一、背景

新冠疫情期間，國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺運營工作組——高等教育出版社實驗空間運營工作組（以下簡稱“實驗空間”），積極響應“停課不停學”的號召，落實教育部應對新型冠狀病毒感染肺炎疫情工作領(lǐng)導小組辦公室《關(guān)于在疫情防控期間做好普通高等學校在線教學組織與管理工作的指導意見》，發(fā)揮在線學習優(yōu)勢，面向有在線實驗教學需求的高校，免費提供一個學期的在線智能實驗室服務，并對平臺中已獲國家認定的實驗項目提供在線教學支持及考核管理服務，有效推進了相關(guān)項目資源的開放共享，提升了實際應用效能。

2020年上半年，虛擬仿真實驗教學課程在共享應用方面實現(xiàn)跨越式發(fā)展。除西藏、青海以外，全國各省、自治區(qū)、直轄市、新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團均有高校依托“實驗空間”智能實驗室開展在線實驗教學。生物科學類、化學類、物理學類、化工與制藥類、基礎(chǔ)醫(yī)學類的項目應用最為廣泛?！皩嶒灴臻g”學生用戶的平均實驗次數(shù)為8次，單個用戶做實驗次數(shù)最高紀錄為383次。學生根據(jù)自己的需要和興趣，跨越不同學科進行學習和探索，滿足了學生實驗學習的個性化需求，在培養(yǎng)學生交叉學科自主學習和動手能力方面起到了積極的作用。

為進一步提升在線實驗教學的有效性、與傳統(tǒng)實驗教學模式的相容性，厘清虛擬仿真實驗教學項目建設(shè)的發(fā)展與改進方向，進一步推動實驗教學各類一流課程建設(shè)，“實驗空間”組織開展了2020年虛擬仿真實驗問卷調(diào)研工作。

二、調(diào)研情況

1.問卷設(shè)計

“實驗空間”組織虛擬仿真實驗教學領(lǐng)域相關(guān)專家，根據(jù)虛擬仿真實驗教學的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢設(shè)計問卷，并在開展多次試測后確定了調(diào)查問卷。

2.樣本說明

問卷分為教師卷和學生卷。自2020年8月3日發(fā)布以來，截至2020年8月31日回收問卷11 215份，獲得有效問卷11 199份。其中教師卷有效問卷共779份，有效問卷百分比為100%;學生卷有效問卷10 420份，有效問卷百分比為99.8%。

3.基本結(jié)論

（1）虛擬仿真實驗教學項目在教學中受到重視，基于虛擬仿真實驗教學項目的線上線下混合式教學模式得到廣泛有效應用。

75.10%的教師受訪者表示使用的虛擬仿真實驗教學項目已納入教學計劃。78.69%的教師受訪者認同虛擬仿真實驗教學的應用提高了原有線下實驗的教學效率和效果。78.01%的學生受訪者贊同虛擬仿真實驗教學項目提高了學習效率。

受訪者普遍認為虛擬仿真實驗教學能夠重點解決真實實驗項目條件不具備或?qū)嶋H運行困難，涉及高危或極端環(huán)境，高成本、高消耗、不可逆操作、大型綜合訓練等問題。

總體而言，虛擬仿真實驗教學的效用得到教師和學生的肯定，但仍需提升改進。

（2）目前虛擬仿真實驗教學主要應用于本科階段理論課程和獨立實驗課程的教學。其中專業(yè)課占比最大，工學、醫(yī)學和理學類專業(yè)應用最多。

填寫調(diào)研問卷的學生均參與過學校組織的虛擬仿真實驗教學活動。其中98.64%為本科生，本科低年級（大一/大二）占54.82%，本科高年級（大三/大四）占43.82%。碩士研究生占1.19%，博士研究生占0.17%。

虛擬仿真實驗教學項目在理論課（含課內(nèi)實踐、實驗教學）中的應用最多，達到70.07%;獨立實驗課程位列第二，占24.45%;其他教學環(huán)節(jié)占4.64%。術(shù)科課占比僅為0.84%。

專業(yè)必修課的應用達到76.77%，專業(yè)選修課為15.66%;公共必修課為6.29%，公共選修課為1.28%。

工學、醫(yī)學和理學類專業(yè)使用虛擬仿真實驗的占比總和達到89.33%，其中工學41.17%，醫(yī)學27.27%，理學20.89%。農(nóng)學占比為3.61%。文科類的應用多在經(jīng)管專業(yè)，經(jīng)濟學占2.92%，管理學占1.96%。藝術(shù)學類、法學類、教育學類、文學類和歷史學類均不超過1%，合計僅占2.18%。

