基于虛擬仿真的線上線下混合式教學模式
——以甲殼動物實驗及實習為例

何玉慧 甘 煉 陳世俊 孫際佳

甲殼動物增養殖學是研究甲殼動物，尤其是經濟蝦蟹類生物學知識和生產技術的一門學科，是水產養殖專業必修的專業課之一，具備極強的理論性、技術性和實踐性。甲殼動物實驗及實習課程教學是培養學生理論聯系實際能力的重要途徑，是培養學生實踐創新能力與綜合素質的重要手段。通過對該門課程的學習，學生可了解甲殼動物增養殖的意義，掌握甲殼動物生物學、分類學、育苗和養殖管理技術等，提高實踐動手能力、創新思維能力以及運用所學知識分析和解決養殖領域實際問題的能力，為今后從事蝦蟹類養殖、科研和生產服務打下堅實的基礎[1-4]。

一、當前實驗課程教學存在的問題

目前，甲殼動物實驗及實習課程內容主要包括以下兩方面：第一，甲殼動物解剖和分類；第二，水體中不同鈣、鎂比例對南美白對蝦淡化養殖的影響。實驗的主要目的是使學生了解常見甲殼動物的形態特征，認識常見甲殼動物經濟品種，學習南美白對蝦淡化養殖技術，深入理解水產養殖技術原理。通過課程教學實踐、調研及反饋，本課程教學尚存在三方面不足。

第一，實驗教學內容簡單。本門實驗課程包括驗證性（甲殼動物形態學觀察及解剖）、綜合性（甲殼動物分類）和設計性（不同鈣、鎂比例對南美白對蝦淡化養殖的影響）實驗項目。通過開展實驗，學生能初步掌握甲殼動物的生物學特性。但在實際生產應用中，甲殼動物養殖技術環節繁多，涉及人工繁殖、苗種培育、餌料培養、養殖管理和水質監測等。學生在室內開展養殖實驗時，只能簡單地體驗對蝦養殖的部分過程，缺乏對養殖全程操作流程的學習、觀察與實踐，難以對甲殼動物增養殖形成深入、全面的理解。因此，現有的教學內容難以完全滿足本課程的教學需求。

第二，實驗教學模式單一。在實驗教學過程中，首先由教師對實驗內容進行講解，隨后學生根據課程要求開展實驗，教師進行課堂指導。實驗教學整體上存在以教師講解為主、學生積極性不強、教學方法陳舊等問題。經常有學生對實驗原理理解不到位，導致在開展實驗的過程中錯誤百出，對實驗效果造成了嚴重的影響。因此，如何更好地利用現代信息技術，創新教學手段，優化教學方法，打通“教”與“學”之間的壁壘，提升學生對實驗課程的學習興趣，調動學生的積極性，激發學生的創新思維，提升課堂教學效果，值得我們研究與探討。

第三，實驗評價考核固化。傳統的實驗課程考核以考勤、課堂表現和實驗報告為依據，考核方式單一，成績區分度較小。由于課堂上教師的精力有限，不能時刻監督每位學生的實驗情況，因此課堂表現的評判在一定程度上缺乏公正性。此外，因教學資源有限，實驗一般為兩個人一組，使得部分學生存在懈怠心理，不愿意動手操作，忽視實驗過程，只看重實驗結果，將重心放在實驗報告的撰寫中，導致溝通協作能力、動手能力、分析和解決問題能力、理論聯系實際能力得不到有效提升，人才培養質量與培養目標之間存在一定的差距。

基于以上問題，為了適應社會經濟發展需求，培養理論知識扎實、實踐動手能力和辯證思維能力強的復合型水產人才，實現行業需求與人才培養同頻共振，促進甲殼動物養殖業乃至水產養殖業的高效、可持續發展，迫切需要對該門實踐課程教學進行改革與創新。

二、基于虛擬仿真的線上線下混合式教學模式改革

隨著信息化技術在教育領域的深度應用，以MOOC（慕課）、虛擬仿真實驗為代表的在線開放課程和實驗項目發展迅猛[5-6]。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010—2020年）》提出“加快教育信息化進程”的戰略措施，所以高校應利用在線教育的優勢，推動在線教育資源的開放及應用。由于受到新冠肺炎疫情的影響，全國高校停止線下教學的情況時有發生。為了實現“停課不停學”的目標，各高校充分挖掘網絡教學資源，積極開展在線教學活動，以保障教學進度的平穩推進。由此可見，打破傳統教學模式，利用線下教學針對性強、授課效果佳和線上教學資源豐富、手段靈活的優勢，采用信息技術開展“線上+線下”教學，將成為未來教育的主流。

虛擬仿真實驗教學依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫、網絡通信等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境，具備實驗內容多元化、實驗過程自主化、能力評價科學化等優點，受到了社會各界的廣泛關注[7]。甲殼動物養殖時間跨度長，并且受季節與地域的限制，而甲殼動物實驗及實習課程學時短，且實驗場地受限，因此本研究依托國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺，開展教學改革實踐，探討如何將線上資源合理地融入實驗課程教學，優化教學內容，創新教學組織形式，開展“線上+線下”教學（見圖1），提升實驗教學效果。

