虛擬仿真實驗教學課程建設與管理路徑探析

祖強 閻燕

摘 要：整合主義教育管理理論關注人的價值與教育管理過程的價值，在理論分析中承認科學實施有效管理、提升管理效率所起的重要作用。這種基于系統思維模式而衍生出的教育管理理論對于當下組織虛擬仿真實驗教學課程建設與管理有著重要的啟示。

關鍵詞：整合主義教育管理理論;虛擬仿真;實驗教學;課程建設;管理路徑

虛擬實驗課程、仿真實訓課程建設是國家積極推進“互聯網+教育”發展的重要舉措。在一流本科課程建設（線上一流課程、虛擬仿真實驗教學一流課程、線下一流課程、線上線下混合式一流課程、社會實踐一流課程）之中，虛擬仿真實驗教學課程的制作是復雜的系統工程，同時對課程建設與管理提出了很高的要求。如何發揮虛擬仿真實驗教學課程在本科實驗教學改革中的引領作用，如何調動教師的積極性，引導高校更好地開展虛擬仿真實驗教學課程建設，是擺在每一個高校管理者面前亟待研究解決的問題。

一、虛擬仿真實驗教學課程建設概況

課程是高校人才培養質量的核心要素。在“智能+”時代，課程承載著泛在式學習、自主學習、智慧學習、終身學習的推動者和指引者的雙重角色。虛擬仿真實驗教學課程作為現代信息技術重構課程的新形態，可以高度匹配創新人才培養目標的達成度，對學生實踐創新能力的培養、人格塑造與人性發展具有重要的教育意義與社會價值。虛擬仿真實驗教學課程綜合運用虛擬現實、增強現實、人機交互、數字孿生、三維建模、人工智能、區塊鏈、云計算、5G等現代信息技術，跨學科、跨專業、跨課程重構課程內容，融入知識目標、情感目標、能力目標、素養目標、價值目標等多元目標，從大任務、大問題、大表征等維度來設計打造一門全新的在線開放課程。它包含多門課程原理、方法技術，培養學生融會貫通相關專業知識，以學科或行業發展前沿問題為內容，以學生自主設計為基本要求，引導學生洞悉、探索學科前沿，不斷激發學生創新精神。在“能實不虛、虛實結合”原則下，開展實驗教學的基本單元，課程運行不少于兩個學期或周期，所占課時為2～4個，有10步以上交互式實驗步驟，不是系列項目，可以分布于實驗課程結構各位置，擁有全部內容獨有或共有軟件著作權[1]。虛擬仿真實驗教學課程已經從“1.0時代”邁向“2.0時代”，表面上看名稱從“項目”變更為“課程”：2017年稱為國家示范性虛擬仿真實驗教學項目，2018年稱為國家虛擬仿真實驗教學項目，2019年正式稱為國家級虛擬仿真實驗教學一流課程，實際體現的是課程建設內涵的發展性：課程“五性一度”（時代性、科學性、先進性、創新性、高階性、挑戰度）品質提升的新發展;核心要素仿真度達100%實現虛擬仿真教學過程更加完整、問題情境更加真實的新發展;虛實結合、線上線下實時互動以及教學過程重塑的新發展;課程質量、實際運用效果、示范輻射擴大的新發展;課程知識產權獨有、符合二級等保的網絡安全以保障更好共享的新發展，以期使虛擬仿真實驗教學課程成為形成高水平人才培養體系的關鍵一環，推動人才培養質量提升的新興生產力。

二、整合主義教育管理理論思想表征

西方教育管理理論經歷了從科學主義和人本主義、社會組織本位與個體中心二元論到以人為主體的多元整合論的發展歷程。整合主義教育管理理論在吸納了其他教育管理理論優點的基礎上，試圖調和科學主義與人文主義之間的分歧，運用后現代主義與反思批判理論的方法來闡述教育管理，更關注人的價值與教育管理過程的價值，強調對話、理解、交流、分權、解釋等在管理中的作用，最終形成一個“大教育管理學”。其中幾個核心內容是：教育管理知識中，理論知識與實踐知識是連貫的，有價值的，不能割裂來看;教育組織通過不斷學習和修正來建構，是一個分布式的社會認知系統，組織中的權力是分解的;教育管理者通過情境式的培訓，可以主動建構管理知識體系，提高管理效率等[2-5]。

