高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)用現(xiàn)狀與趨勢(shì)的可視化分析

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)；可視化分析

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2024）36-0158-03 開放科學(xué)（資源服務(wù)） 標(biāo)識(shí)碼（OSID） ：

0 引言

隨著國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的不斷推進(jìn)，投入力度也在持續(xù)加大。教育部已組織開展了多批次的國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)，這些項(xiàng)目涵蓋了基礎(chǔ)學(xué)科、工科、農(nóng)科、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。各高校逐漸認(rèn)識(shí)到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在教育中的價(jià)值，紛紛大規(guī)模更新教學(xué)設(shè)備和改革教學(xué)方法，積極推動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的進(jìn)程，并作出了實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的有益探索。與此同時(shí)，學(xué)者們也提出了符合中國國情的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)評(píng)價(jià)體系，這一體系對(duì)于推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的建設(shè)具有重要的價(jià)值。

文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)[1]是一門運(yùn)用數(shù)學(xué)和統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，分析一切知識(shí)載體的數(shù)量關(guān)系及其發(fā)展規(guī)律的學(xué)科。近年來，學(xué)者們圍繞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)問題展開了大量的研究，并取得了豐碩的成果。然而，目前還缺少對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行全面的梳理與總結(jié)。在我國，虛擬仿真在具體實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方面的應(yīng)用還較為有限，尚未有利用科學(xué)計(jì)量工具對(duì)評(píng)價(jià)情況進(jìn)行系統(tǒng)分析的研究。本文應(yīng)用Citespace軟件對(duì)CNKI近7年來關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)進(jìn)行了分析，并通過可視化分析繪制了知識(shí)圖譜。這一分析有助于我們深入了解該領(lǐng)域的主要研究力量、研究熱點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)研究工作提供有益的借鑒和參考。

1 數(shù)據(jù)來源

本研究以中國知網(wǎng)為數(shù)據(jù)庫來源，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目評(píng)價(jià)分析的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行了檢索。檢索的時(shí)間范圍為2015—2023年（7月） ，通過“高級(jí)檢索”功能，設(shè)定了檢索條件：“虛擬仿真”AND“實(shí)驗(yàn)教學(xué)”AND “評(píng)價(jià)”。初步檢索出701篇文獻(xiàn)后，排除了報(bào)紙、會(huì)議、學(xué)位論文等類型的文章，剩余521篇。最后，采用人工方法對(duì)文獻(xiàn)進(jìn)行了進(jìn)一步篩選，排除了與本研究主題不符的文獻(xiàn)，如關(guān)于虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)或基地建設(shè)、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)等方面的文獻(xiàn)。最終，共納入了206篇文獻(xiàn)進(jìn)行分析。

2 數(shù)據(jù)分析

2.1 年度發(fā)文量

對(duì)收集時(shí)間跨度內(nèi)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行年度發(fā)文量統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖1所示。從圖中可以看出，近8年來，針對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的文獻(xiàn)呈穩(wěn)步增長趨勢(shì)。

2.2 核心作者

納入的206篇文獻(xiàn)中包含288名作者，其中發(fā)文量2篇以上的作者有20名。表1列出了發(fā)文量前5名的作者。從表中數(shù)據(jù)可以看出，近8年來，針對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)領(lǐng)域，作者的發(fā)文量相對(duì)較少。

2.3 機(jī)構(gòu)合作

納入的206篇文獻(xiàn)中涉及199家機(jī)構(gòu)，發(fā)文量4篇的機(jī)構(gòu)有1家，發(fā)文量2篇以上的有12家，剩余194家機(jī)構(gòu)，表2中只列舉了發(fā)文量≥2篇前5家機(jī)構(gòu)。結(jié)果表明，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在能源、礦業(yè)、臨床醫(yī)學(xué)、護(hù)理行業(yè)率先建設(shè)與應(yīng)用，與此同時(shí)也逐步探索相應(yīng)的教學(xué)評(píng)價(jià)。

2.4 關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞是對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的高度概括。通過關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析，檢測到了156個(gè)關(guān)鍵詞。經(jīng)過對(duì)網(wǎng)絡(luò)的修剪和切片處理以及合成網(wǎng)絡(luò)的分析，得出了關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，如圖2所示。在去除檢索關(guān)鍵詞后，最主要的關(guān)鍵詞包括教學(xué)改革、教學(xué)評(píng)價(jià)和實(shí)踐教學(xué)。由于關(guān)鍵詞數(shù)量較多，為了提高對(duì)研究領(lǐng)域的總結(jié)精確度，我們構(gòu)建了聚類圖譜，將關(guān)鍵詞聚為7個(gè)主要的研究熱點(diǎn)：虛擬仿真、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)改革、實(shí)踐教學(xué)、教學(xué)效果、教學(xué)設(shè)計(jì)和教學(xué)評(píng)價(jià)。

