“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式的構(gòu)建探索

張 珂，王澤華

(鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 450046)

實(shí)踐教學(xué)是本科教學(xué)環(huán)節(jié)的重要組成部分，能夠幫助學(xué)生更加系統(tǒng)地掌握理論知識(shí)和應(yīng)用技術(shù)，為工程實(shí)踐領(lǐng)域培養(yǎng)應(yīng)用型人才打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。然而，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式因現(xiàn)實(shí)條件制約，存在一些問(wèn)題和短板，如培養(yǎng)模式單一、無(wú)法與新技術(shù)方法同步、學(xué)生參與度不佳、與社會(huì)需求脫節(jié)等，個(gè)別工程類專業(yè)實(shí)驗(yàn)還具有一定的危險(xiǎn)性，管理難度大[1]?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真技術(shù)相融合的實(shí)踐教學(xué)模式適應(yīng)信息時(shí)代高等教育開放辦學(xué)、資源共享的變革要求，能夠?yàn)閷W(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)、自主實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新實(shí)踐提供先進(jìn)手段、開放平臺(tái)和優(yōu)質(zhì)資源，在提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的同時(shí)，也為實(shí)踐教學(xué)改革和實(shí)驗(yàn)室建設(shè)增添活力和動(dòng)力?！盎ヂ?lián)網(wǎng)+”概念和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)技術(shù)的引入，能夠克服實(shí)體實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)性大、參與度低、靈活性小等諸多缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)低成本、全天候的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和即時(shí)的實(shí)驗(yàn)反饋，形成與傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)融合的互補(bǔ)，完善實(shí)踐教學(xué)模式，大幅提高實(shí)踐教學(xué)效果[2-4]。

目前，發(fā)達(dá)國(guó)家已將虛擬仿真技術(shù)深入運(yùn)用于高校實(shí)踐教學(xué)體系之中，具備多樣的實(shí)驗(yàn)方式，如交互式虛擬實(shí)驗(yàn)、沉浸式實(shí)驗(yàn)、3D虛擬實(shí)驗(yàn)、綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)及個(gè)性化自主實(shí)驗(yàn)等；具備多元的應(yīng)用技術(shù)，如多媒體、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等；具備廣泛的資源類別，如視頻、電子教材、軟件、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、仿真系統(tǒng)、虛擬實(shí)驗(yàn)室等[5]。自2020年以來(lái)，在虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)多所重點(diǎn)高校也紛紛展開“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的探索實(shí)踐。例如，大連理工大學(xué)化工學(xué)院將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)、大型儀器虛擬操作軟件、微視頻等現(xiàn)代化信息技術(shù)手段引入實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，推動(dòng)高分子專業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)教學(xué)”模式改革[6]；浙江大學(xué)電氣工程學(xué)院設(shè)計(jì)“互聯(lián)網(wǎng)+翻轉(zhuǎn)課堂”電力系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)課程，在課時(shí)壓縮形勢(shì)下，保證教學(xué)質(zhì)量，提高學(xué)生的實(shí)踐能力，培養(yǎng)其創(chuàng)新精神[7]；江蘇師范大學(xué)建設(shè)了集虛擬實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、智能指導(dǎo)和教學(xué)管理于一體的網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了車輛工程專業(yè)在線虛擬仿真教學(xué)資源的深度開發(fā)[8]；長(zhǎng)江大學(xué)則將虛擬仿真、慕課、翻轉(zhuǎn)課堂等多種教學(xué)方式組合，探索了基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的畢業(yè)實(shí)習(xí)模式的改革[9]。

受新冠肺炎疫情影響，自2020年春季學(xué)期起，全國(guó)高校充分利用各類網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、在線教學(xué)資源和現(xiàn)代信息技術(shù)，在全面保障線上教學(xué)順利展開的同時(shí)，客觀上也為“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式改革打下實(shí)踐基礎(chǔ)，使其迎來(lái)絕佳時(shí)機(jī)[10-12]。

