虛擬仿真教學(xué)資源標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)初探

李培榮 史永宏

摘 要：作為教育信息化發(fā)展過程中產(chǎn)生的一種全新教學(xué)方式，虛擬仿真教學(xué)能夠?yàn)閷W(xué)生帶來全新的體驗(yàn)，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的有效措施。因此，本文針對(duì)虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)分析，從技術(shù)、應(yīng)用、管理等不同層面對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討，為各項(xiàng)教學(xué)資源的高水平建設(shè)和有序完善提供積極幫助，促進(jìn)虛擬仿真教學(xué)模式高質(zhì)量開展的同時(shí)，為進(jìn)一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和信息素養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真，教學(xué)資源，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.034

基金項(xiàng)目：本文受山西工程科技職業(yè)大學(xué)教學(xué)改革“產(chǎn)教融合背景下虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)路徑研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GKDXJ202211）和山西省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“基于產(chǎn)教融合的職業(yè)教育信息化教學(xué)實(shí)訓(xùn)課堂教學(xué)質(zhì)量提升路徑研究”（項(xiàng)目編號(hào)：GH-220761）資助。

Standardization of Virtual Simulation Teaching Resources

LI Pei-rong SHI Yong-hong

（Shanxi Vocational University of Engineering Science and Technology）

Abstract： As a new teaching method in the development of education informatization， virtual simulation teaching can bring new experience to students and is an effective measure to improve students learning ability. Therefore， this article makes detailed analysis of the standard on virtual simulation teaching resource construction， discusses related standards in the aspects of technology， application and management， provides help actively for the high-level construction and orderly perfection of various teaching resources， which will promote the high-quality virtual simulation teaching mode， and meanwhile lay a solid foundation for further improving students learning ability and information accomplishment.

Keywords： virtual simulation， teaching resources， construction standard

教學(xué)理念與教學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新、發(fā)展，使教學(xué)資源越來越豐富，其中，虛擬仿真教學(xué)對(duì)提高教學(xué)質(zhì)量起到了積極的促進(jìn)作用。虛擬仿真教學(xué)能夠借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)為學(xué)生構(gòu)建虛幻的實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景以及真實(shí)性較高的操作對(duì)象、學(xué)習(xí)內(nèi)容，打破傳統(tǒng)教學(xué)在時(shí)間和空間方面的約束，使學(xué)生通過在線模擬操作，隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。因此，相關(guān)人士應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)教學(xué)資源統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)機(jī)制的建設(shè)健全，嚴(yán)格遵循“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛”的建設(shè)原則，對(duì)教學(xué)資源的分類進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化制定。在此基礎(chǔ)上，通過練習(xí)和考核兩種工作方式，對(duì)比例適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，對(duì)教學(xué)資源開發(fā)技術(shù)的規(guī)范性進(jìn)行不斷完善，提高教學(xué)資源門檻準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)。

1 加強(qiáng)對(duì)教學(xué)資源統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)機(jī)制的積極完善

（1）加強(qiáng)對(duì)組織機(jī)構(gòu)的建立健全。學(xué)校要建立一個(gè)能夠?qū)Ω鞣匠蓡T進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和有效規(guī)劃的部門，組織相關(guān)成員定期參會(huì)，對(duì)資源建設(shè)情況進(jìn)行總結(jié)與規(guī)劃。

（2）加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目管理方案的積極制定。明確項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)之后，對(duì)虛擬仿真教學(xué)資源的腳本進(jìn)行規(guī)范撰寫，客觀評(píng)估各項(xiàng)預(yù)算、整合經(jīng)費(fèi)、實(shí)施管理項(xiàng)目。在此過程中，應(yīng)該以招標(biāo)競(jìng)價(jià)方式對(duì)開發(fā)商進(jìn)行合理選擇，避免盲目降低開發(fā)成本。

