基于SPOC 平臺的虛擬仿真課程教學(xué)改革探索*

韋銀幕 藍歡玉 蔣玉芳

（廣西現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 河池 547000）

虛擬仿真課程是高校計算機專業(yè)的創(chuàng)新類課程，也是一門技術(shù)性課程。虛擬仿真技術(shù)結(jié)合了大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)，為教育領(lǐng)域帶來了許多創(chuàng)新和發(fā)展。在虛擬仿真中收集到的大量學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)可以通過大數(shù)據(jù)分析進行處理和分析[1]。借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以深入挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)行為和趨勢，提供個性化的學(xué)習(xí)支持和反饋。同時，還可以通過對學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)的分析，識別學(xué)習(xí)過程中的模式和規(guī)律，優(yōu)化課程設(shè)計和教學(xué)策略。

一、虛擬仿真課程教學(xué)現(xiàn)狀分析

當前，基于大數(shù)據(jù)的個性化學(xué)習(xí)已經(jīng)成為教育發(fā)展的趨勢。虛擬仿真技術(shù)通過收集學(xué)生的行為和反饋數(shù)據(jù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和機器學(xué)習(xí)算法，為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)體驗。系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)進度、興趣和能力，定制符合其需求的學(xué)習(xí)內(nèi)容，使人工智能技術(shù)應(yīng)用于虛擬仿真中的教學(xué)輔助與評估。通過自然語言處理和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)，智能系統(tǒng)能模擬教師的工作，并根據(jù)學(xué)生的情況提供實時的輔導(dǎo)和反饋[2]。此外，系統(tǒng)還通過對學(xué)生在虛擬環(huán)境中的表現(xiàn)和決策進行評估，提供準確的學(xué)習(xí)評估和反饋。大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)也能與虛擬現(xiàn)實（VR） 和增強現(xiàn)實（AR） 相結(jié)合，創(chuàng)造更多沉浸式和真實感的學(xué)習(xí)體驗。通過VR 和AR 技術(shù)，學(xué)生能身臨其境地參與虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)活動，獲得更直觀的實踐性體驗。人工智能可以分析虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，通過智能算法實時調(diào)整虛擬體驗，提供個性化的學(xué)習(xí)支持。虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域結(jié)合了大數(shù)據(jù)與人工智能等技術(shù)，帶來了許多創(chuàng)新和發(fā)展。借助大數(shù)據(jù)分析，收集到的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)能揭示學(xué)生的學(xué)習(xí)行為和趨勢，并提供個性化的學(xué)習(xí)支持和反饋。同時，機器學(xué)習(xí)算法能夠優(yōu)化課程設(shè)計和教學(xué)策略，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)的目標。另外，虛擬仿真結(jié)合姿勢追蹤、虛擬交互、混合現(xiàn)實等技術(shù)，使得學(xué)習(xí)體驗更加沉浸和直觀。通過對虛擬現(xiàn)實的應(yīng)用，學(xué)生能夠參與模擬訓(xùn)練、實驗室操作、競技游戲等活動，增強學(xué)習(xí)的參與度與效果。虛擬現(xiàn)實還結(jié)合移動平臺，使得學(xué)習(xí)內(nèi)容具有更高的便攜性和靈活性。總之，虛擬仿真技術(shù)引入大數(shù)據(jù)和人工智能，結(jié)合姿勢追蹤、虛擬交互和混合現(xiàn)實等新技術(shù)，為教育領(lǐng)域帶來了個性化、交互式和沉浸式的學(xué)習(xí)體驗與應(yīng)用場景。

虛擬仿真課程主要側(cè)重于虛擬技術(shù)的應(yīng)用與現(xiàn)實場景的模擬。因此，該課程通常以實踐教學(xué)為主，目前相關(guān)的研究案例不多，導(dǎo)致教學(xué)中存在一些不足，包括教學(xué)內(nèi)容與學(xué)習(xí)模式比較單一、課堂師生互動較少等，這影響了高校人才培養(yǎng)的效果。SPOC 平臺是一種小規(guī)模的在線教育課程形式，與慕課、云課堂等在線教育平臺相比，SPOC平臺的覆蓋范圍小、針對性強，一個課堂通常只容納幾十到幾百名學(xué)生[3]。此外，參與該課程需要滿足特定的條件，學(xué)生需要通過申請和審批才能參與學(xué)習(xí)。對于未通過審批的學(xué)生，只能作為旁聽者進入課堂，觀看教學(xué)視頻并參與教師組織的線上活動，但難以獲得專業(yè)教師的指導(dǎo)，而且難以獲得認證證書。

