鞠宏偉

摘要：虛擬仿真技術(shù)是提升地方高校實驗教學信息化水平的重要舉措，將虛擬仿真技術(shù)引入實驗教學成為地方高校實驗教學改革的一個新方向，借助虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建虛實結(jié)合的虛擬仿真實驗教學，有利于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)。結(jié)合工作實踐，分析了新形勢下地方高校開展虛擬仿真實驗教學的意義和面臨的挑戰(zhàn)，并針對地方高校實際，提出了相應(yīng)虛擬仿真實驗教學發(fā)展策略。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實驗；實驗教學；教育信息化；高等教育；創(chuàng)新人才

中國分類號：G642 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）25-0113-02

Abstract： The virtual simulation technology is significant method to improve the information level of experimental teaching in local universities. The virtual simulation technology demonstrates a new direction for experimental teaching reform. The virtual simulation teaching and learning environment built by virtual simulation technology， is an effective way to innovation talents cultivation. Combining the exploration of work practice， analyzed the challenges of the virtual simulation experiment teaching under the new situation， proposed new ideas that benefit the virtual simulation experimental teaching of local universities.

Key words： virtual simulation experimental； experimental teaching； educational informatization； higher education； innovating talents

當前，高等教育已進入從規(guī)模擴張向內(nèi)涵發(fā)展轉(zhuǎn)變的新的發(fā)展時期。各地方高校面臨著重新確定自己在國家高等教育中的位置、爭奪教育資源、搶占教育市場、在全國高等教育競爭中爭得一席之地的嚴峻形勢。教學質(zhì)量是地方高校發(fā)展的生命線，重視和提高教學質(zhì)量是地方高校應(yīng)對這種激烈競爭態(tài)勢的必要措施。作為地方高等教育質(zhì)量保障體系重要內(nèi)容的實驗教學質(zhì)量，卻相對薄弱。如何有效地提高實驗教學質(zhì)量，加快實驗教學改革，以培養(yǎng)創(chuàng)新型高素質(zhì)人才，是當今地方高校亟待解決的問題。由于辦學經(jīng)費的限制、所在地域的限制，直接導致了大多地方高校的實驗室及實踐基地較少，設(shè)備及師資配備不足，學生實驗時間少，實踐能力弱等問題。而基于虛擬仿真技術(shù)的實驗教學可以多次重復、成本低廉，在發(fā)達國家得到普遍采用?；谔摂M仿真技術(shù)的實驗教學為地方高校實驗教學改革提供了新思路。

1虛擬仿真實驗教學的意義

1.1虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實、人機交互、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等信息技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實等技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一種更高級的仿真技術(shù)。

虛擬仿真技術(shù)有以下四個主要特征：第一是沉浸感（Immersion）。虛擬仿真系統(tǒng)中產(chǎn)生的虛擬環(huán)境，可讓使用者在多種感知上產(chǎn)生一種沉浸于虛擬環(huán)境的感覺；第二是交互性（Interaction）。虛擬現(xiàn)實是一個互動的環(huán)境，其可以影響或被使用者影響。第三是虛幻性（Imagination）。即環(huán)境是由虛擬仿真系統(tǒng)構(gòu)建的，既可以模擬現(xiàn)實中真實存在的環(huán)境，也可模擬出人類想象的環(huán)境；第四是逼真性（Reality）。虛擬環(huán)境與所模擬的現(xiàn)實世界極其相像，當使用者以各種行為作用于虛擬環(huán)境時，其所做出的反應(yīng)也與現(xiàn)實世界的相關(guān)規(guī)律及其吻合。

1.2虛擬仿真實驗教學是高校實驗教學信息化建設(shè)的重要內(nèi)容

信息技術(shù)對地方高等教育發(fā)展具有革命性影響，地方高校須予以高度重視，并加快教育信息化發(fā)展進程。要盡快完成教育部提出的相關(guān)任務(wù)目標，整合相關(guān)信息資源，建成有自身特色的教學信息化體系，以培養(yǎng)高素質(zhì)人才、并完善國民整身教育體系。教育部在發(fā)布的各相關(guān)虛擬仿真實驗教學發(fā)展工作的文件中，明確提出虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，并提出了虛擬仿真實驗教學發(fā)展的指導思想、宗旨、核心和重點，并要求各高校要持續(xù)推進實驗教學改革與發(fā)展和實驗教學信息化建設(shè)工作。

