21世纪综合型数字化教学环境的探索与实践.docx
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21世纪综合型数字化教学环境的探索与实践
21世纪综合型数字化教学环境的探索与实践
吴丁毅高大力
西北工业大学网络与教育技术中心陕西西安710072
【摘要】21世纪我国高等教育已经从精英教育进入到大众教育阶段，转变教育观念、加快信息化建设、以信息化带动高校教育教学现代化为目前所必须。
建设面向21世纪的新型数字化教学环境是提高教学质量、提高学生综合素质、培养新世纪创新人才的有力保障。
本文旨在结合我校数字化教学环境的建设实践，与大家共同探讨大众教育时期综合型数字化教学环境的建设方案。
【关键词】数字化教学环境；网络教学资源；管理与服务
进入21世纪我国高等教育已经从精英教育发展到大众教育阶段，大众教育时期的高等教育要求高校全面进行教育教学改革，以信息化带动高校教育教学现代化。
21世纪是信息的时代，随着多媒体技术和网络技术的飞速发展和全面应用，引起了教育尤其是高等教育的深刻变革，新的教育观念、教学方法和教学组织形式层出不穷。
多媒体教学、个性化学习、虚拟实验，远程教育等新兴教学形式都要依靠先进的数字化教学环境作为支撑。
建设面向21世纪的新型数字化教学环境是提高教学质量、提高学生综合素质、培养新世纪创新人才的有力保障。
西北工业大学是以航空、航天、航海为特色的高等学府，近几年来紧抓教育大发展、国防大加强和西部大开发三大历史机遇，加快学校信息化建设步伐，尤其是非常重视全校数字化教学环境的建设工作，经过不断建设与实践，初步建成一个全新的集多种教学模式、多种教学功能以及平台与资源、教学与管理、技术与服务、科技与人文、现代与传统相融合的综合型教学环境。
一、以新的理念指导探索与实践
面对大众教育时期的机遇与挑战，面对扩招给高校带来的压力，我们认为必须引入全新教学模式，利用先进的网络及多媒体技术，扩大教学规模，提高教学效率，才能以有限的教学资源支撑教学需求，提高教学质量。
同时，新的教育技术、教学设备和教学模式要得到广泛应用，还要靠我们优质的教学服务，要靠我们大量的技术推广工作，只有我们的服务到位，才能真正使先进的技术应用到教学中，才能使先进的数字化教学环境落到实处，发挥出应有的作用。
通过思考和探索，我们提出“以先进技术支撑大众教育时期的高等教育，以优质服务保障先进技术在教育中的应用”的理念，并以此来进一步强化指导我们的工作和实践。
二、统筹规划，分布实施，建设新型数字化教学环境
在数字化教学环境规划设计阶段，为保障设计规划工作的顺利进行，我们进行了认真细致的调研工作，发现我校以前数字化教学环境建设过程中存在的一些问题：
1．项目重复建设，造成资源浪费。
2．缺乏总体设计，各系统难以匹配。
3．技术力量分散，不能满足建设需求。
4．管理与服务水平制约数字化教学环境的推广与应用。
针对以上问题，我们成立以校领导牵头的信息化建设办公室，对资源进行统一规划和协调，将原网络中心与教育技术中心合并成立网络与教育技术中心。
2002年7月我校新教学大楼土建完工进入内部环境建设，为数字化教学环境提供了一个功能齐全的基础平台。
为根本解决以前建设过程中由于缺乏统一规划设计而造成的混乱局面，我们从一开始就坚持“全面规划，总体设计，统筹安排，分步实施”的指导思想，坚持开放性和标准化原则，面向高速化和高宽带需求原则，投资保护性原则以及安全性和可靠性原则。
由于数字化教学环境建设系统庞大，涉及教育、教育技术、网络技术等多个领域，技术比较复杂，为保障项目的顺利实施，网络与教育技术中心充分整合人力资源，整合技术力量，整合硬件设备资源，减少重复投资，充分发挥其网络和教育技术两方面的技术优势，形成合力，在交叉领域取得不少的突破。
