联通主义学习理论视角下虚拟仿真实验课程的建设路径研究

摘要：基于联通主义学习理论，对虚拟仿真实验课程的建设过程进行了研究和分析，提出了虚拟仿真实验课程与慕课之间的融通之处，构建了联通主义理论视角下虚拟仿真实验课程的建设要素，探索了有助于提高学生自组织学习动力和实践能力的虚拟仿真实验课程建设路径。并以课题组所开发的“现代中药制药过程虚拟仿真实验课程”为例，阐述了联通主义学习理论视角下虚拟仿真实验课程的建设目标、实验过程和建设效果，以期为相关虚拟仿真实验课程的建设提供了一定的参考。

关键词：联通主义；学习理论；虚拟仿真实验；建设路径

中图分类号：U266；G434文献标识码：A

联通主义学习理论是针对课程建设中的学习环境和学习方式而提出的一种教育理论。它强调学习者通过与环境的互动和社会的交往来实现知识的积累和能力的培养。联通主义学习理论以此为基础，提出了“连接、共享、协作、创造”等核心概念，强调学习的主体性和积极性，推崇学生在学习环境中自主探索和合作学习的方式，是我国教育改革和发展的重要方向[1]。

近年来，随着信息技术的飞速发展和教育理念的转变，虚拟仿真实验课程在教育领域中得到了广泛的应用和关注。虚拟仿真实验课程以其灵活、便捷、安全等特点，为学生提供了切实有效的实践环境，极大地促进了学习效果的提升。然而，在虚拟仿真实验课程的建设过程中，仍然面临着一些挑战和问题，如教学设计不合理、学生学习积极性不足、自组织学习共同体形成困难等[2]。因此，研究如何在联通主义学习理论视角下构建虚拟仿真实验课程的建设路径具有重要的理论意义和实践价值。

1核心观点

1.1联通主义学习理论

联通主义学习理论是一种关于人类学习与认知的心理学理论。该理论源于哲学家威廉·詹姆斯和教育心理学家爱德华·索顿的思想，发展至今已经成为认知科学领域的重要研究方向之一[3]。

联通主义学习理论强调了学习过程中网络和关联的重要性。它认为，人类的思维是通过不同概念之间的关联和连接来实现的。在这种理论中，我们的记忆不是以单独的事实或知识单元为基础，而是存储为网络中的节点和链接。这种联通的学习方式使得我们能够将新的信息与已有的知识连接起来，形成更为复杂和全面的认知结构。与传统的符号主义学习理论相比，联通主义学习理论更加强调学习过程中的并行处理和分布式表示。符号主义学习理论认为人类的思维是基于符号和规则的推理，而联通主义学习理论则将重点放在了模式识别和统计学习上。将学习视为一种调整连接权重的过程，通过训练来调整神经网络模型，使其能够自动学习和适应环境[4]。

1.2虚拟仿真实验课程

虚拟仿真实验课程是一种通过计算机技术和虚拟现实技术来模拟真实实验场景的教学方法。虚拟仿真实验课程可以基于现代“互联网+”技术提供更加灵活的学习时间和空间，通过利用计算机生成的虚拟环境和交互式的仿真实验，学生可以根据自己的学习进度和兴趣进行学习，不受实验室时间和地点的限制，从而为学生提供了更加安全、灵活和高效的实验学习体验。

此外，虚拟仿真实验课程还能够大大降低实验成本，减少实验材料和设备的损耗。它可以提供个性化的学习体验，根据学生的需求和特点进行调整和定制。学生可以根据自己的兴趣和学习目标选择不同的实验内容和难度级别，从而激发学习积极性和动力性。其次，虚拟仿真实验课程为跨学科教学提供了有利条件。虚拟环境可以模拟多种实验场景，帮助学生深入了解不同学科之间的相互关系和交叉点，促进跨学科思维和创新能力的培养[5]。

1.3慕课

慕课，即大规模开放在线课程（MassiveOpenOnlineCourses），是近年来教育领域的一项创新型学术教学模式。它以互联网技术为基础，通过在线平台提供大量的教学资源和学习机会，吸引了广泛的学习者参与其中[6]。

首先，慕课提供了灵活便捷的学习方式。学生可以根据自己的时间和空闲的时间段灵活安排学习进程，无需固定到校上课。这为有工作或其他时间约束的学生提供了便利，使得教育资源更加普及。

其次，慕课在教学内容上具有丰富性和多样性。通过慕课平台，学生可以获取到来自各个领域的丰富教学资源，迎合了个性化学习的需求。同时，慕课还为学生提供了丰富的互动交流机会，通过在线讨论和协作平台，让学生之间和师生之间进行更好的互动和交流。

最后，慕课在职业发展和终身学习方面起到了积极的推动作用。慕课课程多样化，内容丰富，使得学生能够更好地提升自己的专业技能和学术能力。同时，对于广大社会群体来说，慕课也鼓励了终身学习的理念，推动了学习型社会的建设[7]。

