“互联网+实验教学”的建设问题研究

杨 晓 施於人 王国超



“互联网+实验教学”的建设问题研究

杨 晓 施於人 王国超

（重庆理工大学工程训练与经管实验中心，重庆400054）

在“互联网+”时代，教育行业面临着巨大的机遇和挑战。文章分析了“互联网+”的主要特征，并就“互联网+实验教学”的建设问题展开了研究：在实验教学体系的改革创新方面，文章构建了包含四层的双向互动的实验教学新模式；而在实验教学信息化云平台的构建方面，文章基于“互联网+”开展了实验教学信息化的单元设计，分析了云平台的特色与创新，并介绍了C大学云平台建设取得的成效。

互联网+；实验教学；实验教学新模式；云平台

“互联网+”是指利用互联网平台、信息通信技术，把互联网和包括传统行业在内的各行各业结合起来，从而创造一种新生态。在2015年3月5日召开的十二届全国人大三次会议上，李克强总理在《政府工作报告》中首次提出制定“互联网+”行动计划，旨在推动移动互联网、云计算、大数据、物联网等新一代的信息技术与现代制造业、生产性服务业等融合创新，发展壮大新兴业态，打造新的产业增长点，为大众创业、万众创新提供环境，促进中国经济提质增效升级。至此，“互联网+”上升为国家战略，这意味着越来越多的传统行业、传统应用和服务将逐渐被互联网改变，一个传统行业全面拥抱互联网的时代即将到来——这当中，自然也包括教育行业。本研究认为，准确把握“互联网+”的主要特征，是开展所有工作的必要前提。

一 “互联网+”的主要特征

1 开放与分享的强大生态

开放与分享被公认为是互联网发展的原动力，是最核心的“互联网精神”。“互联网+”建设的实质，就是基于开放与分享的核心精神构建强大的生态环境[1]。大量的信息化元素在开放分享的互联网生态中有意无意地相互作用、相互影响，从而化解过去制约创新的环节，破除传统的信息不对称，最终成功地让创新由用户决定的市场来驱动。

2 用户体验至上与快速迭代试错

互联网的强大力量来源于给予用户最大限度的尊重，强调用户的极致体验，重视用户创造性的自我发挥，并根据用户的需求进行快速迭代试错。用户体验至上与快速迭代试错就像硬币的正反面——用户的体验为快速迭代试错指明方向，快速的迭代试错则向用户提供多样的个性选择和更好的体验，两者的相互作用促使互联网这枚“硬币”不断旋转，从而给互联网提供源源不断的强大动力[2]。

3 重塑结构与创新驱动

信息革命、全球化、互联网的快速推进和技术突破，打破了原有的社会结构、经济结构、地缘结构和文化结构。而结构的变化为创新提供了足够大的空间与可能，创新则为新结构的产生、形成、调整、稳定提供了强大的驱动力。“互联网+”强调融合创新，以互联网模式、思维开展结构的调整和流程的重构，可以为创新活动提供环境和条件，从而促使传统行业回归到以创新驱动发展的道路上来。

4 连接一切与跨界融合

“互联网+”强调连接，既关注连接的有效性，也关注连接的广泛性。而有效的广泛连接，必然伴随着跨界和融合——这既是变革，也是开放；既带来重塑，也带来创新[3]。“互联网+”必然跨界且敢于跨界，则创新的基础就更坚实；只有融合协同，群体智能才会实现。因此，跨界融合不仅仅是身份的融合，还包括用户将消费转化为投资、合作伙伴共同参与创新性活动等。

综上所述，“互联网+”不是对传统行业进行简单的网络化改造，而“互联网+实验教学”也绝不是将传统的实验教学模式平移、搬迁到互联网上。本研究认为，“互联网+实验教学”是指构建开放分享的实验教学新生态，改革实验教学的传统体系与模式，推动实验教学方法与手段的创新，注重给用户带来前所未有的全新体验，并通过广泛的连接与跨界融合构建实验教学的建设新模式和运行新思路，使实验教学保持长期的可持续发展[4]。“互联网+实验教学”的建设主要包括两个方面：一是实验教学体系的改革创新，二是实验教学信息化云平台的构建。

二 实验教学体系的改革创新

借鉴目前正如火如荼发展的电子商务企业的成功经验，结合“互联网+”的主要特征，致力于推动实验教学体系的改革创新，进而提升用户的创新能力和实践能力，本研究构建了包含“资源层（Resources）←→实验项目层（Experimental Project）←→应用服务层（Application Service）←→用户层（Consumer）”的双向互动的实验教学新模式，如图1所示。

