苑春苗 張靖林 丁世勛 張浩楠

摘? 要：伴隨著大數(shù)據(jù)時代的來臨，高等教育模式正面臨著重大改革。為提高相似理論與相似方法課程的教學(xué)效果與質(zhì)量，該文構(gòu)建基于虛擬仿真平臺的線上線下混合式教學(xué)模式，從課前學(xué)習(xí)、課上教學(xué)、課堂討論和課后輔導(dǎo)等方面對混合式教學(xué)進行綜合的論述，通過教學(xué)反思，對教學(xué)模式提出相應(yīng)建議與心得，以期更好地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的效率，為混合式教育模式的改革分享經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：相似理論與相似方法；虛擬仿真平臺；混合式教學(xué)；教學(xué)模式設(shè)計；教學(xué)反思

中圖分類號：G640? ? ? ? 文獻標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2096-000X（2024）02-0041-04

Abstract： With the advent of the era of big data， the higher education model is facing major reforms. In order to improve the teaching effect and quality of the course of Similar Theories and Similar Methods， this paper constructs an "online and offline hybrid" teaching model based on the virtual simulation platform， and comprehensively discusses the hybrid teaching from the aspects of pre-class learning， in-class teaching， classroom discussion and after-class tutoring etc. Through the teaching reflection， the author puts forward corresponding suggestions and experiences on the teaching mode， in order to better improve the efficiency of students' learning and share experience for the reform of mixed education mode.

Keywords： Similar Theories and Similar Methods; virtual simulation platfor; the hybrid teaching; teaching mode design; teaching reflection

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，高等教育的教學(xué)模式也隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用而發(fā)生重大改變[1]，虛擬仿真平臺、翻轉(zhuǎn)課堂逐漸發(fā)展成為近幾年教育界的研究熱點[2]。教學(xué)模式的發(fā)展改變了傳統(tǒng)教育在形象性和信息顯示等方面的缺點，不僅給廣大學(xué)子提供了廣闊的學(xué)習(xí)平臺，同時激發(fā)了現(xiàn)階段我國教育改革的攻堅時期，基于仿真平臺的線上線下相互結(jié)合的混合式教學(xué)模式已然成為教學(xué)模式研究及應(yīng)用的重點[3-4]。面對當(dāng)下教育信息化及教學(xué)模式的改革，教學(xué)工作者需要緊隨時代的需求，開拓新的教學(xué)方法。

實際科研中經(jīng)常會遇到根據(jù)工程實驗構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ?，將實驗結(jié)果應(yīng)用于工業(yè)實際等問題[5]。在這種情況下，人們不得不去尋求有別于傳統(tǒng)研究模式的新的、更方便有效的理論和方法，相似理論與模型實驗，便在這樣的情況下誕生[6]。相似理論與相似方法課程主要包括相似準(zhǔn)數(shù)構(gòu)建的基本原理、相似的概念、相似三定理的定義和運用方法，以及條件、工程實際的具體應(yīng)用等，是為人們提供應(yīng)用于指導(dǎo)模型實驗方法的一門學(xué)科，為了更好地培育安全工程專業(yè)人才，合理運用相似理論與方法解決工程實際問題，以實際問題為導(dǎo)向，將實踐教學(xué)和科研項目中的具體案例問題融合在虛擬仿真實驗中，引導(dǎo)學(xué)生探索、思考、解決問題，加深對基礎(chǔ)知識和企業(yè)現(xiàn)場具體需求的理解。本文基于虛擬仿真平臺的混合式教學(xué)模式核心理念，對相似理論與相似方法課程進行教學(xué)設(shè)計，為高等教育模式的改革分享經(jīng)驗。

一? 虛擬仿真平臺混合式教學(xué)模式

虛擬仿真這個概念最早是在1989年由威廉·沃爾夫教授提出的[7]。當(dāng)下的虛擬仿真平臺混合式教學(xué)模式主要是針對在校學(xué)生，包括大學(xué)生、研究生等設(shè)置的，是指在小規(guī)模范圍內(nèi)將課堂教學(xué)與線下教學(xué)相互融合的的一種混合式學(xué)習(xí)模式[8-9]。通過在教學(xué)課堂中運用針對性比較強的在線虛擬仿真教學(xué)資源，比如虛擬實驗視頻等，實施翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)[10]。

