仿真模擬軟件在文科實驗教學的應用

王倩等

摘 要：仿真模擬軟件是大學文科教學改革的有益嘗試與發展方向。文章基于情境認知學習理論，以西北農林科技大學為例，采用二分類Logistic回歸模型分析了影響仿真模擬軟件在文科實驗教學應用效果的因素，即仿真模擬軟件在文科實驗教學的使用效果受學生計算機操作技能、軟件的仿真度、實驗教學與理論教學是否相互配合、學生的學習興趣以及實驗室的設備情況等多因素的制約。

關鍵詞：仿真模擬軟件；文科；實驗教學

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2015）10-0043-03

長期以來，強調理論教學與課本知識的掌握是高校文科教育的習慣性思維和基本教學模式[1]。然而隨著知識經濟時代對創新性人才需求的不斷增長，以教師為主體的灌輸式教學模式已經不能完全適應現代人才的培養需要。實驗教學是人文社會學科培養創新型人才的重要實踐教學環節，仿真模擬軟件作為一種新型的實驗教學模式，已成為文科實踐教學改革的必然趨勢。

一、仿真模擬軟件實驗教學的內涵

教育部《關于進一步深化本科教學改革全面提高教學質量的若干意見》中明確提出：“要大力加強實驗等實踐教學環節，推進實驗內容和實驗模式改革和創新，培養學生的實踐動手能力、分析問題和解決問題能力。”近年來，各高校在充分肯定文科實驗教學的重要性的基礎之上，將文科實驗教學納入人才培養的重要環節。文科實驗教學伴隨著新理論、新方法在教育領域中的應用逐步成長起來，不僅填補了文科教學手段的空白，而且擴大了文科的研究范圍，更使文科的教學手法和研究手法大為改觀[2]。

盡管實踐教學基地、大學生科研訓練等都是大學實踐教學的途徑，但是這些教學環節都在不同程度上存在“教育面不寬”（如科研訓練難以普及到每個人）和“深入度不夠”（如類似參觀、聽講座的實踐環節難以真正接觸實際中的問題情境）等問題，因此，仿真式模擬構造“情境認知教學環境”成為必要[3]。現代學習理論認為，求知始于發問或質疑。模擬教學通過讓學生持續面對各種典型的情境，培養他們在“例外環境”下的質疑思維以及分析問題與解決問題的能力，使枯燥的學習變得有趣[4]。

仿真模擬軟件實驗教學是指利用計算機的硬件和軟件來模擬真實的實驗環境及實驗過程，讓學生通過在計算機上獨立完成實驗，達到在有限教學時間內讓每個學生獨立完成實驗的目的[5]。在國際上，最著名的仿真模擬是國際企業管理挑戰賽（即GMC），是以一個綜合性的計算機模型模擬真實的企業經營環境和公司管理，涉及營銷、財務、生產、人才資源、研究與開發等方方面面[6]。在國內，最先由部分高校從國外引進了一些仿真模擬軟件開展文科實驗教學，取得了一定的效果。如何有效利用軟件，使之真正成為教師開展實驗教學的助手，使學生能夠在實驗教學中發揮主觀能動性，將仿真模擬實驗教學效果最大化成為當前一個重要問題。

二、研究框架及設計

（一）理論基礎

情境認知理論（Situated Cognition）是20世紀80年代后西方學習理論領域研究的熱點，該理論從對學習理論的自身研究反思出發，既滿足了學校實踐的需求，又順應了學習理論的發展與豐富。1989 年約翰·西利·布朗、阿倫·柯林斯與保爾·杜吉德聯合發表了論文《情境認知與學習文化》，這篇論文系統、完整地論述了情境認知與學習理論[7]。情境認知理論認為：學習的設計要以學習者為主體，內容與活動的安排要與人類社會的具體實踐相聯通，通過類似人類真實實踐的方式來組織教學。該理論強調情境具有線索指引的功能，學習發生在真實的情境或事件中；學習者從事的是與專業學習領域相關的實踐；提高學習者的興趣度、責任感和意義感有利于引發其主動學習的動機[8-9]。