1 學(xué)情分析

學(xué)生作為教學(xué)活動(dòng)的主體對(duì)象，其狀態(tài)會(huì)對(duì)教學(xué)效果產(chǎn)生直接影響。因此，在進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式改革前，應(yīng)先對(duì)學(xué)生在實(shí)踐課程學(xué)習(xí)方面的基本情況進(jìn)行充分調(diào)研，摸清學(xué)生學(xué)情，以確保教學(xué)模式改革有的放矢、事半功倍。本研究圍繞學(xué)生對(duì)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)風(fēng)格以及學(xué)習(xí)的基本能力等特征設(shè)計(jì)調(diào)查問(wèn)卷，并在超星學(xué)習(xí)通平臺(tái)上以本校學(xué)生為對(duì)象進(jìn)行了調(diào)研，調(diào)研結(jié)果在地方高校層面具備一定的代表性。具體問(wèn)卷調(diào)查設(shè)計(jì)如表 1 所示。本次調(diào)查共發(fā)放了 3600 份問(wèn)卷，回收有效問(wèn)卷 3150 份。

表1 學(xué)生實(shí)踐課程學(xué)情調(diào)查問(wèn)卷

1.1 學(xué)習(xí)態(tài)度分析

學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)自覺性會(huì)直接影響其學(xué)習(xí)的主觀能動(dòng)性和學(xué)習(xí)效果。調(diào)研結(jié)果分布如圖1所示，表示對(duì)自己專業(yè)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)“不感興趣”和“無(wú)所謂”的學(xué)生有 51.7% ，一半以上的學(xué)生認(rèn)為自己對(duì)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)自覺性一般，即大部分學(xué)生對(duì)自己的專業(yè)實(shí)踐課程的興趣平平，且學(xué)習(xí)的自覺程度不高。因此，在融合式實(shí)踐教學(xué)模式設(shè)計(jì)時(shí)要注意激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓其體驗(yàn)學(xué)習(xí)的自我責(zé)任感和效能感。

圖1 實(shí)踐課程學(xué)習(xí)興趣

1.2 學(xué)習(xí)風(fēng)格分析

調(diào)研結(jié)果顯示，44.6% 的學(xué)生較為偏愛獨(dú)立開展實(shí)驗(yàn)，55.4%的學(xué)生則表示傾向于與他人合作開展實(shí)驗(yàn)；在遇到問(wèn)題時(shí)，61.8% 的學(xué)生傾向通過(guò)自行查閱相關(guān)信息來(lái)解決遇到的問(wèn)題，22.6% 的學(xué)生會(huì)選擇和同學(xué)相互討論交流，15.6% 的學(xué)生選擇向老師請(qǐng)教。融合式實(shí)踐教學(xué)模式設(shè)計(jì)要注重綜合培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手能力與團(tuán)隊(duì)合作能力的協(xié)調(diào)發(fā)展，且充分利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)資源，鍛煉學(xué)生資源獲取能力和獨(dú)立思考能力的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)生相互協(xié)作討論交流。

1.3 學(xué)習(xí)需求分析

該層面學(xué)情調(diào)查對(duì)應(yīng)問(wèn)卷第(5)題，題型設(shè)置為多選。調(diào)研結(jié)果如圖 2 所示，影響學(xué)生對(duì)實(shí)踐課程學(xué)習(xí)興趣的因素從高到低依次為實(shí)驗(yàn)技能對(duì)未來(lái)工作的效用、實(shí)驗(yàn)操作的難易程度、對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的興趣程度和教師上課效果等。因此融合式實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，要注意將實(shí)踐技能培養(yǎng)與專業(yè)相關(guān)領(lǐng)域社會(huì)發(fā)展前沿、行業(yè)需求及能力要求等結(jié)合起來(lái)，讓學(xué)生了解所學(xué)技能對(duì)未來(lái)工作的有效性，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在驅(qū)動(dòng)力；同時(shí)，教師要注重采用靈活的教學(xué)策略，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)操作講解效果；此外，教師在進(jìn)行教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分站在學(xué)生角度，調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手操作的積極性和踴躍性。

