陳新兵++龍曉莉++謝陳躍++謝斌盛++伍馮潔

摘 要：虛擬仿真在電類專業(yè)人才培養(yǎng)中占有重要地位，相關資源是新時期教育信息化建設的核心內(nèi)容。圍繞全校電類課程實踐教學公共平臺，從實驗、實習、課外創(chuàng)新與網(wǎng)絡共享等方面，對各類虛擬仿真教學資源的建設作了介紹，通過虛擬仿真教學資源推動信息化建設，虛實互補提高教學質(zhì)量，探索國家級虛擬仿真中心創(chuàng)建之路。

關鍵詞：信息化；虛擬仿真；教學資源；實踐平臺

中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2014）21-0045-03

一、引言

根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，國家級虛擬仿真實驗教學中心已成為未來高校信息化建設的主要方向。廣州大學電工電子實驗教學中心（下稱“中心”）作為省級示范中心，建有涵蓋實驗—實習—課外創(chuàng)新的電類公共教學平臺體系，是全校共享的電類專業(yè)基礎實驗室、以及實踐和創(chuàng)新基地，在信息化建設方面取得了較大進展。

虛擬仿真是電類學科基本的設計開發(fā)與教學工具，相關資源是中心信息化建設的重點。長期以來，中心以“科學規(guī)劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續(xù)發(fā)展”為指導思想，校企合作研發(fā)與共享先進相結(jié)合，根據(jù)應用創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標，緊貼教學需求推進相關資源建設，進行教學改革與創(chuàng)新，虛實結(jié)合相互補充[1]，建設了虛擬仿真實驗教學中心。

二、教學資源建設

目前中心已投入教學的虛擬仿真資源大體分為四類：設計開發(fā)類、教學展示類、Android移動應用、以及開放式網(wǎng)上虛擬實驗，實現(xiàn)了實驗—實習—課外創(chuàng)新的全平臺覆蓋[2-4]（如圖1）。開設虛擬仿真實驗的課程19門，出版教材4本，編寫實驗講義15本，中心的實驗教學水平實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

1.構(gòu)建實驗仿真平臺，提高綜合設計能力

設計開發(fā)類仿真軟件是電類實驗基本的輔助開發(fā)工具，起步早，種類多，開設課程多，已投入實驗教學的主要有5種，解決了電類學科實驗教學部分項目真實實驗難以實現(xiàn)、耗材消耗大、設計效率低、設備成本高、尤其是綜合設計性實驗開展難等問題（如表1）。

2.建設網(wǎng)上虛擬實驗室，提高自主學習能力

為了解決課外自學、實驗預習及其效果評價、師生互動、數(shù)據(jù)分析以及教學管理等問題，中心與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)了開放式網(wǎng)上虛擬實驗室，解決了公共基礎課的全天候開放式自主學習難題[5]，教研也有了依據(jù)，中心教學水平得到質(zhì)的提高。

學生通過網(wǎng)上虛擬實驗平臺，利用虛擬元器件與儀器設備搭建電路、調(diào)節(jié)參數(shù)和測量數(shù)據(jù)，從而進行實驗預習與自主實驗，不受時空限制，且具智能提示、自動批改、信息發(fā)布、數(shù)據(jù)收集分析、互動交流、成績評定、成績發(fā)布功能，老師更能掌握學生的預習情況，進行教學演示以及互動答疑等操作，幫助老師從重復性勞動中解脫出來多做創(chuàng)造性勞動；歷史數(shù)據(jù)使后期數(shù)據(jù)挖掘有了依據(jù)，增強了講課針對性，便于不斷優(yōu)化教學，鼓勵老師將更多精力投入到教學研究工作中，提高了教學效果。

已用于5門電類基礎實驗課：電路、模電、數(shù)電、高頻、電工電子學，受益專業(yè)9個。

3.完善實習虛擬平臺，提升工程實踐能力

電工電子實習是大部分工科專業(yè)的工程實訓環(huán)節(jié)，為了解決部分項目成本高、危險、污染、綜合訓練難等問題[6]，校企合作研發(fā)了教學展示類虛擬仿真資源，采用3D技術，給人身臨其境的沉浸式體驗，輔助實體訓練項目，方便學生預習和教學演示，提高實習效果，其沉浸感、交互性和重復性優(yōu)勢可用于解決電類領域傳統(tǒng)教學中微觀、抽象、污染或高危過程的展示問題（如表2）。

