虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)探索

賀占魁,黃 濤,2

(1.華中師范大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處,湖北 武漢 430079；2.華中師范大學(xué) 信息管理學(xué)院,湖北 武漢 430079)

為提高信息化背景下高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐育人水平,教育部從2017年起開(kāi)展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作,推動(dòng)高校積極探索線上線下教學(xué)相結(jié)合的個(gè)性化、智能化、泛在化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式,形成專(zhuān)業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開(kāi)放共享有效的高等教育信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示范新體系。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的重要建設(shè)內(nèi)容。華中師范大學(xué)全面推進(jìn)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的緊密融合,以“互聯(lián)網(wǎng)+實(shí)驗(yàn)室”理念為引導(dǎo),重點(diǎn)加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè),著力構(gòu)建智慧、融合、開(kāi)放的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[1]。

1 高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目發(fā)展歷程

20世紀(jì)90年代后期,隨著多媒體、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用,國(guó)內(nèi)部分高校相繼開(kāi)展了仿真技術(shù)和基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)及教學(xué)應(yīng)用的研究。

2008年—2010年,教育部組織開(kāi)展了“虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范”課題研究。2013年,教育部印發(fā)了《關(guān)于開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心遴選指標(biāo)體系中,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源作為一級(jí)指標(biāo)占了60%的權(quán)重,是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的核心內(nèi)容。高校在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)中強(qiáng)調(diào)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè),構(gòu)建了區(qū)域開(kāi)放共享機(jī)制和政策環(huán)境。

例如江蘇省教育廳在2016年開(kāi)展了省級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(共享平臺(tái))和省級(jí)在線開(kāi)放虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作,按專(zhuān)業(yè)門(mén)類(lèi)建設(shè)共享平臺(tái)和虛擬仿真項(xiàng)目,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源管理與信息支撐服務(wù)的科學(xué)化與系統(tǒng)化,滿足多專(zhuān)業(yè)、多學(xué)校和多地區(qū)共同開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。很多高校采用引進(jìn)、購(gòu)置資源和校企合作開(kāi)發(fā)相結(jié)合的建設(shè)方式,逐步建成了各具特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目庫(kù)[2]。

1.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)中的問(wèn)題和困難

國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)4年來(lái),優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)在快速發(fā)展,但也面臨著一些亟待解決和深入探索的問(wèn)題。

(1) 原創(chuàng)性不夠。在國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的數(shù)量快速增長(zhǎng),但很多項(xiàng)目來(lái)源于市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi),而學(xué)校自行研發(fā)的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目相對(duì)較少。

(2) 有些項(xiàng)目質(zhì)量不高。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)中,力求虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的完整,但不可避免地導(dǎo)致部分資源的重復(fù)建設(shè),其中也不乏質(zhì)量不高、應(yīng)用低效的項(xiàng)目。

(3) 缺乏標(biāo)準(zhǔn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)尚無(wú)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,因而資源的兼容性不強(qiáng),二次開(kāi)發(fā)難度較大,管理平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)支持、功能模塊、運(yùn)轉(zhuǎn)流程等各不相同,相互對(duì)接存在障礙。

(4) 開(kāi)放共享不足。由于共享機(jī)制不健全、管理平臺(tái)對(duì)接存在障礙、知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬不明晰等原因,相當(dāng)一部分虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的共享范圍僅限于校內(nèi),未形成暢通的共享渠道[3-5]。

2 以“VIRTUAL”模式推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)

華中師范大學(xué)是教育部信息化試點(diǎn)高校,擁有教育大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室和國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心。學(xué)校堅(jiān)持國(guó)際化和信息化發(fā)展戰(zhàn)略,從2012年開(kāi)始全面推行信息化與教育教學(xué)深度融合,取得了較好的成效。在推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的過(guò)程中,不斷創(chuàng)新思維、積極探索、總結(jié)經(jīng)驗(yàn),以有效選題、自主研發(fā)、運(yùn)行平臺(tái)、技術(shù)支撐、開(kāi)放應(yīng)用、評(píng)估體系和政策引導(dǎo)為核心要素,構(gòu)建了頗具成效的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)模式[6]。

