新時代高校人才培養(yǎng)模式對學(xué)生的全面培養(yǎng)探討
——基于虛擬仿真實驗教學(xué)項目的載體作用

黃林沖，戚小童

（中山大學(xué) 教務(wù)部，廣東 廣州 510275）

虛擬仿真實驗教學(xué)項目，即通過虛擬仿真實驗實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)的項目。虛擬仿真實驗教學(xué)是依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，實現(xiàn)真實實驗不具備或難以完成的教學(xué)功能，學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實驗，達(dá)到所要求的認(rèn)知與實踐教學(xué)效果。虛擬仿真實驗教學(xué)是實驗教學(xué)示范中心建設(shè)和高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，是專業(yè)發(fā)展與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。

隨著高等教育實驗教學(xué)改革，以及實驗教學(xué)信息化的推進(jìn)，虛擬仿真實驗教學(xué)將直接影響高校的實驗教學(xué)水平與教育質(zhì)量[1]。2013—2015 年，教育部遴選了近300 個國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心進(jìn)行建設(shè)；2018 年，教育部又開展了國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)工作。至此，虛擬仿真實驗教學(xué)項目在高校如雨后春筍一般出現(xiàn)并得到快速發(fā)展。

1 當(dāng)前虛擬仿真實驗教學(xué)項目存在的問題

虛擬仿真實驗教學(xué)項目是適應(yīng)新時代高校教學(xué)要求的產(chǎn)物，其基本原則是堅持立德樹人，強化以能力為先的人才培養(yǎng)理念，堅持“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的原則，突出應(yīng)用驅(qū)動、資源共享的觀念，將實驗教學(xué)信息化作為高等教育系統(tǒng)性變革的內(nèi)生變量，以高質(zhì)量實驗教學(xué)助推高等教育教學(xué)質(zhì)量的提升，助力高等教育強國建設(shè)[2]。

虛擬仿真實驗教學(xué)項目最早可追溯到2013 年。為進(jìn)一步解決大學(xué)生動手能力不足等問題，達(dá)到改革實驗教學(xué)項目、拓展實驗教學(xué)內(nèi)容廣度和深度、延伸實驗教學(xué)時間和空間、提升實驗教學(xué)質(zhì)量和水平的目標(biāo)，教育部面向全國普通本科高等學(xué)校開展了示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目建設(shè)[3]。

筆者先后到清華大學(xué)、北京大學(xué)等8 所全國重點大學(xué)進(jìn)行虛擬仿真實驗教學(xué)項目的實地教學(xué)調(diào)研，結(jié)合具有“新技術(shù)、新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)業(yè)和新模式”等特征的新工科發(fā)展需求，調(diào)研分析后發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的虛擬仿真實驗教學(xué)項目存在以下不足。

1.1 人才培養(yǎng)的目標(biāo)性不明確，解決現(xiàn)實問題的導(dǎo)向性不強

從筆者調(diào)研的情況看，目前高校開展的虛擬仿真實驗教學(xué)項目，有的項目開展流于形式，雖然將學(xué)生安排進(jìn)項目中，但實行的依然是傳統(tǒng)的實驗室教學(xué)訓(xùn)練。這樣的教學(xué)效果或許也能取得一定成效，但離國家對虛擬仿真實驗教學(xué)項目應(yīng)該達(dá)到的人才培養(yǎng)目標(biāo)有較大差距，即無法實現(xiàn)對學(xué)生的全方位培養(yǎng)和全面發(fā)展。還有部分項目的開展僅具備理論意義，用于認(rèn)識某個概念或某種現(xiàn)象，缺乏對內(nèi)在規(guī)律性事物的認(rèn)識和實踐操作層面的探索，缺乏現(xiàn)實意義，對社會需求和現(xiàn)實需求的滿足意義不大。特別是新工科建設(shè)應(yīng)滿足現(xiàn)階段生產(chǎn)力發(fā)展的需求，解決人民日益增長的美好生活需要與不平衡、不充分的發(fā)展之間的矛盾，不能僅停留在理論層面。

