創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的虛擬仿真實踐教學(xué)模式構(gòu)建

方登科

[摘? ? ? ? ? ?要]? 隨著我國高校教育不斷發(fā)展，創(chuàng)新能力作為推動社會發(fā)展的源動力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力成為高校教育的重點。虛擬仿真實踐教學(xué)的出現(xiàn)解決了傳統(tǒng)高校實踐教學(xué)的難點，虛擬實踐教學(xué)模式已經(jīng)成為高校教學(xué)改革的發(fā)展方向。通過論述高校虛擬仿真實踐教學(xué)的現(xiàn)狀和問題，探索以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的虛擬仿真實踐教學(xué)新模式。

[關(guān)? ? 鍵? ?詞]? 虛擬仿真實踐教學(xué);創(chuàng)新能力;模式

[中圖分類號]? G642? ? ? ? ? ? ? ? ?[文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? [文章編號]? 2096-0603（2021）03-0050-02

一、引言

學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是讓學(xué)生通過理論知識的學(xué)習(xí)和實踐經(jīng)驗進行科學(xué)創(chuàng)造，產(chǎn)生新理念、新技術(shù)、新產(chǎn)品、新成果的能力。學(xué)生創(chuàng)新能力是需要開發(fā)和培養(yǎng)的，在目前高校實踐教學(xué)中影響學(xué)生創(chuàng)新能力的因素主要是教學(xué)環(huán)境、教學(xué)模式等。實踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的重要教學(xué)手段，結(jié)合高校實踐教學(xué)發(fā)展需求，構(gòu)建以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的虛擬仿真實踐教學(xué)模式，可以有效地將學(xué)習(xí)科研資源、實驗教學(xué)、實踐訓(xùn)練等融合在一起，學(xué)生在虛擬仿真實踐教學(xué)平臺上能夠充分發(fā)散思維，激發(fā)自身的創(chuàng)新思想，實踐創(chuàng)新能力，提高綜合素質(zhì)。實踐能力和創(chuàng)新能力是學(xué)生步入社會后在職場中發(fā)展的核心競爭力。

二、虛擬仿真實踐教學(xué)的定義

虛擬仿真實踐教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實踐學(xué)習(xí)，通過互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)充分滿足學(xué)習(xí)的實踐學(xué)習(xí)需求和教師的教學(xué)需求，打破了傳統(tǒng)實踐教學(xué)的局限性，最大可能地滿足教學(xué)內(nèi)容的實踐要求，提升實踐教學(xué)效果。虛擬實踐教學(xué)是連接課程教學(xué)和實踐教學(xué)的橋梁，讓實踐教學(xué)能夠更加容易地融合理論知識，從而推動教學(xué)效果的提升，目前虛擬真實驗教學(xué)已在眾多高校得到廣泛的應(yīng)用。

三、虛擬仿真實踐教學(xué)的特點

（一）演示性

虛擬仿真實踐教學(xué)通過利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，對實踐教學(xué)內(nèi)容進行設(shè)計模擬，制作成符合實際實踐的情景，學(xué)習(xí)在進行實踐學(xué)習(xí)中能夠快速進入實踐角色，在實踐場景中開發(fā)自身思維，將理論知識應(yīng)用到實踐中，通過對整個實踐活動的參與和操作，培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新能力。虛擬仿真實踐教學(xué)的演示性能夠讓學(xué)生更加清晰直觀地了解學(xué)科實踐知識，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升實踐教學(xué)的教學(xué)效果和質(zhì)量，從而高效實現(xiàn)實踐教學(xué)目的。

（二）實踐性

虛擬仿真實踐教學(xué)重點是培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力，將學(xué)生在課堂中學(xué)習(xí)的理論知識轉(zhuǎn)化為實踐技能，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新型思維能力，改變學(xué)生實踐能力弱、實踐性不強的弱點。虛擬仿真實踐能夠借助互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、多媒體技術(shù)等完整一些現(xiàn)實中不可能進行的實踐教學(xué)，打破了實踐教學(xué)的壁壘，彌補了傳統(tǒng)實踐教學(xué)的不足。學(xué)生能夠根據(jù)教學(xué)內(nèi)容在虛擬仿真實踐教學(xué)平臺上自由操作，熟悉實踐活動中細節(jié)，提升實踐能力。同時學(xué)生也能通過虛擬實踐平臺不斷驗證自身的創(chuàng)新思想和思路，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