2.1 以學(xué)生為中心,注重選題的合理性和有效性

學(xué)校全面推行“以學(xué)生為中心,以學(xué)為主、問(wèn)題導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動(dòng)”的研究型教學(xué)方式,在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的立項(xiàng)和選題上堅(jiān)持4項(xiàng)原則:

(1) 以學(xué)生為本,從人才培養(yǎng)的需求出發(fā),調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造意識(shí),注重知識(shí)傳授、能力培養(yǎng)、素質(zhì)提高的協(xié)同實(shí)施；

(2) 具有良好的可行性,要求設(shè)計(jì)方案科學(xué)、知識(shí)體系完整、技術(shù)方案先進(jìn)、開(kāi)發(fā)流程可控、運(yùn)行環(huán)境兼容；

(3) 具有充分的必要性,圍繞學(xué)科前沿或者社會(huì)急需,重點(diǎn)支持涉及高危或極端環(huán)境、不可及或不可逆的操作,高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；

(4) 強(qiáng)調(diào)虛實(shí)結(jié)合,將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與真實(shí)實(shí)驗(yàn)課程有機(jī)融合,在教學(xué)計(jì)劃、教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與場(chǎng)地、實(shí)驗(yàn)教學(xué)師資等方面構(gòu)建完整的虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[7]。

2.2 依托優(yōu)勢(shì)學(xué)科,自主研發(fā)虛擬仿真教學(xué)資源

依托國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心,積極進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的自主研發(fā)。各級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心結(jié)合學(xué)科優(yōu)勢(shì)和專(zhuān)業(yè)特點(diǎn),積極推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,在注重基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目虛擬化建設(shè)的同時(shí),把高水平的科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,將成熟的科研技術(shù)和方法引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程,提高了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的水平。

華中師范大學(xué)是教育部直屬的重點(diǎn)師范大學(xué),在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)上突出教師教育優(yōu)勢(shì)和特色。

例如“基于Z-Space的地理教育虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目”應(yīng)用本校國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心最前沿的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)研究成果,開(kāi)發(fā)了一系列基于Z-Space的地理師范專(zhuān)業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。地理師范專(zhuān)業(yè)的學(xué)生利用該實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目開(kāi)展信息化環(huán)境下的教學(xué)技能訓(xùn)練,使教學(xué)能力和信息素養(yǎng)同步提升。

又例如心理與行為國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心依托青少年網(wǎng)絡(luò)心理與行為教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖北省人的發(fā)展與心理健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等科研平臺(tái)的研究成果,將虛擬社會(huì)心理與行為系統(tǒng)和基于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)之上的行為觀察系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集模塊結(jié)合起來(lái)。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),利用虛擬社會(huì)心理與行為系統(tǒng)向被試呈現(xiàn)虛擬化的社會(huì)心理學(xué)場(chǎng)景,探討人在虛擬社會(huì)情境中的心理和行為反應(yīng)；利用業(yè)已成熟的行為觀察記錄分析系統(tǒng),記錄和分析處于實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中的各種人機(jī)交互活動(dòng),從而建立一系列獨(dú)具特色的虛擬社會(huì)心理實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目[8]。

2.3 以穩(wěn)定安全為基礎(chǔ),搭建運(yùn)行管理平臺(tái)

學(xué)校利用信息化建設(shè)專(zhuān)項(xiàng)資金,建立了校級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái),滿足校內(nèi)各學(xué)院及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)、發(fā)布、管理和使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的需求,實(shí)現(xiàn)多學(xué)科、多類(lèi)型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的集中管理和數(shù)據(jù)共享,支持課程和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展。

管理平臺(tái)托管于學(xué)校中心機(jī)房,分別通過(guò)千兆光纖接入CERNET、電信和聯(lián)通網(wǎng)絡(luò),保證了平臺(tái)的穩(wěn)定運(yùn)行。平臺(tái)具有良好的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制,在病毒查殺、惡意攻擊防控、信息過(guò)濾、入侵檢測(cè)等方面達(dá)到較高的技術(shù)和管理水平。在數(shù)據(jù)安全方面,平臺(tái)采用網(wǎng)絡(luò)傳輸加密、信息過(guò)濾和機(jī)密數(shù)據(jù)保護(hù)等3道安全屏障,關(guān)鍵數(shù)據(jù)采用MD5加密,關(guān)鍵組件采用獨(dú)有混淆加密技術(shù),確保數(shù)據(jù)庫(kù)連接字符串、密碼、許可驗(yàn)證、Web Service接口等關(guān)鍵參數(shù)在傳輸前后均為加密格式。通過(guò)內(nèi)部源代碼審查制度,對(duì)階段性變更或重要版本發(fā)布的代碼進(jìn)行審查,有效防止私設(shè)后門(mén)。

