虛擬仿真在《檔案保護技術學》實驗教學中的應用

吳榮榮

國內檔案學專業的高校，大多都會設置《檔案保護技術學》，且發現普遍采用專業必修課的形式進行教學，賦予了3—4分的專業學分，可見各個高校對《檔案保護技術學》的重視。《檔案保護技術學》是一門實踐性很強的課程，需要培養學生運用科學方法保護各種檔案的能力，為了提高教學效果，開展實驗教學成為學界的共識。關于《檔案保護技術學》的實驗教學的改革，學者們進行了豐富的探討。霍艷芬等提出改革授課方式，倡導實驗操作、實地觀摩和實踐實習為主，理論講解為輔的授課方式[1]160。吳曉紅提出改變教學模式，突出學生的主體作用，學生自主學習，培養專業能力、方法能力以及社會能力[2]40。張文浩指出改進教學方法，推進師生角色互換、學生準備實驗、實用技術吸引和科技創新項目引導等教學法在課堂中的運用[3]35。隨著信息化教學的開展，現代信息技術在課堂中得到了很好的應用，為了解決實驗課程開展的困難，國家不斷推進虛擬仿真技術在實驗課程中的運用，虛擬仿真實驗教學的開展為推動《檔案保護技術學》實驗教學提供了借鑒。在實驗室和實驗設備不能滿足檔案保護實驗教學的情況下，搭建一個虛擬仿真實驗教學平臺，對教學質量的提高有重要意義。

一、我國虛擬仿真實驗教學概況

虛擬仿真又稱虛擬現實，是在網絡、通信、虛擬現實等技術的基礎上，利用仿真手段實現人與虛擬空間中事物的交互，增強用戶的感受[4]118。虛擬仿真實驗教學就是依靠虛擬仿真技術建設一個具有交互功能的在線虛擬實驗教學平臺，使課程教學中設置的實驗通過在線虛擬實驗教學的模式得以實現[5]91。

虛擬仿真實驗教學推動了信息技術和教學的融合，是實現信息化教學的手段之一。2013年教育部開始推進國家級虛擬仿真實驗教學中心的建設。2019年，教育部啟動“雙萬計劃”，提出建設包括虛擬仿真在內的五大“金課”。目前，在實驗空間——國家虛擬仿真實驗教學平臺上已經共享了2079個實驗項目[6]，2020年教育部公布的首批國家級一流本科課程中就包含了728門虛擬仿真實驗教學課程[7]。虛擬仿真實驗可分為增強現實型、沉浸性、分布型以及桌面型[8]30，受到建設成本的限制，目前桌面型虛擬仿真實驗系統在教學中的應用比較廣泛。在桌面型虛擬仿真實驗系統中，學生只需要對鍵盤和鼠標進行操作，就能實現對真實的實驗流程的再現。文章中所提及的虛擬仿真實驗教學系統都是桌面型虛擬仿真實驗系統。虛擬仿真實驗教學實現了實驗教學模式的創新，為推動中國高等教育提供有力的支撐。

二、檔案學專業教學中虛擬仿真技術的應用現狀

1.檔案學專業虛擬仿真實驗教學平臺項目建設現狀。實驗空間——國家虛擬仿真實驗教學平臺匯聚了各個高校全部學科專業的經過國家和省級認定的虛擬仿真實驗項目，是一個向學生和社會公眾開放的實驗教學公共服務平臺[9]。

在實驗空間上以“檔案”為項目名稱進行搜索，還未發現與檔案相關的虛擬仿真實驗教學項目，我們可以發現應用于檔案學教學的虛擬仿真平臺的建設還不完善。雖然虛擬仿真技術在理工科實驗教學中應用較多，但是不乏有文科類專業將虛擬仿真技術應用于實踐教學中。目前包括經管類、法學類、文學類、歷史學類中的一些文科專業，都建成了虛擬仿真實驗平臺。因此，隨著“新文科”建設的深入推進，虛擬仿真技術在檔案學課程教學中的應用將會是檔案學教學的未來發展方向。