（三）趣味性

傳統(tǒng)的實踐教學(xué)，內(nèi)容枯燥，教學(xué)模式單一，學(xué)生在實踐學(xué)習(xí)的過程中提升不了學(xué)習(xí)興趣，在學(xué)習(xí)中不能集中注意力，教師不能有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，使實踐教學(xué)達不到預(yù)期目標，虛擬仿真實踐教學(xué)通過利用互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬技術(shù)等構(gòu)建情景化的實踐教學(xué)環(huán)境，能夠極大地提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。情景化的特點是在最大程度上吸引學(xué)生的注意力，自主化、開放性的虛擬仿真實踐教學(xué)平臺能夠激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)動力，有助于學(xué)生發(fā)揮出自身的創(chuàng)造能力，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效果和創(chuàng)新能力。

四、虛擬仿真實踐教學(xué)項目建設(shè)中的問題

（一）原創(chuàng)性不足

隨著多媒體、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)以及虛擬現(xiàn)實等技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，國內(nèi)部分高校相繼開展了仿真技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實驗及教學(xué)應(yīng)用的研究，構(gòu)建來大量的虛擬仿真實踐教學(xué)平臺，一些高校在建設(shè)虛擬仿真教學(xué)平臺時，不能有效地結(jié)合自身院校的教育情況和學(xué)生情況，一味地模仿國內(nèi)外先進的虛擬仿真教學(xué)平臺，在平臺內(nèi)的實踐項目都是通過市場購買的方式獲得，原創(chuàng)性低，導(dǎo)致教師在實際利用虛擬仿真平臺進行實踐教學(xué)中不能很好地契合本專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和發(fā)展，出現(xiàn)虛擬仿真實踐教學(xué)與高校理論知識脫節(jié)的現(xiàn)象。

（二）實踐項目質(zhì)量不高

在虛擬仿真實踐教學(xué)平臺中，實踐項目是核心部分，實踐項目是連接理論知識與實踐能力培養(yǎng)的通道。目前高校在虛擬仿真實踐教學(xué)平臺建設(shè)中，為了追求虛擬仿真實踐教學(xué)平臺的科技性和完整性，許多實踐項目不符合高校自身的發(fā)展需求，需要重復(fù)建設(shè)實踐項目，造成了資源浪費、實踐項目質(zhì)量不高等問題，導(dǎo)致學(xué)生不能有效學(xué)習(xí)到符合社會需求的實踐技能，學(xué)習(xí)的相關(guān)實踐知識落后于市場發(fā)展，使高校培養(yǎng)出來的實踐性人才滿足不了市場的需求。

（三）缺乏標準化

虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)尚無統(tǒng)一的技術(shù)標準和規(guī)范，因而資源的兼容性不強，二次開發(fā)難度較大，管理平臺的系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫支持、功能模塊、運轉(zhuǎn)流程等各不相同，相互對接存在障礙。

（四）開放共享不足

部分高校虛擬實踐教學(xué)平臺開放性不強，資源不能有效共享，學(xué)習(xí)在實踐平臺學(xué)習(xí)只能借助教師引導(dǎo)，不能進行自主學(xué)習(xí)模塊，限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)展。封閉的實踐平臺會逐漸與社會脫軌，相關(guān)的技術(shù)、實踐項目等都會慢慢被淘汰;開放性的實踐平臺能夠與社會接軌，不斷獲取社會的實踐知識來充實實訓(xùn)平臺的項目，以便于及時跟進相關(guān)知識的學(xué)習(xí)，保障學(xué)生的學(xué)習(xí)需求和教師的教學(xué)需求。

五、構(gòu)建以創(chuàng)新能力培養(yǎng)的虛擬仿真實踐教學(xué)新模式

（一）依托學(xué)科優(yōu)勢，自主研發(fā)虛擬仿真實踐教學(xué)資源

在虛擬仿真實踐教學(xué)中，通過虛擬技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)構(gòu)建了情景化的實踐教學(xué)場景，為教師創(chuàng)造了良好的實踐教學(xué)環(huán)境，其中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力和實踐能力的關(guān)鍵在于實踐教學(xué)資源，實踐教學(xué)資源的研發(fā)需要根據(jù)高校學(xué)科專業(yè)的實際情況和社會發(fā)展需求，借鑒國內(nèi)外先進的虛擬仿真實踐教學(xué)項目設(shè)計理念，融合成符合高校本專業(yè)發(fā)展的實踐教學(xué)資源。在實踐教學(xué)資源的研發(fā)中充分發(fā)揮實驗學(xué)科優(yōu)勢和專業(yè)特點，推進虛擬仿真實踐教學(xué)平臺的建設(shè)，將科研成果轉(zhuǎn)化為實踐教學(xué)內(nèi)容，將在整體上提高虛擬仿真實踐教學(xué)的質(zhì)量。

