高校虛擬仿真實驗教學(xué)資源的可持續(xù)發(fā)展機制研究

狄海廷, 董喜斌, 李耀翔, 辛 穎, 石金龍

(東北林業(yè)大學(xué) 工程技術(shù)學(xué)院, 黑龍江 哈爾濱 150040)

教育部從2013年開始啟動了國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心工作,是國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的延續(xù)。截止目前已先后批準(zhǔn)建設(shè)了200所國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心,它是高等教育質(zhì)量工程建設(shè)的又一重要成果,是教育信息化的一個重要組成部分。隨著財政的投入,在短期內(nèi)必然會有一批優(yōu)質(zhì)的虛擬仿真實驗教學(xué)資源投入使用。而如何實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)資源的可持續(xù)發(fā)展將是我們面臨的重要問題,這也將直接影響著今后一段時間我國高等教育實驗實踐教學(xué)的質(zhì)量。

1 虛擬仿真實驗教學(xué)資源可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵和要求

虛擬仿真實驗教學(xué)資源可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵包含兩個方面:一是要發(fā)展,根據(jù)學(xué)科的發(fā)展以及學(xué)科建設(shè)的新成果,在當(dāng)前現(xiàn)有的資源基礎(chǔ)上,不斷加入新的內(nèi)容、新的知識和新的技術(shù)手段；二是發(fā)展的可持續(xù)性,即保證發(fā)展的長遠(yuǎn)性和不間斷性。這就要求虛擬仿真實驗教學(xué)資源滿足以下條件:

(1) 可擴展性:原有的資源必須能夠進行擴展、補充和優(yōu)化。

(2) 運行經(jīng)費的持續(xù)性保障:虛擬仿真實驗教學(xué)資源要持續(xù)發(fā)展,必須要有持續(xù)性的經(jīng)費來源,沒有經(jīng)費的可持續(xù)性保障,就不可能得到良好發(fā)展。

(3) 良好的管理體制和運行機制:建立完善的管理機構(gòu),保障管理的效率和效能；良好的運行機制可確保實驗教學(xué)和社會服務(wù)等各項工作目標(biāo)的實現(xiàn)。

2 可持續(xù)發(fā)展應(yīng)遵循的原則

2.1 需求性原則

虛擬仿真實驗教學(xué)資源的可持續(xù)發(fā)展要立足于高校和社會需求,強調(diào)的是各學(xué)科專業(yè)在實驗實踐環(huán)節(jié)的基本需求。以需求為導(dǎo)向,推動虛擬仿真實驗教學(xué)資源的發(fā)展和更新。

2.2 高效性原則

高效性原則是最高的效能、最高的效率與最高的效益的統(tǒng)一。高效性最直接的表現(xiàn)是投入產(chǎn)出比這個經(jīng)濟指標(biāo),這是可持續(xù)發(fā)展必須要考慮的一個因素。但虛擬仿真實驗教學(xué)資源的高效性不僅僅是根據(jù)其經(jīng)濟指標(biāo)來衡量,更重要的是根據(jù)學(xué)科專業(yè)在實驗實踐環(huán)節(jié)的基本需求得到滿足的程度來衡量。是高校人才培養(yǎng)和專業(yè)發(fā)展的總體高效。

2.3 競爭性原則

虛擬仿真實驗教學(xué)資源應(yīng)該在公平的基礎(chǔ)上進行競爭。通過競爭性原則實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)資源的優(yōu)勝劣汰,避免重復(fù)和低水平建設(shè),集中精力建設(shè)優(yōu)質(zhì)資源,從而保障資源質(zhì)量,實現(xiàn)教學(xué)資源的合理利用和良性發(fā)展。

