陳 蘭 譚克奇 楊曉紅 崔志偉
(鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南 鶴壁 458000)
2013 年下半年,教育部印發(fā)了《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》, 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展對提高課程教學(xué)質(zhì)量有很重要的意義。慕課時代發(fā)展迅猛,基于線上實(shí)驗(yàn)平臺的建立也顯得尤為重要。線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)要針對課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的改革、實(shí)驗(yàn)方式、實(shí)驗(yàn)對象而言,有很大的改革創(chuàng)新,實(shí)驗(yàn)對象借助計(jì)算機(jī)仿真、虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境,完成同傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相類似的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[1-3]。信息化的手段是對線上教學(xué)提供有力支撐, 要不斷推進(jìn)線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展,探索線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革以不斷適應(yīng)構(gòu)建混合式發(fā)展的教學(xué)模式。 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展帶來了機(jī)遇。
線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生在不同的時間、不同的地點(diǎn)一起加入一個實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行討論、學(xué)習(xí),提升研究水平和解決問題的能力。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度得以拓寬,實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的深度得以加深。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等教育培養(yǎng)方案中有很重要的地位,通過實(shí)驗(yàn)教學(xué),學(xué)生的動手操作能力、獨(dú)立思考能力會有很大的提高,這是理論教學(xué)不可比擬的。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以從傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)過渡到探索型實(shí)驗(yàn)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué), 學(xué)生上實(shí)驗(yàn)課的時間和地點(diǎn)都是固定的,做實(shí)驗(yàn)的時間也是極其有限的,一般實(shí)驗(yàn)課只是讓學(xué)生完成教師布置的固定模式的實(shí)驗(yàn), 往往不能做到真正完全掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的細(xì)節(jié), 對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也不夠深刻掌握,對學(xué)生的創(chuàng)新能力提高不是很大[4]。 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)運(yùn)而生,不受上課地點(diǎn)、上課時間的約束。學(xué)生可以通過反復(fù)模擬實(shí)驗(yàn),針對自己的需要選擇合適的時間來安排線上實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí),針對實(shí)驗(yàn)對象、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)結(jié)論反復(fù)推敲,進(jìn)而拓展思維,創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。盡可能多地增加實(shí)驗(yàn)課時,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。
學(xué)生在做線上實(shí)驗(yàn)時,每一個操作步驟都可以反復(fù)做,有問題時可以利用線上平臺向教師或者同學(xué)求助,最終實(shí)現(xiàn)解決,實(shí)現(xiàn)論壇與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的交流方式。 比如化學(xué)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,由于某些客觀原因,針對易燃、易爆炸、有毒有害的實(shí)驗(yàn),線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供一定的高可靠性、 安全性且經(jīng)濟(jì)的授課模式,在節(jié)約人力、財(cái)力的過程中,不需要考慮實(shí)驗(yàn)耗材的多少,也減少了相關(guān)實(shí)驗(yàn)帶來的危害性,學(xué)生的安全性得以保證,整個實(shí)驗(yàn)過程更加的形象生動,提高實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和安全,同樣能夠達(dá)到預(yù)期實(shí)驗(yàn)效果[5-6]。另外,傳統(tǒng)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施與科學(xué)技術(shù)發(fā)展有一定的距離, 不能滿足學(xué)生對學(xué)科新興知識的需求。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與人才培養(yǎng)的要求有一定的距離,實(shí)驗(yàn)室安全防護(hù)有待進(jìn)一步加強(qiáng)。
對基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)來說,在線上實(shí)驗(yàn)平臺上,各類常用電子儀器儀表均為實(shí)物圖標(biāo)展示,其功能與實(shí)物完全一致,能夠完成各種基本理論驗(yàn)證、實(shí)驗(yàn)參數(shù)的改變及其測試等功能,使學(xué)生對實(shí)驗(yàn)方法及其基本實(shí)驗(yàn)理論有很清晰直觀的認(rèn)識,大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)、電工實(shí)驗(yàn)等學(xué)科能夠體現(xiàn)出來。
對設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)而言,學(xué)生在掌握基層性實(shí)驗(yàn)的基層上,可以根據(jù)自己的能力范圍自行對相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提升,充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和積極性,如交通燈、心形燈、計(jì)數(shù)器可編程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等,學(xué)生的工程素質(zhì)也會得到提升。 北京潤尼爾公司創(chuàng)辦的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺, 可以完成控制類、電子電路類、機(jī)械類、電氣自動化類等眾多學(xué)科類別的虛擬仿真實(shí)驗(yàn),學(xué)生的科研能力和探索能力可以得到激發(fā)。 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是對理論知識掌握的一個延伸,對于線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言,應(yīng)該盡可能多地設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合應(yīng)用性實(shí)驗(yàn),將實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)新,打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中“老師先做,學(xué)生比著做”的固定實(shí)驗(yàn)?zāi)J椒諊?,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)興趣。
