虛擬仿真，引領(lǐng)教育變革新時(shí)代

盛雪云

隨著知識大爆炸時(shí)代的來臨以及科技的快速發(fā)展，教育教學(xué)模式迎來了重大變革，學(xué)習(xí)環(huán)境與學(xué)習(xí)方式的重塑是變革中的重要一環(huán)。虛擬仿真技術(shù)恰恰是引領(lǐng)這一變革的關(guān)鍵。

關(guān)鍵詞 學(xué)習(xí)模式 虛擬仿真 數(shù)字化資源 終身學(xué)習(xí)

隨著知識大爆炸時(shí)代的來臨以及科技的快速發(fā)展，知識的生產(chǎn)方式、呈現(xiàn)方式都在發(fā)生深刻變化。人類認(rèn)識世界、獲取知識的方式正在經(jīng)歷一次重大洗禮，教育教學(xué)模式也相應(yīng)迎來重大變革。此時(shí)，尋找新的學(xué)習(xí)模式，探索適應(yīng)當(dāng)下知識環(huán)境、學(xué)習(xí)方式的新手段，成為院校和相關(guān)企業(yè)的重要課題。虛擬仿真技術(shù)，為應(yīng)對這一挑戰(zhàn)提供了優(yōu)質(zhì)的解決方案。

虛擬仿真教學(xué)或成主流學(xué)習(xí)方式

人類教育擁有悠久的歷史，但是作為現(xiàn)代科學(xué)體系中的教育，產(chǎn)生的時(shí)間很晚，特別是學(xué)校教育制度，只有幾百年時(shí)間。在中國，現(xiàn)代學(xué)校制度建立僅有一百多年。從知識的呈現(xiàn)形態(tài)和傳播方式看，在文字和書本出現(xiàn)之前，人類靠觀察和實(shí)踐兩種方式認(rèn)識自然，有了書本和文字后，知識主要通過文字形態(tài)呈現(xiàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，知識的呈現(xiàn)形態(tài)以及人們獲取知識的方式越來越多樣化。

從學(xué)習(xí)角度看，人類可以通過真實(shí)世界和抽象世界的學(xué)習(xí)獲取知識。比如我們的遠(yuǎn)古祖先從草原、森林等真實(shí)世界中學(xué)習(xí)到一手知識;而以文字等為載體傳遞知識的學(xué)校教育，某種意義上屬于抽象世界的學(xué)習(xí)。從真實(shí)世界到文字描述是一次由具象到抽象的過程，當(dāng)中會遺失和簡化很多東西，也會碰到許多問題。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，如今已經(jīng)能夠通過虛擬技術(shù)模仿真實(shí)世界，改善人類學(xué)習(xí)環(huán)境，幫助人們更好地獲取知識。這恰恰是虛擬仿真的價(jià)值所在。

綜上，隨著知識呈現(xiàn)形態(tài)的轉(zhuǎn)變，結(jié)合人類獲取知識途徑的變化，國家數(shù)字化學(xué)習(xí)資源中心主任單從凱提出，人類的知識學(xué)習(xí)途徑經(jīng)歷了由真實(shí)世界到文字世界（主要是學(xué)校教育）再到虛擬世界三個(gè)階段。他表示：“虛擬仿真的意義和價(jià)值是重塑教學(xué)環(huán)境，它將引領(lǐng)未來教學(xué)的重大變革和人類學(xué)習(xí)方式的重大變革。”

為了適應(yīng)國家戰(zhàn)略發(fā)展和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級要求，以及滿足當(dāng)下和未來我國教育發(fā)展變革的需要，近年來，教育部對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)高度重視，大力扶持虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)。國家數(shù)字化學(xué)習(xí)資源中心順應(yīng)國家發(fā)展大趨勢，很早便開始關(guān)注和重視虛擬仿真技術(shù)在教育中的應(yīng)用，特別是面向職業(yè)院校的虛擬仿真軟件開發(fā)與開放共享。

“當(dāng)前，我國虛擬仿真資源的建設(shè)和開發(fā)仍處于初級階段，還停留在技術(shù)呈現(xiàn)層面，各自為政，沒有形成整體的教學(xué)環(huán)境。”單從凱指出，現(xiàn)在虛擬仿真解決的還是有無的問題，未來，很多領(lǐng)域的虛擬仿真教學(xué)會成為一種主流的學(xué)習(xí)模式和不可或缺的教學(xué)環(huán)節(jié)，會融入所有教學(xué)環(huán)境中，每位教師和每所學(xué)校都要迎接這種挑戰(zhàn)和變革的到來。

