虛擬仿真在《檔案保護技術(shù)學(xué)》實驗教學(xué)中的應(yīng)用

吳榮榮

國內(nèi)檔案學(xué)專業(yè)的高校，大多都會設(shè)置《檔案保護技術(shù)學(xué)》，且發(fā)現(xiàn)普遍采用專業(yè)必修課的形式進行教學(xué)，賦予了3—4分的專業(yè)學(xué)分，可見各個高校對《檔案保護技術(shù)學(xué)》的重視。《檔案保護技術(shù)學(xué)》是一門實踐性很強的課程，需要培養(yǎng)學(xué)生運用科學(xué)方法保護各種檔案的能力，為了提高教學(xué)效果，開展實驗教學(xué)成為學(xué)界的共識。關(guān)于《檔案保護技術(shù)學(xué)》的實驗教學(xué)的改革，學(xué)者們進行了豐富的探討?；羝G芬等提出改革授課方式，倡導(dǎo)實驗操作、實地觀摩和實踐實習(xí)為主，理論講解為輔的授課方式[1]160。吳曉紅提出改變教學(xué)模式，突出學(xué)生的主體作用，學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)專業(yè)能力、方法能力以及社會能力[2]40。張文浩指出改進教學(xué)方法，推進師生角色互換、學(xué)生準(zhǔn)備實驗、實用技術(shù)吸引和科技創(chuàng)新項目引導(dǎo)等教學(xué)法在課堂中的運用[3]35。隨著信息化教學(xué)的開展，現(xiàn)代信息技術(shù)在課堂中得到了很好的應(yīng)用，為了解決實驗課程開展的困難，國家不斷推進虛擬仿真技術(shù)在實驗課程中的運用，虛擬仿真實驗教學(xué)的開展為推動《檔案保護技術(shù)學(xué)》實驗教學(xué)提供了借鑒。在實驗室和實驗設(shè)備不能滿足檔案保護實驗教學(xué)的情況下，搭建一個虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，對教學(xué)質(zhì)量的提高有重要意義。

一、我國虛擬仿真實驗教學(xué)概況

虛擬仿真又稱虛擬現(xiàn)實，是在網(wǎng)絡(luò)、通信、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)的基礎(chǔ)上，利用仿真手段實現(xiàn)人與虛擬空間中事物的交互，增強用戶的感受[4]118。虛擬仿真實驗教學(xué)就是依靠虛擬仿真技術(shù)建設(shè)一個具有交互功能的在線虛擬實驗教學(xué)平臺，使課程教學(xué)中設(shè)置的實驗通過在線虛擬實驗教學(xué)的模式得以實現(xiàn)[5]91。

虛擬仿真實驗教學(xué)推動了信息技術(shù)和教學(xué)的融合，是實現(xiàn)信息化教學(xué)的手段之一。2013年教育部開始推進國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)。2019年，教育部啟動“雙萬計劃”，提出建設(shè)包括虛擬仿真在內(nèi)的五大“金課”。目前，在實驗空間——國家虛擬仿真實驗教學(xué)平臺上已經(jīng)共享了2079個實驗項目[6]，2020年教育部公布的首批國家級一流本科課程中就包含了728門虛擬仿真實驗教學(xué)課程[7]。虛擬仿真實驗可分為增強現(xiàn)實型、沉浸性、分布型以及桌面型[8]30，受到建設(shè)成本的限制，目前桌面型虛擬仿真實驗系統(tǒng)在教學(xué)中的應(yīng)用比較廣泛。在桌面型虛擬仿真實驗系統(tǒng)中，學(xué)生只需要對鍵盤和鼠標(biāo)進行操作，就能實現(xiàn)對真實的實驗流程的再現(xiàn)。文章中所提及的虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)都是桌面型虛擬仿真實驗系統(tǒng)。虛擬仿真實驗教學(xué)實現(xiàn)了實驗教學(xué)模式的創(chuàng)新，為推動中國高等教育提供有力的支撐。

二、檔案學(xué)專業(yè)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

1.檔案學(xué)專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺項目建設(shè)現(xiàn)狀。實驗空間——國家虛擬仿真實驗教學(xué)平臺匯聚了各個高校全部學(xué)科專業(yè)的經(jīng)過國家和省級認定的虛擬仿真實驗項目，是一個向?qū)W生和社會公眾開放的實驗教學(xué)公共服務(wù)平臺[9]。

