基于元宇宙的線上線下混合式教學模式探索

劉孝飛

關鍵詞：元宇宙；C語言程序設計；線上線下；混合式教學；學習空間

中圖分類號：TP312 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2024）03-0125-03

0 引言

如今是信息爆炸的時代，人工智能、大數據、虛擬現實等技術的飛速發展，給各行各業帶來挑戰與機遇，尤其是教育行業。經過疫情三年，人們更加認識到傳統教育方式所存在的不足，以及線上技術所帶來的優勢，線上線下混合式教學越來越受到廣大師生的歡迎，但對于操作性較強的學科來說，混合式教學卻難以施展。自2021年被稱為元宇宙元年以來，隨著元宇宙的不斷豐富和完善，混合式教學勢必將突破學科限制，廣泛應用于各學科教學當中[1]。

元宇宙是人類利用虛擬現實技術、數字技術等進行構建，并將現實世界映射到元宇宙空間中，從而形成與現實世界交互對應的虛擬世界[2]。元宇宙的出現，給教育行業帶來的是教學環境的升級，學習效率的提升，學習資源的拓展，為混合式教學普遍應用到各學科教學當中提供了方便[3]。元宇宙背景下，計算機教育和教學也勢必成為混合式教學技術發展的受益者。

隨著計算機技術的飛速發展，學生學習需求也在不斷增長，因此各學科教師必須緊跟時代的步伐，學習先進的計算機技術，將先進的技術融入課堂，更新教學理念。而作為計算機教師，面對元宇宙所帶來的資源紅利，更應該先一步融合，并結合學生的學習和性格特點，將元宇宙技術融入現今的教學之中，探索教育新模式，提高自身的教學水平[4]。

1 相關概念

1.1 元宇宙

“元宇宙”一詞最早出現在科幻小說《雪崩》，2022年9月，全國科學技術名詞審定委員會邀請各方面領域專家，針對元宇宙概念進行深入探討，最終達成共識，將元宇宙釋義為人類運用數字技術構建的，由現實世界映射或超越現實世界，可與現實世界交互的虛擬世界[5]。

元宇宙使用虛擬現實、數字孿生等技術，通過用戶視聽等感官作為虛擬與現實的媒介，打通兩者之間的溝通壁壘，給予人們沉浸式的交互體驗[6]。元宇宙最大的優勢是可以提供沉浸式的學習空間，多元化的交互方式也給予用戶極大的體驗感和獲得感，因此元宇宙技術為混合式教學的在線資源建設提供全新的思路[7]。元宇宙技術已被用于學習空間的設計中，如華子荀等于2022年提出了一種基于虛實融合的多技術組成的沉浸式的學習空間[8]。元宇宙可以為教師和學生提供沉浸式的教學互動場地，同時虛擬現實技術的運用可以解決師生個性化的需求問題[9]。綜上所述，元宇宙為混合式教學中在線課程發展提供了新方向、新思路。

1.2 線上線下混合式教學模式

混合式教學是線上線下相結合的一種新的教學模式[10]，于疫情期間備受師生關注，更是解決了學校疫情期間的無法正常開展線下教學的問題。隨著疫情的結束，混合式教學因其獨特的優勢并未消失，反而逐步被推廣至現今正常的教學之中，采用混合式教學模式的高校也逐步增多?；旌鲜浇虒W沒有固定的教學形式，大部分教師是基于雨課堂、慕課等進行，但是這種方式存在諸多弊端，比如雨課堂只注重線上，但對于C語言等程序設計類課程來說，實踐動手能力要求較多，而這卻是線上教學無法解決的難關，并且對于現在的學生來說疫情期間的線上教學已對學生造成一定的疲憊感，導致部分學生對于線上資源的學習存在敷衍了事的態度，嚴重影響學生的學習效果。

2 C語言程序設計課程的特點及教學存在的問題

C語言程序設計是計算機類專業的一門重要的專業基礎課程，主要介紹C語言的概述；算法的表示；語法規則、數據類型、數據運算、輸入輸出函數；順序、選擇、循環三大基本結構；數組、指針和數組的關系以及應用；結構體的定義以及應用等。通過本課程的學習，使學生熟練掌握C語言的各種語法和編寫程序的知識，掌握閱讀、分析、調試程序等基本技能，為后續的高級程序設計、操作系統、數據結構等課程的學習奠定基礎，同時也能更深入理解高級語言、數據庫等課程，在計算機課程體系中具有承上啟下的作用。由此可見，學好C語言程序設計課程，是其他課程的基礎，但目前C語言課程教學中仍存在諸多問題。

