經(jīng)濟(jì)管理類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)

陳海泉, 林自葵

(北京交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 北京 100044)

經(jīng)濟(jì)管理類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)

陳海泉, 林自葵

(北京交通大學(xué) 經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院, 北京 100044)

介紹了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念以及相對于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比較優(yōu)勢，分析了經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬仿真平臺建設(shè)的必要性。最后詳細(xì)介紹了經(jīng)濟(jì)管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺的建設(shè)內(nèi)容。學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心面向交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域，集成數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，虛擬交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理情境，搭建跨專業(yè)、全時空實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺, 服務(wù)于交通運(yùn)輸行業(yè)特色經(jīng)濟(jì)管理人才的培養(yǎng)目標(biāo)，其建設(shè)經(jīng)驗(yàn)可供其他經(jīng)管類院校建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺借鑒。

教育信息化； 經(jīng)濟(jì)管理； 虛擬仿真； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)

0 引 言

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)是教育部為提升實(shí)驗(yàn)室建設(shè)、提高實(shí)踐教學(xué)質(zhì)量的重要舉措[1-3]。經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心2013年組建,2016年獲評國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。中心遵循實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源數(shù)字化、情境化，實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法集成化、智能化，實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)復(fù)合化、實(shí)戰(zhàn)化的建設(shè)理念，面向交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域，集成數(shù)字化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，虛擬交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理情境，搭建跨專業(yè)、全時空實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，服務(wù)于交通運(yùn)輸行業(yè)特色經(jīng)濟(jì)管理人才的培養(yǎng)目標(biāo)。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念及比較優(yōu)勢

1.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的概念

虛擬實(shí)驗(yàn)室(Virtual Laboratory)概念，最早在1989年由美國University of Virginia的William Wulf教授提出，用來描述一個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境[4]。虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)初衷是為了方便科研人員使用遠(yuǎn)程儀器設(shè)備，共享數(shù)據(jù)資源，可進(jìn)行遠(yuǎn)程科研。目前，虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在發(fā)達(dá)國家比較普及，特別是在教育領(lǐng)域，為數(shù)不少的一些大學(xué)均組建了與學(xué)科領(lǐng)域相關(guān)的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室，這些網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室已廣泛地應(yīng)用于教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)方法的改革和創(chuàng)新。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是以現(xiàn)代教育理論為指導(dǎo)，以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托而建立的一種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)[5]。它通過依托日益普及的微機(jī)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，為信息時代的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一種全新的教學(xué)模式，既能再現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的全過程，又能克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的各種制約和弊端，可以有效解決目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的諸多問題，達(dá)到優(yōu)化教育資源、有效提高教學(xué)質(zhì)量[6-7]。

1.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的比較

虛擬仿真與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，其優(yōu)點(diǎn)：① 能提供充分自主的操作空間，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；②突破時間和空間的限制，使更多的學(xué)生可以參與實(shí)驗(yàn)；③ 可以模擬實(shí)際難以實(shí)施或?qū)嵤┏杀靖?、破壞性?qiáng)的實(shí)驗(yàn)；④ 理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)可同步實(shí)施，有效提高教學(xué)質(zhì)量；⑤ 減少實(shí)體環(huán)境和實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備的使用，降低教學(xué)實(shí)驗(yàn)的維護(hù)管理成本；⑥ 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源虛擬化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，促進(jìn)資源開放共享，解決教育資源重復(fù)建設(shè)，分布不均衡等問題[8-10]。

由于長期以來我國高校傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)一般是根據(jù)不同學(xué)科專業(yè)設(shè)置,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目依附于各自的理論課程教學(xué),導(dǎo)致了實(shí)驗(yàn)教學(xué)模擬軟件的開發(fā)購置小而散,目前大多數(shù)財(cái)經(jīng)院校借助申請國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的機(jī)會,整合現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,構(gòu)建綜合性、跨專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺，使實(shí)驗(yàn)室資源數(shù)字化、虛擬化、網(wǎng)絡(luò)化[11]，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程和實(shí)驗(yàn)室管理信息化、智能化，使實(shí)驗(yàn)教學(xué)突破時空限制，實(shí)現(xiàn)最大范圍的開放共享。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)的必要性

