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高校智慧实验教学中心的研究
高校智慧实验教学中心的研究北方工业大学经济管理学院 陈梦萍 锁安康 余小敏 包楚翘
【摘 要】随着互联网技术和物联网技术的发展，建设高校智慧实验教学中心的概念也日见雏形。文章阐述了高校智慧实验教学中心的概念、特征和功能。结合更加便捷、灵活、环保的理念，提出了智慧实验教学中心的四个模型，并且从技术发展角度分析智慧实验中心建设的可能性。
【关键词】智慧教学；实验中心；体系研究
一、引言
2008年面对国际金融危机，IBM公司提出了“智慧地球”的概念，即通过新一代的信息技术来改变人们的生活和学习方式，提高相互交流、信息处理能力的速度，促进社会发展。随后“智慧城市”、“智慧校园”等多种理念相继提出，这激发了我们对基于高新技术发展及网络普及的社会环境下高校实验教学中心发展的遐想——高校智慧实验教学中心。智慧实验教学中心的理念是：无处不在的网络学习，灵活舒适的学习环境，高效智能的管理模式以及人性绿色的服务理念。
二、高校智慧实验教学中心概念
1.智慧实验教学中心的提出
智慧实验教学中心是对传统实验教学中心概念的发展。它基于物联网、云计算，利用计算机技术、网络技术、通信技术结合心理学与人体工程学，对中心与教学、科研、管理甚至生活服务有关的所有信息资源进行全面的整合、互联与集成，基于深度的技术发展与分析，为学校工作提供更公平的资料共享、更灵活的教学方式、更智能的管理模式以及更人性的服务理念。
2.智慧实验教学中心的特征
提供个性化服务。为广大师生提供一个更加全面的、系统的智能感知环境和综合信息服务的平台。
拥有丰富的访问渠道和手段。全校的广大师生可以在任何时间，任何地点，使用任何通讯设备访问资源平台。
来自全球的信息源。通过智能感知环境和综合信息服务平台，为学校与外部世界提供一个相互交流和相互感知的接口。
舒适、低碳、灵活的学习环境。基于人体工程学、建筑学结合低碳环保理念的设置提供人性化的服务，为广大师生提供一个更加舒适的生活、学习环境。
三、智慧实验教学中心的具体模型
由于具有以上特征，所以它的构建将满足教学、科研、管理、生活和服务要求的开放性、协同化运行支撑环境，为广大师生提供完善的个性化服务支持，为学校的教学、科研和管理提供完善的智慧化运行环境，具体包括：
1.虚拟资源平台
这是一个资源广泛传播高校利用的虚拟资源共享平台，即所谓的虚拟馆藏。在美国，学生在校内图书馆登陆，可以直接访问公共图书馆的数据库，查阅到需要的各种文献资料。在我国，北京市海淀农业图书馆设在中国农业大学图书馆内，开创了高校图书馆和公共图书馆资源共享的新模式。如今，越来越多的高校实现了馆际互借的服务功能，发挥了图书馆为学生服务的职能，提高了资源的利用率。此系统不但有公共的联合目录，也有共同购买的咨询资料库、期刊检索资料库、全文期刊资料库供各馆使用。中心的运行机构有专人管理，互借资料有专车送或用传真方式传递。如果读者愿意，也可以亲自前往其他图书馆，用个人的借书证借阅。
虚拟资源平台面是向全体高校大学生，提供各类的信息服务，如信息检索、权限管理、计费管理、智慧化交流服务、个性化服务等等的一个联合网络服务平台。实现各馆书目均可任意检索，全文数字资料统一发布，便于学生进行选择阅读，同时还推出咨询服务、讨论社区以及个性发展服务：组建专业高水平的咨询服务的队伍及时解答学生的各类检索问题，设置虚拟社区讨论模块便于使志同道合的学生就感兴趣的话题各抒己见，提供一个与出版商直接对接的专栏推荐一些在此平台上发表且阅读量达到一定程度的文章，为有想法有兴趣有能力的未来作家提供机会。
2.智能教学系统
智能教学系统是基于Internet环境下将教学资源管理和教学行为统一的虚拟教学平台。从功能上，系统主要分为5个模块。
知识维护主要提供一个指导性的、自适应的、开放的、可操作的知识库框架和服务设施，其他教学资源均由它来组织管理。这样有利于将核心的教学领域知识分解为相互联系的知识点，形成网络结构。既便利于学生的自主学习又方便教师将教学领域的知识有序地输入知识库。
教学测评主要用于出题、评卷、试卷分析以及提供教学建议的“虚拟考场”。其中包括：题库根据老师设定的考核目标、考核题型、及题目的难度系数自动生成试卷，系统根据考生的答卷内容自动生成成绩，并且通过智能化运算程序分析出考生个人的试卷答题情况，为教学效果评估提供一个真实可靠的反馈。在一定程度上，减轻了老师阅卷的负担，也减少了作弊行为的发生。
教师备课主要用于辅助教师进行计划教学和编制教案。主要功能有：结合教学相关领域知识库和学生群体特性，结合已有的教学资源自动生成教学策略，便于教师制定个性化的教案。另外，系统自动连通素材库，必要情况下能够更快速更准确的找到目标素材，并且与多媒体教学软件接口，使得能在多种多媒体软件下运行。
