基于元宇宙的线上线下混合式教学模式探索

刘孝飞

关键词：元宇宙；C语言程序设计；线上线下；混合式教学；学习空间

中图分类号：TP312 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）03-0125-03

0 引言

如今是信息爆炸的时代，人工智能、大数据、虚拟现实等技术的飞速发展，给各行各业带来挑战与机遇，尤其是教育行业。经过疫情三年，人们更加认识到传统教育方式所存在的不足，以及线上技术所带来的优势，线上线下混合式教学越来越受到广大师生的欢迎，但对于操作性较强的学科来说，混合式教学却难以施展。自2021年被称为元宇宙元年以来，随着元宇宙的不断丰富和完善，混合式教学势必将突破学科限制，广泛应用于各学科教学当中[1]。

元宇宙是人类利用虚拟现实技术、数字技术等进行构建，并将现实世界映射到元宇宙空间中，从而形成与现实世界交互对应的虚拟世界[2]。元宇宙的出现，给教育行业带来的是教学环境的升级，学习效率的提升，学习资源的拓展，为混合式教学普遍应用到各学科教学当中提供了方便[3]。元宇宙背景下，计算机教育和教学也势必成为混合式教学技术发展的受益者。

随着计算机技术的飞速发展，学生学习需求也在不断增长，因此各学科教师必须紧跟时代的步伐，学习先进的计算机技术，将先进的技术融入课堂，更新教学理念。而作为计算机教师，面对元宇宙所带来的资源红利，更应该先一步融合，并结合学生的学习和性格特点，将元宇宙技术融入现今的教学之中，探索教育新模式，提高自身的教学水平[4]。

1 相关概念

1.1 元宇宙

“元宇宙”一词最早出现在科幻小说《雪崩》，2022年9月，全国科学技术名词审定委员会邀请各方面领域专家，针对元宇宙概念进行深入探讨，最终达成共识，将元宇宙释义为人类运用数字技术构建的，由现实世界映射或超越现实世界，可与现实世界交互的虚拟世界[5]。

元宇宙使用虚拟现实、数字孪生等技术，通过用户视听等感官作为虚拟与现实的媒介，打通两者之间的沟通壁垒，给予人们沉浸式的交互体验[6]。元宇宙最大的优势是可以提供沉浸式的学习空间，多元化的交互方式也给予用户极大的体验感和获得感，因此元宇宙技术为混合式教学的在线资源建设提供全新的思路[7]。元宇宙技术已被用于学习空间的设计中，如华子荀等于2022年提出了一种基于虚实融合的多技术组成的沉浸式的学习空间[8]。元宇宙可以为教师和学生提供沉浸式的教学互动场地，同时虚拟现实技术的运用可以解决师生个性化的需求问题[9]。综上所述，元宇宙为混合式教学中在线课程发展提供了新方向、新思路。

1.2 线上线下混合式教学模式

混合式教学是线上线下相结合的一种新的教学模式[10]，于疫情期间备受师生关注，更是解决了学校疫情期间的无法正常开展线下教学的问题。随着疫情的结束，混合式教学因其独特的优势并未消失，反而逐步被推广至现今正常的教学之中，采用混合式教学模式的高校也逐步增多。混合式教学没有固定的教学形式，大部分教师是基于雨课堂、慕课等进行，但是这种方式存在诸多弊端，比如雨课堂只注重线上，但对于C语言等程序设计类课程来说，实践动手能力要求较多，而这却是线上教学无法解决的难关，并且对于现在的学生来说疫情期间的线上教学已对学生造成一定的疲惫感，导致部分学生对于线上资源的学习存在敷衍了事的态度，严重影响学生的学习效果。

2 C语言程序设计课程的特點及教学存在的问题

C语言程序设计是计算机类专业的一门重要的专业基础课程，主要介绍C语言的概述；算法的表示；语法规则、数据类型、数据运算、输入输出函数；顺序、选择、循环三大基本结构；数组、指针和数组的关系以及应用；结构体的定义以及应用等。通过本课程的学习，使学生熟练掌握C语言的各种语法和编写程序的知识，掌握阅读、分析、调试程序等基本技能，为后续的高级程序设计、操作系统、数据结构等课程的学习奠定基础，同时也能更深入理解高级语言、数据库等课程，在计算机课程体系中具有承上启下的作用。由此可见，学好C语言程序设计课程，是其他课程的基础，但目前C语言课程教学中仍存在诸多问题。

