移動實驗教學模式的研究與實踐

郭玲玲，胡紹彬，蘇冬娜，尹曉喆，富宇

摘要：隨著移動技術和網絡技術的迅猛發展，移動實驗教學模式作為一種新型的學習方式，正被越來越多的人認識和接受。本文選擇以移動環境下學習系統為研究內容，針對石油工程專業的實驗課程進行教學改革，研究和構建移動實驗教學平臺，建設數字化教學環境，以達到推進高校實驗教學內容、方法、手段、隊伍、管理及實驗教學模式的改革與創新的目的。

關鍵詞：移動；實驗教學模式；教學質量；數字化

中圖分類號：G720 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）09-0025-03

一、引言

為進一步深化本科教育教學改革，提高本科教育教學質量，大力提升人才培養，國家教育部、財政部決定在“十二五”期間繼續實施“高等學校本科教學質量與教學改革工程”，明確提出“大力加強實驗實踐教學改革，重點建設500個左右實驗教學示范中心，推進高校實驗教學內容、方法、手段、隊伍、管理及實驗教學模式的改革與創新”，為建設發展數字化實驗教學模式提供了契機和方向。

東北石油大學是一所伴隨著大慶油田的發現而誕生的以工學為主，工、理、管、文等多學科協調發展的高等學校，擔負著為石油石化行業和黑龍江省經濟建設培養和輸送人才的重任。石油工程實驗教學面向全院多個專業開設有關的實驗課程，班級多、年實驗人時數量大。而傳統的實驗教學模式僵化，與當今開放性、網絡化實驗教學潮流不相符。學生只能被動地接受教師的安排，不能主動地利用現代網絡技術和課余時間進行學習[1]。實驗教學資源相對短缺，實驗儀器、設備的利用效率低。面對新世紀石油行業對應用型人才實踐能力、創新能力培養的需求，必須花大力氣進行教研、教改，改變實驗教學的傳統思想和觀念，實現石油工程專業數字化實驗教學，從教學內容、教學方法和教學手段等方面進行深入研究和開發，以緩解傳統實驗教學帶來的諸多不便。

二、國內外現狀分析

國外的數字化實驗教學發展較快，技術成熟，值得我們借鑒。比較典型的數字化實驗實例研究有：LAAP（美國卡羅萊納州立大學的一個數字化物理實驗室），主要使用Java技術構建；Model ChemLab（仿真化學模擬實驗平臺），多用于遠程學習，實驗展示等；Biointeractive（生物醫學專業實驗平臺），采用Shockwave技術構建。盡管如此，他們主要還是針對具體的實驗內容進行設計，研發的精力集中在數字實驗室上，而不是將實驗教學的所有環節完全通過數字化信息平臺進行有效地聯系。相比于國外，國內的數字化實驗教學研究開始較晚，技術上仍不太成熟。同時，國內數字化實驗研究主要集中在化學、物理學科，不能充分滿足其他學科的實驗教學需求[2，3]。因此，只能根據石油專業自身特點，探索具有本專業特色的實驗教學模式和信息化平臺的合理構建方式。

數字化實驗教學是實驗教學改革發展的必然。通過數字化的實驗條件、豐富的數字化實驗資源、高效的數字化試驗管理，為學生開辟了“立體化”的學習、求知、探索、創新的場所，形成了以學生為中心的教學模式，使學生真正變被動學習為主動學習，避免了學生被動接受知識、機械模仿教師的學習狀態，實現了學生由不會做到自己做，從簡單到復雜、從觀察到分析再到創新的目的。國內外的經驗表明，數字化實驗教學模式的理念是科學的、可行的，非常適合工科應用型實驗教學。

三、研究內容

通過對移動實驗教學模式的研究，在已有的實驗教學平臺基礎上，添加移動實驗教學模塊，完善傳統實驗教學的不足，實現石油工程實驗的網上輔助教學和網絡化、智能化管理，為實驗的教與學提供開放的實驗教學資源[4]，實現教師的教學方式、學生的學習方式以及師生互動方式的改革，以便充分發揮信息技術的優勢，達到“隨時隨地”進行學習的終身教育的目的。

1.基于移動技術下的移動實驗教學模式的分析與探究。石油工程專業移動實驗教學模式，作為一種全新的教學模式，在教學中的應用主要包括兩方面：輔助學習者學習和輔助教師教學。

