未來高校實驗室信息化管理怎么做?聽聽350名代表怎么說

實驗室作為高校開展教學、科學研究的重要場所,在學校科教工作中占據重要的地位,同時又對學校的發展產生著重要的影響。想要提升高校實驗室建設水平就必須積極推進校園信息化建設,強化實驗室信息化建設,這對充分利用實驗室資源,培養學生創新及實踐能力,創造良好的社會效益具有重要的意義。

 

為深入貫徹教育信息化十年發展規劃,深入探討大數據背景下高校實驗教學改革與創新,交流高校實驗室信息化面臨的機遇與挑戰,以及探索智慧校園建設與高校信息化共享機制,不斷推進高校信息化與實驗環境的創新發展,由江蘇省高等教育學會高校實驗室研究委員會主辦,雅森國際展覽有限公司承辦,在SmartShow國際智慧教育展覽會舉辦期間,召開”中國高校實驗室管理信息化創新發展論壇”。

本次論壇邀請了八位國內高校知名信息化專家與公司的技術專家,以及以江蘇高校為主的350名代表齊聚一堂,分享他們在高校實驗室管理創新發展的論點、觀點及經驗。其中,原華中師范大學信息辦主任,現任人事處處長李鴻飛教授,為與會嘉賓做了《高校實驗室信息化創新發展與虛擬仿真實驗資源建設》的學術報告,并從三個方面展開分享。

 

一、高校實驗室信息化基礎與進展

李鴻飛教授表示,在高校實驗室信息化的基礎與發展方面收錄了很多文獻,通過實驗室管理,實驗室技術方面的主流期刊也有很多,主要有七個維度:1、信息技術背景下的實驗室建設與管理理念研究2、信息技術支撐的實驗教學方法與模式改革創新 3、實驗教學資源信息化建設4、信息化背景下實驗室管理與服務創新5、實驗隊伍的信息化素養與技能提升6、實驗室安全的信息化教育與管理7、試驗設備與環境的信息化設計與建設。通過這些維度,可以得出,高校實驗室信息化發展已經成為系統化,全面化發展。

 

除了文獻外,在國家方面也發布了很多文件,如2016年的2號文,對深化教育教學改革,特別是對信息技術與教學深度融合提供了很多任務,指導著未來幾年一些具體任務的展開和實施。在此基礎上提到了“互聯網+”,通過“互聯網+”的通知可以看出,“互聯網+”本身是一整套信息技術的解決方案與人才培養模式的整合,可以反映出學生一些能力的提升和創新提升的培養,對實驗室建設提供了非常好的途徑。

 

此外,華中師范大學在今年的教學成果獎中,榮獲特等獎公示單位。并提到了華中師范大學的4C能力,最終要培養學生在信息時代獨立創新的能力,判斷能力、獨立思考能力,包括自我服務、自我管理的一些能力,以及基本的信息化素養,這也是21世紀人才所必須的能力。為了培養符合21世紀人才質量觀全面、個人化、自主發展的學生,華中師范大學開始探索體系重構,在2012年將“信息化”作為學校發展的戰略,從創新培養理念、重構教學環境、重修培養方案、變革教學過程、創新評價方式、發展教師能力、營造教學歡迎、構建育人生態八個維度推進改革,實現互聯網背景下教育大數據驅動的信息技術與教學深度融合。

 

比如重修培養方案,從2013年把170個學分壓縮到130個學分,實驗課程也是這樣,這里面潛在意思就是傳統的教學方式,教學方法,教材,已經不能夠慣性再進行,學分壓縮了,這時就充分制作優質的數字資源,利用和線下的課時更好的進行匹配,課堂上講什么,或者在實驗教學過程中具體的去做怎樣的實驗設計,需要進行重新的思考。包括平時考核的成績,以及討論課或者實踐課的比例都進行重新設置,重新構建以學生為中心的人才培養模式。

 

