導(dǎo)語：如何才能寫好一篇數(shù)字化實驗室，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

分析了我校網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化實驗室的管理現(xiàn)狀和存在的問題，提出了實驗室數(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)點和缺點，提出將Agent技術(shù)用于計算機網(wǎng)絡(luò)實驗室的數(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)字化實驗室管理；Agent技術(shù)

隨著我校數(shù)字化校園建設(shè)規(guī)模的擴大，數(shù)字化實驗室越建越多，在各學(xué)科教學(xué)改革中的作用也越來越明顯.如何管理好這些實驗室，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)字化實驗室的管理現(xiàn)狀

目前，我校的數(shù)字化校園建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，但是我校實驗室的管理還停留在傳統(tǒng)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(xiàn)故障時不能及時發(fā)現(xiàn)，需要老師檢查才能發(fā)現(xiàn)；學(xué)生上課時玩游戲難以控制；實驗室的設(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)字化實驗室的管理規(guī)范化，就需要我們探索出一個適合的、功能全的系統(tǒng).

2分布式數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)

計算機實驗室的管理由傳統(tǒng)的管理模式向先進的數(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?，由單個計算機實驗室管理轉(zhuǎn)變到全校分布式互聯(lián)計算機實驗室統(tǒng)一管理，這要求采用多種先進的軟件技術(shù)，構(gòu)建一個分布式數(shù)字化共享管理軟件平臺，包括統(tǒng)一實驗室管理、上機認證、多媒體教學(xué)、網(wǎng)上行為等，提供統(tǒng)一的認證入口，并且和我?，F(xiàn)有的一卡通和網(wǎng)絡(luò)身份認證系統(tǒng)接軌.分布式管理系統(tǒng)是建立在計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上，具有高度的內(nèi)聚性和透明性，它涉及到多個計算機實驗室、成百上千臺計算機和多臺服務(wù)，為了確保計算機之間的通信暢通無阻，系統(tǒng)采用了C/S（客戶機/服務(wù)器）模式，用Socket多線程和多端口技術(shù)編程，以保證多臺計算機、多個用戶之間的正常通信.

2.1系統(tǒng)設(shè)計

分布式管理系統(tǒng)要求所有的計算機數(shù)字化實驗室管理采用統(tǒng)一平臺，一個后臺數(shù)據(jù)庫，放在網(wǎng)絡(luò)中心集中管理.數(shù)據(jù)庫不對實驗室公開，實驗室只負責(zé)教學(xué)及實驗管理和學(xué)生自助上機.整個系統(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、各實驗室服務(wù)器、學(xué)生用計算機、監(jiān)控機、刷卡機等組成.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)器中存儲全校師生的基本信息數(shù)據(jù)和全校的計算機專業(yè)課和公共課課表以及實驗安排表；各實驗室服務(wù)器安裝SQLServer數(shù)據(jù)庫、實驗室服務(wù)器端程序，并和刷卡機相連，這個服務(wù)器負責(zé)學(xué)生的刷卡注冊并記錄學(xué)生們的上課和實驗情況，并且和主服務(wù)器進行數(shù)據(jù)交換；監(jiān)控機安裝監(jiān)控程序，實時監(jiān)控火警、盜警以及學(xué)生是否玩游戲等情況；學(xué)生機安裝客戶端程序，將學(xué)生的上課及實驗信息傳回實驗室服務(wù)器，并且受控于監(jiān)控機.

2.1.2軟件設(shè)計

分布式數(shù)字實驗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、動態(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)字化實驗室的專業(yè)管理，以解決數(shù)字化實驗室的統(tǒng)一管理、信息認證、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

分布式管理系統(tǒng)是多個計算機的統(tǒng)一整體，成百上千臺計算機和多臺服務(wù)器分布在不同實驗室.所以根據(jù)這樣的分布式特點，管理系統(tǒng)基于Win-dows7操作系統(tǒng)平臺，采用C／S（客戶機/服務(wù)器）模式，并且應(yīng)用VC++軟件進行編程.整個系統(tǒng)主要分為主服務(wù)器端、各實驗室服務(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)之上的多臺計算機的應(yīng)用系統(tǒng)，所以，為了防止由于各種病毒的侵入、學(xué)生的非法操作和計算機硬件損壞等因素對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的破壞，系統(tǒng)設(shè)計了本地備份和遠程備份兩種備份方案，以確保系統(tǒng)能正常運行.

2.1.3與校園一卡通的對接

我校數(shù)字化校園的平臺—校園網(wǎng)已運行使用，校園一卡通也在教務(wù)處、食堂、圖書館等部門廣泛使用.如何將計算機實驗室的分布式系統(tǒng)與一卡通系統(tǒng)對接呢？對接方式有兩種，一種是緊耦合方式，就是兩個系統(tǒng)進行對接，系統(tǒng)只使用一個電子錢包，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，就是兩個系統(tǒng)先不進行對接，系統(tǒng)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(jù)具體情況做出選擇.

2.2分布式數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)的優(yōu)點和缺點

2.2.1分布式計算機數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)的使用，使實驗室的管理開啟了數(shù)字化模式，在規(guī)范實驗室管理和提高實驗室的效率方面的優(yōu)點是毋庸置疑的.分布式管理系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的多臺計算機協(xié)作運行的管理系統(tǒng)，因為多臺計算機相互協(xié)作完成一個共同任務(wù)這樣就加快了系統(tǒng)的處理速度，簡化了主機的邏輯結(jié)構(gòu)；多臺計算機間可以隨時交換信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源共享；成本低，易于維護，可以逐步實現(xiàn)實驗室的自動管理與無人職守；由于后臺系統(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10萬臺遠程計算機的實時連接及實時的后臺數(shù)據(jù)處理，以便于管理的實驗室數(shù)量和計算機數(shù)量根據(jù)需求隨時進行擴充.

2.2.2盡管分布式管理系統(tǒng)有許多優(yōu)點，但也存在一些缺點.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求后方能提供服務(wù)；第二個潛在的問題是通信網(wǎng)絡(luò)，因為系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)平臺之上的，那么網(wǎng)絡(luò)的信息丟失或飽和都將會抵消我們通過建立分布式系統(tǒng)所獲得的大部分優(yōu)勢；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)境下包裝的計算機系統(tǒng)，為實現(xiàn)設(shè)計目的，能在該環(huán)境下靈活的，自主的活動.在分布計算領(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(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.在分布式計算機數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)中加入Agent技術(shù)，開啟了新的計算機數(shù)字化實驗室管理系統(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)中獨立運行的實體.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(yù)的費用.

3.1系統(tǒng)平臺模式

基于Agent的分布式計算機實驗室管理系統(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)生端只要與本實驗室的服務(wù)器連接就可以繼續(xù)進行刷卡，等網(wǎng)絡(luò)重新連接上之后，實驗室服務(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)器層的實現(xiàn)

分服務(wù)器層在系統(tǒng)里相當(dāng)于一個“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)出請求數(shù)據(jù)時，由ClientSocket組件申請與總服務(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組件一直進行網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽，當(dāng)某個客戶端發(fā)送過來數(shù)據(jù)時，它接收數(shù)據(jù)并進行相應(yīng)處理后，把處理結(jié)果送還給這個客戶端.