（1）輔助學習者學習：移動實驗教學模式使學習者可以完全擺脫時空的束縛，充分利用各種可能的時間和場所進行學習。移動設備可以隨時與互聯網連接，保證學生在任何時間遇到任何問題時，都可以方便快捷地從互聯網上尋求相應的解答和幫助，此種教學模式為學習提供了良好的交互環境。學習者在學習過程中遇到難以解決的問題時，輕點屏幕，就可以及時與教師或者其他學習伙伴進行交流，從而解決問題。

（2）輔助教師教學：移動實驗教學模式的出現，在很大程度上使得教學能夠擺脫教室——這種一成不變的空間的束縛，教學組織形式更加多樣化。教師將課前準備好的教學內容存儲在移動設備中，然后在授課過程中按授課進度將教學內容分批發送到學習者的移動設備上，這里的教學內容可以涵蓋：課堂筆記、思考題、小測驗和課后作業等。目前國外的一些學校已經開始嘗試讓教師根據教學需要，組織學習者在戶外或者特定場所進行教學，如博物館、醫院和工廠等等。使用移動設備可以輔助教師備課，只要需要，教師可以在任何可能的時間和場所通過訪問互聯網收集和整理與教學相關的信息。移動實驗教學提供的交互形式使得教師能夠和學習者隨時隨地保持聯系，這便于教師指導和管理學習者，隨時了解學習者的學習情況，向學習者提供答疑等。

基于移動技術的實驗教學模式最重要的特征是以學習者為中心，支持個別化自主學習模式、協作學習模式、社會性學習模式等多種模式的學習，從而滿足不同類型學習者的個性化學習需要，在真正意義上體現移動學習的靈活性和適應性以及個性化的特點。

2.分析先進的移動技術，對開發移動實驗教學平臺的相關技術進行研究。移動實驗教學平臺是指運用無線通信技術或無線網絡技術為學習者提供移動學習信息與學習服務支持的軟件系統。移動實驗教學平臺的系統環境包含終端、網絡、平臺、資源、內容、活動六個要素。其中，移動學習平臺和移動學習資源統一定義為移動學習支持環境，即移動學習系統環境的第二個層次。圖1所示為移動學習支持環境在系統環境圖的具體內容與定位，將位于中間的移動學習支持環境作為一個整體，從外部來看，其在整個移動學習系統環境中起到承前啟后的作用：移動學習支持環境通過在移動學習裝備環境上運行移動學習平臺，使得移動學習資源通過平臺為學習者提供優質的移動學習服務。

3.以石油工程實驗課程為依托，進行移動實驗教學平臺的具體研發。石油工程專業是石油行業中的主干專業，黑龍江省重點專業、國家特色專業。本專業以石油與天然氣工程國家一級重點學科和油氣田開發工程、油氣井工程國家二級重點學科為支撐，在專業隊伍、科學研究、人才培養、條件建設、學術交流等各個方面取得了優異的成績，已成為石油工程人才培養、科學研究、技術開發的基地，達到國內外本專業領域的領先水平。

該專業重視實踐能力的培養，具備完善的實驗條件，擁有具有“石油工程與地質國家級實驗教學示范中心”和鞏固的實習基地，為進行移動實驗教學模式的研究打下了堅實的基礎。同時，無論是教師還是學生，對石油工程實驗的重視程度都非常高。因此選擇石油工程實驗課程進行移動實驗教學平臺的具體研發。

教師通過利用移動實驗教學平臺，可以對課堂教學內容進行必要補充，同時學習者可以通過該平臺上的資源、問題進行討論、交流，找到解決問題的方法，提高學習效率。根據該平臺功能的分析，認真規劃了平臺中所要實現的內容。

（1）教學資源管理：通過提供豐富的學習資料，將實驗教學大綱、實驗教案、實驗指導書、多媒體課件、教學錄像等資源上網，實現優質教學資源共享，以便于學生自主學習；

（2）實驗項目管理：提供網上實驗項目預約以及對大學生創新項目實驗的相關信息進行了管理，可以實現在線查詢的功能；

（3）實驗模擬演示：部分實驗項目通過自主研發虛擬實驗軟件或者是提供現場的操作錄像的形式展示給學生，使學生有身臨其境的感覺，學生可以通過實驗模擬演示功能達到預習預作實驗的目的；

（4）師生互動交流：開辟教師答疑、學生論壇等功能，以便師生在線交流，提高教學效果；

（5）實驗設備管理：提供實驗中心設備檔案的查詢功能，方便對設備等資源的管理。

本移動學習平臺基于B/S技術模式進行架構，可以直接通過瀏覽器訪問移動平臺進行學習。授課老師、管理員與學習者無需安裝任何軟件，而且各種功能模塊設計簡單易用，學習者無需進行任何培訓，所有功能容易上手；管理員可以按模塊、功能授權給學習小組長進行層層分級的管理，對平臺的管理更加明晰、人性化與科學化，管理員只需進行簡單培訓，便可以輕松上手。

