李培榮 史永宏

摘 要：作為教育信息化發(fā)展過程中產(chǎn)生的一種全新教學(xué)方式，虛擬仿真教學(xué)能夠為學(xué)生帶來全新的體驗，是提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力的有效措施。因此，本文針對虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)標準進行詳細分析，從技術(shù)、應(yīng)用、管理等不同層面對相關(guān)標準進行探討，為各項教學(xué)資源的高水平建設(shè)和有序完善提供積極幫助，促進虛擬仿真教學(xué)模式高質(zhì)量開展的同時，為進一步提高學(xué)生學(xué)習(xí)能力和信息素養(yǎng)奠定堅實基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真，教學(xué)資源，建設(shè)標準

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2023.04.034

基金項目：本文受山西工程科技職業(yè)大學(xué)教學(xué)改革“產(chǎn)教融合背景下虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)路徑研究”（項目編號：GKDXJ202211）和山西省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃課題“基于產(chǎn)教融合的職業(yè)教育信息化教學(xué)實訓(xùn)課堂教學(xué)質(zhì)量提升路徑研究”（項目編號：GH-220761）資助。

Standardization of Virtual Simulation Teaching Resources

LI Pei-rong SHI Yong-hong

（Shanxi Vocational University of Engineering Science and Technology）

Abstract： As a new teaching method in the development of education informatization， virtual simulation teaching can bring new experience to students and is an effective measure to improve students learning ability. Therefore， this article makes detailed analysis of the standard on virtual simulation teaching resource construction， discusses related standards in the aspects of technology， application and management， provides help actively for the high-level construction and orderly perfection of various teaching resources， which will promote the high-quality virtual simulation teaching mode， and meanwhile lay a solid foundation for further improving students learning ability and information accomplishment.

Keywords： virtual simulation， teaching resources， construction standard

教學(xué)理念與教學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新、發(fā)展，使教學(xué)資源越來越豐富，其中，虛擬仿真教學(xué)對提高教學(xué)質(zhì)量起到了積極的促進作用。虛擬仿真教學(xué)能夠借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)為學(xué)生構(gòu)建虛幻的實驗條件、實驗場景以及真實性較高的操作對象、學(xué)習(xí)內(nèi)容，打破傳統(tǒng)教學(xué)在時間和空間方面的約束，使學(xué)生通過在線模擬操作，隨時隨地學(xué)習(xí)。因此，相關(guān)人士應(yīng)該加強對教學(xué)資源統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)機制的建設(shè)健全，嚴格遵循“虛實結(jié)合、能實不虛”的建設(shè)原則，對教學(xué)資源的分類進行標準化制定。在此基礎(chǔ)上，通過練習(xí)和考核兩種工作方式，對比例適當?shù)臉藴驶瘜嶒炦M行綜合設(shè)計，對教學(xué)資源開發(fā)技術(shù)的規(guī)范性進行不斷完善，提高教學(xué)資源門檻準入標準。

1 加強對教學(xué)資源統(tǒng)籌規(guī)劃建設(shè)機制的積極完善

（1）加強對組織機構(gòu)的建立健全。學(xué)校要建立一個能夠?qū)Ω鞣匠蓡T進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和有效規(guī)劃的部門，組織相關(guān)成員定期參會，對資源建設(shè)情況進行總結(jié)與規(guī)劃。

（2）加強對項目管理方案的積極制定。明確項目建設(shè)目標之后，對虛擬仿真教學(xué)資源的腳本進行規(guī)范撰寫，客觀評估各項預(yù)算、整合經(jīng)費、實施管理項目。在此過程中，應(yīng)該以招標競價方式對開發(fā)商進行合理選擇，避免盲目降低開發(fā)成本。

（3）對權(quán)利與義務(wù)之間的關(guān)系進行明確。機構(gòu)中的每一個成員都應(yīng)該對自身負責開發(fā)項目的經(jīng)費進行及時支付，擁有相關(guān)資源的知識產(chǎn)權(quán)。機構(gòu)開發(fā)的實驗項目應(yīng)做到開放共享，并且結(jié)合共享程度、制作質(zhì)量、開發(fā)成本，獲得對應(yīng)報酬。

