陈卫东  苏州科技学院教育技术系   215009

　　何  刚  苏州科技学院教学管理科   215009

　　摘要：本文从现代教育技术内涵的组成部分出发，阐述其在高校实验教学中的作用。其作用主要表现在二个方面：1、现代教育技术的教学思想、理论和方法在实验教学中的移植；2、现代教育技术中的媒体硬件技术在实验教学中的应用。

　　关键词：教育技术   实验教学   应用   移植

　　引言

　　纵观人类教育发展的历史，生产和科学技术的进展一直是影响教育变革与发展的重要因素。尤其是在20世纪末21世纪初，随着电子技术，通信技术，以及多媒体计算机技术等现代科学技术的兴起与发展，现代教育得以极大的发展。现代教育技术亦从现代教育中脱离出来，成为的一个独立的、重要的分支。[1]作为高校教育教学重要组成部分的实验教学，现代教育技术在其中具有十分重要的应用，笔者从以下三个方面予以阐述。

　　理论基础和可行性分析

　　现代教育技术一词的出现在20世纪，其定义的内涵经历了好几次演变，目前世界上比较公认的定义是美国教育传播与技术协会AECT1994年发布的有关的教育技术的定义：“教育技术是为了促进学习，关于学习过程和学习资源的设计、开发、运用、管理和评估的理论与实践。”[2]该定义明确指出“学习过程”与“学习资源”是教育技术学的研究对象。教育技术学是一门理论与实践并重的学科，它是要将理论的研究和实际的工作结合起来，要把研究的结论转化为提高教育质量、扩大教育规模的实际效果。

　　随着近年来我国经济的发展，根据国家发展的需要，从1999年开始，我国多数高校开始进行扩大招生，以满足更多的学习者进行深造的需要，而目前我国多数高校的实验教学的状况，尤其是实验设备的配置、实验的开设和管理以及评价在近期内还不能够满足扩招后的教学需要，另外，伴随着网络教育的开展，终身教育观念的进一步普及，越来越多的学习者需要利用高校实验室进行实验，这也无疑给业已存在困难的高校实验教学增加了负担，如何利用现代教育技术解决这些问题，为越来越多的高校实验工作者和教师所关注。

　　从现代教育技术的定义可以看出，教育技术关注的主要对象是学习过程和学习资源，这里所讲的学习过程和资源同样也包括实验教学过程和实验教学资源，教育技术注重的是如何对这些过程和资源进行设计、开发、运用、管理和评价，就其内涵而言，是指与学习过程和资源的设计、开发、运用、管理和评价的相关的教育思想、教与学的理论、应用软件和管理软件等；和在教与学过程中运用的相关的媒体硬件技术，如媒体技术、信息技术、计算机技术、网络通信技术等等，解决的主要是如何利用这些软件技术来帮助解决一些教学重点、难点等。而高校的实验教学由于目前存在的诸多矛盾，要解决问题，同样存在对实验教学过程和教学资源的设计、开发、管理、运用和评价等过程，而解决实验设备的缺乏和利用效率低等问题，现代教育技术的硬件技术在实验教学的中的应用为实验教学解决了很多问题，如利用虚拟仪器、虚拟现实软件或是多媒体计算机网络系统，就可以实现一些仪器的共享、仪器的虚拟和共享，从上可以看出，现代教育技术在高校实验教学中的应用是可行的。

　　现代教育技术在实验教学中的应用分析

　　现代教育技术在高校实验教学中的应用首先体现在现代教学思想、教与学的理论和方法的移植，主要体现在以下几个方面：

　　1、现代教育技术在发展过程中，不断吸收和消化了很多先进的教育思想，比如前苏联教育学巴班斯基的教学最优化思想，亦机任何教学活动的最终目的都应达到最优化，我们高校的实验教学，同样应该在教学过程中，调动各方面的积极因素，达到实验教学的最优化。[3]

　　2、在教与学的理论方面，同样也可现代教育技术的一些理论移植到高校实验教学中，如上个世纪末开始至今都比较流行的建构主义学习理论，这一理论注重学生利用现有的学习环境，有他人相互合作，主动建构学习知识，充分发挥学习者为中心的思想，发挥学习者的主观能动性。

　　3、在方法方面，现代教育技术注重利用先进的方法如教学设计方法，对学习过程和学习资源进行设计、开发、利用、管理和应用。而这些方法移植到实验教学过程中，主要体现到利用相应的软件、教学设计方法和评价方法对与实验教学过程的设计、开发、运用、管理和评价，注重实验过程的计划、组织、实施和最终的评价。

　　其次，现代教育技术除了理论的应用之外，主要体现在硬件技术的应用方面如计算机多媒体技术、虚拟现实技术、虚拟仪器技术和计算机网络系统等。

　　1、虚拟现实 (ＶｉｒｔｕａｌＲｅａｌｉｔｙ) ，简称ＶＲ，是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、传感器技术、并行实时计算技术、人工智能、仿真技术等多种学科而发展起来的 90年代计算机领域的最新技术。