平臺(tái)提供了完善的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助功能,包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與準(zhǔn)備、開(kāi)課管理、實(shí)驗(yàn)庫(kù)維護(hù)、教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)過(guò)程智能監(jiān)控和在線指導(dǎo)、結(jié)果評(píng)價(jià)、成績(jī)統(tǒng)計(jì)查詢、教學(xué)效果統(tǒng)計(jì)分析等實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過(guò)程管理,并為校際虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的開(kāi)放共享、對(duì)比評(píng)價(jià)和學(xué)分互認(rèn)等工作奠定基礎(chǔ)。

為適應(yīng)不同使用場(chǎng)景和使用終端,管理平臺(tái)具有良好的兼容性,可以在安裝有Windows、MacOS、Android、IOS等操作系統(tǒng)的PC機(jī)、平板電腦或手機(jī)上運(yùn)行。學(xué)生在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下,可以在任意時(shí)間、任意地點(diǎn)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)操作。

2.4 以校企合作為手段,強(qiáng)化技術(shù)支撐

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的研發(fā)高度依賴先進(jìn)技術(shù)的支撐,必須綜合應(yīng)用富媒體、三維建模、人機(jī)交互、虛擬現(xiàn)實(shí)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)手段。我校積極開(kāi)展校企合作,充分發(fā)揮學(xué)校的學(xué)術(shù)優(yōu)勢(shì)和企業(yè)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),聯(lián)合優(yōu)秀企業(yè)共建、共享虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。

各實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心結(jié)合學(xué)科特點(diǎn),對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源布局進(jìn)行策劃,對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容、要求及科學(xué)性進(jìn)行把關(guān),負(fù)責(zé)腳本的撰寫(xiě),并提供專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)和學(xué)術(shù)指導(dǎo)。參與的企業(yè)利用信息技術(shù)手段,提供技術(shù)開(kāi)發(fā)、圖像采集、軟硬件設(shè)備支持、平臺(tái)運(yùn)營(yíng)維護(hù)、開(kāi)放共享以及后續(xù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及技術(shù)支持等工作。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目完成后,企業(yè)具有產(chǎn)品的經(jīng)營(yíng)權(quán),學(xué)校享有著作權(quán)和免費(fèi)使用、持續(xù)升級(jí)的便利。例如生物學(xué)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心依托企業(yè)在虛擬現(xiàn)實(shí)和三維建模方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì),結(jié)合多年開(kāi)展野外實(shí)習(xí)的教學(xué)成果,重現(xiàn)了神農(nóng)架在不同季節(jié)、不同路線的野外環(huán)境和動(dòng)植物實(shí)景。同時(shí),學(xué)校以教育部信息化試點(diǎn)高校建設(shè)為契機(jī),充分利用自身技術(shù)力量,依托國(guó)家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心組建了虛擬仿真技術(shù)研究團(tuán)隊(duì),結(jié)合師范生技能培養(yǎng)的要求,重點(diǎn)對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)、三維建模、動(dòng)作捕捉、體感交互等技術(shù)進(jìn)行研究,開(kāi)發(fā)了化學(xué)、生物、地理等專(zhuān)業(yè)的教師教育系列虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目[9-10]。

針對(duì)當(dāng)前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目和管理平臺(tái)的建設(shè)缺乏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的情況,學(xué)校組織力量研究制訂了《虛擬實(shí)驗(yàn):框架標(biāo)準(zhǔn)》(國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn))和《Virtual Experiment Framework》(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)),定義了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目開(kāi)發(fā)、評(píng)價(jià)、管理和測(cè)試體系的結(jié)構(gòu)框架,描述了虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其構(gòu)件,并且確定不同標(biāo)準(zhǔn)、不同規(guī)范間的相互關(guān)系,使多種標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范能有機(jī)結(jié)合。制訂了《虛擬實(shí)驗(yàn):數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)》,定義了適用于不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)化信息結(jié)構(gòu),重點(diǎn)解決虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上各個(gè)功能模塊之間的數(shù)據(jù)交換格式的規(guī)范化描述問(wèn)題,從虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)開(kāi)發(fā)和資源整合所涉及的互操作接口入手,研究制訂應(yīng)用于虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下的數(shù)據(jù)交換規(guī)范[11-12]。