① 理论知识较多、缺乏趣味性

C语言程序设计课程作为一门计算机的专门语言类课程，其理论知识可想而知，必定繁多，并且每一个知识点都会涉及一定的语法规则。在语法的学习上，学生只是机械记忆，缺乏趣味性，学习过程比较枯燥。并且各个知识点之间联系较弱，前后知识无法进行有效衔接，因此，随着理论知识的增加，学生极易混淆知识点，从而降低学生的学习主动性。

② 教学模式单一、学习效率较低

C语言程序设计课程采用的是理论加实践的教学模式，因此大部分教师仍以教师讲授为主，理论课在多媒体教室，实践课在机房上机操作，这种方式较为单一已不能满足学生个性化、多样化和创新性的学习需求。如今的学生处于大数据时代，相比于以前来说可谓是见多识广，因此对于教学的需求也日益增加。教师若仍采用传统的教学模式，那么就会出现师生之间的互动较少，学生的主观性发挥较少，只是机械地去复制学习教师的教学内容等现象，从而不能很好地提高学习兴趣，导致学生学习效率较低，不能满足如今的教学目标，体现不出学生的主体地位。

③ 理论实践结合，实践占比少

C语言程序设计课程是一门对实践能力要求较高的课程，但其实践时间却远远不够，比如洛阳师范学院计算机科学与技术专业，此课程共72学时，其中理论54学时，实践18学时，两周一次实验课，学生很难得到真正的动手，往往是学生还未真正深入实验课就已结束，给教学目标的实现造成很大的难度，学生的动手能力也无法得到保证。

3 基于元宇宙的线上线下混合式教学模式

3.1 元宇宙助力线上线下混合式教学

① 图书馆化的教学资源

传统的教学，学生所得资源除了线下资源，在学习初期线上资源的获取在庞大的网络数据面前显得极为困难。一方面，学习初期知识储备不足面对海量数据无从找起；另一方面，学生并不能很好地去分辨网络数据的真实性与有用性，从而浪费大量的时间与精力。在元宇宙的加持下，教师可将学习数据分门别类进行整理，并且打造图书馆化的沉浸式学习，让学生如同置身于图书馆，提高搜索效率，真实的享受到元宇宙所带来的教育资源，从而提高学习效率。

② 虚拟的团队协作

在元宇宙中，不同的高校师生可以通过数字身份自由组合，形成独具特色的虚拟团队。虚拟的团队协作相对于传统的形式来说，在竞争、效率、信息等方面具有明显的优势。第一，信息优势。在元宇宙每个人都会有自己的虚拟化身，不同高校的师生都可以通过虚拟化身进行交流，那么对于同一个虚拟团队来说，队员就可以来自世界各地，从而能够充分的获取世界各地的学习信息资源，打破教育资源地域限制；第二，资源公平。参与者可在虚拟环境中根据需求开展教学活动，满足多元化教育需求，处于元宇宙的所有者都可从中受益，从而促进教育资源的公平；第三，竞争优势。虚拟团队可以集聚元宇宙空间中来自世界各地的优秀人才，可以来自不同领域，从而实现众多单项优势的联合，形成强大的竞争优势。同时，得益于元宇宙空间的特点，团队之间可以实现知识、信息的共享，实现优势互补和利益最大化；第四，效率优势。在元宇宙空间中，虚拟团队可以实现随时随地的面对面交流，及时地进行信息沟通，缩短团队成员之间信息沟通与交流所用的时间，确保不因信息的滞留影响团队的效率，从而大大提高团队的合作效率。

③ 游戏化的学习与实践

传统的学习方式，已不能满足新时代学生对于学习的需求，如今的学生身处互联网的时代潮流，对于学习的方式要求更高，为了增加学生学习的趣味性，则可以根据学生的实际需求与特点，在元宇宙学习空间中，打造游戏化的学习场景与实践，以及升级打怪式的学习过程。对于游戏化的学习场景，第一，可以增强学生的学习兴趣，在课堂中，学生可以在参与游戏的过程中愉悦学习，这样能够很好地激发学生的学习兴趣，让学生对所学内容产生向往，并能更深刻地理解和记忆；第二，提高学生的课堂参与度，游戏本身具有互动性，能够提高学生积极参与的欲望，从而更好地培养学生的合作精神、竞争意识与团队协作能力。

