李松波， 谢敏豪， 苏 浩

(北京体育大学，北京 100084)

0 引 言

运动人体科学的研究内容决定了其与实践联系紧密，注重应用；所以运动人体科学的实验教学不仅要使学生加深对基础理论和基本知识的理解，重要是让学生在掌握基本技能、经典实验方法和现代技术手段[1]，提高应用与创新的实践能力。然而，随着运动人体科学研究领域的不断扩大与深入，研究方法日益创新，传统的实验教学模式和体系严重制约了运动人体科学实验教学的发展进步；主要可概括为：实验教学课程安排滞后，实验教材滞后，实验教学方法手段滞后和实验教学考核滞后[2-3]。为此，本文提出了运动人体科学实验教学平台的建设。该平台是将计算机技术、网络技术和多媒体技术等多种技术相结合，集实验教学与创新研究于一体的开放式平台。平台以虚拟实验与课堂操作相结合，教师辅导与多媒体辅导相结合，基础实验与创新实验相结合等多种方法，培养学生实验技能和应用创新的实践能力。

1 平台结构设计

考虑到实验教学平台的稳定性、扩展性、安全性和易用性，本平台将采用基于Web的 B/S(Brower/Server，浏览器/服务器)多层结构模型(如图1)。该结构的平台开发不需要考虑客户端多操作系统的问题，客户端不需要安装任何应用程序，开发与维护等工作都集中在服务器端，用户只需要能用浏览器上网即可。本平台的构建将采用目前十分优秀的J2EE开发平台。J2EE是由诸多大型系统开发企业定义和规范的成熟开放的系统平台，其技术的标准性、通用性和安全性比较高。J2EE所提供的基于构建和平台独立的编程环境简化了程序的编写；业务逻辑采用程序模块形式编程，并且J2EE服务器以容器的形式提供服务；编程人员无需开发底层服务[4]。J2EE的基石是Java语言。Java是一种广泛使用的网络编程语言，其诸多优点结合Java Web技术可有效降低平台开发、运行及维护成本；同时，Java的程序框架能优化平台的结构，实现数据库的持久化，提高程序的稳定性、可靠性和扩展性。

图1 B/S结构的实验教学平台模型

2 平台功能模块设计

模块化是一种使业务逻辑和底层实现平台相分离的软件开发思维模式，它使平台能够灵活地构建、集成、维护和测试，且平台的轻便性、互操作性和可重用性能长期保持，所以本平台开发采用模块化的方式。运动人体科学实验教学平台主要由管理员模块、教师模块和学生模块等功能模块构成。平台的主要模块[5]如图2所示。

(1) 实验课程管理模块。教师通过此模块发布实验信息(如实验题目、内容、时间、地点和人数)，明确实验要求和布置预习作业，确定学生名单等。

(2) 实验设备管理模块。该模块主要用于规范管理实验中的仪器设备和实验耗材的使用。对仪器设备和耗材统一编码进行信息化管理，如名称、型号、厂家、使用说明书等；能够实时掌握实验过程中实验器材损耗情况，使实验仪器故障能够得到及时维修，及时根据库存情况补充消耗物资，保证实验教学的需要。

(3) 实验分析评价模块。该模块主要对学生的实验操作过程和结果做出分析和评价。如误差的主要来源、实验质量控制和影响因素等，以此提高学生发现问题、分析和解决实际问题的能力。

(4) 实验资料文档模块。该模块为学生提供专业基础知识、实验的相关资料(如参考书目和文献、经典方法的演示等)。学生在预习或做实验的过程中，可以随时查阅这些资料。实验教学大纲也发布在此模块中。

(5) 实验教学论坛模块。该模块负责师生间的实验教学交流。讨论区为师生提供一个交流讨论的场所，师生可以发布自己的主题信息，提供答疑和了解反馈信息等。

(6) 实验创新实践模块。该模块主要为激发学生研究兴趣，为提高实践操作与创新能力提供帮助。师生在此开展实验室质评和模拟室间质评，师生可就自己感兴趣的实验提出建议并可对其中的内容与实验中心合作开展研究。同时，师生均可将自己的科研内容、成果以文字或视频的形式发布到“实验资料模块”。

