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高校智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的研究
高校智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的研究北方工業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院 陳夢(mèng)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的概念也日見雛形。文章闡述了高校智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的四個(gè)模型，并且從技術(shù)發(fā)展角度分析智慧實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)的可能性。
【關(guān)鍵詞】智慧教學(xué)；實(shí)驗(yàn)中心；體系研究
一、引言
2008年面對(duì)國際金融危機(jī)，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)藗兊纳詈蛯W(xué)習(xí)方式，提高相互交流、信息處理能力的速度，促進(jìn)社會(huì)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(duì)基于高新技術(shù)發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)普及的社會(huì)環(huán)境下高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心發(fā)展的遐想——高校智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的理念是：無處不在的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)，靈活舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，高效智能的管理模式以及人性綠色的服務(wù)理念。
二、高校智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心概念
1.智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的提出
智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心概念的發(fā)展。它基于物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)結(jié)合心理學(xué)與人體工程學(xué)，對(duì)中心與教學(xué)、科研、管理甚至生活服務(wù)有關(guān)的所有信息資源進(jìn)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(xué)校工作提供更公平的資料共享、更靈活的教學(xué)方式、更智能的管理模式以及更人性的服務(wù)理念。
2.智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的特征
提供個(gè)性化服務(wù)。為廣大師生提供一個(gè)更加全面的、系統(tǒng)的智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)的平臺(tái)。
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(shí)間，任何地點(diǎn)，使用任何通訊設(shè)備訪問資源平臺(tái)。
來自全球的信息源。通過智能感知環(huán)境和綜合信息服務(wù)平臺(tái)，為學(xué)校與外部世界提供一個(gè)相互交流和相互感知的接口。
舒適、低碳、靈活的學(xué)習(xí)環(huán)境�；谌梭w工程學(xué)、建筑學(xué)結(jié)合低碳環(huán)保理念的設(shè)置提供人性化的服務(wù)，為廣大師生提供一個(gè)更加舒適的生活、學(xué)習(xí)環(huán)境。
三、智慧實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(xué)、科研、管理、生活和服務(wù)要求的開放性、協(xié)同化運(yùn)行支撐環(huán)境，為廣大師生提供完善的個(gè)性化服務(wù)支持，為學(xué)校的教學(xué)、科研和管理提供完善的智慧化運(yùn)行環(huán)境，具體包括：
1.虛擬資源平臺(tái)
這是一個(gè)資源廣泛傳播高校利用的虛擬資源共享平臺(tái)，即所謂的虛擬館藏。在美國，學(xué)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(xiàn)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(xué)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(shí)現(xiàn)了館際互借的服務(wù)功能，發(fā)揮了圖書館為學(xué)生服務(wù)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(yùn)行機(jī)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(gè)人的借書證借閱。
虛擬資源平臺(tái)面是向全體高校大學(xué)生，提供各類的信息服務(wù)，如信息檢索、權(quán)限管理、計(jì)費(fèi)管理、智慧化交流服務(wù)、個(gè)性化服務(wù)等等的一個(gè)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺(tái)。實(shí)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(xué)生進(jìn)行選擇閱讀，同時(shí)還推出咨詢服務(wù)、討論社區(qū)以及個(gè)性發(fā)展服務(wù)：組建專業(yè)高水平的咨詢服務(wù)的隊(duì)伍及時(shí)解答學(xué)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(xué)生就感興趣的話題各抒己見，提供一個(gè)與出版商直接對(duì)接的專欄推薦一些在此平臺(tái)上發(fā)表且閱讀量達(dá)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(jī)會(huì)。
