遠程教育實驗教學方法探索與實踐

沈 翔，周明華，王永楠，董 偉

（山東大學繼續教育學院，濟南 250100）

0 引言

實驗教學是教學環節中的重點、難點問題，對于遠程教育來講，更是如此。實驗教學一般需要在特定的空間中利用一定的設施和設備來進行，需要學生主動參與和操作來完成，而這恰恰是遠程教育面臨的困難和不足。近年來隨著多媒體技術、虛擬現實技術的飛速發展，許多專家學者和教育研發部門，通過虛擬實驗和虛擬現實技術，模擬真實實驗過程進行實驗教學資源建設，取得了一些成果［1］。教育部也將虛擬仿真實驗教學中心和虛擬仿真實驗教學項目納入“質量工程”建設的范疇，極大地促進在線實驗教學的開展。但是在利用網上實驗教學資源，開展行之有效的實驗教學的方式方法方面還存在許多薄弱環節。

近年來，我校在遠程教育實驗教學方面進行了有益的嘗試和改革。針對當前遠程教育實驗教學的薄弱環節，積極探索遠程教育中實驗教學的組織保證和落實方案。充分發揮教師對教學的整體設計和導學的作用，將實驗教學與學生實際相結合，將學習和學生的個性發展結合，將學生遇到的實際問題和實踐實驗結合，將虛擬實驗和真實學習結合，挖掘學習者的學習興趣和潛力［2］，讓遠程實驗、仿真實驗、在線虛擬實驗成為傳統實驗的必要補充，使網絡實驗教學在時間和空間上得到有效的延伸，使實驗教學的理念、手段、方法和環境適應形勢發展的變化，學以致用，構建開放式實驗教學體系，全面提升遠程教育培養質量。

1 開放式遠程實驗教學體系設計原則

1.1 與學生實際相結合，強化學以致用

遠程教育的學習者一般是在職學員，有著豐富的工作經驗。他們將工作中的問題自覺帶到學習中來，對實驗環節充滿期待。這種學習需求的驅動是推動實驗教學環節的有效設計和組織實施的有利因素［3］。遠程教育的實驗教學應結合學習者的特點，以職業為導向，以提高學習者技能為目的，設計與工作結合的實驗環節，將實驗目標、實驗任務及實驗環境，采用問題引領、體驗式學習模式導入實驗內容，并量體裁衣式地有針對性地為學習者提供個性化學習內容、學習策略、學習指導，使學習者將實驗學習與實踐經驗相結合，加深對所學專業的認識，真正學以致用［4］。

1.2 強化交互設計，建立學習型組織

學習是社會行為，是以社會的人通過語言、符號、工具等為中介進行的。網絡教學過程中，學生的認識是一個復雜的過程；學生與學生、學生與教師之間的信息交流是形成知識建構的有效途徑。針對學生興趣和特點建立若干學習型小組，推動教師進行網上網下的交互設計，通過實驗學習工具，提供實驗環境系統，支持學習者就特定問題與同學和教師進行對話、交流與反饋［5］。利用虛擬工具，例如，概念、圖表及其他解決問題的認知工具，虛擬環境以及模擬操作，使師生之間、學生之間形成互動，保證實驗教學效果。

1.3 強化任務驅動，變“教”為“導”

學習是反思和認知行為，是從社會到個體的內化過程。這需要網上實驗能適合學習者的行為發展需求，能有效借助實驗教學任務、借助虛擬實驗環境，提升學習者技能、推動創新［6］。在實驗教學設計中，應轉變老師的角色，由“教”變為“導”，分析學習者的個體差異，環境和技能情況，恰當運用互聯網技術，強調任務和目標驅動，使學習者通過實驗環節，在廣度和深度上對學習進行總結和反思。恰當運用互聯網技術，為學習者提供基于真實狀況的實驗學習環境，讓學習者能順利掌握實驗目的，根據教師的指導、并能夠適時與其他互動形式結合，獨立完成操作，真正提升實驗技能［7］。

