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摘要:隨著多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的飛速發(fā)展，近年來遠程實驗、仿真實驗、在線虛擬實驗取得了突破性進展，成為傳統(tǒng)實驗的有力補充。立足遠程教育的需要，結(jié)合遠程學習的特點及學習者個性化學習需求，針對當前遠程教育實驗教學的薄弱環(huán)節(jié)，探索遠程教育中實驗教學的組織保證和解決方案，使實驗教學的理念、手段、方法和環(huán)境適應形勢發(fā)展的變化。將虛擬實驗和真實學習結(jié)合，使遠程教育實驗教學在實驗空間和實驗設施方面進一步拓展，構(gòu)建開放式遠程教育實驗教學體系，解決高校遠程實驗教學的短板和難點，全面提升遠程教育人才培養(yǎng)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:遠程教育;實驗教學;虛擬實驗

0引言

實驗教學是教學環(huán)節(jié)中的重點、難點問題，對于遠程教育來講，更是如此。實驗教學一般需要在特定的空間中利用一定的設施和設備來進行，需要學生主動參與和操作來完成，而這恰恰是遠程教育面臨的困難和不足。近年來隨著多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)的飛速發(fā)展，許多專家學者和教育研發(fā)部門，通過虛擬實驗和虛擬現(xiàn)實技術(shù)，模擬真實實驗過程進行實驗教學資源建設，取得了一些成果［1］。教育部也將虛擬仿真實驗教學中心和虛擬仿真實驗教學項目納入“質(zhì)量工程”建設的范疇，極大地促進在線實驗教學的開展。但是在利用網(wǎng)上實驗教學資源，開展行之有效的實驗教學的方式方法方面還存在許多薄弱環(huán)節(jié)。近年來，我校在遠程教育實驗教學方面進行了有益的嘗試和改革。針對當前遠程教育實驗教學的薄弱環(huán)節(jié)，積極探索遠程教育中實驗教學的組織保證和落實方案。充分發(fā)揮教師對教學的整體設計和導學的作用，將實驗教學與學生實際相結(jié)合，將學習和學生的個性發(fā)展結(jié)合，將學生遇到的實際問題和實踐實驗結(jié)合，將虛擬實驗和真實學習結(jié)合，挖掘?qū)W習者的學習興趣和潛力［2］，讓遠程實驗、仿真實驗、在線虛擬實驗成為傳統(tǒng)實驗的必要補充，使網(wǎng)絡實驗教學在時間和空間上得到有效的延伸，使實驗教學的理念、手段、方法和環(huán)境適應形勢發(fā)展的變化，學以致用，構(gòu)建開放式實驗教學體系，全面提升遠程教育培養(yǎng)質(zhì)量。

1開放式遠程實驗教學體系設計原則

1．1與學生實際相結(jié)合，強化學以致用。遠程教育的學習者一般是在職學員，有著豐富的工作經(jīng)驗。他們將工作中的問題自覺帶到學習中來，對實驗環(huán)節(jié)充滿期待。這種學習需求的驅(qū)動是推動實驗教學環(huán)節(jié)的有效設計和組織實施的有利因素［3］。遠程教育的實驗教學應結(jié)合學習者的特點，以職業(yè)為導向，以提高學習者技能為目的，設計與工作結(jié)合的實驗環(huán)節(jié)，將實驗目標、實驗任務及實驗環(huán)境，采用問題引領、體驗式學習模式導入實驗內(nèi)容，并量體裁衣式地有針對性地為學習者提供個性化學習內(nèi)容、學習策略、學習指導，使學習者將實驗學習與實踐經(jīng)驗相結(jié)合，加深對所學專業(yè)的認識，真正學以致用［4］。

1．2強化交互設計，建立學習型組織。學習是社會行為，是以社會的人通過語言、符號、工具等為中介進行的。網(wǎng)絡教學過程中，學生的認識是一個復雜的過程;學生與學生、學生與教師之間的信息交流是形成知識建構(gòu)的有效途徑。針對學生興趣和特點建立若干學習型小組，推動教師進行網(wǎng)上網(wǎng)下的交互設計，通過實驗學習工具，提供實驗環(huán)境系統(tǒng)，支持學習者就特定問題與同學和教師進行對話、交流與反饋［5］。利用虛擬工具，例如，概念、圖表及其他解決問題的認知工具，虛擬環(huán)境以及模擬操作，使師生之間、學生之間形成互動，保證實驗教學效果。

1．3強化任務驅(qū)動，變“教”為“導”。學習是反思和認知行為，是從社會到個體的內(nèi)化過程。這需要網(wǎng)上實驗能適合學習者的行為發(fā)展需求，能有效借助實驗教學任務、借助虛擬實驗環(huán)境，提升學習者技能、推動創(chuàng)新［6］。在實驗教學設計中，應轉(zhuǎn)變老師的角色，由“教”變?yōu)椤皩А?，分析學習者的個體差異，環(huán)境和技能情況，恰當運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，強調(diào)任務和目標驅(qū)動，使學習者通過實驗環(huán)節(jié)，在廣度和深度上對學習進行總結(jié)和反思。恰當運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為學習者提供基于真實狀況的實驗學習環(huán)境，讓學習者能順利掌握實驗目的，根據(jù)教師的指導、并能夠適時與其他互動形式結(jié)合，獨立完成操作，真正提升實驗技能［7］。