2.智能教學(xué)系統(tǒng)
智能教學(xué)系統(tǒng)是基于Internet環(huán)境下將教學(xué)資源管理和教學(xué)行為統(tǒng)一的虛擬教學(xué)平臺(tái)。從功能上，系統(tǒng)主要分為5個(gè)模塊。
知識(shí)維護(hù)主要提供一個(gè)指導(dǎo)性的、自適應(yīng)的、開放的、可操作的知識(shí)庫框架和服務(wù)設(shè)施，其他教學(xué)資源均由它來組織管理。這樣有利于將核心的教學(xué)領(lǐng)域知識(shí)分解為相互聯(lián)系的知識(shí)點(diǎn)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。既便利于學(xué)生的自主學(xué)習(xí)又方便教師將教學(xué)領(lǐng)域的知識(shí)有序地輸入知識(shí)庫。
教學(xué)測評(píng)主要用于出題、評(píng)卷、試卷分析以及提供教學(xué)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(biāo)、考核題型、及題目的難度系數(shù)自動(dòng)生成試卷，系統(tǒng)根據(jù)考生的答卷內(nèi)容自動(dòng)生成成績，并且通過智能化運(yùn)算程序分析出考生個(gè)人的試卷答題情況，為教學(xué)效果評(píng)估提供一個(gè)真實(shí)可靠的反饋。在一定程度上，減輕了老師閱卷的負(fù)擔(dān)，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(jìn)行計(jì)劃教學(xué)和編制教案。主要功能有：結(jié)合教學(xué)相關(guān)領(lǐng)域知識(shí)庫和學(xué)生群體特性，結(jié)合已有的教學(xué)資源自動(dòng)生成教學(xué)策略，便于教師制定個(gè)性化的教案。另外，系統(tǒng)自動(dòng)連通素材庫，必要情況下能夠更快速更準(zhǔn)確的找到目標(biāo)素材，并且與多媒體教學(xué)軟件接口，使得能在多種多媒體軟件下運(yùn)行。
自主學(xué)習(xí)輔助學(xué)生進(jìn)行自學(xué)活動(dòng)。首先，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)學(xué)生的興趣傾向和性格測試結(jié)果智能化制定個(gè)性化課程學(xué)習(xí)，同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)包含來自全球的課程資源可供學(xué)生自行選擇。然后，學(xué)生可以利用筆記本電腦及其他智能產(chǎn)品如手機(jī)、ipad等進(jìn)行遠(yuǎn)程旁聽來自全球的課程同步教學(xué)。根據(jù)所學(xué)課程以及授課老師要求結(jié)合教學(xué)測評(píng)模塊進(jìn)行課程考核，若通過則可以獲得相應(yīng)的成績，進(jìn)入下一單元的學(xué)習(xí)。
交流互助用于課程外教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)上的討論。一方面，可以是郵件的形式進(jìn)行交流；另一方面，也可組成討論角，用遠(yuǎn)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(huì)自動(dòng)生成文字或是圖表形式同步記錄，便于用戶對(duì)討論過程的內(nèi)容進(jìn)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(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全方位系統(tǒng)的管理體系。實(shí)驗(yàn)中心管理由系統(tǒng)維護(hù)、教室管理、學(xué)生管理、培養(yǎng)方案、實(shí)驗(yàn)課程管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理等模塊構(gòu)成。
系統(tǒng)維護(hù)有利于實(shí)驗(yàn)中心計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行。在每天晚上機(jī)房關(guān)閉之前的某一特定時(shí)間自動(dòng)清理計(jì)算機(jī)內(nèi)非基本設(shè)置外的數(shù)據(jù)然后恢復(fù)到系統(tǒng)初始化狀態(tài)下工作。
教室管理實(shí)現(xiàn)了對(duì)全校教室信息統(tǒng)一管理，能夠隨時(shí)掌握各教室的使用情況。另外我們可以采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上360度教室實(shí)景觀看。便于學(xué)生們尋找自習(xí)室提供了便捷，同時(shí)也不打擾老師上課。
學(xué)生管理結(jié)合安卓操作系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中心管理制度可以對(duì)學(xué)生進(jìn)行授權(quán)，學(xué)生通過設(shè)定用戶注冊(cè)信息登陸校園內(nèi)可利用的任何平臺(tái)。學(xué)生可以通過身份認(rèn)證在實(shí)驗(yàn)中心進(jìn)行資料查詢、課程的討論以及教室、座位的預(yù)訂和退訂、還可以利用身份認(rèn)證進(jìn)行考勤識(shí)別。
實(shí)驗(yàn)課程管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(wù)
