廣東開放大學(xué)實踐教學(xué)提升路徑探索
——以計算機專業(yè)實踐教學(xué)為例

肖小紅 謝劍剛

(廣東開放大學(xué)，廣東廣州，510091)

成人高等教育的教學(xué)質(zhì)量決定所培養(yǎng)的人才的質(zhì)量。要提高教育的整體質(zhì)量，就需要不斷改革教學(xué)方式、完善教學(xué)體系。完整的教學(xué)包括理論和實踐兩部分，僅僅理論知識的傳授很難滿足學(xué)生的真正需求，也很難將知識轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。實踐教學(xué)是對理論知識的鞏固和加深的重要途徑，也是理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生動手能力的重要手段，直接影響到成人高等教育教學(xué)的質(zhì)量[1]。對于實踐性和實用性要求非常高的計算機專業(yè)來講，更離不開實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。但目前，成人高等教育普遍存在重理論輕實踐的現(xiàn)象，不僅體現(xiàn)在實際教學(xué)中，在教學(xué)教改類的研究中，對實踐教學(xué)的探討也非常少，在CNKI中搜索主題詞“成人高等教育實踐教學(xué)”，搜索到的文章寥寥無幾。

廣東開放大學(xué)（廣開）是一所以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐，面向社會全體成員開展遠程開放教育并具有學(xué)士學(xué)位授予權(quán)的新型高等學(xué)校[2]。目前廣開的成人高等教育規(guī)模龐大，辦學(xué)網(wǎng)絡(luò)遍布廣東城鄉(xiāng)，學(xué)校現(xiàn)有各級各類學(xué)生約26.7萬人，其中開放教育和成人教育學(xué)生約計24.6萬人。經(jīng)過41年的辦學(xué)探索和積累，學(xué)校在成人高等教育上已形成較為完善的管理體系和教學(xué)模式，但依然存在一些歷史遺留的主客觀問題，在教學(xué)環(huán)節(jié)上存在重理論輕實踐的現(xiàn)象。

一、廣開實踐教學(xué)現(xiàn)狀及成因

面對上述龐大的學(xué)生群體，學(xué)校建立了網(wǎng)絡(luò)課程學(xué)習(xí)平臺，平臺上建立了豐富的學(xué)習(xí)資源，如視頻、課件、作業(yè)、討論等等。但是這些資源主要圍繞理論知識展開，極少涉及到實踐環(huán)節(jié)。整個廣開教學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的實踐教學(xué)資源非常貧乏，學(xué)生的實踐操作幾乎空白，主要表現(xiàn)在三個方面：（1）大部分課程沒有設(shè)置實驗環(huán)節(jié)；（2）部分課程設(shè)置了實驗環(huán)節(jié)，但因為技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并發(fā)量等問題，導(dǎo)致學(xué)生很難成功實驗；（3）在平時的形考以及終考中對實踐環(huán)節(jié)沒有量化考核。

分析實踐環(huán)節(jié)薄弱的原因主要如下：

（1）工學(xué)矛盾。成人教育所針對的人群以在職在崗人員居多，這類人群除了“學(xué)生”身份之外還有其他身份，比如企業(yè)員工等。他們必須安排好學(xué)習(xí)和工作(生活)的時間沖突[3]。此外，他們在學(xué)習(xí)時間和地域上各不相同，很難統(tǒng)一，無法集中教學(xué)，很難到現(xiàn)場進行實操訓(xùn)練。

（2）課程安排不合理。理論課程占主導(dǎo)地位，實踐課程或操作部分很少甚至空白，并且在最終課程考核中也沒有計算成績。在課程內(nèi)容選擇上，過于強調(diào)學(xué)科知識的邏輯性和系統(tǒng)性，忽視學(xué)生的真正需求[4]。

（3）對實踐教學(xué)的重視程度不夠。不管是從學(xué)校層面還是院系，乃至教師以及學(xué)生，客觀上存在不重視實踐教學(xué)的情況。學(xué)校在實踐教學(xué)上的技術(shù)和資金投入力度不大，實訓(xùn)中心的建設(shè)遲緩，很多課程的實訓(xùn)項目無法實際操作，對實訓(xùn)沒有做出要求，缺乏有效的過程管理和質(zhì)量監(jiān)控，也無相關(guān)的實驗管理制度和考核標準。

