淺析高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

王龍

摘要：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)、高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重要內(nèi)容。以遼寧對外經(jīng)貿(mào)學(xué)院為例，介紹了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的典型應(yīng)用，指出了該類實(shí)驗(yàn)的優(yōu)越性，以期進(jìn)一步推動(dòng)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；實(shí)驗(yàn)室

應(yīng)用型高校綜合定位，給出了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源功能性整合，促進(jìn)高校整體實(shí)現(xiàn)信息化。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與運(yùn)作時(shí)，還要重點(diǎn)關(guān)注學(xué)校實(shí)驗(yàn)發(fā)展方向，展現(xiàn)新式教學(xué)理念。探究改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與內(nèi)容，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)化、系統(tǒng)化以及現(xiàn)代化。利用改革創(chuàng)新，給培育學(xué)生創(chuàng)新性與靈活性帶來依據(jù)。專門對我們學(xué)校在應(yīng)用型高校定位上來說，整合高校具體教學(xué)和科研現(xiàn)狀，依循技術(shù)設(shè)計(jì)這一教學(xué)原則，還有創(chuàng)新理念，給出進(jìn)一步拓展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。隨著社會對大學(xué)生動(dòng)手實(shí)力的需求不斷增高，在增強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)時(shí)，還要培育應(yīng)用型人才，這是當(dāng)前急需處理的一個(gè)問題。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室含義

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室就是指各類計(jì)算機(jī)體系中利用多個(gè)虛擬仿真科技完成各種虛擬實(shí)驗(yàn)，讓實(shí)驗(yàn)者可以在一個(gè)仿真環(huán)境里，實(shí)現(xiàn)預(yù)期項(xiàng)目。其建設(shè)與使用獲得了飛速發(fā)展，很多著名院校一同研發(fā)了多種方式的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。其涵蓋范疇也是十分寬廣。很多高校都創(chuàng)建了省級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)，肩負(fù)著學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)與仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工作。不過在具體操作中，依舊是存在一些問題，讓其沒有很好展示作用，約束了實(shí)驗(yàn)教學(xué)中所得成果。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

黨中央、國務(wù)院高度重視教育信息化工作我國的高等教育經(jīng)歷了“十一五”和“十二五”本科教學(xué)質(zhì)量工程規(guī)劃，在高等學(xué)校特色專業(yè)建設(shè)點(diǎn)、國家精品課程、國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心、人才培養(yǎng)模式、創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)、國家級教學(xué)團(tuán)隊(duì)、雙語教學(xué)示范課程等方面取得了豐碩的成果。“十一五”期間，建立了501個(gè)國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，涵蓋了物理、化學(xué)、生物、電子、計(jì)算機(jī)、文科綜合、考古等32+1個(gè)學(xué)科，國家為每個(gè)中心撥款50萬元；“十二五”期間，2011年有100個(gè)部屬院校建立國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，2012年有120個(gè)省屬院校（包含8家軍隊(duì)院校）建立國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心。盡管已經(jīng)取得了不錯(cuò)的成績，但也尚存不足：實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力不夠； 個(gè)性化、自主性不夠；資源配置有效性不高，管理能力薄弱，重申報(bào)重結(jié)果、輕建設(shè)輕過程等。故黨中央、國務(wù)院在國家教育方面又提出了新的要求。

《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要》指出，“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”，并把“加快教育信息化進(jìn)程”單獨(dú)作為一部分進(jìn)行了專門的闡述。教育部加強(qiáng)了對實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作和實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化工作的宏觀指導(dǎo)，并出臺了強(qiáng)有力的策：2012年3月13日，教育部印發(fā)了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)（2011-2020）》，提出了信息技術(shù)與高等教育相融合的指導(dǎo)思想和工作方針，提出了加快職業(yè)教育信息化建設(shè)、培養(yǎng)高素質(zhì)技能型人才、整合信息資源、完善終身教育體系等任務(wù)目標(biāo)。

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中存在的問題

1、多種信息技術(shù)整合力度不夠

實(shí)驗(yàn)室是分階段、分層次進(jìn)行建設(shè)的，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是分模塊、分方向開設(shè)的，不同的階段、不同的模塊對虛擬仿真技術(shù)要求各有差異。早期開發(fā)的基礎(chǔ)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通常建立在通用開發(fā)平臺之上，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對專業(yè)性和技術(shù)性要求較高，要求支撐實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的虛擬仿真技術(shù)更加專業(yè)化，而大多的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是基于單機(jī)操作環(huán)境，若要更方便地通過互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行有效的、廣泛的示范推廣，需要耗費(fèi)相當(dāng)大的人力和物力進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)版改造。

