王 甜， 王茂林， 林宏輝

(四川大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心， 成都 610065)

·實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)·

生物類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)中的問(wèn)題與對(duì)策

王 甜， 王茂林， 林宏輝

(四川大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院 生物科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心， 成都 610065)

隨著數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的信息化成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心無(wú)疑是信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開(kāi)放共享的重要載體。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將以往常規(guī)實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容轉(zhuǎn)化成虛擬實(shí)驗(yàn)，成為常規(guī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可或缺的補(bǔ)充。通過(guò)對(duì)生物類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心開(kāi)展教學(xué)資源、平臺(tái)等建設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的困難與問(wèn)題進(jìn)行探討，并結(jié)合自身建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)資源共享機(jī)制、平臺(tái)與資源兼容、資源建設(shè)內(nèi)容特點(diǎn)和可持續(xù)發(fā)展等提出解決對(duì)策，以期對(duì)各高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的后續(xù)建設(shè)和發(fā)展提供借鑒和依據(jù)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)； 共享機(jī)制； 教學(xué)資源； 建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

0 引 言

提高高校學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力，建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，共享優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與發(fā)展的目標(biāo)[1]，因此，全國(guó)各高校都在積極開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)工作，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作堅(jiān)持“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想[2-4]，大力推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)與方法，結(jié)合自身教學(xué)特色和培養(yǎng)生物科學(xué)類學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的教學(xué)目的和要求，將常規(guī)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)無(wú)法開(kāi)展的前沿及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)轉(zhuǎn)化為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，服務(wù)于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)網(wǎng)站平臺(tái)為載體，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的開(kāi)放共享。國(guó)家教育部在2013年至2015年期間,共評(píng)選出300個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)單位。其中生物類虛擬國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心有11個(gè)(見(jiàn)表1)，占比3.7%。

表1 2013-2015年生物類國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)單位

這11個(gè)生物類國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是經(jīng)過(guò)省級(jí)教育行政部門、軍隊(duì)院校教育主管部門推薦，再由中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)組織相關(guān)學(xué)科專家進(jìn)行審核、網(wǎng)絡(luò)評(píng)審和會(huì)議評(píng)審產(chǎn)生，相對(duì)代表了目前中國(guó)生物類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)范圍和水準(zhǔn)。

通過(guò)訪問(wèn)中心相關(guān)網(wǎng)站，生物類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)主要有以下方面：數(shù)字化動(dòng)植物標(biāo)本數(shù)據(jù)庫(kù)(圖片、標(biāo)本、音源、視頻等)；形態(tài)學(xué)顯微組織切片庫(kù)；生態(tài)學(xué)野外實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)；生物工程(發(fā)酵工程、基因工程、細(xì)胞工程等)；生物化學(xué)與分子生物學(xué)；生物制藥及基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)及生物醫(yī)學(xué)工程；動(dòng)植物解剖生理學(xué)；生態(tài)資源調(diào)查與保護(hù)利用?？梢钥闯觯鞲咝５奶摂M仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)充分利用學(xué)校學(xué)科專業(yè)優(yōu)勢(shì)和地方特色資源，與自身教學(xué)相結(jié)合，通過(guò)校企深度合作，共建共享虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心資源。

目前，全國(guó)有很多高校還在如火如荼地進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)，根據(jù)遴選要求，主要從4個(gè)方面(虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、教學(xué)隊(duì)伍、教學(xué)管理和共享平臺(tái)，以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心管理體系)進(jìn)行全方位建設(shè)[4]，力爭(zhēng)獲評(píng)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)單位。但是，在各高校建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心過(guò)程中也凸顯出一些問(wèn)題，使得建設(shè)過(guò)程舉步維艱，怎樣應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題讓虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)可持續(xù)發(fā)展，是當(dāng)下最值得深思和探討的問(wèn)題！