四、結論

移動實驗教學平臺是貼近學習本質的一種學習模式，它不僅可以作為遠程學習的輔助，也可以獨立地作為一種學習形式。在當今信息化網絡化高度發展的社會，移動學習成為最具有發展潛力的研究方向之一。本文對移動學習的理論進行調研，并對應用做了簡單嘗試。通過對石油工程實驗教學移動系統的設計與開發，對移動學習的特點、發展以及移動學習資源的開發技術等有了更直觀的了解，爭取將普適計算和移動環境的優勢帶入到教育中。

參考文獻：

[1]張瓏，等.移動學習在高等學校教學改革中的應用[J].計算機教育，2010，（6）：34-38.

[2]劉建設.移動學習研究現狀綜述[J].電化教育研究，2007，（7）：21-36.

[3]葉成林，等.移動學習及其理論基礎[J].開放教育研究，2004，（3）：23-26.

[4]郭玲玲，富宇，尹曉喆，等.移動學習系統在操作系統課程中的應用研究[J].浙江交通職業技術學院學報，2013，（02）：46-49.

基金項目：本論文獲得：2013黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2013010156）；2012黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2012010080）；黑龍江省教育科學“十二五”規劃課題（GBC1211039）基金支持。

3.以石油工程實驗課程為依托，進行移動實驗教學平臺的具體研發。石油工程專業是石油行業中的主干專業，黑龍江省重點專業、國家特色專業。本專業以石油與天然氣工程國家一級重點學科和油氣田開發工程、油氣井工程國家二級重點學科為支撐，在專業隊伍、科學研究、人才培養、條件建設、學術交流等各個方面取得了優異的成績，已成為石油工程人才培養、科學研究、技術開發的基地，達到國內外本專業領域的領先水平。

該專業重視實踐能力的培養，具備完善的實驗條件，擁有具有“石油工程與地質國家級實驗教學示范中心”和鞏固的實習基地，為進行移動實驗教學模式的研究打下了堅實的基礎。同時，無論是教師還是學生，對石油工程實驗的重視程度都非常高。因此選擇石油工程實驗課程進行移動實驗教學平臺的具體研發。

教師通過利用移動實驗教學平臺，可以對課堂教學內容進行必要補充，同時學習者可以通過該平臺上的資源、問題進行討論、交流，找到解決問題的方法，提高學習效率。根據該平臺功能的分析，認真規劃了平臺中所要實現的內容。

（1）教學資源管理：通過提供豐富的學習資料，將實驗教學大綱、實驗教案、實驗指導書、多媒體課件、教學錄像等資源上網，實現優質教學資源共享，以便于學生自主學習；

（2）實驗項目管理：提供網上實驗項目預約以及對大學生創新項目實驗的相關信息進行了管理，可以實現在線查詢的功能；

（3）實驗模擬演示：部分實驗項目通過自主研發虛擬實驗軟件或者是提供現場的操作錄像的形式展示給學生，使學生有身臨其境的感覺，學生可以通過實驗模擬演示功能達到預習預作實驗的目的；

（4）師生互動交流：開辟教師答疑、學生論壇等功能，以便師生在線交流，提高教學效果；

（5）實驗設備管理：提供實驗中心設備檔案的查詢功能，方便對設備等資源的管理。

本移動學習平臺基于B/S技術模式進行架構，可以直接通過瀏覽器訪問移動平臺進行學習。授課老師、管理員與學習者無需安裝任何軟件，而且各種功能模塊設計簡單易用，學習者無需進行任何培訓，所有功能容易上手；管理員可以按模塊、功能授權給學習小組長進行層層分級的管理，對平臺的管理更加明晰、人性化與科學化，管理員只需進行簡單培訓，便可以輕松上手。

四、結論

移動實驗教學平臺是貼近學習本質的一種學習模式，它不僅可以作為遠程學習的輔助，也可以獨立地作為一種學習形式。在當今信息化網絡化高度發展的社會，移動學習成為最具有發展潛力的研究方向之一。本文對移動學習的理論進行調研，并對應用做了簡單嘗試。通過對石油工程實驗教學移動系統的設計與開發，對移動學習的特點、發展以及移動學習資源的開發技術等有了更直觀的了解，爭取將普適計算和移動環境的優勢帶入到教育中。

參考文獻：

[1]張瓏，等.移動學習在高等學校教學改革中的應用[J].計算機教育，2010，（6）：34-38.

