實驗教學平臺建設理論與實踐分析

沈雙生　田原　趙麗娜

摘 要：高等學校實驗教學是實施應用型人才培養(yǎng)的重要途徑。進入21世紀以來，伴隨著信息技術的發(fā)展和實驗教學改革的進一步深化，實驗教學平臺化越來越受到實驗教學管理工作者的關注?；仡櫫烁叩仍盒＝?jīng)管類學科實驗教學改革的發(fā)展歷程，并以河北金融學院共享型“微實驗”平臺建設的實踐為例，分析了開展共享型“微實驗”教學平臺建設的意義和效果。

關鍵詞：實驗教學改革;共享型“微實驗”平臺

中圖分類號：G4 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.03.076

高等學校人才培養(yǎng)工作主要包括三項內容：一是以獲取專業(yè)基礎理論知識為主線，通過教師課堂教學的方式，獲取必要的知識儲備，為今后從事實際工作和理論研究提供厚實的學術功底;二是以獲取專業(yè)能力為主線，通過專業(yè)實驗教學活動的開展，為今后從事各崗位的實際工作鍛煉能力;三是以素質教育為主線，通過在校素質課程的教育和大學文化的熏陶，養(yǎng)成符合時代要求的價值取向。因此，實驗教學在高等院校應用型人才培養(yǎng)工作中是一個必不可少的重要環(huán)節(jié)。

1 實驗教學的發(fā)展歷程

實驗教學是指高等院校開展實踐性教學的一種組織形式，就是學生利用各種實驗工具（包括硬件設施和系統(tǒng)軟件），在設定的實驗條件下，通過對實驗對象變化的觀察、操作和數(shù)據(jù)分析，獲得與專業(yè)知識相對應能力的過程。實驗教學的目的不僅在于驗證課堂理論知識，更著重于培養(yǎng)學生動手操作能力，以及針對實際場景的變化正確使用各種實驗工具對實驗對象進行驗證、測試、調整、分析，依據(jù)結果進行方案設計、編寫實驗報告等能力。

一般認為，實驗教學按照教學目的分為三類：一是針對課堂教學過程中專業(yè)理論重點、難點以及抽象的知識，借助實驗教學工具進行驗證，因而也稱為驗證性實驗;二是應用已經(jīng)掌握的理論知識，借助實驗教學工具進行教學設計、開發(fā)和研究性學習，因而也稱為探究性實驗或設計性實驗;三是借助相應的仿真性實驗平臺，將所學專業(yè)知識按照實際工作標準的要求，進行本學科或跨學科綜合運用和體驗，因而也稱為綜合實訓。

上述三類實驗教學活動，是應用型人才培養(yǎng)工作必備的三個實驗環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)具有各自的特點，各院校通常會依據(jù)本校的人才培養(yǎng)定位進行不同的設計。以經(jīng)管類學科為例，其實驗教學活動大體起自上世紀90年代初期，先后經(jīng)歷了四個發(fā)展階段。

一是依托課程，實物仿真階段。這一階段的實驗教學主要局限在課程里面，絕大多數(shù)實驗都是圍繞課程知識點展開的，因此，該階段以驗證性實驗為主，以真實業(yè)界的票據(jù)為實驗工具進行實物仿真訓練。

二是依托專業(yè)，系統(tǒng)仿真階段。隨著電子計算機的普及應用，實驗教學開始向系統(tǒng)化方向發(fā)展。這一時期，各相關專業(yè)將行業(yè)操作系統(tǒng)引入實驗教學活動之中，學生可借助電子計算機等工具進行系統(tǒng)仿真操作訓練。

三是依托學科，綜合仿真階段。這一時期，諸多軟件公司陸續(xù)介入高校實驗教學之中，開發(fā)出了跨專業(yè)乃至跨學科的軟件應用系統(tǒng)平臺，學生利用這些軟件平臺開展虛擬商業(yè)社會環(huán)境下的跨專業(yè)或跨學科綜合仿真訓練。

四是依托網(wǎng)絡，虛擬仿真階段。進入21世紀以來，信息技術的發(fā)展以及互聯(lián)網(wǎng)技術的快速普及，為實驗教學帶來了革命性的變化，尤其是虛擬現(xiàn)實技術在實驗教學中的應用，推動實驗教學真正進入虛擬仿真階段。

