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虚拟仿真实验教学中心建设与发展思考 华中师范大学李鸿飞 2015年04月 1 一 教育信息化与虚拟仿真实验教学中心建设二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 Contents 21世纪初 教育正面临着空前的挑战 主要基于下列因素的影响 Educationisfacingunprecedentedchallengesatthebeginningof21stcentury undertheimpactofGlobalization全球化Knowledge basedeconomicgrowth知识经济的发展Theinformationandcommunicationrevolution信息和通信革命Sustainabledevelopment可持续发展 跟上知识增长的步伐 知识爆炸时代来临 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 p 5 2020 3 20 从多信源中快速获得信息同一时间使用不同的媒体处理不同信息比起文字更喜欢图片 音频和视频习惯并喜欢超链接资源学习环境是及时反馈的 情景相关的 有趣的在 实时交互世界 里联系他人在 无围墙的学校 里畅游世界 挑战之二 数字原住民的一代 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 技术帮助学习者参与以下活动时有意义的学习就会发生 知识建构而不是重现对话而不是谈话清楚的表述而不是复述协作而不是竞争反思而不是指令 挑战之三 有意义的学习 乔纳森 著名的教学设计专家 继加涅 RobertM Gagne 梅瑞尔 DavidMerrill 之后美国教育技术学领域的第三代领军人物 生活的全部意义在于问题解决 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 挑战之四 资源形式及其获取 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 个性化数字化学习 挑战之五 从 以教为主 到 以学为主 模式变革 教师 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 挑战之六 信息技术学习环境下趋于开放 连接式教学模式 信息化环境下学习者为中心的学习模式独立化 个性化 差异化 信息化环境下教师的角色转变新的竞争力和专业技能 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 美国 NETP2010教育技术计划 加拿大 eduSpecs计划 欧盟 数字化学习计划 韩国 2011智能教育推进战略 日本 2010教育信息化指南 教育信息化成为世界各国关注焦点 中国 教育信息化十年发展规划 2011 2020 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 变革美国教育 技术给力学习 TransformingAmericanEducation LearningPoweredbyTechnology Learning EngageandEmpower Assessment MeasureWhatMatters Teaching PrepareandConnect Infrastructure AccessandEnable Productivity RedesignandTransform 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 刘延东在全国教育信息化工作电视电话会议上 进一步全面深刻地阐述了教育信息化的重要性 指出教育信息化是改革教育理念和模式的深刻革命 是促进教育公平 提高质量的有效手段 是建设学习型社会的必由之路 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 八 强化实践育人环节 配齐配强实验室人员 提升实验教学水平 组织编写一批优秀实验教材 加强实验室 实习实训基地 实践教学共享平台建设 重点建设一批国家级实验教学示范中心 国家大学生校外实践教育基地 高职实训基地 加强实践教学管理 提高实验 实习实训 实践和毕业设计 论文 质量 教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见 二十三 建设优质教育资源共享体系 建立高校与相关部门 科研院所 行业企业的共建平台 促进合作办学 合作育人 合作发展 加强信息化资源共享平台建设 向高校和社会开放 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 