线上实验教学的改革与研究

陈 兰 谭克奇 杨晓红 崔志伟

（鹤壁职业技术学院，河南 鹤壁 458000）

0 引言

2013 年下半年，教育部印发了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》， 线上实验教学的发展对提高课程教学质量有很重要的意义。慕课时代发展迅猛，基于线上实验平台的建立也显得尤为重要。线上实验教学要针对课程实验教学内容的改革、实验方式、实验对象而言，有很大的改革创新，实验对象借助计算机仿真、虚拟实验环境，完成同传统实验相类似的实验项目[1-3]。信息化的手段是对线上教学提供有力支撑， 要不断推进线上实验教学的发展，探索线上实验教学的改革以不断适应构建混合式发展的教学模式。 线上实验教学的发展带来了机遇。

线上实验教学使学生在不同的时间、不同的地点一起加入一个实验中进行讨论、学习，提升研究水平和解决问题的能力。 实验教学内容的广度得以拓宽，实验教学内容的深度得以加深。

1 实验内容的改革

实验教学在高等教育培养方案中有很重要的地位，通过实验教学，学生的动手操作能力、独立思考能力会有很大的提高，这是理论教学不可比拟的。实验内容可以从传统实验的验证型实验过渡到探索型实验。传统的实验教学， 学生上实验课的时间和地点都是固定的，做实验的时间也是极其有限的，一般实验课只是让学生完成教师布置的固定模式的实验， 往往不能做到真正完全掌握实验内容的细节， 对实验内容也不够深刻掌握，对学生的创新能力提高不是很大[4]。 线上实验教学应运而生，不受上课地点、上课时间的约束。学生可以通过反复模拟实验，针对自己的需要选择合适的时间来安排线上实验学习，针对实验对象、实验内容、实验结论反复推敲，进而拓展思维，创新实验内容。尽可能多地增加实验课时，提高学生的学习效果，激发学生的创造力。

学生在做线上实验时，每一个操作步骤都可以反复做，有问题时可以利用线上平台向教师或者同学求助，最终实现解决，实现论坛与实验教学相结合的交流方式。 比如化学课程的实验教学中，由于某些客观原因，针对易燃、易爆炸、有毒有害的实验，线上实验教学提供一定的高可靠性、 安全性且经济的授课模式，在节约人力、财力的过程中，不需要考虑实验耗材的多少，也减少了相关实验带来的危害性，学生的安全性得以保证，整个实验过程更加的形象生动，提高实验的质量和安全，同样能够达到预期实验效果[5-6]。另外，传统的教学实验室硬件设施与科学技术发展有一定的距离， 不能满足学生对学科新兴知识的需求。传统的实验教学与人才培养的要求有一定的距离，实验室安全防护有待进一步加强。

对基础性实验来说，在线上实验平台上，各类常用电子仪器仪表均为实物图标展示，其功能与实物完全一致，能够完成各种基本理论验证、实验参数的改变及其测试等功能，使学生对实验方法及其基本实验理论有很清晰直观的认识，大学物理实验、电工实验等学科能够体现出来。

对设计性实验而言，学生在掌握基层性实验的基层上，可以根据自己的能力范围自行对相应的实验设计提升，充分发挥学生学习的主动性和积极性，如交通灯、心形灯、计数器可编程控制系统的设计、控制系统的设计等，学生的工程素质也会得到提升。 北京润尼尔公司创办的虚拟仿真实验平台， 可以完成控制类、电子电路类、机械类、电气自动化类等众多学科类别的虚拟仿真实验，学生的科研能力和探索能力可以得到激发。 实验教学是对理论知识掌握的一个延伸，对于线上实验教学而言，应该尽可能多地设计基础性实验、设计性实验、综合应用性实验，将实验方法和实验内容进行创新，打破传统实验中“老师先做，学生比着做”的固定实验模式氛围，提高学生的学习能力和学习兴趣。

2 实验方式的改革

对于学生端而言， 线上教学平台具有相关实验视频可供学生进行学习， 不同学习程度的学生可根据自己的需要选择加快学习进度， 对实验的预习和实验的复习有很好的促进作用。 实验完成后可以在线编辑实验报告并提交， 学生的自我监控能力会得到相应的提高，也可以促进学生之间的科研氛围形成。有助于为学生参加创新型实验、 大学生创新大赛等活动奠定重要基础，提高学生的应用创新能力，而线上实验平台提供很好的参照作用，满足不同层次学生的学习需要。

对于教师端而言，教师可以随时随地对学生实验内容进行答疑解惑，教师通过平台可以查看到学生所交的实验报告内容， 可以在线给定学生的实验成绩。教师还能利用“实验平台”与学生实时交流实验过程中遇到的问题，同学之间也可以进行高效的交流。 当然，线上实验教学也为教师提出了更高的要求，教师需要提前预知各种不同类型的实验，掌握虚拟实验环境下的各种工具和操作的流程，也可以根据学生的需求，开发出更多的与课程相关的实验，从而提高教学质量。 在实验过程中，教师也要解决学生在操作过程中虚拟环境安装不当、操作失误、操作过程中计算机出现白屏、黑屏及其死机无法运行等情况。 教师和学生可同时登录实验平台进行实时互动辅导答疑。其教学手段、教学活动方式的改变，使教师不仅是教授者，而且是学习者。

3 “线上实验”创新多

实验课程的开展是依据培养方案及其课程体系的， 线上实验教学平台与传统的实验教学相结合，可以使整个实验课程教学体系更为完备，可以有效去除传统实验教学课时较少的弊端，为培养新工科背景下高层次复合型的人才提供有力的支持。线上实验也有一定的局限性，只能通过电脑客户端安装相应的运行软件平台，在整个平台上进行实验。 由于时间上可以由教师自由设定，避免类似线上课程教学直播的网络卡顿现象，充分发挥了互联网互联互通、及时保存的相关功能。 教师可以从后台看到学生实验进展程度，实时参与。

整个线上实验课程体系融入社会的需求，避免学校教师所教授内容同社会行业所要求学生掌握的知识相脱轨。在交互的线上实验环境中[7]，教师可根据不同的学生在线上教学平台上进行个性化的整理和辅导。当线上实验完成结束后，学生可以到传统的实验室进行实验验证，再增强自身的动手操作能力，同教师和同学进行线上实验过程和结果的交流，一起分享、共同提高。

4 结论

实验教学是高等教育培养方案中重要的组成部分，对学生实践能力和创新意识的培养起着很重要的作用。线上实验很大的优势在于将信息化技术与课程的实验相结合，能够实现翻转式教学，这是传统的实验教学所不可比拟的， 无形之中促进课程的改革，实验的课程内容得以改革与创新， 实验的质量得以提升，学生的实践能力和创新能力得以加强。 线上实验教学也是“停课不停学”的深刻体现。

线上实验教学的优势在于以线上技术优势反哺传统实验教学，构建新型实验教学模式，促进高校实验教学的改革和创新。 教师从后台数据中，可以不断反思，针对学生提出的相关意见，对设计的实验教学内容、教学设计过程不断迭代，整个实验也会得以重构，推动实验教学的改革和创新。