肖偉

摘 要：MOOC課程內(nèi)容建設(shè)模式已較成熟，但是本校信息科學(xué)與工程學(xué)院肇始之初，與之配套的實驗體系建設(shè)還剛起步，而設(shè)置合理的實驗訓(xùn)練體系，對于未來工程師和程序員的培養(yǎng)具有重要意義。文章分析了MOOC課程中現(xiàn)有虛擬實驗體系的現(xiàn)狀：遵循學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)等教學(xué)理念，由教師團隊預(yù)先設(shè)置并基于學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)分析動態(tài)微調(diào)教學(xué)目標(biāo)、精心設(shè)計并在教學(xué)中根據(jù)反饋動態(tài)調(diào)整?？偨Y(jié)了湖南師范大學(xué)在計算機類虛擬實驗建設(shè)過程中的經(jīng)驗，提出了“課程認(rèn)知、課程同步、綜合創(chuàng)新”的三層次虛擬實驗體系構(gòu)建模式，經(jīng)過試用反饋表明該方法具有良好的教學(xué)效果。

關(guān)鍵詞：MOOC；計算機實驗體系；未來工程師；教學(xué)設(shè)計

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

大規(guī)模在線課程（MOOC，Massive Open Online Course，以下簡稱MOOC），以其開放的教學(xué)模式以及優(yōu)質(zhì)資源的共享，在很短時間內(nèi)受到了人們的追捧[1] 。作為一種新興的學(xué)習(xí)和教學(xué)方法，MOOC將優(yōu)質(zhì)的課程資源與先進的教學(xué)設(shè)計理念相結(jié)合，促進了教育多樣性、學(xué)習(xí)多樣性、學(xué)習(xí)自主性的全面發(fā)展，是國際高等教育發(fā)展的新趨勢、新動向。中國教育界在教育部的支持下也積極探討如何建設(shè)中國MOOC，建立若干高水平在線課程平臺，實現(xiàn)在線優(yōu)質(zhì)課程共享，推動中國高校教學(xué)模式改革[2] 。

1 面向MOOC的虛擬實驗體系研究現(xiàn)狀分析

虛擬仿真實驗，作為目前解決實驗資源不足，取代高成本、高消耗、高風(fēng)險、不可復(fù)制實驗的一種手段，國內(nèi)外各大高校均進行了積極探索，形成了以虛擬儀器仿真為代表的一系列虛擬實驗，出現(xiàn)了以LabView為代表的一系列虛擬仿真軟件，為虛擬實驗的開展提供了技術(shù)支撐。自從2013年以來，國家教育部也積極推進國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)工作，重點開展資源、平臺、隊伍和制度等方面的建設(shè)，各個高校也都構(gòu)建了自己特色的虛擬實驗中心，為虛擬實驗的開展提供了平臺保障。然而，目前虛擬仿真實驗的研究主要圍繞虛擬仿真平臺的建設(shè)展開，并未深入研究虛擬仿真試驗的內(nèi)容建設(shè)，尤其對于MOOC課程而言，由于學(xué)生學(xué)習(xí)的非線性以及學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的差異性，已有的虛擬實驗體系無法滿足MOOC課程的需求，其存在的具體問題包括：

（1）與微課單元配套的實驗環(huán)節(jié)缺失?，F(xiàn)有的虛擬實驗由于開發(fā)成本高，往往側(cè)重于高成本、高風(fēng)險的實驗，需要綜合運用多個知識點方能完成一次實驗。而對于MOOC課程而言，每個知識點分散獨立以適應(yīng)非線性學(xué)習(xí)的需求，這導(dǎo)致與之配套的虛擬實驗資源匱乏，MOOC課程的實驗環(huán)節(jié)缺失。

（2）缺少構(gòu)建實驗體系的指導(dǎo)方法。傳統(tǒng)的虛擬實驗往往追求大而全，盡可能反映學(xué)生的綜合解決問題的能力，不考慮虛擬實驗在課程中的整體體系。對于MOOC課程而言，由于對知識體系進行了分解，需要設(shè)置與之對應(yīng)的實驗體系，以鞏固學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的學(xué)習(xí)效果，而目前缺少構(gòu)建實驗體系的指導(dǎo)方法。

