文科類虛擬仿真實驗教學項目建設研究與思考

仲紅艷

摘 要 文科類虛擬仿真實驗教學項目建設起步較晚，目前處于快速發展的黃金時期。結合我校虛擬仿真實驗教學項目的建設實踐工作，指出目前文科類虛擬仿真教學項目建設中亟待解決的問題，應堅持“能實不虛”，解決好腳本和技術服務的矛盾，建立暢通的共享渠道。

關鍵詞 文科;虛擬仿真實驗教學項目;共享渠道

經濟社會的快速發展對高校人才培養提出了新的要求，“互聯網+教育”時代，孕育著全新的教育形態。為適應信息化時代教育教學的新規律和現代大學生成長的新特點，教育部從2017年起開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設工作，旨在推進信息技術與實驗教學的緊密融合。齊魯工業大學積極適應互聯網時代要求，推進“互聯網思維+實驗室”融合發展的實驗教學方式，突出跨界融合、平臺開放、用戶第一、體驗至上，文科類虛擬仿真實驗項目建設取得新成效。

在文科實驗教學中，利用虛擬現實技術等新一代信息技術，以網絡平臺為基礎，以綜合性、創新性實驗為載體的虛擬仿真實驗項目，通過沉浸式教學，讓學生設身處地地觀察體驗，身臨其境地參與互動，激發學生參與實驗的興趣，增強自主學習能力和實踐創新能力，具有成本低、安全性高、學習效率高等優勢，是高校實驗教學發展的重要領域。

1文科類虛擬仿真實驗教學項目發展概況

從全球發展來看，虛擬仿真實驗教學項目是伴隨著信息技術革命發展起來的，至今已有近30年的歷史。國內虛擬仿真實驗室的建設起步相對較晚，2013 年 8 月教育部印發了《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知 》（教高司函[2013] 94 號），正式啟動了國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作。2013-2015年，教育部立項評審了300個國家級虛擬仿真實驗教學中心，從學科大類分布情況來看，理工農醫類虛擬仿真實驗教學中心268個，占總數量的89%;文科類（包含經管類）虛擬仿真實驗教學中心32個，占11%。文科虛擬仿真實驗教學中心的建設無論是從起步，還是從發展歷程來看，都要滯后于其他學科。

虛擬仿真實驗教學項目是國家級虛擬仿真實驗教學中心的重要建設內容。2017年7月教育部印發《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，統籌到2020年認定1000項左右示范性虛擬仿真實驗教學項目，其中培育文科類虛擬仿真實驗項目230個，涉及經濟管理、教育學、法學、歷史學、文學、藝術學等主要文科專業門類。2018年5月，教育部印發《關于開展國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作的通知》確定，“按照先建設應用、后評價認定、持續監測評估的方式，按建設規劃分年度認定國家虛擬仿真實驗教學項目”。根據相關文件，文科類項目集中在2019-2020年培育，當前正處在建設熱情高、蓬勃發展的黃金時期。

國家虛擬仿真實驗教學平臺——實驗空間，截至2020年7月，目前已經上網的2079個項目中，文科類項目300個，占比14.4%，其中法學類15個，馬克思主義理論學14個，歷史學類19個;經濟管理類139個，藝術類67個，心理學類12個，教育學類34個。2020年新冠疫情期間，教育部全天開放國家虛擬仿真實驗教學項目共享平臺，為在線教學提供了優質資源和協同教學支持，受到社會各界一致好評[1]。

齊魯工業大學自2017年開始啟動虛擬仿真實驗項目的培育工作，項目建設主體是各二級學院，實驗室與設備管理處作為職能部門，負責全校實驗項目建設的規劃布局、項目申報、建設指導、經費支持等相關工作。2017年申報了2項生物類的項目;2018年申報了機械類、環境類各一項，共2項;2019年組織申報了4項虛擬仿真實驗項目，其中文科類有2項（包括經管類1項和藝術類1項），有3項獲得國家級虛擬仿真項目推薦。截至2019年底，我校共5項虛擬仿真實驗教學項目獲得山東省一流本科課程稱號，獲獎項目數并列省屬高校第一。

2文科類虛擬仿真教學項目建設中亟待解決的問題

虛擬現實（virtual reality，VR）技術又稱靈境技術，涉及計算機圖形計算、人機交互、傳感技術、人工智能等多個領域，主要通過計算機算法，逼真的模擬現實世界的事物和環境，實現人與虛擬世界的交叉互動，從而給人以環境沉浸感。將虛擬現實技術融入實驗教學項目，幫助學生打造生動、逼真的學習環境，使學生通過真實感受來增強記憶，拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平，更容易激發學生的學習興趣。

