謝獻(xiàn)忠，梁小玲，吳亮紅，席在芳

(湖南科技大學(xué) 教務(wù)處，湖南 湘潭 411201)

隨著信息技術(shù)與教育教學(xué)的深度融合，以信息技術(shù)應(yīng)用為基本特征的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)主動(dòng)適應(yīng)我國(guó)新時(shí)代高等教育開放共享的改革要求，為大學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供了先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)和資源，也為高校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)與改革提供了新思路[1-2]。當(dāng)前，各高校投入大量人力和物力開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但在資源的開發(fā)、利用和維護(hù)過程中，還存在一些亟待解決的問題。近年來，我校在中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃和國(guó)家戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)上，根據(jù)各專業(yè)的實(shí)際情況，積極推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)與應(yīng)用。本文結(jié)合我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀和存在的主要問題，提出了相應(yīng)的對(duì)策，以期進(jìn)一步提高我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量和水平。

1 我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)現(xiàn)狀

我校是國(guó)內(nèi)最早開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的單位之一。1997年我校計(jì)算中心率先開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究和應(yīng)用，先后承擔(dān)了國(guó)家自然科學(xué)基金“基于虛擬原型的虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)原理研究”和教育部骨干教師基金“虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)”等項(xiàng)目的研究，出版了《虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)用技術(shù)》教材，對(duì)加強(qiáng)和推廣虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到了重要作用，有力促進(jìn)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用研究。經(jīng)過多年來的摸索與實(shí)踐，我校已基本形成相對(duì)穩(wěn)定、切實(shí)可行的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)模式。

1.1 制定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)目標(biāo)

學(xué)校圍繞立德樹人的根本任務(wù)，以學(xué)生發(fā)展為中心，主動(dòng)適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的新要求，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)構(gòu)建與理論教學(xué)相互平行、相對(duì)獨(dú)立、相互補(bǔ)充、相互促進(jìn)的虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)體系，強(qiáng)化學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)和職業(yè)技能，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，推動(dòng)我校個(gè)性化、智能化、泛在化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，形成專業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開放共享的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，促進(jìn)我校人才培養(yǎng)質(zhì)量的全面提升。

1.2 確定以問題為導(dǎo)向、以能力為本的建設(shè)原則

我校在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)中，一直秉承以問題為導(dǎo)向、以能力為本的原則。有些專業(yè)沒有辦法安排學(xué)生在真實(shí)的環(huán)境實(shí)訓(xùn)實(shí)習(xí)，如煤礦井下環(huán)境的實(shí)習(xí)，由于地質(zhì)條件復(fù)雜，危險(xiǎn)系數(shù)高，為確保煤礦安全生產(chǎn)，煤礦企業(yè)難以接受學(xué)生進(jìn)行井下實(shí)習(xí)和綜合實(shí)訓(xùn)，導(dǎo)致學(xué)生無法了解礦山電氣設(shè)備在礦井下的工作場(chǎng)景，也沒有動(dòng)手操作訓(xùn)練的機(jī)會(huì)；有些實(shí)體實(shí)驗(yàn)具有高成本、高消耗的特征，如難加工材料切削加工實(shí)驗(yàn)，由于其對(duì)環(huán)境場(chǎng)地、機(jī)床數(shù)量要求高，且難加工材料一般價(jià)格昂貴，開展大范圍實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本較高，導(dǎo)致學(xué)生全員參與困難；等等。

針對(duì)這些問題，學(xué)校倡導(dǎo)虛實(shí)結(jié)合的教學(xué)理念，鼓勵(lì)相關(guān)專業(yè)積極主動(dòng)采用虛擬仿真技術(shù)，開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，增加學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生低成本、高效率認(rèn)知工作場(chǎng)景，提高學(xué)生的職業(yè)素養(yǎng)和仿真操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力。

1.3 成立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

教育部2013年啟動(dòng)的國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作，是國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的延續(xù)與發(fā)展，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)教育信息化的重要環(huán)節(jié)[3]。目前我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心基本形成了一批建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高、應(yīng)用效果好、輻射作用強(qiáng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)平臺(tái)，為完善我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平提供了強(qiáng)有力的支撐。我?！靶畔⑴c電氣技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”已獲評(píng)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，“礦業(yè)工程省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”“電子與信息技術(shù)省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”“網(wǎng)絡(luò)信息安全省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”獲評(píng)省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