三、整合主義教育管理理論應用實踐

1.在虛擬仿真實驗教學中的應用實踐

（1）注重以人為本。整合主義者秉持后現代主義者、人本主義者的衣缽，主張教育目的多元化：教育可以同時培養人的理性與非理性;以人為主體，不僅培養“全面發展的人”，也培養拔尖創新的人;不排斥現代信息技術;課程組織形式主張跨學科、綜合化，構建動態開放式課程。教師在教的過程中站在學生發展、對話、探究等角度，采取虛實結合式、多角色團隊式、項目式、情景式、模擬式、互動式、研究式、探究式等教學方法，在觀察法、演示法、參數法等基礎上拓展多途徑、多方案、設計性等實驗方法，凸顯學生綜合設計與創新思維能力培養的深度和廣度。將立德樹人貫穿始終，從課程目標到教學內容再到教學活動都需要挖掘課程思政元素，并有效融入教學之中。在注重人的理性思維能力培養的同時，還要高度關注學生對美的欣賞能力的提高。虛擬仿真實驗教學課程全過程開放線上實驗教學每個環節，涵蓋課前實驗預習、提交預習報告，課中在線虛擬仿真實驗、遠程實境實驗、師生互動、在線測試、自我評價，課后交流討論、提交報告等。以人為本認同個體差異，遵循學生的學習習慣、認知規律和接受特點，知識內容及環節構成需層層遞進，體現基本要求基礎上的研究與探索，教學內容上有基礎模塊、拓展模塊與研究創新模塊，可以滿足不同層次學生的需要。教師作為虛擬學習空間建構主體，依據動態開放式課程的可塑性特征，發揮主動權，參與并主導數字時代虛擬學習空間的建構，讓學生在潛移默化中達成知識、情感、素養、能力、價值觀的相統一，從而實現點與面意義上的高質量人才培養。

（2）關注自主學習。整合主義者提倡一種自然的“情境”學習模式，同時鼓勵建立師生對話的平等關系。教師積極參與教學改革，包括教學內容、教學活動、教學模式、評價模式等方面有深度的思考與實施，學會有效利用數字化教學工具開展課堂教學改革。尤其在信息技術的使用方面，提高課堂教學的參與度、融入感。虛擬仿真實驗教學課程建設主觀上促進了教師積極創新教學方式，改革傳統實驗教學觀念、實驗教學設計和實驗結果評價，為學生創造出一種能夠在線自主實驗、多元化與個性化結合的開放式學習環境。在“智能+”實驗教學新發展理念指導下，教師通過提供具有良好沉浸感、臨場感、交互感、輕松感、愉悅感、滿足感的虛擬仿真實驗場景，讓學生做“真”實驗，展示出學生看不到、想不到的部分，幫助大多數學生實現從“懵懂”到“真懂”的跨越，創造真實的學習體驗，激發學生參與實驗的興趣，從而構建“以學習者為中心”的新范式。教師在這個范式中不處于中心地位，教師是課程的實施者、開發者、研究者，教師為學生提供豐富的學習資料，為每個學習者提供個別化反饋，指導學生自我思考，提高自我思考能力，使他們成為自主學習者。虛擬仿真實驗的優勢在于允許學生犯錯，學生可以多次改環節，自己發現問題、分析問題并解決問題。虛擬仿真實驗教學課程屬于“學習需求導向型”課程，通過打破課程體系扁平化格局，緊緊圍繞滿足學生“學習需求”來構建知識內容體系，突出共性要求和個性發展并重。教師以學生自主學習需求指導自己如何“教”，啟發、誘導學生在真實或虛擬的實驗環境下主動探索、自主實驗實踐，從而自我建構知識體系、自我發展，有效促進學生多學科、多專業、多課程知識點的融會貫通和能力的塑造，實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能[6-8]。