第六章推动信息技术与高等教育深度融合 创新人才培养模式 高等教育信息化是促进高等教育改革创新和提高质量的有效途径 是教育信息化发展的创新前沿 进一步加强基础设施和信息资源建设 重点推进信息技术与高等教育的深度融合 促进教育内容 教学手段和方法现代化 创新人才培养 科研组织和社会服务模式 推动文化传承创新 促进高等教育质量全面提高 教育信息化十年发展规划 2011 2020 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 第九章建设信息化公共支撑环境 提升公共服务能力和水平 建立优质数字教育资源和共建共享环境 遵循相关标准规范 建立国家 地方 教育机构 师生 企业和其他社会力量共建共享优质数字教育资源的环境 提供优质数字教育资源信息服务 建设并不断更新满足各级各类教育需求的优质数字资源 完善各种资源库 建设优质网络课程和实验系统 虚拟实验室等 促进智能化的网络资源与人力资源结合 第十一章创新体制机制 实现教育信息化可持续发展 创新优质数字教育资源共建共享机制 支持校际间网络课程互选及资源共建共享活动 鼓励企业和其他社会力量投入数字教育资源建设 提供个性化服务 创建用户按需购买产品和服务的机制 形成人人参与建设 不断推陈出新的优质数字教育资源共建共享局面 第十二章优质数字教育资源建设与共享行动 建设各级各类优质数字教育资源 遴选和开发1500套虚拟仿真实训实验系统 整合师生需要的生成性资源 建成与各学科门类相配套 动态更新的数字教育资源体系 建立数字教育资源共建共享机制 制订数字教育资源技术与使用基本标准 制订资源审查与评价指标体系 建立使用者网上评价和专家审查相结合的资源评价机制 采用引导性投入 支持资源的开发和应用推广 制定政府购买优质数字教育资源与服务的相关政策 支持使用者按需购买资源与服务 鼓励企业和其他社会力量开发数字教育资源 提供资源服务 建立起政府引导 多方参与的资源共建共享机制 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作是高等教育信息化的组成部分 把建设工作纳入教育信息化工作的总体布局之中 与教育改革发展的总体要求相一致 确立国家级和省级实验教学示范中心在实验教学信息化建设方面是领先地位 虚拟仿真实验教学中心建设定位与发展方向 国家级虚拟仿真实验中心建设工作也是实验教学示范中心建设工作的重要内容 是实验教学示范中心建设的延伸 为实验教学示范中心建设注入新的活力和新的内容 加强虚拟仿真实验环境建设 使实验教学示范中心的条件建设更加全面 实现真实实验不具备或难以完成的教学功能 在涉及高危或极端环境 不可及或不可逆操作 高成本 高消耗 大型或综合训练等情况下 提供可靠 安全和经济的实验项目 建设工作要体现虚实结合 相互补充 能实不虚的原则 要求发挥虚拟仿真实验教学独特 不可替代的作用 切实实现提高教学能力 拓展实践领域 丰富教学内容的要求 1 科学规划 制定规划从主动到与激励相结合 充分考虑学校 学科 地域 专业分布 考虑持续发展和支持服务问题 2 共享资源 中心建设要考虑服务多个专业 多个学校 多个地区 共享不是简单鼓励大家无偿贡献 而是推动高校建立一种机制 首先通过遴选 授予 国家级虚拟仿真实验教学中心 称号 建成和拥有一批优质的实验教学资源 要引导大家选择使用 使用后支付相应的费用 补偿产品开发支出和服务支出 形成良性循环 最终产生良好的社会效益和经济效益 使资源共享可持续 3 突出重点 实验教学信息化包括教学资源的信息化 教学管理的信息化和支持服务的信息化 工作更多地放在教学资源的信息化和支持服务的信息化上 同时兼顾运行平台 教学队伍和管理机制的建设 4 提高效益 要强调社会效益和经济效益并举 进一步强化国家级和省级实验教学中心的示范和引领作用 要全面提高高校学生的创新精神和实践能力 提高优质实验教学资源的使用率 推动高校实验教学改革与创新 提高高等教育实验教学质量 5 持续发展 坚持宁缺勿滥的原则 每年建100个左右的虚拟仿真实验教学中心 对省级教育行政部门和学校发出一个重要的信号 鼓励省级教育行政部门和高校重视实验教学信息化工作 筹措经费 制订政策 开展本地区的建设工作 虚拟仿真实验教学中心建设与发展的指导原则 一 教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 一 教育信息化与虚拟仿真实验教学中心建设二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 Contents 2013年底 EllyssaKroski引用信息图展望2014年七大教育技术趋势 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 让学生对知识的直观感受由平面的图片变成立体的模型 有公开课 