1.2 項目開展的形式較為單一，合理性有待商榷

虛擬仿真實驗教學(xué)項目的開展必須堅持因地制宜、因時制宜、因人制宜的基本原則，須依托多種形式開展教學(xué)過程。目前高校開展的虛擬仿真實驗教學(xué)項目，存在著形式單一的問題。僅從新工科項目的開展情況來看，部分教師甚至認(rèn)為虛擬仿真實驗教學(xué)項目的開展僅僅是建一個實驗室，做幾次虛擬實驗就能達(dá)到目的了。殊不知如此單一的形式，很難實現(xiàn)高校復(fù)合型人才培養(yǎng)的最佳效果。在項目的開展中，盡管也實行了多種形式，但形式的使用較為隨意，甚至是不合理的，如將學(xué)生安排在不能滿足高標(biāo)準(zhǔn)的一般工廠從事新工業(yè)研究；非時令季節(jié)帶領(lǐng)學(xué)生到地方從事野外觀察研究，或?qū)⒐た茖W(xué)生的項目開展報告要求提高到研究生論文層次水平等。如果形式單一、合理性存疑，項目開展就很難有保障，項目成效就很難實現(xiàn)，特別是新工科的發(fā)展既要有基礎(chǔ)理論支撐，也要經(jīng)得起實踐檢驗，要在不同形式的實踐中才能出真知，轉(zhuǎn)化為新的生產(chǎn)力。

1.3 學(xué)生的體驗程度不夠，參與效果較差

虛擬仿真實驗教學(xué)項目應(yīng)重視學(xué)生的沉浸式體驗，注重教學(xué)產(chǎn)出與教學(xué)效果。所謂沉浸式體驗，是提供參與者完全沉浸的體驗，使用戶有一種置身于現(xiàn)實世界的感覺。虛擬仿真實驗教學(xué)項目與一般教學(xué)項目一樣需要學(xué)生大量參與，同時利用其虛擬性，使得這種參與成為一種沉浸式參與。同時，虛擬仿真實驗教學(xué)項目的完成一般伴隨著教學(xué)成果的產(chǎn)出，具體可為實驗標(biāo)本、工藝品甚至學(xué)術(shù)論文等，這些成果能夠比較全面、準(zhǔn)確地反映學(xué)生參與此項目的付出與收獲，能夠比較系統(tǒng)、多維地實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)項目全面培養(yǎng)學(xué)生成長成才的目標(biāo)。

從作者對學(xué)生的訪談情況來看，目前高校開展的虛擬仿真實驗教學(xué)項目，普遍存在著學(xué)生的體驗程度不夠、參與效果較差的問題。高校學(xué)生參與項目，普遍存在著僅參與其中，未能全身心置身其中，游離于教學(xué)過程之外，其結(jié)果所獲甚微。具體而言，部分學(xué)生對項目缺乏興趣，參與項目疲于應(yīng)付，做著大量的機械、重復(fù)性工作；部分學(xué)生對參與的項目存在認(rèn)識不夠明確，難以體會項目的虛擬性與現(xiàn)實的關(guān)聯(lián)性所在，又得不到及時指正，其結(jié)果是很難達(dá)到預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。還有部分學(xué)生在項目開展過程中盡管初步實現(xiàn)了沉浸式體驗和深度參與，但難以在心目中留下深刻印象，所得經(jīng)驗轉(zhuǎn)瞬即逝，實現(xiàn)不了項目產(chǎn)出。究其原因，主要是學(xué)生參與項目過程中的體驗程度不夠，參與效果不理想所致。

2 中山大學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)項目的教學(xué)改革

虛擬仿真實驗教學(xué)項目對學(xué)生的全方位培養(yǎng)，是作為培養(yǎng)載體發(fā)揮作用的，其作用機制也是通過載體功能實現(xiàn)的。從虛擬仿真實驗教學(xué)項目的一般性流程來看，其始于學(xué)生參與其中，終于學(xué)生成果產(chǎn)出。

我校歷來重視本科教學(xué)，堅持“人心向?qū)W”的辦學(xué)理念，不斷探索本科教育教學(xué)改革；堅持立德樹人為根本，以“德才兼?zhèn)?、領(lǐng)袖氣質(zhì)、家國情懷”為人才培養(yǎng)目標(biāo)，以“面向?qū)W術(shù)前沿、面向國家重大戰(zhàn)略需求、面向國家和區(qū)域經(jīng)濟社會發(fā)展”為基本導(dǎo)向，實施通識教育，培養(yǎng)高素質(zhì)復(fù)合型人才，構(gòu)建學(xué)科平臺，培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。在虛擬仿真實驗教學(xué)項目層面，我校非常重視這一新的教學(xué)手段，針對項目開展中存在的問題，在項目的教學(xué)改革上作了大量的有益探討與嘗試。