圖2 實(shí)踐課程學(xué)習(xí)需求

1.4 基本學(xué)習(xí)能力分析

學(xué)生對(duì)實(shí)踐課程的基本學(xué)習(xí)能力主要從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成三方面分析，題型單選，問(wèn)卷答案類型包括“總是”“偶爾”“從不”。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，從預(yù)習(xí)情況來(lái)看，只有 22.9% 的學(xué)生表示會(huì)主動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，大部分學(xué)生只是偶爾會(huì)預(yù)習(xí)；從實(shí)驗(yàn)參與情況來(lái)看，有大約 40% 的學(xué)生會(huì)積極參與實(shí)驗(yàn)操作；從實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況來(lái)看，大部分學(xué)生會(huì)完成并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，這與實(shí)踐課程的考核方式直接相關(guān)。融合式實(shí)踐教學(xué)課前要重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)原理、目的、操作重點(diǎn)與難點(diǎn)；實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師要勤于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，并引導(dǎo)學(xué)生開展組內(nèi)、組間實(shí)驗(yàn)合作；實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫過(guò)程中，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)原理的掌握與應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理情況進(jìn)行跟蹤指導(dǎo)。

2 “互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)課程內(nèi)容建設(shè)

2.1 在線課程建設(shè)

在線課程建設(shè)主要依托各類網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，如超星學(xué)習(xí)通、中國(guó)大學(xué)MOOC(慕課)、騰訊課堂等[13]，從教學(xué)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)討論等方面豐富實(shí)踐教學(xué)在線課程內(nèi)容。教學(xué)目標(biāo)圍繞專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，總體介紹課程的性質(zhì)和地位，學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)和掌握的知識(shí)與技能；實(shí)驗(yàn)?zāi)康膭t進(jìn)一步具體到學(xué)生通過(guò)每一個(gè)實(shí)驗(yàn)所驗(yàn)證和掌握的理論知識(shí)與實(shí)驗(yàn)操作技能；實(shí)驗(yàn)要求著重實(shí)驗(yàn)操作守則、實(shí)驗(yàn)安全教育和實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫等內(nèi)容；實(shí)驗(yàn)內(nèi)容建設(shè)要充分發(fā)揮線上教學(xué)資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，制作原理講授視頻與實(shí)驗(yàn)演示視頻，充分講解實(shí)驗(yàn)所涉及的理論知識(shí)以及實(shí)驗(yàn)裝置構(gòu)造、實(shí)驗(yàn)操作步驟、數(shù)據(jù)處理方法和注意事項(xiàng)等；充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)高度互動(dòng)性的優(yōu)勢(shì)，設(shè)置實(shí)驗(yàn)討論環(huán)節(jié)，教師與學(xué)生均可就實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫與數(shù)據(jù)處理等環(huán)節(jié)發(fā)布討論話題并參與討論，提高實(shí)驗(yàn)全過(guò)程的積極性[14]。

2.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)

線上課程為學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)和操作方法提供豐富、便捷的全過(guò)程學(xué)習(xí)資源，但僅使用實(shí)驗(yàn)演示視頻會(huì)令學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)操作依然缺乏直觀體驗(yàn)。同時(shí)，實(shí)體實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、靈活性小，場(chǎng)地與儀器臺(tái)套數(shù)量受限，限制了學(xué)生的參與度。因此，將線上教學(xué)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，制作實(shí)驗(yàn)操作動(dòng)畫模型，開發(fā)實(shí)驗(yàn)仿真系統(tǒng)，建立在線虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的獨(dú)立操作和重復(fù)練習(xí)，并啟發(fā)和激勵(lì)學(xué)生根據(jù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，自主探索、設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)，有效提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐創(chuàng)新能力，培養(yǎng)高素質(zhì)應(yīng)用型人才[15]。

