高校核專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)探索——問(wèn)題與對(duì)策

曾文杰+謝金森+程品晶+王振華+于濤

摘要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。虛擬仿真技術(shù)因其適用范圍廣、直觀性強(qiáng)，在核專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中已得到認(rèn)可。為確保建設(shè)工作順利進(jìn)行，南華大學(xué)在總結(jié)核類實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的前提下，提出“鞏固基礎(chǔ)、加強(qiáng)實(shí)踐、開(kāi)拓創(chuàng)新”的發(fā)展思路，通過(guò)積極建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，科學(xué)發(fā)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程，努力健全實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理體制，以實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)師資；課程體系；教學(xué)管理

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2017）25-0273-02

一、引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是提升學(xué)生實(shí)踐能力，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要途徑。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，一方面，以實(shí)物為主的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已不能滿足時(shí)代發(fā)展對(duì)應(yīng)用型人才的需求，需要與時(shí)俱進(jìn)拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)應(yīng)用型人才培養(yǎng)的能力；另一方面，部分特殊專業(yè)如核工程與核技術(shù)，由于部分實(shí)驗(yàn)課程涉及到高成本、高危險(xiǎn)等因素。因此，選擇一種節(jié)約成本、安全便捷的實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)是非常必要的。近年來(lái)，虛擬仿真技術(shù)不僅大量用于科學(xué)研究，還廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)。南華大學(xué)核能與核技術(shù)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，結(jié)合核類專業(yè)特點(diǎn)，積極開(kāi)展虛擬仿真技術(shù)在核專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的建設(shè)。然而，在建設(shè)過(guò)程中，仍然存在著實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資力量弱、實(shí)驗(yàn)課程體系不完善、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理水平低等問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，南華大學(xué)核能與核技術(shù)工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，提出“鞏固基礎(chǔ)、加強(qiáng)實(shí)踐、開(kāi)拓創(chuàng)新”的發(fā)展思路，即依托現(xiàn)有核類虛擬仿真教學(xué)資源，堅(jiān)持積極發(fā)展、科學(xué)建設(shè)的指導(dǎo)方針，積極建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，科學(xué)設(shè)置實(shí)驗(yàn)課程，推動(dòng)核類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的開(kāi)發(fā)。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)中存在的問(wèn)題

1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資建設(shè)方面。實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資是實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利開(kāi)展的保障。然而，在部分高校中，由于受實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位、人才引進(jìn)政策、師資建設(shè)資金等因素的制約，實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資建設(shè)無(wú)法得到有力的支持。究其原因，一方面是長(zhǎng)期以來(lái)，受“重理論、輕實(shí)踐”觀念的影響，在高校中實(shí)驗(yàn)人員認(rèn)可度始終低于理論教師，導(dǎo)致多數(shù)應(yīng)聘者或已在職的實(shí)驗(yàn)人員不能安心從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員變換流動(dòng)快，實(shí)驗(yàn)師資隊(duì)伍不穩(wěn)定；另一方面，近年來(lái)，大多數(shù)高校提升了招聘實(shí)驗(yàn)室工作人員的條件，許多高校要求應(yīng)聘實(shí)驗(yàn)崗位者須具有博士學(xué)位。然而，由于實(shí)驗(yàn)崗位社會(huì)認(rèn)可度低、薪酬待遇缺乏吸引力，往往是崗位無(wú)人應(yīng)聘，最終不了了之。再者，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資建設(shè)得不到有力的政策支持。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員始終處于教學(xué)輔助地位，實(shí)驗(yàn)師資建設(shè)缺少資金和政策支持，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員培訓(xùn)、交流機(jī)會(huì)少，實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平難以得到提高。以南華大學(xué)核工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心為例，現(xiàn)有專職實(shí)驗(yàn)人員8人，需分別管理并承擔(dān)核電子學(xué)、核輻射探測(cè)、輻射防護(hù)與劑量、核技術(shù)應(yīng)用、核物理、核燃料化工、核反應(yīng)堆工程等七個(gè)方向的實(shí)驗(yàn)教學(xué)及管理工作，盡管有部分理論教師參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)，但始終無(wú)法解決實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資匱乏的問(wèn)題，無(wú)法滿足“多層次、全天候”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)放要求。