2.在虛擬仿真實驗教學課程建設管理中的應用實踐

（1）重在過程管理。整合主義教育管理理論認為管理過程的價值大于教育管理本身的實用價值。每一個過程、環節都不是割裂的，而是一個整體，因此管理也不能脫節。虛擬仿真實驗教學課程建設首先需要管理者頂層設計，依據教育部2017—2020年虛擬仿真實驗教學項目建設規劃全面推進[9]。第一，學校管理者根據建設規劃對應學院設定分步實施、分期達成目標，把課程建設納入學院年度考核指標，確保實現創建省級及以上虛擬仿真實驗課程任務覆蓋到每個學院與虛擬仿真實驗教學覆蓋到每個專業的“兩個全覆蓋”。第二，著力課程，打造精品。學校圍繞“雙一流”學科建設、國家一流專業以及學校優勢學科、品牌專業建設點，與學院一起做好選題，根據學科、專業特點，結合相關課程，找準實驗課程切入點，確定課程負責人，組建團隊，吃透虛擬仿真實驗教學課程要求，通過交流吸納外部意見，建設符合學生、教師、專家需求的課程，做到雅俗共賞。第三，全程跟蹤，全力服務。從把握課程的先進性、內涵、教學規律等方面參與課程可行性論證，從教學目標、教學內容、教學方法、教學設計、教學活動、教學評價等幾個方面做好建設跟蹤服務;搭建好課程團隊與開發企業的橋梁，課程的開發基本上屬于定制化的開發，要提醒課程團隊在選題沒確定、方案沒論證、腳本未寫好前不要找開發企業，開發企業工作人員由于前期不了解學校、學院學科專業、教學理念、教學內容、教學方法、教學效果、教學資源，只能提供照抄照搬的軟件產品;協助課程團隊在招標采購、網絡技術、軟件著作權申報等方面與校內職能部門開展溝通;通過“評建結合、多輪評選、循序累進”的遴選方式確定課程立項，保障課程質量與水平;持續建設校級虛擬仿真實驗教學平臺，便于集中訪問、示范共享;落實課程建設后實驗教學運行的管理和服務等，促進課程可持續發展。第四，對課程建設使用進行績效評價。環環相扣，形成閉環，確保有效管理，使管理效率達到最

優化[10]。

（2）重在組織目標的分解。課程建設的難度決定了這項工作不可能是個人單打獨斗去完成，需要組織協同完成以實現建設目標。整合主義教育管理理論認為以權力形式出現的組織目標只有分解為個體的行動方向時，組織成員才會認同組織目標架構的合理性，并忠實地履行好自己應盡的職責[11]。學校管理團隊是一個組織，通過實驗教學工作委員會進行管理，人員有明確的分工。虛擬仿真實驗教學課程建設被列入高校“十四五”發展規劃，是組織的核心目標之一。團隊成員從高等教育改革的需要、實驗教學改革的突破、中心教學改革的創新、創新型國家的需要、學校高質量發展需要等多個維度認識到課程建設必要性及合理性，從而使管理成為自覺性并化為行動力。虛擬仿真課程建設管理團隊是一個組織，而虛擬仿真實驗教學課程制作是一項復雜的系統工程，包含選題、場景、模型、對象、評價、素材、人員、知識產權與網絡安全等要素，涵蓋了“實驗空間”網上平臺的選題查重，與專業課教師就實驗課程內容及相關細節進行討論的選題論證，真實實驗場景及項目拍攝，實驗原理與知識點、實驗儀器設備及場景仿真、實驗流程、實驗方法與步驟要求、實驗結果與考核要求等的實驗腳本編寫，實驗場景建模、流程化實驗步驟制作、交互性實驗步驟制作、實驗結果及賦分系統制作的場景建模及仿真實驗制作，仿真實驗修改及測試，后期教學視頻與簡介視頻制作優化等關鍵步驟。如果目標架構、課程設計得不到團隊的認可，工作就難以開展。這就需要組織做好分工，對建設目標進行分解。負責人做總體規劃、技術路線設計;一部分成員做在線教學服務，從事實驗總體流程設計、實驗思維和方法教學的實驗設計、在線實驗教學、線下實驗教學等;一部分成員（包括開發企業人員）做技術支持，從事項目開發指導、項目研發、安全保障等。組織依據每一個人的專長和特點，進行合理分工，才能形成合力，研發出高質量的虛擬仿真實驗教學課程[12-13]。

（3）重在組織的培訓學習。理論知識與實踐知識是統一的，采用“請進來走出去”的方式，可以極大促進虛擬仿真實驗課程領域的理論與實踐知識的學習交流。整合主義者關注管理者的培訓學習。理論知識的學習一是組織對教育部、教育廳申報政策及文件的解讀及學習;二是對標仿真實驗課程建設龍頭高校，立目標、找差距、換理念、理思路，學習其他學校優秀管理經驗。實踐知識的學習采用案例式學習、專家點評式學習、學生反饋式學習等系列活動。這兩個學習過程也是同步的。學校管理團隊自我學習后，可以更好地指導和服務課程建設團隊。課程建設管理團隊自我學習后，可以很快地對照教育部虛擬仿真實驗建設要求，結合實驗教學要求，設計清晰的技術構架路線并組織學生交流、使用。根據專家、學生反饋信息定期開展課程建設改進研討會，全面把控課程立項評審、過程質量控制和考核績效評價[14]。

