虛擬仿真教學資源標準化建設初探

李培榮 史永宏

摘 要：作為教育信息化發展過程中產生的一種全新教學方式，虛擬仿真教學能夠為學生帶來全新的體驗，是提高學生學習能力的有效措施。因此，本文針對虛擬仿真教學資源的建設標準進行詳細分析，從技術、應用、管理等不同層面對相關標準進行探討，為各項教學資源的高水平建設和有序完善提供積極幫助，促進虛擬仿真教學模式高質量開展的同時，為進一步提高學生學習能力和信息素養奠定堅實基礎。

關鍵詞：虛擬仿真，教學資源，建設標準

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.034

基金項目：本文受山西工程科技職業大學教學改革“產教融合背景下虛擬仿真教學資源建設路徑研究”（項目編號：GKDXJ202211）和山西省教育科學“十四五”規劃課題“基于產教融合的職業教育信息化教學實訓課堂教學質量提升路徑研究”（項目編號：GH-220761）資助。

Standardization of Virtual Simulation Teaching Resources

LI Pei-rong SHI Yong-hong

（Shanxi Vocational University of Engineering Science and Technology）

Abstract： As a new teaching method in the development of education informatization， virtual simulation teaching can bring new experience to students and is an effective measure to improve students learning ability. Therefore， this article makes detailed analysis of the standard on virtual simulation teaching resource construction， discusses related standards in the aspects of technology， application and management， provides help actively for the high-level construction and orderly perfection of various teaching resources， which will promote the high-quality virtual simulation teaching mode， and meanwhile lay a solid foundation for further improving students learning ability and information accomplishment.

Keywords： virtual simulation， teaching resources， construction standard

教學理念與教學技術的不斷創新、發展，使教學資源越來越豐富，其中，虛擬仿真教學對提高教學質量起到了積極的促進作用。虛擬仿真教學能夠借助虛擬現實技術為學生構建虛幻的實驗條件、實驗場景以及真實性較高的操作對象、學習內容，打破傳統教學在時間和空間方面的約束，使學生通過在線模擬操作，隨時隨地學習。因此，相關人士應該加強對教學資源統籌規劃建設機制的建設健全，嚴格遵循“虛實結合、能實不虛”的建設原則，對教學資源的分類進行標準化制定。在此基礎上，通過練習和考核兩種工作方式，對比例適當的標準化實驗進行綜合設計，對教學資源開發技術的規范性進行不斷完善，提高教學資源門檻準入標準。

1 加強對教學資源統籌規劃建設機制的積極完善

（1）加強對組織機構的建立健全。學校要建立一個能夠對各方成員進行統一協調和有效規劃的部門，組織相關成員定期參會，對資源建設情況進行總結與規劃。

（2）加強對項目管理方案的積極制定。明確項目建設目標之后，對虛擬仿真教學資源的腳本進行規范撰寫，客觀評估各項預算、整合經費、實施管理項目。在此過程中，應該以招標競價方式對開發商進行合理選擇，避免盲目降低開發成本。

（3）對權利與義務之間的關系進行明確。機構中的每一個成員都應該對自身負責開發項目的經費進行及時支付，擁有相關資源的知識產權。機構開發的實驗項目應做到開放共享，并且結合共享程度、制作質量、開發成本，獲得對應報酬。

2 始終遵循“虛實結合、能實不虛”的建設標準

虛擬仿真教學雖然擁有眾多優勢，但也只限于對實體教學進行補充與輔助，如果將任何實體實驗都利用虛擬仿真實驗替代，不僅會導致學生對實驗儀器、設備的真實感受嚴重弱化，而且還會使學生動手實踐能力嚴重降低。教師應該結合不同學科的特征，建立與之配套的虛擬仿真項目，針對不具備實驗條件、無法達到教學效果、危險性較高、極端環境、不可逆、成本較高的內容，可以優先選擇使用虛擬仿真教學。確保虛擬教學能夠始終遵循“虛實結合、互相補充、能實不虛、以虛促實”的資源建設標準，促進實體知識實驗項目與虛擬仿真實驗項目的建設措施得到充分整合。從而為學生提供多元化的優質教學資源，促進學生主動實踐、主動學習[1]。

3 積極制定教學資源分類標準

（1）按照不同文件屬性，分為靜態模型和動畫程序。靜態模型能夠利用計算機軟件，構建實體教學所需的實驗耗材、儀器設備、藥品試劑；動畫程序能夠根據某種邏輯關系與靜態模型具體動作，執行相關命令。（2）根據開發方式，分為虛擬動畫、仿真軟件、軟硬件交互程序。根據一定流程和交互環節，使靜態模型得到鏈接，建設虛擬動畫；根據物理模型和數學模型建立仿真軟件；借助傳感模塊和硬件模塊，實現軟硬件交互功能。（3）根據內容展現形式，分為平面展示、立體展示、多維展示。借助手機、電腦屏幕、鼠標、鍵盤進行平面展示；借助大型環幕、立體投影系統、3D眼鏡進行立體展示；借助頭盔顯示器、數據手套、數據服、三維語音系統、定位跟蹤裝置、觸覺反饋系統進行多維展示[2]。

