線上線下虛實結合混合式實驗教學模式探索

彭如飛

摘要：新冠疫情防控期間全國高校積極響應教育部“停課不停教、停課不停學 ”的號召，期間線上教學快速發(fā)展，許多優(yōu)勢也得以彰顯出來。為了解決實驗教學問題，各類學科的虛擬仿真實驗平臺應運而生，這些大大促進了線上線下虛實結合混合式實驗教學模式的發(fā)展和應用。多模式結合的教學模式，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢，取長補短，有利于教學信息的存儲、統(tǒng)計以及資源共享等，是未來實驗教學模式發(fā)展的主方向。

關鍵詞：網(wǎng)絡技術與應用;線上線下虛實結合混合式實驗教學模式;虛擬仿真實驗;線上教學;現(xiàn)實課堂

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）19-0206-03

高等院校要發(fā)展，需要培養(yǎng)出適應信息化社會的綜合性人才，則需要制定適合將來發(fā)展的教育教學模式。目前傳統(tǒng)單一的線下教學模式已經(jīng)無法滿足教學需要，無法應對突發(fā)的公共危機、學校、學生特殊情況，不利于教學信息的統(tǒng)計、存儲、整合以及資源共享。伴隨著5G技術、大數(shù)據(jù)技術等網(wǎng)絡技術和信息化技術快速的發(fā)展，給傳統(tǒng)教學模式與網(wǎng)絡信息化教學模式相結合帶來了前所未有的良好機遇，發(fā)展“線上線下，虛實結合”的教學模式，是解決這些問題的最好途徑。

1 線上線下虛實結合混合式實驗教學模式

1.1 線上教學

線上教學是在網(wǎng)絡技術、信息化技術支撐下進行跨越地理空間的遠程教育活動。遠程教育涉及的活動包括安排預習或復習、布置作業(yè)、討論、模擬仿真實驗、授課。2020年1月突如其來的新冠肺炎疫情給教育帶來了巨大的影響和挑戰(zhàn)，教育部要求“停課不停教，停課不停學”，使得全國范圍內(nèi)，甚至全球范圍內(nèi)大規(guī)模開展線上教學。線上教學對大多數(shù)老師來說都是新的教學模式，并且要會使用一些信息技術，具有一定的挑戰(zhàn)，老師們需要邊實踐邊摸索，不斷研究，最終形成系列行之有效的線上教學方法。戰(zhàn)“疫”中線上教學的優(yōu)勢展現(xiàn)得淋漓盡致，比如突破了時空限制，教師可以時時處處教，學生可以時時處處學;能夠實現(xiàn)教學環(huán)節(jié)、教學質量的實時監(jiān)控，使得學校信息化管理水平迅速提升;促進和加強了學生學習的主動性以及個性化學習與輔導，學習獲得感大幅上升等等[1]。新冠疫情加速了線上教學的應用與普及，線上教學是未來教學不可或缺的教學模式之一。

1.2 虛擬仿真實驗

在“新時代高教40條”中提出“推進現(xiàn)代信息技術與教育教學深度融合，大力建設虛擬仿真實驗”，《教育信息化2.0行動計劃》中也提出“加強高等學校虛擬仿真實訓教學環(huán)境建設”，隨著5G網(wǎng)絡技術快速發(fā)展與新冠疫情期間網(wǎng)課流行加快了教育教學的創(chuàng)新和變革，虛擬仿真實驗將成為實驗教學改革的發(fā)展方向[2]。

虛擬仿真實驗是依托網(wǎng)絡技術、軟件技術，數(shù)據(jù)庫技術等使用計算機構造高度虛擬仿真的實驗環(huán)境與實驗對象，學生在虛擬環(huán)境中完成實驗過程。虛擬仿真實驗相較于傳統(tǒng)實驗存在眾多優(yōu)勢，比如避免了因無法接觸實驗儀器和設備而不能預習與自學;在虛擬環(huán)境中能夠避免真實環(huán)境因設備原因或偶然因素造成的實驗高失敗率，對實驗有更深的理解;在虛擬實驗環(huán)境中學生能夠把握實驗整體情況，更易掌握實驗原理和實驗步驟;虛擬實驗師生可以擺脫時間、空間和設備等條件的限制，時時處處教和學等等。但傳統(tǒng)實驗也有不可替代的優(yōu)勢，僅僅依靠虛擬仿真實驗，對于有些實驗來說是達不到預期效果的，甚至無法實現(xiàn)。因此堅持“虛實結合、相互補充、能實不虛，線上線下結合”的理念，虛擬教學環(huán)境與真實實驗環(huán)境、線上教學與線下教學相互取長補短，發(fā)揮各自教學模式的優(yōu)勢，打造線上線下虛實結合混合式實驗課堂，進而提高實驗課程質量[3]。

