導語：如何才能寫好一篇數字化實驗室，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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分析了我校網絡數字化實驗室的管理現狀和存在的問題，提出了實驗室數字化管理的必要性，分析了分布式管理系統的架構及存在的優點和缺點，提出將Agent技術用于計算機網絡實驗室的數字化管理系統中的可行性.

關鍵詞：

分布式系統；數字化實驗室管理；Agent技術

隨著我校數字化校園建設規模的擴大，數字化實驗室越建越多，在各學科教學改革中的作用也越來越明顯.如何管理好這些實驗室，為學科教學提供良好的軟硬件環境，讓它們發揮更大的作用，是擺在我們面前的問題.

1我校網絡數字化實驗室的管理現狀

目前，我校的數字化校園建設已經初具規模，但是我校實驗室的管理還停留在傳統的管理模式即人的管理上：上機記錄需要人來填寫；安排上機需要人來安排；計算機出現故障時不能及時發現，需要老師檢查才能發現；學生上課時玩游戲難以控制；實驗室的設備也沒有防火防盜設施等等.如何解決這些問題，使數字化實驗室的管理規范化，就需要我們探索出一個適合的、功能全的系統.

2分布式數字化實驗室管理系統

計算機實驗室的管理由傳統的管理模式向先進的數字管理模式轉變，由最初的單一管理功能轉變為多樣化管理功能，由單個計算機實驗室管理轉變到全校分布式互聯計算機實驗室統一管理，這要求采用多種先進的軟件技術，構建一個分布式數字化共享管理軟件平臺，包括統一實驗室管理、上機認證、多媒體教學、網上行為等，提供統一的認證入口，并且和我?，F有的一卡通和網絡身份認證系統接軌.分布式管理系統是建立在計算機網絡基礎之上，具有高度的內聚性和透明性，它涉及到多個計算機實驗室、成百上千臺計算機和多臺服務，為了確保計算機之間的通信暢通無阻，系統采用了C/S（客戶機/服務器）模式，用Socket多線程和多端口技術編程，以保證多臺計算機、多個用戶之間的正常通信.

2.1系統設計

分布式管理系統要求所有的計算機數字化實驗室管理采用統一平臺，一個后臺數據庫，放在網絡中心集中管理.數據庫不對實驗室公開，實驗室只負責教學及實驗管理和學生自助上機.整個系統的框架圖如下圖所示：

2.1.1硬件組成

分布式管理系統的硬件主要由主服務器、各實驗室服務器、學生用計算機、監控機、刷卡機等組成.主服務器安裝SQLServer數據庫和主服務器端程序，主服務器中存儲全校師生的基本信息數據和全校的計算機專業課和公共課課表以及實驗安排表；各實驗室服務器安裝SQLServer數據庫、實驗室服務器端程序，并和刷卡機相連，這個服務器負責學生的刷卡注冊并記錄學生們的上課和實驗情況，并且和主服務器進行數據交換；監控機安裝監控程序，實時監控火警、盜警以及學生是否玩游戲等情況；學生機安裝客戶端程序，將學生的上課及實驗信息傳回實驗室服務器，并且受控于監控機.

2.1.2軟件設計

分布式數字實驗室概念就是集成多種軟件技術，包括集成了底層管理、內核保護、動態屏幕截取、屏幕監控、網絡阻斷等多種軟件技術，更好地完善數字化實驗室的專業管理，以解決數字化實驗室的統一管理、信息認證、多媒體教學、網上偵聽及阻斷等多種專業的管理要求.

2.1.2.1系統程序的構建與設計

分布式管理系統是多個計算機的統一整體，成百上千臺計算機和多臺服務器分布在不同實驗室.所以根據這樣的分布式特點，管理系統基于Win-dows7操作系統平臺，采用C／S（客戶機/服務器）模式，并且應用VC++軟件進行編程.整個系統主要分為主服務器端、各實驗室服務器端、學生端和監控端，通過VC++和Socket多線程網絡編程使系統各部分有序地結合在一起，以完成系統的相應功能.

2.1.2.2數據庫的組建

分布式系統采用SQLServer組建數據庫，并使用ADO數據訪問技術與各程序相連，根據分布式管理系統所要實現的功能，在數據庫中建立相關的表，主要的數據表如下表所示.

2.1.2.3數據的備份

分布式管理系統是建立在網絡基礎之上的多臺計算機的應用系統，所以，為了防止由于各種病毒的侵入、學生的非法操作和計算機硬件損壞等因素對系統數據的破壞，系統設計了本地備份和遠程備份兩種備份方案，以確保系統能正常運行.

2.1.3與校園一卡通的對接

我校數字化校園的平臺—校園網已運行使用，校園一卡通也在教務處、食堂、圖書館等部門廣泛使用.如何將計算機實驗室的分布式系統與一卡通系統對接呢？對接方式有兩種，一種是緊耦合方式，就是兩個系統進行對接，系統只使用一個電子錢包，使用一卡通的卡內信息，學生的信息從卡上直接讀取，并在需要的情況下把產生的記錄傳送到一卡通中心的數據上；另一種是松耦合方式，就是兩個系統先不進行對接，系統有兩個獨立電子錢包，在計算機實驗室的刷卡機上刷卡只使用一卡通的卡號信息.具體使用哪種耦合方式再根據具體情況做出選擇.

2.2分布式數字化實驗室管理系統的優點和缺點

2.2.1分布式計算機數字化實驗室管理系統的使用，使實驗室的管理開啟了數字化模式，在規范實驗室管理和提高實驗室的效率方面的優點是毋庸置疑的.分布式管理系統是建立在網絡基礎上的多臺計算機協作運行的管理系統，因為多臺計算機相互協作完成一個共同任務這樣就加快了系統的處理速度，簡化了主機的邏輯結構；多臺計算機間可以隨時交換信息，實現數據和資源共享；成本低，易于維護，可以逐步實現實驗室的自動管理與無人職守；由于后臺系統與服務器端是采用分布聯接方式，而學生端與服務器端連接，所以系統能支持多達10萬臺遠程計算機的實時連接及實時的后臺數據處理，以便于管理的實驗室數量和計算機數量根據需求隨時進行擴充.

2.2.2盡管分布式管理系統有許多優點，但也存在一些缺點.首先，由于分布式管理系統是基于經典的C/S模式，即將分布式應用分解為客戶和服務器兩大部分，服務器只有在接到客戶的請求后方能提供服務；第二個潛在的問題是通信網絡，因為系統是基于網絡平臺之上的，那么網絡的信息丟失或飽和都將會抵消我們通過建立分布式系統所獲得的大部分優勢；第三是安全問題，數據易于共享是具有兩面性的，由于在分布式管理系統中，整個系統中的數據都可以方便地存取，所以系統的安全性問題成為我們經常要考慮大問題.

3將Agent技術應用于分布式數字化管理系統中

Agent技術是一種處于一定環境下包裝的計算機系統，為實現設計目的，能在該環境下靈活的，自主的活動.在分布計算領域，通常把在分布式系統中持續自主發揮作用的活著的計算實體稱為A-gent.它能夠有效地緩解順序的、集中的控制對系統的約束，以一種并發的、非集中的方式來尋求問題的解決.基于Agent技術的分布式系統使人們跳出了C/S系統的局限，適應了應用需求的發展.在分布式計算機數字化實驗室管理系統中加入Agent技術，開啟了新的計算機數字化實驗室管理系統模式，在這種新的模式中，Agent既是系統的基本構成單位，又是系統中獨立運行的實體.這種模式不僅可以占用更少的網絡，還可以縮短網絡連接的時間，減少網絡阻塞的發生，使系統更加安全和可靠，以便更好地對計算機實驗室進行管理；而且由于Agent具有交互性和主動性，查找信息和遠程交流更加方便快捷，提高了實驗室的管理效率，保證了實驗室分配的準確性，還降低了人工干預的費用.

3.1系統平臺模式

基于Agent的分布式計算機實驗室管理系統在傳統的C/S（客戶/服務器）構架上增加了一個s（分服務器）層，服務器層之間使用Agent層，即C/s/A/S（客戶端/分服務器/Agent/總服務器）模式，這種模式與傳統模式相比，占用客戶端的資源很少，要求客戶端條件比較低.即使網絡出現故障斷開，學生端只要與本實驗室的服務器連接就可以繼續進行刷卡，等網絡重新連接上之后，實驗室服務器上的記錄即可傳到總服務器上.這種模式降低了系統對網絡的依賴性，并且允許間斷式的連接，提高了網絡的利用率.

3.2分服務器層的實現

分服務器層在系統里相當于一個“橋梁”，起著連接作用，上面連接總服務器，下面連接客戶端，并為客戶端提供服務.分服務器層使用一個ClientSocket組件即TclientSocket類與總服務器相連接，并且使用ServerSocket組件即TserverSocket類給客戶端提供服務.如果需要向總服務器發出請求數據時，由ClientSocket組件申請與總服務器建立連接，并把總服務器反饋回來的信息進行相應處理后存入分服務器層數據庫中，供以后使用.ServerSocket組件一直進行網絡監聽，當某個客戶端發送過來數據時，它接收數據并進行相應處理后，把處理結果送還給這個客戶端.

3.3數據庫結構設計

在任何一個管理系統中，數據庫都是系統的核心.在基于Agent技術的數字化實驗室管理系統中，總心服務器、各實驗室服務器、客戶端都得圍繞著數據庫來運行.由于數據庫的數據存儲量大、訪問的用戶數目多.所以對數據的安全性和一致性要求比較高，對訪問速度的要求也比較高.在基于Agent技術的數字化實驗室管理系統中采用SQLServer組建后臺數據庫，并使用ODBC驅動程序將各種數據庫程序互相連接，以保證用統一的方式處理所有的數據庫.計算機實驗室的數字化管理是實現數字化校園的重要組成部分，隨著我校教學改革工作的深入，計算機公共課和專業課的上課與實驗、老師的科研、學生的創新項目設計都在計算機實驗室里進行，計算機實驗室的作用越來越重要，數字化管理的實現也迫在眉睫.我們將不斷地探索和完善計算機實驗室的管理模式，早日實現計算機實驗室的數字化管理.

參考文獻：

〔1〕李亞娟，王剛，熊玉明.基于分布式的機房管理系統設計與實現[J].微計算機信息,2011（10）：93-95.

〔2〕歐陽.機房管理數字佛手創新研究與實現[J].實驗技術與管理,2008（5）.

〔3〕李亞娟.分布式計算機基礎實驗機房管理系統設計[J].現代電子技術,2012（35）：37-39.