（4）重在關注人的價值。整合主義教育管理理論認為管理目標是人的愿望或價值的體現。價值體現有兩個維度，一個是人的學術價值的體現，一個是人自身勞動價值的認可和體現。管理上除了要充分考慮課程建設的目標、課程內涵、品質等學術因素，還要考慮從經費、薪酬、職稱三個導向，從而調動人的積極性。高校在職稱評審上，主持“國家級虛擬仿真實驗教學一流課程”作為教學為主型教授“認定評審”業績條件之一。虛擬仿真實驗教學一流課程在內的五大金課建設均納入績效考核，并作為重要指標，從而激發教師的積極性。經費支持上，經校級遴選立項并在省級、國家級平臺上運行共享的課程學校給予建設資助，要求學院1：1配套。運行獎勵上，對于在線運行的虛擬仿真實驗教學課程，按照下撥業績點的1.2～1.5倍來核算年終業績點工作量。每年度高校對已建成課程實際應用效果進行量化評估，評出一、二、三等獎若干項，并分層次給予相應經費獎勵[15]。這些基于人本主義理念的管理，才能激發出人自身的獲得感，真正實現管理成效的最大化。

教育部正在大力推進教育信息化發展，在線教育、虛擬仿真實驗教學等信息技術應用是發展趨勢。但目前多數高校實驗課程仍然是在傳統教學實驗室內完成，實驗教學實施主要依賴于實驗場地、設備等設施建設。教師數字化資源教學技能、學生信息化應用能力不足，管理理念滯后以及實驗教學自身特點等因素，使得虛擬仿真實驗、在線遠程實驗等新型實驗教學方式推廣應用效果不理想。江蘇省作為高等教育的大省，在虛擬仿真實驗教學方面一直保持在第一方陣，早在2016年就率先在全國開展省級虛擬仿真實驗教學共享平臺及在線開放虛擬仿真實驗教學項目的遴選建設工作，有效促進了虛擬仿真實驗教學資源在線開放共享和高效集約應用。2017—2019年，江蘇省推薦申報的國家級虛擬仿真實驗教學一流課程入選數量和入選率位居全國第一。這些成績的取得同江蘇省各所高校對這項工作的重視程度、管理力度、投入程度等密不可分。

四、結語

在整合主義教育管理理論指導下，虛擬仿真實驗教學作為高等教育系統性變革的內生變量，應當打破原有的機械的課程觀與教學觀，推動實驗教學理念更新、課程與實驗教學多元有機整合、課程改革與實驗改革同步，始終保持開放性、動態性、對話性，支撐引領東西部地區的優質虛擬仿真資源的共建共享，全面提升教師的信息化教學能力與學生信息化應用能力。在教育目的觀上，由于主張教學目標的多元化，我們要重新解構傳統教學模式，構建新型“教”與“學”開放式實驗教學模式，更好地實現目標達成度;由于崇尚差異性、多元性，我們可以設計教學內容，創新教學手段，實施因材施教，培養拔尖創新人才。在教育師生觀上，致力于構建新型平等的師生關系，學生在虛擬仿真實驗教學中自主做實驗，教師指導學生自我思考、自己解決問題，這一個互動的過程可以共同促進師生的成長。在教育管理觀上，強調用科學來審視人的價值以及注重管理過程的價值，指導我們在虛擬仿真實驗教學中不能忽視用科學的評價方法來衡量高等教育對人才的培養成效與價值。這對我們在開展虛擬仿真實驗教學中有機整合形成性評價、終結性評價以及發展性評價這三種評價具有重要的參考價值[16]。在整合主義教育管理理論指導下，我國虛擬仿真實驗教學課程建設管理應當發揮分權、對話、交流等在管理中的核心作用，借此充分激發組織的內在活力，調動個人主觀能動性與集體榮譽感，內化于心外化于行，讓組織目標化為自覺行動，努力構建以教師實驗教學能力提升、教學管理者水平提升、學生培養質量提升的“三提升”新發展格局。

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[基金項目：2015年江蘇省高等教育教改研究立項重點課題“江蘇省高校虛擬仿真實驗教學資源共享機制研究及平臺構建實踐”（2015JSJG069）]

[責任編輯：余大品]