魏忠:教育正悄悄发生一场革命(15)

魏忠:实验教育,真实与虚拟世界

真实世界与教育世界交互的最好体现是以课堂教学为中心的传统教学方式。而新技术背景下,这一交互呈现了很多不同的特点和趋势。

卓越工程师教育的问题:动手能力差;拆分成不相干的知识点对项目和工程没有整体的概念;知识不能灵活使用;实验时间受到很大限制;教师科研和论文导向以及没有工程经验造成不进和不敢进实验室;针对普遍的学生一刀切;实验室有限空间和时间与学生水平参差的矛盾。

Lynn Brown, Kathleen Herd, Gwynneth Humphries, Moya Paton在其关于学生如何认为实践教学的地位论文中指出,实践教学具有不可替代的作用,对于顶岗实习的教学方式,作者非常赞同,在真实的任务中,实现经验和知识的累积是必要的。这点对于卓越工程师教育也是启发。

通过实验实训培养,学生掌握了关于卓越工程师的实验,使其理论和实践能力得到的很好的统一,搭建了一条工程实践与学生就业的衔接渠道。从企业层面来讲,不需要耗费大量的精力对毕业生进行培养,节省了成本;从学校层面来讲,完善了教学环节,建立起了人才培养的机制,为企业输送了优秀的人才。通过真实世界与教育世界的交互研究发现,教育理论在新技术背景下发挥巨大作用的手段之一是实验教学。所以真实世界的实验教学对教育世界的卓越工程师培养的作用研究成为契合点。

远程实验室和虚拟实验室无疑是实验教育的重点和热点,而结合远程和虚拟是目前的方向。最早的实验室虚拟思路为多,也为了节省开支,目前这样的思路被证明是死路,在文献上仅有的是将社会化网络和虚拟实验结合起来的信息安全实验室。【Young B 2010】为解决很多学校没有真实信息安全实验室的问题,搭建了远程虚拟实验室,并通过second life 平台搭建了与产业界的桥梁和互动,完成了cissp的网络安全认证课程的学习。

如果我们说远程实验室之父为Andreja Rojko,一点也不过分,他不仅仅建立了远程控制实验室,还将moodle、booking、labview结合起来,几乎所有的重要实验都是他牵头的,他还组织多校、多国的远程实验的实践活动。【Andreja 2008】来自11个欧洲国家的13个合作伙伴建立了18门在线的远程控制实验室,包括课程、组织、远程控制、物联和可视化,文章重点介绍了电力工程的实验。完成这个实验通过moodle、booking、labview平台实现。

【Pavol Bauer 2008】研究电力教学的远程趋势,在不同的大学的设备进行远程控制和学习完成整体系统的课程学习,通过moodle平台和booking平台完成。

【Andreja Rojko 2009】利用两个平台:校园网e-learning MeRLab project平台和moodle平台完成远程的机电一体化的教学,教学采用模拟和现实相结合的方式,完成机电一体化的实验训练任务。

【Andreja Rojko 2009-2】 将他的成果应用到已经毕业的产业界的培训当中。

到了2010年,作者【Andreja Rojko 2010】通过远程实验完成11个欧洲国家的学生的机电一体化实验,包括课程、资源、远程控制、设计、反馈。

【Andreja Rojko 2010】通过使用混合学习理论进行远程控制实验室在机电一体化课程的学习应用,完成了课程组织、设计、远程控制、反馈和数据留存的功能。

【S. Chopra 2011】通过使用互联网远程控制完成光伏教学的远程实验,图形界面使用labview 实验。

【Mario Vražić 2010】通过对已经使用了40年的电机实验室进行改造,增加了实验内容、实验综合型和实验数据的收集,并对实验室的布置和多种功能接口及易使用性进行了优化。

【Taylor Barton 2011】通过一个毕业班学生射频设计的总体课程的设计,完成了从若干个单个的实验到整体设计及评估的整个过程,这个学习过程持续了一个学期,通过课堂、实验、作业、报告和网络来完成。

【Karen Miu2010】一文针对分布式电流学习,设计了一个基于任务认知、动手、建构认知三个层面的过程实验系统,配合编制的软件和实验室的真实硬件,完成了从电站到照明的供电学习,通过实验前和实验后非工程学生的访谈,评估了实验效果。

学生的学习行为和学习体验特性发生变化后,教育理论中的信息化作用变得突显。不管是建构主义还是混合学习教育理论,都是对这一变化提供理论基础和表现形式。而在真正的教育实践中,新技术尤其是信息化技术与各个经典教育理论都能很好的契合。为信息化技术发展提供了良好的推动力。在真实世界中,信息化技术发展较好的领域是实验教学。通过实验教学与卓越工程师的培养教育交互研究,为真实世界与教育世界联系提供了渠道。



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