2.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方面。實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。目前，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方面主要存在兩個(gè)問(wèn)題：（1）虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程種類少，無(wú)法滿足不同核專業(yè)人才的培養(yǎng)需求。在課程建設(shè)中，往往重視軟硬件的采購(gòu)，很少投入資金進(jìn)行實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，僅僅開(kāi)展軟硬件的學(xué)習(xí)應(yīng)用，未能充分發(fā)揮虛擬仿真軟件對(duì)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用。（2）缺少虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程方面的輔助講義和教材。盡管高校核專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已開(kāi)展近20年，但由于高校在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展中，未能及時(shí)做好虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料的收集整理工作，加上缺少實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)規(guī)劃以及必要的建設(shè)資金投入，造成至今國(guó)內(nèi)核專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)講義及教材缺乏，因此積極投入開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)教材已成為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重中之重。目前，南華大學(xué)設(shè)有核工程與核技術(shù)、輻射防護(hù)與安全、核物理、核燃料化工等核類專業(yè)，是全國(guó)核類專業(yè)最齊全的高校之一。然而，南華大學(xué)核能與核技術(shù)工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心僅針對(duì)核工程與核技術(shù)開(kāi)設(shè)了核電廠運(yùn)行仿真實(shí)驗(yàn)課程及核專業(yè)課程設(shè)計(jì)等，對(duì)其他專業(yè)如核燃料化工、核物理、輻射防護(hù)等專業(yè)尚未開(kāi)設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程，無(wú)法滿足高水平核類專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

3.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理方面。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及到軟件、硬件等多個(gè)方面，管理較為復(fù)雜。一方面，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)需以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為依托，但當(dāng)前多數(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)缺少認(rèn)識(shí)，缺乏建設(shè)能力；另一方面，現(xiàn)有虛擬仿真教學(xué)硬件管理混亂，部分設(shè)備存在重復(fù)采購(gòu)，且使用頻率低，無(wú)法發(fā)揮其價(jià)值；此外，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)中，由于實(shí)驗(yàn)課程受學(xué)分限制，實(shí)驗(yàn)課程往往比理論課時(shí)數(shù)少，無(wú)法保證有充足的時(shí)間來(lái)鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?。以南華大學(xué)核反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計(jì)為例，目前該課程只能依托實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)開(kāi)展，學(xué)生需要學(xué)習(xí)FORTRAN語(yǔ)言、數(shù)值計(jì)算方法及反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)等知識(shí)，僅36個(gè)課時(shí)，無(wú)法使學(xué)生在如此短的時(shí)間內(nèi)掌握相關(guān)課程知識(shí)。

三、改進(jìn)高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的對(duì)策

1.加強(qiáng)教學(xué)師資建設(shè)，提升教學(xué)隊(duì)伍水平。（1）提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位。建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革課題專項(xiàng)申報(bào)制度，正確引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革創(chuàng)新，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)地位；明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)方案，適當(dāng)提高實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)分比例，增加實(shí)驗(yàn)課時(shí)數(shù)量，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)擁有充分的實(shí)驗(yàn)。（2）建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。健全實(shí)驗(yàn)人員引進(jìn)政策，積極從國(guó)內(nèi)著名高校和科研院所引進(jìn)高素質(zhì)人才充實(shí)到實(shí)驗(yàn)教師隊(duì)伍中，健全實(shí)驗(yàn)人才隊(duì)伍；建立實(shí)驗(yàn)室人才建設(shè)資金，建立健全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)。利用學(xué)校人才培養(yǎng)與引進(jìn)的相關(guān)政策積極支持實(shí)驗(yàn)教師繼續(xù)學(xué)習(xí)和深造，提高學(xué)術(shù)和業(yè)務(wù)水平。

