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未来高校实验室信息化管理怎么做?

发布时间:2019-2-28 17:01:24
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实验室作为高校开展教学、科学研究的重要场所,在学校科教工作中占据重要的地位,同时又对学校的发展产生着重要的影响。想要提升高校实验室建设水平就必须积极推进校园信息化建设,强化实验室信息化建设,这对充分利用实验室资源,培养学生创新及实践能力,创造良好的社会效益具有重要的意义。

  一、高校实验室信息化基础与进展

  原华中师范大学信息办主任,现任人事处处长李鸿飞教授,从三个方面展开分享《高校实验室信息化创新发展与虚拟仿真实验资源建设》的学术报告。李鸿飞教授表示,在高校实验室信息化的基础与发展方面收录了很多文献,通过实验室管理,实验室技术方面的主流期刊也有很多,主要有七个维度:1、信息技术背景下的实验室建设与管理理念研究2、信息技术支撑的实验教学方法与模式改革创新3、实验教学资源信息化建设4、信息化背景下实验室管理与服务创新5、实验队伍的信息化素养与技能提升6、实验室安全的信息化教育与管理7、试验设备与环境的信息化设计与建设。通过这些维度,可以得出,高校实验室信息化发展已经成为系统化,全面化发展。

  除了文献外,在国家方面也发布了很多文件,如2016年的2号文,对深化教育教学改革,特别是对信息技术与教学深度融合提供了很多任务,指导着未来几年一些具体任务的展开和实施。在此基础上提到了“互联网 ”,通过“互联网 ”的通知可以看出,“互联网 ”本身是一整套信息技术的解决方案与人才培养模式的整合,可以反映出学生一些能力的提升和创新提升的培养,对实验室建设提供了非常好的途径。

  此外,华中师范大学在今年的教学成果奖中,荣获特等奖公示单位。并提到了华中师范大学的4C能力,最终要培养学生在信息时代独立创新的能力,判断能力、独立思考能力,包括自我服务、自我管理的一些能力,以及基本的信息化素养,这也是21世纪人才所必须的能力。为了培养符合21世纪人才质量观全面、个人化、自主发展的学生,华中师范大学开始探索体系重构,在2012年将“信息化”作为学校发展的战略,从创新培养理念、重构教学环境、重修培养方案、变革教学过程、创新评价方式、发展教师能力、营造教学欢迎、构建育人生态八个维度推进改革,实现互联网背景下教育大数据驱动的信息技术与教学深度融合。

  比如重修培养方案,从2013年把170个学分压缩到130个学分,实验课程也是这样,这里面潜在意思就是传统的教学方式,教学方法,教材,已经不能够惯性再进行,学分压缩了,这时就充分制作优质的数字资源,利用和线下的课时更好的进行匹配,课堂上讲什么,或者在实验教学过程中具体的去做怎样的实验设计,需要进行重新的思考。包括平时考核的成绩,以及讨论课或者实践课的比例都进行重新设置,重新构建以学生为中心的人才培养模式。

  二、关于新的ICT技术与高校实验室创新发展

  1、信息化创新发展的主要特征和未来趋势

  云计算、移动互联所承载的碎片化、及时化等优势特点,使实验室管理与实验教学突破空间和时间的限制,包括虚拟仿真共享等都是通过技术来实现。

  关于教育大数据技术及其应用,要积累大量有关教与学的数据,包括管理数据和学生成长数据,比如人工智能 教育怎么做,基础是在哪里,就是在数据这个部分。目前教育大数据应用技术要突破五大行业的关键共性技术,实验室数据就是典型多元异构的数据,与学生有关的数据,以及系统化监测与评估,教学过程建模与分析技术,数据可视化,最重要解决学习成长中的评测这些问题,这是未来三到五年必须解决的问题。

  在这个技术上如何解决数据的采集、汇聚、分析、管理应用以及教学应用,目前学校也在这些方面进行相关开发工作,华中师范大学大量的教学的平台、工具和软件都是自主研发的。比如教学智能服务技术教学平台,包括智能教师,实验教室如何进行服务,从实验教学知识地图构建到建模,以及智能化学习的干预,最终是要建立一个知识的网络体系。

  智能学伴系统,从每个学生不同接受能力,不同思维能力,进行精准化认知服务,比如在学习数学过程中,如何提升个性化学习,是学生相关的数据,如何推送到老师的平台上去,从而提供相应的学习服务。包括人机交互,这种数据驱动智能学伴已经有很多模型和实践,在认知情感方面如何帮助学习者主动高效的学习,这也是未来三到五年进行实践和研发的系统。

  虚拟仿真技术与高校实验室发展创新。目前包括虚拟现实增强显示、3D打印等,这些是判断虚拟仿真试验项目是不是具有虚拟仿真特征的重要的标志,在技术应用,实验方式,技术平台,资源类别和共享特征方面进行相应的判别,也是虚拟仿真技术在实验室、实验教学里面典型的应用。

  2、虚拟仿真实验教学资源建设

  虚拟仿真实验教学的建设包括几个方面,从资源分类以及开放共享来看,包括多媒体计算机、网络、虚拟现实、混合式、受持式、可穿戴,这是按照技术和实验方式进行划分。也可以按照平台进行区分,包括移动、网络、虚拟仿真、以及管理系统和开放实验课程都是按照平台类型进行分类的资源。按照信息反馈方式,包括软件共享、基于仪器共享虚拟仿真实验教学资源,基于远程控制共享的虚拟仿真实验教学资源。

