虚拟仿真实验教学中心建设与发展思考（课堂PPT）

1、1虚拟仿真实验教学中心建设与发展思考虚拟仿真实验教学中心建设与发展思考华中师范大学华中师范大学 李鸿飞李鸿飞20152015年年0404月月一、教育信息化与虚拟仿真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五、虚拟仿真实验教学中心申报与评审Contents目录目录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：世纪

2、初，教育正面临着空前的挑战，主要基于下列因素的影响：Education is facing unprecedented challenges at the beginning of 21st century, under the impact of Globalization 全球化全球化Knowledge-based economic growth 知识经济的发展知识经济的发展The information and communication revolution 信息和通信革命信息和通信革命Sustainable development 可持续发展可持续发展跟上知识增长的步伐知识爆炸时代来

3、临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挑战之一：新时代的人才培养需求挑战之一：新时代的人才培养需求一、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. 52022-2-27l从多信源中快速获得信息从多信源中快速获得信息l同一时间使用不同的媒体处理不同信息同一时间使用不同的媒体处理不同信息l比起文字更喜欢图片、音频和视频比起文字更喜欢图片、音频和视频l习惯并喜欢超链接资源习惯并喜欢超链接资源l学习环境是及时反馈的、情景相关的、有趣的学习环境是及时反馈的、情景相关的、有趣的 l在在“实时交互世界实时

4、交互世界”里联系他人里联系他人l在在“无围墙的学校无围墙的学校”里畅游世界里畅游世界 挑战之二：数字原住民的一代挑战之二：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一、教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设挑战之三：有意义的学习挑战之三：有意义的学习乔纳森，著名的教学设计专家，继加涅乔纳森，著名的教学设计专家，继加涅(Robert MGagne)、梅瑞尔、梅瑞尔(David Merrill)之后美国教育技术学领域的第三代之后美国教育技术学领域的第三代领军人物。领军人物。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挑战之四：资源形式及其获取

5、挑战之四：资源形式及其获取动动画画文本课件等图片动画网络教育资源视音频一、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个性化个性化数字化学习数字化学习挑战之五：从挑战之五：从“以教为主以教为主”到到“以学为主以学为主”学员学员学员学员学员学员学员学员一刀切的传统教学模式一刀切的传统教学模式父母和专父母和专家家电子组合方案电子组合方案其它学校其它学校和全球和全球组织组织课程内容课程内容教育教育社区和社区和社区内容社区内容同事同事教师教师评评价价学员学员模式变革模式变革教师教师一、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挑

6、战之六：信息技术学习环境下趋于开放挑战之六：信息技术学习环境下趋于开放-连接式教学模式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一、教育信息化与国家

7、级虚仿实验教学中心建设变革美国教育技术给力学习Transforming American Education Learning Powered by TechnologyLearning: Engage and EmpowerAssessment: Measure What MattersTeaching: Prepare and ConnectInfrastructure: Access and EnableProductivity: Redesign and Transform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一、教育信息化与国家级虚仿实验

8、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

9、批优秀实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，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重点建设一批国家级实验教学示范中心、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。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。（二十三）建设优质

10、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。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，加强信息化资源共享平台建设，向高校和社会开放。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一、教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 第六章第六章 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

11、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，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，重点推进信息技术与高等教育的深度融合，促进教促进教育内容、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（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一、教育信息化与国家级虚仿实验教学中心建设 第九章第九章 建

12、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；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，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，完善各种资源库，

13、建设优质网络课程和实验系统、虚拟实验室等，促促进智能化的网络资源与人力资源结合。进智能化的网络资源与人力资源结合。 第十一章第十一章 创新体制机制，实现教育信息化可持续发展。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。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

14、建共享局面。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。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。遴选和开发遴选和开发1500套虚拟仿真实训实验系统。套虚拟仿真实训实验系统。整整 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

15、上评价和专家审查相结合的资源评价机制；采用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。，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

16、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 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，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。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

17、中心建设工作的重要内容，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。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。实现实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。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

18、，提供可靠、安全和经济的实验合训练等情况下，提供可靠、安全和经济的实验项目。项目。建设工作要体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。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。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。科学规划。制定规划从主动到与激励相结合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。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。

19、 (2)共享资源。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

20、，最终产生良好的社会效益和经济效益，使资源共享可持续。济效益，使资源共享可持续。 (3)突出重点。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。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。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，要全面提要强调社会效益和经济效益并举，进一步强

21、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。教学质量。 (5）持续发展。）持续发展。坚持宁缺勿滥的原则，每年建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。个