3 虛擬仿真實驗教學(xué)資源的現(xiàn)狀

3.1 虛擬仿真實驗教學(xué)資源的分布情況

目前國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心涵蓋工學(xué)、醫(yī)學(xué)、理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)等11個主要學(xué)科領(lǐng)域,近70%集中在理工類。部屬高校擁有國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心的比率比其他院校高出近20個百分點。從地域分布上來看,經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)對虛擬仿真實驗教學(xué)資源的投入較多,優(yōu)質(zhì)資源相對集中[1]。

3.2 制約虛擬仿真實驗教學(xué)資源可持續(xù)發(fā)展的問題

雖然國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)工作從啟動到今已經(jīng)有4年的時間,但在管理機制等各方面還不盡完善,存在一些問題,主要包括:

(1) 資源利用不高,資源浪費嚴(yán)重。在各高?；ù罅拷?jīng)費建設(shè)虛擬仿真實驗室資源的同時,存在資源利用率不高的問題。有調(diào)查顯示,年使用在600學(xué)時以上的虛擬仿真實驗室僅占27%[2],隨著新技術(shù)的快速進步,這些資源的折舊率很高,從而造成了資源的浪費。同時,同一虛擬仿真資源內(nèi)容往往有多個高校在進行建設(shè),造成了工作內(nèi)容上的重疊,影響了資源的利用效率[3]。

(2) 持續(xù)性的經(jīng)費支持不夠。大多數(shù)高校對虛擬仿真資源的建設(shè)是一次性的大力投入,在建設(shè)完成后,很少再進行持續(xù)性的經(jīng)費投入。但虛擬仿真資源需要進行后續(xù)的維護、完善、擴展和改進,這些均需要后續(xù)持續(xù)性的經(jīng)費投入。

(3) 管理機制和運行機制還不完善。缺乏統(tǒng)一的管理平臺,在資源整合方面存在一定的困難,導(dǎo)致效率和效能較為低下[4]；知識產(chǎn)權(quán)保護力度不夠,參與人員的效益激勵還不完善,在一定程度上阻礙了虛擬仿真教學(xué)資源的可持續(xù)性發(fā)展。

4 可持續(xù)發(fā)展的資源利用與開發(fā)舉措

4.1 資源共享是可持續(xù)發(fā)展的前提條件

教育部明確要求,虛擬仿真實驗教學(xué)中心必須堅持“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續(xù)發(fā)展”[5]。因此資源共享是教育部進行信息化建設(shè)工作的基本目標(biāo)之一,也是實現(xiàn)資源可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。虛擬仿真實驗教學(xué)資源的共享有諸多方面的必要性:

(1) 可有效解決資源利用率不高、資源重復(fù)建設(shè)等問題。通過信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù),將各高校的虛擬仿真資源在網(wǎng)絡(luò)平臺上集中存放,有利于使用者訪問和使用,這對于提高資源的使用效率具有重要的意義[6]。特別是對于一些經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū),他們擁有的資源建設(shè)經(jīng)費有限,虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)相對落后,他們可以通過現(xiàn)有的資源共享來達(dá)到實驗教學(xué)的目的,而不必花大量的經(jīng)費進行重復(fù)性建設(shè),節(jié)省了人力財力。

(2) 有利于資源的整合,開發(fā)更優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。目前,大量的資源隱性分散于各個高校之中,沒有發(fā)揮優(yōu)質(zhì)資源的優(yōu)勢,通過管理平臺的共享,可以起到資源整合和優(yōu)化,發(fā)揮資源的高效性。

(3) 緩解資源維護和升級經(jīng)費問題。依據(jù)有償共享的原則,將部分收入用于平臺資源的維護和升級,可有效解決虛擬資源后續(xù)經(jīng)費投入不足問題,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

(4) 有利于實現(xiàn)資源的優(yōu)勝劣汰。對于同種類的資源,通過共享,讓優(yōu)質(zhì)資源脫穎而出,淘汰劣質(zhì)資源。有重點地建設(shè)一批優(yōu)質(zhì)資源,從而保障資源質(zhì)量,實現(xiàn)教學(xué)資源的良性發(fā)展。

