遠(yuǎn)程教育實驗教學(xué)方法探索與實踐

沈 翔，周明華，王永楠，董 偉

（山東大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院，濟(jì)南 250100）

0 引言

實驗教學(xué)是教學(xué)環(huán)節(jié)中的重點、難點問題，對于遠(yuǎn)程教育來講，更是如此。實驗教學(xué)一般需要在特定的空間中利用一定的設(shè)施和設(shè)備來進(jìn)行，需要學(xué)生主動參與和操作來完成，而這恰恰是遠(yuǎn)程教育面臨的困難和不足。近年來隨著多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的飛速發(fā)展，許多專家學(xué)者和教育研發(fā)部門，通過虛擬實驗和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，模擬真實實驗過程進(jìn)行實驗教學(xué)資源建設(shè)，取得了一些成果［1］。教育部也將虛擬仿真實驗教學(xué)中心和虛擬仿真實驗教學(xué)項目納入“質(zhì)量工程”建設(shè)的范疇，極大地促進(jìn)在線實驗教學(xué)的開展。但是在利用網(wǎng)上實驗教學(xué)資源，開展行之有效的實驗教學(xué)的方式方法方面還存在許多薄弱環(huán)節(jié)。

近年來，我校在遠(yuǎn)程教育實驗教學(xué)方面進(jìn)行了有益的嘗試和改革。針對當(dāng)前遠(yuǎn)程教育實驗教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，積極探索遠(yuǎn)程教育中實驗教學(xué)的組織保證和落實方案。充分發(fā)揮教師對教學(xué)的整體設(shè)計和導(dǎo)學(xué)的作用，將實驗教學(xué)與學(xué)生實際相結(jié)合，將學(xué)習(xí)和學(xué)生的個性發(fā)展結(jié)合，將學(xué)生遇到的實際問題和實踐實驗結(jié)合，將虛擬實驗和真實學(xué)習(xí)結(jié)合，挖掘?qū)W習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣和潛力［2］，讓遠(yuǎn)程實驗、仿真實驗、在線虛擬實驗成為傳統(tǒng)實驗的必要補(bǔ)充，使網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)在時間和空間上得到有效的延伸，使實驗教學(xué)的理念、手段、方法和環(huán)境適應(yīng)形勢發(fā)展的變化，學(xué)以致用，構(gòu)建開放式實驗教學(xué)體系，全面提升遠(yuǎn)程教育培養(yǎng)質(zhì)量。

1 開放式遠(yuǎn)程實驗教學(xué)體系設(shè)計原則

1.1 與學(xué)生實際相結(jié)合，強(qiáng)化學(xué)以致用

遠(yuǎn)程教育的學(xué)習(xí)者一般是在職學(xué)員，有著豐富的工作經(jīng)驗。他們將工作中的問題自覺帶到學(xué)習(xí)中來，對實驗環(huán)節(jié)充滿期待。這種學(xué)習(xí)需求的驅(qū)動是推動實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的有效設(shè)計和組織實施的有利因素［3］。遠(yuǎn)程教育的實驗教學(xué)應(yīng)結(jié)合學(xué)習(xí)者的特點，以職業(yè)為導(dǎo)向，以提高學(xué)習(xí)者技能為目的，設(shè)計與工作結(jié)合的實驗環(huán)節(jié)，將實驗?zāi)繕?biāo)、實驗任務(wù)及實驗環(huán)境，采用問題引領(lǐng)、體驗式學(xué)習(xí)模式導(dǎo)入實驗內(nèi)容，并量體裁衣式地有針對性地為學(xué)習(xí)者提供個性化學(xué)習(xí)內(nèi)容、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)指導(dǎo)，使學(xué)習(xí)者將實驗學(xué)習(xí)與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，加深對所學(xué)專業(yè)的認(rèn)識，真正學(xué)以致用［4］。

1.2 強(qiáng)化交互設(shè)計，建立學(xué)習(xí)型組織

學(xué)習(xí)是社會行為，是以社會的人通過語言、符號、工具等為中介進(jìn)行的。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中，學(xué)生的認(rèn)識是一個復(fù)雜的過程；學(xué)生與學(xué)生、學(xué)生與教師之間的信息交流是形成知識建構(gòu)的有效途徑。針對學(xué)生興趣和特點建立若干學(xué)習(xí)型小組，推動教師進(jìn)行網(wǎng)上網(wǎng)下的交互設(shè)計，通過實驗學(xué)習(xí)工具，提供實驗環(huán)境系統(tǒng)，支持學(xué)習(xí)者就特定問題與同學(xué)和教師進(jìn)行對話、交流與反饋［5］。利用虛擬工具，例如，概念、圖表及其他解決問題的認(rèn)知工具，虛擬環(huán)境以及模擬操作，使師生之間、學(xué)生之間形成互動，保證實驗教學(xué)效果。

