文科类虚拟仿真实验教学中心建设的问题与思考①

朱科蓉（北京联合大学，北京100191）

文科类虚拟仿真实验教学中心建设的问题与思考①

朱科蓉
（北京联合大学，北京100191）

摘要：教育部2013-2014年评审立项了8家文科类国家级虚拟仿真实验教学中心。与理工农医类虚拟仿真实验教学中心相比，文科类虚拟仿真实验教学中心建设水平相对较低，存在很多问题，还需要进一步准确把握虚拟仿真实验的内涵，搭建统一的虚拟仿真实验教学平台，开发丰富的虚拟仿真实验教学资源，配备专职的信息技术队伍，加大虚拟仿真实验资源的开放共享。

关键词：文科；虚拟仿真实验；实验教学中心

一、文科类虚拟仿真实验教学中心建设现状

2013-2014年，教育部评审立项了200个国家级虚拟仿真实验教学中心，从学科分布情况来看，理工农医学科虚拟仿真实验教学中心172个，占86%；经济与管理学科虚拟仿真实验教学中心20个，占10%；法学、教育学、历史学、艺术学及文科综合虚拟仿真实验教学中心8个（见表1），占4%。①我们把法学、教育学、历史学、艺术学及文科综合统称为文科类。

表1：2013-2014年文科类国家级虚拟仿真实验教学中心名单

相较于理工农医类实验室，文科实验室本身的建设起步较晚，多数是在2005年教育部开展国家级实验教学示范中心评审建设工作之后迅速发展起来的，之前基本处于零散建设阶段。2005-2014年，教育部共评审立项801个国家级实验教学示范中心，其中“十一五”501个，“十二五”300个。在这801个国家级实验教学示范中心中，文综/考古/法学组、艺术组、传媒组共有93个，占11.6%。②在11大学科门类中，文科占了7大类（除理工农医管理）。由此可看出，文科类实验室的建设水平、规模，与文科在11大学科门类中所占的比例是不相称的（见图1）。

图1　国家级实验教学示范中心按学科划分汇总（2005-2014年）

虚拟仿真技术（Virtual Reality）是20世纪80年代新崛起的一种综合集成技术。［1］目前主要应用于理工农医领域，而在文科领域应用较少。且在文科领域的应用也主要是用于科学研究与技术研发，而不是开展实验教学。虚拟仿真实验教学是学科专业与信息技术深度融合的产物，是现代信息技术在实验教学中的应用。虚拟仿真实验教学作为传统实验教学的延伸、拓展、补充和提升，在一些工科和医学领域，应用比较多。但在文科领域，鲜有高校使用相关技术去开发虚拟仿真实验项目。教育部2013年开始遴选国家级虚拟仿真实验教学中心，拥有省级以上实验教学示范中心的高校有资格申报。该政策出台以后，一些文科类实验教学示范中心才开始思考如何把现代信息技术应用到实验教学当中来。经过2013-2014年的评审，一些文科专业对虚拟仿真实验教学中心建设的热情明显高涨。应该说，文科类虚拟仿真实验教学中心目前处于建设时间短、建设热情高的状况。

二、文科类虚拟仿真实验教学中心存在问题

（一）对虚拟仿真实验的内涵认识不到位

虚拟仿真实验至少应具备两个特征：沉浸性和交互性。沉浸性是指使用户投入到计算机生成的虚拟场景中的能力，用户在虚拟场景中有“身临其境”之感。它所看到的、听到的、触摸到的完全与真实环境中感受的一样。交互性是指用户与虚拟场景中各种对象相互作用的能力。用户进入虚拟环境后，可以进行相关操作，虚拟环境中的被操作对象可对用户操作做出响应，与真实情景相似。［2］但从文科类虚拟仿真实验教学中心的建设情况来看，很多实验并没有达到虚拟仿真的要求，而主要是通过一些软件来模拟环境和对象，从而让学生在模拟环境中操作实验对象，这样就无法产生身临其境的感受与体验。而有的则使用更为简单的ppt、flash、spss等软件来操作，或者建成案例资源库，没有任何的交互性和沉浸感。如某中心建立的“实况庭审录像仿真库”，这种资源库可以让学生随时调取和自主观摩学习，对提高学生的法庭技能训练和法律实务能力有很大帮助。还有某中心建立的中小学远程实景课堂，可以让学生远程观摩到中小学课堂情景，对于提高学生的教学技能也大有好处。但这两种实验都不能算是真正意义上的虚拟仿真实验。因为实验过程主要是观摩，没有交互；实验环境是真实的，而不是虚拟的。所以，文科类虚拟仿真实验教学中心的建设，首先要搞清楚什么是虚拟仿真实验。如果内涵没有理解到位，就有可能跑偏方向、走错路。

