实验教学平台建设理论与实践分析

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：高等学校实验教学是实施应用型人才培养的重要途径。进入21世纪以来，伴随着信息技术的发展和实验教学改革的进一步深化，实验教学平台化越来越受到实验教学管理工作者的关注。回顾了高等院校经管类学科实验教学改革的发展历程，并以河北金融学院共享型“微实验”平台建设的实践为例，分析了开展共享型“微实验”教学平台建设的意义和效果。
　　关键词：实验教学改革;共享型“微实验”平台
　　中图分类号：G4 文献标识码：A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.03.076
　　
　　高等学校人才培养工作主要包括三项内容：一是以获取专业基础理论知识为主线，通过教师课堂教学的方式，获取必要的知识储备，为今后从事实际工作和理论研究提供厚实的学术功底;二是以获取专业能力为主线，通过专业实验教学活动的开展，为今后从事各岗位的实际工作锻炼能力;三是以素质教育为主线，通过在校素质课程的教育和大学文化的熏陶，养成符合时代要求的价值取向。因此，实验教学在高等院校应用型人才培养工作中是一个必不可少的重要环节。
　　1 实验教学的发展历程
　　实验教学是指高等院校开展实践性教学的一种组织形式，就是学生利用各种实验工具（包括硬件设施和系统软件），在设定的实验条件下，通过对实验对象变化的观察、操作和数据分析，获得与专业知识相对应能力的过程。实验教学的目的不仅在于验证课堂理论知识，更着重于培养学生动手操作能力，以及针对实际场景的变化正确使用各种实验工具对实验对象进行验证、测试、调整、分析，依据结果进行方案设计、编写实验报告等能力。
　　一般认为，实验教学按照教学目的分为三类：一是针对课堂教学过程中专业理论重点、难点以及抽象的知识，借助实验教学工具进行验证，因而也称为验证性实验;二是应用已经掌握的理论知识，借助实验教学工具进行教学设计、开发和研究性学习，因而也称为探究性实验或设计性实验;三是借助相应的仿真性实验平台，将所学专业知识按照实际工作标准的要求，进行本学科或跨学科综合运用和体验，因而也称为综合实训。
　　上述三类实验教学活动，是应用型人才培养工作必备的三个实验环节，每个环节具有各自的特点，各院校通常会依据本校的人才培养定位进行不同的设计。以经管类学科为例，其实验教学活动大体起自上世纪90年代初期，先后经历了四个发展阶段。
　　一是依托课程，实物仿真阶段。这一階段的实验教学主要局限在课程里面，绝大多数实验都是围绕课程知识点展开的，因此，该阶段以验证性实验为主，以真实业界的票据为实验工具进行实物仿真训练。
　　二是依托专业，系统仿真阶段。随着电子计算机的普及应用，实验教学开始向系统化方向发展。这一时期，各相关专业将行业操作系统引入实验教学活动之中，学生可借助电子计算机等工具进行系统仿真操作训练。
　　三是依托学科，综合仿真阶段。这一时期，诸多软件公司陆续介入高校实验教学之中，开发出了跨专业乃至跨学科的软件应用系统平台，学生利用这些软件平台开展虚拟商业社会环境下的跨专业或跨学科综合仿真训练。
　　四是依托网络，虚拟仿真阶段。进入21世纪以来，信息技术的发展以及互联网技术的快速普及，为实验教学带来了革命性的变化，尤其是虚拟现实技术在实验教学中的应用，推动实验教学真正进入虚拟仿真阶段。
　　现代科学技术成果正被广泛地应用到实验教学活动之中，无论从广度还是深度，都对实验教学活动的开展产生了深远的影响。尽管如此，实验教学的类型并没有太大的变化，验证性实验、设计性实验以及综合性实验仍然是实验教学的主体模式。但不同以往的是，任何实验活动的开展都需要搭建相应的平台，如验证性实验平台、设计性实验平台以及综合性实验平台等。因此，实验教学平台化逐渐成为实验教学改革的趋势。
