交叉學科虛擬仿真實驗建設的挑戰與對策
——以資源環境審計學科為例

徐志耀， 戴 瑩， 周 宇，胡龍軍

(1.南京審計大學 政府審計學院，江蘇 南京 211815；2.南京審計大學 自然資源與環境審計研究院，江蘇 南京 211815；3.南京市江寧區審計局 資源環境審計科，江蘇 南京 211100)

大力推進虛擬仿真實驗建設，是教育部貫徹國家“互聯網+教育”戰略的重要舉措.教育部在2017年發布了《關于開展示范性虛擬仿真實驗教學項目認定工作的通知》，開始支持首批虛擬仿真實驗建設，并規劃用5年時間建設一大批全國共享的虛擬仿真實驗[1].教育部在2017～2019年共認定了728項國家級虛擬仿真實驗，其中前兩年全部為理工類實驗、2019年開始認定文科類實驗.從立項的情況來看，文科類項目的競爭壓力比理工科類項目要大許多，因此為提升自身競爭力，不少文科類項目向理工科類項目交叉，但是在實踐過程中，交叉學科的虛擬仿真實驗建設面臨非常多的挑戰，本文以資源環境審計學科為例，探討如何突破這些困境獲得認可.

1 國家虛擬仿真實驗建設現狀

1.1 理工科類虛擬仿真實驗大量立項

在2017和2018年獲批的401項虛擬仿真實驗，全部為理、工、農、醫等理工科類的實驗項目.2017～2019年立項總數排名前十的學科分布見表1.其中，醫藥類獲批的項目最多，包括臨床醫學、醫學基礎、化工與制藥、藥學等，加起來近200項，單這一大類就占了所有學科虛擬仿真項目立項總數的1/4之多；其次是機械、經管和土木等領域，這與我們國家發展的重大戰略需求是完全一致的.

表1 2017～2019年立項總數排名前十學科分布情況

1.2 文科類虛擬仿真實驗異軍突起

自2019年開始，教育部開始將虛擬仿真實驗的立項范圍延伸到經濟管理學、文學、歷史學、哲學等文科類項目，當年文科共立項146項，占當年立項總數的44.65%, 占2017～2019年立項總數的20.31%.從文科內部結構來看，經濟管理、藝術學、文學、教育學和體育學排在前五位，立項數量分別為40、25、20、17和10項，申報成功率約分別為28.78%、37.31%、33.33%、50%和37.04%.從中可以發現，經濟管理類申報成功率最低，說明競爭壓力最大.從總體上看，文科類立項比率比理工科類立項比率要低，這說明教育部對文科領域的資助雖然有較大幅度的增加，但虛擬仿真實驗資助的主要對象仍集中在理工科領域.

1.3 交叉學科虛擬仿真實驗開始出現

對2017～2019年成功立項的728項虛擬仿真實驗進行分析發現，理工科向文科交叉的情況非常少見，交叉學科實驗更多表現為文科向理工科交叉.以經濟管理類為例，在40項成功立項的虛擬仿真實驗中，有16項具有向理工科交叉的特征，如中國人民大學的“地籍測量與管理三維虛擬仿真實驗教學項目”、西安交通大學的“基于社會網絡大數據的社區發現仿真實驗”、常州大學的“危化品運輸管理與應急處置虛擬仿真項目”等，分別明顯地與地質學、計算機學、化學相交叉.以自然保護與環境生態類為例，10個項目中僅有復旦大學的“水環境生態安全評估虛擬仿真教學實驗”向經濟管理類交叉,其余向文科交叉的案例也可散見于其他理工學科，但從總體上來說是較為少見的.

2 交叉學科虛擬仿真實驗建設面臨的主要挑戰

當前文獻對虛擬仿真實驗，以及對資源環境與生態類虛擬仿真實驗建設均有不少研究，但對交叉學科虛擬仿真實驗建設問題的研究非常少[2-4].在教育部虛擬仿真實驗資助體系中還沒有一個專門的“交叉學科”門類，因此其只能在文科或理工科大類中二選一[5].交叉學科虛擬仿真實驗建設面臨的難題主要表現在以下方面：

2.1 實驗選題通常遭遇“兩難”

交叉學科虛擬仿真實驗的特點“交叉”，即理論上在理工科、文科都可以靠得上邊，但通常情況下卻是非常容易兩邊都不討好.例如資源環境審計就屬于典型的交叉學科，一方面既可以申報理工科的“自然保護與環境生態類”和“環境科學與工程類”，成功的類似項目如復旦大學的“水環境生態安全評估虛擬仿真教學實驗”、哈爾濱工業大學的“流域水環境決策支持系統虛擬仿真實驗”等；另一方面也可以申報文科的“經濟管理類”，如浙江農林大學的“種植業家庭農場經營決策虛擬仿真實驗”、常州大學的“危化品運輸管理與應急處置虛擬仿真項目”等等.然而，這也帶來了很高的“兩難”風險：理工科評審專家可能認為實驗過于主觀化，科學性與嚴謹性不足；文科評審專家則可能會認為實驗過于技術化，理論性與趣味性不夠等等.