文科類虛擬仿真實驗項目建設還面臨很多共性問題，如傳統的文科實驗教學功能單一，互動性差，實驗功能不突出;虛擬仿真技術在文科類實驗教學中的適應性有待增強，相關軟件的二次開發不足;文科類虛擬仿真實驗項目整體占比較低等。針對上述問題，齊魯工業大學結合工作實踐，做了一些積極探索，推進文科類虛擬仿真實驗教學高質量發展取得新成效。

2.1 文科類虛擬仿真實驗教學項目建設應堅持“能實不虛”

建設文科類虛擬仿真實驗教學項目要堅持以學生為本，注重對學生的社會責任感、創新精神、實踐能力的綜合培養，注重知識傳授、能力提升、素質提高的協同實施。教育部在開展虛擬仿真實驗教學項目的相關文件中明確指出，項目建設要堅持問題導向，重點解決真實實驗項目條件不具備或實際運行困難，涉及高危或極端環境，高成本，高消耗、可逆性操作、大型綜合訓練等問題;堅持需求導向，緊密結合人才培養的需求，緊密結合專業特色和行業發展最新成果。但從實際情況來看，不少高校建設團隊對實驗項目的虛實關系理解不到位，沒有正確理解“虛實結合、能實不虛”的深刻內涵，對于哪些項目適合開發成虛擬仿真實驗項目認識不清晰。從實際工作看，有一些文科類課程，如法學類的模擬法庭實驗課，更多地需要人與人之間的溝通交流，在真實場景中模擬訓練學生體驗會更好，應該可以達到更好的實驗效果，而且成本并不高。因此，在實驗教學中必須要堅持“虛實結合，能實不虛”的原則，不能將真實情況下效果很好的文科實驗刻意追求虛擬仿真實驗項目申報，更不能以虛擬仿真代替所有的實驗項目。尤其是目前，文科類虛擬仿真實驗教學項目建設熱情的高漲時期，高校應保持清醒的頭腦，從有利于人才培養和高校實驗室發展的需要出發，而不是為了完成科研任務去申報項目，避免造成人財物的浪費。

2.2 文科類虛擬仿真實驗項目建設應解決好腳本和技術服務的矛盾

與傳統實驗教學相比，虛擬仿真實驗教學更加注重信息技術支撐，需要綜合運用融媒體、三維建模、虛擬現實、增強現實等技術手段，除需要硬件支持外，更多地需要開發相關軟件。

實驗項目開發，以高校為建設主體，由相關企業協助開發并提供技術支撐服務。當前，文科類虛擬仿真實驗教學項目的數量迅速增長，據了解有些項目直接從科技公司購買，缺少二次開發，而學校自行研發的、具有自主知識產權的虛擬仿真實驗教學項目相對較少。這種操作模式雖然項目建設周期短，但難以實現學科專業發展、人才培養與信息技術的有機結合，知識產權容易產生糾紛，項目針對性較差、質量往往不高。

高校教師是虛擬仿真實驗教學項目建設和應用的主體，不僅需要能夠把實驗目的、內容、流程、實驗步驟等表達清楚，還要具有一定的信息技術素養，能夠與技術人員良好溝通，提供完整的實驗流程腳本，供技術人員開發使用。但多數文科教師往往更擅長理論研究和社會綜合實踐，實驗技能和信息技術水平相對較弱;而實驗室管理人員則對專業不夠熟悉;企業技術人員又不了解學科專業特點。因三方溝通不到位、理解有偏差，導致建設項目無法達到預期效果。這就需要在建設項目前期，成立包括項目建設主體、實驗室管理人員、企業技術研發人員在內的技術攻關組，加強溝通交流，細化工作目標，分析與研判難點，盡早明確解決問題的路徑和技術方法，提高工作效率，減少建設誤差。

2.3 文科類虛擬仿真實驗教學項目應建立暢通的共享渠道

建設虛擬仿真實驗教學項目的重要目的是共享優質教學資源，提高實驗教學的整體質量。優質教學資源不僅僅供本校學生使用，還要共享到其他高校，發揮社會效益。目前我校部分虛擬仿真實驗教學項目的共享范圍仍限于校內，未形成暢通的共享渠道。搭建具有開放性、擴展性、兼容性和前瞻性的虛擬仿真實驗教學項目運行平臺，就顯得格外重要。

