李　平

(教育部教育裝備研究與發(fā)展中心，北京 100816)

1　新時(shí)代的新觀念

當(dāng)前，教育系統(tǒng)正在認(rèn)真學(xué)習(xí)貫徹落實(shí)十九大精神，并把貫徹落實(shí)十九大精神作為單位事業(yè)發(fā)展的新契機(jī)，再定位、再布局。在中國(guó)特色社會(huì)主義新時(shí)代要有新作為，教育工作必須要緊緊圍繞培養(yǎng)什么人、如何培養(yǎng)人和為誰培養(yǎng)人這個(gè)核心，樹立新的發(fā)展觀、質(zhì)量觀和教學(xué)觀[1]。具體來說，新時(shí)代教育發(fā)展觀就是建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)，為實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)；質(zhì)量觀就是發(fā)展素質(zhì)教育、落實(shí)立德樹人根本任務(wù)，促進(jìn)人的全面發(fā)展，著力培養(yǎng)德智體美全面發(fā)展的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人；教學(xué)觀就是要加強(qiáng)實(shí)踐育人，強(qiáng)化學(xué)生關(guān)鍵能力核心素質(zhì)培養(yǎng)，重點(diǎn)培養(yǎng)認(rèn)知能力、合作能力、創(chuàng)新能力和職業(yè)能力，著重培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)需要的創(chuàng)新型、復(fù)合型、應(yīng)用型人才[2]。

2　深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

實(shí)踐表明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)的一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，是理論與實(shí)踐相結(jié)合的一種卓有成效的教育模式，學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)將知識(shí)與技能轉(zhuǎn)化為解決問題的能力，同時(shí)進(jìn)一步加深對(duì)理論的理解，直至實(shí)現(xiàn)知識(shí)創(chuàng)新。深化實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革、加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是國(guó)家實(shí)施“素質(zhì)教育”和高等教育“質(zhì)量工程”、全面提高教育質(zhì)量的重要內(nèi)容?！笆濉逼陂g，是我國(guó)高等教育鞏固成果、深化改革、提高質(zhì)量、持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期[3]。人才培養(yǎng)必須以強(qiáng)化實(shí)踐教學(xué)為著力點(diǎn)，必須以信息技術(shù)的應(yīng)用作為提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，必須推進(jìn)教學(xué)方法的改革，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的廣度，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)科綜合性、技術(shù)先進(jìn)性和方法探究性，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的新突破。

與信息技術(shù)相比，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)與手段在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程存在一些難以克服的問題，比如有一些高危險(xiǎn)、高成本、消耗大、污染嚴(yán)重的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，也有一些不可及或不可逆、大型綜合等無法開展的實(shí)驗(yàn)，還有一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受時(shí)間、地點(diǎn)、人力、物力、財(cái)力等限制，致使實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法全面有效開展，制約了教學(xué)質(zhì)量。因此，改革創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)技術(shù)與手段勢(shì)在必行。

3　信息化技術(shù)的應(yīng)用

近年來，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)不斷涌現(xiàn)，正在深刻地改變著我們的生活、工作和學(xué)習(xí)方式。信息技術(shù)在教育領(lǐng)域更可以得到廣泛應(yīng)用、深度融合(見圖1)。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)裝備的逐步推廣應(yīng)用，2016年被稱為虛擬 現(xiàn)實(shí)元年，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)引起了各級(jí)各類教育培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注，虛擬現(xiàn)實(shí)的教育應(yīng)用案例不斷涌現(xiàn)，虛擬現(xiàn)實(shí)創(chuàng)造未來教育的序幕已經(jīng)拉開[4]。

圖1　信息技術(shù)與教育教學(xué)深度融合

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)成為加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段，成為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種有效的補(bǔ)充。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)既能再現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)的全過程，又能克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的各種制約和弊端，有效解決目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的諸多問題，達(dá)到優(yōu)化教育資源、提高教學(xué)質(zhì)量的目的。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生在高度仿真的虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)目的[5]。

4　虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)成績(jī)斐然

為了貫徹落實(shí)《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》精神，根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃》[6]的指導(dǎo)意見，教育部在2013-2015年啟動(dòng)了國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作，取得了積極的反響和良好的效果，已遴選出300個(gè)國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí) 驗(yàn)教學(xué)中心，分布在26個(gè)省市(自治區(qū))(見表1)，其中理工類211個(gè)，農(nóng)林醫(yī)藥類53個(gè)，人文社科類36個(gè)(見表2)。

表1　國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)情況-從地區(qū)分布來看

表2　國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)情況-從學(xué)科分布來看

這些年來，各高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心在提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量中充分發(fā)揮了其特有的作用(見圖2～5)。

圖2　壓水堆核電站實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)的硬件環(huán)境

圖3　飛行器操縱訓(xùn)練單元

圖4　城市高架橋梁施工過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)典型界面

圖5　虛實(shí)結(jié)合的高速鐵路綜合調(diào)度指揮仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

2017年，教育部印發(fā)了關(guān)于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知[7]，計(jì)劃到2020年遴選出1 000項(xiàng)示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。目標(biāo)是推動(dòng)高校積極探索線上線下教學(xué)相結(jié)合的個(gè)性化、智能化、泛在化實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，形成專業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示范新體系，支撐高等教育教學(xué)質(zhì)量全面提高。

在教育部的推動(dòng)下，近年來我國(guó)高校掀起了積極開發(fā)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的熱潮，涌現(xiàn)了眾多的虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用成果。2012～2016年期間，我國(guó)作者在國(guó)內(nèi)外發(fā)表的有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用、虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理的高水平學(xué)術(shù)論文，SCI/EI檢索的數(shù)量均領(lǐng)先于世界其他國(guó)家(見圖6、7)。