二、關于新的ICT技術與高校實驗室創新發展

1、信息化創新發展的主要特征和未來趨勢

云計算、移動互聯所承載的碎片化、及時化等優勢特點,使實驗室管理與實驗教學突破空間和時間的限制,包括虛擬仿真共享等都是通過技術來實現。

 

關于教育大數據技術及其應用,要積累大量有關教與學的數據,包括管理數據和學生成長數據,比如人工智能+教育怎么做,基礎是在哪里,就是在數據這個部分。目前教育大數據應用技術要突破五大行業的關鍵共性技術,實驗室數據就是典型多元異構的數據,與學生有關的數據,以及系統化監測與評估,教學過程建模與分析技術,數據可視化,最重要解決學習成長中的評測這些問題,這是未來三到五年必須解決的問題。

 

在這個技術上如何解決數據的采集、匯聚、分析、管理應用以及教學應用,目前學校也在這些方面進行相關開發工作,華中師范大學大量的教學的平臺、工具和軟件都是自主研發的。比如教學智能服務技術教學平臺,包括智能教師,實驗教室如何進行服務,從實驗教學知識地圖構建到建模,以及智能化學習的干預,最終是要建立一個知識的網絡體系。

 

智能學伴系統,從每個學生不同接受能力,不同思維能力,進行精準化認知服務,比如在學習數學過程中,如何提升個性化學習,是學生相關的數據,如何推送到老師的平臺上去,從而提供相應的學習服務。包括人機交互,這種數據驅動智能學伴已經有很多模型和實踐,在認知情感方面如何幫助學習者主動高效的學習,這也是未來三到五年進行實踐和研發的系統。

 

虛擬仿真技術與高校實驗室發展創新。目前包括虛擬現實增強顯示、3D打印等,這些是判斷虛擬仿真試驗項目是不是具有虛擬仿真特征的重要的標志,在技術應用,實驗方式,技術平臺,資源類別和共享特征方面進行相應的判別,也是虛擬仿真技術在實驗室、實驗教學里面典型的應用。

 

2、虛擬仿真實驗教學資源建設

虛擬仿真實驗教學的建設包括幾個方面,從資源分類以及開放共享來看,包括多媒體計算機、網絡、虛擬現實、混合式、受持式、可穿戴,這是按照技術和實驗方式進行劃分。也可以按照平臺進行區分,包括移動、網絡、虛擬仿真、以及管理系統和開放實驗課程都是按照平臺類型進行分類的資源。按照信息反饋方式,包括軟件共享、基于儀器共享虛擬仿真實驗教學資源,基于遠程控制共享的虛擬仿真實驗教學資源。

 

虛擬仿真實驗教學資源課程設計與開發模式,需要老師大量的時間投入,進行教學設計,課間腳本設計,單模測試,正式版本發布,以及評估和反饋,這個過程也需要大量的資金投入,包括技術的配備,一些教師隊伍結構化的安排,一個好的虛擬仿真實驗教學資源要按照ADDIE的模式進行嚴格的優化。

 

虛擬仿真實驗教學模式大致有五種:

第一種是產業驅動模式。如西南交通大學,整合產業包括成都鐵路局、中鐵二院等,來形成自己的課程體系,“4+1+1”模式化優質,實驗教學資源群,打造了30多個針對學生仿真實驗教學系統。

 

第二種是科研轉化模式。如華南理工大學,科研設備用于虛擬仿真實驗教學,黃平教授承擔了國家級課題,他開發出了很多在環境設備,直接用于本科生教學,包括科研成果豐富虛擬仿真實驗室教學以及產學研合作成果開拓學生視野等,都是科研轉化模式。

 

第三種是校企合作模式,華中師范大學的生物學虛擬仿真實驗中心,由學生與企業共同制定,學校結合生物學生命科學的特征,對整個資源布局進行策劃,對虛擬仿真試驗項目內容要求進行把關,負責腳本撰寫,并提供相應的指導,而企業進行實施,完成以后企業具有產品的獨家經營權,學校具有作品的著名全和享受免費的使用申請,從而打造一個可持續的發展。

