淺析高校虛擬仿真實驗室建設

王龍

摘要：虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設、高校實驗室建設與實驗教學改革的重要內容。以遼寧對外經貿學院為例，介紹了虛擬仿真實驗在實驗教學中的典型應用，指出了該類實驗的優越性，以期進一步推動高校實驗教學的改革與創新。

關鍵詞：虛擬仿真；實驗教學；實驗室

應用型高校綜合定位，給出了虛擬仿真實驗室的教學資源功能性整合，促進高校整體實現信息化。在虛擬仿真實驗室建設與運作時，還要重點關注學校實驗發展方向，展現新式教學理念。探究改善實驗教學模式與內容，展現實驗教學的科學化、系統化以及現代化。利用改革創新，給培育學生創新性與靈活性帶來依據。專門對我們學校在應用型高校定位上來說，整合高校具體教學和科研現狀，依循技術設計這一教學原則，還有創新理念，給出進一步拓展虛擬仿真實驗室的建設。隨著社會對大學生動手實力的需求不斷增高，在增強虛擬仿真實驗室建設時，還要培育應用型人才，這是當前急需處理的一個問題。

一、虛擬仿真實驗室含義

虛擬仿真實驗室就是指各類計算機體系中利用多個虛擬仿真科技完成各種虛擬實驗，讓實驗者可以在一個仿真環境里，實現預期項目。其建設與使用獲得了飛速發展，很多著名院校一同研發了多種方式的虛擬仿真實驗室。其涵蓋范疇也是十分寬廣。很多高校都創建了省級虛擬仿真實驗機構，肩負著學校實驗教學與仿真實驗室建設工作。不過在具體操作中，依舊是存在一些問題，讓其沒有很好展示作用，約束了實驗教學中所得成果。

二、虛擬仿真實驗室國內發展現狀

黨中央、國務院高度重視教育信息化工作我國的高等教育經歷了“十一五”和“十二五”本科教學質量工程規劃，在高等學校特色專業建設點、國家精品課程、國家級實驗教學示范中心、人才培養模式、創新實驗區、國家級教學團隊、雙語教學示范課程等方面取得了豐碩的成果。“十一五”期間，建立了501個國家級實驗教學示范中心，涵蓋了物理、化學、生物、電子、計算機、文科綜合、考古等32+1個學科，國家為每個中心撥款50萬元；“十二五”期間，2011年有100個部屬院校建立國家級實驗教學示范中心，2012年有120個省屬院校（包含8家軍隊院校）建立國家級實驗教學示范中心。盡管已經取得了不錯的成績，但也尚存不足：實踐能力、創新能力不夠； 個性化、自主性不夠；資源配置有效性不高，管理能力薄弱，重申報重結果、輕建設輕過程等。故黨中央、國務院在國家教育方面又提出了新的要求。

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》指出，“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”，并把“加快教育信息化進程”單獨作為一部分進行了專門的闡述。教育部加強了對實驗教學工作和實驗教學信息化工作的宏觀指導，并出臺了強有力的策：2012年3月13日，教育部印發了《教育信息化十年發展規（2011-2020）》，提出了信息技術與高等教育相融合的指導思想和工作方針，提出了加快職業教育信息化建設、培養高素質技能型人才、整合信息資源、完善終身教育體系等任務目標。

三、虛擬仿真實驗室建設中存在的問題

1、多種信息技術整合力度不夠

實驗室是分階段、分層次進行建設的，實驗項目是分模塊、分方向開設的，不同的階段、不同的模塊對虛擬仿真技術要求各有差異。早期開發的基礎擴展實驗項目通常建立在通用開發平臺之上，現在的實驗項目對專業性和技術性要求較高，要求支撐實驗項目的虛擬仿真技術更加專業化，而大多的實驗項目是基于單機操作環境，若要更方便地通過互聯網平臺進行有效的、廣泛的示范推廣，需要耗費相當大的人力和物力進行網絡版改造。

