個與出版商直接對接的專欄推薦一些在此平臺上發(fā)表且閱讀量達到一定程度的文章，為有想法有興趣有能力的未來作家提供機會。
　　
　　2.智能教學系統(tǒng)
　　
　　智能教學系統(tǒng)是基于Internet環(huán)境下將教學資源管理和教學行為統(tǒng)一的虛擬教學平臺。從功能上，系統(tǒng)主要分為5個模塊。
　　
　　知識維護主要提供一個指導性的、自適應的、開放的、可操作的知識庫框架和服務設(shè)施，其他教學資源均由它來組織管理。這樣有利于將核心的教學領(lǐng)域知識分解為相互聯(lián)系的知識點，形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。既便利于學生的自主學習又方便教師將教學領(lǐng)域的知識有序地輸入知識庫。
　　
　　教學測評主要用于出題、評卷、試卷分析以及提供教學建議的“虛擬考場”。其中包括：題庫根據(jù)老師設(shè)定的考核目標、考核題型、及題目的難度系數(shù)自動生成試卷，系統(tǒng)根據(jù)考生的答卷內(nèi)容自動生成成績，并且通過智能化運算程序分析出考生個人的試卷答題情況，為教學效果評估提供一個真實可靠的反饋。在一定程度上，減輕了老師閱卷的負擔，也減少了作弊行為的發(fā)生。
　　
　　教師備課主要用于輔助教師進行計劃教學和編制教案。主要功能有：結(jié)合教學相關(guān)領(lǐng)域知識庫和學生群體特性，結(jié)合已有的教學資源自動生成教學策略，便于教師制定個性化的教案。另外，系統(tǒng)自動連通素材庫，必要情況下能夠更快速更準確的找到目標素材，并且與多媒體教學軟件接口，使得能在多種多媒體軟件下運行。
　　
　　自主學習輔助學生進行自學活動。首先，系統(tǒng)會根據(jù)學生的興趣傾向和性格測試結(jié)果智能化制定個性化課程學習，同時系統(tǒng)內(nèi)包含來自全球的課程資源可供學生自行選擇。然后，學生可以利用筆記本電腦及其他智能產(chǎn)品如手機、ipad等進行遠程旁聽來自全球的課程同步教學。根據(jù)所學課程以及授課老師要求結(jié)合教學測評模塊進行課程考核，若通過則可以獲得相應的成績，進入下一單元的學習。
　　
　　交流互助用于課程外教師與學生、學生與學生進行學術(shù)上的討論。一方面，可以是郵件的形式進行交流；另一方面，也可組成討論角，用遠程通訊設(shè)備組建討論群。不論語音或是文字形式的討論，系統(tǒng)都會自動生成文字或是圖表形式同步記錄，便于用戶對討論過程的內(nèi)容進行提煉。
　　
　　3.智能化管理
　　
　　智能化管理改變了以往由人工操作帶來的繁瑣、高失誤率、低效率等現(xiàn)象，實現(xiàn)了實驗教學的全方位系統(tǒng)的管理體系。實驗中心管理由系統(tǒng)維護、教室管理、學生管理、培養(yǎng)方案、實驗課程管理、實驗項目管理等模塊構(gòu)成。
　　
　　系統(tǒng)維護有利于實驗中心計算機的正常運行。在每天晚上機房關(guān)閉之前的某一特定時間自動清理計算機內(nèi)非基本設(shè)置外的數(shù)據(jù)然后恢復到系統(tǒng)初始化狀態(tài)下工作。
　　
　　教室管理實現(xiàn)了對全校教室信息統(tǒng)一管理，能夠隨時掌握各教室的使用情況。另外我們可以采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，實現(xiàn)網(wǎng)上360度教室實景觀看。便于學生們尋找自習室提供了便捷，同時也不打擾老師上課。
　　
　　學生管理結(jié)合安卓操作系統(tǒng)的實驗中心管理制度可以對學生進行授權(quán)，學生通過設(shè)定用戶注冊信息登陸校園內(nèi)可利用的任何平臺。學生可以通過身份認證在實驗中心進行資料查詢、課程的討論以及教室、座位的預訂和退訂、還可以利用身份認證進行考勤識別。
　　
　　實驗課程管理、實驗項目管理主要為排課、科研過程中減輕了大量的手工操作，大大提高了工作效率。
　　
　　4.“綠色”服務
　　
