黃 洋，靳 輝

(忻州師范學(xué)院生物系，山西 忻州 034000)

2020年新年伊始，新冠疫情席卷全國(guó)，為防止疫情向高校蔓延，國(guó)家做出了高校延遲開學(xué)的決定?；凇巴Ｕn不停學(xué)”的指導(dǎo)思想，各個(gè)高校紛紛開展在線教學(xué)。對(duì)于理論課而言，其開展起來是較為方便的。教師們可以利用騰訊會(huì)議之類的軟件進(jìn)行在線直播教學(xué)，在直播過程中還可以和學(xué)生們進(jìn)行互動(dòng)交流；也可以通過錄制講課視頻，然后將講課視頻發(fā)送給學(xué)生。因此，理論課的教學(xué)并不會(huì)因?yàn)橐咔槭艿捷^大的影響。但是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)類課程將完全無法開展，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的實(shí)驗(yàn)類課程要求學(xué)生必須進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作，這一點(diǎn)使得傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)類課程無法進(jìn)行線上教學(xué)。但是學(xué)生的時(shí)間是寶貴的，不能就此浪費(fèi)掉，怎樣才能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的在線教學(xué)呢？虛擬仿真實(shí)驗(yàn)走入了教師的視野。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是借助計(jì)算機(jī)軟件模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，學(xué)生通過在計(jì)算機(jī)上使用軟件模擬操作儀器設(shè)備，從而達(dá)到學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)課程的目的[1,2]。這就類似于飛行員在真正駕駛飛機(jī)之前，會(huì)在飛行模擬艙內(nèi)借助計(jì)算機(jī)軟件模擬駕駛飛機(jī)的過程，這樣在真正駕駛飛機(jī)時(shí)才能做到心中有數(shù)。由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件操作起來類似于玩游戲做任務(wù)，因此開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵點(diǎn)在于構(gòu)建完善的“游戲”軟件[3]。一方面該軟件的后臺(tái)至少能夠滿足全班同時(shí)開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不會(huì)發(fā)生卡頓現(xiàn)象。這一點(diǎn)門檻較低，各個(gè)高校都容易辦到。另一方面該軟件需要具備良好的人機(jī)交互界面，使用戶具有良好的使用體驗(yàn)。這一點(diǎn)很難辦到，需要投入大量的資金與人力[4]。就像一款好的游戲軟件，畫面非常逼真，操作非常流暢，而這需要大型游戲公司投入重金才能辦到。因此，如果讓各個(gè)高校去開發(fā)自己的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件并進(jìn)行教學(xué)，這一點(diǎn)并不現(xiàn)實(shí)，會(huì)造成資源的極大浪費(fèi)。鑒于此我國(guó)建設(shè)了“國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)”(以下簡(jiǎn)稱平臺(tái))，以促進(jìn)各個(gè)高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件的開發(fā)與教學(xué)[5,6]。

平臺(tái)目前共計(jì)2079項(xiàng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，這些項(xiàng)目涵蓋了幾乎各個(gè)學(xué)科。數(shù)量如此龐大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目并不是一個(gè)機(jī)構(gòu)完成的，是由全國(guó)許多高校一起完成的。在進(jìn)行在線教學(xué)的時(shí)候，可以在平臺(tái)上選定一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后將鏈接通過微信或QQ發(fā)送給學(xué)生，讓一個(gè)班的學(xué)生同時(shí)訪問該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，然后通過騰訊會(huì)議軟件向大家講解實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行操作，最后利用實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)配套的測(cè)評(píng)功能對(duì)學(xué)生的操作進(jìn)行測(cè)評(píng)。學(xué)生將測(cè)評(píng)報(bào)告發(fā)給老師，老師進(jìn)行點(diǎn)評(píng)，然后實(shí)驗(yàn)結(jié)束。在使用該平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了該平臺(tái)在使用中的一些優(yōu)點(diǎn)與不足之處，現(xiàn)總結(jié)如下。

1 該平臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)：

1.1 可以多人同時(shí)訪問

開展線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提是可以多人同時(shí)訪問同一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這一點(diǎn)平臺(tái)上各個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都能滿足這一條件，許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都能支持幾百人同時(shí)訪問。這完全滿足對(duì)一個(gè)班級(jí)同時(shí)進(jìn)行授課。

1.2 多媒體技術(shù)的運(yùn)用使得實(shí)驗(yàn)通俗易懂

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室里交代實(shí)驗(yàn)操作方法是比較困難的，因?yàn)閷W(xué)生沒有操作過該實(shí)驗(yàn)，沒有感官上的認(rèn)識(shí)，教師在教學(xué)中大多數(shù)情況下只能靠語言去描述。這造成學(xué)生在操作實(shí)驗(yàn)之前沒有深刻的理解實(shí)驗(yàn)操作，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。平臺(tái)中許多虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)有教學(xué)模式，在教學(xué)模式中有操作視頻，并配有講解，使得學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)操作更加容易。

