聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論視角下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)路徑研究

摘要：基于聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)過程進(jìn)行了研究和分析，提出了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程與慕課之間的融通之處，構(gòu)建了聯(lián)通主義理論視角下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)要素，探索了有助于提高學(xué)生自組織學(xué)習(xí)動(dòng)力和實(shí)踐能力的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)路徑。并以課題組所開發(fā)的“現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程”為例，闡述了聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論視角下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)過程和建設(shè)效果，以期為相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)提供了一定的參考。

關(guān)鍵詞：聯(lián)通主義；學(xué)習(xí)理論；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；建設(shè)路徑

中圖分類號(hào)：U266；G434文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論是針對(duì)課程建設(shè)中的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)方式而提出的一種教育理論。它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)者通過與環(huán)境的互動(dòng)和社會(huì)的交往來實(shí)現(xiàn)知識(shí)的積累和能力的培養(yǎng)。聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論以此為基礎(chǔ)，提出了“連接、共享、協(xié)作、創(chuàng)造”等核心概念，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主體性和積極性，推崇學(xué)生在學(xué)習(xí)環(huán)境中自主探索和合作學(xué)習(xí)的方式，是我國(guó)教育改革和發(fā)展的重要方向[1]。

近年來，隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和教育理念的轉(zhuǎn)變，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程在教育領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用和關(guān)注。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程以其靈活、便捷、安全等特點(diǎn)，為學(xué)生提供了切實(shí)有效的實(shí)踐環(huán)境，極大地促進(jìn)了學(xué)習(xí)效果的提升。然而，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)過程中，仍然面臨著一些挑戰(zhàn)和問題，如教學(xué)設(shè)計(jì)不合理、學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不足、自組織學(xué)習(xí)共同體形成困難等[2]。因此，研究如何在聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論視角下構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)路徑具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。

1核心觀點(diǎn)

1.1聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論

聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論是一種關(guān)于人類學(xué)習(xí)與認(rèn)知的心理學(xué)理論。該理論源于哲學(xué)家威廉·詹姆斯和教育心理學(xué)家愛德華·索頓的思想，發(fā)展至今已經(jīng)成為認(rèn)知科學(xué)領(lǐng)域的重要研究方向之一[3]。

聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)過程中網(wǎng)絡(luò)和關(guān)聯(lián)的重要性。它認(rèn)為，人類的思維是通過不同概念之間的關(guān)聯(lián)和連接來實(shí)現(xiàn)的。在這種理論中，我們的記憶不是以單獨(dú)的事實(shí)或知識(shí)單元為基礎(chǔ)，而是存儲(chǔ)為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)和鏈接。這種聯(lián)通的學(xué)習(xí)方式使得我們能夠?qū)⑿碌男畔⑴c已有的知識(shí)連接起來，形成更為復(fù)雜和全面的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。與傳統(tǒng)的符號(hào)主義學(xué)習(xí)理論相比，聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論更加強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)過程中的并行處理和分布式表示。符號(hào)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為人類的思維是基于符號(hào)和規(guī)則的推理，而聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論則將重點(diǎn)放在了模式識(shí)別和統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)上。將學(xué)習(xí)視為一種調(diào)整連接權(quán)重的過程，通過訓(xùn)練來調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使其能夠自動(dòng)學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境[4]。

1.2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程是一種通過計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景的教學(xué)方法。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程可以基于現(xiàn)代“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)提供更加靈活的學(xué)習(xí)時(shí)間和空間，通過利用計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境和交互式的仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度和興趣進(jìn)行學(xué)習(xí)，不受實(shí)驗(yàn)室時(shí)間和地點(diǎn)的限制，從而為學(xué)生提供了更加安全、靈活和高效的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

此外，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程還能夠大大降低實(shí)驗(yàn)成本，減少實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備的損耗。它可以提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，根據(jù)學(xué)生的需求和特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整和定制。學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣和學(xué)習(xí)目標(biāo)選擇不同的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和難度級(jí)別，從而激發(fā)學(xué)習(xí)積極性和動(dòng)力性。其次，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程為跨學(xué)科教學(xué)提供了有利條件。虛擬環(huán)境可以模擬多種實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，幫助學(xué)生深入了解不同學(xué)科之間的相互關(guān)系和交叉點(diǎn)，促進(jìn)跨學(xué)科思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[5]。

