基于MOOC的计算机类虚拟试验体系模式构建

肖伟

摘 要：MOOC课程内容建设模式已较成熟，但是本校信息科学与工程学院肇始之初，与之配套的实验体系建设还刚起步，而设置合理的实验训练体系，对于未来工程师和程序员的培养具有重要意义。文章分析了MOOC课程中现有虚拟实验体系的现状：遵循学生为主体、教师为主导等教学理念，由教师团队预先设置并基于学习数据分析动态微调教学目标、精心设计并在教学中根据反馈动态调整。总结了湖南师范大学在计算机类虚拟实验建设过程中的经验，提出了“课程认知、课程同步、综合创新”的三层次虚拟实验体系构建模式，经过试用反馈表明该方法具有良好的教学效果。

关键词：MOOC；计算机实验体系；未来工程师；教学设计

中图分类号：G642 文献标识码：A

0 引言

大规模在线课程（MOOC，Massive Open Online Course，以下简称MOOC），以其开放的教学模式以及优质资源的共享，在很短时间内受到了人们的追捧[1] 。作为一种新兴的学习和教学方法，MOOC将优质的课程资源与先进的教学设计理念相结合，促进了教育多样性、学习多样性、学习自主性的全面发展，是国际高等教育发展的新趋势、新动向。中国教育界在教育部的支持下也积极探讨如何建设中国MOOC，建立若干高水平在线课程平台，实现在线优质课程共享，推动中国高校教学模式改革[2] 。

1 面向MOOC的虚拟实验体系研究现状分析

虚拟仿真实验，作为目前解决实验资源不足，取代高成本、高消耗、高风险、不可复制实验的一种手段，国内外各大高校均进行了积极探索，形成了以虚拟仪器仿真为代表的一系列虚拟实验，出现了以LabView为代表的一系列虚拟仿真软件，为虚拟实验的开展提供了技术支撑。自从2013年以来，国家教育部也积极推进国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作，重点开展资源、平台、队伍和制度等方面的建设，各个高校也都构建了自己特色的虚拟实验中心，为虚拟实验的开展提供了平台保障。然而，目前虚拟仿真实验的研究主要围绕虚拟仿真平台的建设展开，并未深入研究虚拟仿真试验的内容建设，尤其对于MOOC课程而言，由于学生学习的非线性以及学习基础的差异性，已有的虚拟实验体系无法满足MOOC课程的需求，其存在的具体问题包括：

（1）与微课单元配套的实验环节缺失。现有的虚拟实验由于开发成本高，往往侧重于高成本、高风险的实验，需要综合运用多个知识点方能完成一次实验。而对于MOOC课程而言，每个知识点分散独立以适应非线性学习的需求，这导致与之配套的虚拟实验资源匮乏，MOOC课程的实验环节缺失。

（2）缺少构建实验体系的指导方法。传统的虚拟实验往往追求大而全，尽可能反映学生的综合解决问题的能力，不考虑虚拟实验在课程中的整体体系。对于MOOC课程而言，由于对知识体系进行了分解，需要设置与之对应的实验体系，以巩固学生在学习过程中的学习效果，而目前缺少构建实验体系的指导方法。

2 面向MOOC的虚拟实验体系建设模式探讨

由于MOOC课程受众来源广泛、基础和学习目的差异大，学习时间约束较多。与传统的课堂教学不同，学习者并不一定采取从头学到尾的学习方法，而是有可能采取跳跃式的多线程学习模式。因此课程知识体系往往组织成零散的的知识网络。针对这一特点，虚拟实验的设置应满足知识体系的构建形式，分层次构建：一部分基础性、演示性实验应尽可能独立，并与知识点对应，便于巩固相应的知识点；另一部分综合性实验为多个知识点的综合，从而提高学习者的综合应用能力和工程实践能力。

针对MOOC课程的特点，结合湖南师范大学信息科学与工程学院在面向MOOC的虚拟实验建设过程中的经验，对计算机类虚拟实验体系的建设模式进行了初步探讨，提出了如图1所示的“课程认知、课程同步、综合创新”的三层次虚拟实验体系构建模式，并在各个实验中贯穿以交互式实验指导，以满足不同学习基础的学生需求。该实验体系构建模式与指导方法，经过学院內的试用表明具有良好的效果。

（1）课程认知实验

利用通俗易懂的可交互式三维动画，展示本课程的主要知识点以及应用领域，让学生们在学习之初对课程有个整体认识，并可达到拓宽视野、提升综合素质的目的。

（2）课程同步实验

课程同步实验是MOOC课程中的重要组成部分，对于深入理解与灵活运用对应的知识点具有重要作用。课程同步实验以实现和运用单个算法为主，知识点尽可能独立，以满足MOOC课程非线性学习的特点。此外，为满足不同学习基础的学生的实验要求，辅以交互式的实验指导，以解决实验过程中可能存在的初级问题，保障实验的顺利进行。

（3）综合创新实验

针对每一组相对独立的知识点或者整个课程，设计综合性的虚拟实验，以进一步巩固所学知识点，提高学生综合解决问题的能力。该部分的实验可以是课程同步实验的综合，也可以是独立的面向实际问题的创新实验，激发学生的学习兴趣。

结合上述虚拟实验体系的构建方法，以学院试用过程中的计算机图形学这门课程为例，该课程实验体系的设计结果如图2所示。

3 结语

本文面向计算机学科，总结了湖南师范大学MOOC课程建设中虚拟实验体系的建设经验，提出了“课程认知、课程同步、综合创新”的三层次虚拟实验体系构建模式，从教学反馈看也取得了良好的教学效果。

参考文献：

[1] 郝连科，孟莹莹.MOOC环境下高校混合式学习模式的应用效果分析[J].通化师范学院学报.2018（02）

[2] 闫俊玲.MOOC平台背景下蒙古族大学生混合式学习策略研究[J].赤峰学院学报（自然科学版）.2018（04）

（作者单位：湖南师范大学信息科学与工程学院）