跨校虚拟仿真实验教学效果研究

［摘 要］ 为推进跨校虚拟仿真实验教学的开放共享，以自主开发设计的“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”的跨校教学实践为例，基于课前学情调查与课后教学效果评价两个问卷调查，从教学内容设计、跨校教学认可度两个维度对“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”的跨校教学效果展开讨论。基于讨论结果，进一步从“两性一度”虚拟仿真实验教学内容设计、“跨区协同”的虚拟仿真实验教学开放体系方面提出跨校虚拟仿真实验教学的建议与反思。研究成果有望为虚拟仿真实验教学的跨校协同提供参考借鉴，为各类院校间的跨校教学交流提供实践指导。

［关键词］ 跨校教学；虚拟仿真实验；教学效果评价

［基金项目］ 2021年度陕西省高等教育教学改革研究重点项目“‘特色引领、跨区协同、虚实融合’的物流管理专业实践教学体系创新与改革”（21BZ055）；2022年度陕西省“十四五”教育科学规划课题“物流管理专业虚拟仿真实验课程思政教学体系改革与实践”（SGH22Y1327）；2023年度陕西省“十四五”教育科学规划课题“德教研理念下的研究生核心课程教学研究——以‘交通运输安全’为例”（SGH23Y2478）；2023年度西安邮电大学教学改革研究立项项目“现代邮政与物流实践教学虚拟教研室”（JGA202320）；2022年度西安邮电大学研究生课程建设与教育教学改革研究项目“‘思政引领、科教融合’背景下研究生核心课程教学改革与实践”（YJGJ2022049）

［作者简介］ 任翠萍（1987—），女，河北肃宁人，博士，西安邮电大学现代邮政学院讲师，主要从事虚拟仿真实验教学研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）38-0016-04 ［收稿日期］ 2023-04-26

引言

跨校协同共建共享优质教学资源是高等教育教学改革的新趋势。2020年11月，教育部网站转载了《光明日报》题为“打破教育资源的跨时空传递瓶颈，实现优质教学资源在东西部之间的互通共享”一文。虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库、网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象［1］。2017—2019年，教育部先后发布《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》《关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》和《关于一流本科课程建设的实施意见》，明确指出国家虚拟仿真实验教学项目是推进现代信息技术融入实验教学项目、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措。可见，虚拟仿真实验教学对促进高等教育教学质量的全面提高意义重大。

目前，关于虚拟仿真实验教学的跨校协同教学研究仍处于探索阶段［2］，更多的是对虚拟仿真实验教学与跨校协同教学分别展开研究。（1）关于虚拟仿真实验教学的研究主要围绕虚拟仿真实验教学体系［3］、虚拟仿真实验设计与开发［4］、虚拟仿真实验教学效果［5］、虚拟仿真实验评价体系［6］、虚拟仿真实验教学模式［7］等内容展开。（2）关于跨校协同教学的研究尚处于探索阶段，研究内容主要涉及跨校协同教学的必要性［8］、跨校协同教学方式［9］、跨校教师合作［10］等内容。其中，林世员等［11］提出建立教育资源共建共享联盟有利于培养具有创新创业精神、高素质、应用型、复合型高水平人才。可见，尚未有研究基于跨校教学的实际开展情况探讨虚拟仿真实验的跨校协同教学效果研究。

基于自主开发的“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”，通过与同类特色院校开展跨校教学，展开跨校虚拟仿真实验教学调查，并从实验内容设计、跨校教学效果两个方面分析跨校虚拟仿真实验教学的效果。

一、研究设计

1.问卷设计与跨校样本数据采集。结合“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”的邮政特色，基于虚拟仿真实验的开放共享，选取具有类似特色的高校开展腾讯会议线上教学的跨校虚拟仿真实验教学。研究设计了学情调查与教学效果评价两个问卷，问卷内容围绕实验内容、跨校教学两个维度展开。其中，学情调查问卷包括实验内容熟悉度、跨校教学认可度两个维度；教学效果评价问卷包括虚拟仿真实验的教学内容满意度、跨校教学认可度两个维度。利用问卷星平台，分别在授课前与授课后发放线上学情调查问卷与教学效果评价问卷。为保证两份问卷的可比性、准确性，本研究共收集到有效问卷132份，两份问卷分别有66份。样本来自某邮电高校2020级邮政管理与物流管理专业的学生。

