跨校虛擬仿真實驗教學效果研究

［摘 要］ 為推進跨校虛擬仿真實驗教學的開放共享，以自主開發(fā)設計的“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”的跨校教學實踐為例，基于課前學情調查與課后教學效果評價兩個問卷調查，從教學內容設計、跨校教學認可度兩個維度對“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”的跨校教學效果展開討論。基于討論結果，進一步從“兩性一度”虛擬仿真實驗教學內容設計、“跨區(qū)協(xié)同”的虛擬仿真實驗教學開放體系方面提出跨校虛擬仿真實驗教學的建議與反思。研究成果有望為虛擬仿真實驗教學的跨校協(xié)同提供參考借鑒，為各類院校間的跨校教學交流提供實踐指導。

［關鍵詞］ 跨校教學；虛擬仿真實驗；教學效果評價

［基金項目］ 2021年度陜西省高等教育教學改革研究重點項目“‘特色引領、跨區(qū)協(xié)同、虛實融合’的物流管理專業(yè)實踐教學體系創(chuàng)新與改革”（21BZ055）；2022年度陜西省“十四五”教育科學規(guī)劃課題“物流管理專業(yè)虛擬仿真實驗課程思政教學體系改革與實踐”（SGH22Y1327）；2023年度陜西省“十四五”教育科學規(guī)劃課題“德教研理念下的研究生核心課程教學研究——以‘交通運輸安全’為例”（SGH23Y2478）；2023年度西安郵電大學教學改革研究立項項目“現(xiàn)代郵政與物流實踐教學虛擬教研室”（JGA202320）；2022年度西安郵電大學研究生課程建設與教育教學改革研究項目“‘思政引領、科教融合’背景下研究生核心課程教學改革與實踐”（YJGJ2022049）

［作者簡介］ 任翠萍（1987—），女，河北肅寧人，博士，西安郵電大學現(xiàn)代郵政學院講師，主要從事虛擬仿真實驗教學研究。

［中圖分類號］ G642.0 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2024）38-0016-04 ［收稿日期］ 2023-04-26

引言

跨校協(xié)同共建共享優(yōu)質教學資源是高等教育教學改革的新趨勢。2020年11月，教育部網(wǎng)站轉載了《光明日報》題為“打破教育資源的跨時空傳遞瓶頸，實現(xiàn)優(yōu)質教學資源在東西部之間的互通共享”一文。虛擬仿真實驗教學依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡通信等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象［1］。2017—2019年，教育部先后發(fā)布《教育部辦公廳關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》《關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》和《關于一流本科課程建設的實施意見》，明確指出國家虛擬仿真實驗教學項目是推進現(xiàn)代信息技術融入實驗教學項目、拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平的重要舉措?？梢姡摂M仿真實驗教學對促進高等教育教學質量的全面提高意義重大。

目前，關于虛擬仿真實驗教學的跨校協(xié)同教學研究仍處于探索階段［2］，更多的是對虛擬仿真實驗教學與跨校協(xié)同教學分別展開研究。（1）關于虛擬仿真實驗教學的研究主要圍繞虛擬仿真實驗教學體系［3］、虛擬仿真實驗設計與開發(fā)［4］、虛擬仿真實驗教學效果［5］、虛擬仿真實驗評價體系［6］、虛擬仿真實驗教學模式［7］等內容展開。（2）關于跨校協(xié)同教學的研究尚處于探索階段，研究內容主要涉及跨校協(xié)同教學的必要性［8］、跨校協(xié)同教學方式［9］、跨校教師合作［10］等內容。其中，林世員等［11］提出建立教育資源共建共享聯(lián)盟有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神、高素質、應用型、復合型高水平人才?？梢?，尚未有研究基于跨校教學的實際開展情況探討虛擬仿真實驗的跨校協(xié)同教學效果研究。

基于自主開發(fā)的“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”，通過與同類特色院校開展跨校教學，展開跨校虛擬仿真實驗教學調查，并從實驗內容設計、跨校教學效果兩個方面分析跨校虛擬仿真實驗教學的效果。

一、研究設計

1.問卷設計與跨校樣本數(shù)據(jù)采集。結合“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”的郵政特色，基于虛擬仿真實驗的開放共享，選取具有類似特色的高校開展騰訊會議線上教學的跨校虛擬仿真實驗教學。研究設計了學情調查與教學效果評價兩個問卷，問卷內容圍繞實驗內容、跨校教學兩個維度展開。其中，學情調查問卷包括實驗內容熟悉度、跨校教學認可度兩個維度；教學效果評價問卷包括虛擬仿真實驗的教學內容滿意度、跨校教學認可度兩個維度。利用問卷星平臺，分別在授課前與授課后發(fā)放線上學情調查問卷與教學效果評價問卷。為保證兩份問卷的可比性、準確性，本研究共收集到有效問卷132份，兩份問卷分別有66份。樣本來自某郵電高校2020級郵政管理與物流管理專業(yè)的學生。

