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计算机虚拟仿真实验教学中心建设与实践
作者：梁琨 谈姝辰 金海燕 段敬红
来源：《教育教学论坛》2017年第03期
摘要：本文分析了计算机虚拟仿真实验教学中心在高校教学建设中的必要性，介绍了西安理工大学计算机虚拟仿真实验教学中心的建设情况——该校形成了具有专业特色、应用广泛的虚拟仿真实验教学平台，而且通过虚拟实验教学与传统教学的有效结合，提高了本科生的实践动手能力，培养了学生的创新意识。
关键词：虚拟仿真；计算机虚拟仿真实验教学中心；建设与实践
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）03-0267-02
在国家信息化发展战略的指导下，教育信息化在教育教学领域和管理过程中的应用正在逐步深入，该应用有力地促进了教育模式、教学方法和学习方式的深刻变革。高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容就是建立虚拟仿真实验教学中心。2013年，教育部开展了国家虚拟仿真实验教学中心的建设工作。虚拟仿真实验教学中心的建立是信息化技术与学科专业、实验教学改革以及实验教学示范中心建设发展深度融合的产物，它顺应了现代教育信息化的发展趋势和现实需要，对高等教育质量的提升和实验教学改革的深化，产生了积极而重要的影响。
一、计算机虚拟仿真实验教学中心建设必要性
国内高校的计算机专业本科生的理论基础知识相对比较扎实，但实践与创新能力与世界一流大学的计算机专业本科生之间有较大的差距。探索提升计算机实验教学的效果，提高本科生的实践动手能力，培养学生的创新意识，是高校计算机教师近几年不懈努力的方向。计算机虚拟仿真实验教学中心的建立的必要性：①它可以为提高学生对计算机实践课程的兴趣和动力提供有效途径。②它是培养学生自主构建计算机仿真模型体系的最佳机会，有利于夯实学生的专业基础，促进实践创新能力的发展。③它是拓宽实验教学的必经之路，可以促使高等教育的功能从“人才培养者”向“人才设计者”转变。综上所述，实验教学现已全面进入信息化时代，建立计算机虚拟仿真实验教学中心是实验教学改革发展的必然趋势。
第16卷第3期2018年6月实验科学与技术Experiment Science and Technolog^^VoL. 16 No. 3 Jun. 2018浅谈虚拟仿真实验教学中心的构建刘华颖(华北理工大学基础医学院，河北唐山063000)摘要该文针对医学院校实验教学现状，从学生、教师、软件三方面提出建议，考虑到不同学生接受知识的水平不 同，设计不同的难度选择。为了多方位考查学生掌握知识的水平，设计虚拟实验过程计入实验成绩，增加关键字排列组合 处理主观题，减轻教师的阅卷负担，设置学生问卷和专家评审相结合的虚拟教学评价体系以促使虚拟实验更好的发展，适 应使用者的不同需求。关键词虚拟实验室；实验教学；虚拟实验；真实实验；教学现状中图分类号 G642.423 文献标志码 A doi： 10. 3969/j. issn. 1672 -4550. 2018. 03. 038On the Construction of Virtual Simulation Experiment Teaching CenterLIU Huaying(School of Basic Medical Sciences, North China University of Science and Technology, Tangshan 063000 , China)Abstract In view of the present situation of experimental teaching in medical colleges, this paper puts forward three suggestions from students, teachers and software. Considering account the different levels of different students’ accepting knowledge, it designs different choices. In order to examine students’ level of knowledge in multi - dimensional aspects, the process of virtual experiment is included in the experiment results. In order to reduce the burden of teachers’ reading, it adds the key word combination to deal with subjective question. To meet different demands of users, virtual teaching evaluation system sets student questionnaires and expert review, which is used to promote the development of the virtual experiment better.Key words virtual laboratory; experimental teaching； virtual experiment； real experiment； present situation of teaching以网络为基础的各种知识学习逐渐成为世界 教学发展的一种趋势，从2012年起，以美国斯坦 福大学和哈佛大学为代表的一批知名高校构建了 M00C形式的网上教学形式。