1.3 線上線下虛實結合混合式實驗教學模式優(yōu)勢

網(wǎng)絡技術、5G技術、數(shù)據(jù)庫技術等快速的發(fā)展，新冠疫情的社會背景，以及教育部發(fā)布的相關文件要求，傳統(tǒng)單一的實驗教學模式已經(jīng)不能滿足實驗教學需要，把最新的教學手段、教學方法、教學資源應用到教學中，將傳統(tǒng)教學模式和網(wǎng)絡信息化的教學模式結合，形成“線上線下，虛實結合”的混合式教學模式已成為未來教學模式的發(fā)展趨勢。線上線下虛實結合混合式實驗教學模式設計原則是盡量發(fā)揮各種教學模式優(yōu)勢，避免單一教學模式存在的不足，使教學質量最優(yōu)化，因此其存在眾多優(yōu)勢。

1）操作便捷，節(jié)省成本

就《網(wǎng)絡技術與應用》實驗課而言，部分實驗如果全部在真實環(huán)境里面完成，則需要大量的交換機、路由器等網(wǎng)絡設備以及大面積的實驗場地，這些網(wǎng)絡設備與大面積的實驗場地都需要花費大量的經(jīng)費，比如交換機的基本配置、路由器的基本配置和防火墻的基本配置。除此之外這些實驗在真實的實驗環(huán)境里容易受設備故障、線路故障等偶然因素影響實驗結果，學生不能查看數(shù)據(jù)流向，不易掌握實驗全局，容易造成對實驗原理、實驗步驟理解不深刻。而將這些實驗設計在虛擬環(huán)境中完成不僅操作便捷，學生容易掌握實驗步驟，理解實驗原理，達到較好的實驗效果，同時不需要購買大量昂貴設備和準備較大的實驗場地，大幅度地節(jié)省了實驗成本。

2）課程資源豐富，學習自主靈活

新冠疫情防控期間，網(wǎng)課遍及網(wǎng)絡，創(chuàng)造了豐富的網(wǎng)絡課程資源。在進行線下實體實驗之前，教師可將相關課程資源發(fā)布給學生線上完成自學，熟悉實驗原理、方法和步驟，為完成實體實驗做好準備。傳統(tǒng)實驗是以教師為主導，學生按照既定的實驗步驟完成操作，這樣不利于培養(yǎng)學生的主觀能動性和創(chuàng)造力。虛擬仿真實驗教學平臺提供學生全天開放的虛擬實驗教學環(huán)境，學生可根據(jù)老師發(fā)布的教學資源或自己網(wǎng)上搜索的相關資源進行學習之后，不論課前還是課后都能隨時隨地進行虛擬實驗操作，學習自主靈活，打破了時間、空間、設備的限制，實現(xiàn)了“實驗無處不在”，全方位、全過程的育人。

3）多模式結合，優(yōu)勢互補

根據(jù)實驗課程特點，選擇合適的教學模式，具體到某個實驗時可以是單一的某一種教學模式，也可以是線上教學、線下教學、虛擬仿真教學和實體教學兩種及以上的結合方式。課前與課后可通過在線上發(fā)布相關實驗課程資源和開放虛擬仿真實驗室，通過一些激勵手段，讓學生自主學習，為做實體實驗打好基礎，提高學生對實驗掌握的熟練程度。一般情況下線上課前、課后的學習，再配合實體實驗的操作，可讓學生深刻掌握課程內(nèi)容，達到融會貫通，具有非常好的實驗效果。應對突發(fā)公共衛(wèi)生事件或個別不適合在真實實驗環(huán)境開展的大型實驗可采取實驗全過程線上教學，并通過一些手段對學生進行監(jiān)督。通過線上虛擬仿真實驗雖然在一定程度上不利于培養(yǎng)學生動手能力，但是具有更高的實驗成功率，學生更易把握實驗原理、實驗步驟，掌握實驗的全過程，并且具有較高的實驗效率，可操作性更高。當然某些實驗目的主要就是培養(yǎng)學生動手實踐能力，實驗過程中發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的能力，則應當還是以實體實驗為主。因此堅持線上線下結合，虛擬結合，根據(jù)情況合理設計，才能真正提高實驗課程的質量。