〔4〕睢丹.基于Agent分布式機房管理系統的設計與實現[D].華東師范大學,2007.

〔5〕李萍萍，霍曉鋼.改進Agent算法在機房數字管理中的應用研究[J].科技通報,2014（1）：127-130.

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近年來，高等教育擴招導致在校人數迅速上升，而語言實驗室這種教學資源空間不足的弊端就相對暴露出來了。這對語音室的管理提出了更多要求。

1.1對管理人員的要求

語音實驗室的管理存在一定難度，因此對管理人員的素質有較高的要求。首先管理人員必須具備良好的思想道德和高度的責任心，愛崗敬業、奉獻他人是基本要求，具體來講，要做到早來晚走，因為語言實驗室日常維護很重要，管理人員每天使用前和使用后都要做準備和清理工作，只有這樣才能保證社保的正常良好有序運作。此外管理技術人員及時檢查督促教師和學生填寫使用記錄，這樣有了問題能及時發現，及時解決；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，保證秩序良好、衛生整潔和設備運行、保養和維修到位，同時配合專業教師搞好學生的管理工作；最后管理人員還必須具備很強的技術性和專業性，僅了解語音設備的構造、工作原理、安裝位置以及一些常用軟件的安裝、調試、使用是不夠的，還要有一定的電工學知識和維修能力。對語音實驗室電源和網絡的布線情況要了然于胸，系統盤克隆技術和還原卡軟件的使用方法要熟練掌握，無論是計算機還是耳機，一旦出現故障，要及時排除。

1.2加強對師生使用的培訓

學期初對教師和學生在語音設備上的正確操作和使用，進行講解。要求代課教師能夠熟練掌握語音設備主控臺使用功能，并能按照語音設備操作表熟練操作。對學生進行課前指導，幫助其掌握語音學生終端的功能，及學生座位上各種按鍵的功能及操作辦法。強化教師管理意識，課前安排學生固定座位，要求學生檢查自己座位上的語音設備，如果有問題立即報告并做好紀錄。課后認真填寫使用登記表，規定教師在使用設備時正常與否必須進行記錄設備使用情況，對發生的故障設備要作詳細記錄。

2數字化語音實驗室設備維護

語音設備的使用頻率高，僅靠制定無法保證設備不受損，必須加強維護工作，這樣才能保證語音實驗室的正常運轉。

2.1教師終端引起的故障

教師終端在教學設備中起著主導作用，它分別包括硬件部分：操作管理主機、多媒體控制平臺、外設（DVD/卡座/展臺/功放）、語音卡、語音通信交換主機、語音通信交換分機、視頻分配器、教師耳機以及軟件部分：WindowsServer2003或WindowsXP操作系統、操作管理軟件、辦公軟件、視頻播放器（Realplayer等）、輔助軟件。所以出現的故障有：(1)打開數字網絡語音室系統軟件時，提示系統初始化失敗:①先檢查是不是升級軟件版本，如果是請先檢查內存在512M以上;②鼠標右鍵單擊[我的電腦]--[屬性]按鍵--[設備管理器]中檢查數字語音卡是否正常驅動;③如果在[設備管理器]中找不到，刪除其中帶問號項的部分，重新啟動計算機，當重啟時提示安裝語音卡驅動程序，把語音室配套光盤放入光驅，然后找到DRV文件目錄下面，單擊[下一步]，根據對話框提示安裝，即可。(2)啟動電腦后進入桌面沒有平臺，PC界面如何打到學生端。①首先需了解PC界面的工作原理：平臺輸出的VGA信號經過主機和分機來到終端，在終端處選擇性輸出，點PC界面時語音卡給信號終端進行切換并輸出VGA信號，點課堂教學時則輸出藍屏界面；②缺少平臺的時候可使用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的VGA輸入口；③此接線方式的壞處為：完全不能實現DVD等外設的視頻顯示，亦無法實現監視的功能。

2.2主控微機故障

主控微機連接語音室的其它設備，一旦出現故障，會導致整個語音系統的癱瘓。由于現在課堂內容的多樣性，教師隨時需要更新教學內容，向全班同學演示PPT，此時，教師攜帶PPT所需的移動設備，如U盤、MP3、MP4、移動硬盤等，如果帶有病毒，則計算機很可能會因此被感染，輕則引起系統重啟，重則波及網絡和其他設備，導致無法進入操作系統。對于程度輕的，重啟自動殺毒即可，對于進入系統的，則需要在系統下查殺病毒；不能進入系統的，可以用殺毒軟盤或可引導光盤在純DOS模式下啟動后進行查殺。

3結語

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關鍵詞：數字化；模型輸出；實驗室建設

1 數字化模型輸出實驗室建設的現實意義

現今，大力發展文化創意產業已經成為社會各界的共識。浙江省文化產業發展“十三五”規劃指出：把發展文化創意和設計服務作為助推高端制造業發展的重要突破口，增強文化創意與設計服務對相關產業的滲透提升和帶動能力，推動實現從“浙江制造”向“浙江創造”轉變。藝術類高校作為復合型、創意型人才輸出的重要基地，改進教學培養模式，進一步提高學生的綜合素質勢在必行。實驗室作為學生的第二課堂，在融合理論與實踐方面有著不可取代的重要作用。如何建設真正滿足學生需求、解決理論教學痛點的實驗室是迫在眉睫的議題，本文以中國美術學院這些年對數字化模型輸出實驗室的建設實踐為基礎，結合作者多年實驗教學的經驗，從多個方面對實驗室建設進行研究分析。

2 數字化模型輸出實驗室的硬件建設

由于藝術類高校學生創作實現材料的多樣性，決定了數字化模型輸出實驗室建設過程中設備選型的豐富性，不能以一種加工工藝或者一類加工設備來建立實驗室。結合多年的實驗室一線教學的具體實踐經驗，我們認為建立實驗室群更能適合學生的實驗需求和創作落地。根據學生培養目標的要求，我們持續構建了工作站實驗室、精雕實驗室、激光實驗室、三維打印實驗室、三維掃描實驗室、綜合實驗室等六大實驗室有機組合的數字化模型輸出實驗室群，以群的形式破解藝術類高校師生的海量創意落地難的痛點、以群的強大現代科技支撐服務好藝術類學生的實驗教學。

各個實驗室單獨來看，設備型號有所區別，加工能力各有側重。但是在整體上是有機結合、相互補充的實驗室群，這個群應該有這樣的共性：采用矢量化的建模軟件進行數字化建模，然后對模型進行分析解構，對應不同材料、不同的結合方式采用不同的數字化加工手段進行加工制作，根據加工過程中出現的不同狀況，在專業實驗老師的指導下，及時調整制作材料和工藝，最后達到創意變成實物的過程。

硬件建設分為兩部分：場地的選擇及規劃、設備的選型及搭配。

2.1 齙氐墓婊和選擇

場地的規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荷，要請專業的電氣工程師結合使用的設備型號幫助計算負荷，如不滿足，要及時改造供電線路，不能等設備入場后才開始動工[1]。整體的規劃要有前瞻性，兼顧考慮設備的增減及更新換代。每個實驗室在空間整體上規劃出設備置放區、設備操作區、公共通道區、獨立工作區等幾部分來規范學生的使用。不同加工設備的實驗室還要有所側重：如激光切割實驗室要注意廢氣的無毒害處理及排放、精雕實驗室要注意各種材料粉塵的收集及處理、三維打印實驗室要特別注意保持空間溫度和濕度的恒定。

2.2 設備的選型及搭配

設備的選型要根據學生的實際需求，要充分考慮加工材料多樣性，材料可總體歸類為這五大類：木質材料、塑料材料、金屬材料、有機材料和無機材料。木質材料包括：實木板材、人造板等；塑料材料包括：PVC、有機玻璃、ABS等；金屬材料包括：銅、鋁、不銹鋼等；有機材料包括：紙、布、皮、革等；無機材料包括：石膏、玻璃等。如何對這五大類材料進行數字化加工，顯然不是一類設備所能夠勝任的，經過廣泛的市場調研和考察，我們選擇了以下設備：精雕機（數控機床）、激光切割機、等離子切割機、三維掃描儀、三維打印機、uv打印機等數字化的現代加工設備。不同設備的加工能力有所側重，精雕機（數控機床）通過小刀具高度旋切和精密進給，可以對木質材料、塑料材料、金屬材料以及石膏等無機材料實現雕刻和銑削的高精度加工；激光切割機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生熔化、氣化，達到切斷材料的目的，根據激光管的類型和功率大小，可以切割紙、布、皮、革、有機玻璃、不銹鋼板材等材料；等離子切割是利用高溫等離子電弧產生的熱量使工件切口處局部瞬間熔化或蒸發，并借助高速等離子的動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，對數字模型進行空間分層，最后以不同的平面加工技術，對所有數據切片逐層“打印”繼而壘積實現整體造型，[2]所用材料必須與設備相匹配，有ABS、PLA、光敏樹脂和粉末等。UV打印利用免制版全彩色數碼印刷技術，可以在木質材料、塑料材料、金屬材料等表面進行彩色照片級印刷。以上這些現代數字化設備有機組合、相互補位、取長補短，形成具有強大加工能力的數字化模型輸出實驗室，滿足大部分學生的實驗需求。

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

實踐證明，這樣的實驗室布局及設備配備，有利于學生根據加工材料的特性迅速找到相應的實驗室進行創作。

3 數字化模型輸出實驗室的軟件建設

實驗室的硬件建設完成后，軟件建設就尤為重要。實驗室軟件建設分為：規章制度的確立、實驗指導老師隊伍的建設、實驗教學課程建設、構建學研產一體的開放式教學平臺。

3.1 規章制度的確立

實驗室軟件建設的第一要務就是規章制度的制定并執行。古人云：沒有規矩，不成方圓。結合數字化模型輸出實驗室的實際情況，制定相匹配的規章制度。具體來說，首先是安全制度，保障師生的安全是最重要的，學生進入實驗室前，必須進行安全制度的培訓，培訓完成后，進行相應的測試，測試合格后，才有資格進入實驗室。進入實驗室后，有專業的實驗室老師對學生進行每一種設備的安全培訓，讓學生了解每種設備的危險點：比如精雕機工作狀態時，刀具每秒15000轉的速度，具有強大的切削能力，禁止觸碰；激光切割機、等離子切割機在切割材料時產生極高亮度的光束，禁止直視。其次是實驗設備使用制度：所有設備使用前，一定要進行使用培訓，并不是所有設備都能讓學生操作，一些設備規定只有實驗室老師才能操作使用。其他如實驗室使用預約制度、實驗室設備維護保養制度等要相應配套。一系列制度的確立并嚴格執行，是為了保障學生的安全，為實驗的順利進行保駕護航。

