個性化、智能化、泛在化實驗教學(xué)新模式的開放服務(wù)平臺的實踐

王偉光 夏茂森

〔內(nèi)容提要〕在網(wǎng)絡(luò)化、信息化背景下，對高校人才培養(yǎng)模式提出更高的要求，實驗實踐教學(xué)作為人才培養(yǎng)中理論與社會需求連接的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，亟需創(chuàng)新改革。本文以遼寧大學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的實驗實踐教學(xué)改革成果為對象，對遼寧大學(xué)實驗實踐教學(xué)改革經(jīng)驗進行梳理，包括在多層次、多維度實驗資源整合與平臺打造、“實驗+真實問題+競賽”三位一體的實驗教學(xué)新體制等方面，以及未來實踐教學(xué)改革與創(chuàng)新人才培養(yǎng)的研究方向和熱點領(lǐng)域等。

〔關(guān)鍵詞〕創(chuàng)新型人才 培養(yǎng)模式 實驗實踐教學(xué)

在網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化為背景的新經(jīng)濟時代，人才培養(yǎng)基礎(chǔ)、培養(yǎng)模式和培養(yǎng)目標(biāo)發(fā)生巨大變化，高校教學(xué)體系、教學(xué)模式亟需轉(zhuǎn)變以適應(yīng)新時代的要求。《教育信息化2.0行動計劃》明確要求，增強教育數(shù)字化水平，積極推進信息技術(shù)與教育深度融合的“互聯(lián)網(wǎng)+教育”，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個性化、終身化的教育體系。本研究以遼寧大學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式改革為案例，梳理了高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式與經(jīng)驗。

一、高校人才培養(yǎng)過程中實驗教學(xué)模式面臨的突出問題

1.實驗教學(xué)資源分散、封閉導(dǎo)致學(xué)生知識拓展性弱

傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式以專業(yè)學(xué)習(xí)和專業(yè)人才培養(yǎng)為依據(jù)，以知識傳授為主，老師講解知識點、學(xué)生實驗室操作、教師輔助指導(dǎo)。傳統(tǒng)教學(xué)、實驗?zāi)Ｊ椒忾]導(dǎo)致學(xué)生外部學(xué)習(xí)知識獲取有限，學(xué)生被動學(xué)習(xí)形式為主，缺乏學(xué)習(xí)主動性和探索性。對于危險性、操作繁瑣、耗能耗時等實驗在教學(xué)實驗室中無法完整地呈現(xiàn)，影響實驗效果；實驗室條件限制了高難度實驗的開設(shè)，實驗過程的復(fù)雜性、現(xiàn)象的隱蔽性以及操作的危險性等都直接影響了學(xué)生對實驗數(shù)據(jù)的獲取、實驗結(jié)果的認知以及知識的深入探索。實驗資源開放時間受限，學(xué)生需要在固定的時間到實驗室中來完成全部的實驗內(nèi)容，時間和地域性影響較大，無法實現(xiàn)隨時隨地的“泛在化”學(xué)習(xí)。

2.傳統(tǒng)實驗教學(xué)無法滿足多維度、個性化人才培養(yǎng)的目標(biāo)

進入21世紀，數(shù)字經(jīng)濟蓬勃興起，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，知識融合與行業(yè)跨界成為常態(tài)。在外部環(huán)境快速變化下，社會人才的需求發(fā)生了本質(zhì)變化，由原來較窄的“專才”向復(fù)合型的通用性人才轉(zhuǎn)型，對人才的創(chuàng)造性、創(chuàng)新性和實踐性提出了更高的要求。大部分實驗實訓(xùn)課程作為理論課程講授的補充，實驗教學(xué)的角色定位不清楚，實驗課程邊緣化、弱化傾向明顯，實驗教學(xué)向周邊知識領(lǐng)域拓展性較弱，學(xué)生無法實現(xiàn)多維度知識積累，無法滿足當(dāng)前對復(fù)合型、多知識維度人才培養(yǎng)的需求。實驗教學(xué)與學(xué)生自身需求割裂、與學(xué)校學(xué)科特色定位割裂、與地方發(fā)展的人才需求割裂，導(dǎo)致人才培養(yǎng)個性化目標(biāo)無法達成。

3.現(xiàn)代信息技術(shù)手段運用滯后導(dǎo)致“泛在化”學(xué)習(xí)無法實現(xiàn)

