淺談翻轉教育的虛擬實驗室設計與實現

楚文波（遼寧建筑職業學院,遼寧 遼陽 111000）

淺談翻轉教育的虛擬實驗室設計與實現

楚文波
（遼寧建筑職業學院,遼寧 遼陽 111000）

摘 要：翻轉課堂是源于美國的一種現代化教學模式，就是利用信息技術來實現教育創新，在該教學模式中，學生利用信息技術進行充分的預習，然后在課上完成知識的內化。可以說，翻轉教育有效解決了傳統實驗教學中實驗時間短、操作機會少等問題，對提高教育教學質量和效果具有重要意義。本文在簡要概述翻轉教育基本概念的基礎上，重點探討了翻轉教育背景下虛擬實驗室的設計與實現。

關鍵詞：翻轉教育；虛擬實驗室；研究；實現

1　翻轉教育

翻轉課堂是近年來學界關注比較多的一大熱點話題，是源于美國的一種現代化教學模式，之所以稱之為翻轉，就是要利用信息技術將傳統課堂的“課上知識講解，課后完成作業”這一流程完全顛倒過來，學生在課前利用信息技術進行充分的預習，教師則充分利用課上時間與學生互動、交流，指導學生完成知識消化與內化，提高課堂教學質量和學習效果。大量實踐證實，翻轉教育在調動學生課堂參與積極性、提高考試成績和提高教學效果等方面具有顯著作用。

翻轉教育屬于較為理想的教學模式，在落實過程中存在諸多不確定影響因素。除了要精心設計教學活動外，學生預習的有效與否也是翻轉教育能否成功的關鍵，而該環節則完全不受教師控制，在教師缺席的狀態下學生是否真正進行預習，預習效果能否得到保證，預習中遇到問題該如何處理，教師如何了解學生預習情況，等等。上述問題都是翻轉教育實施過程中的核心問題，對于虛擬實驗室翻轉課堂而言，不僅要面對上述問題，而且要考慮如何讓學生在虛擬環境中全面掌握相關知識和技能。對此，本文立足于國內現狀，在借鑒國外成功模式的基礎上，對基于翻轉教育的虛擬實驗室進行了設計。

2　基于翻轉教育的虛擬實驗室設計與實現

2.1 虛擬實驗室系統需求分析

在軟件開放過程中，系統需求分析扮演著關鍵角色，通過了解用戶需求及市場需求，完善系統的功能，預估軟件開發成本，包括開發過程中可能出現的問題及運行風險，最終精心制定開發計劃的過程。以實驗教學目標為出發點，論證虛擬實驗室能夠在哪些方面提高實驗教學質量和效果，比如，利用虛擬實驗室替代一些現實中無法進行的實驗，或通過實驗室進行課后試練操作。同時也需要考慮虛擬實驗室用戶的操作能力、操作行為及技術規范等因素，具體來講，在基于翻轉教育的虛擬實驗室開發過程中，必須明確所開發系統是否符合學生的認知特征、學習能力和實踐能力等，還要考慮教師對虛擬實驗室的使用需求，包括教師的信息技術能力、教學能力和教學風格等。

2.2 系統開發的腳本編寫

腳本編寫是所有為具備教學功能軟件和系統開發時都必須重視的實踐環節。在進行基于翻轉教育虛擬實驗室的開發時，需要編寫兩類腳本，一類是文字腳本，一類是制作腳本。前者主要包括虛擬實驗室的使用細則、總體架構、內容目標、單元教學結構等。而制作腳本主要是用戶在人機互動界面所看到的虛擬實驗室的細節，包括各種實驗內容和操作信息呈現的位置、風格、交互方式等，集中體現在虛擬實驗室的界面設計上，簡單來講就是界面中要包含哪些畫面元素、布局元素和交互元素等。在進行制作腳本編寫時，一定要堅持落實統一性、互動性、便捷性及導航性等編寫原則，以強化虛擬實驗室的藝術性、實用性和交互性，充分揮發其應用的教育教學作用，推動翻轉教育的實踐與落實。

2.3 基于翻轉教育虛擬實驗室的系統集成

在前期開發準備工作做好后，需要利用相關系統開發技術根據預先架構的結構和制作的腳本完成系統整體開發，形成能夠正常運行的虛擬實驗室系統。該環節的關鍵在于系統開發技術及平臺的高效利用。要完成虛擬實驗室系統集成工作需要從以下三方面入手具體展開：第一，合理選擇RIA技術平臺，包括目前市場上主流的Flex技術、Slight技術和Java FX技術。加強對相關系統開發技術平臺的對比分析，最終選擇出最佳的虛擬實驗室系統開發技術。第二，要加強對基于翻轉教育虛擬實驗室系統結構的研究。第三，精心設計技術路線，以確?；诜D教育虛擬實驗室系統集成開發的順利完成。

2.4 基于翻轉教育虛擬實驗室的實現

測評旨在以檢查虛擬實驗室的功能是否符合設計要求，是否能夠滿足實際的教學需求。測評環節既包括對虛擬實驗室的技術性細節的調試以確保系統運行的流暢性，也包括對虛擬實驗室各種內容與功能細節的檢查，比如，需要仔細檢查實驗內容與實驗環節是否還存在科學性錯誤?另外，在虛擬實驗室正式投入使用之前，應該先在小范圍內進行試用，征求用戶的意見與建議，進一步優化虛擬實驗室的設計與開發。在試用與測評環節可以從每一個具體的虛擬實驗入手，先檢查單個虛擬實驗是否符合設計要求，再將所有的實驗內容與功能模塊連接起來，進而對整個虛擬實驗室的功能進行全面調試，根據發現的問題重新修改虛擬實驗室的教學設計、功能設計和程序設計，直到符合要求為止。

3　結語

現實中的實驗室教學存在著許多弊端與不足，包括實驗模式單一、親手操作機會不足、學生實驗操作能力較弱以及教師指導重點偏移等問題，造成了實驗室教學流于形式，根本沒有發揮其應有的教學作用。基于翻轉教育的虛擬實驗室的設計與實現，能夠有效拓展實驗空間，為學生創造更多的親手操作實驗的機會，能夠提高課前預習效果和課上學習效率，能夠加深學生對實驗現象的理解和原理把握，能夠提高學生科學探究能力，推動學生的全面發展。

參考文獻：

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