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1 引言
从2001年国家教育部倡导实施“校校通”工程至今,国内基础教育信息化经过较长时期的投资建设,很多地区和学校的信息化建设已经形成一定的规模。硬件、网络基础设施以及应用软件都已经具备,并在教学中得到应用。物联网和云计算技术的发展使“智慧校园”的概念应运而生,它是支撑学校发展的智慧化环境,是一种全新的校园信息化形态。它运用物联网、云计算、移动互联网、应用集成、应用层数据交换等前沿信息技术手段,把学校里分散的、各自为政的信息化系统整合为一个具有高度感知能力、协同能力和服务能力的有机整体,对校园管理、教学科研、校园生活等活动提供智能支撑。
2 物联网与云计算
物联网技术通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,将任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通讯,使物、人、计算机形成互通互联、信息同步、信息共享的智慧网络,是各类传感器和现有互联网相互衔接的一种新技术。物联网(nternet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。作为一个新兴产业,物联网是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。物联网是一种非常复杂、形式多样的系统技术。根据信息生成、传输、处理和应用的原则,可以把物联网分为4层:感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
(1)感知识别层。感知识别是物联网的核心技术,是联系物理世界和信息世界的纽带。感知识别层既包括射频识别(RFID)、无线传感器等信息自动生成设备,也包括各种智能电子产品用来人工生成信息。信息生成方式的多样化是物联网区别于其他网络的重要特征。
(2)网络构建层。本层将感知识别层的数据接入互联网,供上层服务使用。互联网以及下一代互联网(包括IPV6等技术)是物联网的核心网络,处在边缘的各种无线网络则提供随时随地的网络接入服务。各种不同类型的无线网络适用于不同的环境,合力提供便捷的网络接入,是实现物物互联的重要基础设施。
(3)管理服务层。将大规模数据高效、可靠地组织起来,为上层行业应用提供智能的支撑平台。面对海量信息,如何有效地组织和查询数据是核心问题。管理服务层的主要特点是应用运筹学原理、机器学习、数据挖掘和专家系统等实现智能化。
(4)综合应用层。物联网应用以“物”或者物理世界为中心,涵盖物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能电网等。
云计算作为一种技术手段和实现模式,使得计算资源成为向大众提供服务的社会基础设施,将对信息技术本身及其应用产生深刻影响。中国电子学会云计算专家委员会认为,云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式,其计算资源(计算能力、存储能力、交互能力)是动态、可伸缩、且被虚拟化的,以服务的方式提供。这种新型的计算资源组织、分配和使用模式,有利于合理配置计算资源并提高其利用率,促进节能减排,实现绿色计算。
3 基于物联网的数字化校园系统架构设计
根据物联网四层架构原理,结合数字化校园建设的实际情况,本文提出了基于物联网技术的数字化校园四层模型,包括感知层、网络层、服务层和应用层,如图1所示。
(1)感知层。主要实现信息采集功能。利用校园已有的基础设备,部署和安装新的传感器及智能终端设备,如环境传感器、感应卡传感器、视频传感器和位置传感器等。这些传感器和智能节点,可以通过有线或者无线的方式,接入网络层,为整个数字化校园提供数据基础。
(2)网络层。采用有线网络与无线网络结合的方式,将感知层的数据接入网络。本层提供不同的网络接口,兼容多种网络协议,最大限度的提供便捷的网络接入方式。
(3)服务层。主要包括数据中心、监控中心、流媒体服务器和管理服务器群。其重要功能是将网络层传入的数据进行存储和管理,利用机器学习和数据挖掘技术,向应用层提供智能化的服务。
(4)应用层。依托服务层提供的智能化数据服务,开发面向教职工的智能教务管理、智能OA系统、智能设备管理和智能后勤管理,建设智慧图书馆,改善校园环境,为教师和学生提供便捷、友好、智慧的生活和学习条件。
4 物联网技术在数字化校园建设中的实现途径
基于物联网的数字化校园具有三大建设目标:一是为教师和学生提供环境智能感知和综合信息服务平台;二是利用网络信息服务实现学校各服务领域的互联和协作;三是提供学校与外部世界相互交流和感知的借口。为实现上述目标,促进高校跨越式发展,应利用云计算、虚拟化技术,构建校园云(The Cloud of Campus),结合物联网、RFID技术,实现智慧校园。
云的规模可以动态伸缩,校园云满足应用和用户规模增长的需要。校园云使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障数据的高可靠性。校园云对于各种信息需求提供的最大好处在于瘦终端。利用虚拟化技术将各种资源集合在一起,提供一个巨大的资源池,进行动态伸缩调整,便可显著提高资源的利用率。校园云为典型的云架构,基础技术主要有面向服务架构和虚拟化。大体上可以将校园云分为3个基本层次:感知与网络层、服务层和应用层,分别对应于数字化校园的四层模型。实现基于物联网的数字化校园,主要途径如下:
(1)设备虚拟化。
首先面对的是大规模的硬件资源,这些硬件设备通过已有的校园网相互连接。通过对这些设备资源的虚拟化,实现高层次的数字化校园资源管理逻辑。
虚拟化的过程是屏蔽掉硬件产品上的差异的过程,也是实现设备和网络对用户透明的先决条件。通过虚拟化处理,对每一种硬件资源提供统一的管理逻辑和接口。虚拟化技术是数字化校园感知层的关键技术。虚拟化技术打破了物理结构之间的壁垒,将物理资源转变成了逻辑上可管理的资源。将数字化校园中的硬件资源整合成资源池,实现资源的动态分配、动态负载均衡,能够提高资源利用率,节约学校的资金投入、资源投入和人力投入。同时,虚拟化技术也是实现系统数据冗余备份、零宕机迁移和数据灾难快速恢复的关键技术。
(2)资源监控与负载管理。
资源监控是保证感知层高效率工作的一个关键任务。在数字化校园感知层的大规模资源集群环境中,任何时刻所有节点的负载都不是均匀的,负载差异过大时,会造成资源的浪费。感知与网络层的自动化负载平衡机制将负载进行转移,从而使得所有资源在整体负载上趋于平衡。
(3)冗余备份。
通过对数据的冗余备份以保证数据的高可靠性,从而满足系统将数据的损坏和丢失的几率降到最低的要求。
(4)系统部署。
系统部署包括动态部署和快速部署。动态部署的典型场景就是实现感知和网络层的动态可伸缩性,也就是能够根据具体用户的需求和服务状态的变化,在最短的时间内进行调整和配置。动态部署的另一个典型的场景是系统故障的恢复和硬件设备的维护。感知和网络层需要在上层的调度下实现将正在运行和处理的数据与环境,从一个节点动态迁移到另外一个节点上。另外,为进一步提高虚拟机的部署速度,可以采用并行部署或者协同部署技术,以实现快速部署。
(5)资源调度和多租户技术。
资源调度指的是在特定的资源环境下,根据一定的资源使用规则,在不同的资源使用者之间进行资源调整的过程。在数字化校园环境中,软件以SaaS的方式出去,提供给所有需要使用该软件的师生共享使用,基于多租户技术可以使软硬件资源能够更好地共享,具有良好的可伸缩性,每个用户可以按需使用资源。
(6)海量数据处理与大规模分布式存储。
以往的大型科学计算以及一些科研实践中的海量数据处理,都需要购买大型机来获取相应的数据处理能力,代价昂贵。在校园云建设过程中,基于计算技术和虚拟技术的发展,不需要额外的硬件投资,通过进行动态资源调度实现一个可扩展的可靠的计算环境,就可以轻松实现海量数据处理。
要进行海量数据处理,必然要运用海量数据处理编程模型。Google公司设计的MapReduc编程模型是一种主流的海量数据处理编程模型,可赋予程序员分布式应用开发能力。MapReduc的出现将开发者所关注的业务逻辑与分布式计算涉及到的复杂细节划分开来,让并行应用开发通过Map2Reduce提供的编程模型屏蔽底层实现细节。
随着高校信息化的发展与完善,越来越多的项目有存储海量数据的需求。采用分布式存储的方式来存储数据,采用冗余存储的方式来保证数据的可靠性,即为同一份数据存储多个副本。利用多台服务器满足其他服务器所不能满足的存储需求。
5 结束语
“智慧校园”是基于物联网和云计算技术的数字化校园建设的高级目标,通过物联网来实现智慧化的校园服务和管理,实现了校园内任何人、任何物、任何信息载体、任何时间、任何地点的互联互通,海量信息在物联网平台的聚合而产生新的信息,从而给广大师生提供了智慧化的业务和服务模式。在“智慧校园”的建设过程中,要加强对建设规范的研究和制订,明确“智慧校园”的概念和建设策略。同时,要充分发挥智慧校园在院校建设中的作用,必须整合各种数字资源。物联网是智慧校园建设的基础已经成为共识,但智慧校园不仅仅是物与物之间的联系,更是人与物、系统与系统之间的实时感知。因此,数据融合是智慧校园建设的核心,需要进一步重视资源与应用的开发,实现基础设施与数字资源的充分融合,这也是今后研究的热点和难点。
参考文献
[1] 刘云浩. 物联网导论[M]. 北京:科学出版社,2011年
[2] 王庆波, 金等. 虚拟化与云计算[M]. 北京:电子工业出版社,2010
[3] 吕倩. 基于云计算及物联网构建智慧校园[J] .计算机科学,2011(10A):18-21
移动网络的构建
1.适合学校的安装方式
(1)放装
放装是把无线接入点AP放在走廊里直接覆盖,这是最简单的无线部署方式,学校初期建网时常采用。但这种方案效能最低,信号穿墙进入室内后强度太低;而且2.4G只有3个不重叠信道,密集部署同频干扰严重,导致移动设备上网速度过慢。
(2)室分
室分把AP通过功分设备接到房间里进行覆盖。从图1中我们可以看出,这种方案应该能实现各个房间内的信号稳定,但需要有大功耗的AP设备,且需要多级功分器,成本相对过高,维护也较复杂。
(3)智分
智分是一种把AP天线扩展延长到各个房间的方案,然后通过AP中的智能内置功率分配技术,对不同射频卡上的发射功率进行动态调整。一般一台AP可自带6~8个SMA接口,可将天线延伸至附近十多米远的房间内。这样,学校就可以使上下左右相邻的教室共用一个AP,且可以保证教室内的信号强度是完全一致。