（二）構(gòu)建安全穩(wěn)定的虛擬仿真實踐教學(xué)平臺

虛擬仿真實踐教學(xué)平臺的核心是信息技術(shù)，信息化建設(shè)中最重要的是安全性，網(wǎng)絡(luò)安全是保障虛擬仿真實踐教學(xué)平臺發(fā)展的關(guān)鍵，虛擬仿真實踐平臺是滿足整個高校各個專業(yè)的實踐教學(xué)需求建立的，可以實現(xiàn)多學(xué)科、多類型的實踐教學(xué)活動。通過將虛擬仿真實踐教學(xué)管理平臺托管在高校中心機房，通過利用機房穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)供給和分流能力，保障虛擬仿真實踐教學(xué)平臺的平穩(wěn)運行，更好地服務(wù)廣大師生，同時也能節(jié)省不必要的管理成本，避免造成資源浪費。同時通過機房自身的病毒查殺功能、網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、信息加密技術(shù)等有效地保障虛擬仿真實踐教學(xué)平臺的信息安全問題。

（三）校企合作共建虛擬仿真實踐教學(xué)平臺

高校構(gòu)建虛擬仿真實踐教學(xué)平臺過程中切勿閉門造車，虛擬仿真實踐教學(xué)平臺十分依賴先進的技術(shù)支持，高?？梢酝ㄟ^與校外企業(yè)聯(lián)合溝通構(gòu)建虛擬仿真實踐平臺，借助校外企業(yè)的信息技術(shù)和市場認識優(yōu)勢，讓虛擬仿真實踐教學(xué)資源更加貼合社會市場。在校企共建的過程中，高校將學(xué)科特點和發(fā)展需求進行深度規(guī)劃，為虛擬仿真實踐教學(xué)平臺提供學(xué)術(shù)指導(dǎo)和培訓(xùn)職責(zé)，校外企業(yè)提供信息技術(shù)支持、平臺運營、產(chǎn)品開發(fā)、設(shè)備支持等，在虛擬仿真實踐教學(xué)平臺建設(shè)完成后，企業(yè)享用平臺的經(jīng)營權(quán)，高校擁有免費使用和著作權(quán)。這樣的校企合作模式，能夠效解決高校在建設(shè)虛擬仿真實踐教學(xué)平臺時資金不足、信息技術(shù)落后的問題，利用校企合作的模式不僅有效緩解了資金問題和技術(shù)問題，同時也讓實踐教學(xué)平臺更加符合當(dāng)下的市場需求，培養(yǎng)出來的應(yīng)用性人才能夠更加適用于社會。

大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的高校教育模式已經(jīng)滿足不了社會的需求，培養(yǎng)具有創(chuàng)新思維的實踐性人才是高校教育發(fā)展的趨勢，以創(chuàng)新能力為導(dǎo)向構(gòu)建虛擬仿真實踐教學(xué)平臺，為學(xué)生提供將理論知識轉(zhuǎn)化為實踐能力的環(huán)境，提升學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐能力，為社會培養(yǎng)一流創(chuàng)新人才。

參考文獻：

[1]李佳，徐陽.基于虛擬仿真實踐的研究生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力培養(yǎng)模式研究[J].黑龍江科學(xué)，2018，9（4）：162-164.

[2]何小溪，仲偉峰，周威.創(chuàng)新人才培養(yǎng)實踐教學(xué)體系的探索與構(gòu)建[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2014（1）：75-76.

[3]賀占魁，黃濤.虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)探索[J].實驗技術(shù)與管理，2018，35（2）：108-111，116.

[4]楊戈，黃宇媚.民辦高校虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)發(fā)展模式探索[J].知識經(jīng)濟，2019（9）：140-141.

[5]趙爽，王敏，萬鑫，等.渤海大學(xué)化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)與探索[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2019（3）：90-91，236.

[6]程勇，孫科學(xué)，郭宇鋒，等.信息電子技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)的探索與實踐[J].實驗室研究與探索，2018，37（5）：153-157.

[7]蔣建清，曹國輝，陳東海，等.應(yīng)用型地方高校土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)探索[J].實驗室研究與探索，2018，37（2）：144-149.

[8]蘇文學(xué)，江娜，吳恒濤.以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為導(dǎo)向的虛擬仿真實踐教學(xué)模式構(gòu)建：以航海類專業(yè)研究生為例[J].當(dāng)代教育實踐與教學(xué)研究，2020（12）：220-221.

[9]平震宇，李培峰，顧曉燕.MOOC環(huán)境下嵌入式系統(tǒng)虛擬仿真平臺的實現(xiàn)與應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2020，39（4）：91-94，159.

編輯 陳鮮艷