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实验教学资源数字化与教学模式革新研究

论文关键词：实验教学　教学信息化　教学资源数字化

论文摘 要：信息化是高校实验教学发展的必然趋势[1]，而教学资源数字化是实施和实现教育教学信息化的基础。本文从高校实验教学和教学资源建设的现状和实际出发，以“信号与系统”课程实验教学为主要研究对象，对网络化实验教学平台构建、电子学习(E-learning)资源开发、虚拟实验资源开发和利用、创新和完善实验管理及考核与成绩评价机制等方面进行了研究，并以此为基础进行教学模式革新的探索。

一、高校实验教学的现状

实验教学与理论课不同，受实验设备和教学条件等因素的影响，实验教学数字化资源建设似乎难度更高。目前，高校实验教学的现状为：

1.取得了长足进步

实验教学得到了普遍重视，实验室和实验教学的概念从自然科学和技术领域扩展到了经济与其他科学领域[2];实验教学成本大大降低，新的实验设施和教学实验室建设方面取得了喜人成绩;信息技术正逐步应用于实验教学。

2.存在的问题

实验教学本身具有对实验设备、实验场所和授课时间等因素依赖性较强的特点。目前，实验教学资源的建设大多局限于实验教材的电子化、CAI课件的制作、实验报告规范和要求等。一般采用按部就班的教学程式，即教师讲解实验原理、演示实验步骤或例程;学生按指定步骤实验并“填写”实验报告的方式。

与理论课一样，实验教学数字化资源建设和真正应用也应受到足够的重视。

二、对数字化教学资源的理解

于文秀在《光明日报》发文指出：有效地利用数字化教学资源，对于学生学习能力以及问题意识的培养乃至怀疑精神的塑造具有重要意义。通过对数字化教学资源的有效利用，可以激发学生的学习与发现的兴趣，是培养自主学习能力和创业能力极佳的路径。[3]

教学资源数字化建设是一项复杂的系统工程，它不只是一种简单的投资行为和硬件设施、信息网络建设的过程;也不只是片面地将计算机等工具应用于教学。而是在现代教育思想和先进理念的指导下，通过信息环境的支持，积极应用现代信息技术，理顺教师、学生和资源三者间的关系，革新和开发教学资源，为教学效率的提升、为教学模式的深化改革和为教学效果的提高提供基础性条件和可靠保证。教学资源数字化远不只是将教材电子化，不是教材和讲义的简单重复。而是现代教育教学理念和方法、认知和学习规律、现代学习评价和考核方式的综合应用。

实验教学数字化可以解决目前实验教学资源相对单一的问题，促进新教学模式的探索和应用、促进教学效率和成效的提高。信息化是实验教学发展的必然趋势，而教学资源数字化则为教育教学信息化的基础。

三、实验教学资源数字化

基于对教学资源数字化的理解，从实验教学和教学资源建设的现状和实际出发，以“信号与系统”课程实验教学为主要研究对象，笔者进行了网络化实验教学平台构建、电子学习(E-learning)资源开发、虚拟实验资源开发和利用、创新和完善实验管理以及考核与成绩评定机制等方面的探索。

1.依托信息环境，构建网络化教学平台

依托信息环境，根据教学目标，参考教材[4]，笔者构建了“信号与系统”实验教学网络平台。一级菜单设滤波器、电路响应、方波信号分解与合成、信号抽样与恢复、综合测试、第二课堂、有用链接等;二级菜单，对应“滤波器”设置：E-learning、虚拟实验、低通、高通、带通、带阻等;三级菜单，对应“低通”设有：知识讲座、问题引导、操作参考等。

2.积极转变教师角色，建设数字化教学资源和电子学习模块资源

教学资源数字化要求我们及时理顺教师、学生和资源三者间的关系。教师不能再维持自己的“专家”角色，而是和学生协作，指引和帮助学生获取、组织、解释、转换及重组各种教学信息和资源;教学也不再是“满堂灌”，而是以适当的教学资源为媒介，通过个性化教学、任务驱动、师生协作、自主探索的方式进行知识建构。

据此，要求构建包括CAI课件、电子讲义等在内的一系列数字化教学资源。根据教学需求，利用Captivate软件结合Matlab和Photoshop等软件设计和开发了信号抽样和恢复实验、线性电路零输入响应和阶跃态响应实验等的电子学习模块软件资源。这些资源的设计和开发，使学生能在课前课后，不拘泥于实验场所和地点，根据自身需求互动式地进行个性化学习。这些用Captivate制作出的E-learning软件模块与普通CAI课件相比，最大特色就在于它与学习者之间有更多的交互(Interaction)操作，更易于激起学习兴趣，学习效果更好。当然，这需要花更多时间来准备和加工这些教学资源，而且还应尽量做到信息技术和教学目标的无缝结合。