高校虛擬實驗平臺共建共享機制研究

劉云朋　鄧小飛

摘 要：針對目前高校虛擬實驗平臺共建共享過程中存在的問題，本文從共享平臺建設、共享機制、資金保障機制、知識產權保護、激勵機制、組織保障機制六個方面提出建議，以期為高校虛擬仿真實驗平臺共建共享的健康發展提供解決方案。

關鍵詞：虛擬實驗平臺;共建共享;激勵機制

中圖分類號：TP242文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2020）07-0034-03

Abstract： In view of the problems existing in the process of co-construction and sharing of virtual experiment platform in colleges and universities， this paper put forward suggestions from six aspects： the construction of sharing platform， sharing mechanism， fund guarantee mechanism， intellectual property protection， incentive mechanism and organization guarantee mechanism， in order to provide solutions for the healthy development of co construction and sharing of virtual experiment platform in colleges and universities.

Keywords： virtual experiment platform;co-construction and sharing;incentive mechanism

為了培養出滿足社會發展需要的創新型、技能型人才，各職業院校根據自己目前的發展現狀及定位，積極調整人才培養目標和培養機制。創新型、技能型人才培養的關鍵環節是高校在教學過程中有效地開展實踐教學。但是，隨著高校擴招，實驗場地、設備、器材短缺的問題越來越突出。因此，許多高校開始探索利用虛擬現實技術構建各種虛擬實驗平臺。目前，各高校都自建或者租賃有虛擬實驗平臺。而在各高校之間，由于缺乏有效的溝通、協調及合作，許多虛擬實驗平臺無法共享，形成“信息孤島”[1]，從而導致虛擬實驗平臺重復建設，造成極大浪費。教育部印發的《教育信息化十年發展規劃（2011—2020年）》中指出，要建設20 000門優質網絡課程和1 500套虛擬仿真實訓實驗系統，同時，要建設完成政府引導、多方參與的虛擬實驗平臺共建共享機制。

1 高校虛擬實驗平臺現狀

虛擬實驗平臺是指利用計算機技術、虛擬現實技術、網絡通信技術、人機交互技術創建出一個虛擬的實驗系統。該系統具有虛擬的實驗場景、設備、器材，實驗人員可以像進行真實的實驗一樣進行操作，并且實驗過程中可以不受客觀條件限制，實驗結果較為準確。因此，虛擬實驗平臺建設受到了各高校的重視。

目前，我國各高校虛擬實驗室建設存在著分布不均勻的問題。有實力的高校根據自身發展需要紛紛建設了虛擬實驗平臺，例如：中國人民大學虛擬實驗中心、華中師范大學虛擬實驗教學平臺、同濟大學虛擬實驗平臺、山東大學醫學虛擬實驗仿真教學平臺等[2]。高校虛擬實驗平臺建設方式有自主研發和市場采購兩種，自主研發需要高校具備相應的技術儲備，市場采購需要高校有相應的經費支持。但是，大多數普通院校，尤其是一些高職院校，既缺乏資金支持，又沒有技術支持，無法建設需要的虛擬實驗平臺，或者只能建設某門課程的虛擬實驗系統。

虛擬實驗平臺共建共享，可以減少普通高校的建設投入，避免高校出現重復建設，提高虛擬實驗平臺的利用率。同時，共建共享可以實現教育資源平衡，促進東西部院校、高質量院校和普通院校的共同進步和發展。但是，目前我國高校虛擬實驗平臺的共建共享還處于初級發展階段，存在各種制約因素影響其健康有效的發展。

2 高校虛擬實驗平臺的特點

虛擬實驗平臺通過虛擬仿真技術創建了一個交互性高、沉浸性強的三維場景。在實踐教學過程中，其可以重復調動學生的視覺和思維能力。對傳統實驗室難以接觸或實現的內容，學生可以從正面、反面、側面及內部多維度進行觀察，極大地提高了學生學習的積極性。虛擬實驗平臺具有以下特點。

2.1 仿真與開放性

由于采用了計算機技術、虛擬仿真技術，虛擬實驗室的仿真程度非常高，實驗人員進行操作時的步驟和真實環境中的操作基本一致。同時，由于實驗在虛擬環境中進行，因此，可開展危險性較高的實驗，且實驗人員不受實驗場地、實驗室開放時間等條件的限制，可以通過網絡遠程進行實驗，有效實現了實驗資源共享[3]。