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)中的問(wèn)題

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)初衷都是服務(wù)于本科教學(xué)，除了需要實(shí)驗(yàn)教學(xué)一線教師結(jié)合自身教學(xué)優(yōu)勢(shì)，根據(jù)教學(xué)大綱制定建設(shè)內(nèi)容，同時(shí)與虛擬軟件制作公司的合作周期長(zhǎng)，虛擬實(shí)驗(yàn)制作、驗(yàn)收，到投入使用需要很長(zhǎng)時(shí)間，期間要對(duì)軟件進(jìn)行修改完善反復(fù)測(cè)試，但各高校之間沒(méi)有溝通的平臺(tái)，資源建設(shè)的消息是閉塞的，也許花了時(shí)間和精力做出的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)也是其他高校正在開(kāi)發(fā)制作的，導(dǎo)致虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源重復(fù)建設(shè)。

(1) 對(duì)建設(shè)指導(dǎo)思想理解有偏差。有建設(shè)者將很多生物現(xiàn)象簡(jiǎn)單過(guò)程復(fù)雜化、常規(guī)和直觀實(shí)驗(yàn)的虛擬化，作為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)內(nèi)容，又或是制作的虛擬場(chǎng)景和現(xiàn)實(shí)存在較大差異，不僅不會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)帶來(lái)幫助，反而讓學(xué)生更困惑了，白白浪費(fèi)了資源，教學(xué)效果適得其反。

(2) 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)來(lái)源于不同虛擬軟件制作公司，沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，其他高校如果想購(gòu)買使用已建設(shè)好的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，卻在兼容與共享方面出現(xiàn)問(wèn)題。

(3) 不同公司制作的虛擬平臺(tái)相互不能共享。很多虛擬軟件制作公司根據(jù)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的遴選要求，已開(kāi)發(fā)了成熟的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)，高校只需購(gòu)買平臺(tái)，加入根據(jù)自己教學(xué)需要而開(kāi)發(fā)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，就能建設(shè)一個(gè)系統(tǒng)完善的、開(kāi)放共享的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，具備賬號(hào)登錄，資源管理，班級(jí)、考試、新聞、論壇、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等管理功能。但是，不同公司軟件架構(gòu)會(huì)有差異，這也導(dǎo)致了一個(gè)學(xué)校的虛擬平臺(tái)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，對(duì)另一個(gè)學(xué)校的和不同公司合作開(kāi)發(fā)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源不能實(shí)現(xiàn)兼容和共享。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)網(wǎng)站服務(wù)器往往托管于校園網(wǎng)，校內(nèi)訪問(wèn)網(wǎng)站速度沒(méi)問(wèn)題，可是校外網(wǎng)站訪問(wèn)往往會(huì)受到影響，造成無(wú)法登錄或是虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中卡頓，無(wú)法順利進(jìn)行。

2 解決對(duì)策

2.1 建立共享平臺(tái)，制定共享機(jī)制

建議由相關(guān)管理部門建立全國(guó)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心資源共享平臺(tái)，各高校登錄注冊(cè)，在平臺(tái)上，已建設(shè)的單位提供中心鏈接網(wǎng)址，并將已建設(shè)完成的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源內(nèi)容名稱和簡(jiǎn)介進(jìn)行展示，資源內(nèi)容具備被查詢功能，以便其他高校對(duì)全國(guó)現(xiàn)有已建成的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源有所了解，杜絕重復(fù)資源建設(shè)現(xiàn)象。

高校之間可通過(guò)合作共享虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，減少重復(fù)建設(shè)的同時(shí)，又提高自身資源的利用率，但是，這需要相關(guān)管理部門建立完善的共享管理機(jī)制，鼓勵(lì)高校之間的互惠互享！

例如，海南大學(xué)的虛擬網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)就是可進(jìn)一步展開(kāi)建設(shè)的開(kāi)放性平臺(tái)，因?yàn)樘摂M實(shí)驗(yàn)不光是一項(xiàng)單純的教學(xué)活動(dòng)，還包括完整的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)管理體系，比如虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度安排，教學(xué)講義，學(xué)生作業(yè)提交，老師批改及師生教學(xué)互動(dòng)，都需要通過(guò)此平臺(tái)來(lái)完成。目前有許多開(kāi)源式軟件支持這項(xiàng)工作，比如Xenservere，NS3等[5-7]。

2.2 建設(shè)資源與平臺(tái)兼容，便于二次開(kāi)發(fā)

虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的制作需要專門的實(shí)驗(yàn)教師負(fù)責(zé)開(kāi)發(fā)，包含實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)_本撰寫(xiě)、制作方式(二維或三維)等工作，要完成制作投入運(yùn)行需要花大量的時(shí)間精力，因?yàn)椴煌母咝Ｓ兄煌膶I(yè)特色和教學(xué)要求，為了使虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更適合學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)，一定程度上需要定制式的制作，這需要學(xué)校、任課老師和制作公司的三方配合[5,8]。如果每個(gè)學(xué)校都以這樣的方式去開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，既增大了教師的工作量，虛擬實(shí)驗(yàn)制作的花費(fèi)也增加，開(kāi)發(fā)時(shí)間也增加，無(wú)形中造成資源的浪費(fèi)。

如果各高校建設(shè)的中心網(wǎng)站平臺(tái)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源具有統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，便于兼容其他高校可利用資源，通過(guò)共享機(jī)制，鼓勵(lì)高校之間利用已有的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，再結(jié)合自身的教學(xué)特色和需求，在已建設(shè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源上進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，改造成為符合本校本科教學(xué)的資源，構(gòu)建“虛實(shí)結(jié)合”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，既避免了資源浪費(fèi)，也是各高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享機(jī)制的有力支持。但是，這需要有關(guān)管理部門出臺(tái)全面的共享機(jī)制政策，針對(duì)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面做出明確規(guī)定，以便各高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源實(shí)施共享。

2.3 建設(shè)內(nèi)容要有側(cè)重點(diǎn)

生物類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)范圍很廣，例如，抽象的生命微觀過(guò)程，系統(tǒng)宏觀，典型材料解剖過(guò)程示范，生物信息學(xué)實(shí)驗(yàn)，不安全、昂貴的設(shè)備操作訓(xùn)練，受資源課時(shí)制約無(wú)法開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)，拓展教學(xué)空間突破障礙，破碎的知識(shí)點(diǎn)通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)連貫系統(tǒng)知識(shí)等方面，使得生物虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的建設(shè)內(nèi)容具有多樣，這就要求各高校在建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)利用優(yōu)勢(shì)資源和專業(yè)特色，兼顧教學(xué)特色和區(qū)域特色，結(jié)合本科教學(xué)要求，有針對(duì)性、有側(cè)重點(diǎn)地開(kāi)發(fā)具有高校自身專業(yè)特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。

在開(kāi)發(fā)資源時(shí),要充分調(diào)研一線實(shí)驗(yàn)教學(xué)教師的意見(jiàn)，確定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源內(nèi)容，更要考慮學(xué)生作為教學(xué)對(duì)象，哪種類型的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源是他們感興趣的，哪種內(nèi)容對(duì)他們的就業(yè)和發(fā)展有利，真正做到將人力物力用于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不能完成的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)制作。同時(shí)，要控制虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的比例，它是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的輔助和補(bǔ)充，虛實(shí)結(jié)合，相輔相成，才能發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)[9]。

四川大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，積極開(kāi)發(fā)與學(xué)生就業(yè)貼近的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，建設(shè)的生物技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，側(cè)重于生物制品和生物技術(shù)下游生產(chǎn)相關(guān)流程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的開(kāi)發(fā)，將產(chǎn)業(yè)背景介紹、生產(chǎn)流程、大型工業(yè)化設(shè)備虛擬操作等作為主要建設(shè)內(nèi)容，成為生物技術(shù)專業(yè)學(xué)生企業(yè)綜合實(shí)訓(xùn)課程的有力補(bǔ)充，既充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)，又盡量避免它的虛擬化帶來(lái)的不真實(shí)性體驗(yàn)，虛實(shí)結(jié)合，相互補(bǔ)充[10-12]。

同時(shí)，各高校應(yīng)明確虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心后續(xù)建設(shè)發(fā)展方向，作為指導(dǎo)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的指南針，有側(cè)重的開(kāi)發(fā)資源，避免人力物力投入浪費(fèi)。并且，思考怎樣與自身實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系結(jié)合，建立完善的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)體系，讓虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源成為實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的有力補(bǔ)充，更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的功能。