在實驗空間上以“檔案”為項目名稱進行搜索，還未發(fā)現(xiàn)與檔案相關(guān)的虛擬仿真實驗教學(xué)項目，我們可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)用于檔案學(xué)教學(xué)的虛擬仿真平臺的建設(shè)還不完善。雖然虛擬仿真技術(shù)在理工科實驗教學(xué)中應(yīng)用較多，但是不乏有文科類專業(yè)將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實踐教學(xué)中。目前包括經(jīng)管類、法學(xué)類、文學(xué)類、歷史學(xué)類中的一些文科專業(yè)，都建成了虛擬仿真實驗平臺。因此，隨著“新文科”建設(shè)的深入推進，虛擬仿真技術(shù)在檔案學(xué)課程教學(xué)中的應(yīng)用將會是檔案學(xué)教學(xué)的未來發(fā)展方向。

2.虛擬仿真實驗教學(xué)在檔案學(xué)中的研究現(xiàn)狀。在中國知網(wǎng)中，以“虛擬現(xiàn)實”+“檔案”和“虛擬仿真”+“檔案”進行主題檢索，共檢索出193篇文獻（截至2020年3月15日）。虛擬仿真技術(shù)在檔案學(xué)中的研究集中在虛擬現(xiàn)實技術(shù)在檔案展覽、檔案管理和檔案服務(wù)中的運用，而將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于課程教學(xué)的文章只有2篇，研究明顯不足。葉莎莎認為檔案展覽虛擬仿真實驗教學(xué)平臺應(yīng)當(dāng)與現(xiàn)實的檔案展覽類似，并提出檔案展覽虛擬仿真實踐教學(xué)平臺的建設(shè)內(nèi)容[10]248。程媛等人分析了檔案學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)背景，以武漢大學(xué)《專門檔案管理》課程為案例，對檔案虛擬仿真實驗平臺的架構(gòu)、開發(fā)、運行方式和應(yīng)用效果進行了介紹，總結(jié)并提出了檔案虛擬仿真實驗教學(xué)平臺在建設(shè)和應(yīng)用中的經(jīng)驗和啟示[11]160。

綜上，不管是從檔案學(xué)專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)項目情況還是從虛擬仿真實驗教學(xué)在檔案學(xué)中的研究成果來看，虛擬仿真技術(shù)在檔案學(xué)實驗教學(xué)的融合方面還存在很大的不足，有關(guān)檔案學(xué)虛擬仿真實驗平臺的建設(shè)成果還很少。

三、檔案保護技術(shù)學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)項目的建設(shè)與應(yīng)用

1.建設(shè)需求。將實驗教學(xué)融入《檔案保護技術(shù)學(xué)》的教學(xué)過程已在學(xué)界達成共識，但是在實際的教學(xué)過程中，《檔案保護技術(shù)學(xué)》實驗教學(xué)的開展還存在一些阻礙。

（1）實驗室設(shè)備有限，難以開展復(fù)雜的實驗?！稒n案保護技術(shù)學(xué)》課程內(nèi)容涉及物理、化學(xué)、生物及計算機等多種學(xué)科的有關(guān)知識，決定了該課程是一門綜合性的應(yīng)用學(xué)科[12]64。但是對于一些與化學(xué)、物理相關(guān)的復(fù)雜的實驗，一方面，授課教師的理科知識基礎(chǔ)薄弱和實踐經(jīng)驗不足；另一方面，由于學(xué)校經(jīng)費的限制，并且出于安全的考慮，學(xué)校難以為學(xué)生提供完整的實驗體系。

（2）教學(xué)內(nèi)容和方式陳舊?！稒n案保護技術(shù)學(xué)》的教學(xué)內(nèi)容主要是以紙質(zhì)檔案的保護為主，以及教師主導(dǎo)的課堂教授這種單一的授課模式，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，不利于學(xué)生對知識的吸收和應(yīng)用[13]77。雖然一些學(xué)校能夠提供基礎(chǔ)的實驗項目，開展的也是與紙質(zhì)檔案相關(guān)的簡單實驗，如紙張和字跡的性能測定實驗，但是對于后來發(fā)展的聲像檔案和電子檔案等新型檔案的保護，只做了簡單的介紹，實驗課程的設(shè)置還比較缺乏。比如，電子檔案保護實驗較為復(fù)雜，它涉及跨學(xué)科知識，需要學(xué)生有豐富的計算機專業(yè)知識基礎(chǔ)，同時電子檔案信息內(nèi)容的保護，必須從電子文件生命周期全過程來考慮，受到各種因素的影響，實驗教學(xué)難以實現(xiàn)[14]72。