　　它以模拟方式为使用者创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维图像世界，在视、听、触、嗅等感知行为的逼真体验中，使参与者可以直接参与和探索虚拟对象在所处环境中的作用和变化，仿佛置身于一个虚拟的世界中，产生沉浸感。ＶＲ并不是真实的世界，也不是现实，而是一种可交替的环境，人们可以通过计算机的各种媒体进入该环境，并与之交互。超脱不同的应用背景看，ＶＲ技术是把抽象、复杂的计算机数据空间表示为直观的、用户熟悉的事物。它的技术实质在于提供了一种高级的人机接口。

　　虚拟现实技术的特征有实时交互性、多感知性、存在感和自主性。一般的虚拟现实系统包括虚拟环境产生器、效果产生器、应用系统和仿真管理器等。目前的虚拟现实的实现技术有纯软件模拟，和软件硬件结合两种，主要的系统有Videoplace系统、VIEW系统、Dialogue系统、Super VIsion系统和CAVE（洞穴式）虚拟现实系统。[7]

　　虚拟现实系统可以广泛用于化学、物理等课程的实验教学中。化学实验中有些药品具有剧毒、刺激性气味的特性，而且有些化学反应比较剧烈或时间较长。利用虚拟现实系统，则可以对这些现象或过程很好地模拟而不用担心会对学生造成伤害。物质的原子、分子结构与化学反应时是很抽象的，虚拟现实系统则可以让抽象的内容具体化。美国华盛顿州开发了一种虚拟化学反应的装置，学生只要戴上头盔，手握操纵杆，眼前就会出现一幅幅栩栩如生的景象。学生可以通过电脑将采集到的一个氧原子和二个氢原子结合在一起，眼前就会出现一个网状的水球，这就是学生们自己创造的水分子。

　　2、虚拟仪器技术是计算机技术与电子仪器相结合而产生的一种新的仪器模式，它通常是由具有虚拟仪器面板的计算机、模块化的功能硬件与用于数据分析、过程通信及图形用户界面的应用软件有机结合构成，使计算机成为一个具有各种测量功能的数字化测量平台。它利用软件在屏幕上生成各种仪器面板，完成对数据的处理、表达、传送、存贮、显示等功能。[6]

　　虚拟仪器的关键技术之一是应用软件，仪器的主要功能多是由软件来体现的，如NI公司的LabView、LabWindows及HP公司的VEE等图形化、交互式的编程设计环境，使用者无需软件专业背景，就可以在几天培训后即可根据图标用鼠标自行编程设计测量仪器和测量程序，有Windows经验的使用者更容易掌握。

　　用户通过鼠标和键盘操作虚拟的仪器就象操作传统的电子测量仪器一样，但与传统的仪器相比，其主要优点是可以由用户自己定义、自己设计仪器系统，以满足不同的要求，使仪器的功能更加强大、灵活、而且很容易同网络、外设、及其它应用相连接，因而具有成本低、通用性好、功能强（一台虚拟仪器可以完成数台甚至成套仪器所能完成的全部功能）、易于升级与扩展（通过添加适当的硬件和软件使其功能更强、性能更优）以及不受地域限制进行过程监控。

　　此外，也可利用诸如NI的fieldpoint做分布测试，它对整个网络来说是一个测量结点，从这些测量结点所得出的测量信息共享，利用虚拟仪器的开发平台、标准的数据库技术或电子表格如NI的LabView、Oracle的数据库和Microsoft的Excel等，对信息进行分析，构成一个新的系统[5]，使信息系统与测量系统无缝地连接起来，对数据的分析、处理、交换更加方便。

　　在高校实验教学中需要使用大量的测量分析仪器设备，由于传统的电子测量分析仪器功能单一，完成一个教学、科研项目，有时需要多种仪器设备组合起来，共同完成测量分析功能，不但成本高，使用也不方便。特别是实验教学，每种仪器都必须配置多套，而且有的仪器设备价格昂贵，因此仪器设备所需投资巨大，一般学校很难满足，造成许多学校仪器设备缺乏和过时陈旧等现象，严重影响教学科研。

　　而如果在实验教学中运用虚拟仪器系统，情况就大不一样了。由于虚拟仪器系统可以由用户自己定义、自己设计仪器，以满足不同的要求，一台虚拟仪器可以完成数台甚至成套仪器所能完成的全部功能，加之通用性好、易于升级与扩展，而且成本低，操作使用与传统仪器基本相同，对实验数据的分析处理更加方便快捷，而且便于与其它数据分析、文字处理和报表制作等工具软件进行数据交换。使用虚拟仪器不但可以节约大量仪器设备的经费投入，而且能够提高教学科研的质量与效率。