2 面向MOOC的虛擬實驗體系建設(shè)模式探討

由于MOOC課程受眾來源廣泛、基礎(chǔ)和學(xué)習(xí)目的差異大，學(xué)習(xí)時間約束較多。與傳統(tǒng)的課堂教學(xué)不同，學(xué)習(xí)者并不一定采取從頭學(xué)到尾的學(xué)習(xí)方法，而是有可能采取跳躍式的多線程學(xué)習(xí)模式。因此課程知識體系往往組織成零散的的知識網(wǎng)絡(luò)。針對這一特點，虛擬實驗的設(shè)置應(yīng)滿足知識體系的構(gòu)建形式，分層次構(gòu)建：一部分基礎(chǔ)性、演示性實驗應(yīng)盡可能獨立，并與知識點對應(yīng)，便于鞏固相應(yīng)的知識點；另一部分綜合性實驗為多個知識點的綜合，從而提高學(xué)習(xí)者的綜合應(yīng)用能力和工程實踐能力。

針對MOOC課程的特點，結(jié)合湖南師范大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院在面向MOOC的虛擬實驗建設(shè)過程中的經(jīng)驗，對計算機類虛擬實驗體系的建設(shè)模式進行了初步探討，提出了如圖1所示的“課程認(rèn)知、課程同步、綜合創(chuàng)新”的三層次虛擬實驗體系構(gòu)建模式，并在各個實驗中貫穿以交互式實驗指導(dǎo)，以滿足不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生需求。該實驗體系構(gòu)建模式與指導(dǎo)方法，經(jīng)過學(xué)院內(nèi)的試用表明具有良好的效果。

（1）課程認(rèn)知實驗

利用通俗易懂的可交互式三維動畫，展示本課程的主要知識點以及應(yīng)用領(lǐng)域，讓學(xué)生們在學(xué)習(xí)之初對課程有個整體認(rèn)識，并可達到拓寬視野、提升綜合素質(zhì)的目的。

（2）課程同步實驗

課程同步實驗是MOOC課程中的重要組成部分，對于深入理解與靈活運用對應(yīng)的知識點具有重要作用。課程同步實驗以實現(xiàn)和運用單個算法為主，知識點盡可能獨立，以滿足MOOC課程非線性學(xué)習(xí)的特點。此外，為滿足不同學(xué)習(xí)基礎(chǔ)的學(xué)生的實驗要求，輔以交互式的實驗指導(dǎo)，以解決實驗過程中可能存在的初級問題，保障實驗的順利進行。

（3）綜合創(chuàng)新實驗

針對每一組相對獨立的知識點或者整個課程，設(shè)計綜合性的虛擬實驗，以進一步鞏固所學(xué)知識點，提高學(xué)生綜合解決問題的能力。該部分的實驗可以是課程同步實驗的綜合，也可以是獨立的面向?qū)嶋H問題的創(chuàng)新實驗，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

結(jié)合上述虛擬實驗體系的構(gòu)建方法，以學(xué)院試用過程中的計算機圖形學(xué)這門課程為例，該課程實驗體系的設(shè)計結(jié)果如圖2所示。

3 結(jié)語

本文面向計算機學(xué)科，總結(jié)了湖南師范大學(xué)MOOC課程建設(shè)中虛擬實驗體系的建設(shè)經(jīng)驗，提出了“課程認(rèn)知、課程同步、綜合創(chuàng)新”的三層次虛擬實驗體系構(gòu)建模式，從教學(xué)反饋看也取得了良好的教學(xué)效果。

參考文獻：

[1] 郝連科，孟瑩瑩.MOOC環(huán)境下高?；旌鲜綄W(xué)習(xí)模式的應(yīng)用效果分析[J].通化師范學(xué)院學(xué)報.2018（02）

[2] 閆俊玲.MOOC平臺背景下蒙古族大學(xué)生混合式學(xué)習(xí)策略研究[J].赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）.2018（04）

（作者單位：湖南師范大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院）