虛擬仿真將帶來真正的教學(xué)變革

推動(dòng)數(shù)字化學(xué)習(xí)資源的開放、共享、協(xié)同、創(chuàng)新，始終是資源中心不懈追求的使命和價(jià)值所在。虛擬仿真資源作為面向未來的資源，一直是他們推動(dòng)共享的重點(diǎn)。如何運(yùn)用這些資源有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，是資源中心在虛擬仿真資源開發(fā)和應(yīng)用上關(guān)注的重心。10年來，圍繞這一重心，資源中心多措并舉，開展了多項(xiàng)卓有成效的工作。

一是舉辦高峰論壇。自2011年起，資源中心開始舉辦虛擬仿真高峰論壇，單從凱介紹，當(dāng)時(shí)國內(nèi)的虛擬仿真技術(shù)剛剛起步，為數(shù)不多的開發(fā)商都是針對具體學(xué)校開發(fā)相關(guān)內(nèi)容，不能開放共享，效益很差。他們希望通過舉辦相關(guān)活動(dòng)，在院校和企業(yè)間搭建橋梁，實(shí)現(xiàn)資源共享。同時(shí)提高院校對虛擬仿真資源的重視和研究，推進(jìn)院校的教學(xué)模式變革。

二是進(jìn)行資源匯編。資源中心分別于2014年、2016年推出兩個(gè)版本的《職業(yè)教育虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源匯編》，梳理和整合國內(nèi)外相關(guān)虛擬仿真資源，以期為廠商和院校提供足夠的信息，推動(dòng)虛擬仿真事業(yè)的發(fā)展。

三是開發(fā)大量的虛擬仿真課程資源。據(jù)資源中心課程開發(fā)部經(jīng)理余祖彬介紹，目前，他們開發(fā)的虛擬仿真資源有VR十大戰(zhàn)役、十大戰(zhàn)役博物館、中國傳統(tǒng)手工藝、科學(xué)小實(shí)驗(yàn)等幾大類。其中，VR十大戰(zhàn)役主要采用三維建模，通過虛擬仿真技術(shù)真實(shí)還原歷史事實(shí)和歷史空間。“每一個(gè)場景都是完全還原歷史，細(xì)致到士兵當(dāng)時(shí)的吃、穿、用，以及戰(zhàn)場環(huán)境……”余祖彬以黃海戰(zhàn)役為例介紹說，學(xué)生可以作為戰(zhàn)爭中的某一角色進(jìn)入相應(yīng)場景，真實(shí)感受到當(dāng)時(shí)中日海軍的對比，兩國經(jīng)濟(jì)和軍事發(fā)展水平的對比等。這樣的學(xué)習(xí)方式，就和傳統(tǒng)的文字教學(xué)有了根本區(qū)別，改變了學(xué)生思考問題的環(huán)境。“從歷史資料搜集再到場景還原、道具還原，相當(dāng)于電影制作的級別?！庇嘧姹蛘f。

四是開發(fā)實(shí)驗(yàn)云平臺。為了解決成人學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的問題，2015年，資源中心開發(fā)了國家開放大學(xué)實(shí)驗(yàn)云平臺，利用信息化手段，構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境，為開放大學(xué)學(xué)生提供一個(gè)超級實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生們可以隨時(shí)隨地開啟實(shí)驗(yàn)。不僅解決了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)條件不足的問題，也緩解了成人學(xué)生的工學(xué)矛盾。

經(jīng)過數(shù)年發(fā)展，實(shí)驗(yàn)云平臺的功能日臻完善。同時(shí)，資源中心充分利用自身在資源整合方面的優(yōu)勢，將分布在不同廠商、不同院校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)虛擬仿真資源、實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備資源進(jìn)行整合，在“資源共享”“按需使用”的基本思路下，為開放大學(xué)和中高職院校提供集成式共享、分布式共享、互聯(lián)網(wǎng)+設(shè)備式共享三種應(yīng)用模式。資源中心產(chǎn)品策劃部總監(jiān)呂英娜介紹，集成式共享是集中不同廠商的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源進(jìn)行統(tǒng)一部署，分布式共享是將分布在不同院校的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，互聯(lián)網(wǎng)+設(shè)備式共享則是將分布在各個(gè)院校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通。不管是哪種共享方式，實(shí)驗(yàn)云平臺都支持從在線選課到在線實(shí)訓(xùn)、答疑、考核的各個(gè)環(huán)節(jié)，基本滿足開放大學(xué)和職業(yè)院校部分專業(yè)學(xué)生的虛擬實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)需求，形成了一個(gè)完整的在線實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)流程。通過實(shí)驗(yàn)云平臺，可以將學(xué)生在各門課程里涉及的操作步驟、相關(guān)數(shù)據(jù)和成績等都匯集起來，給學(xué)校相關(guān)管理部門提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)來源接口。目前，實(shí)驗(yàn)云平臺已覆蓋10個(gè)專業(yè)，近500個(gè)微實(shí)驗(yàn)，33個(gè)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，39個(gè)實(shí)訓(xùn)案例，形成了較為廣泛的應(yīng)用。

