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關鍵詞:技術創新;專有化體系;效度;創新績效
中圖分類號:F273.1 文獻標識碼:A
對企業而言,從技術創新中獲益以形成良好創新績效的預期是企業參與并產生技術創新的主要驅動之一。然而,波士頓咨詢集團(Boston Consutling Group)在全球范圍內對高管人員進行的創新調研顯示:半數以上的企業創新在財務方面以失敗收場。Arrow將企業無法成功從其創新投資中獲取收益的現象定義為“專有性(appropriability)問題”,并指出專有性問題源于技術創新生成的科學技術知識具有公共產品的屬性。
1986年,Teece開創性地提出了創新收益分配的PFI分析框架,為專有性問題的解決提供了系統而全新的思路。在該框架中,他首次提出專有化體系(appropriability regime)的概念,將其定義為“除企業結構和市場結構外的技術知識因素和知識產權制度環境”,并指出專有化體系是決定企業獲取創新收益的關鍵要素。Levin等、Cohen和Walsh、后藤晃在不同國家和地區開展了大規模創新調查,研究發現,除了技術知識的本質和知識產權制度兩種創新保護手段外,企業還采用了率先市場化、互補資產優勢等更直接的手段,以改善企業技術創新的專有性狀況。上述措施的作用內涵各不相同,Cohen和Walsh將其歸納為“專有化手段”(appropriability means),目的在于保護技術創新本身及其形成的增值收入。Hurmelinna和Puumalainent在前人工作基礎上拓展了專有化體系的內涵,闡明專有化體系是企業可獲得并使用的專有化手段的組合。
專有化體系效度是指企業對技術創新的獨占程度,由保護技術創新的專有化手段組合使用促成,表征了企業避免技術創新被模仿程度的高低。近年來,多位學者從行業特性、企業環境和創新類型等不同層面對企業如何選擇專有化體系效度的構成手段進行了研究。Cohen和Walsh的研究成果表明,集成電路技術行業更偏好商業秘密,而生化技術行業比傳統行業更依賴于技術知識的隱性屬性。Gonzalez和Nieto認為,主要使用顯性技術知識的企業偏好采用專利,而主要使用隱性知識的公司偏好采用商業秘密。Byma和Leiponen發現,企業規模與選擇專利的概率正相關,而研發投入與選擇商業秘密的概率負相關。袁健紅等分析了影響企業選擇專利和商業秘密兩種保護手段的各種因素,發現企業規模、研發強度、激勵機制及創新類型等在一定程度上影響到企業自主創新保護機制的選擇。
已有研究多著眼于選擇何種專有化手段保護技術創新,卻并未對專有化體系效度所產生的績效效果進行剖析。筆者認為創新保護手段的使用僅僅是解決專有性問題的外在表現,而其根本目的在于盡可能地攫取創新收益并提升創新績效。因此,本研究根據專有化體系效度的形成機理,將其劃分為內部效度和外部效度,并從知識產權保護和資源觀的角度出發,利用220家中國制造業產品創新企業的橫截面數據,嘗試回答如下3個問題:專有化體系內外部效度的形成之間是否存在交互效應?內外部效度是否對創新績效形成異質的獨立效應?專有化體系效度對創新績效的總體效應如何?考慮到中國知識產權保護的現狀與發達國家相比尚有一定差距,本研究明晰了企業該如何合理高效地保護創新,這對于推動企業的專有性管理實踐乃至技術創新活動具有重要的現實意義。
1 理論基礎與研究假設
1.1 專有化體系內外部效度形成之間的交互效應