三、建设多功能、综合型数字化教学环境
我们以数字化教学大楼为载体，将数字化教学环境建成一个以教学中央控制管理中心为中枢，以数字化网络教学环境、多媒体教学环境、网络教学资源建设、在线技术服务为支撑的一个跨时间、跨空间、跨平台的数字化教学环境。
它使多种模式教学环境相统一，多种格式教学资源相统一，体现了教育资源的极大共享，真正实现了教学手段现代化、教学模式现代化和教学管理现代化。
图l数字化教学环境
根据数字化教学环境根据数字化教学环境的总体设计，共建有九大子系统：
1．高速宽带多媒体信息网络系统
高速宽带多媒体信息网络系统是开展多媒体教学和网络教学的基础，该系统将千兆数字网络与多媒体模拟网络相结合，有效地缓解网络带宽不足的问题。
2．多功能多媒体教学系统
该系统由计算机、视频展示台、投影机、无线扩音、摄像机和主控台等设备组成，可以将图形、图像、声音、动画等多媒体元素有机地组合在一起，达到教学效果的最优化。
1—4层共有大中小型多媒体教室45个，可同时容纳6096人进行学习
3．教学实况转播与组播系统
该系统可以在中央控制室实现主讲教室与分教室教学实况的传送以及多个主讲教室与多个分教室的交叉传送。
该项功能可以在保证教学质量的前提下有效地扩大教学规模，实现教学资源共享。
共设置5个网络教学主讲教室，最多可以实现6000人同时上一门课。
4．网络教学（远程教学）资源实时采集，直播与点播系统
该系统在中央控制室控制教室摄像机采集教学实况，实时压缩处理成流媒体教材通过网络播出，并生成教材存人教学资源数据库，供学生课后异步点播学习。
5．研究型、开放式交互学习系统
开放式学习环境为学生提供课堂以外的学习空间，通过丰富的网上教学资源，引导学生进行自主学习和研究型学习，并且有教师在线提供学习指导。
6．网络教学平台和在线答疑系统
网络教学平台由三个系统组成：
网上课程开发子系统、网上教学支持子系统和网上教学管理子系统，分别完成网上课程开发、网上教学实施和网上教学管理的功能。
网上课程开发子系统主要完成网上课程内容的表示，支持基本教学逻辑的设计，同时还要提供一些设施和工具，方便和加速网上课程的开发。
网上教学支持子系统的功能包括课程的上网发布，教学过程中对教师教的支持和对学生学的支持，以及对教学活动的管理。
网上教学管理子系统必须集成数据库工具，实现在线自动课程管理。
网上教学管理功能主要包括课程管理、学籍管理。
考虑到以后网上教学将与现在的教学系统融合在一起，网上教学管理系统应该与现有的学校教务管理系统有较好的兼容性，如双方数据可以互相导人导出等。
7．实时教学评估系统
通过该系统教学评估专家可以在不影响教学的情况下，收看任何一位教师的教学实况，调阅教师个人及课程资料，点评教学得失，提出改正意见，并及时反馈给教师以提高教学质量。
8．英语广播及校园文化传播系统
该系统使用无线广播与无线接收技术，由教师远端控制，在不同频道播放不同内容的外语学习节目，实现外语专业语言实验室的教学功能，节约教学空间。
在课余时间利用广播系统播放音乐赏析、诗歌朗诵、戏剧等节目陶冶情操，突出校园文化氛围，提高素质教育水平。
9．六千人会议系统
利用教学实况转播与组播系统和实时教学评估系统就可以形成一个同时容纳6096人的会议系统。
该系统可以为我校一个系的全体师生，或是一届学生，或是全体教师开会或听讲演提供一个风雨无阻的音视频效果良好的会场。
以上九大系统可以实现五大功能：
1．丰富高效的授课功能