名校也开始跟进MOOC 现如今 不考虑 慕课 就out了 统计数据是13 已开设 43 计划未来3年开设 44 无计划 用于学习分析 MOOC或虚仿实验教学如果没有大数据分析 就与传统课没多大差别了 Kinect中有一个功能强大的感觉矩阵 通过数字摄像头来捕捉图片然后识别颜色等一些功能 而在Kinect中的麦克风可以在段时间内采集多次声音数据让玩家和同处一间房间中的其他人分开 乍一听似乎很复杂 需要想到高的智能系统 但这些智能程序恰恰是微软所擅长的 微软把Kinect训练的可以成功的识别人脸部的细节变化 而且肢体动作精度可以达到4厘米 既然这么多人沉迷于游戏以至未能完成学业 何不把学业本身变成游戏让人沉迷 当然没那么简单 游戏化还是有一套套理论支持的 学生先网上看授课视频 与同学老师在线讨论 然后才是在课堂上师生互动 答疑解惑 完成学习过程 新的BYOD文化 BringYourOwnDevice 自带设备 将对虚拟仿真实验教学产生重要影响且已经或行将应用的主要信息技术归类如下 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 虚拟仿真实验教学的关键性信息技术 28 按照虚拟仿真实验应用的主要技术 采取的实验方式 依托的技术平台 配套的资源类别以及虚拟仿真实验的共享特征 对国外高校虚拟仿真实验的主要类别与基本形进行了简要汇总 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 29 人机交互技术 Human ComputerInteraction 交互式虚拟实验 多种形态的多媒体触摸式显示屏 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 30 虚拟现实 VirtualReality 沉浸式实验 基于虚拟现实技术的复杂机械装配训练 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 31 虚拟仿真 VirtualEmulation 虚拟协同实验 基于虚拟仿真技术的宇航员操作训练 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 32 增强现实 AugmentedReality 增强虚拟颅脑剖片实验效果 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 33 微电子 计算机 网络 电子测试 传感以及智能控制等技术的快速发展 为虚拟实验室 虚拟仿真实验系统 协同实验平台 沉浸式实验软件以及开放教育资源的建设与应用提供了有力的支撑 促使实验教学理念 模式 方法及手段发生了深刻的变革 趋势之一 新ICT技术在教育领域中的大规模快速应用 移动学习已成为教育必不可少的一个组成部分 学习分析 开放教育资源也在高校逐步得到应用 立体显示 3D打印 增强现实 信息可视化 翻转课堂 游戏和游戏化等 推出伊始即在高等教育领域和基础教育领域获得了应用 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 信息技术环境下的实验教学创新 趋势之二 面对面学习 在线学习 混合式学习和协作学习的整合 近年来的教育改革实践表明 采用面对面教学 在线学习和混合式学习 同伴合作模式能够有效克服传统教学难以为学生提供更多合作学习机会的不足 既有利于发挥学习者的网络和信息技能 使学生充分交流各自对学习主题和实验项目的意见 也使教学内容更为丰富 生动 灵活且易于获取 趋势之三 理论课程单一教学形态向理论教学与实践教学相辅相成转变 一批知名高校 相继在一些网络开放课程 包括 慕课 MOOCs 中增加了以虚拟实验室为依托的实践教学内容 34 趋势之四 确立学生的主体性地位 学生成为知识和能力的能动创造者和设计者 积极构建有利于学生合作学习 自主实验 协同探究的创新环境和物理空间 学术性创客空间 创客实验室 和配备有传统手工制作工具 数字化设备 如激光切割机 微控制器 3D打印机等 的制造类开放实验室数量迅速增加 趋势之五 开放共享型数字化教育教学资源需求旺盛 作为学习基础设施中的一项重要元素 开放教育资源 OER 以多种形式存在且任何人都能够免费从网络上获取 通常包括播客视频 电子教材 数字图书馆 交互式多媒体课件 虚拟仿真软件 网络实验室 教育类游戏以及课程等适合进行学习 教学和研究的资源 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 趋势之六 构建基于未来的数字化学习和虚拟实验环境的未来教学实验室 未来教室和实验室是一个新兴的研究领域 其特点是融合创新教育理念 先进科学技术 心理学 传播学 人体工学以及空间构建理论 注重高度的交互性 开放性和自然 灵活 安全 高效的人性化设计 进而为以学生为主体开展小组讨论 