相比以上三种方式,智分方式的信号最好,成本适中,且辐射最小,一般仅为室分AP的几分之一,对人体较安全。
另外,若学校在有线的基础上拓展无线,可以采用迷你型胖瘦一体化的AP接在有线端口上,但这需要大量Mini AP,维护相对麻烦。
2.适合学校的管理方式
(1)安全认证
学校信息并不敏感,但还是必须做好网络安全工作,尤其是入网安全认证。无线网络其实类似一个公共开放的网络,接纳着从PC、平板、手机不同类别的设备,设备杂而多,所以建议采用Web认证模式,通过无线控制器协同工作,让用户在浏览器中完成认证过程,不仅保证了接入用户的合法性,更能快捷便利地使用无线网络,提升体验感。
(2)AP零配置
若学校AP点众多,又都要配置的话,那是一件恐怖的事。所以在建网时,应让AP处在“瘦”模式(一般AP都有“胖”与“瘦”两种模式,即启用独立配置或不配置),引入无线控制器,让AP随时从无线控制器继承配置信息自动完成配置,即AP初始零配置。这样做还能实现远程管理,既降低了本地管理资源的消耗,也集中了管理权,提高了无线网络安全性和管理效率。
(3)全网无缝漫游
在同一个学校,往往不同室场要切换不同的SSID,输入不同的认证密码,这是非常尴尬的。如果正好在移动中用到网络传送文件或语音时,便会发生中断。所以我们在建网时,实现全网无缝漫游是很必要的。
智能终端的选用
1.选用适合的智能终端
目前众多智能终端中适合教学的主要是平板电脑,现在平板有三类平台,分别是IOS系统、Android系统和Win8系统。笔者通过调研一线教师的实际应用得出三方面的刚性需求:便携性、同屏技术、教育生产力。针对以上需求,笔者对常用的三种智能平板进行了分析。
苹果iPad的优异的操作体验与丰富的教育APP,赢得了师生的喜爱,现已被很多教师上课所用。这里需要指出它针对普教行业的两个缺陷:不开放磁盘文件管理,缺少Office的支持(最新的Office for iPad只支持浏览,不支持编辑)。相比之下,Android和Win8的平板,则对Office有良好的支持。教师们使用最多的是微软的Word编写教案和PowerPoint制作课件;以微软Office创建的数以亿万计的“文档”形成了互联网教育资源池;但这两种系统的教育APP较少。自英特尔于2013年下半年推出“Bay Trail”系列处理器以来,Win8或Android平板变得更轻薄,且计算功能更强大。因此,学校需要根据本校的教学实际与特点,来选择相应的平板。
2.普通教室的移动媒体构建
图2是普通教室一般的多媒体系统。当教师拥有移动智能平板后,这种多媒体系统就显得臃肿。
若采用智能平板(如Win8平板),其软件运行能取代台式PC;一颗拥有500万像素的摄像头则胜出视频展台;电容屏多点触控则胜出电子白板的电磁(红外)类触控;更支持无线(Miracast等)显示,于是教室多媒体可以是这样的(如图3)。
图3因采用无线同屏技术(Miracast等),平板内容(含声音)可以直接投放到液晶大屏显示设备上,整个系统简洁高效,投入成本远低于原来的方式。最大的好处是,教师可以自由在教室中走动演示,不受羁绊。
3.智慧教室的移动媒体构建
由于智能平板将变得越来越便宜,学校与家庭完全有能力为学生提供一台智能平板。这时可以依靠WiFi和Miracast等技术构建起一个无线交互、无线多屏展示的智慧教室(如图4)。
这样的教室是比较完美的,学生的学习更是愉悦而幸福的!
软服平台的构建
当前普教学校应用信息化,主要有三种方式:一是“校园网站”,包含新闻、德育、图片、视频等CMS内容;二是“教育办公”,包含OA、教务、绩效、学籍、成绩、图书等信息化管理工作;三是“教学研修”,包含研修、备课、教学、评价、资源、学生成长记录、家校互助等。现在的学校普遍采用多个软件系统满足以上功能,各类系统的“管理后台”、“操作界面”、“用户认证”均独立,师生需记多个账号密码、在不同界面上操作,加上数据无法互通共享,严重造成教师与学生信息的重复建设。管理员需要配置多个服务器系统,增加人力物力成本。
为此,我们在构建智慧校园时,应打造一个“一站式”的云平台服务体系,系统结构图如图5所示。
在具体的功能应用上提供“插片式功能模块”,可以灵活、调整不同的应用功能(如图6)。
这样的“一站式”的系统,一可使全校管理规范化、自动化,提高工作效率与管理决策水平,形成扁平化的“管理空间”;二可使学校的理念价值、人文精神等要素形成全方位的校园“德育空间”;三可以数字化为基础的教学活动,推动全校从传统教学向数字化学习的转变,形成“教学空间”。而教师、学生、家长用户始终在一个简单一致的“云平台”系统中完成操作,实现作为各自“信息节点”的高效协同。
1.为教师提供教育云下的“圆融服务”
这样的智慧云平台提供整个学校教师团队的协作环境,教师可方便查找、上传、下载各类教育信息。尤其是在一个平台上完成“管理办公”、“德育文化”、“教学研修”的日常工作,从而达成信息使用上的“圆融”,而不再需要重复操作、重复建设信息资源。
平台同时提供给教师多种信息交互方式,在Web页面上可以提供全部完整的功能,而在平板或智能手机上提供APP应用,能够完成最常用、最重要的一些应用。
2.为学生提供教育云下的“电子书包”
