虚拟仿真教学资源标准化建设初探

李培荣 史永宏

摘 要：作为教育信息化发展过程中产生的一种全新教学方式，虚拟仿真教学能够为学生带来全新的体验，是提高学生学习能力的有效措施。因此，本文针对虚拟仿真教学资源的建设标准进行详细分析，从技术、应用、管理等不同层面对相关标准进行探讨，为各项教学资源的高水平建设和有序完善提供积极帮助，促进虚拟仿真教学模式高质量开展的同时，为进一步提高学生学习能力和信息素养奠定坚实基础。

关键词：虚拟仿真，教学资源，建设标准

DOI编码：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.034

基金项目：本文受山西工程科技职业大学教学改革“产教融合背景下虚拟仿真教学资源建设路径研究”（项目编号：GKDXJ202211）和山西省教育科学“十四五”规划课题“基于产教融合的职业教育信息化教学实训课堂教学质量提升路径研究”（项目编号：GH-220761）资助。

Standardization of Virtual Simulation Teaching Resources

LI Pei-rong SHI Yong-hong

（Shanxi Vocational University of Engineering Science and Technology）

Abstract： As a new teaching method in the development of education informatization， virtual simulation teaching can bring new experience to students and is an effective measure to improve students learning ability. Therefore， this article makes detailed analysis of the standard on virtual simulation teaching resource construction， discusses related standards in the aspects of technology， application and management， provides help actively for the high-level construction and orderly perfection of various teaching resources， which will promote the high-quality virtual simulation teaching mode， and meanwhile lay a solid foundation for further improving students learning ability and information accomplishment.

Keywords： virtual simulation， teaching resources， construction standard

教学理念与教学技术的不断创新、发展，使教学资源越来越丰富，其中，虚拟仿真教学对提高教学质量起到了积极的促进作用。虚拟仿真教学能够借助虚拟现实技术为学生构建虚幻的实验条件、实验场景以及真实性较高的操作对象、学习内容，打破传统教学在时间和空间方面的约束，使学生通过在线模拟操作，随时随地学习。因此，相关人士应该加强对教学资源统筹规划建设机制的建设健全，严格遵循“虚实结合、能实不虚”的建设原则，对教学资源的分类进行标准化制定。在此基础上，通过练习和考核两种工作方式，对比例适当的标准化实验进行综合设计，对教学资源开发技术的规范性进行不断完善，提高教学资源门槛准入标准。

1 加强对教学资源统筹规划建设机制的积极完善

（1）加強对组织机构的建立健全。学校要建立一个能够对各方成员进行统一协调和有效规划的部门，组织相关成员定期参会，对资源建设情况进行总结与规划。

（2）加强对项目管理方案的积极制定。明确项目建设目标之后，对虚拟仿真教学资源的脚本进行规范撰写，客观评估各项预算、整合经费、实施管理项目。在此过程中，应该以招标竞价方式对开发商进行合理选择，避免盲目降低开发成本。

（3）对权利与义务之间的关系进行明确。机构中的每一个成员都应该对自身负责开发项目的经费进行及时支付，拥有相关资源的知识产权。机构开发的实验项目应做到开放共享，并且结合共享程度、制作质量、开发成本，获得对应报酬。

2 始终遵循“虚实结合、能实不虚”的建设标准

虚拟仿真教学虽然拥有众多优势，但也只限于对实体教学进行补充与辅助，如果将任何实体实验都利用虚拟仿真实验替代，不仅会导致学生对实验仪器、设备的真实感受严重弱化，而且还会使学生动手实践能力严重降低。教师应该结合不同学科的特征，建立与之配套的虚拟仿真项目，针对不具备实验条件、无法达到教学效果、危险性较高、极端环境、不可逆、成本较高的内容，可以优先选择使用虚拟仿真教学。确保虚拟教学能够始终遵循“虚实结合、互相补充、能实不虚、以虚促实”的资源建设标准，促进实体知识实验项目与虚拟仿真实验项目的建设措施得到充分整合。从而为学生提供多元化的优质教学资源，促进学生主动实践、主动学习[1]。

3 积极制定教学资源分类标准

（1）按照不同文件属性，分为静态模型和动画程序。静态模型能够利用计算机软件，构建实体教学所需的实验耗材、仪器设备、药品试剂；动画程序能够根据某种逻辑关系与静态模型具体动作，执行相关命令。（2）根据开发方式，分为虚拟动画、仿真软件、软硬件交互程序。根据一定流程和交互环节，使静态模型得到链接，建设虚拟动画；根据物理模型和数学模型建立仿真软件；借助传感模块和硬件模块，实现软硬件交互功能。（3）根据内容展现形式，分为平面展示、立体展示、多维展示。借助手机、电脑屏幕、鼠标、键盘进行平面展示；借助大型环幕、立体投影系统、3D眼镜进行立体展示；借助头盔显示器、数据手套、数据服、三维语音系统、定位跟踪装置、触觉反馈系统进行多维展示[2]。

