虚拟实训环境下优质课程资源开发研究

李红艳，张 蕾，赵文艳

（唐山工业职业技术学院，河北 唐山 063299）

0 引言

课程资源是信息化教学的基础，是指在课程实施中一切可被利用的物质、能量和信息的总和[1]。本文的课程资源特指数字化课程资源，排除人和物等实体资源。凡是在课程实施过程中能够用到的资源都可以是课程资源，一段文字、一张图片、一段视频、一段录音、一个问题、一张问卷、一个动画、一套测试题等等均可以算作课程资源。课程资源是课程要素来源以及实施课程的必要而直接的条件，是课程得以存在和实施的基础和前提。借助虚拟化技术构建计算机专业实训环境[2]，与网络学习空间对接，开发、汇聚优质课程资源，对重构职业教育信息化教学资源生态环境有着重大意义。课题组成员按照颗粒化资源、结构化课程、系统化设计思路，构建网上虚拟实训室，为计算机专业学生提供一个基于虚拟化技术的泛在化学习实训环境，有利于提升学生的职业能力。

1 课程资源建设现状

1.1 课程资源质量不高

时代的发展与教育的使命呼唤我们要加强课程资源建设，要加大力度研究课程资源的有效建设、管理和应用方式。尽管在互联网时代，大家都在贡献资源，资源数量极其庞大，但课程资源低水平和重复建设现象很普遍。在大量质量不高甚至低劣资源的充斥下，优质课程资源被淹没在资源的海洋中。开发、管理和利用优质课程资源，不只是为了满足线下课程增强课堂的生机和活力、促进课堂的师生互动、提高教学的针对性和实效性的需要，也是满足混合式课堂、翻转课堂、在线课程、网络课程、自主学习课程、MOOC、SPOC等形式的信息化教学需要。

1.2 课程资源形式单一

和基础教育相比，职业教育的课程具有综合性、开放性、实践性等特征，文本或图文混排的资源很难涵盖专业课程的所有内容，也很难完整地建构学生的综合职业能力，它需要与工作实践相衔接，需要突破课堂的时空局限，向工作领域和社会生活领域延伸，这就要求课程资源不仅要丰富、全面，形式上也要多元化，最好能够满足学生随时随地进行实训练习的需求。

1.3 课程资源建设缺乏个性化

在线下教学中，“以学生为中心”的教学思想已基本得到认同和贯彻执行，但在网络教学中体现的不够，尤其是课程资源建设，在体现“以人为本”的人性化和个性化方面的考虑欠缺，相同的文本、图片、课件和视频资源对不同的学习者无差别送达，不能做到让学习者自主选择学习路径、按需学习，不能真正做到因人、因材、因时、因势实施教学。

1.4 课程资源缺乏情境创设

目前，网络教学资源建设还是存在重教学内容、轻学习环境的弊端，即仅仅提供了丰富的教学资源，没有设计有利于学习者建构意义的情境创设问题，没有体现建构主义的学习理念。所谓建构主义[3]，指的是知识的获得不是通过教师的传授，而是通过学习者在一定的情境下，借助教师或学习资源的帮助而习得。而目前网络课程资源更多地注重了“教”的部分，即提供了大量丰富的学习资料，而忽视了“学”的部分，即让学习者置身于真实的学习情境中，解决学习中遇到的问题。对于学生而言，只有在真实的学习情境中，通过角色扮演、分组讨论等形式，在发现问题、分析问题、解决问题的过程中，才能更好地获得知识和技能。

2 计算机实训教学中的问题分析

计算机专业课程以实践课为主，对实训环境的软硬件配备等专业性要求相对较高，教师在授课过程中遇到的问题概括起来主要有以下几点。

2.1 软、硬件环境对实践教学的限制

计算机实训教学对实训环境的依赖程度，导致了软、硬件环境对实践教学的限制，主要表现在2个方面：一是学校的公共计算机教室，出于安全与管理需要，一般加装硬盘保护措施，关机后不能存储个人数据。二是由于公共计算机教室和课时安排有限，学生不可能长时间独占设备或长时间上一门课程，中断后实践状态数据无法保存，断断续续的实践不仅降低了质量，还使部分耗时长的实训项目无法开展。

