產教融合背景下虛擬仿真技術在高校教育教學中的應用探析

摘要：隨著教育改革的不斷深入，產教融合已成為高等教育發展的必然趨勢。虛擬仿真技術作為信息技術在教育領域的重要應用，為產教融合提供了新的實現路徑。在產教融合背景下，虛擬仿真技術在高校教育教學中的應用策略有：針對學科特點、明確教學目標與需求，以技術為支撐、選擇合適的載體平臺，深化校企合作、共建虛擬仿真實驗室，揚長補短、注重教學資源的開發與優化，注重應用實效、打造虛擬仿真教學環境，突破傳統思維、創新教學方式與評價機制，加強師資培訓、提升教師技術應用能力，落實總體安全觀、關注技術倫理與安全問題，旨在為高校教育教學改革提供理論支持和實踐指導。

關鍵詞：高校；產教融合；虛擬仿真技術；教育教學；應用策略；人才培養

中圖分類號：G642文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2024）28-0121-04

虛擬仿真技術，又稱為虛擬現實技術或仿真技術，是一種通過計算機生成模擬環境的技術，它能讓用戶沉浸其中，并通過交互設備與環境進行實時互動。該技術能夠模擬用戶的視覺、聽覺、觸覺等多種感官體驗，使用戶仿佛置身于真實世界中。虛擬仿真技術涉及的知識十分豐富，包括計算機科學、圖形學、人機交互、傳感器技術等多個領域，其核心在于構建一種高度逼真的虛擬環境，使用戶能夠通過特定的設備與之進行交互，從而獲得身臨其境的感受。本文探討產教融合背景下虛擬仿真技術在高校教育教學中的應用策略，旨在幫助高校更好地利用這一先進技術，提升教學質量，培養學生的實踐能力和創新精神。

一、產教融合與虛擬仿真技術的結合點

產教融合是指產業界與教育界之間的深度合作，旨在培養符合市場需求的高素質人才。而虛擬仿真技術是一種先進的教學工具，能夠為學生提供高度逼真的學習體驗。這兩者的結合，可以產生許多積極效應。首先，產教融合可為虛擬仿真技術的應用提供廣闊的舞臺。產業環境中存在著大量復雜且抽象的概念和過程，且往往因為其實踐性強、涉及因素多而難以通過傳統的教學方法進行有效傳授。而虛擬仿真技術是一種先進的教學工具，能夠模擬這些實際場景，為學生提供一種高度逼真的學習環境。它可以將復雜的產業過程、設備運作、工藝流程等以三維動畫、交互式模擬等形式展現出來，使學生能夠更加直觀地理解和掌握相關知識和技能。通過產教融合，學校可以與企業合作，將虛擬仿真技術引入到實際產業環境中，為學生的學習提供更加真實、生動的場景，從而更好地滿足市場對高素質人才的需求。其次，虛擬仿真技術可為產教融合的實現提供有力支持。傳統的產教融合模式雖然能夠為學生提供與企業接觸的機會，但受限于時間、空間和資源等因素，學生往往只能參與到有限的實習或實訓中。而虛擬仿真技術則可以模擬企業的實際運營環境和流程，為學生提供更加靈活、高效的實踐平臺。它不受時間和地點的限制，學生可以在任何時候、任何地點進行實踐操作，從而更好地掌握實際產業環境中的技能和知識，這種技術可以為產教融合提供有力技術支持，使學生能夠更加深入地了解企業的實際運作。最后，通過虛擬仿真技術的應用，學校可以更加深入了解企業的實際需求和發展趨勢。這種了解使得學校能夠有針對性地開展人才培養工作，確保所培養的人才符合市場的實際需求。同時，企業可以利用虛擬仿真技術來培訓和提升員工的技能和知識水平，這樣不僅能夠提高員工的培訓效率，還能為企業節省大量的培訓成本。

二、虛擬仿真技術在高校教育教學中的應用價值

1.滿足復雜、抽象課程的教學需求

在高校教育教學中，部分課程涉及復雜且抽象的概念和實驗過程，如物理、化學、生物等。這些課程往往難以通過傳統的教學方法進行直觀展示，導致學生理解困難，學習效果有限。而虛擬仿真技術可通過高度逼真的模擬，將這些復雜、抽象的概念以直觀、生動的方式呈現出來[1]。它可利用三維建模、動畫模擬等手段，將抽象的理論知識轉化為可視化的圖像和動態過程，幫助學生更好地理解和掌握實驗原理和方法。同時，虛擬仿真技術能夠模擬實驗中的危險場景或難以提供的實驗條件，為學生提供一種更加安全、靈活的實驗環境，從而極大提升教學效果。