2.問卷調查數(shù)據(jù)信度檢驗。為檢驗收集樣本數(shù)據(jù)的可靠性，本研究使用克龍巴赫α系數(shù)（Cronbach α）對樣本數(shù)據(jù)的質量水平進行檢驗?？她埌秃咋料禂?shù)高于0.8，則說明信度高；克龍巴赫α系數(shù)介于0.7～0.8，則說明信度較好；克龍巴赫α系數(shù)介于0.6～0.7，則說明信度可接受；克龍巴赫α系數(shù)小于0.6，說明信度不佳。

樣本數(shù)據(jù)信度檢驗結果發(fā)現(xiàn)：（1）學情調查問卷中，課程實驗內容熟悉度的克龍巴赫α系數(shù)為0.621，略高于0.6，樣本數(shù)據(jù)信度可接受。（2）教學效果評價問卷中，克龍巴赫α系數(shù)分別為0.901、0.819，說明教學效果評價問卷的樣本數(shù)據(jù)信度質量水平較好，研究數(shù)據(jù)真實可靠。

二、研究分析與討論

本研究基于“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”學情調查問卷與教學效果評價問卷調查數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計分析與對比分析，對本次虛擬仿真實驗線上跨校教學的實驗內容效果以及跨校教學效果進行了實證分析。

1.實驗內容教學效果。“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”教學期望通過虛擬仿真實驗模擬現(xiàn)實中的問題，對配送和攬收一體化路徑進行合理化研究，使學生能夠掌握并解決郵政快遞業(yè)“最后一公里”的配送與攬收路徑優(yōu)化難題。為有效設計跨校虛擬仿真實驗教學內容，先充分了解學生對上述問題的理解程度，并通過課后教學效果評價了解學生對本次課程內容的滿意度。

第一，“最后一公里”難題被廣泛認知，但缺乏對問題的深入剖析與研究探索。通過對課前虛擬仿真實驗教學內容的學情調查分析可知（見圖1），從對問題的了解程度到相關專業(yè)內容的熟悉程度，再到解決問題的理論知識掌握程度，學生對其認知的比例依次降低，分別為65.9%、49.4%、45.9%。這說明有約一半的學生對本實驗涉及的教學內容缺乏前期基礎。

第二，實驗教學內容滿意度總體較高，主要體現(xiàn)在實驗設計合理、易于理解，能夠有效提升末端配送攬收作業(yè)效率，解決“最后一公里”難題。本研究從以下四個方面對實驗教學內容效果進行評價：（1）實驗內容設計；（2）VRP模型實踐；（3）路徑規(guī)劃的相關理論應用；（4）末端配送—攬收的作業(yè)效率提升。為驗證四個方面之間是否存在正相關關系，采用皮爾遜相關系數(shù)展開進一步分析。分析發(fā)現(xiàn)，實驗教學內容的四個方面之間存在緊密的相關關系，尤其是“路徑規(guī)劃的相關理論應用”與“末端配送—攬收的作業(yè)效率”的相關性最顯著，其皮爾遜相關系數(shù)為0.86。這也說明本研究實驗內容的合理性與科學性。同時，結合課后問卷調查分析發(fā)現(xiàn)，93.9%的學生掌握了路徑規(guī)劃的相關理論，并認同末端配送—攬收作業(yè)效率的提升；僅有4名學生對其持中立態(tài)度。

2.跨校教學效果。通過跨區(qū)開展“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”，推動優(yōu)質實踐教學資源跨區(qū)域互聯(lián)互通，實現(xiàn)教師之間的跨校教研交流與跨校線上實踐教學。本實驗已面向有相同特色的院校進行推廣，獲批2022年度首批實驗教學課程“西部行”協(xié)同建設項目，這為實現(xiàn)跨時空實踐教學奠定了堅實的基礎。為切實提升跨校虛擬仿真實驗教學認可度，進一步基于課前學情調查與課后教學評價調查展開分析。（1）跨校虛擬仿真實驗教學認可度較高。據(jù)課前學情調查統(tǒng)計分析，郵政管理、物流管理兩個專業(yè)的學生全部同意跨校虛擬仿真實驗教學，且非常同意與比較同意的比例分別高達94.74%、95.74%?；谡n后教學效果評價分析，郵政管理、物流管理兩個專業(yè)的學生贊成開展跨校虛擬仿真實驗教學的比例分別為96.3%、100%；相比學情調查結果，課后跨校教學認可度下降了3.7%，郵政管理專業(yè)中有1名學生改變觀點為不太贊成，其主要原因是網(wǎng)絡傳輸速度慢，導致實驗軟件緩沖等待時間延長。說明此次跨校虛擬仿真實驗教學能夠滿足大部分學生的要求，但在實驗軟件參數(shù)設置、網(wǎng)絡配置等方面存在改進的空間。（2）跨校虛擬仿真實驗教學能夠實現(xiàn)知識互通與資源共享。基于課后教學效果評價調查結果（見圖2），86.4%的學生認為通過虛擬仿真實驗的跨校教學能夠學到更多的知識，71.2%的學生認為虛擬仿真實驗的跨校教學能夠獲取更多的實驗資源。同時，42.4%的學生充分認可了虛擬仿真跨校教學的學習效果，有12.1%的學生認為與本校上課沒有區(qū)別；說明本次虛擬仿真實驗的跨校教學效果得到了約一半學生的認可，后期可以通過完善實驗軟件與教學設計進一步提升跨校教學效果。另外，77.3%的學生表示在此前未使用過其他虛擬仿真實驗，這也說明此次跨校實驗教學與國家虛擬仿真實驗建設所提倡的優(yōu)質教學資源互聯(lián)互通、共建共享的初衷相吻合。