2.1 關(guān)注項目本身特點，發(fā)揮學(xué)生主體作用

虛擬仿真實驗教學(xué)項目，首先要吸納具有強烈參與愿望的學(xué)生，才能最大程度地發(fā)揮學(xué)生的主體作用。虛擬仿真實驗教學(xué)項目作為新時代的高校人才培養(yǎng)模式之一，首先必須得到學(xué)生群體的認(rèn)可，吸納學(xué)生以熱情飽滿的態(tài)度積極參與到項目中來。缺乏學(xué)生的普遍參與，虛擬仿真實驗教學(xué)項目就成為無源之水，難以真正發(fā)揮高校人才培養(yǎng)的作用。

我校針對目前虛擬仿真實驗教學(xué)項目開展過程中學(xué)生參與熱情不高、參與程度不夠、參與效果不理想等現(xiàn)象，根據(jù)項目本身特點，從項目開展的根本目的、項目開展內(nèi)容和形式等多方面出發(fā)，積極開展虛擬仿真實驗項目的教學(xué)改革工作，充分吸納學(xué)生參與其中，發(fā)揮學(xué)生的主體作用。例如，我校2017 年度示范性虛擬仿真實驗教學(xué)項目“1300 MW 壓水堆核電站并網(wǎng)、升功率及跳機運行仿真實驗”，得益于中法核工程與技術(shù)學(xué)院借鑒了法國核工業(yè)方面的先進(jìn)技術(shù)，其獨特的優(yōu)勢成為這一項目的亮點，吸收了大量學(xué)生參與。在項目開展過程中，學(xué)校鼓勵該院關(guān)注項目本身，充分實踐“院系辦大學(xué)”的理念，發(fā)揮院系更大的自主權(quán)；該院將項目化整為零，教師與學(xué)生齊頭并進(jìn)，多方面、多層次同時展開，使學(xué)生能夠感受到參與的主體地位，愿意以更大的激情和熱忱參與。

這一項目的開展使我們認(rèn)識到，沒有學(xué)生的參與和辛勤付出，就不可能有項目的豐碩成果。同時，項目的開展也充分發(fā)揮了學(xué)生的主體作用，有利于學(xué)生成長成才，進(jìn)而實現(xiàn)高校創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標(biāo)。

2.2 注重項目多重特征，發(fā)掘?qū)W生多維價值

我校針對目前虛擬仿真實驗教學(xué)項目開展過程中形式單一、合理性不夠等現(xiàn)象，強調(diào)項目的多重特征，從項目開展的時間、場所、參與群體等多方面出發(fā)，優(yōu)化項目資源的配置。如我校2018 年國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目“外科無菌術(shù)虛擬仿真教學(xué)項目”，是我校中山醫(yī)學(xué)院利用學(xué)校現(xiàn)有教學(xué)資源建立起來的，特別是在原中山醫(yī)科大學(xué)（現(xiàn)我校廣州校區(qū)北校園）資源基礎(chǔ)上進(jìn)一步整合起來的醫(yī)學(xué)資源。此外，該項目在實施過程中借助中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院等學(xué)校附屬醫(yī)院機構(gòu)的專業(yè)支撐，充分發(fā)揮了學(xué)校醫(yī)科資源的重要作用。在學(xué)校的指導(dǎo)下，相關(guān)學(xué)院從項目的醫(yī)學(xué)實踐性強、操作難度大、持續(xù)時間長等多重特征出發(fā)，引導(dǎo)學(xué)生在理論學(xué)習(xí)的同時，到學(xué)校醫(yī)科實驗室去，到醫(yī)療機構(gòu)去，在參與和實踐中鍛煉其多方面的能力，使學(xué)生認(rèn)識到自身的價值。針對學(xué)生的不同特點及能力，有目的地安排學(xué)生參與項目的不同方面，如醫(yī)學(xué)標(biāo)本認(rèn)知、實驗動物外科手術(shù)式解剖觀察、醫(yī)院外科手術(shù)場地觀摩學(xué)習(xí)等。虛擬仿真實驗教學(xué)項目的開展以及“虛—實”結(jié)合，有效克服了形式單一、缺乏合理性等問題，發(fā)掘了學(xué)生的潛能，體現(xiàn)了學(xué)生的多維價值，有利于高校人才培養(yǎng)。

