虚拟仿真实验教学课程建设与管理路径探析

2021-11-20祖强阎燕

中国大学教学 2021年10期

祖强阎燕

摘要：整合主义教育管理理论关注人的价值与教育管理过程的价值，在理论分析中承认科学实施有效管理、提升管理效率所起的重要作用。这种基于系统思维模式而衍生出的教育管理理论对于当下组织虚拟仿真实验教学课程建设与管理有着重要的启示。

关键词：整合主义教育管理理论;虚拟仿真;实验教学;课程建设;管理路径

虚拟实验课程、仿真实训课程建设是国家积极推进“互联网+教育”发展的重要举措。在一流本科课程建设（线上一流课程、虚拟仿真实验教学一流课程、线下一流课程、线上线下混合式一流课程、社会实践一流课程）之中，虚拟仿真实验教学课程的制作是复杂的系统工程，同时对课程建设与管理提出了很高的要求。如何发挥虚拟仿真实验教学课程在本科实验教学改革中的引领作用，如何调动教师的积极性，引导高校更好地开展虚拟仿真实验教学课程建设，是摆在每一个高校管理者面前亟待研究解决的问题。

一、虚拟仿真实验教学课程建设概况

课程是高校人才培养质量的核心要素。在“智能+”时代，课程承载着泛在式学习、自主学习、智慧学习、终身学习的推动者和指引者的双重角色。虚拟仿真实验教学课程作为现代信息技术重构课程的新形态，可以高度匹配创新人才培养目标的达成度，对学生实践创新能力的培养、人格塑造与人性发展具有重要的教育意义与社会价值。虚拟仿真实验教学课程综合运用虚拟现实、增强现实、人机交互、数字孪生、三维建模、人工智能、區块链、云计算、5G等现代信息技术，跨学科、跨专业、跨课程重构课程内容，融入知识目标、情感目标、能力目标、素养目标、价值目标等多元目标，从大任务、大问题、大表征等维度来设计打造一门全新的在线开放课程。它包含多门课程原理、方法技术，培养学生融会贯通相关专业知识，以学科或行业发展前沿问题为内容，以学生自主设计为基本要求，引导学生洞悉、探索学科前沿，不断激发学生创新精神。在“能实不虚、虚实结合”原则下，开展实验教学的基本单元，课程运行不少于两个学期或周期，所占课时为2～4个，有10步以上交互式实验步骤，不是系列项目，可以分布于实验课程结构各位置，拥有全部内容独有或共有软件著作权[1]。虚拟仿真实验教学课程已经从“1.0时代”迈向“2.0时代”，表面上看名称从“项目”变更为“课程”：2017年称为国家示范性虚拟仿真实验教学项目，2018年称为国家虚拟仿真实验教学项目，2019年正式称为国家级虚拟仿真实验教学一流课程，实际体现的是课程建设内涵的发展性：课程“五性一度”（时代性、科学性、先进性、创新性、高阶性、挑战度）品质提升的新发展;核心要素仿真度达100%实现虚拟仿真教学过程更加完整、问题情境更加真实的新发展;虚实结合、线上线下实时互动以及教学过程重塑的新发展;课程质量、实际运用效果、示范辐射扩大的新发展;课程知识产权独有、符合二级等保的网络安全以保障更好共享的新发展，以期使虚拟仿真实验教学课程成为形成高水平人才培养体系的关键一环，推动人才培养质量提升的新兴生产力。

二、整合主义教育管理理论思想表征

西方教育管理理论经历了从科学主义和人本主义、社会组织本位与个体中心二元论到以人为主体的多元整合论的发展历程。整合主义教育管理理论在吸纳了其他教育管理理论优点的基础上，试图调和科学主义与人文主义之间的分歧，运用后现代主义与反思批判理论的方法来阐述教育管理，更关注人的价值与教育管理过程的价值，强调对话、理解、交流、分权、解释等在管理中的作用，最终形成一个“大教育管理学”。其中几个核心内容是：教育管理知识中，理论知识与实践知识是连贯的，有价值的，不能割裂来看;教育组织通过不断学习和修正来建构，是一个分布式的社会认知系统，组织中的权力是分解的;教育管理者通过情境式的培训，可以主动建构管理知识体系，提高管理效率等[2-5]。