情境認知理論的研究觀點為信息技術與課程整合、計算機支持協作學習和虛擬學習共同體的建設等教育技術的新領域提供了理論依據。近些年來的相關研究主要有，趙經成（2003）認為運用現代技術開展仿真模擬實驗教學能夠有效延伸實驗的空間和時間，變被動學習為主動學習，調動了學習者的主動性[10]。邢振江、徐文濤[（2010）從提高學生綜合素質、降低教學成本、促進就業和師生互動四個方面分析了情境教學的效果[11]。張軍

征、樊文芳（2012）的研究表明模擬軟件能夠在創設自主探究學習環境和有效引導探究活動兩個方面促進探究性學習[12]。本文根據情境認知理論和相關研究成果，從學習者個體特征、情境模擬的真實性、實踐場和調動學習者主動性等方面研究仿真模擬軟件在文科實驗教學的應用。

（二）研究設計

本研究采用調查問卷的形式，樣本取自Y大學人文學院公共管理、社會學和法學三個專業的二年級、三年級、四年級學生（一年級沒有開設相關課程），隨機發放問卷260份，取得有效問卷229份。

表1 被調查學生基本情況

Y大學人文學院是一個農業院校的純文科專業學院，其中公共管理專業開設了兩門使用仿真模擬軟件的實驗課程，而法學和社會學兩個專業只開設電子政務一門帶有實驗的課程。因此本次調查選取的樣本中公共管理專業的學生比例較高，占到60%。該學院三個專業都是面向文科招生，因此調查中女學生占到近六成，這與該學院男女生比例大致相符。

三、仿真模擬軟件應用效果的影響因素分析

（一）模型

二分類logistic回歸模型可以描述當各自變量變化時，因變量的發生概率會怎樣變化。因變量Y是一個二值變量，取值為Y=1（事件發生）Y=0（事件未發生）；自變量X1，X2，…，Xm；P表示在m個自變量作用下事件發生的概率。建立包含m個自變量的logistic回歸模型如下[13]：

（二）變量選取

本文以與傳統文科教學方式相比，仿真模擬軟件是否取得了更好的教學效果為被解釋變量（Y）。依據研究目的最終確定了學生個體特征、情境模擬教學環境的真實性、學習者的主動性和實踐場4類13個解釋變量（X1，X2，…，X13），見表2。

表2 變量的含義及統計數據

（三）模型估計結果及分析

本文運用SPSS18.0統計軟件對樣本數據進行二分類logistic回歸分析，并在回歸分析前將待分析的數據逐一組織成SPSS變量的形式。解釋變量的篩選策略為“Enter”，表示解釋變量全部進入方程，結果見表3。通過模型的回歸結果，本文分析如下。

1.學生個體特征對實驗教學效果的影響。第一，學生的年級與仿真模擬軟件實驗教學效果在統計水平上呈顯著性負相關。說明低年級學生比高年級學生使用仿真模擬軟件的實驗教學效果更好。由于該學院所有課程使用的仿真模擬軟件均出自同一個開發商，相同的操作平臺使學生逐漸產生了厭倦感。第二，學生的計算機操作技能與效果呈負相關，且顯著性水平較強。說明能夠熟練操作計算機的學生參與實驗教學的效果也較好。原因是仿真模擬軟件教學是在利用計算機的實驗環境中進行的，學生操作計算機的技能影響其使用仿真模擬軟件的效果。一些學生不能很好地通過仿真模擬軟件來開展實驗，并不一定是因為專業知識或是軟件的問題，而是不具備相應的計算機操作技能。