二、基于SPOC 平臺的虛擬仿真課程教學(xué)策略

為了全面貫徹素質(zhì)教育理念，筆者在傳統(tǒng)理論教學(xué)的基礎(chǔ)上，增設(shè)了虛擬仿真實驗課程，并引入SPOC 平臺，建設(shè)線上三維仿真教學(xué)情境，提供有效的學(xué)習(xí)情境，從而實現(xiàn)虛擬仿真課程教學(xué)環(huán)節(jié)的規(guī)范化。

（一） 明確課程的實踐教學(xué)目標

基于SPOC 平臺基礎(chǔ)，完善校內(nèi)虛擬仿真課程實驗教學(xué)平臺。教師要明確課程的實踐教學(xué)目標，并按照課程的具體需求，構(gòu)建合理的課程教育體系。通過明確目標，指導(dǎo)教學(xué)設(shè)計和評價教學(xué)效果，促進學(xué)生的全面發(fā)展和提高實踐能力。首先，教師需要分析課程的特點和標準要求。通過研究相關(guān)文獻資料，了解課程所涉及的理論知識和實踐技能，以及培養(yǎng)的目標。例如，計算機科學(xué)領(lǐng)域的虛擬仿真實驗課程的目標是培養(yǎng)學(xué)生的編程能力、解決問題的能力以及團隊合作與溝通能力。其次，根據(jù)學(xué)科特點和實踐需求，明確課程的學(xué)習(xí)目標，實踐教學(xué)目標分為認知層面和操作層面。在認知層面，目標包括理解相關(guān)概念和原理、掌握實踐技巧和方法、運用所學(xué)知識解決實際問題等。在規(guī)范課程教學(xué)環(huán)節(jié)中，要求教師深入分析課程的內(nèi)涵，包括開展這一課程的原因、SPOC 平臺在教學(xué)中發(fā)揮的作用等。在操作層面，目標包括熟練使用虛擬仿真工具和設(shè)備、進行實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)處理、能夠進行團隊合作和溝通等。在明確實踐教學(xué)目標的同時，還要注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。虛擬仿真實驗課程不僅關(guān)注學(xué)科知識和實踐技能，還需要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力、解決問題能力、團隊協(xié)作和溝通能力等。因此，實踐教學(xué)目標應(yīng)該全面考慮學(xué)生的知識、技能和能力等方面。

（二） 劃分獨立的SPOC 專項教學(xué)區(qū)域

在明確虛擬仿真課程教學(xué)目標的基礎(chǔ)上，應(yīng)突出學(xué)生的主體地位，將課程教學(xué)與學(xué)生學(xué)習(xí)有機融合。在SPOC 平臺中導(dǎo)入真實項目案例[4]，使教學(xué)內(nèi)容具備一定的針對性與實用性。同時，在規(guī)范教學(xué)環(huán)節(jié)過程中，應(yīng)支持學(xué)生與平臺的跨區(qū)域交流，以傳統(tǒng)線上教育平臺作為輔助，劃分獨立的SPOC 專項教學(xué)區(qū)域。

區(qū)別于傳統(tǒng)的教學(xué)平臺，SPOC 平臺在教學(xué)中具有一定針對性[5]。例如，學(xué)生在登錄平臺后，需要進行身份的驗證與審核，當平臺識別到學(xué)生的專業(yè)身份后，才能進入獨立教學(xué)區(qū)域，參與專家會審及相關(guān)互動環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生可根據(jù)教師的指導(dǎo)，在平臺上指定區(qū)域進行虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用，例如三維圖像的轉(zhuǎn)換、場景數(shù)據(jù)庫的搭建等。SPOC 平臺可自動收集學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，包括歷史瀏覽網(wǎng)頁、實踐足跡等，并利用平臺的云計算功能對學(xué)生的學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)進行綜合評定。在學(xué)生實踐學(xué)習(xí)過程中，教師先不作太多點評，按照平臺導(dǎo)出的客觀數(shù)據(jù)評估學(xué)生的學(xué)習(xí)行為。這可以進一步提升虛擬仿真課程的教學(xué)效果，突出學(xué)生的主體地位，將課程學(xué)習(xí)與學(xué)生的實際需求有機結(jié)合，并引入真實項目案例和SPOC 專項教學(xué)區(qū)域，使教學(xué)內(nèi)容具備針對性和實用性。同時，通過SPOC 平臺支持學(xué)生跨區(qū)域交流和云計算功能，可以更好地評估學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，提供個性化的支持和指導(dǎo)。這一教學(xué)模式能促進學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)，提高課程的質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。

