经管类虚拟仿真实验室建设路径与实践

江 勇

（中国地质大学（北京）经济管理学院，北京 100083）

0 引 言

大数据、人工智能、区块链等数字化智能化技术深入发展推动“互联网＋教育”的深度融合。2021 年教育部发布了《关于开展第二批国家级一流本科课程认定工作的通知》，拟认定360 门国家级虚拟仿真实验教学一流课程，其中经济类12 门，管理类28 门。随着实验教学改革的推进，高校经管类虚拟仿真实验教学需要突破原来辅助性教学模式并转向引领性教学模式。虚拟仿真实验平台可以为师生在有限的环境里营造行业或企业不同场景的虚拟呈现，促进经济管理类课程知识朝着信息化与智能化发展，推动着实验教学的深度改革［1-2］。在“新文科”背景下，经管类虚拟仿真实验课程涉及多学科、多场景、多技术等方面相互融合，这就迫切需要虚拟仿真实验平台与多学科、多场景、多技术的深度协同。本文从协同理论视域下，探讨理工类经管类虚拟仿真实验教学平台的理论需求，提出学校经管虚拟仿真实验教学的建设路径，助力理工类经管虚拟仿真实验教学的深度改革。

1 协同理论视角下的经管类虚拟仿真实验建设概述

1.1 协同理论

协同理论的研究源远流长，最早可以追溯到中国古籍的《说文》，提出了“协，众之同和也。同，合会也”。协同理论研究内容从企业协同出发逐步涉及多个学科的应用［3］。法国法约尔、德国哈肯、美国安索夫、日本伊丹广之、美国波特先后对协同理论进行了阐述（见表1）。哈肯在系统论、信息论、控制论、突变论、结构耗散论等理论基础之上，创立了协同学，提出了各个系统间存在着相互影响而又相互合作的关系，同时也存在着一系列不稳定与稳定的相互转换［4］；安索夫从经济学角度系统阐述了协同的三个方面：协同效应、役使原理及自组织原理；伊丹广之提出技术、文化知识等隐性资源是协同理论的关键。随着协同理论研究的不断深入，协同理论已经应用于多个学科领域。在教育信息化进程中，面对各种创新技术与信息资源的迭代更新，协同理论对虚拟仿真实验教学有着重要的推动作用［5］，协同理论可以实现虚与实、教与研、多学科融合发展，促进各方资源的有效配置整合，推动不同主体之间的协同发展，为人才培养提供新的生态系统。

表1 协同理论代表人物与主要思想

1.2 经管类虚拟仿真实验室建设需求

人工智能、区块链等信息技术的快速发展对经济管理人才培养提出了新挑战。重塑人才培养模式，提升复合型管理人才培养效能需要将协同理念融入实验教学的新场景、新内容与新路径。经济管理学科所具有的复杂性、系统性和实践性强等特点，使得传统的以理论教学为主、案例教学和实验验证为辅的教学模式难以适应这一时代要求。因此，构建依托理工院校优势学科的经管虚拟仿真实验教学体系，通过虚拟系统实现管理实践情境的仿真，以感悟、验证或探索经济管理科学规律，提升教学科研、人才培养和社会服务能力具有十分重要的现实意义。

（1）“新文科”对创新实验室建设机制、构建立体多元实验新平台提出新要求。“新文科”对传统文科的教育理念、教育目标、课程设置、实验实践环节等提出了新挑战，“新文科”要求高校的人才培养应与国家社会经济发展同频共振、同向同行［6-7］。“新文科”背景下，实验教学需要不断进行改革，理工类高校需要引入优势特色学科，将优势学科融入经管类实验教学，推进多学科的联动、融合与协同；同时需要引入社会力量融入经管类实验室的建设，促进教学与实践的融合。在新时期，学科融合、产教融合迫切需要经管虚拟实验平台的多元化，进而提升学生创新、创业能力和职业能力。