虛擬仿真平臺混合式教學(xué)模式的基本流程為老師通過虛擬仿真平臺提前建立好工程與科研中重點、難點案例問題庫，采用線上線下混合式教學(xué)融合模式，線下講授虛擬實驗相關(guān)的事故發(fā)生機理等基礎(chǔ)理論，線上通過虛擬仿真實驗平臺，實現(xiàn)以問題為導(dǎo)向的人機交互，進行相應(yīng)事故場景理解深化、實驗技能提升、常用事故預(yù)防技術(shù)及裝備現(xiàn)場應(yīng)用的虛擬仿真、實驗綜合知識考核等。學(xué)生通過提前學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，然后在線下課堂中以問題的形式對老師進行反饋，老師通過收集學(xué)生產(chǎn)生的疑問，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，在課上有針對性地講解課程重點和難點，在與學(xué)生一起處理作業(yè)或其他任務(wù)總體上，教師可以根據(jù)自己的偏好和學(xué)生的反饋，自主設(shè)置和調(diào)控課程的進度、節(jié)奏和評分系統(tǒng)，學(xué)生必須保證學(xué)習(xí)時間和學(xué)習(xí)強度，參與在線討論，完成規(guī)定的作業(yè)和考試等，在線學(xué)習(xí)會占最終成績的一定比例。基于虛擬仿真平臺的混合式教學(xué)模式作為目前主流的一種教學(xué)方式相比于其他傳統(tǒng)教育具有一定的優(yōu)勢，具體比較見表1。

二? 教學(xué)模式改革的思考

（一） 課程分析

相似理論與相似方法是全國各大高等學(xué)府工科類安全工程類專業(yè)的一門非常重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，該課程是相似理論與相似方法在實踐中的應(yīng)用過程，課程的信息量較大，相似三定理的理論性較強，涉及的領(lǐng)域比較廣泛，不僅涉及力學(xué)、高等數(shù)學(xué)領(lǐng)域，同時對模型和創(chuàng)新點具有較高的要求，例題的解算步驟繁瑣、應(yīng)用性比較強。該課程的學(xué)習(xí)目標(biāo)主要為，使學(xué)生能夠應(yīng)用相似理論和相似方法的基礎(chǔ)理論內(nèi)容和專業(yè)知識搭建相應(yīng)的物理模型以供實際實驗的需要，解決實際科研過程中無法根據(jù)實驗構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ偷葟?fù)雜安全工程問題及對問題進行分析與求解；能夠利用相似理論等知識理論進行復(fù)雜工程問題的識別和分析；能夠利用相似理論等知識對工業(yè)復(fù)雜安全問題進行相應(yīng)實驗?zāi)Ｐ偷慕ⅲ贸鲎顑?yōu)的實驗?zāi)Ｐ头桨浮?/p>

（二） 教學(xué)中的問題

這門課程對培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力及良好科研基礎(chǔ)的養(yǎng)成有重要作用，通過問卷調(diào)查，筆者在教授這門課程中總結(jié)出該課程在傳統(tǒng)課堂的教學(xué)過程中主要存在如下問題。

首先，相似理論與相似方法課程涉及的領(lǐng)域比較廣泛，對學(xué)生創(chuàng)新性能力要求較高，教學(xué)任務(wù)較重，在講解過程中存在許多難點、疑點；相應(yīng)的例題需要搭配一定的圖文進行講解，這就導(dǎo)致使用傳統(tǒng)的教學(xué)方式不再滿足于掌握知識點的基本要求，學(xué)習(xí)效率不佳。

其次，傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，老師主要把精力集中于知識的傳輸過程，忽略了學(xué)生對知識的消化吸收情況，學(xué)生基本上為被動學(xué)習(xí)，學(xué)生的主動性和積極性無法體現(xiàn)，對學(xué)生掌握了哪些知識點更是很難進行掌握。