22、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

23、与评审五、虚拟仿真实验教学中心申报与评审Contents目录目录2013年底，年底，Ellyssa Kroski引用信息图展望引用信息图展望2014年七大教育技术趋势年七大教育技术趋势3D打印打印翻转课堂翻转课堂大数据大数据电子教科书电子教科书游戏化游戏化教育技术趋势教育技术趋势移动学习移动学习大规模开放课程大规模开放课程MOOCs二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新二、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让学生对知识的直观感受由平面的图片变成立体的模型片变成立体的模型3D打印（打印（3D Printing）有公开课、名校也开始跟进有公开课、名校也开始跟进MO

24、OC。现如今，不考虑。现如今，不考虑“慕课慕课”就就out了。（统计数据是了。（统计数据是13%已开设、已开设、43%计划未来计划未来3年开设、年开设、44%无计划）无计划）大规模开放课程大规模开放课程MOOCs, Massive Open Online CoursesMOOCs, Massive Open Online Courses用于学习分析。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。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。大数据大数据电子教科书电子教科书Digital TextbooksDigital TextbooksKinec

25、t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。游戏化游戏化Kinect带来的全新体验带来的全新体验既然这么多人沉迷于游戏以至未既然这么多人沉迷于游戏以至未能完成学业，何不把学业本身变能完成学业，何不把学业本身变成游戏让人沉迷？成游戏让人沉迷？当然没那么简单，游戏化还当然没那么简单，游戏化还是有一套套理论支持的是有

26、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。解惑，完成学习过程。翻转课堂翻转课堂The flipped classroomThe flipped classroom新的新的BYOD文化（文化（Bring Your Own Device，自带设备）。自带设备）。移动学习移动学习Mobile learningMobile learning未来的教室未来的教室28消费者技术学习技术可视化技术3D视频移动应用量化自我平板电脑远端临场可穿戴技术学习分析移动学习在线学习开

27、放内容个人学习环境大规模网络开放课程虚拟实验和远程实验室3D打印快速成型虚拟现实、增强现实信息可视化可视化数据分析立体显示、全息显示使能技术神经网络地理位置应用程序接口基于位置的服务机器学习移动宽带自然用户接口开放硬件虚拟助手数字化策略社交媒体技术翻转课堂创客空间游戏和游戏化合作环境集体智慧社交网络数字身份隐性智能互联网技术云计算、物联网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虚拟仿真实

28、验教学的关键性信息技术29序号主要技术实验方式支撑平台资源类别共享特征1交互式多媒体交互式虚拟实验虚拟实验室视频、电子教材、课件、软件、实验平台、仿真系统、虚拟实验室、课程软件共享仪器共享2虚拟现实沉浸式实验虚拟现实实验室3增强现实3D虚拟实验虚拟实验室43D打印综合设计性实验虚拟实验室5遥现技术远程协同实验网络实验室视频、电子教材、课件、软件、实验平台、智能仪器、测试系统、课程远程控制6移动应用移动式虚拟实验移动实验室视频、电子教材、课件、软件、虚拟实验室、课程软件共享7平板电脑交互式移动实验虚拟实验室8虚拟世界网络协同实验网络实验室视频、课件、电子教材、教育类游戏软件、课程软件共享9游戏和

29、游戏化个性化自主实验网络实验室 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。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二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新30人机交互技术（人机交互技术（Human-Computer InteractionHuman-Computer Interaction）交互式虚拟实验交互式虚拟实验:

30、多种形态的多媒体触摸式显示屏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二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新31虚拟现实（虚拟现实（Virtual RealityVirtual Reality）沉浸式实验沉浸式实验:基于虚拟现实技术的复杂机械装配训练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二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新32虚拟仿真（虚拟仿真（Virtual EmulationVirtual Emulation）虚拟协同实验：基于虚拟仿真技术的宇航虚拟协同实验：基于虚拟仿真技术的宇航员操作训练员操作训练二、信息技术发展与虚拟仿真实验

31、教学创新二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新33增强现实（增强现实（Augmented RealityAugmented Reality）增强虚拟颅脑剖片实验效果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二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新34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

32、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。教学理念、模式、方法及手段发生了深刻的变革。趋势之一：新趋势之一：新ICT技术在教育领域中的技术在教育领域中的大规模快速应用。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、；立体显示、3D打印、增强现实、信息可视化、翻打印、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。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

33、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二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新信息技术信息技术环境下的环境下的实验教学创新实验教学创新趋势之二：趋势之二：面对面学习、面对面学习、在线学习、混合式学习和协作学习在线学习、混合式学习和协作学习的整合。的整合。近年来的教育改革实践表明，采用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面对面教学、在线学习和混合式学习、同伴合作、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

34、目的意见，也会的不足，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。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。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，相继在一一批知名高校，相继在一些网络开放课程，包括些网络开放课程，包括“慕课慕课”（MOOCs）中增加了以虚拟实验室为依托的实践教学内容。）中增加了以虚拟实验室为依托的实践教学内容。35趋势之四：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确