3.3數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)設(shè)計

在任何一個管理系統(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)字化實驗室管理系統(tǒng)中，總心服務(wù)器、各實驗室服務(wù)器、客戶端都得圍繞著數(shù)據(jù)庫來運行.由于數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)存儲量大、訪問的用戶數(shù)目多.所以對數(shù)據(jù)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(shù)的數(shù)字化實驗室管理系統(tǒng)中采用SQLServer組建后臺數(shù)據(jù)庫，并使用ODBC驅(qū)動程序?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.計算機實驗室的數(shù)字化管理是實現(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，計算機公共課和專業(yè)課的上課與實驗、老師的科研、學(xué)生的創(chuàng)新項目設(shè)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(shù)字化管理的實現(xiàn)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(xiàn)計算機實驗室的數(shù)字化管理.

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篇2

近年來，高等教育擴招導(dǎo)致在校人數(shù)迅速上升，而語言實驗室這種教學(xué)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(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(shù)人員及時檢查督促教師和學(xué)生填寫使用記錄，這樣有了問題能及時發(fā)現(xiàn)，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(wèi)生整潔和設(shè)備運行、保養(yǎng)和維修到位，同時配合專業(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)知識和維修能力。對語音實驗室電源和網(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，無論是計算機還是耳機，一旦出現(xiàn)故障，要及時排除。

1.2加強對師生使用的培訓(xùn)

學(xué)期初對教師和學(xué)生在語音設(shè)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(shè)備主控臺使用功能，并能按照語音設(shè)備操作表熟練操作。對學(xué)生進行課前指導(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。強化教師管理意識，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，如果有問題立即報告并做好紀錄。課后認真填寫使用登記表，規(guī)定教師在使用設(shè)備時正常與否必須進行記錄設(shè)備使用情況，對發(fā)生的故障設(shè)備要作詳細記錄。

2數(shù)字化語音實驗室設(shè)備維護

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，必須加強維護工作，這樣才能保證語音實驗室的正常運轉(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、多媒體控制平臺、外設(shè)（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(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，提示系統(tǒng)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(nèi)存在512M以上;②鼠標右鍵單擊[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;③如果在[設(shè)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(dāng)重啟時提示安裝語音卡驅(qū)動程序，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(xué)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(jīng)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(xué)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(xiàn)DVD等外設(shè)的視頻顯示，亦無法實現(xiàn)監(jiān)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(shè)備，一旦出現(xiàn)故障，會導(dǎo)致整個語音系統(tǒng)的癱瘓。由于現(xiàn)在課堂內(nèi)容的多樣性，教師隨時需要更新教學(xué)內(nèi)容，向全班同學(xué)演示PPT，此時，教師攜帶PPT所需的移動設(shè)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(tǒng)重啟，重則波及網(wǎng)絡(luò)和其他設(shè)備，導(dǎo)致無法進入操作系統(tǒng)。對于程度輕的，重啟自動殺毒即可，對于進入系統(tǒng)的，則需要在系統(tǒng)下查殺病毒；不能進入系統(tǒng)的，可以用殺毒軟盤或可引導(dǎo)光盤在純DOS模式下啟動后進行查殺。

3結(jié)語

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關(guān)鍵詞：數(shù)字化；模型輸出；實驗室建設(shè)

1 數(shù)字化模型輸出實驗室建設(shè)的現(xiàn)實意義

現(xiàn)今，大力發(fā)展文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為社會各界的共識。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)計服務(wù)作為助推高端制造業(yè)發(fā)展的重要突破口，增強文化創(chuàng)意與設(shè)計服務(wù)對相關(guān)產(chǎn)業(yè)的滲透提升和帶動能力，推動實現(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，改進教學(xué)培養(yǎng)模式，進一步提高學(xué)生的綜合素質(zhì)勢在必行。實驗室作為學(xué)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(shè)真正滿足學(xué)生需求、解決理論教學(xué)痛點的實驗室是迫在眉睫的議題，本文以中國美術(shù)學(xué)院這些年對數(shù)字化模型輸出實驗室的建設(shè)實踐為基礎(chǔ)，結(jié)合作者多年實驗教學(xué)的經(jīng)驗，從多個方面對實驗室建設(shè)進行研究分析。

2 數(shù)字化模型輸出實驗室的硬件建設(shè)

由于藝術(shù)類高校學(xué)生創(chuàng)作實現(xiàn)材料的多樣性，決定了數(shù)字化模型輸出實驗室建設(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)備來建立實驗室。結(jié)合多年的實驗室一線教學(xué)的具體實踐經(jīng)驗，我們認為建立實驗室群更能適合學(xué)生的實驗需求和創(chuàng)作落地。根據(jù)學(xué)生培養(yǎng)目標的要求，我們持續(xù)構(gòu)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(shù)字化模型輸出實驗室群，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、以群的強大現(xiàn)代科技支撐服務(wù)好藝術(shù)類學(xué)生的實驗教學(xué)。

各個實驗室單獨來看，設(shè)備型號有所區(qū)別，加工能力各有側(cè)重。但是在整體上是有機結(jié)合、相互補充的實驗室群，這個群應(yīng)該有這樣的共性：采用矢量化的建模軟件進行數(shù)字化建模，然后對模型進行分析解構(gòu)，對應(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)實驗老師的指導(dǎo)下，及時調(diào)整制作材料和工藝，最后達到創(chuàng)意變成實物的過程。

硬件建設(shè)分為兩部分：場地的選擇及規(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荷，要請專業(yè)的電氣工程師結(jié)合使用的設(shè)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(shè)備入場后才開始動工[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。每個實驗室在空間整體上規(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)備的實驗室還要有所側(cè)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(shè)備的選型及搭配

設(shè)備的選型要根據(jù)學(xué)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(zhì)材料、塑料材料、金屬材料、有機材料和無機材料。木質(zhì)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(shù)字化加工，顯然不是一類設(shè)備所能夠勝任的，經(jīng)過廣泛的市場調(diào)研和考察，我們選擇了以下設(shè)備：精雕機（數(shù)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(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（數(shù)控機床）通過小刀具高度旋切和精密進給，可以對木質(zhì)材料、塑料材料、金屬材料以及石膏等無機材料實現(xiàn)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(fā)生熔化、氣化，達到切斷材料的目的，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)，對數(shù)字模型進行空間分層，最后以不同的平面加工技術(shù)，對所有數(shù)據(jù)切片逐層“打印”繼而壘積實現(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、金屬材料等表面進行彩色照片級印刷。以上這些現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)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(shù)字化模型輸出實驗室，滿足大部分學(xué)生的實驗需求。

在數(shù)字化模型輸出實驗室群塊中，各個實驗室的設(shè)備配備如下，工作站實驗室：配備高性能的電腦、投影設(shè)備；精雕實驗室：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(shè)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(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)的實驗室進行創(chuàng)作。

3 數(shù)字化模型輸出實驗室的軟件建設(shè)