（2）培养理论与技能兼备、创新能力强的复合型经管人才的现实需要。传统的实体实验室根据课程设计的理论与教学内容通过实验软件如SPSS、STATA、EVIEWS等传统模式授课，缺少虚拟企业场景的沉浸式教学环境，学生对传统的教学缺乏兴趣，难以实现创新性思维的拓展［8-9］。虚拟仿真实验课程可以利用虚拟现实、人机交互、大数据、区块链等技术，设计不同的市场虚拟场景，让学生走进沉浸式教学课堂，积极拓展思维，在不同的市场仿真环境中，体验市场变化带来的头脑风暴，探索未来经济管理的发展模式，培养理论创新和技术应用融合、创新能力强的复合型经管人才。

（3）满足经济管理学科特有的复杂性、系统性和实践性等特征的内在要求。经济管理分为经济类和管理类两大部分，涉及会计学、公共管理、应用经济、信息管理等多个学科，是一个复杂的、系统的应用性学科［10］。应用性学科需要大量的实践与演练，需要对不同的企业场景进行可视化呈现，需要借助虚拟仿真技术，构建真实的企业场景，让学生在不同的场景中进行实验，达到经管学科的实验教学目的，取得预期的教学效果。数字化技术发展推动经济管理学科演进的时代要求。信息技术的发展，赋予数字化转型新的力量，数字化转型也为经济管理学科的演进带来新的动力。在企业经营管理中，大数据渗透在全产业链中，虚拟仿真实验平台为企业场景再现提供了新的教学平台［11］，也可以为大数据时代背景下经济管理科学新规律的探究提供实验科研平台。

（4）实现社会、学校与企业间网络资源共享、协同创新的需要。在现有的教学体制下，理论教学、实践教学和科学研究隶属不同部门，工作流程不畅，人才培养的各个环节分散在不同的教学管理组织中，各教学管理组织互相隔离；学校、学院、企业等都是人才培养的重要主体，但主体间无法有效沟通、资源共享，形成了管理学科人才培养和实验研究的“孤岛”，不利于协同创新。经管虚拟仿真实验教学需要利用信息化手段［12］，构建社会、学校与企业的虚拟资源共享平台，推动校际与校外产学研平台的协同共建，促进理工类经管人才与国家的建设发展同频共振。

2 经管类虚拟仿真实验室建设现状

2.1 与多学科交叉协同机制融合不够

经济管理学科离不开多学科的融合创新，经济管理的多学科融合是当前教育改革的重要趋势。让虚拟仿真技术融入经济管理学科发展，积极探索学科与虚拟仿真技术深度融合，是教育信息化建设的重要导向。但当前理工类学校的经济管理学院在实验室设计建设方面，更多是以单门课程为基础而建设的，无法进行多学科交叉融合，无法实现跨学科的协同实验教学［13］，特别是理工类经管实验室，仅仅侧重于经济管理基础实验课程的建设，而未将理工类高校的优势学科与之深入交叉融合，导致经济管理人才培养单一化，造成实验教学资源浪费，不利于复合型经管人才的培养，制约着虚拟仿真实验教学的建设与发展。

2.2 与多场景协同机制不深入

经管虚拟仿真实验应具备学科性、沉浸性、交互性与融合性等特征。但在经管类虚拟仿真实验教学方面，很多高校还是通过经管类不同的模型软件实现学生的模型构建与评价的操作，学生没有沉浸式的真实体验［14］。在经管实验建设中，很多高校经管专业实训课程涉及的是经管类的专业，比如会计学或者信息管理等单一课程，缺少文理专业之间的交叉性。在课程中级会计中，学生仅使用ERP 财务软件模块［15-16］；在数据挖掘课程中，学生仅使用JAVA；有的课程可能使用更简单的PPT、SPSS软件。大部分经管实验课程缺少开放的、有韧性的、多场景的实验场景的设计。单一的实验场景容易让学生对课程和专业缺少兴趣，同时，这种机械化的训练易固化学生思维，不利于学生思辨能力的培养。