　　3、计算机网络技术的发展，使得计算机网络在教学中发挥着越来越重要的作用，尤其是利用计算机网络的资源共享特性，而开发的CSCW（计算机支持的协同工作系统），使得教学者可以利用计算机构建基于网络的协同学习环境，将这一技术应用到高校实验教学中，有助于让学生间凭借网络构建的协同学习系统，共同进行实验，互相启发，亦给共享实验数据和共同解决实验当中遇到的一系列问题。利用这一系统，教师亦可成为这一系统的成为，既可以是学生们学习的伙伴，又可以充当实验教学过程的管理者和辅导者。

　　应用案例

　　前面我们已经对现代教育技术在高校实验教学的中的应用进行了分析，下面我们给出两个具体的应用案例。

　　案例1：利用计算机应用软件开发虚拟仿真实验，摄影技术中的胶片感光的效果通常肉眼难以确定，只有等到胶片通过后期处理后才可以看到曝光的效果，所以学生在学习时总是难以把握，而且还需花费大量的时间和费用。而我们在教学中，利用计算机多媒体技术，结合应用软件开发出一种虚拟现实仿真软件，学生可以通过提供的照相机模型，来分别操作影响胶片最终曝光的效果的三个主要因素，相机的快门速度值、光圈系数和胶片的感光度，并给学生提供不同的模拟光照条件和拍摄场合，学生可以利用软件提供的操作按钮，尝试选择不同的快门速度值、光圈系数和胶片的感光度值，软件会根据学生选择的数据，及时给出最终的曝光的效果。该软件采用Macromedia 公司的Aauthorware软件，利用软件提供的函数和提供的外部接口，可以设计出较为逼真的虚拟现实仿真实验软件。[4]

　　案例2：利用虚拟仪器技术进行实验教学，前面我们已经提及虚拟仪器的特征，由于虚拟仪器以计算机为核心，它不仅具有强大的数据处理功能，而且还有数据存储功能。因此，使用虚拟仪器能够轻而易举地测量、显示暂态或缓慢变化的量以及对被测量进行各种分析，而这对于传统仪器来说是困难的。

　　图 3　RLC串联电路实验

　　1 .测量 RL C串联电路的暂态过程

　　图 3(a)是实验电路图。当电路稳定时，将开关 K从 1合到2。如果电路中参数 R>2 L / C则Uc=Ee-t/τcos(ωt)(τ=2 L/ R)输出如图 3(b),这是一个暂态过程，用传统示波器难以观察。本例中虚拟仪器先将 Uc暂态信号采集并通过 A/ D变换后，保存到计算机内存中，再显示。这里虚拟仪器起到存储示波器的作有用。此外，还可以同时将 L、R上的电压 UL、UR采集、A/ D变换后，保存下来，显示在屏幕上，以供比较。这是传统仪器无法实现的。[5]

　　结论

　　前面我们已经分析了现代教育技术在实验教学中的应用，依据高校实验教学的特点，我们在实验设计、实施、准备和评价过程中恰当的应用现代教育技术，有助于我们应用先进的教学思想、方法和理论对实验的计划的作出安排实验者分析，对实验教学过程进行设计，并利用教学评价理论对实验的整个教学过程进行形成性评价以及最终的终结性评价，从而有助于我们对于实验教学过程的总体把握。

　　参考文献

　　1、现代教育技术——通向未来之桥   高利明   中国广播电视大学出版社 1997年9月第一版

　　2、教学技术：领域的定义和范畴   巴巴拉.西尔斯 著   乌美娜译  中国广播电视大学出版社 1999年第一版

　　3、教学的原理、模式和活动   吴立岗 著  广西教育出版社  1998年第一版

　　4、浅谈多媒体技术在摄影技艺教程中的应用  陈卫东   铁道部 现代教学技术改革研讨会论文集 1998

　　5、虚拟仪器及其在实验中的应用  吴桂初   微电脑应用  1999年第六期

　　6、虚拟仪器技术在教学中的应用  陈列尊  陈卫东  电子产品世界  2001年第4期

　　7、虚拟现实技术与教育   赵建华   现代远距离教育  1998年 第四期

　　The Lower Analysis Of The Application For Education Applying In The Experiment Teaching

　　Chenweidong  Suzhou Science&Technology College Education Technology Department 215009

　　Hegang       Suzhou Science&Technology College Teaching Management Section 215009

　　Abstract: The article begins with the definition of the education technology, account to the components of its connotation, explicate its application in the experiment teaching. which it mainly appears that the modern education technoloy’ teaching ideas, theories and methods transplanting in the experiment teaching. and the media&hardware technology, such as vr, vi and the computer network etc’s applying in the experiment teaching, and gives some concise examples.

　　Key words: education technology  experiment teaching  application  transplant