2.1 高等教育人才培養(yǎng)模式改革

經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院作為教育部17所試點(diǎn)學(xué)院之一，率先開展高等教育體制綜合改革，探索“新書院”人才培養(yǎng)模式，倡導(dǎo)跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與自主學(xué)習(xí)。同時，學(xué)院還承擔(dān)著國家探索行業(yè)高?！?+1+2”產(chǎn)學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)人才模式的改革任務(wù)。人才培養(yǎng)新模式的構(gòu)建需要跨專業(yè)、多學(xué)科融合的經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的支撐。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式以單一專業(yè)為服務(wù)對象，難以提供整體性、綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)境[12]。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺打破專業(yè)界限，將教學(xué)、科研與實(shí)踐從現(xiàn)實(shí)的實(shí)體空間拓展到網(wǎng)絡(luò)的虛擬空間，構(gòu)建統(tǒng)一、跨專業(yè)開放集成平臺，服務(wù)于學(xué)院交通運(yùn)輸行業(yè)特色經(jīng)濟(jì)管理人才培養(yǎng)模式改革的探索。

2.2 經(jīng)濟(jì)新常態(tài)下創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)

中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才培養(yǎng)對于國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略提供人才儲備。傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)更多地側(cè)重于理論演示和驗(yàn)證，難以支撐學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可利用現(xiàn)代技術(shù)虛擬一個與真實(shí)同步的經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)或企業(yè)環(huán)境，為學(xué)生提供一個低成本、零風(fēng)險的親身實(shí)踐、大膽創(chuàng)新平臺[13]。該平臺既可作為學(xué)生創(chuàng)新思維的實(shí)驗(yàn)田，又可作為學(xué)生創(chuàng)業(yè)活動的練兵場，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力，豐富學(xué)生創(chuàng)業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院目前承擔(dān)的“北京市創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)習(xí)基地”和“北京市校外人才培養(yǎng)基地”的建設(shè)工作提供有力支撐。

2.3 專業(yè)特色人才培養(yǎng)

我校是交通運(yùn)輸人才培養(yǎng)的重要基地，經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院承擔(dān)著交通運(yùn)輸行業(yè)經(jīng)濟(jì)管理人才培養(yǎng)的重要任務(wù)。交通運(yùn)輸是一個覆蓋面廣、涉及主體多、網(wǎng)絡(luò)化的復(fù)雜巨系統(tǒng)，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)難以全面、綜合地反映交通運(yùn)輸行業(yè)經(jīng)濟(jì)管理情境的真實(shí)性和系統(tǒng)性。例如，高鐵成本效益分析涉及經(jīng)濟(jì)、社會、環(huán)境等諸多因素，需要綜合考慮企業(yè)內(nèi)部效益和社會外溢效益，涉及中央、地方、企業(yè)等多方主體，不具備開展真實(shí)實(shí)驗(yàn)的條件；再如，多式聯(lián)運(yùn)方案涉及多種運(yùn)輸方式，實(shí)驗(yàn)環(huán)境復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)成本高。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱摂M各種交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理情境，解決真實(shí)實(shí)驗(yàn)存在的高成本、高消耗、學(xué)生難以參與的難題。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)內(nèi)容

為了滿足虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心以構(gòu)建交通運(yùn)輸行業(yè)特色的數(shù)字化經(jīng)濟(jì)管理實(shí)驗(yàn)環(huán)境為建設(shè)主線，在收集、整合國家宏觀經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、行業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)、企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)資源的基礎(chǔ)上，虛擬出不同的交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理決策情境，設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)金融、財(cái)務(wù)會計(jì)、企業(yè)經(jīng)營、物流管理等多個仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)K，提供多種交通運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)管理模型和輔助決策工具。學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)平臺上開展經(jīng)濟(jì)管理模擬實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)反饋結(jié)果不斷進(jìn)行決策優(yōu)化，學(xué)生借此參與管理全過程，感知決策結(jié)果, 提高綜合管理和實(shí)踐創(chuàng)新能力。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的建設(shè)主要有下述5方面(見圖1)：

圖1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺建設(shè)內(nèi)容

(1) 數(shù)據(jù)資源。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺數(shù)據(jù)資源包括通用數(shù)據(jù)、特色數(shù)據(jù)和科研數(shù)據(jù)三類。通用數(shù)據(jù)包括國家經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)、行業(yè)運(yùn)行數(shù)據(jù)和企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)等，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通過與專業(yè)公司合作獲取此類數(shù)據(jù)的使用權(quán)。特色數(shù)據(jù)主要包括交通運(yùn)輸、物流管理行業(yè)與企業(yè)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心通過與校內(nèi)外行業(yè)相關(guān)機(jī)構(gòu)合作共建共享獲得?？蒲袛?shù)據(jù)主要來源于經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教師科研成果轉(zhuǎn)化，以自建為主。

(2) 決策資源。決策資源主要包括通用模型庫、科研模型庫和工具庫，軟件和數(shù)據(jù)庫是決策資源的主要表現(xiàn)形式，為學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)提供分析模型和工具。通用模型庫和工具庫主要通過購置獲取，科研模型庫來源于經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院教師科研成果。數(shù)據(jù)資源和決策資源通過數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行整合，為各應(yīng)用系統(tǒng)提供支持。

