梅龍昊

摘 要：本文從綜合型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的可行性入手，討論建設(shè)綜合型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的作用，并分析如何建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，希望具有借鑒意義。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心;實(shí)踐教學(xué)能力;培養(yǎng)模式

高校致力于為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)用型人才，而綜合型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建立可以讓教學(xué)質(zhì)量得到顯著的提升，對(duì)不同專業(yè)的教學(xué)資源也起到了優(yōu)化作用，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐技能進(jìn)行了有效培養(yǎng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室作為一項(xiàng)利用虛擬仿真技術(shù)，借助虛擬的系統(tǒng)對(duì)其它系統(tǒng)進(jìn)行模仿，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)和配套的軟硬件設(shè)備打造出真實(shí)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，呈現(xiàn)出更加直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和操作步驟，在部分專業(yè)的教學(xué)中可以縮短實(shí)驗(yàn)周期，節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本，同時(shí)還體現(xiàn)出保證實(shí)驗(yàn)安全的作用，所以有著很好的應(yīng)用前景。

一、綜合型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的可行性

首先，高校辦學(xué)指導(dǎo)方針提供了支持。對(duì)于諸多高職院校來(lái)說(shuō)，辦學(xué)的方針主要考慮到學(xué)生對(duì)專業(yè)技能的掌握情況，進(jìn)而利用一技之長(zhǎng)在社會(huì)上立足，所以專業(yè)的設(shè)置要緊密聯(lián)系時(shí)代需要，明確學(xué)科方向，科學(xué)設(shè)置專業(yè)結(jié)構(gòu)，合理安排課程體系，從教師的角度講，也根據(jù)高校的辦學(xué)方針對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了更新，讓教學(xué)環(huán)節(jié)更加流暢，豐富教學(xué)方法和手段，使得教學(xué)水平全面提高，這也為提升學(xué)生的就業(yè)能力提供了保障[1]。

其次，虛擬仿真技術(shù)逐漸成熟提供了大環(huán)境。在我國(guó)科技不斷進(jìn)步的今天，虛擬仿真技術(shù)對(duì)諸多行業(yè)的發(fā)展起到了促進(jìn)作用，該項(xiàng)技術(shù)主要體現(xiàn)在對(duì)人工智能、傳感技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的利用。隨著我國(guó)提出“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略，虛擬仿真技術(shù)在科技建設(shè)的重點(diǎn)領(lǐng)域中起到了不可替代的作用。同時(shí)，國(guó)家也把虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)作為重要發(fā)展計(jì)劃，已經(jīng)在我國(guó)諸多的省市中大力建設(shè)虛擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)業(yè)，所以高校與科研單位加強(qiáng)合作也為建設(shè)虛擬仿真綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了技術(shù)支持。

最后，高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目增多起到的促進(jìn)作用。從2013年至今，我國(guó)開始建立國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，同時(shí)教育部也在本科高校開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，開放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的數(shù)量也在增多，很多專業(yè)的虛擬教學(xué)資源變得更加豐富，目前也基本形成了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[2]。

二、建設(shè)綜合型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的作用

首先，可以提升學(xué)生實(shí)踐能力。通過(guò)對(duì)人才的培養(yǎng)可以讓學(xué)生在畢業(yè)后對(duì)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到推動(dòng)作用，學(xué)生在虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下為學(xué)生呈現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不具備的場(chǎng)景，開闊了學(xué)生的視野，使得學(xué)生的職業(yè)能力得到培養(yǎng)。綜合型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建立與學(xué)生專業(yè)和行業(yè)發(fā)展緊密集合起來(lái)，同時(shí)不同專業(yè)的學(xué)生在配合下會(huì)參與到多個(gè)虛擬仿真項(xiàng)目中，學(xué)生在這個(gè)過(guò)程中會(huì)讓配合意識(shí)得到培養(yǎng)[3]。

其次，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的發(fā)展。在雙創(chuàng)教育理念下，學(xué)生在掌握本專業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也會(huì)將不同專業(yè)的知識(shí)進(jìn)行融合與學(xué)習(xí)，讓學(xué)生的創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。在虛擬仿真創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)中心下，高校可以開設(shè)對(duì)不同專業(yè)的模塊教學(xué)，比如對(duì)旅游管理專業(yè)來(lái)說(shuō)可以建立虛擬旅游項(xiàng)目，對(duì)土木工程專業(yè)可以仿真和模擬道路橋梁，對(duì)化學(xué)工程專業(yè)學(xué)生來(lái)說(shuō)可以進(jìn)行化工實(shí)驗(yàn)的模擬，對(duì)機(jī)械工程專業(yè)教學(xué)可以開展動(dòng)力仿真的教學(xué)等[4]。

