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1網絡學習的特點

1．1自行管理與自我評價的學習

通過新型數字化教學媒體，如教學儀器設備、數字化學習資源與網絡新媒體(BLOG、WIKI)，既可以與師生進行廣泛地交流，也可以與生生進行廣泛地交流，在此基礎上，對自己所要學習的知識與信息進行系統的、科學的管理，形成知識難易程度各異的“知識管理夾”．該“知識管理夾”采用格子鋪的形式對知識進行“擺放”，同類型難易程度相近的知識放于同一層次的不同“格子”之中，同類而難易程度有別的放于不同層次的不同“格子”之中．同時對自己的學習也可以進行自我評價，對已理解并掌握的知識進行評價后再加以管理．

1．2多樣化的學習

廣泛而又全面的數字化教學資源，靈活方便的網絡媒體為數字化學習奠定了基礎;新型實用的數字化移動學習終端、固定式學習終端，為數字化學習提供了有力的支撐．學生可利用各式各樣的學習終端，對自己所要學的內容進行靈活地選擇，豐富的教學資源、靈活方便的學習終端、快速高效的網絡媒體為網絡化的學習提供了豐富多樣的學習方式、方法．

1．3均衡而又公平的學習

只要有良好的學習設備與暢通的網絡，所有人所獲取的資源都是均等的、公平的．不像自然環境中的教育狀況那樣，城市的師資較農村師資水平高、東部沿海地區的師資較西部地區的師資水平高;更不像自然環境中的教學現狀那樣，師生關系好的學生倍受關注，師生關系不好的學生受到冷落．總之，網絡環境下的學習形式多種多樣、公平公正．

2網絡環境下的實驗方案設計

網絡環境下的學習方法很多，如自主學習、協作學習、探究學習、開放學習、研究性學習等，這些學習方法都是基于一般網絡環境下的學習方法，針對智能化、智慧化的新型網絡，其學習方法是上述這些方法的綜合應用，同時還需要結合具體的實驗內容、實際的實驗環境及學生的實驗技能水平進行綜合考慮，并設計其實驗方案．下面就對智慧化(智能化)環境下的數字化實驗進行探討．

2．1基于思維導圖的實驗方案設計

將實驗的內容、方法與步驟，依據網絡環境的具體情況，結合實際實驗系統平臺的特點、結構原理及實驗應用，按照教學系統設計的基本原理進行實驗設計，并依據實驗方法過程與步驟的基本流程設計出相應的實驗思維導圖，這一流程性的實驗思維導圖既有實驗的方法與步驟，又有實驗的原理與應用;既有要探究的實驗內容，又有留給學生拓展創新的實驗空間，讓學生在完成基本實驗的基礎上加以創新與拓展，這一思維導圖下的實驗方案設計雖然難度較大，但對學生的實驗指導可從由淺入深、由易到難、由簡到繁，循序漸進地加以實施，這樣對學生的研究性學習與自主探究有著較好的指導作用．對一般學生要求完成必做內容，對成績較好、留有余力的學生要求完成拓展創新內容，為個性化的實驗教學奠定了基礎．

2．2基于實驗內容體系結構的實驗方案設計

對于一些設計性實驗、驗證性實驗，傳統的實驗方法是老師首先講完實驗原理、方法、步驟以后，老師再演示一遍，最后讓學生在理解觀察的基礎上進行實驗模仿，這樣的實驗教學方法讓學生像機器人一樣進行著一步步的實驗模仿;而基于實驗內容體系結構的實驗方案設計，要求老師在熟練掌握實驗設備、器材及系統平臺的功能特點以后，并能夠較好地駕馭這些實驗內容，在此基礎上按照學生實驗的特點及實驗目標，設計出相應的實驗方法、步驟及整個實驗的流程，讓學生按照這些方法、步驟及流程自行實驗、自行探究，最后完成實驗教學任務;對于水平較高的學生，相應設計出難度稍大、綜合性水平較高的實驗項目，以實現個性化的教學，培養出不同層次的技能人才．依據實驗內容、實驗原理、實驗設備及實驗環境，結合實驗教學的目標，設計出一科學合理的內容體系結構實驗指導方案，讓學生依據這一既有一定規范、參數指標及實驗步驟的基本方案加以實施，又有一定的靈活性與創新性，讓學生結合自己的實際情況，依據實際實驗環境、條件與設備，進行創新設計、開展拓展創新性實驗，以完成相應的個性化實驗訓練，實現真正的個性化人才培養的目的．

2．3基于項目任務的學習方案設計

對于一些綜合性實驗、創新性實驗，既要求較高的實驗環境、實驗條件與實驗設備，又要求學生能夠將多種實驗設備進行綜合應用，充分利用實驗環境及最佳的實驗方案加以完成，當實驗較為復雜、難度較大時，可將這一綜合性實驗按照實驗任務分解成各實驗模塊，而每一項實驗模塊又可分解成幾個簡易實驗，讓學生逐一加以完成各個簡易實驗、各項實驗模塊，最后將所有的實驗任務完成后，再加以集成，以完成整個綜合性實驗，實驗完成后，再引導學生進行實驗拓展與創新，直至到達綜合性實驗的至高點，在這里老師可設計出簡易性實驗、綜合性實驗、拓展創新性實驗三個層次．因此，基于項目任務的實驗方案設計對完成綜合性、拓展創新性實驗起到較好的引導作用．