图1 实验教学新模式架构图

1 资源层

资源层是支撑实验教学的海量O2O资源的统称，这些资源以碎片化和离散的状态存在，是实验教学体系中最小、最基础的要素。资源层的资源分为物理资源和信息化资源两个部分。其中，物理资源也称为实体资源或线下资源，是开展实验必须具备的专用场地和专用设备；这部分资源暂时无法虚拟化，但通过信息化平台可实现其管理的信息化与智能化。信息化资源又称为虚拟资源或线上资源，主要涉及实验教学中的各种信息化软件、多媒体资源（如声音、视频、动画等）和电子文档资源（如Word、Excel、PowerPoint等）；这部分资源包括本地资源和外部资源两大类，可以实现信息化、虚拟化，并通过信息化平台可以在各种终端上直接演示和使用。

2 实验项目层

实验项目层主要是将碎片化、离散状态的各种虚实资源，通过实验项目这个核心单元进行高效率、规范化重组，从而在满足个性化服务需求的应用服务层与海量O2O资源层之间架起桥梁。实验项目可划分为基础型、综合型、设计型和创新型四种类别——基础型和综合型实验项目以教师指导、学生验证与认知为主，其项目资源主要是指导性资源；设计型和创新型实验项目以教师引导、学生自主设计与研究为主，其项目资源最终将以“实验作品”的形式加以呈现。

3 应用服务层

应用服务层以实验项目为基础，针对不同用户的个性化需求，提供丰富的实验应用及服务。按照使用服务的方式，应用服务层可分为两个平台：①课堂教学平台。该平台主要为基础课程、专业课程和课程设计等课堂实验教学提供服务，由基础型、综合型以及部分设计型实验项目转化而来，旨在帮助学生掌握基本技能，解决从“不会到会”的认知问题。②自主开放平台。该平台主要为毕业设计、学科竞赛、企业课题和科学研究等实验教学提供服务，由设计型和创新型实验项目转化而来。在学生掌握基本技能的基础上，该平台力图为学生提供一个便于自主学习、探究学习、协作学习的网络实验学习空间，以提升学生的创新能力和实践能力。

4 用户层

实验教学各项服务的最终用户主要包括学生或社会学员、教师、科研机构、企业等。

总体来说，实验教学新模式创造性地将资源纳入其中，是实验教学以信息化资源建设为重点的准确体现。该模式将服务对象从学生扩大到一般用户，说明实验教学融合了开放与分享的“互联网+”特征。该模式的四层之间不是单向的流动，而是双向的互动——既含有从资源到实验项目再到应用服务、最后提供给用户使用的正向流动关系，也含有从用户体验反馈到应用服务改变再到实验项目更新完善、最后建设更多更新更好的资源的反向流动关系，因此该模式是对“用户体验至上和快速迭代试错”的“互联网+”特征在实验教学中的典型体现与完美诠释。

三 实验教学信息化云平台的构建

为全面支持实验教学体系的改革创新，实现“互联网+”与实验教学的深度融合，本研究基于“互联网+”开展了实验教学信息化的单元设计，并采用云技术、移动互联网等多种先进信息技术，构建了实验教学信息化云平台（下文简称云平台）。

1 实验教学信息化的单元设计

（1）实验项目包。实验项目包是由一系列相互之间具有一定关联的实验项目组成的集合体。每个项目包都由高校专职教师、校外专家学者等以独立或混合的方式组成建设团队，并设置1～2名负责人全面负责项目包内所有实验项目及其资源的建设和管理工作。实验项目包管理主要包括项目包的申请创建、项目包的网上信息发布、项目包基本维护等主要功能；而通过单独设置项目包版本号这一信息化元素，可以对项目包信息的变化（如人员变动、实验项目变动等）进行全程轨迹记录，在展现项目包成长历程的同时，也能为其它项目包的建设提供借鉴。

（2）实验项目。实验项目是云平台上的核心单元，是各种资源高效规范组合的载体，是提供各种实验教学服务的最小单位。相互关联的实验项目组成项目包，具有强烈逻辑关系的实验项目组成实验课程，按照用户自主意愿选择的实验项目则组成自主学习计划。实验项目管理主要包括项目的创建、发布、维护等功能。针对实验项目的建设过程，将实验项目设为三种状态：①内部测试状态，项目组成员开展相关的建设和测试工作；②项目提交状态，项目负责人向项目包负责人提交实验项目审定；③完成审定状态，将审定通过后的实验项目正式发布到互联网上并提供实验教学服务。与项目包一样，实验项目也单独设置了项目版本号，以对实验项目的变化进行全程轨迹记录，展现实验项目的成长历程，发挥良好的借鉴作用，准确实时统计实验项目的更新率。