当基于移动互联、掌上智能终端的新技术引入后,教师可以非常轻松地构建个性化、发展性学习的新教学模式。这将有利于让学生学会使用移动互联教育技术,在自然界面下获取、分析、处理、应用、信息,有利于激发学生的学习热情,促进学生的个性发展,促使学生的自主学习、反思、交流表达等。为了让学生有一个良好的操作体验,应多采用原生APP的形式进行交互操作。
[关键词]启迪智慧,发展个性,善良友爱情操,阳光积极心态
苏霍姆林斯基说“音乐教育并不是音乐家的教育,而首先是人的教育”。音乐对于人的启迪、激励、唤醒、感染和心灵的净化,才是音乐教育的魅力所在。古希腊大哲学家柏拉图曾说过,在教育中“我们一向对于身体用体育,对于心灵用音乐”。青春期是孩子人生观、世界观和审美观形成的时期,教育尤为重要,我认为青春期学校教育是师生心灵与心灵的对话,精神对精神的感化,而不是麻木的说教,根据青春期孩子的心理特点,作为一名音乐老师,我们应当让学生在享受音乐的同时培养学生良好的品质,用音乐打开学生的心灵之窗,用音乐牵手心灵,从而塑造他们完美的个性。
一、用音乐牵手心灵,启迪智慧,发展个性
给学生以心灵的自由,就是给学生以思想的自由,感情的自由,创造的自由,就是让学生在课堂上畅所欲言,启迪孩子的智慧,张扬个性,特别是在音乐欣赏教学的课堂上,教师应该为学生创设一个思想自由的情境:面对作品,教师和学生之间,学生和学生之间应该平等对话,在平等的基础上,交流各自的理解甚至展开思想碰撞,教师当然应该有自己的见解,但这种“见解”只能一家之言,而不能成为强加给学生的绝对真理。一次音乐欣赏课上,我安排为乐曲取名字的活动。我播放了“大海”和“空山鸟语”两端音乐给大家听。要求学生个予己见,发挥创造力给他们起名字。于是“清泉”和“清澈的小溪”“鸟语花香”“百鸟争鸣”“雨中相遇”等名字诞生了。在一片争鸣声中,突然有一个同学插嘴说:“捉鸟”并解释说,“一天一个游手好闲的人,心血来潮,拿起一个筛子,筛子下放了一些米并用一根木条撑着,同时用一根绳子系住筛子的一头。绳子的另一头系在受伤,躲在一边观望,等鸟进去了就使劲一拉,鸟被捉住了,拼命逃跑,却失败了。于是,你怪我,我怪你的争吵起来。”这个学生的丰富想象,让我看到了学生的创造潜能是不可忽视的。
音乐的声音是富有创造性的,它具有不可指向性的特点。各人的领悟和情感不同,对音乐的创造也会不相同,教师创造一个环境,让每个学生对音乐的理解和创造充分体现出来,启迪学生的智慧,用音乐来激发学生的心灵。
二、用音乐牵手心灵,培养学生积极阳光的心态
在音乐教学中,有益的音乐活动是是提高学生审美能力,陶冶学生情操的重要途径,为此我经常组织班级音乐会,为学生愉悦身心提供了很好的平台,通过活动,一方面,一些节奏明快、激情昂扬、积极向上的校园励志歌曲走进校园,激发了学生锐意进取的斗志,同时也丰富了我校的校园文化,通过这样的活动,我们发现了一批嗓音条件很好,音乐节奏感强,有一定发展前途的音乐人才,为我校在教育教学上进行因材施教,培养特殊人才方面提供了资源,同时也大大提高了我校合唱队员的素质。另一方面把音乐活动引入音乐教育教学中,通过学生的独唱、合唱以及音乐知识的比赛是每个学生都能积极参与,并能充分展示自己,使学生在歌声中成长,培养学生积极阳光的心态。
三、用音乐牵手心灵,传递情感,培养学生善良友爱的情操
美国心理学家罗杰斯也认为:“成功的教学依赖于一种真诚的理解和和谐的师生关系”,通过音乐可以传递学生与老师,学生与学生之间真实的情感,培养学生善良友爱的情操,情为之动,内化升华,净化心灵,是学习的最高境界。
比如在学习“让世界充满爱”一课时,先讲述《让世界充满爱》的创作背景,后用多媒体设备播放抗洪救灾的场景,白衣天使救助病人的场景,汶川地震时全国人民万众一心的场景。当很多同学都感动的热泪盈眶时,提问学生你从音乐中感受到什么?世界因何而美丽,人间最宝贵的又是什么?学生在讨论后会得出“真情”的答案,要他们选择一个主题来表现真情,可以是反映人间真情、亲情的,可以是关注弱势群体的,可以是关注人和动物,人与自然的。经过一段时间的准备后,他们展示了自己的成果。第一组同学充满激情的展示了他们自己编排的歌伴舞《爱的奉献》,恰到好处的诠释了他们对人世间最美温情的理解,第二组同学根据歌曲《一个真实的故事》自己编排了一个小品:把作为生命个体的人和动物在地球村是否应该平等,表达的淋漓尽致。第三第四组同学以“在我们身边”为题用老师提供的道具及他们的肢体语言展示了在我们身边生活的许多身残志残的事例,并大声疾呼:“我们应该帮助他们还是嘲笑他们?”结束唱起了《让世界充满》的音乐,传递了情感,让同学们清楚大家同属一个班级,在一起共同学习生活,更应该懂得关心他人,从而激发出学生善良友爱的心灵,使心灵得到美化,使品格得到升华。
【关键词】数字化资源建设;理念;维度;优化策略
推动法学实验教学是法学专业创新的手段之一,加强法学实验教学环节可以扭转法学专业传统教学进程中只重理论的单一教学形式。新时代对法学的教育定位为职业教育,对法律人才的培养更加注重其职业能力,因此重视法学实验教学建设对于提升法学专业总体教学水平意义重大。
一、数字化教学资源建设理念