2.3 虚拟仿真协同平台师资力量不足

实验技术队伍是实验室建设的重要组成部分，但在经管实验室的建设中，对实验室人才培养仍然不受关注，经管实验室师资力量不足导致实验室建设能力的局限性［17］。经管教师侧重于理论研究和社会实践，但在虚拟仿真技术方面掌握的还不够，缺少对虚拟仿真实验项目的开发能力，同时，经管教师更缺乏将经管实验课程同虚拟仿真技术的深入融合。虚拟仿真实验教学师资力量不足、教师信息素养不够等因素影响了虚拟仿真实验教学的可持续发展［14］。

2.4 虚拟仿真协同平台滞后

①在实验室规划方面，多数高校经管实验室建设缺少长远规划，实验室建设与学科发展不衔接，缺少全流程化管理制度，经管虚拟仿真实验室的建设与学科发展融合不深，不能及时拓展虚拟仿真教学模块，且部分模块不能及时更新升级，虚拟仿真教学的延展性和韧性较差，情境教学性不强。②在资源共享方面，经管虚拟仿真实验室很难实现校际或校外教学资源共享协作机制，无法满足多学科、多高校和多地区的协同提升。③在技术韧性方面，虚拟仿真平台发展滞后，虚拟仿真平台应该是一个开放的、可塑的平台，针对不同的课程和专业，可以及时响应和场景的制作在线，而当前虚拟仿真实验平台技术开放性较差，多个不同的专业实验室数据基础和技术底层开发不一致，技术标准不一致，无法兼容，导致虚拟仿真实验室的可延展性较差，不能及时响应数字化转型带来的经管交叉学科深度融合发展。

3 经管类虚拟仿真协同实验平台建设路径

3.1 理论框架

理工类经管虚拟仿真协同平台是一个开放系统，需要打通板块间的系统整合，通过搭建一体化平台，提供目录式、自动化的教学服务模式，促进多学科、多课程、多场景融合，实现不同课程、不同模块的信息共享、互联互通协同配合，推动信息化教学的生态优化。在理工类虚拟仿真实验协同平台建设中，要确定3 个核心问题，“我是谁”“去哪里”“怎么做”3 个哲学问题。“我是谁”阐述理工类虚拟仿真协同平台是什么，识别虚拟仿真技术与不同技术、不同课程、不同学科、不同主体之间的协同，判断协同产生的共同价值；“去哪里”解释虚拟仿真协同平台的战略选择，随着教育信息化推进，理工类虚拟仿真协同平台应该是一个开放的系统，同时它应该是结合理工类优势学科，选择与优势学科的深度融合，确定虚拟仿真协同平台的战略选择与规划，为学科的发展提供支撑与决策；“怎么做”就是这种仿真协同平台如何整合多个学科、多个课程、多个场景进行深度融合，优化不同课程资源的配置与共享，实现经管虚拟仿真协同平台的制度模式建设。

经管虚拟仿真实验平台协同机制理论框架如图1所示。①识别协同机会，通过识别3 种关联，发现虚拟仿真技术、课程与学科知识、互联网平台等可以关联协同。②协同不同的要素整合，如技术互补协同、信息共享协同等。通过不同要素协同整合，对虚拟仿真实验教学模式产生影响。在影响机制中，用序参量、慢变量、快变量来解释整个影响过程。在这种协同模式下，虚拟仿真实验平台会接触更多新的东西，比如新的课程建设等内容，这更能激发学生的创新能力，而这种创新就会对实体实验课程原有形态产生冲击，打破原有的固化陈旧形态，使教育模式走向一个不稳定的转型向好状态。在这个状态下，慢变量快变量都会作用其中，只是慢变量如虚拟仿真技术创新起主导作用，使实验课程逐渐转变，使实验教学进入一个新的形态。那么这个新的形态又需要通过快变量制度去稳固，使实验教学体系达到一个新的稳定形态，如制定一系列适用“新形态”虚拟仿真实验教学制度等。虚拟仿真实验教学体系在整个转变过程中，产生价值创造。③通过模型判断虚拟仿真与多要素的协同程度，本质就是衡量协同度，如果有序，则输出后依靠协同价值模糊评价法去评价虚拟仿真协同平台生态体系；如果未达到有序状态，那么重新识别理想协同目标与虚拟仿真实验室现状可协同的关联。这样的协同机制并不是演化的终止，随着慢变量（虚拟仿真技术创新、经管创新课程等）的不断更新，协同体会不断达到新的稳定状态，价值生态圈也会随着不断优化，生态圈中的多主体、多课程、多场景在共生过程中不断增强；合作规则不断明确化、标准化；在技术创新的支持下，虚拟仿真协同平台生态体系维持生态平衡并不断发展，生生不息，最终为经管学院培养高层次、复合型经管人才。