　　2 实验平台建设的必要性
　　随着教育教学改革的不断深化，教师的教学模式和学生的学习模式也在潜移默化地发生着改变，这种改变突出地表现在以下几个方面。
　　2.1 学习时间碎片化
　　高等学校精英教育阶段，课堂教学是最主要的教学模式。在这种模式下，教师占有完全的主导地位，学生常常处于被动，学生学习的主体地位被完全淡化。进入21世纪后，伴随着教育大众化，教育行政机构、实体产业对大学生的需求冲击了原有的精英教育模式，导致学生学习时间逐渐向碎片化方向发展，课堂已经不再是单一的教学场所，微课及慕课的出现正是学习时间碎片化的重要体现。
　　2.2 学习内容碎片化
　　培养复合型人才是当今高等学校人才培养工作的主流，具备多学科知识的毕业生受到越来越多实业界的认可，这就导致按照专业招生的模式受到较大冲击。在无法打破现有专业教育的大背景下，学生只能通过碎片化的学习，获取多学科、多专业的知识，并通过实验活动提升多学科、多专业的能力，以不断适应复合型的人才需求。各高等院校也在适应着复合型人才需求的现状，通过建设跨学科的实验教学平台，培养具备多学科知识和能力的复合型人才。
　　2.3 人才培养通用化
　　近年来，按照学科大类招生的模式逐渐被诸多高校采用。以经管类学科为例，不再限于具体专业，而是采取经济学大类和管理学大类方式进行招生，在进入大学三年级时，再依据学生的学习意愿进行经济类或管理类专业选择。从教育教学组织来看，大学的前两年实施通识教育，后两年实施专业教育。与传统精英教育相比，在人才培养体系中，专业教育所占比重逐年下降，而通识教育所占比重则逐年上升，个别院校甚至将专业教育的比重降至10%左右。
　　2.4 就业面向多极化
　　产业更替速度越来越快、新旧岗位更替频率越来越高，都给高等院校专业调整带来更大的压力，学校不得不通过加快专业人才培养方案的调整频率以适应就业岗位的需求变化。实际上，我国高等院校知识更新速度已经滞后于岗位人才需要变化速度，也就是说，目前在校大学生如果不能适应未来就业面向多极化的趋势，就会面临“毕业即失业”的窘迫局面。因此，为适应科学技术的发展以及人才需求多极化的趋势，如何提供在校大学生灵活的学习方式是目前各高等院校必须解决的问题。 　　2.5 学科校际共享化
　　打破学科界限和校际界限、实行学分互认的教育模式，已经被诸多高校所接受，尤其是同类型、同学科高校之间的学分互认已经成为一种趋势。实际上，在能力培养这个环节，同类型、同学科的各高校之间差别并不是很大。采取共享模式进行能力教育不仅可以实现优质教学资源共享，也可以通过学分互认打破学科和校际界限，加大学科和校际之间人才培养工作的协同与合作，实现优势互补，提高人才培养质量，最终达到教育教学效果的整体提高。
　　上述五个方面的变化，必将导致高等学校人才培养模式的进一步改革。从能力培养角度看，搭建适应上述变化的“共享型”实验平台将会有效地改变现有人才培养困局，助推应用型人才培养模式改革的深化。
　　3 河北金融学院共享型“微实验”平台的建设与应用
　　“微实验”是与“微课程”相对应的一个概念，与此相伴的还有“微动画”、“微视频”、“微试卷”以及“微案例”等，都是为解决前述五大困局而出现的一种全新的教学模式。在共享型“微实验”平台下，本文将上述各种形式的教学模式统称为“微实验”。