① 理論知識較多、缺乏趣味性

C語言程序設計課程作為一門計算機的專門語言類課程，其理論知識可想而知，必定繁多，并且每一個知識點都會涉及一定的語法規則。在語法的學習上，學生只是機械記憶，缺乏趣味性，學習過程比較枯燥。并且各個知識點之間聯系較弱，前后知識無法進行有效銜接，因此，隨著理論知識的增加，學生極易混淆知識點，從而降低學生的學習主動性。

② 教學模式單一、學習效率較低

C語言程序設計課程采用的是理論加實踐的教學模式，因此大部分教師仍以教師講授為主，理論課在多媒體教室，實踐課在機房上機操作，這種方式較為單一已不能滿足學生個性化、多樣化和創新性的學習需求。如今的學生處于大數據時代，相比于以前來說可謂是見多識廣，因此對于教學的需求也日益增加。教師若仍采用傳統的教學模式，那么就會出現師生之間的互動較少，學生的主觀性發揮較少，只是機械地去復制學習教師的教學內容等現象，從而不能很好地提高學習興趣，導致學生學習效率較低，不能滿足如今的教學目標，體現不出學生的主體地位。

③ 理論實踐結合，實踐占比少

C語言程序設計課程是一門對實踐能力要求較高的課程，但其實踐時間卻遠遠不夠，比如洛陽師范學院計算機科學與技術專業，此課程共72學時，其中理論54學時，實踐18學時，兩周一次實驗課，學生很難得到真正的動手，往往是學生還未真正深入實驗課就已結束，給教學目標的實現造成很大的難度，學生的動手能力也無法得到保證。

3 基于元宇宙的線上線下混合式教學模式

3.1 元宇宙助力線上線下混合式教學

① 圖書館化的教學資源

傳統的教學，學生所得資源除了線下資源，在學習初期線上資源的獲取在龐大的網絡數據面前顯得極為困難。一方面，學習初期知識儲備不足面對海量數據無從找起；另一方面，學生并不能很好地去分辨網絡數據的真實性與有用性，從而浪費大量的時間與精力。在元宇宙的加持下，教師可將學習數據分門別類進行整理，并且打造圖書館化的沉浸式學習，讓學生如同置身于圖書館，提高搜索效率，真實的享受到元宇宙所帶來的教育資源，從而提高學習效率。

② 虛擬的團隊協作

在元宇宙中，不同的高校師生可以通過數字身份自由組合，形成獨具特色的虛擬團隊。虛擬的團隊協作相對于傳統的形式來說，在競爭、效率、信息等方面具有明顯的優勢。第一，信息優勢。在元宇宙每個人都會有自己的虛擬化身，不同高校的師生都可以通過虛擬化身進行交流，那么對于同一個虛擬團隊來說，隊員就可以來自世界各地，從而能夠充分的獲取世界各地的學習信息資源，打破教育資源地域限制；第二，資源公平。參與者可在虛擬環境中根據需求開展教學活動，滿足多元化教育需求，處于元宇宙的所有者都可從中受益，從而促進教育資源的公平；第三，競爭優勢。虛擬團隊可以集聚元宇宙空間中來自世界各地的優秀人才，可以來自不同領域，從而實現眾多單項優勢的聯合，形成強大的競爭優勢。同時，得益于元宇宙空間的特點，團隊之間可以實現知識、信息的共享，實現優勢互補和利益最大化；第四，效率優勢。在元宇宙空間中，虛擬團隊可以實現隨時隨地的面對面交流，及時地進行信息溝通，縮短團隊成員之間信息溝通與交流所用的時間，確保不因信息的滯留影響團隊的效率，從而大大提高團隊的合作效率。

③ 游戲化的學習與實踐

傳統的學習方式，已不能滿足新時代學生對于學習的需求，如今的學生身處互聯網的時代潮流，對于學習的方式要求更高，為了增加學生學習的趣味性，則可以根據學生的實際需求與特點，在元宇宙學習空間中，打造游戲化的學習場景與實踐，以及升級打怪式的學習過程。對于游戲化的學習場景，第一，可以增強學生的學習興趣，在課堂中，學生可以在參與游戲的過程中愉悅學習，這樣能夠很好地激發學生的學習興趣，讓學生對所學內容產生向往，并能更深刻地理解和記憶；第二，提高學生的課堂參與度，游戲本身具有互動性，能夠提高學生積極參與的欲望，從而更好地培養學生的合作精神、競爭意識與團隊協作能力。

