个性化、智能化、泛在化实验教学新模式的开放服务平台的实践

王伟光 夏茂森

〔内容提要〕在网络化、信息化背景下，对高校人才培养模式提出更高的要求，實验实践教学作为人才培养中理论与社会需求连接的重要教学环节，亟需创新改革。本文以辽宁大学创新型人才培养的实验实践教学改革成果为对象，对辽宁大学实验实践教学改革经验进行梳理，包括在多层次、多维度实验资源整合与平台打造、“实验+真实问题+竞赛”三位一体的实验教学新体制等方面，以及未来实践教学改革与创新人才培养的研究方向和热点领域等。

〔关键词〕创新型人才 培养模式 实验实践教学

在网络化、数字化为背景的新经济时代，人才培养基础、培养模式和培养目标发生巨大变化，高校教学体系、教学模式亟需转变以适应新时代的要求。《教育信息化2.0行动计划》明确要求，增强教育数字化水平，积极推进信息技术与教育深度融合的“互联网+教育”，构建网络化、数字化、智能化、个性化、终身化的教育体系。本研究以辽宁大学创新型人才培养模式改革为案例，梳理了高校创新型人才培养模式与经验。

一、高校人才培养过程中实验教学模式面临的突出问题

1.实验教学资源分散、封闭导致学生知识拓展性弱

传统实验教学模式以专业学习和专业人才培养为依据，以知识传授为主，老师讲解知识点、学生实验室操作、教师辅助指导。传统教学、实验模式封闭导致学生外部学习知识获取有限，学生被动学习形式为主，缺乏学习主动性和探索性。对于危险性、操作繁琐、耗能耗时等实验在教学实验室中无法完整地呈现，影响实验效果；实验室条件限制了高难度实验的开设，实验过程的复杂性、现象的隐蔽性以及操作的危险性等都直接影响了学生对实验数据的获取、实验结果的认知以及知识的深入探索。实验资源开放时间受限，学生需要在固定的时间到实验室中来完成全部的实验内容，时间和地域性影响较大，无法实现随时随地的“泛在化”学习。

2.传统实验教学无法满足多维度、个性化人才培养的目标

进入21世纪，数字经济蓬勃兴起，科学技术快速发展，知识融合与行业跨界成为常态。在外部环境快速变化下，社会人才的需求发生了本质变化，由原来较窄的“专才”向复合型的通用性人才转型，对人才的创造性、创新性和实践性提出了更高的要求。大部分实验实训课程作为理论课程讲授的补充，实验教学的角色定位不清楚，实验课程边缘化、弱化倾向明显，实验教学向周边知识领域拓展性较弱，学生无法实现多维度知识积累，无法满足当前对复合型、多知识维度人才培养的需求。实验教学与学生自身需求割裂、与学校学科特色定位割裂、与地方发展的人才需求割裂，导致人才培养个性化目标无法达成。

3.现代信息技术手段运用滞后导致“泛在化”学习无法实现

大数据、即时数据传输、物联网等新技术在各领域中不断渗透，现代信息技术与教育教学不断融合，为教学的高效化和资源共享提供了客观条件。实验教学中现代信息技术、虚仿技术、线上实验等应用有限，实验教学虚化、弱化现象较为突出，造成实验教学的仿真性、重现性等无法满足。现代数据传输、3D情景在线、大数据分析等技术，能够更为真实、深入反映实验过程与实验关键环节，并从数据中提炼出有价值的决策信息。因此，顺应信息时代的发展对高校实践教学体系中信息化改造刻不容缓。

二、开放化新平台：基于个性化、智能化、泛在化的实验教学新模式

1.个性化、智能化、泛在化的实验教学新模式

2019年以来，辽宁大学围绕实验教学新模式进行实践与探索，一方面，立足辽宁大学学科特点，重新梳理现有实验实训资源与教学体系，整合并新建各类实践教学平台，加强实验教学新模式的探索；另一方面，积极创造“上中下游”实验教学成果，通盘考虑全校实验教学体系建设的环节。在科教融合、产学融通环节，鼓励研究团队积极与各类企业开展产学合作，并将高校实验教学与辽宁老工业基地振兴的大时代背景紧密结合，将人才培养方向与辽宁省产业结构、紧缺型人才需求紧密结合。

