經濟管理類虛擬仿真實驗教學平臺建設

陳海泉, 林自葵

(北京交通大學 經濟管理學院, 北京 100044)

經濟管理類虛擬仿真實驗教學平臺建設

陳海泉, 林自葵

(北京交通大學 經濟管理學院, 北京 100044)

介紹了虛擬仿真實驗教學的概念以及相對于傳統實驗教學的比較優勢，分析了經濟管理實驗教學虛擬仿真平臺建設的必要性。最后詳細介紹了經濟管理虛擬仿真實驗平臺的建設內容。學院虛擬仿真實驗教學中心面向交通運輸經濟管理領域，集成數字化實驗教學資源，虛擬交通運輸經濟管理情境，搭建跨專業、全時空實驗教學平臺, 服務于交通運輸行業特色經濟管理人才的培養目標，其建設經驗可供其他經管類院校建設虛擬仿真實驗教學平臺借鑒。

教育信息化； 經濟管理； 虛擬仿真； 實驗教學

0 引 言

虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內容，是學科專業與信息技術深度融合的產物。虛擬仿真實驗教學中心建設是教育部為提升實驗室建設、提高實踐教學質量的重要舉措[1-3]。經濟管理學院虛擬仿真實驗教學中心2013年組建,2016年獲評國家級虛擬仿真實驗教學中心。中心遵循實驗教學資源數字化、情境化，實驗技術方法集成化、智能化，實驗教學目標復合化、實戰化的建設理念，面向交通運輸經濟管理領域，集成數字化實驗教學資源，虛擬交通運輸經濟管理情境，搭建跨專業、全時空實驗教學平臺，服務于交通運輸行業特色經濟管理人才的培養目標。

1 虛擬仿真實驗教學的概念及比較優勢

1.1 虛擬仿真實驗的概念

虛擬實驗室(Virtual Laboratory)概念，最早在1989年由美國University of Virginia的William Wulf教授提出，用來描述一個計算機網絡化的虛擬實驗室環境[4]。虛擬實驗室的開發初衷是為了方便科研人員使用遠程儀器設備，共享數據資源，可進行遠程科研。目前，虛擬實驗室的建設在發達國家比較普及，特別是在教育領域，為數不少的一些大學均組建了與學科領域相關的遠程虛擬實驗室，這些網絡實驗室已廣泛地應用于教學中，實現了教學方法的改革和創新。

虛擬仿真實驗是以現代教育理論為指導，以計算機仿真技術、多媒體技術和網絡技術為依托而建立的一種新型實驗教學系統[5]。它通過依托日益普及的微機和網絡環境，為信息時代的實驗教學提供了一種全新的教學模式，既能再現真實實驗的全過程，又能克服傳統實驗的各種制約和弊端，可以有效解決目前實驗教學中存在的諸多問題，達到優化教育資源、有效提高教學質量[6-7]。

1.2 虛擬仿真實驗教學與傳統實驗教學的比較

虛擬仿真與傳統實驗教學相比，其優點：① 能提供充分自主的操作空間，有利于學生創新能力的培養；②突破時間和空間的限制，使更多的學生可以參與實驗；③ 可以模擬實際難以實施或實施成本高、破壞性強的實驗；④ 理論教學與實踐教學可同步實施，有效提高教學質量；⑤ 減少實體環境和實驗儀器設備的使用，降低教學實驗的維護管理成本；⑥ 實現實驗室資源虛擬化、數字化和網絡化，促進資源開放共享，解決教育資源重復建設，分布不均衡等問題[8-10]。

由于長期以來我國高校傳統實驗室建設一般是根據不同學科專業設置,實驗項目依附于各自的理論課程教學,導致了實驗教學模擬軟件的開發購置小而散,目前大多數財經院校借助申請國家級虛擬仿真實驗教學中心的機會,整合現有實驗教學資源,構建綜合性、跨專業的虛擬仿真實驗平臺，使實驗室資源數字化、虛擬化、網絡化[11]，使實驗教學過程和實驗室管理信息化、智能化，使實驗教學突破時空限制，實現最大范圍的開放共享。

