構建虛擬仿真實驗教學中心 促進實踐教學創新人才培養

廖潔丹，婁華，冼瓊珍，蓋作啟，唐陸平，顧萬軍

摘要：虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化和實驗教學示范中心建設的重要組成，是教育信息化結合學科特點與教學內容深度融合的產物。地方院校應用型學科虛擬仿真實驗中心建設要堅持“立足地方、服務地方”的辦學宗旨，以全面提高學生創新精神和綜合實踐能力為目的，體現“以學生為中心”的實驗教學改革理念，通過多元化組建虛擬仿真實驗教學管理團隊、優化整合實驗教學資源開發虛擬仿真實驗、校企合作協同創新等方式，分層次、分階段有規劃的推進中心建設工作。動物醫學虛擬仿真實驗教學中心的建設將有效提高實驗教學質量，促進實踐教學培養模式改革和創新人才的培養，為實驗教學示范中心的建設提供有效補充和延伸。

關鍵詞：虛擬仿真；實驗教學；動物醫學；創新人才培養

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）35-0276-03

現代信息化技術的快速發展加速了高等教育教學改革的步伐，促使了教學模式多元化。虛擬仿真實驗教學中心是實踐國家教育信息化戰略的另一個重要平臺和教學基地，在實踐教學中對提升學生綜合實踐能力和創新創業能力發揮了不可替代的作用。地方院校應用型學科需積極開發虛擬仿真實驗教學資源，建設具有地方和學科特色的虛擬仿真實驗教學中心，這必將推動高等教育實驗教學的改革與創新發展，對高等教育教學質量的提高、實踐教學培養模式的探討和創新性人才培養產生積極而深遠的影響。

一、地方院校應用型學科虛擬仿真實驗中心建設的意義

教育信息化是信息時代教育改革發展的必然要求，也是教育現代化的核心特征[1]。正如《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》中所述：“以教育信息化帶動教育現代化，破解制約我國教育發展的難題，促進教育的創新與變革，是加快從教育大國向教育強國邁進的重大戰略抉擇”[2]。在國家信息化發展戰略指導下，信息化技術在教育、管理、科研等過程中的廣泛應用推動了教育觀念、教學模式、學習方式等的深刻改革。根據教育部《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》，我國在2013年啟動了國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作，將虛擬仿真技術引入到本科實驗教學[3]。隨著教高司函[2013]94號[3]、教高廳函[2014]30號[4]、教高廳函[2015]24號文[5]《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》文件的發布，截止2016年初，全國各高校已經建立了覆蓋理工類、農林醫藥類、人文社科類等各學科方向的300個國家級虛擬仿真實驗教學中心，為我國本科實驗教學信息化建設奠定了良好的基礎。

佛山科學技術學院是一所省市共管、以市為主的地方綜合性本科大學，學校的人才培養直接為區域經濟發展和行業產業振興服務。學校始終堅持“育人為本，質量立校，特色辦學”的辦學思路和理念，緊緊圍繞佛山產業類型打造優勢學科，以社會需求和學生就業為導向，努力培養綜合素質高、創業創新能力強、實踐技能扎實、適應地方經濟社會發展需要的高素質應用型人才。獸醫學科是一門綜合性應用學科，主要是研究動物生命活動規律、疾病診斷治療和預防的科學。動物醫學專業的理論教學是以各種畜禽為研究對象，以動物機體形態結構和生命活動規律為基本脈絡，傳授學生基本理論和知識，通過觀察臨床特征和病理變化，借助實驗室先進的檢測手段對動物疾病進行診斷，合理選用化學合成或半合成的獸藥對患病動物或健康動物進行治療和預防。獸醫學科明顯的應用性和實踐性的學科特點決定了其實踐教學必定成為理論教學不可缺少的延伸和補充。促進應用型學科專業發展是提高專業建設水平和教學質量的前提，也是地方院校建設的重要目標。我院獸醫學學科是學校首批學術型碩士點授權學科，預防獸醫學是廣東省特色重點學科，動物醫學專業是國家特色專業、廣東省特色專業和重點專業。學院要培養具有引領意識、創業精神和實踐能力、具有“一專多能”的服務于生產一線的高層次應用型技術人才，實現就業需求和人才培養的對接，因此動物醫學專業的實踐教學改革勢在必行。

