基于虛擬仿真技術的低碳經濟與管理教學模式創(chuàng)新研究

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 文章編號：2095-9052（2025）07-0139-03

引言

虛擬仿真實驗教學技術代表了以信息化引領教育理念和教育模式的創(chuàng)新[1]。2022年工業(yè)和信息化部、教育部、文化和旅游部、國家廣播電視總局、國家體育總局聯(lián)合印發(fā)《虛擬現實與行業(yè)應用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026年）》，旨在推動虛擬現實在經濟社會重要行業(yè)領域實現規(guī)模化應用[2]。而虛擬仿真平臺正是虛擬現實在教育領域的典型應用，成為高校實驗教學創(chuàng)新的重要組成部分。

在全球氣候變化背景下，向低碳經濟轉型已成為國際社會的共識。這不僅對各國經濟管理和政策制定提出了全新挑戰(zhàn)，同時也為相關領域的創(chuàng)新發(fā)展帶來了機遇。為了應對這一轉型過程中的人才需求，特別是為了培養(yǎng)具備創(chuàng)新精神和實踐能力的專業(yè)人才，傳統(tǒng)的教學模式和教學方法已難以完全滿足這一需求[3]。在這種情況下，虛擬仿真技術的發(fā)展為低碳經濟與管理專業(yè)的研究生教育注入了新的活力。通過虛擬仿真平臺，學生能夠在一個安全可控的環(huán)境中模擬現實世界中的復雜經濟情景和管理決策過程，從而加深對理論知識的理解，并提高解決實際問題的能力。虛擬仿真技術融入教學的模式不僅極大地激發(fā)了學生的學習興趣，同時還能有效彌補傳統(tǒng)課堂“重理論，輕實踐”的問題。

一、低碳經濟與管理專業(yè)虛擬仿真教學的必要性

低碳經濟與管理專業(yè)是一個交叉學科。研究內容涉及能源政策的制定與執(zhí)行、碳市場的運作機制，還包括企業(yè)層面的碳排放管理和減排策略等多方面內容。由于其復雜性和跨學科特性，傳統(tǒng)課堂教學模式難以全面有效地傳授這些知識，并且難以提供足夠實踐機會讓學生深入理解和應用所學知識。虛擬仿真技術的應用成為一種有效的解決方案。這種技術不僅能夠彌補傳統(tǒng)教育在實踐環(huán)節(jié)上的不足，還能夠為學生提供一個安全可控的環(huán)境，讓學生通過模擬真實的經濟和環(huán)境情境來加深理解，有助于培養(yǎng)學生處理問題的能力和創(chuàng)新思維。虛擬仿真技術還能促進個性化學習發(fā)展。學生可以根據自己的興趣和能力水平選擇不同學習路徑，進行探索式學習。這不僅能提高學習效率，提升個性化學習體驗，還能幫助學生更好地適應未來低碳經濟發(fā)展的需求。

（一）強化實踐教學，彌補現實資源與條件的局限性

低碳經濟與管理專業(yè)是個綜合性較強的專業(yè)，涉及能源管理、碳足跡計算、碳排放交易、環(huán)境政策等多個領域。該專業(yè)的學習不僅要求學生具備扎實的理論基礎，還強調通過實踐來加深學生對理論的理解。然而，在實際教學中，許多高校在開展實踐方面都面臨著一些困難。例如，碳排放交易市場的操作較為復雜、相關行業(yè)企業(yè)難以為教學提供大量實踐機會。傳統(tǒng)的教學方式難以滿足學生接觸真實低碳經濟操作環(huán)境的需求。這使得學生們在理解和處理復雜問題時可能會感到困難。虛擬仿真技術的引入能夠克服這些限制。虛擬仿真平臺通過構建高度仿真的虛擬環(huán)境，來模擬現實中的多種情景，包括但不限于氣候變化、市場波動、法律法規(guī)調整等因素。借助于虛擬仿真平臺，學生們得以在一個安全可控的環(huán)境中，親身體驗并探索這些抽象且復雜的概念及流程，從而在較短的時間內提升自身的實踐與解決問題的能力。這種方式不僅極大地豐富了教學手段，也為培養(yǎng)適應未來社會需求的低碳人才提供了新路徑。

