智慧課程建設(shè)：興義民族師范學院虛擬仿真實驗室
“同學們注意觀察，虛擬試管中溶液顏色變化的節(jié)點，就是反應(yīng)的關(guān)鍵閾值！” 在興義民族師范學院化學與環(huán)境工程學院的虛擬仿真實驗室里，教師王敏正通過全息投影設(shè)備，帶領(lǐng) 2023 級化學專業(yè)學生 “操作” 鈉與水的反應(yīng)實驗。屏幕上，藍色的虛擬火焰緩緩升騰，學生們戴著 VR 眼鏡，手指在空中輕點，就能調(diào)整實驗參數(shù) —— 無需擔心試劑爆炸的危險，卻能清晰觀察到每一個反應(yīng)細節(jié)。而隔壁的教育科學學院實驗室里，師范生李雨桐正對著 “虛擬學生” 開展教學演練：她剛講完《桂林山水》的段落分析，系統(tǒng)就彈出 AI 反饋：“課堂互動頻次不足，需增加提問環(huán)節(jié)”“對少數(shù)民族學生的方言理解需求考慮較少”。這兩個跨越學科的教學場景，正是興義民族師范學院依托虛擬仿真實驗室，推進智慧課程建設(shè)的生動縮影。
一、破局：為何要建虛擬仿真實驗室？
作為一所服務(wù)黔西南布依族苗族自治州的師范院校，興義民族師范學院曾長期面臨 “教學場景受限、實踐機會不足” 的困境。在傳統(tǒng)化學實驗課上，像 “有機合成中的高壓反應(yīng)”“有毒氣體制備” 等實驗，因設(shè)備昂貴、風險高，學生只能 “看視頻、聽講解”，難以親自動手；師范生的教學實踐則依賴 “微格教室”，模擬對象多為同學扮演的 “假學生”，無法真實還原民族地區(qū)中小學的課堂生態(tài) —— 比如布依族學生的方言表達習慣、鄉(xiāng)村課堂的多媒體設(shè)備使用場景等。
2021 年，學校啟動 “智慧師范教育創(chuàng)新工程”，投入 1200 萬元建成涵蓋理、工、教、文四大學科的虛擬仿真實驗教學中心，包含 12 個專業(yè)實驗室、3 個跨學科實訓平臺，覆蓋化學、物理、生物、小學教育、學前教育等 15 個專業(yè)?！拔覀兘▽嶒炇?，不是為了‘炫技術(shù)’，而是要解決師范教育的‘真問題’?！?實驗室負責人張教授解釋，虛擬仿真技術(shù)的核心價值，在于 “把不可能變?yōu)榭赡堋薄?讓危險實驗變得安全，讓遙遠場景變得可及，讓重復演練變得高效，最終服務(wù)于 “培養(yǎng)能扎根民族地區(qū)的合格教師” 這一目標。
二、重構(gòu)：虛擬仿真如何重塑教學場景？
走進興義民族師范學院的虛擬仿真實驗室，“沉浸式體驗” 是最直觀的感受。在物理與電子工程學院的 “電磁學虛擬實驗室”，學生戴上 VR 設(shè)備，就能 “置身” 于電磁場中：用虛擬導線搭建電路，電流流動的軌跡會以彩色光線呈現(xiàn)；調(diào)整電阻值時，屏幕上實時顯示歐姆定律的計算過程，甚至能 “拆解” 變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，觀察鐵芯與線圈的相互作用。“以前學電磁學總覺得抽象，現(xiàn)在‘摸得著’電流，公式一下子就懂了！”2022 級物理專業(yè)學生張強說，他通過虛擬實驗完成的《電磁感應(yīng)現(xiàn)象探究》報告，還入選了學校的 “智慧課程優(yōu)秀案例”。