探究实验和研究性学习提供有力支撑 35 美国纽约大学学生们应用可视化技术将复杂的股市数据形象化 利用该校交互式通信工程实验室研制的长达36米的高清晰度交互式显示墙 显现出蜜蜂蜂拥而至采集花粉的动画场面 美国纽约大学高清晰度交互式显示墙 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 36 美国加州大学圣迭戈分校该校研发的StarCAVE虚拟现实系统能够展示公元前十世纪堡垒的三维虚拟现实模型 学生利用手持式控制器 可步行穿越堡垒 旋转物体或在上空进行鸟瞰观测 以破解这一巨型堡垒的建筑和作用之谜 美国加州圣迭戈分校StarCAVE虚拟现实系统 二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新 37 一 教育信息化与虚拟仿真实验教学中心建设二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 Contents 38 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 产业驱动模式 西南交通大学随着现代网络信息与通信技术在交通运输行业的广泛应用 对交通运输设备的运用已经实现了虚拟仿真和远程控制 如铁路区间信号控制 车站接发列车进路排列与控制等 交通运输生产过程的组织优化也在生产计划的计算机编制及调整基础上 实现了人工辅助智能决策 如车站作业计划编制系统 车站调度指挥辅助决策系统 计算机编制列车运行图系统 列车调度集中系统等得到广泛应用 以交通运输专业人才工程技术能力培养为线索 利用资源共享的虚拟仿真实验教学平台 整合校内土木工程 机械工程 电气工程 计算机科学与技术等学科专业虚拟仿真实验教学资源 依托交通运输工程国家级工程实践教育中心 整合成都铁路局 中铁二院 成都市公交集团等企业的虚拟仿真资源 形成了 4 1 1 模块化优质实验教学资源群 实现了对交通运输 交通工程 安全工程 物流工程 物流管理5个专业核心专业课程的全覆盖 建成了大型复杂远程控制实验系统 高水平软件系统 模拟仿真高危高成本实验系统等30个仿真实验教学系统 虚拟仿真实验教学资源建设 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 科研转化模式 华南理工大学一 科研设备用于虚拟仿真实验教学 黄平教授利用所承担国家自然科学基金项目 开发的虚拟弹流润滑实验台 直线度虚拟仪器和圆度虚拟仪器等装置用于本科生的培养 先后培养本科生完成相应的毕业论文4人次 陈扬枝教授通过承担国家自然科学基金等项目建立了多类型带传动实验装置 并以此开发出 多类型带传动性能远程实验 先后培养本科生完成相应的毕业论文4人次 二 科研成果丰富虚拟仿真实验教学 李静蓉副教授围绕数字化设计与虚拟设计的研究方向 承担了国家自然科学基金 教育部士点基金 广州市现代服务业发展专项 广州市科技攻关项目 教育部留学回国人员科研启动基金 广东省教育部产学研专项项目 以及新加坡教育部项目等科研项目 在这些相关项目的支持下 课题组已成功开发了原创性的3D 交互式等虚拟现实实验教学项目 三 产学研合作科研成果开拓学生视野 王清辉教授的科研团队长期从事数字化设计与计算机图形学领域的科研工作 并与我国数字化设计领域的领军企业 广州中望龙腾软件股份有限公司 国家高新技术企业 2010年入选国家规划布局内重点软件企业 建立了长期的产学研合作关系 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 校企合作模式 华中师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心华中师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心根据学校教师教育特色 结合生科院人才培养方案 构建了层次结构清晰 适宜共享 易于扩展 依次开发的生物学虚拟仿真实验教学体系 在生物学虚拟仿真实验教学中心建设过程中 华中师范大学与企业的合作模式为校企共建共享 总体方案由学校与企业共同制定 学校主要结合自身的学科特点 负责对整个资源布局进行策划 对虚拟仿真实验项目的内容 要求及科学性进行把关 负责脚本的撰写 并提供相应的生物学专业培训 学术指导工作等 参与企业主要利用信息技术手段 提供技术开发 图像采集 软硬件设备支持 平台运营维护 开放共享 及后续产品的开发及技术支持等工作 项目完成后 企业具有产品的独家经营权 华中师范大学享有作品署名权和享受免费使用升级 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 自主开发模式 华中师范大学文科综合实验教学中心基于多模融合的虚拟交互式编钟演奏实验建设 该虚拟实验项目主要由四个模块组成 虚拟三维建模 