4 积极制定练习工作和考核工作模式

以虚拟仿真教学资源为基础，学生既可以进行自主学习和模拟操作，也可以接受教师的考核，明确自身知识掌握水平。对于练习模式而言，是指教师在对学生进行提醒和指导的过程中，开展的各项培训、实验操作、仿真测量，相关软件并不会对此环节的操作成绩进行打分，但后台管理系统能够对学生的实际操作以及在线时间进行记录与管理。对于考核模式而言，是指在规定时间内，学生脱离教师、独立开展的各项培训、实验操作、保证测量。在此过程中，教师不会对学生给予任何提醒和指导，直到考核结束后，系统会对学生的实验成绩进行打分，并且对学生的在线时间以及操作过程进行记录[3]。

5 制定具有适当比例的标准化、综合设计实验

对于标准化实验而言，主要是指对学生掌握基本原理、操作流程、工程应用能力进行培养的一种实验项目。通常情况下，具有经典性、基础性、安全性的实验内容可以对此类项目进行开发、建设，将其与实验录像进行充分结合，能够为实验教学的有效开展提供便利。

对于综合设计性实验而言，主要是指通过将综合实验进行碎片化处理之后，使其分解成多个具有较高独立性的操作单元，学生要对实验方案进行设计，选择实验参数。综合设计性实验对相关内容的设計给予了高度重视，要求学生亲自动手操作，确保学生能够掌握更多创新理论和先进技术，对培养学生综合设计能力以及激发学生创新思维起到了积极的促进作用[4]。

6 加强对教学资源开发技术标准的制定

（1）制作模型、选取渲染程序。优先选择3Ds Max和Maya这些主流模型开发程序，通过线数、面数、贴图、纹理处理，提高模型真实度。（2）选取虚拟现实开发引擎。将专业游戏引擎Unity 3D作为虚拟现实开发引擎，能够跨平台实现2D和3D的可视化开发，对IOS、PC、Android、网页等平台提供支持，满足不同接口脚本语言的运行需求。（3）资源性能要求。在对模型进行优化、提高模型逼真性的过程中，要确保其占用的空间较小。具体实验项目要将工程文件、可执行文件、源代码保留，为后续系统维护与升级提供便利。实验项目应该包括一定的交互环节，涉及决策判断和设计思考[5]。

7 加强对教学资源门槛准入标准的制定

建设虚拟仿真实验教学中心的主要目的是确保各种优质教学资源能够得到共享，相关资源的开放共享，能够使学生学习热情得到全面激发，具有不可替代的示范引领以及辐射覆盖功能。以此为基础建立的教学资源门槛准入标准，离不开高质量教学资源的辅助以及公共平台的开放共享。在教学资源建成之后，需要组织教师与专家，从不同角度对最终结果进行评估，确保相关资源能够满足线上共享要求[6]。

8 结 语

作为虚拟仿真教学建设工作的重要内容，虚拟仿真教学资源的建设，是学生在互联网时代背景下获取知识、主动实践、自主学习的保障。本文从技术层面、应用层面、管理层面入手，对虚拟仿真教学资源的建设标准进行系统梳理，对相关标准在提高虚拟仿真教学资源建设水平方面具有的重要性给予正确认知和高度重视，将现代化理念以及多元化措施不断融合其中，促进虚拟仿真教学水平不断提升，有效实现教学改革目标。

参考文献

[1]胡蓉，楼天晓，唐森，等.医教协同理念下基于工作过程针灸推拿虚拟仿真实践教学资源的开发与建设[J ].湖南中医杂志，2020，36（10）：113-114.

[2]王东梅，龚正君，闫玲，等.基于共享虚拟仿真实验教学资源的《固体废物处理与处置实验》课程教学模式研究[J].实验科学与技术，2022，20（5）：1-5.

[3]吴涛，王子豪，陈志远，等.新工科背景下地方院校核电工程与核技术虚拟仿真实验教学资源建设的探索与实践[J].湖北科技学院学报，2021（6）：64-66.

[4]胡蓉，楼天晓，唐森，等.医教协同理念下基于工作过程针灸推拿虚拟仿真实践教学资源的开发与建设[J].湖南中医杂志，2020，36（10）：22-24.

[5]姚旭龙，孙光华，张亚宾.虚拟仿真实验教学资源建设与探索——以采矿工程岩石力学实验室为例[J].教育教学论坛，2020（52）：28-30.

[6]朱晓东，曾庆山，王东署，等.网络在线虚拟仿真类实验资源开放共享机制探索——以轨道交通信号控制类虚拟仿真实验为例[J].教育观察，2020，9（41）：49-51.

作者简介

李培荣，硕士，副教授，研究方向为公路工程。

史永宏，本科，实验师，研究方向为工程测量。

（责任编辑：高鹏）