虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索
——以企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)課為例

高梓源

廣西財(cái)經(jīng)學(xué)院 廣西 南寧 530000

引言

在信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室成為高校教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室不僅可以為學(xué)生提供真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，還有利于提高學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的規(guī)范性和科學(xué)性，為學(xué)生未來(lái)的就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。本文將以企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)課為例，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的改革進(jìn)行討論。

1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室概述

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是以大數(shù)據(jù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，利用計(jì)算機(jī)的手段實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的虛擬操作和測(cè)試。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中，通過(guò)虛擬環(huán)境所提供的交互功能自主的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能夠進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)空間的經(jīng)濟(jì)性、高效性和開(kāi)放性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能夠進(jìn)一步推動(dòng)教育信息化的發(fā)展進(jìn)程[1]。通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能夠順利進(jìn)行各類實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)的真實(shí)環(huán)境有效模擬，為學(xué)生盡可能的排除實(shí)驗(yàn)過(guò)程中存在干擾性，以此提高實(shí)驗(yàn)成果的質(zhì)量。除此之外，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能夠最大程度的減少實(shí)驗(yàn)資源的浪費(fèi)，尤其在一些需要消耗大量資源或?qū)嶒?yàn)操作較為復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)中最為突出，有效控制學(xué)校開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的成本。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的作用

2.1 提高仿真實(shí)驗(yàn)的還原性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室能夠利用計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)為學(xué)生提供更加真實(shí)的人機(jī)交互，利用其自帶的各類場(chǎng)景模擬軟件將實(shí)驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)情況無(wú)限貼合，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)和提升、計(jì)算機(jī)技術(shù)的掌握和虛擬仿真技術(shù)的了解。在通仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)教師可以借助圖片、表格、視頻等形式來(lái)完成對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的再現(xiàn)，并和學(xué)生一起將實(shí)驗(yàn)操作的整體過(guò)程記錄下來(lái)[2]。這樣一來(lái)，學(xué)生的理論知識(shí)能夠更加扎實(shí)，也能更加科學(xué)合理地運(yùn)用理論知識(shí)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，為學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 提高仿真實(shí)驗(yàn)安全性和創(chuàng)新性

在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，由于一些實(shí)驗(yàn)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此保障實(shí)驗(yàn)的安全性同樣是學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重點(diǎn)工作之一。如果學(xué)生沒(méi)有熟練掌握實(shí)驗(yàn)的正確操作步驟和流程，以至于在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了操作等情況，有可能造成嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)室安全事故。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的幫助下，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全性能夠得到有效保證，避免還有因?yàn)椴僮魇д`而出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)隱患，也能夠有效控制實(shí)驗(yàn)室資源的損耗。同時(shí)，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生能夠被實(shí)驗(yàn)室的不同環(huán)境因素和條件設(shè)置所吸引，更加積極主動(dòng)地投入實(shí)驗(yàn)變量的探索中，提高對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣和熱情，為學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新奠定了良好的基礎(chǔ)[3]。在這樣一個(gè)更加開(kāi)放的自由實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主觀能動(dòng)性被充分調(diào)動(dòng)起來(lái)，有利于進(jìn)一步提高課堂教學(xué)和水平。

2.3 緩解實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源緊張的問(wèn)題

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)際過(guò)程中，由于教學(xué)的需求極有可能出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室資源不足、實(shí)驗(yàn)室設(shè)備落后、實(shí)驗(yàn)室空間過(guò)小等問(wèn)題，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的質(zhì)量，影響學(xué)生學(xué)習(xí)效率。這不利于進(jìn)一步提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率，也不利于滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，無(wú)法真正讓學(xué)生及時(shí)有效地將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。而在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的幫助下，學(xué)生可以直接通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M，滿足了不同學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)要求。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件運(yùn)行高度還原，也能夠提供更加真實(shí)準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生通過(guò)操作能夠更加規(guī)范的完成實(shí)驗(yàn)流程，有效解決了實(shí)驗(yàn)室短缺的問(wèn)題，幫助學(xué)校緩解教學(xué)資源緊張的壓力，為每位學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ奶岣叩於肆己玫幕A(chǔ)[4]。

2.4 實(shí)現(xiàn)多學(xué)科交叉教學(xué)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的教學(xué)資源，因此能夠覆蓋多項(xiàng)學(xué)科，滿足不同專業(yè)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的需求，幫助不同專業(yè)學(xué)生成不同種類實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，也能夠?yàn)閷W(xué)生提供其他專業(yè)的實(shí)驗(yàn)成果輔助學(xué)習(xí)，為學(xué)生實(shí)現(xiàn)跨專業(yè)的實(shí)驗(yàn)研究奠定了良好的基礎(chǔ)。因此，學(xué)生可以借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多學(xué)科交叉的學(xué)習(xí)與探索，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索精神，讓學(xué)生真正成長(zhǎng)為社會(huì)所需要的復(fù)合型人才。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的特點(diǎn)