虚拟声音建模 动作行为捕捉与理解 多模人机交互 对于这四个模块 数字媒体专业都有专门的老师在开展研究 也有专门的课程设置 例如 虚拟三维建模 团队里有动漫 美术 虚拟建模功底的老师 涂琳玲 王翔 而且数字媒体专业有专门的虚拟建模课程 Maya虚拟建模 3DMax虚拟建模 网络游戏技术 虚拟声音建模 团队里有专门研究声音建模的翟晓贞老师 而且数字媒体专业有 数字音乐 这门课程讲授虚拟音乐建模技术 动作行为捕捉与理解 我们团队里有研究人工智能 机器学习 模式识别的老师 王志锋 宁国勤 我们有 人工智能 机器学习 等课程讲授这部分的技术 多模人机交互 团队里有研究人机交互设计的老师 王志锋 涂琳玲 开设了 人机交互设计 这门课程 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 虚拟建模 虚拟交互式编钟演奏实验系统开发流程 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 资源建设与信息时代教师的能力结构 教师知识能力新框架TPACK 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 1 实现不同类型实验软件统一接入和学生在平台下进行统一实验的目的 实现系统间的无缝连接 2 提供全方位的虚拟实验教学辅助功能 3 高效管理实验教学资源 满足校内各院系建设 发布 管理 使用虚拟实验教学资源的需求 4 实现跨学科专业 跨校 跨区域的虚拟仿真实验教学资源的开放共享 全面推进以学生为中心 以学为主 以问题为导向 以任务为驱动的研究型教学方式与学习方式 强调把时间还给学生 把方法教给学生 着力培养学生的自主学习能力和意识 需要建立校级或院级层面的管理平台 鼓励和支持各院系不断上线各类虚拟仿真实验教学资源 供学生开展网络自主学习 综合集成环境采用基于代理的中间件技术 实现资源的规范描述 虚拟仿真任务的部署和资源的调度 在该框架下 资源库为虚拟仿真任务提供支持 完成虚拟仿真计算操作 实现资源的交叉访问 检索 在线学习 在线操作 在线测试 自主创新 组合创新等功能 利用应用虚拟化技术 将应用程序与操作系统解耦合 为应用程序提供了一个虚拟的运行环境 实现对于传统实验教学资源的网络化管理和应用 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 虚拟仿真实验教学管理信息系统建设框架 包含功能模块 虚拟实验中心门户网站 实验教务管理 实验教学管理 实验准备及理论学习 实验过程智能指导 实验结果自动批改 数字化资源管理 实验教学效果评估 实验成绩统计查询 师生互动交流 系统管理 三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 系统特点 1 系统针对学校实验教学资源开放的理念 方便学生自主灵活参与实验 充分发挥学生的主观能动性 提高实验教学的效果 2 可集成所有符合标准的第三方虚拟实验系统和软件 3 采用B S架构 方便学生使用和系统部署 4 多种角色应用体系 多种业务权限配置 满足学生 教师 教务人员 实验室管理人员的需求 5 构建实验教学的网络协同学习 帮助教师和学生随时随地通过网络在线或离线交流 6 虚拟实验和现实实验相结合 丰富了实验教学方式 通过系统可同时管理传统实验和虚拟实验 7 多种数据导入导出功能 方便各种身份角色数据汇总 数据统计 8 可与学校的教学教务管理系统无缝对接 可统一集成各院系现有的实验教学资源 一 教育信息化与虚拟仿真实验教学中心建设二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 Contents 资源分类及开放共享形式1 资源类型 按应用技术和实验方式分类 基于多媒体计算机的虚拟实验 基于网络的分布式协同实验 基于虚拟现实技术的沉浸式实验 基于混合现实技术的完全沉浸式实验 基于手持式设备 平板电脑 智能手机 可穿戴计算机等 的移动实验 基于教育游戏软件的个性化自主实验 基于3D打印技术的综合设计实验 基于遥现技术的远程交互实验 基于虚拟世界概念的3D虚拟实验 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 2 资源类型 按平台特征分类 移动实验室 M Lab 手机版 增强型 网络实验室 W Lab 在线实验 虚拟仿真实验室 V Lab 桌面化 沉浸式 分布式 增强型 虚拟仿真实验环境 VEE 虚拟仿真实验管理系统 VMS 虚拟仿真实验内容资源库 VCRMS 开放实验课程 OCEW 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 3 资源类型 按信息反馈方式分类用户在使用虚拟仿真实验教学资源时通过虚拟化的操作界面向仿真软件或虚拟场景 环境输人数据或指令 