2.4 建設(shè)不斷變化交互點(diǎn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

現(xiàn)在本科教學(xué)的對(duì)象是互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代下的95后，曾有軟件公司針對(duì)學(xué)生感興趣的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)形式進(jìn)行調(diào)查，給學(xué)生提供四種形式的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，分別是傳統(tǒng)二維的Flash、三維虛擬仿真、標(biāo)準(zhǔn)化視頻和三維虛擬結(jié)合智能VR.硬件(數(shù)字頭盔和體感設(shè)備)，學(xué)生投票選擇他們眼中感興趣的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)形式，結(jié)果顯示對(duì)采用三維虛擬仿真方法制作的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和三維虛擬仿真結(jié)合智能VR.硬件感興趣的同學(xué)占比較高，占74%和89%。

因此，對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)不僅僅只是教師撰寫(xiě)腳本，軟件公司制作，而是從確定內(nèi)容、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)?zāi)_本開(kāi)始就讓學(xué)生參與其中，開(kāi)發(fā)學(xué)生感興趣的內(nèi)容和形式，做到以學(xué)生為本。還應(yīng)考慮到同一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，使學(xué)生有興趣打開(kāi)第三次，讓學(xué)生保持新鮮感。這就要求開(kāi)發(fā)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)必須設(shè)計(jì)不同的交互點(diǎn)，每次學(xué)生打開(kāi)虛擬實(shí)驗(yàn)軟件都有不斷變化的交互點(diǎn)，起到強(qiáng)化各階段知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)，保持學(xué)生的新鮮感，從而提高使用效率。

2.5 資源建設(shè)應(yīng)考慮移動(dòng)客戶端使用需求

現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，學(xué)生接受教學(xué)的方式發(fā)生了很大變化，越來(lái)越多的信息學(xué)生傾向于從網(wǎng)絡(luò)獲得，因此，虛擬教學(xué)資源和平臺(tái)的建設(shè)應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)和APP移動(dòng)設(shè)備的使用，高校在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心網(wǎng)站的建設(shè)時(shí)，應(yīng)與合作企業(yè)簽訂虛擬實(shí)驗(yàn)的操作界面、登錄交互界面等都應(yīng)該易于在智能手機(jī)及iPad(平板電腦)上操作(見(jiàn)圖1)，便于學(xué)生隨時(shí)隨地登錄網(wǎng)站，進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，提出問(wèn)題和發(fā)布問(wèn)題，教師和其他學(xué)生可隨時(shí)交流和討論，解決問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)學(xué)生隨時(shí)隨地訪問(wèn)虛擬教學(xué)資源，體驗(yàn)無(wú)處不在的學(xué)習(xí)樂(lè)趣，真正實(shí)現(xiàn)了虛擬教學(xué)資源的開(kāi)放和共享，成為開(kāi)放程度高、移動(dòng)式的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

圖1 智能手機(jī)上的虛擬實(shí)驗(yàn)室界面

2.6 建成后的維護(hù)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建成后，硬件的維護(hù)、軟件的定期更新、教師學(xué)生的定期培訓(xùn)等都需要經(jīng)費(fèi)開(kāi)支[5]，有些學(xué)校因?yàn)榍捌谕度胭Y金較大，導(dǎo)致后期維護(hù)困難，嚴(yán)重影響了教學(xué)效果。因此，在購(gòu)買公司軟件時(shí)，應(yīng)盡量爭(zhēng)取公司對(duì)后續(xù)的軟件維護(hù)升級(jí)、人員培訓(xùn)等給予優(yōu)惠，減少運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，積極向?qū)W校爭(zhēng)取經(jīng)費(fèi)和網(wǎng)絡(luò)改造的投入，支持虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)和后臺(tái)服務(wù)器訪問(wèn)速度的提升。