其中國(guó)家級(jí)“信息與電氣技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”依據(jù)不同層次、不同學(xué)科專業(yè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)要求，構(gòu)建了新能源與控制技術(shù)類、信息技術(shù)類、礦山電氣自動(dòng)化類、科研成果轉(zhuǎn)化類和電工電子公共基礎(chǔ)類五個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。中心與北京潤(rùn)尼爾網(wǎng)絡(luò)科技有限公司聯(lián)合開發(fā)了信息與電氣技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。中心構(gòu)建了能滿足虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求的軟硬件環(huán)境，師生可根據(jù)平臺(tái)提供的資源配置連接虛擬實(shí)驗(yàn)資源，自由搭建典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。平臺(tái)具有信息發(fā)布、數(shù)據(jù)收集分析、互動(dòng)交流、成果展示和成績(jī)?cè)u(píng)定等功能，可以為師生身份管理、認(rèn)證管理提供用戶認(rèn)證和權(quán)限等級(jí)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的安全運(yùn)行、管理和維護(hù)。目前中心服務(wù)于全校27個(gè)本科專業(yè)，涉及22門實(shí)驗(yàn)課程，開發(fā)了160余項(xiàng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源。通過采用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，拓展實(shí)驗(yàn)參與度，降低實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和成本，基本形成了“兩型”綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)新格局[4]。

1.4 建設(shè)多個(gè)高水平的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)

目前我校已建設(shè)多個(gè)高水平的虛擬仿真教學(xué)團(tuán)隊(duì)。校、院、系三級(jí)積極協(xié)調(diào)，全力支持虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)，每個(gè)團(tuán)隊(duì)都是由實(shí)驗(yàn)教學(xué)一線的教師和擁有信息技術(shù)素養(yǎng)的專業(yè)技術(shù)人員構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)教學(xué)一線的教師根據(jù)學(xué)科專業(yè)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將教學(xué)資源轉(zhuǎn)化成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的腳本，作出最好的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)；學(xué)校和制作公司的虛擬仿真技術(shù)人員根據(jù)腳本進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開發(fā)、管理以及后期維護(hù)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教師的設(shè)想。

1.5 完善虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理制度

為了加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室規(guī)范管理以確保虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)發(fā)展，我校制定了《本科實(shí)踐教學(xué)管理辦法》《本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目管理辦法》等制度?！侗究茖?shí)踐教學(xué)管理辦法》包含了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理規(guī)定和工作規(guī)定等相應(yīng)的規(guī)章制度。《本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革工程項(xiàng)目管理辦法》中的課程建設(shè)管理辦法明確了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目應(yīng)采取先建設(shè)應(yīng)用、后評(píng)價(jià)認(rèn)定、持續(xù)監(jiān)測(cè)評(píng)估的方式，按建設(shè)規(guī)劃分年度認(rèn)定虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式與方法、實(shí)驗(yàn)技術(shù)與運(yùn)行、實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)建設(shè)與服務(wù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)與評(píng)估等要素綜合考察虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)。課程建設(shè)管理辦法制定了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)立項(xiàng)評(píng)審、中期檢查和結(jié)題驗(yàn)收的實(shí)施辦法，對(duì)通過評(píng)審的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)效果、教學(xué)資源、共享服務(wù)等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。針對(duì)認(rèn)定的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，要求其被認(rèn)定后1年內(nèi)面向高校和社會(huì)免費(fèi)開放并提供教學(xué)服務(wù)，1年后至3年內(nèi)免費(fèi)開放服務(wù)內(nèi)容不少于50%，3年后免費(fèi)開放服務(wù)內(nèi)容不少于30%。

1.6 優(yōu)先提供資金和政策支持

為了滿足虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源的建設(shè)需要，我校在資金、政策等方面提供優(yōu)先支持。近年來，學(xué)校將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)列入教學(xué)改革專項(xiàng)預(yù)算，詳細(xì)規(guī)劃了項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)投入，明確規(guī)定了經(jīng)費(fèi)的使用范圍，為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源的建設(shè)與管理提供了充分的資金保障。其中國(guó)家級(jí)“信息與電氣技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”的建設(shè)已投入800多萬元，另累計(jì)從中央財(cái)政支持地方高校改革發(fā)展資金、校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)中安排專項(xiàng)資金200余萬元用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和平臺(tái)等方面的建設(shè)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申報(bào)成功后，由學(xué)校招標(biāo)遴選項(xiàng)目制作公司，并組織公司技術(shù)人員來校對(duì)所有立項(xiàng)建設(shè)的項(xiàng)目教學(xué)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行培訓(xùn)或指導(dǎo)，輔助教學(xué)團(tuán)隊(duì)完成建設(shè)任務(wù)。