（三） 營造輕松的學(xué)習(xí)氛圍

在整合平臺提供的學(xué)生學(xué)習(xí)客觀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，教師根據(jù)學(xué)生在學(xué)習(xí)中的興趣傾向和知識薄弱點，提供有針對性的指導(dǎo)。同時，教師利用啟發(fā)式教學(xué)方法、問題導(dǎo)向教學(xué)方法等，有針對性地開展教學(xué)工作。這與傳統(tǒng)的線下教學(xué)不同，教師不再局限于專業(yè)知識的講授，而是注重新舊知識點之間的銜接，鼓勵學(xué)生主動思考問題，及時發(fā)現(xiàn)自身的不足，并建立新的解決問題的思路。此外，利用SPOC 平臺中的數(shù)據(jù)媒體技術(shù)構(gòu)建面向?qū)W生友好的登錄頁面，營造輕松的學(xué)習(xí)氛圍，使學(xué)生能夠在線下也能進行學(xué)習(xí)。

SPOC 平臺作為虛擬課程教學(xué)中的輔助工具，可以將抽象的課程內(nèi)容具象化，直觀地呈現(xiàn)知識點，引發(fā)學(xué)生的思考，并加深學(xué)生對知識點的理解。教師通過整合學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)，提供個性化指導(dǎo)，并采用啟發(fā)式教學(xué)和問題導(dǎo)向教學(xué)等策略，促進學(xué)生的深層次學(xué)習(xí)。通過SPOC 平臺的應(yīng)用，可以為學(xué)生創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，提高教學(xué)效果和學(xué)習(xí)動力。

（四） 優(yōu)化虛擬仿真課程教學(xué)內(nèi)容

在完成虛擬仿真課程實驗平臺的建設(shè)后，應(yīng)優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容，并編寫相應(yīng)的真實教學(xué)指導(dǎo)建議書。在教學(xué)過程中，教師需要按照章節(jié)的教學(xué)順序依次進行。在選擇教材或教學(xué)內(nèi)容時，教師應(yīng)以現(xiàn)有的教學(xué)項目為基礎(chǔ)，優(yōu)化課程教學(xué)內(nèi)容的范圍。教學(xué)應(yīng)包括課本內(nèi)容的擴展，但要避免教學(xué)內(nèi)容難度過大，應(yīng)通過激發(fā)學(xué)習(xí)興趣來增強學(xué)生主動學(xué)習(xí)的意識[6]。因此，在優(yōu)化課程教學(xué)資源時，難度應(yīng)當適中，并以真實項目為支撐或引導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上合理運用虛擬仿真軟件處理項目，使學(xué)生能夠體驗技術(shù)的真實應(yīng)用流程。

由于每個教師的教學(xué)側(cè)重點不同，SPOC 平臺將教師上傳的內(nèi)容進行融合和重構(gòu)。例如，要求教師在課程教學(xué)前將整理好的知識點上傳至平臺，平臺可以自動將知識點進行比對，檢測整體教學(xué)大綱是否符合素質(zhì)教育的相關(guān)要求。隨后，SPOC平臺將自動檢索知識點的關(guān)鍵詞匯，以評估信息的時效性，判斷教師的教學(xué)內(nèi)容是否與前沿技術(shù)有關(guān)聯(lián)。通過檢索，SPOC 平臺將融合教師提交的知識點，并篩選其中的重疊部分，提取教學(xué)文件中的內(nèi)容，完善虛擬仿真課程的教學(xué)框架，以實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)化和創(chuàng)新。