三、整合主义教育管理理论应用实践

1.在虚拟仿真实验教学中的应用实践

（1）注重以人为本。整合主义者秉持后现代主义者、人本主义者的衣钵，主张教育目的多元化：教育可以同时培养人的理性与非理性;以人为主体，不仅培养“全面发展的人”，也培养拔尖创新的人;不排斥现代信息技术;课程组织形式主张跨学科、综合化，构建动态开放式课程。教师在教的过程中站在学生发展、对话、探究等角度，采取虚实结合式、多角色团队式、项目式、情景式、模拟式、互动式、研究式、探究式等教学方法，在观察法、演示法、参数法等基础上拓展多途径、多方案、设计性等实验方法，凸显学生综合设计与创新思维能力培养的深度和广度。将立德树人贯穿始终，从课程目标到教学内容再到教学活动都需要挖掘课程思政元素，并有效融入教学之中。在注重人的理性思维能力培养的同时，还要高度关注学生对美的欣赏能力的提高。虚拟仿真实验教学课程全过程开放线上实验教学每个环节，涵盖课前实验预习、提交预习报告，课中在线虚拟仿真实验、远程实境实验、师生互动、在线测试、自我评价，课后交流讨论、提交报告等。以人为本认同个体差异，遵循学生的学习习惯、认知规律和接受特点，知识内容及环节构成需层层递进，体现基本要求基础上的研究与探索，教学内容上有基础模块、拓展模块与研究创新模块，可以满足不同层次学生的需要。教师作为虚拟学习空间建构主体，依据动态开放式课程的可塑性特征，发挥主动权，参与并主导数字时代虚拟学习空间的建构，让学生在潜移默化中达成知识、情感、素养、能力、价值观的相统一，从而实现点与面意义上的高质量人才培养。

（2）关注自主学习。整合主义者提倡一种自然的“情境”学习模式，同时鼓励建立师生对话的平等关系。教师积极参与教学改革，包括教学内容、教学活动、教学模式、评价模式等方面有深度的思考与实施，学会有效利用数字化教学工具开展课堂教学改革。尤其在信息技术的使用方面，提高课堂教学的参与度、融入感。虚拟仿真实验教学课程建设主观上促进了教师积极创新教学方式，改革传统实验教学观念、实验教学设计和实验结果评价，为学生创造出一种能够在线自主实验、多元化与个性化结合的开放式学习环境。在“智能+”实验教学新发展理念指导下，教师通过提供具有良好沉浸感、临场感、交互感、轻松感、愉悦感、满足感的虚拟仿真实验场景，让学生做“真”实验，展示出学生看不到、想不到的部分，帮助大多数学生实现从“懵懂”到“真懂”的跨越，创造真实的学习体验，激发学生参与实验的兴趣，从而构建“以学习者为中心”的新范式。教师在这个范式中不处于中心地位，教师是课程的实施者、开发者、研究者，教师为学生提供丰富的学习资料，为每个学习者提供个别化反馈，指导学生自我思考，提高自我思考能力，使他们成为自主学习者。虚拟仿真实验的优势在于允许学生犯错，学生可以多次改环节，自己发现问题、分析问题并解决问题。虚拟仿真实验教学课程属于“学习需求导向型”课程，通过打破课程体系扁平化格局，紧紧围绕满足学生“学习需求”来构建知识内容体系，突出共性要求和个性发展并重。教师以学生自主学习需求指导自己如何“教”，启发、诱导学生在真实或虚拟的实验环境下主动探索、自主实验实践，从而自我建构知识体系、自我发展，有效促进学生多学科、多专业、多课程知识点的融会贯通和能力的塑造，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能[6-8]。

2.在虚拟仿真实验教学课程建设管理中的应用实践

（1）重在过程管理。整合主义教育管理理论认为管理过程的价值大于教育管理本身的实用价值。每一个过程、环节都不是割裂的，而是一个整体，因此管理也不能脱节。虚拟仿真实验教学课程建设首先需要管理者顶层设计，依据教育部2017—2020年虚拟仿真实验教学项目建设规划全面推进[9]。第一，学校管理者根据建设规划对应学院设定分步实施、分期达成目标，把课程建设纳入学院年度考核指标，确保实现创建省级及以上虚拟仿真实验课程任务覆盖到每个学院与虚拟仿真实验教学覆盖到每个专业的“两个全覆盖”。第二，着力课程，打造精品。学校围绕“双一流”学科建设、国家一流专业以及学校优势学科、品牌专业建设点，与学院一起做好选题，根据学科、专业特点，结合相关课程，找准实验课程切入点，确定课程负责人，组建团队，吃透虚拟仿真实验教学课程要求，通过交流吸纳外部意见，建设符合学生、教师、专家需求的课程，做到雅俗共赏。第三，全程跟踪，全力服务。从把握课程的先进性、内涵、教学规律等方面参与课程可行性论证，从教学目标、教学内容、教学方法、教学设计、教学活动、教学评价等几个方面做好建设跟踪服务;搭建好课程团队与开发企业的桥梁，课程的开发基本上属于定制化的开发，要提醒课程团队在选题没确定、方案没论证、脚本未写好前不要找开发企業，开发企业工作人员由于前期不了解学校、学院学科专业、教学理念、教学内容、教学方法、教学效果、教学资源，只能提供照抄照搬的软件产品;协助课程团队在招标采购、网络技术、软件著作权申报等方面与校内职能部门开展沟通;通过“评建结合、多轮评选、循序累进”的遴选方式确定课程立项，保障课程质量与水平;持续建设校级虚拟仿真实验教学平台，便于集中访问、示范共享;落实课程建设后实验教学运行的管理和服务等，促进课程可持续发展。第四，对课程建设使用进行绩效评价。环环相扣，形成闭环，确保有效管理，使管理效率达到最