3網絡環境下的數字化實驗

3．1網絡環境下的仿真實驗

依據數字化教學資源來分，常用的仿真實驗有課件型、網絡課程型、網站型、系統平臺型、數據庫型等類型．依據上述幾種類型的仿真實驗，我們先后設計開發了網絡課件型、網站型、系統平臺型三種仿真實驗．具體開發的內容為仿真物理實驗、基于專題網站的兒童智能開發小實驗、少兒眼保健仿真數字化資源庫等．先后在部分初中、高中試用了仿真物理實驗，效果較好;在部分幼兒園試用了兒童智能開發小實驗，深受小朋友的喜愛、教師的歡迎;少兒眼保健仿真數字化資源庫對小學生的眼保健起到了積極的推動作用．上述三大類型的仿真實驗經試用，也發現了一些問題，實驗效果不夠理想;兒童智能開發只重視了智力的開發，而能力的開發與培養欠缺;眼保健仿真實驗范圍廣，而深度不夠．在技術上，基于智慧校園的試用，也存在一些問題，這些問題大都是測控信息傳輸不夠暢通．針對上述問題，我們對上述仿真實驗首先進行了改進與提高，同時也對智慧校園網絡系統平臺進行了改進與功能拓展，使其在智慧校園環境下完成各種實驗，增設了物聯網設備測控端口、實驗數據庫、實驗采集綜合應用軟件等功能，使基于智慧校園網的仿真實驗得以順利完成，為遠程開放教育教學奠定了仿真實驗基礎，為中學新課程改革和仿真模擬實驗提供了技術支持．

3．2網絡環境下的數字化實驗

網絡環境下的傳統數字化實驗組成如圖1所示:傳統的數字化實驗系統是由傳感器、數據采集器、微機系統等內容組成．傳感器的功能用于對實驗物的物理、化學及生物等參數及性能指標進行測量測試與傳輸;數據采集器用來采集來自傳感器的數據，并通過USB接口將來自傳感器的數據傳輸到計算;計算機系統首先由計算機軟件完成對數據采集器所提供的數據進行數據處理，由計算機硬件對其實驗系統進行控制與實驗結果顯示等．由此可以看出，傳統的數字化實驗系統一般只能在實驗室內完成各種實驗，而不能滿足在任何時間、任何地點來完成我們所要完成的實驗，傳統的數字化實驗平臺一旦增加了物聯網設備與云數據庫后，既可在任何時間、任何地點，靈活地完成各種實驗;傳統的數字化系統平臺中的計算機系統增加物聯網與簡易的數據庫、傳感器也要相應的加入Zig-Bee數據收發裝置，這一裝置的體積小，但數據傳輸靈活方便，其功能完全可滿足移動實驗數據的收發需求，且使用方便靈活、價格低廉;數據采集器也要增設物聯網ZigBee收發裝置，使其可靈活地完成與傳感器、計算機系統的無線實驗數據傳輸，這種加裝了物聯網ZigBee裝置與簡易云數據庫的數字化實驗平臺，既可完成移動環境下的數字化實驗，又可完成固定環境下的數字化實驗．這種新型的數字化實驗系統，我們稱之為“智慧型數字化實驗系統”，如圖2，它既可滿足實驗教學的需要，又可滿足綜合實踐活動的需要，為新課程改革和創新人才培養奠定了基礎．

3．3基于智慧校園網的數字化實驗

所謂智慧校園網，是指具有十大管理系統、十大管理模塊、五大子系統平臺的新型校園網絡的架構．十大管理系統是指智能管理系統、智能教學系統、移動學習系統、數字化實驗系統、智慧文化系統、數字圖書館系統、家校通系統、學習分析與診斷系統、績效管理系統、教學評價系統等;十大管理模塊是指用戶管理、設備管理、辦公管理、教務管理、活動管理、信息準入管理、應用管理、學生管理、物聯網測控及通訊管理、資源庫管理;五大管理平臺是指系統支撐服務平臺、應用支撐服務平臺、系統總線與控制平臺、基礎設施服務平臺、數據綜合采集及應用平臺等．上述新型智慧校園中，設置了物聯網測控及通訊管理模塊、云數據與資源庫管理模塊，這使校園網內的各種硬件資源、軟件資源、管理資源、數據庫資源等各種數據均可由校園網控制平臺靈活調用;傳統的數字化實驗系統中的傳感器增設了ZigBee子系統、采集器也相應地增設ZigBee子系統，再使兩者集成在一起，形成一個高度集成的、可移動的智能測控實驗系統(“智慧型”數字化實驗系統)，學生可手持筆記本電腦，將這一“智慧型”的數字化實驗系統與智慧校園網融合為一個完整的、開放的、大型的數字化實驗系統，這樣就可在智慧校園網所能覆蓋的范圍內，完成各種數字化實驗與綜合實踐活動．

4結束語

傳統的網絡較適于學生的自主學習、協作學習與探究學習，3G網絡既適于上述各種學習方法，也適用于開放學習、基于項目任務的學習、研究性學習等，由于上述這兩種網絡環境不能滿足海量信息的傳輸與調用，故不適合于基于物聯網的多傳感器數據的同時傳輸;因此，需采用智慧校園網來完成新型的移動式數字化實驗這一任務，在智慧學習過程中，又增加了學習分析、學習診斷及績效學習評價等諸多信息的傳輸與調用功能，因此智慧校園網既可滿足數字化移動實驗，又能滿足智慧學習;在滿足智慧學習、移動實驗等學習需求的同時，智慧校園網還可以同時滿足學生的各種綜合實踐活動的具體需求．因此，網絡環境下的數字化實驗已由傳統的室內數字化實驗，向基于3G網絡的開放性實驗系統平臺進行升級，當前又向基于智慧校園網絡來完成各種移動實驗與智慧學習的方向快速發展．

作者：李穎單位：山東魯能光大物聯網與智能電器研究所