开放性实验教学改革实践与探索-0627-.doc

基于虚拟实验教学平台的经济管理开放性实验教学改革实践与探索陆华良、奚国泉、曾范清、林振洲、陈明 陆华良，南京财经大学经济管理实验教学中心常务副主任，教务处副处长；奚国泉，南京财经大学工商管理学院副院长；曾范清，南京财经大学经济管理实验教学中心高级工程师；林振洲；南京财经大学经济管理实验教学中心工程师；陈明，南京财经大学教务处综合科科长。 摘要：开放性虚拟实验教学是实验教学的发展趋势，其积极意义在于培养大学生的自主创新能力，提高学生的实践动手能力，增加教师的责任心和管理能力，创新教学手段与方法，从而提高经济管理实验教学质量。本文论述了经济管理开放性实验教学的特点，总结了开放性实验教学中存在的问题，阐述了建设开放性虚拟实验教学平台的意义，并对基于虚拟实验教学平台的经济管理开放性实验教学平台建设和管理模式提出了自己的思路。关键词：实验教学；虚拟教学；实验创新；开放性实验实验教学是高等教育教学工作的重要组成部分，对培养学生创新能力、实践能力，提高学生综合素质起着举足轻重的作用。而传统的实验教学模式已不能满足现代教育的要求，因此开放性实验教学是实验教学发展的趋势，为培养大学生自主创新能力提供了最合适的教学实验环境。对于高校文科实验教学来讲，对于开放实验如何开放、如何吸引学生自主实验、教师如何指导学生实验的、如何进行实验室开放与管理等都是需要不断探索研究的。而作为开放性实验教学的重要组成部分，研发具有自主学习、智能指导和教学管理于一体，具有良好自主性、交互性、可扩展性和安全性的虚拟实验教学平台系统变的十分重要与紧迫。本文将以虚拟教学平台为例，探索高校经济管理开放式实验教学改革的实践。一、开放性实验教学的特点开放性实验针对跨专业、跨年级不同水平学生以学生为主教师为辅的所采取的一种实验教学方法。建立基于虚拟实验教学平台的开放性实验教学系统，可以让学生不受教学内容和教学时间的限制，让学生独立或合作完成实验项目。通过实验教学系统可以培养学生的创新意识以及创造性的解决实际问题的能力，提高学生的自学能力及独立获取知识、应用知识的能力。1、实验载体的开放性基于虚拟实验平台的开放性实验在时间、空间、内容、教学方式、教学资源都是开放的。通过网络可以实现全天候开放，任何地点只要能连接上网，就可以做集成在教学平台上的各个实验项目，至于做哪些实验项目可以根据学生的需要进行选择，由于在网上提供了文科实验所需的软硬件环境、实验资源，学生可以通过预习和有关课件的学习，自主主导实验，有利于教学资源的充分利用。2、实验过程的开放性开放性实验是将实验所涉及的要素进行全面开放，这使得学生在学习上有很大的自主性，能够根据自己的专业、兴趣、就业、发展目标等方面来选择实验项目，为了完成实验可以充分利用平台上的资源预习、熟悉做实验所需的理论知识、实验操作步骤及操作方法，进行实验。实验的整个过程由学生自己把握，完全开放，这样既可以调动学生的学习自主性、积极性，也可以提高学生的动手能力，增强学习质量。 3、实验内容的灵活性开放性实验的项目、时间可以根据学生的实际情况自行确定，灵活性较强。经济管理类开放性实验项目大都是结合专业所确定的综合性实验，利用虚拟实验教学平台将这些实验项目集成在一起；学生可以在一定的课堂时间来做实验也可以利用课余时间，做实验和学习的时间相对自由，解决了传统实验受时间的束缚的问题。二、开放性实验教学中存在的问题开放性实验具有诸多优点，但受观念、经费等因素的制约影响，也存在一些需要解决的问题。1、先进设备的损耗大，维护成本高开放性实验不仅针对现实性实验室，同时也包括网络虚拟实验室。