2.提供多樣化的教學手段

高校教育教學需要多樣化的教學手段來激發學生的學習興趣。虛擬仿真技術可通過虛擬實驗、虛擬實訓、虛擬課堂等多種手段，為教學提供豐富的內容和形式。虛擬實驗可以讓學生隨時隨地進行實驗操作，不受時間和地點的限制，能夠提高實驗效率和安全性。虛擬實訓可以模擬真實的工作場景和流程，幫助學生更好地掌握職業技能，為未來的職業發展做好準備。虛擬課堂可以打破時間和空間的限制，為學生提供更加靈活、高效的學習方式，滿足他們的個性化需求。這些多樣化的教學手段，不僅能夠豐富教學內容，還能提高教學效果，促進學生全面發展。

3.適應學科交叉與融合的趨勢

隨著科學技術的持續進步，學科之間的交叉與融合趨勢愈發顯著。為了順應這一發展態勢，高校教育教學必須積極調整，致力于培養學生的跨學科思維與創新能力。虛擬仿真技術可以為跨學科教學提供有力支持，它能夠通過模擬不同學科之間的交叉點和融合點，幫助學生更好地理解不同學科的聯系和差異。這種跨學科的教學方式，不僅能夠拓寬學生的知識視野，還能夠提高他們的綜合素養和創新能力。

4.促進實踐教學與理論教學的融合

在高校教育教學中，實踐教學與理論教學是相互促進、相輔相成的。然而，傳統教學方式往往將實踐教學與理論教學分開進行，導致學生在理論學習和實踐操作之間存在脫節現象。虛擬仿真技術可以將實踐教學與理論教學有機融合在一起，為學生提供更加完整、系統的學習體驗。通過虛擬仿真技術，學生可以在理論學習的基礎上進行實踐操作，加深對理論知識的理解，同時實踐操作中的問題和經驗可以促進理論學習的深入。這種融合，不僅能夠提高學生的學習效果和實踐能力，還能夠培養他們的創新精神和批判性思維。

三、虛擬仿真技術在高校教育教學中的應用策略

1.針對學科特點，明確教學目標與需求

在引入虛擬仿真技術之前，細致分析教學目標與需求至關重要，其不僅關乎技術選擇，更是教學方法和學生學習體驗的核心所在。首先，深入分析學科特點，明確教學目標。在高校教育教學中，不同學科有著各自獨特的知識體系和教學方法，教師要深入理解所教授課程的本質，明確教學目標。例如，物理學側重于實驗觀察和理論推導，而生物學則更注重生命現象的描述和解釋。針對這些不同的學科特點，教師要探索哪些部分可以通過虛擬仿真技術得到增強或優化，從而制定出更加具體、有針對性的教學目標。其次，深入了解學生需求，優化學習體驗。學生往往對互動式、體驗式的學習更為感興趣，他們渴望在學習過程中獲得更多的自主權。虛擬仿真技術恰好能夠提供這樣的學習環境，使學生在虛擬世界中自由探索、實踐和創新。因此，教師需要密切關注學生的學習需求和學習習慣，結合虛擬仿真技術的特點，設計更加符合學生期望的學習活動和任務，這樣不僅可以激發學生的學習興趣，還能夠提高他們的自主學習能力。

2.以技術為支撐，選擇合適的載體平臺

在明確教學目標與需求之后，選擇合適的技術與平臺成為實現教學目標的關鍵。首先，需要深入了解各種技術的特點和優勢。對理論性強的課程，教師可以選擇提供豐富互動和具有可視化效果的虛擬教室平臺，如Zoom、Blackboard、Collaborate等，這些平臺能夠幫助學生更好地理解抽象概念，增強學習體驗[2]。對需要大量實驗的課程，如生物學、物理學等，教師可以選擇具有高精度模擬和實驗操作功能的虛擬仿真軟件，如LabVIEW、COMSOL等，這些軟件能夠讓學生在虛擬環境中進行實驗操作，獲得與真實實驗相似的體驗。其次，在選擇技術與平臺時，高校還需綜合考慮其易用性、兼容性和成本效益。要確保所選技術易于師生使用，能夠與其他教學資源有效整合，并且在經濟上具有可行性。這樣，既能滿足教學的技術需求，又能保證技術的先進性和適用性。