最后，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式下，學(xué)生不能很好地進行深度學(xué)習(xí)，相似理論與相似方法課程不僅需要學(xué)生進行深度的理論學(xué)習(xí)，同時在日后的科研過程中需要依據(jù)理論進行相應(yīng)的實踐，傳統(tǒng)課堂不能突破時間及空間的限制，所以這種模式下很難保證學(xué)生學(xué)習(xí)的效率和深度。

僅靠傳統(tǒng)的黑板式教學(xué)很難達到預(yù)期的效果，所以必須對原有的傳統(tǒng)的“黑板+PPT”式教學(xué)進行改革，將目前主流的基于虛擬仿真平臺的混合式學(xué)習(xí)方式融入到線下教學(xué)模式中。通過線上的課程對實際問題進行虛擬仿真，可以彌補傳統(tǒng)式教學(xué)課時有限導(dǎo)致學(xué)生對實際工況理解不夠充分、學(xué)習(xí)效率低下的情況。目前該門課程已完成所有的準(zhǔn)備工作，并已開展了教學(xué)實踐，通過學(xué)生反饋情況表明該方式取得了較好的結(jié)果，得到了廣大師生的一致認(rèn)可。

三? 教學(xué)設(shè)計

（一）? 課程目標(biāo)

為了改變相似理論與相似方法課程傳統(tǒng)式教學(xué)中存在的種種問題，依據(jù)當(dāng)下教育改革以學(xué)生為中心的目標(biāo)、信息化的教學(xué)模式，參照基于虛擬仿真平臺的混合式的核心教學(xué)理念，對該課程進行教學(xué)設(shè)計，從而改變相似理論與相似方法課程的教學(xué)方法，使其達到以下教學(xué)目標(biāo)。

第一，知識目標(biāo)。熟悉相似基本理論，掌握相似三定理與方法，熟練課本中的相關(guān)例題以達到可以根據(jù)工程實際建立相應(yīng)物理模型的知識儲備。

第二，能力目標(biāo)。不僅局限于課本內(nèi)容的理解和吸收，還可以運用基本的相似理論與方法結(jié)合虛擬仿真實驗建立實際工程模型并對模型進行實驗和求解。

第三，素質(zhì)目標(biāo)。培養(yǎng)學(xué)生良好的創(chuàng)新思考能力、動手能力，塑造學(xué)生綜合分析工程實際、解決工程實際問題的素養(yǎng)。

（二）? 教學(xué)過程與實施

1? 課前學(xué)習(xí)

在課堂教學(xué)之前，老師首先通過虛擬仿真平臺根據(jù)課程的安排和教學(xué)大綱內(nèi)容形成相應(yīng)的案例問題庫，將以問題為導(dǎo)向的關(guān)鍵知識推送給同學(xué)，達到主動學(xué)習(xí)的目的。老師在制作教學(xué)問題庫時，不僅要符合大綱的基本要求，同時還要充分考慮學(xué)生學(xué)習(xí)的能力和效率，做到問題合理有序，重點突出。老師根據(jù)學(xué)生近期的學(xué)習(xí)情況在虛擬仿真平臺發(fā)布課前學(xué)習(xí)計劃，同時設(shè)置知識討論重點及隨堂測試題目，學(xué)生在學(xué)習(xí)完成后可以對課程內(nèi)容形成初步的了解。在完成討論重點和隨堂習(xí)題后可以在平臺進行交流和溝通，分享自己的學(xué)習(xí)心得及疑惑，同時，老師可以根據(jù)學(xué)生的反饋，了解學(xué)生的學(xué)習(xí)進度及情況，對學(xué)生的疑惑進行匯總，以便在線下課堂中重點講解。充分了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，課堂的教學(xué)會更加有針對性，此方法極大地提高了課堂效率。課前學(xué)習(xí)教師和學(xué)生的任務(wù)流程圖如圖1所示。