2.3 樹立學(xué)生問題意識，孕育學(xué)生產(chǎn)出成果

虛擬仿真實驗教學(xué)項目的最終目標(biāo)是使學(xué)生能夠解決某一或某方面的問題，從而實現(xiàn)高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)，這是一條完整的生產(chǎn)—產(chǎn)出鏈。學(xué)生在參與項目的過程中，須逐步完成項目中的關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)，逐漸向項目預(yù)期的可能產(chǎn)出成果邁進(jìn)，同時也可能包括預(yù)期外的創(chuàng)新性成果。這些成果既是學(xué)生集體智慧的結(jié)晶，也是項目本身希望達(dá)到的成效，即使學(xué)生全方面發(fā)展。

我校針對虛擬仿真實驗教學(xué)項目開展過程中人才培養(yǎng)目標(biāo)不明確，難以實現(xiàn)對學(xué)生的全方位培養(yǎng)和學(xué)生的全面發(fā)展等現(xiàn)狀，從項目開展的源頭把關(guān)，引導(dǎo)學(xué)生對項目有一個全面、客觀的了解，鼓勵學(xué)生在充分參與的基礎(chǔ)上不斷產(chǎn)出階段性成果，最終達(dá)到項目預(yù)期目標(biāo)。例如，我校2018 年度國家虛擬仿真實驗教學(xué)項目“污泥源減量污水處理工藝虛擬仿真實訓(xùn)”，是學(xué)校環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院充分利用校內(nèi)外資源建立起來的。在學(xué)校 “基礎(chǔ)—能力—職業(yè)導(dǎo)向三重螺旋”的教學(xué)理念指導(dǎo)下，學(xué)院充分重視學(xué)生專業(yè)基礎(chǔ)的培養(yǎng)，在項目開展前夕，建立了“我國污水處理工藝目前存在哪些問題”“污泥源減量污水處理工藝具備哪些優(yōu)勢、如何實施”及“如何在問題基礎(chǔ)上優(yōu)化我國污泥源減量污水處理工藝”等問題導(dǎo)向，并在項目開展過程中引導(dǎo)學(xué)生加深對這些問題的認(rèn)識，鼓勵學(xué)生積極進(jìn)行探索與實踐，最終參與的學(xué)生收獲較大。

3 虛擬仿真實驗教學(xué)項目對改善我國高校人才培養(yǎng)模式的啟示

虛擬仿真實驗教學(xué)項目是新時代高校實現(xiàn)對學(xué)生的全面培養(yǎng)的一種重要人才培養(yǎng)模式。這一全新項目模式對改善我國高校人才模式具有諸多啟示。

3.1 完善國家高校人才培養(yǎng)模式的頂層設(shè)計

目前，我國高校教育與人才培養(yǎng)依然存在著部分實際問題，如缺乏整體統(tǒng)籌規(guī)劃、學(xué)生實踐能力較弱、產(chǎn)出比相對較低等，要解決這些問題，首先要考慮頂層設(shè)計問題。

在教育部的統(tǒng)一指導(dǎo)和要求下，各高校結(jié)合自身實際情況，陸續(xù)開展了虛擬仿真實驗教學(xué)項目，成立了許多虛擬仿真實驗教學(xué)中心，取得了顯著成效。多家國家虛擬仿真實驗教學(xué)中心，通過項目開放共享服務(wù)系統(tǒng)，實現(xiàn)了接口聯(lián)通和面向高校、社會免費開放并提供教學(xué)服務(wù)的基本功能。這一特點，客觀上使人們認(rèn)識到我國高校人才模式需要加強完善頂層設(shè)計，在人才培養(yǎng)模式上進(jìn)行全面布局和引導(dǎo)，保證項目建設(shè)的必要性，避免重復(fù)建設(shè)及資源浪費。同時，我國高等教育領(lǐng)域的改革已進(jìn)入“深水區(qū)”，任何單一要素的改革或多個要素改革的簡單相加已經(jīng)難以滿足高等教育發(fā)展的需要。以制度創(chuàng)新推動高等教育改革，以體制機制改革促進(jìn)高等教育發(fā)展，已成為高等教育人才培養(yǎng)模式改革的當(dāng)務(wù)之急和必然趨勢[4]。因此，必須進(jìn)一步加強高校頂層設(shè)計，加強創(chuàng)新人才培養(yǎng)的統(tǒng)籌規(guī)劃，優(yōu)化教育資源配置，重視教育投入與產(chǎn)出的基本情況，進(jìn)而有效推進(jìn)高校人才培養(yǎng)工作。

