“互聯網+實驗教學”的建設問題研究

楊 曉 施於人 王國超

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“互聯網+實驗教學”的建設問題研究

楊 曉 施於人 王國超

（重慶理工大學工程訓練與經管實驗中心，重慶400054）

在“互聯網+”時代，教育行業(yè)面臨著巨大的機遇和挑戰(zhàn)。文章分析了“互聯網+”的主要特征，并就“互聯網+實驗教學”的建設問題展開了研究：在實驗教學體系的改革創(chuàng)新方面，文章構建了包含四層的雙向互動的實驗教學新模式；而在實驗教學信息化云平臺的構建方面，文章基于“互聯網+”開展了實驗教學信息化的單元設計，分析了云平臺的特色與創(chuàng)新，并介紹了C大學云平臺建設取得的成效。

互聯網+；實驗教學；實驗教學新模式；云平臺

“互聯網+”是指利用互聯網平臺、信息通信技術，把互聯網和包括傳統行業(yè)在內的各行各業(yè)結合起來，從而創(chuàng)造一種新生態(tài)。在2015年3月5日召開的十二屆全國人大三次會議上，李克強總理在《政府工作報告》中首次提出制定“互聯網+”行動計劃，旨在推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等新一代的信息技術與現代制造業(yè)、生產性服務業(yè)等融合創(chuàng)新，發(fā)展壯大新興業(yè)態(tài)，打造新的產業(yè)增長點，為大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新提供環(huán)境，促進中國經濟提質增效升級。至此，“互聯網+”上升為國家戰(zhàn)略，這意味著越來越多的傳統行業(yè)、傳統應用和服務將逐漸被互聯網改變，一個傳統行業(yè)全面擁抱互聯網的時代即將到來——這當中，自然也包括教育行業(yè)。本研究認為，準確把握“互聯網+”的主要特征，是開展所有工作的必要前提。

一 “互聯網+”的主要特征

1 開放與分享的強大生態(tài)

開放與分享被公認為是互聯網發(fā)展的原動力，是最核心的“互聯網精神”。“互聯網+”建設的實質，就是基于開放與分享的核心精神構建強大的生態(tài)環(huán)境[1]。大量的信息化元素在開放分享的互聯網生態(tài)中有意無意地相互作用、相互影響，從而化解過去制約創(chuàng)新的環(huán)節(jié)，破除傳統的信息不對稱，最終成功地讓創(chuàng)新由用戶決定的市場來驅動。

2 用戶體驗至上與快速迭代試錯

互聯網的強大力量來源于給予用戶最大限度的尊重，強調用戶的極致體驗，重視用戶創(chuàng)造性的自我發(fā)揮，并根據用戶的需求進行快速迭代試錯。用戶體驗至上與快速迭代試錯就像硬幣的正反面——用戶的體驗為快速迭代試錯指明方向，快速的迭代試錯則向用戶提供多樣的個性選擇和更好的體驗，兩者的相互作用促使互聯網這枚“硬幣”不斷旋轉，從而給互聯網提供源源不斷的強大動力[2]。

3 重塑結構與創(chuàng)新驅動

信息革命、全球化、互聯網的快速推進和技術突破，打破了原有的社會結構、經濟結構、地緣結構和文化結構。而結構的變化為創(chuàng)新提供了足夠大的空間與可能，創(chuàng)新則為新結構的產生、形成、調整、穩(wěn)定提供了強大的驅動力。“互聯網+”強調融合創(chuàng)新，以互聯網模式、思維開展結構的調整和流程的重構，可以為創(chuàng)新活動提供環(huán)境和條件，從而促使傳統行業(yè)回歸到以創(chuàng)新驅動發(fā)展的道路上來。

4 連接一切與跨界融合

“互聯網+”強調連接，既關注連接的有效性，也關注連接的廣泛性。而有效的廣泛連接，必然伴隨著跨界和融合——這既是變革，也是開放；既帶來重塑，也帶來創(chuàng)新[3]。“互聯網+”必然跨界且敢于跨界，則創(chuàng)新的基礎就更堅實；只有融合協同，群體智能才會實現。因此，跨界融合不僅僅是身份的融合，還包括用戶將消費轉化為投資、合作伙伴共同參與創(chuàng)新性活動等。