虛擬仿真實驗教學項目如何在更高層次的人才培養(yǎng)中發(fā)揮作用，如何為文科類教學助力，都有待進一步研究和探索。

（3）線上實驗教學和線上線下混合式實驗教學得到廣泛應用，虛擬仿真實驗教學項目教學組織形式趨于多樣化。

63.15%的教師受訪者表示在線虛擬仿真實驗教學應與慕課或SPOC結(jié)合，認為應單獨組織虛擬仿真實驗教學的教師占24.52%。另外，有12.33%的教師選擇其他形式。大部分教師認為，一門線上實驗課程根據(jù)實際情況大約需要1～5個虛擬仿真實驗教學項目做支撐。

36.89%的教師受訪者傾向于采用實驗操作形式開展在線實驗教學。選擇授課形式的占22.06%，考核形式的占20.41%，答疑形式的占18.30%，其他占比2.34%。虛擬仿真實驗教學項目應用優(yōu)勢凸顯。

91.40%的受訪者表示希望更多地采用虛擬仿真實驗與傳統(tǒng)實驗相結(jié)合的線上線下混合式教學模式。采取線上線下混合式教學時，教師一般按照教學計劃的要求進行操作。如學校未對線上線下教學有明確安排，教師大多根據(jù)自身習慣和課程需要自行安排，虛擬仿真實驗多用于預習和復習階段。

虛擬仿真實驗教學項目在教學中配套使用的實驗教材和資源趨于多樣化。自編講義最高，占26.33%。其次是正式出版的實驗教材，占23.41%。最后是本人收集、整理的數(shù)字化實驗教學資源，占20.5%。實驗教學項目中已包含所需教學資源占16.56%，數(shù)字實驗教材占10.94%。另有2.26%的受訪者選擇了其他。

虛擬仿真實驗教學項目及其配套教學資源與線上課程、線下課程、線下實驗的靈活結(jié)合應用很可能成為未來教學組織形式的常態(tài)。

（4）虛擬仿真實驗教學項目的內(nèi)容質(zhì)量有待進一步提高。92.89%的受訪者認為所使用的虛擬仿真實驗教學項目能夠還原真實場景，但認為模型精細度較好的受訪者只占其中不到一半。7.11%的受訪者認為仿真度較差、物體模型粗糙，與真實場景相差甚遠。52.95%的受訪者認為勉強能夠融入虛擬仿真實驗情境，認為能夠深度融入的占39.24%，認為完全無法融入的占7.81%。

信任實驗結(jié)果的受訪者達到87.61%，認為無法做出準確判斷的占6.77%，不信任實驗結(jié)果的占5.62%。算法科學有效是虛擬仿真實驗教學項目質(zhì)量的關(guān)鍵要素，在建設(shè)中應嚴格把關(guān)。

84.88%的受訪者認為虛擬仿真實驗教學項目的互動形式豐富，15.12%的受訪者認為互動形式十分單一。

虛擬仿真實驗教學項目配套資源的媒體形式較多，但信息反饋的及時性有待提升。49.90%的受訪者認為媒體形式較多，不總能及時獲取實驗所需的線索和反饋信息。42.63%的受訪者認為媒體形式豐富，一直都能及時獲取實驗所需的線索和反饋信息。7.47%的受訪者認為媒體形式單一，無法及時獲取實驗所需的線索和反饋信息。

93.83%的項目有實驗過程記錄和考核評價結(jié)果。但支持完全自由練習，實驗過程記錄完整且考核評估功能完善的只占35.94%。無法自由練習，無實驗過程記錄，有簡單的考核評價結(jié)果的項目占6.16%。

教師受訪者認為目前所使用的虛擬仿真實驗教學項目最大的不足在于無法用多種瀏覽器打開，不能支持其他移動端設(shè)備使用，占比26.79%。其次是實驗不能自主設(shè)計，占26.31%。同時，學生在使用系統(tǒng)時，教師無法參與實驗過程指導與交流占17.48%，這也是目前線上實驗區(qū)別于線下實驗的關(guān)鍵問題。此外，畫面不夠清晰，部分圖標看不清占12.53%;無過程記錄，無配套考核功能占12.17%;其他占4.72%。