（3）实验作品。实验作品是针对设计型和创新型实验项目单独构建的、与实验项目同等重要的核心单元。实验作品不是传统的实验报告，也不仅仅只是一个实验结果，而是一个从实验的前期准备、实验的方案设计、实验的实施到最后的实验结果的全程轨迹记录的全新信息化单元。从纵向上看，实验作品由实验阶段和实验步骤构成；从横向上看，它由文字、图片、视频、声音等各种资源构成。实验作品不仅能反映实验本身的情况，还能充分展现作者在实验过程中的思想和情感。需要指出的是，实验项目只能由项目建设团队进行内容建设，而实验作品可以由广大的用户（包括学生、校外人员等）进行内容建设。通过创建实验作品这个核心单元，可以让创新的成果以丰富多样的形式在几乎无限的互联网空间中快速、充分地呈现出来，让更多的用户以更直观的方式、更快的速度分享成果并启迪智慧，在学习、模仿、改变、完善中开启良性循环的创新活动。实验作品管理主要包括实验作品的创建、审核、发布等功能。

（4）自主学习计划。自主学习计划是一个基于用户自由选择的、由一个或多个实验项目组合而成的集合体。这些实验项目可能来自一个项目包，也可能来自多个项目包；实验项目之间可能有明显的逻辑关系，也可能从表面上看毫无关联。自主学习计划是一个完全尊重用户，按照用户自己培养技能素质的意愿而进行的对实验项目的选择重组。每个用户都能创建自己的自主学习计划，也能引用他人创建的自主学习计划。通过创建自主学习计划，可以实现有限实验项目的无限组合，从而大大提高了实验项目的灵活性，以及用户对信息化资源建设的参与度。自主学习计划管理主要包括计划创建、发布和维护等功能。

（5）实验课程。实验课程是由一个项目包内具有强烈逻辑关系的实验项目组合而成的集合体，主要包括课程的创建、发布和维护等功能。实验课程与自主学习计划有两点不同：其一是实验课程必须由项目建设团队制定；其二是实验课程在一段时间内对其授课对象具有强制性。实验课程内的实验项目选择、实验项目的前后顺序、实验项目的学时安排等，均由课程负责人自行设置，最后由项目包负责人进行审定后发布使用。

（6）实验室。实验室的主要功能是信息发布和预约管理。实验室信息分为两类：一类是实验室基础信息，如实验室软硬件设备配置、实验室的面积和容纳人数、实验室开设的实验项目、实验课程等；一类是实验室日历信息，如实验室课堂教学安排信息、实验室开放预约信息等。实验室预约管理按照主体的不同，可分为三种方式：学生自主预约、教师自主预约、社会服务预约。

2 云平台的构建

（1）云平台架构设计

遵循“四横两纵”的总体架构思路，本研究构建了实验教学信息化云平台，旨在汇聚、整合各级各类优质教育资源，创建实验教学类示范服务和市场化服务互补的服务模式。云平台的业务架构和逻辑架构分别如图2、图3所示。

图2 云平台的业务架构

图3 云平台的逻辑架构

云平台架构设计必须基于实验教学体系的改革，紧密围绕实验教学信息化单元的建设、管理和服务，聚焦以下要点：

①充分利用现有的设施与设备，打造一个依托云技术的基础环境；

②搭建资源服务管理系统，满足实验教学对资源、实验教学应用等方面的管理需求；

③搭建实验项目资源采集系统和实验项目资源审查系统，建立教育资源校企联盟；

④以实验项目资源为基础，支撑实验课程、项目包、作品和实验室等信息化单元；

⑤构建一个获取、应用实验教学资源的O2O教育模式（网络学习空间+实践答疑）。

（2）云平台系统功能设计

①统一用户管理及身份验证。包括支持实验教学管理各类用户及角色定义；根据协作共建实验项目、实验课程、实验作品等核心单元及其信息化资源的建设目标，通过权限的配置，设定实验项目包团队、实验项目团队、资源审批团队分别拥有对实验项目、实验课程、实验作品等核心单元及其信息化资源的全部或部分管理权限；提供一个标准的认证平台并对社会开放。

②统一搜索服务。云平台提供了强大的统一搜索服务，不仅可以根据文件名进行资源搜索，还可以穿透文件进行全文检索，并以最短的时间找到所需资源。在用户的门户主页，还可以通过输入实验项目名称、实验项目负责人、实验项目关键字等进行全方位、多条件的综合检索。

③统一接口服务。云平台提供符合国际标准的、与其它信息系统对接的接口服务与实现模式。

④统一教学协作服务。云平台支持实验教学及学习过程中的统一协作，主要提供以下服务：一是发布实验教学协作日历、事项提醒等，实现与用户移动设备的信息整合；二是支持教师与教师之间、教师与学生之间、学生与学生之间发起一对一、一对多、多对多的实验教学协作，方便开展实验教学指导；三是支持实验教学及学习过程中的共享服务，具备共享桌面、信息化资源等功能，可以全程录制教学协作过程，便于后期制作更多的信息化资源。