3.2 實驗室指導老師隊伍的建設

設備是基礎，實驗室老師是關鍵。實驗室指導老師的水平直接影響設備的使用效率和最終成品的效果，結合學校招聘規則，構建以老帶新，以新為中堅力量的實驗室師資隊伍模式。在我們實驗室既有碩士文憑的實驗師，也有社會上招聘的具有多年設備實操經驗的技工，還有專業的實驗室管理人員。實驗師學歷高，課本理論知識扎實，實際操作經驗較少。技工普遍學歷不高，但是實踐經驗豐富，操作能力強。在實際的實驗教學過程中，以老帶新，技工向年輕老師傳授實踐經驗，年輕老師將經驗歸納總結，形成系統知識，方便傳授學生。

在崗位晉升發展方面，完善實驗室一線教師的評聘體系，打開上升通道，鼓勵其不斷發展，確保實驗室師資隊伍的良性發展和穩定性。

3.3 實驗教學課程建設

為了讓學生盡快掌握數字化模型輸出實驗室的使用方法，我們編寫了相應的課程，課程名稱為《材料特性和數字化加工工藝》，通過理論學習、軟件學習、實際操作練習這三部分的訓練來完成這個課程的學習。理論學習內容方面：了解不同材料的裝飾特性和加工特性；軟件學習內容方面：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；實際操作內容包括：各種設備的啟動，控制及加工的性能。

在理論學習教學方法上：開設全校范圍的專業選修課和專業必修課，采用大課堂ppt演示教學；對于軟件的教學：由于按照各個軟件操作順序和合理使用對應命令是學習的關鍵點，因此我們采用課堂實例講解加屏幕視頻錄制方法進行授課，課堂上保證學生的聽課效率，隨堂練習并解答，課后學生可隨時上網瀏覽課堂講解內容，定點復習及時消除知識盲點；在實際操作教學方面：采用現代多媒體手段輔助教學，在不同設備的操作演示過程中，多機位錄制現場視頻，經過剪輯后每個視屏時間控制在3 ～ 4分鐘，在這個時間段里包含一到兩個操作要點和注意事項，制作好后放在網上及微信群中，可供學生利用碎片化時間進行預習和復習、進一步加深理解。

3.4 構建學研產一體的開放式教學平臺

在實際的教學過程中，建設學校、研究所、產業合作互補的模式。近幾年數字化模型制作技術發展迅速，設備功能越來越完善，在市場前沿的研究所及產業力量的加入，能進一步完善和提高高校實驗室的綜合實力，給予學生更好的學習體驗。通過定期邀請行業專家及一線高級工程師進校開展工作坊形式的短期課程的教學，進行頭腦風暴，激發學生的創造力，進一步提高其實踐能力。

4 結語

在20世紀初，包豪斯在“技術與美學統一”教學理念指引下對“實驗教學”進行了深入的研究，我們認為@不僅是停留在歷史觀的層面而是面向現在與未來的，如今已經有越來越多的藝術類高校認識到藝術設計教育中“藝術與技術的統一”、“理論教學與實驗教學的統一”這兩大規律的重要性[3]。因此，根據各個藝術類高校的實際情況，建設適合自身發展需求的數字化模型輸出實驗室，通過一系列實驗室規章制度的設置、深化實驗實踐中總結的配套課程、組建兼具理論知識與實際操作能力的教學隊伍、構建學研產一體的開放式教學平臺，讓現代的數字化設備為學生創意服務，努力把學生培養成為“心手合一”的創意人才，是藝術類高校的職責所在，也是這個時代的大勢所趨。

參考文獻：

[1] 李娟.高校設計藝術實驗室建設與管理研究[J].實驗科學與技術，2014，12（6）：208.

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關鍵詞: 建構主義學習理論 數字化語言實驗室 利用方式

數字化語言實驗室是基于網絡的系統,其最大特點是資源共享、利用率高、信息傳遞準確,能滿足教學多樣性的需求,是充分合理地組建和利用資源的一種全新的語言實驗室。作為網絡技術發展的必然結果、一種技術發展的趨勢,數字化語言實驗室的巨大優勢已得到充分展示。如果我們以建構主義理論的視角進行觀察和思考,就會發現,數字化語言實驗室的優勢還可以得到進一步的發揮。

一、建構主義學習理論的啟示

建構主義的學習理論認為,知識不是通過教師傳授得到的,而是學習者在一定的情境即社會文化背景下,借助其他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,利用必要的學習資料、媒體,通過意義建構的方式而獲得的。[1]建構主義強調以學習者為中心,學習是學習者的學,學習者是認知的主體,意義的主動建構者;教師是意義建構的幫助者、促進者和組織者。由于學習是通過人際間的協作活動而實現的意義建構過程,因此建構主義學習理論認為“情境”、“協作”、“會話”、“意義建構”是學習環境中的四大要素。所謂“情境”,即根據學習目標,創設與學習主題基本內容和現實情況基本一致或相類似的情景和環境;所謂“協作”,即貫穿于學習活動過程始終的師生之間、生生之間友好、平等的支持性互動;所謂“會話”,即在個人自主學習的基礎上,學習小組成員之間必須通過會話商討,一起完成規定的學習任務;所謂“意義建構”,即幫助學生對當前學習內容所反映的事物的性質、規律,以及事物與其他事物之間的內在聯系達到較深刻的理解,這是整個教學過程的最終目標。

在建構主義者看來,學習環境是學習者可以在其中進行自由探索和自主學習的場所,它是一個支持和促進學習者學習的場所。因而,建構主義學習環境可以被定義為:“學習者在追求學習目標和問題解決的活動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所?！盵2]一個學習環境最低限度應包括:學習者、學習行為(使用工具、收集和解釋信息、與他人交互作用等)的環境和空間。與傳統的偏重強調控制和支配的教學環境不同,建構主義理念更傾向于用“學習環境”來代替“教學環境”,給學生更多的主動與自由。學習環境就是:學習者在追求學習目標和問題解決的活動時,使用多種工具和信息資源,并相互合作和支持的場所。建構主義學習環境實際上是一種支持學習者進行建構主義學習的各種學習資源的組合。學習資源包括信息資源、認知工具、任課老師等物理資源,同時也包括任務、情境等軟資源。[3]

數字化語言實驗室正是這樣一種學習資源,它能夠創設良好的語言學習環境,使學習者之間通過闡述、討論、共享信息交互教學等方式來相互促進學習,體現建構主義學習理論的精神,產生由教師、學生、教材、媒體四大要素構成的適合語言教學的交互協作教學模式。在新的教學模式中,四大要素相互聯結與作用,形成教學傳播信息進程的結構形式,使語言教學朝著個性化學習、不受時間和地點限制的學習、主動式學習方向發展,體現英語學習的實用性、文化性和趣味性融合的原則,能充分調動教師和學生兩個方面的積極性。尤其是新教學模式在技術上具有交互性、協作性、可實現性和易于操作性,有利于確立學生在教學過程中的主體地位。

在CAI這一縮寫存在的同時,在歐美英語國家又創造了另一縮寫CAL(Computer Assisted Learning),即“計算機輔助學習”,這個概念不但區別于CAI“計算機輔助教學”,而且區別于傳統的教學模式和教學觀念。盡管兩個概念涇渭分明,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,這是人與機的定位問題。生態學理論認為,環境可以影響主體,主體可以利用環境。作為學習環境的一部分,CAL與學習者是被利用與利用的關系。

毫無疑問,多媒體技術在教學上的應用,已取得了令人矚目的前所未有的顯著的效果,但如果從建構主義學習理論的視角來考察,其利用范圍和效果仍然是有限的,因而,我們可以從“計算機輔助學習”的角度,對數字化語言實驗室的利用問題進行探討。

二、數字化語言實驗室的利用方式

1.利用數字化語言實驗室進行情境創設

建構主義認為,學習是在與現實相關的問題解決情境中,通過人與情境的互動而建構起來的。在實際情境下進行學習,學習者可以利用自己原有認知結構中的有關經驗去同化當前學習到的新知識,或通過對原有知識結構進行改造與重組,達到對新知識意義的建構。教師為學生創設有效的語言學習環境,能夠加快學生對語言的識記、理解和運用。一方面,可利用數字化語言實驗室的有利條件,通過聲音、圖像、動畫、影視等多媒體手段能為學生創設真實、生動的語言學習的情境,另一方面,多媒體光盤、網絡課件等超文本、超媒體的教學媒介可以為學生提供推理和聯想的情境。以直觀、推理兩種情境為例。直觀情境就是利用多媒體技術把真人、真物、真事記錄下來,然后根據教學需要直觀地呈現在學生面前,以強化學生記憶,擴大知識面,激發求知欲;推理情境就是創設與學生個人經驗相近或相符的個案情境,促使學生由此出發對客觀事物進行主觀理解和意義建構。在這種情境中,教師不直接告訴學生詞或詞組的含義、用法,而是利用多媒體或網絡課件,提供學生熟悉的實例和場景,讓學生從中歸納出詞的意義和用法,自己完成知識的建構。[4]

2.利用數字化語言實驗室實現學習過程中的協作和會話

數字化語言實驗室集多媒體技術、計算機網絡技術、音視頻技術于一身,能實現學生與計算機、學生與學生、學生與教師之間的多種交流,提供教師與學生共同實施建構主義教與學的最佳環境。學生在教師的指導下,組成即時性的學習群體,共同收集資料,考察各種知識,并通過討論和交流,完成自我協商和相互協商,這樣,學習者個體的思維與智慧就可以被整個群體所共享,即整個學習群體共同完成對所學知識的意義建構。在數字化語言實驗室中,教師可以利用“分組”功能把學生分成若干學習小組,每個小組的學生通過互相討論和交流,共同完成學習目標。通過“監聽”功能,教師可以及時了解學生在掌握知識和技能的過程中的各種學習方法、思維方式和熟練程度,指出其中的問題和不足,同時,教師也可以以學習者的身份參與學生的學習和討論,從而進一步調動學生的積極性和主動性。

3.利用數字化語言實驗室進行自主學習

數字化語言實驗室為學生提供了自主學習的良好環境,學生桌上的學生錄音機、耳機話筒組、個人計算機終端都是學生自主學習的媒體。網絡條件下的自主學習資源非常豐富,學生可利用控制臺主機或服務器上的資源,也可從校園網或Internet上獲取學習資源。學生可根據學習目標自行選擇學習內容,運用學習策略自我控制學習進度,不受時間和空間的限制。學習中如遇到問題,學生可隨時通過呼叫(CALL)鍵請求教師,教師通過個別對話對學生的學習給予幫助。自主學習主要包括查詢和訪問課程計劃,與教師及同學直接進行一對一的通訊,查詢和訪問教學網上多種信息源,獲取靜態與動態的教學資料與數據。利用這一學習資源進行學習,學生不再是外部刺激的被動接受者和被灌輸的對象,而是信息的加工者和意義的建構者;媒體也不再是幫助教師傳授知識的手段,而是學生用以學習和探索知識的認知工具。應當指出的是,利用數字化語言實驗室進行自主學習,對學習內容的選擇一定不能偏離學習目標,否則就可能因為失去教師的指導造成時間和精力的浪費。

此外,教師可利用數字化語言實驗室對學習效果進行評價。在網絡條件下,不僅教師可以利用網絡考試系統對學生的自主學習效果進行實時的評價,利用網絡答疑和交互系統對學生專題學習過程進行動態評價,而且可以實現教師評價、學生自評、學生互評三者的有機結合,使評價更科學、合理、客觀。學生學習成績的評定除作業成績、口語考試成績、期末考試成績之外,還可包括平時上網學習成績。

參考文獻:

[1]謝琳.尋找建構主義與多媒體組合教學的契合點.華南師范大學學報(社會科學版),1999,(4).

