高?！皞€(gè)性化、智慧化、泛在化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)踐與研究

楊開(kāi)一 李 雪 薛友林

（1.遼寧大學(xué)教務(wù)處，遼寧 沈陽(yáng) 110036；2.遼寧大學(xué)輕型產(chǎn)業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110036）

0 引言

2018年教育部發(fā)布的《教育信息化2.0行動(dòng)計(jì)劃》中提出“構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化、個(gè)性化、終身化的教育體系[1]，建設(shè)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)的學(xué)習(xí)型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)更加開(kāi)放、更加適合、更加人本、更加平等、更加可持續(xù)的教育”的總體要求，為以真實(shí)問(wèn)題為導(dǎo)向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式研究提供了方法論的指導(dǎo)。

1 高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的真實(shí)問(wèn)題

當(dāng)前高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的真實(shí)問(wèn)題，主要集中在以下八個(gè)方面，一是實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段單一，教學(xué)理念滯后，教學(xué)任務(wù)與教學(xué)目標(biāo)沒(méi)有強(qiáng)支撐關(guān)系。二是師生和實(shí)驗(yàn)用戶無(wú)法隨時(shí)隨地接收信息、參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)。三是實(shí)驗(yàn)室資源不能對(duì)校內(nèi)或校外開(kāi)放共享，無(wú)法滿足服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需求。四是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)缺乏頂層設(shè)計(jì)和統(tǒng)一管理，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)周期長(zhǎng)，維護(hù)成本高，部分實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目高危，實(shí)驗(yàn)過(guò)程不可及或不可逆。五是沒(méi)有建立起教學(xué)和科研的有效連接，不利于學(xué)科交叉融合、學(xué)生綜合能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。六是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)無(wú)法為學(xué)生提供個(gè)性化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生無(wú)法自由選擇實(shí)驗(yàn)課程。七是無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)自動(dòng)批改和智能指導(dǎo)，無(wú)法通過(guò)數(shù)據(jù)分析實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使用情況及教學(xué)效果，無(wú)法從數(shù)據(jù)中提煉出有價(jià)值的決策信息。八是實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效評(píng)價(jià)體系不立體、不具體、評(píng)價(jià)方式落后。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)框架與活動(dòng)程序

實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中通過(guò)一定教學(xué)思想或教學(xué)理論的指導(dǎo)從而建立起來(lái)的較為穩(wěn)定的教學(xué)活動(dòng)框架和活動(dòng)程序[2]。對(duì)這一概念的理解，要從結(jié)構(gòu)框架與活動(dòng)程序兩方面加以考量。作為結(jié)構(gòu)框架，突出了教學(xué)模式是從宏觀上對(duì)教學(xué)活動(dòng)整體及各要素之間內(nèi)部關(guān)系和功能的把握[3]。作為活動(dòng)程序，則突出了教學(xué)模式的有序性、系統(tǒng)性以及可操作性。據(jù)此，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究要首先明確影響教學(xué)活動(dòng)的各功能要素，其次要結(jié)合其活動(dòng)程序的有序性、系統(tǒng)性以及可操作性深刻理解實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的形成規(guī)律。

教學(xué)活動(dòng)一般由教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)手段等各類功能要素組成，各要素之間具有內(nèi)在緊密的聯(lián)系。同時(shí)，作為一種活動(dòng)程序，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式又分為上游、中游、下游三個(gè)環(huán)節(jié)。上游即“資源的投入”，解決的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的源頭問(wèn)題，中游即“生產(chǎn)”，聚焦的是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化為教學(xué)成效（教學(xué)目標(biāo)）的實(shí)現(xiàn)路徑，下游即“產(chǎn)出”，指向的是教學(xué)成效的評(píng)價(jià)。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式既存在功能間的聯(lián)系，也包含了“上中下游”的聯(lián)系，這是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的底層邏輯?；趯?duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，研究發(fā)現(xiàn)的八個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)問(wèn)題顯然需要通過(guò)厘清并創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)框架與活動(dòng)程序來(lái)回答。

輸入來(lái)源單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)任務(wù)—采取線下指導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段—實(shí)驗(yàn)成績(jī)作為教學(xué)成效評(píng)價(jià)、教學(xué)目標(biāo)達(dá)成的主要依據(jù)。圖1為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)框架與活動(dòng)。