大數(shù)據(jù)、即時數(shù)據(jù)傳輸、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)在各領(lǐng)域中不斷滲透，現(xiàn)代信息技術(shù)與教育教學(xué)不斷融合，為教學(xué)的高效化和資源共享提供了客觀條件。實驗教學(xué)中現(xiàn)代信息技術(shù)、虛仿技術(shù)、線上實驗等應(yīng)用有限，實驗教學(xué)虛化、弱化現(xiàn)象較為突出，造成實驗教學(xué)的仿真性、重現(xiàn)性等無法滿足?，F(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸、3D情景在線、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，能夠更為真實、深入反映實驗過程與實驗關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并從數(shù)據(jù)中提煉出有價值的決策信息。因此，順應(yīng)信息時代的發(fā)展對高校實踐教學(xué)體系中信息化改造刻不容緩。

二、開放化新平臺：基于個性化、智能化、泛在化的實驗教學(xué)新模式

1.個性化、智能化、泛在化的實驗教學(xué)新模式

2019年以來，遼寧大學(xué)圍繞實驗教學(xué)新模式進行實踐與探索，一方面，立足遼寧大學(xué)學(xué)科特點，重新梳理現(xiàn)有實驗實訓(xùn)資源與教學(xué)體系，整合并新建各類實踐教學(xué)平臺，加強實驗教學(xué)新模式的探索；另一方面，積極創(chuàng)造“上中下游”實驗教學(xué)成果，通盤考慮全校實驗教學(xué)體系建設(shè)的環(huán)節(jié)。在科教融合、產(chǎn)學(xué)融通環(huán)節(jié)，鼓勵研究團隊積極與各類企業(yè)開展產(chǎn)學(xué)合作，并將高校實驗教學(xué)與遼寧老工業(yè)基地振興的大時代背景緊密結(jié)合，將人才培養(yǎng)方向與遼寧省產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、緊缺型人才需求緊密結(jié)合。

智能化體現(xiàn)在教學(xué)資源提供上，通過網(wǎng)絡(luò)公開教學(xué)資源（MOOC、SPOC、MOOL、學(xué)堂在線等）、交互虛仿實驗平臺、校內(nèi)外實驗實訓(xùn)平臺等構(gòu)建起泛化性教學(xué)資源，各類教學(xué)資源借助于智能傳輸層（包括互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳感傳輸、AI技術(shù)、大數(shù)據(jù)存儲和智能分析等）技術(shù)支持，實現(xiàn)學(xué)生對各類教學(xué)資源的隨時、隨地獲取。泛在化學(xué)習(xí)是基于移動學(xué)習(xí)而發(fā)展的具備“5A”（Anytime，Anywhere，Anyone，Anydevice，Anything）的理想學(xué)習(xí)方式，主要表現(xiàn)為地方高校教學(xué)實驗在空間（實體和虛擬）上的拓展。個性化體現(xiàn)在以學(xué)生為中心的實驗資源的自主選擇上。我們在實驗體系改革與創(chuàng)新過程中，以經(jīng)濟社會發(fā)展的真實問題為導(dǎo)向，整合學(xué)校經(jīng)、管、法、文、藝等學(xué)科的優(yōu)勢與特色，兼顧信息、環(huán)境、物理等理工科發(fā)展方向，形成了基于資源泛在化、學(xué)習(xí)手段智能化、學(xué)習(xí)過程化的新型實驗教學(xué)模式（圖1）。

在虛擬仿真、線上線下混合教學(xué)、實驗室建設(shè)環(huán)節(jié)，研究團隊成員運用智能化、泛在化實踐教學(xué)的理念，取得了較為豐碩的研究成果，并積累了具有推廣意義的創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式改革經(jīng)驗。根據(jù)遼寧大學(xué)的實驗教學(xué)改革經(jīng)驗，我們總結(jié)如下。

2.多層次、多維度、多學(xué)科實驗資源整合新平臺體系

聚焦人才培養(yǎng)特征和知識社會特點，以面向未來的個性化綜合人才培養(yǎng)為目標(biāo)，以智能化為技術(shù)層、泛在化為手段層、個性化為目標(biāo)層，樹立“大實驗觀”的實驗實踐教學(xué)體系框架思路，打通專業(yè)藩籬，整合、新建校內(nèi)、校外實驗實踐資源和平臺。搭建“理論講授+實驗實踐+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽+虛擬仿真”及社會實踐緊密聯(lián)系的個性化人才培養(yǎng)全網(wǎng)絡(luò)體系（圖2）。