成人高等教育的學(xué)生群體在選擇專業(yè)上更注重學(xué)習(xí)的知識、掌握的技能與個人發(fā)展尤其是所要從事工作的密切聯(lián)系，期望盡快從成人教育中獲得切實利益，因此，注重就業(yè)和實用性，為社會培養(yǎng)大批應(yīng)用型人才是成人高等教育的根本目標[4]。而由于上述主客觀的一些原因，導(dǎo)致學(xué)校的大部分課程只注重理論教學(xué)而輕實踐教學(xué)。計算機類專業(yè)是一門實踐性非常強的學(xué)科，實踐是學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中必不可少的一項訓(xùn)練。學(xué)生如果僅僅學(xué)習(xí)編程理論而沒有編程實踐，永遠也學(xué)不會編程；同樣地，學(xué)生如果僅僅停留在算法學(xué)習(xí)而沒有親自實現(xiàn)一個算法，也無從掌握算法的精髓以及應(yīng)用。因而，對于計算機專業(yè)來講，除了必須的理論學(xué)習(xí)外，更應(yīng)該側(cè)重實踐動手能力。

目前廣開計算機類的專業(yè)、開設(shè)課程以及在籍學(xué)生情況如下（見表1）。該表中學(xué)生的數(shù)量截至到2018年秋季，不包括2019年春季招生在內(nèi)。其中大部分課程都沒有實訓(xùn)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練，部分課程設(shè)置了實訓(xùn)項目，但在實際操作中鑒于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等原因，很難成功實現(xiàn)。

表1 廣開計算機類專業(yè)學(xué)生以及開課情況統(tǒng)計表

隨著招生規(guī)模的擴大，同時為滿足國家新形勢下人才培養(yǎng)的需要，推動實驗教學(xué)改革和創(chuàng)新，推進實驗教學(xué)信息化建設(shè)的步伐，充分發(fā)揮新技術(shù)的作用，針對上述問題，如何解決大規(guī)模學(xué)生的實驗操作問題，提高學(xué)生的實踐動手能力，從而提高學(xué)校的教學(xué)質(zhì)量以及人才培養(yǎng)質(zhì)量，培養(yǎng)社會認可度高并能適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型實用型人才，是學(xué)校教學(xué)改革和轉(zhuǎn)型發(fā)展過程中亟待解決的重要問題。本文旨在探討通過加強虛擬仿真實訓(xùn)中心建設(shè)、加強實驗過程管理和考核等途徑來提高成人高等教育的實驗教學(xué)質(zhì)量。

二、廣開實踐教學(xué)提升路徑：建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)中心

虛擬仿真實驗?zāi)軌蛲黄苽鹘y(tǒng)實驗室在硬件設(shè)備上的限制，降低實驗室建設(shè)資金，緩解開放教育中實驗人數(shù)過多的問題，突破時空局限，優(yōu)化教育資源，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和效率，能夠真正實現(xiàn)理論教學(xué)與實驗教學(xué)的結(jié)合，是開放大學(xué)在開展成人高等教育上有效實施實踐教學(xué)的最佳選擇。通過建立虛擬仿真實訓(xùn)中心，搭建各個專業(yè)的虛擬仿真實訓(xùn)平臺，對實踐教學(xué)環(huán)節(jié)和過程嚴加管理、量化考核，滿足學(xué)生“處處學(xué)習(xí)”和“時時學(xué)習(xí)”的需求，真正提高學(xué)生的實踐動手能力，從而提高整體教學(xué)質(zhì)量，最終達到培養(yǎng)高質(zhì)量的適應(yīng)社會需求的應(yīng)用型人才的目的。

（一）建設(shè)虛擬仿真實訓(xùn)中心的必要性

1. 虛擬仿真實驗是符合開放教育特征的最佳教學(xué)形式。開放大學(xué)與普通高校不同，是一所“虛擬學(xué)?！?，開放大學(xué)的教育沒有完整意義上的時空界限[5]，在空間上，呈現(xiàn)“處處學(xué)習(xí)”的特點，在時間上，呈現(xiàn)“時時學(xué)習(xí)”的特點[6]。對于開放教育來講，要滿足學(xué)生群體的“處處學(xué)習(xí)”和“時時學(xué)習(xí)”的需求，就一定要充分發(fā)揮現(xiàn)代化信息技術(shù)，打造一個真實的虛擬校園、虛擬課堂，實現(xiàn)不僅課程的理論學(xué)習(xí)可以通過網(wǎng)絡(luò)進行，實踐環(huán)節(jié)的訓(xùn)練也同樣可以采取虛擬實驗室的方式進行。虛擬仿真實驗通過硬件虛擬化、軟件仿真、云計算等技術(shù)方案開展計算機專業(yè)相關(guān)的實驗項目，為學(xué)生提供24小時全天服務(wù)，不僅節(jié)約成本，增強實驗設(shè)備使用的便捷性，同時可實現(xiàn)學(xué)生的“處處學(xué)習(xí)”和“時時學(xué)習(xí)”。