2.2 節省建設成本

傳統實驗室建設受建設場地、設備、器材的限制，建成成本較高，虛擬實驗室建設主要硬件為服務器、計算機，其他的均可通過軟件實現，成本較低。同時，由于采用了網絡通信技術，資源可以通過互聯網實現共享，一方面減少了實驗場地投入，另一方面大大提高了資源利用率。

2.3 設備升級更新方便

計算機專業設備更新換代較快，相應的實驗內容與設備也需要更新。傳統實驗室設備進行更新時需要制訂詳細的更新計劃，然后通過招標進行購買。新設備采購后，需要進行安裝、調試，流程復雜。而在虛擬仿真實驗室，設備更新只需對軟件進行升級，從而完成參數調整，簡單、高效。

3 虛擬實驗平臺共建共享存在的問題

虛擬實驗平臺實現共建共享一方面可以節省建設成本，另一方面可以通過共享解決教育資源分配不均的問題，實現高校實踐領域的平衡發展。但是，目前還存在以下問題。

3.1 缺乏統一的共享平臺

虛擬實驗平臺資源的共建共享不僅僅是幾個高校之間實現共建共享，想要充分發揮虛擬實驗平臺資源共建共享的優勢，需要全省、甚至全國大部分高校都積極參與[4]。這需要建設一個全國性的管理平臺進行有效管理。

3.2 共享機制不完善

目前，我國各高校虛擬實驗平臺的建設基本上采取各自為政的方式，缺乏全局觀念。建設完成后，無法有效地實現資源共享，存在重復建設問題。

3.3 資金短缺

開放的虛擬實驗平臺建設需要更多的經費投入，多數高校虛擬實驗平臺建設經費占高校建設費用的比例低于30%。如何擴大資金來源，保證虛擬實驗平臺共建共享有效進行是一個需要解決的主要問題。

3.4 知識產權問題

開放的虛擬實驗平臺共享的目的是無償或低成本為用戶提供服務。但是，知識產權是個人或公司對自己通過智力創造出的成果依法享有的權利。如何解決共建共享與尊重知識產權兩者之間的矛盾是急需解決的問題。

3.5 激勵機制

高校虛擬實驗平臺建設從系統構建到運行及后期維護都需要經費支持。各參與高校作為獨立的法人和經濟主體，都希望獲得最大利益。如果在實驗平臺建設、運行及維護過程中存在支付和分配不合理的情況，將打擊各參與高校的積極性，影響高校虛擬實驗平臺共建共享的有序運行。因此，需要建立合理的支付和分配機制，一方面調動高校參與虛擬實驗平臺建設的積極性;另一方面，協調高校之間的開發與采購，避免出現重復建設的現象，保障虛擬實驗平臺共建共享的可持續發展。

3.6 組織管理機制

目前，高校的虛擬實驗平臺建設處在各自為政的狀態，缺乏統一的標準。高校在進行虛擬實驗平臺建設時，由于理念不同、學科差異等各方面的因素，虛擬實驗平臺的開發語言、體系結構各不相同，各成體系，形成“信息孤島”，難以實現共享。

4 高校虛擬實驗平臺資源共建共享機制研究方案

根據目前高校虛擬實驗平臺建設中存在的問題，本文從管理平臺建設、共享機制、資金保證、知識產權保護、激勵機制、組織管理機制六個方面對虛擬實驗平臺共建共享機制進行研究。

4.1 共享平臺建設

為了避免重復建設，有效實現高校虛擬實驗平臺的共建共享，需要建設一個全省或全國大部分高校都參與的、統一的共享平臺。因為參與的主體眾多，覆蓋范圍廣，共享平臺的網絡流量和點擊率都較高，整個共享平臺的搭建應基于云平臺完成。

該共享平臺建設可以采用兩種方式：一種方式是針對虛擬實驗平臺建成一個專用網絡，這個網絡是各個高校虛擬實驗平臺的集合，專業性更強;另一種方式是將各高校的虛擬實驗平臺作為共享網絡的一個功能嵌入，特點是網絡更廣泛，通用性更好。