圖1 甲殼動物實驗及實習“線上+線下”教學模式

（一）完善實驗教學內容， 融合線上線下教學資源

高校應根據人才培養需求，重構實踐課程體系，保留內容優質、綜合性強的線下實驗教學項目，增加優質的線上教學課程資源，優化實驗教學內容。

第一，高校可引入符合人才培養目標、切合經濟社會產業發展的課程，如對蝦人工育苗虛擬仿真實驗、河蟹池塘生態育苗虛擬仿真、循環水養殖系統構建虛擬仿真實驗等，并有效解決傳統實踐教學過程中出現的經費有限、學時有限、實驗資源和場地有限等問題，促進實驗項目科學化、系統化和規范化，使學生全面掌握甲殼動物的主要形態特征和與養殖相關的技術。

第二，教師應合理分配線上與線下實驗課程學時，調整演示性、驗證性、綜合性、設計性實驗比例，拓展教學資源，豐富教學內容，使學生掌握甲殼動物基礎生物學、分類學等知識，以及人工育苗、餌料培養、養殖管理、水質監測等技術。

（二）創新實驗教學方法， 合理利用信息化平臺

教師應充分利用信息化平臺，創新實踐課程“線上+線下”混合聯動的教學方法，提高育人水平，并以學院在線學習軟件為平臺，建設甲殼動物實驗及實習微課堂。一方面，教師可以在課前發布實驗講義、教學PPT、圖片素材等教學資源，布置預習任務，引導學生帶著問題進行預習，了解實驗目的、實驗原理、實驗內容和實驗步驟、儀器設備的使用方法，提高課堂教學效率；另一方面，學生可以利用碎片化時間進行學習，并在課后根據自身的知識掌握情況，對薄弱環節進行鞏固和復習，提升學習效果。

同時，教師應建立課程微信群或QQ 群，與學生在課前、課中、課后開展交流與互動。第一，在課前，教師可采集學生自主學習過程中遇到的問題，有針對性地設計線下實驗教學環節。第二，在課中，教師可開展課堂測驗，檢驗學生的預習效果。第三，在課后，教師要對學生在實驗過程中及實驗報告撰寫中存在的問題進行分析，并對學生存在的疑問進行解答，建立“實驗疑問有解答、實驗操作有反饋、實驗報告有分析”的長效機制，更好地優化實驗教學效果。

（三）優化實驗教學策略， 培養學生的主體及創新意識

教師應豐富教學手段，樹立以“學生實踐為主，教師指導為輔”的實驗教學理念，將“線上+線下”教學模式與翻轉課堂相結合，實施以問題為導向的教學方法。同時，教師還應發揮“領路人”作用，提出問題，引導學生針對問題收集、分析和整理相關資料，并進行課堂匯報，培養學生的主體意識，發揮學生的主觀能動性，激勵學生開展自主學習，提升學生的資料檢索能力、邏輯思維能力和語言表達能力。

教師還可通過線下實驗及線上虛擬仿真實驗，強化學生的實踐應用能力與創新能力，鼓勵學生自主開展綜合性及設計性實驗，運用自動化水質檢測儀等智能化設備，統籌水質測定及調控、鹵蟲培養、飼料投喂、養殖管理等事項，促進學生深入理解甲殼動物養殖的關鍵點，掌握綜合實驗設計思路，提高學生自主探索專業理論知識的能力，為今后從事相關生產及研究工作奠定基礎，培養真正有能力解決行業痛點問題的應用型、創新型、科技型人才。

（四）改進實驗考核機制， 健全評價與考核體系

為了適應新課程內容和教學模式，教師應重構實驗課程考核評價體系，注重過程性評價，建立過程性評價方法。教師可構建線上評價和線下評價“兩位一體”教學評價機制：線上評價包括簽到、問答、測驗以及虛擬仿真實驗；線下評價包括實驗操作、實驗報告等。同時，考核項目要全面，內容要翔實、客觀，涵蓋課前預習、課堂表現以及課后完成情況三個維度，以保障考核結果的客觀性、公正性和全面性。通過評價結果，教師可及時了解學生在實驗過程中遇到的問題，并給予學生相應的指導，反思實驗教學效果，改進教學方法，提高教學質量。

綜上所述，本研究依托國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺，通過在線學習軟件、微信群等渠道，采用翻轉課堂等教學方法，創建甲殼動物實驗及實習課程“線上+線下”教學模式，建立全過程監管與考核評價方法，以解決實驗教學中存在的實驗教學內容簡單、教學模式單一、考核評價固化等問題。同時，還構建了集“自主學習、課堂教學、實踐應用、答疑解惑”四模塊及“基礎認知、鞏固提高、綜合應用”三層次于一體的實驗互動教學體系，以提升實驗教學效果，提高學生的綜合實踐能力，加深學生對甲殼動物養殖產業的理解，培養學生的宏觀和前瞻性思維，有效推動高等院校水產類實驗課程教學改革，為助力“科技興農”提供人才支撐。