圖1? 教師和學(xué)生的任務(wù)流程圖

2? 課堂講解

結(jié)合學(xué)生在虛擬仿真平臺的學(xué)習(xí)情況、分享與反饋，老師的課堂講解主要包括以下幾個環(huán)節(jié)。

1）老師對平臺進行數(shù)據(jù)分析，從中選取比較有價值的重點內(nèi)容及自己總結(jié)的文章重點對學(xué)生進行講解，在講解過后加深學(xué)生對此節(jié)課的理解，幫助學(xué)生加深對知識點的理解，完成知識框架的建構(gòu)。

2）在同學(xué)完成課前學(xué)習(xí)的情況下，老師可以按照平臺中學(xué)生的反饋適當(dāng)?shù)卣{(diào)整課堂講解計劃，對學(xué)生基本掌握的基礎(chǔ)部分可以縮短時間，主要針對知識討論點及學(xué)生提出的難點、疑點進行講解，并將存在的問題進行闡述及延伸。將學(xué)生提出的重點拿出來一起討論、講解。

3）課堂教學(xué)要充分利用師生相處的時間，老師可以提出相比于基礎(chǔ)知識更加有深度的內(nèi)容與同學(xué)們進行交流和討論，激發(fā)學(xué)生自主思考和創(chuàng)新能力，通過深層次的交流和討論，不斷提高學(xué)生對這一節(jié)課程的理解，培養(yǎng)學(xué)生的思維和解決問題的能力。

4）在教學(xué)過程中還可以隨時發(fā)起簽到、臨時提問、搶答等環(huán)節(jié)，保證每位同學(xué)都能積極參與，可以采取獎懲制度，對曠課或表現(xiàn)突出的同學(xué)進行加分和減分。

此方法極大地節(jié)省了教學(xué)時間，提高學(xué)習(xí)效率，避免老師在基礎(chǔ)問題上投入大量時間，在學(xué)生存在疑惑的部分沒有對其進行充分的講解等情況的發(fā)生，同時也使學(xué)生對課堂內(nèi)學(xué)習(xí)的內(nèi)容進行更好的理解和吸收。

3? 課堂討論

在課程開始之初，針對平臺中的反饋及學(xué)習(xí)情況，可以將班級同學(xué)劃分為幾個大組，每個組中不僅要包括學(xué)習(xí)進度比較靠前的同學(xué)也要包括學(xué)習(xí)能力比較慢的同學(xué)，將課堂時間重點放在課堂共同討論環(huán)節(jié)，對于比較復(fù)雜的問題可以拆分為若干個子問題，將問題和知識討論點在劃分的幾個大組中進行討論，鍛煉學(xué)生自主討論解決問題的能力，同時能力較強的同學(xué)可以帶動學(xué)習(xí)能力較差的同學(xué)，充分保證學(xué)習(xí)進度的一致性，最后通過老師與學(xué)生的討論和交流引導(dǎo)學(xué)生解決問題。

4? 課堂測試及輔導(dǎo)

經(jīng)過課前的學(xué)習(xí)、課堂的講解，學(xué)生對此章內(nèi)容的相關(guān)知識點有了較深的認(rèn)識，通過小組之間的討論和合作，對文章中的重點和難點問題也有了深刻的理解，在下課之前，老師將上課之前在平臺發(fā)布的問題讓學(xué)生重新做一遍，與上課前的進行對比，考察學(xué)生在此次課程中的學(xué)習(xí)效果。完成此次測試的同時，老師在平臺中發(fā)布1～2個比較深入的問題，待學(xué)生在課下討論完成，建立相應(yīng)的習(xí)題庫，供期末復(fù)習(xí)使用。利用平臺幫助學(xué)生更好地構(gòu)建知識的框架，時刻關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。

（三）? 多元化考核方式

針對線上和線下相結(jié)合的混合式授課特點，為了更加公正、合理地評判學(xué)生最后的成績，相似理論與相似方法課程采取多元化的評判標(biāo)準(zhǔn)，加大平時成績所占的比例，將最終的考核比例定為平時成績40％+期末成績60％。