[2]毛新勇.建構主義學習環境的設計.外國教育資料,1999,(1).

篇5

【關鍵詞】數字化 語言實驗室 武警院校 外語教學

數字化語言實驗室是在應用多媒體儲存、傳遞教學信息的基礎上，充分利用多媒體計算技術對文本、圖形、聲音、動畫、視頻等多媒體信息進行集成處理的能力，為學員進行知識學習提供一個現代化的、高效的學習場所。傳統的外語教學模式就是以教師為中心的講授模式。其教學方法單一、枯燥，教師始終占主導地位，教學環境單一、封閉，局限于粉筆、黑板；教材版本老化現象嚴重，更新速度跟不上時代的發展。這種傳統教學模式限制了學員學習的積極性和創造性，也抑制了學員學習語言的趣味性和娛樂性。學員被動地理解、消化、吸收外語知識，培養出來的學員缺乏獨立性、自主性。而數字化語言實驗室的應用，無疑從根本上改變了這一傳統的外語教學模式。

武警院校外語教學的主要目標是培養學員英語綜合運用能力，尤其是聽、說、讀、寫、譯的能力。而外語要達到交際的目的，就離不開一定的語言環境。因此，營造良好的外語交際環境，提供盡可能多的語言實踐機會，是培養學員語言交際能力的首要任務。數字化語言實驗室來完成這個任務顯然有事半功倍之效。

一、為學員聽力訓練提供了有利條件

現代心理語言學家指出：學會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。因為，只有多聽，才能建立起正確的聲音形象，才有進行模仿、學習的依據；只有多聽，才能積累豐富的語言材料，并由此概括出語言運用的各種規則；只有多聽，才能形成語感，建立起外語直接思維。武警院校外語教學中普遍存在的一個問題就是學員練習聽說的機會甚少，幾乎只能依靠課堂上的語言輸入與輸出。而我們當前的外語教學中對于聽說關系的認識普遍不足，處理不當。主要的問題是教師急于培養學員“說”的能力，忽視了聽力訓練這個重要的一環，因而造成教學中的極大失誤。

語言實驗室在進行聽力訓練方面，具有明顯的優勢。首先，學員在這里戴上耳機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，其語言的標準，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威性，它能提高學員學習的信心和積極性；其次，錄音材料可以提供具有口語特色的、真實的交際語言，而不是有聲的書面語；再次，傳統的課堂上，學員能聽到的只是某一位教員的言語，即使教師的語音很標準，口語也很流利，如果在整個教學過程中，一個班的學員只聽這一位教師的講課，那么還是解決不了學員真正掌握作為交際工具的外語問題。在教學中常常碰到這樣的現象：一個班的學員對本班教員所講的外語能聽懂，但聽另一個教員的外語就感到費勁，至于聽外國人的講話就更困難了。原因就在于學員所接觸的語音范圍過窄，而實際生活中人們的語音特點和語言習慣卻又是各不相同的。要想真正掌握好一門外語，必須有計劃地在教學過程中讓學員聽各種不同年齡、性別、地區和職業的人們的言語，擴大語言接觸范圍。這個任務當然不是一、兩名外語教員能夠勝任的，只有通過大量的語音聽力練習教學才能完成。在數字化的語言實驗室中，容量巨大的語音聽力數據庫能滿足學生對語音范圍的需求。

二、有效提高了學員自主學習的能力

近年來，武警部隊多數院校對現有的教學軟件和硬件設施進行了徹底的改進，很多院校現已配備了具有先進技術水平的數字化語言實驗室。與傳統的大學英教學模式相比， 基于數字化語言實驗室的大學英語教學模式有效提高了學員自主學習的能力。

首先，數字化語言實驗室可以提供大量的視聽英語信息， 內容廣泛， 題材多樣， 不受時間和空間限制。學員可以根據本人的時間、需要、進度、學習目的和外語水平選擇學習內容， 滿足個性化學習的需要。其次，數字化語言實驗室提供的信息圖文聲像并茂， 能產生多種感官刺激， 增強學習者對外語的認知感受。在交互性的網絡課程中， 可以營造使用外語的語言小環境， 多角度地調動學員的興趣和情緒， 吸引學員的注意力， 激發學員使用外語進行表達的愿望， 提高學員對外語的應用能力。再次， 數字化語言實驗室軟件具備了對自主學習活動記錄、過程控制和成績自我評價等功能， 為學習者提供了簡便、快捷、有效、可信的自我學習評估手段。

數字化語言實驗室的優勢與武警院校外語自主學習的環境要求相吻合。在這樣的學習環境中， 學員可以充分發揮自己的主觀能動性， 在學習過程中通過模擬、提問和組織等方法， 發現新知識， 獲取新技能， 從而不斷建構自己的外語知識體系。在網絡環境下， 網絡自身就是一個生動豐富的背景課堂， 它不僅為每個學員提供個性化的學習空間， 讓學員能動地自主地學習， 而且網絡的互相依賴又為學員協作學習和互相配合提供了前提。教員也可以利用網絡資源為課堂教學創設形象逼真的環境、動靜結合的畫面、聲像同步的情景， 通過巧妙的啟發和引導促成學員在頭腦中自行完成知識的建構。學員完全可以根據自己的意愿控制學習， 從而建立起自信心， 消除焦慮和緊張感。豐富的語言環境和愉快健康的心理環境， 為語言交際提供了必要的物質基礎和心理條件， 模擬仿真技術創造的各種真實情景， 激活了學習的語言交際欲望， 而人機交互功能為學員在真實情景中學習和掌握交際能力提供了技術保障。

三、為外語教學提供了科學測試手段

教學測試是獲取教學反饋信息，評價教學效果，調控教學活動的重要手段。測試手段和測試方法必須科學、公正，才能獲得客觀、真實、準確的信息，真正發揮其評價教學效果、調控教學活動的作用。

聽寫和口試是外語教學中評定學員聽說水平常用的測試形式。在傳統教學中，聽寫測試題是由各班教員分頭念的。由于教員的語音、語速難以統一，加上其他生理的和心理因素的影響，而造成對學員成績評定不合理的現象。面對面的口試，要求教員當場給學員評分，但是當場評分往往不易準確。因為短期記憶的心理特點要求有效的記憶至少要重復兩次，而學員的回答只有一次，不可能重復；另外，教員要在聽學員回答的同時，記下出現的全部錯誤和問題也是十分困難的，再加上疲勞等因素的干擾，使得對評分標準的掌握，前后不一，很難做到公正、合理。

運用錄音進行測試就可以大大加強測試的科學性。用聽錄音來考聽寫，能夠做到語音標準，語速統一，從而達到評分公正。用錄音來改口義也有許多優點，首先是題目統一，全班學員可以回答同樣的問題；第二是時間統一，所有學員都在同一時間內結束回答；第三是學員的回答錄在計算機上，如同考卷交給教員，教員在評分時可以反復播放重聽錄音、統計錯誤，分析性質，這就有效地提高了評分的準確性和科學性。

在數字化語言實驗室里，教員采用多項選擇題，直接由控制臺對學員進行測試，并對測試結果當場進行快速統計、分析和貯存（分析內容包括：正確答案表、學生得分、學生名次、學生答對題數、答題平均反應時間、問題答對平均反應時間、學生問題表格、問題警告系數、學生警告系數、問題答案表格、反應時間表格），使學員和教員能夠立即得知測試的結果。這些分析數據對于調控教學過程，實現教學最優化都具有重要的意義。

參考文獻：

[1]何高大.現代教育技術與現代外語教學[M].廣西教育出版社，2001.

[2]趙緒清.普及新課程理念[J].湖南教育，2002.7（增刊）.

[3]陳宵松，許羅邁.大學英語教學中的網絡化外語自主學習[J].外語界，2006，6.

[4]堯麗云等.大學英語網絡教學亟待解決的問題[J].中國成人教育，2005，10.

[5]零月秀.創建大學英語多媒體網絡自主學習環境[J].高教論壇，2006，6.

[6]蔣麗萍.基于英語專題學習網站的大學英語自主學習模式研究[J].大連外國語學院學報，2006.3.

