土木工程仿真实验平台建设中的问题及对策

赵腾飞

【摘 要】在素質教育大背景下，传统实验教学模式已不能很好地适应全方位、全天候的实验开放需求，构建不受时空限制的在线仿真实验教学平台势在必行。本文在调研和实践的基础上探讨了仿真实验教学平台建设中存在的共性问题，并对这些问题深入分析，提出了相应对策。

【关键词】仿真实验平台；土木工程；实验教学

中图分类号： G434；TU-4 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）30-0074-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.030

随着网络技术和虚拟仿真技术的发展，虚拟仿真实验技术在教育领域得到广泛应用。国内许多高校根据自身情况建成了仿真实验平台。作者所在学院自2013年至今也在建设土木工程仿真实验平台。建设过程中遇到不少困难和困惑，也调研学习了国内一些土木类仿真实验平台，本文就相关的突出问题及建议加以阐述，以供探讨。

1 仿真实验平台建设的现状及问题

据《关于开展2015年国家级仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2015〕24号）要求，经推荐、评审，2016年公布了100个国家级仿真实验教学中心，期中土木类有8个入选，为后续土木类仿真实验平台建设积累了宝贵经验。除国家级仿真实验平台外，还有大量的省、市、校级仿真实验平台，仿真实验平台在国内、外都已经普及。这些仿真实验室各有特特色，辐射多个专业，内容上基本包含了土木工程类的各类常规实验。纵观各校平台软件研发水平高低不一，有的实验形象逼真、富含知识点、趣味性强；有的只能简单演示实验过程、画面粗糙、操作性不强。现就平台建设存在的共性问题归纳如下。

（1）高校自主研发困难较大。仿真平台建设需要土木专业技术、通讯技术、虚拟仿真技术、网站开发技术等多专业人才联合研发，精通各专业的综合型人才严重短缺，研发沟通协调困难。政府招投标制度不灵活等致使多数仿真实验平台的建设直接外包委托给社会企业，高校甩手当掌柜，难以自主研发。

（2）没有统一的研发标准，水平参差不齐、不规范。各平台在不同程序、不同接口技术、不同标准下研发，导致实验项目场景逼真度、趣味性、操作性、规范性差别较大，平台建设水平高低不一，二次开发困难，软件对接性、共享性较差。

（3）缺乏主管部门主持协调。各平台缺乏协调，各自为政，不能联合建设，项目多和全，建设重点不突出。致使学科基础、专业类实验项目大同小异，低层次重复建设现象严重，资源浪费。

（4）运维机制不合理。研发和维护的工作量具有隐蔽性、难量化的特点，在目前高校量化考评的大背景下，如何有效考评参与教师的实际工作量成为一大难题，势必影响教师参与研发、运维的积极性。

（5）资源共享差。各校院、学科、企业之间因管理、资金、产权保护等因素限制，导致仿真平台共享较差。多数仿真平台仅服务于校内电脑终端、特定用户，未能面向社会用户开放。多数平台无法通过手机、IPAD等移动客户端随时随地链接实验，开放方式不灵活。

（6）管理功能薄弱。多数平台把重点放在实验项目的虚拟仿真技术上，而对仿真实验平台的管理功能研发投入精力较少，导致管理功能较弱。学生的实验预习、预约、操作、记录、书写报告、提交成果，教师的实时审批、监管、指导、批阅等各环节都应在仿真平台中实时进行，平台不仅要有仿真试验功能，更应具有实验全过程实时管理功能，这样才能更好的提高实验教学质量。

（7）“能实不虚”的原则理解不到位。仿真实验不是仅仅把实体实验搬到网上。如塌落度、配合比、材料拉压剪扭等基础类操作项目的实体实验很容易实现，搬到网上做成虚拟实验没有实质意义，违背了“能实不虚”的基本原则。

2 建设虚拟仿真实验平台的几点建议

以下几点亟待改进，以提高后续仿真实验平台的建设质量和效益。

（1）由教育部或政府部门成立虚拟仿真实验协会，规范和监管仿真实验平台建设。主持制定仿真实验研发标准，约束平台建设的规范性，为平台建设的验收和评估提供依据。主持安排高端实验项目的研发工作，协调资源分配与共享，评估平台建设质量和水平。监督检查平台的运维与持续发展。调研中发现不少仿真实验平台缺乏专人维管，信息常年不更新，电子档案残缺不全，仿真实验设而不开，投入的资金没能起到应有的作用。有协会监管、评估可促使仿真平台的健康持续发展。统一接口技术，利于二次开发。

（2）由教育厅或高校成立主管部门，统筹分配资源，分工协作、联合研发，突出重点。

院级仿真实验室建设由校级部门主持协调，统筹学校资源，协调各院、系、学科间的联合研发，统筹资金、配备人才、合理分工，打破学院壁垒，定位校内、校企共享。

校级仿真实验室建设应由厅级主管部门主持协调，定位于地区、省内甚至省间共享。将各学科基础性、专业性实验统筹安排、统一开发，避免低层次重复建设，节约资源。重点放在特色实验项目的研发方面。

省部级重点实验室由国家级主管部门主持，重点是一般学校难以实现的高难度、前瞻性、创新性、公益科普性的项目研发以及国内外具有代表性的重点工程项目的仿真实验研发。

（3）由职能部门接管实验室的日常运维。

目前各仿真平台建设重点多放在实验项目仿真技术方面，而网站安全防御措施、管理功能、运营维护等相对薄弱。仿真平台网站宜集中管理，可托管到公共服务系统机房等。一，便于集中维保，对服务器集中加密、设置防火墙等安全措施，避免受到偶然或恶意破坏，保证系统连续可靠正常运行。二，便于移动互联，开放手机、平板等客户终端提高用户体验。三，提高网站共享服务范围、水平。对民众开放、科普知识、增强技能以适应学习型社会的需求。“由专业的人做专业的事”利于提升平台服务水平。

（4）建设过程中其它注意事项

勿忘初心，平台建设的目的是更好的进行人才培养，提高实验教学质量。实体实验能锻炼学生各方面的能力，这是仿真实验无法达到的。除了高危、极端环境、不可及、不可逆操作、高成本高消耗、大型或综合训练类的实验项目外，其他常规实验都应以实体实验形式进行。深刻理解“虚实结合、相互补充、能实不虚”三原则，以人才培养为纲，规划研发仿真实验内容。

效益最大。平台建设投入的大量资金应能更好服务教学、科研和社会，提高人才培养质量，使更广更多的人受益。宜分析受益人群，打破专业壁垒，统筹规划、避免低层次重复性建设，让社会效益最大化。

自主研发。研发人才短缺是面临的最大问题，可通过校企联合，引进、聘用特殊人才等方式加以缓解。研发应以学校为主导，企业辅助，版权归属学校。硬件设施采用政采方式采购，软件研发可灵活掌握，不可“一包了之”。没有校内专业人员深度参与的研发，很难达到预期的目的和功能。对参与教师进行合理的业绩考评，以激励教师参与的积极性。

3 小结

仿真实验平台建设应切合自身情况，以提高实验教学质量为目的，坚持走自主研发道路。宜成立仿真实验协会，对仿真实验平台建设进行规范和监管。建设过程中，宜由主管部门牵头统筹资源，联合研发。建成后，宜交专业职能部门接管运营，提高共享服务能力和社会效益。

【参考文献】

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