我院法学专业实验教学起步较晚,在推动过程中遇到了很多阻碍,特别是教学资源不足等问题。正是经历了搜索资源的艰辛,体验了编篡资源、重组信息的不易,使我们对待教学资源的态度有了较大转变,科学保存、共同分享已融入我们的建设理念中。搞好数字化教学资源建设是我们实现愿景的最佳途径。数字化教学资源是指经过数字化处理,可以在网络环境下运行的多媒体材料或教学系统[1],具体包括多媒体课件、电子教学文档、教学音视频、网络学习平台及虚拟教学软件等。在法学实验教学数字化资源建设的过程中,我们秉承的理念是:
(1)符合可持续发展观的要求。以往的教学资源开发与整合往往是零散的,形式各异的,不利于保存和管理,导致一次开发一次使用。数字化教学资源建设就是要把各类教学资源以数字化的处理方式形成电子文档、图像、视频、音频、多媒体课件、网络课程资源等利于保存与管理的教学资源,达到一次开发、永久使用的目的。
(2)利于教育公平化、学科发展均衡化。教育发展的不公平、学科发展的不均衡始终是困扰教育工作者的难题。随着网络覆盖范围的扩大,计算机应用的普及,远程教学、网络资源共享已成为缓解该类矛盾的主要措施。在远程教育的模式下,网络和平台是载体,真正输出的是教学资源本身。网络传输对信息本体是有要求的,能够传输的是数字化技术处理后的资源信息,即数字化教学资源,因而数字化教学资源建设的好坏直接关系着教育共同发展的大问题。
(3)利于智慧的联结与最大化。数字化资源易于管理、保存和传输,一个年轻教师不仅可以借鉴到身边其他教师的优秀教学资源,还可以跨越时空和地域的界限借鉴到不同世纪、不同国家、不同地域的“大家”的智慧精华,这样的机制可以促进知识的最大化传递;于此同时,我们也可以对现有知识进行重组、再创造,将相关知识进行整合与延伸,这对于智慧的联结与最大化意义非凡。
在汲取其他学科专家智慧结晶的同时,对现有教学资源进行重组与再创造,
(4)利于自主学习体系建构。技术在日新月异的发展,新技术、新媒体在不断涌现,各级各类数字化教学资源令人目不暇接,从静态的电子书到动态可交互的演示课件,再到集声、像、音等多媒体复合的体验式教学资源、虚拟仿真类教学资源,一代代产品的推出不断丰富了学习者的学习体验感、认知感,为学习者自主学习和多样化学习提供了条件。学习者可依据个人偏好和学习需求选择不同类型、不同科目的学习资源进行自主学习,建立自主学习体系。
二、数字化教学资源建设维度
我院法学专业根据实验教学建设的实际需求,从资源形式、资源设计、资源共享、资源管理四个维度进行教学资源的数字化建设。
1.资源形式
我院法学专业的实验类型主要分为模拟法庭实验、虚拟仿真教学实验软件实验及司法鉴定实验,依据不同的实验类型,教师和学生需要不同类型的实验教学资源。其中模拟法庭和虚拟仿真教学实验是线上线下,相互支撑的两类实验,其目的都是培养学生的法律职业素养,提高其职业能力。其教学形式前者主要是搭建真实的实验环境,学生真实参与到法律审判的各个环节中;后者区别于前者,利用的是虚拟的场景和虚拟的角色扮演,使学生体验整个法律实验的各个环节。虽然形式上有所区别,但是两类实验需要的核心实验教学资源大致相同,只是实验的环境载体不同。司法鉴定类实验,该类实验在非警院类高校中开设较少,受限因素其一是仪器昂贵,其二是教学资源和案例不足。针对以上现实情况和教学需求,在资源建设的过程中,我们开发与整合数字化实验教学资源形式偏重不同。对于第一类和第二类实验,共同建设的数字化资源包括收集与开发电子文档案例库、视频案例库、多媒体交互案例演示课件、精品案例课程资源等,后者还需提供网络平台及虚拟仿真实验软件;鉴定类实验由于现成的网络资源匮乏,教师需自主根据实验任务及知识点编制电子教学文档、录制并处理教学视频资源、开发虚拟演示课件资源等。具体形式如下表1所示:
表1 法学实验教学数字化资源建设形式
2.资源设计
在数字化教学资源建设的进程中,我们往往过分关注于技术的实现手段,而忽视教学资源的设计,使得开发的资源华而不实,利用率低下,教学效果不佳。优秀的教学资源应以科学的教育理论为指导,以最利于学习者掌握知识、技能为目标,用最恰当的技术来整合教学素材和资源。法学实验教学兼具了教学的一般性,同时也有其特殊性,因而在对其教学资源数字化的建设中,我们应依据其特性选用恰当的教学理论和技术手段,针对每门课程、每个知识点个性化、科学化的组织、开发教学资源。依据三大实验类型分别简述各自实验教学资源的设计方法。
(1)模拟法庭:这类实验旨在通过对法律各环节的模拟训练,使受训者各类案件、各环节所应具备的法律职业技能和专业知识。基于以上特点,我院法学专业对该类教学资源的设计以模块化教学及任务驱动式教学的教学理念为指导,以文字、图像、音视频处理的相关技术为技术支持,按照科学、规范的开发标准,组织、整合、开发模拟法庭实验教学的数字化教学资源。其中模块化教学的主要操作方式将每个案件、每个环节应掌握的法律职业技能点设计为一个单独的实验教学资源模块。任务驱动式教学也符合这类实验的目标需求,它能为学生提供体验实践的情境和感悟问题的情境,围绕任务展开学习,以任务的完成结果检验和总结学习过程等,改变学生的学习状态,使学生主动建构探究、实践、思考、运用、解决、高智慧的学习体系。具体操作方式是将单个案件设置成一个任务,一个独立的案件就是一个任务,一个任务就是一个实验教学资源设计的对象,任务的完成具体步骤就是实验教学资源设计的主要内容。