對師范生而言，實驗室的 “虛擬教學實訓平臺” 更是 “成長加速器”。該平臺收錄了黔西南州 30 所中小學的真實課堂場景數(shù)據(jù)，包括鄉(xiāng)村學校的 “小班化教學”、民族學校的 “雙語課堂” 等特色場景。師范生在演練時，系統(tǒng)會隨機生成 “突發(fā)狀況”—— 比如有學生用布依語提問、多媒體設(shè)備突然故障，學生需要即時應(yīng)對；課后，AI 會從 “教學目標達成度”“課堂管理能力”“民族文化融入度” 三個維度給出評分，并生成改進建議。李雨桐在準備 “鄉(xiāng)村小學語文教學” 實訓時，曾因忽略 “用苗族民間故事導入課文” 的建議，第一次評分僅為 B。經(jīng)過三次虛擬演練，她調(diào)整了教學設(shè)計，最終在真實的鄉(xiāng)村支教中，成功用苗族 “蝶花故事” 引發(fā)學生興趣，獲得了支教學校的好評。
實驗室還打破了 “學科壁壘”，打造跨學科的智慧課程。比如 “民族地區(qū)生態(tài)保護” 虛擬項目，就整合了生物、環(huán)境科學、地理三個專業(yè)的內(nèi)容：學生以 “黔西南州萬峰林生態(tài)調(diào)研” 為任務(wù)，通過虛擬設(shè)備 “走訪” 喀斯特地貌、布依族古村落，采集虛擬土壤樣本分析酸堿度，再結(jié)合當?shù)孛褡宓?“生態(tài)習俗”（如布依族的 “封山育林” 傳統(tǒng)），撰寫調(diào)研報告?！斑@個項目讓我明白，民族地區(qū)的教師需要‘一專多能’，能把生態(tài)知識和民族文化結(jié)合起來教給學生。”2021 級生物科學專業(yè)學生王莉說，她的團隊還將報告中的建議整理成 “生態(tài)科普手冊”，發(fā)放給當?shù)刂行W。
三、融合：智慧課程的 “技術(shù) + 教育” 雙驅(qū)動
虛擬仿真實驗室的核心，不是 “技術(shù)堆砌”，而是 “技術(shù)服務(wù)于教育”。興義民族師范學院在智慧課程設(shè)計中，始終堅持 “三個結(jié)合”：
一是 “虛擬操作與真實實踐結(jié)合”。學校規(guī)定，學生需先完成虛擬實驗的 “合格演練”，才能進入真實實驗室操作。比如化學專業(yè)的 “水質(zhì)檢測” 課程，學生先在虛擬平臺上熟悉檢測流程、練習數(shù)據(jù)處理，再到學校的真實水質(zhì)實驗室操作儀器，最后帶著設(shè)備到黔西南州的馬嶺河峽谷采集真實水樣?！疤摂M階段幫我們規(guī)避了操作失誤，真實實踐又讓我們感受到‘學以致用’的意義。”2023 級環(huán)境科學專業(yè)學生陳悅說，她和同學的水質(zhì)檢測報告，還被當?shù)丨h(huán)保部門采納為參考資料。
二是 “技術(shù)賦能與民族特色結(jié)合”。實驗室專門開發(fā)了 “民族文化虛擬課程資源庫”，收錄了布依族蠟染、苗族銀飾、侗族大歌等非遺項目的數(shù)字化模型。在學前教育專業(yè)的 “民族藝術(shù)教學” 課程中，學生可以通過虛擬設(shè)備 “拆解” 蠟染的紋樣結(jié)構(gòu)，學習如何將其轉(zhuǎn)化為幼兒美術(shù)教案；在小學教育專業(yè)的 “語文課程設(shè)計” 中，能調(diào)取苗族《仰阿莎》史詩的虛擬動畫，輔助講解民間文學?！拔覀兣囵B(yǎng)的教師，要懂民族文化，才能在課堂上傳承好本土特色。” 教育科學學院院長楊教授說，去年有 87% 的師范生在求職時，將 “熟悉民族地區(qū)教學場景” 作為核心競爭力。
