虛擬仿真實訓環境下協作學習的交互行為研究

田明君 張學俊

摘 要：文章運用社會網絡分析法對虛擬實訓環境下協作學習的交互行為進行了可視化處理，從社會網絡結構、網絡密度、中心度、凝聚子群等角度對實訓教學中的交互進行了量化分析，研究了教學中出現的一些實際問題。最后，結合實際教學情況，給出了具體的整改措施。

關鍵詞：虛擬實訓；社會網絡分析；用戶交互

基于項目化的虛擬仿真實訓環境下的實踐課程教學是依托虛擬實訓平臺，以項目為載體，將學生分組共同完成項目的設計、開發、調試等工作，在實踐中提高學生實際操作能力，同時也關注學生自主學習、合作交流等職業素養的培養和提升。這是目前大多數高職院校實踐課程教學的主要手段，也是提升高職學生的職業技能和職業素養的重要途徑。

教學互動是教學過程中的重要特征之一，是教學設計中最重要的要素，也是目前教育研究領域比較關注的話題。隨著計算機和互聯網技術發展日新月異，教學交互的方式和手段也發生了巨大的變化。增加交互并提高交互的質量對于實訓教學的效果有著非常重要的作用。因此，探討在虛擬實訓環境下的教學交互具有較強的實際意義。

1 相關研究概況

1.1 虛擬仿真實訓教學的相關理論與實踐

虛擬仿真實訓是高職院校實訓教學的重要手段，對于它的研究也已經成為人們關注的焦點。目前，通過知網系統查詢“虛擬仿真實訓”共得到相關論文106篇，內容主要涉及虛擬仿真平臺開發及建設的研究，虛擬仿真實訓在實訓教學的應用研究，虛擬仿真實訓對于學生實踐能力提高的影響以及虛擬仿真實訓體系構建研究等。

1.2 虛擬環境下協作學習交互網絡分析的應用現狀

目前，關于交互研究的方法很多，其中以社會網絡分析方法為主的信息可視化方法得到了越來越多學者的關注。社會網絡分析法是一種在多門學科基礎上發展起來的社會科學的研究方法[1]。這種方法以數據挖掘為基礎，采用網絡、圖等工具將信息定量地展現出來，從而為決策者提供數據支撐，進行理論分析和方法改進。

近10年來，國內的項目越來越多地將協作學習網絡分析法應用到各自的研究領域。林雪芬[2]利用網絡分析法研究基于項目的協作學習，通過研究網絡的密度、互惠性、聚類系數等方面，量化出協作學習的績效提高層度；佘航等[3]通過社會網絡分析法研究了Moodle平臺學習者交互情況；吳江等[4]依托社會網絡分析探究了在線醫療社會用戶交互行為。

2 數據來源及研究方法

本文的數據來源主要為本校軟件技術專業“畢業實訓”課程。由于教師在交互中起主導作用，交互結果較突出，為了防止其對交互結果影響較大，故研究中排除在外，僅以參與實訓教學的30名學生為研究對象，實訓周期為4周。通過統計篩選學生在實訓工作中設計實訓工作的線上線下的有效交互，以一次完整的問題解決為一次交互，問題提出者在中心度統計中計一次出度，問題參與解決者在中心度統計中計一次入度。

本文的主要研究方法為社會網絡分析方法以及基于數理統計的聚類分析法。依托網絡分析法可以將所研究的內容進行量化處理，研究實訓教學中學生之間的詳細交互現狀，并分析實訓教學效果與交互結果之間的關聯，進而對虛擬實訓教學進行改進，提高實訓教學效果。

3 研究數據分析

3.1 網絡結構圖

網絡結構圖是反映節點之間關系的一種可視化表示方法。結構中每一個點代表一個用戶節點，當一個參與者提出或者回答一個問題，他們兩者之間就產生了一條有向線條。網絡結構圖不僅能夠可視化地反映整個項目的關聯情況，也能清晰地刻畫出每一個成員之間的交互情況。圖1即為使用Ucinet軟件對構建的關聯矩陣繪制出的交互網絡結構圖。