4.打造課外實踐虛擬平臺，提高創(chuàng)新能力

（1）虛擬仿真促進跨學科協(xié)同創(chuàng)新

中心利用教學資源全校共享優(yōu)勢，創(chuàng)建了跨學科實踐創(chuàng)新開放平臺，采用Arduino+Android開源軟硬件集成一體化虛擬開發(fā)環(huán)境，每年選拔一批大一學生，構(gòu)建若干光機電算設計等一體化項目組，結(jié)合虛擬仿真技術開設了系列培訓課程，如智能車硬件設計（Altium Designer）、AVR與智能車（Proteus）、移動物聯(lián)網(wǎng)設計（Arduino+Android）等，提供先進、熱門的智能賽車原型，指導學生進行以任務為導向的創(chuàng)意機器人或飛行器設計，建立了AB班進退機制，培養(yǎng)學生的團隊合作精神和科研、動手、交流溝通能力，提高了學生的跨學科應用水平。

（2）虛擬仿真方便賽事選拔

依托中心的創(chuàng)新基地，開設了校級科研競賽創(chuàng)新班，建設了專門的虛擬仿真室和開放室，虛擬仿真的引入，減少了創(chuàng)新班系列課程對設備和耗材的消耗，更為中心賽事組織和學生選拔工作帶來了便利，中心通過賽事門戶網(wǎng)站和虛擬仿真軟件進行預賽，大量虛擬資源通過網(wǎng)站共享，解決了場地依賴問題，賽事過程更容易控制，減少了耗材和人力消耗，決賽時才用實體作品，解決了大規(guī)模競賽的組織、環(huán)境、人力和經(jīng)費等難題。

三、建設虛擬中心網(wǎng)站，擴大資源共享

中心門戶網(wǎng)站是信息化建設和資源共享的窗口（如圖2）。中心發(fā)揮虛擬仿真類教學資源易于網(wǎng)絡共享和維護更新的優(yōu)勢，建設了大量虛擬仿真資源，利用門戶網(wǎng)站開展網(wǎng)上虛擬實驗、網(wǎng)絡課程、開放預約、實驗管理、賽事組織、論壇交流和青少年科普，服務我校師生及社會，發(fā)揮教學資源的延伸作用，突破了時空的限制[7]。

中心通過網(wǎng)站實現(xiàn)了4門網(wǎng)上虛擬實驗課程、24門校級網(wǎng)絡課程、9門虛擬仿真課件和7種Android虛擬仿真應用的網(wǎng)絡共享，提供了約46GB的網(wǎng)絡虛擬仿真學習資源，學生可在線預習實驗內(nèi)容、了解實驗過程，試做虛擬實驗，提供了智能指導、自動批改和信息查詢等特色功能，在課外自主學習的過程中，可與教師通過學習論壇互動交流。目前已有5個學院的12個專業(yè)使用這些虛擬仿真資源進行自主學習，年約8000人次。

四、結(jié)論

虛擬仿真教學資源是未來教育信息化建設的主要方向，也是高校實驗教學示范中心建設的重要內(nèi)容，圍繞電類實踐教學的需求，進行了各類虛擬仿真教學資源的建設與網(wǎng)絡共享，取得了階段進展；必須看到，虛擬仿真教學資源的建設是一個不斷完善的過程，長期投入較大，除了建設校級公共實踐平臺提高共享效益，探索校企共建共享持續(xù)發(fā)展的新道路，將是未來建設國家級虛擬仿真實驗教學中心的新課題。

參考文獻：

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[5]鄭煒，齊幼菊.面向成人教育開放式虛擬實驗平臺的設計與應用[J].現(xiàn)代教育技術，2013，6（23）：116-119.

[6]黃登紅.機電一體化專業(yè)虛實結(jié)合實訓模式應用研究[J].中國科技信息，2013，（12）：161-163.

[7]白春章，關松林.信息化教學資源共建共享機制研究[J].中國教育學刊，2013，6（23）：59-63.

（編輯：王曉明）endprint