2 開放式遠程實踐教學體系構建

2.1 實驗教學體系

實驗教學體系設計關系到人才的知識、能力和素質結構。對于實踐性較強的專業，不僅要求學生應具備較全面的、綜合的理論知識，還應擁有系統分析、實施、操作等實踐能力。做到這些僅依靠課堂理論講授還不夠，必須通過課程設計、實驗等多種教學方式相結合的手段，達到教學目標［8］。在長期遠程教學實踐中，探討設計了“二四四”體系架構，即理論教學和實踐教學兩部分教學體系；課程實驗、課程設計、社會實踐、畢業設計4部分實驗教學內容；虛擬與現實結合、線上與線下結合、實踐與學習結合、自主與協作結合4種實驗教學方式。

以工商管理專業信息化ERP實驗教學為例，開放式遠程實踐教學體系如圖1所示。

圖1 開放式遠程實踐教學體系架構圖

2.2 實驗教學組織

在實驗教學體系中，課程實驗、課程設計、社會實踐、畢業設計4部分實驗教學內容關系到實驗教學的質量和效果，但它們的側重點各不相同。通常一門課程所對應的實驗可以分為兩類：①單項認知型實驗：僅對某一理論進行驗證或訓練某一方面技能的實驗；②綜合型實驗：運用多種知識和技能分析研究某個較復雜問題的實驗。

從實驗教學要求來看，對于不同的實驗類型，與知識點的對應關系也有所不同。對于單項認知實驗，往往對應的是某一特定的重要的知識點，運用實驗的方式加強對該知識點的理解和掌握；對于綜合型實驗，對應的可能是來自不同章節的多個知識點，通過一個實驗將這些知識點結合運用，培養學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力［8］。而課程設計的綜合性較強，屬于比較復雜的、較為高級的實驗，因此應用的知識點不單單需要跨章節，還需要跨課程。將不同課程的不同知識點結合應用，起到綜合訓練的效果。

以ERP專業的實驗教學為例，在“硬件”配備方面，搭建了“微型工廠”仿真實驗環境，便于學員對工廠實際環境直觀認識；對于ERP實施技能的訓練，主要采用上機實驗的形式實現。提供微軟ERP、用友ERP、浪潮ERP等多種不同的ERP系統，學員可以了解目前主流ERP系統并自主選擇實驗軟件。

目前，在現有實驗的基礎上，進行了新的探索，先后開發出了生產計劃與控制、財務系統、銷售系統、供應鏈與物流管理系統4大模塊30多個ERP實驗，通過這些實驗的開設，充分鍛煉學員ERP的實施技能。

2.3 實驗教學實踐

2.3.1 以新理念引導實驗教學

遠程教育的學生來自各行各業，自身的職業、知識、背景、需求各不相同，他們多數在職在崗、所從事的職業多數與所選擇的專業方向密切相關。與普通教育相比表現出具有職業優勢和實踐經歷、學習需求多元化、學習的目的性和針對性較強的特點。因此，遠程教育實驗教學應充分考慮新特點、新變化，轉變理念［9］。①教師的角色應發生轉變，教師應充當導學員、領航員，由“教”轉變為“導”，注重為學生創設學習情境，根據學生的不同特點和需求，進行認知引導。②教學方法也由傳統的單向灌輸轉變為啟發建構，減少教師“講”的內容，突出學生主體在學習中的地位，突出學生的個別化學習和小組學習，激發學生的求知欲，幫助學生構建自己的知識體系［10］。在具體的實驗操作中，學生在老師的導學下積極參與遠程實驗，登錄實驗環境，跟隨老師的要求一步步完成操作任務，遇到問題隨時向老師請教，并能及時和同學溝通分享學習的樂趣和成果。③在實驗內容選取上，應結合生源特點及培養目標、突出問題引領、體驗性、參與性的實踐教學，加強案例和實訓，注重培養學生思考和解決實際問題的能力。實驗教學組織必須考慮成人的特點，讓學生根據自身的情況來自主側重，充分尊重學習者的需求，將實踐和學習有機結合。