2. 虛擬仿真實驗是培養(yǎng)應(yīng)用型人才的現(xiàn)實要求。計算機專業(yè)帶有很強的工程性和實戰(zhàn)性。但在實際教學(xué)中，由于實驗條件不足，加上學(xué)生的“工學(xué)矛盾”，在人才培養(yǎng)上存在教學(xué)與實踐相脫節(jié)的現(xiàn)象。從計算機專業(yè)的學(xué)科背景和工程實踐看，運用仿真技術(shù)是進行實踐開發(fā)和設(shè)計的基礎(chǔ)，是提高工作效率和降低開發(fā)成本的有效手段。因此，開展計算機專業(yè)類課程的虛擬仿真實驗教學(xué)，是培養(yǎng)“面向工業(yè)崗位”的應(yīng)用型人才的現(xiàn)實要求，是提升學(xué)生的專業(yè)技能、工程實踐能力和創(chuàng)新意識，滿足社會對應(yīng)用型人才日益增長需求的有效途徑。

3. 虛擬仿真實驗是提高學(xué)習(xí)效率和興趣的有效手段。使用傳統(tǒng)實驗室，學(xué)生面對的是固定的物理空間、固定的設(shè)備（如主機）、指定的操作系統(tǒng)或軟件，學(xué)生的實驗操作時間高度依賴機房的軟硬件配置，學(xué)生很難實現(xiàn)隨時隨地訪問，也不支持多終端接入。相反，虛擬仿真實驗平臺實現(xiàn)了全天候開放，學(xué)生可通過網(wǎng)絡(luò)隨時、隨地訪問平臺中的虛擬實驗教學(xué)資源，并可使用臺式機、筆記本電腦、智能手持移動終端等多種訪問工具[7]。學(xué)生可以基于自己的時間、興趣選擇實驗項目。由此可見，虛擬仿真實驗有利于降低學(xué)習(xí)者的入門門檻，提高學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效率，非常適合采取開放式教育進行學(xué)習(xí)的學(xué)生群體。

4. 虛擬仿真實驗是降低教育成本的有效途徑。

傳統(tǒng)實驗室的建設(shè)與維護成本高，主要表現(xiàn)在：第一，實體設(shè)備價格貴，購買成本高，后期維護費用也高；第二，技術(shù)和產(chǎn)品更新?lián)Q代快，需要投入大量經(jīng)費進行產(chǎn)品的升級或替換，否則無法適應(yīng)教學(xué)的需要；第三，實體設(shè)備需要占用大面積的物理空間，需要散熱，具有能耗，這些導(dǎo)致實體設(shè)備不能長期開放；第四，實體設(shè)備需要配備專門的實驗管理員。而虛擬仿真實驗教學(xué)平臺可通過硬件虛擬、軟件仿真的方式實現(xiàn)設(shè)備的快速更新?lián)Q代，投入成本低；借助云計算技術(shù)，大量的虛擬化網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行在數(shù)量有限的物理服務(wù)器上，可大幅降低能耗與運維成本，提供綠色、低碳、環(huán)保的實驗環(huán)境[8]。

（二）虛擬仿真實訓(xùn)平臺的特色

1. 理論和實驗教學(xué)互補。通過虛擬仿真實驗，學(xué)生可以及時對所學(xué)內(nèi)容進行有針對性的訓(xùn)練，鞏固所學(xué)理論知識。一些基礎(chǔ)認知和專業(yè)技能訓(xùn)練可在虛擬仿真實驗平臺開展預(yù)操作，讓學(xué)生能夠在計算機上直觀看到實驗現(xiàn)象和結(jié)果，加深對知識的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也節(jié)約實驗時間。對于一些綜合型、創(chuàng)新型、不易現(xiàn)場實施的實驗在虛擬仿真環(huán)境中可以不斷反復(fù)修正、重組、創(chuàng)新，提高了實驗的靈活性和實驗效率，同時又極大地減少了實驗成本和資源消耗。通過這樣的實驗教學(xué)模式可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性、積極性和創(chuàng)造性，使遠程教學(xué)具備真正的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，有力地提高學(xué)生的實驗操作能力。

