高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與管理探究

（廣州工商學(xué)院，廣東 廣州 510800）

1 我國(guó)高校建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的綜合意義

教學(xué)中，利用高科技建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升教師整體的教學(xué)水平[1]。教師可將傳統(tǒng)教學(xué)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行雙結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論+實(shí)踐的雙向運(yùn)用，推動(dòng)了我國(guó)的教育發(fā)展，使我國(guó)整套的教育體系更加完善、高效。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以使教師和學(xué)生擺脫時(shí)間、地點(diǎn)、精力等因素的限制，隨時(shí)隨地進(jìn)行專項(xiàng)性教、學(xué)，運(yùn)用多種有效手段強(qiáng)化自身的學(xué)習(xí)能力，滿足日后發(fā)展的需求。

2 我國(guó)高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)管理的現(xiàn)狀

2.1 教學(xué)資源整合程度與共享程度較低

很多高校師生將關(guān)注重點(diǎn)放在了文化課成績(jī)中，導(dǎo)致未能及時(shí)整合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源，使相關(guān)教學(xué)資源無法順利運(yùn)用在高校教學(xué)中，出現(xiàn)一定的局限性[2]。此外，我國(guó)大部分高校的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)“封閉式”管理，在運(yùn)行過程中對(duì)于軟件研發(fā)者、硬件供應(yīng)商的依賴性較強(qiáng)，忽略了與周邊高校的合作共享，這不利于學(xué)生日后的綜合發(fā)展。因此，建立一套開放且完善的資源共享系統(tǒng)，將有效減少冗長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)效果，減少不必要的實(shí)驗(yàn)浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)各大高校的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。

2.2 研究教材版本較低

在我國(guó)高校虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)中，很多高校所使用的教材均以軟件研發(fā)者提供的手冊(cè)、文檔等為主，直接將其改編成了基本的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室教材。雖然節(jié)省了部分精力與經(jīng)費(fèi)，但對(duì)于學(xué)生的教學(xué)需求無法提供切實(shí)可行的方案。因此，學(xué)校應(yīng)將教師編為若干小組（例如A組、B組、C組等），其中，A組教師負(fù)責(zé)結(jié)合自身教學(xué)經(jīng)驗(yàn)以及虛擬實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)編寫實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。B組教師則參考中外文獻(xiàn)，吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)A組教師編寫的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書進(jìn)行刪減補(bǔ)充，將指導(dǎo)書中的授課背景、教學(xué)體系、基本原理、實(shí)驗(yàn)方法等進(jìn)行優(yōu)化，保證編寫的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書具備可行性。考慮到教師受課時(shí)、地點(diǎn)、精力等因素影響，C組教師可在A組、B組教師繁忙時(shí)提供輔助補(bǔ)充的幫助。

2.3 專業(yè)融合程度較低

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的融合范圍較廣，對(duì)計(jì)算機(jī)學(xué)科、機(jī)械工程學(xué)科、旅游管理學(xué)科等具有良好的體現(xiàn)價(jià)值，但是在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的過程中，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室存在一定的“單一化”，對(duì)于科目的互通性較低，而學(xué)生學(xué)習(xí)的知識(shí)體系是連貫的，各學(xué)科間必須保持緊密結(jié)合，否則很容易出現(xiàn)“斷層性”，對(duì)于學(xué)生的日后學(xué)習(xí)、工作、發(fā)展等產(chǎn)生很多不利影響。據(jù)我國(guó)有效數(shù)據(jù)表示，全國(guó)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的理工比例約為70%左右（數(shù)據(jù)來源于廣州工商學(xué)院，略有波動(dòng)差異），文科類幾乎沒有得到相應(yīng)的重視。

2.4 利用率與師資建設(shè)率偏低

據(jù)我國(guó)有效數(shù)據(jù)表示，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的使用時(shí)間達(dá)到600時(shí)/年的學(xué)校僅占據(jù)了27%左右[3]（數(shù)據(jù)來源于廣州工商學(xué)院，略有波動(dòng)差異），因此，學(xué)校還應(yīng)加強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的投入使用，改善教師的教學(xué)觀念，進(jìn)行理論實(shí)踐雙結(jié)合，滿足我國(guó)教育需求。此外，在我國(guó)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)中專業(yè)的師資力量薄弱，許多教師缺乏相關(guān)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)（甚至部分冷門專業(yè)的教師需要進(jìn)行“摸索”教學(xué)），導(dǎo)致虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的利用率低下，無法滿足學(xué)生的實(shí)驗(yàn)需求。

3 如何在我國(guó)高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)有效建設(shè)與管理探究