图1 经管虚拟仿真实验平台协同机制理论框架

3.2 三大机制

（1）协同形成机制。在数字化、网络化、智能化深入发展和“新文科”的大背景下，时代赋予协同新的思想。在这里，我们要从新的大背景下，挖掘协同的形成机制，剖析经管虚拟仿真实验室当前运行现状和存在的问题，同时预设协同的目标，通过目标导向和问题导向，找出虚拟仿真协同平台现实发展水平与实验教学战略目标之间的差距，认清虚拟仿真实验协同平台的基础和动因。促使虚拟仿真实验平台进行协同的动因主要为资源与平台互补依赖与共享、提高教学与科研质量的驱动、人才培养的驱动。

（2）协同实现机制。虚拟仿真实验协同平台是一个开放的系统，协同实现机制包括关键要素的识别、信息沟通、序参量管理以及有序状态的评价。首先要识别协同机会。识别有形关联，就是识别不同的虚拟仿真技术在价值链上的活动进行共享，而形成了有形关联；识别无形关联就是识别涉及不同价值链之间管理技巧的传播，如实验室文化、教学模式等。其次，通过协同预先机制评价，信息沟通，确定不同要素的整合，如虚实要素的协同整合、实验教学与科研协同整合、资源与平台的协同整合、多学科多课程的协同整合、基础-综合-创新的协同整合，通过不同的序参量影响，如价值创造、规划战略选择和制度建设，影响协同效应。然后，通过评价协同的依存关系，判断协同系统是否达到有序的状态，最终形成经管虚拟仿真协同平台的生态系统，创造协同效益，为培养高层次、复合型经管人才培养提供支撑。

（3）协同约束与支撑机制。在协同的三大机制中，协同约束与支撑机制是三大机制中不可缺少的内容，同时约束和支撑协同共生。协同约束机制是协同过程中的“规”与“矩”，具体表现为政策法规、行业道德规范、合同书等；协同支撑机制指支撑协同发展的政策等内容。在虚拟仿真实验平台生态系统的建设过程中，需要虚拟仿真的安全管理制度建设来约束虚拟仿真实训教学，同时又需要经费的支持来支撑虚拟仿真实验教学模式的创新发展。通过协同约束与支撑机制促进协同效益的最大化［18］。

3.3 序参量管理

（1）快变量与慢变量。在经管虚拟仿真协同平台生态系统中，生态系统的稳定性会受到快变量和慢变量的影响。快变量是生态系统受到干扰而产生不稳定时，总有某个变量会使系统重新回到稳定的状态，也就是说这种变量促使系统发生新的转变，是系统保持稳定但不能持久维持这种稳定，比如实验室建设与共享制度等，虚拟仿真教学制度会让虚拟仿真实验教学成为一种机制，促使教学的有序改革，快变量是虚拟仿真教学模式促进虚拟仿真教学达到一个新的稳定形态。慢变量是系统处于一种稳定的状态时，总有某种变量会促使它打破这种传统的模式，使得原有的稳定走向一种不稳定的状态，比如虚拟仿真技术，打破了原有的传统模式，突破原有的固化陈旧形态，这种创新技术促使着教育的深度改革。快变量与慢变量又可以互相转化。