實驗室的硬件建設(shè)完成后，軟件建設(shè)就尤為重要。實驗室軟件建設(shè)分為：規(guī)章制度的確立、實驗指導(dǎo)老師隊伍的建設(shè)、實驗教學(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。

3.1 規(guī)章制度的確立

實驗室軟件建設(shè)的第一要務(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)字化模型輸出實驗室的實際情況，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)生進入實驗室前，必須進行安全制度的培訓(xùn)，培訓(xùn)完成后，進行相應(yīng)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(yè)的實驗室老師對學(xué)生進行每一種設(shè)備的安全培訓(xùn)，讓學(xué)生了解每種設(shè)備的危險點：比如精雕機工作狀態(tài)時，刀具每秒15000轉(zhuǎn)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(chǎn)生極高亮度的光束，禁止直視。其次是實驗設(shè)備使用制度：所有設(shè)備使用前，一定要進行使用培訓(xùn)，并不是所有設(shè)備都能讓學(xué)生操作，一些設(shè)備規(guī)定只有實驗室老師才能操作使用。其他如實驗室使用預(yù)約制度、實驗室設(shè)備維護保養(yǎng)制度等要相應(yīng)配套。一系列制度的確立并嚴格執(zhí)行，是為了保障學(xué)生的安全，為實驗的順利進行保駕護航。

3.2 實驗室指導(dǎo)老師隊伍的建設(shè)

設(shè)備是基礎(chǔ)，實驗室老師是關(guān)鍵。實驗室指導(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，以新為中堅力量的實驗室?guī)熧Y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(shè)備實操經(jīng)驗的技工，還有專業(yè)的實驗室管理人員。實驗師學(xué)歷高，課本理論知識扎實，實際操作經(jīng)驗較少。技工普遍學(xué)歷不高，但是實踐經(jīng)驗豐富，操作能力強。在實際的實驗教學(xué)過程中，以老帶新，技工向年輕老師傳授實踐經(jīng)驗，年輕老師將經(jīng)驗歸納總結(jié)，形成系統(tǒng)知識，方便傳授學(xué)生。

在崗位晉升發(fā)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(fā)展，確保實驗室?guī)熧Y隊伍的良性發(fā)展和穩(wěn)定性。

3.3 實驗教學(xué)課程建設(shè)

為了讓學(xué)生盡快掌握數(shù)字化模型輸出實驗室的使用方法，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)、實際操作練習(xí)這三部分的訓(xùn)練來完成這個課程的學(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；實際操作內(nèi)容包括：各種設(shè)備的啟動，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)；對于軟件的教學(xué)：由于按照各個軟件操作順序和合理使用對應(yīng)命令是學(xué)習(xí)的關(guān)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(xué)生的聽課效率，隨堂練習(xí)并解答，課后學(xué)生可隨時上網(wǎng)瀏覽課堂講解內(nèi)容，定點復(fù)習(xí)及時消除知識盲點；在實際操作教學(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，多機位錄制現(xiàn)場視頻，經(jīng)過剪輯后每個視屏?xí)r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(wǎng)上及微信群中，可供學(xué)生利用碎片化時間進行預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)、進一步加深理解。

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

在實際的教學(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，在市場前沿的研究所及產(chǎn)業(yè)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(xué)生更好的學(xué)習(xí)體驗。通過定期邀請行業(yè)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(xué)，進行頭腦風(fēng)暴，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力，進一步提高其實踐能力。

4 結(jié)語

在20世紀初，包豪斯在“技術(shù)與美學(xué)統(tǒng)一”教學(xué)理念指引下對“實驗教學(xué)”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(xiàn)在與未來的，如今已經(jīng)有越來越多的藝術(shù)類高校認識到藝術(shù)設(shè)計教育中“藝術(shù)與技術(shù)的統(tǒng)一”、“理論教學(xué)與實驗教學(xué)的統(tǒng)一”這兩大規(guī)律的重要性[3]。因此，根據(jù)各個藝術(shù)類高校的實際情況，建設(shè)適合自身發(fā)展需求的數(shù)字化模型輸出實驗室，通過一系列實驗室規(guī)章制度的設(shè)置、深化實驗實踐中總結(jié)的配套課程、組建兼具理論知識與實際操作能力的教學(xué)隊伍、構(gòu)建學(xué)研產(chǎn)一體的開放式教學(xué)平臺，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，也是這個時代的大勢所趨。

參考文獻：

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

篇4

關(guān)鍵詞: 建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論 數(shù)字化語言實驗室 利用方式

數(shù)字化語言實驗室是基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng),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(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驗室。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,數(shù)字化語言實驗室的巨大優(yōu)勢已得到充分展示。如果我們以建構(gòu)主義理論的視角進行觀察和思考,就會發(fā)現(xiàn),數(shù)字化語言實驗室的優(yōu)勢還可以得到進一步的發(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)理論認為,知識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)者是認知的主體,意義的主動建構(gòu)者;教師是意義建構(gòu)的幫助者、促進者和組織者。由于學(xué)習(xí)是通過人際間的協(xié)作活動而實現(xiàn)的意義建構(gòu)過程,因此建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認為“情境”、“協(xié)作”、“會話”、“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,創(chuàng)設(shè)與學(xué)習(xí)主題基本內(nèi)容和現(xiàn)實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(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上,學(xué)習(xí)小組成員之間必須通過會話商討,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)系達到較深刻的理解,這是整個教學(xué)過程的最終目標。

在建構(gòu)主義者看來,學(xué)習(xí)環(huán)境是學(xué)習(xí)者可以在其中進行自由探索和自主學(xué)習(xí)的場所,它是一個支持和促進學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)的場所。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。”[2]一個學(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(gòu)主義學(xué)習(xí)環(huán)境實際上是一種支持學(xué)習(xí)者進行建構(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、認知工具、任課老師等物理資源,同時也包括任務(wù)、情境等軟資源。[3]

數(shù)字化語言實驗室正是這樣一種學(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)傳播信息進程的結(jié)構(gòu)形式,使語言教學(xué)朝著個性化學(xué)習(xí)、不受時間和地點限制的學(xué)習(xí)、主動式學(xué)習(xí)方向發(fā)展,體現(xiàn)英語學(xué)習(xí)的實用性、文化性和趣味性融合的原則,能充分調(diào)動教師和學(xué)生兩個方面的積極性。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,在歐美英語國家又創(chuàng)造了另一縮寫CAL(Computer Assisted Learning),即“計算機輔助學(xué)習(xí)”,這個概念不但區(qū)別于CAI“計算機輔助教學(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(tài)學(xué)理論認為,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“計算機輔助學(xué)習(xí)”的角度,對數(shù)字化語言實驗室的利用問題進行探討。

二、數(shù)字化語言實驗室的利用方式

1.利用數(shù)字化語言實驗室進行情境創(chuàng)設(shè)