(2)虚拟仿真:该类实验通过建立仿真实验环境,使学生在分析案件事实、收集证据、更好地进行人际交往和沟通、起草法律文书等技能方面的训练得到强化,培养学生从事法律职业所需要的专业技能【2】。这类实验的特点决定我们在设计教学资源时应注重仿真虚拟环境的搭建,应以情景学习教学理论为指导,运用虚拟现实技术和增强现实的相关技术,建设能够提升学习者沉浸感和体验感的数字化教学资源。具体操作方式是我专业购入法学虚拟实验教学平台服务于实验教学,软件中已搭建好虚拟的法院、检察院等相关场景,学习者通过在虚拟场景下模拟真实操作,学习掌握法律职业知识和技能。
(3)司法鉴定:司法鉴定学科是一门新兴的、交叉的综合应用性学科,具有法学和自然科学的双重属性,区别于法学其他课程,其理论与实践并重,不谈实践只谈理论的教学就是空中楼阁。因而在其教学资源的设计中应借鉴理实一体化的教学理念和模块化的教学理念。具体操作模式是:将实验内容划分为不同模块,不同模块在细化为子模块,最终形式一个鉴定内容为一个基本模块单位。在每个子模块的资源设计中注重理论与实践相结合,将鉴定步骤、鉴定方法、鉴定现象与原理结合在一起,让学生即掌握了鉴定的技能,同时也理解相关自然科学原理。
3.资源共享
数字化资源建设的攻坚阶段是资源的共享问题。解决好资源共享才能真正解决教育资源分配失衡,教学资源供需矛盾等问题。在资源共享的实现上我们采用的是搭建教学资源共享平台,将数字化处理后的教学资源上传到平台上供教师和学生教学使用,使用者可以不受时间和空间的限制,只需一台可以上网的电脑便可轻松访问教学资源平台,并对其进行相应的操作。平台的搭建借助的是Moodle平台,Moodle的开源性、简单易操作性、支持SCORM2004标准汇入汇出、支持教师离线上传课程资源等优势为教学资源共享平台的搭建提供了有利条件。目前法学实验教学网络平台实现的主要功能包括:资源上传下载、在线浏览、在线开发教学课件、开发网络课程等。同时平台还支持协作、交流等学习活动,凡是具备使用权限的使用者一方面可以通过平台相互分享资源、相互切磋教学心得,进而进行资源的优化与重组;另一方面可以借助平台多教师共同合作完成一个教学资源任务的开发,这样开发出的教学资源凝结了集体智慧,对教学资源的质量起到了保障性作用。
4.资源管理
数字化教学资源的统一管理是实现可持续化教学体系建构的重要环节。随着数字校园理念的深入,国家及各高校都大力支持数字化资源的建设,不管从人力、物力、财力的角度都高成本的投入。但是开发好的资源如果不能科学的管理,同样会造成资源开费的后果。鉴于资源管理的重要性,我们拟采取的是三类实验教学资源分别管理、自成体系、专人维护的管理方案。具体方法是,首先借助Moodle平台对资源进行分类上传,然后对所开发的数字化教学资源进行入库管理,最后对入库的资源进行备份保存。与此同时在资源入库与备份的环节遵循专人维护的原则。所谓分类是指在三大类实验类别的基础上细化分类。资源的上传应严格依据类别上传,这样便于后续的管理。所谓入库是指入单独开发的数据资源库。在入库过程中,三大类实验教学资源自成体系,分别按类入库。备份是指对已入库的资源备份保存,这样做的好处是一旦出现网络瘫痪、系统异常等突发事件,资源都能正常恢复,不需重新开发。
三、数字化教学资源建设优化策略
在法学实验教学数字化教学资源建设过程中,虽然我们不断提升自己的技术水平,优化建设模式,但是我们的资源建设水平还停留在初级阶段。通过借鉴国内外其他高校、其他专业的教学资源建设模式,结合我专业实验教学的特点,拟在后续的建设过程中从以下几个方面开展工作:
1.细化教学重点,建设微课资源
法学实验课程教学内容涉及很多知识点和技能点的训练,特别适合就单一知识点和技能点设计教学资源,这与微课资源的设计理念非常契合。因而在下一步的资源建设过程中,我们将重点建设该类资源,方法是将知识碎片化、细化,依据知识点的类型选择恰当的表现形式,开发出包含微课件、微视频、微课程等不同“微”资源的实验教学资源。
2.借助新兴技术,多样化资源形式
我院法学实验教学数字化资源建设的主要形式还停留在传统的电子文档、音视频资源及网络课程资源等。如何多样化教学资源形式、提升法学实验教学资源的建设水平是我们努力的方向之一。目前比较热的移动开发、虚拟现实、增强现实等技术是我们关注的方向。移动教学资源利于学习者随时随地进行学习,这类数字化教学资源有移动课件等。虚拟现实技术以提升学习者的体验感为目的,使学习者在虚拟参与的过程中掌握相应的知识和技能,这类技术典型的教学资源是模拟仿真软件。增强现实技术开发出的教学资源能大幅提升对学习者视觉、感官的冲击,有利于提升其认知能力,该类技术实现的数字化教学资源有“未来之书”“三维立体书”等。以上三类新兴技术和优秀案例如能恰当引入,必将对法学实验教学资源的建设起到革命性的作用。
3.扩大智慧联结,建设众创资源
教师实验经验不足,知识面有限等问题也是阻碍我们建设法学实验教学资源的难题之一。
随着web3.0时代的到来,跨平台的集成和融合已成为互联网时代的发展趋势,这为数字化教学资源建设提供了有利条件。这样的环境下,各平台上的资源可以互通有无,达到智慧的最大化。同时这样的网络环境可以实现教师间、专家间的协作共享,有利于实现智慧的联结、重组、再创造,平台共享、大众共建已然成为发展的新趋。这样的资源建设模式一旦成熟与普及,法学实验教学资源不足等问题也就迎刃而解,因而推动该种建设模式是我们主要的努力方向。
4.统一接口规范,实现资源共建