針對(duì)教師關(guān)注的職稱評(píng)審、獲獎(jiǎng)評(píng)優(yōu)等問題，學(xué)校專門出臺(tái)了相應(yīng)措施，鼓勵(lì)廣大教師參與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源的建設(shè)，最大程度認(rèn)可虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的工作。

2 我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的實(shí)施效果

2.1 進(jìn)一步夯實(shí)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的基礎(chǔ)

近年來，我校整合優(yōu)勢(shì)教學(xué)資源，建設(shè)并獲批2個(gè)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、1個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、3個(gè)省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、79個(gè)省級(jí)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)、6個(gè)省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目、4門省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程。我校目前在用的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目近600項(xiàng)，可以滿足不同專業(yè)學(xué)生對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的需要。其中國(guó)家級(jí)“信息與電氣技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”開設(shè)了160余項(xiàng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，省級(jí)“網(wǎng)絡(luò)信息安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”開出虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目121項(xiàng)。

這些成果進(jìn)一步夯實(shí)了我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的基礎(chǔ)，不僅推進(jìn)了我校現(xiàn)代信息技術(shù)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的步伐，拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，延伸了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)間和空間，也為大學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供了先進(jìn)的技術(shù)平臺(tái)和資源，強(qiáng)化了學(xué)生的參與感和領(lǐng)悟感，提高了學(xué)生的專業(yè)綜合能力和素養(yǎng)。

2.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)運(yùn)行良好

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)搭建成功后，通過寬帶網(wǎng)絡(luò)將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)遠(yuǎn)程化、網(wǎng)絡(luò)化、分布式化。通過平臺(tái)擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)的覆蓋面，延伸到網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)教學(xué)點(diǎn)。教師可以根據(jù)課程需要，在機(jī)房組織集中學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)，也可以安排校內(nèi)分散學(xué)習(xí)與實(shí)訓(xùn)。學(xué)生可以通過手機(jī)移動(dòng)智能終端，利用閑暇時(shí)間和碎片化的時(shí)間通過賬號(hào)登錄訪問服務(wù)器，隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)相關(guān)專業(yè)知識(shí)，提高專業(yè)技能而不受時(shí)間、地理位置、天氣因素的影響。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)有效保障了我校線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有序運(yùn)行，并一定程度實(shí)現(xiàn)了資源的校內(nèi)共享和校外共享。目前省級(jí)以上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目已累計(jì)服務(wù)校內(nèi)學(xué)生35 000余人，服務(wù)校外學(xué)生3 400余人，總訪問量達(dá)到173 500余人次(見表1)。其中“礦用隔爆型磁力起動(dòng)器控制方法及故障分析”虛擬仿真項(xiàng)目在校內(nèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中利用率最高，服務(wù)學(xué)生人數(shù)高達(dá)22 446人，約占比64.1%；“企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理決策模擬”虛擬仿真項(xiàng)目在資源共享方面做得最好，累計(jì)服務(wù)校外學(xué)生2 816人，約占比82.1%。

表1 省級(jí)以上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目運(yùn)行數(shù)據(jù)

2.3 促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研教學(xué)資源的深度融合

目前我校已形成科研成果轉(zhuǎn)化實(shí)踐教學(xué)資源、以教師科研反哺學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的相關(guān)機(jī)制，有效促進(jìn)了產(chǎn)學(xué)研教學(xué)資源深度融合。

國(guó)家級(jí)“信息與電氣技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”主動(dòng)對(duì)接海洋資源勘測(cè)、新能源技術(shù)等國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，始終注重保持實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的時(shí)代性與前瞻性，實(shí)現(xiàn)前沿技術(shù)和科研成果向?qū)嶒?yàn)教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化。針對(duì)深海實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性、艱巨性和高成本，中心自主研發(fā)了我國(guó)“海牛”深海海底60米多用途鉆機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)，開發(fā)了自動(dòng)控制原理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、高級(jí)過程控制虛擬仿真平臺(tái)、光伏發(fā)電系統(tǒng)虛擬仿真平臺(tái)、大型直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)組仿真平臺(tái)、大型火車站加水系統(tǒng)控制仿真軟件和RFID二叉樹防碰撞算法仿真平臺(tái)等虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