2.情境模擬教學環境的真實性對實驗教學效果的

影響。第一，軟件的仿真度與實驗教學效果在統計水平上呈顯著性正相關。軟件能夠全面模擬出現實情境，就會使學習者獲得置身于真實困境中的權利和行使在真實困境中尋找解決方法的權利。學習者會感到對解決方法負有責任，而不只是從教師那里得到知識。第二，軟件與課堂教學匹配程度與實驗教學效果呈顯著性正相關。情境認知理論指出為學習者提供的實踐情境應當是與其學習領域相關。因此仿真模擬實驗教學的設計要與課堂教學相匹配并能體現出教學重點方能發揮出實驗教學的效果。第三，軟件的實時更新功能和實驗教學效果呈顯著性正相關。不斷變化的社會環境和知識更新，要求軟件能夠保持順暢的升級渠道，及時更新才能保障其真實性。

3.學生的主動性對實驗教學效果的影響。第一，學生對使用仿真模擬軟件的興趣度與實驗教學效果在統計水平上呈顯著性正相關。“興趣是最好的老師”。學生對仿真模擬軟件的興趣越強烈，能夠使用軟件進行主動的探究性學習，越有利于發揮實驗教學理論聯系實際的作用。第二，學生對使用仿真模擬軟件對找工作的影響與實驗教學效果呈顯著性正相關。認為仿真模擬軟件的學習對找工作有幫助的學生，具有在該情境下學習的主動性，能夠取得更好的實驗教學效果。實際上，仿真模擬實驗教學通過模擬現實工作情境增進了學生對實際工作的了解，對學生就業有很大幫助。因此，讓學生認識到仿真模擬教學對增加實踐技能和促進就業的意義，將有利于引發學生的主動性。

4.實踐場地對實驗教學效果的影響。實踐場的概念是由教育心理學派學者提出，薩莎·A·巴拉布和托馬斯·M·達菲將基于校園環境而創設的實踐場理解為“為了達到一種學習目標而設置、創設的功能性學習場所與空間”[14]。調查數據的回歸分析結果顯示，實驗室的環境對實驗教學效果的影響不顯著。而實驗設備與仿真模擬軟件的文科實驗教學應用效果在統計上呈現正相關，并且顯著性水平較強。在仿真模擬實驗教學過程中，對實驗室計算機的硬件、軟件和局域網等均有具體要求。若實驗設備不符合要求，將會影響到仿真模擬軟件的使用效果。

四、結論與建議

本文利用Y大學的樣本數據分析了仿真模擬軟件在文科實驗教學的應用效果。結果表明，仿真模擬軟件在文科實驗課的使用效果受到學生計算機操作技能、軟件的仿真度、實驗教學與理論教學是否能相互配合、學生的學習興趣以及實驗室的設備情況等多種因素的影響。為了更好地發揮仿真模擬軟件在文科實驗教學的效果，針對調查中的問題提出如下建議。

第一，科學合理地安排文科實驗教學課程，將實驗課和理論課同等重視。相較理工類課程，文科實驗課課時較少。Y大學文科課程實驗教學的課時僅為16學時，并且仿真模擬軟件的使用多是設置在課程的實驗部分，而未單獨設課。這說明傳統觀念對文科課程操作性實驗缺乏重視。擴充文科實驗課的學時或單獨設置實驗課程，會更有利于培養學生獨立思考、自由發揮、自主學習的能力。從而激發學生的學習興趣，充分調動學生學習的主動性和積極性。

第二，為提高情境的仿真度，可以嘗試校企聯合開發仿真模擬軟件。學校與軟件公司攜手開發實驗教學仿真模擬軟件的好處是，學校和任課教師能夠更準確地表述軟件需要具有哪些功能與課程及實驗教學相匹配，從而保證了文科實驗教學的需求；開發商具有軟件設計和程序編寫的專業技能，從而保證了仿真模擬軟件的專業性。

第三，任課教師應讓學生認識到通過仿真模擬實驗教學的訓練能夠有效地提升動手能力和創新能力并對今后實際工作有所裨益。

第四，加強文科實驗室的規劃和建設。受傳統“重理輕文”辦學思路和模式的影響，一般學校對文科實驗室的重視程度和建設經費遠不如對理工科。

因此，文科實驗室的建設應根據學科的辦學規模、專業設置以及教學和科研的需求，對實驗室的功能和預期效果進行準確定位和分析[15]，讓僅有的資源效益最大化。

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