3.1 可擴(kuò)充性

信息技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)著各學(xué)科不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新型知識(shí)。這就需要學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中積極投入到新知識(shí)的探索和驗(yàn)證中。但是針對(duì)不同的知識(shí)內(nèi)容需要開(kāi)展不同也需要不同的，也需要不同的實(shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)資源。如果在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行大量設(shè)備和資源的采購(gòu)，必然會(huì)造成實(shí)驗(yàn)室管理成本的提升。因此，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室難道有效解決這一問(wèn)題，對(duì)各類新知識(shí)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行虛擬環(huán)境模擬，即便涉及不同學(xué)科也能夠順利完成實(shí)驗(yàn)，減輕了實(shí)驗(yàn)室的器材購(gòu)買(mǎi)壓力，有利于控制實(shí)驗(yàn)室的管理成本。

3.2 教學(xué)交流更流暢

通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，教師可以直接在線上完成對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，及時(shí)有效的幫助學(xué)生實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題。學(xué)生可以通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室上傳具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，記錄實(shí)驗(yàn)中的各項(xiàng)參數(shù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，有效地提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)效率和實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。

3.3 教學(xué)資源投資更節(jié)約

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室中，不僅需要花費(fèi)高額成本購(gòu)買(mǎi)大量的實(shí)驗(yàn)儀器，還需要定期對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，并及時(shí)補(bǔ)充相關(guān)實(shí)驗(yàn)資源。而在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室下，能夠減輕學(xué)校購(gòu)買(mǎi)和維護(hù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的壓力，通過(guò)虛擬環(huán)境的創(chuàng)造為學(xué)生建設(shè)一個(gè)更加安全、資源更加豐富的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教師通過(guò)在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)示范，能夠讓學(xué)生更加清楚值班的從不同角度觀看實(shí)驗(yàn)的具體流程和操作細(xì)節(jié)，有利于減少學(xué)生在實(shí)際操作中的失誤，也能夠避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)室對(duì)儀器設(shè)備造成的損壞和材料浪費(fèi)，使得教學(xué)資源的投資得到有效控制。

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革路徑-以企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)課為例

4.1 實(shí)現(xiàn)教師碎片化教學(xué)的探索

通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室對(duì)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理進(jìn)行虛擬仿真，并結(jié)合真實(shí)教師將傳統(tǒng)，讓教師通過(guò)錄制微視頻的方式將傳統(tǒng)的沙盤(pán)運(yùn)營(yíng)規(guī)則進(jìn)行針對(duì)性的講解和描述，并為學(xué)生提供更多經(jīng)典的企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理案例，并將案例做成微視頻點(diǎn)評(píng)的形式，以此來(lái)構(gòu)建一個(gè)根據(jù)真實(shí)性的微教學(xué)資源環(huán)境。由于在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中具有云存儲(chǔ)的服務(wù)功能，能夠存儲(chǔ)大量的教學(xué)視頻和教學(xué)資源，便于學(xué)生隨時(shí)隨地的獲取資源、觀看視頻，及時(shí)與教師進(jìn)行互動(dòng)與溝通，以便在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)中提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率，這也進(jìn)一步促進(jìn)了教師碎片化教學(xué)的迅速發(fā)展，讓學(xué)生能分利用空余時(shí)間完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，以便為實(shí)驗(yàn)教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

4.2 促進(jìn)學(xué)生社會(huì)化學(xué)習(xí)的探索

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)的方式切身的體驗(yàn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理的整個(gè)過(guò)程，也可以觀察其他人在進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)室的行動(dòng)情況，從他人的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷中提高管理的水平和經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)學(xué)生社會(huì)化學(xué)習(xí)的發(fā)展。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)?？梢酝ㄟ^(guò)云計(jì)算平臺(tái)為學(xué)生提供平臺(tái)認(rèn)證系統(tǒng)，不僅能夠幫助學(xué)生更好地模擬運(yùn)行環(huán)境，還能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的積分排行，幫助教師完成課業(yè)任務(wù)的發(fā)布，讓學(xué)生能夠及時(shí)接受。單人任務(wù)或者團(tuán)隊(duì)任務(wù)，并且在確定的討論空間里與其他學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的交流與分析，讓實(shí)驗(yàn)環(huán)境更加趨向于真實(shí)的社區(qū)管理模式，那學(xué)生能夠順利通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的平臺(tái)實(shí)現(xiàn)有效的企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理方案分享，與其他學(xué)生交流學(xué)習(xí)的體會(huì)，并且通過(guò)平臺(tái)結(jié)成不同的學(xué)習(xí)團(tuán)隊(duì)，為企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)課的團(tuán)隊(duì)合作奠定良好的基礎(chǔ)。