綜上所述，“互聯網+”不是對傳統行業(yè)進行簡單的網絡化改造，而“互聯網+實驗教學”也絕不是將傳統的實驗教學模式平移、搬遷到互聯網上。本研究認為，“互聯網+實驗教學”是指構建開放分享的實驗教學新生態(tài)，改革實驗教學的傳統體系與模式，推動實驗教學方法與手段的創(chuàng)新，注重給用戶帶來前所未有的全新體驗，并通過廣泛的連接與跨界融合構建實驗教學的建設新模式和運行新思路，使實驗教學保持長期的可持續(xù)發(fā)展[4]。“互聯網+實驗教學”的建設主要包括兩個方面：一是實驗教學體系的改革創(chuàng)新，二是實驗教學信息化云平臺的構建。

二 實驗教學體系的改革創(chuàng)新

借鑒目前正如火如荼發(fā)展的電子商務企業(yè)的成功經驗，結合“互聯網+”的主要特征，致力于推動實驗教學體系的改革創(chuàng)新，進而提升用戶的創(chuàng)新能力和實踐能力，本研究構建了包含“資源層（Resources）←→實驗項目層（Experimental Project）←→應用服務層（Application Service）←→用戶層（Consumer）”的雙向互動的實驗教學新模式，如圖1所示。

圖1 實驗教學新模式架構圖

1 資源層

資源層是支撐實驗教學的海量O2O資源的統稱，這些資源以碎片化和離散的狀態(tài)存在，是實驗教學體系中最小、最基礎的要素。資源層的資源分為物理資源和信息化資源兩個部分。其中，物理資源也稱為實體資源或線下資源，是開展實驗必須具備的專用場地和專用設備；這部分資源暫時無法虛擬化，但通過信息化平臺可實現其管理的信息化與智能化。信息化資源又稱為虛擬資源或線上資源，主要涉及實驗教學中的各種信息化軟件、多媒體資源（如聲音、視頻、動畫等）和電子文檔資源（如Word、Excel、PowerPoint等）；這部分資源包括本地資源和外部資源兩大類，可以實現信息化、虛擬化，并通過信息化平臺可以在各種終端上直接演示和使用。

2 實驗項目層

實驗項目層主要是將碎片化、離散狀態(tài)的各種虛實資源，通過實驗項目這個核心單元進行高效率、規(guī)范化重組，從而在滿足個性化服務需求的應用服務層與海量O2O資源層之間架起橋梁。實驗項目可劃分為基礎型、綜合型、設計型和創(chuàng)新型四種類別——基礎型和綜合型實驗項目以教師指導、學生驗證與認知為主，其項目資源主要是指導性資源；設計型和創(chuàng)新型實驗項目以教師引導、學生自主設計與研究為主，其項目資源最終將以“實驗作品”的形式加以呈現。

3 應用服務層

應用服務層以實驗項目為基礎，針對不同用戶的個性化需求，提供豐富的實驗應用及服務。按照使用服務的方式，應用服務層可分為兩個平臺：①課堂教學平臺。該平臺主要為基礎課程、專業(yè)課程和課程設計等課堂實驗教學提供服務，由基礎型、綜合型以及部分設計型實驗項目轉化而來，旨在幫助學生掌握基本技能，解決從“不會到會”的認知問題。②自主開放平臺。該平臺主要為畢業(yè)設計、學科競賽、企業(yè)課題和科學研究等實驗教學提供服務，由設計型和創(chuàng)新型實驗項目轉化而來。在學生掌握基本技能的基礎上，該平臺力圖為學生提供一個便于自主學習、探究學習、協作學習的網絡實驗學習空間，以提升學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。

4 用戶層

實驗教學各項服務的最終用戶主要包括學生或社會學員、教師、科研機構、企業(yè)等。

總體來說，實驗教學新模式創(chuàng)造性地將資源納入其中，是實驗教學以信息化資源建設為重點的準確體現。該模式將服務對象從學生擴大到一般用戶，說明實驗教學融合了開放與分享的“互聯網+”特征。該模式的四層之間不是單向的流動，而是雙向的互動——既含有從資源到實驗項目再到應用服務、最后提供給用戶使用的正向流動關系，也含有從用戶體驗反饋到應用服務改變再到實驗項目更新完善、最后建設更多更新更好的資源的反向流動關系，因此該模式是對“用戶體驗至上和快速迭代試錯”的“互聯網+”特征在實驗教學中的典型體現與完美詮釋。

三 實驗教學信息化云平臺的構建

為全面支持實驗教學體系的改革創(chuàng)新，實現“互聯網+”與實驗教學的深度融合，本研究基于“互聯網+”開展了實驗教學信息化的單元設計，并采用云技術、移動互聯網等多種先進信息技術，構建了實驗教學信息化云平臺（下文簡稱云平臺）。