圖1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)框架與活動(dòng)程序

3 “個(gè)性化、智能化、泛在化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新路徑

教育部在《關(guān)于2017——2020年開(kāi)展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》（教高廳〔2017〕4號(hào)）中首次提出“積極探索線上線下教學(xué)相結(jié)合的個(gè)性化、智能化、泛在化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式”，為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)室管理信息化建設(shè)指明了方向。

首先，“三化”的基本含義。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的重要組成部分，創(chuàng)新的前提是“解放思想”，即立足能力培養(yǎng)目標(biāo)為學(xué)生提供個(gè)性化人才培養(yǎng)“套餐”。而個(gè)性化一方面是為學(xué)生提供可供選擇的個(gè)人發(fā)展方案；另一方面將個(gè)性化發(fā)展權(quán)利讓渡給學(xué)生，教師、管理者在個(gè)性化培養(yǎng)過(guò)程中明確教育引導(dǎo)的功能，讓學(xué)生自己認(rèn)識(shí)自己，從而讓學(xué)生逐漸樹(shù)立個(gè)人發(fā)展目標(biāo)；智能化的本質(zhì)是滿足人們的某種需求，是機(jī)械化的高級(jí)階段，但不同于智慧化，智能化未進(jìn)化到系統(tǒng)“思考”的階段。智能化系統(tǒng)具有感知、分析、決策和執(zhí)行能力，系統(tǒng)按照設(shè)定好的程序、指令、機(jī)制做出反饋；泛在的網(wǎng)絡(luò)已不僅僅要解決人與人的交流，更需要實(shí)現(xiàn)的是人與物、物與物的交流，即達(dá)到“萬(wàn)物互聯(lián)”的境界。其次是學(xué)生實(shí)時(shí)學(xué)、處處學(xué)的全天候?qū)W習(xí)體驗(yàn)，通過(guò)多設(shè)備終端分享學(xué)習(xí)教學(xué)資源。再者，泛在化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)要實(shí)現(xiàn)人人皆學(xué)、處處能學(xué)、時(shí)時(shí)可學(xué)。

其次，“三化”的結(jié)構(gòu)內(nèi)涵如圖2所示。因?qū)?shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究立意不同，在對(duì)個(gè)性化、智能化、泛在化的理解上當(dāng)下比較主流的觀點(diǎn)是“三化”指向的是教學(xué)手段。這里有兩個(gè)認(rèn)識(shí)誤區(qū)，一是在理解“三化”的過(guò)程中割裂了其與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，單純地認(rèn)為個(gè)性化、智能化、泛在化指代的是教學(xué)手段的信息化、數(shù)字化，二是片面地將實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的各功能要素與“三化”建立聯(lián)系，而忽視了實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式是一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程體系，包含了“上中下游”三個(gè)環(huán)節(jié)。從與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的內(nèi)在聯(lián)系研究認(rèn)為個(gè)性化、智能化、泛在化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式有兩個(gè)表征，一是微觀上的“三化”，通過(guò)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)任務(wù)、教學(xué)理念、教學(xué)方法、教學(xué)手段等各類功能要素來(lái)反映；二是宏觀上的“三化”，通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)映現(xiàn)。

圖2 寓于實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中的“三化”內(nèi)涵

需要強(qiáng)調(diào)的是，“個(gè)性化、智能化、泛在化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的構(gòu)建始終堅(jiān)持并遵循馬克思主義哲學(xué)“實(shí)踐—認(rèn)識(shí)—實(shí)踐”的認(rèn)識(shí)論觀點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上，確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的活動(dòng)程序：科教融合、產(chǎn)學(xué)融通—虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)—?jiǎng)?chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)?？平倘诤稀a(chǎn)學(xué)融通既是啟下也是承上。這一環(huán)節(jié)通過(guò)“三化”手段很好地豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)任務(wù)。虛擬仿真、線上線下混合教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的中間環(huán)節(jié)，是通過(guò)教學(xué)手段、教學(xué)工具來(lái)作用于教學(xué)內(nèi)容。這一環(huán)節(jié)通過(guò)“三化”手段極大地提高了教學(xué)生產(chǎn)力。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)教學(xué)成效、教學(xué)目標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)。這一環(huán)節(jié)通過(guò)“三化”打通實(shí)踐育人的最后一公里，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)成績(jī)?cè)u(píng)定人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的藩籬，同時(shí)這一環(huán)節(jié)又與第一環(huán)節(jié)形成了閉環(huán)機(jī)制。