（2）序参量。序参量是描述协同系统整体有序水平的参数，是系统过程中起着主宰作用的变量。很多学者研究了序参量，如熊彼特认为企业家精神就是企业进化过程中的序参量，范正认［19］提出核心能力是企业系统的序参量，杨忠直等［20］、刘刚［21］认为创新和知识创造是企业系统演化的序参量。在经管虚拟仿真协同平台建设中，序参量是通过人才培养价值创造、不同虚拟仿真课程深度融合的教学模式选择、新的教学制度体系在整个传统向创新型协同教学模式转变过程中，序参量都贯穿其中。经管虚拟仿真协同平台建设的序参量是主导经管虚拟仿真协同平台建设的方向，序参量解释了“价值创造”“战略选择”“制度制定”。虚拟仿真协同平台通过虚实要素协同、实训教学与科研要素协同、资源与平台协同、多学科多课程协同、基础-综合-创新协同，创造虚拟仿真实验教学的价值，规划虚拟仿真实验教学的设计，并制定虚拟仿真实验教学的制度约束与支撑虚拟仿真实验教学的可持续发展。

3.4 协同要素整合

（1）虚实协同。虚拟仿真实验平台是一个开放的系统，它的核心理念是“将企业搬进校园”，这就需要我们将实体的教学课堂与虚拟仿真的教学课堂进行整合。在虚拟仿真实验教学中，经管教师不在是教学活动中的主体，经管教师发挥的是指导者，倡导学生通过自组织的模式将自己融入不同的企业场景中，通过虚拟仿真实验平台的勘查开发、运输、利用等多种场景仿真，将虚拟的场景与实体课程有机融合，促进虚拟与现实的深入结合。

（2）内外协同。通过校内协同可以建立专职实验教师与专业教师培训协同机制［22］。校外协同可以不断完善协同育人和实践教学机制，吸引更多的校际与校外专家学者融入经管虚拟仿真实验教学的建设，建立经管实验人才专家库，优化人才培养机制，强化实践教学，不断提升人才培养的目标达成度和社会满意度。充分利用校外企业的资源，通过优势资源的共享，将校外的市场经验引入经管学院相关学科的实践教学之中，实现校企全方位、多层次的合作，在课程建设、师资培养和学生就业形成一种良性互动，推动经管类学科的发展，提升学生学习能力，构建内外联动的人才培养平台。

（3）多课程多学科多场景协同。坚持以本为本，立德树人是高校教育的本质。经管学院注重学生的判断力、创造力和领导力的培养，重视经管实践教学，形成经管理论教学、实践教学与仿真实验教学的深度协同氛围是虚拟仿真实验协同平台的重要内容。从高层次、复合型经管人才的培养目标上，经管虚拟仿真实验平台建设结合经管类的企业交易场景、碳排放权交易场景、资源能源开发场景、金融贸易场景等多维场景设计，将学生带入到多门课程的实践学习中，通过识别能源资源开发勘探评价、能源资源开采、运输生产等全产业链，分析企业、政府、消费者等多主体的协同合作，形成理论与实践、虚拟仿真技术与多课程多学科多场景的协同教学体系，推进案例教学、案例教学、翻转教学、团队协作等教学方法，促进学生新型的适应能力和多元发展的能力。

（4）共享机制协同。共享机制协同机制是通过经管虚拟仿真实验的不同资源库建设促进虚拟资源库的共享共建共用，实现经管虚拟仿真教学资源的开放育才模式。同时，积极开展与世界各国多所大学开放共享，促进国际合作开放互动共享国际资源；通过经管仿真实验中心积极开展与国内高校的交流互访，实现课程共建、师资互训、教学观摩、教改创新等方式，实现虚拟仿真实验教学资源共享，推动实验教学改革和创新；推动高校互联共享教学资源；通过与社会各界合作，聘请企业家、社会名人和相关专家作为兼职教授和创业导师，以实际案例传授学生实践知识和能力；促进校外合作互动资源。

