文科类虚拟仿真实验教学项目建设研究与思考

仲红艳

摘 要 文科类虚拟仿真实验教学项目建设起步较晚，目前处于快速发展的黄金时期。结合我校虚拟仿真实验教学项目的建设实践工作，指出目前文科类虚拟仿真教学项目建设中亟待解决的问题，应坚持“能实不虚”，解决好脚本和技术服务的矛盾，建立畅通的共享渠道。

關键词 文科;虚拟仿真实验教学项目;共享渠道

经济社会的快速发展对高校人才培养提出了新的要求，“互联网+教育”时代，孕育着全新的教育形态。为适应信息化时代教育教学的新规律和现代大学生成长的新特点，教育部从2017年起开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作，旨在推进信息技术与实验教学的紧密融合。齐鲁工业大学积极适应互联网时代要求，推进“互联网思维+实验室”融合发展的实验教学方式，突出跨界融合、平台开放、用户第一、体验至上，文科类虚拟仿真实验项目建设取得新成效。

在文科实验教学中，利用虚拟现实技术等新一代信息技术，以网络平台为基础，以综合性、创新性实验为载体的虚拟仿真实验项目，通过沉浸式教学，让学生设身处地地观察体验，身临其境地参与互动，激发学生参与实验的兴趣，增强自主学习能力和实践创新能力，具有成本低、安全性高、学习效率高等优势，是高校实验教学发展的重要领域。

1文科类虚拟仿真实验教学项目发展概况

从全球发展来看，虚拟仿真实验教学项目是伴随着信息技术革命发展起来的，至今已有近30年的历史。国内虚拟仿真实验室的建设起步相对较晚，2013 年 8 月教育部印发了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知 》（教高司函[2013] 94 号），正式启动了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。2013-2015年，教育部立项评审了300个国家级虚拟仿真实验教学中心，从学科大类分布情况来看，理工农医类虚拟仿真实验教学中心268个，占总数量的89%;文科类（包含经管类）虚拟仿真实验教学中心32个，占11%。文科虚拟仿真实验教学中心的建设无论是从起步，还是从发展历程来看，都要滞后于其他学科。

虚拟仿真实验教学项目是国家级虚拟仿真实验教学中心的重要建设内容。2017年7月教育部印发《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》中，统筹到2020年认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目，其中培育文科类虚拟仿真实验项目230个，涉及经济管理、教育学、法学、历史学、文学、艺术学等主要文科专业门类。2018年5月，教育部印发《关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》确定，“按照先建设应用、后评价认定、持续监测评估的方式，按建设规划分年度认定国家虚拟仿真实验教学项目”。根据相关文件，文科类项目集中在2019-2020年培育，当前正处在建设热情高、蓬勃发展的黄金时期。

国家虚拟仿真实验教学平台——实验空间，截至2020年7月，目前已经上网的2079个项目中，文科类项目300个，占比14.4%，其中法学类15个，马克思主义理论学14个，历史学类19个;经济管理类139个，艺术类67个，心理学类12个，教育学类34个。2020年新冠疫情期间，教育部全天开放国家虚拟仿真实验教学项目共享平台，为在线教学提供了优质资源和协同教学支持，受到社会各界一致好评[1]。

齐鲁工业大学自2017年开始启动虚拟仿真实验项目的培育工作，项目建设主体是各二级学院，实验室与设备管理处作为职能部门，负责全校实验项目建设的规划布局、项目申报、建设指导、经费支持等相关工作。2017年申报了2项生物类的项目;2018年申报了机械类、环境类各一项，共2项;2019年组织申报了4项虚拟仿真实验项目，其中文科类有2项（包括经管类1项和艺术类1项），有3项获得国家级虚拟仿真项目推荐。截至2019年底，我校共5项虚拟仿真实验教学项目获得山东省一流本科课程称号，获奖项目数并列省属高校第一。

2文科类虚拟仿真教学项目建设中亟待解决的问题

虚拟现实（virtual reality，VR）技术又称灵境技术，涉及计算机图形计算、人机交互、传感技术、人工智能等多个领域，主要通过计算机算法，逼真的模拟现实世界的事物和环境，实现人与虚拟世界的交叉互动，从而给人以环境沉浸感。将虚拟现实技术融入实验教学项目，帮助学生打造生动、逼真的学习环境，使学生通过真实感受来增强记忆，拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平，更容易激发学生的学习兴趣。

