构建基于泛在网络的实验教学平台的研究

引 言

泛在计算 (Ubiquitous Computing) 是 1991 年施乐实验室的计算机科学家 Mark Weiser 提出的一种超越桌面计算的全新计算模式。他认为泛在计算的目的在于使计算机在整个物理环境中都是可获得的，而用户则觉察不到计算机的存在，让人们注意的发展中心回归到要完成的任务本身。由泛在网络衍生出的泛在学习这一领域在美欧、日韩都已引起了一些关注， 它继承了学习资源的开放性、学习的自主性、交互性等特点， 为教育信息化注入了崭新的内涵，受到越来越多国家和组织的重视。

泛在网络是硬件、软件、系统、终端和应用的融合，所涉及的技术支撑包括RFID、人机交互、上下文感知计算、多接入、移动性管理、网络安全、网络管理。泛在网络使得网络空间、信息空间和人们生活的物理空间融合成一个整体，与此相应人机接口也将随之扩展到人们生活工作的整个三维物理空间中。这就迫切需要一种和谐、自然的人机交互方式，能利用人的日常技能进行交互，具有意图感知能力。与传统的人机交互方式相比，它更强调交互方式的自然性、人机关系的和谐性、交互途径的隐含性及感知通道的多样性。它的目的是突破时间、地点空间的限制，使人与计算环境的交互变得和人与人之间的交互一样自然、方便。深入把泛在学习与具体的教育、教学结合起来进行研究、实践时，它就不仅是一种学习方式、学习理论问题，还需要把它落实到教学环境创设、学习模式设计、学习资源开发、学习评价、管理机制等方面。

泛在网络下教学平台解决的问题

泛在网络下的教学目的是让学生可随时随地利用任何终端进行学习。在泛在技术环境下，支持人们个性化需求的应用工具不断涌现，并随着远程开放教育的广泛应用，将使更

————————————————

收稿日期：2016-06-23

多有学习意愿的人获得很多接受教育和学习的机会。在开展网络教学的实践过程中发现本项目需要解决的教学问题包含以下几点：

网上教学课件的配套下载资料。泛在教学不应只是把教材内容变成教学课件发布到网络上，而应该在此基础上进一步增加重点、难点辅导资料，在学习者通过课件学习后有相应的辅导答疑资料、复习题等，对所学知识进一步消化、理解、记忆和巩固。

教学资源共享机制的建立。泛在教学不仅仅面向本校网络学生，而应该面向全国乃至全社会需要学习和提高的学习者，所以教学资源共享机制的建立非常重要。

（3）实践内容与生产实际偏差较大。

实验教学平台的建立

泛在网络时代的远程开放教育将适应网络的信息技术环境，创设满足学习者需要的泛在学习环境与泛在学习资源。泛在学习创造智能化的环境让学生充分获得学习信息，实现更有效的学生中心教育。学生根据各自的需要在多样的空间、以多样的方式进行学习，即所有的实际空间成为学习空间，是 以人为中心，以学习任务本身为焦点 的学习。学习者可以在任何地方、任何时间接触他们所需要的文档、数据和视频等各种学习信息。

把泛在网络应用到教学中，以 电气控制技术 和 系统组态设计 课程为实验研究对象，在我校传统课堂教学的基础上，通过网络为学生提供学习资源，实现 促学、导学、助学、督学 的远程教学功能，并开发网络课程开发平台、网络教学支持平台和网络教学管理平台。

科学分析课程特点，进一步加强教学内容与教学方法的改革

本项目研究对象为 电气控制技术 和 系统组态设计实验课程，需写出详细的实验教学大纲、教学课件（电子课件和视频）。

2.2 积极探索，构建网络实验教学模式

本泛在网络实验教学平台共分为网络实验课程开发功能、网络教学支持功能和网络教学管理功能三部分。

2.3 网络实验课程开发功能

该功能提供演示实验、仿真模拟实验、虚拟实验、网上实验等模式。演示实验将由专业课老师提前在实验室中录制， 并配有详细的解说。而仿真模拟实验没有普通意义上实验的必备器材，而是在计算机上用仿真软件模拟现实的效果，可使学生更直观地将理论与实践相结合。虚拟实验借助于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，让实验者可以像在真实环境中一样完成各种实验项目。网上实验则通过互联网对实验室设备进行远程控制，并通过摄像监控系统实时监控实验过程。在该模式下，实验工作人员对实验过程必须全程监控， 如有问题实验工作人员优先处理。

2.3.1 网络教学支持功能

教学支持功能主要包括Saba 在线网络学习系统和Gensee 虚拟教室系统。Saba 在线网络学习系统需借助 Internet/ Intranet，具有实时互动性能协同合作所需要的各种功能。在实时实验课程进行时，由 Centre 提供录制功能，可将录制下来的实践过程重复观看，也可加入课程数据库中进行管理。Gensee 虚拟教室系统可实现实时课程视频点播教学、虚拟教室教学监控、多媒体备课与授课等功能，最大限度的让学习者忽略地点和时空的限制，犹如在实际的课堂中学习知识。

2.3.2 网络教学管理功能

教学管理功能实现开放式网上实验预约管理功能。该功能实现了实验时间及实验设备的在线预约，借助合理、高效的资源调度与管理来提供有效的技术支持。

2.3.3 师生合力打造最合理的网络实验教学环境

在课程改革过程中，需要专业课教师结合课程内容和目标开发出适合各专业的教学环境以及实验实训教学软件。学生是课堂的主体，在教学过程中更应该考虑学生的反应和需求，根据学生的反馈不断改进教学方法。实验教学平台构架如图 1所示。

3 结 语

随着信息时代的发展，需要培养富有创造力和创新精神的学习者。我们的教育需要逐步越出传统教育所规定的界限， 逐渐扩展到个人发展的各个方面。教育逐渐变成学习者人生的一部分，不再是从外部强加给学习者，而是由学习者本人发起。泛在学习 的目标就是创造可以在任何需要学习的时间和地 点利用泛在学习终端开展学习的环境；学习者的自我学习动机在这样的环境下可以得到良好的维持 ；学习者可以充分开展自主学习并获得自我发展。因此 泛在学习 背景下的教与学是真正以学生为中心的、自主的、个性化的学习。