4.2 共享機制

高校虛擬實驗平臺建設有效實現共享是保障共建共享活動順利進行的一個重要因素。高校虛擬實驗平臺的共享機制可以分為兩種。第一種是共建共享。多個高校根據自身專業建設需要，選取相同或相近專業共同建設虛擬實驗平臺。在建設過程中，共同承擔開發費用，共同設計功能模塊，建設完成后共享實驗平臺。第二種是虛擬實驗平臺由某個高校獨自建設。建設完成后，其他高校根據自己的需要，有償使用虛擬實驗平臺。

4.3 資金保障機制

建設高質量的虛擬實驗平臺，資金保障是基礎。一方面，高校要加大虛擬實驗平臺建設資金的投入。各高校可以從校內實驗室建設經費中預留一定比例用于虛擬實驗平臺建設，為其發展提供穩定的資金支持。

另一方面，積極開展校企合作建設，吸納社會資金，共同致力于高校虛擬實驗平臺建設。企業在共建過程中享有產品的經營權，可將獲得利潤投入新產品的研發中，最終形成良性發展。

4.4 知識產權保護

虛擬實驗平臺建設中涉及虛擬仿真技術、人機交換技術、網絡通信技術等，是一種智力勞動成果。虛擬實驗平臺在共享過程中，需要嚴格遵守《著作權法》和《互聯網著作權行政保護辦法》，切實保護個人和公司的合法權益。在使用層面，要嚴格規范平臺使用者、平臺開發者的權利和義務，形成互惠互利、有序發展的良好局面。在技術層面，可使用數據加密、數字水印、數字簽名、權限管理等手段對虛擬實驗平臺進行全方位管理。

4.5 激勵機制

高校虛擬實驗平臺不僅需要大量的經費投入，而且包含了建設者的心血和努力，其他高校在共享虛擬實驗平臺時需要支付合理的使用費用。對于誰受益這個問題，可以模擬股份制公司的形式，實現誰投資誰受益。為了避免高校因收益少而減少虛擬實驗平臺建設熱情的現象，需要構建一定的利益補償機制。政府可以建立虛擬實驗平臺共享基金，對于積極建設虛擬實驗平臺并共享的高校給予一定的利益補償;對于高校內積極參與虛擬實驗平臺建設的教師、實驗室人員的工作予以認可，提高其參與積極性。

4.6 組織管理機制

高校虛擬實驗平臺共建共享要有效運行，必須有一套相應的管理機制來優化配置、統籌安排。因此，需要建立一個獨立于各高校之外的管理機構，該機構依托共享平臺，統一管理、協調各高校虛擬實驗平臺的共建共享工作。另外，該機構要建立虛擬實驗共享平臺的建設標準，指導各高校在平臺建設時始終遵循兼容性、可擴展性等原則。同時，該機構負責共享平臺共享制度的制定、推行，高校共享矛盾的調解，平臺的日常維護和管理，從而保障高校虛擬實驗平臺共建共享工作的順利開展。

5 結語

虛擬實驗平臺共建共享可以避免高校實驗平臺的重復建設，總體上節省建設成本，實現教育資源的公平分配，促進教育均衡發展。為了使虛擬實驗平臺建設能實現健康、有序發展，本文從高校虛擬實驗平臺共建共享的現狀出發，分析了制約虛擬實驗平臺共建共享發展的因素。在此基礎上，從共享平臺建設、共享機制、資金保障機制、知識產權保護、激勵機制和組織管理機制六個方面進行闡述，為高校實驗平臺的共建共享提供了解決思路。同時，我們也要看到，高校虛擬實驗平臺的共建共享是一項長期的任務，需要在建設過程中不斷進行修正和總結。

參考文獻：

[1]肖娟，王嵩，于芳，等.高校虛擬實驗平臺資源共建共享機制研究[J].教育現代化，2018（6）：199-201.

[2]李林，陳宇峰，李鳳霞.開放式虛擬實驗教學平臺研究與實踐[J].中國教育技術裝備等2017（5）：33-34.

[3]肖娟，王嵩，張雯雰，等.基于網絡空間的高校虛擬實驗資源共建共享機制研究[J].大學教育，2018（8）：39-41.

[4]房朝暉，于赫陽，李祺，等.資源共享的智能制造虛擬實驗教學平臺建設[J].實驗技術與管理，2017（4）：118-121.