4.3 完成軟件平臺(tái)化設(shè)計(jì)的探索

4.3.1 租用云平臺(tái)使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行性能進(jìn)一步提升。目前的公有云服務(wù)日趨成熟，因此學(xué)校在構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程中，應(yīng)該充分發(fā)揮云平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，更加優(yōu)化虛擬實(shí)驗(yàn)室的資源配置，并且利用云計(jì)算統(tǒng)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行周期變化情況，在滿足不同學(xué)生學(xué)習(xí)需求的基礎(chǔ)上合理分配高峰期和空閑期的資源，使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的運(yùn)行成本得到有效控制，從而使虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的利用效率進(jìn)一步提高，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平的提升。

4.3.2 促進(jìn)跨平臺(tái)運(yùn)行的云端系統(tǒng)不斷完善。虛擬實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)模擬時(shí)，通過(guò)云計(jì)算環(huán)境來(lái)實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)管理，使不同終端的不同系統(tǒng)能夠有效連接。同時(shí)，通過(guò)打造“短鏈接-回放”的方式幫助學(xué)生更好地完成數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，將企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)中所產(chǎn)生的各類邏輯計(jì)算和信息上傳到云服務(wù)器中，隨后向?qū)W生返回云服務(wù)器產(chǎn)生的表現(xiàn)腳本，并將服務(wù)器所發(fā)回的壓縮視頻流進(jìn)行有效回放，更加直觀清晰的展示服務(wù)器的執(zhí)行過(guò)程，并提供更加準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果[5]。在仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室中，企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)處理邏輯由服務(wù)器的云端全權(quán)管理，進(jìn)一步提高了代碼的安全性，使得系統(tǒng)的運(yùn)行、存儲(chǔ)和通訊等朝著更加高效便捷的方向發(fā)展，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更加優(yōu)質(zhì)的體驗(yàn)。

4.3.3 實(shí)現(xiàn)科學(xué)訓(xùn)練的人機(jī)對(duì)抗模式。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)課能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)電子沙盤(pán)教學(xué)時(shí)存在的不足，為學(xué)生提供更多形式的人機(jī)對(duì)抗模式，進(jìn)一步提高了教學(xué)的質(zhì)量和水平。學(xué)校通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生構(gòu)建人機(jī)對(duì)抗環(huán)境，能夠進(jìn)一步打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的人數(shù)限制，與不同的計(jì)算機(jī)進(jìn)行博弈。同時(shí)學(xué)生可以借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建立動(dòng)態(tài)的方案庫(kù)，以便對(duì)不同的市場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行有效甄別，并及時(shí)將學(xué)生的博弈方案上傳至方案庫(kù)中。在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室中，人機(jī)對(duì)抗模式能夠?yàn)橛?jì)算機(jī)提供更多的學(xué)習(xí)方案，以便為學(xué)生提供更多的環(huán)境模擬，讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)經(jīng)營(yíng)管理方案的不斷優(yōu)化升級(jí)，表面上是與計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬對(duì)抗，實(shí)際上是與不同人才所提供的經(jīng)營(yíng)方案進(jìn)行競(jìng)技模擬，能夠幫助學(xué)生更快的社會(huì)化學(xué)習(xí)模式，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率的提升。

4.3.4 建立更加精準(zhǔn)的成績(jī)考核體系。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理沙盤(pán)實(shí)訓(xùn)課能夠?qū)⒉煌瑢W(xué)生的學(xué)習(xí)全過(guò)程進(jìn)行有效記錄，避免了傳統(tǒng)教學(xué)模式下僅僅根據(jù)學(xué)生的模擬實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行打分的弊端，并且建立起的分崗方案數(shù)據(jù)庫(kù)能夠更加針對(duì)性地評(píng)估不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)需求有側(cè)重的這個(gè)學(xué)生進(jìn)行評(píng)估考。

在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中，學(xué)生所有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)都已經(jīng)錄入到相應(yīng)的云平臺(tái)中，并通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，根據(jù)不同難度和不同崗位將學(xué)生劃分為不同的評(píng)價(jià)維度，對(duì)學(xué)生的模擬實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行科學(xué)對(duì)比，準(zhǔn)確真實(shí)地提供不同訓(xùn)練層次下企業(yè)經(jīng)營(yíng)管理模擬的真實(shí)報(bào)告，向?qū)W生指出在進(jìn)行實(shí)訓(xùn)時(shí)存在的不足和缺點(diǎn)，并結(jié)合學(xué)生的實(shí)訓(xùn)流程和實(shí)訓(xùn)成果進(jìn)行打分，為學(xué)生提供更加詳盡的考核數(shù)據(jù)，以便學(xué)生及時(shí)調(diào)整自己的經(jīng)營(yíng)策略，并及時(shí)與教師進(jìn)行溝通交流找到產(chǎn)生偏差的原因，幫助教師更好掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便有效的調(diào)整實(shí)訓(xùn)培養(yǎng)方案，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，還能夠保障學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全。因此學(xué)校應(yīng)該積極推動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和完善，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新改革，充分利用信息技術(shù)提高實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的效果和水平，有效推動(dòng)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的提高。