虚拟仿真实验教学项目的建设现状与发展模式探索＊

华康民

（郑州航空工业管理学院，河南 郑州 450046）

1 前言

虚拟仿真实验教学项目为中国虚拟仿真实验教学中心建设的关键内容，但从当前情况看，在建设虚拟仿真实验教学项目的过程中，存在的现状问题还较多，如缺失原创性、缺失标准、开放共享有所不足、一些项目质量有待提高等。所以，若想保障虚拟仿真实验教学项目的建设效果，则应先解决其中所存在的问题。基于此，本文以虚拟仿真实验教学项目的建设现状分析为出发点，而后探讨了虚拟仿真实验教学项目的发展模式。

2 虚拟仿真实验教学项目的建设现状

2.1 缺失原创性

对于虚拟仿真实验教学中心而言，虚拟仿真实验教学项目的实际数量日益增多，但从真实情况来看，不少项目均从市场中直接购置，而未能依靠学校自身的力量进行自主研发，多数虚拟仿真实验教学项目也不具备自主知识产权。上述问题的制约和影响，导致虚拟仿真实验教学项目的建设效果并不理想，也直接阻碍虚拟仿真实验教学项目的建设脚步，不利于高校的创新性发展[1]。

2.2 缺失标准

在建设虚拟仿真实验教学项目过程中，还缺失相应的标准，其资源所具备的兼容性还相对较差，开发的困难程度也较大。管理平台运转流程、系统架构以及功能模块等方面还存在着明显的差异性，难以做到良好对接，受上述问题的影响，虚拟仿真实验教学项目的建设质量相对较差。

2.3 开放共享有所不足

受共享机制缺失完善性、知识产权归属缺失明确性、管理平台对接方面存在明显障碍等问题的影响，许多虚拟仿真实验教学项目的共享范围被明显限制，不具备新的共享途径，导致项目建设期间开放共享不足，甚至诱发更为消极的问题。

2.4 一些项目质量待提高

在建设虚拟仿真实验教学项目时，虽强调教学体系要具备健全性、完整性，却难以避免一些资源被重复建设，并且建设运用较为低效、项目质量不高，最终难以保障项目建设的质量。

3 虚拟仿真实验教学项目的发展模式探索

3.1 以学生为核心，科学合理选题

对于高校而言，在建设虚拟仿真实验教学项目的过程中，应做到以学生为核心，科学合理地选题。利用任务驱动、问题指引等教学模式时，在选题方面应始终遵循下列原则：①凸显学生的主体地位，了解人才培养的迫切需求，切实激发学生在学习阶段的主动性和热情，培养学生的创造意识、创新能力，开展知识讲述等相关工作，不断提高学生的综合素质。②具备可行性。设计方案应具备合理性，知识体系应具备完善性，技术措施应具备先进性，各项开发流程内容则应具备可靠性，这样才更有利于保障虚拟仿真教学项目的建设成效。③具备必要性。根据社会的迫切需求以及学科前沿要求，大力支撑不可逆的相应操作、极端环境、消耗及成本均较高或规模较大的训练等方面的实验操作。④注重虚实融合。开设融合于实际的实验课程、虚拟仿真实验项目，在实验场地、教学方案、课程安排以及师资力量等诸多层面，建立良好的虚实融合的虚拟仿真实验教学体系。

3.2 利用优势学科，研发虚拟仿真教学资源

在中国数字化工程技术研究机构的支撑之下，高校能够自主研发虚拟仿真实验教学项目资源。教学中心要借助于优势学科，根据专业的主要特征大力改革虚拟仿真实验教学的主要方式。在重视建设基础虚拟仿真实验项目的过程中，也应重视成果转化，将科研成果积极转化为教学内容。在实验教学期间应引进新型的科研技术以及相应方式，这样才能明显提升研发虚拟仿真教学资源的水平，与此同时也利于保障实验教学工作的质量。

