移动实验教学模式的研究与实践

摘要：随着移动技术和网络技术的迅猛发展，移动实验教学模式作为一种新型的学习方式，正被越来越多的人认识和接受。本文选择以移动环境下学习系统为研究内容，针对石油工程专业的实验课程进行教学改革，研究和构建移动实验教学平台，建设数字化教学环境，以达到推进高校实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新的目的。

关键词：移动；实验教学模式；教学质量；数字化

中图分类号：G720 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）09-0025-03

一、引言

为进一步深化本科教育教学改革，提高本科教育教学质量，大力提升人才培养，国家教育部、财政部决定在“十二五”期间继续实施“高等学校本科教学质量与教学改革工程”，明确提出“大力加强实验实践教学改革，重点建设500个左右实验教学示范中心，推进高校实验教学内容、方法、手段、队伍、管理及实验教学模式的改革与创新”，为建设发展数字化实验教学模式提供了契机和方向。

东北石油大学是一所伴随着大庆油田的发现而诞生的以工学为主，工、理、管、文等多学科协调发展的高等学校，担负着为石油石化行业和黑龙江省经济建设培养和输送人才的重任。石油工程实验教学面向全院多个专业开设有关的实验课程，班级多、年实验人时数量大。而传统的实验教学模式僵化，与当今开放性、网络化实验教流不相符。学生只能被动地接受教师的安排，不能主动地利用现代网络技术和课余时间进行学习[1]。实验教学资源相对短缺，实验仪器、设备的利用效率低。面对新世纪石油行业对应用型人才实践能力、创新能力培养的需求，必须花大力气进行教研、教改，改变实验教学的传统思想和观念，实现石油工程专业数字化实验教学，从教学内容、教学方法和教学手段等方面进行深入研究和开发，以缓解传统实验教学带来的诸多不便。

二、国内外现状分析

国外的数字化实验教学发展较快，技术成熟，值得我们借鉴。比较典型的数字化实验实例研究有：LAAP（美国卡罗莱纳州立大学的一个数字化物理实验室），主要使用Java技术构建；Model ChemLab（仿真化学模拟实验平台），多用于远程学习，实验展示等；Biointeractive（生物医学专业实验平台），采用Shockwave技术构建。尽管如此，他们主要还是针对具体的实验内容进行设计，研发的精力集中在数字实验室上，而不是将实验教学的所有环节完全通过数字化信息平台进行有效地联系。相比于国外，国内的数字化实验教学研究开始较晚，技术上仍不太成熟。同时，国内数字化实验研究主要集中在化学、物理学科，不能充分满足其他学科的实验教学需求[2，3]。因此，只能根据石油专业自身特点，探索具有本专业特色的实验教学模式和信息化平台的合理构建方式。

数字化实验教学是实验教学改革发展的必然。通过数字化的实验条件、丰富的数字化实验资源、高效的数字化试验管理，为学生开辟了“立体化”的学习、求知、探索、创新的场所，形成了以学生为中心的教学模式，使学生真正变被动学习为主动学习，避免了学生被动接受知识、机械模仿教师的学习状态，实现了学生由不会做到自己做，从简单到复杂、从观察到分析再到创新的目的。国内外的经验表明，数字化实验教学模式的理念是科学的、可行的，非常适合工科应用型实验教学。

三、研究内容

通过对移动实验教学模式的研究，在已有的实验教学平台基础上，添加移动实验教学模块，完善传统实验教学的不足，实现石油工程实验的网上辅助教学和网络化、智能化管理，为实验的教与学提供开放的实验教学资源[4]，实现教师的教学方式、学生的学习方式以及师生互动方式的改革，以便充分发挥信息技术的优势，达到“随时随地”进行学习的终身教育的目的。

1.基于移动技术下的移动实验教学模式的分析与探究。石油工程专业移动实验教学模式，作为一种全新的教学模式，在教学中的应用主要包括两方面：辅助学习者学习和辅助教师教学。

（1）辅助学习者学习：移动实验教学模式使学习者可以完全摆脱时空的束缚，充分利用各种可能的时间和场所进行学习。移动设备可以随时与互联网连接，保证学生在任何时间遇到任何问题时，都可以方便快捷地从互联网上寻求相应的解答和帮助，此种教学模式为学习提供了良好的交互环境。学习者在学习过程中遇到难以解决的问题时，轻点屏幕，就可以及时与教师或者其他学习伙伴进行交流，从而解决问题。

（2）辅助教师教学：移动实验教学模式的出现，在很大程度上使得教学能够摆脱教室――这种一成不变的空间的束缚，教学组织形式更加多样化。教师将课前准备好的教学内容存储在移动设备中，然后在授课过程中按授课进度将教学内容分批发送到学习者的移动设备上，这里的教学内容可以涵盖：课堂笔记、思考题、小测验和课后作业等。目前国外的一些学校已经开始尝试让教师根据教学需要，组织学习者在户外或者特定场所进行教学，如博物馆、医院和工厂等等。使用移动设备可以辅助教师备课，只要需要，教师可以在任何可能的时间和场所通过访问互联网收集和整理与教学相关的信息。移动实验教学提供的交互形式使得教师能够和学习者随时随地保持联系，这便于教师指导和管理学习者，随时了解学习者的学习情况，向学习者提供答疑等。