虛擬仿真實驗教學項目的仿真感觀、實驗方法、交互設(shè)計、數(shù)據(jù)采集與分析匯總、系統(tǒng)易用性和教學團隊支持等方面都有較大提升空間，并應按照專業(yè)、行業(yè)和技術(shù)的發(fā)展不斷更新迭代。

（5）必須建立健全保障機制，采用多種措施鼓勵以學生為中心的教學實踐，持續(xù)不斷地推動和改進共享應用服務。學生的學習體驗、教師的教學體驗、實驗學習效果、實驗教學效果、實驗設(shè)計的科學性、實驗系統(tǒng)的穩(wěn)定性都會影響師生使用虛擬仿真實驗教學項目的意愿。

教師受訪者認為，開展虛擬仿真實驗教學的困難主要在于經(jīng)費投入不足、人才匱乏和信息化基礎(chǔ)條件較差。技術(shù)力量、項目種類和數(shù)量也是制約虛擬仿真實驗教學開展的重要原因。

關(guān)于虛擬仿真實驗教學項目開放共享需要解決的問題，教師受訪者最關(guān)注的是校校合作和校企合作以及建立健全研發(fā)、運維、管理環(huán)節(jié)的利益分配機制。48.27%的教師受訪者認為本校對虛擬仿真實驗教學項目的支持力度一般，認為很好的占40.69%，11.04%的受訪者認為不太好。

可以與持續(xù)服務情況作為對比參考的是：認為獲得足夠教學指導（視頻指導、教學答疑等）的學生占58.23%;認為獲得足夠技術(shù)支持（系統(tǒng)調(diào)試、操作指導等）的學生占54.09%。這兩項滿意度與學校項目的團隊人員保障和經(jīng)費支持有較大關(guān)聯(lián)。

可見，虛擬仿真實驗教學項目的共享應用不是孤立的教與學，需要根據(jù)學校、專業(yè)和課程的情況，做好頂層設(shè)計、建立工作機制、調(diào)配團隊人員、提供資金支持。

（6）“實驗空間”的服務受到教師和學生的認可，功能和服務需要進一步升級和迭代。

55.07%的受訪者在“實驗空間”平臺上使用過1個虛擬仿真實驗教學項目。使用過2個以上項目的總計達到44.94%。其中，使用過4個以上項目的占18.23%，使用過2個項目的占17.33%，使用過3個項目的占6.68%，使用過4個項目的占2.70%。

四分之三的學生受訪者在學校組織的課程結(jié)束后仍愿意使用“實驗空間”進行實驗學習。65.94%的學生受訪者表示需要提供實驗系統(tǒng)之外的實驗教材、學習材料和輔導服務。表示無所謂的占25.12%。表示不需要的占8.94%。“實驗空間”需進一步完善功能、豐富網(wǎng)站資源，提升服務的實用性、體系性，滿足不斷變化的教學需求。

三、思考與建議

1.加強項目建設(shè)指導

虛擬仿真實驗教學項目，是現(xiàn)代信息技術(shù)進入課堂改變教學的具體實踐。經(jīng)過一個階段的建設(shè)，虛擬仿真實驗教學項目應向標準化、結(jié)構(gòu)化發(fā)展，確保項目的科學性、合理性、體系性。通過《虛擬仿真實驗教學課程建設(shè)指南》的出版發(fā)行、組織相關(guān)培訓研討會議，可為高校虛擬仿真實驗教學項目的建設(shè)提供依據(jù)和指導，提升虛擬仿真實驗教學項目的質(zhì)量。

2.提高持續(xù)服務能力

建立健全保障機制，特別是在項目團隊建設(shè)、經(jīng)費支持方面加大力度，采用多種激勵政策鼓勵以學生為中心的教學實踐和優(yōu)質(zhì)資源共享。保障虛擬仿真實驗教學項目的流暢使用，豐富項目相關(guān)資源的內(nèi)容，持續(xù)改進教學計劃和教學模式，進一步完善線上教學和線上線下混合式教學服務體系。

3.升級“實驗空間”產(chǎn)品服務

加快建設(shè)和完善智能實驗室服務，積極探索基于區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等新技術(shù)的智能學習效果記錄、轉(zhuǎn)移、交換、認證等有效方式，形成泛在化、智能化學習體系，推進信息技術(shù)和智能技術(shù)深度融入教育教學全過程，打造教育發(fā)展國際競爭新增長極。

[責任編輯：余大品]