2虚拟仿真实验课程与慕课的融通之处

在“互联网+”时代，虚拟仿真实验课程和慕课在教育领域都扮演着重要角色。在线式（基于B/S架构）虚拟仿真实验课程是利用计算机和互联网技术，模拟真实的实验环境和实验过程，使学生能够通过虚拟实验来学习和掌握相关知识和技能。慕课（大规模在线开放课程）则是通过互联网将高质量的课程资源共享给全球范围内的学习者[8]。

2.1两者均突破了时间和空间的限制

虚拟仿真实验课程和慕课都突破了传统实验课程和传统教学的时空限制。虚拟仿真实验课程通过虚拟仿真网络共享平台，使学生在任何时间、任何地点都能进行实验学习。慕课则通过在线教育平台将高质量的课程资源发布，并采用自主学习方式，使学习者可以根据自身需求和时间安排自由学习。

2.2两者均鼓励学习者互动交流

虚拟仿真实验课程和慕课都鼓励学生积极参与学习和互动交流。虚拟仿真实验课程提供了一个可以随时随地进行实验探索和交流讨论的平台，学生可以在虚拟环境中进行操作，与他人共同完成实验任务，并通过在线讨论和交流与其他学生进行合作和学习。慕课则通过在线论坛和社交媒体等方式，促进学习者之间的互动交流和知识分享。

2.3两者均注重学习效果的评估

虚拟仿真实验课程和慕课都注重自主学习和学习效果的评估。虚拟仿真实验课程通常提供个性化的学习路径和反馈机制，根据学生的学习情况和学习目标进行智能化的指导和调整。慕课则通过在线测验、作业和考试等方式对学习者的学习效果进行评估，并提供相应的学习反馈和成绩记录。

综上所述，虚拟仿真实验课程和慕课在互联网+背景下具有较多相通之处。它们都突破了传统的时空限制，鼓励学生积极参与学习和互动交流，并注重自主学习和学习效果的评估。通过充分利用互联网和先进技术，它们为学生提供了更广阔的学习空间和更灵活的学习方式，为学习者的自组织学习共同体的发展带来了新的机遇。

3联通主义理论视角下虚拟仿真实验课程的建设要素

联通主义学习理论是一种重要的教育理论视角，它强调学习应该建立在学习者与学习环境的相互作用上。在基于上述理论视角下的虚拟仿真实验课程的建设过程中，需注意以下关键要素：

1. 首先，合适的虚拟仿真环境是建设虚拟仿真实验课程的基础。在联通主义学习理论的视角下，虚拟仿真环境的设计要充分考虑学生的学习需求和目标，并提供与真实环境相似的体验。通过虚拟仿真环境，学生可以在安全、可控的情境中进行实验，增强实践能力和解决问题的能力。
2. 其次，个性化和自主学习是联通主义学习理论的核心原则，在虚拟仿真实验课程的建设中同样需要重视。个性化学习指根据学生的个体特征和学习风格，量身定制学习内容和教学方法。自主学习强调学生要主动参与学习过程，发挥自己的主观能动性。因此，在虚拟仿真实验课程的设计中，应该提供多样化的学习资源和学习路径，以适应学生的差异化需求，并鼓励学生独立思考和自主探索。
3. 另外，社交互动也是虚拟仿真实验课程建设的要素之一。联通主义学习理论认为社交互动有助于知识的共享和合作学习的实现。在虚拟仿真实验课程中，可以通过促进学生之间的交流和合作，引导学生建立学习社区，共同解决问题和分享经验。此外，还可以利用虚拟社交平台和在线讨论论坛等工具，拓展学生的社交网络，使学习过程更加丰富多彩。
4. 最后，及时有效的反馈机制也是虚拟仿真实验课程建设的关键要素。联通主义学习理论认为及时的反馈对学习很重要，可以帮助学生认识到自己的学习进展和不足之处，及时调整学习策略。在虚拟仿真实验课程中，可以通过自动化评估系统、实时监控工具等方式，及时记录和反馈学生的学习情况，为学生提供个性化的评价和建议。

4建设实例

笔者所在单位致力于培养具有较强实践能力和创新精神的制药工程类人才，因此，制药工程类课程的教学改革一直该校关注的重点。在课题组团队教学研究的过程中，已基于前文所建构的联通主义理论视角下虚拟仿真实验课程的建设要素开发出——“现代中药制药过程虚拟仿真实验课程”。

该课程针对中药制药现场实训成本高、不安全、容纳人数少等难题，结合3D仿真与工业过程数值模拟等技术，建立制药过程仿真模型，整合现代生产工艺、操作单元设备、岗位标准操作和药品生产管理规范等知识点。以培养学生生产实践动手操作能力，加深对于制药过程原理的理解能力，掌握关键岗位的GMP操作规程，提高解决实际问题的综合能力和岗位胜任力。该仿真实验课程基于联通主义学习理论视角建设，填补了中药制药行业过程模拟实训软件的空白。