(7) 实验课程选择模块。该模块根据教学大纲及实验教学安排，提供学生具体的实验内容、上课时间、地点和人数，指导教师，学分和实验退选等信息。

(8) 实验教学指导模块。该模块主要负责实验指导。教师将本次实验的实验目的、实验内容以及相关的实验器材介绍、部分实验演示、实验讲解及实验注意事项等发布到此模块，学生在课外的任何时间都可以通过校园网了解本次实验的相关知识，完成实验前的预习准备工作。

(9) 虚拟实验教学模块。该模块为不同的实验课程，提供不同的虚拟实验环境。虚拟实验即用多媒体技术、网络技术与虚拟仪器技术等构建虚拟环境，让用户通过鼠标的点击或拖曳操作进行虚拟的实验；虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合使虚拟实验具有了一定的智能化特征，学生可以在电脑上进行交互式操作，实现了真正意义上的互动模拟[6]。学生进入虚拟环境，借助环境提供的虚拟仪器，在进行实验设计和操作的过程中，即使操作错误也不会造成实验仪器损坏、试剂浪费和危险发生，同时还会有相应的提示信息，引导学生以正确的方法、步骤进行实验。这样，学生在课外有机会选择项目进行实验，并在实际的实验操作前获得一定的经验，保证实验高效完成。重要的是，虚拟实验内容是侧重运动人体科学的实际应用，虚拟的环境和任务是已经实践过的各种训练、比赛的动作技术分析、心理干预和运动机能评定等方案，虚拟实验顺利完成后，实验课可再移至训练或比赛场地实际完成；这样，学生在实际操作过程中获得的真实体验与经验，与虚拟实验的相互印证，实验教学效果显著。

(10) 实验报告提交模块。该模块可为各实验提供不同的实验报告模板，也支持手写报告的提交(如创新性实验方案等)，教师可在线点评。该模块还可统计学生的出勤情况。

(11) 实验成绩查询模块。该模块主要为学生提供实验成绩的查询、统计和管理。实验成绩包括：实验出勤情况，每个实验操作能力成绩，每个实验报告成绩，实验考试成绩等几部分，在设置相应的权重后，借助该模块，教师就可以评出学生的实验总成绩。

其中的“用户管理”模块主要是对系统涉及的各类用户的账号和权限等进行管理，“系统维护”主要包括数据库备份、IP管理、讨论区管理和数据统计等。

3 平台的优点

(1) 平台有很强的时间和空间的灵活性。这有利于缓解实验课时少实验课程多的矛盾。大部分的实验教学内容，师生间的讨论、答疑可以通过该平台在课余时间完成。实验教学平台利用Internet进行实验教学，打破了教师与学生、学生与学生之间的相对孤立状态，更贴近学生的学习需要，从而可以让学生真正达到根据自己的需要自主学习的目的。平台的使用还可提高设备利用率和降低实验教学成本。

(2) 平台的实验教学内容以阶梯式、渐进式编排成体系。平台构建了一个从基础实验、基本技能、综合实验到应用创新实验的由浅入深的内容体系，有利于实现以学生为本、个性化发展的实验教学目的。同时，虚拟实验教学使得实验内容也不再受实验室现有仪器设备等硬件的限制，这也将推动实验教学内容与体系的改革。

(3) 平台的实时性、互动性和开放性。计算机技术与网络技术的结合赋予了平台实时性、互动性和开放性等智能特性。通过网络将分散的实验室变成资源共享和管理方便的网络实验教学平台，加强了运动人体科学各子学科间的交流与合作，丰富了实验资源，在开阔视野的同时充分调动了学生的主动性，给学生提供了更多思考和实践的机会；有利于实现以学生为本，个性化发展的实验教学目的；有利于培养学生应用创新的实践能力。

4 结 语

运动人体科学实验教学平台的建设与应用将改变传统的单一的实验教学模式，这种将教、学、研构建成一体的开放实验平台不仅弥补了传统实验教学中的不足；更能充分发挥出运动生理生化、运动解剖和运动生物力学等实验教学单位的资源优势，优化实验教学过程；有利于培养学生实验技能和应用创新的实践能力。而且，运动人体科学网络课程的建设是提高教学水平和适应教育发展的重要手段，是教学改革的趋势和方向，也是学科建设的重要内容[7-8]。总之，这种以实验教学平台信息化建设为软件基础，重视软硬件协同工作的实验教学模式是当今实验教学发展的必然趋势，已在众多学科的实验教学中应用[9-15]；是高等体育院校运动人体科学实验教学发展必经阶段。因此，设计并开发该实验教学平台具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

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