2.5 關(guān)鍵詞突現(xiàn)分析

關(guān)鍵詞在短時(shí)間內(nèi)被大量研究引用，稱之為關(guān)鍵詞突現(xiàn)。關(guān)鍵詞突現(xiàn)被認(rèn)為是研究熱點(diǎn)或新興趨勢(shì)的另一個(gè)重要指標(biāo)[2]。在計(jì)量分析中，發(fā)現(xiàn)了16個(gè)突變?cè)~，見圖3。圖中加粗的線段代表對(duì)應(yīng)關(guān)鍵詞的突變時(shí)間段，Strength代表突變?cè)~的強(qiáng)度。突現(xiàn)強(qiáng)度越大，說明該研究方向在突現(xiàn)時(shí)間內(nèi)是研究熱點(diǎn)。例如，2016年突現(xiàn)了教學(xué)改革，2018年突現(xiàn)了教學(xué)體系，2019年突現(xiàn)了評(píng)價(jià)體系。隨著虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)中的應(yīng)用，相應(yīng)的教學(xué)評(píng)價(jià)體系也應(yīng)運(yùn)而生。在2018—2020年，評(píng)價(jià)體系構(gòu)建、效果分析、問卷調(diào)查和教學(xué)設(shè)計(jì)等關(guān)鍵詞相繼突顯。而2021—2023年，主要突顯的關(guān)鍵詞包括實(shí)踐能力、線上和產(chǎn)教融合，這表明虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的研究在上述領(lǐng)域內(nèi)得到了擴(kuò)展和應(yīng)用。

3 討論

3.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)研究現(xiàn)狀

文獻(xiàn)的發(fā)文量在一定程度上能夠反映該領(lǐng)域的關(guān)注度和研究趨勢(shì)。近8年內(nèi)，發(fā)文量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而總體發(fā)展分為兩個(gè)階段。第一階段（2015—2020 年） 的研究文獻(xiàn)數(shù)量相對(duì)較少，主要研究集中在實(shí)驗(yàn)教學(xué)、教學(xué)改革以及實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用上，這一時(shí)期處于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的起始階段，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)研究較為匱乏。第二階段（2021—2023年） 的研究文獻(xiàn)則呈現(xiàn)指數(shù)增長，主要研究集中在教學(xué)效果、教學(xué)設(shè)計(jì)以及教學(xué)評(píng)價(jià)方面。2020年以來，以線上專業(yè)實(shí)訓(xùn)操作為主體的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目大量開發(fā)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備和體系不斷完善，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)也逐漸引起了學(xué)者們的關(guān)注。

從文獻(xiàn)作者的角度來看，作者們主要是在近兩年發(fā)表了較多的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)類相關(guān)文獻(xiàn)，并形成了比較穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)。其中，以張敏、劉金庫、張軍、任婷婷等為核心的團(tuán)隊(duì)發(fā)文量最多。對(duì)這些團(tuán)隊(duì)的文獻(xiàn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，他們?cè)谔摂M平臺(tái)建設(shè)、虛擬仿真技術(shù)、教學(xué)方法以及教學(xué)應(yīng)用等方面都有深入的研究，但在實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)方面的研究卻相對(duì)較少。

從發(fā)文機(jī)構(gòu)的角度來看，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)相關(guān)發(fā)文量在4篇以上的機(jī)構(gòu)僅有一家，發(fā)文量2篇以上的機(jī)構(gòu)有12家。這說明在教學(xué)評(píng)價(jià)方面，這些機(jī)構(gòu)的發(fā)文量相對(duì)有限。發(fā)文機(jī)構(gòu)的主要研究方向包括能源、礦業(yè)、網(wǎng)絡(luò)、化學(xué)、醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)、大型儀器等，這些領(lǐng)域都集中在實(shí)物實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的方面。例如，中國礦業(yè)大學(xué)能源與礦業(yè)學(xué)院的陳見行[3]團(tuán)隊(duì)就利用開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)端虛擬仿真系統(tǒng)，讓學(xué)生學(xué)習(xí)到井下礦山環(huán)境和采煤方法等專業(yè)知識(shí)，并在系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)效果評(píng)價(jià)。