2. 管理信息化，共享網(wǎng)絡(luò)化。虛擬仿真實驗平臺可以提供實驗教學(xué)各個環(huán)節(jié)和流程的統(tǒng)籌安排以及全方位的管理。如實驗安排、實驗選課、實驗預(yù)習(xí)、智能答疑與指導(dǎo)、實驗報告的在線填寫和提交、實驗結(jié)果的自動批改、實驗教學(xué)學(xué)情分析等。對學(xué)生在平臺上的行為數(shù)據(jù)進行采集和分析，進而為學(xué)生提供個性化的學(xué)習(xí)指導(dǎo)和學(xué)習(xí)評估報告。通過數(shù)據(jù)分析可以更加詳實、客觀地掌握學(xué)生在實驗教學(xué)各環(huán)節(jié)的參與情況，從而為科學(xué)地開展實驗教學(xué)評估及教學(xué)改革提供依據(jù)，同時也大大減輕了實驗管理員和指導(dǎo)教師的工作負擔[9]，實現(xiàn)了管理的信息化。

通過采用虛擬仿真實驗的模式，開設(shè)獨立的虛擬仿真實驗課程或操作環(huán)節(jié)，通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)共享，使學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)在虛擬仿真平臺上就可以進行實訓(xùn)練習(xí)，實現(xiàn)了真正意義上的開放和共享[10]。

3. 實驗教學(xué)資源易于整合和充實。目前學(xué)校在實驗教學(xué)資源的建設(shè)上幾乎處于空白。有了虛擬仿真實訓(xùn)平臺，可以充分整合現(xiàn)有虛擬仿真實驗項目和資源，緊隨計算機和信息技術(shù)的發(fā)展，及時更新實驗教學(xué)大綱和實驗內(nèi)容，不斷充實完善現(xiàn)有的虛擬仿真實驗項目和資源，通過自主研發(fā)、引進、合作相結(jié)合的方式，充實各類實驗教學(xué)資源，并根據(jù)中心發(fā)展需要逐年新增或升級軟硬件設(shè)備[11]，提高中心的服務(wù)功能。

4. 校企合作，立足行業(yè)，服務(wù)社會。充分利用企業(yè)資源，建立校企合作長效機制。與企業(yè)共同建立、開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬仿真實驗室，面向省內(nèi)分校和合作企業(yè)開放。對現(xiàn)有緊缺和潛在職業(yè)崗位設(shè)置對應(yīng)的課程體系，擴展實踐與實習(xí)課程，構(gòu)建“學(xué)以致用”的課程孵化互動機制，形成適應(yīng)行業(yè)培訓(xùn)和院校教學(xué)雙向交流。注重從企事業(yè)單位精選研究課題，并不斷將科研、教學(xué)成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，從而達到學(xué)校、企業(yè)、市場三贏?？善刚圛T企業(yè)工程師作為實驗外聘老師，不斷優(yōu)化實驗教學(xué)方式，面向企業(yè)選擇實驗項目，并在模擬仿真的公司環(huán)境中完成，突出工程應(yīng)用特色，讓學(xué)生隨時隨地能感受到公司的文化氛圍，為學(xué)生走進校外實習(xí)基地、走向工作崗位打下基礎(chǔ)。

學(xué)校應(yīng)堅持實驗教學(xué)與區(qū)域?qū)嶋H結(jié)合，課程實驗與技能訓(xùn)練結(jié)合，緊密結(jié)合廣東省信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求，實現(xiàn)由基礎(chǔ)性實驗向綜合應(yīng)用性實驗轉(zhuǎn)變，規(guī)定性實驗向自主性實驗轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)型實驗向開放型實驗轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)適應(yīng)區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展需要，具有完善的知識和能力結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新型應(yīng)用人才。

（三）虛擬仿真實訓(xùn)平臺的功能

1. 計算機專業(yè)虛擬仿真實驗平臺體系。在課程設(shè)置上，針對目前廣開計算機已有以及即將開出的專業(yè)，考慮到專業(yè)之間課程的交叉性以及類別，可設(shè)置計算機軟硬件設(shè)計、移動開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)與信息安全、云計算與物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等仿真平臺（如圖1所示）。學(xué)校要進一步購置相應(yīng)的軟硬件，進一步加強資源建設(shè)，增加更多的實驗課程，開設(shè)更多的實驗項目，實現(xiàn)實驗教學(xué)體系中虛擬與現(xiàn)實、時間與空間的多元化和全方位性，貫徹校企聯(lián)合、資源開放共享的建設(shè)理念。