1.3 強(qiáng)化任務(wù)驅(qū)動，變“教”為“導(dǎo)”

學(xué)習(xí)是反思和認(rèn)知行為，是從社會到個體的內(nèi)化過程。這需要網(wǎng)上實驗?zāi)苓m合學(xué)習(xí)者的行為發(fā)展需求，能有效借助實驗教學(xué)任務(wù)、借助虛擬實驗環(huán)境，提升學(xué)習(xí)者技能、推動創(chuàng)新［6］。在實驗教學(xué)設(shè)計中，應(yīng)轉(zhuǎn)變老師的角色，由“教”變?yōu)椤皩?dǎo)”，分析學(xué)習(xí)者的個體差異，環(huán)境和技能情況，恰當(dāng)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，強(qiáng)調(diào)任務(wù)和目標(biāo)驅(qū)動，使學(xué)習(xí)者通過實驗環(huán)節(jié)，在廣度和深度上對學(xué)習(xí)進(jìn)行總結(jié)和反思。恰當(dāng)運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為學(xué)習(xí)者提供基于真實狀況的實驗學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)習(xí)者能順利掌握實驗?zāi)康模鶕?jù)教師的指導(dǎo)、并能夠適時與其他互動形式結(jié)合，獨立完成操作，真正提升實驗技能［7］。

2 開放式遠(yuǎn)程實踐教學(xué)體系構(gòu)建

2.1 實驗教學(xué)體系

實驗教學(xué)體系設(shè)計關(guān)系到人才的知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)。對于實踐性較強(qiáng)的專業(yè)，不僅要求學(xué)生應(yīng)具備較全面的、綜合的理論知識，還應(yīng)擁有系統(tǒng)分析、實施、操作等實踐能力。做到這些僅依靠課堂理論講授還不夠，必須通過課程設(shè)計、實驗等多種教學(xué)方式相結(jié)合的手段，達(dá)到教學(xué)目標(biāo)［8］。在長期遠(yuǎn)程教學(xué)實踐中，探討設(shè)計了“二四四”體系架構(gòu)，即理論教學(xué)和實踐教學(xué)兩部分教學(xué)體系；課程實驗、課程設(shè)計、社會實踐、畢業(yè)設(shè)計4部分實驗教學(xué)內(nèi)容；虛擬與現(xiàn)實結(jié)合、線上與線下結(jié)合、實踐與學(xué)習(xí)結(jié)合、自主與協(xié)作結(jié)合4種實驗教學(xué)方式。

以工商管理專業(yè)信息化ERP實驗教學(xué)為例，開放式遠(yuǎn)程實踐教學(xué)體系如圖1所示。

圖1 開放式遠(yuǎn)程實踐教學(xué)體系架構(gòu)圖

2.2 實驗教學(xué)組織

在實驗教學(xué)體系中，課程實驗、課程設(shè)計、社會實踐、畢業(yè)設(shè)計4部分實驗教學(xué)內(nèi)容關(guān)系到實驗教學(xué)的質(zhì)量和效果，但它們的側(cè)重點各不相同。通常一門課程所對應(yīng)的實驗可以分為兩類：①單項認(rèn)知型實驗：僅對某一理論進(jìn)行驗證或訓(xùn)練某一方面技能的實驗；②綜合型實驗：運(yùn)用多種知識和技能分析研究某個較復(fù)雜問題的實驗。

從實驗教學(xué)要求來看，對于不同的實驗類型，與知識點的對應(yīng)關(guān)系也有所不同。對于單項認(rèn)知實驗，往往對應(yīng)的是某一特定的重要的知識點，運(yùn)用實驗的方式加強(qiáng)對該知識點的理解和掌握；對于綜合型實驗，對應(yīng)的可能是來自不同章節(jié)的多個知識點，通過一個實驗將這些知識點結(jié)合運(yùn)用，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力［8］。而課程設(shè)計的綜合性較強(qiáng)，屬于比較復(fù)雜的、較為高級的實驗，因此應(yīng)用的知識點不單單需要跨章節(jié)，還需要跨課程。將不同課程的不同知識點結(jié)合應(yīng)用，起到綜合訓(xùn)練的效果。