对于网络虚拟实验室来说，需要建立种类数据资源库、实验课程资源库、文献资料资源库，使用种类实验教学软件工具，使学生登录到网络实验室进行实验，这就需要大容量、可靠、安全的服务器以及宽的网络宽带、更快的网速作为保障，使学生不论何时、何地登录上网进行实验，所以对于虚拟实验室的发展是如何建立“大服务器、小实验室”的实验格局实现无线、移动实验。而对于现实实验室而言，由于开放性实验充分利用闲置设备，提高了实验设备的利用率，同时也增加了实验设备的损耗。为了保证实验设备的正常运转，开放性实验教学实验设备的维护工作量和维护费用就会增加，这需要在以后的开放性实验教学中考虑如何从系统管理角度解决设备资源的合理化利用的问题。2、需要解决软件购买还是“二次开发”的问题由于计算机和网络技术在现代管理中的广泛应用，在经济管理实验教学中计算机模拟所占比重越来越大，实验教学软件已成为开放性实验教学的一个重要条件，目前经济管理专业的教学软件的种类很多，既有单一课程的，也有通用的，能满足不同层次的教学需要。如果这些软件的来源渠道只是购买，就会大大增加教学经费，如何通过校企合作，进行软件的二次开发，以较少的费用获得更适应教学的软件也是一个大问题。而且在教学过程中，即使是综合类的ERP软件也不能将企业管理中供应链管理、生产管理、人力资源管理等各个子系统的业务流程全部运作起来，这需要进行角色间的合作，存在的突出问题是不同模块的数据如何共享，如何使学生从整体的角度去理解和把握各个部门合作过程，培养学生的团队协作精神。3、需要进一步提升师资队伍的数量和能力开放性实验教学不仅是时间、空间、教学内容、教学资源上的开放，还涉及对学生实验教学指导的开放，这就要求更多的实验教师进行，以及教师投入更多的时间和精力对学生进行指导，增加了教师的工作量。而实验教师数量相对不足，这就需要配备更多的实验指导教师，组建一个知识结构、年龄结构、层次结构的教师队伍所带来的问题是，许多科研院校的人员编制有限，增员所带来的费用开支都是必须要面对的问题。另外，为了取得更好指导作用，应让教师多出去培训进修,学习先进的实验教学手段,拓宽教学思路,提高实验教学质量。4、要加强学生对实验教学进程的掌握开放性实验教学以学生为主体、教师指导为辅，学生实验的随意性较大，如何使学生在掌握基本概念、基本原理、基本技能的基础上进行实验，而不是片面强调实践而忽视理论根基；如何吸引了很多学生的参与，使学生们在实验中获取知识、提高技能、增强学习的积极性和主动性，确实取得了良好的实验教学效果，仍需要进行不断地探索。但与此同时，学生们也提出了一些很好的实验设想，但由于实验条件的限制，仍无法开展，这就对开放性实验教学进程提出了更高层次的要求。5、管理制度需要完善和创新为了使开放性实验室能够更有效地运行，应加强对开放性实验教学、学生实验的管理，适时制定一系列结合实际、科学合理、完美的管理制度。开放性实验室的管理应该主要包括开放方法、管理机构、教师管理体制、学生考勤管理、课程学分情况、设备仪器使用与损坏赔偿制度等。通过建立制度，使得各相关人员在执行开放性实验的各个环节时能够有据可依，保证整个学校的教学过程能够顺利运行。三、建设基于虚拟实验教学平台的开放性实验的意义与传统实验的不同的是，开放性实验更注重学生的创新思维、创造力的培养，它能为学生提供更多的学习机会，使学生掌握更多学科的实验技能。而且，开放性实验教学内容和教法的独特性有利于培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力和创新能力。建立基于虚拟实验教学平台的开放性实验教学系统具有如下意义：一是虚拟实验教学平台为实验教育搭建了一个开放、共享、个性化的平台，使教育的目标、形式和手段都发生了改变，它突破了时间、空间和设备数量的限制；通过社会时间的开放使用有利于学生充分利用实验室的设备资源进行实验，有效地改善了实验室条件，提高了实验室的利用率和仪器的使用率，使有限的资源得到充分的利用，降低了实验成本。