建構(gòu)主義認為,學(xué)習(xí)是在與現(xiàn)實相關(guān)的問題解決情境中,通過人與情境的互動而建構(gòu)起來的。在實際情境下進行學(xué)習(xí),學(xué)習(xí)者可以利用自己原有認知結(jié)構(gòu)中的有關(guān)經(jīng)驗去同化當(dāng)前學(xué)習(xí)到的新知識,或通過對原有知識結(jié)構(gòu)進行改造與重組,達到對新知識意義的建構(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)生對語言的識記、理解和運用。一方面,可利用數(shù)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(xué)生創(chuàng)設(shè)真實、生動的語言學(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,以強化學(xué)生記憶,擴大知識面,激發(fā)求知欲;推理情境就是創(chuàng)設(shè)與學(xué)生個人經(jīng)驗相近或相符的個案情境,促使學(xué)生由此出發(fā)對客觀事物進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)生熟悉的實例和場景,讓學(xué)生從中歸納出詞的意義和用法,自己完成知識的建構(gòu)。[4]

2.利用數(shù)字化語言實驗室實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程中的協(xié)作和會話

數(shù)字化語言實驗室集多媒體技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、音視頻技術(shù)于一身,能實現(xiàn)學(xué)生與計算機、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,組成即時性的學(xué)習(xí)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(xié)商和相互協(xié)商,這樣,學(xué)習(xí)者個體的思維與智慧就可以被整個群體所共享,即整個學(xué)習(xí)群體共同完成對所學(xué)知識的意義建構(gòu)。在數(shù)字化語言實驗室中,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。通過“監(jiān)聽”功能,教師可以及時了解學(xué)生在掌握知識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,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,從而進一步調(diào)動學(xué)生的積極性和主動性。

3.利用數(shù)字化語言實驗室進行自主學(xué)習(xí)

數(shù)字化語言實驗室為學(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、耳機話筒組、個人計算機終端都是學(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)生可利用控制臺主機或服務(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)目標自行選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容,運用學(xué)習(xí)策略自我控制學(xué)習(xí)進度,不受時間和空間的限制。學(xué)習(xí)中如遇到問題,學(xué)生可隨時通過呼叫(CALL)鍵請求教師,教師通過個別對話對學(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劃,與教師及同學(xué)直接進行一對一的通訊,查詢和訪問教學(xué)網(wǎng)上多種信息源,獲取靜態(tài)與動態(tài)的教學(xué)資料與數(shù)據(jù)。利用這一學(xué)習(xí)資源進行學(xué)習(xí),學(xué)生不再是外部刺激的被動接受者和被灌輸?shù)膶ο?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的手段,而是學(xué)生用以學(xué)習(xí)和探索知識的認知工具。應(yīng)當(dāng)指出的是,利用數(shù)字化語言實驗室進行自主學(xué)習(xí),對學(xué)習(xí)內(nèi)容的選擇一定不能偏離學(xué)習(xí)目標,否則就可能因為失去教師的指導(dǎo)造成時間和精力的浪費。

此外,教師可利用數(shù)字化語言實驗室對學(xué)習(xí)效果進行評價。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)對學(xué)生的自主學(xué)習(xí)效果進行實時的評價,利用網(wǎng)絡(luò)答疑和交互系統(tǒng)對學(xué)生專題學(xué)習(xí)過程進行動態(tài)評價,而且可以實現(xiàn)教師評價、學(xué)生自評、學(xué)生互評三者的有機結(jié)合,使評價更科學(xué)、合理、客觀。學(xué)生學(xué)習(xí)成績的評定除作業(yè)成績、口語考試成績、期末考試成績之外,還可包括平時上網(wǎng)學(xué)習(xí)成績。

參考文獻:

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

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

篇5

【關(guān)鍵詞】數(shù)字化 語言實驗室 武警院校 外語教學(xué)

數(shù)字化語言實驗室是在應(yīng)用多媒體儲存、傳遞教學(xué)信息的基礎(chǔ)上，充分利用多媒體計算技術(shù)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(xué)員進行知識學(xué)習(xí)提供一個現(xiàn)代化的、高效的學(xué)習(xí)場所。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)象嚴重，更新速度跟不上時代的發(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)員被動地理解、消化、吸收外語知識，培養(yǎng)出來的學(xué)員缺乏獨立性、自主性。而數(shù)字化語言實驗室的應(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)的主要目標是培養(yǎng)學(xué)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(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踐機會，是培養(yǎng)學(xué)員語言交際能力的首要任務(wù)。數(shù)字化語言實驗室來完成這個任務(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(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)中普遍存在的一個問題就是學(xué)員練習(xí)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(dāng)前的外語教學(xué)中對于聽說關(guān)系的認識普遍不足，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)練這個重要的一環(huán)，因而造成教學(xué)中的極大失誤。

語言實驗室在進行聽力訓(xùn)練方面，具有明顯的優(yōu)勢。首先，學(xué)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(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準，口語也很流利，如果在整個教學(xué)過程中，一個班的學(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：一個班的學(xué)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(xué)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(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，擴大語言接觸范圍。這個任務(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)字化的語言實驗室中，容量巨大的語音聽力數(shù)據(jù)庫能滿足學(xué)生對語音范圍的需求。

二、有效提高了學(xué)員自主學(xué)習(xí)的能力

近年來，武警部隊多數(shù)院校對現(xiàn)有的教學(xué)軟件和硬件設(shè)施進行了徹底的改進，很多院?，F(xiàn)已配備了具有先進技術(shù)水平的數(shù)字化語言實驗室。與傳統(tǒng)的大學(xué)英教學(xué)模式相比， 基于數(shù)字化語言實驗室的大學(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)字化語言實驗室可以提供大量的視聽英語信息， 內(nèi)容廣泛， 題材多樣， 不受時間和空間限制。學(xué)員可以根據(jù)本人的時間、需要、進度、學(xué)習(xí)目的和外語水平選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容， 滿足個性化學(xué)習(xí)的需要。其次，數(shù)字化語言實驗室提供的信息圖文聲像并茂， 能產(chǎn)生多種感官刺激， 增強學(xué)習(xí)者對外語的認知感受。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)員使用外語進行表達的愿望， 提高學(xué)員對外語的應(yīng)用能力。再次， 數(shù)字化語言實驗室軟件具備了對自主學(xué)習(xí)活動記錄、過程控制和成績自我評價等功能， 為學(xué)習(xí)者提供了簡便、快捷、有效、可信的自我學(xué)習(xí)評估手段。

數(shù)字化語言實驗室的優(yōu)勢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， 獲取新技能， 從而不斷建構(gòu)自己的外語知識體系。在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下， 網(wǎng)絡(luò)自身就是一個生動豐富的背景課堂， 它不僅為每個學(xué)員提供個性化的學(xué)習(xí)空間， 讓學(xué)員能動地自主地學(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)和心理條件， 模擬仿真技術(shù)創(chuàng)造的各種真實情景， 激活了學(xué)習(xí)的語言交際欲望， 而人機交互功能為學(xué)員在真實情景中學(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)測試手段

教學(xué)測試是獲取教學(xué)反饋信息，評價教學(xué)效果，調(diào)控教學(xué)活動的重要手段。測試手段和測試方法必須科學(xué)、公正，才能獲得客觀、真實、準確的信息，真正發(fā)揮其評價教學(xué)效果、調(diào)控教學(xué)活動的作用。