（3）學(xué)生實驗機會不充分，很難積累實踐經(jīng)驗。通常情況下，學(xué)生只有上實驗課的時候才能進入實驗室。實驗室的建設(shè)需要大量資金的支持，但是由于文科類實驗室的通用性差、使用率不高，高校對于文科實驗室的投入不足，導(dǎo)致文科類實驗設(shè)備難以及時更新[15]54，因此檔案學(xué)專業(yè)實驗室的建設(shè)無法為學(xué)生提供多種類的實驗內(nèi)容。檔案保護技術(shù)實驗課程要求學(xué)生學(xué)會使用白度儀、厚度儀、顯微鏡、抗張強度儀等儀器設(shè)備[16]79，但是，僅憑課堂時間的操作，而課堂之外無法繼續(xù)練習(xí)，學(xué)生無法完全掌握這些設(shè)備，限制了學(xué)生動手實踐經(jīng)驗的積累。

2.建設(shè)內(nèi)容。為了推動虛擬仿真技術(shù)在《檔案保護技術(shù)學(xué)》中的實際運用，目前主要設(shè)想構(gòu)建一個紙質(zhì)檔案修復(fù)虛擬仿真實驗平臺。一方面，學(xué)生很難有機會接觸到真正的檔案修復(fù)工作，學(xué)生學(xué)習(xí)到的理論知識無法轉(zhuǎn)化為實踐經(jīng)驗。另一方面，檔案修復(fù)作為一項技術(shù)性較強的工作，需要豐富的實踐經(jīng)驗作為支撐，但是現(xiàn)實的修復(fù)工作不允許存在疏漏。因此，虛擬仿真技術(shù)的運用為學(xué)生熟悉檔案修復(fù)工作、積累操作經(jīng)驗，提供了實驗空間。

本實驗平臺將融合運用VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)和多媒體等技術(shù)，構(gòu)建一個立體、逼真、可交互的實驗環(huán)境和對象，搭建檔案修復(fù)室和檔案修復(fù)工作臺，配備齊全的檔案修復(fù)工具，再現(xiàn)破損檔案的樣本形態(tài)，將實驗中的難點、重點予以講解，達到理論實踐一體化的教學(xué)目的。

目前，對平臺的設(shè)想主要包括理論學(xué)習(xí)、案例示范、自主實驗和總結(jié)評價這幾大功能模塊（如圖1所示）。

圖1 檔案修復(fù)實驗虛擬仿真平臺構(gòu)建圖示

（1）實驗?zāi)康?。檔案修復(fù)實驗的目的主要是希望學(xué)生掌握檔案修復(fù)的原則和基本要求等理論知識，能進行檔案修復(fù)實驗操作，掌握檔案修復(fù)的基本流程，具備一定的實踐能力，并在實驗過程中探討總結(jié)檔案修復(fù)的影響因素。

