經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源建設與實踐

韋素娟

（福建江夏學院公共事務學院，福建福州，350108）

網絡技術、人工智能、大數據等高新科技的興起和發(fā)展為社會變革不斷積聚力量，需要大量與之相匹配的具有專業(yè)知識、專業(yè)技能、創(chuàng)新精神和實踐能力強等為特征的復合性的應用型高級人才。[1]虛擬仿真實驗教學是新時代信息技術在實驗教學中的應用和推廣，是實體實驗教學的延伸、拓展、補充和提升，在增強現實、多維立體顯示、遠程實驗、未來實驗室等方面具有不可替代的地位。虛擬仿真實驗教學采用仿真技術、虛擬技術、多媒體技術、數據庫技術和網絡技術，構建實驗虛擬場景，實驗環(huán)境和實驗操作對象。這種教學方式取得的效果已經得到驗證，學生能在虛擬的場景中自主完成實驗，以實現實體實驗難以或不可能完成的教學方法，在效率性、安全性和經濟性上都能達到較為理想的效果，是未來經管類專業(yè)實驗教學改革的方向和趨勢。

從搜集到的數據和歷年來申報虛擬仿真實驗教學中心的數據表明，各學科虛擬仿真實驗教學資源的建設與發(fā)展存在較大差距。理工類虛擬仿真實驗教學資源建設成果最突出、資源最豐富。這與理工類高成本、高危險性等學科特點有關。然而，經管類虛擬仿真實驗教學資源建設相對薄弱，主要是因為經管類專業(yè)長期以傳統教學模式為主，側重理論研究和社會實踐，實驗教學整體實力較弱，實驗教學改革發(fā)展進度較緩慢，學生對專業(yè)知識的理解和應用仍未得到有效改善。[2]為更好適應新時代高校應用型人才培養(yǎng)形勢，本文通過梳理虛擬仿真實驗教學的研究成果，結合福建江夏學院的實踐，探討提高和完善經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源的建設與實踐。

一、文獻綜述

目前，推進虛擬仿真實驗教學資源建設與實踐教育備受追捧，受到國內外學者高度關注。

從查閱到的國內外資料顯示，虛擬仿真實驗教學在國外相關學科的研究和應用較早，并得到不斷的推廣和升級。較為著名的有美國卡內基梅隆大學的化學工作站、美國斯坦福大學的生物醫(yī)學實驗室和土耳其加齊大學的虛擬直流電機實驗室等。[3]虛擬仿真實驗教學在我國高校研究與應用則較晚，但近年來發(fā)展態(tài)勢較快，有些高校在這方面已取得一些成果，如清華大學的大全景VR系統、西安交大的立體顯示技術和浙江大學開發(fā)的桌面型虛擬建筑環(huán)境實時漫游系統等。與此同時，一些科技公司也在中國從事虛擬現實技術的研究，如HTC威受教育的虛擬現實教室。教育部更加重視虛擬仿真實驗教學資源建設工作，先后出臺了一些政策，如2013年開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作，計劃每年建設100 個虛擬模擬實驗教學中心。2018年開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設，進一步推進信息技術在實驗教學項目中的具體應用、從廣度和深度上拓展實驗教學內容，從而在時間和空間上進行延伸。

從各位學者研究的內容來看， 高曉新等人研究結果表明互聯網虛擬仿真實驗教學具有良好的示范性和輻射作用。[4]李虹利用當地經濟、大眾創(chuàng)業(yè)和產業(yè)發(fā)展的實際數據，構建了“知識共享云，開放式項目資源庫，O2O實驗課程群”及創(chuàng)新管理虛擬現實實驗教學資源。[5]薛永基等人剖析經管類專業(yè)實驗實踐教學現狀和作用，將信息技術運用到系統研發(fā)、課程和平臺建設中，對虛擬仿真實驗教學進行探索與實踐。[6]陳海泉等人介紹和分析虛擬仿真實驗教學的概念、優(yōu)勢、必要性和建設內容，其建設經驗具有實際借鑒意義。[7]孫暢結合國家級經濟虛擬仿真實驗教學中心的建設實踐，以"主題導向+專業(yè)群航”為主題，以專業(yè)團隊、能力導向，O2O協同實驗課程體系為指導，提升專業(yè)教學水平。[8]以上表明經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學已處在不斷地改進和提高中，但專門針對虛擬仿真實驗教學資源建設與實踐的研究成果極少。