自主学习辅助学生进行自学活动。首先，系统会根据学生的兴趣倾向和性格测试结果智能化制定个性化课程学习，同时系统内包含来自全球的课程资源可供学生自行选择。然后，学生可以利用笔记本电脑及其他智能产品如手机、ipad等进行远程旁听来自全球的课程同步教学。根据所学课程以及授课老师要求结合教学测评模块进行课程考核，若通过则可以获得相应的成绩，进入下一单元的学习。
交流互助用于课程外教师与学生、学生与学生进行学术上的讨论。一方面，可以是邮件的形式进行交流；另一方面，也可组成讨论角，用远程通讯设备组建讨论群。不论语音或是文字形式的讨论，系统都会自动生成文字或是图表形式同步记录，便于用户对讨论过程的内容进行提炼。
3.智能化管理
智能化管理改变了以往由人工操作带来的繁琐、高失误率、低效率等现象，实现了实验教学的全方位系统的管理体系。实验中心管理由系统维护、教室管理、学生管理、培养方案、实验课程管理、实验项目管理等模块构成。
系统维护有利于实验中心计算机的正常运行。在每天晚上机房关闭之前的某一特定时间自动清理计算机内非基本设置外的数据然后恢复到系统初始化状态下工作。
教室管理实现了对全校教室信息统一管理，能够随时掌握各教室的使用情况。另外我们可以采用虚拟现实技术，实现网上360度教室实景观看。便于学生们寻找自习室提供了便捷，同时也不打扰老师上课。
学生管理结合安卓操作系统的实验中心管理制度可以对学生进行授权，学生通过设定用户注册信息登陆校园内可利用的任何平台。学生可以通过身份认证在实验中心进行资料查询、课程的讨论以及教室、座位的预订和退订、还可以利用身份认证进行考勤识别。
实验课程管理、实验项目管理主要为排课、科研过程中减轻了大量的手工操作，大大提高了工作效率。
4.“绿色”服务
绿色人文环境和绿色实验中心是高校实验中心的发展趋势，一种新型的教育环境所营造的绿色文化。绿色实验中心营造出一种有益于师生身心健康的良好的学习环境与氛围，有助于提高师生学习和研究效率的幽雅环境。“以人为本”的思想应该贯彻到实验中心的硬件设施及软件设备建设中。
实验中心在室内空间结构上应该遵循人体工程学的原则。一方面应重视“室内空间设计将对使用者心理产生影响”这一因素；另一方面使空间得以高效率利用，从而满足学习与学术的研究等多方面问题。为此在设备摆放的空间位置，桌椅的形态、尺度材质等问题上应该根据使用者的高矮胖瘦，生活习惯，在室内活动所需空间等问题来调试。结合人体工程学知识设计可调节的桌椅以满足每一使用者的不同需求。不使用时可将桌椅折叠收入墙内，节省空间；在选择桌椅材料时，应兼顾实用性、经济性和环保性的原则，可选择如纤维板、胶合板等人造板材，或其它可回收材料制成的桌椅，使使用者在生理和心理上得到最大满足；室内采用智能化测试控制，根据当日的阳光、湿度、温度将室内调节到最适宜学习的环境。节能监控也是“绿色”服务的一项重点项目，计算机等资源在一定时间内未被登陆或使用则关闭机器；积极实施合同能源管理模式，使用节能设备对实验中心建设进行升级，以降低目前的运行成本。
建立实验中心室内定位信息服务平台。鉴于智能手机已经成为在校师生获取信息的主要手段，因此可以通过利用智能手机的Wi-Fi室内定位的功能，从而提供实验中心内定位服务和查询服务。用户可以发起位置信息服务，通过定位了解自己所在的位置，以及周边自习教室、会议室、实验室、机房等基础设施的固定位置，及其使用情况。同时可以结合现今成熟的XSL的预订系统，直接用手机客户端预订教室甚至是座位。同时信息服务平台后台也将主动发起位置信息服务，实时更新基础设施使用情况，同时也可在固定资产上贴上有源电子标签，后台就可以主动获取到这些固定资产是否被移动等信息，便于实验中心的管理。
实验教学中心智能手机客户端的开发。随着科技的发展，智能手机与移动设备的普及程度普遍提升。智能手机与移动设备已经成为人们生活中不可或缺的一部分。正是智能手机和移动设备的普及与发展为其在更多领域的广泛应用奠定了坚实的基础。实验中心智能手机客户端的开发正是发挥了移动设备即时移动等先进特性，为使用者提供了更多元、便捷、实用的服务。客户端应涵盖传统实验中心网页中的内容，同时包含实验中心室内定位信息服务平台等内容，为师生提供更便捷的服务。同时，客户端应设计选课导航系统，首先，该系统可以使学生更方便的进行选课；其次，帮助学生更好的了解所选课程，使学生更加有针对性的进行课程的选择，提高选课效率；最后，可以帮助学生定制自己专业所需，兴趣所在的个性化课表。
四、结语
在我国资源常常分布不均，降低学生接受教育公平性，教育资源的浪费也日趋严重。为了使教育更为公平，资源更高效的利用，结合现今科技发展的状况和趋势，提出智慧实验中心的概念。利用物联网技术、云计算平台、网络通信技术等营造一个拥有更大资源利用率，更舒适的学习环境，更无障碍的学习方式的“绿色”智慧实验中心。
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（本论文由北方工业大学教育教学-本科生研究计划支持）
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