線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與研究

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）

0 引言

2013 年下半年，教育部印發(fā)了《關(guān)于開展國(guó)家級(jí)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(duì)提高課程教學(xué)質(zhì)量有很重要的意義。慕課時(shí)代發(fā)展迅猛，基于線上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立也顯得尤為重要。線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)要針對(duì)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(duì)象而言，有很大的改革創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)對(duì)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(duì)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(shí)間、不同的地點(diǎn)一起加入一個(gè)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。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的改革

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(dòng)手操作能力、獨(dú)立思考能力會(huì)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(shí)間和地點(diǎn)都是固定的，做實(shí)驗(yàn)的時(shí)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(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容也不夠深刻掌握，對(duì)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(shí)間的約束。學(xué)生可以通過反復(fù)模擬實(shí)驗(yàn)，針對(duì)自己的需要選擇合適的時(shí)間來安排線上實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，針對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)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(shí)，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(shí)，每一個(gè)操作步驟都可以反復(fù)做，有問題時(shí)可以利用線上平臺(tái)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(duì)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(gè)實(shí)驗(yàn)過程更加的形象生動(dòng)，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(duì)學(xué)科新興知識(shí)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(duì)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)來說，在線上實(shí)驗(yàn)平臺(tái)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(cè)試等功能，使學(xué)生對(duì)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(shí)，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(duì)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(duì)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(dòng)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(huì)得到提升。 北京潤(rùn)尼爾公司創(chuàng)辦的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)， 可以完成控制類、電子電路類、機(jī)械類、電氣自動(dòng)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(duì)理論知識(shí)掌握的一個(gè)延伸，對(duì)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。

2 實(shí)驗(yàn)方式的改革

對(duì)于學(xué)生端而言， 線上教學(xué)平臺(tái)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(duì)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(huì)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(dòng)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(tái)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(duì)于教師端而言，教師可以隨時(shí)隨地對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行答疑解惑，教師通過平臺(tái)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(jī)。教師還能利用“實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”與學(xué)生實(shí)時(shí)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(shí)登錄實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)時(shí)互動(dòng)輔導(dǎo)答疑。其教學(xué)手段、教學(xué)活動(dòng)方式的改變，使教師不僅是教授者，而且是學(xué)習(xí)者。

3 “線上實(shí)驗(yàn)”創(chuàng)新多

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(tái)與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，可以使整個(gè)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(shí)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(tái)，在整個(gè)平臺(tái)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 由于時(shí)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(shí)保存的相關(guān)功能。 教師可以從后臺(tái)看到學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)展程度，實(shí)時(shí)參與。

整個(gè)線上實(shí)驗(yàn)課程體系融入社會(huì)的需求，避免學(xué)校教師所教授內(nèi)容同社會(huì)行業(yè)所要求學(xué)生掌握的知識(shí)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(tái)上進(jìn)行個(gè)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(dòng)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。

4 結(jié)論

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(duì)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)起著很重要的作用。線上實(shí)驗(yàn)很大的優(yōu)勢(shì)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(shì)在于以線上技術(shù)優(yōu)勢(shì)反哺?jìng)鹘y(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(tái)數(shù)據(jù)中，可以不斷反思，針對(duì)學(xué)生提出的相關(guān)意見，對(duì)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(gè)實(shí)驗(yàn)也會(huì)得以重構(gòu)，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和創(chuàng)新。