论文部分内容阅读
摘 要：本文在介绍现代远程教育发展概况的基础上，引出了远程实验这一新技术，并对这项技术的国内外研究现状进行了简介，并指出这一技术存在的不足之处。
关键词：现代远程教育 远程实验 虚拟实验
1 前言
在社会信息化的发展过程中，教育信息化的发展极其迅猛。随着Internet技术和World Wide Web的广泛应用，现代远程网络教育方式，具有更广阔的应用前景。利用现代电子技术和新兴网络技术开发网上教育的实验课程，已经成为现代远距离教育的重要内容和关键环节之一。
2 现代远程教育发展概况
信息时代，社会的发展对教育提出了新的要求，人们不再拘泥于传统面对面的教育方式，希望能有效地突破时空的局限，增加学习机会，实现学习的社会化和终生化。远距离教育或称远程学习就是顺应社会的发展和需要而出现的一种非面授的教育方式，它通过音频、视频以及计算机技术，实时和非实时地把课程传送到校园以外，让更多的人跨越时间和空间距离的限制，共享教学资源，获得受教育的机会。
我国远程教育的发展在经历了函授教育，广播电视教育以后，已经进入到以信息和网络技术为基础的现代远程教育阶段。目前，现代远程教育技术在美国、加拿大等国家发展得较为成熟。至今，我国共有45所高等学校在进行现代远程教育试点工作，百余所大学加强了校园网的建设，大大加快了我国实现教育信息化的步伐，极大地推动了远程教育的发展和影响。随着CERNET（中国教育科研网）高速主干网和地区网的建设与中国教育电视台卫星宽带网的建设，以及CERNET网和教育卫星网的高速连接，我国已经初步形成了天地合一的具有交互功能的现代远程教育网络平台。
现代远距离集视听教育、卫星、计算机、通讯网络于一体，具有"多种教育教学资源共享、信息交流、网上教学"等功能。通过已有的双向通信和教育媒体，可同步或异步、实时或非实时地实现地理上相互隔离的教师和学习者间的"交互性"；依靠计算机多媒体技术、网络通信技术等信息技术，建立跨越围墙、跨越国界的虚拟校园，从而可扩大教学规模、提高教学质量、降低教育成本，共享信息资源促进校际间国际间的交流与合作。
目前，Internet作为世界上最大的计算机网络，信息资源非常丰富，同时，由于其平台的无关性，信息传播的时效性，以及采用的各种技术和协议比较成熟，为用户提供了多种服务。其中WWW由于其图形用户界面设计易于推广，交互性良好，以及资源共享等良好特性，正越来越受到人们的重视，成为许多Internet应用中最为普及的应用之一。因此，利用Internet来实现教学资源的优化配置，建立基于Web的现代化远程教育模式，可以从根本上改变传统的"以教为主"的教育模式，变"以教为主"为"以学为主"，使学生个体化的自主学习与交互协调学习相结合，充分发挥学生作为认知主体的主动性和创造性。同时也增强了教育的灵活性，不仅有利于课程内容的现代化，有利于提高教学效率，缓解师资力量不足、教学设备紧张、教育资金短缺的矛盾，而且可以克服传统计算机辅助教育的不足，并进一步促进其在现代远程教育的完善和发展。
3 远程实验国内外研究现状
现代网络教育无疑是信息化技术改革传统教育的一个重大突破。各种网上教育方法和工具，例如虚拟教室、多媒体课件、网上答疑、测试等等纷纷出现，国内外相关的产品也层出不穷。但是，从众多的技术报道中不难发现，基于网络的实验教学研究非常少。由于实验的基点是学生必须亲自参与实践和观察，相对于远程教育中的理论教学模式而言，远程实验教学的技术环境更加复杂。实验研究是理论联系实际的桥梁，远程实验教学是整个远程教育中的一个重要组成部分，对理工科专业而言，也是决定远程教育能否顺利发展的关键环节。因此，开发网上实验就成为发展现代网络教育的一个瓶颈。
为了解决远程实验教学问题，国内外一些远程教育机构曾采用过各种方法，比如流动实验、集中式实验、展示性实验等。近年来，依赖现代虚拟现实系统技术，利用强大的图形仿真和各种交互工具，建立网上虚拟实验室，可以让使用者在操作计算机时就象操作一台实验仪器一样。例如，美国巴尔的摩约翰霍普金斯大学化学工程系的卡尔威教授在计算机网络上建立了一个"虚拟实验室"，完全用计算机软件来模拟各种实验，让学生通过网络来做实验，尝试解决工程上遇到的各种问题。但是，"虚拟"实验，和现实意义上的实验过程还有一定的距离；并且，建设虚拟现实系统的花费也是非常昂贵的。
随着计算机技术和微电子技术的发展，虚拟仪器和虚拟设备的出现，给建设网络实验教学提供了新的思路和手段。虚拟仪器实际上是计算机系统和仪器系统相结合的产物，通过配置相应的信号采集硬件，利用现有计算机的强大的图形环境，建立界面友好的虚拟仪器面板，并通过不同的软件完成对被测试量的控制、分析、判断、显示、存储及数据生成等功能。它具有更好的测量精度和可重复性，测量速度快，用户可以自定义测量功能，可扩展性强。