其中平時成績?yōu)槠脚_線上學(xué)習(xí)成績20％，平時討論、問答等環(huán)節(jié)10％，以及簽到情況10％。平臺線上成績包括對虛擬仿真平臺中問題庫的學(xué)習(xí)、隨堂測試、討論等，這種多元化的考核方式需要老師、同學(xué)、組員之間相互合作完成，最后取綜合得分為最終得分，每一個環(huán)節(jié)老師都應(yīng)該公平、公正、合理地進行評價。相似理論與相似方法課程的期末考核主要通過考試的形式進行。該課程期末考試依據(jù)平時課堂內(nèi)容和教學(xué)大綱綜合分析，按照各部分知識的重難點，以及學(xué)生對各部分知識的掌握情況，綜合確定相應(yīng)的題型和考試方式。試卷對能力層次的要求結(jié)構(gòu)合理，期末考核中基礎(chǔ)題目占比30%，重點知識占50%，難點掌握及開拓創(chuàng)新知識占比20%。多元化的考核方式要求老師、學(xué)生共同參與、討論，可以極大地調(diào)動學(xué)生們的積極性和主動性，同時對于學(xué)習(xí)效率也有極大的提升。

（四）? 教學(xué)反思與心得

在當(dāng)下經(jīng)濟、信息快速發(fā)展的時代，經(jīng)過實踐證明，基于虛擬仿真平臺的混合式教學(xué)模式符合當(dāng)下的發(fā)展，是一種新興的、有效的教學(xué)方法。盡管如此，在實行這一新模式時還要注意以下幾個方面。

首先，教學(xué)模式的創(chuàng)新并不是一概而論，在現(xiàn)實實施過程中還要考慮學(xué)科的門類及內(nèi)容，線上線下相互結(jié)合的教學(xué)方式并不是對傳統(tǒng)模式的摒棄。而是在傳統(tǒng)教學(xué)模式基礎(chǔ)上的創(chuàng)新，要根據(jù)具體學(xué)科的種類選擇相應(yīng)的教學(xué)方法，做好線上線下的相互融合，才能充分保證教學(xué)效果。

其次，從思想上接受新的教育模式帶來的挑戰(zhàn)，做好線上教學(xué)平臺的建設(shè)和實施，確保在當(dāng)下改革的年代不被淘汰，混合式教學(xué)的基礎(chǔ)就是在線上教學(xué)中老師將初級的知識體系通過學(xué)生容易接受的方式進行上傳，線上的教學(xué)資源不僅要新穎還要全面，在正式實施前，線上資源要通過多輪測試以確保萬無一失。

最后，學(xué)生面對虛擬仿真平臺等線上教學(xué)平臺可以清楚地看到學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況、學(xué)習(xí)進度、疑點難點等各類數(shù)據(jù)，老師要及時進行數(shù)據(jù)分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析內(nèi)容及時對線下課堂的進度和安排做出調(diào)整，確保線上教學(xué)與線下教學(xué)的緊密結(jié)合，這對老師來說也是一項挑戰(zhàn)，需要老師及時轉(zhuǎn)變觀念，以適應(yīng)新改革帶來的挑戰(zhàn)。

四? 結(jié)束語

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息時代的來臨，本文基于虛擬仿真平臺的混合式教學(xué)模式從課前學(xué)習(xí)、課上教學(xué)、課堂討論和課后輔導(dǎo)等方面對相似理論與相似方法課程進行了教學(xué)改革，對教學(xué)進度和內(nèi)容進行完善和編排，使其更加符合當(dāng)下信息化發(fā)展的需求。并通過多元化考核方式對學(xué)生最終的成績進行綜合評價，確?？己说墓叫裕炞C了該改革方法可以很好地調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性、主動性，有利于擴展學(xué)生的思維，保證教學(xué)質(zhì)量的提升。綜上所述，基于虛擬仿真平臺的混合式教學(xué)模式是一種值得推廣的教學(xué)模式。

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