未來一片藍(lán)海，將吸引眾多企業(yè)加入

從2011年至今，資源中心專注于虛擬仿真資源的研究和開發(fā)已有10年?！?0年前，還沒有云的概念，存儲、帶寬、設(shè)備等條件都受到限制，沉浸體驗(yàn)感很差?！眴螐膭P回憶，10年來，虛擬仿真技術(shù)得到了快速提升，在教育尤其是職業(yè)教育中發(fā)揮的作用越來越大。

他認(rèn)為，虛擬仿真教學(xué)設(shè)計(jì)不是簡單還原事物本身的景象，而是要通過設(shè)計(jì)滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，與學(xué)生學(xué)習(xí)的規(guī)律結(jié)合起來，這樣的資源才能真正解決教學(xué)中的問題，而不僅是技術(shù)呈現(xiàn)上的酷炫?！巴ㄟ^技術(shù)解決教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn)，這樣才有價(jià)值?！?/p>

問及對未來的規(guī)劃，單從凱從四個(gè)方面做了回答。

第一，要進(jìn)一步完善和豐富現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)云平臺。教育正在面臨巨大變革，變革對資源和質(zhì)量都提出了要求，作為虛擬仿真資源建設(shè)的開發(fā)商，首先要完善現(xiàn)有平臺，推動(dòng)虛擬仿真資源的開放共享，讓更多的學(xué)校和學(xué)習(xí)者從中受益。

第二，進(jìn)一步擴(kuò)大資源中心在資源開放共享上的力度，吸引更多虛擬仿真資源開發(fā)者將資源共享出來。“當(dāng)然不是免費(fèi)共享，而是建立一個(gè)機(jī)制，通過共享既可以擴(kuò)大資源覆蓋面，又可以增加收益，這樣才有更多的人和機(jī)構(gòu)投入到虛擬仿真的開發(fā)上?！?/p>

第三，瞄準(zhǔn)虛擬仿真資源建設(shè)過程中的核心問題進(jìn)行研究、探索和開發(fā)?！氨热缭鯓幼龀梢粋€(gè)達(dá)到未來要求的國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心？它的環(huán)境怎么配置？新的技術(shù)怎么突破？這一類面向?qū)W生教學(xué)需要的仿真課程資源怎么設(shè)計(jì)？這也是我們開發(fā)過程中關(guān)注的重點(diǎn)?！?/p>

第四，加強(qiáng)培訓(xùn)，把新的技術(shù)、環(huán)境、應(yīng)用模式，通過培訓(xùn)不斷擴(kuò)大，影響和團(tuán)結(jié)更多的學(xué)校，推進(jìn)虛擬仿真資源開放共享。

單從凱堅(jiān)信，數(shù)字化資源在未來教學(xué)中會發(fā)揮巨大作用，事實(shí)上，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)揮了巨大作用。他們也一直堅(jiān)信，未來的教育一定是跨越時(shí)空的，虛擬仿真技術(shù)顯然就是未來人類學(xué)習(xí)的一種主要工具。但是長久以來，國內(nèi)的教學(xué)習(xí)慣滿堂灌，重理論輕實(shí)踐，對實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的重視程度不夠，特別是職業(yè)教育?！奥殬I(yè)院校必須進(jìn)行突破和變革，觀念轉(zhuǎn)變了，虛擬仿真資源才能發(fā)揮應(yīng)有的作用?！?/p>

單從凱指出，站在開發(fā)商的角度，開發(fā)什么樣的虛擬仿真資源才能適應(yīng)學(xué)生學(xué)習(xí)的需要？開發(fā)過程中如何避免重復(fù)建設(shè)和各自為政？如何真正將虛擬仿真資源開發(fā)成為可以最大程度為院校共享的產(chǎn)品？未來還有很多機(jī)會。他預(yù)計(jì)，虛擬仿真領(lǐng)域前景廣闊，將會吸引包括頭部企業(yè)在內(nèi)的眾多企業(yè)加入。

責(zé)任編輯：夏英