1.3虛擬仿真實驗教學的重要性

1.3.1虛擬仿真實驗教學的主要特點

虛擬仿真實驗教學通過構(gòu)建高度仿真的實驗環(huán)境，可達到傳統(tǒng)實驗難以實現(xiàn)的實驗教學效果，尤其是在涉及一些高危及部分極端的實驗環(huán)境，不可逆和不可及的操作，高耗、及大型高綜合性等實驗項目，虛擬仿真實驗教學可以實現(xiàn)可靠、安全、經(jīng)濟的效果。而大多地方高校仍存在實驗設(shè)備及耗材配備缺口較大、實驗場地不足等諸多問題，這直接導致學生親手實踐機會少的現(xiàn)狀。另外隨著地方高校不斷發(fā)展遠程教育，遠程教學中的實驗教學已經(jīng)成為急待解決的問題。虛擬仿真實驗教學不但能在一定程度上解決地方高校實驗經(jīng)費、設(shè)備、場所短缺的問題，而且它的基于網(wǎng)絡(luò)平臺性可以很好地實現(xiàn)遠程教育中的實驗教學。

1.3.2虛擬仿真實驗教學有助于創(chuàng)新型人才培養(yǎng)

虛擬仿真實驗可以及時增加相關(guān)學科最新、最前沿的一些實驗項目，能讓學生及時了解和掌握最新技術(shù)和市場主流產(chǎn)品；虛擬實驗教學較之傳統(tǒng)實驗教學可以更靈活地加入多種設(shè)計性、創(chuàng)新性實驗項目。與傳統(tǒng)實驗教學相比，虛擬仿真實驗教學可以提供更多實驗環(huán)境、豐富實驗內(nèi)容項目，學生可以自己設(shè)計實驗方案，并及時分析實驗結(jié)果，有利于培養(yǎng)學生的獨立思考能力，有助于提高學生的研究創(chuàng)新能力及動手實踐能力。

2地方高校虛擬仿真實驗教學面對的幾大挑戰(zhàn)

隨著信息科技的迅速飛躍發(fā)展，人們學習知識的途徑呈現(xiàn)出多樣化特征?；诨ヂ?lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新一代教學模式、學習方式，使得當代高等教育發(fā)生重大變革，要求地方高校教育者須拓寬思維，科學地發(fā)展虛擬仿真實驗教學工作，把握機遇，迎接挑戰(zhàn)。

2.1傳統(tǒng)實驗教學觀念變革的挑戰(zhàn)

地方高校要想提高自己的教學教育質(zhì)量，為社會經(jīng)濟發(fā)展培養(yǎng)創(chuàng)新人才，就必須順應(yīng)時代科技發(fā)展需求，對所有老師舊的實驗教學思想、模式等進行變革。要將信息技術(shù)與信息教學深度融合，使信息技術(shù)貫穿整個教學全過程，而不是簡單累加及應(yīng)用，要徹底改變對教育信息化簡單片面理解，要依托信息技術(shù)開展新的教學模式，要改變傳統(tǒng)的知識傳授方式，要以培養(yǎng)學生能力為導向。目前仍有較多老師認為只有傳統(tǒng)的實驗教學，才能讓學生掌握各種基本的實驗技能，提高學生的實踐能力，激發(fā)學生潛能，而未能發(fā)揮虛擬仿真實驗教學的優(yōu)勢。所以地方高校如何真正發(fā)揮虛擬仿真實驗教學的優(yōu)點和長處，建立虛實互補的實驗教學模式，直接關(guān)系著地方高等教育的投資效益。因此，地方高校教師能否打破舊的教育思考與實踐方式，進行教育觀念的變革與創(chuàng)新，是對地方高校的一個嚴峻考驗。

2.2新時代學習方式變革的挑戰(zhàn)

新時代的互聯(lián)網(wǎng)交互在線學習模式，徹底改變了舊的教育教學模式。在傳統(tǒng)的教育理念中，一直強調(diào)著從上而下的教育方式，是以老師為中心，所有課程、規(guī)則、考試都是由老師確定。而開放的互聯(lián)網(wǎng)教學方式是以學生為中心，最終的理想結(jié)果是能夠為每一位學生量身定制屬于個性化的學習計劃。因此，地方高校虛擬仿真實驗教學要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，所構(gòu)建的虛擬仿真實驗環(huán)境首先要滿足學生自主實驗的要求，要適應(yīng)新時代的開放式學習方式，既要使學生能靈活便捷地完成高效多樣化的實驗，又能在具體學習過程中交流互動與協(xié)作。

2.3提高教師應(yīng)用信息技術(shù)能力的挑戰(zhàn)

地方高校老師一般都具有較強的專業(yè)知識，也具有一定的應(yīng)用信息技術(shù)的能力，但要適應(yīng)虛擬仿真實驗教學發(fā)展的要求，老師尚須具備更高的信息技術(shù)能力。故地方高校仍需進一步加強對教師虛擬現(xiàn)實、仿真技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)等相關(guān)信息技術(shù)技能的培訓；并激勵教師積極進行實驗教學改革、實驗?zāi)Ｊ絼?chuàng)新和新技術(shù)的應(yīng)用研究。