3 建設(shè)服務(wù)型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心

3.1 服務(wù)教學(xué)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)和發(fā)展對(duì)未來(lái)高校信息化教學(xué)具有不可替代的作用，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心平臺(tái)，在虛擬實(shí)驗(yàn)室里，完成實(shí)驗(yàn)理論課前預(yù)習(xí)、實(shí)驗(yàn)相關(guān)儀器設(shè)備的操作訓(xùn)練、實(shí)驗(yàn)技能學(xué)習(xí)和工業(yè)化生產(chǎn)虛擬實(shí)踐訓(xùn)練等。根據(jù)學(xué)校辦學(xué)特色和學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為基礎(chǔ)平臺(tái)，整合實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，促進(jìn)教學(xué)與前沿科學(xué)研究成果的交流，實(shí)現(xiàn)科研成果與實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的有效對(duì)接，保證學(xué)生獲取新穎全面的實(shí)驗(yàn)知識(shí)，并且，通過(guò)強(qiáng)大的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心平臺(tái)支持其他高校相關(guān)專業(yè)學(xué)生和用戶共享虛擬仿真教學(xué)資源。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源具有經(jīng)濟(jì)性、靈活開(kāi)放性、交互性、安全性、學(xué)科交叉性等諸多優(yōu)點(diǎn)[10]，建立生物工程實(shí)用技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)室：①為學(xué)生訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能提供了教學(xué)平臺(tái)；②又最大限度的節(jié)省了實(shí)驗(yàn)成本。在虛擬實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生可以自由地選做常規(guī)實(shí)驗(yàn)無(wú)法開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。如在虛擬生化實(shí)驗(yàn)室里，學(xué)生可以做有機(jī)物、天然產(chǎn)物提取等實(shí)驗(yàn)[13]。還可以利用各種實(shí)驗(yàn)儀器器材和實(shí)驗(yàn)技術(shù)，組合和設(shè)計(jì)虛擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程。在虛擬工廠化實(shí)訓(xùn)平臺(tái)里，學(xué)生可操作大型工業(yè)化設(shè)備，了解生物制品的工廠化生產(chǎn)等。它的建設(shè)對(duì)于生物專業(yè)學(xué)生的實(shí)踐訓(xùn)練有著重要的作用。同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)的有效結(jié)合，讓虛擬仿真實(shí)驗(yàn)更好地服務(wù)于教學(xué)。

3.2 服務(wù)企業(yè)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的建設(shè)可與合作企業(yè)簽訂虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享協(xié)議，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源可支持生物技術(shù)高新企業(yè)新員工培訓(xùn)課程，為員工技能培訓(xùn)和應(yīng)急處理實(shí)訓(xùn)提供可行性服務(wù)。反之，通過(guò)員工使用和反饋意見(jiàn)，也可進(jìn)一步完善和改進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)與相關(guān)企業(yè)合作,架起校企聯(lián)合、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的橋梁，構(gòu)建教學(xué)、研發(fā)相結(jié)合的人才培養(yǎng)創(chuàng)新模式，為國(guó)家培養(yǎng)高質(zhì)量的生物技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域的復(fù)合應(yīng)用型專門人才。為相關(guān)行業(yè)企業(yè)提供開(kāi)放性、遠(yuǎn)程繼續(xù)教育，立足服務(wù)于本院、本校和相關(guān)高等職業(yè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的高等教育資源[10,14]。同時(shí)，創(chuàng)建貼近生產(chǎn)實(shí)際的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，也可用于協(xié)同培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才的新模式，為培養(yǎng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合型生物技術(shù)人才創(chuàng)造有利環(huán)境和條件，實(shí)現(xiàn)學(xué)校和企業(yè)雙贏。

4 結(jié) 語(yǔ)

生物類實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的信息化建設(shè)，體現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程的深度融合，開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的新模式，是高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的重要內(nèi)容。它將推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心信息化建設(shè)進(jìn)入新的發(fā)展階段，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)提供了全新的教學(xué)手段和學(xué)習(xí)場(chǎng)景，支持交互式合作學(xué)習(xí)，使學(xué)習(xí)成為樂(lè)趣，互聯(lián)網(wǎng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)充分支持并實(shí)現(xiàn)了因材施教和個(gè)性化學(xué)習(xí)，為生物的創(chuàng)新實(shí)踐教育提供了全新的教學(xué)媒體。但是，它的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展策略還處于探索中，無(wú)論是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開(kāi)發(fā)，還是教師隊(duì)伍、共享機(jī)制和管理體系等建設(shè)過(guò)程都會(huì)遇到很多意想不到的困難，這需要高校建設(shè)者們共同獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策，在過(guò)程中汲取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，共同創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革有利氛圍。

[1] 蘭云賢,林 鵬,蘇 軍,等.動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)科本科實(shí)驗(yàn)課程體系構(gòu)建與實(shí)踐[J].沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2013,15(1):83-87.