2 始終遵循“虛實結(jié)合、能實不虛”的建設(shè)標準

虛擬仿真教學(xué)雖然擁有眾多優(yōu)勢，但也只限于對實體教學(xué)進行補充與輔助，如果將任何實體實驗都利用虛擬仿真實驗替代，不僅會導(dǎo)致學(xué)生對實驗儀器、設(shè)備的真實感受嚴重弱化，而且還會使學(xué)生動手實踐能力嚴重降低。教師應(yīng)該結(jié)合不同學(xué)科的特征，建立與之配套的虛擬仿真項目，針對不具備實驗條件、無法達到教學(xué)效果、危險性較高、極端環(huán)境、不可逆、成本較高的內(nèi)容，可以優(yōu)先選擇使用虛擬仿真教學(xué)。確保虛擬教學(xué)能夠始終遵循“虛實結(jié)合、互相補充、能實不虛、以虛促實”的資源建設(shè)標準，促進實體知識實驗項目與虛擬仿真實驗項目的建設(shè)措施得到充分整合。從而為學(xué)生提供多元化的優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，促進學(xué)生主動實踐、主動學(xué)習(xí)[1]。

3 積極制定教學(xué)資源分類標準

（1）按照不同文件屬性，分為靜態(tài)模型和動畫程序。靜態(tài)模型能夠利用計算機軟件，構(gòu)建實體教學(xué)所需的實驗耗材、儀器設(shè)備、藥品試劑；動畫程序能夠根據(jù)某種邏輯關(guān)系與靜態(tài)模型具體動作，執(zhí)行相關(guān)命令。（2）根據(jù)開發(fā)方式，分為虛擬動畫、仿真軟件、軟硬件交互程序。根據(jù)一定流程和交互環(huán)節(jié)，使靜態(tài)模型得到鏈接，建設(shè)虛擬動畫；根據(jù)物理模型和數(shù)學(xué)模型建立仿真軟件；借助傳感模塊和硬件模塊，實現(xiàn)軟硬件交互功能。（3）根據(jù)內(nèi)容展現(xiàn)形式，分為平面展示、立體展示、多維展示。借助手機、電腦屏幕、鼠標、鍵盤進行平面展示；借助大型環(huán)幕、立體投影系統(tǒng)、3D眼鏡進行立體展示；借助頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)服、三維語音系統(tǒng)、定位跟蹤裝置、觸覺反饋系統(tǒng)進行多維展示[2]。

4 積極制定練習(xí)工作和考核工作模式

以虛擬仿真教學(xué)資源為基礎(chǔ)，學(xué)生既可以進行自主學(xué)習(xí)和模擬操作，也可以接受教師的考核，明確自身知識掌握水平。對于練習(xí)模式而言，是指教師在對學(xué)生進行提醒和指導(dǎo)的過程中，開展的各項培訓(xùn)、實驗操作、仿真測量，相關(guān)軟件并不會對此環(huán)節(jié)的操作成績進行打分，但后臺管理系統(tǒng)能夠?qū)W(xué)生的實際操作以及在線時間進行記錄與管理。對于考核模式而言，是指在規(guī)定時間內(nèi)，學(xué)生脫離教師、獨立開展的各項培訓(xùn)、實驗操作、保證測量。在此過程中，教師不會對學(xué)生給予任何提醒和指導(dǎo)，直到考核結(jié)束后，系統(tǒng)會對學(xué)生的實驗成績進行打分，并且對學(xué)生的在線時間以及操作過程進行記錄[3]。

5 制定具有適當比例的標準化、綜合設(shè)計實驗

對于標準化實驗而言，主要是指對學(xué)生掌握基本原理、操作流程、工程應(yīng)用能力進行培養(yǎng)的一種實驗項目。通常情況下，具有經(jīng)典性、基礎(chǔ)性、安全性的實驗內(nèi)容可以對此類項目進行開發(fā)、建設(shè)，將其與實驗錄像進行充分結(jié)合，能夠為實驗教學(xué)的有效開展提供便利。