文科类虚拟仿真实验项目建设还面临很多共性问题，如传统的文科实验教学功能单一，互动性差，实验功能不突出;虚拟仿真技术在文科类实验教学中的适应性有待增强，相关软件的二次开发不足;文科类虚拟仿真实验项目整体占比较低等。针对上述问题，齐鲁工业大学结合工作实践，做了一些积极探索，推进文科类虚拟仿真实验教学高质量发展取得新成效。

2.1 文科类虚拟仿真实验教学项目建设应坚持“能实不虚”

建设文科类虚拟仿真实验教学项目要坚持以学生为本，注重对学生的社会责任感、创新精神、实践能力的综合培养，注重知识传授、能力提升、素质提高的协同实施。教育部在开展虚拟仿真实验教学项目的相关文件中明确指出，项目建设要坚持问题导向，重点解决真实实验项目条件不具备或实际运行困难，涉及高危或极端环境，高成本，高消耗、可逆性操作、大型综合训练等问题;坚持需求导向，紧密结合人才培养的需求，紧密结合专业特色和行业发展最新成果。但从实际情况来看，不少高校建设团队对实验项目的虚实关系理解不到位，没有正确理解“虚实结合、能实不虚”的深刻内涵，对于哪些项目适合开发成虚拟仿真实验项目认识不清晰。从实际工作看，有一些文科类课程，如法学类的模拟法庭实验课，更多地需要人与人之间的沟通交流，在真实场景中模拟训练学生体验会更好，应该可以达到更好的实验效果，而且成本并不高。因此，在实验教学中必须要坚持“虚实结合，能实不虚”的原则，不能将真实情况下效果很好的文科实验刻意追求虚拟仿真实验项目申报，更不能以虚拟仿真代替所有的实验项目。尤其是目前，文科类虚拟仿真实验教学项目建设热情的高涨时期，高校应保持清醒的头脑，从有利于人才培养和高校实验室发展的需要出发，而不是为了完成科研任务去申报项目，避免造成人财物的浪费。

2.2 文科类虚拟仿真实验项目建设应解决好脚本和技术服务的矛盾

与传统实验教学相比，虚拟仿真实验教学更加注重信息技术支撑，需要综合运用融媒体、三维建模、虚拟现实、增强现实等技术手段，除需要硬件支持外，更多地需要开发相关软件。

实验项目开发，以高校为建设主体，由相关企业协助开发并提供技术支撑服务。当前，文科类虚拟仿真实验教学项目的数量迅速增长，据了解有些项目直接从科技公司购买，缺少二次开发，而学校自行研发的、具有自主知识产权的虚拟仿真实验教学项目相对较少。这种操作模式虽然项目建设周期短，但难以实现学科专业发展、人才培养与信息技术的有机结合，知识产权容易产生纠纷，项目针对性较差、质量往往不高。

高校教师是虚拟仿真实验教学项目建设和应用的主体，不仅需要能够把实验目的、内容、流程、实验步骤等表达清楚，还要具有一定的信息技术素养，能够与技术人员良好沟通，提供完整的实验流程脚本，供技术人员开发使用。但多数文科教师往往更擅长理论研究和社会综合实践，实验技能和信息技术水平相对较弱;而实验室管理人员则对专业不够熟悉;企业技术人员又不了解学科专业特点。因三方沟通不到位、理解有偏差，导致建设项目无法达到预期效果。这就需要在建设项目前期，成立包括项目建设主体、实验室管理人员、企业技术研发人员在内的技术攻关组，加强沟通交流，细化工作目标，分析与研判难点，尽早明确解决问题的路径和技术方法，提高工作效率，减少建设误差。

2.3 文科类虚拟仿真实验教学项目应建立畅通的共享渠道

建设虚拟仿真实验教学项目的重要目的是共享优质教学资源，提高实验教学的整体质量。优质教学资源不仅仅供本校学生使用，还要共享到其他高校，发挥社会效益。目前我校部分虚拟仿真实验教学项目的共享范围仍限于校内，未形成畅通的共享渠道。搭建具有开放性、扩展性、兼容性和前瞻性的虚拟仿真实验教学项目运行平台，就显得格外重要。

