趙騰飛

【摘 要】在素質(zhì)教育大背景下，傳統(tǒng)實驗教學(xué)模式已不能很好地適應(yīng)全方位、全天候的實驗開放需求，構(gòu)建不受時空限制的在線仿真實驗教學(xué)平臺勢在必行。本文在調(diào)研和實踐的基礎(chǔ)上探討了仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)中存在的共性問題，并對這些問題深入分析，提出了相應(yīng)對策。

【關(guān)鍵詞】仿真實驗平臺；土木工程；實驗教學(xué)

中圖分類號： G434；TU-4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0074-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.030

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真實驗技術(shù)在教育領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。國內(nèi)許多高校根據(jù)自身情況建成了仿真實驗平臺。作者所在學(xué)院自2013年至今也在建設(shè)土木工程仿真實驗平臺。建設(shè)過程中遇到不少困難和困惑，也調(diào)研學(xué)習(xí)了國內(nèi)一些土木類仿真實驗平臺，本文就相關(guān)的突出問題及建議加以闡述，以供探討。

1 仿真實驗平臺建設(shè)的現(xiàn)狀及問題

據(jù)《關(guān)于開展2015年國家級仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》（教高司函〔2015〕24號）要求，經(jīng)推薦、評審，2016年公布了100個國家級仿真實驗教學(xué)中心，期中土木類有8個入選，為后續(xù)土木類仿真實驗平臺建設(shè)積累了寶貴經(jīng)驗。除國家級仿真實驗平臺外，還有大量的省、市、校級仿真實驗平臺，仿真實驗平臺在國內(nèi)、外都已經(jīng)普及。這些仿真實驗室各有特特色，輻射多個專業(yè)，內(nèi)容上基本包含了土木工程類的各類常規(guī)實驗?？v觀各校平臺軟件研發(fā)水平高低不一，有的實驗形象逼真、富含知識點、趣味性強；有的只能簡單演示實驗過程、畫面粗糙、操作性不強?，F(xiàn)就平臺建設(shè)存在的共性問題歸納如下。

（1）高校自主研發(fā)困難較大。仿真平臺建設(shè)需要土木專業(yè)技術(shù)、通訊技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)站開發(fā)技術(shù)等多專業(yè)人才聯(lián)合研發(fā)，精通各專業(yè)的綜合型人才嚴(yán)重短缺，研發(fā)溝通協(xié)調(diào)困難。政府招投標(biāo)制度不靈活等致使多數(shù)仿真實驗平臺的建設(shè)直接外包委托給社會企業(yè)，高校甩手當(dāng)掌柜，難以自主研發(fā)。

（2）沒有統(tǒng)一的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，水平參差不齊、不規(guī)范。各平臺在不同程序、不同接口技術(shù)、不同標(biāo)準(zhǔn)下研發(fā)，導(dǎo)致實驗項目場景逼真度、趣味性、操作性、規(guī)范性差別較大，平臺建設(shè)水平高低不一，二次開發(fā)困難，軟件對接性、共享性較差。

（3）缺乏主管部門主持協(xié)調(diào)。各平臺缺乏協(xié)調(diào)，各自為政，不能聯(lián)合建設(shè)，項目多和全，建設(shè)重點不突出。致使學(xué)科基礎(chǔ)、專業(yè)類實驗項目大同小異，低層次重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象嚴(yán)重，資源浪費。

（4）運維機制不合理。研發(fā)和維護(hù)的工作量具有隱蔽性、難量化的特點，在目前高校量化考評的大背景下，如何有效考評參與教師的實際工作量成為一大難題，勢必影響教師參與研發(fā)、運維的積極性。

（5）資源共享差。各校院、學(xué)科、企業(yè)之間因管理、資金、產(chǎn)權(quán)保護(hù)等因素限制，導(dǎo)致仿真平臺共享較差。多數(shù)仿真平臺僅服務(wù)于校內(nèi)電腦終端、特定用戶，未能面向社會用戶開放。多數(shù)平臺無法通過手機、IPAD等移動客戶端隨時隨地鏈接實驗，開放方式不靈活。

（6）管理功能薄弱。多數(shù)平臺把重點放在實驗項目的虛擬仿真技術(shù)上，而對仿真實驗平臺的管理功能研發(fā)投入精力較少，導(dǎo)致管理功能較弱。學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、預(yù)約、操作、記錄、書寫報告、提交成果，教師的實時審批、監(jiān)管、指導(dǎo)、批閱等各環(huán)節(jié)都應(yīng)在仿真平臺中實時進(jìn)行，平臺不僅要有仿真試驗功能，更應(yīng)具有實驗全過程實時管理功能，這樣才能更好的提高實驗教學(xué)質(zhì)量。

（7）“能實不虛”的原則理解不到位。仿真實驗不是僅僅把實體實驗搬到網(wǎng)上。如塌落度、配合比、材料拉壓剪扭等基礎(chǔ)類操作項目的實體實驗很容易實現(xiàn)，搬到網(wǎng)上做成虛擬實驗沒有實質(zhì)意義，違背了“能實不虛”的基本原則。