3地方高校虛擬仿真實驗教學發(fā)展策略

3.1出臺切實可行的政策制度

國家在國家級虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)的相關(guān)文件中，已對虛擬實驗教學工作的指導思想、建設(shè)任務(wù)和內(nèi)容進行了詳細說明，也提出了具體要求。地方高校在具體實施時需出臺符合自身發(fā)展實際的政策措施，以保證虛擬仿真實驗教學的積極、規(guī)范、有序開展。為確保政策制度的針對有效，要根據(jù)虛擬仿真實驗教學開展過程中出現(xiàn)的問題，適時對相關(guān)政策制度進行補充修訂。

3.2加強校企合作，服務(wù)地方經(jīng)濟

教育部2015年全國教育工作會上提出，地方高校要把辦學思路真正轉(zhuǎn)到服務(wù)地方經(jīng)濟發(fā)展上來、轉(zhuǎn)到產(chǎn)教融合校企合作上來，培養(yǎng)的人才要符合經(jīng)濟社會的需求。地方高校要適時調(diào)整虛擬仿真實驗教學發(fā)展方向，以與地方經(jīng)濟發(fā)展的人才需求方向緊密接軌。

對于虛擬仿真實驗教學發(fā)展的資源建設(shè)，地方高校的老師具有豐富的相關(guān)專業(yè)知識、實驗技巧和數(shù)據(jù)，而企業(yè)有編程開發(fā)軟件的技術(shù)優(yōu)勢，校企雙方可發(fā)揮各自優(yōu)勢，共同開發(fā)資源，實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學資源的快速高質(zhì)發(fā)展。

3.3取長補短，突出特色

地方高校在開展虛擬仿真實驗教學工作，其目的就是培養(yǎng)具有創(chuàng)新實踐能力的學生。其作為地方高校實驗教學發(fā)展改革的一項新舉措，有諸多問題需解決，諸如技術(shù)應(yīng)用、組織方式、實施方法等等。就此而言，可研究借鑒國外與國內(nèi)985、211等名校虛擬仿真實驗教學經(jīng)驗，并與本校實際結(jié)合，突出本校特色，科學規(guī)劃，合理發(fā)展。

曲阜師范大學作為地方高校，其現(xiàn)代生物學虛擬仿真實驗教學中心充分發(fā)揮學校學科專業(yè)優(yōu)勢，積極與地方企業(yè)合作，充分整合學校相關(guān)信息化實驗教學資源，開創(chuàng)性地建設(shè)可共享的優(yōu)質(zhì)虛擬實驗仿真教學資源；實現(xiàn)了校企共建共管、可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實驗教學模式；形成了“三層次、三模塊、三結(jié)合”的特色鮮明的虛擬仿真實驗教學體系。2015年，該仿真虛擬實驗教學中心申報國家級虛擬仿真實驗教學中心獲得成功。這對其他地方高校虛擬仿真實驗教學發(fā)展具有一定借鑒意義。

4結(jié)束語

地方高校教育工作者已經(jīng)認識到虛擬仿真實驗教學的重要意義，并已廣泛開展虛擬仿真實驗教學建設(shè)工作。在具體發(fā)展過程中，地方高校要充分認清自身不足，積極進行開放共享的虛擬仿真實驗教學平臺建設(shè)，將先進的實驗教學理念和創(chuàng)新的實驗教學方法廣泛應(yīng)用，把實踐和創(chuàng)新能力培養(yǎng)放在首要位置，這將是今后地方高校實驗教學改革發(fā)展的一大方向。

參考文獻：

[1] 潘蕾. 國家級實驗教學示范中心可持續(xù)發(fā)展的思考[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014， 31（5）：164-166.

[2] 祖強. 國家級虛擬仿真實驗教學中心評審指標體系解讀[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備， 2014（21）：27-29.

[3] 王衛(wèi)國，胡今鴻，劉宏. 國外高校虛擬仿真實驗教學現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 實驗室研究與探索，2015，34（5）：214-219.

[4] 王衛(wèi)國. 虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)思考與建議[J]. 實驗室研究與探索，2013，32（12）： 5-8.

[5] 田婧，羅通，羅華峰，等. 新建本科院校虛擬仿真實驗室的建設(shè)及教學[J]. 實驗科學與技術(shù)，2015，13（6）：219-222.

[6] 林凌敏. 區(qū)域教育集群下虛擬仿真實驗教學建設(shè)的探索 [J]. 實驗技術(shù)與管理，2016，33（2）：182-185.

[7] 張軼群，代樹龍，張凌海，等. 淺析虛擬仿真技術(shù)在實作技能教學中的應(yīng)用[J]. 電腦知識與技術(shù)，2016，12（14）：132-133.

[8] 張智煥，張惠娣. 機械工程控制的虛擬仿真實驗教學實踐[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014，31（7）：102-103.

[9] 郭馨梅，房成鑫. 國家級經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)的經(jīng)驗借鑒[J]. 實驗技術(shù)與管理，2014，31（11）：8-12.