從經管類虛擬仿真實驗教學建設內涵來看，表現為以教育信息化為主線，以優(yōu)勢學科和專業(yè)特色為基礎，以培養(yǎng)應用型人才質量為核心，以產業(yè)鏈對人才的需求為導向，通過對優(yōu)質資源進行整合、將教學與科研協同發(fā)展、校企深度融合等方式來培養(yǎng)人才，為經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源建設增添新的力量，加速其改革與創(chuàng)新?？梢詺w納為：一是組織專家對經管類專業(yè)現有的實驗教學資源進行評估、篩選，將優(yōu)質的資源進行整合，淘汰劣質、粗糙、內容過時的資源，適當增加新的實驗項目，功能達到集約型，進一步擴大開放共享的范圍，實現虛擬現實與高效仿真相結合的實驗教學體系。二是要推動學科專業(yè)信息化。努力摸索信息技術在實驗教學中的應用，為虛擬仿真實驗教學資源的建設提供技術支持。三是將教學與科研協同發(fā)展，有條件的將優(yōu)質的科研技術、方法和成果轉化為實驗教學資源，增強學生在科學研究和科技創(chuàng)新方面的能力。四是高校與企業(yè)加深合作的廣度和深度，將企業(yè)技術優(yōu)勢與經管類專業(yè)的理論指導優(yōu)勢有效結合，共同參與到虛擬仿真實驗教學資源建設中。[9]

二、經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源建設中存在的困境

（一）虛擬仿真實驗教學資源建設的必要性和內涵理解不足

一是虛實結合，能實不虛。教育部明確指出，虛擬仿真實驗教學資源的建設應實現虛擬與現實的結合，是實體實驗的有效補充。始終堅持實體實驗難以完成、涉及高風險、極端環(huán)境、不可逆、不可及、高消耗和高成本等情況時，才可用虛擬仿真實驗項目取代實體實驗項目。但是，從全國高校虛擬仿真實驗教學資源建設的實際情況來看，哪些項目需要開發(fā)，哪些項目不需要開發(fā)，選題是否達到合理有效，一些高校還沒有真正理解虛擬和真實的關系。[10]二是虛擬仿真實驗教學資源應滿足交互性和沉浸性兩個特征。學生在虛擬實驗場景中能有效地與各對象進行交互，且操作對象能積極響應，在視、聽、觸覺方面與真實環(huán)境極相似，達到身臨其境的感受和體驗，從而觸發(fā)學生的想象力，延伸新的想法。[11]而現實中有的虛擬仿真實驗教學資源達不到虛擬仿真要求，有的只用一些簡單的軟件來操作，或是通過一些軟件讓學生在模擬環(huán)境中操作實驗對象，沒有實現交互功能。[12]

（二）虛擬仿真實驗教學資源建設與實踐開發(fā)團隊較弱，資源不夠豐富

首先，經管類專業(yè)教師較擅長理論研究和社會實踐，在信息技術和實驗技能水平方面則相對薄弱，而虛擬仿真實驗教學資源的建設，專業(yè)教師不僅要對實驗資源建設的整體把關，還要高效地與企業(yè)技術人員進行溝通交流，避免企業(yè)技術人員因不了解學科專業(yè)特色，開發(fā)出來的資源與實際需求出現偏差，達不到預期效果。其次，經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源建設較晚，實驗項目較理工類弱，有的實驗項目沒有突出學科和專業(yè)特色等，不算真正意義上的虛擬仿真實驗項目。多數高校委托企業(yè)開發(fā)，并提供技術服務，或是向企業(yè)直接購買，沒有組建自己的開發(fā)團隊進行資源開發(fā)或是對已有資源進行二次開發(fā)，缺乏原創(chuàng)性，導致實驗教學資源不但不夠豐富，而且占用高校大量的教學經費，造成學科專業(yè)發(fā)展與人才培養(yǎng)目標達不到預期的效果。[12]

（三）缺乏建設標準和規(guī)范，資源使用范圍和效果不理想

從虛擬仿真實驗教學資源平臺建設來看，缺乏統籌規(guī)劃、技術標準和規(guī)范，各二級學院各自自行建設，平臺系統架構、所使用的數據庫、功能模塊等標準不統一，導致兼容性存在問題，資源間相互對接存在障礙，操作不簡便，功能不夠完善；共享機制不健全等。有的資源共享范圍僅限于二級學院內部各專業(yè)，共享渠道不夠暢通。有的為了課程資源的完整性和系統性，用MOOC平臺或網絡教學平臺取代虛擬仿真實驗教學平臺，只能觀看課件視頻，不具備實驗條件和交互功能?？傮w上供學生體驗的虛擬仿真實驗項目較少，輻射范圍有限，達不到預設效果。