現(xiàn)代科學技術成果正被廣泛地應用到實驗教學活動之中，無論從廣度還是深度，都對實驗教學活動的開展產(chǎn)生了深遠的影響。盡管如此，實驗教學的類型并沒有太大的變化，驗證性實驗、設計性實驗以及綜合性實驗仍然是實驗教學的主體模式。但不同以往的是，任何實驗活動的開展都需要搭建相應的平臺，如驗證性實驗平臺、設計性實驗平臺以及綜合性實驗平臺等。因此，實驗教學平臺化逐漸成為實驗教學改革的趨勢。

2 實驗平臺建設的必要性

隨著教育教學改革的不斷深化，教師的教學模式和學生的學習模式也在潛移默化地發(fā)生著改變，這種改變突出地表現(xiàn)在以下幾個方面。

2.1 學習時間碎片化

高等學校精英教育階段，課堂教學是最主要的教學模式。在這種模式下，教師占有完全的主導地位，學生常常處于被動，學生學習的主體地位被完全淡化。進入21世紀后，伴隨著教育大眾化，教育行政機構、實體產(chǎn)業(yè)對大學生的需求沖擊了原有的精英教育模式，導致學生學習時間逐漸向碎片化方向發(fā)展，課堂已經(jīng)不再是單一的教學場所，微課及慕課的出現(xiàn)正是學習時間碎片化的重要體現(xiàn)。

2.2 學習內容碎片化

培養(yǎng)復合型人才是當今高等學校人才培養(yǎng)工作的主流，具備多學科知識的畢業(yè)生受到越來越多實業(yè)界的認可，這就導致按照專業(yè)招生的模式受到較大沖擊。在無法打破現(xiàn)有專業(yè)教育的大背景下，學生只能通過碎片化的學習，獲取多學科、多專業(yè)的知識，并通過實驗活動提升多學科、多專業(yè)的能力，以不斷適應復合型的人才需求。各高等院校也在適應著復合型人才需求的現(xiàn)狀，通過建設跨學科的實驗教學平臺，培養(yǎng)具備多學科知識和能力的復合型人才。

2.3 人才培養(yǎng)通用化

近年來，按照學科大類招生的模式逐漸被諸多高校采用。以經(jīng)管類學科為例，不再限于具體專業(yè)，而是采取經(jīng)濟學大類和管理學大類方式進行招生，在進入大學三年級時，再依據(jù)學生的學習意愿進行經(jīng)濟類或管理類專業(yè)選擇。從教育教學組織來看，大學的前兩年實施通識教育，后兩年實施專業(yè)教育。與傳統(tǒng)精英教育相比，在人才培養(yǎng)體系中，專業(yè)教育所占比重逐年下降，而通識教育所占比重則逐年上升，個別院校甚至將專業(yè)教育的比重降至10%左右。

2.4 就業(yè)面向多極化

產(chǎn)業(yè)更替速度越來越快、新舊崗位更替頻率越來越高，都給高等院校專業(yè)調整帶來更大的壓力，學校不得不通過加快專業(yè)人才培養(yǎng)方案的調整頻率以適應就業(yè)崗位的需求變化。實際上，我國高等院校知識更新速度已經(jīng)滯后于崗位人才需要變化速度，也就是說，目前在校大學生如果不能適應未來就業(yè)面向多極化的趨勢，就會面臨“畢業(yè)即失業(yè)”的窘迫局面。因此，為適應科學技術的發(fā)展以及人才需求多極化的趨勢，如何提供在校大學生靈活的學習方式是目前各高等院校必須解決的問題。

2.5 學科校際共享化

打破學科界限和校際界限、實行學分互認的教育模式，已經(jīng)被諸多高校所接受，尤其是同類型、同學科高校之間的學分互認已經(jīng)成為一種趨勢。實際上，在能力培養(yǎng)這個環(huán)節(jié)，同類型、同學科的各高校之間差別并不是很大。采取共享模式進行能力教育不僅可以實現(xiàn)優(yōu)質教學資源共享，也可以通過學分互認打破學科和校際界限，加大學科和校際之間人才培養(yǎng)工作的協(xié)同與合作，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，提高人才培養(yǎng)質量，最終達到教育教學效果的整體提高。

上述五個方面的變化，必將導致高等學校人才培養(yǎng)模式的進一步改革。從能力培養(yǎng)角度看，搭建適應上述變化的“共享型”實驗平臺將會有效地改變現(xiàn)有人才培養(yǎng)困局，助推應用型人才培養(yǎng)模式改革的深化。