2013年8月13日， 国家教育部高教司下文在全国构建国家级虚拟仿 真实验教学中心（高教司函【2013】94号），从国 家政策上给予网络化的虚拟实验仿真技术发展提 供支持。并在2013年度评估组建了 150个国家级 虚拟仿真实验教学中心（医学类获得9个）。因此 各地组建“省级、校级虚拟仿真实验教学中心” 应是发展趋势。1构建虚拟实验室的必要性多媒体教学技术日趋发展，实验学习不再只 是局限在某一个实验室，面对某一台仪器，而是 在虚拟世界进行多种多样的实验项目，多个仪器 相互配合。医学实验中主要存在以下4点问题。1)实验教学成本过高。实验设备和实验材料 是进行实验教学的物质基础。实验设备大多价格 昂贵，且折旧率很高；还由于设备更新升级快,面临着重复购置的问题；此外，设备的维修也是 一笔不小的开销。2) 实验项目有限，缺乏创新型实验[1]。比验证性实验，证明已知结论，高校如今更加重视 学生分析和解决问题能力的培养，提高学生的创 新能力。3) 实际实验教学过程中，由于学生个体存在差异，能力参差不齐，总会遇到这样那样的问题， 而实验教师不足，往往是一名教师面对一个班的 学生，学生在实验过程中遇到的问题得不到及时 解决，会极大影响实验教学质量。4) 实验过程中环保意识不强，存在对实验“三废”的处理欠规范的问题。2虚拟实验室的优势和局限性虚拟实验室（virtual laboratory)是指利用虚拟现 实VR(virtual reality)技术创建的虚拟现实系统，一 般有实验室管理系统、虚拟实验场地、虚拟实验 设备和虚拟实验流程等几个部分构成[2]。收稿日期：2017-03-02;修改日期：2017-03-16作者简介：刘华颖（1985-)，女，硕士，实验师，主要从事实验室虚拟仿真管理与建设方面的
1.项目背景
** 信息技术大发展
信息技术是当今世界创新速度最快、通用性最广、渗透力最强的高技术之一，信息化是对人类生产生活方式影响最为深刻、对世界文明影响最为深远的大趋势之一。
新世纪以来，还没有一项技术像信息技术这样，对全人类产生如此广泛而快速的影响。工业革命已经200多年，但世界上还有相当多地区没有实现工业化，而互联网问世只有20年，就已经迅速覆盖全球。
当前，信息技术继续朝着数字化、集成化、智能化、网络化方向发展，信息技术革命与产业变革同时并发，历史性地聚集到一起，深刻改变着人们工作生活方式和国际政治经济军事格局。
信息化带动了制造业革命，智能制造、绿色制造正在改变制造业的模式，引领着全球产业发展的新方向。信息化催生了新的商业模式，使技术、网络、应用、服务深度融合，衍生更多类型的生产生活服务业态，形成更加旺盛的消费和投资需求。信息化缩短了知识创新和技术转化的周期，有效促进学科交叉融合，实现全球研发、全球生产、全球配置，使知识的生产、应用、传播呈现出空前的速度和规模。
信息化改变了人类认知和社会交往方式，即时通讯、网上购物、远程医疗、视频点播丰富了人们的生活。信息化加快了全球化进程，使全球化更加广泛、迅速、深入，人类同住地球村变成现实。信息化正在为人类开辟新的发展空间——“虚拟空间”，现实空间与虚拟空间的互联互通，极大拓展了人类的生存视野，数字化生存、虚拟世界成为人们生活不可或缺的部分。
当前，无论是发达国家还是发展中国家，都在着手布局信息化，力图抢占未来发展的战略制高点。信息化能力已经成为衡量一个国家或地区综合实力的重要标志。谁在信息化潮流中落伍，谁就会被时代所淘汰。
教育信息化正是在全球信息化的大背景下产生的，信息技术的全面渗透深刻影响着教育理念、模式和走向，教育发展必须适应信息化时代的特征。在教育大
国向教育强国迈进的进程中，加快教育信息化既是事关教育全局的战略选择，也是破解教育热点难点问题的紧迫任务。
智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地建设方案
一、建设的必要性和可行性
(-)项目建设必要性
汽车类专业带有很强的应用性和实践性，在实际教学中，要保证教学与实践的一致，学生所学的理论和实践有效结合，让学生毕业之后，快速完成从学习到工作的角色转换和岗位匹配，提高学生的岗位适应能力，缩短汽车类专业学生在企业的成长周期。但要实现这个目标，有很多现实的因素影响：
1、实训设备使用繁琐
传统的实训设备存在操作繁琐、容易损坏、维修维护成本高昂等缺点。除了教学本身的准备以外，老师和学生都要花很多时间去学习设备怎么用，有效教学时间大打折扣，因此，实训教具的教学效率和使用率都不高。
2、一对多模式拖累教学成果
汽车专业教学主要培养学生的技能，比如：新能源汽车专业教学要让学生掌握纯电动汽车构造与检修的知识和技能，就必需进行大量的实战型训练，传统实训室工位有限，学生缺少一对一实训的机会和条件，导致学生动手能力得不到真正训练和强化，影响实训教学的质量和效率。
3、新能源汽车涉及高压，有潜在的危险性，在不熟练如何操作的前提下，很难放手让学生亲自到实车体验；而且汽车教学设备本身的采购、维修、保养、管理、更新的成本很高，不能实现每个学生随时都有技能训练的机会。
4、职院校在汽车类专业大部分教学中仍采用较为传统的教学模式，以理论讲授为主，缺少实践教学与案例教学，学生动手操作能力不足，专业技能得不到充分训练，很难培养出无缝对接企业、符合企业用工需求的应用型人才。
通过中心的智能新能源汽车虚拟仿真实训基地的建设，为汽车类专业的学生提供实战仿真环境，并使学生通过虚拟的操作，掌握汽车发动机机构拆装和诊断、电控系统检修等规范和标准流程，在学中做、做中觉、觉中悟，打通理论与实践的瓶颈，增加实践经验，提高实训的机会和效率，以此大幅缩短应用型人才的培养时间。
(-)项目建设可行性
1、智能新能源汽车技术虚拟仿真实训基地建设项目顺应国家汽车产业政策的实施，符合发展中等职业技术教育的目标。据交通部门统计，汽车行业从业人员每年飞速增长，我国汽车产业的发展对人才提出了更高的要求，现有汽车人才队伍已经不能适应汽车产业的发展,人才问题已经成为制约我国汽车产业发展的瓶颈，在一定时期内，汽车类专业人才仍将属于紧缺人才。