二是学生可以通过更多的理论与实践结合，获得相更多知识，提高学习质量；这样充分激发学生的主观能动性，调动学生积极参与实践活动，培养学生的专业兴趣。通过整个实验过程，促使学生的学习变被动为主动，真正激发学生学习和参与科研的积极性。三是在研究型、设计型、创新型实验中，能够充分培养学生分析问题、解决问题的能力，培养创新意识和创新能力，开放型实验室鼓励学生参与科研活动。四是虚拟实验教学平台能给学生自主选择、创造、表现和提高的机会，学生可选择更多的实验项目、实验次数也不受限制。它可以提供一个发挥个人潜能的实验环境，并适应不同水平和能力的学生的个性要求。每个学生将根据各自不同的情况，选择难易适当的实验项目，使各个层次学生的实践能力都能得到提高。五是促进教师及实验室管理人员的业务水平与素质不断提高。开放性实验教学平台要求老师具备计算机、网络等基础知识。同时，要求老师有较强的责任心和热情与学生进行网络交流，更容易控制实验教学过程，提高实验教学的指导效率，使实验教学更容易与其他教学结合，也解决了实验室管理人员短缺的问题，减轻了教师对实验课程的教学工作量，有助于促进不断学习，提高业务素质。四、基于虚拟实验教学平台的开放性实验教学系统建设1、系统结构虚拟实验教学平台系统提供了一个平台让有条件的实验课程的学习与教学通过网络完成。学生可以通过网络进行实验；教师通过网络可以对学生进行指导，作业进行评分。实验过程无需在实验室即可进行。系统包括学生、教师、管理员三种角色，登录后可分别使用自己所拥有的功能模块，系统通过统一身份认证集成了其他虚拟实验软件，只需登录一次即可使用虚拟实验教学平台，进行实验（见图1所示系统结构）。2、网络结构信息技术飞速发展，软件的体系结构也不断更新。从单机时代的文件服务器时代的共享数据模式，到客户机服务器模式，再到如今的浏览器服务器模式。软件体系结构发生了巨大的变化。图1 虚拟实验教学平台系统结构图现有经济管理实验教学软件大部分是B/S架构的，也有一部分C/S架构的。对于C/S架构的软件，客户端响应速度快，但它的本地化程序配置复杂、工作量大、维护成本高，且对客户端的操作系统一般也会有限制。一般它应用于局域网内，无法充分的利用网上的资源。虚拟实验教学平台对于此类软件的使用需要事先将软件集成到教学平台上，集成工作量较大。对于B/S架构的软件，软件应用的业务逻辑完全在应用服务器端实现，用户表现完全在Web服务器实现，客户端只需要浏览器即可进行业务处理。相对C/S架构而言，具有对用户的技术、前端机的要求都比较低，而且界面丰富、客户端维护量低、程序分发简单、更新维护简单、能够充分利用上资源等特点。基本能满足本系统的设计要求，虚拟实验教学平台系统更适合B/S架构软件模式。系统按网络连接类型分为本地实验和远程实验两种模式，系统网络结构见图2。3、功能需求虚拟实验教学平台系统以解决传统实验教学环节的不足、提高学生的创新能力培养为目的，针对虚拟实验教学环境建设亟待解决的问题，主要提供以下10项功能。（1）实验课程管理。管理有实验需求的专业课程和专业课程中所包含的虚拟实验课程，学生可以进行网上选课，系统将自动对选课的学生进行排班，教师可以安排某个时间地点作某个实验。学生从选课到作实验、交作业完整的流程如图3所示。图2 虚拟实验教学平台系统网络结构图图3 虚拟实验教学平台系统功能图（2）学生实验管理。提供学生实验列表，包括必修实验，选修实验和公共实验。学生可以通过实验列表进行实验并填写实验报告。（3）教师教学管理。教师对于学生提交的实验报告可以自动和人工相结合的方式进行批改，并进行自动评分。自动评分包括对实验过程和对实验结果的自动评分。