2 虛擬仿真實驗教學平臺建設的必要性

2.1 高等教育人才培養模式改革

經濟管理學院作為教育部17所試點學院之一，率先開展高等教育體制綜合改革，探索“新書院”人才培養模式，倡導跨專業團隊協作與自主學習。同時，學院還承擔著國家探索行業高校“3+1+2”產學聯合培養人才模式的改革任務。人才培養新模式的構建需要跨專業、多學科融合的經濟管理實驗教學平臺的支撐。傳統的實驗教學模式以單一專業為服務對象，難以提供整體性、綜合實驗環境[12]。虛擬仿真實驗平臺打破專業界限，將教學、科研與實踐從現實的實體空間拓展到網絡的虛擬空間，構建統一、跨專業開放集成平臺，服務于學院交通運輸行業特色經濟管理人才培養模式改革的探索。

2.2 經濟新常態下創新創業人才培養

中國經濟發展進入新常態，創新創業人才培養對于國家實施創新驅動發展戰略提供人才儲備。傳統的經濟管理實驗教學更多地側重于理論演示和驗證，難以支撐學生創新創業能力的培養。虛擬仿真實驗可利用現代技術虛擬一個與真實同步的經濟系統或企業環境，為學生提供一個低成本、零風險的親身實踐、大膽創新平臺[13]。該平臺既可作為學生創新思維的實驗田，又可作為學生創業活動的練兵場，培養學生創新能力，豐富學生創業實踐經驗，為經濟管理學院目前承擔的“北京市創新創業實習基地”和“北京市校外人才培養基地”的建設工作提供有力支撐。

2.3 專業特色人才培養

我校是交通運輸人才培養的重要基地，經濟管理學院承擔著交通運輸行業經濟管理人才培養的重要任務。交通運輸是一個覆蓋面廣、涉及主體多、網絡化的復雜巨系統，傳統實驗難以全面、綜合地反映交通運輸行業經濟管理情境的真實性和系統性。例如，高鐵成本效益分析涉及經濟、社會、環境等諸多因素，需要綜合考慮企業內部效益和社會外溢效益，涉及中央、地方、企業等多方主體，不具備開展真實實驗的條件；再如，多式聯運方案涉及多種運輸方式，實驗環境復雜，實驗成本高。虛擬仿真實驗能夠虛擬各種交通運輸經濟管理情境，解決真實實驗存在的高成本、高消耗、學生難以參與的難題。

3 虛擬仿真實驗教學平臺建設內容

為了滿足虛擬仿真實驗教學的需要，實驗教學中心以構建交通運輸行業特色的數字化經濟管理實驗環境為建設主線，在收集、整合國家宏觀經濟數據、行業運行數據、企業經營數據等數據資源的基礎上，虛擬出不同的交通運輸經濟管理決策情境，設計經濟金融、財務會計、企業經營、物流管理等多個仿真實驗模塊，提供多種交通運輸經濟管理模型和輔助決策工具。學生可以在實驗平臺上開展經濟管理模擬實驗，并根據反饋結果不斷進行決策優化，學生借此參與管理全過程，感知決策結果, 提高綜合管理和實踐創新能力。

虛擬仿真實驗教學平臺的建設主要有下述5方面(見圖1)：

圖1 虛擬仿真實驗教學平臺建設內容

(1) 數據資源。虛擬仿真實驗教學平臺數據資源包括通用數據、特色數據和科研數據三類。通用數據包括國家經濟數據、行業運行數據和企業經營數據等，實驗教學中心通過與專業公司合作獲取此類數據的使用權。特色數據主要包括交通運輸、物流管理行業與企業數據，實驗教學中心通過與校內外行業相關機構合作共建共享獲得。科研數據主要來源于經濟管理學院教師科研成果轉化，以自建為主。

(2) 決策資源。決策資源主要包括通用模型庫、科研模型庫和工具庫，軟件和數據庫是決策資源的主要表現形式，為學生開展實驗提供分析模型和工具。通用模型庫和工具庫主要通過購置獲取，科研模型庫來源于經濟管理學院教師科研成果。數據資源和決策資源通過數據倉庫進行整合，為各應用系統提供支持。

(3) 應用系統資源。應用系統資源主要由面向經濟管理，特別是交通運輸領域的應用軟件構成，通過購置、企業贈送、二次開發和自主開發獲得。

(4) 管理平臺。為了整合數據資源、決策資源和應用系統資源，提供統一的實驗入口，實驗教學中心建設了虛擬仿真實驗教學管理平臺，該管理平臺包括教務管理、接入管理和資源管理等功能，能夠為校內外學生提供全時空、多終端(PC終端、移動終端等)的無縫接入服務。