（二）促進創(chuàng)新思維與問題解決能力的培養(yǎng)

低碳經濟與管理領域面臨的許多問題是動態(tài)且復雜的。例如，如何設計碳交易機制以激勵可持續(xù)發(fā)展等。這些問題需要學生具備較強的創(chuàng)新思維與解決問題的能力。傳統(tǒng)教學模式下往往只能從單一角度或理論層面對這些問題進行討論。學生缺乏在復雜環(huán)境中探究解決方案的機會。虛擬仿真教學為學生提供了一個動態(tài)的學習平臺。虛擬仿真教學平臺通過動態(tài)交互模式賦能學生實踐能力培養(yǎng)。即時反饋機制幫助學生直觀觀察決策成效，有效提升多維度分析能力和創(chuàng)新思維。基于該平臺的教學實踐取得顯著成效：2023級學生在《財經研究》等多個期刊發(fā)表學術論文，在氣候與能源金融國際會議等多個國際平臺匯報研究進展。2023級6名學生參與編撰《中國碳排放權交易市場報告（2023-2024）》獲得業(yè)內專家高度認可。虛擬仿真教學模式成功培養(yǎng)了學生在動態(tài)環(huán)境中創(chuàng)新思維與問題解決能力。

（三）實現個性化學習，提升教學效果

在傳統(tǒng)教學模式中，學生學習進度通常由統(tǒng)一教學大綱來規(guī)劃。這種方式雖然保證了一定程度上的標準性和系統(tǒng)性，但難以充分考慮到每個學生的個性化需求和發(fā)展?jié)摿ΑＬ摂M仿真教學提供了高度個性化和靈活性的學習體驗。利用先進的虛擬仿真平臺，學生可以根據個人的研究興趣和職業(yè)規(guī)劃，自主選擇學習的方向與深度。這種以學生為中心的教學模式激發(fā)了學生的學習積極性，并顯著提高了學習效率。學生們不僅能夠在自己感興趣的領域內深入鉆研，還可以通過有針對性地學習來補充和完善那些相對薄弱的知識點。此外，虛擬仿真平臺為學生們提供了即時反饋機制。在模擬操作的過程中，學生們能夠實時觀察到諸如政策調整對能源消耗模式、溫室氣體排放量、污染物水平等方面的具體影響[4]。這種互動式的反饋不僅有助于學生迅速掌握仿真操作技能，還能幫助他們更好地理解現實世界中政策影響的復雜性。通過這樣的反復練習與即時評估，學生們對于理論知識的應用能力將得到極大增強，同時也會促進理論與實踐之間更為緊密的結合，從而提升整體的教學質量和效果。

二、虛擬仿真技術在低碳經濟與管理教學中的問題

（一）技術與教學內容融合問題

低碳經濟與管理涉及大量復雜的理論知識，包括經濟學原理、環(huán)境科學、政策法規(guī)等。將這些抽象的理論知識轉化為學生易于操作的虛擬仿真項目需要投入大量時間和資源。為了便于處理，通常會在虛擬仿真平臺建模時對復雜系統(tǒng)會進行一定程度的簡化。這意味著某些因素可能會被忽略掉。雖然，這樣做可以簡化計算過程，但也可能導致最終結果偏離實際情況。特別是在涉及多變量交互作用的情況下，簡化處理可能導致模型失真。將虛擬仿真技術融人現有教學中并不是簡單地使用技術疊加，而是需要精心設計教學活動，使虛擬仿真體驗與教學自標緊密相連。這意味著教師需要具備一定的技術素養(yǎng)以及創(chuàng)新的教學思維，才能有效地將虛擬仿真技術與課程內容緊密結合。如何將虛擬仿真技術融合到教學中是一個需要深入探討的問題。