经过计算机和软件的实时仿真 将仿真结果输送到显示终端或装置反馈给用户 而不同的反馈方式则决定了资源开放共享的不同形式 1 基于软件共享的虚拟仿真实验教学资源 使用者通过计算机或者移动终端调取服务器上部署的相关软件和应用开展实验教学 可以基于网络环境运行 也有部分资源由于版权限制或涉密的原因只能在单机或局域网环境下运行 对于这一类型资源 通过构建开放式虚拟仿真实验教学管理平台 可以实现虚拟仿真实验教学资源最大化的利用与辐射 其次要加强虚拟仿真教学资源的有序整合和有效对接 实现资源的交叉访问 检索 在线学习 在线操作 在线测试 自主创新 组合创新等功能 2 基于仪器共享的虚拟仿真实验教学资源 使用者在虚拟现实或增强现实设备构建的虚拟环境中进行实验操作 而虚拟实验环境的构建展有赖于实体实验场所 仪器设备以及配套软件 对于这一类软硬结合的实验教学资源 可以参考开放性实验室或大型仪器资源的校际开放共享 采取区域共享模式 通过虚拟仿真实验教学管理平台公布资源的适用范围 使用说明 技术参数 开放时段 收费标准等信息 并提供在线预约 审批和统计功能 3 基于远程控制共享的虚拟仿真实验教学资源 使用者通过网络使用专用客户端软件远程控制大型精密仪器设备 进行数据运算 分析测试等实验活动 达到与直接现场操作大型精密仪器设备同样的效果 这一类型资源本身既以实体资源的形式可开展校内或区域的开放共享 同时也以虚拟资源的形式在网络环境下运行 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 问卷主要涉及 建设计划经费投入教学应用管理平台开放共享评价机制存在问题 高校虚拟仿真实验教学开展及资源建设 使用情况课题组设计了 虚拟仿真实验教学资源开放共享研究调研问卷 通过各省市实验室研究会向高校发放 并利用各种相关会议进行调研 截至目前共回收有效问卷178份 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 资源开放共享情况存在的问题和困难1 资源的规模和覆盖面有待提高 多数高校的虚拟仿真实验教学主要在工科学科和经管类学科开展 其他学科类别的虚拟仿真实验教学资源略显缺乏 比如首批100个国家级虚拟仿真实验教学中心有超过60 属于工科 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 2 资源的自主研究与创新尚显不足 从首批100个国家级虚拟仿真实验教学中心的资源统计数据来看 各高校自行研发 具有自主知识产权的虚拟仿真实验教学资源相对较少 大量资源属于市场购置的商业软件 而其中多数都有使用授权数量的限制 因此开放共享缺乏法律依据 调研问卷显示 超过50 的高校认为当前虚拟仿真实验教学资源的主要来源是 市场购买 3 资源存在重复建设和质量不高的情况 在缺乏资源评价体系和协作机制的现状下 高校为满足自身实验教学的需求和虚拟仿真实验教学中心申报的需要 力求虚拟仿真实验教学体系的完整 在资源建设上 宁滥勿缺 不可避免的导致了部分资源的重复建设 其中也不乏质量不高 应用低效的状况 调研问卷显示 超过70 的高校都认为本校现有虚拟仿真实验教学资源数量不足 质量有待提高 55 76 的高校认为虚拟仿真实验教学资源开放共享最需要解决的问题是建立管理和协调机构 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 4 资源和管理平台建设缺乏统一的技术标准和规范要求 目前在虚拟仿真实验教学资源和管理平台建设上 各高校还处于各自为战的阶段 没有统一的技术标准和规范 资源的兼容性不强 二次开发难度较大 管理平台的系统架构 数据库支持以及功能模块 运转流程都各有特点 相互对接存在障碍 5 人员与经费保障有待加强 近两年用于实验教学信息化建设的经费投入100万以下的高校超过50 100至至200万的占13 46 其余高校没有该项经费 虚拟仿真实验教学资源建设经费占实验教学信息化建设经费的比例多数高校都在30 以下 高校在回答 开展虚拟仿真实验教学工作的主要困难是什么 的问题时 选择比例最高的选项 69 23 就是 经费投入不足 另一方面 资源开放共享对于资源的不断更新完善 平台的日常运行管理和技术支持 实验教学过程跟踪都提出了更高的要求 也势必大大增加实验教师 实验技术和管理人员工作量 如何充分调动实验人员积极性也是急需解决的问题 据统计 教师对开展虚仿实验教学的积极性选择 非常积极 的仅占3 84 90 以上选择 积极 或 一般 虚拟仿真实验教学资源开放共享机制与制度1 保障机制 1 经费和人员保障 政府要进行专项投入 补齐短板 各高校要建立相应的经费保障和人员激励机制 积极吸纳和利用社会资源 2 政策制度保障 教育部出台专门的政策措施 进一步提高各高校加强虚拟仿真实验教学资源建设和开放共享的积极性 各高校加强虚拟仿真实验教学资源规划 建设 运行 