省級(jí)“網(wǎng)絡(luò)信息安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”教學(xué)團(tuán)隊(duì)將自主研發(fā)的數(shù)字水印實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、大規(guī)模集成電路知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)輿情監(jiān)控與預(yù)測(cè)系統(tǒng)、虛擬化仿真系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)、基于命名數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容語義聚合仿真系統(tǒng)、Web搜索與相關(guān)性評(píng)測(cè)平臺(tái)、Mashup應(yīng)用搜索引擎系統(tǒng)等部分最新科研成果轉(zhuǎn)化為虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，將成熟的科研技術(shù)和方法引入虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)，豐富了虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容，提高了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的質(zhì)量，有效促進(jìn)了教學(xué)與科研的互動(dòng)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力具有深遠(yuǎn)的意義。

2.4 提高了學(xué)生的專業(yè)綜合能力和素養(yǎng)

學(xué)校依托虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開展學(xué)科競(jìng)賽練習(xí)和培訓(xùn)。學(xué)生在模擬仿真實(shí)訓(xùn)中經(jīng)歷多次摸索與打磨，獲取了更深刻的參與感和領(lǐng)悟感，得到了更多的職業(yè)技能培訓(xùn)，積累了豐富的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，提高了發(fā)現(xiàn)問題、思考問題與解決問題的能力。“企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理決策模擬”虛擬仿真教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生參加湖南省教育廳組織的大學(xué)生企業(yè)模擬經(jīng)營(yíng)競(jìng)賽，2019年獲得一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，2020年獲得一等獎(jiǎng)4項(xiàng)，連續(xù)兩年代表湖南省參加該項(xiàng)賽事的全國(guó)總決賽均獲全國(guó)一等獎(jiǎng)；“礦山測(cè)量虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”教學(xué)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生參加2021年湖南省教育廳主辦的大學(xué)生工程訓(xùn)練綜合能力競(jìng)賽獲得一等獎(jiǎng)3項(xiàng)，并代表湖南省參加全國(guó)總決賽。2021年我校學(xué)生在全國(guó)高等學(xué)校測(cè)繪技能大賽中獲得虛擬仿真數(shù)字測(cè)圖競(jìng)賽一等獎(jiǎng)和團(tuán)體二等獎(jiǎng)，在湖南省教育廳舉辦的第三屆“南方測(cè)繪杯”大學(xué)生測(cè)繪綜合技能大賽中獲得一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、三等獎(jiǎng)2項(xiàng)。

2.5 提升了我校專業(yè)建設(shè)總體水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力

我校由原國(guó)家煤炭工業(yè)部在江南的唯一本科院校湘潭礦業(yè)學(xué)院與湘潭師范學(xué)院合并組建而成，具有深厚的煤炭行業(yè)背景，其采礦工程、安全工程、自動(dòng)化等專業(yè)均為國(guó)家特色專業(yè)，煤炭行業(yè)特色鮮明。信息化、數(shù)字化、智能化、無人化的煤炭開采技術(shù)不僅能提高采礦效率，還能實(shí)現(xiàn)綠色采礦、安全采礦。因此，數(shù)字化與智慧型礦山的建設(shè)，亟須通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)培養(yǎng)具有跨學(xué)科知識(shí)融合能力和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的復(fù)合型礦業(yè)類人才。

我校在遵循學(xué)科發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)與特色專業(yè)學(xué)科內(nèi)涵深度融合，整合全校相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和產(chǎn)學(xué)研資源，建立了國(guó)家級(jí)“信息與電氣技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”。針對(duì)煤礦礦井環(huán)境高危惡劣和學(xué)生難以下井實(shí)習(xí)的現(xiàn)實(shí)，中心與中煤科工集團(tuán)重慶研究院、平安電氣股份有限公司、河南靈境礦山安全技術(shù)有限公司聯(lián)合開發(fā)了礦山安全監(jiān)控虛擬仿真系統(tǒng)、礦山供電系統(tǒng)虛擬仿真系統(tǒng)等特色仿真資源。中心將虛擬仿真教學(xué)與煤礦電氣和信息技術(shù)有機(jī)融合，依托先進(jìn)礦山裝備教育部工程研究中心和礦山安全預(yù)警技術(shù)與裝備湖南省工程實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合中煤科工集團(tuán)重慶研究院等單位，建設(shè)了礦山安全監(jiān)控虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、礦山自動(dòng)化虛擬仿真系統(tǒng)、礦山供電虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、礦井人員定位虛擬仿真系統(tǒng)等特色資源。基于上述研究與建設(shè)成果，我校獲批了“礦業(yè)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”省級(jí)平臺(tái)，“礦用隔爆型磁力起動(dòng)器控制方法及故障分析”與“基于物聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)的井下安全監(jiān)測(cè)”2個(gè)省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目以及“礦山災(zāi)害數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)”與“礦山測(cè)量虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”2門省級(jí)虛擬仿真一流課程。