1 實驗教學信息化的單元設計

（1）實驗項目包。實驗項目包是由一系列相互之間具有一定關聯的實驗項目組成的集合體。每個項目包都由高校專職教師、校外專家學者等以獨立或混合的方式組成建設團隊，并設置1～2名負責人全面負責項目包內所有實驗項目及其資源的建設和管理工作。實驗項目包管理主要包括項目包的申請創(chuàng)建、項目包的網上信息發(fā)布、項目包基本維護等主要功能；而通過單獨設置項目包版本號這一信息化元素，可以對項目包信息的變化（如人員變動、實驗項目變動等）進行全程軌跡記錄，在展現項目包成長歷程的同時，也能為其它項目包的建設提供借鑒。

（2）實驗項目。實驗項目是云平臺上的核心單元，是各種資源高效規(guī)范組合的載體，是提供各種實驗教學服務的最小單位。相互關聯的實驗項目組成項目包，具有強烈邏輯關系的實驗項目組成實驗課程，按照用戶自主意愿選擇的實驗項目則組成自主學習計劃。實驗項目管理主要包括項目的創(chuàng)建、發(fā)布、維護等功能。針對實驗項目的建設過程，將實驗項目設為三種狀態(tài)：①內部測試狀態(tài)，項目組成員開展相關的建設和測試工作；②項目提交狀態(tài)，項目負責人向項目包負責人提交實驗項目審定；③完成審定狀態(tài)，將審定通過后的實驗項目正式發(fā)布到互聯網上并提供實驗教學服務。與項目包一樣，實驗項目也單獨設置了項目版本號，以對實驗項目的變化進行全程軌跡記錄，展現實驗項目的成長歷程，發(fā)揮良好的借鑒作用，準確實時統計實驗項目的更新率。

（3）實驗作品。實驗作品是針對設計型和創(chuàng)新型實驗項目單獨構建的、與實驗項目同等重要的核心單元。實驗作品不是傳統的實驗報告，也不僅僅只是一個實驗結果，而是一個從實驗的前期準備、實驗的方案設計、實驗的實施到最后的實驗結果的全程軌跡記錄的全新信息化單元。從縱向上看，實驗作品由實驗階段和實驗步驟構成；從橫向上看，它由文字、圖片、視頻、聲音等各種資源構成。實驗作品不僅能反映實驗本身的情況，還能充分展現作者在實驗過程中的思想和情感。需要指出的是，實驗項目只能由項目建設團隊進行內容建設，而實驗作品可以由廣大的用戶（包括學生、校外人員等）進行內容建設。通過創(chuàng)建實驗作品這個核心單元，可以讓創(chuàng)新的成果以豐富多樣的形式在幾乎無限的互聯網空間中快速、充分地呈現出來，讓更多的用戶以更直觀的方式、更快的速度分享成果并啟迪智慧，在學習、模仿、改變、完善中開啟良性循環(huán)的創(chuàng)新活動。實驗作品管理主要包括實驗作品的創(chuàng)建、審核、發(fā)布等功能。

（4）自主學習計劃。自主學習計劃是一個基于用戶自由選擇的、由一個或多個實驗項目組合而成的集合體。這些實驗項目可能來自一個項目包，也可能來自多個項目包；實驗項目之間可能有明顯的邏輯關系，也可能從表面上看毫無關聯。自主學習計劃是一個完全尊重用戶，按照用戶自己培養(yǎng)技能素質的意愿而進行的對實驗項目的選擇重組。每個用戶都能創(chuàng)建自己的自主學習計劃，也能引用他人創(chuàng)建的自主學習計劃。通過創(chuàng)建自主學習計劃，可以實現有限實驗項目的無限組合，從而大大提高了實驗項目的靈活性，以及用戶對信息化資源建設的參與度。自主學習計劃管理主要包括計劃創(chuàng)建、發(fā)布和維護等功能。

（5）實驗課程。實驗課程是由一個項目包內具有強烈邏輯關系的實驗項目組合而成的集合體，主要包括課程的創(chuàng)建、發(fā)布和維護等功能。實驗課程與自主學習計劃有兩點不同：其一是實驗課程必須由項目建設團隊制定；其二是實驗課程在一段時間內對其授課對象具有強制性。實驗課程內的實驗項目選擇、實驗項目的前后順序、實驗項目的學時安排等，均由課程負責人自行設置，最后由項目包負責人進行審定后發(fā)布使用。

