西南大学化学化工虚拟仿真实验教学中心自2016年开始探索虚拟仿真实验教学与线下实际实验教学相结合的混合式实验教学模式，并通过实验教学大数据分析结果对虚拟实验资源和教学组织方式进行改进。本研究以最新版本的仪器分析虚拟仿真实验教学数据为基础，采用分类统计技术研究在线实验学习者参与学习的积极性、学习模式和学习效果，对学习者在线学习行为进行数据解读并提出虚拟仿真实验教学资源的开发和使用的未来趋势。西南大学化学化工虚拟仿真实验教学中心于2016年1月获批国家级虚拟仿真实验教学中心，主要承担化学化工学院和公共化学等28个本科相关专业虚拟仿真实验教学工作。本文所用数据为2017、2018两个年级化学师范、应用化学和化学工程与工艺3个专业共14个班级的664名学生在线学习记录，共1101610条数据。本文涉及的研究对象都在大学二年级上学期进行仪器分析线上线下混合式实验学习，已经具备分析化学等必要理论知识。学生均为化学大类招生，在大一期末进行专业分流，分为应用化学和化学工程与工艺专业。课程包括气相色谱、高效液相色谱、红外光谱、核磁共振、热重分析等17项大型精密仪器的对应虚拟仿真实验项目，每年面向学生开放10种仪器。如图1所示，学生总学习时间接近于正态分布，平均总练习时间为562.88分钟，最长总练习时间超过1800分钟；相对来讲，学生得分效率倾向于左偏分布并具有长尾特征，与传统线下教学成绩的正态分布有较大差别。图2. 2017与2018级学生得分效率时间直方图
三、虚拟仿真实验学习行为分析
图3为学生人均累计练习时间在年级、班级、专业和性别尺度上的分布特征。在年级尺度上，2017级学生人均累计练习时间略高于2018级学生，两者无显著差别，说明学生累计练习时间在较大程度上受课程安排的影响与学生自主学习能力关系不大。在专业和班级尺度上，应用化学专业学生人均累计学习时间最长，师范专业练习时间次之，化学工程与工艺学生累计学习时间最短。其中，2017级应化2班学生人均累计学习时间为2017级化学师范专业1班学生的157.45%。这说明非定向专业学生学习自主性要高于具有稳定就业渠道的免费师范生，而专业分流中由于学业表现不好被划分至弱势专业化学工程学生的自主性也大大低于学院强势专业。人均累计练习时间在性别尺度上差别最大，女生在班级、专业和年级三个尺度上均全面领先男生。其中，2017级师范专业女生人均累计练习时间为男生的151.88%，非师范专业女生人均累计练习时间仅为男生的115.65%；2018级应用化学专业女生人均累计练习时间为男生的154.40%，其余专业仅为127.67%。这说明在师范院校化学化工专业，女生更加专注于学业并能持续适应高校教育环境，最终转换成为明显的性别优势。图4和图5分别反映了男生和女生练习虚拟仿真实验的时间选择：男生和女生均在13:00-24:00明显活跃于0:00-12:00；男生在15:00、17:00和18:00出现练习时间高峰且明显高于其他时段，女生的练习高峰期出现在15:00-16:00和19:00-21：00两个时间段，分布相对男生更加均匀；女生深夜在线学习活跃度明显高于男生，说明女生的学习投入度明显高于男生。图6为学生虚拟仿真实验在一周之内的行为偏好：周四为学生练习时间的最高峰，周一周二练习时间次之；周三、周四、周六为学生练习时间的低谷，周六练习时间最少。由于师范院校男生比例较低，女生总练习时间远远高于男生总练习时间，但是周练习时间分布差别不大。其主要原因在于仪器分析课程线下实验教学要求学生在进行实验之前必须完成虚拟仿真实验预习，大部分练习时间均由预习时间构成。为证实该推论，本文分析了学生在线进行虚拟仿真实验教学的年/月周期。
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