聽寫和口試是外語教學(xué)中評定學(xué)員聽說水平常用的測試形式。在傳統(tǒng)教學(xué)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(tǒng)一，加上其他生理的和心理因素的影響，而造成對學(xué)員成績評定不合理的現(xiàn)象。面對面的口試，要求教員當(dāng)場給學(xué)員評分，但是當(dāng)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(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，記下出現(xiàn)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(xué)性。用聽錄音來考聽寫，能夠做到語音標準，語速統(tǒng)一，從而達到評分公正。用錄音來改口義也有許多優(yōu)點，首先是題目統(tǒng)一，全班學(xué)員可以回答同樣的問題；第二是時間統(tǒng)一，所有學(xué)員都在同一時間內(nèi)結(jié)束回答；第三是學(xué)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(fù)播放重聽錄音、統(tǒng)計錯誤，分析性質(zhì)，這就有效地提高了評分的準確性和科學(xué)性。

在數(shù)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(xué)員進行測試，并對測試結(jié)果當(dāng)場進行快速統(tǒng)計、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)生答對題數(shù)、答題平均反應(yīng)時間、問題答對平均反應(yīng)時間、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)時間表格），使學(xué)員和教員能夠立即得知測試的結(jié)果。這些分析數(shù)據(jù)對于調(diào)控教學(xué)過程，實現(xiàn)教學(xué)最優(yōu)化都具有重要的意義。

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

我校始終堅持科研帶動、課業(yè)改革推動、信息技術(shù)拉動的“三動戰(zhàn)略”,致力提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維能力、實踐能力、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。我校累計投資近千萬元,建成了國家一類標準物理實驗室8個,化學(xué)實驗室8個,生物實驗室6個。2006年投資17萬元,建成了數(shù)字化實驗室3個。我校在落實傳統(tǒng)實驗教學(xué)的基礎(chǔ)上,大膽探索數(shù)字化實驗教學(xué),課堂教學(xué)模式和學(xué)生學(xué)習(xí)方式實現(xiàn)了較大轉(zhuǎn)變,教學(xué)質(zhì)量全面提升。

二、數(shù)字化實驗室簡介

數(shù)字化實驗室由計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字化實驗系統(tǒng)、多媒體設(shè)備等組成。

數(shù)字化實驗系統(tǒng)是根據(jù)高中新課程改革而開放的新的實驗設(shè)備,主要由傳感器、數(shù)據(jù)采集器、計算機和數(shù)字化實驗系統(tǒng)軟件構(gòu)成。不同的傳感器檢測到的不同實驗過程中產(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)換后輸入計算機,再由計算機經(jīng)過相應(yīng)的軟件平臺進行數(shù)據(jù)和圖形的分析、處理、給出物質(zhì)運動的規(guī)律。用傳感器和計算機代替人工處理,簡化了實驗數(shù)據(jù)的處理過程,能生動、形象地反映物理規(guī)律,使學(xué)生的精力更集中于對數(shù)據(jù)背后隱藏的科學(xué)規(guī)律的探究,提高實驗效率。

三、案例分析

酸堿中和滴定

(一)實驗?zāi)康?/p>

1.通過實驗,獲得強度不同的酸堿中和時的滴定曲線;

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)生了解中和時的pH與酸堿強弱的關(guān)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(lián)接實驗裝置,并把pH傳感器放入酸中,當(dāng)堿從滴定管中緩慢下滴時,我們會在計算機屏幕上發(fā)現(xiàn)pH的變化。當(dāng)酸堿物質(zhì)的量相等時,我們把這一點稱為酸堿中和反應(yīng)等當(dāng)點。在等當(dāng)點附近,會出現(xiàn)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(shè)備及試劑

計算機及相關(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、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(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(shù)據(jù)采集及其處理

經(jīng)過實驗,學(xué)生可以獲得一連串的pH變化相對時間的數(shù)據(jù)(測試時間間隔可由實驗者自行設(shè)置)。

然后,我們把這些數(shù)據(jù)用計算機處理,并用圖像表示出來。應(yīng)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(yīng)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(xué)生經(jīng)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(shù)字化實驗的反思

傳統(tǒng)實驗所呈現(xiàn)的往往是單一的,而數(shù)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(xiàn)的是多維的,數(shù)據(jù)和圖像可以同時動態(tài)地表現(xiàn),更快更好地完成化學(xué)實驗。

(一)數(shù)字化實驗對實驗過程的影響

在觀察環(huán)節(jié),數(shù)字化手段可以極大地擴展實驗的可視性和可重復(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)在時間和空間上的擴展可以清楚地采集下來。

在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)上,利用計算機和傳感器數(shù)字手段,可以更快更準地得到實驗數(shù)據(jù)。從而節(jié)省寶貴的教學(xué)時間,把更多的時間用于討論問題之中。

在數(shù)據(jù)分析環(huán)節(jié)上,利用計算機的強大數(shù)據(jù)處理能力,可將學(xué)生從簡單、機械、繁瑣的數(shù)據(jù)處理過程中解脫出來,讓他們的時間和精力用在更有創(chuàng)造力的方面。

(二)數(shù)字化實驗對化學(xué)實驗教學(xué)產(chǎn)生的影響

從總體上講,數(shù)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(tǒng)實驗有較大區(qū)別,從而使實驗教學(xué)的設(shè)計思想、學(xué)生的操作過程和實驗中間環(huán)節(jié)將發(fā)生很大變化。

在這種情況下,實驗教學(xué)將使一些層面相對簡化,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械性工作,可以交給計算機來自動完成,使處理數(shù)據(jù)層面上工作簡單化;這樣做的目的是否意味我們對數(shù)據(jù)的關(guān)注可以減少呢?答案是否定的。因為我們要求學(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)生把精力從簡單層面上轉(zhuǎn)移到較深入的地方。

數(shù)字化實驗功能全面增強,為化學(xué)實驗教學(xué)在實驗內(nèi)容上調(diào)整帶來機遇。很多在傳統(tǒng)中學(xué)化學(xué)實驗中不能做或沒有條件做的實驗,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)計出各種探究型實驗,以適應(yīng)高中化學(xué)課程標準中“化學(xué)實驗專題”選修模塊的需要。

數(shù)字化實驗將打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)的固有模式,使中學(xué)化學(xué)實驗具有高度的自主性、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)計實驗,如可以設(shè)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(guān)系,等等。另一方面,對于同一個實驗,不同學(xué)生之間在學(xué)習(xí)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(shù)字化實驗設(shè)備具有便于使用的模塊,學(xué)生可以更自由設(shè)計某個實驗來驗證他們的想法,為學(xué)生大膽創(chuàng)造提供實驗平臺。

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【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與傳承對于建設(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內(nèi)容。