2.教學(xué)資源開放共享程度不夠

國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)要求，高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的管理和共享平臺應(yīng)該具有擴(kuò)展性、兼容性和前瞻性，能夠?qū)崿F(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享，滿足多地區(qū)、多學(xué)校和多學(xué)科專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。目前高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目和實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源大都僅僅滿足對本校學(xué)生開放或者是較少專業(yè)的學(xué)生開放，對周圍高?；蚋鼜V范圍的實(shí)驗(yàn)教學(xué)沒有較強(qiáng)的輻射作用。

3.與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室結(jié)合不充分

與傳統(tǒng)實(shí)體實(shí)驗(yàn)室相比，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室具有顯著的優(yōu)勢，但是不能完全替代前者，這就需要兩者相互配合、相互協(xié)調(diào)。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)初期，大多數(shù)教師依然習(xí)慣于傳統(tǒng)的教學(xué)方法，對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的認(rèn)識不深入，不能充分發(fā)揮其作用，不能有效地完成“虛擬”與“實(shí)體”的整合。

四、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與改革

1、網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室平臺

網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室平臺采用虛擬場景等虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，構(gòu)筑實(shí)驗(yàn)硬件。針對不同課程需要構(gòu)建相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K。學(xué)生可以在仿真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中來使用實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論等。學(xué)生也可以自主實(shí)驗(yàn)，尤其是一些有危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，也可以放心學(xué)生自行實(shí)驗(yàn)，可以有效提高學(xué)生的自主創(chuàng)新能力和動(dòng)手操作能力，同時(shí)還降低了實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性和配備專人監(jiān)督的投入。該實(shí)驗(yàn)平臺除了在課上可以進(jìn)行教學(xué)，課下學(xué)生還可以用電腦、平板、手機(jī)等設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下登陸實(shí)驗(yàn)平臺，進(jìn)行課下練習(xí)，沒有時(shí)間和次數(shù)限制，能夠最大限度地提高學(xué)生的動(dòng)手能力。與此同時(shí)，該平臺還能夠有效讓教師掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，學(xué)生登陸平臺進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師可以設(shè)計(jì)考核模式或者自由練習(xí)模式，考核模式下，系統(tǒng)可以根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)情況進(jìn)行評分，教師也可以進(jìn)行單項(xiàng)或者綜合評價(jià)。

2、建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室應(yīng)注意與企業(yè)合作，為地方服務(wù)

學(xué)校培養(yǎng)的人才，最終是要走向社會，為企業(yè)服務(wù)的。高校只有懂得企業(yè)的人才需要方向，才能因材施教，因地制宜地建設(shè)不同性質(zhì)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)目前的企業(yè)需要，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可分為基礎(chǔ)學(xué)科仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺，綜合應(yīng)用仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺，預(yù)科研仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)平臺等。學(xué)校的分層次建設(shè)和教育更能開發(fā)學(xué)生的能力并培養(yǎng)出滿足不同需要的人才。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的軟件建設(shè)離不開軟件開發(fā)企業(yè)，高校的專業(yè)教師有大量的理論知識、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)技巧，而虛擬軟件開發(fā)公司有編寫程序和制作軟件的經(jīng)驗(yàn)，二者只有有機(jī)結(jié)合，才能很好地完成實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)任務(wù)。利用企業(yè)的開發(fā)實(shí)力和支持服務(wù)能力，充分整合學(xué)校信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，做到校企合作，培養(yǎng)應(yīng)用型人才，為地方發(fā)展提供支撐，為地方的各個(gè)行業(yè)提供人才服務(wù)。

五、結(jié)束語

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室作為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)發(fā)展方向，具備傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室所沒有的優(yōu)勢：建設(shè)維護(hù)成本低，平臺擴(kuò)展性好，利用效率高。但它并不能完全取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，只能作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的補(bǔ)充。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)工程中，只有做到“虛”“實(shí)”結(jié)合，相輔相成，能實(shí)不虛，才能為實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)帶來更大的效益。

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[1]劉鵬 . 云計(jì)算 [M]. 北京 ： 電子工業(yè)出版社 ，2010.

[2]中華人民共和國教育部.關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知[S]北京： 中華人民共和國教育部.2012.

（作者單位：遼寧對外經(jīng)貿(mào)學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心，遼寧 大連 116052）