總之，高質(zhì)量的教學(xué)內(nèi)容是培養(yǎng)人才的基礎(chǔ)。為了提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，在傳統(tǒng)課堂教學(xué)框架上，需要對教學(xué)內(nèi)容進行豐富和完善，同時提高虛擬仿真課程的教學(xué)效果。

三、基于SPOC 平臺的虛擬仿真課程教學(xué)成效

（一） 建立了多元化的評價目標

根據(jù)當前新課程標準對虛擬仿真課程教學(xué)的要求，高校應(yīng)在完善上述相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，建立多元化的評價目標。在評價過程中，教師不僅要關(guān)注課程的教學(xué)效果，還要將評價的重點放在學(xué)生的學(xué)習(xí)過程上，包括學(xué)生在學(xué)習(xí)中的情感變化和自我認知過程的變化。因此，本研究結(jié)合上述提出的教學(xué)模式改進措施，開展虛擬仿真課程教學(xué)評價方式的創(chuàng)新研究。

首先，課程教學(xué)評價過程是發(fā)展性評價，在此基礎(chǔ)上執(zhí)行對學(xué)生的多維度評價。傳統(tǒng)的教學(xué)評價，教師根據(jù)期末成績排名對學(xué)生進行評價。然而，這種評價方式不利于學(xué)生的全面發(fā)展。為了解決這個問題，評價過程中應(yīng)考慮學(xué)生在學(xué)習(xí)中的綜合表現(xiàn)，包括在虛擬仿真課程中的表現(xiàn)、學(xué)習(xí)態(tài)度和課堂參與活動的積極性等。根據(jù)綜合素質(zhì)教育的要求，這部分成績應(yīng)占學(xué)生學(xué)習(xí)總成績的40%。

針對虛擬仿真課程教學(xué)的要求，高校應(yīng)在完善相關(guān)工作的基礎(chǔ)上，建立多元化的評價方式。教師在評價過程中應(yīng)關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，將重點放在學(xué)生的綜合表現(xiàn)上。這一評價方式有助于促進學(xué)生的全面發(fā)展，并提高課程教學(xué)的質(zhì)量。

（二） 實現(xiàn)對學(xué)生的綜合評分

根據(jù)學(xué)生在SPOC 平臺上的表現(xiàn)情況，對學(xué)生進行綜合評分[7]。綜合評分包括三個環(huán)節(jié)。首先，SPOC 平臺根據(jù)學(xué)生的歷史學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)和平均學(xué)習(xí)時長給予學(xué)生客觀評估分數(shù)。其次，教師從主觀評價角度，根據(jù)學(xué)生的實踐能力、團隊協(xié)作能力等方面對學(xué)生進行評分。第三，班級成員以匿名方式對其他成員進行評分，評分標準可以是學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)。綜合評分占學(xué)生學(xué)習(xí)總成績的20%。

此外，鼓勵學(xué)生參加校內(nèi)外舉辦的各種競賽活動，并將此作為學(xué)生學(xué)習(xí)的加分項。通過參與活動的積極性以及學(xué)生的交流和溝通能力，全面評價學(xué)生的綜合能力。

在評價過程中，應(yīng)遵循公平、公開和公正的原則，利用多樣化的評價工具，引導(dǎo)教師發(fā)揮主觀能動作用，可以通過與學(xué)生的談話了解不同類型學(xué)生群體的心理動向，使評價結(jié)果得到學(xué)生的認可，從而實現(xiàn)評價過程的規(guī)范性，促進虛擬現(xiàn)實課程教育評價機制的改進。

四、結(jié)語

本文基于SPOC 平臺進行了虛擬仿真課程教學(xué)模式創(chuàng)新的研究，并進行了實踐和應(yīng)用工作，以解決網(wǎng)絡(luò)教育平臺與實際課堂關(guān)聯(lián)性不強的問題。同時，建立了有效的銜接機制，使學(xué)生處于一個動態(tài)的學(xué)習(xí)過程中。以SPOC 平臺為基礎(chǔ)，提高學(xué)生獲取知識的主動性是人才培養(yǎng)的關(guān)鍵。無論是教師還是學(xué)生，都應(yīng)成為教學(xué)模式創(chuàng)新的參與者。因此，在后續(xù)的教學(xué)相關(guān)工作中，應(yīng)適當加大教學(xué)實踐的力度，通過不斷實踐來探索與虛擬仿真課程相適應(yīng)的育人模式。