1.3 學(xué)生可以反復(fù)練習(xí)

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，由于教學(xué)時(shí)間的限制，實(shí)驗(yàn)材料的損耗，許多實(shí)驗(yàn)學(xué)生只能操作一次。有的學(xué)生由于各種原因，無法在一次實(shí)驗(yàn)中全盤學(xué)會(huì)，更不用說熟能生巧了。但是虛擬實(shí)驗(yàn)可以重復(fù)無數(shù)次去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，直到完全學(xué)會(huì)為止，這改善了學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

1.4 考核方便

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的考核是復(fù)雜的，需要重新準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料，然后盯著學(xué)生從準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)開始一直到實(shí)驗(yàn)結(jié)束，以考核學(xué)生操作上有沒有什么問題。而且全班學(xué)生人數(shù)眾多，考核起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力。但是虛擬實(shí)驗(yàn)則不同，許多實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目專門設(shè)定了考核模式。學(xué)生進(jìn)入考核模式進(jìn)行操作，操作正確得分，操作錯(cuò)誤扣分，一個(gè)班的學(xué)生完全可以同時(shí)進(jìn)行考核，考核過程與結(jié)果簡(jiǎn)單明了。

2 該平臺(tái)也存在一些不足之處：

2.1 瀏覽器不兼容

平臺(tái)內(nèi)共有兩千多項(xiàng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，是由許多高校共同完成的。由于各個(gè)高校開發(fā)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目方法上的差異導(dǎo)致這些在線實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目所兼容的瀏覽器不一樣。比如有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以使用IE瀏覽器打開，有的項(xiàng)目需要360瀏覽器打開，有的項(xiàng)目又需要火狐瀏覽器打開。在實(shí)際操作中會(huì)給學(xué)生帶來諸多煩惱，學(xué)生們不得不下載多種瀏覽器。如果這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目能夠兼容各種瀏覽器，會(huì)使得使用者操作起來更加的方便快捷。

2.2 一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法訪問

平臺(tái)內(nèi)有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目無法在線訪問。比如有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目點(diǎn)擊開始實(shí)驗(yàn)后，網(wǎng)頁會(huì)跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)網(wǎng)站，但是等待幾分鐘后目標(biāo)網(wǎng)站也不顯示任何內(nèi)容；有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目會(huì)提示安裝插件，但是插件安裝后依然無法訪問；還有的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目會(huì)直接跳轉(zhuǎn)到該校內(nèi)部網(wǎng)站上，讓提供用戶名與密碼才能使用。這些情況的發(fā)生都造成了學(xué)生無法正常使用平臺(tái)上的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，打擊了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

2.3 某些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目用戶體驗(yàn)感較差

許多電腦游戲給用戶以美的享受，畫面精美，細(xì)節(jié)逼真，操作流暢，能夠牢牢地抓住用戶的內(nèi)心需求。但是平臺(tái)上一些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目畫面粗糙，細(xì)節(jié)處理不到位，給人以過于虛假的感覺。學(xué)生在操作的過程中，沒有美的享受，只是應(yīng)付差事似的機(jī)械地操作。這一點(diǎn)影響了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

2.4 部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單

在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作中，會(huì)有許多細(xì)節(jié)要處理。比如把液體樣品加入小離心管內(nèi)，有的液體會(huì)粘到離心管壁上。在真實(shí)的操作中，會(huì)通過離心的方法把壁上的液體離心到管底部。但是在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，這一點(diǎn)體現(xiàn)不出來，加樣的時(shí)候自然就加到離心管底部了。又比如在操作儀器的時(shí)候，會(huì)調(diào)試儀器，而且要設(shè)定各種參數(shù)。但是一些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目把這些都略去了，打開儀器就能操作。由于此類的細(xì)節(jié)不到位，使得學(xué)生一些關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)不到。

3 總結(jié)

借助于國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享平臺(tái)內(nèi)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，高校教師可以實(shí)現(xiàn)疫情期間的在線實(shí)驗(yàn)教學(xué)。隨著使用人數(shù)和使用頻率的提升，平臺(tái)可能還會(huì)有一些不足之處會(huì)暴露出來，這些不足之處都需要人們努力去完善。另外，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不能完全替代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作，因?yàn)閷W(xué)生畢業(yè)后在工作中操作的是真實(shí)的儀器。因此，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要把握好虛實(shí)結(jié)合，虛實(shí)有度，方能發(fā)揮虛擬仿真實(shí)驗(yàn)真正的效果。