圖6　虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用SCI/EI論文作者國(guó)別情況

圖7　虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)化管理SCI/EI論文作者國(guó)別

伴隨著教育部國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)和遴選工作，天津、廣東、廣西、湖北、福建、安徽、江蘇、四川、云南、陜西、青海、遼寧、河南、山東等部分省教育廳先后開展了或正在開展省級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)和評(píng)審工作。中國(guó)高等教育學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)室管理工作分會(huì)在全國(guó)開展了大規(guī)模的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研討活動(dòng)，國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心聯(lián)席會(huì)組織了形式多樣的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用研討和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果展示，全國(guó)廣大高校教師和領(lǐng)導(dǎo)積極參與，掀起了一場(chǎng)轟轟烈烈的虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用高潮。

但是從虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的情況看，資源的開放共享仍處于起步和探索階段，面臨著許多問題和困難，具體表現(xiàn)在：

(1) 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和管理平臺(tái)建設(shè)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；

(2) 優(yōu)質(zhì)虛擬仿真教學(xué)資源依然不足，難以滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要；

(3) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用不夠深入，沒有與其他教學(xué)手段實(shí)現(xiàn)深度融合；

(4) 教師缺少信息技術(shù)條件下的教學(xué)環(huán)境、課程體系和教學(xué)模式的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)；難以鑒別和選擇層出不窮的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)資源；

(5) 缺乏全國(guó)范圍內(nèi)的共享機(jī)制和渠道。還沒有成熟的機(jī)制、實(shí)現(xiàn)更大范圍內(nèi)的共享。

(6) 缺乏虛擬仿真教學(xué)資源的評(píng)估體系和實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的績(jī)效評(píng)價(jià)體系。

5　建立虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究院

為了推動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用，教育部教育裝備研究與發(fā)展中心與北京潤(rùn)尼爾網(wǎng)絡(luò)科技有限公司共同成立了虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究院。研究院將為從事虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究的專家、學(xué)者搭建相互交流和溝通的平臺(tái)，匯集學(xué)校在虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用方面的共識(shí)，促進(jìn)各學(xué)科虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的合作共建，促進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)成果在全國(guó)范圍內(nèi)的共享。

虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究院成立后，研究院工作規(guī)劃設(shè)想如下：

(1) 制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝備建設(shè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而工程量浩大的工作。建設(shè)中學(xué)校面臨各種不同技術(shù)和解決方案的選擇。由于對(duì)計(jì)算機(jī)硬件、虛擬實(shí)驗(yàn)軟件體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、框架、組件、接口等沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致在開發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)裝備時(shí)盲目性大，虛擬仿真資源兼容性不強(qiáng)，二次開發(fā)難度較大，可重用性差。研究院將組織行業(yè)相關(guān)專家共同研究制定虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用裝備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和資源開發(fā)規(guī)范。

(2) 探索共享機(jī)制

通過標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范建設(shè)，在技術(shù)層面上實(shí)現(xiàn)軟件資源的數(shù)據(jù)共享，建設(shè)虛擬仿真項(xiàng)目庫，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源管理與信息支撐服務(wù)的科學(xué)化與系統(tǒng)化，滿足多專業(yè)、多學(xué)校和多地區(qū)共同開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。同時(shí)開展資源共建共享機(jī)制研究，形成可落地、可推廣的共建共享方案，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的可持續(xù)性發(fā)展。

(3) 引領(lǐng)示范建設(shè)

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，形成高校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室建設(shè)整體方案，并且通過校企合作的方式，創(chuàng)建一批標(biāo)準(zhǔn)化的、示范性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，引領(lǐng)高校VR教學(xué)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。

(4) 開展測(cè)評(píng)服務(wù)

構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)及資源的測(cè)試環(huán)境，對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)硬件環(huán)境、管理平臺(tái)和軟件資源，開展第三方測(cè)評(píng)服務(wù)；探索虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)方法，保障虛擬仿真對(duì)人才培養(yǎng)的正確方向，同時(shí)用以指導(dǎo)改進(jìn)虛擬仿真裝備與資源的開發(fā)和建設(shè)。

(5) 組織培訓(xùn)活動(dòng)

面向全國(guó)高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)和管理人員舉辦高水平的研討活動(dòng)；組織具有豐富虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究和教學(xué)經(jīng)驗(yàn)的專家教授對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教師進(jìn)行高水平培訓(xùn)，為一線實(shí)驗(yàn)教師提供虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀摩和上機(jī)實(shí)踐，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)人員的信息素養(yǎng)，共享基于虛擬現(xiàn)實(shí)教育裝備的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式。

(6) 搭建交流平臺(tái)

通過研討會(huì)、參觀考察、網(wǎng)絡(luò)媒體等多種形式搭建交流平臺(tái)，將虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用成果進(jìn)行宣傳和推廣，讓更多高校便捷地獲取經(jīng)驗(yàn)。

6　結(jié)　語

總之，新時(shí)代是教育改革發(fā)展的時(shí)代，也是教育裝備大有作為的時(shí)代。虛擬現(xiàn)實(shí)教育應(yīng)用研究院將在新時(shí)代教育思想的引領(lǐng)下，緊密圍繞中央、國(guó)務(wù)院和教育部的相關(guān)政策文件，深入推進(jìn)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合，在各位專家的指導(dǎo)下，通過3年時(shí)間逐步推動(dòng)實(shí)現(xiàn)上述的規(guī)劃設(shè)想，不斷加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)質(zhì)資源建設(shè)與應(yīng)用，持續(xù)推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源開放共享，攜手推動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革與創(chuàng)新，著力提高我國(guó)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和實(shí)踐育人水平。讓我們一起共同努力，在新時(shí)代實(shí)現(xiàn)新作為。

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