本文以哈爾濱市地域文化為研究對象進行研究，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、可操作性和長遠性，并促進哈爾濱市文化創(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)實場景漫游、數(shù)據(jù)庫管理、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)碼特效（三維虛擬場景、角色動畫）等技術(shù)在數(shù)字化時期發(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行忠實的描述和解構(gòu)，而且還能對藏品相關(guān)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(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)，可以實現(xiàn)三維城市模型快速重建和動態(tài)實時更新，不但可完成城市景觀的虛擬再現(xiàn)，而且可實現(xiàn)多層次場景、動態(tài)多層次紋理鑲嵌及復(fù)雜場景碰撞檢測等功能。此外，浙江大學(xué)國家重點實驗室還開發(fā)了虛擬故宮，桌面虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統(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(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)字化是科技進步的產(chǎn)物，也是時展的必然。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、社會環(huán)境和條件來看，我們可以確定，其真實、生動的體現(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·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)于以下幾個方面：

2.1文化與技術(shù)結(jié)合性差

在歷史文化保護與傳承方面，由于受到自然災(zāi)害、經(jīng)濟建設(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危或消亡境地。同時，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)文物景觀建筑保護工作相結(jié)合，對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、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)字信息化手段進行保護、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；鼓勵傳統(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，與時俱進。一方面表現(xiàn)為，當(dāng)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(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)勢產(chǎn)品或強勢產(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(xiàn)將地域文化推廣至全國，乃至國際的目標，必須加強數(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)字化實驗 設(shè)備 傳感器 創(chuàng)造性思維

整體而言,數(shù)字化實驗產(chǎn)品在國內(nèi)還處于起始階段,但在發(fā)達國家已經(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。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科學(xué)教育的世界潮流。筆者多年來一直高度關(guān)注這個行業(yè)在國際、國內(nèi)發(fā)展動態(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)字化實驗系統(tǒng)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(guān)聯(lián)程度的差異往往導(dǎo)致很大的分歧。既然數(shù)字化實驗系統(tǒng)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(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)字化實驗系統(tǒng)至少具有以下幾方面顯性的教學(xué)功用。

(1)有利于全面推進實驗教學(xué)現(xiàn)代化。正是有了這么一套獨特的實驗系統(tǒng),才使得數(shù)據(jù)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(xué)實驗的夢想成為現(xiàn)實,而且從科學(xué)家的實驗室應(yīng)用走進了普通的教學(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,而是增添了實驗探究的嶄新領(lǐng)域,很多第一次接觸這個系統(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)實驗?zāi)０?、實驗結(jié)果以及實驗報告的電子化,使得教學(xué)評價和教學(xué)指導(dǎo)的模式更加現(xiàn)代化,從而可以進一步促進教學(xué)、優(yōu)化教學(xué)。

(2)有利于克服傳統(tǒng)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(xué)效果大大提升。比如螺線管內(nèi)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(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驗都可以通過該套系統(tǒng)獲得滿意的實驗效果,這無論對于教師演示實驗還是學(xué)生分組實驗都是大有裨益的。

(3)有利于加深學(xué)生對實驗現(xiàn)象和原理的理解。由于數(shù)字化實驗的結(jié)果非常直觀、精確,學(xué)生對許多實驗現(xiàn)象的直接觀察和定量記錄得以實現(xiàn),對實驗結(jié)果的認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.潛在教育價值

教育價值是教學(xué)功用的內(nèi)化和提升,是對學(xué)生個體發(fā)展的深遠而持久的教育影響。數(shù)字化實驗系統(tǒng)除了能夠讓學(xué)生體驗并實踐現(xiàn)代化的實驗技術(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,對他們今后的工作和生活產(chǎn)生長久有益的影響。

(1)數(shù)字化實驗有助于培養(yǎng)學(xué)生定量思維習(xí)慣。定性――半定量――定量是科學(xué)實驗的基本途徑,也是研究逐步深入的必然規(guī)程,傳統(tǒng)實驗手段的落后性制約了實驗方法,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、記錄自動化、數(shù)據(jù)精確化、分析智能化、存儲便捷化的數(shù)字化實驗完全可以彌補此類缺失。

(2)數(shù)字化實驗有助于培養(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驗儀器或者軟件平臺,導(dǎo)致自己的好創(chuàng)意或者設(shè)計沒有辦法實現(xiàn)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(xùn)是有道理的。教育推動科技發(fā)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(fā)展。當(dāng)一個學(xué)生學(xué)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(fā)散性和創(chuàng)造性獲得鍛煉的機會。

(3)數(shù)字化實驗有助于培養(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)計驗證步驟――實施探究過程――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)探究過程的難點在于實證,數(shù)字化實驗系統(tǒng)的出現(xiàn)為廣大師生提供了實證的機會和手段。

(4)數(shù)字化實驗有助于培養(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)生需要體驗并實踐各種先進的實驗理念和實驗技術(shù),數(shù)字化實驗室建設(shè)為學(xué)生個體發(fā)展現(xiàn)代科技素養(yǎng)提供了契機,學(xué)生可以運用各類傳感器、數(shù)據(jù)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(xiàn)代化是空前的。

(5)數(shù)字化實驗有助于培養(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)生的合作意識在數(shù)字化實驗中會得到不斷地強化。由于數(shù)字化實驗過程需要用到傳感器、數(shù)據(jù)采集器和計算機,硬件及軟件的操作往往一個人難以實現(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)生體驗到合作的重要性和樂趣。

二、如何鑒別數(shù)字化實驗產(chǎn)品的質(zhì)量

根據(jù)對幾家世界頂級品牌的長期學(xué)習(xí)、研究以及對國內(nèi)各家知名品牌的比較,筆者認為數(shù)字化實驗產(chǎn)品考察點應(yīng)該包括硬件、軟件、配套器材和技術(shù)服務(wù)等幾個方面。

1.硬件技術(shù)水平

建議考察建設(shè)方的技術(shù)實力,硬件產(chǎn)品種類應(yīng)該齊全,可擴展性強,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)時間更加快,同時使體積更加小,精度更加高。

(4)電路設(shè)計。電路設(shè)計雖然外觀看不出來,但是直接影響產(chǎn)品性能。在此僅以量程設(shè)計和選擇為例作個探討。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,有時需要大量程,有時需要高分辨率。因此作為現(xiàn)代測量儀器的數(shù)字化實驗產(chǎn)品應(yīng)該給予充分考慮,多量程電路設(shè)計和選擇是最基本的,一些公司設(shè)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(guān)杜絕了撥碼開關(guān)在長期頻繁應(yīng)用后的接觸電阻和接觸電容變化的問題。撥碼開關(guān)長期應(yīng)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(shù)減小從而使測到的數(shù)據(jù)不準確,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)部實現(xiàn)的控制,不會改變這些參數(shù)。

(5)帶屏采集器。帶屏采集器目前在國內(nèi)市場叫法沒有統(tǒng)一,硬件架構(gòu)也花樣繁多。筆者認為,此類產(chǎn)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(xué)和研究性學(xué)習(xí)的深入,隨著科學(xué)教育對環(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(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。目前市場上已經(jīng)出現(xiàn)了五花八門的多功能學(xué)習(xí)機,但沒有一款可以做數(shù)字化實驗的。伴隨數(shù)字化實驗產(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(xiàn)省略了電腦購置,還可以在不改變傳統(tǒng)實驗室基礎(chǔ)設(shè)施的前提下直接嫁接數(shù)字化實驗產(chǎn)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(wǎng)本等高成本模式顯然是不經(jīng)濟的(也是不便攜的)。