优化[10]。

（2）重在组织目标的分解。课程建设的难度决定了这项工作不可能是个人单打独斗去完成，需要组织协同完成以实现建设目标。整合主义教育管理理论认为以权力形式出现的组织目标只有分解为个体的行动方向时，组织成员才会认同组织目标架构的合理性，并忠实地履行好自己应尽的职责[11]。学校管理团队是一个组织，通过实验教学工作委员会进行管理，人员有明确的分工。虚拟仿真实验教学课程建设被列入高校“十四五”发展规划，是组织的核心目标之一。团队成员从高等教育改革的需要、实验教学改革的突破、中心教学改革的创新、创新型国家的需要、学校高质量发展需要等多个维度认识到课程建设必要性及合理性，从而使管理成为自觉性并化为行动力。虚拟仿真课程建设管理团队是一个组织，而虚拟仿真实验教学课程制作是一项复杂的系统工程，包含选题、场景、模型、对象、评价、素材、人员、知识产权与网络安全等要素，涵盖了“实验空间”网上平台的选题查重，与专业课教师就实验课程内容及相关细节进行讨论的选题论证，真实实验场景及项目拍摄，实验原理与知识点、实验仪器设备及场景仿真、实验流程、实验方法与步骤要求、实验结果与考核要求等的实验脚本编写，实验场景建模、流程化实验步骤制作、交互性实验步骤制作、实验结果及赋分系统制作的场景建模及仿真实验制作，仿真实验修改及测试，后期教学视频与简介视频制作优化等关键步骤。如果目标架构、课程设计得不到团队的认可，工作就难以开展。这就需要组织做好分工，对建设目标进行分解。负责人做总体规划、技术路线设计;一部分成员做在线教学服务，从事实验总体流程设计、实验思维和方法教学的实验设计、在线实验教学、线下实验教学等;一部分成员（包括开发企业人员）做技术支持，从事项目开发指导、项目研发、安全保障等。组织依据每一个人的专长和特点，进行合理分工，才能形成合力，研发出高质量的虚拟仿真实验教学课程[12-13]。

（3）重在组织的培训学习。理论知识与实践知识是统一的，采用“请进来走出去”的方式，可以极大促进虚拟仿真实验课程领域的理论与实践知识的学习交流。整合主义者关注管理者的培训学习。理论知识的学习一是组织对教育部、教育厅申报政策及文件的解读及学习;二是对标仿真实验课程建设龙头高校，立目标、找差距、换理念、理思路，学习其他学校优秀管理经验。实践知识的学习采用案例式学习、专家点评式学习、学生反馈式学习等系列活动。这两个学习过程也是同步的。学校管理团队自我学习后，可以更好地指导和服务课程建设团队。课程建设管理团队自我学习后，可以很快地对照教育部虚拟仿真实验建设要求，结合实验教学要求，设计清晰的技术构架路线并组织学生交流、使用。根据专家、学生反馈信息定期开展课程建设改进研讨会，全面把控课程立项评审、过程质量控制和考核绩效评价[14]。

（4）重在关注人的价值。整合主义教育管理理论认为管理目标是人的愿望或价值的体现。价值体现有两个维度，一个是人的学术价值的体现，一个是人自身劳动价值的认可和体现。管理上除了要充分考虑课程建设的目标、课程内涵、品质等学术因素，还要考虑从经费、薪酬、职称三个导向，从而调动人的积极性。高校在职称评审上，主持“国家级虚拟仿真实验教学一流课程”作为教学为主型教授“认定评审”业绩条件之一。虚拟仿真实验教学一流课程在内的五大金课建设均纳入绩效考核，并作为重要指标，从而激发教师的积极性。经费支持上，经校级遴选立项并在省级、国家级平台上运行共享的课程学校给予建设资助，要求学院1：1配套。运行奖励上，对于在线运行的虚拟仿真实验教学课程，按照下拨业绩点的1.2～1.5倍来核算年终业绩点工作量。每年度高校对已建成课程实际应用效果进行量化评估，评出一、二、三等奖若干项，并分层次给予相应经费奖励[15]。这些基于人本主义理念的管理，才能激发出人自身的获得感，真正实现管理成效的最大化。