低水平资源重复建设,“信息孤岛”这类问题我们尚不能很好解决。随着共享共建机制的推进,我们意识到实现资源共建的重要性。想要实现资源共建,首要任务是解决技术标准和接口规范等问题。资源只有在出口和入口标准相同的条件下,才能在各个网络及平台间顺畅的交互与传输,进而实现资源校校间、校企间的共享及协同共建。因而统一接口规范,实现资源共建也是法学实验教学数字化资源建设下一步的优化方向。
随着互联网+、数字校园、智慧校园等新理念的提出,高校数字化教学资源建设也被推向了新阶段。传统的建设模式俨然不能符合新理念、新标准的建设要求,资源的共享化、最优化、可持续化发展始终是我们建设的目标。法学实验教学数字化资源建设作为我院法学专业构建现代化教学体系的先行者,其建设过程虽然崎岖,但我们坚持不懈。相信在科学指导思想的指引下、新技术的支持下、集体教师的共同努力下,我们一定可以建设好服务于法学专业全体师生的数字化教学资源,为法学专业的更好发展贡献一份力量。
参考文献:
关键词:云计算;信息化学习环境;教育信息化
中图分类号:G712 文献标志码:A 文章编号:1009―4156(2014)06―135―03
2012年3月,教育部了《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,对我国未来十年教育信息化工作的推进做了全面部署。该规划明确提出了我国教育信息化工作的指导思想,其中指出要“以优质教育资源和信息化学习环境建设为基础”,“以学习方式和教育模式创新为核心”,“在构建学习型社会和建设人力资源强国进程中充分发挥教育信息化支撑发展与引领创新的重要作用”。在具体的行动计划中,该规划明确提出要加强“国家教育云基础平台建设”,要“建设教育云资源平台”,“建设云教育管理服务平台”。因此,探讨基于云计算的信息化学习环境建设具有十分重要的意义。
一、云计算及其发展
云计算是近年来计算机领域发展最为迅猛的热点技术之一。云计算借用了量子物理中的“电子云”(Electron Cloud)思想,强调说明计算的弥漫性、无所不在的分布性和社会性特征。它是网格计算、分布式计算、并行计算等计算机技术的发展。它的出现给信息技术的发展和应用带来新一轮的巨大推动和技术转型。
自2006年“云计算”这一概念被首次提出以来,Coogle、IBM、Microsoft等IT巨头都将云计算作为公司的重大战略选择,纷纷提出自己的云计算主张,实施自己的“云计划”。尽管各大公司的云计算理念并不完全一致,但是其基本理念还是包含共同的特点。笔者认为,相比其他计算机技术,云计算提出或强调的理念主要体现在三个方面。
(一)数据在云端
云计算强调为用户提供最安全、最可靠、最方便的数据存储中心。用户数据存储在云端,可以解决数据丢失、数据同步困难等问题。通过云计算技术,任何用户可以做到任何时问、任何地点将其所需的数据打开、存储和更新。不同用户可以通过云计算非常方便地开展数据共享、同步以及协同工作。
(二)软件在云端
云计算提出“软件即服务”(software as a Sery-ice,简称SaaS)的理念。即用户可以根据自己的需求向云平台请求软件应用服务,而不必将软件安装在本地机器上。这样做可以让用户不必花费大量资金购买软件授权,用户也无须考虑软件的安装、维护和升级等问题。平台可以根据用户的实际需求自适应的提供软件服务。
(三)硬件在云端
比尔・盖茨曾说过:“用户只需要640K的内存就足够了。”对用户而言,“云计算将带来硬件的死亡”。在云计算体系下客户端仅仅是显示的工具,而计算发生在云端。云计算可以将硬件资源虚拟化并根据用户需要提供相应的计算资源。这样做的好处是用户可以按需购买或者租用相应的硬件资源,实现硬件的灵活性和伸缩性,从而大大降低硬件资源的投资成本以及闲置和其他维护风险。
通过上述云计算的理念可以看出,云计算在降低用户成本,实现系统的可扩展性、自适应性、安全性和可靠性等方面具有巨大价值。这也正是“云计算系统已经成为下一代IT的发展趋势”,将在包括教育在内的各个领域产生巨大影响的原因所在。
二、信息化学习环境的内涵及其构成要素模型
学习环境是指促进学习者发展的各种支持性条件的统合。从该定义出发,我们可以这样对信息化学习环境进行界定:信息化学习环境是指充分发挥信息技术的优势,为学习者提供丰富的学习资源和工具,从而有效促进学习者发展的学习环境。信息化学习环境是信息技术对学习环境充分影响的产物,体现了信息时代的时代特点。构建良好的信息化学习环境对于实现学与教方式的变革具有重要的支撑作用。
为了更加深入地理解信息化学习环境的含义及其构建发展,必须对其构成要素及其关系进行分析和研究。在综合多位学者研究基础上,笔者构建了信息化学习环境构成要素模型,认为信息化学习环境由信息化基础设施、信息化媒体设备、信息化学习系统、信息化学习资源、信息化学习工具、信息化智慧资源、信息化学习文化等要素构成。这些要素及其关系如图1所示。