根據Teece對專有化體系的定義,專有化體系效度主要取決于兩個基本衡量指標:一是技術創新內在蘊含的技術知識的本質,二是外部法律機制的保護強度。Zander和Kogut認為技術知識的本質主要是指技術知識的隱性或顯性程度,包括可編碼程度(codifiability)、可傳授程度(teachability)、復雜程度(complexity)、系統依賴程度(system dependence)和產品可觀察程度(product observability)等5個方面。隱性知識很難清楚表達,因此其傳播的內在困難性加劇了模仿者掌握知識的難度,進而提高了技術創新者獨占知識的程度。然而,隱性知識織成的自然壁壘并不是一成不變的。Saviottit指出,自然壁壘會隨著技術知識的顯性化、了解技術知識的群體的擴大以及知識潛在使用者的增多而呈現逐漸弱化的趨勢。因此,企業通常還依靠法律機制對技術創新施加外部保護,使模仿者要么不能合法使用技術創新,要么缺乏技術創新的相關信息,從而對技術創新享有所有權和排他權。Hurmelinna等指出,法律機制的保護強度取決于專利、版權、商標以及商業秘密(主要指可執行的法律保護手段,如保密協議)等措施的使用,其中專利的保護能力最高。
本研究認為上述兩個基本衡量指標形成專有化體系效度的機理不同:利用技術知識的本質而實現的獨占程度構成專有化體系的內部效度;借助法律機制而達成的保護強度則構成專有化體系的外部效度。內外部效度形成機理的差異可能導致兩者之間存在交互效應。Hurmelinna和Puumalainent指出知識的隱性屬性與專利保護矛盾。因為如果核心知識在本質上過于隱含,知識產權申請材料便難以書寫,專利等法律保護措施便缺乏可獲得性,外部效度的形成便受到抑制。反之若利用專利等法律保護措施實現外部效度,這些措施需要向國家機構如專利局提交正式申請。Fafia等指出申請則意味著用知識的公開與顯性化交換法律保護,Laursen等指出企業還需在知識產權申請材料中指明技術的新穎性與價值性,因此外部效度的達成過程實則向外界披露了大量創新相關信息,從而導致了隱性屬性的降低。綜上,專有化體系的內外部效度在一定程度上無法實現對技術創新的“并行保護”。因此,本文提出假設如下。
H1 專有化體系的內部效度和外部效度之間存在矛盾性。
1.2 專有化體系內外部效度對創新績效的獨立效應
基于資源的觀點(RBV)指出,具有價值性、稀缺性、不可模仿性和不可替代性的資源和能力能夠幫助企業獲取競爭優勢。Hoopes等指出資源和能力的不可模仿性是這四種特性中獲取競爭優勢最重要的決定因素。基于知識的觀點(KBV)強調,知識,尤其是隱性知識是持續競爭優勢的來源。技術創新蘊含的隱性知識是異質的,而且通常內嵌于組織慣例和能力中,難以清楚表達。隱性屬性構成的內部效度雖然不能完全避免技術創新的擴散,但至少制造了模仿壁壘,提高了潛在使用者獲取技術創新的內在困難性,進而保護了企業對創新收益的獲取。Hurmelinna等。研究發現隱性技術知識有助于提高企業的創新收益,且此效應在突變式創新的環境下尤為顯著。Gonzalez等指出技術知識的差異可以作為企業績效異質性的一個解釋。由此,本文提出假設如下。
H2a 專有化體系內部效度有助于促進企業的創新績效。
外部效度由專利、商標、注冊設計、版權以及商業秘密等法律保護措施的使用實現。專利賦予發明人一種排除權,除發明人以外的任何人無權對技術創新進行經濟開發,包括制造、使用、銷售等;商標使企業的產品或服務區別于其他企業,在專利到期后仍為技術創新提供一種事實壁壘;注冊設計保護技術創新的整體視覺外觀;版權保護原創作品的署名權;商業秘密以法規形式防止任何創新相關技術信息(化學反應式、設備、工藝與流程等)外溢。外部效度以法律效力保護技術創新成果的所有權,企業有權對侵權事件作出激進的訴訟和周密的處理,這其實是向模仿者發出了積極捍衛權利的信號,促成了企業對技術創新合法開發權的壟斷和超額利潤的獲得。Hurmelinna等研究發現專利、技術隱藏有助于提高企業的創新收益。Arundel指出對技術創新進行保密有助于提升企業收益。Xu等也指出,專利、注冊設計、商標等法律措施的組合使用能有效推動企業進行新產品開發,從而有利于促進企業的產品創新績效。綜上分析,本文提出假設如下。