3.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的研究熱點(diǎn)與內(nèi)容

結(jié)合頻次信息和關(guān)鍵詞共現(xiàn)可視化分析發(fā)現(xiàn)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)主要涉及教學(xué)改革、線上教學(xué)、教學(xué)模式、教學(xué)方法以及教學(xué)應(yīng)用等方面。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在護(hù)理、新工科、在線教學(xué)、教育等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，教學(xué)評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)體系以及評(píng)價(jià)方法的構(gòu)建出現(xiàn)頻次較低，這說明虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在不同領(lǐng)域內(nèi)的評(píng)價(jià)體系建立仍處于初步探索階段，還需要不斷深入調(diào)查與研究。

3.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的發(fā)展機(jī)制

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)上開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并設(shè)置相應(yīng)的考核題目，同時(shí)收集學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)，包括登錄時(shí)長、學(xué)習(xí)時(shí)間、測試成績等，以學(xué)習(xí)過程的綜合情況來檢驗(yàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，從而提高教學(xué)效率和質(zhì)量。例如，宋健等人[4]開發(fā)的重載貨運(yùn)列車緩沖器虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊構(gòu)建中設(shè)置了專門的考核模塊，以提升實(shí)驗(yàn)效率。

針對(duì)課程內(nèi)容構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并在具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)中實(shí)現(xiàn)教學(xué)評(píng)價(jià)。張軍等人[5]利用虛擬仿真平臺(tái)構(gòu)建了實(shí)景虛擬仿真項(xiàng)目，并將其用于教學(xué)，同時(shí)對(duì)教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析。他們研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目在教學(xué)專業(yè)要素表達(dá)、教學(xué)內(nèi)容方面的認(rèn)可度較高，學(xué)生更易于接受。吳學(xué)平等人[6]構(gòu)建了虛擬仿真醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教學(xué)評(píng)價(jià)分別從課程考試成績、教學(xué)效果問卷調(diào)查以及學(xué)生課堂表現(xiàn)三方面進(jìn)行分析，以對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組的方式探究虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)教學(xué)優(yōu)化與學(xué)生能力素質(zhì)提升的影響。

從專業(yè)領(lǐng)域角度提出適合某專業(yè)、某行業(yè)或某領(lǐng)域內(nèi)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系。例如，龐冰等人[7]提出針對(duì)護(hù)理專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)應(yīng)從醫(yī)患溝通交流、團(tuán)隊(duì)合作以及人文關(guān)懷等臨床工作的必備素養(yǎng)出發(fā)，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程和效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)教師教學(xué)過程及學(xué)生學(xué)習(xí)過程的動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)和早期干預(yù)。

從學(xué)校層面上進(jìn)行多層次、多角度地設(shè)計(jì)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。指標(biāo)體系的主體不僅涉及專業(yè)教師與學(xué)生，還涉及管理者。評(píng)價(jià)范圍涵蓋專業(yè)建設(shè)水平、教學(xué)支持與服務(wù)、學(xué)生學(xué)習(xí)效果以及社會(huì)影響力等方面。張敏等人[8]就從高校頂層設(shè)計(jì)視角出發(fā)，圍繞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高校中的應(yīng)用范圍、應(yīng)用效果和保障條件三方面構(gòu)建了三級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，共包括42個(gè)三級(jí)指標(biāo)，為學(xué)校更加客觀全面地評(píng)價(jià)課程應(yīng)用情況提供了參考。

4 結(jié)束語

實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)的目的是利用有效的評(píng)價(jià)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及學(xué)習(xí)潛能，提升他們的主觀能動(dòng)性，并啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。從研究現(xiàn)狀來看，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展逐年增加，并得到了廣泛應(yīng)用。更多學(xué)者也逐漸關(guān)注到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)領(lǐng)域，但該領(lǐng)域仍處于起步和探索階段。現(xiàn)有的評(píng)價(jià)機(jī)制呈現(xiàn)多維度、多層次、多主體的特點(diǎn)，但缺乏評(píng)價(jià)過程中規(guī)范化的教學(xué)要求。主要的研究熱點(diǎn)集中在教學(xué)改革、教學(xué)模式、教學(xué)方法以及教學(xué)應(yīng)用等方面。針對(duì)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、專業(yè)領(lǐng)域等在評(píng)價(jià)方法、評(píng)價(jià)指標(biāo)以及教學(xué)效果上的研究還缺乏前沿性、針對(duì)性以及可操作性的規(guī)范化評(píng)價(jià)體系。