图1现代中药制药过程虚拟仿真实验课程交互界面

4.1建设目标

在联通主义学习理论视角下，贯彻“以学生为中心”、“以技术为中心”、“以资源共享为目标”的指导原则，以中药水提过程仿真模拟实验为例：首先通过准确适宜的实验教学思路实施，使学生掌握现代中药生产过程中工艺生产的相关知识点，直观的观察到工艺条件差异对于中药提取过程的中药溶质浓度变化趋势影响；其次通过专业实验教学指导过程，在教师的带动下，指导学生进行中药水提过程工艺参数仿真实训，并将工程工艺优化的一般性原则直观的现场教授给学生，发挥学生的主观能动性，设计操作过程，提出并采用合适的理论解释优化的方式方法，从而形成稳定、安全与开发的仿真实验运行模式；最后，依靠持续改进的实验评价体系，根据课堂内外学生与相关社会培训人员的反馈，持续优化并完善相关软件系统，引入中药醇提工艺仿真实验，提升仿真实验的技术先进性，形成显著的示范性的教育教学效果，为职业教育事业与行业技术发展的弯道超车形成强劲的推动作用。

4.2实验过程

①将课前预习、课上指导与课后实验报告有机结合，本仿真模拟课程自备有在线讲义，使学生能够针对性复习并掌握相关的知识点，也能保证社会培训人员在没有教师现场讲解的条件下，初步了解本课程实验目的与相关技术技能，从而使实验实训人员能够准确的理解本课程的实验教学思路；

②将教师指导与自我操作训练相结合，本仿真模拟项且自带有智能人机交互操作指导模式，形成创新多样的教学模式，通过屏幕上一步一步细致的操作指导，能够使实验实训人员在任何地点都可以展开模拟实验操作过程，而无需指导教师在场，从而保证了实验教学专业、可靠与高水平的进行；

③将在线服务与社会共享相结合，本仿真模拟课程形成高水平在线服务团队，依托先进可靠的在线服务技术，使实验实训人员在任何地点都可以在线与指导教师进行沟通，通过电子邮件的形式，获得更为专业的教学指导服务，从而实现优质教学资源的社会化共享。

4.3建设效果

通过开展联通主义学习理论视角下的虚拟仿真实验课程，有利于学生认知和理解制药工程专业与信息化深度融合；虚拟实验与真实实验互补的模式，可充分调动学生兴趣和积极性，培养学生综合设计和创新能力；在进行中药提取浓缩过程以及溶剂回收的仿真模拟实验过程中，学生“零距离”深入了解提取浓缩的基本原理和理论，提升了学习兴趣和研究创新能力培养，促进了自组织学习共同体的形成。

结语

本文基于联通主义学习理论，提出了虚拟仿真实验课程与慕课之间的融通之处，构建了联通主义理论视角下虚拟仿真实验课程的建设要素，探索了有助于提高学生自组织学习动力和实践能力的虚拟仿真实验课程建设路径。并以课题组所开发的“现代中药制药过程虚拟仿真实验课程”为例，阐述了联通主义学习理论视角下虚拟仿真实验课程的建设目标、实验过程和建设效果，为相关虚拟仿真实验课程的建设提供了一定的参考。

参考文献：

[1]高明，张婧婧，张江，等.联通主义学习中交互行为驱动的多群体学习者注意力研究——基于集体注意力流网络的分析视角[J].远程教育杂志，2023，41（04）：79-91.

[2]马哲，李倩倩，苏雷，等.虚拟仿真实验教学改进方向[J].科技与创新，2024，（01）：156-158+161.

[3]陈丽，徐亚倩.联通主义的哲学观及其对教育变革的启示[J].教育研究，2023，44（01）：16-25.

[4]田培瑶，耿乐乐.联通主义视角下高等职业教育数字化转型的挑战与对策[J].深圳职业技术学院学报，2023，22（06）：21-27.

[5]李琰，张佳琳，饶星，等.基于数字化的高校虚拟仿真实验教学平台建设与实践[J].实验室研究与探索，2023，42（10）：233-238.

[6]郭玉婷.欧洲高等教育数字化发展的政策演进、现实困境与启示[J].中国高教研究，2023，（11）：55-61.

[7]白波，王凯宏.设计类慕课现状分析——以中国大学MOOC网站为例[J].美术教育研究，2023，（24）：90-92.

[8]杨永进，吴瑶，张帆.基于“慕课+虚拟仿真”的生理学实验评价体系改革[J].科教文汇，2024，（01）：72-76.

基金项目：江苏省高校哲学社会科学研究项目（2022SJYB0760）；江苏省高校“青蓝工程”资助；江苏省卫生健康职业技术教育研究课题（WJ202307）

作者简介：李璇（1989—），女，江苏沛县人，硕士研究生，讲师，主要从事虚拟仿真实验教学方面的研究。