篇6

新的基礎教育課程體系倡導學生主動參與,交流、合作、探究等多種學習活動,改進學習方式,使學生真正成為學習的主人;強調培養學生的創新精神、實踐能力,收集、處理、使用信息的能力;發現、分析和解決實際問題的能力,形成科學態度,學會科學方法;具有獨立思考、自主探究的精神與求實創新的意識。

我校始終堅持科研帶動、課業改革推動、信息技術拉動的“三動戰略”,致力提高學生的學習能力、思維能力、實踐能力、創新能力,大力培養學習型、研究型、創新型學生。我校累計投資近千萬元,建成了國家一類標準物理實驗室8個,化學實驗室8個,生物實驗室6個。2006年投資17萬元,建成了數字化實驗室3個。我校在落實傳統實驗教學的基礎上,大膽探索數字化實驗教學,課堂教學模式和學生學習方式實現了較大轉變,教學質量全面提升。

二、數字化實驗室簡介

數字化實驗室由計算機、計算機網絡、數字化實驗系統、多媒體設備等組成。

數字化實驗系統是根據高中新課程改革而開放的新的實驗設備,主要由傳感器、數據采集器、計算機和數字化實驗系統軟件構成。不同的傳感器檢測到的不同實驗過程中產生的數據,經數據采集器采集到的數據,經過A/D轉換后輸入計算機,再由計算機經過相應的軟件平臺進行數據和圖形的分析、處理、給出物質運動的規律。用傳感器和計算機代替人工處理,簡化了實驗數據的處理過程,能生動、形象地反映物理規律,使學生的精力更集中于對數據背后隱藏的科學規律的探究,提高實驗效率。

三、案例分析

酸堿中和滴定

(一)實驗目的

1.通過實驗,獲得強度不同的酸堿中和時的滴定曲線;

2.學習使用pH傳感器和相關數字化設備;

3.讓學生了解中和時的pH與酸堿強弱的關系,并對普通滴定實驗中指示劑的選用有一個正確的理解。

(二)實驗原理

我們通常用酸堿中和時pH變化曲線圖,分析酸堿中和滴定時的pH變化,通常有4種不同的滴定曲線:強酸滴定強堿曲線、弱酸滴定強堿曲線、弱堿滴定強酸曲線及弱堿滴定弱酸曲線。實驗開始時我們首先正確聯接實驗裝置,并把pH傳感器放入酸中,當堿從滴定管中緩慢下滴時,我們會在計算機屏幕上發現pH的變化。當酸堿物質的量相等時,我們把這一點稱為酸堿中和反應等當點。在等當點附近,會出現pH突躍。在此實驗中,計算機實際紀錄的是pH相對時間的變化,但由于滴定速度前后變化不大,我們在此假定滴定速度一致,這樣我們就能通過計算,獲得每個單位時間消耗的堿的體積。

(三)實驗設備及試劑

計算機及相關軟件、pH傳感器、數據采集器、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、鐵夾(2個)、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)實驗過程

1.根據設備要求連接好設備。

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.開啟設備,記錄pH變化。

5.重復上述步驟1―4,進行實驗2―4,NaOH滴定乙酸溶液實驗,鹽酸滴定氨水實驗,乙酸滴定氨水實驗。

(五)實驗數據采集及其處理

經過實驗,學生可以獲得一連串的pH變化相對時間的數據(測試時間間隔可由實驗者自行設置)。

然后,我們把這些數據用計算機處理,并用圖像表示出來。應用同一實驗裝置,我們再分別進行實驗2至實驗4,分別為氫氧化鈉滴定乙酸、鹽酸滴定氨水、乙酸滴定氨水的實驗,對應的圖像,這些圖像無疑生動地表示出了4個實驗的相同點和不同點。學生經過對比可獲得一個理性的認識,加深書本上獲得的已有知識。

四、數字化實驗的反思

傳統實驗所呈現的往往是單一的,而數字化實驗的引入,則給我們的實驗帶來了生動和具體,增加了探究性,因為它所呈現的是多維的,數據和圖像可以同時動態地表現,更快更好地完成化學實驗。

(一)數字化實驗對實驗過程的影響

在觀察環節,數字化手段可以極大地擴展實驗的可視性和可重復性,以往用肉眼觀察非常困難的化學現象,現在可以借助數字技術在時間和空間上的擴展可以清楚地采集下來。

在數據采集環節上,利用計算機和傳感器數字手段,可以更快更準地得到實驗數據。從而節省寶貴的教學時間,把更多的時間用于討論問題之中。

在數據分析環節上,利用計算機的強大數據處理能力,可將學生從簡單、機械、繁瑣的數據處理過程中解脫出來,讓他們的時間和精力用在更有創造力的方面。

(二)數字化實驗對化學實驗教學產生的影響

從總體上講,數字化實驗是以計算機及傳感器為核心器件的實驗體系,而與傳統實驗有較大區別,從而使實驗教學的設計思想、學生的操作過程和實驗中間環節將發生很大變化。

在這種情況下,實驗教學將使一些層面相對簡化,而使另一些層面更深入。比如,在數據處理上,有明確的處理形式的機械性工作,可以交給計算機來自動完成,使處理數據層面上工作簡單化;這樣做的目的是否意味我們對數據的關注可以減少呢?答案是否定的。因為我們要求學生轉而關注數據之間的化學原理和數據背后更深入層次上的分析,就是說可以引導學生把精力從簡單層面上轉移到較深入的地方。

數字化實驗功能全面增強,為化學實驗教學在實驗內容上調整帶來機遇。很多在傳統中學化學實驗中不能做或沒有條件做的實驗,在數字化設備下就可以成功地完成。這樣,我們可以設計出各種探究型實驗,以適應高中化學課程標準中“化學實驗專題”選修模塊的需要。

數字化實驗將打破傳統實驗教學的固有模式,使中學化學實驗具有高度的自主性、開放性和探索性。一方面,學生可以比較方便地根據不同的目的設計實驗,如可以設計某個實驗專門為了仔細深入地觀察某一過程,研究一些物理量之間的關系,等等。另一方面,對于同一個實驗,不同學生之間在學習目的上可以互不相同。實驗既可以探究性的,又可以是驗證性的,由于數字化實驗設備具有便于使用的模塊,學生可以更自由設計某個實驗來驗證他們的想法,為學生大膽創造提供實驗平臺。

篇7

【關鍵詞】數字化技術；地域文化；哈爾濱

引言

近年來，數字化技術以其大容量的數據存儲能力、高速化的信息傳輸能力和高效的分析能力在城市規劃和城市設計中得到廣泛應用，并深受城市規劃界許多專家和學者的關注。城市地域文化的保護與傳承對于建設現代化可持續發展的大都市具有極其重要的現實意義，數字化技術在此研究領域的應用必定使哈爾濱地域文化的保護與傳承更具科學性和可操作性。在城市規劃三十年，轉型與重構二次發展的關鍵時期，如何將多元數字化技術應用于城市規劃的各個領域，并深入體現城市地域文化特征，已經成為我們城市規劃者值得研究的重點內容。

本文以哈爾濱市地域文化為研究對象進行研究，將數字化技術與城市地域文化的發展與特征體現相結合，從而促使哈爾濱地域文化發展更具科學性、可操作性和長遠性，并促進哈爾濱市文化創意產業的更新更快發展和城市的綜合可持續發展。

1數字化技術與哈爾濱地域文化

隨著現代科技突飛猛進的發展，數字化研究領域愈加廣泛。其中，3D Max三維建模、Web虛擬仿真技術、VRML虛擬現實場景漫游、數據庫管理、網絡技術、數碼特效（三維虛擬場景、角色動畫）等技術在數字化時期發揮著舉足輕重的作用。近年來，數字化技術已經漸漸被城市規劃界所接受并得以廣泛應用，如現代數字化技術在虛擬城市和博物館仿真技術等方面的應用，數字化資源不僅能夠對藏品進行忠實的描述和解構，而且還能對藏品相關信息和背景進行還原，為我國城市地域文化的活潑、生動展現開拓了新的研究思路。又如，武漢大學開發出數碼城市系統，可以實現三維城市模型快速重建和動態實時更新，不但可完成城市景觀的虛擬再現，而且可實現多層次場景、動態多層次紋理鑲嵌及復雜場景碰撞檢測等功能。此外，浙江大學國家重點實驗室還開發了虛擬故宮，桌面虛擬建筑環境實時漫游系統等。以上諸多的研究成果證明了數字化技術的功能強大性和應用廣泛性，并告知我們數字化技術在城市地域文化的展現方面值得深入研究。

城市地域文化，一般指城市的地域文化環境，包括城市建筑文化環境的締造以及文化事業設施的建設等。不同地域、不同時期城市文化表現出不同的內容與形式。哈爾濱是一座文化底蘊極其深厚的城市，其具有多個民族文化與外來文化融會貫通的特點，具有傳統文化資源豐富、民族風情濃郁、地域特色鮮明等特征。在其多元城市文化的成分中，有彌漫歐陸風情的歐陸文化；也有體現齊魯燕趙精神、蘊含八旗遺風的猶太文化、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，形成和發展過程中互相交融、彼此滲透、或消或漲、或揚或抑，形成了哈爾濱特有的文化脈相和人文精神 。

數字化是科技進步的產物，也是時展的必然。雖然城市地域文化呈現多元化特征，但從它產生和發展過程中所需要的各種資源要素、社會環境和條件來看，我們可以確定，其真實、生動的體現應該是與科學技術密不可分的，科技的作用是如影隨形、無處不在的。正如達·芬奇所說：“藝術借助科技的翅膀才能高飛”，城市文化亦然如此。

2數字化技術于哈爾濱地域文化的應用缺失

哈爾濱雖然地域文化資源豐富，但在資源的利用率、商品轉化率、文化產品的精神內涵和藝術的精致程度方面還不是很高，缺乏先進的數字化技術指導與應用，開發和整合方面沒有實現資源的最優配置，雄厚的文化特色資源沒有得到根本的發掘和釋放，具體表現于以下幾個方面：

2.1文化與技術結合性差

在歷史文化保護與傳承方面，由于受到自然災害、經濟建設、旅游開發等因素的影響，哈爾濱許多珍貴稀有文物景觀建筑已處于瀕危或消亡境地。同時，現今的數字化技術在哈爾濱歷史文化內容的展現中并沒有得到良好的體現，更沒有與傳統文物景觀建筑保護工作相結合，對文物景觀建筑的保存、重現和修復工作沒有起到科學的指導作用，極大地影響了歷史文化遺產的保護、傳承的效率與效果。除此之外，哈爾濱地域文化與數字化科學技術結合性不強的表現，又如，哈爾濱樺樹皮工藝、魚皮工藝、皮影畫、剪紙、黑陶、木雕、麥飯石雕等傳統民俗文化藝術，在擴大銷售渠道和經營規模方面，借助數字信息化手段進行保護、整合、傳播、開發的力度明顯不夠；倡導與宣傳主題性創作、傳統藝術創作與數字化技術的結合性不強；鼓勵傳統藝術、民間藝術和工藝美術走數字化、產業化發展道路的優惠措施不明顯等等。