(5) 硬件環境。實驗教學中心依托北京交通大學主干校園網，搭建了高效便捷的千兆局域網絡，基于12臺高性能服務器組建的私有云為整個虛擬仿真實驗教學提供強有力的后臺支撐，同時實驗教學中心的私有云與外部的公有云互聯互通，資源共享。實驗教學中心將在數據存儲、實驗項目展示等方面進一步完善硬件裝備設備。

4 結 語

虛擬仿真實驗教學作為傳統實驗教學的一種有效補充，已經成為加強實踐教學、提高教學質量的重要手段。目前，我校經濟管理學院國家級虛擬仿真實驗教學中心已初步完成硬件環境和管理平臺的建設，基本滿足現階段本科生實驗教學任務。下一階段，實驗教學中心將重點圍繞提高實驗的數量與質量、提高實驗的可配置性、提高實驗的共享程度等方面開展深化建設，努力建成數據完備、情境逼真、過程可控、結果可視的、實驗項目可自由配置的、實驗共享開放程度高的虛擬仿真實驗教學中心。

[1] 教育部.關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知:教高司函[2013]94號[Z].2013．

[2] 教育部.教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見：教高[2012]4號[Z].2012．

[3] 李 平,毛昌杰,徐 進.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設,提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索,2013,32(11):5-8.

[4] Kouzes R T,Myers J D,Wulf W A．Collaboratories：Doing Science on the Internet[J]．Computer，1996，29(8):40-46．

[5] 蔣耘晨.虛擬實驗室技術[M].北京：北京理工大學出版社，2011.

[6] 杜月林,黃 剛,王 峰，等.建設虛擬仿真實驗平臺,探索創新人才培養模式[J].實驗技術與管理,2015,32(12):26-29.

[7] 林遠芳,鄭曉東,張冬仙，等.《光信息綜合實驗》課程的虛擬實驗室建設規劃[J].光學技術,2009,35(12):182-184.

[8] 王衛國．虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J]．實驗室研究與探索，2013，32(12)：5-8．

[9] 胡今鴻，李鴻飛，黃 濤.高校虛擬仿真實驗教學資源開放共享機制探究[J].實驗室研究與探索，2015,34(2):140-144.

[10] 黃凱旋.開放與虛擬的實驗教學改革探討[J].實驗室研究與探索,2006,25(9):1120-1122.

[11] 張伯偉，華 均. 經濟虛擬仿真實驗教學中心的建設[J]. 實驗技術與管理，2014,31(11):5-7,12.

[12] 鄭 雙,吳海東,陳朝暉，等.企業經濟活動虛擬仿真實驗教學中心的建設探索[J].實驗技術與管理,2014,31(11):13-16.

[13] 任偉杰,靳春華.仿真實驗在國家級實驗教學示范中心建設中的作用[J]．實驗室科學，2010，13(2):109-111．

Construction of Virtual Simulation Experiment Teaching Platform for Economic Management

CHENHai-quan,LINZi-kui

(Economic and Management Experiment Teaching Center, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)

The establishment of national-level's virtual simulation experiment teaching centers is an important measure determined by the Ministry of Education to improve lab's construction and quality of practical teaching. This paper first introduces the concept of virtual simulation experiment teaching and its comparative advantage compared with traditional experiment teaching, and analyzes the necessity of construction of virtual simulation experiment teaching platform, finally introduces the contents of the construction of the economic and management virtual simulation platform in BJTU. The national-level's virtual simulation experiment teaching center of BJTU was built in 2013 and approved in 2016. It is oriented to economic management of transportation, integrated digital experimental teaching resources and virtual transportation economic management situation. It builds an experiment teaching platform with cross specialties and full time and space use. It is helpful to other university in constructing the same teaching platform.

education informatization; economic management; virtual simulation; experiment teaching

2016-05-10

北京交通大學實驗室研究課題資助項目(15020101)

陳海泉(1976-)，男，福建漳州人，碩士，工程師，實驗中心管理員，主要研究方向為實驗室建設和管理。

Tel.：010-51687049； E-mail:hqchen@bjtu.edu.cn

G 642.0

A

1006-7167(2017)01-0265-03