虛擬仿真實驗是以計算機、多媒體、數據庫、網絡通信技術、云技術等信息技術為依托，利用虛擬現實手段模擬仿真實驗環境，使學生在近似真實環境中運用已掌握的專業知識進行各類體驗和訓練。它是信息現代化技術在教育領域應用而發展起來的一種創新的實驗教學手段。虛擬仿真實驗能改進傳統實驗不具備或難以完成的教學短板，如實驗經費緊張、設備條件不足、實驗危險性高等因素，不僅能幫助學生更好地理解和掌握知識要點，提高課堂教學效果，更能讓學生獲得與真實社會經濟活動相近的實戰效果，對于提高學生的學習積極性、培養團隊合作精神、拓展學生的實踐能力和自主創新能力具有其他教學手段不可代替的獨特作用。虛擬仿真實驗教學中心通過完善信息化平臺的搭建與互聯，利用不同學科先進的共享教學資源，讓學生可以在虛擬環境中跨越時間和空間的界限開展高水平的實驗項目，達到教學大綱所要求的教學效果。虛擬仿真實驗教學中心的建設不僅更新了教師的教學理念，促使教學水平和教學能力得到提升，而且促進了教育信息化下實驗教學的深度改革，對學生的實踐能力訓練、創新精神提升以及科學思維方法培養都起到很大的推動作用。

虛擬仿真實驗教學中心建設工作是高等教育信息化的組成部分，也是實驗教學示范中心建設工作的重要內容。隨著全國教育信息化工作的推進，虛擬仿真實驗教學中心的建設也將是各高校實踐教學工作改革的重中之重。因此積極探索開發符合學科特點，具有學科優勢，專業特色鮮明的虛擬仿真教學資源，構建提高學生創新精神和綜合實踐能力的虛擬仿真教學實驗中心刻不容緩。

二、 動物醫學虛擬仿真實驗教學平臺的建設思路

動物醫學虛擬仿真實驗教學中心建設要緊緊圍繞學校理工科轉型發展和“應用型”人才培養目標，秉承“虛實結合、相互補充、能實不虛”的建設原則，根據應用型人培養的教育教學要求，以建設動物醫學虛擬仿真實驗教學為核心，重點開展教學資源開發、校企平臺建設、產教融合、實驗教學團隊管理培訓和完善實踐教學管理體制等方面的建設，分層次、分階段規劃、建設具有動物醫學專業人才培養特色的虛擬仿真實驗教學平臺，形成擁有綜合優實驗教學資源，并具有開放共享和持續服務功能的實驗教學綜合體，以應對區域經濟社會發展方式和產業轉型升級的需要，培養理論知識扎實、實踐創新能力強、綜合素質高、技術水平過硬的應用型人才。

1.體現“以學生為中心”實驗教學理念，推動虛擬仿真實踐教學創新。動物醫學實驗教學改革要體現“以學生為中心”的教學理念，突出實踐應用功能，注重以培養學生理論與實踐相結合、專業技能與創新能力相結合、綜合素質與職業道德素質相結合為核心的教學宗旨，將知識的傳授、創新能力培養、綜合素質提高貫穿于實驗教學全過程。針對動物醫學各課程體系中較為抽象的基本理論知識或作用原理，以及因缺乏實驗經費或存在具有危險性等因素而被擱淺的高質量實驗項目，利用專業的虛擬仿真軟件拓展實驗教學的深度和廣度，構建具備高度真實感、直觀性和精確性的虛擬仿真實驗教學平臺，實現理論與實踐教學的密切結合，提高實驗教學實效，讓其鞏固、彌補并促進實體實驗的教學效果，成為專業實驗教學的有益補充和創新。

2.多元化組建虛擬仿真實驗教學管理團隊，協同推進虛擬仿真教學共享平臺建設。虛擬仿真實驗教學師資隊伍建設也是虛擬仿真實驗教學中心建設的重要一環，一支專業水平扎實、結構層次合理的實驗教學隊伍能夠為虛擬仿真實驗教學平臺的管理、教學、項目研發、系統維護提供有力保障。虛擬仿真實驗融合了跨學科技術領域的知識，這要求從事虛擬仿真實驗教學的教師除了具有扎實的專業知識及學術背景外，還需要具備較高的信息素質基礎，能夠準確把握虛擬仿真實驗的要求，根據人才培養需求不斷更新和調整實驗教學內容和方法，使其保持虛擬仿真實驗的科學性、先進性。虛擬仿真教學共享平臺的建設需借鑒其他國家高校虛擬仿真實驗教學中心建設的寶貴經驗，充分調動教育部門、高等院校、科研機構、企業協會等主體力量實現科研協助和技術開發，安排具有良好專業知識和授課經驗的各專業教師、具有專業背景和較高信息化水平的實驗技術人員、掌握先進信息技術的專業隊伍及企業工程師，做好虛擬仿真公共服務平臺的教學資源開發、虛擬仿真操作實訓、虛擬仿真軟件研發、設備管理維護等技術支持，從各個層次保障和滿足虛擬仿真實驗教學的需求，協同推進虛擬仿真教學資源建設。

