我國虛擬仿真實驗教學項目建設的現狀與挑戰

高志強，王曉敏，閆晉文，張 敏，張 錚，任鴻儒

（太原理工大學 材料科學與工程學院，山西 太原 030024）

由于虛擬仿真實驗教學將傳統的實驗教學與互聯網、計算機及電子信息技術有機地融合在一起，有利于教學資源開放共享，因此以電子信息技術應用為特征的虛擬仿真實驗教學模式成為當今教育信息化改革的發展潮流[1-3]。2013年 8月，教育部高等教育司印發了《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），明確了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，并決定開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作[4]。之后，教育部辦公廳〔2014〕30號和〔2015〕24號文件對該類中心的建設工作作了更加詳細的部署[5-7]。隨后，教育部于2013年、2014年和2015年分別批準建立了100個具有示范、引領作用的國家級虛擬仿真實驗教學中心，以便持續推進實驗教學信息化建設工作和推動高等學校實驗教學改革與創新[8-9]。

我國在不斷推進虛擬仿真實驗教學中心建設的同時，也在積極開展示范性虛擬仿真實驗教學項目的建設工作。2017年7月，教育部印發的《關于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》（教高函〔2017〕4號），對虛擬仿真實驗教學項目的建設目標、建設內容、建設規劃和組織管理等方面作了詳細的說明。2018年6月，教育部認定了首批來自91所高校的105個國家虛擬仿真實驗教學項目（教高函〔2018〕6號）；2019年3月，再次認定了來自全國186所高校的296個國家虛擬仿真實驗教學項目（教高函〔2019〕6號），以推動“虛實結合”的個性化、智能化、泛在化的實驗教學新模式，其目標是形成專業布局合理、教學效果優良、開放共享有效的高等教育信息化實驗教學項目示范新體系，支撐高等教育教學質量的全面提高。

1 國家虛擬仿真實驗教學項目的分布特點

到目前為止，教育部于2018年6月和2019年3月分別認定了首批105個和2018年度296個國家虛擬仿真實驗教學項目，共401個。現根據已經批準認定的國家虛擬仿真實驗教學項目的所在高校、學科領域和地域的分布狀態進行詳細分析。

1.1 認定項目在高校中的分布情況

“985工程”和“211工程”以及現在的“雙一流”建設是我國高等教育領域的重要發展戰略?，F將兩批次認定的國家虛擬仿真實驗教學項目在“985工程”和“211工程”高校以及一般高校中的分布情況進行對比，結果如表1所示。同時，圖1給出了這兩批次認定的教學項目分別在不同類型高校中所占的比例。

表1 兩批次國家虛擬仿真實驗教學項目在高校中的分布情況

由表1不難看出，盡管這兩批次虛擬仿真實驗教學項目的數量不同，但是總體來看，超過70% 的項目被認定于“985工程”和“211工程”高校之中。同時，根據圖1分析的結果，第二批認定的教學項目（即2018年度國家虛擬仿真實驗教學項目）在“985工程”高校中所占的比例由21.9%增至26.7%，在“211工程”高校中所占的比例由 44.8%增至 45.9%，而在一般高校中所占的比例由 33.3% 降至 27.4%。此外，由圖 2給出的虛擬仿真實驗教學項目在高校中的平均數也清晰地顯示，國家虛擬仿真實驗教學項目在“985工程”高校中所占的比例有較大幅度的增加。以上分析結果表明，認定于“985工程”和“211工程”高校的國家虛擬仿真實驗教學項目數量有增大的趨勢。由此看出，國家虛擬仿真實驗教學項目在高校教育改革中倍受重視，并獲得了較多的政策優惠和財政投入。

圖1 兩批次國家虛擬仿真實驗教學項目在不同類型高校中所占的比例

圖2 兩批次國家虛擬仿真實驗教學項目在不同類型高校中的校均數

1.2 認定項目所屬學科領域的分布情況

2018年認定的首批105個虛擬仿真項目涵蓋了生物科學、機械、電子信息、化工與制藥、交通運輸、核工程、臨床醫學和藥學等8個學科領域[10-12]。2019年認定的296個國家虛擬仿真實驗教學項目涵蓋了機械、臨床醫學、生物科學、化工與制藥、醫學基礎等23個學科領域，詳見圖3。