三、福建江夏學院虛擬仿真實驗教學資源建設與實踐

（一）基本概況

以福建江夏學院為例，該校是新建本科院校，下設12個二級學院部，其中，經管類專業(yè)涉及會計、金融、工商和公事共4個學院，涉及專業(yè)有財務管理、稅收學、人力資源管理、物流管理、金融學、國際經濟與貿易、經濟學、電子商務、行政管理、公共事業(yè)管理、社會工作等22個本科專業(yè)，目前這4個二級學院擁有實驗室面積將近6000平方米，實驗設備值達1800多萬元，儀器設備的完好率和技術先進程度良好，在數量和功能上滿足當下課程實驗教學需求。虛擬仿真實驗室有人力資源管理仿真實驗室、虛擬商業(yè)社會環(huán)境實驗室、商業(yè)銀行經營實戰(zhàn)沙盤演練、商業(yè)銀行營業(yè)廳3D實戰(zhàn)演練等10多間核心虛擬仿真實驗室。現有的虛擬仿真實驗教學資源存在項目相對較少，原創(chuàng)性不足和資源不夠豐富等問題。但近年來，不斷推進和加強實驗教學資源建設，虛擬仿真實驗教學資源的質量在不斷提升，優(yōu)質資源正在不斷建設中。經管類專業(yè)畢業(yè)生每年就業(yè)率超過95%，居全省同類院校前列。

（二）總部署

由學校統籌規(guī)劃，組織經管類專業(yè)的4個二級學院相互協調共建共用虛擬仿真實驗教學資源平臺，并由專人負責平臺的后期運營、管理和維護工作等，實現經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源的集中管理、資源共享和后期二次開發(fā)等相關擴展工作。經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源池設在學校的網絡中心機房服務器上，由千兆光纖接入互聯網，采用B/S架構，數據庫為SQL Server，所有維護工作在服務器端，服務器的運營和維護工作交由學?，F代教育技術中心負責，執(zhí)行每天24小時不間斷運行，有專人值班維護，保證虛擬仿真實驗教學平臺穩(wěn)定、安全運行。

虛擬仿真實驗教學資源的構建有明確要求，如軟件，儀器共享，開發(fā)技術和應用技術，以及建立資源的評估和評估機制，明確通過建立長效機制，促進以優(yōu)質實驗教學資源建設為主要目標。經管類虛擬仿真實驗教學資源的構建在邏輯上分為4層，即硬件池層由各類服務器和安全設備組成，主要提供硬件支持與服務；虛擬仿真實驗教學資源池層由經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源各個項目的各個模塊組成，以滿足經管類專業(yè)的實驗教學需求；網絡層主要完成通信、資源共享功能，由有線網和無線網構成；應用層是管理員、教師和學生等用戶登錄，是具體實戰(zhàn)操作層。如圖1所示。

圖1 虛擬仿真實驗教學資源建設架構

（三）建設思路

一是學校以應用型人才培養(yǎng)目標為出發(fā)點和依據，以實驗課程體系為支撐，積極了解產業(yè)鏈對人才的需求，根據新時期實驗教學的發(fā)展趨勢與大學生發(fā)展特點，探索出有一定影響力和推動力的虛擬仿真實驗教學資源。二是在政策引導下從選題、自主研發(fā)、服務平臺、技術支持等方面來加強虛擬仿真實驗教學資源建設，始終明確虛擬仿真實驗是實體實驗的補充和輔助地位。抓好現有建設，完善在建，建中改進，積極推進實驗教學與信息化的深度融合。三是加強校企合作的廣度和深度，發(fā)揮各自優(yōu)勢，整合優(yōu)質資源，使企業(yè)技術優(yōu)勢資源和經管類專業(yè)課程優(yōu)質資源緊密結合，對所建項目內容的合理性、必要性和科學性進行統籌規(guī)劃和嚴格把關，促進校企雙方合作共贏，[13]如圖2所示。

圖2 虛擬仿真實驗教學資源建設思路

（四）資源項目框架設計

經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源的構建是一個涉及多個領域、多層次和多環(huán)節(jié)的復雜系統工程，需要學校統籌規(guī)劃，合理設計且多團隊協作。[9]為此，虛擬仿真實驗教學資源項目建設框架采用通用的4層框架，即由下往上，最底層為理論指導，主要是依據具身認知、情境認知和建構主義理論為指導；第二層為模塊要素，保持模塊間相互獨立，高內聚低耦合；第三層為資源樣態(tài)層，主要是資源呈現的形式；第四層為資源管理層，主要對資源進行統一管理。[11]