教育部正在大力推进教育信息化发展，在线教育、虚拟仿真实验教学等信息技术应用是发展趋势。但目前多数高校实验课程仍然是在传统教学实验室内完成，实验教学实施主要依赖于实验场地、设备等设施建设。教师数字化资源教学技能、学生信息化应用能力不足，管理理念滞后以及实验教学自身特点等因素，使得虚拟仿真实验、在线远程实验等新型实验教学方式推广应用效果不理想。江苏省作为高等教育的大省，在虚拟仿真实验教学方面一直保持在第一方阵，早在2016年就率先在全国开展省级虚拟仿真实验教学共享平台及在线开放虚拟仿真实验教学项目的遴选建设工作，有效促进了虚拟仿真实验教学资源在线开放共享和高效集约应用。2017—2019年，江苏省推荐申报的国家级虚拟仿真实验教学一流课程入选数量和入选率位居全国第一。这些成绩的取得同江苏省各所高校对这项工作的重视程度、管理力度、投入程度等密不可分。

四、结语

在整合主义教育管理理论指导下，虚拟仿真实验教学作为高等教育系统性变革的内生变量，应当打破原有的机械的课程观与教学观，推动实验教学理念更新、课程与实验教学多元有机整合、课程改革与实验改革同步，始终保持开放性、动态性、对话性，支撑引领东西部地区的优质虚拟仿真资源的共建共享，全面提升教师的信息化教学能力与学生信息化应用能力。在教育目的观上，由于主张教学目标的多元化，我们要重新解构传统教学模式，构建新型“教”与“学”开放式实验教学模式，更好地实现目标达成度;由于崇尚差异性、多元性，我们可以设计教学内容，创新教学手段，实施因材施教，培养拔尖创新人才。在教育师生观上，致力于构建新型平等的师生关系，学生在虚拟仿真实验教学中自主做实验，教师指导学生自我思考、自己解决问题，这一个互动的过程可以共同促进师生的成长。在教育管理观上，强调用科学来审视人的价值以及注重管理过程的价值，指导我们在虚拟仿真实验教学中不能忽视用科学的评价方法来衡量高等教育对人才的培养成效与价值。这对我们在开展虚拟仿真实验教学中有机整合形成性评价、终结性评价以及发展性评价这三种评价具有重要的参考价值[16]。在整合主义教育管理理论指导下，我国虚拟仿真实验教学课程建设管理应当发挥分权、对话、交流等在管理中的核心作用，借此充分激发组织的内在活力，调动个人主观能动性与集体荣誉感，内化于心外化于行，让组织目标化为自觉行动，努力构建以教师实验教学能力提升、教学管理者水平提升、学生培养质量提升的“三提升”新发展格局。

参考文献：

[1] 熊宏齐. 虚拟仿真实验教学助推理论教学与实验教学的融合改革与创新[J]. 实验技术与管理，2020，37（5）：1-4，16.

[2] 楚旋. 西方整合主义教育管理理论探析[J]. 煤炭高等教育，2008（3）：15-17.

[3] 黄崴. 20世纪西方教育管理理论及其模式的发展[J]. 华东师范大学学报（教育科学版），2001（1）：19-28.

[4] 徐亮，刘志红. 论高等教育管理中的人本主义理念[J]. 江西社会科学，2003（12）：240-241.

[5] 孙绵涛. 教育管理学[M]. 北京：人民教育出版社，2006：431.

[6] 董桂伟，赵国群，王桂龙. 我国虚拟仿真实验教学的发展与趋势研究——基于近十年中国知网文献的知识图谱分析[J]. 中国大学教学，2021（7）：85-92，96.

[7] 盧勇. 基于虚拟仿真技术的高校思政课在线教学实践探索[J]. 中国大学教学，2021（4）：79-84.

[8] 王晓敏，高志强，闫晋文. 国内高校材料学科虚拟仿真实验教学的发展探究[J]. 中国大学教学，2021（3）：78-85.

[9] 教育部办公厅关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知[Z]. 2017.

[10] 田元，周晓蕾，宁国勤，等. 虚拟仿真实验教学对学生学习效果的影响研究——基于35项实验和准实验研究的元分析[J]. 现代教育技术，2021，31（8）：42-49.

[11] 王蕾.整合主义教育管理理论运用下的学校构想[J].江苏第二师范学院学报，2015，31（11）：25-28+123.