3.1 我國(guó)高校虛擬實(shí)驗(yàn)室的有效運(yùn)行

3.1.1 高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的安全使用

由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality）設(shè)備來進(jìn)行教學(xué)，教學(xué)設(shè)備較為貴重，且后續(xù)的維修工作較為煩瑣，一旦損壞，將嚴(yán)重影響后續(xù)教學(xué)。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)演示前需要制定一套合理完善的管理制度，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行綜合管理，例如《學(xué)生操作使用準(zhǔn)則》《教師審查準(zhǔn)則》《設(shè)備損壞賠償制度》等，確保虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的高效運(yùn)用。在每天教學(xué)結(jié)束后，教師還應(yīng)組織學(xué)生對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行清點(diǎn)檢查（建議以拍照對(duì)比的形式進(jìn)行檢查，可有效提升檢查效率）。

此外，除了確保相關(guān)教學(xué)設(shè)備的正常使用外，也需要做好水電的維護(hù)，防止因維護(hù)不當(dāng)在使用過程中出現(xiàn)線路老化、短路、過載等現(xiàn)象，將意外發(fā)生的可能性降至最低，保證師生的操作安全。

3.1.2 高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)部環(huán)境管理

為了確保相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境也是尤為重要的，內(nèi)部環(huán)境的溫度、濕度以及整潔度等將直接影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏差。因此，對(duì)于高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)部環(huán)境管理，極具重要性。例如在管理中，以“廣州工商學(xué)院”為例，由于其地處南方，空氣濕度較大，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作時(shí)很容易對(duì)機(jī)械內(nèi)部的電子元件造成損壞（包括但不限于電子元件受潮、銹蝕、接觸性遲緩、短路等）。因此，需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的溫度以及濕度進(jìn)行及時(shí)調(diào)節(jié)，提升空調(diào)溫度，降低空氣中的濕度，此外介于某些昆蟲由于受溫度影響喜歡在設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)卵（如蟑螂等），還應(yīng)定期組織昆蟲消殺工作，設(shè)置毒餌等。

3.2 我國(guó)高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的有效建設(shè)

3.2.1 促使教學(xué)資源得到更好地運(yùn)用

開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)可以有效幫助高校相關(guān)教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)開放性、共享性以及先進(jìn)性的教學(xué)優(yōu)勢(shì)，有效提升整體的教學(xué)質(zhì)量[4]。例如虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室很多實(shí)踐數(shù)據(jù)依托于互聯(lián)網(wǎng)，學(xué)校可以從內(nèi)部搭載的局域網(wǎng)中開放部分共享權(quán)限，便于各高校進(jìn)行綜合參考，提升整體的教學(xué)功能。

3.2.2 通過有效的教學(xué)手法挖掘?qū)W生的學(xué)習(xí)潛能

在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)中，先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)將對(duì)老舊的教學(xué)模式產(chǎn)生積極影響，使教師的教學(xué)方案更加具有高效性。同時(shí)，有利于提升課堂授課氛圍，學(xué)生借助于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，可以將二維化的知識(shí)點(diǎn)“立體化”，有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)吸收。有助于提升高校學(xué)生的靈活性、主動(dòng)性、聯(lián)想性、實(shí)踐性等，在實(shí)驗(yàn)中學(xué)生可以根據(jù)自身的實(shí)際需求進(jìn)行創(chuàng)新。

3.3 我國(guó)高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的管理

3.3.1 根據(jù)學(xué)科的實(shí)際情況進(jìn)行專項(xiàng)整合

在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，需要相關(guān)專業(yè)根據(jù)不同的課程安排，從實(shí)際角度出發(fā)，保證相關(guān)教學(xué)體系的有效運(yùn)用，滿足教師的教學(xué)任務(wù)。例如以廣州工商學(xué)院的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課程為例，教師為了提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，可以將教材內(nèi)的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行提取，結(jié)合圖形+聲音的形式制成專業(yè)的教學(xué)課件（如PPT或教學(xué)需要的大型3D仿真模擬設(shè)備），在課堂教學(xué)中進(jìn)行播放教學(xué)，使學(xué)生對(duì)相關(guān)的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)更加具有充分的吸收性。

3.3.2 在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)中完善相應(yīng)的教學(xué)方法

在進(jìn)行虛擬仿真教學(xué)時(shí)，學(xué)校需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求，對(duì)教師進(jìn)行專項(xiàng)強(qiáng)化。例如定期開展集中培訓(xùn)，幫助教師更新改進(jìn)自身的教學(xué)方案，使教師可以提前做好實(shí)驗(yàn)布置工作，提升教學(xué)效率。針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以進(jìn)行及時(shí)有效的分析，采取專項(xiàng)的處理措施，對(duì)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行編制，便于日后教學(xué)查找。

4 結(jié)語

綜上所述，在高校進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)中，學(xué)校需要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際需求對(duì)其進(jìn)行建設(shè)管理，保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)意義。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室與高科技進(jìn)行有效結(jié)合，可以使學(xué)校的教育水平得到顯著提升，同時(shí)又可以充分解決經(jīng)費(fèi)、地點(diǎn)等因素的限制，優(yōu)化教師的教學(xué)方案，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)踐能力起到了極為重要的提升效果，具有極高的推廣價(jià)值。