虛擬仿真實驗教學資源項目建設作為學校虛擬仿真實驗教學工作的主要內容，[3]在設計上始終圍繞以學生為中心，注重培養(yǎng)學生實際動手能力，從產業(yè)鏈對應用型人才的需求出發(fā)，由專題驅動向市場驅動轉變，緊跟學科前沿和社會急需，實現虛實結合，知識體系盡量保持完整性和科學性，課程資源項目難度從基礎型、綜合型、創(chuàng)新型向競賽型不斷升級，如圖3所示。同時，虛擬仿真實驗教學資源建設需要先進的技術支持，如多媒體技術、人機交互技術、可視化技術、仿真技術、虛擬現實技術、虛擬仿真技術、增強現實技術、虛擬世界、3D打印技術、遙現技術等主流技術，以此來創(chuàng)設虛擬仿真實踐環(huán)境、場景、模擬各種現實活動，讓學生在虛擬仿真實驗中體驗到企業(yè)生產運營流程中所面臨的問題及解決方法，進一步加深對經管類專業(yè)知識的理解，在學習中實踐，在實踐中提高，讓學生在虛擬環(huán)境中發(fā)揮作用，提高學生的專業(yè)知識整合能力和綜合應用能力。[9]

圖3 虛擬仿真課程資源項目設計框架

（五）建設流程

虛擬仿真實驗教學資源建設是虛擬仿真實驗教學中最重要的環(huán)節(jié)，目前國內外還沒有成熟的開發(fā)過程模型和設計理論尚處于摸索階段，未形成標準規(guī)范的建設流程，但從相關文獻和資料的梳理中可以獲得有益啟發(fā)。將建設流程分為四個階段：第一階段總體設計，根據專業(yè)課程性質、應用型人才培養(yǎng)目標和產業(yè)鏈需求，確定要建設的項目；第二階段詳細設計，根據實驗項目內容，細化課程資源，借助信息技術實現解決實體實驗中難以完成的現實難題，將視聽觸等感官融入虛擬場景中；第三階段編寫腳本，如，操作方法、步驟、結果數據分析和展現形式等；第四階段具體實施和開發(fā)，設計中涉及設備儀器、制作軟件、使用操作方法和注意事項等。實施中結合學科專業(yè)知識點，設計方法使用面向對象，依照模塊化設計，劃清各資源模塊并彼此獨立、保持高內聚性、低藕合性。[11]值得一提的是，要注重將虛擬仿真實驗教學資源建設內涵貫徹始終，補充和驗證抽象的專業(yè)知識點，提高學生發(fā)現、分析并有效解決問題的能力。

（六）操作流程

虛擬仿真實驗教學項目操作流程分三步，第一步是登錄系統；第二步是具體操作過程；第三步是實驗后期相關工作。如圖4所示。首先，用戶登錄系統，客戶端不需要安裝客戶軟件，學校為每個管理員，教師和學生分配獨立的賬號和密碼，通過移動終端設備，如手機、IPAD或筆記本電腦，使用IE、360或獵豹等客戶端瀏覽器就可參與實驗相關知識的學習和操作。其次，信息技術的應用為學生開辟了別樣的學習空間，學生沉浸在逼真的場景中，模擬各種角色進行實際操作，將他們的專業(yè)知識應用到實際的分析和決策中，加深體驗，在視野上、思維上、設計上和實踐能力上都得到較大的提高。最后，完成實驗要求后、遞交實驗結果和相應的實驗報告，實驗過程如有疑問可直接與指導老師進行交流溝通。在整個實驗過程中，指導老師可全程監(jiān)控和在線指導、查看學生完成實驗情況，對沒有按時完成實驗的學生進行督促。每個實驗項目完成后，指導教師查看學生實驗報告，評估學生對專業(yè)知識的掌握程度，給出合理的成績，學生也可查看自己的實驗成績和指導老師的評語。

圖4 虛擬仿真實驗教學操作流程

（七）成效與經驗

1.增強經管類專業(yè)大學生的綜合職業(yè)能力和服務社會能力

虛擬仿真實驗教學資源逐年豐富，實驗教學團隊逐漸強大，指導能力不斷提高，有效地培養(yǎng)學生快速適應職業(yè)崗位能力。操作難度從基本技能向專項技能再向綜合技能的遞進式路線進行，實驗教學過程中凸顯實踐性、靈活性、開放性、職業(yè)性、多元性等特點。近幾年來經管類畢業(yè)生每年的就業(yè)率達95%以上，從畢業(yè)生就業(yè)情況反饋來看，用人單位較滿意。