基于移动技术的实验教学模式最重要的特征是以学习者为中心，支持个别化自主学习模式、协作学习模式、社会性学习模式等多种模式的学习，从而满足不同类型学习者的个性化学习需要，在真正意义上体现移动学习的灵活性和适应性以及个性化的特点。

2.分析先进的移动技术，对开发移动实验教学平台的相关技术进行研究。移动实验教学平台是指运用无线通信技术或无线网络技术为学习者提供移动学习信息与学习服务支持的软件系统。移动实验教学平台的系统环境包含终端、网络、平台、资源、内容、活动六个要素。其中，移动学习平台和移动学习资源统一定义为移动学习支持环境，即移动学习系统环境的第二个层次。图1所示为移动学习支持环境在系统环境图的具体内容与定位，将位于中间的移动学习支持环境作为一个整体，从外部来看，其在整个移动学习系统环境中起到承前启后的作用：移动学习支持环境通过在移动学习装备环境上运行移动学习平台，使得移动学习资源通过平台为学习者提供优质的移动学习服务。

3.以石油工程实验课程为依托，进行移动实验教学平台的具体研发。石油工程专业是石油行业中的主干专业，黑龙江省重点专业、国家特色专业。本专业以石油与天然气工程国家一级重点学科和油气田开发工程、油气井工程国家二级重点学科为支撑，在专业队伍、科学研究、人才培养、条件建设、学术交流等各个方面取得了优异的成绩，已成为石油工程人才培养、科学研究、技术开发的基地，达到国内外本专业领域的领先水平。

该专业重视实践能力的培养，具备完善的实验条件，拥有具有“石油工程与地质国家级实验教学示范中心”和巩固的实习基地，为进行移动实验教学模式的研究打下了坚实的基础。同时，无论是教师还是学生，对石油工程实验的重视程度都非常高。因此选择石油工程实验课程进行移动实验教学平台的具体研发。

教师通过利用移动实验教学平台，可以对课堂教学内容进行必要补充，同时学习者可以通过该平台上的资源、问题进行讨论、交流，找到解决问题的方法，提高学习效率。根据该平台功能的分析，认真规划了平台中所要实现的内容。

（1）教学资源管理：通过提供丰富的学习资料，将实验教学大纲、实验教案、实验指导书、多媒体课件、教学录像等资源上网，实现优质教学资源共享，以便于学生自主学习；

（2）实验项目管理：提供网上实验项目预约以及对大学生创新项目实验的相关信息进行了管理，可以实现在线查询的功能；

（3）实验模拟演示：部分实验项目通过自主研发虚拟实验软件或者是提供现场的操作录像的形式展示给学生，使学生有身临其境的感觉，学生可以通过实验模拟演示功能达到预习预作实验的目的；

（4）师生互动交流：开辟教师答疑、学生论坛等功能，以便师生在线交流，提高教学效果；

（5）实验设备管理：提供实验中心设备档案的查询功能，方便对设备等资源的管理。

本移动学习平台基于B/S技术模式进行架构，可以直接通过浏览器访问移动平台进行学习。授课老师、管理员与学习者无需安装任何软件，而且各种功能模块设计简单易用，学习者无需进行任何培训，所有功能容易上手；管理员可以按模块、功能授权给学习小组长进行层层分级的管理，对平台的管理更加明晰、人性化与科学化，管理员只需进行简单培训，便可以轻松上手。

四、结论

移动实验教学平台是贴近学习本质的一种学习模式，它不仅可以作为远程学习的辅助，也可以独立地作为一种学习形式。在当今信息化网络化高度发展的社会，移动学习成为最具有发展潜力的研究方向之一。本文对移动学习的理论进行调研，并对应用做了简单尝试。通过对石油工程实验教学移动系统的设计与开发，对移动学习的特点、发展以及移动学习资源的开发技术等有了更直观的了解，争取将普适计算和移动环境的优势带入到教育中。

参考文献：

[1]张珑，等.移动学习在高等学校教学改革中的应用[J].计算机教育，2010，（6）：34-38.

[2]刘建设.移动学习研究现状综述[J].电化教育研究，2007，（7）：21-36.

[3]叶成林，等.移动学习及其理论基础[J].开放教育研究，2004，（3）：23-26.

[4]郭玲玲，富宇，尹晓，等.移动学习系统在操作系统课程中的应用研究[J].浙江交通职业技术学院学报，2013，（02）：46-49.

基金项目：本论文获得：2013黑龙江省高等教育教学改革项目（JG2013010156）；2012黑龙江省高等教育教学改革项目（JG2012010080）；黑龙江省教育科学“十二五”规划课题（GBC1211039）基金支持。