　　綠色人文環(huán)境和綠色實驗中心是高校實驗中心的發(fā)展趨勢，一種新型的教育環(huán)境所營造的綠色文化。綠色實驗中心營造出一種有益于師生身心健康的良好的學習環(huán)境與氛圍，有助于提高師生學習和研究效率的幽雅環(huán)境�！耙匀藶楸尽钡乃枷霊�該貫徹到實驗中心的硬件設(shè)施及軟件設(shè)備建設(shè)中。
　　
　　實驗中心在室內(nèi)空間結(jié)構(gòu)上應該遵循人體工程學的原則。一方面應重視“室內(nèi)空間設(shè)計將對使用者心理產(chǎn)生影響”這一因素；另一方面使空間得以高效率利用，從而滿足學習與學術(shù)的研究等多方面問題。為此在設(shè)備擺放的空間位置，桌椅的形態(tài)、尺度材質(zhì)等問題上應該根據(jù)使用者的高矮胖瘦，生活習慣，在室內(nèi)活動所需空間等問題來調(diào)試。結(jié)合人體工程學知識設(shè)計可調(diào)節(jié)的桌椅以滿足每一使用者的不同需求。不使用時可將桌椅折疊收入墻內(nèi)，節(jié)省空間；在選擇桌椅材料時，應兼顧實用性、經(jīng)濟性和環(huán)保性的原則，可選擇如纖維板、膠合板等人造板材，或其它可回收材料制成的桌椅，使使用者在生理和心理上得到最大滿足；室內(nèi)采用智能化測試控制，根據(jù)當日的陽光、濕度、溫度將室內(nèi)調(diào)節(jié)到最適宜學習的環(huán)境。節(jié)能監(jiān)控也是“綠色”服務的一項重點項目，計算機等資源在一定時間內(nèi)未被登陸或使用則關(guān)閉機器；積極實施合同能源管理模式，使用節(jié)能設(shè)備對實驗中心建設(shè)進行升級，以降低目前的運行成本。
　　
　　建立實驗中心室內(nèi)定位信息服務平臺。鑒于智能手機已經(jīng)成為在校師生獲取信息的主要手段，因此可以通過利用智能手機的Wi-Fi室內(nèi)定位的功能，從而提供實驗中心內(nèi)定位服務和查詢服務。用戶可以發(fā)起位置信息服務，通過定位了解自己所在的位置，以及周邊自習教室、會議室、實驗室、機房等基礎(chǔ)設(shè)施的固定位置，及其使用情況。同時可以結(jié)合現(xiàn)今成熟的XSL的預訂系統(tǒng)，直接用手機客戶端預訂教室甚至是座位。同時信息服務平臺后臺也將主動發(fā)起位置信息服務，實時更新基礎(chǔ)設(shè)施使用情況，同時也可在固定資產(chǎn)上貼上有源電子標簽，后臺就可以主動獲取到這些固定資產(chǎn)是否被移動等信息，便于實驗中心的管理。
　　
　　實驗教學中心智能手機客戶端的開發(fā)。隨著科技的發(fā)展，智能手機與移動設(shè)備的普及程度普遍提升。智能手機與移動設(shè)備已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一部分。正是智能手機和移動設(shè)備的普及與發(fā)展為其在更多領(lǐng)域的廣泛應用奠定了堅實的基礎(chǔ)。實驗中心智能手機客戶端的開發(fā)正是發(fā)揮了移動設(shè)備即時移動等先進特性，為使用者提供了更多元、便捷、實用的服務�？蛻舳藨�涵蓋傳統(tǒng)實驗中心網(wǎng)頁中的內(nèi)容，同時包含實驗中心室內(nèi)定位信息服務平臺等內(nèi)容，為師生提供更便捷的服務。同時，客戶端應設(shè)計選課導航系統(tǒng)，首先，該系統(tǒng)可以使學生更方便的進行選課；其次，幫助學生更好的了解所選課程，使學生更加有針對性的進行課程的選擇，提高選課效率；最后，可以幫助學生定制自己專業(yè)所需，興趣所在的個性化課表。
　　
　　四、結(jié)語
　　
　　在我國資源常常分布不均，降低學生接受教育公平性，教育資源的浪費也日趨嚴重。為了使教育更為公平，資源更高效的利用，結(jié)合現(xiàn)今科技發(fā)展的狀況和趨勢，提出智慧實驗中心的概念。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算平臺、網(wǎng)絡通信技術(shù)等營造一個擁有更大資源利用率，更舒適的學習環(huán)境，更無障礙的學習方式的“綠色”智慧實驗中心。
　　
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