以ERP專業(yè)的實驗教學(xué)為例，在“硬件”配備方面，搭建了“微型工廠”仿真實驗環(huán)境，便于學(xué)員對工廠實際環(huán)境直觀認(rèn)識；對于ERP實施技能的訓(xùn)練，主要采用上機(jī)實驗的形式實現(xiàn)。提供微軟ERP、用友ERP、浪潮ERP等多種不同的ERP系統(tǒng)，學(xué)員可以了解目前主流ERP系統(tǒng)并自主選擇實驗軟件。

目前，在現(xiàn)有實驗的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了新的探索，先后開發(fā)出了生產(chǎn)計劃與控制、財務(wù)系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、供應(yīng)鏈與物流管理系統(tǒng)4大模塊30多個ERP實驗，通過這些實驗的開設(shè)，充分鍛煉學(xué)員ERP的實施技能。

2.3 實驗教學(xué)實踐

2.3.1 以新理念引導(dǎo)實驗教學(xué)

遠(yuǎn)程教育的學(xué)生來自各行各業(yè)，自身的職業(yè)、知識、背景、需求各不相同，他們多數(shù)在職在崗、所從事的職業(yè)多數(shù)與所選擇的專業(yè)方向密切相關(guān)。與普通教育相比表現(xiàn)出具有職業(yè)優(yōu)勢和實踐經(jīng)歷、學(xué)習(xí)需求多元化、學(xué)習(xí)的目的性和針對性較強(qiáng)的特點。因此，遠(yuǎn)程教育實驗教學(xué)應(yīng)充分考慮新特點、新變化，轉(zhuǎn)變理念［9］。①教師的角色應(yīng)發(fā)生轉(zhuǎn)變，教師應(yīng)充當(dāng)導(dǎo)學(xué)員、領(lǐng)航員，由“教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)”，注重為學(xué)生創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，根據(jù)學(xué)生的不同特點和需求，進(jìn)行認(rèn)知引導(dǎo)。②教學(xué)方法也由傳統(tǒng)的單向灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)建構(gòu)，減少教師“講”的內(nèi)容，突出學(xué)生主體在學(xué)習(xí)中的地位，突出學(xué)生的個別化學(xué)習(xí)和小組學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的求知欲，幫助學(xué)生構(gòu)建自己的知識體系［10］。在具體的實驗操作中，學(xué)生在老師的導(dǎo)學(xué)下積極參與遠(yuǎn)程實驗，登錄實驗環(huán)境，跟隨老師的要求一步步完成操作任務(wù)，遇到問題隨時向老師請教，并能及時和同學(xué)溝通分享學(xué)習(xí)的樂趣和成果。③在實驗內(nèi)容選取上，應(yīng)結(jié)合生源特點及培養(yǎng)目標(biāo)、突出問題引領(lǐng)、體驗性、參與性的實踐教學(xué)，加強(qiáng)案例和實訓(xùn)，注重培養(yǎng)學(xué)生思考和解決實際問題的能力。實驗教學(xué)組織必須考慮成人的特點，讓學(xué)生根據(jù)自身的情況來自主側(cè)重，充分尊重學(xué)習(xí)者的需求，將實踐和學(xué)習(xí)有機(jī)結(jié)合。

針對遠(yuǎn)程教育的特點，對各實驗教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行精心設(shè)計，以實驗活動引導(dǎo)學(xué)生完成任務(wù)。在“實驗指導(dǎo)”中，對每一個實驗都設(shè)置脈絡(luò)清晰的導(dǎo)航，指引學(xué)生結(jié)合自身學(xué)習(xí)條件和個性化學(xué)習(xí)要求，根據(jù)學(xué)習(xí)模塊量身定做適合自己的實驗計劃、實驗?zāi)繕?biāo)、實驗安排等內(nèi)容，為學(xué)生進(jìn)入實驗學(xué)習(xí)提供充分的“熱身”。在實驗學(xué)習(xí)中，幫助學(xué)生把握重點和難點，并精心設(shè)計聯(lián)系實際的“在線討論”活動，使學(xué)生能夠?qū)W以致用。同時為學(xué)生準(zhǔn)備豐富的課后思考練習(xí)和閱讀資料，引導(dǎo)學(xué)生在課程討論區(qū)內(nèi)開展小組交流活動，進(jìn)一步鞏固和拓展所學(xué)內(nèi)容。教師在規(guī)定時間內(nèi)對學(xué)生所完成的學(xué)習(xí)活動進(jìn)行評價，給出反饋信息，引領(lǐng)學(xué)生每一步的學(xué)習(xí)［11］。