三是 “個性化學習與團隊協(xié)作結(jié)合”。實驗室的智慧系統(tǒng)會根據(jù)學生的操作數(shù)據(jù)，生成 “個性化學習路徑”：對實驗操作不熟練的學生，推送基礎(chǔ)演練任務(wù)；對能力較強的學生，提供進階項目（如 “設(shè)計民族地區(qū)特色實驗課程”）。同時，多數(shù)虛擬項目要求以小組為單位完成，學生需通過線上協(xié)作平臺分配任務(wù)、討論方案。2022 級小學教育專業(yè)的 “虛擬校園活動設(shè)計” 項目中，4 名學生分別負責 “活動方案撰寫”“虛擬場景搭建”“民族游戲設(shè)計”“安全預案制定”，最終設(shè)計的 “布依族‘三月三’校園文化節(jié)” 方案，還被當?shù)啬承W采納實施。
四、輻射：從校園走向區(qū)域教育生態(tài)
興義民族師范學院的虛擬仿真實驗室，不僅服務(wù)本校教學，還主動輻射黔西南州的基礎(chǔ)教育。學校每年舉辦 “虛擬仿真教學開放日”，邀請當?shù)刂行W教師走進實驗室，學習如何將虛擬技術(shù)融入日常教學。去年，來自貞豐縣的鄉(xiāng)村教師羅艷，在實驗室學習了 “小學數(shù)學虛擬教具制作” 后，回到學校用虛擬設(shè)備教學生 “認識立體圖形”—— 通過讓學生 “拆解” 虛擬正方體、圓柱體，原本抽象的幾何概念變得直觀，班級數(shù)學平均分提高了 12 分。
實驗室還與黔西南州教育局合作，開展 “民族地區(qū)教師虛擬實訓” 項目。針對鄉(xiāng)村教師 “實驗教學能力薄弱” 的問題，學校開發(fā)了簡化版的 “虛擬實驗平臺”，教師可通過手機端登錄，學習 “小學科學實驗操作”；針對雙語教師的需求，平臺還提供布依語、苗語的操作指引。截至 2024 年，已有 1200 余名當?shù)亟處焻⑴c培訓，覆蓋全州 80% 的鄉(xiāng)村學校?！耙郧敖炭茖W課，只能靠畫圖，現(xiàn)在用虛擬實驗，學生的興趣濃多了?！?望謨縣某鄉(xiāng)村教師黃明說。
此外，實驗室還成為 “民族地區(qū)教育研究” 的平臺。學校的研究團隊通過分析學生的虛擬操作數(shù)據(jù)，研究 “民族地區(qū)師范生實踐能力的培養(yǎng)路徑”，相關(guān)成果發(fā)表在《貴州師范大學學報》；針對 “虛擬教學對少數(shù)民族學生學習效果的影響” 的研究，還獲得了貴州省教育科學規(guī)劃課題立項。
結(jié)語
傍晚時分，虛擬仿真實驗室的燈光依舊明亮。李雨桐正在為即將到來的 “民族地區(qū)教學技能大賽” 做最后演練 —— 她戴著 VR 設(shè)備，在虛擬的苗族小學課堂上，用雙語講解《瀑布》一文，AI 系統(tǒng)實時顯示 “課堂互動率 92%”“民族文化融入度優(yōu)秀”。屏幕上，虛擬學生們專注的眼神，仿佛是對她未來教師生涯的期許。
興義民族師范學院的實踐證明，虛擬仿真實驗室不是 “冰冷的技術(shù)設(shè)備”，而是 “有溫度的教育載體”。它用技術(shù)打破了教學的邊界，讓師范生在 “沉浸式體驗” 中積累實踐經(jīng)驗，讓智慧課程扎根民族地區(qū)的教育土壤。正如學校校長在實驗室揭牌儀式上所說：“我們要培養(yǎng)的，是能運用智慧技術(shù)、懂民族文化、愛鄉(xiāng)村教育的‘新師范人’。而虛擬仿真實驗室，正是實現(xiàn)這一目標的重要橋梁?！?當技術(shù)與教育深度融合，當智慧課程與民族特色同頻共振，興義民族師范學院正為民族地區(qū)師范教育的高質(zhì)量發(fā)展，探索出一條可行之路。