（6）實驗室。實驗室的主要功能是信息發(fā)布和預約管理。實驗室信息分為兩類：一類是實驗室基礎信息，如實驗室軟硬件設備配置、實驗室的面積和容納人數、實驗室開設的實驗項目、實驗課程等；一類是實驗室日歷信息，如實驗室課堂教學安排信息、實驗室開放預約信息等。實驗室預約管理按照主體的不同，可分為三種方式：學生自主預約、教師自主預約、社會服務預約。

2 云平臺的構建

（1）云平臺架構設計

遵循“四橫兩縱”的總體架構思路，本研究構建了實驗教學信息化云平臺，旨在匯聚、整合各級各類優(yōu)質教育資源，創(chuàng)建實驗教學類示范服務和市場化服務互補的服務模式。云平臺的業(yè)務架構和邏輯架構分別如圖2、圖3所示。

圖2 云平臺的業(yè)務架構

圖3 云平臺的邏輯架構

云平臺架構設計必須基于實驗教學體系的改革，緊密圍繞實驗教學信息化單元的建設、管理和服務，聚焦以下要點：

①充分利用現有的設施與設備，打造一個依托云技術的基礎環(huán)境；

②搭建資源服務管理系統，滿足實驗教學對資源、實驗教學應用等方面的管理需求；

③搭建實驗項目資源采集系統和實驗項目資源審查系統，建立教育資源校企聯盟；

④以實驗項目資源為基礎，支撐實驗課程、項目包、作品和實驗室等信息化單元；

⑤構建一個獲取、應用實驗教學資源的O2O教育模式（網絡學習空間+實踐答疑）。

（2）云平臺系統功能設計

①統一用戶管理及身份驗證。包括支持實驗教學管理各類用戶及角色定義；根據協作共建實驗項目、實驗課程、實驗作品等核心單元及其信息化資源的建設目標，通過權限的配置，設定實驗項目包團隊、實驗項目團隊、資源審批團隊分別擁有對實驗項目、實驗課程、實驗作品等核心單元及其信息化資源的全部或部分管理權限；提供一個標準的認證平臺并對社會開放。

②統一搜索服務。云平臺提供了強大的統一搜索服務，不僅可以根據文件名進行資源搜索，還可以穿透文件進行全文檢索，并以最短的時間找到所需資源。在用戶的門戶主頁，還可以通過輸入實驗項目名稱、實驗項目負責人、實驗項目關鍵字等進行全方位、多條件的綜合檢索。

③統一接口服務。云平臺提供符合國際標準的、與其它信息系統對接的接口服務與實現模式。

④統一教學協作服務。云平臺支持實驗教學及學習過程中的統一協作，主要提供以下服務：一是發(fā)布實驗教學協作日歷、事項提醒等，實現與用戶移動設備的信息整合；二是支持教師與教師之間、教師與學生之間、學生與學生之間發(fā)起一對一、一對多、多對多的實驗教學協作，方便開展實驗教學指導；三是支持實驗教學及學習過程中的共享服務，具備共享桌面、信息化資源等功能，可以全程錄制教學協作過程，便于后期制作更多的信息化資源。

⑤統一日志服務。統一日志服務由日志數據的采集、處理和統計三部分功能組成。日志信息及其處理、統計的結果以圖形、表格等豐富的表現形式予以展示。

⑥統一桌面接入服務。云平臺提供虛擬桌面服務，對桌面與實驗教學資源數據進行集中管理，以降低桌面的維護成本、提高用戶的使用體驗。教師和學生可以打破地域限制，通過移動設備終端隨時隨地連入桌面服務，并根據自己的需要使用教學資源。

3 云平臺的特色與創(chuàng)新

（1）共享優(yōu)質資源。通過“云+端”的方式，云平臺為資源共享提供了一套技術實現和安全運行的框架，同時提供一個統一的信息資源共享入口來集成各類信息，使所有用戶能快捷高效地獲取所需信息、學生最大化地提升學習效率、老師能夠專注于實驗項目建設、優(yōu)化等教學業(yè)務。以云計算的方式建造一個統一的資源池，可以實現物理上的互聯互通，也可以實現實驗教學資源的互聯互通，從而真正做到資源共享，成功打造“云+端”的學習共同體，實現“人—云”的交互。

（2）標準化管理。云平臺采用標準化的方式對認證、接口的底層技術予以規(guī)范，將有助于實驗項目的規(guī)范性、可持續(xù)性發(fā)展，并且標準化的管理也有助于避免信息孤島等潛在的風險。同時，云平臺支持第三方廠商的應用集成，可為后續(xù)相關實驗項目、課程、項目包的標準化建設提供更高的靈活性和持久性。