在建设虚拟仿真实验教学资源的过程中，应凸显出教育特色及教学之优势，举例来说，以Z-Space为基础的虚拟仿真实验教学项目，运用数字化工程技术研究机构最新的研究成果，开发研制出了以Z-Space为基础的虚拟仿真实验教学项目。对于学生来说，借助于此实验项目可投身至信息化状态下的技能训练中，使信息素养及教学水平等方面获得系统性进步。

再举例来说，行为及心理虚拟仿真实验教学机构基于学生的行为、心理实验室、心理健康实验室等平台的成果，结合行为、心理系统、以往实验过程中的行为观察系统的数据采集模块，利用虚拟现实技术、行为及心理系统呈现出社会心理学情境，充分探析学生在此情境中的行为以及心理方面的变化及反应。借助于行为观察分析系统，对人机交互活动情况加以分析，进而构建出虚拟的心理实验教学项目。

3.3 保证安全稳定，构建运作管理平台

高校借助信息化设置专项基金，构建虚拟仿真实验教学之运作管理平台，满足高校中各个学院和实验教学中心运用、构建以及管理虚拟仿真实验教学项目的相关标准及迫切要求，集中管理多学科的实验教学项目，还应实现数据共享，有效拓展相关的教学实验。

运作管理平台应基于高校的中心机房，利用联通网络、电信网络等，确保管理平台良好运作。管理平台需具备应急响应机制，在信息过滤、查杀病毒以及防范恶意攻击等诸多层面均具备较高的管理能力。从数据安全层面来分析，管理平台运用了机密数据保障、网络传输加密等安全屏障，重要的数据也运用了加密技术，而对于关键组件来说，则运用了混淆加密技术，可保障许可验证、密码等重要参数在传输之前、传输之后均保持加密格式[2]。利用于源代码审查这一制度，严格审查关键版本所发布的各项代码等，如此则能够杜绝“私设后门”情况发生。

运作管理平台具备辅助虚拟仿真实验教学的相关功能，如涵盖实验准备、课程管理、教学安排、实验库保障以及结果评价等方面的管理内容，能够为虚拟仿真实验教学项目的比较评价、充分共享、互认学分等方面铺垫好一定的基础。为适用于各种场合以及运用终端，运作管理平台还应具备显著的兼容性，能安装各种系统，可在智能手机、电脑以及PC机上良好运行。而在当今网络环境下，学生可不受时间、空间或地点的限制，有效地实施虚拟实验的各项操作。

3.4 注重校企合作，强化技术支撑

在建设虚拟仿真实验教学项目过程中，重视运用新型技术，运用虚拟现实、三维建模以及人机交互等良好的技术手段来构建。高校要注重校企之间的良好合作，切实凸显出高校所具备的学习优势、企业自身所具备的技术优势，共建实验教学项目。

实验教学中心还应根据学生的特征总体布局实验教学资源，严格把控实验教学项目的主要内容，认真撰写好课程脚本。在此过程中，学校还在学术、专业方面进行有效指导。和高校合作的现代企业需善于借助现代技术开展好图像采集、平台运作维护、产品开发和开放共享等方面的工作。

建设好实验教学项目后，企业还具备经营产品的权利，高校具备著作权、免费运用的权利。举例来说，生物学虚拟仿真实验教学中心利用现代企业在三维建模、虚拟现实等诸多方面所具备的优势，结合野外实习期间所产生的教育成果，展现各个细节及路线的动植物实景，并且高校善于借助自身所具备的技术优势，建立虚拟仿真技术分析研究小组，并针对技能培养的各项要求及需求，强化研究体感交互、三维建模等方面的技术，开发地理以及化学等专业的实验教学项目。

4 总结

总而言之，通过建设虚拟仿真实验教学项目，促进中国高校改革及创新实验教学模式，也利于优化及完善实验教学结构，总体性提高高校实验教学的资源效益。实验教学项目和视频公开课、资源共享课间彼此支撑、互相补充，此实验教学项目具备十分广阔的运用前景，也能够为其他课程教育平台的建设提供根据和有益经验[3]。因此，探索虚拟仿真实验教学项目的发展模式尤为必要，这样才更利于凸显建设此实验教学项目所具备的价值。