2.2 实训操作会破坏实训室的软硬件环境

计算机软件安装和硬件初始化需要裸机环境，实现真实操作有一定难度，比如进行系统安装及格式化或者软件卸载等实践操作练习时，都会对实训室的软硬件造成一定的破环性，这对于公共计算机实训室的维护来说，投入的人力、物力以及时间成本都是巨大的。

2.3 离开了实训室学生无法进行学习

随着拥有个人电脑学生人数的增加，如何实现打通学校公共机房与个人电脑之间的物理壁垒,使得学生在机房未完成的项目实训任务回宿舍还能继续进行，是师生迫切的愿望。但由于计算机实训项目的专业性和特殊性，对实训环境的高度依赖性，使得学生在离开实训室后往往不能继续学习。

以上种种，成为制约计算机专业学生进行泛在化学习和实践的因素，迫切需要开发出能够减少实训环境依赖的优质课程资源和虚拟实训环境。

3 优质课程资源开发实践研究

3.1 优质课程资源开发设计思路

为了改变课程资源现状、解决计算机教学中的种种问题，课题组教师在现有教学资源平台基础上建设智能化教学支持环境下的课程资源，利用Adobe Captivate开发了一整套虚拟实训软（课）件，灵活运用多种信息化手段，提高学生自主学习能力以及创新能力，突出“以学生为中心”，实现个性化选择、自主化学习；促进学生职业能力的提高，有效培养学生分析问题、解决问题及可持续发展的能力[4]。

教师团队从专业人才培养方案出发，分析课程标准，依据学生特点和企业需求，进一步深化校企合作，邀请企业教师进课堂，同时引入企业先进技术理念和实际工作项目，按照颗粒化资源、结构化课程、系统化设计思路，开发、汇聚课程资源。

3.2 开发工具介绍及应用

Adobe Captivate是一款课件制作和屏幕录制软件，可以实现自动记录屏幕操作，实现软件仿真的开发。和传统的课件制作软件不同，该软件不仅可以实现PowerPoint等传统课件制作工具的基本功能，还可以添加电子学习交互，创建具有反馈选项的复杂分支场景；同时支持多终端预览和屏幕自适应显示模式，无论手机、电脑还是平板电脑，都能实现随时随地的学习和练习。

运用该软件，笔者主要在以下3个方面辅助进行虚拟实训环境下优质课程资源开发的研究，用于辅助教学和实训过程中课前、课中和课后的教学和实训需求。

1）制作演示课件：Captivate可以录制屏幕的每一步操作，并以幻灯片的形式保存下来，教师可以对录制所得的幻灯片进行编辑，比如添加注释、旁白音效以及超链接等，还可以利用软件丰富的媒体库、时间轴功能，灵活安排演示内容的顺序和时间定制，控制对象出现的时间；为了增强代入感，创设学习情境，还加入了教师形象图片，让学生体验如面授般身临其境的感觉。

建材物流在我国属于一种新业态，与其他产品物流相比，其自身的多样性和复杂性给物流配送环节增加了更加多的难度，无论是一站式服务模式还是供应链模式，在实际运用中都有着许多困难需要克服，相关的操作流程需要进行不断优化、完善和提高[6]。

2）制作训练课件：教师通过录制演示视频模拟实践操作过程并提供给学生，但学生不仅仅能观看操作，还能参与操作，通过插入各种交互式对象，如插入文本框以接收用户的键盘输入、插入按钮以响应用户的鼠标点击、插入对象以实现拖放式交互等，该功能为学生观看视频的过程提供一个路径选择的机会，学生可根据自身的知识掌握情况进入不同的学习分支，从而自己掌控学习的进度和方向，实现个性化学习，由被动的观看者转变为主动的参与者。

3）制作评估课件：该课件包含前测、测验和调查等功能。其中前测不计分数，主要用于评测学生的知识准备情况，帮助老师了解学生的课前预习效果；测验模块则用于评测学生的知识掌握情况，包含选择、填空、判断、简答、排序等多种题型，满足教学设计的各种需求，该模块可以记录分数，可以量化学生的实际学习成效；调查模块主要用于收集学生的反馈信息，帮助教师识别个性问题和共性问题，以便进行教学反思和有针对性地开展指导，实现教、学效果的评估。