系统能提供给教师现代化科学的教学手段、丰富的教学资源、多样的教学模式以及快捷的教学效果评价与分析，提高教学效果，特别是利用组播功能可以最大程度地提高优秀教师的教学效率，极大地提高师生比。
2．多样先进的学习功能
系统提供给学生多样的学习模式（协作式学习模式、发现式学习模式、讨论式学习模式等），合理的学习指导，丰富的学习资源和多样的学习手段（在线提问、在线点播、网络课程、虚拟实验等），科学的学习测评。
3．交互式的开放功能
新的数字化教学大楼具有很强的开放功能。
开放不仅仅指教学环境对学生24小时开放，更主要的是学习的开放性，学生可以在任何时间、任何地点学习任何课程。
开放的网上教学资源库是整个数字化教学大楼的核心，它不是封闭一成不变的，而是开放的不断丰富的，教师、本科生、研究生甚至整个社会在经过审核后，都可以将教学资源添加到资源库中，这些丰富的资源将给教学科研带来极大的帮助。
4．教学资源制作管理功能
该系统提供教学实况的流媒体实时制作与播出系统，用最短周期制作出网上教学资源。
数字化教学大楼设有教育资源制作基地，配备专业制作环境和设计制作人员，采用流水线制作方式配合全校教师开发制作网络教材应用于教学实践。
5．教学管理与支持功能
该系统提供稳定完善的教学管理和支持系统。
四、丰富网络教育资源，提高教学效果
经过多年的探索，许多专家都明确指出，建设数宇化教学环境并不是简单的网络设备、服务器加多媒体教室，更为重要的是丰富的网络教学资源建设。
数字化教学资源建设是实现教学手段和方法改革的关键，是实现教育信息化的基础。
而当前高质量的能够满足教学需求的，尤其是高等教育的教学资源少之又少，相当匮乏。
为加快我校网络教学资源建设步伐，充实教学资源库，我们形成一套立体化的教学资源建设体系。
1．加强管理，加大网络教学资源制作力度
一方面是数字化教学资源严重匮乏，另一方面教学资源制作技术要求高、周期长不能满足需求；一方面教师迫切希望使用多媒体教学资源，另一方面又因技术问题畏难不前。
为提高教师使用和制作多媒体教学资源的积极性，学校专门制定了相应的奖励制度和工作量转化制度。
同时制定了《数字化教学环境使用办法》，规定不使用多媒体网络教材的教师，不能使用数字化教学环境，推动数字化教学资源推广和应用。
《网络教材建设立项管理办法》、《流媒体课程立项管理办法》、《电子教案制作管理办法》等办法帮助教师立项制作开发多种形式的教学资源。
2．建设立体化教学资源体系
多媒体网络教材主要包括电子教案、流媒体课程、网络课程三种形式，三种形式的教材各具特色。
电子教案：
主要指运用PowerPoint等制作工具开发的幻灯片形式的教材。
特点是制作周期短、技术要求低、应用方便灵活、资源共享性强，缺点是功能有限、表现形式较少。
流媒体课程：
运用视频流技术和SMIL多媒体同步语言将教师授课实况和电子教案结合在一起，可以直播也可以点播。
特点是制作方便、周期短、课堂录像和电子教案增力口教学实况感，缺点是交互性差、形式单一、占用大量存储资源。
网络课程：
运用网络编程技术结合流媒体及Flash、数据库等展现教学信息。
特点是适合网络传输特点、交互性强、表现方式灵活多样，缺点是技术要求相对较高、开发周期长。
针对不同教育资源建设的优势及不足，我校提出以普及电子教案为基础，大规模建设流媒体课程为辅助，立项建设网络课程，依托名师重点建设精品网络课程，形成立体化的教学资源建设体系。
通过电子教案和流媒体课程建设形成网络教学资源的基础，由于制作周期短、投入少，可以很快形成规模，即“量”的增长。
通过网络课程的立项建设，配备专业制作队伍，设计完成网络教学资源的精品课程，即“质”的建设。