2.虛擬仿真實驗教學在檔案學中的研究現狀。在中國知網中，以“虛擬現實”+“檔案”和“虛擬仿真”+“檔案”進行主題檢索，共檢索出193篇文獻（截至2020年3月15日）。虛擬仿真技術在檔案學中的研究集中在虛擬現實技術在檔案展覽、檔案管理和檔案服務中的運用，而將虛擬仿真技術應用于課程教學的文章只有2篇，研究明顯不足。葉莎莎認為檔案展覽虛擬仿真實驗教學平臺應當與現實的檔案展覽類似，并提出檔案展覽虛擬仿真實踐教學平臺的建設內容[10]248。程媛等人分析了檔案學虛擬仿真實驗教學平臺的建設背景，以武漢大學《專門檔案管理》課程為案例，對檔案虛擬仿真實驗平臺的架構、開發、運行方式和應用效果進行了介紹，總結并提出了檔案虛擬仿真實驗教學平臺在建設和應用中的經驗和啟示[11]160。

綜上，不管是從檔案學專業虛擬仿真實驗教學平臺建設項目情況還是從虛擬仿真實驗教學在檔案學中的研究成果來看，虛擬仿真技術在檔案學實驗教學的融合方面還存在很大的不足，有關檔案學虛擬仿真實驗平臺的建設成果還很少。

三、檔案保護技術學虛擬仿真實驗教學項目的建設與應用

1.建設需求。將實驗教學融入《檔案保護技術學》的教學過程已在學界達成共識，但是在實際的教學過程中，《檔案保護技術學》實驗教學的開展還存在一些阻礙。

（1）實驗室設備有限，難以開展復雜的實驗。《檔案保護技術學》課程內容涉及物理、化學、生物及計算機等多種學科的有關知識，決定了該課程是一門綜合性的應用學科[12]64。但是對于一些與化學、物理相關的復雜的實驗，一方面，授課教師的理科知識基礎薄弱和實踐經驗不足；另一方面，由于學校經費的限制，并且出于安全的考慮，學校難以為學生提供完整的實驗體系。

（2）教學內容和方式陳舊。《檔案保護技術學》的教學內容主要是以紙質檔案的保護為主，以及教師主導的課堂教授這種單一的授課模式，降低了學生學習的主動性，不利于學生對知識的吸收和應用[13]77。雖然一些學校能夠提供基礎的實驗項目，開展的也是與紙質檔案相關的簡單實驗，如紙張和字跡的性能測定實驗，但是對于后來發展的聲像檔案和電子檔案等新型檔案的保護，只做了簡單的介紹，實驗課程的設置還比較缺乏。比如，電子檔案保護實驗較為復雜，它涉及跨學科知識，需要學生有豐富的計算機專業知識基礎，同時電子檔案信息內容的保護，必須從電子文件生命周期全過程來考慮，受到各種因素的影響，實驗教學難以實現[14]72。

（3）學生實驗機會不充分，很難積累實踐經驗。通常情況下，學生只有上實驗課的時候才能進入實驗室。實驗室的建設需要大量資金的支持，但是由于文科類實驗室的通用性差、使用率不高，高校對于文科實驗室的投入不足，導致文科類實驗設備難以及時更新[15]54，因此檔案學專業實驗室的建設無法為學生提供多種類的實驗內容。檔案保護技術實驗課程要求學生學會使用白度儀、厚度儀、顯微鏡、抗張強度儀等儀器設備[16]79，但是，僅憑課堂時間的操作，而課堂之外無法繼續練習，學生無法完全掌握這些設備，限制了學生動手實踐經驗的積累。

2.建設內容。為了推動虛擬仿真技術在《檔案保護技術學》中的實際運用，目前主要設想構建一個紙質檔案修復虛擬仿真實驗平臺。一方面，學生很難有機會接觸到真正的檔案修復工作，學生學習到的理論知識無法轉化為實踐經驗。另一方面，檔案修復作為一項技術性較強的工作，需要豐富的實踐經驗作為支撐，但是現實的修復工作不允許存在疏漏。因此，虛擬仿真技術的運用為學生熟悉檔案修復工作、積累操作經驗，提供了實驗空間。

本實驗平臺將融合運用VR虛擬現實技術和多媒體等技術，構建一個立體、逼真、可交互的實驗環境和對象，搭建檔案修復室和檔案修復工作臺，配備齊全的檔案修復工具，再現破損檔案的樣本形態，將實驗中的難點、重點予以講解，達到理論實踐一體化的教學目的。