（3）對(duì)權(quán)利與義務(wù)之間的關(guān)系進(jìn)行明確。機(jī)構(gòu)中的每一個(gè)成員都應(yīng)該對(duì)自身負(fù)責(zé)開發(fā)項(xiàng)目的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行及時(shí)支付，擁有相關(guān)資源的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。機(jī)構(gòu)開發(fā)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)做到開放共享，并且結(jié)合共享程度、制作質(zhì)量、開發(fā)成本，獲得對(duì)應(yīng)報(bào)酬。

2 始終遵循“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛”的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)

虛擬仿真教學(xué)雖然擁有眾多優(yōu)勢(shì)，但也只限于對(duì)實(shí)體教學(xué)進(jìn)行補(bǔ)充與輔助，如果將任何實(shí)體實(shí)驗(yàn)都利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)替代，不僅會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備的真實(shí)感受嚴(yán)重弱化，而且還會(huì)使學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力嚴(yán)重降低。教師應(yīng)該結(jié)合不同學(xué)科的特征，建立與之配套的虛擬仿真項(xiàng)目，針對(duì)不具備實(shí)驗(yàn)條件、無法達(dá)到教學(xué)效果、危險(xiǎn)性較高、極端環(huán)境、不可逆、成本較高的內(nèi)容，可以優(yōu)先選擇使用虛擬仿真教學(xué)。確保虛擬教學(xué)能夠始終遵循“虛實(shí)結(jié)合、互相補(bǔ)充、能實(shí)不虛、以虛促實(shí)”的資源建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)實(shí)體知識(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的建設(shè)措施得到充分整合。從而為學(xué)生提供多元化的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，促進(jìn)學(xué)生主動(dòng)實(shí)踐、主動(dòng)學(xué)習(xí)[1]。

3 積極制定教學(xué)資源分類標(biāo)準(zhǔn)

（1）按照不同文件屬性，分為靜態(tài)模型和動(dòng)畫程序。靜態(tài)模型能夠利用計(jì)算機(jī)軟件，構(gòu)建實(shí)體教學(xué)所需的實(shí)驗(yàn)耗材、儀器設(shè)備、藥品試劑；動(dòng)畫程序能夠根據(jù)某種邏輯關(guān)系與靜態(tài)模型具體動(dòng)作，執(zhí)行相關(guān)命令。（2）根據(jù)開發(fā)方式，分為虛擬動(dòng)畫、仿真軟件、軟硬件交互程序。根據(jù)一定流程和交互環(huán)節(jié)，使靜態(tài)模型得到鏈接，建設(shè)虛擬動(dòng)畫；根據(jù)物理模型和數(shù)學(xué)模型建立仿真軟件；借助傳感模塊和硬件模塊，實(shí)現(xiàn)軟硬件交互功能。（3）根據(jù)內(nèi)容展現(xiàn)形式，分為平面展示、立體展示、多維展示。借助手機(jī)、電腦屏幕、鼠標(biāo)、鍵盤進(jìn)行平面展示；借助大型環(huán)幕、立體投影系統(tǒng)、3D眼鏡進(jìn)行立體展示；借助頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)服、三維語音系統(tǒng)、定位跟蹤裝置、觸覺反饋系統(tǒng)進(jìn)行多維展示[2]。

4 積極制定練習(xí)工作和考核工作模式

以虛擬仿真教學(xué)資源為基礎(chǔ)，學(xué)生既可以進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和模擬操作，也可以接受教師的考核，明確自身知識(shí)掌握水平。對(duì)于練習(xí)模式而言，是指教師在對(duì)學(xué)生進(jìn)行提醒和指導(dǎo)的過程中，開展的各項(xiàng)培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)操作、仿真測(cè)量，相關(guān)軟件并不會(huì)對(duì)此環(huán)節(jié)的操作成績(jī)進(jìn)行打分，但后臺(tái)管理系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生的實(shí)際操作以及在線時(shí)間進(jìn)行記錄與管理。對(duì)于考核模式而言，是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，學(xué)生脫離教師、獨(dú)立開展的各項(xiàng)培訓(xùn)、實(shí)驗(yàn)操作、保證測(cè)量。在此過程中，教師不會(huì)對(duì)學(xué)生給予任何提醒和指導(dǎo)，直到考核結(jié)束后，系統(tǒng)會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行打分，并且對(duì)學(xué)生的在線時(shí)間以及操作過程進(jìn)行記錄[3]。