2開放式遠程實踐教學體系構(gòu)建

2．1實驗教學體系。實驗教學體系設計關(guān)系到人才的知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)。對于實踐性較強的專業(yè)，不僅要求學生應具備較全面的、綜合的理論知識，還應擁有系統(tǒng)分析、實施、操作等實踐能力。做到這些僅依靠課堂理論講授還不夠，必須通過課程設計、實驗等多種教學方式相結(jié)合的手段，達到教學目標［8］。在長期遠程教學實踐中，探討設計了“二四四”體系架構(gòu)，即理論教學和實踐教學兩部分教學體系;課程實驗、課程設計、社會實踐、畢業(yè)設計4部分實驗教學內(nèi)容;虛擬與現(xiàn)實結(jié)合、線上與線下結(jié)合、實踐與學習結(jié)合、自主與協(xié)作結(jié)合4種實驗教學方式。以工商管理專業(yè)信息化ERP實驗教學為例，開放式遠程實踐教學體系如圖1所示。

2．2實驗教學組織。在實驗教學體系中，課程實驗、課程設計、社會實踐、畢業(yè)設計4部分實驗教學內(nèi)容關(guān)系到實驗教學的質(zhì)量和效果，但它們的側(cè)重點各不相同。通常一門課程所對應的實驗可以分為兩類:①單項認知型實驗:僅對某一理論進行驗證或訓練某一方面技能的實驗;②綜合型實驗:運用多種知識和技能分析研究某個較復雜問題的實驗。從實驗教學要求來看，對于不同的實驗類型，與知識點的對應關(guān)系也有所不同。對于單項認知實驗，往往對應的是某一特定的重要的知識點，運用實驗的方式加強對該知識點的理解和掌握;對于綜合型實驗，對應的可能是來自不同章節(jié)的多個知識點，通過一個實驗將這些知識點結(jié)合運用，培養(yǎng)學生綜合運用所學知識解決實際問題的能力［8］。而課程設計的綜合性較強，屬于比較復雜的、較為高級的實驗，因此應用的知識點不單單需要跨章節(jié)，還需要跨課程。將不同課程的不同知識點結(jié)合應用，起到綜合訓練的效果。以ERP專業(yè)的實驗教學為例，在“硬件”配備方面，搭建了“微型工廠”仿真實驗環(huán)境，便于學員對工廠實際環(huán)境直觀認識;對于ERP實施技能的訓練，主要采用上機實驗的形式實現(xiàn)。提供微軟ERP、用友ERP、浪潮ERP等多種不同的ERP系統(tǒng)，學員可以了解目前主流ERP系統(tǒng)并自主選擇實驗軟件。目前，在現(xiàn)有實驗的基礎上，進行了新的探索，先后開發(fā)出了生產(chǎn)計劃與控制、財務系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、供應鏈與物流管理系統(tǒng)4大模塊30多個ERP實驗，通過這些實驗的開設，充分鍛煉學員ERP的實施技能。

