基于虚拟仿真技术的开放课程实践教学模式改革

蔡军 朱云开

摘  要 开放教育是为了满足各类社会背景以及知识结构的学员需求而开展的开放式教学模式。因此，对于开放课程的实践教学，就必须强化“学员是主体，教师是主导”的实践教学理念，充分运用工程仿真软件和虚拟仿真平台，促进教师对最新教学技术的掌握，促进学员更加形象而又直观地学习各个复杂知识点，提高学员的学习兴趣和职业素养。

关键词 开放教育;开放课程;虚拟仿真技术;实践教学;信息化教学;虚拟实验室

中图分类号：G642.0    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）02-0105-03

Reform of Practice Teaching Mode of Open Course based on Vir-

tual Simulation Technology//CAI Jun， ZHU Yunkai

Abstract Open education is committed to meet the needs of students

with various social backgrounds and knowledge structures， so as to

realize an open teaching mode. Therefore， for the practical courses， it is necessary to strengthen the practical teaching concept of “stu-

dents are the main body and teachers are the leading ones”. And the

courses should make full use of engineering simulation software and

virtual simulation platform， so as to promote teachers mastery of the

latest teaching technology on the one hand， and help students learn various complex knowledge points more vividly and intuitively on the other hand， which can improve students learning interest and professional quality.

Key words open education; open course; virtual simulation techno-logy; practical teaching; information teaching; virtual laboratory

0 前言

隨着“互联网+”技术的快速发展，最新的信息化教学技术逐步运用到各个领域，对于开放课程的实践教学而言，更是起到推波助澜的作用。结合开放学员的自身特点以及开放课程的实践教学特点，传统模式的实践教学已经无法满足开放课程的实践教学需求。所以，在实践教学过程中引进最新的虚拟仿真技术进行教学改革，就显得尤为重要，可促使课程实践教学从传统的知识型教学向技术应用型教学改革，培养开放学员的职业技能和职业素养。

1 开放课程实践教学的要求

对于传统的课程实践教学而言，它是将理论与基本的职业技能相结合的教学活动。所以，在校生实践教学一般安排在实验室或者是实训基地来完成相关的教学任务。在实施过程中，由教师发布项目任务，学生采用学与做相结合的模式，同时以学生的自主学习和职业技能操作为主。开放课程教学更加有别于传统教学，首先需要构建终身学习的教学体系，其次需要授课对象的多样式（开放学员一般来自社会的各个群体，即使是同一行业，也是该行业的各个工作岗位[1]），最后需要突破时间和空间的限制，大大拓宽实践教学的传递方式。随着信息化技术的不断发展，虚拟现实技术等相关技术的发展也日趋完善。该技术被广泛运用于开放课程教学中，通过虚拟仿真平台开展虚拟的实践教学活动，大大提高了开放课程的实践教学效率，提高了开放学员的学习兴趣，这也对开放的人才培养模式创新带来深远的影响。

2 开放实践课程教学改革的瓶颈

开放课程实践教学的单一性  在开放课程教学体系中，每个专业的课程一般都有一定的交叉性，尤其是一些理工科课程，这就需要更多的专业实践教学。传统的实践教学主要采用项目教学法、案例分析法以及学生分组讨论和操作等教学模式，但在教学过程中又局限于课程的教学时间以及学员的特点[2]，所以在教学过程中一般都只能采用传统的讲授法，最多让学生进行一定的分组讨论，这样的教学活动根本就不能调动开放学员的学习积极性。即使在开放课程中也开发了部分网上学习资源，其中包括项目学习知识点、学习案例和视频资源等，但只依靠这些资源，学生还是无法积极地参与课程的实践学习。

开放课程实践教学技术落后  传统的开放课程教学都是采用依靠书本教学，教师一支粉笔走天下的教学方式。近些年，随着信息化网络技术的快速发展，虚拟仿真和人工智能制造等技术的运用为开放课程教学带来创新的机会，案例化教学、项目化教学以及翻转课堂等多种教学手段都可以运用于开放课程实践教学中，甚至是创建基于现代网络技术的新型实验室和实训室。但由于开放教学一般都没有相对固定的教学时间和教学场所，因此，新建这些最新的实验室和实训室就显得事倍功半，大大阻碍开放课程实践教学改革前进的步伐。

开放课程实践教学效果甚微  对于传统的开放课程实践教学基本上还是以面授为主，少数会采用部分实验室和实验室进行现场教学，但又由于学员学情的复杂性，很多时候无法针对大部分的学员运用实验设备直接进行实践教学。一些工科类的实践教学需要系统性的实践教学，例如机电类专业的全日制学生进行的电工、车工和钳工等实训时，需要进行几周甚至更长时间的操作训练。即使是一些简单的实验，一般也需要至少半天的时间来集中完成。而开放的学员除了需要上课以外，更需要上班，所以根本不可能进行这种集中实验和实训教学，从而大大降低了开放课程的实践教学效果。

