OBE导向下真实实验转化虚拟仿真实验方法与探索

任松波 顾颖 孔超

(西南科技大学 土木工程与建筑学院 教务处，四川 绵阳 621010)

近年虚拟仿真技术在教育教学领域的发展十分迅猛，其具有显著的沉浸性、交互性以及构想性，被大量应用于实验(实践)类课程教学。与真实实验相比，虚拟仿真在呈现方式、知识拓展及资源共享方面优势明显，但其触觉、味觉以及重力感知等体感体验却稍显不足，已成为虚拟仿真实验课程设计重点考虑因素。

目前受软件开发水平与实验课程设计制约，虚拟仿真实验多停留在简单动画演示层面，涵盖内容片面、实验结果固定、操作过程游戏化。学生无法获得足够知识内容，训练拓展较差，无法满足新教育技术下“金课”标准的要求。基于此，本研究基于OBE理念，针对如何有效保证虚拟仿真实验教学目标与成果，开展真实实验转化虚拟仿真实验的方法研究。

一、OBE理念应用及特点

OBE作为引导教学改革的重要理念，能最大化提高学生综合素质水平和内在价值，有利于学生塑造良好的人生观和价值观[1]。

目标导向理念一般从5个层面把控教学全过程[2,3]，即：确定学习成果、构建课程体系、明确教学策略、自我参考评价以及分步逐级提升，其关键点为注重实质性成果的达成度。目前，OBE理念已广泛应用于我国高等教育教学课程改革工作中，获得了大量宝贵经验[4]。针对不同教学课程与专业，确定了分门别类学习成果要求，形成了各具特色的课程体系，梳理出极具效果的教学策略。然而在教学评价上，由于专业不同和学生差异，所达到的教学评价有效性不高，评价结果的真实性无法保证。在学生能力提升方面，由于理论知识与实际生产存在偏差，往往导致教学成果不突出。由此可见，当前教学改革中OBE理念的应用仍存在方法不合理、效果不明确、结果不理想的典型特征。尤其是虚拟仿真实验教学中，OBE理念尚未发挥其突出的课程建设指导作用[5]。

二、真实实验转化虚拟仿真实验方法

基于OBE理念，真实实验转化虚拟实验过程中既需保证教学成果明确、教学方法与策略得当、树立合理有效的教学参考，又要实现能力逐级提升效果。因此，实施课程转化时，首先应将真实实验的教学目标迁移至虚拟仿真实验，保证两者教学内容与要求一致，充分发挥虚拟仿真技术延时/快速、微观表征以及多方式直观呈现的优势，将真实实验教学存在弊端，利用虚拟仿真技术克服。教学方法与策略方面，提高学生自主操作和深度探知要求，增加自主探知趣味，避免动画/图片类演示，提升学生动手操作能力。自我评价与能力提升方面，从实际实验结果多样性出发，采用综合能力考察的方式，充分发挥实验内容与结果的多样性分析，提升学生定性分析、定量分析、综合定量分析水平，逐级深化学生对实验本质认知。

三、转化效率的保障措施

真实实验转化虚拟实验，要确保实验转化效率。转化效率达成度可通过虚拟实验是否能达到或超过真实实验的教学目标来衡量，能则有效，反之则无效。通过对西南科技大学“大跨空间钢网架静压虚拟仿真实验”教学项目的实施，在虚实实验转化效率保障措施方面，总结以下经验：

1.实验操作步骤是实验教学的基本内容，因此转化的虚拟仿真实验需要具备完整的实验操作步骤，实验应具备对误操作或非目标操作的及时提示；

2.虚拟仿真实验全过程应全面介绍所涉及实验设备。充分发挥其多视角，三维漫游功能，补充拓展重要或典型实验设备同类型设备相关知识；

3.虚拟实验要充分利用发挥其多层次多角度展示和可深化优势，可将实验考察分散到实验操作及结果分析全过程。对于重要步骤或结果，可采用多级考察，逐层加强学生对实验关键部位的掌握和分析能力。

四、结论

本文基于OBE理念，研究了真实实验转化为虚拟实验的方法和措施。研究结果表明，在实验转化过程中，要围绕成果导向思路的五个层次，明确虚拟实验目标，形成有效的方法和策略，建立合理的评价参考与学习效果提升方法。重点针对虚拟实验的实验操作、重要设备呈现与介绍、实验考察的布设与逐级深入进行了具体探讨。