⑤统一日志服务。统一日志服务由日志数据的采集、处理和统计三部分功能组成。日志信息及其处理、统计的结果以图形、表格等丰富的表现形式予以展示。

⑥统一桌面接入服务。云平台提供虚拟桌面服务，对桌面与实验教学资源数据进行集中管理，以降低桌面的维护成本、提高用户的使用体验。教师和学生可以打破地域限制，通过移动设备终端随时随地连入桌面服务，并根据自己的需要使用教学资源。

3 云平台的特色与创新

（1）共享优质资源。通过“云+端”的方式，云平台为资源共享提供了一套技术实现和安全运行的框架，同时提供一个统一的信息资源共享入口来集成各类信息，使所有用户能快捷高效地获取所需信息、学生最大化地提升学习效率、老师能够专注于实验项目建设、优化等教学业务。以云计算的方式建造一个统一的资源池，可以实现物理上的互联互通，也可以实现实验教学资源的互联互通，从而真正做到资源共享，成功打造“云+端”的学习共同体，实现“人—云”的交互。

（2）标准化管理。云平台采用标准化的方式对认证、接口的底层技术予以规范，将有助于实验项目的规范性、可持续性发展，并且标准化的管理也有助于避免信息孤岛等潜在的风险。同时，云平台支持第三方厂商的应用集成，可为后续相关实验项目、课程、项目包的标准化建设提供更高的灵活性和持久性。

（3）高扩展性、可复制性。实验项目资源的建设是在新的教学理念催生下诞生的，它不仅在实验教学中处于中心地位并起主导作用，而且还能在其它类教学中发挥同样的作用[5]。与此同时，以实验项目为中心的实验教学方法改革可扩展、复制到其它高校，有利于形成巨大的具有地区性的实验教学“信息港”。

4 C大学云平台建设简介

C大学实验教学信息化云平台自2014年立项以来，至今已经取得了一定的建设成效，如图4所示。该平台于2016年3月正式开放服务，目前已有17个项目包入驻，建设实验项目共计136个，其中有37个项目已正式发布、99个项目处于建设中；在已发布的实验项目中，有基础型项目23个、综合型项目9个、设计型项目5个，比例为4.6﹕1.8﹕1。该平台通过互联网，成功地使实验教学建设队伍由传统的教师这个单一群体转变为教师、学生、校外专家三方结合的混合型建设队伍，为实验项目及其资源建设开拓了更加广阔的空间。在建设PC端的同时，C大学还同步开展了移动客户端的开发，并覆盖目前主流的手机操作系统和平板操作系统，从而真正实现了实验教学的4A学习（Any Where、Any Time、Any Data、Any Device）。

图4 C大学云平台实景图

四 结束语

建设“互联网+实验教学”的意义重大而深远，其实质是传统的高等教育实验教学环节通过与互联网深度融合所进行的一次深刻蜕变[6]。“互联网+实验教学”的建设既是信息时代对高等教育提出的要求，也是中国的改革进入深水区、中国的高等教育改革从外延扩张转为内涵建设所做出的必然选择。“互联网+实验教学”将变革实验教学的传统模式、体系、方法和手段等，可给教师、学生以及更为广泛的参与实验教学的用户带来完全不同的体验和效果[7]——C大学建设开展的实验教学信息化云平台就在某种程度上证实了这一点。本研究认为，尽管在建设的过程中还存在很多问题，但相关“互联网+实验教学”的研究及实践取得重大突破也许并不遥远。

参考文献：

[1]李斐,黄明东.“慕课”带给高校的机遇与挑战[J].中国高等教育,2014,(7):22-26.

[2]张进宝,黄荣怀,张连刚.智慧教育云服务:教育信息化服务新模式[J].开放育研究,2012,(3):20-26.

[3]吴刚,马颂歌.革新实验室:一种新的工作场所学习方法的基模[J].现代远程教育研究,2015,(2):43-53、70.

[4]杨建新,孙宏斌,李双寿,等.美国高校创新教育实验室和社会创客空间考察[J].现代教育技术,2015,(5):27-32.

[5]肖君,王腊梅,朱晓晓.教育信息化云服务平台的设计与实现[J].软件产业与工程,2012,(4):44-48.

[6]任友群.“慕课”下的高校人才培养改革[J].中国高等教育,2014,(7):26-30.

[7]左铁镛.高等学校实验室建设的作用与思考[J].实验室研究与探索,2011,(4):1-5.

编辑：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

本文为重庆理工大学高等教育教学改革研究项目“基于互联网+的经济管理实验教学体系创新暨信息化平台构建”（项目编号：2015YB30）的阶段性研究成果。

杨晓，副主任，副教授，硕士，研究方向为管理信息系统、实验室建设与管理，邮箱为yxem@163.com。

2015年12月27日