3.深化校企合作，共建虛擬仿真實驗室

深化校企合作，共同構建虛擬仿真實驗室，是推動高等教育與產業界緊密相連的重要路徑。首先，發揮各自優勢，實現資源共享。高校與企業應充分發揮各自的優勢，通過合作實現資源共享。高校擁有豐富的教學資源和深厚的科研實力，可以為企業提供科研支持和人才資源。而企業則掌握著先進的技術和高端的設備，能夠為高校提供先進的虛擬仿真技術。通過資源共享，雙方可以共同推動虛擬仿真實驗室的建設和發展。其次，明確責任與角色，實現互利共贏。在共建虛擬仿真實驗室的過程中，高校與企業應明確各自的責任與角色定位。高校應主要負責提供教學資源和科研支持，確保實驗室能夠滿足教學需求。企業應提供先進的技術和設備，確保實驗室的虛擬仿真技術處于行業領先地位。通過明確責任和角色，雙方可以實現互利共贏，共同推動虛擬仿真實驗室建設。最后，建立溝通機制，促進深度合作。為確保虛擬仿真實驗室的順利運行，高校與企業應建立有效的溝通機制。雙方應定期就實驗室的建設、運行和管理進行深入交流和協商，共同解決遇到的問題。

4.揚長補短，注重教學資源的開發與優化

在虛擬仿真技術應用背景下，教學資源的開發與優化成為確保教學質量的核心環節。首先，緊密結合課程與學生需求，創新教學內容。教師需深入理解課程目標和學生需求，以此為基礎開發教學資源。例如，在開發虛擬實驗時，教師不僅要精確模擬實驗過程，還應融入問題導向和探究性學習元素，啟發學生的思考和創新。通過創新教學內容，使教學資源既具有教育價值，又富有吸引力[3]。其次，注重實用性與可操作性，持續更新優化。教學資源的優化需特別關注實用性和可操作性。教師要確保教學資源易于學生使用，并能與課程內容緊密結合，實現無縫對接。同時，隨著技術的不斷進步，教師需定期更新和優化教學資源，保持其時效性和吸引力。

5.注重應用實效，打造虛擬仿真教學環境

首先，緊密圍繞教學需求，設計合理的虛擬場景與實驗內容。虛擬仿真教學環境構建需以教學需求和課程內容為核心。在設計虛擬場景時，教師應力求還原真實環境，營造身臨其境的沉浸感，使學生能夠更好地融入學習情境。同時，實驗內容應與課程內容緊密相連，確保學生通過虛擬實驗能夠加深對理論知識的理解，并實現知識內化。其次，增強交互性與自主性，實現個性化教學。虛擬仿真教學環境應注重交互性和自主性的提升。教師可以通過提供多樣化的交互方式，鼓勵學生自由探索、積極實踐，培養他們的創新意識和實踐能力。同時，虛擬環境應具備一定的智能性，能夠根據學生的學習情況和反饋，靈活調整實驗難度和內容，以滿足不同學生的學習需求，實現個性化教學目標。最后，加強資源管理與維護，確保環境穩健運行。為確保虛擬仿真教學環境的穩健運行和持續發展，高校應建立完善的資源管理機制，包括資源的定期更新、優化和備份，以確保環境的穩定性和數據的安全性。同時，高校應加強對虛擬仿真教學環境的維護和技術支持，及時解決教師在使用過程中遇到的問題，確保虛擬仿真教學環境的順暢運行。

6.突破傳統思維，創新教學方式與評價機制

虛擬仿真技術的應用，可為教學方式和評價機制的創新提供廣闊空間。首先，利用虛擬仿真技術，重塑教學活動。教師應充分利用虛擬仿真技術的交互性和沉浸感，精心設計教學活動。通過虛擬現實（VR）等先進技術，使學生能夠身臨其境地參與歷史事件或科學實驗，從而大大增強學習的沉浸感和體驗感。此外，教師可以探索遠程協作教學等新模式，打破地域限制，實現優質教育資源的廣泛共享，為學生提供更加多元化、個性化的學習體驗。其次，借助虛擬仿真技術，革新評價機制。傳統評價方式往往難以全面反映學生的真實能力和學習成效。而虛擬仿真技術能提供實時、多維度的數據支持，助力教師更全面了解學生的學習狀況。因此，教師應積極探索基于虛擬仿真技術的新評價方式，如通過分析學生在虛擬實驗中的操作數據，綜合評估學生的實驗技能、問題解決能力、科學探究精神等。這樣的評價機制能夠更加客觀、全面地評估學生學習情況，有助于更好地促進學生的全面發展。