实验空间（http：//www.ilab-x.com）是国家级虚拟仿真实验教学项目共享和公共服务平台，汇集了全部学科专业，覆盖了不同层次的高校。实验空间打造国家、省、校三级共享应用服务体系，按照共享资源的服务范围以及空间联系，形成脉络分明的有机整体，推进国家虚拟仿真实验教学项目的开放共享和高效利用，提升国家项目在应用中的效果与效能。“爱课程”“人民网公开课”“医学虚拟仿真实验教学平台”等在线教育公共服务平台发展迅猛。

2018年12月，教育部高等教育司印发了《国家虚拟仿真实验教学项目共享服务规范（2018版）》《国家虚拟仿真实验教学项目技术接口规范 （2018版）》，明确了不同操作系统之间数据转化的规范化信息，很好地解决各个实验模块数据转化的接口问题。同时要求各相关高校要确保国家虚拟仿真实验教学项目在认定后1年内面向高校和社会免费开放并提供教学服务，1年后至3年内免费开放服务内容不少于50%，3年后免费开放服务内容不少于30%。2020年新冠疫情期间，1291门国家精品在线开放课程、401门虚拟仿真实验课程带头上线，全国95.2万名教师利用慕课、虚拟仿真等多种形式在线教学，全国11.8亿人次参加网上教学。虚拟仿真实验教学项目已经成为高等教育领域内“学习革命”的重要战场。

通过建设统一的虚拟仿真实验教学项目共享平台，对文科类虚拟仿真实验教学项目的建设有着很好的指导借鉴作用。各在建项目可以结合自身的学科优势、专业特色、有所侧重地建设项目，可以根据已有项目更好地规划各种资源，这样既可以避免高校之间重复开发，也可以降低成本和风险，形成良性发展[2]。

3实践与探索

近年来，齐鲁工业大学在文科类虚拟仿真实验教学项目建设方面做了大量的探索工作，已建成2个文科类项目。2019年国家虚拟仿真实验教学一流课程认定中，艺术设计学院的服装智能设计工艺制造虚拟仿真实验项目获得了省级一流课程认定，并推荐参加国家级虚拟仿真项目评审，为我校文科类虚拟仿真实验教学项目建设开拓了新的方向。

3.1 建设背景

服装智能设计工艺制造虚拟仿真实验教学项目是我校艺术设计学院本着“能实不虚”的建设原则，重在解决目前因服装设计到制造流程长，设备种类多，价格高，占地面积大导致实验资源不足、材料消耗大、周期长、课程单调问题，以及在企业实习中存在的无法完成全流程实际操作，限制学生实践能力的难题。该项目以最新的虚拟仿真技术手段，结合3D建模、计算机网络、动画模拟、人机交互等，将服装设计、技术准备、工艺等课程的理论教学与课程实验、实训等课程有机结合，通过虚拟现实技术，形象展示服装智能设计、工艺制造的流程、软硬件及其使用方法，实现服装设计和制作的可视化，设备的单独虚拟操作，突破了时间和空间的限制，为培养新型服装设计类人才提供了一条新的途径。

3.2 项目建设团队及分工

项目团队总人数10人，其中高校人员7人，企业人员3人。齐鲁工业大学艺术设计学院院长负责该项目实验总体规划，副院长负责实验方案整体设计，两名副教授分别负责设计部分建模和工艺部分建模，实验中心主任负责材料测试部门建模，两名青年教师分别负责人体测量结果建模和电脑绣花建模;北京欧倍尔软件技术开发有限公司等企业负责技术支持。通过校企共建共管的合作形式，打造了一支由实验专任教师为主体，企业技術骨干力量协作的合作团队，解决了虚拟仿真实验教学项目建设中遇到的各种问题，顺利完成了该项目的建设和开发，为实现项目可持续发展奠定良好的基础。

4结束语

文科类虚拟仿真实验教学项目建设在高等院校实验教学中有广阔的发展空间和良好的应用前景，是今后高校实验室建设的重点领域和方向。高校要认真贯彻落实教育信息化建设要求，结合文科类实验教学的特殊性，推动实验教学改革，建设更多更好的虚拟仿真实验教学项目，为培养更多高素质复合型人才做出贡献。

参考文献

[1] 朱科蓉.文科类虚拟仿真实验教学中心建设的问题与思考.现代教育技术管理，2016（1）：87-91.

[2] 教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知：教高厅[2017]4号[S].北京：中国标准出版社，2017.