褚震芳 高魁 烏仁齊木格 王韻斐 陳秋菊 王劍飛

摘? 要：為對綜合設計性虛擬仿真實驗進行有效的評價建立實驗評價系統(tǒng)。研究分析目前已有的在線開放課程評價體系和虛擬仿真實驗的系統(tǒng)架構，把多元智能理論和學習結果分類理論應用于虛擬仿真實驗評價系統(tǒng)中，構建包括理論知識維度、思維創(chuàng)新維度、實驗技能測試維度和情感態(tài)度維度等多個維度的綜合設計性虛擬仿真實驗評價體系。

關鍵詞：虛擬仿真實驗測試;多元化評價;評價體系;在線開放課程;系統(tǒng)架構

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）01-0086-04

Abstract： In order to establish an effective evaluation system for integrated design virtual simulation experiments， this paper studies and analyzes the existing evaluation system of open online courses and the system architecture of Virtual Simulation Experiment. At the same time， this study applies the theory of multiple intelligences and the theory of learning results classification to the evaluation system of Virtual Simulation Experiment， and constructs a comprehensive design evaluation system of virtual simulation experiment， including theoretical knowledge dimension， thinking innovation dimension， experimental skill test dimension， emotional attitude dimension and other dimensions.

Keywords： virtual simulation experiment test; diversified evaluation; evaluation system; open online courses; system structure

虛擬仿真實驗教學項目是將教育信息化技術與傳統(tǒng)實驗的實驗室教學進行深度結合而形成的新型實驗教學模式[1-2]。其是在教育部“深化信息化教育教學改革、實現高等教育變軌超車”的重要思想指導下產生的[1]。虛擬仿真實驗教學開展的目的是為了提高信息化教育水平和在線實驗教學開展的質量，促進信息化的高等教育創(chuàng)新性發(fā)展。2018年6月，教育部認定了首批來自91所高校的105個國家虛擬仿真實驗教學項目。目前，數字虛擬仿真實驗技術在動物實驗中的應用，對彌補實驗場地的不足和實驗儀器缺乏等問題發(fā)揮了重要作用[3-4]。但目前已經建立的虛擬仿真實驗項目中，缺乏虛擬仿真實驗的評價系統(tǒng)，尤其缺少綜合設計性虛擬仿真項目的綜合性實驗的評價體系，這使得學生的創(chuàng)新思維能力得不到有效的訓練和培養(yǎng)。隨著教育信息化發(fā)展和虛擬仿真實驗技術的不斷發(fā)展建設，虛擬仿真實驗教學已經逐漸成為目前高校動物實驗教學的熱門工具[5]。與傳統(tǒng)的線下動物實驗教學相比，虛擬仿真實驗項目具有實驗動物、實驗器材及耗材的成本低、實驗操作的重復性和安全性好，且沒有時間和場地的限制等突出的優(yōu)點[3，5]。這些優(yōu)點使得學生和老師能夠隨時隨地地通過虛擬仿真實驗平臺進行實驗的學習和操作。這些都給高校實驗教學的順利開展帶來了便利，但虛擬仿真實驗評價體系的不配套也使得教師不能對學生的線上學習和操作實驗的過程做出準確有效的評價。

本課題希望基于虛擬仿真技術將機能學實驗項目技術碎片化，分解為功能相對單一的操作單元，達到可以自由設計的目的，然后在此基礎上建立可設計性虛擬仿真綜合性實驗評價體系，可以有效培養(yǎng)和訓練高校學生綜合實驗能力，形成開放有效的高等教育信息化實驗項目體系。

一? 相關研究現狀

（一）? 在線評價體系研究現狀

目前高速發(fā)展的教育信息化使在線網絡教學迅速發(fā)展。其具有非常突出的優(yōu)點，既突破了教育的時間和空間的限制，又可以將內容繁多、理解困難的知識點重復學習。因此在線教學已經逐漸成為現代教育教學中的重要方式之一。但是由于在線課程學習時間和地點較靈活、學習者獨立性較強，從而使得教師對教學效果難以進行客觀的評價和準確的把握。目前在教學研究中，很多教師已經意識到在線學習需要建立全面的評價體系。

目前在教學中應用比較普遍的是交互式柯氏在線學習評價體系[3，5];包括針對課程資源、知識效果、交流協作和學習態(tài)度四個指標進行評價而構成的形成性評價體系[5];另外還有從知識與技能、情感態(tài)度、學習過程三個層面建立起來的三維教學評價[5];以及從開展在線課程學習的行為、學生的滿意度、學習的學習結果三個方面建立起來的在線學習績效評價指標體系[5-7]。目前，在線課程的評價體系不斷發(fā)展完善。因此本研究首先分析了已經存在的在線評價體系的指標及評價體系的優(yōu)點，以這些為基礎，開展了綜合設計性模擬仿真實驗評價體系的研究。