目前，對平臺的設想主要包括理論學習、案例示范、自主實驗和總結評價這幾大功能模塊（如圖1所示）。

圖1 檔案修復實驗虛擬仿真平臺構建圖示

（1）實驗目的。檔案修復實驗的目的主要是希望學生掌握檔案修復的原則和基本要求等理論知識，能進行檔案修復實驗操作，掌握檔案修復的基本流程，具備一定的實踐能力，并在實驗過程中探討總結檔案修復的影響因素。

（2）實驗流程。①理論學習：首先學生在通過身份認證后進入系統，開始虛擬仿真實驗的學習。在實踐操作之前，老師可在線下通過課堂向學生傳授檔案修復的原則、基本要求和修復流程等，以便于學生能夠系統地把握檔案修復的相關理論。在進入系統之后，系統也會以選擇、填空等問答的方式，帶領學生再一次鞏固相關的理論知識。②案例示范。隨后學生可進入下一步驟，進行案例示范學習。在這一階段，系統會提供相關的學習視頻以便于學生進行學習。利用豐富的教學視頻，對檔案修復過程所涉及的一些基本流程和完整的修復流程進行進一步展示，并對相關知識點進行標記提醒。③自主實驗。當學生對檔案修復的相關理論和知識點掌握之后，此刻讓學生進入自主實驗環節。實驗的類型豐富，會有針對修復環節的基礎性訓練，可由學生自主完成。同時還會設置檔案修復操作的完整的綜合性實驗，檔案修復實驗作為綜合性的實驗，既可以由學生自主完成，也可以讓學生進行小組合作，在小組合作的過程中，促進學生提升團隊協作能力。從修復前的準備工作、實施修復工作以及修復后的工作，為學生提供一個虛擬的實驗流程和虛擬的操作工具。由于現實實驗會受到實驗工具的限制，那么在虛擬仿真實驗平臺上，就能解決實驗工具不齊全的問題，還能夠為學生提供盡可能豐富的實驗工具，包括各式各樣的破損檔案、不同材質的修復用紙、干燥工具等，由技術開發人員提前嵌入系統，以便于學生的使用。同時，在現實生活中，如有新興的操作工具，在系統更新時，也可以不斷地豐富。④總結評價。在傳統實驗中，實驗的評價存在一定缺陷，在虛擬的實驗空間中，學生的每一個實驗操作步驟進行跟蹤，系統生成一個完整的實驗報告。實驗報告的形成必須具有一定的科學性，科學性的來源就是將學生的操作流程與規范性的流程對比得出的。因此，必須將《檔案修裱技術規范》和《紙質檔案搶救與修復規范》等相關規范嵌入系統。以便于為學生提供一個專業的實驗結果。同時，為學生搭建一個交流平臺，以便于學生分享實驗心得，討論總結檔案修復的影響因素。最后，學生可以根據系統導出的實驗報告和實驗視頻，找出自己在實驗過程中的誤操作行為，還可以回到自主實驗環節，針對自己的操作失誤進行針對性的練習，把握修復實驗的細節。

（3）教學效果。通過虛擬仿真技術將學生置身于解決真實問題的情境中，提升了教學效果。具體表現在以下幾個方面：首先，利用虛擬仿真實驗平臺，學生可以進行檔案修復的基礎性訓練和綜合性實驗，可以反復操作，加深了對檔案修復相關理論和知識的認識，提高了動手能力和學習興趣。其次，學生在虛擬環境中學習，往往會伴隨著角色扮演，被賦予了檔案修復工作者這一明確的角色，這種學習體驗能夠充分地激發學生的創造力和想象力。

四、總結與展望

就虛擬仿真實驗教學系統來說，學生不僅僅是數據的接受者，也是數據的貢獻者。他們在學習和實踐過程中既能掌握理論和方法，同時在實驗中產生的實驗數據還能為研究者提供參考，在不斷的實踐中找到更好的檔案保護技術和方法。

將虛擬仿真技術與檔案保護技術的實踐需求相結合，為學生開展自主學習提供了平臺。不僅能夠解決檔案保護實驗開展困難的窘境，還能提高學生的興趣，提高實踐能力，達到理論和實踐教學的統一。虛擬仿真技術的運用也將會是檔案學順應“新文科”發展的重要手段之一，目前對于虛擬仿真技術在《檔案保護技術學》實驗教學中的應用僅停留在理論層面，也希望能有這樣的平臺建立起來，真正地為學生提供利用。