2.2科技與品牌效應滯后

哈爾濱目前在對WEB技術、虛擬仿真等數字化技術的應用較為滯后，不能與當今的科學技術發展同步，與時俱進。一方面表現為，當前冰雪文化市場的原有壟斷地位正伴隨著吉林、長春等省市逐漸推出的冰雪旅游有所動搖。另一方面表現為，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形成優勢產品或強勢產業，影響范圍僅僅局限于本省或周邊臨近地區，致使哈爾濱的地域文化特征展現不足，文化傳播受到很大強度的限制，文化資源市場仍有待深度挖掘和資源整合。哈爾濱為實現將地域文化推廣至全國，乃至國際的目標，必須加強數字化的研究與應用，并形成自己的文化品牌。

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關鍵詞:數字化實驗 設備 傳感器 創造性思維

整體而言,數字化實驗產品在國內還處于起始階段,但在發達國家已經比較普及了,美國、日本、德國、英國和新加坡等國家的小學科學類教材中也已頻繁出現此類產品的應用案例,成為學生科學探究的重要平臺。作為高度重視教育技術現代化的發展中大國,中國有理由也有能力快速趕上這個科學教育的世界潮流。筆者多年來一直高度關注這個行業在國際、國內發展動態,也聆聽了許多一線師生的反饋意見,現提出以下問題與關心此領域的同仁們一起探討。

一、數字化實驗系統的價值究竟在哪里

對于同一個事物的價值,向來仁者見仁、智者見智,立場、角度和關聯程度的差異往往導致很大的分歧。既然數字化實驗系統是用于理科定量檢測與分析的實驗平臺,那么我們就剔除其它非核心因素,重點從以下幾個方面挖掘。

1.顯性教學功用

科學教育的水平與教學模式、方式、手段和儀器是緊密關聯的。數字化實驗系統至少具有以下幾方面顯性的教學功用。

(1)有利于全面推進實驗教學現代化。正是有了這么一套獨特的實驗系統,才使得數據實時采集、實時傳輸、實時記錄、實時繪圖、實時分析和實時分享等,使人類科學實驗的夢想成為現實,而且從科學家的實驗室應用走進了普通的教學課堂,從此電腦的功用不再局限于上網、電子辦公、游戲或娛樂,而是增添了實驗探究的嶄新領域,很多第一次接觸這個系統的人感覺眼前一亮既而興趣盎然也就不足為怪了。另外,教學實驗模版、實驗結果以及實驗報告的電子化,使得教學評價和教學指導的模式更加現代化,從而可以進一步促進教學、優化教學。

(2)有利于克服傳統實驗的不足或困境。以前一些效果不好的、沒有辦法定量的、沒有辦法顯示的、沒有辦法分析的實驗迎刃而解了,教學效果大大提升。比如螺線管內部磁場強度的測定、動量定理的驗證、變力做功的探究、光合作用的探究、物質放射性研究、冰醋酸稀釋過程離子濃度的變化等一大批理科實驗都可以通過該套系統獲得滿意的實驗效果,這無論對于教師演示實驗還是學生分組實驗都是大有裨益的。

(3)有利于加深學生對實驗現象和原理的理解。由于數字化實驗的結果非常直觀、精確,學生對許多實驗現象的直接觀察和定量記錄得以實現,對實驗結果的認可度和把握性大大提高,從傳統的死記硬背、“照方抓藥”式的機械性學習轉變為有意義的理解性、探究性學習,學習效率和效果也將隨之提高。

2.潛在教育價值

教育價值是教學功用的內化和提升,是對學生個體發展的深遠而持久的教育影響。數字化實驗系統除了能夠讓學生體驗并實踐現代化的實驗技術外,還有助于開發以及培養他們的其它諸多素質和能力,對他們今后的工作和生活產生長久有益的影響。

(1)數字化實驗有助于培養學生定量思維習慣。定性――半定量――定量是科學實驗的基本途徑,也是研究逐步深入的必然規程,傳統實驗手段的落后性制約了實驗方法,也制約了學生的定量思維發展,不利于他們思維的縝密性養成和發展,而采集高頻化、記錄自動化、數據精確化、分析智能化、存儲便捷化的數字化實驗完全可以彌補此類缺失。

(2)數字化實驗有助于培養學生的發散性思維和創造性思維。經常聽到一線師生抱怨自己缺少好的實驗儀器或者軟件平臺,導致自己的好創意或者設計沒有辦法實現或驗證,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”的古訓是有道理的。教育推動科技發展,但科技成果需要及時返哺教育,否則教育會越來越落后于科技發展。當一個學生學會用二氧化碳、氧氣、濕度、溫度等傳感器探究影響光合作用的因素時,其思維的寬度和深度將遠遠超越機械的識記水平,思維的發散性和創造性獲得鍛煉的機會。

(3)數字化實驗有助于培養學生的綜合探究能力。面臨問題困境――提出科學假設――設計驗證步驟――實施探究過程――重新假設――校正步驟――重新探究……直到解決問題,這是科學探究的基本模式,探究教學的精髓就是教會學生模擬科學家發現真理的過程。由于科學探究過程的難點在于實證,數字化實驗系統的出現為廣大師生提供了實證的機會和手段。

(4)數字化實驗有助于培養學生綜合應用現代科技的能力。作為未來世界的主人,當代學生需要體驗并實踐各種先進的實驗理念和實驗技術,數字化實驗室建設為學生個體發展現代科技素養提供了契機,學生可以運用各類傳感器、數據采集器、計算機以及必要的實驗配件等硬件通過開放性的軟件進行各類實驗操作,實驗的綜合性和現代化是空前的。

(5)數字化實驗有助于培養學生合作學習的習慣。合作是現代人必備的基本素質之一,學生的合作意識在數字化實驗中會得到不斷地強化。由于數字化實驗過程需要用到傳感器、數據采集器和計算機,硬件及軟件的操作往往一個人難以實現,需要2人1組或者多人合作才能圓滿完成,這可以讓學生體驗到合作的重要性和樂趣。

二、如何鑒別數字化實驗產品的質量

根據對幾家世界頂級品牌的長期學習、研究以及對國內各家知名品牌的比較,筆者認為數字化實驗產品考察點應該包括硬件、軟件、配套器材和技術服務等幾個方面。

1.硬件技術水平

建議考察建設方的技術實力,硬件產品種類應該齊全,可擴展性強,確保學校采購的產品保持10年以上不落伍。

(1)元件的選擇。采用Samsung、ADI、MAXIM、TI等半導體國際知名企業原裝進口元件為佳,以保證產品穩定、精確。當然在集成電路方面,國內近年來的發展也比較快速。

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

(3)電極的選擇。生化傳感器的核心是電極(也稱探頭),判斷電極質量的指標應該包括穩定性、精確性、靈敏度和一致性。電極材料的選擇是關鍵,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定,反應時間更加快,同時使體積更加小,精度更加高。

(4)電路設計。電路設計雖然外觀看不出來,但是直接影響產品性能。在此僅以量程設計和選擇為例作個探討。眾所周知,量程和分辨率是反相關的,即量程越大、分辨率越小。而教學需求是多樣的,有時需要大量程,有時需要高分辨率。因此作為現代測量儀器的數字化實驗產品應該給予充分考慮,多量程電路設計和選擇是最基本的,一些公司設計的雙量程甚至三量程傳感器是比較符合實際要求的。

另外,在軟件上選擇量程的模擬開關杜絕了撥碼開關在長期頻繁應用后的接觸電阻和接觸電容變化的問題。撥碼開關長期應用后接觸點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減小從而使測到的數據不準確,明顯表現在電壓、電流、磁感應、色度和電導率等多量程傳感器中,而這些傳感器也是用得最頻繁的。而模擬開關是通過軟件在芯片內部實現的控制,不會改變這些參數。

(5)帶屏采集器。帶屏采集器目前在國內市場叫法沒有統一,硬件架構也花樣繁多。筆者認為,此類產品的核心價值在于其便攜性、多功能性和低成本。

①便攜性。隨著探究性教學和研究性學習的深入,隨著科學教育對環境指數和污染系數的關注增多,理科戶外采集實驗將越來越頻繁。臺式電腦或者筆記本電腦顯然不利于四處走動的戶外采集活動,而嵌入式開發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,考慮到人體工學以及顯示清晰度問題,筆者認為5寸～7寸為宜,屏幕不是越大越好。另外觸碰式、真彩屏應該是主流的。

②多功能性。教育部對教學設備開發的指導意見之一就是朝復合型方向發展。目前市場上已經出現了五花八門的多功能學習機,但沒有一款可以做數字化實驗的。伴隨數字化實驗產品發展而產生的帶屏采集器完全可以考慮朝復合型方向演化,為此需要具備完全可以替代電腦的多種常用功能,如強大的多媒體功能、文件編輯功能、VGA傳輸功能、網絡功能等等。最好具備豐富的接口,可以用鼠標控制、可以觸控、可以擴展U盤和SD卡存儲等等。

③低成本。帶屏采集器的出現省略了電腦購置,還可以在不改變傳統實驗室基礎設施的前提下直接嫁接數字化實驗產品,即有些用戶形象比喻的“拎箱入住”,可以有效降低實驗室配置成本。可見,采用上網本等高成本模式顯然是不經濟的(也是不便攜的)。

2.軟件技術水平

軟件是人機交互的窗口和平臺,軟件與教學實際融合水平的高低直接導致數字化實驗推廣應用的難易。筆者比較了10家以上國內、外同類軟件,覺得從以下幾個方面評價是必須的。

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

(2)功能是否強大,可拓展性是否強,使用自由度是否高?比如是否可以自動識別傳感器、智能配置采集參數(采樣頻率、采樣時間等)、智能配置坐標軸和記錄表格(對應變量名稱、符號、單位、坐標系參數等)、自由設置表格參數和坐標參數、自由添加圖表、自由顯示和分析、自由選擇顏色、自由查看數據點、自由插入符號、自由比較實驗結果、自由保存圖表及實驗結果等等,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,才可以進行靈活多變的探究活動。

(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提上工作日程,其本質是要求學校內部同一個教研組的備課資料實現交流、積累和共享。鑒于各地現行理科教材收錄或推薦的數字化實驗內容還很缺失,數字化實驗模板和案例的形成性建設非常重要。模板存在的意義是簡化而非僵化實驗配置,因此模板應該是可以自由添加、自由修改的,最好是用戶可以添加實驗指導,方便教學。