（二）? 虛擬仿真評價體系研究趨勢和現狀

目前在教育部倡導的“深化信息化教育教學改革”指導思想的大力支持下，國內的虛擬仿真實驗項目及實驗中心平臺已大量建立，但是對于虛擬仿真實驗項目的評價系統(tǒng)的研究較少[7]。而通過實驗報告來評價實驗教學效果的web 實驗報告評價系統(tǒng)是目前應用較普遍的[8]。另外還有以考試成績來評價學習效果的實驗考試評價系統(tǒng)[8-9];還有學習行為評價系統(tǒng)，學習行為評價系統(tǒng)是基于UTAUT 模型的以學習行為影響因素而建立的虛擬仿真評價系統(tǒng)[8]。由此可見，現有的虛擬仿真實驗項目評價系統(tǒng)，大多是以虛擬仿真實驗結果的評價或者是針對在開展教學過程和學習過程的某個單一的影響因素進行評價。而針對實驗全過程和虛擬仿真實驗教學過程及學習過程的影響因素的評價模型研究較少，因此如何實現在虛擬仿真實驗中，針對學習效果的合理性、全面性、系統(tǒng)性的學習過程進行有效評價，建立綜合性虛擬仿真實驗教學評價標準，成為目前需要解決的問題。

二? 虛擬仿真實驗評價體系建立原則

霍華德·加德納的多元智能理論認為學習者的學習過程存在著九種基本的智能，包括言語智能、數理邏輯、空間、運動、音樂、人際、內省、自然探索和存在等[9]。學習者的學習差異是由這九種智能不同的組合而產生的結果[9]。而加涅的學習結果分類理論從學習態(tài)度、運動技能的提升、言語信息的再現、智慧技能和認知策略五個方面評定學生的學習效果[8，10]。我們以多元智能理論、學習結果分類理論為指導，歸納出虛擬仿真實驗評價體系的建立原則，從評價言語、數學邏輯的角度采用理論知識的再現來評價、針對智慧技能和空間及內省采用虛擬實驗技能的維度進行評價和針對學習態(tài)度及人際等因素采用情感態(tài)度這個維度來評價和針對自然探索和認知策略方面采用思維創(chuàng)新維度來進行評價[5，10]。因此在虛擬仿真實驗環(huán)境中建立這四個維度的虛擬仿真實驗評價體系具有如下幾個方面的特點：①評價方式的多樣化。加入情感態(tài)度和價值觀的評價，并將實驗過程影響因素和實驗結果影響因素設定評價標準，將這些過程性評價加入評價體系。構建定性評價與定量評價相結合的多樣化的評價方式[11]。②評價主體的多元化。為了實現學習過程的全方位評價，綜合設計性虛擬仿真實驗評價系統(tǒng)要將學生作為主要的評價主體，同時結合老師在教學過程中的應用情況進行評價。評價系統(tǒng)匹配虛擬仿真實驗學習的各個環(huán)節(jié)，建立三方的多元化的評價體系[11]。③評價體系具有可操作性和科學性。可操作性和科學性是評價系統(tǒng)應具有的重要因素，必須保證其科學合理性和容易操作的特點。

三? 綜合設計性虛擬仿真實驗模型構建及評價系統(tǒng)架構

虛擬仿真實驗教學從根本上來說，是將傳統(tǒng)的實驗教學在信息化的網絡學習環(huán)境中開展，而鑒于虛擬仿真實驗教學的特殊性，實驗的評價指標也與傳統(tǒng)的評價指標有一些異同。

（一）? 模型構建

1? 設計性虛擬仿真實驗模型

開展虛擬仿真實驗的一般過程包括：實驗項目的規(guī)劃、實驗的前期準備、實驗過程的實施和實驗結果的分析這四個階段。我們分析在不同階段內部各要素之間的規(guī)律和要求，制定相應的評價指標。如圖1所示。

2? 設計性虛擬仿真實驗評價系統(tǒng)架構

虛擬仿真實驗評價系統(tǒng)設定了4個評價維度，每個維度又進行細化，包括：根據教學大綱考核實驗程序性的理論知識評價;利用設置實驗操作單元評價標準來完成實驗技能評價;通過問卷調查法、行動研究法來評價思維創(chuàng)新和情感態(tài)度的評價。如圖2所示。

（二）? 指標描述

1? 評價維度的確定

Ralph W.Tyler 認為教學目標實現程度是一個教學評價的過程。我們的實驗評價指標是以學生的學習行為的變化規(guī)律為主去建立相應的教學目標評價指標的，因此確定了：①理論知識考核維度，即學生針對理論知識可以用言語表達的陳述性知識，可以通過回憶、再現、復述知識內容即可評定是否已經掌握該知識，其中理論知識的指標是屬于虛擬仿真實驗的知識儲備階段。②完成虛擬仿真實驗的核心要求是虛擬實驗技能階段虛擬實驗技能維度的考核，即學生通過模擬、練習而獲得的實驗操作的技能，是將理論應用到解決實驗問題上的關鍵環(huán)節(jié)。③認知策略與智慧技能的綜合體是思維創(chuàng)新，即為了解決更深和更高層次的問題將應用所學理論知識和虛擬實驗技能進行更深度思考并應用于其他方面的能力。④情感態(tài)度的變化是直接影響學習結果的因素，其主要反映學習過程中學生的心理傾向和狀態(tài)。