（二）对虚拟仿真实验建设的必要性缺乏正确认识

教育部在评审通知中明确提出：“虚拟仿真实验教学中心建设应充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。在涉及高危或极端的环境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目。”虚拟仿真实验项目至少应该满足上述要求中的一点，才有其开发的必要性。但从实际情况来看，有些高校对于实验项目的虚实关系不是很清楚，不能正确理解“虚实结合、能实不虚”的原则，不知道什么样的实验项目需要开发成虚拟仿真实验项目。这与教育部开展这项工作的精神是完全背道而驰的。像立法、执法、诉讼这样一些工作流程，完全可以在现实场景中模拟训练，而没必要构建虚拟仿真实验环境与对象。虚拟仿真实验不应该成为真实实验前熟悉实验流程的一个步骤，它应该是一个完整的实验，是真实环境难以操作的实验。

（三）虚拟仿真实验教学资源不够丰富

虚拟仿真实验教学资源是虚拟仿真实验教学中心建设的核心，教育部在评审中明确要求保证教学资源的创新性、先进性、必要性，还要求实验项目的丰富性。虚拟仿真实验是传统实验的补充和提升。在人才培养过程当中，传统实验条件无法完成的实验项目，希望能够通过虚拟仿真实验项目来完成。因此，虚拟仿真实验项目的丰富程度直接决定着学生的受益面和受益程度。虚拟仿真实验项目越丰富，说明其在人才培养中的作用越重要。从实际情况来看，由于文科类高校才刚刚开始探索开发虚拟仿真实验，因此实验项目相对较少，有的只有几个，有的虽然填了很多，但都不是真正意义上的虚拟仿真实验项目。还有的虚拟仿真实验项目缺乏学校特色和专业特色，因为基本都是从企业直接购买而来，没有进行二次开发。因此，虚拟仿真实验项目数量少、缺乏原创性和特色性，是当前文科类高校虚拟仿真实验教学中心建设最大的问题。

（四）虚拟仿真实验教学平台功能不够完善

国家级虚拟仿真实验教学中心遴选要求中提出虚拟仿真实验教学平台应具备以下功能：一要可通过配置、连接、调节和使用虚拟实验仪器设备进行实验；二要根据平台提供的仪器设备自由搭建合理的典型实验项目；三要具有信息发布、数据收集分析、互动交流、成绩评定、成果展示等功能。但从目前各高校开发的实验平台来看，功能都较单一，操作不够方便，而且运行速度较慢，学生只能开展一些简单的实验，有些开放共享网址根本无法打开，与上述的遴选要求相差甚远。在文科类虚拟仿真实验教学中心中还存在着用网络教学平台或MOOC平台代替虚拟仿真实验教学平台的情况。传统的网络教学平台或MOOC平台虽然也具有信息发布、数据收集分析、互动交流、成绩评定、成果展示等功能，但不具备实验功能，学生只能观看视频课件，而不能与实验对象进行交互。