H2b專有化體系外部效度有助于促進企業的創新績效。
專有化體系的內外部效度均可實現對技術創新的獨占,從而使企業享受超額利潤并提升創新績效。但是,外部效度在利用法律機制獨占技術創新的同時,還能向外部展示該技術創新的價值性。專利、商標等措施的使用還能提升企業的形象與聲譽,從而有利于企業與消費者形成排他性網絡并獲取更多的利潤。Ceccagnoli指出通過專利保護等措施實現的企業層面的強技術獨占能引致更優秀的經濟績效。綜上,外部效度能使企業形成更優良的銷售或服務等互補資產,從而在新產品商業化過程中攫取更多利潤。因此,本文提出假設如下。
H2c 與內部效度相比,專有化體系外部效度對創新績效的促進作用更強。
1.3 專有化體系效度對創新績效的總體效應
內部效度與外部效度的聯合即是專有化體系的總體效度。專有化體系的總體效度是一個連續變量。相同的效度可以通過不同手段的組合而形成,只是外部效度主要通過法律保護實現,而內部強度則依賴于將技術知識的緘默程度和復雜性嵌入組織結構中獲得。專有化體系的總體效度越高,技術創新就越容易被企業獨占;反之,技術創新就容易為模仿者所獲取且外部法律機制也不能有效保護,專有化體系也就越弱。專有化體系效度越高,創新企業便越容易牽制模仿者并將技術投入生產并擴大市場份額。對技術創新的獨占也為企業營造了一種不完全競爭的市場結構,使得企業在定價上有較強的靈活性,企業既可以收取高額授權費,也可以通過超額利潤率直接增加創新收入并提升創新績效。同時,Levin等指出從技術創新中獲益驅動企業參與并產生技術創新。企業從技術創新獲取的利潤越多,則被社會其他主體所瓜分的利潤就越少,企業繼續從事技術創新的激勵也就越強,進而有利于企業形成良性的創新循環。綜上分析,本文提出假設如下。
H3 專有化體系的總體效度有助于促進企業的創新績效。
2 研究設計
2.1 數據收集與樣本描述
本研究面向中國制造業內的產品創新企業收集數據。在正式調研之前,我們首先在西安高新區選擇10家產品創新企業進行實地調研,與企業的研發經理或技術總監進行訪談。接著以卡內基梅隆調查(Carnegie Mellon Survey)和共同體創新調查(Community Innovation Survey)的問卷為基礎,結合相關領域專家學者和企業人員的反饋意見對問卷進行反復修改并形成最終問卷。大規模的正式調研于2011年3-10月之間進行。問卷的發放與回收采取與委托調查公司合作的方式。在調查過程中,先篩選出符合條件的調研對象,甄別問題是“是否為在2006-2010年間進行產品創新的制造業企業”。產品創新包括兩種形式:①基于新技術開發,創造一個全新的產品以滿足消費者的需求;②基于已有技術的改進,把以前企業或市場中存在的某種產品的形式和功能加以適當的改進,從而適合消費者現在或潛在的要求。調研對象的職務為企業的研發經理或技術總監,極其熟悉企業的技術、研發以及技術創新保護現狀等相關情況。要求調研對象逐個回答問卷,若問卷沒有完整回答,則視為無效。最終收回有效問卷220份。
最終樣本來源于北京、上海、成都、西安、蘇州、廣州、深圳等多個城市。樣本企業所屬行業廣泛,主要包括石油化工(19.1%)、電子產品(15.9%)、食品飲料(13.1%)、設備制造(12.3%)、家具制造(9.5%)、電氣產品(6.8%)、造紙印刷(5.9%)、紡織印染(5.0%)及其他行業(12.4%);樣本企業股權形式多樣,民營企業占55.0%,合資和合作企業占15.5%,外商獨資企業占10.5%,國有企業占5.9%,集體企業占5.5%,其他類型企業占7.6%;企業規模(年銷售額)3 000萬以下、3 000萬~3億和3億以上分別占47.7%、20.0%和32.3%。
