利用现代教育技术促进电工电子实验课程创新

段玉生，周雨阳，刘 艳

（1.清华大学 电机系，北京100084；2.高等教育出版社，北京100120）

0 前言

在我国高等学校教学中，实践教育环节是提高学生全面素质的重要措施。良好有效的实践教育，可以使学生巩固所学的理论知识，训练专业技能并增强毕业后的就业能力。实践教育环节同时也是培养学生创新精神与团队精神的最佳场所。因此，实践教育是高等学校工作的重要组成部分，对于培养应用型、创新型人才方面发挥着十分重要的作用。我国高等学校的实验教学工作经过了多年的改革和发展，大部分学校对教学资源进行了充实与整合，并进行了大量的教学改革研究与实践，使得我国高等学校的实验教学质量得到了很大的提高。

传统的实验教学多以验证性实验为主，主动性得不到发挥，不适合培养创新型人才的要求。随着教学改革的深入，开放式的实验教学模式逐步得到推广。开放式实验教学模式大大缩减了验证性实验比例，而以设计型和研究型实验为主。倡导学生自主学习、自主实践与创新，给学生充分发挥个性的条件与空间。同时也强调教师的主导地位，即在重视学生自主学习、突出学生主体地位的同时，也重视发挥教师在更高层次上的主导作用。从而保证设计、研究和创新的质量。在传统的教学模式下，教学资源对学生是封闭的，因此，对资源及其管理的要求不高。而开放性的教学模式对实验室的管理水平提出了更高的要求，只有在现代教育技术的支持下才能完成。

1 现代教育技术对实验教学的作用

国际上信息技术在教育中应用的早期模式是CAI－计算机辅助教学，上个世纪80年代后期CAI逐渐转变为CAL－计算机辅助学习，到了90年代中后期，多媒体和网络技术日益普及，信息技术在教育中的应用模式又有了新的发展，其主要模式不再是CAI或者CAL，而是“信息技术与课程整合”的模式［1－3］。为了适合开放性实验教学的需要，网络教学必须从单纯发挥网络优势的e－learning模式，转变为既要发挥网络优势，又要发挥传统教学优势的模式。信息技术的应用促进了教育技术的高速发展，形成了以网络技术、多媒体技术、虚拟仿真技术为核心的现代教育技术。1998年我国学者确定了现代教育技术的定义，即，现代教育技术就是运用教育理论和现代信息技术，通过对教与学过程和教与学资源的设计、开发、利用、评价和管理，以实现教学最优化的理论与实践。现代教育技术对实验教学的促进作用表现在以下几个方面［4－7］。

（1）现代教育技术促进了实验教学课程设计思想的创新。

信息技术在实验教学中的应用提高了管理水平与管理效率，使得开放性的实验模式成为可能。开放性实验模式是培养创新型人才的必要条件，但并不是充分条件。要达到培养创新型人才的目的，发挥开放性实验教学的优势，必须在课程设计思想上有所创新。传统的实验课程以验证性实验为主，各个实验模块是孤立的，学生不了解其应用背景，实验过程对学生的启迪作用有限，没有充分激发学生的创造思维。为了适合培养创新型人才的需要，新的实验课程强调实验项目的实用背景，展示各个实验模块之间的关系。以具有工程实际应用的研究型实验和设计型实验为主，实验要求以任务书的形式提交给学生，学生自己设计实验，选择仪器设备，独立完成实验。培养了学生分析问题解决问题的能力和创新精神，锻炼了团队合作的能力。

（2）现代教育技术促进了实验技术的创新。

现代教育技术对实验技术的促进作用表现在很多方面。

运用仿真技术可以用计算机创建一个虚拟的可视化操作环境，通过操作虚拟实验仪器或设备，即可进行各种实验，做到与真实验相一致的结果，达到教学目的和要求。这样便突破了硬件条件和实验环境的限制，提高了实验教学的效率。利用网络虚拟仪器进行实验，可以让更多的学生在不受时间地点限制的情况下，使用贵重设备，而在传统的实验条件下，学生不可能接触或使用这些设备。

将信息技术融进实验设备的设计，可以提高实验水平和管理效率，满足开放性实验模式的需要。在新型的实验设备上增加电源控制或仪表的网络接口，将设备连接上网，可以通过网络监控设备的运行情况，记录实验数据，有效监控学生的实验过程。