綠色人文環(huán)境和綠色實(shí)驗(yàn)中心是高校實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)中心營造出一種有益于師生身心健康的良好的學(xué)習(xí)環(huán)境與氛圍，有助于提高師生學(xué)習(xí)和研究效率的幽雅環(huán)境�！耙匀藶楸尽钡乃枷霊�(yīng)該貫徹到實(shí)驗(yàn)中心的硬件設(shè)施及軟件設(shè)備建設(shè)中。
實(shí)驗(yàn)中心在室內(nèi)空間結(jié)構(gòu)上應(yīng)該遵循人體工程學(xué)的原則。一方面應(yīng)重視“室內(nèi)空間設(shè)計(jì)將對(duì)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(xué)習(xí)與學(xué)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(yīng)該根據(jù)使用者的高矮胖瘦，生活習(xí)慣，在室內(nèi)活動(dòng)所需空間等問題來調(diào)試。結(jié)合人體工程學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)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(shí)可將桌椅折疊收入墻內(nèi)，節(jié)省空間；在選擇桌椅材料時(shí)，應(yīng)兼顧實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)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(dāng)日的陽光、濕度、溫度將室內(nèi)調(diào)節(jié)到最適宜學(xué)習(xí)的環(huán)境。節(jié)能監(jiān)控也是“綠色”服務(wù)的一項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目，計(jì)算機(jī)等資源在一定時(shí)間內(nèi)未被登陸或使用則關(guān)閉機(jī)器；積極實(shí)施合同能源管理模式，使用節(jié)能設(shè)備對(duì)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)進(jìn)行升級(jí)，以降低目前的運(yùn)行成本。
建立實(shí)驗(yàn)中心室內(nèi)定位信息服務(wù)平臺(tái)。鑒于智能手機(jī)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(jī)的Wi-Fi室內(nèi)定位的功能，從而提供實(shí)驗(yàn)中心內(nèi)定位服務(wù)和查詢服務(wù)。用戶可以發(fā)起位置信息服務(wù)，通過定位了解自己所在的位置，以及周邊自習(xí)教室、會(huì)議室、實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房等基礎(chǔ)設(shè)施的固定位置，及其使用情況。同時(shí)可以結(jié)合現(xiàn)今成熟的XSL的預(yù)訂系統(tǒng)，直接用手機(jī)客戶端預(yù)訂教室甚至是座位。同時(shí)信息服務(wù)平臺(tái)后臺(tái)也將主動(dòng)發(fā)起位置信息服務(wù)，實(shí)時(shí)更新基礎(chǔ)設(shè)施使用情況，同時(shí)也可在固定資產(chǎn)上貼上有源電子標(biāo)簽，后臺(tái)就可以主動(dòng)獲取到這些固定資產(chǎn)是否被移動(dòng)等信息，便于實(shí)驗(yàn)中心的管理。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心智能手機(jī)客戶端的開發(fā)。隨著科技的發(fā)展，智能手機(jī)與移動(dòng)設(shè)備的普及程度普遍提升。智能手機(jī)與移動(dòng)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(jī)和移動(dòng)設(shè)備的普及與發(fā)展為其在更多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)中心智能手機(jī)客戶端的開發(fā)正是發(fā)揮了移動(dòng)設(shè)備即時(shí)移動(dòng)等先進(jìn)特性，為使用者提供了更多元、便捷、實(shí)用的服務(wù)�？蛻舳藨�(yīng)涵蓋傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中心網(wǎng)頁中的內(nèi)容，同時(shí)包含實(shí)驗(yàn)中心室內(nèi)定位信息服務(wù)平臺(tái)等內(nèi)容，為師生提供更便捷的服務(wù)。同時(shí)，客戶端應(yīng)設(shè)計(jì)選課導(dǎo)航系統(tǒng)，首先，該系統(tǒng)可以使學(xué)生更方便的進(jìn)行選課；其次，幫助學(xué)生更好的了解所選課程，使學(xué)生更加有針對(duì)性的進(jìn)行課程的選擇，提高選課效率；最后，可以幫助學(xué)生定制自己專業(yè)所需，興趣所在的個(gè)性化課表。
四、結(jié)語
在我國資源常常分布不均，降低學(xué)生接受教育公平性，教育資源的浪費(fèi)也日趨嚴(yán)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(shí)驗(yàn)中心的概念。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等營造一個(gè)擁有更大資源利用率，更舒適的學(xué)習(xí)環(huán)境，更無障礙的學(xué)習(xí)方式的“綠色”智慧實(shí)驗(yàn)中心。
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（本論文由北方工業(yè)大學(xué)教育教學(xué)-本科生研究計(jì)劃支持）
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