遼寧大學(xué)實驗實訓(xùn)平臺建設(shè)堅持智能化、泛在化的理念，以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為目標(biāo)重新整合、拓展校內(nèi)實驗實踐資源，重新梳理、定位現(xiàn)有實驗資源。突出遼大學(xué)科特色，開放通識課程、實驗實踐課程平臺，將課程選擇權(quán)下放給學(xué)生，建立經(jīng)、管、法、文、史、藝等學(xué)科交融和滲透的實驗實踐教學(xué)體系。并結(jié)合各學(xué)科特色，聚焦遼寧省老工業(yè)基地振興中產(chǎn)業(yè)需求和人才培養(yǎng)的方向，建立起凸顯遼寧大學(xué)文科特色、滿足未來綜合人才培養(yǎng)的實驗實訓(xùn)體系。同時將人才培養(yǎng)與地方經(jīng)濟建設(shè)結(jié)合，分析在遼寧老工業(yè)基地振興背景下對緊缺人才需求現(xiàn)狀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃特點，將人才培養(yǎng)與產(chǎn)業(yè)需求緊密結(jié)合。堅持人才培養(yǎng)的“個性化”和“本土化”，建成集“人才培養(yǎng)方案-多類型基地組合-創(chuàng)業(yè)競賽實踐-科技園孵化器-轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化機構(gòu)-幫扶政策引導(dǎo)”6大模塊于一體的人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐平臺，全鏈條實現(xiàn)各實驗平臺在內(nèi)容、方法、師資、資源與機制上的產(chǎn)教融通以及對雙創(chuàng)平臺的精細化實時管理。

產(chǎn)教融合的人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實踐平臺。近年來，遼寧大學(xué)投入大量實驗室建設(shè)資金，在環(huán)境工程、環(huán)境生態(tài)工程、化學(xué)工程、制藥工程，生物工程、食品工程、信息工程等12個工科專業(yè)結(jié)合應(yīng)用轉(zhuǎn)型，建設(shè)現(xiàn)代化實驗實訓(xùn)室。2019年學(xué)校啟動了10000平方米的新工科綜合虛擬仿真實驗實訓(xùn)中心的建設(shè)工作，同時已獲批省級大學(xué)科技園、沈陽市小微企業(yè)創(chuàng)業(yè)（輔導(dǎo)）基地、沈陽高校優(yōu)秀創(chuàng)客空間。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺發(fā)揮了遼寧大學(xué)綜合性大學(xué)的優(yōu)勢，在學(xué)科上與世界一流學(xué)科——應(yīng)用經(jīng)濟學(xué)緊密結(jié)合，在平臺上與國家級文科綜合實訓(xùn)中心共同聯(lián)合，通過“工工、工理、工文”交叉融合滲透。平臺建立了從創(chuàng)新到創(chuàng)業(yè)的無縫銜接環(huán)節(jié)，提高科技成果轉(zhuǎn)化率，加快科技成果產(chǎn)業(yè)化速度；鼓勵我校科技人才、專家、教授和大學(xué)生通過科技創(chuàng)新項目直接轉(zhuǎn)變成創(chuàng)業(yè)者、企業(yè)家，直接進入產(chǎn)業(yè)體系、市場環(huán)節(jié)，將產(chǎn)學(xué)研結(jié)合落地實處，形成“萬眾創(chuàng)新、大眾創(chuàng)業(yè)”的新動力。

三、“思政+真實問題+競賽”三位一體的實驗教學(xué)新體制

1.思政元素有機融入

實踐課程雖然以知識和技能傳授為目的，但在實驗實訓(xùn)過程中，結(jié)合課程與知識的特點融入思政的元素，將學(xué)生思想品德、價值觀等培養(yǎng)與知識的學(xué)習(xí)有機結(jié)合。如在虛仿實驗中加入“九一八紀念”“中國文化傳播與文化自信”“商業(yè)倫理、商業(yè)道德、合作共贏”等思政元素，通過思政元素的納入，提升學(xué)生政治素養(yǎng)、愛國情懷。如“融媒體大型主題直播報道虛擬仿真實驗”以“勿忘九一八”撞鐘鳴警儀式為主題個案，利用人工智能、VAR技術(shù)、動畫技術(shù)、全景視頻、PaaS云計算作為技術(shù)支撐，以電視新聞現(xiàn)場直播整體流程解構(gòu)為主要原理，對不同直播場景的仿真與還原，并結(jié)合同一場景內(nèi)直播信號的捕捉與切換，鏡頭畫面與鏡頭運動的銜接等操作規(guī)范演練，真實模擬現(xiàn)場直播的總體流程。在實驗中提升新聞類學(xué)生真實場景下新聞彩播的實踐能力。