借助网络技术，研究人员可以将虚拟仪器用于建设真正工程意义上的远程实验系统，即网上实验。目前，国内在此方面的报道和论文相对比较少，北方交通大学曾从事过此方面的研究后中断；在国外，也仅有新加坡国家大学、田纳西州立大学、俄勒冈州立大学等少数几所学校致力于这方面的研究工作。比较典型的例子如NUS电子工程系研究开发的远程水箱控制系统和示波器实验。研究人员们采用标准Web服务器提供HTTP服务，通过一块数据采集卡与一对水箱相连，实现数据采集和对本地实验装置的控制；同时将LabView作为它的Internet工具之一，充当仪器设备控制器以及图形化用户操作平台，完成信号处理、数据分析、存储和显示等工作。此外，他们还建立了基于Microsoft NetMeeting的视频会议系统，通过它向用户反馈一个视频界面，用以直接观察设备受控制的现场状况。
4 存在的不足
但是，由于标准Web服务器系统并不具有直接与硬件设备相连接的功能，因此首先需要考虑设计实现一个专门的设备接口模块。其次，远程用户必须首先登录到实验系统下载一个客户端程序作为远程控制软件平台以进行实验操作和观察。这样一来，从用户的角度看，操作起来并不是很方便，由于受操作平台的影响，从而可能限制了某些用户的使用。因此，进一步研究开发基于Web的实验系统仍具有巨大的潜力。
参考文献：
[1]宋如顺.基于Internet的远距离教育.现代远距离教育.1998.3 70-72.
[2]楼一峰.远距离开放教育发展的动态与趋势.现代远距离教育.1999.1 2-6.
[3]吴中福符云清王康李华.基于Web的远程教育管理及其实现.计算机应用.1998.8 6-8.
[4]H.A.Latchman, Ch.Salzmann, Denis Gillet, and Hicham Bouzekri. InformationTechnology Enhanced Learning in Distance and Conventional Education. IEEE Transactions On Education.1999.42 (4): 247-254
作者简介：王小东（1982-），男，汉族，内蒙古赤峰市人，助理讲师，主要从事学务工作，内蒙古交通职业技术学院。
关键词：现代远程教育 远程实验 虚拟实验
1 前言
在社会信息化的发展过程中，教育信息化的发展极其迅猛。随着Internet技术和World Wide Web的广泛应用，现代远程网络教育方式，具有更广阔的应用前景。利用现代电子技术和新兴网络技术开发网上教育的实验课程，已经成为现代远距离教育的重要内容和关键环节之一。
2 现代远程教育发展概况
信息时代，社会的发展对教育提出了新的要求，人们不再拘泥于传统面对面的教育方式，希望能有效地突破时空的局限，增加学习机会，实现学习的社会化和终生化。远距离教育或称远程学习就是顺应社会的发展和需要而出现的一种非面授的教育方式，它通过音频、视频以及计算机技术，实时和非实时地把课程传送到校园以外，让更多的人跨越时间和空间距离的限制，共享教学资源，获得受教育的机会。
我国远程教育的发展在经历了函授教育，广播电视教育以后，已经进入到以信息和网络技术为基础的现代远程教育阶段。目前，现代远程教育技术在美国、加拿大等国家发展得较为成熟。至今，我国共有45所高等学校在进行现代远程教育试点工作，百余所大学加强了校园网的建设，大大加快了我国实现教育信息化的步伐，极大地推动了远程教育的发展和影响。随着CERNET（中国教育科研网）高速主干网和地区网的建设与中国教育电视台卫星宽带网的建设，以及CERNET网和教育卫星网的高速连接，我国已经初步形成了天地合一的具有交互功能的现代远程教育网络平台。
现代远距离集视听教育、卫星、计算机、通讯网络于一体，具有"多种教育教学资源共享、信息交流、网上教学"等功能。通过已有的双向通信和教育媒体，可同步或异步、实时或非实时地实现地理上相互隔离的教师和学习者间的"交互性"；依靠计算机多媒体技术、网络通信技术等信息技术，建立跨越围墙、跨越国界的虚拟校园，从而可扩大教学规模、提高教学质量、降低教育成本，共享信息资源促进校际间国际间的交流与合作。