（五）信息技术开发队伍建设薄弱

与传统实验教学相比，虚拟仿真实验教学非常注重信息技术开发队伍的建设，要求中心教师能够自主开发虚拟仿真实验项目，鼓励自主创新和拥有自主知识产权。但目前多数高校都是依托企业来开发虚拟仿真实验项目和提供技术支持服务，甚至直接从企业购买现成的软件和资源，也没有进行二次开发。这样不仅需要花费大量的经费来购买实验资源，而且很难将学科专业发展、人才培养与信息技术有机结合起来，很难实现虚拟仿真实验教学中心的持续建设与发展。多数文科教师擅长理论研究与社会实践，实验技能水平相对较弱，信息技术水平更是薄弱。但虚拟仿真实验项目的开发，不仅需要专业教师能够把实验的目的、内容、流程、要求表述清楚，而且能够与信息技术人员进行深度交流，将实验内容写成脚本，供信息技术人员开发使用。在实际建设当中，由于中心本身缺乏信息技术队伍，需要依靠企业信息技术人员来开发项目。但由于企业技术人员不了解学科专业，学科专业教师与企业技术人员之间的交流经常出现偏差，进而导致开发出来的虚拟仿真实验项目很难达到预期的效果。因此，信息技术队伍的缺乏是虚拟仿真实验教学中心持续建设的主要障碍。

（六）虚拟仿真实验教学资源的使用范围和效果有限

从实际情况来看，多数高校开发的虚拟仿真实验仅供校内少数学生体验，使用范围非常有限，没有达到校内外、本地区及更大范围内的实验教学资源共享，从而满足多学科专业、多学校和多地区开展虚拟仿真实验教学的需要。即使是一个中心内部的不同虚拟仿真实验项目，也有可能因为由不同的公司开发出来的，技术标准和规范也不同，运行环境要求也不一样，使用起来也不是很顺畅。对外开放面临的问题更多，因为每个高校都有自己的网络防护墙，自行开发的虚拟仿真实验教学平台技术标准不同，无法兼容，很难实现实验资源的对外开放共享，使用效益受到极大影响。因此，目前各中心基本处于自行开发、自行使用的状态，很容易出现重复开发，浪费资源的现象。多数中心还处于投入状态，还没有进入获得社会经济效益的阶段。

三、文科类虚拟仿真实验教学中心建设思考

（一）要从人才培养的真正需要出发来建设

不管是传统实验教学中心，还是虚拟仿真实验教学中心，建设的根本目的都是为人才培养服务，而且主要是培养学生的实践创新能力。只有从这个根本目的出发，虚拟仿真实验教学中心的建设才是有意义的。因此，对高校来说，一定要选出人才培养真正需要的、现实环境无法开展的项目来进行开发。信息化技术特征、高度仿真的实验环境和对象以及满足本科教学要求这三个方面构成了国家级虚拟仿真实验教学中心的本质特征。［3］教育部开展这项工作的目的就是考虑到传统实验教学在某些实验环节存在局限性，需要借助现代化信息技术手段才能实现。因此，不管是理工农医类高校，还是文科类高校，都应该从人才培养的真正需要出现，开发的虚拟仿真实验项目一定要达到本科教学要求，一定要为学生所使用。不能将真实情况下做得很好的实验刻意开发成虚拟仿真实验。虚拟仿真实验教学不是一味追求虚拟，不能以虚拟仿真代替所有的实验项目，在实验教学中仍需要形成虚实结合的实验教学体系，在虚拟仿真实验的基础上，尽可能地让学生接触实际，能实不虚。［4］特别是文科专业，诵读经典和社会实践仍然是培养学生的主要途径，虚拟仿真实验只是锦上添花的事情，绝不能本末倒置，舍本求末。尤其是现在刚刚兴起虚拟仿真实验教学中心建设这股浪潮，很多高校必然热情高涨，但仍然需要保持清醒的头脑，勿忘人才培养的根本任务，不能为了申报而建设，浪费财力。