2.问卷调查数据信度检验。为检验收集样本数据的可靠性，本研究使用克龙巴赫α系数（Cronbach α）对样本数据的质量水平进行检验。克龙巴赫α系数高于0.8，则说明信度高；克龙巴赫α系数介于0.7～0.8，则说明信度较好；克龙巴赫α系数介于0.6～0.7，则说明信度可接受；克龙巴赫α系数小于0.6，说明信度不佳。

样本数据信度检验结果发现：（1）学情调查问卷中，课程实验内容熟悉度的克龙巴赫α系数为0.621，略高于0.6，样本数据信度可接受。（2）教学效果评价问卷中，克龙巴赫α系数分别为0.901、0.819，说明教学效果评价问卷的样本数据信度质量水平较好，研究数据真实可靠。

二、研究分析与讨论

本研究基于“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”学情调查问卷与教学效果评价问卷调查数据，采用统计分析与对比分析，对本次虚拟仿真实验线上跨校教学的实验内容效果以及跨校教学效果进行了实证分析。

1.实验内容教学效果。“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”教学期望通过虚拟仿真实验模拟现实中的问题，对配送和揽收一体化路径进行合理化研究，使学生能够掌握并解决邮政快递业“最后一公里”的配送与揽收路径优化难题。为有效设计跨校虚拟仿真实验教学内容，先充分了解学生对上述问题的理解程度，并通过课后教学效果评价了解学生对本次课程内容的满意度。

第一，“最后一公里”难题被广泛认知，但缺乏对问题的深入剖析与研究探索。通过对课前虚拟仿真实验教学内容的学情调查分析可知（见图1），从对问题的了解程度到相关专业内容的熟悉程度，再到解决问题的理论知识掌握程度，学生对其认知的比例依次降低，分别为65.9%、49.4%、45.9%。这说明有约一半的学生对本实验涉及的教学内容缺乏前期基础。

第二，实验教学内容满意度总体较高，主要体现在实验设计合理、易于理解，能够有效提升末端配送揽收作业效率，解决“最后一公里”难题。本研究从以下四个方面对实验教学内容效果进行评价：（1）实验内容设计；（2）VRP模型实践；（3）路径规划的相关理论应用；（4）末端配送—揽收的作业效率提升。为验证四个方面之间是否存在正相关关系，采用皮尔逊相关系数展开进一步分析。分析发现，实验教学内容的四个方面之间存在紧密的相关关系，尤其是“路径规划的相关理论应用”与“末端配送—揽收的作业效率”的相关性最显著，其皮尔逊相关系数为0.86。这也说明本研究实验内容的合理性与科学性。同时，结合课后问卷调查分析发现，93.9%的学生掌握了路径规划的相关理论，并认同末端配送—揽收作业效率的提升；仅有4名学生对其持中立态度。

2.跨校教学效果。通过跨区开展“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”，推动优质实践教学资源跨区域互联互通，实现教师之间的跨校教研交流与跨校线上实践教学。本实验已面向有相同特色的院校进行推广，获批2022年度首批实验教学课程“西部行”协同建设项目，这为实现跨时空实践教学奠定了坚实的基础。为切实提升跨校虚拟仿真实验教学认可度，进一步基于课前学情调查与课后教学评价调查展开分析。（1）跨校虚拟仿真实验教学认可度较高。据课前学情调查统计分析，邮政管理、物流管理两个专业的学生全部同意跨校虚拟仿真实验教学，且非常同意与比较同意的比例分别高达94.74%、95.74%。基于课后教学效果评价分析，邮政管理、物流管理两个专业的学生赞成开展跨校虚拟仿真实验教学的比例分别为96.3%、100%；相比学情调查结果，课后跨校教学认可度下降了3.7%，邮政管理专业中有1名学生改变观点为不太赞成，其主要原因是网络传输速度慢，导致实验软件缓冲等待时间延长。说明此次跨校虚拟仿真实验教学能够满足大部分学生的要求，但在实验软件参数设置、网络配置等方面存在改进的空间。（2）跨校虚拟仿真实验教学能够实现知识互通与资源共享。基于课后教学效果评价调查结果（见图2），86.4%的学生认为通过虚拟仿真实验的跨校教学能够学到更多的知识，71.2%的学生认为虚拟仿真实验的跨校教学能够获取更多的实验资源。同时，42.4%的学生充分认可了虚拟仿真跨校教学的学习效果，有12.1%的学生认为与本校上课没有区别；说明本次虚拟仿真实验的跨校教学效果得到了约一半学生的认可，后期可以通过完善实验软件与教学设计进一步提升跨校教学效果。另外，77.3%的学生表示在此前未使用过其他虚拟仿真实验，这也说明此次跨校实验教学与国家虚拟仿真实验建设所提倡的优质教学资源互联互通、共建共享的初衷相吻合。

