學(xué)科教育論文-數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討.doc

學(xué)科教育論文-數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)探討摘要：高素質(zhì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)是高等教育的一個(gè)重要方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是創(chuàng)新能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)。本文論述7如何通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)自成體系，著眼于促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的提高進(jìn)行。關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；數(shù)字化；教學(xué)改革；網(wǎng)絡(luò)；立體化從上世紀(jì)90年代末起，中國的高等教育經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段，逐年擴(kuò)大的招生規(guī)模，使我國高等院校在校的學(xué)生達(dá)到了前所未有的程度。大學(xué)教育在總體上已經(jīng)從以前的精英教育過渡到了大眾教育。如何堅(jiān)持教育創(chuàng)新思想、實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)技術(shù)應(yīng)用型人才的既定目標(biāo)，就成為一個(gè)十分值得研究的課題。本文就如何通過數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)等實(shí)踐性環(huán)節(jié)的教學(xué)改革，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)自成體系，著眼于促進(jìn)學(xué)生實(shí)踐和創(chuàng)新能力的提高進(jìn)行了論述。一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、手段改革的必要性目前許多高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)普遍存在的問題是：實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備陳舊，臺(tái)套數(shù)較少，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容落后。許多實(shí)驗(yàn)僅局限于對(duì)所學(xué)理論結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，或開設(shè)一些演示實(shí)驗(yàn)。有些課程的實(shí)驗(yàn)，由于缺少設(shè)備，也只能在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真。上述問題在一定程度上已經(jīng)影響到學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和對(duì)理論課程學(xué)習(xí)的興趣，更談不上對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式上，仍然是傳統(tǒng)的教學(xué)模式。實(shí)驗(yàn)教學(xué)一般只是定位于作為理論教學(xué)的一種補(bǔ)充和繼續(xù)，即處于理論教學(xué)的一種附屬地位。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的編排上，以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)或演示性實(shí)驗(yàn)為主，多屬于內(nèi)容單一、目的為驗(yàn)證課堂所學(xué)的實(shí)驗(yàn)類型。在實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行方式上，更是采用一種大體固定的模式：即在確定的時(shí)間內(nèi)，讓學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求，在教師指導(dǎo)下，按既定方法、既定條件，完成實(shí)驗(yàn)全過程。這里所謂實(shí)驗(yàn)全過程，學(xué)生只需做三件事：即熟悉實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書內(nèi)容、按實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書要求進(jìn)行操作并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。而實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書是教師精心編寫的。在這種狀態(tài)下，根本談不上綜合運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題；實(shí)驗(yàn)教學(xué)尚未能真正地自成體系。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中難以獲得創(chuàng)造的樂趣和激發(fā)更多的創(chuàng)造靈感。同時(shí)學(xué)生是否把課余時(shí)間能用于研究性、探索性和創(chuàng)新性學(xué)習(xí)，還缺少更好的引導(dǎo)方法及提供合適的內(nèi)容與條件，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主觀能動(dòng)性沒有充分調(diào)動(dòng)，多數(shù)學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)傳授的狀態(tài)，這對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的提高十分不利。針對(duì)這些具體問題和我們的培養(yǎng)目標(biāo)，從理論和實(shí)際操作方法上，我們就實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的改革提出了新的方式和方法即數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)。二、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意義數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指學(xué)生在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，以虛實(shí)結(jié)合的方式，對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備、仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境、虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行操作，進(jìn)而達(dá)到學(xué)習(xí)理論、鍛煉實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)創(chuàng)新能力的目的。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室是數(shù)字化校園建設(shè)中不可缺少的一部分。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室就是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等相關(guān)的信息加工處理，將現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室中的各種實(shí)驗(yàn)資源數(shù)字化，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的綜合性和開放型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。它包括實(shí)驗(yàn)條件的數(shù)字化、實(shí)驗(yàn)管理的數(shù)字化和相關(guān)實(shí)驗(yàn)資源的數(shù)字化等。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展的必然。通過數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)條件、豐富的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)資源、高效的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)管理，為學(xué)生開辟了“立體化”的學(xué)習(xí)、求知、探索、創(chuàng)新的場(chǎng)所，形成了以學(xué)生為中心的教學(xué)模式，使學(xué)生真正變被動(dòng)學(xué)習(xí)為主動(dòng)學(xué)習(xí)，避免了學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)、機(jī)械模仿教師的學(xué)習(xí)狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生由不會(huì)做到自己做，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從觀察到分析再到創(chuàng)新的目的。