3.配套器材水平

數字化實驗是對傳統實驗的革新和發展,需要開發一些嶄新的配套器材才可以更好地滿足其實驗要求。但是對于配套器材的類型、數量以及功能定位各地存在很大爭議,一線教師的意見也相當不統一。筆者覺得從滿足實際需求以及節約資金的角度看,首先,應該充分利用或者組合傳統實驗器材,如鐵架臺、滴定管、摩擦力實驗儀、電阻定律實驗器、阿基米德實驗器、自由落體實驗器和氣電導軌系統等等,否則不僅導致經濟浪費,還會誤導用戶產生數字化實驗和傳統實驗是完全脫節的認識。其次,應該開發一些傳統實驗室沒有的新配套器材,如力的合成與分解實驗器、向心力實驗器(定量)、機械能守恒實驗器、平拋運動實驗器、安培力實驗器、斜面上力的分解與合成實驗器、光合作用實驗器、中和滴定實驗器等等。但是一個不良傾向應該引起重視并及時糾正:少數廠家推出了一些不常用、不實用、不科學甚至搞怪的配套器材推薦給學校、誤導用戶,除了暴露出不懂教學實際的認知缺陷,也暴露了片面擴大銷售額的不良商業動機。

4.技術服務水平

對絕大多數中國教師和學生來說,數字化探究實驗產品是個新鮮事物,其技術含量高、系統性強、操作細節多、升級空間大,因此產品提供廠家的技術支持和服務的及時性非常重要,建議主要考慮以下幾點:

(1)廠家技術服務地點的遠近。最好是總部能夠2小時快速響應學校需求,高效地本地化服務是增添教師信心、最終提高數字化實驗室使用率的關鍵因素之一。

(2)免費質保的期限。國家對電子產品的免費質保期限要求一般為1年,此類產品最好應該在3年以上,并承諾軟件免費升級、硬件終生維修。

(3)培訓計劃和質量。最好有詳細的產品培訓計劃,內容應該包括教學價值、硬件使用、軟件使用、配套器材使用、學科典型實驗和產品維護等,時間可以結合各校實際和要求進行。

(4)對公開課、研究課、競賽等教研活動的支持。數字化探究實驗教學已經成為教研活動的新亮點,教師對技術支持的要求應該及時得到響應。即使對于學校暫時沒有采購的產品,廠家最好也可以提供應急性支持。

(5)詳細的學科應用指導書和產品使用手冊。目前國內有關廠家物理類指導書已經有幾本比較詳實,但是生化類則明顯滯后。

(6)詳細周到的網絡資料下載和在線服務。對比國外幾家網站和國內幾個主要廠家網站后,筆者對此很是憂慮。各廠家的專業水準和專心程度完全可以從網站提供的技術信息和服務看出來。一些廠家連起碼的產品技術參數都沒有公布,是不嚴肅的,也是對用戶需求冷漠的表現。

三、幾個需要重點檢驗的產品

數字化探究實驗產品種類繁多,各家技術參數參差不齊,在目前暫時沒有行業標準和國家標準的前提下,筆者建議重點檢測幾個代表性的產品,具體種類可根據情況選擇。

1.無屏數據采集器:重點看穩定性以及采樣頻率,至少應該在80KSPS(即8萬次/秒),可以通過拉開聲音高頻波形查看相鄰數據點時間間隔檢驗。

2.帶屏數據采集器:應該具有5寸以上彩色觸碰屏(此尺寸以下太小,也不適宜過大),具有網絡接口、USB接口、VGA接口,可以直接連接到大屏幕上展示實驗過程與結果,采樣率達到80KSPS以上。

3.聲音傳感器:最好能夠同時測定聲音的波形和聲強級(分貝值),可以擬合得到聲音的頻率?？梢酝ㄟ^音叉實驗檢驗。

4.位移傳感器:最好有分體式和單體式兩種,以滿足不同運動學實驗需求。靈敏度、精確度和穩定性必須良好,可以通過研究勻速或勻變速直線運動檢測。

5.光電門傳感器:應該有多種計時模式,尤其是可以完成多種雙光電門聯合實驗,以滿足教學實際要求?？梢酝ㄟ^雙光電門法驗證牛頓第二定律檢驗。

6.氧氣傳感器:應該靈敏、準確,可以通過吹氣實驗或者雙氧水分解實驗檢驗。

7.溶解氧傳感器:最好使用優質白金電極(金或者銀電極效果比較差),自帶溫度補償功能,穩定、準確。可以通過測定不同水體DO值檢驗。

8.色度計:應該提供國際標準四色光源,可以快速校準,可以同時測定透光率T和吸光度A。可以通過測定高錳酸鉀等有色試劑的有關數據檢驗。

9.二氧化碳傳感器:應該是采用自由擴散模式測量,紅外測定技術優先考慮(電化學方法比較遲滯),可以通過吹氣實驗快速檢驗。

10.心率傳感器:采用安全簡捷的指脈式為佳,可以選擇顯示心跳波形以及心率數據,可以通過檢測不同狀態下心率狀態檢驗。

11.PH傳感器:具有校準功能,電極靈敏、準確,可以通過中和滴定實驗檢驗。

12.力傳感器:此傳感器應該高度靈敏,改變力鉤方向讀數應該及時變化,但是停頓在一個位置時數據應該穩定,另外最好能夠實現軟件調零。

四、誰來評判數字化實驗產品

實踐是檢驗真理的惟一標準,實驗是檢驗儀器的惟一標準,廣大一線師生是數字化實驗產品的真正使用者,因而也必然是判斷并評價此類產品的最終裁判。好的數字化實驗產品將給使用者帶來高科技的便利和享受,平庸乃至偽劣的數字化產品將打擊他們的興趣和信心,將導致他們不敢用甚至產生抵觸情緒,這是與國家教育設備投入目標相背離的,也是與學校教育現代化的出發點相背離的。

篇9

關鍵詞 數字化實驗 生物學模型 模型建構

中圖分類號 G633.91 文獻標識碼 B

《高中生物課程標準（實驗）》中指出：“了解、領悟、建立數學模型等科學方法及其在科學研究中的應用，培養學生的建模思維和建模能力，獲得生物學的基本事實、概念、原理、規律和模型等方面的基礎知識?！边@是首次在高中生物基礎知識目標中提到“模型”一詞，可見，建立模型在新課標中被提到了較高的高度。

模型建構是人們按照特定的科學研究目的，在一定的假設條件下，通過研究模型來揭示原型的形態、特征和本質的方法，是以簡化和直觀的形式來顯示復雜事物或過程的手段。模型建構作為一種認識手段和思維方式，是科學研究中常用的重要方法之一。因此，在生物學教學中讓學生結合學習內容而進行模型建構是十分必要的，而且也是高中學生必備的生物科學素養和將來從事科學研究的必備能力。通過數字化實驗能夠幫助教師和學生真實、實時、清晰、準確地認識微觀的、真實的生物結構圖像，以及實施或模擬中學生物課程中的部分實驗，尤其是能快速而高精度地完成實驗中的數據實時采集和相關圖表、曲線的生成，對于學生完成生物模型的建構有十分重要的作用。

1運用數碼顯微互動技術構建生物學物理模型

物理模型是指“以實物或圖域形式直觀地表達認識對象的特征”，顯著的特點是形象直觀，用鮮明和深刻的物質形式再現概念的某種本質特征，一方面能豐富學生感性認識，激起學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”，不僅有利于加深學生對所學知識的記憶、理解，而且能引導學生進行發散思維，提高探究能力，掌握科學研究方法。

數碼顯微互動投影技術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、清晰，實驗效果顯著，而且每組實驗結果都可以在顯示屏或大屏幕上顯現，并能夠實現師生間、生生間對實驗結果分析的評價與交流，有利于教師示范與指導，有利于提高全體學生實驗的水平，有利于學生構建生物學物理模型。

例如在“用高倍顯微鏡觀察葉綠體和線粒體”的實驗中，學生使用傳統的普通光學顯微鏡進行觀察，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，實驗效果較差，易導致學生對細胞及細胞器的認識產生障礙或偏差。應用數碼顯微互動投影技術，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，尤其是對細胞質（葉綠體）的流動的觀察效果顯著，使學生對葉綠體和線粒體的形態與結構認識更加深刻。此外，采用數字切片掃描系統，對優質的切片進行掃描，通過計算機自動對各部分的掃描圖進行拼接，形成該張切片的全景圖像，通過特定的觀察軟件，在計算機上可以模擬真實顯微鏡觀察來觀察和學習這張切片。

例如在“觀察根尖分生組織細胞的有絲分裂”的實驗中，由于細胞間期占細胞周期的90%-95%，在普通光學顯微鏡的視野中處于細胞分裂期的細胞很少，以往只是利用普通的光學顯微鏡完成整個實驗，學生要通過不斷的移動裝片進行尋找，費時費力，有時還找不全細胞有絲分裂的各時期圖像；或者教師課前準備示范片進行演示，然后每一個學生輪換在顯微鏡下觀察，按一位學生觀察耗時1 min計算，全班學生輪換看下來至少需要1h。而運用數碼顯微互動投影技術，學生不僅能觀察到放大、清晰、真實的圖像，而且通過對優質的切片進行掃描，通過計算機自動對各部分的掃描圖進行拼接，形成該張切片的全景圖像，就能迅速觀察到細胞有絲分裂的各個時期的圖像，省時省力，效果明顯，對有絲分裂的各個時期的圖像認識深刻。

2運用數字化仿真實驗模擬構建生物學模型

數字化仿真實驗是指在科學研究中，有時不能對研究對象直接進行控制或干預性的操作，為了取得對研究對象的認識，而利用虛擬現實技術開發的最富真實感的實驗，可直接在電腦上模擬操作。學生通過自主操作仿真實驗，掌握理論知識與實驗技能，提高動手操作能力，培養模型建構和科學探究能力。

例如在嘗試制作真核細胞的三維結構模型、嘗試生物膜模型的制作、建立減數分裂中染色體變化的模型、制作DNA雙螺旋結構模型等模型制作時，學生可以通過鼠標將各“零部件”輕松組裝并操作整個實驗過程，實驗現象逼真且有趣味性。這樣不但讓學生做實驗有身臨其境之感，而且還集娛樂與探索科學知識于一體，激發學生的學習興趣、增強學生的學習動機、提高學生的學習效率，同時對模型制作會有深刻地理解和認識，能更好地構建生物結構模型。

當然，在生物實驗教學中，數字化仿真實驗更適用于進行實驗室實際操作的前期訓練和實驗后的復習。這樣，學生在經過仿真虛擬實驗的訓練后，在進人實驗室進行實際操作的過程中，不僅可以在較短時間內成功完成實驗，還可在此基礎上進行創新。實驗后，學生用仿真虛擬實驗進行復習，可以進一步鞏固實驗內容，使實驗在時間和空間上得到延續。