4.2 頂層設(shè)計和平臺建設(shè)

頂層管理平臺對虛擬仿真資源的可持續(xù)發(fā)展起到引導(dǎo)和管理作用。從全國層面建設(shè)構(gòu)建虛擬仿真資源共享及管理平臺,改善各高校資源信息孤島模式的現(xiàn)狀[7]。制定虛擬資源的接口標(biāo)準(zhǔn),要求學(xué)校在資源建設(shè)過程中,保障資源的可擴展性和兼容性,通過統(tǒng)一的接口實現(xiàn)資源與共享平臺的無縫對接,從而提高資源的可管理化和共享化水平[8-9]。

實行準(zhǔn)入制度,明確資源進入資源共享平臺的要求和遴選流程,組織專家對資源的質(zhì)量進行評審,評審?fù)ㄟ^后才可進入共享管理平臺,確保資源的整體質(zhì)量。

4.3 有效吸納和利用社會資源

社會參與是虛擬仿真資源實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必要保證,因此也是可持續(xù)發(fā)展能力建設(shè)的主要方面。高校在專業(yè)知識方面具有優(yōu)勢,但在利用虛擬仿真這種技術(shù)手段方面并不占優(yōu)勢。虛擬仿真實驗教學(xué)資源的建設(shè)如果只依靠高校,則會遇到很大的困難。而相關(guān)企業(yè)則在技術(shù)方面具有獨到的優(yōu)勢,通過制定相關(guān)的政策,對資源有償共享的收益進行合理分配,建立相應(yīng)的激勵機制,有效地吸納社會資源,同企業(yè)進行合作。合作方式可以有以下幾種方式:

(1) 共同研發(fā)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺:校企雙方共享數(shù)據(jù)資源,學(xué)校提供理論方案,企業(yè)進行方案的實施和實現(xiàn)。

(2) 企業(yè)對教師進行培訓(xùn):企業(yè)為高校提供實際的技能培訓(xùn),提升運用理論的方式和方法,進而更好地致力于虛擬仿真實驗項目的開發(fā)及平臺建設(shè)[10-11]。

(3) 以虛擬仿真資源為依托培訓(xùn)企業(yè)技術(shù)人員:校企共建的虛擬仿真資源,可以滿足企業(yè)人員的培訓(xùn),為企業(yè)節(jié)省時間、降低了培訓(xùn)成本,還可以確保安全性[10]。

(4) 通過收益合理分配,構(gòu)建利益共享,讓企業(yè)參與共享平臺的管理和升級。

4.4 建立有效的評價和反饋體系

對虛擬資源進行有效評價和反饋,在其可持續(xù)發(fā)展過程中是必要的。這種必要性體現(xiàn)在兩個方面:

(1) 有利于突出優(yōu)質(zhì)資源。使用者通過評價體系對所使用的資源進行質(zhì)量評價,可以有效地對資源進行檢驗。口碑良好的資源將更多地被后續(xù)的使用者使用,而口碑較差的資源將逐步被淘汰。

環(huán)模顆粒成型機機型采用環(huán)形壓模和壓輥為主要工作部件，主要由上料系統(tǒng)、攪拌調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)及成型系統(tǒng)組成[17]。環(huán)模顆粒成型機結(jié)構(gòu)及設(shè)備如圖2和圖3所示。

(2) 有利于資源的完善和改進。通過評價體系,資源開發(fā)者可以依據(jù)使用者的意見和建議對資源進行改進,從而有目的地對資源進行升級和擴展,持續(xù)性地提升資源質(zhì)量。

5 可持續(xù)發(fā)展的管理體系及運行機制

實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展需要有一個非常有效的管理體系。提高決策與管理能力是可持續(xù)發(fā)展能力建設(shè)的重要內(nèi)容?？沙掷m(xù)發(fā)展管理體系要求培養(yǎng)高素質(zhì)的決策人員與管理人員,綜合運用規(guī)劃、法制、行政、經(jīng)濟等手段,建立和完善可持續(xù)發(fā)展的組織結(jié)構(gòu),形成綜合決策與協(xié)調(diào)管理的運行機制[12]。