[2]劉建設.移動學習研究現狀綜述[J].電化教育研究，2007，（7）：21-36.

[3]葉成林，等.移動學習及其理論基礎[J].開放教育研究，2004，（3）：23-26.

[4]郭玲玲，富宇，尹曉喆，等.移動學習系統在操作系統課程中的應用研究[J].浙江交通職業技術學院學報，2013，（02）：46-49.

基金項目：本論文獲得：2013黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2013010156）；2012黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2012010080）；黑龍江省教育科學“十二五”規劃課題（GBC1211039）基金支持。

3.以石油工程實驗課程為依托，進行移動實驗教學平臺的具體研發。石油工程專業是石油行業中的主干專業，黑龍江省重點專業、國家特色專業。本專業以石油與天然氣工程國家一級重點學科和油氣田開發工程、油氣井工程國家二級重點學科為支撐，在專業隊伍、科學研究、人才培養、條件建設、學術交流等各個方面取得了優異的成績，已成為石油工程人才培養、科學研究、技術開發的基地，達到國內外本專業領域的領先水平。

該專業重視實踐能力的培養，具備完善的實驗條件，擁有具有“石油工程與地質國家級實驗教學示范中心”和鞏固的實習基地，為進行移動實驗教學模式的研究打下了堅實的基礎。同時，無論是教師還是學生，對石油工程實驗的重視程度都非常高。因此選擇石油工程實驗課程進行移動實驗教學平臺的具體研發。

教師通過利用移動實驗教學平臺，可以對課堂教學內容進行必要補充，同時學習者可以通過該平臺上的資源、問題進行討論、交流，找到解決問題的方法，提高學習效率。根據該平臺功能的分析，認真規劃了平臺中所要實現的內容。

（1）教學資源管理：通過提供豐富的學習資料，將實驗教學大綱、實驗教案、實驗指導書、多媒體課件、教學錄像等資源上網，實現優質教學資源共享，以便于學生自主學習；

（2）實驗項目管理：提供網上實驗項目預約以及對大學生創新項目實驗的相關信息進行了管理，可以實現在線查詢的功能；

（3）實驗模擬演示：部分實驗項目通過自主研發虛擬實驗軟件或者是提供現場的操作錄像的形式展示給學生，使學生有身臨其境的感覺，學生可以通過實驗模擬演示功能達到預習預作實驗的目的；

（4）師生互動交流：開辟教師答疑、學生論壇等功能，以便師生在線交流，提高教學效果；

（5）實驗設備管理：提供實驗中心設備檔案的查詢功能，方便對設備等資源的管理。

本移動學習平臺基于B/S技術模式進行架構，可以直接通過瀏覽器訪問移動平臺進行學習。授課老師、管理員與學習者無需安裝任何軟件，而且各種功能模塊設計簡單易用，學習者無需進行任何培訓，所有功能容易上手；管理員可以按模塊、功能授權給學習小組長進行層層分級的管理，對平臺的管理更加明晰、人性化與科學化，管理員只需進行簡單培訓，便可以輕松上手。

四、結論

移動實驗教學平臺是貼近學習本質的一種學習模式，它不僅可以作為遠程學習的輔助，也可以獨立地作為一種學習形式。在當今信息化網絡化高度發展的社會，移動學習成為最具有發展潛力的研究方向之一。本文對移動學習的理論進行調研，并對應用做了簡單嘗試。通過對石油工程實驗教學移動系統的設計與開發，對移動學習的特點、發展以及移動學習資源的開發技術等有了更直觀的了解，爭取將普適計算和移動環境的優勢帶入到教育中。

參考文獻：

[1]張瓏，等.移動學習在高等學校教學改革中的應用[J].計算機教育，2010，（6）：34-38.

[2]劉建設.移動學習研究現狀綜述[J].電化教育研究，2007，（7）：21-36.

[3]葉成林，等.移動學習及其理論基礎[J].開放教育研究，2004，（3）：23-26.

[4]郭玲玲，富宇，尹曉喆，等.移動學習系統在操作系統課程中的應用研究[J].浙江交通職業技術學院學報，2013，（02）：46-49.

基金項目：本論文獲得：2013黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2013010156）；2012黑龍江省高等教育教學改革項目（JG2012010080）；黑龍江省教育科學“十二五”規劃課題（GBC1211039）基金支持。