依據項目所屬學科的大類進行劃分，理工類學科的項目有297個，農林醫藥類學科的有56個，人文社科類的有 48個。其中，理工類的項目占立項總數的 74.1%，農林醫藥類的占 14.0%，人文社科類的占11.9%，如圖4所示。這一方面說明在理工類學科中有豐富的虛擬仿真實驗教學資源，另一方面也反映出虛擬仿真實驗教學在理工類實驗教學中的需求量較大。

圖3 兩批次國家虛擬仿真實驗教學項目在學科領域中的分布情況

圖4 兩批次國家虛擬仿真實驗教學項目按學科大類劃分所占的比例

1.3 認定高校層次的分布情況

我國首批認定的國家虛擬仿真實驗項目來自 91所高校，2018年度認定的項目來自186所高校，根據高校辦學層次（“985工程”高校、“211工程”高校和一般高校），表2對目前認定的401個項目在不同層次高校中的分布情況進行分析。根據表2統計的結果，除“985工程”和“211工程”高校之外，許多一般層次大學也積極響應國家虛擬仿真實驗教學項目的建設工作。然而，結合表1、圖1和圖2顯示的信息，認定于“985工程”和“211工程”高校中的項目較多，這進一步表明國家虛擬仿真實驗教學項目在這類高校教育教學工作中備受重視。

表2 項目認定高校層次統計

與此同時，分析結果表明在2018年度認定項目所在高校中，獲得多個項目的“985工程”和“211工程”高校也比較多，如表3所示。可見國家級虛擬仿真實驗教學中心與大學自身呈現聚類相關，即國家級虛擬仿真實驗教學項目聚集于我國重點大學之中。

問卷調查于2018年6月22日至7月1日進行,歷時10 d,對徐州市區主要綠地開放空間,如云龍湖、泉山森林公園、彭祖園、淮海戰役紀念塔進行現場調研．調研地點多位于公園門口,對進出游憩者進行順序性訪問．為將大部分人群活動都考慮在內,調研時間安排在05:30—19:00,共發放600份調查問卷,回收560份,回收率為93.33%,將有缺失數據的樣本全部剔除,整理后的有效問卷為488份,有效率87.14%．

表3 認定有多個教學項目的“985工程”和“211工程”高校的統計結果

1.4 認定高校類別的分布情況

在這兩次公布的教學項目認定結果中，多所高校被連續獲批建設虛擬仿真實驗教學項目，根據統計結果，目前認定的國家虛擬仿真實驗教學項目共來自全國215所高校。將這些高校按學科類別進行劃分，表4給出了認定項目所在主要高校的類別劃分結果。

表4 認定項目所在高校類別的統計結果

由表4不難看出，理工類高校獲批準的國家虛擬仿真實驗教學項目數量最多，這一方面是由于理工類學科的實驗教學內容與信息技術的融合度較高，因此理工類高校對虛擬仿真實驗教學比較重視；另一方面也反映出文科類學科對實驗教學建設的重視程度不夠，理論教學和社會實踐仍以傳統方式為主。因此，期待在今后的虛擬仿真實驗教學項目建設過程中，國家虛擬仿真教學立項能夠獲得比較均衡的發展。

1.5 認定高校主管部門的分布情況

根據學校屬性，我國將大學分為中央部屬、地方省屬和軍隊院校三大類。表5總結了國家虛擬仿真實驗教學項目認定高校按主管部門劃分的結果。可以看出，中央部屬高校在目前虛擬仿真實驗教學項目認定高校中占有較大的比例，其中教育部直屬高校被認定的占比已經超過50%，起到了較好的推廣示范作用。這充分說明中央部屬高校不僅擁有優質的虛擬仿真實驗教學資源和先進的教學理念，而且對高校信息化教育改革工作落實得也比較迅速。同時，地方省屬高校被認定的占比超過30%，這也說明國家虛擬仿真實驗教學項目的管理主體開始呈現多元化的趨勢。