2? 評價內容的設計

綜合設計性虛擬仿真實驗評價內容設計的宗旨是既保留傳統(tǒng)實驗評價體系中對實驗知識及操作部分的考查內容，又要根據信息化在線實驗教學環(huán)境的特點所產生的特有的評價內容。理論知識維度評價指標是評價學生在實驗前的基本知識的掌握情況，包括：基本的實驗原理、實驗操作注意事項、實驗儀器應用原理、實驗專業(yè)概念及專業(yè)術語等，根據理論知識的特性將評價方式分為實操的知識評價和理論性知識評價兩部分。而核心的評價指標——虛擬實驗技能的評價，為了評價學生能否理解操作方法背后的原理并熟練掌握操作虛擬仿真實驗的技能，按照獨立拆分的實驗操作單元逐個進行，每個獨立的實驗操作單元都設置了實驗技能操作的評價指標。為了提高學生將所學知識應用于不同的領域和拓展問題中，設定了創(chuàng)新思維評價指標，其評價的內容也根據實驗目的設計包括了創(chuàng)新設計和實際應用兩個層面。情感態(tài)度是通過問卷調查做出反饋性評價，包括對學生學習興趣和學習態(tài)度的調查，從而可以對評價系統(tǒng)進行改進和調整的評價過程。

3? 評價對象的設計

要想對綜合性虛擬仿真實驗進行全方位的評價，就要結合其在線性的特點，制定以學生評價為主，教師和平臺相結合的多元化的評價對象[12]。按照這個原則，設計了學生自評量表、教師的測評和意見量表、虛擬仿真實驗平臺自動收集的評定數據，這三個評價對象相結合的多元化評價體系[12]。首先，教師意見調查和學生的自評量表可以通過問卷完成。其次，教師的測評可以通過學生在線提交實驗報告，以及實驗問題的在線討論來測評學生的學習成果。而學生在綜合設計性虛擬仿真實驗平臺完成實驗視頻學習的次數和時長、虛擬實驗操作步驟得分、與教師互動交流和討論的次數及作業(yè)提交情況等操作，可以由平臺自動記錄數據，這些實驗過程可被量化，從而作為評價系統(tǒng)的數據。

4? 評價方式的設計

綜合設計性虛擬仿真實驗評價系統(tǒng)是依據多元化理論和分類理論為指導，將過程性評價和效果性評價相結合。針對學生的基礎知識掌握程度、知識應用能力和實驗技術操作能力、思維創(chuàng)新綜合能力的多個影響因素進行評價的全過程的評價系統(tǒng)[13]。評價方式既包括理論考試成績、實驗操作成績、實驗報告成績及平臺實驗視頻的學習次數和時長等這些可以量化評估的數據，也包括學習興趣、情感體驗等這些非量化的指標，而這些非量化的指標通過設計在線問卷調查、自評量表等進行量化評價。

四? 結束語

隨著科學信息化技術的不斷發(fā)展，工作的技術含量不斷提高。有越來越多的用人單位要求工作者可以做到將理論應用于實踐，理論聯系實際。這對高校人才培養(yǎng)也提出了更高的要求。要求高校的實踐教育具備更加完善、科學、可操作的評價體系和考核體系。而目前我國高校的實踐技術教學評價體系并沒有形成完備的標準，缺乏了科學性的過程性評價和可操作的教學效果評價。因此在高校教學中如何構建科學的高校實驗教學評價體系的研究也顯得至關重要[13]。當前，高校的實驗實踐課程大多是線下進行，而評價體系仍然以實驗報告和教師的主觀評價為主，學校則通過教師測評、師生互評、教師反饋等形式進行教學情況評價[13]。而缺乏對于線上的虛擬仿真實驗等實踐課程的關鍵因素評價，更缺乏可以量化的科學的評價標準，課程評價往往忽視職業(yè)成長的可持續(xù)發(fā)展，缺乏有效的定量評價與有效的定性評價系統(tǒng)[13-14]。因此，建立完整、科學的虛擬仿真實驗評價體系對于促進虛擬實驗的構建、改善虛擬實驗學習效果意義重大，也有利于提高在線實踐教育教學的效率。

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基金項目：內蒙古自治區(qū)哲學社會科學研究項目“教育信息化背景下生理學模擬仿真綜合設計性實驗平臺的建設和應用”（ZSZX21114）;內蒙古自治區(qū)教育廳“十四五”規(guī)劃課題“基于學生的視角構建高校在線開放課程的評價體系研究”（NGJGH2021463）

第一作者簡介：褚震芳（1983-），女，回族，內蒙古巴彥淖爾人，碩士，副教授，執(zhí)業(yè)藥師。研究方向為生理及藥理學。

*通信作者：王劍飛（1984-），男，漢族，內蒙古巴彥淖爾人，碩士，高級獸醫(yī)師，執(zhí)業(yè)獸醫(yī)師。研究方向為動物疫病防控。