3.3 优质课程资源开发具体做法

下面以Flash动画制作课程中项目三《制作“我的足球梦”宣传片》为例，介绍如何通过交互式微课，构建网上虚拟实训室，为学生提供一个基于虚拟化技术的泛在化学习实训环境[5]。

交互式微课[6]是指利用流媒体视频技术制作的，针对某个知识点开发的、具有交互性和反馈功能的微型教学视频的课程资源。

交互式微课在内容设计上，不仅要包含“操作演示”部分，更要包含可以让学生边学边练的“模拟训练”部分和用于评估学习效果的“操作检测”部分。其中通过“模拟训练”实现对“操作演示”授课内容的知识内化，而通过“操作检测”来考查学生对前两部分的知识迁移能力，三者之间的关系如图1所示。

图1 交互式微课内容

3.3.1 交互式资源的教学设计

该设计具体包含的教学环节和主要内容如表1所示。

表1 交互式微课教学设计

3.3.2 交互式微课的录制

在本案例中，教师团队使用Adobe Capitivate等课件制作工具，结合资源开发及网络学习空间应用，开发出适合职业院校计算机专业学生特点的操作演示微课、模拟训练微课及操作检测微课。学生可以通过观看操作演示微课，开始课程学习；通过模拟训练微课，进行交互式实操演练，再通过操作检测微课对学习效果进行检验和评测。下面就“模拟训练”和“操作检测”部分的交互性实现进行简要说明。在“模拟训练”环节，教师事先录制好实训操作步骤的微课，软件会自动记录每一步鼠标和键盘操作，学生在进行模拟练习时，根据步骤完成对应步骤的操作，当操作正常时，才能进行下一步操作，操作错误则不能继续往下进行。界面截图如图2所示。在“操作检测”环节，教师可以在微课中加入包括选择、填空、连线等多种题型的问题幻灯片，并可以设置分数及答案正确与否的提示信息，课件能根据学生的作答情况自动计算分数以及给出相应的提示信息。该提示信息可以是文本的提示或鼓励文字，也可以是动作的交互反馈，比如返回重做等。

图2 使用Adobe Capitivate制作的模拟训练课件

3.3.3 教学辅助软件的开发

教师自主开发的“智慧教学助手”，集成26个任务的演示/训练/评估插件，实现学生“自学、自练、自测”；师生共同研发“多角度运动交互软件”，如图3所示。8个角度观察人物运动规律及分解动作，提升学生专业技能的同时突破教学难点。最后，教师将“智慧教学助手”与教学资源平台进行对接，实现学生在线学习，打破时间和空间的限制。

图3 智慧教学助手

3.3.4 基于虚拟现实技术的VR资源的开发

VR技术即虚拟现实技术，是集计算机技术、传感技术、机器人和仿真技术为一体的多媒体技术的终极应用[7]。其实现方式是通过计算机模拟虚拟环境从而给人以真实环境的代入感和沉浸感。

引入VR的优势在于打破了空间限制，学生通过身临其境的体验，不仅增加了课堂教学的趣味性，更有利于学生对知识点的深入理解。比如：教师在Flash动画制作课程教学过程中，通过足球赛场VR体验参与场景设计，进一步开拓思路，激发学生灵感；作为动画领域的新兴技术，“面捕”的应用为后续课程学习“动补”技术打下基础；引入FLASH全新升级改造动画制作工具Animate，实现知识迁移，拓展专业技能。

总之，教师通过Adobe Captivate技术制作具有交互功能的演示微课、模拟训练微课和操作检测微课，再通过引入VR虚拟现实技术这种沉浸式的学习体验，全面打造仿真实训环境，构造基于虚拟仿真技术的实训平台，让学生能够随时随地参与课程学习与实践练习，为虚拟实训环境下优质课程资源的开发与研究提供了技术支撑和实践经验的积累。