2.3 實(shí)驗(yàn)課堂建設(shè)

線上教學(xué)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠彌補(bǔ)線下實(shí)踐操作的短板，但對(duì)于大多數(shù)專業(yè)課程，特別是工程類專業(yè)課程來(lái)說(shuō)，線下實(shí)踐操作是不可替代的，實(shí)驗(yàn)課堂建設(shè)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)+”融合式實(shí)踐教學(xué)不可或缺、不能替代的核心內(nèi)容。然而新的教學(xué)模式也對(duì)實(shí)驗(yàn)課堂建設(shè)提出了新要求，實(shí)驗(yàn)課堂建設(shè)應(yīng)在“線上教學(xué)+仿真實(shí)驗(yàn)+線下實(shí)踐”的基礎(chǔ)上，充分實(shí)現(xiàn)實(shí)踐內(nèi)容與線上教學(xué)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的呼應(yīng)，使學(xué)生在線上教學(xué)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)到的知識(shí)都能夠直接運(yùn)用于實(shí)踐操作，同時(shí)實(shí)踐操作中所獲取的技能也都能夠在線上教學(xué)中找到理論支撐，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)仿真訓(xùn)練[16,17]。

3 “互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式設(shè)計(jì)

在工程教育專業(yè)認(rèn)證體系和新工科復(fù)合型應(yīng)用人才培養(yǎng)的雙重要求下[18-20]，面對(duì)線上教學(xué)實(shí)現(xiàn)重大推進(jìn)的契機(jī)，“互聯(lián)網(wǎng)+”融合式實(shí)踐教學(xué)模式將成為實(shí)踐教學(xué)改革的大勢(shì)所趨[21]。“互聯(lián)網(wǎng)+”融合式教學(xué)使學(xué)生可以通過(guò)線上學(xué)習(xí)明確學(xué)習(xí)任務(wù)，掌握理論知識(shí)；通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)了解儀器設(shè)備構(gòu)造與操作原理，進(jìn)行重復(fù)演練，激發(fā)創(chuàng)新思維；通過(guò)實(shí)體實(shí)驗(yàn)扎實(shí)掌握專業(yè)技能，鍛煉解決實(shí)際問(wèn)題的能力。同時(shí)，“互聯(lián)網(wǎng)+”融合式教學(xué)更有助于教師結(jié)合知識(shí)結(jié)構(gòu)與教學(xué)特點(diǎn)，靈活設(shè)計(jì)教學(xué)方案，完善專業(yè)教學(xué)邏輯體系，突出教學(xué)重點(diǎn)，充分實(shí)現(xiàn)教學(xué)效果。具體的教學(xué)模式設(shè)計(jì)如圖 3 所示，分為課前、課中和課后三個(gè)環(huán)節(jié)，其中線上教學(xué)貫穿整個(gè)教學(xué)過(guò)程。