信息化基础设施是指保障信息技术得以充分应用的基础性物理条件。譬如,学校校园的基础网络设施、各种信息化教室的基础设施等。信息化媒体设备是指各种传递、存储数字化信息的载体或工具,譬如,PC、电子白板、各种数字化移动终端等。信息化学习系统是指支持学习者开展各种信息化学习活动的信息系统,一般具有组织、管理各种信息化学习资源和学习工具的功能。信息化学习资源是指“经过选取、组织,使之有序化的,适合学习者发展自身的有用信息的集合”,譬如,媒体素材、课件、网络课程等。信息化学习工具是指支持学习者开展各种信息化学习活动的各种计算机程序或软件。它可以集成在信息化学习系统中,由学习系统统一组织和管理,也可以单独提供给学习者使用,譬如,概念图绘制工具、学习者交流工具等。信息化智慧资源是指信息技术支持下促进学习者发展的人的因素,譬如,学习者开展学习时结识的学习伙伴或构建的学习社群等。信息化学习文化是指学习者开展信息化学习时形成的较为稳定的、符合信息化学习特点和规律的学习态度、学习方式、学习氛围、学习规则等精神性因素。
在上述构成信息化学习环境的要素中,信息化基础设施和信息化媒体设备是构建信息化学习环境的物质基础,其他要素都是建立在该物质基础之上。信息化学习系统是整合信息化学习资源、信息化学习工具、信息化智慧资源的接口,在整个信息化学习环境中发挥纽带和桥梁作用,它同时连接信息化学习环境中的“硬件”和“软件”两个部分。信息化智慧资源是信息化学习环境中人的因素,它可以通过信息化学习系统和学习工具进行聚集和建立联系。信息化学习文化则是建立在上述所有要素之上的相关精神性因素,这些精神性因素又对上述所有要素功能的发挥和要素之间关系的整合起到巨大的影响作用。
三、云计算视野下的信息化学习环境建构
云计算的发展为信息化学习环境的建构提供了新的思路和选择,构建基于云计算的信息化学习环境是未来教育信息化最为重要的发展趋势之一。笔者认为,云计算视野下信息化学习环境的构建将发生重大转变:
(一)信息化基础设施和媒体设备的重新整合和瘦身
传统意义上的信息化学习环境构建第一步就是要投入大量资金进行信息化基础设施和媒体设备的建设和配置。因为信息化基础设施和媒体设备是构建信息化学习环境的物质基础,是信息化学习系统、学习工具、学习资源等其他要素得以存在的物质载体。不同学校甚至同一学校的不同部门为此都需要投入大量资金进行基础设施建设,重复购买大量譬如服务器、存储器等媒体设备。这些设施和设备很难做到资源共享,造成了大量的设备闲置和资金浪费。
云计算视野下信息化学习环境的建构,每个学校、每个地区再也不必像以前一样重复建设大量的基础设施和媒体设备。这些基础设施可以按照HaaS(Hardware as a Service)等服务模式根据需要向云计算服务商进行购买或者租用即可。这种“按需付费”的服务方式,可以大大降低学校教育信息化的硬件成本。通过购买云计算服务商专业的服务,也可以大大提高学校教育信息化基础设施的可靠性,将学校从繁重的、自身并不擅长的硬件管理和维护工作中解放出来,专心做好教育本身的事情。
(二)信息化学习系统和学习工具的开放性和社会化
当前,信息化学习系统和学习工具大多都是由学校自行设计开发或者由学校购买专门的软件系统在其内部运行。这种信息化学习系统一般是由学校集中进行管理和使用。一方面,学校要在信息化学习系统运行和维护方面投入大量的时间和精力,担了太多的本可以由更专业的教育软件公司等企业去做的事情;另一方面,信息化学习系统是面向校内用户使用,其开放性和社会化程度较低。
云计算视野下信息化学习环境的建构,信息化学习系统和学习工具由更为专业的教育云平台相关服务商提供。学校无须考虑系统运行和维护、软件管理和升级等技术性问题。学校按照SaaS等模式根据自身的实际需要向服务商购买相关服务,既便宜实惠又安全可靠。另外,基于云技术的信息化学习系统和学习工具具有更高的开放性和社会化。它可以更好地支持资源共享和协同工作,实现现有学习系统无法实现的教育功能。
(三)信息化学习资源更新共享新机制的形成
信息化学习资源是教育信息的直接物质载体,是信息化学习环境最为重要的组成要素之一。当前,信息化学习资源的“更新慢”和“共享难”已经成为传统信息化学习环境中突出的问题。如何建立优质信息化学习资源共建共享的新机制,避免低质量的重复建设现象,是解决上述问题迫切要思考的问题。
云计算视野下的信息化学习环境,利用信息化学习系统的开放性和社会化可以建立信息化学习资源更新共享的新机制,即由教育机构及相关公司等传统资源提供商和学习系统用户共同组成资源供给方。采用信息化学习系统自动评价和系统用户人工评价相结合的资源评价方式。资源供给方通过资源供给的数量和质量获取相关收益。这一机制的建立一方面将极大地提高信息化学习资源的丰富程度,促进资源的更新和共享;另一方面又可以将真正优质的学习资源挖掘出来呈现在用户面前,避免资源过载带来的迷航现象。
(四)信息化智慧资源的聚集和信息化学习文化的建立
信息化智慧资源对于开展高质量的信息化学习是至关重要的因素,它可以满足学习者更为个性化的学习需求,亦对学习者的个体发展起到其他要素难以达到的重要作用。信息化学习文化是众多学习者经过长时期的开展信息化学习逐步形成的意识、习惯、态度、氛围等精神层面的产物。它对于学习者开展持续的、终身的信息化学习十分重要。相比其他要素而言,信息化智慧资源的聚集和信息化学习文化的建立是传统信息化学习环境构建中较为薄弱的环节。
云计算视野下的信息化学习环境使得更多的、更优质的信息化智慧资源得以聚集,更容易形成较为稳定而又不断更新的学习共同体。学习共同体的相对稳定性和云计算社会化的特点为信息化学习文化的建立提供了便利条件。信息化智慧资源的聚集和信息化学习文化的建立对于开展持续的、有效的信息化学习,促进传统学与教方式的变革起到革命性影响。