2.完善實(shí)驗(yàn)課程體系，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。（1）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)。軟件是實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)必不可少的。多數(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過(guò)采購(gòu)教學(xué)軟件，開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。然而，由于缺乏激勵(lì)機(jī)制，加之實(shí)驗(yàn)人員少、任務(wù)重，開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目通常是單一的或驗(yàn)證性的，綜合性或設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少。因此，在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，積極開(kāi)發(fā)綜合性、設(shè)計(jì)性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是十分必要的，應(yīng)建立一套完整的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)支持制度，通過(guò)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)軟件教學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)高水平實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的儲(chǔ)備。（2）建設(shè)精品虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教材。通過(guò)在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中不斷整理歸納虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資料，編寫(xiě)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材，借助學(xué)校教材專項(xiàng)資金，出版實(shí)驗(yàn)教材，力爭(zhēng)高效率、高質(zhì)量的建設(shè)好實(shí)驗(yàn)教材資源，精益求精。同時(shí)，依據(jù)學(xué)科發(fā)展及社會(huì)需求，與時(shí)俱進(jìn)，及時(shí)更新實(shí)驗(yàn)教材。

3.改進(jìn)教學(xué)管理機(jī)制，優(yōu)化教學(xué)資源配置。（1）完善虛擬仿真教學(xué)網(wǎng)絡(luò)。良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不僅可以實(shí)現(xiàn)高效率的教學(xué)管理，也為實(shí)現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)資源的共享提供了方便。以現(xiàn)有局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)范圍，實(shí)現(xiàn)全國(guó)范圍的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享，使學(xué)習(xí)者可以不受時(shí)間空間的限制開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，以實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的充分利用。（2）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理。優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理是充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)施，保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)良好運(yùn)行的重要方式。應(yīng)利用教學(xué)管理軟件，管理軟硬件教學(xué)資源。通過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)，完成師生互動(dòng)、成績(jī)管理等教學(xué)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真資源的充分利用。完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理網(wǎng)站的功能，全面推行立體化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理模式。

四、結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的存在不僅有效的彌補(bǔ)了傳統(tǒng)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，還能有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實(shí)踐能力，符合社會(huì)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)的需求。南華大學(xué)提出“鞏固基礎(chǔ)、加強(qiáng)實(shí)踐、開(kāi)拓創(chuàng)新”的發(fā)展思路，通過(guò)建設(shè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)團(tuán)隊(duì)，完善實(shí)驗(yàn)課題體系，優(yōu)化教學(xué)資源配置等方式，解決了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)建設(shè)過(guò)程中存在的基本問(wèn)題，為實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高水平發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周燕.虛擬仿真技術(shù)在大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，22（5）：106-109.

[2]鄒家柱，程品晶.高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)總結(jié)[J].中國(guó)電力教育，2014，（18）：80-81.

[3]王虎，陳建華.核工程與核技術(shù)專業(yè)虛擬實(shí)習(xí)教學(xué)方式研究[J].東北電力大學(xué)教學(xué)，2011，（31）：201-203.

The Construction of Nuclear Virtual Simulation Experiment Teaching in Universities—Problems and Countermeasures

ZENG Wen-Jie，XIE Jin-sen，CHENG Pin-jing，WANG Zhen-hua，YU Tao

（School of Nuclear Science and Technology，University of South China，Hengyang，Hunan 421001，China）

Abstract：Experimental teaching is an important part of cultivate students' practical innovation ability. The virtual simulation technology because of its wide application range，intuitive strong，has been recognized in the experimental nuclear teaching. In order to ensure the construction work carried out smoothly，University of South China on the basis of nuclear experimental teaching experience，put forward to "consolidate the foundation，strengthening practice，pioneering and innovative"，the active construction of experimental teaching team，the scientific development of experimental teaching，to improve the experimental teaching management system，to realize the virtual simulation experiment teaching level.

Key words：experimental teachers；course system；teaching management