1.3慕課

慕課，即大規(guī)模開放在線課程（MassiveOpenOnlineCourses），是近年來教育領(lǐng)域的一項(xiàng)創(chuàng)新型學(xué)術(shù)教學(xué)模式。它以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，通過在線平臺(tái)提供大量的教學(xué)資源和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，吸引了廣泛的學(xué)習(xí)者參與其中[6]。

首先，慕課提供了靈活便捷的學(xué)習(xí)方式。學(xué)生可以根據(jù)自己的時(shí)間和空閑的時(shí)間段靈活安排學(xué)習(xí)進(jìn)程，無需固定到校上課。這為有工作或其他時(shí)間約束的學(xué)生提供了便利，使得教育資源更加普及。

其次，慕課在教學(xué)內(nèi)容上具有豐富性和多樣性。通過慕課平臺(tái)，學(xué)生可以獲取到來自各個(gè)領(lǐng)域的豐富教學(xué)資源，迎合了個(gè)性化學(xué)習(xí)的需求。同時(shí)，慕課還為學(xué)生提供了豐富的互動(dòng)交流機(jī)會(huì)，通過在線討論和協(xié)作平臺(tái)，讓學(xué)生之間和師生之間進(jìn)行更好的互動(dòng)和交流。

最后，慕課在職業(yè)發(fā)展和終身學(xué)習(xí)方面起到了積極的推動(dòng)作用。慕課課程多樣化，內(nèi)容豐富，使得學(xué)生能夠更好地提升自己的專業(yè)技能和學(xué)術(shù)能力。同時(shí)，對(duì)于廣大社會(huì)群體來說，慕課也鼓勵(lì)了終身學(xué)習(xí)的理念，推動(dòng)了學(xué)習(xí)型社會(huì)的建設(shè)[7]。

2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程與慕課的融通之處

在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程和慕課在教育領(lǐng)域都扮演著重要角色。在線式（基于B/S架構(gòu)）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程是利用計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)過程，使學(xué)生能夠通過虛擬實(shí)驗(yàn)來學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)知識(shí)和技能。慕課（大規(guī)模在線開放課程）則是通過互聯(lián)網(wǎng)將高質(zhì)量的課程資源共享給全球范圍內(nèi)的學(xué)習(xí)者[8]。

2.1兩者均突破了時(shí)間和空間的限制

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程和慕課都突破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程和傳統(tǒng)教學(xué)的時(shí)空限制。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程通過虛擬仿真網(wǎng)絡(luò)共享平臺(tái)，使學(xué)生在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)都能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)。慕課則通過在線教育平臺(tái)將高質(zhì)量的課程資源發(fā)布，并采用自主學(xué)習(xí)方式，使學(xué)習(xí)者可以根據(jù)自身需求和時(shí)間安排自由學(xué)習(xí)。

2.2兩者均鼓勵(lì)學(xué)習(xí)者互動(dòng)交流

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程和慕課都鼓勵(lì)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)和互動(dòng)交流。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程提供了一個(gè)可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索和交流討論的平臺(tái)，學(xué)生可以在虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作，與他人共同完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，并通過在線討論和交流與其他學(xué)生進(jìn)行合作和學(xué)習(xí)。慕課則通過在線論壇和社交媒體等方式，促進(jìn)學(xué)習(xí)者之間的互動(dòng)交流和知識(shí)分享。

2.3兩者均注重學(xué)習(xí)效果的評(píng)估

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程和慕課都注重自主學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果的評(píng)估。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程通常提供個(gè)性化的學(xué)習(xí)路徑和反饋機(jī)制，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況和學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行智能化的指導(dǎo)和調(diào)整。慕課則通過在線測(cè)驗(yàn)、作業(yè)和考試等方式對(duì)學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)估，并提供相應(yīng)的學(xué)習(xí)反饋和成績(jī)記錄。

綜上所述，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程和慕課在互聯(lián)網(wǎng)+背景下具有較多相通之處。它們都突破了傳統(tǒng)的時(shí)空限制，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與學(xué)習(xí)和互動(dòng)交流，并注重自主學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)效果的評(píng)估。通過充分利用互聯(lián)網(wǎng)和先進(jìn)技術(shù)，它們?yōu)閷W(xué)生提供了更廣闊的學(xué)習(xí)空間和更靈活的學(xué)習(xí)方式，為學(xué)習(xí)者的自組織學(xué)習(xí)共同體的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。