2.2 變量測量
為確保數據和研究結果的可靠性及有效性,本研究在國外調查和文獻中成熟量表的基礎上,根據訪問對象的理解和反饋意見對問卷量表在措辭上進行了必要調整。
本研究的因變量為企業的創新績效。采用Laursen和Salter關于創新績效的研究量表,以企業2010年創新產品銷售額(包括兩種形式產品創新銷售額的加總)占企業總銷售額的百分比進行測量。
本文自變量為專有化體系的內部效度和外部效度。根據Hurmelinna和Puumalainen的研究,結合Zander和Kogut對技術知識本質的分析,采用10個題項的量表來測量專有化體系的內部效度,具體測量指標見表1、考慮到當選項超過五點時,一般人難以有足夠的辨別能力,因此專有化體系的內部效度采用Likert五級量表度量,量表刻度為“該題項表述與企業實際情況相比:1非常不符合,5非常符合”。對10個題項的得分按0~4分重新標度,加總后得出專有化體系的內部效度。
根據Hurmelinna和Puumalainen的研究,結合企業調研的實際情況,采用五種知識產權法律保護措施的使用頻次和有效性的加權求和測量專有化體系的外部效度。五種知識產權法律保護措施分別為專利、版權、注冊設計、商標和簽訂保密協議。使用頻次采用Likert五級量表度量(在計算外部效度時使用頻次同樣以0~4分重新標度),量表刻度為“企業使用下列措施保護產品創新的頻次:1幾乎不使用,5頻繁使用”。法律保護措施使用越頻繁,企業對技術創新施加的外部保護越強,專有化體系外部效度也就越高。專利清楚界定保護對象,排他性保護范圍廣泛,是最強形式的法律保護措施,所以專利有效性權重賦值為3;注冊設計、商標和版權也明確界定保護內容,但保護范圍不如專利廣泛,所以這三種保護措施的有效性權重賦值為2;商業秘密的保護范圍難以界定,保密協議的執行情況也無從得知,因此保密協議措施的有效性權重賦值為1。
本研究控制了企業規模、市場范圍及研發過程對企業創新績效的影響。企業規模以企業的年銷售額測量。市場范圍分為區域市場、國內市場和國際市場,分值為1~3分,分值越高表示企業市場范圍越廣。研發過程是一個虛擬變量,企業采用間斷性研發則值為0,參與持續性研發則值為1。研發過程同時控制了研發強度及所屬行業對創新績效的作用。持續性研發企業的研發強度高于間斷性研發企業。而且在本調研中,間斷性研發的企業大多隸屬于食品、紡織、家具等離散產品行業,持續性研發的企業均隸屬于設備制造、電子、電氣等復雜產品行業。
2.3 信度和效度檢驗
問卷數據質量主要以信度和效度來衡量。本研究通過Cronbach's儀系數來檢驗變量的信度;對專有化體系的內部效度和外部效度兩個變量進行探索性因子分析,采用主成分分析法檢驗各變量量表的建構效度。變量信度和效度的檢驗結果如表1所示??梢钥闯觯瑑炔啃Ф茸兞亢屯獠啃Ф茸兞康腃ronbach's α系數均高于0.7,量表具有良好的內部一致性。從因子載荷看,所有題項的因子載荷均超過0.5,表明量表具有較好的建構效度,可進行下一步研究。
3 實證分析
由于因變量創新績效是在[0,1]區間浮動的百分比,其值以正概率取0且其余值在0的右側連續,因此本文使用STATA11軟件中的Tobit雙邊審查回歸模型驗證假設。同時考慮到標準Tobit模型要求因變量殘差服從標準正態分布,所以對創新績效值進行對數變換。在回歸分析前,我們計算了模型中各個自變量的方差膨脹因子,檢驗結果顯示各自變量的方差膨脹因子均小于2,因此模型不存在較強的多重共線性問題,并且Chi-square值也表明所有方程在整體上是顯著的。