圖1 計算機專業(yè)虛擬仿真實驗平臺體系

2. 虛擬仿真實訓(xùn)平臺功能。平臺將一些實驗項目通過虛擬仿真的方式，以B/S模式向授權(quán)學(xué)生提供服務(wù)，專業(yè)的實驗課程統(tǒng)一列入在線實驗課程管理平臺管理。教師端具備發(fā)布公告、管理學(xué)生、發(fā)布課程視頻、在線批改作業(yè)、參與討論、成績統(tǒng)計分析等功能。學(xué)生端具備選擇課程、選擇實驗項目、觀看微課等視頻資源、發(fā)布提問、參與討論、在線實驗、在線提交報告、查看成績等功能。

為保障中心的順利運行，可在原來的虛擬仿真實訓(xùn)中心的基礎(chǔ)上，和相關(guān)企業(yè)合作，采用“獨立設(shè)置，統(tǒng)一管理，共建共享”的管理體制，建立一個完善的虛擬仿真實驗的教學(xué)平臺。中心教學(xué)平臺系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 中心實驗教學(xué)平臺系統(tǒng)架構(gòu)圖

使用者可以通過實驗預(yù)約后直接在網(wǎng)上或預(yù)約實驗室進行虛擬仿真實驗，可通過配置、連接、調(diào)節(jié)和使用網(wǎng)上共享虛擬實驗儀器設(shè)備進行實驗，根據(jù)平臺提供的儀器設(shè)備自由搭建合理的典型實驗項目。

三、廣開實踐教學(xué)質(zhì)量保障體系設(shè)計

（一）制定實驗教學(xué)管理制度

對實驗教學(xué)資源的規(guī)定和要求、實驗環(huán)節(jié)和流程的實施、實驗任務(wù)的安排和完成、實驗教師的教學(xué)輔導(dǎo)要求、學(xué)生的學(xué)習(xí)要求、實驗考評、實驗過程以及質(zhì)量監(jiān)控等進行詳盡的說明。

（二）制定實驗成績考核辦法

將每門課程的實驗學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)納入該門課程的終結(jié)考核，基于課程的性質(zhì)以及實驗課時的比重，設(shè)置相應(yīng)的實驗成績比例。對于實驗學(xué)習(xí)，對實驗的不同環(huán)節(jié)如實驗前預(yù)習(xí)、實驗操作、實驗報告等分配相應(yīng)的分數(shù)，制度的制定可由教務(wù)人員、專業(yè)負責(zé)人、課程責(zé)任老師一起商定。

（三）開放的實驗考核體系

對于立項實施的開放實驗項目，中心采取嚴格措施監(jiān)督和考核實驗的實施情況。學(xué)生完成實驗后，要將設(shè)計方案、實驗成果、實驗總結(jié)上交中心存檔，作為評分的依據(jù)?？己朔绞揭宰珜懷芯繄蟾鏋橹鳎瑥娬{(diào)設(shè)計性、研究性、創(chuàng)新性和研究過程。成績評定按照制定的實驗成績考核辦法執(zhí)行，加強學(xué)生學(xué)習(xí)過程的管理和監(jiān)控。

此外，為保障實驗教學(xué)質(zhì)量，還應(yīng)采取以下一些措施。

（1）建立相應(yīng)的實驗教學(xué)資源，如課程實驗大綱、實驗指導(dǎo)書等。

（2）對實驗教學(xué)進行不定期檢查。

（3）制定一些針對實驗教學(xué)的評價表格，由學(xué)生和專家進行評價，以便不斷優(yōu)化實驗項目。

（4）利用人工智能的刷臉技術(shù)實現(xiàn)本人登陸（區(qū)別于賬號登陸的可代替性），視頻學(xué)習(xí)過程中輔助隨機答題環(huán)節(jié)（區(qū)別于傳統(tǒng)學(xué)習(xí)中打開視頻空放），確保本人學(xué)習(xí)。此外通過實驗報告防抄襲的查重技術(shù)、學(xué)生的學(xué)情分析（利用大數(shù)據(jù)分析）等手段來監(jiān)控學(xué)習(xí)過程，保障教學(xué)質(zhì)量。

（5）加大平臺建設(shè)經(jīng)費投入，增加學(xué)生參與實驗的并發(fā)量，確保學(xué)生順利進行仿真實驗。