3.2 網絡密度分析

網絡密度是用來反映整個交互網絡成員之間交互數量稠密的一個指標。該指標越大，說明參與者對交互活動比較積極，交流比較順暢。利用Ucinet軟件計算出本網絡密度為0.771 3，屬于較緊密的程度。虛擬實訓過程中，由于成員來自同一個班級，彼此較熟悉，交互方式較豐富，因此交互較密集。此外，在虛擬實訓教學過程中，學生的任務都是項目化的任務，參與者為了解決問題，必須通過交流才能解決一些應用性問題，也進一步促進了學生之間的交互活動。

圖1 交互網絡結構

3.3 中心度分析

中心度是社會網絡分析過程中的最常用也是最重要的一個概念。它是反映社會參與者在網絡活動過程中心性位置的一個量化指標，能夠體現每一位參與者在網絡活動中的活躍程度。結點中心度分為絕對中心度和相對中心度。本次研究結果如圖2所示。

圖2 度數中心度結果

從結果上看，出度達到30以上的參與者有27，1，25，12，19，8，4，說明他們在整個實訓過程中參與度較高，起到一個組織者和發起者的角色。入度較高的參與者有19，27，5等，表明他們是問題參與解決的角色。同時出度和入度都比較少的有7，16號，說明在整個實訓過程中，參與度較低，不僅不提出問題，對于項目其他成員提出的問題回答得也不足。

3.4 凝聚子群分析

凝聚子群是網絡結構中具有相對較強或較緊密的參與者構成的子集合。凝聚子群分析是社會網絡子結構的分析方法，主要研究了網絡結構中相對穩定的子結構，重點討論網絡結構中局部元素之間的相互關系。凝聚子群密度是衡量凝聚子群的重要指標之一。該值越大，說明網絡結構中的小團體較多，互動的深度和廣度不足；該值越小，說明大家相互之間的交互比較均勻。本次研究中凝聚子群密度為0.771 3，說明虛擬實訓環境下的交互過程中存在較多的交互團體，這與虛擬實訓教學中學生分組協作特征相符合。

圖3為本研究的凝聚子群分析圖，圖中呈現出很清晰的協作小組關系，他們之間交互密切，信息交流比較流暢。基于虛擬實訓環境下的項目化的教學過程是以小組合作的形式構成，小組成員之間交互較密集，而小組之間的交流不足，小組交互主要依托組長進行溝通處理。對比凝聚子群和項目分組，有一組完全相同，4組基本相同，這也基本和凝聚子群分析圖相匹配。此外，由于部分學生相互比較熟悉，交互較多，故網絡結構中也出現一些由兩三個成員構成的協作小組。

圖3 凝聚子群分析

4 研究結論與建議

4.1 學生之間交互不均衡

在實訓教學過程中，學生的交互意愿不均衡。擔任組長或者骨干成員的同學不僅與小組成員交互較多，同時也能夠積極與其他小組成員進行交流，既能提出各種問題，同時也能回答或者解答其他成員提出的問題，反映在交互入度和出度都比較高，比如27，12等同學。反之，一部分成員交互意愿不夠強烈，入度和出度都較少，項目過程中對其他成員的依賴較多。在以后的實訓教學過程中，應充分調動這部分同學的積極性，讓每一位同學都能充分發揮自己的能力，提升所有同學的綜合能力。

4.2 協作小組內部交互較多，組間交互不足

虛擬環境下的實訓教學工作中，小組之間的交互程度較好，各小組成員之間的交流較多，但是小組化的實訓工作，不同小組之間的交流相對較小，組間交流形式基本靠組長或者私交較好的同學來維持，小組工作相對封閉，還不能起到互通有無的作用。以后的實訓教學過程中，應當充分協調好各小組之間的交流，確立小組交流形式和機制，架起小組溝通的橋梁，使得實訓工作提升到更高層次。

4.3 交互程度與學生成績之間有密切聯系

在實訓教學過程中，交互密度較高的協作小組成績較高，實訓項目成果效果也較好，反之，教學交互不夠密切的小組實訓效果不夠理想，甚至部分項目都無法順利完成。

5 結語

實訓教學工作落實好壞程度決定著高職院校人才培養規格。高職院校需要培養符合現代企業需求，專業技能熟練，同時具有較高職業素養的綜合人才。通過社會網絡分析法，對實訓教學工作的進行可視化的定量分析，能夠充分研究實訓中小組之間、小組內部各成員之間的交流情況，并通過具體數據分析實訓效果，這為后續的實訓工作提供數據支撐和改革方向。