经过多年的建设，我校已建成一批丰富的高质量网络教学资源，建成西北工业大学精品课程网，已有“机械原理”、“机械设计”、“鱼雷技术基础”、“普通化学”等课程获得陕西省精品课程称号，完成“材料科学与基础”、“大学化学实验”、“教育技术等级培训”、“实用网络基础”等一批网络课程的建设。
将建成的具有特色的流媒体平台，可同时支持500用户并发，具有带宽自适应、视频同步、加密保护、动态捕捉等特点。
流媒体课程已完成“大学物理”、“英语四级辅导”等十余部。
广泛开展“教案电子化工程”是为教师制作PPT教案，建立教师个人主页和交互讨论区，实现教案电子化网络化。
目前完成的有“数值分析”、“线形代数”、“空间解析几何”等几十部。
图2立体化教学资源建设体系
五、管理创新，建设优质服务体系
数百万的多媒体教学系统，由于缺乏完善的管理和维护，不到一年就“寿终正寝”，这样的例子在高校中并不少见。
我们在建设一流的硬件设备、丰富的软件资源、完善的教学应用系统的同时，投入相应的人力和经费，花大力气建设与之相配套的优质服务保障体系。
网络与教育技术中心建立一整套规章制度和工作流程，建立以人为本、以教学为中心的服务体系。
只有掌握先进的技术才能支撑数字化教学环境的运行，同时只有优质的服务才能广泛地推广新技术的应用，加快教学手段的现代化。
“以先进技术支撑大众教育时期的高等教育，以优质服务保障先进技术在教育中的应用”理念已经深入人心。
组建专职服务队伍，建立优良服务体系。
为了充分体现以优质服务体系保障和支撑技术的应用这一服务理念，我们从中心内设机构和人员配置方面下大气力。
根据数字化教学环境的功能特点和特殊要求，我们设立了“数字化教学大楼物业管理部”，配备了较高技术水准的服务人员，直接面对广大师生，形成了以教室运行部和网络运行部为一线，信息部、资源部、技术支持部、培训部为技术支持后盾的服务体系。
我们制定严格的管理制度，管理员除了要按时在课前将设备调试到位，而且要为每位教师送一杯热茶和一块毛巾。
保洁、保安、维护、维修24小时以最快捷的效率保障教学的正常进行，使它成为不仅硬件设备和软件管理，而且管理与服务均为一流的数字化教学环境。
图三数字化教学环境服务体系示意图
六、建设人文艺术型数字化教学环境
教学环境分为物质的、社会的和心理的三类。
因此综合型数字化教学环境不仅拥有现代化的教学硬件环境、功能强大的教学平台、内容丰富的网络教学资源、行之有效的教学管理系统、人性化的教学支撑服务体系，更需要建设一个人文与艺术相结合的校园文化环境。
文化环境的建设不是数字化教学环境的附属品，而是网络教学和课堂教学的延伸，教师与学生置身在数字化教学环境中，不仅可以学习专业知识，更可以感受到人文精神的熏陶。
作为以航空、航天、航海为特色的高等学府，西北工业大学非常注重对学生进行“三实一新”和“三航”文化的培养。
在数字化教学环境的建设过程中，我们非常重视与人文艺术环境的有机结合，坚持网上网下互动，营造良好的“三航”文化氛围。
首先在网上建设大型学生社区，建成以“校园文化空间”“红土地”网站为代表的七大学生网站，弘扬主流文化，激扬青春旋律，宣扬“三航”文化，有效提高学生的创新精神和综合素质。
在数字化教学大楼，我们建成以“翱翔”紫铜浮雕为代表的文化长廊——“翱翔苑”。
翱翔苑定期展出“三航”历史、文化以及师生员工在艺术、人文和科学等各个领域创作的各种形式的作品，并同步在网上展出。
通过人文艺术环境的建设使数字化教学环境成为科技与人文、现代与传统相融合的综合型教学环境，使大学生在这样一个育人环境中得到更加全面的培养和熏陶。
参考文献略
文章选自《电化教育研究》2004
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