（二）數據準確性問題

虛擬仿真平臺依賴于大量準確數據來構建模型，需要整合實時監(jiān)測數據、預測模型輸出、投入產出模型輸出等多個來源的數據。這些數據的數據量巨大，且往往來自不同的機構，甚至來源于不同國家和地區(qū)。由于數據采集標準、格式、時間跨度等方面的差異，整合這些數據本身就極具挑戰(zhàn)性。例如，涉及的能源消耗、碳排放量、市場波動等數據就來自不同部門。即便是在同一領域內，不同數據集的質量也會有所差異。有些數據可能是通過精密儀器采集的，具有較高準確性和可靠性；而有些則可能是基于估計或推算得出的，存在一定誤差范圍。此外，由于設備故障或人為錯誤等原因，部分數據可能存在缺失現象。這就需要通過插值或其他方法進行填補。這些問題都對數據準確性造成了影響。并且，用于模擬的數據需要定期更新。由于技術限制或成本考慮，很多數據源并不能做到定期更新。比如，某些官方統(tǒng)計數據可能只按季度或年度發(fā)布一次，這就意味著在此期間的任何變化都無法在虛擬仿真平臺中得到體現。

（三）學生參與度不足

由于學生在虛擬仿真環(huán)境中的互動體驗欠缺，這可能會導致他們的參與度不高。雖然，虛擬仿真能夠提供新穎體驗，但如果缺乏多樣化的交互方式和真實的社交互動，學生們可能會感到單調乏味，從而降低參與熱情。虛擬仿真教學內容往往未能充分考慮到學生不同的學習水平和能力差異。這種情況可能會導致一部分學生在學習過程中感到吃力，甚至無法跟上整體的教學節(jié)奏。由于每個學生的基礎知識、學習習慣以及認知能力都各不相同，如果虛擬仿真教學內容的設計不考慮學生的個人能力，就會使得一些學生初次接觸這類工具難以適應課程內容，從而產生挫敗感和學習動力下降的現象。虛擬仿真技術往往涉及復雜的界面和操作流程，缺乏相關經驗的學生在初次嘗試時，很容易因為不熟悉其運作方式而感到無所適從。這種情況下，學生可能會經歷較長的學習曲線，從而影響他們的學習積極性和自信心。

三、虛擬仿真技術在低碳經濟與管理教學中的應對策略

（一）綜合性虛擬仿真教學融合策略

第一，與技術專家合作。在課程設計階段，教師應該與技術專家合作，確保虛擬仿真工具能夠支持教學目標。設計模塊化的課程結構，使得虛擬仿真可以作為補充材料而非替代傳統(tǒng)教學方法。通過與技術專家合作，可以確保虛擬仿真技術與課程具體要求相匹配，使虛擬仿真技術成為實現特定學習成果的手段。

第二，對教師進行培訓。對于教師而言，需要提供必要的技術培訓以幫助他們熟悉虛擬仿真平臺。此類培訓應當涵蓋從基礎操作到高級應用的全方位指導，確保每位教師都能自如地駕馭這一新興的教學工具。除此之外，更重要的是通過與專家探討，幫助教師探索如何巧妙地將這些技術手段與課程教學內容相結合，使之成為實現教學自標的有效途徑，更好地激發(fā)學生的學習興趣，提高課堂互動性和教學效果。

第三，建立有效的互動平臺。互動平臺確保學生可以隨時提出問題，并且能夠及時獲得教師反饋，這有助于維持學生學習的連貫性和動力。此外，學生和教師在使用虛擬仿真平臺過程中遇到的技術問題也能夠通過平臺及時反饋給技術專家。這種雙向溝通機制不僅能迅速解決師生在使用虛擬仿真平臺中遇到的問題，還能促使技術持續(xù)改進和完善，使之更加貼近教學實際需求。

