線上實驗教學的改革與研究

陳 蘭 譚克奇 楊曉紅 崔志偉

（鶴壁職業技術學院，河南 鶴壁 458000）

0 引言

2013 年下半年，教育部印發了《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》， 線上實驗教學的發展對提高課程教學質量有很重要的意義。慕課時代發展迅猛，基于線上實驗平臺的建立也顯得尤為重要。線上實驗教學要針對課程實驗教學內容的改革、實驗方式、實驗對象而言，有很大的改革創新，實驗對象借助計算機仿真、虛擬實驗環境，完成同傳統實驗相類似的實驗項目[1-3]。信息化的手段是對線上教學提供有力支撐， 要不斷推進線上實驗教學的發展，探索線上實驗教學的改革以不斷適應構建混合式發展的教學模式。 線上實驗教學的發展帶來了機遇。

線上實驗教學使學生在不同的時間、不同的地點一起加入一個實驗中進行討論、學習，提升研究水平和解決問題的能力。 實驗教學內容的廣度得以拓寬，實驗教學內容的深度得以加深。

1 實驗內容的改革

實驗教學在高等教育培養方案中有很重要的地位，通過實驗教學，學生的動手操作能力、獨立思考能力會有很大的提高，這是理論教學不可比擬的。實驗內容可以從傳統實驗的驗證型實驗過渡到探索型實驗。傳統的實驗教學， 學生上實驗課的時間和地點都是固定的，做實驗的時間也是極其有限的，一般實驗課只是讓學生完成教師布置的固定模式的實驗， 往往不能做到真正完全掌握實驗內容的細節， 對實驗內容也不夠深刻掌握，對學生的創新能力提高不是很大[4]。 線上實驗教學應運而生，不受上課地點、上課時間的約束。學生可以通過反復模擬實驗，針對自己的需要選擇合適的時間來安排線上實驗學習，針對實驗對象、實驗內容、實驗結論反復推敲，進而拓展思維，創新實驗內容。盡可能多地增加實驗課時，提高學生的學習效果，激發學生的創造力。

學生在做線上實驗時，每一個操作步驟都可以反復做，有問題時可以利用線上平臺向教師或者同學求助，最終實現解決，實現論壇與實驗教學相結合的交流方式。 比如化學課程的實驗教學中，由于某些客觀原因，針對易燃、易爆炸、有毒有害的實驗，線上實驗教學提供一定的高可靠性、 安全性且經濟的授課模式，在節約人力、財力的過程中，不需要考慮實驗耗材的多少，也減少了相關實驗帶來的危害性，學生的安全性得以保證，整個實驗過程更加的形象生動，提高實驗的質量和安全，同樣能夠達到預期實驗效果[5-6]。另外，傳統的教學實驗室硬件設施與科學技術發展有一定的距離， 不能滿足學生對學科新興知識的需求。傳統的實驗教學與人才培養的要求有一定的距離，實驗室安全防護有待進一步加強。

對基礎性實驗來說，在線上實驗平臺上，各類常用電子儀器儀表均為實物圖標展示，其功能與實物完全一致，能夠完成各種基本理論驗證、實驗參數的改變及其測試等功能，使學生對實驗方法及其基本實驗理論有很清晰直觀的認識，大學物理實驗、電工實驗等學科能夠體現出來。

對設計性實驗而言，學生在掌握基層性實驗的基層上，可以根據自己的能力范圍自行對相應的實驗設計提升，充分發揮學生學習的主動性和積極性，如交通燈、心形燈、計數器可編程控制系統的設計、控制系統的設計等，學生的工程素質也會得到提升。 北京潤尼爾公司創辦的虛擬仿真實驗平臺， 可以完成控制類、電子電路類、機械類、電氣自動化類等眾多學科類別的虛擬仿真實驗，學生的科研能力和探索能力可以得到激發。 實驗教學是對理論知識掌握的一個延伸，對于線上實驗教學而言，應該盡可能多地設計基礎性實驗、設計性實驗、綜合應用性實驗，將實驗方法和實驗內容進行創新，打破傳統實驗中“老師先做，學生比著做”的固定實驗模式氛圍，提高學生的學習能力和學習興趣。

2 實驗方式的改革

對于學生端而言， 線上教學平臺具有相關實驗視頻可供學生進行學習， 不同學習程度的學生可根據自己的需要選擇加快學習進度， 對實驗的預習和實驗的復習有很好的促進作用。 實驗完成后可以在線編輯實驗報告并提交， 學生的自我監控能力會得到相應的提高，也可以促進學生之間的科研氛圍形成。有助于為學生參加創新型實驗、 大學生創新大賽等活動奠定重要基礎，提高學生的應用創新能力，而線上實驗平臺提供很好的參照作用，滿足不同層次學生的學習需要。

對于教師端而言，教師可以隨時隨地對學生實驗內容進行答疑解惑，教師通過平臺可以查看到學生所交的實驗報告內容， 可以在線給定學生的實驗成績。教師還能利用“實驗平臺”與學生實時交流實驗過程中遇到的問題，同學之間也可以進行高效的交流。 當然，線上實驗教學也為教師提出了更高的要求，教師需要提前預知各種不同類型的實驗，掌握虛擬實驗環境下的各種工具和操作的流程，也可以根據學生的需求，開發出更多的與課程相關的實驗，從而提高教學質量。 在實驗過程中，教師也要解決學生在操作過程中虛擬環境安裝不當、操作失誤、操作過程中計算機出現白屏、黑屏及其死機無法運行等情況。 教師和學生可同時登錄實驗平臺進行實時互動輔導答疑。其教學手段、教學活動方式的改變，使教師不僅是教授者，而且是學習者。

3 “線上實驗”創新多

實驗課程的開展是依據培養方案及其課程體系的， 線上實驗教學平臺與傳統的實驗教學相結合，可以使整個實驗課程教學體系更為完備，可以有效去除傳統實驗教學課時較少的弊端，為培養新工科背景下高層次復合型的人才提供有力的支持。線上實驗也有一定的局限性，只能通過電腦客戶端安裝相應的運行軟件平臺，在整個平臺上進行實驗。 由于時間上可以由教師自由設定，避免類似線上課程教學直播的網絡卡頓現象，充分發揮了互聯網互聯互通、及時保存的相關功能。 教師可以從后臺看到學生實驗進展程度，實時參與。

整個線上實驗課程體系融入社會的需求，避免學校教師所教授內容同社會行業所要求學生掌握的知識相脫軌。在交互的線上實驗環境中[7]，教師可根據不同的學生在線上教學平臺上進行個性化的整理和輔導。當線上實驗完成結束后，學生可以到傳統的實驗室進行實驗驗證，再增強自身的動手操作能力，同教師和同學進行線上實驗過程和結果的交流，一起分享、共同提高。

4 結論

實驗教學是高等教育培養方案中重要的組成部分，對學生實踐能力和創新意識的培養起著很重要的作用。線上實驗很大的優勢在于將信息化技術與課程的實驗相結合，能夠實現翻轉式教學，這是傳統的實驗教學所不可比擬的， 無形之中促進課程的改革，實驗的課程內容得以改革與創新， 實驗的質量得以提升，學生的實踐能力和創新能力得以加強。 線上實驗教學也是“停課不停學”的深刻體現。

線上實驗教學的優勢在于以線上技術優勢反哺傳統實驗教學，構建新型實驗教學模式，促進高校實驗教學的改革和創新。 教師從后臺數據中，可以不斷反思，針對學生提出的相關意見，對設計的實驗教學內容、教學設計過程不斷迭代，整個實驗也會得以重構，推動實驗教學的改革和創新。