5.1 知識產(chǎn)權(quán)保護體系

在美國有52.2%的高校制定了知識產(chǎn)權(quán)保護政策,用以保障教師對自行開發(fā)的教學(xué)資源擁有明確的知識產(chǎn)權(quán),而在中國這一數(shù)字僅為12.9%[13]。虛擬仿真實驗教學(xué)資源具有明顯的知識所屬權(quán),屬于智力創(chuàng)造的勞動成果。因此,在虛擬仿真實驗教學(xué)資源共享及發(fā)展過程中,必須采用必要的措施和方法對其進行知識產(chǎn)權(quán)的保護。只有在共享平臺內(nèi)注冊并通過的單位和個人可有償使用平臺上的資源,也不能未經(jīng)開發(fā)者允許進行商業(yè)宣傳活動。另外,在技術(shù)層面也要采取有效的保護措施:(1)對資源加注產(chǎn)權(quán)標(biāo)注和數(shù)字水印[14],不得進行私自轉(zhuǎn)發(fā)和挪用；(2)對資源進行加密處理,只能采用帳號(帳號需申請,經(jīng)平臺管理者批準(zhǔn)后方可登錄)進行申請并通過后,才能進行使用；(3)進行內(nèi)容的封裝:只開放使用接口,供共享者使用,但資源的內(nèi)容是封裝的,用于保護開發(fā)者的權(quán)益。

5.2 可持續(xù)發(fā)展的經(jīng)費保障機制

在虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)和發(fā)展過程中,需要充足的經(jīng)費來支撐。經(jīng)費主要來源于兩個方面:一方面是政府的投入,另一方面是資源的有償共享收入。這兩種經(jīng)費來源的側(cè)重點有所不同:政府的經(jīng)費投入主要集中于初期的資源建設(shè),先將基本的虛擬仿真實驗教學(xué)資源建立起來,而在后期的維護方面投入相對較少；而資源的有償共享收入主要是用于虛擬資源的后續(xù)管理、更新和升級。在理想狀態(tài)下,資源共享平臺可以實現(xiàn)經(jīng)費的自我維持,即在資源建設(shè)完成后,通過有償共享的方式獲得的收入，可以維持資源的管理、更新和升級所需要的費用。

5.3 可持續(xù)發(fā)展的長效激勵機制

開發(fā)虛擬仿真實驗教學(xué)資源需要具備相關(guān)專業(yè)知識以及相應(yīng)的虛擬仿真軟件開發(fā)技能。在虛擬仿真資源建設(shè)及后續(xù)發(fā)展過程中,需要高等學(xué)校實驗室建設(shè)人員、科研團隊以及相關(guān)企業(yè)等各方面的高度參與。能否調(diào)動參與人員的積極性,就成為建設(shè)優(yōu)質(zhì)資源的一個重要環(huán)節(jié)。因此,建立相應(yīng)的激勵機制,調(diào)動參與人員的積極性,才能保證虛擬仿真實驗教學(xué)資源的可持續(xù)發(fā)展。這些激勵機制包括:

(1) 定期進行資源評比,設(shè)立獎項,頒發(fā)證書,可用于教師的考核和評職進級等,提高教師參與虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)的積極性。

(2) 通過合理的利益分配進行激勵:在資源共享過程中,堅持誰投入多、誰的資源優(yōu)質(zhì)、誰的資源被共

享使用多、誰的資源共享效果好，誰的收益就多的原則。

(3) 津貼補償機制:在虛擬仿真實驗教學(xué)資源共享過程中,需要管理人員和實驗技術(shù)人員的參與,那么就需要對其付出的工作量予以量化,并給予合理的勞務(wù)津貼補償[15]。

6 結(jié)語

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