針對遠程教育的特點，對各實驗教學環節進行精心設計，以實驗活動引導學生完成任務。在“實驗指導”中，對每一個實驗都設置脈絡清晰的導航，指引學生結合自身學習條件和個性化學習要求，根據學習模塊量身定做適合自己的實驗計劃、實驗目標、實驗安排等內容，為學生進入實驗學習提供充分的“熱身”。在實驗學習中，幫助學生把握重點和難點，并精心設計聯系實際的“在線討論”活動，使學生能夠學以致用。同時為學生準備豐富的課后思考練習和閱讀資料，引導學生在課程討論區內開展小組交流活動，進一步鞏固和拓展所學內容。教師在規定時間內對學生所完成的學習活動進行評價，給出反饋信息，引領學生每一步的學習［11］。

2.3.2 充分利用現代技術手段拓展實驗活動

（1）搭建虛擬實驗環境。虛擬學習環境由計算機、網絡技術、信息技術搭建，不僅向學習者呈現文字、圖形、圖像，還提供多種交互方式，使學習者獲得身臨其境的感受。但由于受網絡技術、虛擬現實技術、信息技術的限制，這種實驗模式還難以完全取代真實的實驗［12］；另外遠程教育的學生從工作中來，帶來了很多實際工作中的困惑和問題。因此，可以構建一種虛擬與現實相結合的實驗教學模式；一方面將虛擬實驗和真實實驗結合；另一方面將實驗教學與工作實踐結合。通過虛擬實驗重點培養和鍛煉學生的設計能力、邏輯思維能力和創造能力；通過真實實驗階段重點鍛煉學生的實際動手能力。

以計算機基礎課程實驗為例，開發了基于網絡的遠程教育虛擬實驗環境，充分發揮虛擬學習環境的優勢，開發遠程模擬實驗、遠程控制實驗和遠程仿真實驗等［13］；并根據不同知識點的要求開展人機交互，對學生進行實驗指導。學生通過操作、測驗、知識點互動，達到“做中學”的目的。如果學生虛擬實驗操作順利完成，系統自動提示需要測試的試卷目錄供學生點擊；如果學生虛擬實驗操作出現錯誤，系統則會自動提示需要學習的知識點目錄供學生點擊學習。

圖2為虛擬實驗教學環境平臺，圖3為虛擬裝機實驗環節。

圖2 虛擬實驗教學環境

圖3 人機交互虛擬裝機

（2）拓展網絡遠程實驗內容。根據遠程教育的特點，開設網絡遠程實驗具備更大的方便性和靈活性。①通過網絡可以實現實驗環境與實驗時空的擴展。學生可以在任何時間、任意一臺連網的計算機上登錄實驗服務器，下載實驗指導書和查找相關的實驗材料，增加了實驗操作的靈活性。②利用網絡計算機的多媒體交互功能，網絡實驗圖文并茂、豐富多彩的人機交互實驗方式，使得實驗更為方便快捷，更容易被學生接受。③實驗資源可以實現高度共享，滿足不同類型學生的需求［14］。

以網絡工程專業實驗為例。圖4、5是為網絡工程專業搭建的網絡遠程實驗平臺。它作為一個銜接理論和實踐的應用平臺，為實驗教學課程提供了仿真的環境和操作機會。圖6、表1所示是利用網絡遠程實驗平臺設計的實驗教學任務。學生通過遠程登錄管理的方式可以參與模擬網絡診斷，企業網絡模擬構建測試，進行流程化訓練。

圖4 網絡遠程實驗室介紹

圖5 網絡遠程實驗案例

圖6 網絡遠程實驗教學任務介紹

表1 網絡遠程實驗內容及安排

3 結語

網絡技術、信息技術、多媒體技術的快速發展為遠程教育的實驗教學提供了多樣化選擇［15］。但是，在遠程教育的實驗教學中堅持“以學生為本”“因材施教”，不斷探索實驗教學模式、管理模式、組織模式，構建實驗教學的質量保證體系、還需要教育工作者在實際工作中不斷探索和實踐。