3.2 构建基于元宇宙的线上线下混合式

教学模式C语言程序设计课程因其对实践动手能力要求较强，因此混合式教学模式无法发挥最大的效果，因此大部分教师仍采用较单一的传统教学模式，而传统教学模式普遍存在学生上课积极性较低的问题，基于此，本文在元宇宙的基础上，根据当前大数据、人工智能等新技术的发展情况，计算机专业程序设计类课程的培养目标，对线上线下的混合式教学模式在C语言程序设计课程中的应用进行了探讨，构建了基于元宇宙的线上线下混合式教学模式，如图 1 所示。该教学模式利用元宇宙学习空间作为线上教学的平台，同时结合翻转课堂、沉浸式的教学模式，吸引学生的注意力，让学生们注意力回归课堂，从而提高学生的学习兴趣，切实地实现“学生主体，教师主导”的教育理念。

① 课前阶段。首先，教师要将本课程所涉及的学习资源上传元宇宙学习空间，打造专属于本课程的班级图书馆，并且可以将其具现化，让学生犹如身临其境，提高学生对本课程的学习兴趣，增加课程吸引力；其次，教师要了解学生特点，根据学生的特点打造教学过程中的个性化虚拟场景，并且可以让学生参与此部分的创造，增加大学生的参与感，提高互动性与学生学习的积极性；再次，将学生需要练习的编程实践题根据难度不同设置不同等级的关卡，学生可以通过不同等级的关卡来获得积分，提高自身的等级，激励学生不断提高自己的实践动手能力，并且教师在课后还可以根据学生的闯关能力来判断学生的学习效果；最后，教师可利用身份优势，结合同课程教师的学习资源以及本课程相关领域的专家资源，比如对于程序设计类課程可以和全国各地校内校外的编程专家进行合作，给学生带来不同的体验。

② 课中阶段。在教师的指导下，学习者可与同伴合作共同完成项目，通过项目的学习不断地去优化自身的知识体系，构筑更加完备的知识结构。首先，教师利用线上线下的学习空间帮助学习者学习新的知识点并整理重难点；其次，教师根据学生的学习情况提出问题，学习者根据教师所提出的问题，通过团队协作共同在学习空间利用各种资源，尝试以各种不同的形式去展示问题的解决方案和设计思路，并与其他团队所提出的不同方案进行对比、讨论，从而不断的进行迭代优化，重塑自身知识结构；再次，团队互评，通过互评学习者可以全面的审视自身的不足之处，为学生课后的复习指明方向；最后，老师们必须针对各自团队的整体学习状况进行个性化指导和评价总结，并针对班级中的共性问题进行集中研究和重点突破，并要保证班上的每一个学员都投入课堂的复习中，营造积极的课堂学习氛围。特别值得关注的是，在线上线下混合式教学中，课中阶段的教学形式具有多样性，教师需要根据课程的学习内容、学生的阶段特点等来制定个性化的教学组织策略。

③ 课后阶段。教师通过网络学习空间发布课后作业以及课后实训任务，学生需在规定的时间进行提交。课后作业主要是让学生进行知识的巩固，而课后实训任务则是对学生实践能力的进一步训练和提高，实训任务可分为不同的层次，比如基础和附加，基础面向的是所有学生，主要是让学习者对基础知识进一步掌握和练习，附加则是面向学有余力的学生，以此来激励基础较好的学生进一步去提高自身的实践能力。此外，教师根据此次的教学效果进行课后反思，反思教学过程中的不足之处，并在后续教学中予以改进。

4 基于元宇宙的线上线下混合式教学模式评价

C语言程序设计课程并不是一门理论性的课程，而是一门应用性较强的课程，而传统的课堂远远满足不了这类课程的需求，并且也无法全面的评价学生的学习成果。基于元宇宙的线上线下混合式教学模式，使学生的学习方式更加多样，而多样化的学习方式决定了多元化的评价方式，因此更有利于对学生的学习成果进行全面评价。在这里学生在不同阶段的学习成果，比如方案展演、团队协作等都可纳入评价的范畴，教师也可根据专业的培养目标进行评价权重的设置，提升评价的精准性。

5 总结

元宇宙的虚拟性、线上化等特性能够实现跨越时空的师生交流，并且能够与现实空间结合，很好地弥补了传统教学中的缺陷。本文以C语言程序设计课程为例，探索基于元宇宙的线上线下混合式教学模式，在元宇宙的学习空间上将学习资源进行重组，为学生提供多样化的学习方式，不仅有利于多元化评价的构建，更能有效地改善课程教学质量。

【通联编辑：王力】