三、研究建议

基于跨校开展“末端配送—揽收一体化虚拟仿真实验”教学的具体情况，结合课前学情调查与课后教学效果评价调查的研究结果分析，从以下三个方面提出跨校虚拟仿真实验教学的建议。

1.以自主学习为标准，形成具有“两性一度”的跨校虚拟仿真实验教学内容。学生从被动接受知识转变为主动建构知识和情感体验，其实践能力得以培养，创造性和综合能力得到提高。跨校虚拟仿真实验教学同样要以学生为中心，考虑学生自主学习的能动性。同时，注重虚拟仿真实验课程教学内容的高阶性、创新性、挑战度。跨校开展虚拟仿真实验教学，熟悉授课学生的知识体系、实践能力及思想水平是前提，设计基础规范—综合设计—研究探索难度递增的阶梯式实验教学内容是核心，同时掌握学生对教学内容设计的反馈。

2.以开放共享为目标，实现“跨区协同”的虚拟仿真实验教学开放体系。发挥虚拟仿真实验教学的信息技术优势，设计实践教学资源共享辐射机制，通过对接虚拟实验教学管理平台，实现校际虚拟仿真实验教学共建共享，形成互为补充的特色教学内容，推动优质特色实践教学资源跨区域互联互通，实现跨校、跨区域的线上实践教学，推进优质实践教学资源均衡发展、向外辐射。

3.以普适易用为前提，注重优化虚拟仿真实验软件的基础配置。跨校跨区域开展线上虚拟仿真实验教学时，学生所处的网络环境、计算机配置等存在差异。为满足多样化的学习环境，对虚拟仿真实验软件的设计与开发提出了更高的要求。如实验软件自身内存不能太大；能够满足绝大部分计算机使用，具备普适性；实验界面的可读性强，操作流畅。

参考文献

［1］熊宏齐.虚拟仿真实验教学助推理论教学与实验教学的融合改革与创新［J］.实验技术与管理，2020，37（5）：1-4+16.

［2］张红涛，陈露露，谭联，等.虚拟仿真类实验教学资源省际高校共建共享的研究［J］.实验技术与管理，2021，38（5）：26-28.

［3］熊宏齐.基于虚拟仿真的线上线下融合专业实验教学体系构建［J］.实验技术与管理，2022，39（3）：5-10+25.

［4］兰虎，温建明，邵金均，等.大型钢结构多机器人协同焊接控制虚拟仿真实验设计［J］.实验室研究与探索，2022，41（2）：202-207+218.

［5］陈岩，高洁.如何提高虚拟仿真实验教学项目的学习效果？：基于国际经济与贸易专业159份问卷的分析［J］.现代教育技术，2021，31（5）：75-81.

［6］曾嘉莹，金辉.公共卫生与预防医学类虚拟仿真实验的评价体系研究与实证［J］.实验技术与管理，2021，38（10）：146-151.

［7］孙艳娜，洪玲，孙大权，等.新冠肺炎疫情下高校线上实验教学模式探讨：以“道路工程材料”课程沥清虚拟仿真实验为例［J］.实验技术与管理，2021，38（6）：233-236.