3.2 推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)融入人才培養(yǎng)模式中

虛擬仿真實驗教學(xué)是將虛擬技術(shù)與體驗式教學(xué)相結(jié)合，由學(xué)習(xí)者借助人機交互界面調(diào)節(jié)虛擬實驗中的參數(shù)變量，通過觀察、總結(jié)和歸納計算機仿真模擬結(jié)果從而獲取相應(yīng)的知識技能[5]。這在客觀上要求我國高校在人才培養(yǎng)中須重視將現(xiàn)代信息技術(shù)融入人才培養(yǎng)模式，須充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)在人才培養(yǎng)中的積極作用。

推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)融入人才培養(yǎng)模式中，要求國家切實推進(jìn)人才培養(yǎng)模式的現(xiàn)代化構(gòu)建進(jìn)程，在人才培養(yǎng)模式中重視現(xiàn)代信息技術(shù)的重要性，拓寬教學(xué)渠道，強化教學(xué)效果。當(dāng)前，高校對現(xiàn)代信息技術(shù)已經(jīng)有了一定程度的運用，如慕課、在線課程、虛擬仿真和智慧課堂等教學(xué)形式，也取得了一定成效，但在虛擬仿真實驗項目中更好地運用現(xiàn)代信息技術(shù)有效培養(yǎng)高水平人才還須進(jìn)一步完善。

3.3 強化對學(xué)生的全面培養(yǎng)

虛擬仿真實驗教學(xué)項目作為新時代高校人才培養(yǎng)的一個重要載體，對學(xué)生的全方面培養(yǎng)和實現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展起到了積極推動作用，這也是新時代高校人才培養(yǎng)的必然要求和結(jié)果[6-9]。

強化對學(xué)生的全面培養(yǎng)，就要運用多種人才培養(yǎng)模式，充分發(fā)掘?qū)W生潛能，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生在教學(xué)過程中充分參與、充分吸收、充分收獲。虛擬仿真實驗教學(xué)項目是一種創(chuàng)新型教學(xué)模式，在高校人才培養(yǎng)中發(fā)揮了積極作用，應(yīng)更好地利用與發(fā)展。

從國家的整體要求來看，高等院校須根據(jù)高等教育人才培養(yǎng)的特點，努力構(gòu)建更加全面的人才培養(yǎng)體系。具體而言，就是要貫徹落實新時代德、智、體、美、勞全面發(fā)展的教育方針，實現(xiàn)對學(xué)生的全方位培養(yǎng)。進(jìn)入新時代，我國的高校人才培養(yǎng)模式不斷健全和完善，學(xué)生參與學(xué)習(xí)渠道不斷拓寬，學(xué)習(xí)能力不斷增強，但距離對學(xué)生全方位培養(yǎng)的要求還存在一定的差距，與實現(xiàn)學(xué)生全面發(fā)展還存在一定的距離，這些問題只有在我國高校人才培養(yǎng)模式的逐步發(fā)展和完善中才能得以解決。

4 結(jié)語

新時代對高等教育提出了更高標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生全面發(fā)展提出了更高要求。虛擬仿真實驗教學(xué)項目作為高校人才培養(yǎng)的重要載體，在新時代背景下體現(xiàn)出其獨特的優(yōu)越性，在教學(xué)實踐過程中得到了越來越多的重視與運用[10]。在探索與實踐的基礎(chǔ)上，需要進(jìn)一步完善虛擬仿真實驗教學(xué)項目，發(fā)展新時代高校人才培養(yǎng)新模式，為培養(yǎng)高素質(zhì)、強能力的復(fù)合型人才提供有效的實踐教學(xué)保障。