虚拟仿真实验教学项目助力在线实验教学

向远明 陈静茹

（[1]华中师范大学心理学院 湖北·武汉 430079；[2]华中师范大学实验室与设备管理处 湖北·武汉 430079）

对于教育领域而言，21世纪信息化的快速发展不亚于一场革命，教育信息化受到了国家的高度重视，虚拟仿真实验教学项目是国家教育信息化战略的重要实践内容。2017年，教育部印发《关于2017——2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》（教高函[2017]4号）。对虚拟仿真实验教学项目的建设目标、建设内容、建设规划和组织管理等方面作了详细的说明。2018年教育部认定了首批来自91所高校的105个国家虚拟仿真实验教学项目（教高函[2018]6号）。

华中师范大学心理学院依托心理学国家级实验教学示范中心和心理与行为国家级虚拟仿真实验教学中心建设有虚拟仿真实验教学项目26项，其中，《儿童养育过程及其影响因素探索》虚拟仿真实验教学项目于2018年获首批国家级虚拟仿真实验教学项目，目前已基于实验空间——国家虚拟仿真实验教学项目共享平台，面向全国高校免费开放共享。

1 虚拟仿真实验教学项目建设

实验教学项目创新是实验教学的灵魂。国家虚拟仿真实验教学项目是教育部重点打造的五大“金课”之一，是推进现代信息技术融入实验教学，推动高校探索线上线下教学相结合实验教学新模式，形成高等教育信息化实验教学项目示范新体系，提升实验教学质量和水平的重要举措。近3年来，学校不断加大对虚拟仿真实验中心建设投入，开发虚拟仿真实验教学资源，虚拟仿真实验仪器设备总值已达到1000余万元；目前在用的虚拟仿真实验教学项目近500项。

目前华中师范大学国家级心理与行为虚拟仿真实验教学中心已建成的虚拟现实心理实验项目平台包括5个子模块：虚拟认知心理实验、虚拟学习与教学实验、虚拟发展心理实验、虚拟心理咨询与治疗实验、虚拟人格与社会实验。这些教学型实验项目模块系统运用了虚拟现实技术，并在经典心理学实体实验的基础上将相关实验内容转化为更具交互性、沉浸感、想象性的虚拟现实心理学实验项目。通过持续的实验项目建设，实验项目库不断得到增加和创新，为学生提供了实验的多样性和灵活性。实验项目库中增加近二十项综合性、创新型实验。

比如：《儿童养育过程及其影响因素探索》虚拟仿真实验教学项目 (实验链接：http：//www.ilab-x.com/details?id=2794&isView=true)于2018年获批国家级虚拟仿真实验教学项目，目前已基于实验空间——国家虚拟仿真实验教学项目共享平台，疫情期间面向全国高校免费开放共享。该实验项目针对心理学、应用心理学、学前教育学等专业的本科生、硕士生，涉及发展心理学、儿童发展与教育心理学、普通心理学等课程的实验教学。以发展心理学实验教学为例，发展心理学是专业主干课程，主要研究个体心理发展规律和各个年龄阶段的心理特征。儿童养育和发展是发展心理学研究的核心课题。然而，儿童发展存在生长时程长、不可逆的特质，且受先天遗传、父母教养方式、同伴作用、生长环境等多种因素影响，故而传统的发展心理学教学无法开展整体式儿童养育实验，教学内容过于理论化。为解决上述难题，项目采用虚拟仿真技术搭建儿童虚拟养育平台，预先设计了喂养、睡眠、爬行等典型的成长场景和亲子游戏互动等不同阶段的探索性任务，力求还原真实的养育过程。

实验教学中，教师首先向学生讲解实验系统，并示范操作方法；学生分组进行伦理、知识、角色选择等方面的讨论，并扮演父母角色，完成虚拟养育任务。平台根据预设的养育题库和行为评价体系，评估学生的养育行为和决策，生成养育报告。实验结束后，学生对养育的过程、结果和影响因素进行总结汇报。教师在实验中及时跟踪学生的养育情况，进行答疑，并基于学生的实验操作和汇报情况综合评定成绩。

2 虚拟仿真实验教学项目助力在线实验教学

国家虚拟仿真实验教学项目共享平台——实验空间是在教育部指导下，由高等教育出版社负责管理的汇聚全部学科专业、涵盖各个层次高校、直接服务于老师、学生和社会的实验教学公共服务平台。该平台经过三年的建设，已经有2079个虚拟仿真实验项目上线。其中，心理学类上线开放的有12个实验项目。