维护 二次开发的全过程管理 3 知识产权保护 严格遵守 著作权法 计算机软件保护条例 等法律规定 采取技术手段 强化数字版权管理 网络安全防护等 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 2 评价机制 1 资源准入 建立资源评审标准和专家委员会 明确资源的质量标准和遴选流程 确保进入开放共享体系的资源质量 2 资源及管理信息系统建设标准 建立国家层面的虚拟仿真实验教学资源及管理信息系统建设标准 引导高校在资源和平台建设上注重规范性 兼容性 可扩展性和开放性 3 用户评价 资源接受用户检验 加强口碑积累 让优秀资源脱颖而出 好评率 星级评分 用户反馈 4 资源排行 建立虚拟仿真实验教学资源使用统计和发布制度 在全国顶层平台采用排行榜形式进行发布 3 激励机制 1 用户贡献模式 免费资源 依托积分或虚拟货币奖罚制度 引导高校开放和使用优质资源 2 利益分配模式 收费资源 建立对资源投入的实物资本 资金资本 知识资本等的评价与利益分享机制 确保资源持续更新与不断丰富 3 利益补偿机制 建立开放共享基金对开放效益好的优质资源予以补贴或后资助 对于参与虚拟仿真实验教学的教师和实验技术与管理人员付出的工作量要予以认定 4 奖惩机制 对各高校虚拟仿真实验教学资源建设和开放共享情况进行审核评估 予以表彰或提出整改要求 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 4 交流协作机制 1 协作开发与管理运营 发挥高校 科研院所的学术优势和企业的资金与技术优势 共同开发资源 探索生产与运营相对独立的运行机制 以市场化方式进行课程资源的管理 运营与服务 3 学分互认 以实验教学示范中心学科组或高校联盟为试点 逐步推进优质虚拟仿真实验教学资源的学分互认 规范学分互认机制 实现资源优势互补 3 交流学习与培训 针对各高校实际需求开展虚拟仿真实验室建设 实验教学和管理相关培训 充分发挥 国家级虚拟仿真实验教学中心 示范辐射作用 深入开展交流合作 虚拟仿真实验教学资源开放共享平台建设国家 地方 高校 行业企业各自发挥其职能与力量 通过有机组合和相互支撑发挥协同作用 形成一套科学的资源组织架构和开放共享管理体系 以全国高校实验室工作研究会 国家级实验教学示范中心联席会为依托的顶层管理平台 以教育行政部门 高校联盟和实验教学示范中心学科组为依托的区域政策平台 以各高校虚拟仿真实验教学中心 相关企业为依托的基础应用平台 四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式 一 教育信息化与虚拟仿真实验教学中心建设二 信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新三 虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架四 虚拟仿真实验教学资源开放共享模式五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 Contents 五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 遴选的 门槛 条件 与信息化技术紧密结合 省级或国家级的实验教学中心 充分反映出学科的要求和特点 有资源共享的良好基础和广泛的共享可能性 持续发展的机制和人员保证 五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 遴选程序 国家级虚拟仿真实验教学中心的遴选主要分形式审核 网络评审和会议评审三个阶段 形式审核主要检查申报材料是否符合通知要求 表格是否完整 要素是否齐备 网络评审即委托相关的教学指导委员会组成专家组 按照遴选指标要求 借助网络对申报材料做出评价并赋值 网络评审将采取相应的措施 努力保证遴选结果科学合理 公平公正 会议评审将在网络评审的基础上 组织专家兼顾学科专业 学校类型和地区分布和平衡 进行进一步的评议 形成最终的遴选名单 五 虚拟仿真实验教学中心申报与评审 四个重要关系一 与质量工程一期的关系 虚拟仿真实验教学中心是实验教学示范中心建设延伸 为示范中心建设注入新的活力和新的内容 比如 队伍方面 与实验教学中心的队伍是一体的 但对它的结构 水平和经验有新要求 二 与专业人才培养方案的关系 虚拟仿真实验是为教学而设计和实现的 它要满足教学大纲要求 实现真实实验不具备或难以完成的教学功能 在涉及高危或极端环境 不可及或不可逆操作 高成本 高消耗 大型或综合训练等情况下 提供可靠 安全和经济的实验项目 三 与真实实验的关系 实现虚实结合 以前真实的实验条件建设成份比较多 现在加强虚拟仿真实验环境建设 使实验教学示范中心的条件建设更加全面 发挥虚拟仿真实验教学独特 不可替代的作用 切实提高教学能力 拓展