2.3.2 充分利用現(xiàn)代技術(shù)手段拓展實驗活動

（1）搭建虛擬實驗環(huán)境。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境由計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)搭建，不僅向?qū)W習(xí)者呈現(xiàn)文字、圖形、圖像，還提供多種交互方式，使學(xué)習(xí)者獲得身臨其境的感受。但由于受網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、信息技術(shù)的限制，這種實驗?zāi)Ｊ竭€難以完全取代真實的實驗［12］；另外遠(yuǎn)程教育的學(xué)生從工作中來，帶來了很多實際工作中的困惑和問題。因此，可以構(gòu)建一種虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合的實驗教學(xué)模式；一方面將虛擬實驗和真實實驗結(jié)合；另一方面將實驗教學(xué)與工作實踐結(jié)合。通過虛擬實驗重點培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的設(shè)計能力、邏輯思維能力和創(chuàng)造能力；通過真實實驗階段重點鍛煉學(xué)生的實際動手能力。

以計算機(jī)基礎(chǔ)課程實驗為例，開發(fā)了基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教育虛擬實驗環(huán)境，充分發(fā)揮虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的優(yōu)勢，開發(fā)遠(yuǎn)程模擬實驗、遠(yuǎn)程控制實驗和遠(yuǎn)程仿真實驗等［13］；并根據(jù)不同知識點的要求開展人機(jī)交互，對學(xué)生進(jìn)行實驗指導(dǎo)。學(xué)生通過操作、測驗、知識點互動，達(dá)到“做中學(xué)”的目的。如果學(xué)生虛擬實驗操作順利完成，系統(tǒng)自動提示需要測試的試卷目錄供學(xué)生點擊；如果學(xué)生虛擬實驗操作出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)則會自動提示需要學(xué)習(xí)的知識點目錄供學(xué)生點擊學(xué)習(xí)。

圖2為虛擬實驗教學(xué)環(huán)境平臺，圖3為虛擬裝機(jī)實驗環(huán)節(jié)。

圖2 虛擬實驗教學(xué)環(huán)境

圖3 人機(jī)交互虛擬裝機(jī)

（2）拓展網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗內(nèi)容。根據(jù)遠(yuǎn)程教育的特點，開設(shè)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗具備更大的方便性和靈活性。①通過網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)實驗環(huán)境與實驗時空的擴(kuò)展。學(xué)生可以在任何時間、任意一臺連網(wǎng)的計算機(jī)上登錄實驗服務(wù)器，下載實驗指導(dǎo)書和查找相關(guān)的實驗材料，增加了實驗操作的靈活性。②利用網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)的多媒體交互功能，網(wǎng)絡(luò)實驗圖文并茂、豐富多彩的人機(jī)交互實驗方式，使得實驗更為方便快捷，更容易被學(xué)生接受。③實驗資源可以實現(xiàn)高度共享，滿足不同類型學(xué)生的需求［14］。

以網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實驗為例。圖4、5是為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)搭建的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗平臺。它作為一個銜接理論和實踐的應(yīng)用平臺，為實驗教學(xué)課程提供了仿真的環(huán)境和操作機(jī)會。圖6、表1所示是利用網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗平臺設(shè)計的實驗教學(xué)任務(wù)。學(xué)生通過遠(yuǎn)程登錄管理的方式可以參與模擬網(wǎng)絡(luò)診斷，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)模擬構(gòu)建測試，進(jìn)行流程化訓(xùn)練。

圖4 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗室介紹

圖5 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗案例

圖6 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗教學(xué)任務(wù)介紹

表1 網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程實驗內(nèi)容及安排

3 結(jié)語

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、多媒體技術(shù)的快速發(fā)展為遠(yuǎn)程教育的實驗教學(xué)提供了多樣化選擇［15］。但是，在遠(yuǎn)程教育的實驗教學(xué)中堅持“以學(xué)生為本”“因材施教”，不斷探索實驗教學(xué)模式、管理模式、組織模式，構(gòu)建實驗教學(xué)的質(zhì)量保證體系、還需要教育工作者在實際工作中不斷探索和實踐。