2.5 以提高效益為目標(biāo),推進(jìn)優(yōu)質(zhì)資源開(kāi)放應(yīng)用

為提升虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)成效,學(xué)校采取多種措施推進(jìn)優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的應(yīng)用和開(kāi)放共享。學(xué)校明確要求省級(jí)及以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的骨干教師根據(jù)所承擔(dān)實(shí)驗(yàn)課程的專(zhuān)業(yè)特色,安排若干學(xué)時(shí)開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)；要求在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目管理信息系統(tǒng)中開(kāi)設(shè)個(gè)人教學(xué)空間和學(xué)生自主學(xué)習(xí)的環(huán)境,實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“一體化”云端集成式管理。

對(duì)于學(xué)校教研立項(xiàng)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目,由所在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心參與項(xiàng)目驗(yàn)收,驗(yàn)收合格的項(xiàng)目必須納入中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用當(dāng)中,并由實(shí)驗(yàn)室管理部門(mén)復(fù)核。為此,學(xué)校購(gòu)入大量先進(jìn)設(shè)備,如三維投影儀、動(dòng)作捕捉設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)眼鏡、頭盔等,學(xué)生既可以在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心暢游虛擬世界,也可以在全覆蓋的無(wú)線校園網(wǎng)環(huán)境下,對(duì)部分在線資源可以隨時(shí)、隨地進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí)和自主實(shí)驗(yàn)。

根據(jù)國(guó)家級(jí)和省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)要求,各實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目不但面向校內(nèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)學(xué)生,也積極對(duì)外開(kāi)放共享,推廣應(yīng)用具有自主創(chuàng)新特色的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果。我校以湖北教師教育網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟、武漢地區(qū)七校聯(lián)合辦學(xué)為抓手,通過(guò)平臺(tái)對(duì)接與資源互通,探索區(qū)域免費(fèi)開(kāi)放共享機(jī)制。目前已遴選一批虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目面向公眾免費(fèi)開(kāi)放,包括國(guó)培計(jì)劃教師培訓(xùn)、其他在職中學(xué)教師的繼續(xù)教育培訓(xùn)以及我校教師教育創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)區(qū)各中小學(xué)教師培訓(xùn)等,取得了良好的示范輻射效應(yīng)。

2.6 以質(zhì)量提升為核心,加強(qiáng)評(píng)估體系建設(shè)

質(zhì)量是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的生命線,是提升人才培養(yǎng)水平的核心要素。為了嚴(yán)格虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目準(zhǔn)入,同時(shí)促進(jìn)項(xiàng)目的持續(xù)改進(jìn)、完善與更新,我校初步建立了用于遴選和評(píng)審優(yōu)質(zhì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系覆蓋了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的完整過(guò)程,主要包括6方面內(nèi)容。

(1) 建設(shè)的必要性和創(chuàng)新性。評(píng)估虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是否符合實(shí)驗(yàn)教學(xué)和人才培養(yǎng)需要,是否充分體現(xiàn)“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛、相互促進(jìn)”,是否圍繞學(xué)科前沿或者社會(huì)亟需。

(2) 完善的教學(xué)內(nèi)容。考查教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)性、適用性以及是否符合教學(xué)大綱和課程標(biāo)準(zhǔn)。教學(xué)內(nèi)容與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)要有良好的匹配,知識(shí)體系結(jié)構(gòu)合理、邏輯結(jié)構(gòu)有序、難點(diǎn)重點(diǎn)清晰、內(nèi)容擴(kuò)展性好。

(3) 科學(xué)的教學(xué)設(shè)計(jì)。要求虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目界面布局合理、導(dǎo)航清晰簡(jiǎn)捷,虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和對(duì)象逼真；流程完整、系統(tǒng)性強(qiáng)、符合認(rèn)知邏輯；人機(jī)交互友好、交互類(lèi)型豐富多樣,具備良好的教學(xué)過(guò)程和教學(xué)結(jié)果評(píng)價(jià)。