2020年伊始，华中师范大学整合教育资源开展线上教学，学校成立了在线教学工作领导小组，统筹推进在线教学工作的落实措施，帮助师生解决教学过程中可能遇到的各种困难，尽可能确保线上学习与线下课堂教学质量实质等效。针对实验实践类课程，学校采取线上集中讲授实验原理，辅以云课堂数字化实验课程资源和虚拟仿真实验教学。学校制订了《华中师范大学虚拟仿真实验项目对外开放教学及管理服务规范》条例，从虚拟仿真实验教学、辅导答疑、技术服务、教学管理和激励约束措施等方面做了详细规定。心理学院依托心理学国家级实验教学示范中心和心理与行为国家级虚拟仿真实验教学中心建设有虚拟仿真实验教学项目26项，其中，《儿童养育过程及其影响因素探索》虚拟仿真实验教学项目于2018年获批国家级虚拟仿真实验教学项目，目前已基于实验空间——国家虚拟仿真实验教学项目服务平台，面向全国高校免费开放共享。依托国家级共享平台，发挥“硬核”实力作用，助力科学研究和实验教学创新实践跃上“云端”，有力助推了教育领域的“学习革命”。

3 发挥虚拟仿真实验教学优势 驱动实验教学创新

实验教学作为高等学校人才培养的重要教学环节，肩负着培养学生实践能力和基本操作技能的重任。人才培养必须以强化实践教学为着力点，发挥虚拟仿真实验教学优势，促进实验教学模式创新、推进实验教学方法的改革，拓展实验教学的广度，提升实验教学学科综合性、技术先进性和方法探究性，实现实验教学效果的新突破。

3.1 以虚拟仿真实验教学促进实验教学模式创新

虚拟仿真实验教学项目是国家教育信息化战略的重要实践内容，成为加强实践教学、提高教学质量的重要手段，成为传统实验教学的一种有效的补充。虚拟仿真实验既能再现真实实验的全过程，又能克服传统实验的各种制约和弊端，有效解决目前实验教学中存在的诸多问题，达到优化教育资源、提高教学质量的目的。虚实结合的实验教学模式、高效能的实验管理系统和教育资源的开放共享，都是教育信息化的必然趋势。

以华中师范大学为例，学校在数字化建设和网络教育建设成就基础上，整合心理、信息、工程等学科资源，大力推进心理与行为虚拟仿真实验室建设力度，并于2014年1月获批建设“国家级心理与行为虚拟仿真实验教学中心”。该中心将虚拟仿真技术引入心理学研究、教学，更好地促进我们对处于多维信息空间中的个体如何与外部世界进行信息交流的理解和探索，成功模拟、实现了一批在传统实验室中无法做到，或者具有高风险和高成本的心理学实验教学项目，体现了绿色实验教学的理念，有效地拓展了实验的时间和空间，创新实验教学新模式，保证实验教学效果，提高实验教学质量。

3.2 以虚拟仿真实验教学促进实验教学项目创新

虚拟仿真实验教学在改进、完善现有传统实验项目的基础上，重点补充有助于提高学生研究创新能力和动手能力的创新型虚拟仿真实验项目。中心在实验课程建设方面明确提出：在虚拟仿真实验项目建设中体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。中心明确要求骨干实验课教师根据自己实验课程的专业特色，将传统实验项目与虚拟现实技术相融合，将每门实验课程按照至少20%-30%的学时比例开展虚拟仿真实验教学。在内容方面，新增加的虚拟仿真实验项目既包括各相关学科领域最新、最前沿的一些实验，也包括一些利用已有科研成果转化得来的实验教学内容。通过持续的实验项目建设，实验项目库不断得到增加和创新，大大的丰富实验教学内容，为学生提供了实验的多样性和灵活性。

3.3 以虚拟仿真实验教学促进实验教学资源开放共享

虚拟实验教学具有是开放性、共享性、绿色环保等特征。虚拟仿真实验教学从根本上改变了传统的实验教学模式，不仅有效扩大高等教育的覆盖面、促进教育资源的均衡化，而且提高学习资源的利用率，扩大优质教育资源共享。

虚拟仿真实验打破了传统实验的模式，学生在任何时间、任何地点登录平台，进入虚拟仿真实验室，选择相应的实验项目，进行虚拟仿真实验操作。在疫情期间，《儿童养育过程及其影响因素探索》虚拟仿真实验教学项目基于实验空间——国家虚拟仿真实验教学项目服务平台，面向全国高校免费开放共享，助力在线实验教学。截止5月6日有20所高校1631名学生参加实验。

4 结束语

虚拟仿真实验教学项目是国家教育信息化战略的重要实践内容。充分发挥虚拟仿真实验教学的独特优势，加强现代信息技术和实验教学有机融合；重视开展线上线下混合式实验教学新模式；加大虚拟仿真实验教学项目资源建设和整合，实现共享；为实验教学改革与创新实践提供具有特色的新模式、新方案。