目前，Internet作为世界上最大的计算机网络，信息资源非常丰富，同时，由于其平台的无关性，信息传播的时效性，以及采用的各种技术和协议比较成熟，为用户提供了多种服务。其中WWW由于其图形用户界面设计易于推广，交互性良好，以及资源共享等良好特性，正越来越受到人们的重视，成为许多Internet应用中最为普及的应用之一。因此，利用Internet来实现教学资源的优化配置，建立基于Web的现代化远程教育模式，可以从根本上改变传统的"以教为主"的教育模式，变"以教为主"为"以学为主"，使学生个体化的自主学习与交互协调学习相结合，充分发挥学生作为认知主体的主动性和创造性。同时也增强了教育的灵活性，不仅有利于课程内容的现代化，有利于提高教学效率，缓解师资力量不足、教学设备紧张、教育资金短缺的矛盾，而且可以克服传统计算机辅助教育的不足，并进一步促进其在现代远程教育的完善和发展。
3 远程实验国内外研究现状
现代网络教育无疑是信息化技术改革传统教育的一个重大突破。各种网上教育方法和工具，例如虚拟教室、多媒体课件、网上答疑、测试等等纷纷出现，国内外相关的产品也层出不穷。但是，从众多的技术报道中不难发现，基于网络的实验教学研究非常少。由于实验的基点是学生必须亲自参与实践和观察，相对于远程教育中的理论教学模式而言，远程实验教学的技术环境更加复杂。实验研究是理论联系实际的桥梁，远程实验教学是整个远程教育中的一个重要组成部分，对理工科专业而言，也是决定远程教育能否顺利发展的关键环节。因此，开发网上实验就成为发展现代网络教育的一个瓶颈。
为了解决远程实验教学问题，国内外一些远程教育机构曾采用过各种方法，比如流动实验、集中式实验、展示性实验等。近年来，依赖现代虚拟现实系统技术，利用强大的图形仿真和各种交互工具，建立网上虚拟实验室，可以让使用者在操作计算机时就象操作一台实验仪器一样。例如，美国巴尔的摩约翰霍普金斯大学化学工程系的卡尔威教授在计算机网络上建立了一个"虚拟实验室"，完全用计算机软件来模拟各种实验，让学生通过网络来做实验，尝试解决工程上遇到的各种问题。但是，"虚拟"实验，和现实意义上的实验过程还有一定的距离；并且，建设虚拟现实系统的花费也是非常昂贵的。
随着计算机技术和微电子技术的发展，虚拟仪器和虚拟设备的出现，给建设网络实验教学提供了新的思路和手段。虚拟仪器实际上是计算机系统和仪器系统相结合的产物，通过配置相应的信号采集硬件，利用现有计算机的强大的图形环境，建立界面友好的虚拟仪器面板，并通过不同的软件完成对被测试量的控制、分析、判断、显示、存储及数据生成等功能。它具有更好的测量精度和可重复性，测量速度快，用户可以自定义测量功能，可扩展性强。
借助网络技术，研究人员可以将虚拟仪器用于建设真正工程意义上的远程实验系统，即网上实验。目前，国内在此方面的报道和论文相对比较少，北方交通大学曾从事过此方面的研究后中断；在国外，也仅有新加坡国家大学、田纳西州立大学、俄勒冈州立大学等少数几所学校致力于这方面的研究工作。比较典型的例子如NUS电子工程系研究开发的远程水箱控制系统和示波器实验。研究人员们采用标准Web服务器提供HTTP服务，通过一块数据采集卡与一对水箱相连，实现数据采集和对本地实验装置的控制；同时将LabView作为它的Internet工具之一，充当仪器设备控制器以及图形化用户操作平台，完成信号处理、数据分析、存储和显示等工作。此外，他们还建立了基于Microsoft NetMeeting的视频会议系统，通过它向用户反馈一个视频界面，用以直接观察设备受控制的现场状况。
4 存在的不足
但是，由于标准Web服务器系统并不具有直接与硬件设备相连接的功能，因此首先需要考虑设计实现一个专门的设备接口模块。其次，远程用户必须首先登录到实验系统下载一个客户端程序作为远程控制软件平台以进行实验操作和观察。这样一来，从用户的角度看，操作起来并不是很方便，由于受操作平台的影响，从而可能限制了某些用户的使用。因此，进一步研究开发基于Web的实验系统仍具有巨大的潜力。
参考文献：
[1]宋如顺.基于Internet的远距离教育.现代远距离教育.1998.3 70-72.
[2]楼一峰.远距离开放教育发展的动态与趋势.现代远距离教育.1999.1 2-6.
[3]吴中福符云清王康李华.基于Web的远程教育管理及其实现.计算机应用.1998.8 6-8.
[4]H.A.Latchman, Ch.Salzmann, Denis Gillet, and Hicham Bouzekri. InformationTechnology Enhanced Learning in Distance and Conventional Education. IEEE Transactions On Education.1999.42 (4): 247-254
作者简介：王小东（1982-），男，汉族，内蒙古赤峰市人，助理讲师，主要从事学务工作，内蒙古交通职业技术学院。