智能化体现在教学资源提供上，通过网络公开教学资源（MOOC、SPOC、MOOL、学堂在线等）、交互虚仿实验平台、校内外实验实训平台等构建起泛化性教学资源，各类教学资源借助于智能传输层（包括互联网、物联网、数据传感传输、AI技术、大数据存储和智能分析等）技术支持，实现学生对各类教学资源的随时、随地获取。泛在化学习是基于移动学习而发展的具备“5A”（Anytime，Anywhere，Anyone，Anydevice，Anything）的理想学习方式，主要表现为地方高校教学实验在空间（实体和虚拟）上的拓展。个性化体现在以学生为中心的实验资源的自主选择上。我们在实验体系改革与创新过程中，以经济社会发展的真实问题为导向，整合学校经、管、法、文、艺等学科的优势与特色，兼顾信息、环境、物理等理工科发展方向，形成了基于资源泛在化、学习手段智能化、学习过程化的新型实验教学模式（图1）。

在虚拟仿真、线上线下混合教学、实验室建设环节，研究团队成员运用智能化、泛在化实践教学的理念，取得了较为丰硕的研究成果，并积累了具有推广意义的创新人才培养模式改革经验。根据辽宁大学的实验教学改革经验，我们总结如下。

2.多层次、多维度、多学科实验资源整合新平台体系

聚焦人才培养特征和知识社会特点，以面向未来的个性化综合人才培养为目标，以智能化为技术层、泛在化为手段层、个性化为目标层，树立“大实验观”的实验实践教学体系框架思路，打通专业藩篱，整合、新建校内、校外实验实践资源和平台。搭建“理论讲授+实验实践+创新创业大赛+虚拟仿真”及社会实践紧密联系的个性化人才培养全网络体系（图2）。

辽宁大学实验实训平台建设坚持智能化、泛在化的理念，以创新型人才培养为目标重新整合、拓展校内实验实践资源，重新梳理、定位现有实验资源。突出辽大学科特色，开放通识课程、实验实践课程平台，将课程选择权下放给学生，建立经、管、法、文、史、艺等学科交融和渗透的实验实践教学体系。并结合各学科特色，聚焦辽宁省老工业基地振兴中产业需求和人才培养的方向，建立起凸显辽宁大学文科特色、满足未来综合人才培养的实验实训体系。同时将人才培养与地方经济建设结合，分析在辽宁老工业基地振兴背景下对紧缺人才需求现状和产业发展规划特点，将人才培养与产业需求紧密结合。坚持人才培养的“个性化”和“本土化”，建成集“人才培养方案-多类型基地组合-创业竞赛实践-科技园孵化器-转移转化机构-帮扶政策引导”6大模块于一体的人才创新创业教育实践平台，全链条实现各实验平台在内容、方法、师资、资源与机制上的产教融通以及对双创平台的精细化实时管理。

产教融合的人才创新创业教育实践平台。近年来，辽宁大学投入大量实验室建设资金，在环境工程、环境生态工程、化学工程、制药工程，生物工程、食品工程、信息工程等12个工科专业结合应用转型，建设现代化实验实训室。2019年学校启动了10000平方米的新工科综合虚拟仿真实验实训中心的建设工作，同时已获批省级大学科技园、沈阳市小微企业创业（辅导）基地、沈阳高校优秀创客空间。创新创业平台发挥了辽宁大学综合性大学的优势，在学科上与世界一流学科——应用经济学紧密结合，在平台上与国家级文科综合实训中心共同联合，通过“工工、工理、工文”交叉融合渗透。平台建立了从创新到创业的无缝衔接环节，提高科技成果转化率，加快科技成果产业化速度；鼓励我校科技人才、专家、教授和大学生通过科技创新项目直接转变成创业者、企业家，直接进入产业体系、市场环节，将产学研结合落地实处，形成“万众创新、大众创业”的新动力。