2.軟件技術(shù)水平

軟件是人機交互的窗口和平臺,軟件與教學(xué)實際融合水平的高低直接導(dǎo)致數(shù)字化實驗推廣應(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(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、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(shù)(采樣頻率、采樣時間等)、智能配置坐標軸和記錄表格(對應(yīng)變量名稱、符號、單位、坐標系參數(shù)等)、自由設(shè)置表格參數(shù)和坐標參數(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、自由插入符號、自由比較實驗結(jié)果、自由保存圖表及實驗結(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(shè)提上工作日程,其本質(zhì)是要求學(xué)校內(nèi)部同一個教研組的備課資料實現(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)字化實驗內(nèi)容還很缺失,數(shù)字化實驗?zāi)０搴桶咐男纬尚越ㄔO(shè)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(yīng)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(dǎo),方便教學(xué)。

3.配套器材水平

數(shù)字化實驗是對傳統(tǒng)實驗的革新和發(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驗要求。但是對于配套器材的類型、數(shù)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(dāng)不統(tǒng)一。筆者覺得從滿足實際需求以及節(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(dǎo)軌系統(tǒng)等等,否則不僅導(dǎo)致經(jīng)濟浪費,還會誤導(dǎo)用戶產(chǎn)生數(shù)字化實驗和傳統(tǒng)實驗是完全脫節(jié)的認識。其次,應(yīng)該開發(fā)一些傳統(tǒng)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(yīng)該引起重視并及時糾正:少數(shù)廠家推出了一些不常用、不實用、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)實際的認知缺陷,也暴露了片面擴大銷售額的不良商業(yè)動機。

4.技術(shù)服務(wù)水平

對絕大多數(shù)中國教師和學(xué)生來說,數(shù)字化探究實驗產(chǎn)品是個新鮮事物,其技術(shù)含量高、系統(tǒng)性強、操作細節(jié)多、升級空間大,因此產(chǎn)品提供廠家的技術(shù)支持和服務(wù)的及時性非常重要,建議主要考慮以下幾點:

(1)廠家技術(shù)服務(wù)地點的遠近。最好是總部能夠2小時快速響應(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)字化實驗室使用率的關(guān)鍵因素之一。

(2)免費質(zhì)保的期限。國家對電子產(chǎn)品的免費質(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,并承諾軟件免費升級、硬件終生維修。

(3)培訓(xùn)計劃和質(zhì)量。最好有詳細的產(chǎn)品培訓(xùn)計劃,內(nèi)容應(yīng)該包括教學(xué)價值、硬件使用、軟件使用、配套器材使用、學(xué)科典型實驗和產(chǎn)品維護等,時間可以結(jié)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(shù)字化探究實驗教學(xué)已經(jīng)成為教研活動的新亮點,教師對技術(shù)支持的要求應(yīng)該及時得到響應(yīng)。即使對于學(xué)校暫時沒有采購的產(chǎn)品,廠家最好也可以提供應(yīng)急性支持。

(5)詳細的學(xué)科應(yīng)用指導(dǎo)書和產(chǎn)品使用手冊。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,但是生化類則明顯滯后。

(6)詳細周到的網(wǎng)絡(luò)資料下載和在線服務(wù)。對比國外幾家網(wǎng)站和國內(nèi)幾個主要廠家網(wǎng)站后,筆者對此很是憂慮。各廠家的專業(yè)水準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,是不嚴肅的,也是對用戶需求冷漠的表現(xiàn)。

三、幾個需要重點檢驗的產(chǎn)品

數(shù)字化探究實驗產(chǎn)品種類繁多,各家技術(shù)參數(shù)參差不齊,在目前暫時沒有行業(yè)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(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)點時間間隔檢驗。

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驗過程與結(jié)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(xué)實驗需求。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動檢測。

5.光電門傳感器:應(yīng)該有多種計時模式,尤其是可以完成多種雙光電門聯(lián)合實驗,以滿足教學(xué)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(yīng)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(yōu)質(zhì)白金電極(金或者銀電極效果比較差),自帶溫度補償功能,穩(wěn)定、準確?？梢酝ㄟ^測定不同水體DO值檢驗。

8.色度計:應(yīng)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(guān)數(shù)據(jù)檢驗。

9.二氧化碳傳感器:應(yīng)該是采用自由擴散模式測量,紅外測定技術(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(shù)據(jù),可以通過檢測不同狀態(tài)下心率狀態(tài)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(yīng)該高度靈敏,改變力鉤方向讀數(shù)應(yīng)該及時變化,但是停頓在一個位置時數(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、誰來評判數(shù)字化實驗產(chǎn)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(shù)字化實驗產(chǎn)品的真正使用者,因而也必然是判斷并評價此類產(chǎn)品的最終裁判。好的數(shù)字化實驗產(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)備投入目標相背離的,也是與學(xué)校教育現(xiàn)代化的出發(fā)點相背離的。

篇9

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

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(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、概念、原理、規(guī)律和模型等方面的基礎(chǔ)知識。”這是首次在高中生物基礎(chǔ)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(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)作為一種認識手段和思維方式，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)字化實驗?zāi)軌驇椭處熀蛯W(xué)生真實、實時、清晰、準確地認識微觀的、真實的生物結(jié)構(gòu)圖像，以及實施或模擬中學(xué)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(shù)據(jù)實時采集和相關(guān)圖表、曲線的生成，對于學(xué)生完成生物模型的建構(gòu)有十分重要的作用。

1運用數(shù)碼顯微互動技術(shù)構(gòu)建生物學(xué)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(zhì)形式再現(xiàn)概念的某種本質(zhì)特征，一方面能豐富學(xué)生感性認識，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)生對所學(xué)知識的記憶、理解，而且能引導(dǎo)學(xué)生進行發(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、清晰，實驗效果顯著，而且每組實驗結(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、生生間對實驗結(jié)果分析的評價與交流，有利于教師示范與指導(dǎo)，有利于提高全體學(xué)生實驗的水平，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”的實驗中，學(xué)生使用傳統(tǒng)的普通光學(xué)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(dǎo)致學(xué)生對細胞及細胞器的認識產(chǎn)生障礙或偏差。應(yīng)用數(shù)碼顯微互動投影技術(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，尤其是對細胞質(zhì)（葉綠體）的流動的觀察效果顯著，使學(xué)生對葉綠體和線粒體的形態(tài)與結(jié)構(gòu)認識更加深刻。此外，采用數(shù)字切片掃描系統(tǒng)，對優(yōu)質(zhì)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(xué)習(xí)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(xué)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(xué)顯微鏡完成整個實驗，學(xué)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(xué)生輪換在顯微鏡下觀察，按一位學(xué)生觀察耗時1 min計算，全班學(xué)生輪換看下來至少需要1h。而運用數(shù)碼顯微互動投影技術(shù)，學(xué)生不僅能觀察到放大、清晰、真實的圖像，而且通過對優(yōu)質(zhì)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(shù)字化仿真實驗?zāi)M構(gòu)建生物學(xué)模型