　　具体来说，共享型“微实验”平台就是以“微实验”为核心内容，同时接入质量高、效果好的微课程、微动画、微视频、微案例等形式的课程资源而搭建的共享型平台。其中“微实验”，是指针对理论教学中的核心知识点、学生短时间难以通过课堂讲授掌握的知识点等，设计开发相应微型实验接入该平台，以信息化终端为载体，学生在教师讲解理论内容后通过平台实验快速掌握所要求知识，达到配合理论教学目的的一种学习方式。而“共享型”则体现在打破时间和空间限制，不限定于课堂和实验室，学生可随时随地根据自身兴趣利用信息化终端进行微实验操作，巩固所学知识或者自主学习其他专业的知识，同时，该平台打破时空限制，在经过平台管理授权的情形下于不同学科和不同学校之间实现开放共享。
　　2017年，河北金融学院实验教学团队联合深圳典阅科技有限公司开发了共享型“微实验”平台。2018年，该平台投入试用，并在该平台上初期配置了金融学、投资学、金融工程、保险学以及西方经济学五个专业部分课程微实验教学资源。经过近两年的应用，初步取得了一定的效果。
　　3.1 实验室管理方面
　　近年来，验证性实验有逐步向“脱实向虚”方向发展的趋势。也就是说，学生无需借助实验室和专用计算机，转而借助实验平台开展实验，他们甚至只需利用移动终端开展各种验证性实验。因而，实验教学过程完全可以不依附实体实验室而进行，这样不仅可以节约教学资源，还能大大提高实验教学效果。
　　3.2 学科专业建设方面
　　共享型“微实验”平台上面的各类教学资源实行动态管理，相关课程教师为了提高教学效果，需要依据课程内容的变动不断完善“微实验”资源，以促进学生通过共享型“微实验”平台学习的积极性和主动性。因而，有利于教师将学科专业方面的新知识转化成“微实验”教学资源，进而有力地推动学科建设。
　　3.3 教学活动动态检测
　　共享型“微实验”平台背后设置了教学动态大数据检测系统，学校教学管理部门以及教师随时可以利用该系统检测学生“微实验”资源学习情况，对学生学习时间和热门“微实验”资源的使用情况进行统计检测分析及可视化分析，从而了解和掌握学生的实验学习情况。
　　3.4 校际学分互认方面
　　由于该平台是一个开放性平台，同类院校相同学科可以通过协议使用平台上的各类资源。在平台管理院校授权的情况下，同类院校相同学科之间就可以打破校际界限，实现实验资源共建、资源共享的目标，从而达到不同学校均通过使用该平台完成各系学科相同教学环节上的人才培养目的，推动校际学分互认的开展。
　　3.5 复合型人才培养方面
　　该平台是针对所有学科设计的，任何学科的学生均可以利用该平台，按照自己未来职业生涯规划和学习兴趣，有选择地进行学习和训练。因此，使用该平台学习的学生能够更广泛地涉猎各学科知识，锻炼各种职业能力。一定程度而言，这样的学生也一定是符合复合型人才特点的学生。
　　“微实验”是打破现有课程知识结构的颗粒化、独立的验证性实验，通过“告诉—验证—应用”的教学模式，将每一课程下整体的、系统的知识点进行拆分，使无论是教师课上进行知识点切入还是学生课后进行知识点学习，都实现了更便捷的教学应用。同时，该平台“共建、共享”的特点，更适应了高等学校人才培养模式的改革和完善。共享型“微实验”平台的建设，不仅符合当今大学生学习规律，也适应了未来验证性实验室“脱实向虚”的发展趋势，在推动实验室建设和实验教学改革方面必将发挥其应有的作用。
　　参考文献
　　[1]牛红军，张吉国，刘群，等.新时代高校经管类实验教学体系改革探索[J].实验室科学，2019，（4）.
　　[2]高碧聪.向应用型转变背景下经管类专业综合实验教学中心建设的实证研究[J].北京城市学院学报，2019，（4）.
　　[3]杜新征，顾晓燕，孙晶，等.应用型本科院校经管类实验中心教學云平台建设的探索[J].现代商贸工业，2018，（34）.
　　[4]张阐军.基于区块链经管类实验MOOC发展与平台体系建设探讨[J].科教文汇（上旬刊），2018，（5）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-15111716.htm