（二）准确领会虚拟仿真实验的科学内涵

目前文科专业在虚拟仿真实验教学中心建设过程中最困惑的就是不知道什么样的实验算虚拟仿真实验。虚拟仿真技术主要有三方面的含义：第一，是借助于计算机生成的环境是虚幻的；第二，人对这种环境的感觉(视、听、触、嗅等)是逼真的；第三，人可以通过自然的方法（手动、眼动、口说、其他肢体动作等）与这个环境进行交互，虚拟环境还能够实时地做出相应的反应。［5］各高校要用这三个标准去衡量所开发的实验项目是否属于虚拟仿真实验项目。当然，对于文科类专业来说，有其专业特殊性，在技术含量上可能无法与理工类专业开发的虚拟仿真实验项目相比。因此，是否有必要针对文科专业的特殊性，重新解读虚拟仿真实验的内涵，扩展虚拟仿真实验的外延，只要是将现代化信息技术与实验教学紧密结合，而且真实环境中无法开展的实验，都认定为虚拟仿真实验。这一点还需要教育主管部门从政策上进行明确，也好给高校的实际工作者以正确的指导，不至于跑偏了方向。

（三）建设真正开放共享的虚拟仿真实验教学平台

虚拟仿真实验教学中心建设的主要目的之一就是共享资源、提高效益。也就是说资源不仅仅供本校本学科专业学生使用，还要共享到其他高校和社会。因此，“建设学校统一的具有开放性、扩展性、兼容性、前瞻性的虚拟仿真实验教学管理和共享平台”［6］就显得非常重要。能够让更多的人利用这个平台自主开展实验，甚至利用这个平台来获得一定的社会经济效益。所以，每个高校首先应该建设全校统一的虚拟仿真实验教学平台，先在校内统一技术标准，实现资源共享，扩大受益面，切勿出现资源在校内都无法共享的状态。除了校内共享外，还应实现校外、本地区及更大范围内的实验教学资源共享。这就要求高校之间开发的虚拟仿真实验教学平台也应该统一技术标准，实现兼容性。但是目前基本上是各高校自行开发虚拟仿真实验教学平台，不仅技术标准多样、无法兼容，而且经费支出巨大。更重要的是无法实现实验资源的开放共享，每个高校都有自己的网络防护墙，每个平台都有自己的技术标准，使用效益将受到极大影响。因此，要实现虚拟仿真实验教学资源的全国范围共享，就应该由相关部门或机构统一技术标准和技术规范,规划建设全国统一的虚拟仿真实验教学平台。如目前最为流行的MOOC平台——Coursera，与世界各地121个合作伙伴建立了合作关系，目前能提供1049门在线课程，如果全国能建立类似统一的虚拟仿真实验教学平台，不仅各大高校可以节省平台开发的时间、精力与经费，而且能真正实现开放共享。

（四）加强虚拟仿真实验教学资源开发

与国家级实验教学示范中心建设项目不同，教育部开展国家级虚拟仿真实验教学中心工作，重在遴选，而不是建设。即把各个高校已经开发好的可供其他高校、社会使用的虚拟仿真实验资源遴选出来，进行有偿共享。可以由教育主管部门将优质资源购买下来，供其他高校、社会共享；也可以由高校之间或高校与机构之间进行有偿共享。资源包括软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验，但不仅仅限制在这三类。［7］对于文科专业来说，应以软件共享虚拟实验和远程控制虚拟实验为主。要将人才培养中确实需要，而真实环境中无法开展的实验项目抽取出来，开发成具体的虚拟仿真实验项目。但如果有了统一的虚拟仿真实验教学平台，各高校就可以结合自身的学科专业特色，有所选择、有所侧重地开发资源。这样既可避免高校之间重复开发相同的虚拟仿真实验项目，又可积累起来，形成内容丰富、开放共享的虚拟仿真实验教学资源库，降低成本和风险，开展绿色实验教学。