三、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)具備的條件(一)引入數(shù)字化儀器設(shè)備，建立數(shù)字化實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境數(shù)字化儀器設(shè)備是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室不可缺少的條件。數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室不是“虛擬仿真”實(shí)驗(yàn)室，不能單純開展仿真型實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，應(yīng)該是虛實(shí)結(jié)合，以實(shí)為主的模式。實(shí)者作為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)和基本實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ挠?xùn)練；虛者用來開放實(shí)驗(yàn)環(huán)境，及時(shí)應(yīng)用科技成果和先進(jìn)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，拓寬實(shí)驗(yàn)的覆蓋面。二者的有機(jī)結(jié)合，使實(shí)驗(yàn)室成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、開發(fā)學(xué)生潛能的基地。通過虛擬電子儀器，提高實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)水平，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能。從而達(dá)到以下目的：既能夠在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，完成常規(guī)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，培養(yǎng)學(xué)生基本實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ挥挚梢园l(fā)揮數(shù)字化儀器的優(yōu)勢(shì)，拓展傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，使學(xué)生獲取更多的實(shí)驗(yàn)知識(shí)；還可以通過網(wǎng)絡(luò)把數(shù)字化實(shí)驗(yàn)環(huán)境擴(kuò)展出去，使實(shí)驗(yàn)室得到有效延伸，大幅度提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率。(二)構(gòu)建以計(jì)算機(jī)為主體的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室要真正體現(xiàn)出其優(yōu)勢(shì)，必須以計(jì)算機(jī)為主體，把實(shí)和虛有機(jī)的結(jié)合起來。一方面計(jì)算機(jī)作為控制設(shè)備，充分開發(fā)數(shù)字化儀器的功能，另一方面計(jì)算機(jī)搭建起虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，各種仿真環(huán)境、應(yīng)用軟件為學(xué)生構(gòu)建了滿足求知欲、發(fā)揮創(chuàng)造性的大舞臺(tái)。這些平臺(tái)有的學(xué)生可以直接通過網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，有的通過下載到個(gè)人電腦上安裝運(yùn)行，為學(xué)生在圖書館，在宿舍均開辟了做實(shí)驗(yàn)、搞設(shè)計(jì)的環(huán)境，學(xué)生可以自主安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，自由創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使學(xué)生完全成了學(xué)習(xí)的主人。(三)發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，形成立體化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式網(wǎng)絡(luò)是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的神經(jīng)，它可以保證數(shù)字化實(shí)驗(yàn)室的高效率運(yùn)行，達(dá)到最佳效果。一方面網(wǎng)絡(luò)把諸如數(shù)字化儀器設(shè)備等硬件資源發(fā)散出去，開展遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，充分發(fā)揮數(shù)字化儀器設(shè)備的優(yōu)勢(shì)，提高了利用率。遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)也是遠(yuǎn)程教育的重要組成部分，實(shí)驗(yàn)教學(xué)全系統(tǒng)的數(shù)字化是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)和必要條件。另一方面網(wǎng)絡(luò)把諸如實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)、多媒體課件、實(shí)驗(yàn)輔導(dǎo)資料等軟件資源發(fā)散出去，作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的拓展和補(bǔ)充；使實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)沒有了實(shí)驗(yàn)室時(shí)間和空間的概念，完全成為了學(xué)生的自覺行動(dòng)，同時(shí)也方便了學(xué)生的創(chuàng)造力的發(fā)揮和求知欲的滿足。(四)建設(shè)現(xiàn)代化管理手段，保障數(shù)字化實(shí)驗(yàn)順利開展數(shù)字化管理是數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中不可缺少的部分，實(shí)驗(yàn)的自主性、靈活性增大，要保證實(shí)驗(yàn)效果和實(shí)驗(yàn)質(zhì)量，管理就必須要跟上，應(yīng)制作相應(yīng)的網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)。利用該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)自習(xí)情況的了解、實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)預(yù)約、解惑答疑、報(bào)告提交、實(shí)驗(yàn)討論、自我測(cè)試等功能，這樣一來既方便了學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室以外學(xué)習(xí)時(shí)，遇到一般性問題，能得到及時(shí)的幫助；又能通過批閱學(xué)生的預(yù)習(xí)報(bào)告、查看學(xué)生的網(wǎng)上討論和測(cè)試結(jié)果，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，便于有針對(duì)性地安排輔導(dǎo)：同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)預(yù)約更好地保證實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的合理開放，使學(xué)生自主安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。四、數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可以達(dá)到的效果(一)數(shù)字化實(shí)驗(yàn)解決了“全開放”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的瓶徑數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)是解決教學(xué)方法、學(xué)習(xí)方法、學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)時(shí)間、學(xué)習(xí)空間全面開放的最佳方案，完成并沖破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)在內(nèi)容、時(shí)間、空間上的約束，可使我們的開放實(shí)驗(yàn)真正實(shí)現(xiàn)全方位、全天候。學(xué)生可以到實(shí)驗(yàn)室來學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)知識(shí)和鍛煉實(shí)驗(yàn)技能，也可以通過網(wǎng)絡(luò)開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，學(xué)生真正成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，通過自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、安排實(shí)驗(yàn)時(shí)間、選擇實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)和實(shí)