3運用數字化實驗構建生物學數學模型

“數學模型是用來描述一個系統或它的性質的數學形式”。通過“數學化構造數學模型”的過程來認識生物學概念的方法，稱為數學模型方法，其主要表現形式有等式或不等式（用字母、數字和其他數學符號構成）、數理邏輯的圖表（曲線圖、集合圖示等）等。

數字化實驗系統是一個由傳感器和計算機組成的多功能測量系統。它能夠獨立地或者與傳統的儀器結合起來進行實驗，通過傳感器快速而高精度地完成力、熱、聲、光、電等各類實驗中數據的實時采集，經由配套軟件將數據以表格和圖像的形式呈現，構建相應的生物學數學模型，并進行分析處理。

篇10

【摘 要】近年來，高職院校廣泛推行數字化教育，有利于整合教學和信息等資源，有利于提升教學質量。但當前我國的高職院校在數字化教育方面還存在一些不足之處。本文在簡要介紹數字化教育的模式和原則的基礎上，分析了高職院校實施數字化教育存在問題及原因，提出了創新數字化教育模式的策略。

關鍵詞 高職院校；數字化教學；創新

中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-0568（2015）20-0080-02

作者簡介：帥曉華，女，長江職業學院電商學院講師，研究方向：計算機應用技術。

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

高職院校屬于高等教育中一個重要的組成部分和類型，也是國內職業類教育一個重要的構成部分，主要負責應用類及技能型人才的培養。近年來，隨著現代網絡信息科技被廣泛地應用于高職教育領域，多數高職院校加強了數字化教育工作，整合教學和信息等資源，促進教學的質量提升和資源的共享，取得了積極的進展和成效。但高職院校在數字化教育方面還存在一些不容忽視的問題和薄弱環節，與當前高職教育改革發展形勢任務的要求還不相適應。如何推動數字化教育模式的改革與創新，充分發揮數字化信息技術手段的優勢，增強高職教育的實效性，成為高職院校亟待研究解決的、重要而緊迫的任務。

一、數字化教學模式概述

1.數字化教學的基本模式。一是多媒體的演示模式，指的是教師實施課堂教學時以展示圖片、音視頻及動畫等資料的方式調動大家的積極性與興趣。此種教學的模式優點在于以視覺和聽覺的綜合性效果來刺激聽課的感官，營造課堂教學的良好氛圍，來實現增強教學實效的目標；缺點在于其激發興趣的持續性不夠。二是網絡多媒體交互模式，指的是在教師的引導和組織下，學生通過網絡終端來參與集中式的學習。這一模式更實踐性強，其優點是可以創造持續提問的環境，激發學生主動地探索和學習，能有效增強學生的學習自覺性與創造力；其缺點在于教學過程容易固化，不利于提升教學質量、創新教學的方法，并對教學硬件設備存在依賴性。三是現實虛擬模式，指的是采用現實虛擬技術在計算機中創建虛擬實驗室與教室對現實場景進行模擬，在虛擬的教室里，學生能夠根據個人需要實時地進行交互學習；虛擬的實驗室多用來模擬那些危險性較大、現實不易完成的場景和任務。這一模式因為設備較為昂貴，應用不太廣泛。四是遠程教育模式，是指通過互聯網、電視等各種傳播媒介打破時空限制，是一種不需要聽課人在課堂教學現場的模式，多應用于在職進修者及使用異地教學資源的情況。這一模式優點在于能夠不受時空的制約，來實時地進行探討與交流；缺點在于對學生學習主動性要求較高，如果缺乏主動性就會影響影響教學的效果。

2.數字化教學的基本原則。開展數字化教學的基本原則，可以歸納為堅持“三個導向”。一是要堅持目標性導向。教學過程中應用數字化多媒體科技手段，必須以高職院校各學科的課程內容為立足的基點，必須為各類課程教學實踐任務服務，根據具體需要在何處應用信息科技手段以及需要應用哪些技術性手段，必須要看課堂教學任務的具體要求及是否能夠真正增強教學的實效性。同時在應用科技手段創設課堂教學情境時，通常數字化多媒體教學方法通常應用在教學的難點、重點及傳統方式無法表達的相關內容中，以及利用多媒體手段來提升教學的效率等情形。二是要堅持綜合性導向。在實施數字化的教學過程中，一方面要綜合運用各種教學方式，同時用到各類多媒體數字設備，以克服某類媒體設備的不足，發揮其技術優勢，以增強課堂教學的整體性。另一方面，要有效整合教學的內容，對課程教學的內容進行統籌考慮，交叉搭配進行，通過教學內容間的關聯性講解，增強學生對于課程知識的認知和理解，以增強教學的實效性。三是堅持最優化導向。由于高職院校在信息化建設方面的整體發展不夠均衡，實施數字化教育必須立足現有的設備設施和資源條件，盡可能用最少的時間、師資及資金的投入，來獲取最佳的培養人才的工作效益。在設置課程和組織教學時，必須關注專業課的實用性，避免講授無用落后知識或技能，防止教學時間和資源的浪費。

二、數字化教學方面存在問題及其原因分析

1.高職院校在數字化教學方面存在的突出問題。高職院校在數字化教育方面還存在一些不容忽視的問題和薄弱環節，突出表現在：一是數字化教育的質量和水平不高。數字化多媒體教學過程主要由任課老師自行決定，在重點內容的確定、方式方法的選擇及教學效果的考查均由老師根據個人意愿和理解來安排，因為任課教師認知水平上客觀存在的差異性，影響數字化教育整體水平的提升。二是數字化教育的內容與手段的關系把握不準。在教學過程中，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，而在課程內容的詳略取舍、課堂教學的具體情境設置、提問環節的時機把握等沒有進行深入細致的思考，為了展現而展現，導致出現重形式而輕內容問題，影響了教學的實際效果。三是忽視了學生創造性思維的培養。在設計數字化的教學環節時未能考慮學生的關注點和學習需求，與學生的互動環節考慮不多、設計不夠，忽視了培養學生的創造性思維。四是數字化教學的考核工作不到位。一方面，部分高職院校對考核的方式和內容缺乏明確的規定，多數交給任課的老師自行確定，隨意性較大；另一方面，考核的標準較為混亂，導致教學相關內容的設置與方法的選擇無法統一。

2.高職院校在數字化教學方面存在問題的原因剖析。一是高職院校對于數字化教育的地位和作用認識不到位。由于多數高職院校均由中職院校發展而成，通常辦學的時間不長，基礎設施較為薄弱，院校管理層受傳統中職院校教學方法的制約和影響，對數字化教育工作存在一定的誤區，對傳統性的教學工作模式存在慣性思維，思想上不夠重視、落實上不夠到位，影響了數字化教育工作的深入發展。二是數字化教育的管理機制不完善。部分高職院校在數字化教育的組織管理機構不健全，內部職責未明確，工作力量嚴重不足，基礎制度不完善，影響了數字化教育的有序開展。三是數字化教育整體設計到位。部分高職院校的數字化教育還處于分散上馬、自發建設的狀態，缺乏統一的設計和規劃，導致各類信息管理系統來源各異、交叉重復、各自為政的現象，來源多樣，無法發揮數字化教育的整體效應。四是對數字化教育的資金投入不夠。高職院校在數字化教育的基礎設施上，多數是自籌資金，在爭取國家投資和多渠道籌集資金不夠，影響了數字化教育基礎設施的建設。五是專業化的師資力量缺乏。目前很多高職院校缺少既懂專業、又懂信息網絡技術的人才，在加強對現有的師資進行信息網絡技術培訓的力度不夠，影響了數字化教育的深入發展。

三、高職院校進一步創新數字化教學模式的對策和建議

1.進一步健全數字化教育工作推進機制。高職院校要提高思想認識，加強組織領導，切實把數字化教育工作放到重要的議事日程。成立數字化建設的專門領導機構和管理部門，協調、領導和決策數字化教育的重大事項，推動相關工作規范有序開展。加強頂層設計，結合高職院校的實際，制定數字化教育工作的整體規劃，健全和完善基礎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，強化對內部現有信息管理系統的有效整合和新建系統的規劃，切實防止重復性的建設。

2.進一步創新數字化的教學方法。一是創新信息化科技內容的教學模式，既要重視信息科技教學課程內容本身的教學，又要強化對學生以信息科技工具為手段，發現并解決學習中問題的能力和素質的培養。二是創新以學生作為主體的課堂講授模式，以現代信息科技工具為手段，強化對教學過程及教學資源的研發與設計，促進課堂教學從傳統式授課向學生版主發現、探究并解決學習問題的方向轉變。三是創新互聯網時代學生進行研究式學習的模式，推動學生根據教師的督導，針對個人實際認知及探索能力，明確專題研究的內容，自主地搜索并交流各類相關信息，通過計算機作業的方式完成相應研究性任務。

3.進一步抓好數字化教育的關鍵環節。一是要加強數字化備課工作，教師通過互聯網或者學校內網開展集體性合作式的課堂教學準備工作，科學劃分教材的內容、明確個人的分工，利用信息化科技手段，分頭組織備課、組合使用、資料共享，為課堂教學提供保障。二是要綜合應用現代信息科技手段，采取展示類、資料類、拓展類等多種的教學方法和形式，有效地增強課堂教學的實際效果。三是要創建教學體系平臺、教育資源管理平臺、學生學習基礎資源平臺等，深入推進數字化教育工作順利有序開展。

4.進一步加強數字化教育的師資隊伍建設。加大高職院校人才的引進力度，積極引進既懂專業課程教育、又能熟練掌握數字化教育手段的復合型人才，不斷改善和優化師資隊伍。加強教師隊伍素質的優化與提升，強化對教師基礎性信息科技方面的操作方法、技能及設計能力的培訓和培養，提升高職院校師資隊伍數字化的教學素養。

綜上所述，高等職業教育是國內高等教育一個的重要構成部分，高職院校探索創新數字化教育的新模式，有利于提升高職院校的教學水平和質量，有利于促進高職教育的改革發展，意義重大、勢在必行。因此，必須高度重視和加強高職院校的數字化教育模式創新工作，不斷地總結經驗，持續改進和推廣有效的措施和辦法，為我國經濟社會持續健康發展提供可靠的人才保障。

參考文獻：

[1]孫慧.基于數字化教學資源的高職教學模式改革與創新[J].中國成人教育,2013,(23).

[2]曾小亮.高職院校數字化教學資源庫建設研究[J].計算機光盤軟件與應用,2013,(17).

[3]高洪霞.高職院校數字化教學事務管理策略研究[J].黑龍江科技信息,2013,(32).