4 学校经管类虚拟仿真实验室建设案例分析

本校经管虚拟仿真协同平台，依托学校能源矿产资源开发利用专业优势，以培养面对能源资源企业能够适应能源数字化转型的高层次、复合型的经管人才，以“厚基础、跨专业、大综合”的教学理念为设计依据，利用虚拟仿真技术，构建多课程、多场景、多主体、全产业流程协同的有韧性的虚拟仿真教学生态系统，让学生在虚拟世界里实验管理、在仿真环境中实践创新创业。经管虚拟仿真协同平台围绕能源矿产资源开发利用，涉及全生命周期评价能源资源开发利用全产业链，通过多课程、多主体、多场景设计建立全产业链的虚拟仿真实训平台，构建1 ＋1 ＋1 ＋3 ＋N的虚拟仿真实验平台生态系统（见图2）。1 个目标就是培养高层次、复合型的经管人才；1 个平台底座就是经管虚拟仿真实验协同平台作为支撑实验平台生态系统的底座；1个全产业链条，就是基于矿产资源全产业链环境，包括上游的勘查、中游的矿产开采以及下游的冶炼加工；3大机制为协同形成机制、协同的实现机制与协同的约束与支撑机制；N个课程，涉及经济学、管理科学与工程、工商管理、公共管理等不同专业多门课程；N个场景涉及企业交易场景、运输物流场景、资源开发场景、金融贸易场景等多个场景的融合；N个主体就是全产业链涉及的公共服务环境和政务环境，如勘查公司、矿产公司和冶炼加工企业构成产业链的上下游市场环境；运输服务公司、银行金融机构等构成的公共服务环境；政府、科研机构、非营利性咨询企业等构成的政务服务环境。学生可通过不同的场景，扮演不同组织类型的不同岗位角色，体验多人协同经营企业。通过虚拟仿真实验平台使得经管学生了解能源矿产资源开发利用的全产业链，让学生掌握资源能源市场环境及资源能源企业的运作流程与范式，真正实现文理学科的融合，实现资源能源行业“知行合一”的现代企业高层次、复合型人才培养目标。

图2 经管虚拟仿真实验协同平台模式

（1）能源矿产资源全产业链理论体系梳理与提炼。根据能源矿产资源全产业链的发展特点和系统目标，结合经济学和管理学相关理论，整理能源矿产资源全产业链发展的理论体系（见图3）；阐述能源矿产资源全产业链与社会经济、能源环境之间的相互作用机理，分析不同政策对能源矿产全产业链的作用机制，形成系统的能源矿产资源全产业链理论体系。

图3 能源矿产资源全产业链发展特征

（2）能源矿产资源产业发展虚拟仿真实验设计。中国地质大学（北京）经济管理学院通过融入地学优势学科，将能源矿产资源全产业链融入虚拟仿真实验平台，整合社会实体与网络集成虚拟系统，实现能源矿产资源产业发展虚拟仿真实验的建设。经济管理学院采用“虚拟结合＋多课程多学科多场景多模块”的建设理念，围绕能源矿产资源产业发展的特征，设计能源矿产资源产业发展的虚拟仿真实验教学，建立能源矿产资源产业发展的虚拟仿真课程，搭建并设计应用经济类、工商管理类、管理科学与工程类和公共管理类等多学科模块的虚拟实验教学模块，进而形成完整的管理学科虚拟仿真实验教学体系。

（3）能源矿产资源产业发展虚拟仿真实验呈现。通过真实的能源矿产资源开发利用、企业管理、政府决策、碳排放权交易市场等场景的可视化再现，从视觉、触觉、动觉等多种感知入手营造呈现真实的临场感和交互感。结合能源矿产资源产业发展的虚拟仿真实验设计，呈现能源矿产资源产业发展的全产业链、企业市场交互场景、政府决策场景、碳排放权交易市场场景等，为能源矿产资源产业发展的虚拟仿真实验教学提供素材。

5 结 语

《中国地质大学（北京）“十四五”发展规划》提出要整合实验室资源建设高水平实验教学中心，打造一批有高阶性、创新性和有挑战度的“金课”。经管虚拟仿真协同平台是经管人才培养的重要载体，是信息化教学改革的方向。“新文科”的背景下，理工类高校经管虚拟仿真实验平台需要将理工类优势学科与虚拟仿真技术有机结合，加强教学与科研的协同融合，积极加深虚拟与现实的协同融合，探索基础、专业与创新协同的教学新模式，促进多学科多课程多场景的协同融合，提升校内外合作协同新模式，为培养高层次、复合型的经管人才作指导，为双一流建设提供实验室力量和智慧。