(4) 先進(jìn)的信息技術(shù)。根據(jù)教學(xué)需要綜合運(yùn)用多種先進(jìn)的信息技術(shù),符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn),兼容各種運(yùn)行平臺(tái)和主流瀏覽器。

(5) 良好的應(yīng)用效果。擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán),面向校內(nèi)外開(kāi)放共享,有較好應(yīng)用和推廣價(jià)值。

(6) 鮮明的特色。在某一方面有實(shí)質(zhì)性創(chuàng)新,充分體現(xiàn)學(xué)科優(yōu)勢(shì)和特色。

2.7 以有力保障為目標(biāo),加強(qiáng)制度建設(shè)與政策引導(dǎo)

學(xué)校采取一系列措施,推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的規(guī)范化和可持續(xù)發(fā)展。

學(xué)校每年從教育部中央高校改善基本辦學(xué)條件經(jīng)費(fèi)、校內(nèi)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)中安排專(zhuān)項(xiàng)資金用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè),為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)提供穩(wěn)定的資金保障。設(shè)立了科研成果轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容類(lèi)項(xiàng)目,每年支持虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究項(xiàng)目10余項(xiàng),有力地提升了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的自主研發(fā)能力。

通過(guò)引進(jìn)、培養(yǎng)和合作,建設(shè)了一支由專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教師、信息技術(shù)專(zhuān)家、實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理人員共同組成的高水平虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍,為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)可持續(xù)發(fā)展提供了人才支撐。

建立了“共建、共享、共管”的雙贏、可持續(xù)校企合作模式,促進(jìn)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的良性發(fā)展；制定和完善了人事管理、經(jīng)費(fèi)使用、教學(xué)效果考核評(píng)價(jià)、開(kāi)放共享等一系列管理制度,較好地調(diào)動(dòng)了教師開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性,為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)持續(xù)發(fā)展提供制度和政策保障[13]。

3 建設(shè)成效

為深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革,提高學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,華中師范大學(xué)以“VIRTUAL”模式大力推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè),取得了顯著成效。近3年來(lái),學(xué)校不斷加大對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)投入,開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備總值已達(dá)到1 000余萬(wàn)元；各實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心目前在用的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目近500項(xiàng),其中半數(shù)以上具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)或共有知識(shí)產(chǎn)權(quán),其中“棉花轉(zhuǎn)基因技術(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)”等項(xiàng)目獲高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)成果獎(jiǎng)。

建設(shè)的教師教育系列特色虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目已推廣應(yīng)用于全國(guó)教師教育網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟和湖北省教師教育網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的高校。在此基礎(chǔ)上,學(xué)校成功申報(bào)了心理與行為國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、生物學(xué)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心、電子商務(wù)省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心等,培育了化學(xué)、文科綜合、地理科學(xué)、物理、電工電子等一批校級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

學(xué)生通過(guò)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué),更加系統(tǒng)、全面地掌握了實(shí)驗(yàn)技能,拓寬了學(xué)科視野,綜合實(shí)踐能力、信息化素養(yǎng)和創(chuàng)新能力得到提高。依托大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基金項(xiàng)目、本科人才培養(yǎng)“博雅計(jì)劃”等,部分學(xué)生自主申報(bào)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相關(guān)的研究課題和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。例如在心理與行為國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,學(xué)生的“空間導(dǎo)航知覺(jué)中地標(biāo)線索與邊界線索的優(yōu)勢(shì)效應(yīng)研究”項(xiàng)目獲得大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃A類(lèi)項(xiàng)目的優(yōu)秀結(jié)項(xiàng)。

4 結(jié)語(yǔ)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)是國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的重要任務(wù),也是高校推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源結(jié)構(gòu)、提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源使用效益的必然要求。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目與精品資源共享課、精品視頻公開(kāi)課相互支持和補(bǔ)充,已

成為信息化背景下實(shí)驗(yàn)教學(xué)的剛性需求。隨著高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深入以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的變革,華中師范大學(xué)通過(guò)系統(tǒng)化的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè),持續(xù)提升虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平,推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化更好更快地發(fā)展,也為推動(dòng)高等教育教學(xué)改革和創(chuàng)新人才培養(yǎng)做出有益的探索。

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