（2）實驗流程。①理論學(xué)習(xí)：首先學(xué)生在通過身份認證后進入系統(tǒng)，開始虛擬仿真實驗的學(xué)習(xí)。在實踐操作之前，老師可在線下通過課堂向?qū)W生傳授檔案修復(fù)的原則、基本要求和修復(fù)流程等，以便于學(xué)生能夠系統(tǒng)地把握檔案修復(fù)的相關(guān)理論。在進入系統(tǒng)之后，系統(tǒng)也會以選擇、填空等問答的方式，帶領(lǐng)學(xué)生再一次鞏固相關(guān)的理論知識。②案例示范。隨后學(xué)生可進入下一步驟，進行案例示范學(xué)習(xí)。在這一階段，系統(tǒng)會提供相關(guān)的學(xué)習(xí)視頻以便于學(xué)生進行學(xué)習(xí)。利用豐富的教學(xué)視頻，對檔案修復(fù)過程所涉及的一些基本流程和完整的修復(fù)流程進行進一步展示，并對相關(guān)知識點進行標(biāo)記提醒。③自主實驗。當(dāng)學(xué)生對檔案修復(fù)的相關(guān)理論和知識點掌握之后，此刻讓學(xué)生進入自主實驗環(huán)節(jié)。實驗的類型豐富，會有針對修復(fù)環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)性訓(xùn)練，可由學(xué)生自主完成。同時還會設(shè)置檔案修復(fù)操作的完整的綜合性實驗，檔案修復(fù)實驗作為綜合性的實驗，既可以由學(xué)生自主完成，也可以讓學(xué)生進行小組合作，在小組合作的過程中，促進學(xué)生提升團隊協(xié)作能力。從修復(fù)前的準(zhǔn)備工作、實施修復(fù)工作以及修復(fù)后的工作，為學(xué)生提供一個虛擬的實驗流程和虛擬的操作工具。由于現(xiàn)實實驗會受到實驗工具的限制，那么在虛擬仿真實驗平臺上，就能解決實驗工具不齊全的問題，還能夠為學(xué)生提供盡可能豐富的實驗工具，包括各式各樣的破損檔案、不同材質(zhì)的修復(fù)用紙、干燥工具等，由技術(shù)開發(fā)人員提前嵌入系統(tǒng)，以便于學(xué)生的使用。同時，在現(xiàn)實生活中，如有新興的操作工具，在系統(tǒng)更新時，也可以不斷地豐富。④總結(jié)評價。在傳統(tǒng)實驗中，實驗的評價存在一定缺陷，在虛擬的實驗空間中，學(xué)生的每一個實驗操作步驟進行跟蹤，系統(tǒng)生成一個完整的實驗報告。實驗報告的形成必須具有一定的科學(xué)性，科學(xué)性的來源就是將學(xué)生的操作流程與規(guī)范性的流程對比得出的。因此，必須將《檔案修裱技術(shù)規(guī)范》和《紙質(zhì)檔案搶救與修復(fù)規(guī)范》等相關(guān)規(guī)范嵌入系統(tǒng)。以便于為學(xué)生提供一個專業(yè)的實驗結(jié)果。同時，為學(xué)生搭建一個交流平臺，以便于學(xué)生分享實驗心得，討論總結(jié)檔案修復(fù)的影響因素。最后，學(xué)生可以根據(jù)系統(tǒng)導(dǎo)出的實驗報告和實驗視頻，找出自己在實驗過程中的誤操作行為，還可以回到自主實驗環(huán)節(jié)，針對自己的操作失誤進行針對性的練習(xí)，把握修復(fù)實驗的細節(jié)。

（3）教學(xué)效果。通過虛擬仿真技術(shù)將學(xué)生置身于解決真實問題的情境中，提升了教學(xué)效果。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：首先，利用虛擬仿真實驗平臺，學(xué)生可以進行檔案修復(fù)的基礎(chǔ)性訓(xùn)練和綜合性實驗，可以反復(fù)操作，加深了對檔案修復(fù)相關(guān)理論和知識的認識，提高了動手能力和學(xué)習(xí)興趣。其次，學(xué)生在虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)，往往會伴隨著角色扮演，被賦予了檔案修復(fù)工作者這一明確的角色，這種學(xué)習(xí)體驗?zāi)軌虺浞值丶ぐl(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力。

四、總結(jié)與展望

就虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)來說，學(xué)生不僅僅是數(shù)據(jù)的接受者，也是數(shù)據(jù)的貢獻者。他們在學(xué)習(xí)和實踐過程中既能掌握理論和方法，同時在實驗中產(chǎn)生的實驗數(shù)據(jù)還能為研究者提供參考，在不斷的實踐中找到更好的檔案保護技術(shù)和方法。

將虛擬仿真技術(shù)與檔案保護技術(shù)的實踐需求相結(jié)合，為學(xué)生開展自主學(xué)習(xí)提供了平臺。不僅能夠解決檔案保護實驗開展困難的窘境，還能提高學(xué)生的興趣，提高實踐能力，達到理論和實踐教學(xué)的統(tǒng)一。虛擬仿真技術(shù)的運用也將會是檔案學(xué)順應(yīng)“新文科”發(fā)展的重要手段之一，目前對于虛擬仿真技術(shù)在《檔案保護技術(shù)學(xué)》實驗教學(xué)中的應(yīng)用僅停留在理論層面，也希望能有這樣的平臺建立起來，真正地為學(xué)生提供利用。