表2為研究變量的描述性統計結果以及Pearson相關系數分析結果。由表2可知,內部效度和外部效度呈現顯著的負相關關系(β=-0.346,p
專有化體系內外部效度以及總體效度與企業創新績效的回歸分析結果如表3所示。模型1檢驗了控制變量以及專有化體系內部效度對創新績效的影響,發現內部效度對創新績效呈顯著的正向影響關系(β=0.0097,p
4 結論、啟示與展望
基于知識產權保護和資源觀,本文利用220家中國制造業產品創新企業的調研數據,首次對專有化體系的內外部效度以及總體效度與企業創新績效的關系進行了實證研究。主要結論如下。
(1)專有化體系內部效度和外部效度形成之間的交互效應。本研究發現由于形成機理的差異,專有化體系內外部效度的形成具有矛盾性。依賴技術知識的隱性程度實現內部效度的企業會減少外部法律保護措施的使用以降低外部效度;反之,依賴法律保護措施達成外部效度后,內部效度將隨之降低。這拓展了Hurmelinna等關于知識的隱性屬性與專利保護矛盾的研究結論。
(2)專有化體系內外部效度對創新績效的獨立效應。本研究發現專有化體系內外部效度對創新績效具有異質的獨立效應。專有化體系內部效度有利于提升企業的創新績效,而專有化體系外部效度對創新績效的作用效果不顯著。在引入外部效度二次項后的進一步研究顯示,專有化體系外部效度會首先降低企業的創新績效,之后再提升企業的創新績效。
(3)專有化體系效度的總體效應。本研究發現專有化體系效度對企業創新績效存在顯著的正向影響,表明專有化體系總體效度對創新績效具有促進作用。
一、桌面虛擬化及其技術核心
(1)作為一個廣泛的專業術語,虛擬化通常是指在虛擬的基礎上計算機元件的正常運行,而非真實基礎上的運行。桌面虛擬化能夠使使用和操作更加的靈活,它將原來的物理硬件與計算機、客戶端系統進行了合理的分割,使整個系統的可用性得到了進一步的改進和提高。僅僅通過軟件便能夠為客戶帶來邏輯性數據視角,并且在處理能力和存儲能力上有了進一步的提高,使客戶對使用數據的應用更加方便快捷。
(2)對桌面的操作系統進行優化和虛擬化是桌面虛擬化技術的關鍵和核心部分,這一核心技術的應用使運行與環境成功的分離,客戶能夠隨時隨地的通過對非特定設備的運用,實現對桌面系統的訪問和操作。總結來說也就是:桌面系統的遠程動態訪問和數據中心的統一托管的實現都是在桌面虛擬化技術的支持下完成的。舉一個簡單的例子就是我們之前對存儲空間和主機的應用轉移到了網上進行,通過網上操作實現之前在計算機上的任何操作,對桌面虛擬化設備的應用使我們能夠隨時隨地的對桌面系統進行網絡訪問。
二、虛擬化技術在高校實驗機房中的具體應用
(1)虛擬化技術對實驗儀器管理系統的構建
構建實驗室儀器管理系統的應用原理如圖:
對XenDesktop的應用表現在:物理拆分配置文件、應用文件和操作系統;根據客戶的要求以服務器為中心,合理的對儀器進行連接、并對軟件程序進行配置,同時安裝系統。在用戶登錄前完成對上述三部分的動態組合形成一個運行桌面。再通過對Citrix和ICA協議的應用,使整個操作系統的桌面被交付給人機界面。在數據實驗分析中及對通用性軟件的使用中通常采用這種方式。如果有特定的需求時,需要為用戶提供一個獨立的桌面操作系統,在桌面上直接安裝應用軟件,提高用戶的操作效率,同時增強用戶的操作目的性。
(2)根據實驗室的不同要求,儀器的管理者可以運用不同的方式進行管理,生成系統的邏輯構架圖(圖2)