2 建設(shè)虛擬仿真實驗平臺的幾點建議

以下幾點亟待改進(jìn)，以提高后續(xù)仿真實驗平臺的建設(shè)質(zhì)量和效益。

（1）由教育部或政府部門成立虛擬仿真實驗協(xié)會，規(guī)范和監(jiān)管仿真實驗平臺建設(shè)。主持制定仿真實驗研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，約束平臺建設(shè)的規(guī)范性，為平臺建設(shè)的驗收和評估提供依據(jù)。主持安排高端實驗項目的研發(fā)工作，協(xié)調(diào)資源分配與共享，評估平臺建設(shè)質(zhì)量和水平。監(jiān)督檢查平臺的運維與持續(xù)發(fā)展。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)不少仿真實驗平臺缺乏專人維管，信息常年不更新，電子檔案殘缺不全，仿真實驗設(shè)而不開，投入的資金沒能起到應(yīng)有的作用。有協(xié)會監(jiān)管、評估可促使仿真平臺的健康持續(xù)發(fā)展。統(tǒng)一接口技術(shù)，利于二次開發(fā)。

（2）由教育廳或高校成立主管部門，統(tǒng)籌分配資源，分工協(xié)作、聯(lián)合研發(fā)，突出重點。

院級仿真實驗室建設(shè)由校級部門主持協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌學(xué)校資源，協(xié)調(diào)各院、系、學(xué)科間的聯(lián)合研發(fā)，統(tǒng)籌資金、配備人才、合理分工，打破學(xué)院壁壘，定位校內(nèi)、校企共享。

校級仿真實驗室建設(shè)應(yīng)由廳級主管部門主持協(xié)調(diào)，定位于地區(qū)、省內(nèi)甚至省間共享。將各學(xué)科基礎(chǔ)性、專業(yè)性實驗統(tǒng)籌安排、統(tǒng)一開發(fā)，避免低層次重復(fù)建設(shè)，節(jié)約資源。重點放在特色實驗項目的研發(fā)方面。

省部級重點實驗室由國家級主管部門主持，重點是一般學(xué)校難以實現(xiàn)的高難度、前瞻性、創(chuàng)新性、公益科普性的項目研發(fā)以及國內(nèi)外具有代表性的重點工程項目的仿真實驗研發(fā)。

（3）由職能部門接管實驗室的日常運維。

目前各仿真平臺建設(shè)重點多放在實驗項目仿真技術(shù)方面，而網(wǎng)站安全防御措施、管理功能、運營維護(hù)等相對薄弱。仿真平臺網(wǎng)站宜集中管理，可托管到公共服務(wù)系統(tǒng)機房等。一，便于集中維保，對服務(wù)器集中加密、設(shè)置防火墻等安全措施，避免受到偶然或惡意破壞，保證系統(tǒng)連續(xù)可靠正常運行。二，便于移動互聯(lián)，開放手機、平板等客戶終端提高用戶體驗。三，提高網(wǎng)站共享服務(wù)范圍、水平。對民眾開放、科普知識、增強技能以適應(yīng)學(xué)習(xí)型社會的需求。“由專業(yè)的人做專業(yè)的事”利于提升平臺服務(wù)水平。

（4）建設(shè)過程中其它注意事項

勿忘初心，平臺建設(shè)的目的是更好的進(jìn)行人才培養(yǎng)，提高實驗教學(xué)質(zhì)量。實體實驗?zāi)苠憻拰W(xué)生各方面的能力，這是仿真實驗無法達(dá)到的。除了高危、極端環(huán)境、不可及、不可逆操作、高成本高消耗、大型或綜合訓(xùn)練類的實驗項目外，其他常規(guī)實驗都應(yīng)以實體實驗形式進(jìn)行。深刻理解“虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛”三原則，以人才培養(yǎng)為綱，規(guī)劃研發(fā)仿真實驗內(nèi)容。

效益最大。平臺建設(shè)投入的大量資金應(yīng)能更好服務(wù)教學(xué)、科研和社會，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，使更廣更多的人受益。宜分析受益人群，打破專業(yè)壁壘，統(tǒng)籌規(guī)劃、避免低層次重復(fù)性建設(shè)，讓社會效益最大化。

自主研發(fā)。研發(fā)人才短缺是面臨的最大問題，可通過校企聯(lián)合，引進(jìn)、聘用特殊人才等方式加以緩解。研發(fā)應(yīng)以學(xué)校為主導(dǎo)，企業(yè)輔助，版權(quán)歸屬學(xué)校。硬件設(shè)施采用政采方式采購，軟件研發(fā)可靈活掌握，不可“一包了之”。沒有校內(nèi)專業(yè)人員深度參與的研發(fā)，很難達(dá)到預(yù)期的目的和功能。對參與教師進(jìn)行合理的業(yè)績考評，以激勵教師參與的積極性。

3 小結(jié)

仿真實驗平臺建設(shè)應(yīng)切合自身情況，以提高實驗教學(xué)質(zhì)量為目的，堅持走自主研發(fā)道路。宜成立仿真實驗協(xié)會，對仿真實驗平臺建設(shè)進(jìn)行規(guī)范和監(jiān)管。建設(shè)過程中，宜由主管部門牽頭統(tǒng)籌資源，聯(lián)合研發(fā)。建成后，宜交專業(yè)職能部門接管運營，提高共享服務(wù)能力和社會效益。

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