最后，有利于推動(dòng)教師隊(duì)伍結(jié)構(gòu)性改革。在建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室下，教師也需要和教學(xué)模式積極融入。教師要利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和項(xiàng)目進(jìn)行創(chuàng)新，會(huì)不斷對(duì)教師教學(xué)能力培養(yǎng)，打造出“雙師化”教育隊(duì)伍。目前，高校主要通過(guò)與企業(yè)的定向合作提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，為提升教學(xué)質(zhì)量，需要在利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心時(shí)具有創(chuàng)新思想。因此，教師需要在日常的教學(xué)過(guò)程中，要加強(qiáng)和企業(yè)相關(guān)人員的對(duì)接，利用現(xiàn)有的資源提升教學(xué)效果，更好的實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的結(jié)合。

三、如何建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

首先，要建立教師基本技能虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室。高校要建立教師基本技能虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，讓教師得到相關(guān)的培訓(xùn)，其中包括書法、普通話、教學(xué)設(shè)計(jì)、說(shuō)課、等項(xiàng)目，在實(shí)訓(xùn)環(huán)境下配有攝像機(jī)、電腦錄音機(jī)等設(shè)備，進(jìn)而對(duì)教師作品進(jìn)行信息化處理。同時(shí)，對(duì)于教師的實(shí)訓(xùn)作品可以上傳到網(wǎng)絡(luò)中，讓專家進(jìn)行評(píng)論與指導(dǎo)，讓教學(xué)水平得到提升。同時(shí)，通過(guò)該方法可以解決學(xué)生基本技能實(shí)訓(xùn)不能得到教師現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)的和互學(xué)互評(píng)問(wèn)題。建立高校遠(yuǎn)程實(shí)景課堂同樣關(guān)鍵，高校需要建立遠(yuǎn)程課堂具有采集、傳遞、管理、展示、評(píng)價(jià)等功能的系統(tǒng)，這樣就便于部分教學(xué)資源不充分的高校進(jìn)行通過(guò)遠(yuǎn)程教學(xué)示范滿足教學(xué)需要[5]。

其次，要建立教師職業(yè)能力在線測(cè)評(píng)系統(tǒng)。對(duì)于教師教育理論在線測(cè)評(píng)來(lái)說(shuō)，可以利用虛擬方針實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的在線題庫(kù)和平臺(tái)對(duì)教師進(jìn)行管理，其中的內(nèi)容包括教育學(xué)、心理學(xué)、教學(xué)設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)教育改革、學(xué)科教學(xué)論等內(nèi)容，可以通過(guò)自動(dòng)閱卷檢測(cè)成績(jī)。對(duì)教師基本能力測(cè)評(píng)來(lái)說(shuō)，包括了普通話、教學(xué)設(shè)計(jì)、課件制作、書法、板書等內(nèi)容，只有具備這些必備的素養(yǎng)才能保證教學(xué)質(zhì)量。

再次，建立科學(xué)的績(jī)效評(píng)價(jià)體系。不同于其它的獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室，綜合型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室對(duì)于績(jī)效評(píng)價(jià)涉及很多的專業(yè)，對(duì)不同專業(yè)的教師素養(yǎng)也提出了不同的要求，在制定擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的評(píng)價(jià)體系時(shí)，需要考慮到以下內(nèi)容：a實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果;b創(chuàng)新項(xiàng)目;c實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。同時(shí)，地方政府和高校也要加大投入力度，為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)提供條件，優(yōu)秀的教師也要從自身的職業(yè)發(fā)展角度考慮，主動(dòng)加入實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍，接受績(jī)效評(píng)價(jià)體系的評(píng)定。高校也要加強(qiáng)對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)督，其中包括操作過(guò)程，實(shí)驗(yàn)效果，也要對(duì)各個(gè)專業(yè)開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目整體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源利用率的提升。

最后，具體虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建立。在數(shù)學(xué)專業(yè)中，可以用LINGO、Maple、SAS、等軟件，實(shí)現(xiàn)在數(shù)學(xué)建模、高等數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)學(xué)綜合中的多個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行演示性計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)，其中包括了實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)探索、課件制作、數(shù)據(jù)處理多個(gè)功能。在物理、化學(xué)專業(yè)中，用Matlab、HFSS、CCS等仿真軟件可以進(jìn)行物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，在化學(xué)教學(xué)中可以在虛擬仿真中對(duì)無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。再如地理專業(yè)中，利用一些軟件可以實(shí)現(xiàn)自物地理、3S技術(shù)、天文等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，讓教學(xué)質(zhì)量得到顯著的提升[6]。

結(jié)束語(yǔ)：

在當(dāng)前的教育教學(xué)領(lǐng)域，依靠網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)，讓傳統(tǒng)的教學(xué)面貌發(fā)生了巨大變化。在今后的高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，需要側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)，深入貫徹“以人為本”的教學(xué)理念，優(yōu)化教學(xué)資源，打造高效的教學(xué)團(tuán)隊(duì)，進(jìn)而為社會(huì)培養(yǎng)出高素質(zhì)人才提供保障。

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教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目《虛擬仿真綜合實(shí)訓(xùn)課程建設(shè)師資研修》課題編號(hào)：201802037001