(3)在實驗室儀器的管理系統中,對桌面虛擬化技術的應用能夠滿足廣大師生的實驗需求,實現高效、科學的實驗室儀器管理。隨著高校實驗復雜程度的不斷提高和師生對數據安全需求的不斷提高,綜合使用儀器成為了教學科研方面的發展方向,因此,桌面虛擬化技術在高校實驗室儀器管理系統中發揮著越來越重要的作用:儀器管理員對操作系統的安裝和升級能夠快速的進行,運用可伸縮性較好的xenI),Esktop系統實現實驗室儀器規模的不斷擴展;后臺系統的運行中對虛擬機的采用,縮短了更換設備儀器、安裝儀器、程序驅動等管理工作時間,大大的提高了準備實驗性儀器的工作效率;能夠滿足每個學生的不同獨立桌面系統需求,在提高學生實驗目的性的同時,提高了學生的實驗效率和系統程序的運行速度;由于實驗數據和信息的傳遞不需要通過網絡進行,因此數據的安全性便得到了有效的提高,管理員對后臺的策略管理可以直接的進行;鏡像管理技術的統一,使系統的安全性大大的提高。
三、桌面虛擬化軟件系統的安裝和部署
(1)為了實現桌面的請求功能,要合理選擇和配置控制場的主服務器。“主服務器”的服務器配置可以是Desktop Delivery Controll,同時管理員可以將其運用為“成員服務器”、“備份服務器”。
(2)當虛擬機托管基礎結構接收到了大量的發送命令時,會對所有的請求進行排序和處理,相應的拖延了管理服務的時間,造成短時間內沒有響應,因此對虛擬機基礎結構同時接收的請求數量應進行有效的控制,控制的具體操作表現為將下列程序添加到CdsPoolMgr,exe,eonfig文件中,并重新啟動控制場主服務器。
黨的十八屆三中全會作出繼續深化軍隊院校改革戰略部署后,在如何適應健全新型軍事人才培養體系的要求上遇到了新考驗,這就對培養信息化人才的院校在如何使教學向實戰聚焦、向部隊靠攏上提出了新的要求。因此必須要建立一套適合軍校教育現狀實踐性的教育模式。本文結合學院的實驗室教育現狀,對校園網、虛擬實驗室以及開放實驗室進行有機融合,形成一套從網絡到開放實驗室拓展知識、能力以及智慧的一體化的教學模式,為適合新型信息化人才培養進行了探索和實踐。
一、研究訴求
1.傳統實驗室的現狀和存在的問題
(1)未開放的實驗室限制了學生創造性的發揮。大部分高校的實驗室目前還僅是為教學服務,沒有對全院師生全天候開放,從而使得教學課程的設計也都大多受到實驗室條件和環境的限制,致使教學任務無法充分開展。封閉的實驗室只能提供學生進行演示性和驗證性的實驗,使學生對知識的運用只能是淺嘗則止,不利于知識拓展,進而舉一反三。
(2)集成度較高的實驗器材不利于學生發散思維的培養。目前傳統實驗室所采用的實驗設備基本上都是采購專業實驗儀,具有操作簡便、說明詳細的特點,使學生對實驗目的更為明確,有利于學生進行驗證性的實驗。但是實驗儀太過于集成造成開放性實驗不足,使學員缺乏動手能力,不利于學生進行自主設計和培養創新能力。
(3)分散性的管理方式不利于學生的對外交流。傳統實驗室大多采用分散式的管理模式,由不同專業教研室進行管理。這樣的管理方式使得實驗室更加專業化。但與此同時,缺少了學科間的交叉。學生四年所學的知識分散,無法融匯貫通,在知識體系的構建上無論從廣度還是深度上都受到了影響。實驗室與教師、學生之間也形成了信息的不對稱。由于實驗室管理人員與教師、學生沒有形成一個暢通的交流渠道,學生不能隨時來實驗室進行實驗,在時間和空間上都受到了限制,不利于因材施教。
2.網絡化的優勢
傳統的教學模式大多采用紙質教學模式,這些紙質的材料缺乏實時和動態性。書本上的內容不能與時俱進、實時調整前沿知識,學生與教師的交流受到時間和空間的局限,影響到學生的進一步深入學習。而網絡卻突破了這些局限,具有開放、動態性的特點,使得學生和教師的溝通更為順暢。學生不僅可以通過校園網快速了解科技前沿,數字化地教學使學生更為充分、方便地準備教師所布置的任務,使得學生能學有所得,而且還實現了學習內容的共享與交流,從而有助于學生開展自主學習,提高學生自我學習的能力。