2.教學資源開放共享程度不夠

國家級虛擬仿真實驗教學中心建設要求，高校虛擬仿真實驗室的管理和共享平臺應該具有擴展性、兼容性和前瞻性，能夠實現校內外、本地區及更廣范圍內的實驗教學資源共享，滿足多地區、多學校和多學科專業的虛擬仿真實驗教學的需求。目前高校虛擬仿真實驗教學項目和實驗教學資源大都僅僅滿足對本校學生開放或者是較少專業的學生開放，對周圍高校或更廣范圍的實驗教學沒有較強的輻射作用。

3.與傳統實驗室結合不充分

與傳統實體實驗室相比，虛擬仿真實驗室具有顯著的優勢，但是不能完全替代前者，這就需要兩者相互配合、相互協調。在虛擬仿真實驗室建設初期，大多數教師依然習慣于傳統的教學方法，對虛擬仿真實驗室的認識不深入，不能充分發揮其作用，不能有效地完成“虛擬”與“實體”的整合。

四、虛擬仿真實驗室建設與改革

1、網絡虛擬仿真實驗室平臺

網絡虛擬仿真實驗室平臺采用虛擬場景等虛擬現實技術，構筑實驗硬件。針對不同課程需要構建相應實驗模塊。學生可以在仿真的實驗環境中來使用實驗器材進行實驗，得出實驗結果，檢驗實驗結論等。學生也可以自主實驗，尤其是一些有危險性的實驗，也可以放心學生自行實驗，可以有效提高學生的自主創新能力和動手操作能力，同時還降低了實驗的危險性和配備專人監督的投入。該實驗平臺除了在課上可以進行教學，課下學生還可以用電腦、平板、手機等設備在網絡環境下登陸實驗平臺，進行課下練習，沒有時間和次數限制，能夠最大限度地提高學生的動手能力。與此同時，該平臺還能夠有效讓教師掌握學生的學習情況，學生登陸平臺進行實驗，教師可以設計考核模式或者自由練習模式，考核模式下，系統可以根據學生實驗情況進行評分，教師也可以進行單項或者綜合評價。

2、建設虛擬仿真實驗室應注意與企業合作，為地方服務

學校培養的人才，最終是要走向社會，為企業服務的。高校只有懂得企業的人才需要方向，才能因材施教，因地制宜地建設不同性質的虛擬仿真實驗室。根據目前的企業需要，虛擬仿真實驗室可分為基礎學科仿真實驗設計平臺，綜合應用仿真實驗設計平臺，預科研仿真實驗設計平臺等。學校的分層次建設和教育更能開發學生的能力并培養出滿足不同需要的人才。虛擬仿真實驗室的軟件建設離不開軟件開發企業，高校的專業教師有大量的理論知識、實驗數據和實驗技巧，而虛擬軟件開發公司有編寫程序和制作軟件的經驗，二者只有有機結合，才能很好地完成實驗室的建設任務。利用企業的開發實力和支持服務能力，充分整合學校信息化實驗教學資源，做到校企合作，培養應用型人才，為地方發展提供支撐，為地方的各個行業提供人才服務。

五、結束語

虛擬仿真實驗室作為高校實驗教學的一個發展方向，具備傳統實驗室所沒有的優勢：建設維護成本低，平臺擴展性好，利用效率高。但它并不能完全取代傳統實驗室，只能作為傳統實驗室的補充。在實驗室建設工程中，只有做到“虛”“實”結合，相輔相成，能實不虛，才能為實驗室的建設帶來更大的效益。

[參考文獻]

[1]劉鵬 . 云計算 [M]. 北京 ： 電子工業出版社 ，2010.

[2]中華人民共和國教育部.關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知[S]北京： 中華人民共和國教育部.2012.

（作者單位：遼寧對外經貿學院實驗中心，遼寧 大連 116052）