新工科背景下的電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)的思考

摘要：針對當(dāng)前電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心的基本特點及存在的問題，通過深入剖析明確電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)環(huán)節(jié)在知識傳承和能力培養(yǎng)中的重要地位，并從電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)體系、實驗教學(xué)模式及科研成果轉(zhuǎn)化等方面提出建設(shè)一個教學(xué)資源共享、實驗教學(xué)層次分明、注重校企創(chuàng)新及專業(yè)特色鮮明的電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心的可行性建議。

關(guān)鍵詞：新工科;電子信息類;虛擬仿真實驗教學(xué)

《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》指出：加強(qiáng)實驗室、實習(xí)實訓(xùn)基地、實踐教學(xué)共享平臺建設(shè)，重點建設(shè)一批國家級實驗教學(xué)示范中心、國家大學(xué)生校外實踐教育基地、高職實訓(xùn)基地[1]。教育部高等教育司指出：國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學(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，更是實驗教學(xué)的發(fā)展方向，重點是建設(shè)信息化實驗教學(xué)資源[2]。

電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心應(yīng)具備的基本條件：提供的科學(xué)儀器設(shè)備可以自由搭建合理的典型虛擬仿真實驗項目，科研成果可以豐富虛擬仿真實驗教學(xué)內(nèi)容、開拓學(xué)生視野、培養(yǎng)綜合設(shè)計和創(chuàng)新能力，校企合作模式可以為虛擬仿真實驗教學(xué)提供可持續(xù)發(fā)展的動力。

1 電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心的基本特點

（1）行業(yè)特色鮮明，科研成果教學(xué)化

充分發(fā)揮電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心既有的行業(yè)優(yōu)勢，注重將電子信息工程、通信工程等典型解決方案和最新的科研成果轉(zhuǎn)化為虛擬仿真實驗教學(xué)中心的教學(xué)資源。本著“能實不虛、虛實互補(bǔ)，自主學(xué)習(xí)與實驗教學(xué)互補(bǔ)”原則，深化拓展虛擬仿真實驗教學(xué)內(nèi)容和學(xué)生能力培養(yǎng)。

（2）校企產(chǎn)學(xué)合作，注重校企創(chuàng)新，實驗實踐科研一體化

利用虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，與企業(yè)合作搭建實踐實訓(xùn)虛擬仿真平臺，使實驗實踐教學(xué)與工程應(yīng)用緊密結(jié)合，培養(yǎng)新工科背景下的學(xué)生工程實踐能力和創(chuàng)新能力，提升虛擬仿真實驗教學(xué)中心的整體科研水平與實驗實踐優(yōu)化能力。

（3）可以全程網(wǎng)絡(luò)操控，實驗資源完備，教學(xué)體系層次化

各虛擬仿真實驗教學(xué)中心利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立開放的實驗實踐教學(xué)平臺，包括基礎(chǔ)實驗、綜合實驗和創(chuàng)新實驗。以學(xué)生為主體，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，克服了地域、時域的局限性。

（4）實驗教學(xué)團(tuán)隊職稱、學(xué)歷及年齡等結(jié)構(gòu)合理

各虛擬仿真實驗教學(xué)中心基本組成了以教授為學(xué)術(shù)帶頭人，以實踐經(jīng)驗豐富，教學(xué)科研能力強(qiáng)的中年教師為核心骨干，以具有高學(xué)歷的青年教師為主體的實驗實踐教學(xué)團(tuán)隊。青年教師大多具有軟件開發(fā)及虛擬仿真實驗教學(xué)能力。

2 電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)中存在的問題

（1）虛擬仿真實驗教學(xué)資源共享率較低，資源的質(zhì)量有待提高

多數(shù)高校的電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)主要存在虛擬仿真實驗教學(xué)資源缺乏，資源存在重復(fù)建設(shè)和質(zhì)量不高的情況，且資源共享率較低。主要集中局部如：校內(nèi)、相關(guān)合作企業(yè)或部分高校間，暫不能實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的全程開放。調(diào)研問卷顯示，75%的高校認(rèn)為現(xiàn)有虛擬仿真實驗教學(xué)中心教學(xué)的資源項目數(shù)量不足，資源質(zhì)量有待提高。

（2）總體設(shè)計有待加強(qiáng)，缺乏高效的管理和組織機(jī)構(gòu)

多數(shù)高校的電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)資源總體性設(shè)計相對欠缺，且多數(shù)是以多個子實驗室承載各自專業(yè)實驗資源為主，管理、共享及合作相對較弱。調(diào)研問卷顯示，56.8%的高校認(rèn)為虛擬仿真實驗教學(xué)中心的教學(xué)資源最需要解決的問題是建立高效的管理和組織機(jī)構(gòu)。

（3）多數(shù)高校的電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的虛擬仿真系統(tǒng)

