虚拟仿真实验中存在的问题分析与对策研究——从“以学生为中心”为主切入点

曹锦佳，赵佳蔚，向东

（南华大学核科学技术学院，湖南衡阳421001）

随着近年来网络和线上教育的普及，教学不再仅局限于实体课堂，而是越来越倾向于网络化、虚拟化。在实验教学领域，关于虚拟仿真实验教学的探索已开展许久，早在2013年，教育部高等教育司发布了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作的通知》［1］；2017年，教育部办公厅出台相关文件推进示范性虚拟仿真实验教学项目的建设［2］。虚拟仿真实验教学的开展虽然暴露出一些问题，但在某些课程，尤其是在核类专业相关课程中完全采取实物实验是不经济、不现实的。

以往关于虚拟仿真实验教学的探索、设计多从教师的视角出发，即使强调了“以学生为中心”，但进行探索的主体仍是已经进行过大量专业训练的教师，少有从初学、未经训练的学生视角出发进行的探索。

本研究将从学生视角分析目前实验教学中存在的问题，提出学生参与教学设计的重要性，以建构主义的教学理论为出发点，批判“以虚为主，能虚不实”的虚拟仿真实验设计倾向，指出虚实结合的重要性及意义。

虚拟仿真实验教学经多年的推行，逐渐暴露出一些问题。胡今鸿等以首批国家级虚拟仿真实验教学中心和178所高校反馈的虚拟仿真实验教学资源开放共享研究调研问卷为样本，总结了目前虚拟仿真实验教学普遍存在的问题，如：资源重复建设、质量不高、在资源建设上“宁滥勿缺”［3］。同时调研问卷显示，超过70%的高校认为本校现有虚拟仿真实验教学资源数量不足、质量有待提高。

以南华大学为例，目前开设的虚拟仿真实验多是围绕某一特定题目的实验进行虚拟化后，要求学生集中在学校机房用电脑完成。一方面，相比于实物设备，储存在电脑中的虚拟实验室的设备设计功能比较单一，仅能够满足特定的实验，类似于函数计算器，存在不能交互的问题。这样做能降低虚拟仿真实验开发的难度和周期，但也极大地降低了学生的实验积极性，扼杀了学生自我探索的空间。而虚拟仿真实验应当具有的特点之一就是能够让学生充分试错并开展启发求知欲的探索。另一方面，虚拟仿真实验仍然像传统实物实验一样受到极大的时空限制。在进行虚拟仿真实验时，学生仍需要提前完成纸质实验报告的预习、预约实验室，然后分批次在特定的时间进行集体实验，纵然这样的安排方便开展集中教学，但除了实验部分与实物实验不一样，其余部分和传统实验教学流程无差别。目前，设计的联网虚拟仿真实验平台尚未进行完善、推广，其功能不全，仅能够网上操作。总而言之，对虚拟仿真实验系统的开发和应用仍停留在较初级的阶段，相当一部分虚拟仿真实验被当成了一种节约实验成本、完成教改指标和评奖的工具，而非一种拓展实验教学边界、改革实验教学、激发学生自我探索欲的新途径。

随着近年来“以学生为中心”教育理念的兴起，在实验教学领域的改革中也越来越强调将学生作为教学的主体。在《教育部办公厅关于2017—2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》中，关于建设部分首先强调的就是示范性虚拟仿真项目应该具有“以学生为中心”的实验教学理念［2］。

虚拟仿真实验教学形式对学生的课堂参与度、自主度和构建学问的能力有着更高的要求，其建设要求相当接近理想中的“以学生为中心”的课堂，有在“以学生为中心”教学改革浪潮中充当领头羊的潜质。在教学改革中，我们更需要认真思考什么是真正的“以学生为中心”，以及如何做到真正的“以学生为中心”。

最根本的是要实现从以“教”为中心向以“学”为中心转变，即从教师将知识传授给学生向让学生自己发现和创造知识转变，从传授模式向学习模式转变［4］。目前，关于“以学生为中心”的教育改革仍是教师在起主要推动作用，在想办法将课堂活动的主体引导到学生身上，引导学生自主发现和构建学问。但值得注意的是，虽然课堂的中心变成了学生，但课程的设计者仍是教师，整个课程的设计从上到下讨论的都是在教师视角下如何引导学生的看法，很少给学生的反馈留下空间。教师认为恰当的教学方式和实际学生愿意接受的教学方式存在着应然与实然的矛盾，这也必然会导致课程改革过程出现视野盲区。所以，如果说原本“以学生为中心”的教学改革强调了学生在教学过程中的中心地位，那么向着“以学生为中心”为目标前进的课程改革就要具有前瞻性，让学生参与进来，提前锻炼其自主思考发现问题的能力。无论是针对优化教学内容的改革还是针对如何引导学生自主思考的方法论探索，对于任课教师后续对课程的进一步优化都有着相当大的参考价值。

在实际操作中，对师生交流的深度和形式有更高的要求。现有师生间交流的大多是课程理论知识，少有关于课程本身的意见。一方面，教师忽视了学生视角在课程改革中的作用；另一方面，学生主动提供意见的自觉和动力不足。可以说师生之间的交流并没有物理上的隔阂，而是没有从主观上激发起交流的意愿，因此，由教师