基于数字孪生的混合教学模式改革研究

摘  要：本文以信息化教学发展为主线，介绍了信息化教学的发展，基于数字孪生技术给出新型混合教学模型的定义和架构，利用数字线索开展复杂教学过程的建模仿真、动态预测和评估，以计算机组成原理课程为例实现数字孪生和学生实体之间的模拟与分析的闭环业务。

关键词：数字孪生;教育信息化;混合教学模式

Abstract： Based on the digital twin technology， the paper proposes a new framework of blended learning. It uses digital clues to carry out the processes of modeling， simulation， dynamic prediction and evaluation of complex teaching procedures. The proposed framework takes a course of Computer Composition Principle as an example to implement a closed-loop business of simulation and analysis between the digital twin and student entity.

Keywords： digital twin; education informationization; blended learning mode

1   引言（Introduction）

在信息技术高速发展的今天，人们传播和接受知识的渠道更加智能化和多元化。在这样一个大背景下，出现了各种新型的教育模式[1，2]，大学课堂不再以统一模式的教学为主，如何运用新型信息技术，创新教学全过程成已经成为近阶段教学研究的重要内容。

目前，常用的混合教学模式的核心思想都在于强调学生对知识的探索、发现、交互学习上[3]，存在着过程理想化、教学内容设计缺乏针对性、课下资源设计和学生个体之间缺乏准确匹配关系等弊端。

数字孪生作为实现数字化、智能化、服务化等先进理念的重要使能技术，当前备受学术界关注[4]，本文针对数字孪生在课程教学模式改革中應用的理论基础进行探讨，借鉴数字孪生技术在工业领域的成功应用[5]，探讨其在整个教学体系中应用的可行性，完成了基于数字孪生的新型混合式教学模型的定义和架构。

2  数字孪生在教学改革中的应用（The application of digital twin in teaching reform）

数字孪生作为一种在信息世界中刻画物理世界、仿真物理世界的重要技术，为实现现实世界的数字化转型提供了有效途径，目前西门子公司、特斯拉公司、ANSYS公司、通用电气公司等全球知名企业都开展了其在相关领域的落地应用实践，可以看出数字孪生技术在理论层面和应用层面均取得了快速发展。……