（五）加强信息技术队伍建设

信息技术队伍是虚拟仿真实验教学中心建设的核心力量，只有将学科专业队伍与信息技术队伍有机地结合起来，才能推进虚拟仿真实验教学中心的持续发展，也才能自主开发虚拟仿真实验，并获得自主知识产权。传统的实验教学示范中心加强了对实验技术人员的配备和建设，但虚拟仿真实验教学中心则需要进一步加强信息技术队伍的建设。首先要提高学科专业教师的信息技术素养，尤其是文科专业教师应多学习掌握现代信息技术，能够从信息技术的角度来思考实验教学问题，能够正确理解虚拟仿真实验教学的内涵，能够将实验教学内容转化为虚拟仿真实验开发的脚本，能够与信息技术人员进行有效的沟通。其次要配备专职的信息技术教师，专门负责虚拟仿真实验教学平台的管理与实验教学资源的开发。这些教师不仅要懂信息技术，而且要不断了解学科专业情况，尤其是专业实验教学内容，这样才能从技术角度提出虚拟仿真实验教学资源开发的思路。

（六）制定相关政策激励教师投入

对文科专业来说，虚拟仿真实验教学是一种新生事物，目前很多教师都是凭着一腔热血在积极探索、义务贡献。但要让虚拟仿真实验教学中心得到持续健康发展，光靠教师的热情和奉献是远远不够，还需要制定相关政策激励教师投入。要充分考虑学科专业教师在虚拟仿真实验教学资源开发、运行管理当中付出的努力，可以按照教育教学改革项目立项的形式，从经费和项目称号上给予支持，也可以按照一定的标准给教师计算教学工作量。对于中心专门配备的信息技术人员，如果按传统的实验技术人员来管理，则很难吸引到高水平教师，因为实验技术人员是教辅岗，目前最高的职称是副高级。因此，必须创新实验技术人员管理机制。如武汉大学、南开大学设置了教授级工程师（实验师）岗位。还有的高校设置了实验型教师，与教学型教师、科研型教师一样，都是教师岗，但以实验教学、开发与管理工作为主。

文科类学科专业应该准确领会这项工作的意义，准确把握虚拟仿真实验的内涵，充分借鉴理工农医类学科的经验，结合自身的学科专业特色，重点开展虚拟仿真实验教学资源的开发，切实为人才培养服务。

注释：

①根据教育部2013年、2014年国家级虚拟仿真实验教学中心评审结果统计分析得出。

②根据2005-2014年教育部公布的国家级实验教学示范中心名单统计分析得出。

参考文献：

［1］卢桂萍，王清辉.计算机虚拟仿真技术在三维动画制作中的应用研究［J］.电子技术与软件工程，2014，（7）：193-194.

［2］程远.高等教育虚拟现实系统应用于高等教育教学方面的研究［J］.中国成人教育，2013，（18）：133-135.

［3］［7］李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平［J］.实验室研究与探索，2013，（11）：5-8.

［4］王晓迪.虚拟仿真实验教学中心建设中八项关系的理解与探讨［J］.实验技术与管理，2014，（8）：9-11.

［5］王立峰.虚拟现实仿真技术在数据流量拥塞控制中的应用［D］.哈尔滨：东北林业大学，2006：1-2.

［6］教育部办公厅关于开展2015年国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知（教高厅函﹝2015﹞24号）［Z］. 2015.

（责任编辑：赵晓梅；责任校对：杨玉）

Problemsand ThinkingofConstruction ofVirtualSimulation ExperimentalTeachingCenter ofLiberalArts

ZHU Kerong
（Beijing Union University，Beijing 100191）

Abstract:The Ministry of Education granted 8 National virtual simulation experimental teaching center of liberal arts in 2013-2014. Compared with science，engineering，agriculture，medicine，the virtual simulation experimental teaching center of liberal arts are still in the low level，we should accurately understand the connotation of virtual simulation experiment，set up a unified teaching platform，enrich the virtual simulation experimental resource，equip with information technology team，and more open shating of the resource.

Key words:liberal arts；virtual simulation experiment；experimental teaching center

中图分类号：G642.423

文献标识码：A

文章编号：1674-5485（2016）01-0087-05

基金项目：①北京市青年拔尖人才项目“地方本科高校文科学生实践创新能力培养路径研究”（CIT&TCD201504037）；北京联合大学校级管理骨干项目（BPHR2012D04）。

作者简介：朱科蓉（1977-），女，江西大余人，北京联合大学副研究员，博士，主要从事高教管理研究。