（二）保障數據準確性的綜合措施

第一，保證數據透明度與可追溯性。使用經過驗證的數據源，并定期檢查數據以確保其準確性和時效性。明確標識虛擬仿真平臺中數據來源，使師生能夠追蹤數據的原始出處。這不僅提高了數據可靠性，還增強了學生對數據處理過程的理解，培養(yǎng)了學生在數據分析方面的批判性思維能力[5]。此外，與行業(yè)合作伙伴建立數據聯(lián)盟，共享最新的數據和技術信息，并及時更新虛擬仿真平臺的數據庫，確保教學內容緊跟行業(yè)發(fā)展，更加貼近實際應用。這種持續(xù)的更新不僅有助于學生理論知識的學習，還能激發(fā)學生的學習興趣，提高學生的實踐能力。

第二，定期更新虛擬仿真模型。在保證數據準確性基礎上，還需要根據最新科研成果定期更新虛擬仿真模擬模型。只有根據前沿成果調整虛擬仿真模型，才能得出更加貼合實際且穩(wěn)健的預測結果。此外，鼓勵學生參與到模型的改進中，以此作為學習的一部分。這樣不僅可以讓學生鞏固所學的理論知識，還可以提升學生的政策理解能力和處理實際問題的能力。

（三）提升學生參與度的綜合措施

的沉浸感和參與度，鼓勵學生積極參與虛擬決策和低碳管理模擬。為了改善這一點，可以設計更多樣化的互動形式，比如引入角色扮演、實時協(xié)作項目等，增強學生的參與感和沉浸感。

第二，引入自適應學習系統(tǒng)，根據學生的學習水平和需求提供個性化的仿真體驗，幫助他們更好地掌握復雜的低碳經濟與管理知識。為了使虛擬仿真更加包容和有效，應當根據學生的個體差異設計個性化的學習路徑。例如，可以提供分層次的任務，允許學生根據自己的能力和興趣選擇適合自己的學習模塊；也可以利用人工智能技術來自動調整學習難度，確保每位學生都能得到適合自己的學習支持。

第三，教師協(xié)助技術專家注意提供易于理解和操作的用戶界面，并且配以詳盡的操作指南和演示視頻。通過簡化操作步驟，使用直觀的圖形用戶界面（GUI），可以讓學生更快地掌握基本操作。此外，在授課前組織虛擬仿真平臺操作培訓，幫助學生學習操作技能。這樣不僅可以減少學生因技術障礙而產生的挫敗感，還能讓學生更快地投入課程學習中，從而提高整體學習效果和課程參與度。

結語

虛擬仿真技術在低碳經濟與管理教學中的應用能夠提高學生對專業(yè)理論知識的掌握，深化學生對低碳管理崗位的理解、提升學生低碳管理實際操作水平，顯著提升學生綜合能力。在高等教育改革的背景下，利用虛擬仿真技術來推動低碳經濟與管理教學發(fā)展，創(chuàng)新低碳經濟與管理專業(yè)教學方法是可行的。隨著人工智能技術的不斷進步，虛擬仿真技術會更加成熟，虛擬仿真平臺的功能將更加完善。除了低碳經濟與管理專業(yè)外，其他學科專業(yè)也受益于這一技術的發(fā)展。虛擬仿真技術的進步為跨學科合作與創(chuàng)新教學方法的應用開辟了新的可能性。

參考文獻：

[1］許萍，許增光，溫立峰，等.基于虛擬仿真技術的高校實驗教學改革與實踐［J].中國教育信息化，2023，29（04）：104-111.

[2]文旅部等五部門發(fā)布《虛擬現實與行業(yè)應用融合發(fā)展行動計劃（2022—2026年）》[J].演藝科技，2022，（04）：87.

[3］張正清，孫華豐.教育發(fā)展、科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)一體推進的價值維度［J].北京航空航天大學學報（社會科學版），2023，36（03）：20-26.

［4］謝菊明．虛擬現實技術在教學實踐中的應用效果分析——評《虛擬現實技術在教育領域中的應用及其效果評價研究——以旅游教學為例》[J]．中國教育學刊，2019，（08）：139.

[5]張春明，楊天鴻.虛擬仿真教學實驗中心教與學互動設計與實現[J].實驗科學與技術，2021，19（04）：68-74.（責任編輯：陳顯波）

第一，設計更具互動性的虛擬仿真內容，增強學生