圖3 “互聯(lián)網(wǎng)+”融合式實(shí)踐教學(xué)模式示意圖

課前，教師通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)發(fā)布實(shí)驗(yàn)講義與指導(dǎo)書，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、任?wù)、內(nèi)容和要求，上傳教學(xué)視頻；學(xué)生按照課程要求完成學(xué)習(xí)任務(wù)和預(yù)習(xí)報(bào)告，師生就預(yù)習(xí)過(guò)程中存在的疑問(wèn)開展線上討論。課中，教師首先結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，介紹和演示實(shí)驗(yàn)操作步驟，講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)，并指導(dǎo)學(xué)生在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目上展開模擬操作，令學(xué)生在進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室前充分知悉實(shí)驗(yàn)各方面細(xì)節(jié)，保障實(shí)體實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行；進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀器設(shè)備與虛擬仿真項(xiàng)目結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比關(guān)聯(lián)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器與操作流程具備直觀體驗(yàn)后，按照實(shí)驗(yàn)要求，分組完成實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)記錄過(guò)程。課后，學(xué)生對(duì)實(shí)體實(shí)驗(yàn)所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告；同時(shí)，學(xué)生可再次通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)反復(fù)模擬練習(xí)實(shí)驗(yàn)操作，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，并將分析結(jié)果納入實(shí)驗(yàn)報(bào)告討論環(huán)節(jié)；教師根據(jù)學(xué)生在教學(xué)全過(guò)程中的表現(xiàn)以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量進(jìn)行考核。線上教學(xué)貫穿實(shí)踐教學(xué)全過(guò)程，能夠使師生之間的互動(dòng)交流更加便捷靈活，完整詳細(xì)的后臺(tái)數(shù)據(jù)更便于教師對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行情況和課程總體效果的評(píng)價(jià)與總結(jié)。

4 “互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

“互聯(lián)網(wǎng)+”融合式實(shí)踐教學(xué)模式能夠保證每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)后臺(tái)數(shù)據(jù)的同步更新與記錄，更有助于實(shí)踐教學(xué)的過(guò)程化管理。因此，構(gòu)建教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系時(shí)，應(yīng)該且能夠更加注重過(guò)程性、表現(xiàn)性評(píng)價(jià)，采用多元化評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)，一改往昔僅以實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫質(zhì)量和期末考試成績(jī)進(jìn)行片面終結(jié)性評(píng)價(jià)的做法[22]。實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系根據(jù)學(xué)生線上預(yù)習(xí)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)M情況、實(shí)體實(shí)驗(yàn)操作表現(xiàn)、課前及課后在線討論積極性、實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫與數(shù)據(jù)質(zhì)量，以及期末考試成績(jī)等多方面進(jìn)行成績(jī)?cè)u(píng)定，注重考核學(xué)生知識(shí)目標(biāo)、能力目標(biāo)以及素質(zhì)目標(biāo)的達(dá)成效果[23,24]。教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。

圖4 “互聯(lián)網(wǎng)+”融合式實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系

5 案例應(yīng)用與效果評(píng)估

5.1 溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)案例應(yīng)用

以環(huán)境工程專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中的溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)為例，對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”融合式實(shí)踐教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)踐探索。在水處理工程中，常用氣浮法去除水中懸浮顆粒，裝置如圖 5a 所示。實(shí)體裝置體積大、耗能高，直接用于本科教學(xué)實(shí)驗(yàn)不現(xiàn)實(shí)，因此選用能夠體現(xiàn)工藝原理、流程和基本操作的仿真實(shí)驗(yàn)儀器代替實(shí)際設(shè)備開展實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)裝置如圖 5b 所示。

圖5 溶氣氣浮實(shí)體裝置與實(shí)驗(yàn)裝置

采用“互聯(lián)網(wǎng)+”融合式實(shí)踐教學(xué)模式，課前教師在“超星學(xué)習(xí)通”網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上傳溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書、教學(xué)視頻和溶氣氣浮實(shí)體裝置資料，發(fā)布課程學(xué)習(xí)通知與要求，在討論板塊發(fā)布思考題，供學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)，開展線上討論；預(yù)習(xí)完成后，學(xué)生登陸學(xué)校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)工藝流程線上操作演練(如圖 6)，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器構(gòu)造及操作步驟建立更為直觀的印象；充分熟悉實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)后，教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，對(duì)實(shí)體實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作和數(shù)據(jù)記錄；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，上傳至網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)供教師批閱，同時(shí)在線上討論板塊就實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在的疑問(wèn)進(jìn)行互動(dòng)探討；教師將每一階段考核成績(jī)實(shí)時(shí)發(fā)布于網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，并在實(shí)驗(yàn)報(bào)告和期末試卷批閱完成后，根據(jù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)布學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)成績(jī)。