3 河北金融學院共享型“微實驗”平臺的建設與應用

“微實驗”是與“微課程”相對應的一個概念，與此相伴的還有“微動畫”、“微視頻”、“微試卷”以及“微案例”等，都是為解決前述五大困局而出現(xiàn)的一種全新的教學模式。在共享型“微實驗”平臺下，本文將上述各種形式的教學模式統(tǒng)稱為“微實驗”。

具體來說，共享型“微實驗”平臺就是以“微實驗”為核心內容，同時接入質量高、效果好的微課程、微動畫、微視頻、微案例等形式的課程資源而搭建的共享型平臺。其中“微實驗”，是指針對理論教學中的核心知識點、學生短時間難以通過課堂講授掌握的知識點等，設計開發(fā)相應微型實驗接入該平臺，以信息化終端為載體，學生在教師講解理論內容后通過平臺實驗快速掌握所要求知識，達到配合理論教學目的的一種學習方式。而“共享型”則體現(xiàn)在打破時間和空間限制，不限定于課堂和實驗室，學生可隨時隨地根據(jù)自身興趣利用信息化終端進行微實驗操作，鞏固所學知識或者自主學習其他專業(yè)的知識，同時，該平臺打破時空限制，在經(jīng)過平臺管理授權的情形下于不同學科和不同學校之間實現(xiàn)開放共享。

2017年，河北金融學院實驗教學團隊聯(lián)合深圳典閱科技有限公司開發(fā)了共享型“微實驗”平臺。2018年，該平臺投入試用，并在該平臺上初期配置了金融學、投資學、金融工程、保險學以及西方經(jīng)濟學五個專業(yè)部分課程微實驗教學資源。經(jīng)過近兩年的應用，初步取得了一定的效果。

3.1 實驗室管理方面

近年來，驗證性實驗有逐步向“脫實向虛”方向發(fā)展的趨勢。也就是說，學生無需借助實驗室和專用計算機，轉而借助實驗平臺開展實驗，他們甚至只需利用移動終端開展各種驗證性實驗。因而，實驗教學過程完全可以不依附實體實驗室而進行，這樣不僅可以節(jié)約教學資源，還能大大提高實驗教學效果。

3.2 學科專業(yè)建設方面

共享型“微實驗”平臺上面的各類教學資源實行動態(tài)管理，相關課程教師為了提高教學效果，需要依據(jù)課程內容的變動不斷完善“微實驗”資源，以促進學生通過共享型“微實驗”平臺學習的積極性和主動性。因而，有利于教師將學科專業(yè)方面的新知識轉化成“微實驗”教學資源，進而有力地推動學科建設。

3.3 教學活動動態(tài)檢測

共享型“微實驗”平臺背后設置了教學動態(tài)大數(shù)據(jù)檢測系統(tǒng)，學校教學管理部門以及教師隨時可以利用該系統(tǒng)檢測學生“微實驗”資源學習情況，對學生學習時間和熱門“微實驗”資源的使用情況進行統(tǒng)計檢測分析及可視化分析，從而了解和掌握學生的實驗學習情況。

3.4 校際學分互認方面

由于該平臺是一個開放性平臺，同類院校相同學科可以通過協(xié)議使用平臺上的各類資源。在平臺管理院校授權的情況下，同類院校相同學科之間就可以打破校際界限，實現(xiàn)實驗資源共建、資源共享的目標，從而達到不同學校均通過使用該平臺完成各系學科相同教學環(huán)節(jié)上的人才培養(yǎng)目的，推動校際學分互認的開展。

3.5 復合型人才培養(yǎng)方面

該平臺是針對所有學科設計的，任何學科的學生均可以利用該平臺，按照自己未來職業(yè)生涯規(guī)劃和學習興趣，有選擇地進行學習和訓練。因此，使用該平臺學習的學生能夠更廣泛地涉獵各學科知識，鍛煉各種職業(yè)能力。一定程度而言，這樣的學生也一定是符合復合型人才特點的學生。

“微實驗”是打破現(xiàn)有課程知識結構的顆粒化、獨立的驗證性實驗，通過“告訴—驗證—應用”的教學模式，將每一課程下整體的、系統(tǒng)的知識點進行拆分，使無論是教師課上進行知識點切入還是學生課后進行知識點學習，都實現(xiàn)了更便捷的教學應用。同時，該平臺“共建、共享”的特點，更適應了高等學校人才培養(yǎng)模式的改革和完善。共享型“微實驗”平臺的建設，不僅符合當今大學生學習規(guī)律，也適應了未來驗證性實驗室“脫實向虛”的發(fā)展趨勢，在推動實驗室建設和實驗教學改革方面必將發(fā)揮其應有的作用。

參考文獻

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