數(shù)字化仿真實驗是指在科學(xué)研究中，有時不能對研究對象直接進行控制或干預(yù)性的操作，為了取得對研究對象的認識，而利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)的最富真實感的實驗，可直接在電腦上模擬操作。學(xué)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(yǎng)模型建構(gòu)和科學(xué)探究能力。

例如在嘗試制作真核細胞的三維結(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，學(xué)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(xiàn)象逼真且有趣味性。這樣不但讓學(xué)生做實驗有身臨其境之感，而且還集娛樂與探索科學(xué)知識于一體，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、增強學(xué)生的學(xué)習(xí)動機、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，同時對模型制作會有深刻地理解和認識，能更好地構(gòu)建生物結(jié)構(gòu)模型。

當(dāng)然，在生物實驗教學(xué)中，數(shù)字化仿真實驗更適用于進行實驗室實際操作的前期訓(xùn)練和實驗后的復(fù)習(xí)。這樣，學(xué)生在經(jīng)過仿真虛擬實驗的訓(xùn)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(nèi)成功完成實驗，還可在此基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新。實驗后，學(xué)生用仿真虛擬實驗進行復(fù)習(xí)，可以進一步鞏固實驗內(nèi)容，使實驗在時間和空間上得到延續(xù)。

3運用數(shù)字化實驗構(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”的過程來認識生物學(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)字化實驗系統(tǒng)是一個由傳感器和計算機組成的多功能測量系統(tǒng)。它能夠獨立地或者與傳統(tǒng)的儀器結(jié)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(shù)據(jù)的實時采集，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：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(yè)學(xué)院電商學(xué)院講師，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù)。

基金項目：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重要的組成部分和類型，也是國內(nèi)職業(yè)類教育一個重要的構(gòu)成部分，主要負責(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)高職院校加強了數(shù)字化教育工作，整合教學(xué)和信息等資源，促進教學(xué)的質(zhì)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(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)展形勢任務(wù)的要求還不相適應(yīng)。如何推動數(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，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(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，指的是教師實施課堂教學(xué)時以展示圖片、音視頻及動畫等資料的方式調(diào)動大家的積極性與興趣。此種教學(xué)的模式優(yōu)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(xué)的良好氛圍，來實現(xiàn)增強教學(xué)實效的目標；缺點在于其激發(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)。這一模式更實踐性強，其優(yōu)點是可以創(chuàng)造持續(xù)提問的環(huán)境，激發(fā)學(xué)生主動地探索和學(xué)習(xí)，能有效增強學(xué)生的學(xué)習(xí)自覺性與創(chuàng)造力；其缺點在于教學(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，并對教學(xué)硬件設(shè)備存在依賴性。三是現(xiàn)實虛擬模式，指的是采用現(xiàn)實虛擬技術(shù)在計算機中創(chuàng)建虛擬實驗室與教室對現(xiàn)實場景進行模擬，在虛擬的教室里，學(xué)生能夠根據(jù)個人需要實時地進行交互學(xué)習(xí)；虛擬的實驗室多用來模擬那些危險性較大、現(xiàn)實不易完成的場景和任務(wù)。這一模式因為設(shè)備較為昂貴，應(yīng)用不太廣泛。四是遠程教育模式，是指通過互聯(lián)網(wǎng)、電視等各種傳播媒介打破時空限制，是一種不需要聽課人在課堂教學(xué)現(xiàn)場的模式，多應(yīng)用于在職進修者及使用異地教學(xué)資源的情況。這一模式優(yōu)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(xué)生學(xué)習(xí)主動性要求較高，如果缺乏主動性就會影響影響教學(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，可以歸納為堅持“三個導(dǎo)向”。一是要堅持目標性導(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，必須為各類課程教學(xué)實踐任務(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教學(xué)的實效性。同時在應(yīng)用科技手段創(chuàng)設(shè)課堂教學(xué)情境時，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、重點及傳統(tǒng)方式無法表達的相關(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。二是要堅持綜合性導(dǎo)向。在實施數(shù)字化的教學(xué)過程中，一方面要綜合運用各種教學(xué)方式，同時用到各類多媒體數(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，以增強課堂教學(xué)的整體性。另一方面，要有效整合教學(xué)的內(nèi)容，對課程教學(xué)的內(nèi)容進行統(tǒng)籌考慮，交叉搭配進行，通過教學(xué)內(nèi)容間的關(guān)聯(lián)性講解，增強學(xué)生對于課程知識的認知和理解，以增強教學(xué)的實效性。三是堅持最優(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，必須關(guān)注專業(yè)課的實用性，避免講授無用落后知識或技能，防止教學(xué)時間和資源的浪費。

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(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。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)的時機把握等沒有進行深入細致的思考，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)計數(shù)字化的教學(xué)環(huán)節(jié)時未能考慮學(xué)生的關(guān)注點和學(xué)習(xí)需求，與學(xué)生的互動環(huán)節(jié)考慮不多、設(shè)計不夠，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，考核的標準較為混亂，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。一是高職院校對于數(shù)字化教育的地位和作用認識不到位。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)的時間不長，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，對數(shù)字化教育工作存在一定的誤區(qū)，對傳統(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)字化教育的管理機制不完善。部分高職院校在數(shù)字化教育的組織管理機構(gòu)不健全，內(nèi)部職責(zé)未明確，工作力量嚴重不足，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，在加強對現(xiàn)有的師資進行信息網(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、高職院校進一步創(chuàng)新數(shù)字化教學(xué)模式的對策和建議

1.進一步健全數(shù)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(lǐng)導(dǎo)，切實把數(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，推動相關(guān)工作規(guī)范有序開展。加強頂層設(shè)計，結(jié)合高職院校的實際，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，強化對內(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，切實防止重復(fù)性的建設(shè)。

2.進一步創(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)，又要強化對學(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，強化對教學(xué)過程及教學(xué)資源的研發(fā)與設(shè)計，促進課堂教學(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)時代學(xué)生進行研究式學(xué)習(xí)的模式，推動學(xué)生根據(jù)教師的督導(dǎo)，針對個人實際認知及探索能力，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，通過計算機作業(yè)的方式完成相應(yīng)研究性任務(wù)。

3.進一步抓好數(shù)字化教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。一是要加強數(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)準備工作，科學(xué)劃分教材的內(nèi)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(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，有效地增強課堂教學(xué)的實際效果。三是要創(chuàng)建教學(xué)體系平臺、教育資源管理平臺、學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)資源平臺等，深入推進數(shù)字化教育工作順利有序開展。

4.進一步加強數(shù)字化教育的師資隊伍建設(shè)。加大高職院校人才的引進力度，積極引進既懂專業(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)化師資隊伍。加強教師隊伍素質(zhì)的優(yōu)化與提升，強化對教師基礎(chǔ)性信息科技方面的操作方法、技能及設(shè)計能力的培訓(xùn)和培養(yǎng)，提升高職院校師資隊伍數(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，有利于促進高職教育的改革發(fā)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(shù)字化教育模式創(chuàng)新工作，不斷地總結(jié)經(jīng)驗，持續(xù)改進和推廣有效的措施和辦法，為我國經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展提供可靠的人才保障。

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