5 制定具有適當(dāng)比例的標(biāo)準(zhǔn)化、綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)而言，主要是指對(duì)學(xué)生掌握基本原理、操作流程、工程應(yīng)用能力進(jìn)行培養(yǎng)的一種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通常情況下，具有經(jīng)典性、基礎(chǔ)性、安全性的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以對(duì)此類項(xiàng)目進(jìn)行開發(fā)、建設(shè)，將其與實(shí)驗(yàn)錄像進(jìn)行充分結(jié)合，能夠?yàn)閷?shí)驗(yàn)教學(xué)的有效開展提供便利。

對(duì)于綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)而言，主要是指通過將綜合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行碎片化處理之后，使其分解成多個(gè)具有較高獨(dú)立性的操作單元，學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇實(shí)驗(yàn)參數(shù)。綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計(jì)給予了高度重視，要求學(xué)生親自動(dòng)手操作，確保學(xué)生能夠掌握更多創(chuàng)新理論和先進(jìn)技術(shù)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力以及激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維起到了積極的促進(jìn)作用[4]。

6 加強(qiáng)對(duì)教學(xué)資源開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定

（1）制作模型、選取渲染程序。優(yōu)先選擇3Ds Max和Maya這些主流模型開發(fā)程序，通過線數(shù)、面數(shù)、貼圖、紋理處理，提高模型真實(shí)度。（2）選取虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎。將專業(yè)游戲引擎Unity 3D作為虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)引擎，能夠跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn)2D和3D的可視化開發(fā)，對(duì)IOS、PC、Android、網(wǎng)頁等平臺(tái)提供支持，滿足不同接口腳本語言的運(yùn)行需求。（3）資源性能要求。在對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化、提高模型逼真性的過程中，要確保其占用的空間較小。具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目要將工程文件、可執(zhí)行文件、源代碼保留，為后續(xù)系統(tǒng)維護(hù)與升級(jí)提供便利。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)該包括一定的交互環(huán)節(jié)，涉及決策判斷和設(shè)計(jì)思考[5]。

7 加強(qiáng)對(duì)教學(xué)資源門檻準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)的制定

建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的主要目的是確保各種優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源能夠得到共享，相關(guān)資源的開放共享，能夠使學(xué)生學(xué)習(xí)熱情得到全面激發(fā)，具有不可替代的示范引領(lǐng)以及輻射覆蓋功能。以此為基礎(chǔ)建立的教學(xué)資源門檻準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)，離不開高質(zhì)量教學(xué)資源的輔助以及公共平臺(tái)的開放共享。在教學(xué)資源建成之后，需要組織教師與專家，從不同角度對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行評(píng)估，確保相關(guān)資源能夠滿足線上共享要求[6]。

8 結(jié) 語

作為虛擬仿真教學(xué)建設(shè)工作的重要內(nèi)容，虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)，是學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下獲取知識(shí)、主動(dòng)實(shí)踐、自主學(xué)習(xí)的保障。本文從技術(shù)層面、應(yīng)用層面、管理層面入手，對(duì)虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行系統(tǒng)梳理，對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在提高虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)水平方面具有的重要性給予正確認(rèn)知和高度重視，將現(xiàn)代化理念以及多元化措施不斷融合其中，促進(jìn)虛擬仿真教學(xué)水平不斷提升，有效實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

李培榮，碩士，副教授，研究方向?yàn)楣饭こ獭?/p>

史永宏，本科，實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)楣こ虦y(cè)量。

（責(zé)任編輯：高鵬）