(3) 應(yīng)用系統(tǒng)資源。應(yīng)用系統(tǒng)資源主要由面向經(jīng)濟(jì)管理，特別是交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用軟件構(gòu)成，通過購置、企業(yè)贈送、二次開發(fā)和自主開發(fā)獲得。

(4) 管理平臺。為了整合數(shù)據(jù)資源、決策資源和應(yīng)用系統(tǒng)資源，提供統(tǒng)一的實(shí)驗(yàn)入口，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺，該管理平臺包括教務(wù)管理、接入管理和資源管理等功能，能夠?yàn)樾?nèi)外學(xué)生提供全時空、多終端(PC終端、移動終端等)的無縫接入服務(wù)。

(5) 硬件環(huán)境。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心依托北京交通大學(xué)主干校園網(wǎng)，搭建了高效便捷的千兆局域網(wǎng)絡(luò)，基于12臺高性能服務(wù)器組建的私有云為整個虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供強(qiáng)有力的后臺支撐，同時實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的私有云與外部的公有云互聯(lián)互通，資源共享。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將在數(shù)據(jù)存儲、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目展示等方面進(jìn)一步完善硬件裝備設(shè)備。

4 結(jié) 語

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種有效補(bǔ)充，已經(jīng)成為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。目前，我校經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已初步完成硬件環(huán)境和管理平臺的建設(shè)，基本滿足現(xiàn)階段本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。下一階段，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將重點(diǎn)圍繞提高實(shí)驗(yàn)的數(shù)量與質(zhì)量、提高實(shí)驗(yàn)的可配置性、提高實(shí)驗(yàn)的共享程度等方面開展深化建設(shè)，努力建成數(shù)據(jù)完備、情境逼真、過程可控、結(jié)果可視的、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可自由配置的、實(shí)驗(yàn)共享開放程度高的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

[1] 教育部.關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知:教高司函[2013]94號[Z].2013．

[2] 教育部.教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見：教高[2012]4號[Z].2012．

[3] 李 平,毛昌杰,徐 進(jìn).開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè),提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(11):5-8.

[4] Kouzes R T,Myers J D,Wulf W A．Collaboratories：Doing Science on the Internet[J]．Computer，1996，29(8):40-46．

[5] 蔣耘晨.虛擬實(shí)驗(yàn)室技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

[6] 杜月林,黃 剛,王 峰，等.建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺,探索創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2015,32(12):26-29.

[7] 林遠(yuǎn)芳,鄭曉東,張冬仙，等.《光信息綜合實(shí)驗(yàn)》課程的虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃[J].光學(xué)技術(shù),2009,35(12):182-184.

[8] 王衛(wèi)國．虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)思考與建議[J]．實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32(12)：5-8．

[9] 胡今鴻，李鴻飛，黃 濤.高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開放共享機(jī)制探究[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015,34(2):140-144.

[10] 黃凱旋.開放與虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探討[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2006,25(9):1120-1122.

[11] 張伯偉，華 均. 經(jīng)濟(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014,31(11):5-7,12.

[12] 鄭 雙,吳海東,陳朝暉，等.企業(yè)經(jīng)濟(jì)活動虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2014,31(11):13-16.

[13] 任偉杰,靳春華.仿真實(shí)驗(yàn)在國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)中的作用[J]．實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010，13(2):109-111．

Construction of Virtual Simulation Experiment Teaching Platform for Economic Management

CHENHai-quan,LINZi-kui

(Economic and Management Experiment Teaching Center, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

The establishment of national-level's virtual simulation experiment teaching centers is an important measure determined by the Ministry of Education to improve lab's construction and quality of practical teaching. This paper first introduces the concept of virtual simulation experiment teaching and its comparative advantage compared with traditional experiment teaching, and analyzes the necessity of construction of virtual simulation experiment teaching platform, finally introduces the contents of the construction of the economic and management virtual simulation platform in BJTU. The national-level's virtual simulation experiment teaching center of BJTU was built in 2013 and approved in 2016. It is oriented to economic management of transportation, integrated digital experimental teaching resources and virtual transportation economic management situation. It builds an experiment teaching platform with cross specialties and full time and space use. It is helpful to other university in constructing the same teaching platform.

education informatization; economic management; virtual simulation; experiment teaching

2016-05-10

北京交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)室研究課題資助項(xiàng)目(15020101)

陳海泉(1976-)，男，福建漳州人，碩士，工程師，實(shí)驗(yàn)中心管理員，主要研究方向?yàn)閷?shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理。

Tel.：010-51687049； E-mail:hqchen@bjtu.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)01-0265-03