2.2 實驗內容經常面臨“虛胖”

教育部在《關于2017～2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》中指出，虛擬仿真實驗一般為6～8個學時，主要解決教學中難以實現的某個教學環節.理工科的虛擬仿真實驗大多屬于“短小精悍”類型，例如南京航天航空大學的“飛機大部件裝配虛擬仿真實驗”，主要仿真了機翼等大部件安裝的技術與過程.但是，文科類項目大多都是從“大場景、長時間”入手進行實驗設計，如南通大學的“基于管理會計的制造企業運營優化虛擬仿真實驗”、東華大學的“創業決策虛擬仿真實驗”均屬于這種情況.而交叉學科既想按理工科的精悍型、又想按文科的大場景型進行設計，最后卻常常構建了一個“虛胖”的框架，即場景雖大，但沒有形成內在一致的實驗邏輯，也沒有構成針對性強的科學問題.

2.3 實驗操作時常陷入“雜亂”

理工科類實驗操作步驟普遍非常清晰，實驗者必須嚴格遵守相應的技術規范與操作流程，雖然可以自主進行實驗設計，但具體實驗操作仍然屬于線性過程.如飛機零部件的安裝實驗，操作流程是非常規范的，學生只能調整安裝的高度、角度、力度等具體參數，以得到不同的實驗結果.而文科類實驗則不同，實驗者在整個實驗流程中具有非常高的自主程度，實驗操作屬于非線性過程.如湖南師范大學的“法律談判虛擬仿真實驗”，談判過程中可以隨時對對方進行試探性引導、刺激和詢問，并根據對方反應進行策略的調整，屬于典型的非線性實驗操作.然而，交叉學科的實驗操作很可能是兩者相結合的方式，如總體線性、局部非線性，或者總體非線性、局部線性.但如果設計得不精巧，很可能會使整個實驗陷入混亂，讓實驗者無所適從.

3 交叉學科虛擬仿真實驗建設的應對策略

雖然交叉學科虛擬仿真實驗建設面臨著非常大的挑戰，但是只要充分挖掘交叉學科亮點、發揮自身優勢，其虛擬仿真實驗建設是可以取得良好效果的.借鑒現有為數不多交叉學科虛擬仿真實驗的成功經驗，建議從以下幾個方面著手進行應對：

3.1 實驗選題要盡量符合“三高兩不一大”的基本特征

實驗選題要發揮交叉學科知識面廣的優勢，選擇符合“高危險、高成本、高消耗、不可及、不可逆、大型綜合訓練”(可簡稱為“三高兩不一大”)的實驗主題，形成一定的沖擊力，以快速獲得評審專家和實驗者的認同.這類成功獲批的實驗，如“地震對建筑物的破壞虛擬仿真實驗”“毒蛇咬傷的救護思維——以銀環蛇為例”“臨終老人心理關愛虛擬仿真實驗”“基于管理會計的制造企業運營優化虛擬仿真實驗”，其主題就非常符合“三高兩不一大”的特征.而資源環境審計作為交叉學科，類似地可以選擇“危險性固體廢棄物專項審計虛擬仿真實驗”“有毒氣體處理專項審計虛擬仿真實驗”“放射性污染防治專項審計虛擬仿真實驗”“城鄉大型廢污水處理系統專項審計虛擬仿真實驗”“大尺度流域水生態環境保護專項審計虛擬仿真實驗”等作為實驗主題，重點關注這些有代表性的資源環境審計問題.

3.2 實驗內容要著力提煉“一條主線”的簡潔結構

對728項虛擬仿真實驗進行分析發現，這些實驗往往具有非常清晰和簡潔的結構安排.如常州大學的“危化品運輸管理與應急處置虛擬仿真項目”，整個實驗的主線非常清晰，即如何根據隨機的危化品種類和數量，自主設計調度方案、運輸路徑、應急措施，以最優的成本將其送達目的地.但交叉學科的虛擬仿真實驗往往涉及到數量大、種類多、程度深的專業知識和關鍵問題，這些問題似乎都很重要、都值得在實驗中加以體現，那么要在6～8個課時的實驗中包含如此眾多的實驗內容，就要堅持“一條主線”原則，即以簡潔的結構串聯各個實驗內容，對與主線無直接關聯的部分就應果斷放棄.資源環境審計虛擬仿真實驗建設就可以借鑒自然科學領域的成功經驗，以“尋優”作為實驗的“一條主線”，將所有知識點和實驗步驟進行有機串聯，使實驗簡潔清晰、渾然一體.

3.3 設計實驗要努力達成“問題引導”的趣味系統

由于交叉學科虛擬仿真實驗常常橫跨文、史、哲、經、管、理、工、農、醫等多個專業領域，而實驗者往往只是某個領域的專家學者或教師、學生，他們在進行內容“多、雜、亂”的仿真實驗時常常會出現不熟悉、不理解，甚至不知所措等問題.針對這些問題，可行的方案之一是以問題為導向，增強虛擬仿真實驗系統的趣味性.資源環境審計虛擬仿真實驗面臨自然資源種類多樣化、環境工程技術復雜化、審計流程專業化和法律法規繁雜化等眾多挑戰，但如果能將實驗設計成問題導向，激勵實驗者以偵探查案的方式去完成實驗步驟，就可以利用其好奇心，大大提升實驗者對虛擬仿真實驗的興趣，在趣味性的引導下克服上述問題.當然，引導性問題也不宜太多，只需在主要場景或關鍵轉折點處設置即可.