4 基于“個(gè)性化、智能化、泛在化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的實(shí)踐

以遼寧大學(xué)為例，2019年以來(lái)，學(xué)校圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不斷探索，一方面繼續(xù)加強(qiáng)“三化”與實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的融合，另一方面培育豐富“上中下游”實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果。在科教融合、產(chǎn)學(xué)融通環(huán)節(jié)，學(xué)校積極組織師生與各類企業(yè)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目合作。2020年，與遼寧向日葵教育科技有限公司合作的《教育信息化視角下遼寧高校數(shù)字教育平臺(tái)建設(shè)與推廣研究》項(xiàng)目獲批教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人立項(xiàng)，項(xiàng)目圍繞實(shí)踐條件和實(shí)踐基地建設(shè)展開(kāi)研究。同年，教育部“新工科”項(xiàng)目《產(chǎn)教融通的新工科人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育實(shí)踐平臺(tái)開(kāi)發(fā)與保障》獲批立項(xiàng)。在虛擬仿真、線上線下混合教學(xué)、實(shí)驗(yàn)室建設(shè)環(huán)節(jié)，學(xué)校統(tǒng)籌指導(dǎo)虛擬仿真一流課程建設(shè)申報(bào)工作，2020年《融媒體大型主題直播報(bào)道虛擬仿真實(shí)驗(yàn)》獲批國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程，2021年《“一帶一路”國(guó)家商務(wù)談判中文化情境識(shí)別與影響虛擬仿真實(shí)驗(yàn)》申報(bào)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程。此外，學(xué)校深入開(kāi)展“線上+線下+虛擬仿真”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式研究，推進(jìn)“半實(shí)物虛擬仿真工廠與虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室”、新媒體視聽(tīng)采集與制作實(shí)驗(yàn)室，遼寧大學(xué)創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)中心建設(shè)和發(fā)展。如圖3所示，在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)競(jìng)賽、畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，學(xué)校立足“育賽結(jié)合、以賽促教”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，對(duì)發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)在人才培養(yǎng)過(guò)程中的重要作用極具可推廣的實(shí)踐價(jià)值。

圖3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式的結(jié)構(gòu)框架與活動(dòng)程序

5 創(chuàng)新高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的價(jià)值意蘊(yùn)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育實(shí)踐育人的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)學(xué)生綜合能力與創(chuàng)新意識(shí)的重要手段。深化本科教育教學(xué)改革要求變革不合時(shí)宜的人才培養(yǎng)體系，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的創(chuàng)新既是高等教育事業(yè)發(fā)展的必由之路，更是中國(guó)特色社會(huì)主義高校的時(shí)代使命。新形勢(shì)下，要高舉技術(shù)創(chuàng)新為教育發(fā)展賦能的旗幟，充分認(rèn)識(shí)教育教學(xué)信息化不可逆轉(zhuǎn)的歷史趨勢(shì)，站在新的歷史起點(diǎn)，面對(duì)新的歷史方位，以前所未有的戰(zhàn)略眼光、披荊斬棘的改革魄力與勇氣、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)地鉆研態(tài)度直擊實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中的頑瘴痼疾。對(duì)“個(gè)性化、智能化、泛在化”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的研究是在國(guó)家中長(zhǎng)期教育戰(zhàn)略背景下展開(kāi)的。而對(duì)高等教學(xué)本科人才培養(yǎng)體系的改革，特別是教學(xué)模式的思考是高校以及每一位教育工作者的應(yīng)盡之義。研究的本身具有里程碑意義，同時(shí)在研究過(guò)程中總結(jié)、形成的理論和實(shí)踐成果將通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的改革帶動(dòng)課程建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、學(xué)科建設(shè)，以致全面推動(dòng)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。