  虚拟仿真实验教学资源课程设计与开发模式,需要老师大量的时间投入,进行教学设计,课间脚本设计,单模测试,正式版本发布,以及评估和反馈,这个过程也需要大量的资金投入,包括技术的配备,一些教师队伍结构化的安排,一个好的虚拟仿真实验教学资源要按照ADDIE的模式进行严格的优化。

  虚拟仿真实验教学模式大致有五种:

  第一种是产业驱动模式。如西南交通大学,整合产业包括成都铁路局、中铁二院等,来形成自己的课程体系,“4 1 1”模式化优质,实验教学资源群,打造了30多个针对学生仿真实验教学系统

  第二种是科研转化模式。如华南理工大学,科研设备用于虚拟仿真实验教学,黄平教授承担了国家级课题,他开发出了很多在环境设备,直接用于本科生教学,包括科研成果丰富虚拟仿真实验室教学以及产学研合作成果开拓学生视野等,都是科研转化模式。

  第三种是校企合作模式,华中师范大学的生物学虚拟仿真实验中心,由学生与企业共同制定,学校结合生物学生命科学的特征,对整个资源布局进行策划,对虚拟仿真试验项目内容要求进行把关,负责脚本撰写,并提供相应的指导,而企业进行实施,完成以后企业具有产品的独家经营权,学校具有作品的著名全和享受免费的使用申请,从而打造一个可持续的发展。

  第四种是自主开发模式,华中师范大学的文科综合实验教学中心,由老师和学生共同完成,基于多模融合的虚拟交互式实验系统,这四个模块看起来是一个试验项目,实际上是一个学期,完成这四个模块以后会完成虚拟商业建模,虚拟生理建模,多模营销,实际上学生已经完成了整个关于虚拟交互的实验技能,通过这样一个项目,多次获得创新奖。

  第五种模式是新学科的工具与虚拟教学融合模式,比如科罗拉多大学和华中师范大学地理教育便采取这种模式,科罗拉多大学在2002年开始创建了一系列科学与数学学科的虚拟实验程序,这个都是全球可以共享的。

  华中师范大学关于虚拟仿真实验教学项目的探索与实践,主要是几个注重:第一注重以生为本,学生在做整体虚拟仿真实验项目布局时,和学科老师进行研讨过程中,首先提出要以生为本,虚拟仿真实验教学项目建设一定要推行以学为准,问题导向,任务驱动的研究型教学和学习方式,在立项和选择上坚持四个原则:1、以生为本。2、具有良好可行性,知识体系要完整,技术方案先进,开发流程可控,运营环境兼容性。3、有充分的必要性,重点支持设计高维计算化环境,不可及和不可逆等内容。4、强调虚实结合,信息化作为手段而不是目的,在教学计划、教学安排、试验设备与场地,实验教学资源等实现虚实一体化。

  第二注重标准研制,针对当前虚拟仿真实验教育项目和管理平台团队的标准,学校研制了虚拟实验以及标准框架和数据交换标准,不仅在华中师范大学使用,同时有一些也进入了专委会进行标准的研制。第三注重校企合作,包括虚拟试验项目跟学科结合,校外很多优秀的企业进行合作。第四注重资源的效率,根据自己实验课程,专业特征安排适当的学生开展虚拟仿真教学,在虚拟仿真实验教学管理项目中开设个人的教学空间,搭建教师教学和学生自主学习环境。第五注重评估引导,一是建设必要性和创新性;二是完善教学内容;三是科学的教学设计;四是先进的信息技术;五是良好的应用效果;六是鲜明的学科优势和特色。最后,注重政策保障,包括经费投资,以及公司合作,都会做相应的配合工作。

未来高校实验室信息化管理怎么做?

  关于虚拟仿真实验教学申报要点:

  1、认真研究教育部申报文件,特别是评论细则和方向。

  2、项目选题必要性,围绕真是实验不具备、运行困难,或高危极端环境等内容来选题,以问题和需求为导向,切实实现“能实不虚”的原则。

  3、项目内容的合理性。项目内容应为一门实验课程的重点或难点试验项目,具备相应的知识点,时长不宜太长或太短。

  4、信息技术的先进性。

  5、运行的环境具有适宜性。

  6、视频制作的要求,应该开门见山,直奔实验教学项目的集体情况。

  三、关于思考和展望

  目前信息化包括华中师范大学实验室信息化发展遇到非常好的机遇,成立国家战略,特别是前面谈到一定要做系统性的推进和规划,也是来源于学校的实践,也是来源于美国NETP每四年的总结报告,信息化走到后面的时候从量变到质变必须抓住质变的点,不仅仅是进化式细节式的修修补补。

  聚焦下一代教育关键主题,教学精准化、学习个性化、环境智能化、管理智慧化。后面的变革,通常意义上的教学还是实验教学,包括管理,变革应该是大数据与人工智能所驱动,路径和动力是来源于数据的问题。

  最后信息时代的教育理念和实践需要大量创新,最终使教育目标优质公平,要回归到人类发展目标,就是全面发展、自主发展和个性发展,在这个过程中新教育和未来教育本质上的特征和新的特征是互联网做基础,以数据做驱动特征的新的教育。

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