为了满足设计型实验的需要，实验设备不是固定的一个实验箱或实验台，而是由一系列的功能模块组成的，具有很强的可扩展性，适当组合各种实验模块可以完成从简单到复杂的各种类型的实验。同时学生也可以设计自己的模块，满足实验项目的需求。各实验模块以总线的方式连接，降低了系统的复杂程度。

（3）现代教育技术促进了实验教学考核与评估水平的提高。

利用计算机网络技术，可以实现学生实验过程的全程监控和考核。利用无线网络实验教师可以实时地将实验预习情况、实验过程情况上传到数据库，结合实验结果、实验报告等，对学生实验进行全面的评定。

利用网络技术，可以进行实验教学的形成性评估，有效监控教学质量，保证教学的社会价值。学生通过网络对教学的教学水平、设备条件、实验项目、实验室管理水平等进行评估。管理人员随时可以看到评估结果，及时发现并解决问题。

（4）现代教育技术促进了教学手段的改进。

现代电教设备的使用，可以弥补实验仪器的缺陷，使得实验讲解更形象，学生对概念和定律的理解更深入，有利于培养学生的观察能力、分析能力和逻辑思维能力。

大量的实验教学课程上网，组成立体化的教学资源平台。通过资源平台，学生能够随时得到实验中需要的各种资料，观看动画演示，学习设备使用，与教师交互交流问题等，提高了学习与工作效率。

（5）现代教育技术促进了实验教学管理水平的提高与创新。

利用网络技术构建一个完善的实验室教学管理系统（Learning Management System，LMS）是实现实验教学创新的动力和必须条件。将实验教学的各个环节纳入本系统的管理之下，包括教务管理、实验项目管理、选课管理、考核管理、评估管理等，参考下图1。

图1 实验室教学管理系统的架构

实验室管理系统的主要特点有：高效的选课与教务管理机制，适合开放性实验课程的需要；满足研究型实验和设计型实验的实验项目提交审核功能；完善的实验过程管理机制，全程的实验教学质量监控；具备丰富的教学资源，并进行严谨的资源管理，查找使用更方便；区别于一般面向固定资产管理的设备管理系统，采用面向开放性实验教学的实验设备管理；具有与教学过程同步的形成性评估，区别于目前经常进行的终结性教学评估，将评估纳入教学过程，保证教学质量。

2 结论

现代教育技术是促进教学水平提高的重要手段。为了提高电工电子实验课程教学质量的进一步提高，我们必须以现代教育技术的思想为依据，以培养创新型人才为目的，对实验课程设计的创新进行研究。建立适合开放性实验的电工电子实验课程设计方案，开发相应的实验教材、课件与网络资源；还要对电工电子实验技术进行研究，设计适合开放性实验需求的实验设备；对实验教学的考核与评估系统进行研究，提出完善的实验教学评估方法实现学与教双向的形成性评估。更为重要的是，研究实验课程创新对实验室管理系统的要求，使用先进的实验室教学管理系统替代传统的电工电子实验中心管理方式。

［1］ Sergio Rapuano，Francesco Zoino.A Learning Management System Including Laboratory Experiments on Measurement Instrumentation.IMTC 2005 –Instrumentation and Measurement Technology Conference Ottawa，Canada，17－19May 2005

［2］ Sergio Rapuano，Francesco Zoino.A Learning Management System Including Laboratory Experiments on Measurement Instrumentation.IEEE TRANSACTIONS ON INSTRUMENTATION AND MEASUREMENT，VOL.55，NO.5，OCTOBER 2006：1757－1766

［3］ 应志春.LIMS技术的回顾与展望.现代科学仪器，2002，3：4－9

［4］ 何克强.信息时代教育技术学本科教学的改革与创新.现代教育技术，2007，VOL.17，No.11：5－12

［5］ 邹俊强.运用现代教育技术提高实验教学质量.中国现代教育装备.2006，Vol.6：8－10

［6］ 王艳凤.开放式实验室教学实验信息管理系统的设计.China Academic Journal Electric Publishing House

［7］ 张润杰，刘维民等.基于BPS模式的网络版实验室管理系统.首都师范大学学报（自然科学版）.2005，Vol.26，No.2：16－18