對于學(xué)生端而言, 線上教學(xué)平臺具有相關(guān)實(shí)驗(yàn)視頻可供學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí), 不同學(xué)習(xí)程度的學(xué)生可根據(jù)自己的需要選擇加快學(xué)習(xí)進(jìn)度, 對實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)的復(fù)習(xí)有很好的促進(jìn)作用。 實(shí)驗(yàn)完成后可以在線編輯實(shí)驗(yàn)報(bào)告并提交, 學(xué)生的自我監(jiān)控能力會得到相應(yīng)的提高,也可以促進(jìn)學(xué)生之間的科研氛圍形成。有助于為學(xué)生參加創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)、 大學(xué)生創(chuàng)新大賽等活動奠定重要基礎(chǔ),提高學(xué)生的應(yīng)用創(chuàng)新能力,而線上實(shí)驗(yàn)平臺提供很好的參照作用,滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需要。
對于教師端而言,教師可以隨時隨地對學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行答疑解惑,教師通過平臺可以查看到學(xué)生所交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容, 可以在線給定學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績。教師還能利用“實(shí)驗(yàn)平臺”與學(xué)生實(shí)時交流實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題,同學(xué)之間也可以進(jìn)行高效的交流。 當(dāng)然,線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)也為教師提出了更高的要求,教師需要提前預(yù)知各種不同類型的實(shí)驗(yàn),掌握虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的各種工具和操作的流程,也可以根據(jù)學(xué)生的需求,開發(fā)出更多的與課程相關(guān)的實(shí)驗(yàn),從而提高教學(xué)質(zhì)量。 在實(shí)驗(yàn)過程中,教師也要解決學(xué)生在操作過程中虛擬環(huán)境安裝不當(dāng)、操作失誤、操作過程中計(jì)算機(jī)出現(xiàn)白屏、黑屏及其死機(jī)無法運(yùn)行等情況。 教師和學(xué)生可同時登錄實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行實(shí)時互動輔導(dǎo)答疑。其教學(xué)手段、教學(xué)活動方式的改變,使教師不僅是教授者,而且是學(xué)習(xí)者。
實(shí)驗(yàn)課程的開展是依據(jù)培養(yǎng)方案及其課程體系的, 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合,可以使整個實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)體系更為完備,可以有效去除傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課時較少的弊端,為培養(yǎng)新工科背景下高層次復(fù)合型的人才提供有力的支持。線上實(shí)驗(yàn)也有一定的局限性,只能通過電腦客戶端安裝相應(yīng)的運(yùn)行軟件平臺,在整個平臺上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 由于時間上可以由教師自由設(shè)定,避免類似線上課程教學(xué)直播的網(wǎng)絡(luò)卡頓現(xiàn)象,充分發(fā)揮了互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通、及時保存的相關(guān)功能。 教師可以從后臺看到學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)展程度,實(shí)時參與。
整個線上實(shí)驗(yàn)課程體系融入社會的需求,避免學(xué)校教師所教授內(nèi)容同社會行業(yè)所要求學(xué)生掌握的知識相脫軌。在交互的線上實(shí)驗(yàn)環(huán)境中[7],教師可根據(jù)不同的學(xué)生在線上教學(xué)平臺上進(jìn)行個性化的整理和輔導(dǎo)。當(dāng)線上實(shí)驗(yàn)完成結(jié)束后,學(xué)生可以到傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,再增強(qiáng)自身的動手操作能力,同教師和同學(xué)進(jìn)行線上實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果的交流,一起分享、共同提高。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育培養(yǎng)方案中重要的組成部分,對學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)起著很重要的作用。線上實(shí)驗(yàn)很大的優(yōu)勢在于將信息化技術(shù)與課程的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,能夠?qū)崿F(xiàn)翻轉(zhuǎn)式教學(xué),這是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)所不可比擬的, 無形之中促進(jìn)課程的改革,實(shí)驗(yàn)的課程內(nèi)容得以改革與創(chuàng)新, 實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量得以提升,學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得以加強(qiáng)。 線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)也是“停課不停學(xué)”的深刻體現(xiàn)。
線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)勢在于以線上技術(shù)優(yōu)勢反哺傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),構(gòu)建新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式,促進(jìn)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和創(chuàng)新。 教師從后臺數(shù)據(jù)中,可以不斷反思,針對學(xué)生提出的相關(guān)意見,對設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)設(shè)計(jì)過程不斷迭代,整個實(shí)驗(yàn)也會得以重構(gòu),推動實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和創(chuàng)新。