三、研究建議

基于跨校開展“末端配送—攬收一體化虛擬仿真實驗”教學的具體情況，結合課前學情調查與課后教學效果評價調查的研究結果分析，從以下三個方面提出跨校虛擬仿真實驗教學的建議。

1.以自主學習為標準，形成具有“兩性一度”的跨校虛擬仿真實驗教學內容。學生從被動接受知識轉變?yōu)橹鲃咏嬛R和情感體驗，其實踐能力得以培養(yǎng)，創(chuàng)造性和綜合能力得到提高?？缧Ｌ摂M仿真實驗教學同樣要以學生為中心，考慮學生自主學習的能動性。同時，注重虛擬仿真實驗課程教學內容的高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度?？缧ｉ_展虛擬仿真實驗教學，熟悉授課學生的知識體系、實踐能力及思想水平是前提，設計基礎規(guī)范—綜合設計—研究探索難度遞增的階梯式實驗教學內容是核心，同時掌握學生對教學內容設計的反饋。

2.以開放共享為目標，實現(xiàn)“跨區(qū)協(xié)同”的虛擬仿真實驗教學開放體系。發(fā)揮虛擬仿真實驗教學的信息技術優(yōu)勢，設計實踐教學資源共享輻射機制，通過對接虛擬實驗教學管理平臺，實現(xiàn)校際虛擬仿真實驗教學共建共享，形成互為補充的特色教學內容，推動優(yōu)質特色實踐教學資源跨區(qū)域互聯(lián)互通，實現(xiàn)跨校、跨區(qū)域的線上實踐教學，推進優(yōu)質實踐教學資源均衡發(fā)展、向外輻射。

3.以普適易用為前提，注重優(yōu)化虛擬仿真實驗軟件的基礎配置?？缧？鐓^(qū)域開展線上虛擬仿真實驗教學時，學生所處的網(wǎng)絡環(huán)境、計算機配置等存在差異。為滿足多樣化的學習環(huán)境，對虛擬仿真實驗軟件的設計與開發(fā)提出了更高的要求。如實驗軟件自身內存不能太大；能夠滿足絕大部分計算機使用，具備普適性；實驗界面的可讀性強，操作流暢。

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Research on the Teaching Effect of Cross School Virtual Simulation Experiment： Analysis Based on the Questionnaire of “Virtual Simulation Experiment of Integration of Terminal Distribution

and Collection”

REN Cui-ping1，2， XIE Feng-jie1，2， ZHOU Xue-yan1，2

（1. School of Modern Post， Xi’an University of Posts amp; Telecommunications， Xi’an， Shaanxi 710061， China; 2. Shaanxi Modern Post and Logistics Virtual Simulation Experimental Teaching Center， Xi’an， Shaanxi 710061， China）

Abstract： In order to promote the open sharing of intercollegiate virtual simulation experiment teaching， the research takes the intercollegiate teaching practice of “terminal distribution-collection integration virtual simulation experiment” which was independently developed and designed as an example， and discusses the intercollegiate teaching effect of virtual simulation experiment from two dimensions， respectively teaching content design and intercollegiate teaching recognition， which is based on two questionnaires of pre-class learning situation investigation and after-class teaching effect evaluation. Based on discussion results， this research further puts forward suggestions and reflections to intercollegiate virtual simulation experiment teaching from two aspects： the teaching content design of virtual simulation experiment with the characteristic of “two properties one degree”， the open system of “cross-regional collaboration” virtual simulation experiment teaching. The research results are expected to provide references for intercollegiate collaboration of virtual simulation experiment teaching resources， which is of great significance to completely improve the teaching quality of higher education.

Key words： intercollegiate teaching; virtual simulation experiment; teaching effect evaluation