（3）高擴展性、可復制性。實驗項目資源的建設是在新的教學理念催生下誕生的，它不僅在實驗教學中處于中心地位并起主導作用，而且還能在其它類教學中發(fā)揮同樣的作用[5]。與此同時，以實驗項目為中心的實驗教學方法改革可擴展、復制到其它高校，有利于形成巨大的具有地區(qū)性的實驗教學“信息港”。

4 C大學云平臺建設簡介

C大學實驗教學信息化云平臺自2014年立項以來，至今已經取得了一定的建設成效，如圖4所示。該平臺于2016年3月正式開放服務，目前已有17個項目包入駐，建設實驗項目共計136個，其中有37個項目已正式發(fā)布、99個項目處于建設中；在已發(fā)布的實驗項目中，有基礎型項目23個、綜合型項目9個、設計型項目5個，比例為4.6﹕1.8﹕1。該平臺通過互聯網，成功地使實驗教學建設隊伍由傳統的教師這個單一群體轉變?yōu)榻處煛W生、校外專家三方結合的混合型建設隊伍，為實驗項目及其資源建設開拓了更加廣闊的空間。在建設PC端的同時，C大學還同步開展了移動客戶端的開發(fā)，并覆蓋目前主流的手機操作系統和平板操作系統，從而真正實現了實驗教學的4A學習（Any Where、Any Time、Any Data、Any Device）。

圖4 C大學云平臺實景圖

四 結束語

建設“互聯網+實驗教學”的意義重大而深遠，其實質是傳統的高等教育實驗教學環(huán)節(jié)通過與互聯網深度融合所進行的一次深刻蛻變[6]。“互聯網+實驗教學”的建設既是信息時代對高等教育提出的要求，也是中國的改革進入深水區(qū)、中國的高等教育改革從外延擴張轉為內涵建設所做出的必然選擇。“互聯網+實驗教學”將變革實驗教學的傳統模式、體系、方法和手段等，可給教師、學生以及更為廣泛的參與實驗教學的用戶帶來完全不同的體驗和效果[7]——C大學建設開展的實驗教學信息化云平臺就在某種程度上證實了這一點。本研究認為，盡管在建設的過程中還存在很多問題，但相關“互聯網+實驗教學”的研究及實踐取得重大突破也許并不遙遠。

參考文獻：

[1]李斐,黃明東.“慕課”帶給高校的機遇與挑戰(zhàn)[J].中國高等教育,2014,(7):22-26.

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[3]吳剛,馬頌歌.革新實驗室:一種新的工作場所學習方法的基模[J].現代遠程教育研究,2015,(2):43-53、70.

[4]楊建新,孫宏斌,李雙壽,等.美國高校創(chuàng)新教育實驗室和社會創(chuàng)客空間考察[J].現代教育技術,2015,(5):27-32.

[5]肖君,王臘梅,朱曉曉.教育信息化云服務平臺的設計與實現[J].軟件產業(yè)與工程,2012,(4):44-48.

[6]任友群.“慕課”下的高校人才培養(yǎng)改革[J].中國高等教育,2014,(7):26-30.

[7]左鐵鏞.高等學校實驗室建設的作用與思考[J].實驗室研究與探索,2011,(4):1-5.

編輯：小米

Research on Construction of “Internet + Experiment Teaching”

YANG Xiao SHI Yu-ren WANG Guo-chao

In “Internet +” age, educational industry is facing great challenges and opportunities. The article analyzed main characteristics of “Internet +” concept, and investigated the construction issue of “Internet + Experiment Teaching”. In the innovation of experiment teaching system, the article proposed a new experiment teaching model that included four layers of bilateral interaction. And in the construction of experiment teaching information platform, the article designed an experiment teaching information unit based on “Internet +”, analyzed the features and innovations of cloud platform, and introduced the achievement of cloud platform construction in C university.

“Internet +”; experiment teaching; new experiment teaching model; cloud platform

G40-057

A

1009—8097（2016）07—0106—07

10.3969/j.issn.1009-8097.2016.07.016

本文為重慶理工大學高等教育教學改革研究項目“基于互聯網+的經濟管理實驗教學體系創(chuàng)新暨信息化平臺構建”（項目編號：2015YB30）的階段性研究成果。

楊曉，副主任，副教授，碩士，研究方向為管理信息系統、實驗室建設與管理，郵箱為yxem@163.com。

2015年12月27日