3.2 構建基于元宇宙的線上線下混合式

教學模式C語言程序設計課程因其對實踐動手能力要求較強，因此混合式教學模式無法發揮最大的效果，因此大部分教師仍采用較單一的傳統教學模式，而傳統教學模式普遍存在學生上課積極性較低的問題，基于此，本文在元宇宙的基礎上，根據當前大數據、人工智能等新技術的發展情況，計算機專業程序設計類課程的培養目標，對線上線下的混合式教學模式在C語言程序設計課程中的應用進行了探討，構建了基于元宇宙的線上線下混合式教學模式，如圖 1 所示。該教學模式利用元宇宙學習空間作為線上教學的平臺，同時結合翻轉課堂、沉浸式的教學模式，吸引學生的注意力，讓學生們注意力回歸課堂，從而提高學生的學習興趣，切實地實現“學生主體，教師主導”的教育理念。

① 課前階段。首先，教師要將本課程所涉及的學習資源上傳元宇宙學習空間，打造專屬于本課程的班級圖書館，并且可以將其具現化，讓學生猶如身臨其境，提高學生對本課程的學習興趣，增加課程吸引力；其次，教師要了解學生特點，根據學生的特點打造教學過程中的個性化虛擬場景，并且可以讓學生參與此部分的創造，增加大學生的參與感，提高互動性與學生學習的積極性；再次，將學生需要練習的編程實踐題根據難度不同設置不同等級的關卡，學生可以通過不同等級的關卡來獲得積分，提高自身的等級，激勵學生不斷提高自己的實踐動手能力，并且教師在課后還可以根據學生的闖關能力來判斷學生的學習效果；最后，教師可利用身份優勢，結合同課程教師的學習資源以及本課程相關領域的專家資源，比如對于程序設計類課程可以和全國各地校內校外的編程專家進行合作，給學生帶來不同的體驗。

② 課中階段。在教師的指導下，學習者可與同伴合作共同完成項目，通過項目的學習不斷地去優化自身的知識體系，構筑更加完備的知識結構。首先，教師利用線上線下的學習空間幫助學習者學習新的知識點并整理重難點；其次，教師根據學生的學習情況提出問題，學習者根據教師所提出的問題，通過團隊協作共同在學習空間利用各種資源，嘗試以各種不同的形式去展示問題的解決方案和設計思路，并與其他團隊所提出的不同方案進行對比、討論，從而不斷的進行迭代優化，重塑自身知識結構；再次，團隊互評，通過互評學習者可以全面的審視自身的不足之處，為學生課后的復習指明方向；最后，老師們必須針對各自團隊的整體學習狀況進行個性化指導和評價總結，并針對班級中的共性問題進行集中研究和重點突破，并要保證班上的每一個學員都投入課堂的復習中，營造積極的課堂學習氛圍。特別值得關注的是，在線上線下混合式教學中，課中階段的教學形式具有多樣性，教師需要根據課程的學習內容、學生的階段特點等來制定個性化的教學組織策略。

③ 課后階段。教師通過網絡學習空間發布課后作業以及課后實訓任務，學生需在規定的時間進行提交。課后作業主要是讓學生進行知識的鞏固，而課后實訓任務則是對學生實踐能力的進一步訓練和提高，實訓任務可分為不同的層次，比如基礎和附加，基礎面向的是所有學生，主要是讓學習者對基礎知識進一步掌握和練習，附加則是面向學有余力的學生，以此來激勵基礎較好的學生進一步去提高自身的實踐能力。此外，教師根據此次的教學效果進行課后反思，反思教學過程中的不足之處，并在后續教學中予以改進。

4 基于元宇宙的線上線下混合式教學模式評價

C語言程序設計課程并不是一門理論性的課程，而是一門應用性較強的課程，而傳統的課堂遠遠滿足不了這類課程的需求，并且也無法全面的評價學生的學習成果?；谠钪娴木€上線下混合式教學模式，使學生的學習方式更加多樣，而多樣化的學習方式決定了多元化的評價方式，因此更有利于對學生的學習成果進行全面評價。在這里學生在不同階段的學習成果，比如方案展演、團隊協作等都可納入評價的范疇，教師也可根據專業的培養目標進行評價權重的設置，提升評價的精準性。

5 總結

元宇宙的虛擬性、線上化等特性能夠實現跨越時空的師生交流，并且能夠與現實空間結合，很好地彌補了傳統教學中的缺陷。本文以C語言程序設計課程為例，探索基于元宇宙的線上線下混合式教學模式，在元宇宙的學習空間上將學習資源進行重組，為學生提供多樣化的學習方式，不僅有利于多元化評價的構建，更能有效地改善課程教學質量。

【通聯編輯：王力】