二、創新思路
隨著高校培養創新型人才目標的明確,對學生的創新能力提出了更高的要求。而創新之根在于實踐,近年來,很多高校認識到開放實驗室對培養學生實踐能力具有重要作用。再加上,總部和學院加大了對基礎實驗室的投入力度,使各實驗室的建設上臺階上水平。雖然網絡化具有動態性、實時性,但是不能完全取代傳統意義上的開放實驗室,那么二者之間如何結合才能發揮教學的最大作用,調動學生的積極性,使大部分學生達到對知識的融會貫通,從而發揮學生的自主設計能力,進而開展創造性的實驗?本文對此進行了深入的研究。
1.網絡課程
隨著校園網建設越來越完善,網絡教學為傳統課堂教學提供了又一個活躍的平臺。教師可將每次實驗的目的和任務書通過網絡提前下達至學生,學生可通過教學網絡平臺在線討論、交流,激發學生實驗的興趣。
2.虛擬實驗室的研究與實踐
虛擬實驗室是由實驗所需要的模擬程序、實驗單元和參考資料組成。學生根據教師在網絡上的實驗任務,在虛擬的實驗箱上進行硬件的連線和加載模擬程序進行驗證性的實驗,目的在于讓學生消化授課內容。同時學生還可通過增加新的器件、建立新的實驗,對此進行分析、處理,最終得到一個相同的或新的實驗結果。實驗后,學生通過網絡提交創新性的實驗內容,從而使實驗不斷擴充,這種方式不但激發了學生的興趣,還增強了學生發散性思維的能力。
3.開放實驗室的拓展實驗
通過在虛擬實驗室的“鍛煉”,再由老師逐步引導學生進入開放實驗室。根據在虛擬實驗室的實驗情況將學生分成兩個大組進行因材施教。一組是基礎組,是對虛擬實驗還存在疑問的學生。另一組是設計組,是能輕松完成虛擬實驗內容并有創新想法的學生。
首先,由教師指導,學生操作,進行驗證性的實驗,旨在讓基礎組的學生明白實驗的原理。例如,并行接口8255的實驗,8255完成處理器與外設之間的數據交換。處理器向端口發送控制指令和地址,因此與8255控制信號和地址信號相連,而端口的數據最終送向外設,所以8255的端口與外設相連。通過教師的指導讓學生知道“為什么”、“如何做”以后又“能做什么”,目的在于加深對基礎性實驗的認識和理解。
其次,將“基礎組”的學生按照學生的愛好將其分配到設計組。依然以任務為主線,學生為主體,教師為主導進行設計性實驗。在設計性實驗中采用硬件實驗模塊化,如在計算機硬件課程中包括了處理器模塊、存儲器模塊、定時器/計數器模塊、I/O模塊(并行、串行接口)、中斷控制器和鍵盤/顯示器接口模塊六部分組成,各模塊間相互獨立。學生通過組裝的方式利用各功能模塊間的關聯關系進行設計性組合,拓展實驗范圍,提高實驗教學效果。這就要求教師立足現有實驗條件,精心設計實驗項目,增強學生的動手能力,從而促進學生對理論知識的掌握和擴展。
最后,由教師布置綜合性任務,引進功能相似的實驗模塊,同時提供實驗框架樣圖,由學生再進行詳細設計,進而在圖紙的基礎上進行綜合性實驗。
4.網絡+虛擬實驗室+開放實驗室的有機融合,建立一體化的實驗模式
通過在傳統開放實驗室的基礎上加入新思想、新概念,必須輔助與完善管理機制。尤其面向全院的開放性實驗室,借助于現代化的網絡技術勢在必行。網絡+虛擬實驗室+開放實驗室“一體化”的管理方式有助于學生與教師的交流、探討以及實驗任務的下達,在進入開放實驗室之前加入虛擬實驗室環節,循序漸進,使難問題簡單化,從而減輕學生的心理壓力。進入開放實驗室后,以任務為主線、學生為主體、教師為主導的設計與綜合實驗不僅重組了實驗內容以及學科間知識,還重組了學生腦中的知識體系,從而拓展了學生的知識面,進而增強了學生的動手能力,提高了學生的自主學習和創新能力,實踐應用使得知識不斷得到創新。