學(xué)校加大對(duì)特色專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)的投入力度，推動(dòng)了特色專業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了其他相關(guān)專業(yè)的協(xié)同發(fā)展，提升了學(xué)校專業(yè)建設(shè)總體水平和核心競(jìng)爭(zhēng)力。

3 我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)中存在的主要問題

3.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源少且學(xué)科專業(yè)分布不平衡

目前，我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源主要分布在安全工程、采礦工程、機(jī)械設(shè)計(jì)、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、通信工程、電子信息工程等優(yōu)勢(shì)工科專業(yè)以及商學(xué)院的經(jīng)管類專業(yè)，物理、生物、力學(xué)、土木等理工科專業(yè)以及人文類專業(yè)基本還處于起步階段。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源整體不足，且分布不平衡，也不合理，與我校學(xué)科專業(yè)的發(fā)展規(guī)劃和定位不符。

3.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)自主研發(fā)能力較弱

雖然我校自主研發(fā)了各類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目近600項(xiàng)，為相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)提供了有益的教學(xué)資源。但總體來說，目前各專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的自主研發(fā)意識(shí)與能力比較弱，自主創(chuàng)新和擁有自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)驗(yàn)資源比較少。有些開發(fā)出來的產(chǎn)品層次較低，沒有充分應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、人工智能、個(gè)性化自主、虛實(shí)結(jié)合等先進(jìn)的教學(xué)理念和技術(shù)，人機(jī)界面沒有體現(xiàn)出自然、靈活、高效、安全的人性化設(shè)計(jì)思想，達(dá)不到高度的交互性、開放性和啟發(fā)性。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的體驗(yàn)感、現(xiàn)實(shí)感和沉浸感不強(qiáng)，學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果還有待進(jìn)一步提高。

3.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可持續(xù)發(fā)展機(jī)制不健全

我校對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)一般采取一次性的項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)投入，在建設(shè)完成后不再下?lián)艹掷m(xù)性的運(yùn)維經(jīng)費(fèi)。但虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源需要進(jìn)行后期的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)、擴(kuò)展和完善，這些均離不開后續(xù)經(jīng)費(fèi)的支持。目前，學(xué)校缺乏統(tǒng)一的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)，有限的教學(xué)資源分散在各個(gè)學(xué)院，形成了一個(gè)個(gè)信息孤島，沒有實(shí)現(xiàn)高效的開放共享，更談不上資源的有機(jī)整合。學(xué)校層面尚未出臺(tái)虛擬仿真開放實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)工作量計(jì)算辦法，部分教師進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤其是開放共享教學(xué)的積極性不高，只是將其作為課前預(yù)習(xí)的工具或課程教學(xué)的輔助資源。反饋機(jī)制的不健全阻礙了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的及時(shí)改進(jìn)與完善，直接影響了用戶的體驗(yàn)感和滿意度，間接降低了資源的配置效率和利用效率。

4 促進(jìn)我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目進(jìn)一步發(fā)展的措施

4.1 分類分層次建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源可以分為虛擬仿真、虛實(shí)結(jié)合兩種類型。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為高溫、高壓、高危險(xiǎn)性的無法實(shí)踐操作的實(shí)驗(yàn)提供了一種唯一的替代方案。顯然，此類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源需投入足額的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行高規(guī)格的研發(fā)，以真正實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作過程的虛擬現(xiàn)實(shí)和沉浸感。為了拓展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的深度和廣度，延伸實(shí)驗(yàn)教學(xué)的空間和時(shí)間，我校應(yīng)加大力度推進(jìn)“虛實(shí)結(jié)合，實(shí)踐為主，虛擬為輔”的個(gè)性化、智能化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，增強(qiáng)此類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源的科學(xué)性、方便性及趣味性，使其成為符合大眾意愿的新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，從而有效提高資源的利用率。同時(shí)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源可以分為國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)三個(gè)不同的層次，它們分別隸屬于不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，其使用的人數(shù)、頻度和開放共享的程度有較大的差別。顯然，對(duì)于通過國(guó)家級(jí)和省級(jí)認(rèn)定的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源或項(xiàng)目，學(xué)校應(yīng)該投入足夠的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行建設(shè)、運(yùn)維、擴(kuò)展和完善，最好能與相關(guān)企業(yè)合作，在公共服務(wù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)共建共享、對(duì)外開放。目前我校物理、生物、力學(xué)、土木等理工科專業(yè)以及人文類專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)還處于起步階段，資源比較匱乏。各教學(xué)系可以結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)自主研發(fā)一些低成本的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目；學(xué)院適當(dāng)安排一定的啟動(dòng)資金予以支持，以項(xiàng)目培育為抓手，推動(dòng)我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展。

