江蘇省高校虛擬仿真實驗教學共享平臺建設與實踐

祖 強, 魏永軍, 熊宏齊

(1. 南京中醫藥大學 教務處, 江蘇 南京 210023； 2. 江蘇省教育廳 高教處, 江蘇 南京 210024；3. 東南大學,實驗室與設備管理處, 江蘇 南京 210096)

教育信息化已成為教育現代化建設的一項重大戰略性舉措,而優質虛擬仿真實驗教學資源的建設與共享是國家教育信息化的迫切要求和重要內容。自2013年以來,我省國家級虛擬仿真實驗中心(以下簡稱“中心”)立項數量已經位居全國第二,但中心在一定程度上存在資源分散、重復建設、共享程度低、示范輻射效應不足、缺乏統一的共享支撐平臺等問題,沒有真正實現 “共建共享”的建設初衷。如何綜合利用現有的信息化技術和網絡通信等技術,開發出具有良好自主性、交互性、可擴展性、開放性和安全性的虛擬仿真實驗教學資源共享平臺,如何加強虛擬仿真資源共享管理都是應該研究的課題。為此,2016年以來我省教育主管部門、不同高校職能部門率先在全國進行了有益的嘗試與探索。

1 虛擬仿真實驗教學共享平臺建設

1.1 平臺建設思路

建設虛擬仿真實驗教學共享平臺是一個十分浩大的工程,技術的復雜性、資源的專業性、內容的科學性、教學的穩定性等要求很高,應遵循“一次規劃、分步實施,軟硬兼顧、方便擴充”的原則,突出重點,提升內涵[1]，從而實現依托各相關高校建設的學科專業門類虛擬仿真實驗教學共享平臺與全省虛擬仿真實驗教學共享大平臺(以下簡稱“共享平臺”)的技術對接和數據共享,建設“互聯網+”虛擬仿真實驗教學仿真資源淘寶平臺,促進虛擬仿真實驗教學資源在線開放共享和高效集約應用。

1.2 共享平臺建設內容

1.2.1 共享平臺架構

在全省共享大平臺框架下(見圖1),以現有的國家級虛擬仿真實驗教學中心為依托,對現有的異構信息平臺和虛擬仿真實驗教學項目加以整合和數據接入,建設專業門類虛擬仿真實驗教學共享平臺,實現優質虛擬仿真實驗教學資源的校際開放乃至對社會開放,實現大規模在線虛擬仿真實驗項目的開放共享。

圖1 省級虛擬仿真實驗教學共享平臺架構

(1)門戶網站。門戶網站美觀大方、布局合理,具有資源展示、數據采集、互動交流等主要功能版塊,并可通過后臺設置自定義信息欄目和呈現方式(見圖2)。

圖2 機械工程虛擬仿真實驗教學共享平臺門戶網站

(2) 學科專業門類平臺。本著統籌兼顧、分步實施、集中管理、共建共享的原則,按學科門類和實驗模式分類制定統一的虛擬仿真實驗教學共享平臺建設技術要求(見圖3),建立相應的虛擬仿真實驗教學共享平臺。在平臺的基礎上以創新人才培養為主線,建立統一的接口規范和標準,便于不同用戶的數據接入,實現管理平臺和數據資源的有效聯接與互相支撐。同時,專業門類平臺應具有高度的開放性,提供資源的單位通過身份認證的方式可以登錄后臺,對本單位提供的虛擬仿真實驗教學資源進行管理和維護。

圖3 生物大類虛擬仿真實驗教學平臺的技術體系

(3) 智能教學管理系統。針對實驗教學管理需要,針對虛擬仿真實驗教學過程中涉及的關鍵問題,開發實驗智能指導與管理系統,提供全方位的虛擬仿真實驗教學輔助功能(見圖4)[2]。

圖4 平臺智能教學系統功能架構

(4) 服務保障系統。為促進優質資源開放共享,各學科專業門類平臺需構建包括統一身份認證系統、資源服務系統、大數據收集分析等管理服務保障系統(見表1和圖5)。

表1平臺性能指標

圖5 平臺網絡及服務器架構

1.2.2 虛擬仿真實驗教學資源建設

融合現代教育理念,按學科專業門類制定統一的大規模在線開放共享虛擬仿真實驗技術標準和管理規定、虛擬仿真實驗儀器設備配置規范、虛擬仿真實驗隊伍及技術開發人員配備要求、虛擬仿真實驗開發要求、虛擬仿真實驗教學管理信息標準與編碼規范等,統一開發虛擬仿真實驗教學軟件、實驗課程、實驗項目和實驗教材等教學資源,確保虛擬仿真實驗教學資源、軟硬件資源、管理信息資源等各方面內容的標準化和規范化。圍繞人才培養目標探索確立“虛實結合”的資源建設模式與教學運行模式,最大限度發揮資源的開放共享作用[3-9]。

1.2.3 平臺開發

依托虛擬仿真實驗教學共享平臺建設,建立教學、科研、技術、管理人員搭配合理,高校教師與行業專家、企業技術專家共同參與的平臺建設團隊。該團隊的教育理念先進、教學科研水平高、信息技術開發應用能力強,能準確把握產業發展、技術發展方向和專業建設方向,并具有豐富的項目開發與管理實踐經驗[10-14]。

2 虛擬仿真實驗教學共享平臺建設成效

2.1 全省共享大平臺建設

全省共享大平臺(網址：http://jsxngx.seu.edu.cn/Index.aspx,見圖6)已完成了總體構架建設及相關功能制作，并投入使用。作為通用的網絡共享門戶網站和大平臺系統架構,可接納各學科門類共享子平臺的開放對接。行政主管部門依托大平臺進行網上評審、驗收等工作,學科組依托大平臺可對中心(平臺)進行績效評價和有償服務等動態管理,大平臺支持學生申請大規模在線實驗的預約及操作等自主學習行為[15]。

圖6 江蘇省高等學校虛擬仿真實驗教學共享大平臺

2.2 省級學科門類共享平臺建設

結合共享大平臺建設的需要,2016年經各高校自主申報,我省按學科專業門類共遴選出東南大學土木建筑虛擬仿真實驗教學共享平臺等16個省級虛擬仿真實驗教學共享平臺建設點(建設期為3年)。其中8個共享平臺由省財政專項經費資助,另外8個由學校自籌，目前均已正常上線運行。這些平臺重點建設內容是學科門類的優質虛擬仿真教學資源庫,此外還具備某一學科內的虛擬仿真實驗教學管理、支持服務等功能,為各類院校虛擬實驗教學環境提供服務。

3 結語

虛擬仿真實驗教學共享平臺建設是我省國家級虛擬仿真實驗教學中心內涵的提升與發展，也是經濟社會發展的迫切需要,并遵循了實踐育人的規律。建設江蘇省虛擬仿真實驗教學共享平臺,通過體制機制創新,促進虛擬仿真優質資源的共建共享；加強頂層設計,開發系統接口標準規范,整合各高校、科研院所、行業企業等虛擬仿真資源,根據各學科創新型人才培養特點,分類指導、分類建設,通過個性化定制滿足不同層次高校人才培養需求,形成大平臺+學科專業門類平臺、共性+個性資源共建共享體系,促進平臺優質資源的示范輻射效應。通過營造共建共享環境氛圍,根據建設“人人皆學、處處能學、時時可學”的學習型社會需求,加大資源推廣力度,在滿足全省乃至全國高校相關學科創新型人才培養需求的基本上進一步拓寬資源服務對象,提升優質資源的共享度和影響力[16]。