3 虚拟仿真技术对开放课程实践教学改革的促进作用

随着信息化技术的快速发展，越来越多的信息化产物被逐步运用到开放课程教学中，其中虚拟仿真技术就是尤为重要的一项信息化技术。虚拟仿真技术是一种基于计算机系统的仿真系统，利用计算机技术创建模拟环境，构建虚拟的实验平台，将实际的实验室和实训室搬到虚拟的课堂中来，从而进行实时交互式教学活动。虚拟仿真实验平台的运用，一方面可以增加开放学员的学习体验感，深化他们对实践知识点的理解，提高学习兴趣;另一方面满足了开放学员自主学习的需求，大大弥补了学习时间不足的缺陷。

丰富开放课程实践教学内容，满足学生的自主学习需求  传统的开放课程实践教学还是局限于“教师—教材—学生”三者之间简单的联系，但是开放学员一般都是社会的工作人员，他们的学习时间和学习习惯都不尽相同。因此，开放课程实践教学亟待探索新的教学方式和方法，拓展实践教学内容和教学模式，提高教学质量。在众多的信息化教学技术中，虚拟仿真技术可以很好地满足实验实训的需要，基于計算机技术建立虚拟实验实训平台，将实践教学知识点以及重难点用最直观的方式呈现给学生，提高学生的学习兴趣，加强对于知识点的掌握[3]。另一方面，虚拟仿真平台创建好之后，只要学生有电脑，就可以随时登录、操作训练，不限制时间和地点，从而有效提高开放学员学习的自主性，激发学习的主动性，大大丰富开放课程实践教学的教学模式。同时，对于开放学员来说，他们大部分时间需要工作，很难安排统一的课程面授时间。通过虚拟仿真技术的运用，结合教师相关的操作训练视频，开放学员可以随时进行相关练习，从而有效弥补课时不足的缺陷，真正达到终身学习的目的。

创新开放课程教学技术，提高信息化教学水平  现代网络技术已经覆盖全国各地，这也为虚拟仿真技术的发展提供了契机，为开放资源的共享提供了技术保障。传统的开放教育虽已采用一定的信息化技术进行远程教学，但还是以传统的面授讲解为主，学生的操作练习较少，因此很难提高学生的学习兴趣。相关学习常常只能靠学生的主观能动性来完成，实践教学技术更是严重滞后。运用虚拟仿真技术，可以模拟实验和实训的整个过程，建立虚拟的实验实训过程，在此过程中还可以有效分解实践操作过程，对于重难点可以反复演示，学生也可以反复操作练习，直到熟练掌握。这种让学生直观体验的方式，既可以提高学习兴趣，加强对实验实训过程的整体认知，又可以提高对实验实训重难点的掌握，提升职业技能和职业素养。

通过虚拟仿真技术的运用，提高了开放课程实践教学水平，创新了开放课程实践教学模式，也增加了开放课程实践教学过程中教师与学生的互动，弥补了开放学员学习时间不足的缺陷。因此，对于开放学员而言，不管是在哪里，甚至是一些偏远地区的学生，只要有电脑和网络，就可以随时进行开放课程的实践操作训练，从而大大提高学习的自主性，甚至能培养一定的创新精神[4]。

创建虚拟实验室，弥补实践教学的不足  虚拟实验室的创建不是一朝一夕之事，一方面需要硬件设施的支持，目前国家对于网络技术的大力推广为虚拟实验室的创建带来契机;另一方面需要大量的财力和物力投入，各地政府应给予经费支持。开放课程教学需要建设大量的实验室和实训室，配备足够的设备，尤其是对于一些工科专业而言，技术更迭快，实训设备也需跟上时代步伐，然而这些设备一般都比较昂贵，普通的院校很难有足够经费。经济发达地区对人才需求多，开放学员也多，因此对先进设备的投入也较多;而经济欠发达地区的相关设备投入就受到很大的限制。同时，如果每个学校都进行相同设备的投入，也容易造成资源浪费。基于网络技术创建的虚拟实验室可实现院校间的资源共享，大大缓解设备的相关问题，从而满足开放课程的实践教学需求，这在很大程度上突破了一大部分院校所面临的困境。

结合地方经济发展需求，组织相关高校的教师和企业师傅组成教学管理团队，两者通力合作，在构建虚拟实验室时，以企业生产一线的实际需求为教学目标来构建教学任务，从而实现课程教学与企业生产相互融合，达到工学结合的教学目的，为企业培养高素质的技能型人才，实现校企合作共赢的良好局面。

4 结语

随着5G时代的到来，虚拟仿真技术得到快速发展，为开放课程实践教学改革带来巨大的机遇。通过虚拟仿真平台的创建，弥补了传统教学的缺陷，大大丰富了开放课程实践教学内容，提高了实践教学质量，提高了开放学员的兴趣，为他们的学习提供了更加优质的服务。

参考文献

[1]吴淑苹，蒋国珍，魏顺平.“互联网+”时代开放大学云教室建设与应用研究[J].中国开放教育，2017（1）：45-51，80.

[2]丁楠，汪亚珉.虚拟现实在教育中的应用：优势与挑战[J].现代教育技术，2017（2）：19-25.

[3]苏宙平，郭颖，张秀梅.物理教学可视化虚拟实验平台创建[J].江苏第二示范学员学报（自然科学），2015（3）：25-26，116，124.

[4]高素美，牟福元，郑李明.高校虚拟与开放实验室教学模式探索与实践[J].中国电力教育，2013（4）：151-152.