各虛擬仿真實驗教學(xué)中心所用的大多數(shù)虛擬軟件、建模軟件及仿真等專業(yè)軟件都采購于國外。許多虛擬仿真實驗項目是基于國外流行商業(yè)仿真軟件的二次開發(fā)，容易受制于人。

（4）需要建立完善的虛擬仿真實驗教學(xué)體系

地方、高校、企業(yè)各自發(fā)揮其職能，通過有機(jī)結(jié)合、相互支撐及協(xié)同合作，形成一套科學(xué)的教學(xué)資源開放共享的虛擬仿真實驗教學(xué)體系。虛擬實驗類課程與現(xiàn)有課程契合還需要進(jìn)一步加強(qiáng)，優(yōu)化不同層次實驗所占的比重，增加軟硬件相結(jié)合、虛實相結(jié)合的實驗項目等。

3 電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心主要進(jìn)行四方面的建設(shè)

（1）加強(qiáng)電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心之間的信息交流與資源共享

加強(qiáng)校企、校校之間合作，推廣原創(chuàng)性、創(chuàng)新性實驗，擴(kuò)大電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)資源對其他高校乃至社會的共享與開放，充分發(fā)揮其對全國其他同類高校人才培養(yǎng)的輻射作用。

（2）實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)資源的全程網(wǎng)絡(luò)化，提高實驗管理平臺的整體水平

充分利用校企合作辦學(xué)的有利條件，提高電子信息類虛擬仿真系統(tǒng)的逼真度。提高管理平臺的整體水平，需要建立校級或院級層面的虛擬仿真實驗管理平臺，支持各院系開發(fā)各類虛擬仿真實驗教學(xué)資源。充分利用通信、互聯(lián)網(wǎng)、云計算等領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，提高虛擬仿真實驗教學(xué)中心的遠(yuǎn)程訪問能力，供各高校學(xué)生開展網(wǎng)絡(luò)自主學(xué)習(xí)。

（3）加強(qiáng)專業(yè)相關(guān)的虛擬仿真實驗系統(tǒng)研發(fā)人才的培養(yǎng)

加強(qiáng)虛擬仿真系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論研究，制定相關(guān)人才培養(yǎng)的發(fā)展規(guī)劃和激勵機(jī)制，逐步建立符合我國國情的虛擬仿真系統(tǒng)研發(fā)人才團(tuán)隊，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)和特色鮮明的虛擬仿真系統(tǒng)。

（4）構(gòu)建具有鮮明專業(yè)特色的電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)體系

全面推進(jìn)以學(xué)生為中心、以問題為導(dǎo)向的新工科教學(xué)理念，虛擬仿真實驗教學(xué)中心以“基本能力培養(yǎng)→綜合能力提高→創(chuàng)新能力激發(fā)”為主線，以“立足基礎(chǔ)、注重層次、突出特色、加強(qiáng)能力”為指導(dǎo)，構(gòu)建具有專業(yè)特色的基礎(chǔ)性、綜合性、工程性、創(chuàng)新性、層次化、開放化、行業(yè)化、個性化培養(yǎng)相結(jié)合的虛擬仿真實驗教學(xué)體系。

4 結(jié)語

微電子、人工智能、通信網(wǎng)絡(luò)、云服務(wù)等高新技術(shù)的快速發(fā)展，為虛擬仿真實驗室、虛擬仿真實驗系統(tǒng)、虛擬仿真實驗軟件以及開放共享的教育資源的建設(shè)與應(yīng)用提供了有力的支撐條件。新時代ICT技術(shù)在教育領(lǐng)域特別是電子信息類實驗實踐教學(xué)中的大規(guī)?？焖賾?yīng)用，對電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)起到了關(guān)鍵作用。

根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)和電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)中心的基本特點和存在的不足，不斷進(jìn)行虛擬仿真實驗教學(xué)體系的系統(tǒng)改革，及時吸收科學(xué)研究和教學(xué)研究的最新成果，增加綜合性、創(chuàng)新性實驗的比例。在虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)的實施過程中，加強(qiáng)科研成果轉(zhuǎn)化和專業(yè)相關(guān)的虛擬仿真實驗系統(tǒng)開發(fā)人才的培養(yǎng)，鞏固校企合作關(guān)系，加強(qiáng)全程網(wǎng)絡(luò)信息交流與資源共享，提升電子信息類虛擬仿真實驗教學(xué)的專業(yè)特色。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國教育部.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，2012.

[2]中華人民共和國教育部高等教育司.關(guān)于開展2015年國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作的通知.教高司函（2015）24號，2015.

作者簡介：臧景峰（1976.03-），男，漢族，吉林長春人，長春理工大學(xué)工學(xué)博士，副教授，從事嵌入式系統(tǒng)設(shè)計、通信信號處理、圖像處理的教學(xué)和科研工作。

基金項目：教育部國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)項目（教高司函〔2015〕24號）。