2.真實問題導(dǎo)向

以真實問題為導(dǎo)向是尋找高等教育人才培養(yǎng)堵點、痛點的核心思路。為此，遼寧大學(xué)設(shè)置“真實問題導(dǎo)向”方向的教改課題研究，50多名老師從事教學(xué)中真實問題的研究，并將研究成果在自己的實驗課堂應(yīng)用，總結(jié)好的經(jīng)驗在全校推廣。堅持教學(xué)中的真實問題，特別是堅持遼寧經(jīng)濟建設(shè)和發(fā)展中面臨的痛點、難點問題導(dǎo)向原則，引導(dǎo)學(xué)生對真實問題的研究。為了進一步激發(fā)學(xué)生、教師對真實問題研究的熱情，學(xué)校成立“遼寧大學(xué)真實問題研究中心”，中心面向全社會搜集真實問題、向校內(nèi)輸出真實問題。同時，遼寧大學(xué)構(gòu)建搜集真實問題的網(wǎng)絡(luò)平臺“砍瓜網(wǎng)”，面向全社會對真實問題進行發(fā)布、查詢和瀏覽，使教師可以更為廣泛、便捷地獲得社會的真實問題。該網(wǎng)站是一個開放式平臺，將全社會的企業(yè)、高校、科研機構(gòu)的問題與解決方案鏈接起來，形成一個生產(chǎn)研究創(chuàng)新鏈，有效整合企業(yè)與高校資源，促進產(chǎn)學(xué)研合作的對接，也有助于現(xiàn)代大學(xué)服務(wù)社會功能的有效實現(xiàn)。以真實問題為起點，改革教學(xué)方法、理順教學(xué)環(huán)節(jié)、重構(gòu)培養(yǎng)方案，構(gòu)建貫穿人才培養(yǎng)全過程、覆蓋各類學(xué)科專業(yè)、多部門聯(lián)動參與的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)模式，破解高校在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)的體系設(shè)計、資源建設(shè)和過程培養(yǎng)等方面普遍存在的難題。

3.育賽結(jié)合、以賽促教探究的教賽互促模式

高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育是一項系統(tǒng)工程，雙創(chuàng)教育實踐平臺在激發(fā)大學(xué)生創(chuàng)新思維和學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新精神和創(chuàng)業(yè)能力方面發(fā)揮著不可替代的作用。高等教育的人才培養(yǎng)除傳授學(xué)生專業(yè)知識以外，應(yīng)十分重視大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。學(xué)科競賽作為高校培養(yǎng)學(xué)生實踐能力的重要途徑，是提升大學(xué)生動手能力、創(chuàng)新能力的重要載體和平臺。借力競賽資源，深化校企合作，改變了傳統(tǒng)人才的培養(yǎng)模式，為學(xué)生的就業(yè)提供了重要的保障。同時，以賽促學(xué)也進一步推動一線教師對真實問題的關(guān)注，按照社會需求和真實問題調(diào)整自己的研究領(lǐng)域和研究方向，也側(cè)面促進教師科學(xué)研究的針對性與積極性，真正實現(xiàn)了教、學(xué)、研三者之間的融合互促關(guān)系。遼寧大學(xué)“育賽結(jié)合”模式取得良好效果，2016年至今，學(xué)校本科生年均獲省級學(xué)科競賽獎勵239項，獲獎達2890人次，在國家級學(xué)科競賽中，年獲獎99項，累計623人次獲獎。

實驗實踐教學(xué)及實驗教學(xué)與創(chuàng)新人才培育的內(nèi)在機制作為較新的研究和實踐領(lǐng)域，還處于試行、探索階段，還未形成一致認同的理論體系。本研究成果尚處于形成、建設(shè)推進階段。未來將在現(xiàn)有實驗實踐教學(xué)體系實施的基礎(chǔ)上，進一步總結(jié)經(jīng)驗、教訓(xùn)，從理論上提升實驗教學(xué)與創(chuàng)新人才培育的構(gòu)建體系，并作為經(jīng)驗向其他高校推廣應(yīng)用，以期發(fā)揮更廣泛的社會效果。

（作者單位：遼寧大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院）