4.2 校企合作共建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)

虛擬仿真開放式實(shí)驗(yàn)室要求教師既是學(xué)生實(shí)驗(yàn)的指導(dǎo)者，又是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的研發(fā)者，同時(shí)還是實(shí)驗(yàn)室的管理者，這三重身份對(duì)實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍提出了更高的要求。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)與項(xiàng)目涉及的仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)主要掌握在計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、信息等專業(yè)技術(shù)人員手上，他們?nèi)狈?shí)驗(yàn)教學(xué)的專業(yè)知識(shí)和教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)；專業(yè)教師具備按照教育教學(xué)規(guī)律傳授專業(yè)知識(shí)的能力，但缺乏應(yīng)用仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等研發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)及項(xiàng)目的經(jīng)歷和能力。校企合作共建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)既是“產(chǎn)教協(xié)同育人”的基本要求，也是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)人才的內(nèi)在訴求?？梢酝ㄟ^共同研發(fā)和管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)和項(xiàng)目、對(duì)高校教師進(jìn)行虛擬仿真技術(shù)培訓(xùn)等措施提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的綜合素質(zhì)和能力。此外，在虛擬仿真開放實(shí)驗(yàn)室?guī)熧Y建設(shè)方面，學(xué)?？梢赃m當(dāng)引進(jìn)既懂專業(yè)又精通計(jì)算機(jī)技術(shù)的雙學(xué)位人才。

4.3 多級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)開放共享

加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，建設(shè)好國(guó)家級(jí)、省級(jí)和校級(jí)三級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)，理順開放共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)資源全域性、區(qū)域性和校區(qū)內(nèi)的開放與共享。制定、頒布虛擬仿真資源的接口標(biāo)準(zhǔn)，保障資源的兼容性和可擴(kuò)展性，通過統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)資源與平臺(tái)的無縫對(duì)接，提高資源的可管理化和共享化水平。實(shí)行平臺(tái)準(zhǔn)入制度，保障資源的整體質(zhì)量。被認(rèn)定為國(guó)家級(jí)虛擬仿真一流課程的資源可以進(jìn)入國(guó)家級(jí)教學(xué)管理平臺(tái)；被認(rèn)定為省級(jí)以上虛擬仿真一流課程的資源可以進(jìn)入省級(jí)教學(xué)管理平臺(tái)。目前學(xué)校急需構(gòu)建一個(gè)全校性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)以整合我校國(guó)家級(jí)、省級(jí)和自主研發(fā)的校級(jí)教學(xué)資源，通過虛擬仿真資源的優(yōu)化與集中管理，消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)資源的跨學(xué)院、跨專業(yè)開放與共享。同時(shí)，學(xué)校出臺(tái)相關(guān)政策保障虛擬仿真開放實(shí)驗(yàn)室教師的正當(dāng)權(quán)益，將助推虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

5 結(jié)語

信息技術(shù)的飛速發(fā)展為虛擬實(shí)驗(yàn)室、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的建設(shè)與應(yīng)用提供了有力支撐，促使實(shí)驗(yàn)教學(xué)理念、模式及方法手段發(fā)生了深刻變革，一定程度上彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足[1,5]。但虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)畢竟不是在實(shí)物實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行操作，這會(huì)降低學(xué)生對(duì)實(shí)物的感性認(rèn)識(shí)[6-7]。所以，我們應(yīng)順勢(shì)而為，積極推動(dòng)“虛實(shí)結(jié)合”的個(gè)性化、智能化實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式改革，穩(wěn)步提升我校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)的人才培養(yǎng)能力和質(zhì)量。