[2] 教育部辦公廳.關(guān)于開(kāi)展2015年國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知[EB/OL].[2015-06-04]. http://www.moe.edu.cn/srcsite/A08/s7945/s7946/201506/t20150618_190671.html.

[3] 北京市教育委員會(huì).關(guān)于開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心遴選推薦工作的通知. [EB/OL]. [2015-06-30]. http://zfxxgk.beijing.gov.cn/columns/63/5/604265.html.

[4] 李 平,毛昌杰,徐 進(jìn).開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(11):5-7.

[5] 張 蘋(píng),楊海峰,丁 雷.理工類虛擬實(shí)驗(yàn)建設(shè)問(wèn)題初探[J].亞太教育,2016(1):141.

[6] 張光勇.基于XenServer的高校數(shù)據(jù)中心虛擬化應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2015(5):44-45.

[7] 李昌國(guó)，張曉林，譚 良，等.基于GIS和VIRTOOLS技術(shù)的虛擬校園漫游開(kāi)發(fā)方法的研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì),2007,28(13):3223-3226.

[8] Graham C. Emulation-Based Virtual Laboratories: A Low-Cost Alternative to Physical Experiments in Control Engineering Education[J]. IEEE TRANSACTION ON EDUCATION,2011,54(1):48-55.

[9] 王元娟.基于高校虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展若干問(wèn)題的建議[J].科技信息,2009(7):118,130.

[10] 王 甜,林宏輝.生物技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2015,32(8):118-120.

[11] 姜金平,王小霞.加強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)教學(xué) 提高大學(xué)生創(chuàng)業(yè)能力[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科版),2013,32(2):38-41.

[12] 李慶煜.論虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在提高高校教學(xué)質(zhì)量中的作用[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2003,25(6):56-58.

[13] 何 玲,胡小強(qiáng),蔣先梅,等.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的繼續(xù)教育網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開(kāi)發(fā)[J].科技廣場(chǎng),2008(10):156-157.

[14] 胡小強(qiáng),何 玲,袁玖根.教育信息化背景下虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在繼續(xù)教育中應(yīng)用[J].繼續(xù)教育,2006(11):57-58.

·名人名言·

知識(shí)是一座寶庫(kù)，而實(shí)踐則是開(kāi)啟寶庫(kù)的鑰匙。

——托馬斯·富勒

Analysis of Existing Problems and Countermeasures of Construction of Virtual Simulation Experiment Teaching Center of Biology

WANGTian,WANGMaolin,LINHonghui

(Experimental Teaching Center of Biological Sciences, School of Life Science, Sichuan University, Chengdu 610065, China)

With the development of digital technology, the informatization of experimental teaching resources becomes an important content of the construction of experimental teaching demonstration center, and virtual simulation experiment teaching center is an important carrier of information the open sharing of teaching resources undoubtedly. Using virtual reality technology, conventional experiments that cannot be open are transferred into virtual experiments, hence the technology becomes indispensable supplement of experiment teaching. This paper discusses the difficulties and problems in the process of the resources and platform construction in the virtual simulation experiment teaching center of biology. Combined with our construction experience, the paper also puts forward the countermeasures such as the platform compatibility with resources, resource sharing mechanism, the construction content characteristics and sustainable development, in order to provide reference and basis for construction and development of virtual simulation experiment teaching center.

virtual simulation experiment; sharing mechanism; teaching resources; construction experiences

2016-08-16

國(guó)家自然基金委四川大學(xué)生物學(xué)基地人才培養(yǎng)支撐條件(J1210013)；國(guó)家自然基金委四川大學(xué)國(guó)家生物學(xué)人才培養(yǎng)基地(J1103518)；高等學(xué)校本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程“專業(yè)綜合改革”項(xiàng)目；四川大學(xué)新世紀(jì)教育教學(xué)改革工程(第七期)研究項(xiàng)目

王 甜(1981-)，女，布依族，貴州興義人，碩士，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)樯飳W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

Tel.：028-85413596，E-mail：wangtian0311@scu.edu.cn

林宏輝(1968-)，男，四川仁壽人，博士，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橹参锎x工程及逆境分子生理領(lǐng)域研究工作。

E-mail：hhlin@scu.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)03-0153-04