35、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、。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、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。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

36、育资源（。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）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。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二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新趋势之六：趋势之六：构建基于未来的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。数

37、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、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。支撑。36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

38、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二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新37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美国加州圣迭戈分校StarCAVE 虚拟现实系统虚拟现实系统二、信息技术发展与虚拟仿真实验教学创新二、信息技术发展与虚拟仿真实验

39、教学创新38一、教育信息化与虚拟仿真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五、虚拟仿真实验教学中心申报与评审Contents目录目录Evaluate评估阶段Implement实施阶段Develop发展阶段Design设计阶段Analysis分析阶段课程设计与开发的课程设计与开发的ADDIE模式模式学习对象分学习对象分析析教

40、学内容分教学内容分析析使用媒体分使用媒体分析析学习环境分学习环境分析析内容评估、系统测内容评估、系统测试试调查问卷、电话调调查问卷、电话调查评估学员学习效查评估学员学习效果果课程更新课程更新课件制作课件制作代码编程代码编程整体合成整体合成标准打包标准打包课程上线、推课程上线、推广广脚本编写、审脚本编写、审核核配音稿整理配音稿整理素材制作素材制作 课程大纲设课程大纲设计计 教学设计教学设计 分工进度计划分工进度计划 课件课件UI设计设计需求分析报告项目实施方案课件设计脚本Demo/测试版正式版课件分分析析设设计计发发展展实实施施评评估估三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架三、虚拟仿真实验教学资

41、源与管理平台框架 产业驱动模式产业驱动模式西南交通大学西南交通大学v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、车站调度指挥辅助础上，实现了人工辅助智能决策，如车站作业计

42、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。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。v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

43、二院、成都市公交集团等企业的虚拟仿真资源，形成了都铁路局、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个仿真实验教个仿真实验教学系统。学系统。三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架三、虚拟仿真实验教学

44、资源与管理平台框架 科研转化模式科研转化模式华南理工大学华南理工大学一、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成相应的毕业论文4人次。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，

45、并以此开发出“多类型带传动性能远程实验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，先后培养本科生完成相应的毕业论文4人次。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、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教育部留学回国人员科研启动基金、广东

46、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、交互式等虚拟现实实验教学项目。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（广州中望龙腾软件股份有限公司（国家高新技术企业、国家高新技术企

47、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。系。三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 校企校企合作模式合作模式华中师范大学华中师范大学生物学虚拟仿真实验教学中心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

48、真实验教学体系。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；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

49、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、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，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。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三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架 自主开发自主开发模式模式华中师范大学文科综合华中师范大学文科综合实验教学中心实验教学中心 基于多模融

50、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。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，而涂琳玲、王翔，而且数字媒体专业有专门的虚拟建模课程且

51、数字媒体专业有专门的虚拟建模课程Maya虚拟建模、虚拟建模、3DMax虚拟建模、网络游戏技虚拟建模、网络游戏技术；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；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；锋、宁国勤，我们有人工智能、机器学习等课程讲授这部分的

52、技术； 多模人机交互，团队里有研究人机交互设计的老师多模人机交互，团队里有研究人机交互设计的老师王志锋、涂琳玲，开设了人机交王志锋、涂琳玲，开设了人机交互设计这门课程。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三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架虚拟建模虚拟建模肢体跟踪肢体跟踪姿态跟踪姿态跟踪手部跟踪手部跟踪动作捕捉动作捕捉运动分割运动分割姿态估计姿态估计行为感知行为感知编钟模型编钟模型声音模型声音模型行为理解行为理解多模交互演奏多模交互演奏触觉交互触觉交互体感交互体感交互视觉交互视觉交互多模融合多模融合视觉信息视觉信息体感信息体感信息+虚拟交互式编钟演奏实验系统开发流程虚拟交互

53、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三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架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。）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。）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）高效管理实验教学资源，满足校内各院系建设、发布、管理、

54、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。）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

55、自主学习。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。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

56、系统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。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虚拟仿真实验教学管理信息系统建设框架包含功能模块：包含功能模块： 虚拟实验中心门户网站；实验教务管理；虚拟实验中心门户网站；实验教务管理； 实验教学管理实验教学管理 ；实验准备及理论学习；实验准备及理论学习；实验过程智能指导实验过程智能指导 ； 实验结果自动批改实验结

57、果自动批改 ； 数字化资源管理数字化资源管理 ；实验教学效果评估；实验成绩统计；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三、虚拟仿真实验教学资源与管理平台框架系统特点：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；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；可集成所有符合标准的第三方虚拟实验系统和软件；3)采用采用B/

58、S架构，方便学生使用和系统部署；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；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；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；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

59、数据汇总、数据统计；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。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五、虚拟仿真实验教学中心申报与评审

60、Contents目录目录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