 

第四種是自主開發模式,華中師范大學的文科綜合實驗教學中心,由老師和學生共同完成,基于多模融合的虛擬交互式實驗系統,這四個模塊看起來是一個試驗項目,實際上是一個學期,完成這四個模塊以后會完成虛擬商業建模,虛擬生理建模,多模營銷,實際上學生已經完成了整個關于虛擬交互的實驗技能,通過這樣一個項目,多次獲得創新獎。

第五種模式是新學科的工具與虛擬教學融合模式,比如科羅拉多大學和華中師范大學地理教育便采取這種模式,科羅拉多大學在2002年開始創建了一系列科學與數學學科的虛擬實驗程序,這個都是全球可以共享的。

 

華中師范大學關于虛擬仿真實驗教學項目的探索與實踐,主要是幾個注重:第一注重以生為本,學生在做整體虛擬仿真實驗項目布局時,和學科老師進行研討過程中,首先提出要以生為本,虛擬仿真實驗教學項目建設一定要推行以學為準,問題導向,任務驅動的研究型教學和學習方式,在立項和選擇上堅持四個原則1、以生為本。2、具有良好可行性,知識體系要完整,技術方案先進,開發流程可控,運營環境兼容性。3、有充分的必要性,重點支持設計高維計算化環境,不可及和不可逆等內容。4、強調虛實結合,信息化作為手段而不是目的,在教學計劃、教學安排、試驗設備與場地,實驗教學資源等實現虛實一體化。

 

第二注重標準研制,針對當前虛擬仿真實驗教育項目和管理平臺團隊的標準,學校研制了虛擬實驗以及標準框架和數據交換標準,不僅在華中師范大學使用,同時有一些也進入了專委會進行標準的研制。第三注重校企合作,包括虛擬試驗項目跟學科結合,校外很多優秀的企業進行合作。第四注重資源的效率,根據自己實驗課程,專業特征安排適當的學生開展虛擬仿真教學,在虛擬仿真實驗教學管理項目中開設個人的教學空間,搭建教師教學和學生自主學習環境。第五注重評估引導,一是建設必要性和創新性;二是完善教學內容;三是科學的教學設計;四是先進的信息技術;五是良好的應用效果;六是鮮明的學科優勢和特色。最后,注重政策保障,包括經費投資,以及公司合作,都會做相應的配合工作。



關于虛擬仿真實驗教學申報要點:

1、認真研究教育部申報文件,特別是評論細則和方向。

2、項目選題必要性,圍繞真是實驗不具備、運行困難,或高危極端環境等內容來選題,以問題和需求為導向,切實實現“能實不虛”的原則。

3、項目內容的合理性。項目內容應為一門實驗課程的重點或難點試驗項目,具備相應的知識點,時長不宜太長或太短。

4、信息技術的先進性。

5、運行的環境具有適宜性。

6、視頻制作的要求,應該開門見山,直奔實驗教學項目的集體情況。

 

三、關于思考和展望

目前信息化包括華中師范大學實驗室信息化發展遇到非常好的機遇,成立國家戰略,特別是前面談到一定要做系統性的推進和規劃,也是來源于學校的實踐,也是來源于美國NETP每四年的總結報告,信息化走到后面的時候從量變到質變必須抓住質變的點,不僅僅是進化式細節式的修修補補。

 

聚焦下一代教育關鍵主題,教學精準化、學習個性化、環境智能化、管理智慧化。后面的變革,通常意義上的教學還是實驗教學,包括管理,變革應該是大數據與人工智能所驅動,路徑和動力是來源于數據的問題。

 

最后信息時代的教育理念和實踐需要大量創新,最終使教育目標優質公平,要回歸到人類發展目標,就是全面發展、自主發展和個性發展,在這個過程中新教育和未來教育本質上的特征和新的特征是互聯網做基礎,以數據做驅動特征的新的教育。


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