圖6 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目流程示例

5.2 效果評(píng)估

以我校環(huán)境工程專業(yè)2018級(jí)學(xué)生為例，進(jìn)行溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式應(yīng)用。其中，18090901班(共36人)為實(shí)驗(yàn)組，采取“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式開展溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)教學(xué)；18090902班(共39人)為對(duì)照組，采取現(xiàn)行實(shí)踐教學(xué)模式開展溶氣氣浮實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)課程整體結(jié)束后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況評(píng)估學(xué)生學(xué)習(xí)效果，并通過(guò)設(shè)計(jì)發(fā)放調(diào)查問(wèn)卷評(píng)估學(xué)生對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式的滿意度。兩個(gè)班級(jí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交率均為100%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況如表2所示，實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成質(zhì)量按分?jǐn)?shù)分為優(yōu)(>90)、良(80-90)、中(60-70)、差(<60)四個(gè)等級(jí)。

表2 實(shí)驗(yàn)報(bào)告完成情況

實(shí)驗(yàn)組學(xué)生的作業(yè)完成的優(yōu)秀率為 22.2% ，良好率為 38.9% ，相比對(duì)照組多出了 6.8% 和13.3% 的優(yōu)勢(shì)，表明與傳統(tǒng)教學(xué)模式相比，“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式增強(qiáng)了學(xué)習(xí)產(chǎn)出的優(yōu)質(zhì)率。

通過(guò)發(fā)放《“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式滿意度調(diào)查問(wèn)卷》，從實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)效果、實(shí)驗(yàn)技能內(nèi)化、綜合學(xué)習(xí)體驗(yàn)三個(gè)維度對(duì)學(xué)生滿意度進(jìn)行調(diào)查，調(diào)查結(jié)果分布如表 3 所示。

表3 學(xué)生滿意度調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況

總體看來(lái)，學(xué)生對(duì)課前線上實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)的知識(shí)輸入效果較為滿意，線上實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)有助于學(xué)生達(dá)成低階學(xué)習(xí)目標(biāo)，產(chǎn)生積極的學(xué)習(xí)反饋；大部分學(xué)生認(rèn)為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的演示及操作有助于實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與實(shí)驗(yàn)操作銜接，起到了良好的過(guò)渡作用，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的引入提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的參與度和自信心，促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)技能的內(nèi)化；最后，有 75.0% 的學(xué)生認(rèn)為“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)過(guò)程有利于提高自己的學(xué)習(xí)效率并且可以改善學(xué)習(xí)體驗(yàn)，可見學(xué)生對(duì)“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式的滿意度較高。

6 結(jié) 語(yǔ)

“互聯(lián)網(wǎng)+”與虛擬仿真融合式實(shí)踐教學(xué)模式能有效提升學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和自覺性，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)互動(dòng)參與度，強(qiáng)化學(xué)生學(xué)習(xí)的主體地位，促進(jìn)學(xué)生知識(shí)產(chǎn)出，在學(xué)生中具備較好反響。

隨著疫情防控進(jìn)入穩(wěn)定階段，各級(jí)各類學(xué)?；救鎻?fù)課，高校實(shí)踐教學(xué)改革應(yīng)牢牢抓住線上教學(xué)得到大力推動(dòng)的契機(jī)，探索“互聯(lián)網(wǎng)+”環(huán)境下的融合式實(shí)踐教學(xué)模式，在以實(shí)體實(shí)驗(yàn)為核心的前提下，充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)資源、現(xiàn)代信息技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的多重優(yōu)勢(shì)，彌補(bǔ)實(shí)踐教學(xué)短板，優(yōu)化教學(xué)過(guò)程，提升教學(xué)效果，貫徹以學(xué)生為中心的主體地位，鍛煉學(xué)生專業(yè)實(shí)踐技能，提升學(xué)生學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題的能力，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力和社會(huì)適應(yīng)性，為社會(huì)培養(yǎng)高素質(zhì)的綜合應(yīng)用型人才。