3.整合優化實驗教學資源，重視科研成果向實踐教學轉化。虛擬仿真實驗教學中心建設的核心內容是構建虛擬仿真實驗教學資源，它主要分為軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗三類。整合優化獸醫學科各課程優質的教學資源是虛擬仿真實驗教學中心建設的重點。實驗教學資源整合能促進學科交叉和融合，對加強創新人才的培養和提高教學與科研水平具有重要的意義。虛擬仿真實驗教學資源的建設要根據教高司函[2013]94號文件中的要求，以構建國家虛擬仿真實驗教學中心為目標，充分利用信息化作為主要技術指標，兼顧信息化技術特征、高度仿真的實驗環境和對象以及滿足本科教學要求的三項本質特征[6]，圍繞獸醫學科建設發展規劃和專業人才培養的目標要求，以社會企業對人才的需求和學生創新能力、綜合素質培養標準為起點，優先規劃建設能代表動物醫學專業特色、虛擬實驗與實體實驗相融合，最大限度提高學生實踐創新能力的虛擬仿真實驗項目，體現功能廣、信息量大、交互性強等特點的各類型教學資源。

科研成果轉化為虛擬仿真實驗教學內容情況是評價國家虛擬仿真實驗教學中心建設內容的重要指標[7]。虛擬仿真教學資源的建設要充分依托我院廣東省預防獸醫重點實驗室、廣東省生物基礎實驗教學示范中心平臺以及專業技術企業的技術支持，實現科研成果向教學內容轉化，構建高新技術虛擬實驗教學平臺。在設計虛擬仿真實驗教學內容時，引入教師的科研成果除拓展實驗教學的范圍外，對鞏固學生知識框架、培養科學思維方式、綜合設計和創新能力也很有幫助。實驗教學示范中心和虛擬仿真實驗教學中心的共同建設，將進一步促進實驗教學資源的整合與共享，推動高等學校實驗教學改革和高等教育教學質量不斷提升[8]。

4.校企合作協同創新，推進教學平臺持續發展。《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》對校企合作加強實踐育人提出了新的標準和要求。高等院校很難獨立開發完整的虛擬仿真實驗，最主要源自缺少專業技術人才和技術力量，而借助企業的創業創新理念和先進專業技術力量能為虛擬仿真實驗的平臺建設打開校企合作之門。在94號文件“科學規劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續發展”的指導思想推動下，全國相繼出現了上海夢之路、成都泰盟等一批專業輔助醫學高校進行虛擬仿真教學的合作企業，為機能虛擬仿真教學的推廣提供技術保障[9]。虛擬仿真實踐教學平臺建設需要學科專業與信息技術密切融合，借助企業經營效益理念、軟件開發實力、售后技術服務的優勢，將資源的開發和更新、系統維護和服務等合理地交給企業承擔，同時考慮對對外公開的教學資源收取合理費用用于補償成果開發和技術服務支撐，實現學校與企業高度融合而產生的良好經濟和社會效益的良性循環，促進虛擬仿真實踐教學平臺建設的可持續發展。

開展虛擬仿真實驗教學中心建設是高等教育改革的一項重大舉措，是新時期高校本科人才培養的重要任務，也是未來實驗教學改革發展的必然趨勢。地方院校應用型學科虛擬仿真實驗中心建設需要堅持正確的實驗教學理念和改革思路，重視虛擬仿真實驗管理系統和虛擬仿真實驗內容的可持續發展，分層次、分階段、有規劃的推進虛擬仿真實驗教學平臺建設，為提高實驗教學質量，促進實踐教學培養模式改革和創新人才的培養做出不懈努力。

參考文獻：

[1]王衛國.虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J].實驗室研究與探索，2013，33（12）：5-8.

[2]中華人民共和國教育部.教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）[Z].教技[2012]5號，2012.

[3]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[Z].教高司函[2013]94號，2013.

[4]教育部辦公廳.關于開展2014年國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知[Z].教高廳函[2014]30號，2014.

[5]教育部辦公廳.關于開展2015年國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知[Z].教高廳函[2015]24號，2015.

[6]李平，毛昌杰，徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：5-8.

[7]王森，李平.2014年國家級虛擬仿真實驗教學中心分析[J].實驗室研究與探索，2016，35（4）：82-85.

[8]劉亞豐，余龍江.虛擬仿真實驗教學中心建設理念及發展模式探索[J].實驗室研究與探索，2016，33（4）：108-110，114.

[9]梁月琴，牛龍剛，崔麗娟，張軒萍，張明升.機能系統性實驗教學中計算機虛擬仿真應用探討[J].基礎醫學教育，2015，17（10）：918-920.