表5 具有不同隸屬關系的認定高校分布情況

1.6 認定高校所在地域的分布情況

表6列出了兩批國家虛擬仿真實驗教學項目認定高校所在的地域分布情況?？梢钥闯觯@批的國家虛擬仿真實驗教學項目分布于全國 28個省市自治區。其中江蘇省的高校最多，其次為北京、山東、廣東、遼寧、上海等省市的高校。就項目數量而言，分布于江蘇、北京、廣東、湖北、山東、浙江、上海等省市的項目比較多，而認定于山西、江西、云南、甘肅、廣西、新疆等省份的項目比較少。未獲批立項的省份有青海、海南和西藏。由此可見，從地域分布來看，區域內存在明顯的集聚現象，即東部地區獲批的項目較多，而中西部地區獲批的較少。尤其我國京津地區、長江三角洲地區和珠江三角洲地區的高校被獲批的虛擬仿真實驗教學項目比較多，這或許是與這些地區的經濟比較發達，周圍產業發展水平較高，以及高校具有先進的實驗教學理念和投入建設資金較多有關[13]。

表6 認定項目所在高校的地域分布情況

2 國家虛擬仿真實驗教學項目建設中存在的問題

實驗教學項目作為高校開展實驗教學的基本單元，其建設水平直接決定實驗教學的整體質量[14]。以完整的實驗教學項目為基礎，以提高學生實踐能力和創新精神為核心，以形成專業布局合理、教學效果優良、開放共享有效的高等教育信息化實驗教學項目示范新體系為目標的國家虛擬仿真實驗教學項目建設有力促進了我國實驗教學質量的提高。目前認定的來自全國215所高校的401個虛擬仿真實驗教學項目分布于28個省市自治區，根據現行分布特點能夠看出，在國家虛擬實驗教學項目建設中還存在不少問題。

2.1 高校辦學水平和發展方向的影響

盡管目前公布的國家虛擬仿真實驗教學項目認定高校中的 44.4%為一般高校，但是獲批項目的占比和校均項目數遠低于“985工程”和“211工程”高校。這說明實力較強的高校在獲批國家級教學立項中具有明顯優勢。從國家虛擬仿真實驗教學項目所屬學科領域來看，認定的項目多集中于理工類的傳統學科之中，如機械、化工學科等，而人文社科類的項目比較少。造成這種差異的原因一方面有學校自身實力的緣故，另一方面也有政策傾向或門檻較高的緣故，因此在今后立項申請中要考慮惠及更多的有專業特色和優勢學科的高校。

2.2 高校所在地域的影響

與國家級虛擬仿真實驗教學中心建設相似，國家虛擬仿真實驗教學項目建設也需要歷史文化的沉淀、選擇和凝練過程，是高校實驗教學長期實踐的結果。由此可見，歷史文化底蘊既是高校發展的基礎，也是實驗教學改革的沃土。根據目前認定項目所在高校的地域分布特點，北京、上海、西安、南京等具有悠久歷史文化傳統的城市仍然是國家虛擬仿真實驗教學項目認定高校的主要所在地。盡管高校教育水平的地域發展不均衡現象在短時間內不會有明顯改善，但是對于高校教育信息化改革而言，可以充分利用當地產業發展的優勢，積極扶持省級虛擬仿真實驗教學項目，并提倡高校同企業聯合申請，充分發揮高校教學資源集中和企業工藝技術扎實的長處，以更好地促進當地產業的創新和發展。

2.3 當地經濟發展水平的影響

社會經濟提升動力、科技創新能力和教育發展水平是相輔相成的。在我國認定的國家虛擬仿真實驗教學項目中，京津地區、長江三角洲地區和珠江三角洲地區的項目已經超過40%，同時這些地區的許多高校被連續獲批立項，并且不少高校被同時認定多個項目，這與區域經濟發展水平與高校教育資源積累密切相關。由此可以看出，當地社會經濟環境對高校教學改革工作有較大影響。對于經濟不發達地區，如海南、西藏、青海等地區，可以集中優勢資源，根據當地產業發展的強項，建立具有地方特色的虛擬仿真實驗教學項目，這不僅可以提升當地高校的實驗教學質量，而且能夠豐富我國虛擬仿真實驗教學內容。