7.加強師資培訓，提升教師技術應用能力

在虛擬仿真技術的應用過程中，加強師資培訓與技術支持是至關重要的一環。首先，開展系統培訓，提升教師專業技能。由于虛擬仿真技術涉及廣泛的專業知識，高校應為教師提供全面系統的培訓。培訓內容需涵蓋虛擬仿真平臺的基本操作、教學資源的制作方法，以及如何將虛擬仿真技術有效融入課程設計之中。通過系統的培訓，教師能夠熟練掌握相關技能，為應用虛擬仿真技術于教學奠定堅實基礎[4]。其次，提供持續技術支持，保障教師技術應用。高校應組建專業的技術支持團隊，隨時為教師在應用虛擬仿真技術過程中遇到的難題提供及時、有效的解決方案。同時，高校可以建立在線互助平臺和教學論壇，為教師提供便捷的交流與學習平臺，促進他們之間的經驗分享與互助合作，確保教師在技術應用過程中得到充分支持。

8.落實總體安全觀，關注技術倫理與安全問題

隨著虛擬仿真技術在教育領域的日益廣泛應用，技術倫理與安全問題愈發重要，其不僅關乎個體的權益保護，更與社會的穩定和長遠發展息息相關。因此，必須堅定落實總體安全觀，對技術倫理與安全問題給予高度關注。首先，嚴守技術倫理規范，保護個體權益。在應用虛擬仿真技術時，必須嚴格遵守技術倫理規范，充分尊重并保護個人隱私、知識產權等敏感領域的權益。教師需確保技術使用合法合規，避免任何可能侵犯隱私或濫用知識產權的行為，以維護個體的合法權益。其次，加強安全管理，確保技術環境安全。為應對虛擬仿真技術帶來的數據泄露、網絡安全等風險，教師要加強對虛擬仿真平臺的安全管理，包括實施嚴格的數據保護措施，確保學生數據的安全性和隱私保護；要定期對系統進行全面的安全檢查和更新，及時修補漏洞，防范網絡攻擊；要建立完善的安全管理制度和應急預案，以應對可能的安全事件；要時刻保持警惕，加強自我約束和管理，確保技術的合法、安全和健康使用，以此為學生提供一個安全、可靠的學習環境。

四、結語

綜上所述，在產教融合背景下，虛擬仿真技術在高校教育教學中的應用策略涉及多個方面，需要高校、企業、政府以及社會各界的共同努力，以實現教育資源的優化配置和人才培養質量的提升。通過明確教學目標與需求、選擇合適的載體平臺、深化校企合作、注重教學資源的設計與開發、打造虛擬仿真教學環境、創新教學方式與評價機制、加強師資培訓、落實總體安全觀等一系列措施，高校可以有效發揮虛擬仿真技術的優勢，提升教學質量，為培養高素質人才提供有力支持。同時，隨著技術的不斷發展和教育改革的深入推進，高校要不斷探索和創新虛擬仿真技術的應用實踐，助力高等教育質量的全面提升。

參考文獻：

[1]周碩.虛擬現實技術在高校教育教學中的應用策略研究[J].陜西教育，2023（01）：34-36.

[2]蔣心一.虛擬仿真技術在高校雕塑課堂教學中的應用研究[J].安徽工業大學學報：社會科學版，2023，40（05）：62-63+84.

[3]張冬钖，劉衛財.虛擬仿真技術在高校思政課實踐教學中的應用[J].佳木斯大學社會科學學報，2023，41（04）：140-142+147.

[4]袁玉梅.虛擬仿真實驗技術在高校思政課教學中的應用[J].延安大學學報：社會科學版，2022，44（01）：111-117.

Exploration of the Application of Virtual Simulation Technology in Higher Education and Teaching under the Background of Industry Education Integration

Shi Qi

（Changchun Finance College， Changchun 130124， China）

Abstract： With the continuous deepening of education reform， the integration of industry and education has become an inevitable trend in the development of higher education. Virtual simulation technology， as an important application of information technology in the field of education， provides a new path for the integration of industry and education. In the context of the integration of industry and education， the application strategies of virtual simulation technology in higher education and teaching include： targeting the characteristics of disciplines， clarifying teaching goals and needs， using technology as support， selecting suitable carrier platforms， deepening school enterprise cooperation， jointly building virtual simulation laboratories， highlighting strengths and weaknesses， focusing on the design and development of teaching resources， emphasizing application effectiveness， creating virtual simulation teaching environments， breaking through traditional thinking， innovating teaching methods and evaluation mechanisms， strengthening teacher training， enhancing teachers’ technical application abilities， implementing overall safety concepts， and paying attention to technical ethics and safety issues. These strategies aim to provide theoretical support and practical guidance for the reform of higher education and teaching.

Key words： universities； integration of industry and education； virtual simulation technology； education and teaching； application strategy；personneltraining