2．3實驗教學實踐。2．3．1以新理念引導實驗教學。遠程教育的學生來自各行各業(yè)，自身的職業(yè)、知識、背景、需求各不相同，他們多數(shù)在職在崗、所從事的職業(yè)多數(shù)與所選擇的專業(yè)方向密切相關(guān)。與普通教育相比表現(xiàn)出具有職業(yè)優(yōu)勢和實踐經(jīng)歷、學習需求多元化、學習的目的性和針對性較強的特點。因此，遠程教育實驗教學應充分考慮新特點、新變化，轉(zhuǎn)變理念［9］。①教師的角色應發(fā)生轉(zhuǎn)變，教師應充當導學員、領航員，由“教”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩А?，注重為學生創(chuàng)設學習情境，根據(jù)學生的不同特點和需求，進行認知引導。②教學方法也由傳統(tǒng)的單向灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)閱l(fā)建構(gòu)，減少教師“講”的內(nèi)容，突出學生主體在學習中的地位，突出學生的個別化學習和小組學習，激發(fā)學生的求知欲，幫助學生構(gòu)建自己的知識體系［10］。在具體的實驗操作中，學生在老師的導學下積極參與遠程實驗，登錄實驗環(huán)境，跟隨老師的要求一步步完成操作任務，遇到問題隨時向老師請教，并能及時和同學溝通分享學習的樂趣和成果。③在實驗內(nèi)容選取上，應結(jié)合生源特點及培養(yǎng)目標、突出問題引領、體驗性、參與性的實踐教學，加強案例和實訓，注重培養(yǎng)學生思考和解決實際問題的能力。實驗教學組織必須考慮成人的特點，讓學生根據(jù)自身的情況來自主側(cè)重，充分尊重學習者的需求，將實踐和學習有機結(jié)合。針對遠程教育的特點，對各實驗教學環(huán)節(jié)進行精心設計，以實驗活動引導學生完成任務。在“實驗指導”中，對每一個實驗都設置脈絡清晰的導航，指引學生結(jié)合自身學習條件和個性化學習要求，根據(jù)學習模塊量身定做適合自己的實驗計劃、實驗目標、實驗安排等內(nèi)容，為學生進入實驗學習提供充分的“熱身”。在實驗學習中，幫助學生把握重點和難點，并精心設計聯(lián)系實際的“在線討論”活動，使學生能夠?qū)W以致用。同時為學生準備豐富的課后思考練習和閱讀資料，引導學生在課程討論區(qū)內(nèi)開展小組交流活動，進一步鞏固和拓展所學內(nèi)容。教師在規(guī)定時間內(nèi)對學生所完成的學習活動進行評價，給出反饋信息，引領學生每一步的學習［11］。2．3．2充分利用現(xiàn)代技術(shù)手段拓展實驗活動。(1)搭建虛擬實驗環(huán)境。虛擬學習環(huán)境由計算機、網(wǎng)絡技術(shù)、信息技術(shù)搭建，不僅向?qū)W習者呈現(xiàn)文字、圖形、圖像，還提供多種交互方式，使學習者獲得身臨其境的感受。但由于受網(wǎng)絡技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、信息技術(shù)的限制，這種實驗模式還難以完全取代真實的實驗［12］;另外遠程教育的學生從工作中來，帶來了很多實際工作中的困惑和問題。因此，可以構(gòu)建一種虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合的實驗教學模式;一方面將虛擬實驗和真實實驗結(jié)合;另一方面將實驗教學與工作實踐結(jié)合。通過虛擬實驗重點培養(yǎng)和鍛煉學生的設計能力、邏輯思維能力和創(chuàng)造能力;通過真實實驗階段重點鍛煉學生的實際動手能力。以計算機基礎課程實驗為例，開發(fā)了基于網(wǎng)絡的遠程教育虛擬實驗環(huán)境，充分發(fā)揮虛擬學習環(huán)境的優(yōu)勢，開發(fā)遠程模擬實驗、遠程控制實驗和遠程仿真實驗等［13］;并根據(jù)不同知識點的要求開展人機交互，對學生進行實驗指導。學生通過操作、測驗、知識點互動，達到“做中學”的目的。如果學生虛擬實驗操作順利完成，系統(tǒng)自動提示需要測試的試卷目錄供學生點擊;如果學生虛擬實驗操作出現(xiàn)錯誤，系統(tǒng)則會自動提示需要學習的知識點目錄供學生點擊學習。圖2為虛擬實驗教學環(huán)境平臺，圖3為虛擬裝機實驗環(huán)節(jié)。(2)拓展網(wǎng)絡遠程實驗內(nèi)容。根據(jù)遠程教育的特點，開設網(wǎng)絡遠程實驗具備更大的方便性和靈活性。①通過網(wǎng)絡可以實現(xiàn)實驗環(huán)境與實驗時空的擴展。學生可以在任何時間、任意一臺連網(wǎng)的計算機上登錄實驗服務器，下載實驗指導書和查找相關(guān)的實驗材料，增加了實驗操作的靈活性。②利用網(wǎng)絡計算機的多媒體交互功能，網(wǎng)絡實驗圖文并茂、豐富多彩的人機交互實驗方式，使得實驗更為方便快捷，更容易被學生接受。③實驗資源可以實現(xiàn)高度共享，滿足不同類型學生的需求［14］。以網(wǎng)絡工程專業(yè)實驗為例。圖4、5是為網(wǎng)絡工程專業(yè)搭建的網(wǎng)絡遠程實驗平臺。它作為一個銜接理論和實踐的應用平臺，為實驗教學課程提供了仿真的環(huán)境和操作機會。圖6、表1所示是利用網(wǎng)絡遠程實驗平臺設計的實驗教學任務。學生通過遠程登錄管理的方式可以參與模擬網(wǎng)絡診斷，企業(yè)網(wǎng)絡模擬構(gòu)建測試，進行流程化訓練。

3結(jié)語

網(wǎng)絡技術(shù)、信息技術(shù)、多媒體技術(shù)的快速發(fā)展為遠程教育的實驗教學提供了多樣化選擇［15］。但是，在遠程教育的實驗教學中堅持“以學生為本”“因材施教”，不斷探索實驗教學模式、管理模式、組織模式，構(gòu)建實驗教學的質(zhì)量保證體系、還需要教育工作者在實際工作中不斷探索和實踐。

作者:沈翔 周明華 王永楠 董偉 單位:山東大學繼續(xù)教育學院