2.進一步提升經管類虛擬仿真實驗教學質量

近3年來，越來越多具有高級職稱和高學歷的教師積極參與實驗教學和實驗教學改革，實驗教師的教學水平、職業(yè)素養(yǎng)、實踐指導能力和教學效果得到顯著提高。學生對實驗教學模式也越來越感興趣，學習效果越來越明顯。

3.虛擬仿真實驗教學得到有效的推廣

支持和鼓勵更多專業(yè)人士加入虛擬仿真實驗教學資源建設，開展虛擬仿真實驗教學，輻射更多學科，使更多師生受益。目前，福建江夏學院經管類專業(yè)虛擬仿真實驗教學資源建設已建成多個實驗項目，為學生提供豐富實驗資源，如3D仿真財務決策子系統，采用人機對抗的方式，組隊競爭虛擬運營一家企業(yè)，讓學生扮演不同部門角色參與企業(yè)決策、財務管理、市場營銷等知識和技能；[14]國際貿易實務虛擬仿真實驗每學期為近1000名學生提供虛擬仿真實驗實訓，讓學生親身體驗實際操作過程；還有企業(yè)經營管理（沙盤）虛擬仿真實驗、公共管理政策虛擬仿真實驗和電子商務虛擬仿真實驗等。

四、提高虛擬仿真實驗教學資源建設質量的思路

（一）重視虛擬仿真實驗教學資源建設、運營和維保工作

重視虛擬仿真實驗教學資源建設、運營和維保工作。具體包括：一是加強虛擬仿真實驗教學資源的建設工作，既要滿足專業(yè)課程實驗教學需求，又要與社會產業(yè)鏈崗位需求同步，充分考慮資源的可擴展性和兼容性，更要融入未來教室和實驗室的理念；二是重視虛擬仿真實驗教學實施過程的反饋工作、教學效果的評價工作和資源開放共享工作，提高資源利用率；三是加強虛擬仿真實驗教學資源的后期升級、優(yōu)勝劣汰內容的增減和維保工作。并定期組織專家、教師和學生對虛擬仿真實驗教學資源使用效果進行評價和反饋，以有效推廣優(yōu)質的資源和淘汰落后不完善的資源，從而有針對性的對資源進行完善、改進，升級和擴展工作，提高虛擬仿真教學資源的質量。[15]

（二）加強校企合作和開發(fā)團隊的建設

高校要積極吸納和利用社會資源，將高校的專業(yè)知識優(yōu)勢和企業(yè)的技術優(yōu)勢深度融合，調動高校專業(yè)教師、科研團隊和企業(yè)技術骨干等積極參與共建共用具有學科專業(yè)特色的虛擬仿真實驗教學資源。鼓勵企業(yè)骨干全程指導或參與虛擬仿真實驗教學資源的建設，共同建立和實施實驗教學評價體系，實現實驗教學過程與崗位工作過程有機融合。[1]同時，在資源建設中將校企文化深度滲透，達到優(yōu)勢互補，使學生在學習中受到企業(yè)文化的熏陶，為適應將來崗位做準備。

開發(fā)團隊的建設是虛擬仿真實驗教學資源建設的關鍵，應作為一個長期的工作任務來抓，鼓勵并支持高學歷、高職稱的青年教師參與實驗教學改革工作，重視對開發(fā)團隊的培養(yǎng)。積極創(chuàng)造機會并采用多種形式為開發(fā)團隊提供專業(yè)技能方面的培訓，鼓勵他們參與各種有關實驗教學的研討會、攻讀更高的學歷、有條件可邀請相關企業(yè)的技術骨干到校進行技術指導或選派開發(fā)團隊到相關企業(yè)進行歷練，不斷積累實踐經驗，努力學習和積極交流學科前沿和熱點，并定期對他們進行考核。

（三）進一步規(guī)范資源建設，整合優(yōu)質資源

進一步規(guī)范資源建設，制定資源分類標準，明確虛擬仿真實驗教學資源項目的開發(fā)、評價、管理和測試體系及各個功能模塊之間的數據交換格式，定期組織專家對虛擬仿真實驗教學資源進行篩選，整合優(yōu)勢資源項目，突出專業(yè)特色和學科優(yōu)勢。以學生為中心是新時代高校發(fā)展理念的靈魂，要全力推動高校教學高質量發(fā)展，滿足學生全面和個性化的發(fā)展需要，更好地為社會服務，是高校為國家培養(yǎng)人才的具體體現。