三、“思政+真实问题+竞赛”三位一体的实验教学新体制

1.思政元素有机融入

实践课程虽然以知识和技能传授为目的，但在实验实训过程中，结合课程与知识的特点融入思政的元素，将学生思想品德、价值观等培养与知识的学习有机结合。如在虚仿实验中加入“九一八纪念”“中国文化传播与文化自信”“商业伦理、商业道德、合作共赢”等思政元素，通过思政元素的纳入，提升学生政治素养、爱国情怀。如“融媒体大型主题直播报道虚拟仿真实验”以“勿忘九一八”撞钟鸣警仪式为主题个案，利用人工智能、VAR技术、动画技术、全景视频、PaaS云计算作为技术支撑，以电视新闻现场直播整体流程解构为主要原理，对不同直播场景的仿真与还原，并结合同一场景内直播信号的捕捉与切换，镜头画面与镜头运动的衔接等操作规范演练，真实模拟现场直播的总体流程。在实验中提升新闻类学生真实场景下新闻彩播的实践能力。

2.真实问题导向

以真实问题为导向是寻找高等教育人才培养堵点、痛点的核心思路。为此，辽宁大学设置“真实问题导向”方向的教改课题研究，50多名老师从事教学中真实问题的研究，并将研究成果在自己的实验课堂应用，总结好的经验在全校推广。坚持教学中的真实问题，特别是坚持辽宁经济建设和发展中面临的痛点、难点问题导向原则，引导学生对真实问题的研究。为了进一步激发学生、教师对真实问题研究的热情，学校成立“辽宁大学真实问题研究中心”，中心面向全社会搜集真实问题、向校内输出真实问题。同时，辽宁大学构建搜集真实问题的网络平台“砍瓜网”，面向全社会对真实问题进行发布、查询和浏览，使教师可以更为广泛、便捷地获得社会的真实问题。该网站是一個开放式平台，将全社会的企业、高校、科研机构的问题与解决方案链接起来，形成一个生产研究创新链，有效整合企业与高校资源，促进产学研合作的对接，也有助于现代大学服务社会功能的有效实现。以真实问题为起点，改革教学方法、理顺教学环节、重构培养方案，构建贯穿人才培养全过程、覆盖各类学科专业、多部门联动参与的创新创业人才培养模式，破解高校在创新创业人才培养的体系设计、资源建设和过程培养等方面普遍存在的难题。

3.育赛结合、以赛促教探究的教赛互促模式

高校创新创业教育是一项系统工程，双创教育实践平台在激发大学生创新思维和学习兴趣，培养创新精神和创业能力方面发挥着不可替代的作用。高等教育的人才培养除传授学生专业知识以外，应十分重视大学生创新创业能力的培养。学科竞赛作为高校培养学生实践能力的重要途径，是提升大学生动手能力、创新能力的重要载体和平台。借力竞赛资源，深化校企合作，改变了传统人才的培养模式，为学生的就业提供了重要的保障。同时，以赛促学也进一步推动一线教师对真实问题的关注，按照社会需求和真实问题调整自己的研究领域和研究方向，也侧面促进教师科学研究的针对性与积极性，真正实现了教、学、研三者之间的融合互促关系。辽宁大学“育赛结合”模式取得良好效果，2016年至今，学校本科生年均获省级学科竞赛奖励239项，获奖达2890人次，在国家级学科竞赛中，年获奖99项，累计623人次获奖。

实验实践教学及实验教学与创新人才培育的内在机制作为较新的研究和实践领域，还处于试行、探索阶段，还未形成一致认同的理论体系。本研究成果尚处于形成、建设推进阶段。未来将在现有实验实践教学体系实施的基础上，进一步总结经验、教训，从理论上提升实验教学与创新人才培育的构建体系，并作为经验向其他高校推广应用，以期发挥更广泛的社会效果。

（作者单位：辽宁大学经济学院）