對于綜合設(shè)計性實驗而言，主要是指通過將綜合實驗進行碎片化處理之后，使其分解成多個具有較高獨立性的操作單元，學(xué)生要對實驗方案進行設(shè)計，選擇實驗參數(shù)。綜合設(shè)計性實驗對相關(guān)內(nèi)容的設(shè)計給予了高度重視，要求學(xué)生親自動手操作，確保學(xué)生能夠掌握更多創(chuàng)新理論和先進技術(shù)，對培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計能力以及激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維起到了積極的促進作用[4]。

6 加強對教學(xué)資源開發(fā)技術(shù)標準的制定

（1）制作模型、選取渲染程序。優(yōu)先選擇3Ds Max和Maya這些主流模型開發(fā)程序，通過線數(shù)、面數(shù)、貼圖、紋理處理，提高模型真實度。（2）選取虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎。將專業(yè)游戲引擎Unity 3D作為虛擬現(xiàn)實開發(fā)引擎，能夠跨平臺實現(xiàn)2D和3D的可視化開發(fā)，對IOS、PC、Android、網(wǎng)頁等平臺提供支持，滿足不同接口腳本語言的運行需求。（3）資源性能要求。在對模型進行優(yōu)化、提高模型逼真性的過程中，要確保其占用的空間較小。具體實驗項目要將工程文件、可執(zhí)行文件、源代碼保留，為后續(xù)系統(tǒng)維護與升級提供便利。實驗項目應(yīng)該包括一定的交互環(huán)節(jié)，涉及決策判斷和設(shè)計思考[5]。

7 加強對教學(xué)資源門檻準入標準的制定

建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心的主要目的是確保各種優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源能夠得到共享，相關(guān)資源的開放共享，能夠使學(xué)生學(xué)習(xí)熱情得到全面激發(fā)，具有不可替代的示范引領(lǐng)以及輻射覆蓋功能。以此為基礎(chǔ)建立的教學(xué)資源門檻準入標準，離不開高質(zhì)量教學(xué)資源的輔助以及公共平臺的開放共享。在教學(xué)資源建成之后，需要組織教師與專家，從不同角度對最終結(jié)果進行評估，確保相關(guān)資源能夠滿足線上共享要求[6]。

8 結(jié) 語

作為虛擬仿真教學(xué)建設(shè)工作的重要內(nèi)容，虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)，是學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)時代背景下獲取知識、主動實踐、自主學(xué)習(xí)的保障。本文從技術(shù)層面、應(yīng)用層面、管理層面入手，對虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)標準進行系統(tǒng)梳理，對相關(guān)標準在提高虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)水平方面具有的重要性給予正確認知和高度重視，將現(xiàn)代化理念以及多元化措施不斷融合其中，促進虛擬仿真教學(xué)水平不斷提升，有效實現(xiàn)教學(xué)改革目標。

參考文獻

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[2]王東梅，龔正君，閆玲，等.基于共享虛擬仿真實驗教學(xué)資源的《固體廢物處理與處置實驗》課程教學(xué)模式研究[J].實驗科學(xué)與技術(shù)，2022，20（5）：1-5.

[3]吳濤，王子豪，陳志遠，等.新工科背景下地方院校核電工程與核技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)的探索與實踐[J].湖北科技學(xué)院學(xué)報，2021（6）：64-66.

[4]胡蓉，樓天曉，唐森，等.醫(yī)教協(xié)同理念下基于工作過程針灸推拿虛擬仿真實踐教學(xué)資源的開發(fā)與建設(shè)[J].湖南中醫(yī)雜志，2020，36（10）：22-24.

[5]姚旭龍，孫光華，張亞賓.虛擬仿真實驗教學(xué)資源建設(shè)與探索——以采礦工程巖石力學(xué)實驗室為例[J].教育教學(xué)論壇，2020（52）：28-30.

[6]朱曉東，曾慶山，王東署，等.網(wǎng)絡(luò)在線虛擬仿真類實驗資源開放共享機制探索——以軌道交通信號控制類虛擬仿真實驗為例[J].教育觀察，2020，9（41）：49-51.

作者簡介

李培榮，碩士，副教授，研究方向為公路工程。

史永宏，本科，實驗師，研究方向為工程測量。

（責任編輯：高鵬）