3聯(lián)通主義理論視角下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)要素

聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論是一種重要的教育理論視角，它強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)應(yīng)該建立在學(xué)習(xí)者與學(xué)習(xí)環(huán)境的相互作用上。在基于上述理論視角下的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)過程中，需注意以下關(guān)鍵要素：

1. 首先，合適的虛擬仿真環(huán)境是建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的基礎(chǔ)。在聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論的視角下，虛擬仿真環(huán)境的設(shè)計(jì)要充分考慮學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和目標(biāo)，并提供與真實(shí)環(huán)境相似的體驗(yàn)。通過虛擬仿真環(huán)境，學(xué)生可以在安全、可控的情境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)實(shí)踐能力和解決問題的能力。
2. 其次，個(gè)性化和自主學(xué)習(xí)是聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論的核心原則，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)中同樣需要重視。個(gè)性化學(xué)習(xí)指根據(jù)學(xué)生的個(gè)體特征和學(xué)習(xí)風(fēng)格，量身定制學(xué)習(xí)內(nèi)容和教學(xué)方法。自主學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)學(xué)生要主動(dòng)參與學(xué)習(xí)過程，發(fā)揮自己的主觀能動(dòng)性。因此，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)計(jì)中，應(yīng)該提供多樣化的學(xué)習(xí)資源和學(xué)習(xí)路徑，以適應(yīng)學(xué)生的差異化需求，并鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立思考和自主探索。
3. 另外，社交互動(dòng)也是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的要素之一。聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為社交互動(dòng)有助于知識(shí)的共享和合作學(xué)習(xí)的實(shí)現(xiàn)。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程中，可以通過促進(jìn)學(xué)生之間的交流和合作，引導(dǎo)學(xué)生建立學(xué)習(xí)社區(qū)，共同解決問題和分享經(jīng)驗(yàn)。此外，還可以利用虛擬社交平臺(tái)和在線討論論壇等工具，拓展學(xué)生的社交網(wǎng)絡(luò)，使學(xué)習(xí)過程更加豐富多彩。
4. 最后，及時(shí)有效的反饋機(jī)制也是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)的關(guān)鍵要素。聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為及時(shí)的反饋對(duì)學(xué)習(xí)很重要，可以幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己的學(xué)習(xí)進(jìn)展和不足之處，及時(shí)調(diào)整學(xué)習(xí)策略。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程中，可以通過自動(dòng)化評(píng)估系統(tǒng)、實(shí)時(shí)監(jiān)控工具等方式，及時(shí)記錄和反饋學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為學(xué)生提供個(gè)性化的評(píng)價(jià)和建議。

4建設(shè)實(shí)例

筆者所在單位致力于培養(yǎng)具有較強(qiáng)實(shí)踐能力和創(chuàng)新精神的制藥工程類人才，因此，制藥工程類課程的教學(xué)改革一直該校關(guān)注的重點(diǎn)。在課題組團(tuán)隊(duì)教學(xué)研究的過程中，已基于前文所建構(gòu)的聯(lián)通主義理論視角下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)要素開發(fā)出——“現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程”。

該課程針對(duì)中藥制藥現(xiàn)場(chǎng)實(shí)訓(xùn)成本高、不安全、容納人數(shù)少等難題，結(jié)合3D仿真與工業(yè)過程數(shù)值模擬等技術(shù)，建立制藥過程仿真模型，整合現(xiàn)代生產(chǎn)工藝、操作單元設(shè)備、崗位標(biāo)準(zhǔn)操作和藥品生產(chǎn)管理規(guī)范等知識(shí)點(diǎn)。以培養(yǎng)學(xué)生生產(chǎn)實(shí)踐動(dòng)手操作能力，加深對(duì)于制藥過程原理的理解能力，掌握關(guān)鍵崗位的GMP操作規(guī)程，提高解決實(shí)際問題的綜合能力和崗位勝任力。該仿真實(shí)驗(yàn)課程基于聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論視角建設(shè)，填補(bǔ)了中藥制藥行業(yè)過程模擬實(shí)訓(xùn)軟件的空白。

圖1現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程交互界面

4.1建設(shè)目標(biāo)

在聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論視角下，貫徹“以學(xué)生為中心”、“以技術(shù)為中心”、“以資源共享為目標(biāo)”的指導(dǎo)原則，以中藥水提過程仿真模擬實(shí)驗(yàn)為例：首先通過準(zhǔn)確適宜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路實(shí)施，使學(xué)生掌握現(xiàn)代中藥生產(chǎn)過程中工藝生產(chǎn)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，直觀的觀察到工藝條件差異對(duì)于中藥提取過程的中藥溶質(zhì)濃度變化趨勢(shì)影響；其次通過專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)過程，在教師的帶動(dòng)下，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行中藥水提過程工藝參數(shù)仿真實(shí)訓(xùn)，并將工程工藝優(yōu)化的一般性原則直觀的現(xiàn)場(chǎng)教授給學(xué)生，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，設(shè)計(jì)操作過程，提出并采用合適的理論解釋優(yōu)化的方式方法，從而形成穩(wěn)定、安全與開發(fā)的仿真實(shí)驗(yàn)運(yùn)行模式；最后，依靠持續(xù)改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)體系，根據(jù)課堂內(nèi)外學(xué)生與相關(guān)社會(huì)培訓(xùn)人員的反饋，持續(xù)優(yōu)化并完善相關(guān)軟件系統(tǒng)，引入中藥醇提工藝仿真實(shí)驗(yàn)，提升仿真實(shí)驗(yàn)的技術(shù)先進(jìn)性，形成顯著的示范性的教育教學(xué)效果，為職業(yè)教育事業(yè)與行業(yè)技術(shù)發(fā)展的彎道超車形成強(qiáng)勁的推動(dòng)作用。

4.2實(shí)驗(yàn)過程

①將課前預(yù)習(xí)、課上指導(dǎo)與課后實(shí)驗(yàn)報(bào)告有機(jī)結(jié)合，本仿真模擬課程自備有在線講義，使學(xué)生能夠針對(duì)性復(fù)習(xí)并掌握相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，也能保證社會(huì)培訓(xùn)人員在沒有教師現(xiàn)場(chǎng)講解的條件下，初步了解本課程實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c相關(guān)技術(shù)技能，從而使實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)人員能夠準(zhǔn)確的理解本課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路；

②將教師指導(dǎo)與自我操作訓(xùn)練相結(jié)合，本仿真模擬項(xiàng)且自帶有智能人機(jī)交互操作指導(dǎo)模式，形成創(chuàng)新多樣的教學(xué)模式，通過屏幕上一步一步細(xì)致的操作指導(dǎo)，能夠使實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)人員在任何地點(diǎn)都可以展開模擬實(shí)驗(yàn)操作過程，而無需指導(dǎo)教師在場(chǎng)，從而保證了實(shí)驗(yàn)教學(xué)專業(yè)、可靠與高水平的進(jìn)行；

③將在線服務(wù)與社會(huì)共享相結(jié)合，本仿真模擬課程形成高水平在線服務(wù)團(tuán)隊(duì)，依托先進(jìn)可靠的在線服務(wù)技術(shù)，使實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)人員在任何地點(diǎn)都可以在線與指導(dǎo)教師進(jìn)行溝通，通過電子郵件的形式，獲得更為專業(yè)的教學(xué)指導(dǎo)服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的社會(huì)化共享。

4.3建設(shè)效果

通過開展聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論視角下的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，有利于學(xué)生認(rèn)知和理解制藥工程專業(yè)與信息化深度融合；虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)互補(bǔ)的模式，可充分調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣和積極性，培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力；在進(jìn)行中藥提取濃縮過程以及溶劑回收的仿真模擬實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生“零距離”深入了解提取濃縮的基本原理和理論，提升了學(xué)習(xí)興趣和研究創(chuàng)新能力培養(yǎng)，促進(jìn)了自組織學(xué)習(xí)共同體的形成。

結(jié)語

本文基于聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論，提出了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程與慕課之間的融通之處，構(gòu)建了聯(lián)通主義理論視角下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)要素，探索了有助于提高學(xué)生自組織學(xué)習(xí)動(dòng)力和實(shí)踐能力的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)路徑。并以課題組所開發(fā)的“現(xiàn)代中藥制藥過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程”為例，闡述了聯(lián)通主義學(xué)習(xí)理論視角下虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)過程和建設(shè)效果，為相關(guān)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的建設(shè)提供了一定的參考。

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基金項(xiàng)目：江蘇省高校哲學(xué)社會(huì)科學(xué)研究項(xiàng)目（2022SJYB0760）；江蘇省高校“青藍(lán)工程”資助；江蘇省衛(wèi)生健康職業(yè)技術(shù)教育研究課題（WJ202307）

作者簡(jiǎn)介：李璇（1989—），女，江蘇沛縣人，碩士研究生，講師，主要從事虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的研究。