4 積極制定練習工作和考核工作模式

以虛擬仿真教學資源為基礎，學生既可以進行自主學習和模擬操作，也可以接受教師的考核，明確自身知識掌握水平。對于練習模式而言，是指教師在對學生進行提醒和指導的過程中，開展的各項培訓、實驗操作、仿真測量，相關軟件并不會對此環節的操作成績進行打分，但后臺管理系統能夠對學生的實際操作以及在線時間進行記錄與管理。對于考核模式而言，是指在規定時間內，學生脫離教師、獨立開展的各項培訓、實驗操作、保證測量。在此過程中，教師不會對學生給予任何提醒和指導，直到考核結束后，系統會對學生的實驗成績進行打分，并且對學生的在線時間以及操作過程進行記錄[3]。

5 制定具有適當比例的標準化、綜合設計實驗

對于標準化實驗而言，主要是指對學生掌握基本原理、操作流程、工程應用能力進行培養的一種實驗項目。通常情況下，具有經典性、基礎性、安全性的實驗內容可以對此類項目進行開發、建設，將其與實驗錄像進行充分結合，能夠為實驗教學的有效開展提供便利。

對于綜合設計性實驗而言，主要是指通過將綜合實驗進行碎片化處理之后，使其分解成多個具有較高獨立性的操作單元，學生要對實驗方案進行設計，選擇實驗參數。綜合設計性實驗對相關內容的設計給予了高度重視，要求學生親自動手操作，確保學生能夠掌握更多創新理論和先進技術，對培養學生綜合設計能力以及激發學生創新思維起到了積極的促進作用[4]。

6 加強對教學資源開發技術標準的制定

（1）制作模型、選取渲染程序。優先選擇3Ds Max和Maya這些主流模型開發程序，通過線數、面數、貼圖、紋理處理，提高模型真實度。（2）選取虛擬現實開發引擎。將專業游戲引擎Unity 3D作為虛擬現實開發引擎，能夠跨平臺實現2D和3D的可視化開發，對IOS、PC、Android、網頁等平臺提供支持，滿足不同接口腳本語言的運行需求。（3）資源性能要求。在對模型進行優化、提高模型逼真性的過程中，要確保其占用的空間較小。具體實驗項目要將工程文件、可執行文件、源代碼保留，為后續系統維護與升級提供便利。實驗項目應該包括一定的交互環節，涉及決策判斷和設計思考[5]。

7 加強對教學資源門檻準入標準的制定

建設虛擬仿真實驗教學中心的主要目的是確保各種優質教學資源能夠得到共享，相關資源的開放共享，能夠使學生學習熱情得到全面激發，具有不可替代的示范引領以及輻射覆蓋功能。以此為基礎建立的教學資源門檻準入標準，離不開高質量教學資源的輔助以及公共平臺的開放共享。在教學資源建成之后，需要組織教師與專家，從不同角度對最終結果進行評估，確保相關資源能夠滿足線上共享要求[6]。

8 結 語

作為虛擬仿真教學建設工作的重要內容，虛擬仿真教學資源的建設，是學生在互聯網時代背景下獲取知識、主動實踐、自主學習的保障。本文從技術層面、應用層面、管理層面入手，對虛擬仿真教學資源的建設標準進行系統梳理，對相關標準在提高虛擬仿真教學資源建設水平方面具有的重要性給予正確認知和高度重視，將現代化理念以及多元化措施不斷融合其中，促進虛擬仿真教學水平不斷提升，有效實現教學改革目標。

參考文獻

[1]胡蓉，樓天曉，唐森，等.醫教協同理念下基于工作過程針灸推拿虛擬仿真實踐教學資源的開發與建設[J ].湖南中醫雜志，2020，36（10）：113-114.

[2]王東梅，龔正君，閆玲，等.基于共享虛擬仿真實驗教學資源的《固體廢物處理與處置實驗》課程教學模式研究[J].實驗科學與技術，2022，20（5）：1-5.

[3]吳濤，王子豪，陳志遠，等.新工科背景下地方院校核電工程與核技術虛擬仿真實驗教學資源建設的探索與實踐[J].湖北科技學院學報，2021（6）：64-66.

[4]胡蓉，樓天曉，唐森，等.醫教協同理念下基于工作過程針灸推拿虛擬仿真實踐教學資源的開發與建設[J].湖南中醫雜志，2020，36（10）：22-24.

[5]姚旭龍，孫光華，張亞賓.虛擬仿真實驗教學資源建設與探索——以采礦工程巖石力學實驗室為例[J].教育教學論壇，2020（52）：28-30.

[6]朱曉東，曾慶山，王東署，等.網絡在線虛擬仿真類實驗資源開放共享機制探索——以軌道交通信號控制類虛擬仿真實驗為例[J].教育觀察，2020，9（41）：49-51.

作者簡介

李培榮，碩士，副教授，研究方向為公路工程。

史永宏，本科，實驗師，研究方向為工程測量。

（責任編輯：高鵬）