学生已提交的作业可以查看并导出归档。管理员可以实验室开发计划进行公布，便于提高实验室的利用效率。（4）实验社区管理。为提高学生的学习热情，提供社区管理功能。学生通过做实验练习、回答问题、下载资料等获取分值，根据分值划分等级，还可对学生分值进行排序等。（5）资源管理。提供与虚拟实验有关的教材、文章、安装文件及说明、实验指导视频等资源供学生进行参考学习。（6）在线考试。提供在线考试功能，学生可以通过网上考试系统进行考试和练习。（7）实验过程监控。提供教室监控功能，可以监控或控制学生机器，也可以将教师机器广播给学生。对于分步骤进行的实验，可对其实验过程进行管理。（8）决策分析。用报表和图形化的方式对实验相关的数据进行统计或分析。（9）教室信箱。提供学生和教师之间进行网上交流的平台，类似邮件的收发。（10）应用集成。系统提供统一身份认证接口，待集成的软件通过该接口可以将本软件的用户信息与统一身份库信息进行同步。所有集成的软件通过统一的登录画面进行登录，只需登录一次就可以获得身份信息并进入各集成软件；各集成软件需提供其功能模块的链接地址以便系统可以直接链接到其功能模块上；系统还集成短信和邮件系统，用户的待办信息可以通过短信或邮件来提醒流程待办人员。基于虚拟实验教学平台系统的开放性实验可以作为对全校经济管理实验全面进行管理的教学系统。同时，系统功能完善，功能模块易修改，易扩充，以便以后扩展；界面简单友好，便于师生使用；系统运行稳定、可靠，能与学校数字化校园系统实现无缝对接；系统安全保密，能防止信息泄密和对保密信息的非法侵入；数据处理与传输系统应能保证数据传输过程的安全、用户权限控制、数据交互的安全。数据处理与传输系统能够满足多个不同用户同时访问，能保证用户登陆系统的响应速度及页面刷新速度。五、基于虚拟实验教学平台的开放性实验教学管理为了保障开放性实验教学系统科学、合理、高效、规范的运行，需要创建一个有效的开放性实验教学管理机制。一是建立实验室统一、集中建设模式。经济管理类专业的实验室硬件要求差别不大，各专业间的软硬资源都可以实现共享。学校可以将经济管理类各专业实验需求进行统一规划，把实验室建设资金及其他资源统筹配置，集中管理，实现资源共享，提高实验室的利用率。二是建立科学、高效的开放性实验管理系统。基于虚拟实验教学平台的开放性实验管理系统的实现, 为开放性实验提供科学的管理平台，建立动态的、开放式的管理模式。系统利用网络为教师和学生提供了一个开放的平台, 方便了教师申报和及时管理开放性实验项目。开放性实验通过网络共享，能提高管理效率，节约人力资源，加强统一管理。学校能及时获取各实验室开放信息，能有效对实验室开放的工作进行指导。同时，随着学校数字化校园工程的不断更新和完善，开放性实验教学管理系统也将与学校办公自动化系统接轨。三是建立健全实验室运行管理制度，定期开展实验室工作的检查、评比和总结、研究活动。为了保证开放型实验室的良好运行，提高实验室的教学效率，需要实验室科学制定实验室的预约开放、人员管理、设备管理和安全管理等日常管理制度，同时吸纳部分动手能力和责任心强的研究生参与实验室的管理及教学工作，这可作为实验室管理力量的有力补充。同时，建立考核、评比和奖惩制度。对在实验室工作中取得突出成绩的集体和个人进行表彰和奖励，对违章、失职者进行批评教育，追究责任。四是加强实验室人员队伍的建设、培训和管理。开放性实验教学对实验教师的业务能力提出了更高的要求，指导教师应具备更多的知识储备和更高的实验技能。建立一支由专、兼职实验教师相结合、企业外聘实验教师、研究生助教构成的结构化合理的实验教学梯队。积极引进具有现代化信息技术、具备经济管理专业知识背景的教师充实到实验教学队伍中。五是不断充实、完善实验