實驗空間（http：//www.ilab-x.com）是國家級虛擬仿真實驗教學項目共享和公共服務平臺，匯集了全部學科專業，覆蓋了不同層次的高校。實驗空間打造國家、省、校三級共享應用服務體系，按照共享資源的服務范圍以及空間聯系，形成脈絡分明的有機整體，推進國家虛擬仿真實驗教學項目的開放共享和高效利用，提升國家項目在應用中的效果與效能。“愛課程”“人民網公開課”“醫學虛擬仿真實驗教學平臺”等在線教育公共服務平臺發展迅猛。

2018年12月，教育部高等教育司印發了《國家虛擬仿真實驗教學項目共享服務規范（2018版）》《國家虛擬仿真實驗教學項目技術接口規范 （2018版）》，明確了不同操作系統之間數據轉化的規范化信息，很好地解決各個實驗模塊數據轉化的接口問題。同時要求各相關高校要確保國家虛擬仿真實驗教學項目在認定后1年內面向高校和社會免費開放并提供教學服務，1年后至3年內免費開放服務內容不少于50%，3年后免費開放服務內容不少于30%。2020年新冠疫情期間，1291門國家精品在線開放課程、401門虛擬仿真實驗課程帶頭上線，全國95.2萬名教師利用慕課、虛擬仿真等多種形式在線教學，全國11.8億人次參加網上教學。虛擬仿真實驗教學項目已經成為高等教育領域內“學習革命”的重要戰場。

通過建設統一的虛擬仿真實驗教學項目共享平臺，對文科類虛擬仿真實驗教學項目的建設有著很好的指導借鑒作用。各在建項目可以結合自身的學科優勢、專業特色、有所側重地建設項目，可以根據已有項目更好地規劃各種資源，這樣既可以避免高校之間重復開發，也可以降低成本和風險，形成良性發展[2]。

3實踐與探索

近年來，齊魯工業大學在文科類虛擬仿真實驗教學項目建設方面做了大量的探索工作，已建成2個文科類項目。2019年國家虛擬仿真實驗教學一流課程認定中，藝術設計學院的服裝智能設計工藝制造虛擬仿真實驗項目獲得了省級一流課程認定，并推薦參加國家級虛擬仿真項目評審，為我校文科類虛擬仿真實驗教學項目建設開拓了新的方向。

3.1 建設背景

服裝智能設計工藝制造虛擬仿真實驗教學項目是我校藝術設計學院本著“能實不虛”的建設原則，重在解決目前因服裝設計到制造流程長，設備種類多，價格高，占地面積大導致實驗資源不足、材料消耗大、周期長、課程單調問題，以及在企業實習中存在的無法完成全流程實際操作，限制學生實踐能力的難題。該項目以最新的虛擬仿真技術手段，結合3D建模、計算機網絡、動畫模擬、人機交互等，將服裝設計、技術準備、工藝等課程的理論教學與課程實驗、實訓等課程有機結合，通過虛擬現實技術，形象展示服裝智能設計、工藝制造的流程、軟硬件及其使用方法，實現服裝設計和制作的可視化，設備的單獨虛擬操作，突破了時間和空間的限制，為培養新型服裝設計類人才提供了一條新的途徑。

3.2 項目建設團隊及分工

項目團隊總人數10人，其中高校人員7人，企業人員3人。齊魯工業大學藝術設計學院院長負責該項目實驗總體規劃，副院長負責實驗方案整體設計，兩名副教授分別負責設計部分建模和工藝部分建模，實驗中心主任負責材料測試部門建模，兩名青年教師分別負責人體測量結果建模和電腦繡花建模;北京歐倍爾軟件技術開發有限公司等企業負責技術支持。通過校企共建共管的合作形式，打造了一支由實驗專任教師為主體，企業技術骨干力量協作的合作團隊，解決了虛擬仿真實驗教學項目建設中遇到的各種問題，順利完成了該項目的建設和開發，為實現項目可持續發展奠定良好的基礎。

4結束語

文科類虛擬仿真實驗教學項目建設在高等院校實驗教學中有廣闊的發展空間和良好的應用前景，是今后高校實驗室建設的重點領域和方向。高校要認真貫徹落實教育信息化建設要求，結合文科類實驗教學的特殊性，推動實驗教學改革，建設更多更好的虛擬仿真實驗教學項目，為培養更多高素質復合型人才做出貢獻。

參考文獻

[1] 朱科蓉.文科類虛擬仿真實驗教學中心建設的問題與思考.現代教育技術管理，2016（1）：87-91.

[2] 教育部辦公廳關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知：教高廳[2017]4號[S].北京：中國標準出版社，2017.