2.4 行政體制的影響

不論是“985工程”“211工程”建設，還是“雙一流”建設，均是我國建設高水平大學的重要舉措。在國家資金和政策支持下，這些重點大學憑借優質的實驗教學資源，依靠優勢學科或特色專業，在立項申請中自然能夠脫穎而出，得以獲批。出現這一現象，并非是國家有意地設置立項門檻，但是在申請過程中，具有“身份標識”優勢的高校相對容易獲批也是不爭的事實。因此，在虛擬仿真實驗項目建設工作中，在政策方面可以適當鼓勵地方高校建立一些當地經濟急需的虛擬仿真實驗教學項目，以更好地支持地方經濟的發展。

3 對國家虛擬仿真實驗教學項目立項工作的建議

在我國教育信息化改革中，國家虛擬仿真實驗教學項目建設是繼國家級虛擬仿真實驗教學中心建設之后的又一項重要措施?，F根據目前虛擬仿真實驗教學項目建設工作中存在的一些問題，提出幾點建議，為更好地建設國家虛擬仿真實驗教學項目作貢獻。

（1）鼓勵地方特色的虛擬仿真實驗教學項目。由于高校自身發展、地理位置、歷史文化、社會經濟及政策體制等因素的影響，高校教學發展和教學資源配置差異較大，導致國家虛擬仿真實驗教學項目分布不均衡。要擇優遴選具有地方特色的虛擬仿真實驗教學項目，予以重點培育，為正式立項建設國家虛擬仿真實驗教學項目奠定基礎。

（2）以學科領域為中心立項建設虛擬仿真實驗教學項目。提倡以學科領域為中心，不斷優化和完善國家虛擬仿真實驗教學項目布局。特別要鼓勵在新興交叉學科和重要前沿學科領域增加立項，盡快實現科學合理布局。盡量破除高校辦學層次的考量，重點考察高校重點學科和特色專業。加強教學項目在不同層次高校學科領域分布的統籌謀劃，形成實驗教學信息化領域交叉互動的良性局面。避免重復建設，同時要破除“終身制”，對于實施不力或教學效果不良的項目要減小支持力度甚至堅決淘汰。

（3）培養專業的實驗教學隊伍。圍繞虛擬仿真實驗教學項目的建設運行，重視實驗教學隊伍建設，培養師德高尚、能力過硬、結構合理的虛擬仿真實驗教學團隊；同時要健全完善實驗教學隊伍考核、獎勵和監督機制，鼓勵高校教師積極參與虛擬仿真實驗教學項目的研發工作和教學實踐活動。

（4）健全完善教學評價體系。加強信息化教學政策研究、理論研究、運行機制和關鍵技術研究等方面的工作，持續改進相關教學評價機制，加強督導考核，不斷健全完善信息化教學的綜合評價體系。

4 結語

在高校實驗教學項目信息化建設的基礎上，積極培育虛擬仿真實驗教學項目和建立完善的虛擬仿真實驗教學項目評價體系是開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設工作的重要舉措。

由于受高校自身發展、地理位置、歷史文化、社會經濟及行政體制等因素的影響，目前批準認定的國家虛擬仿真實驗教學項目的現行分布非常不均衡。重點高校在國家虛擬仿真實驗教學項目建設中起到了較好的示范帶頭作用，一般層次大學也積極響應虛擬仿真實驗教學項目的建設工作，因此目前虛擬仿真實驗教學項目建設呈現多元化的發展趨勢。

在今后的國家虛擬仿真實驗教學項目建設工作中，要以學科領域為核心，積極培育當地經濟發展急需專業和具有地方特色的虛擬仿真實驗教學項目，加強業務精湛和結構合理的虛擬仿真專業教學團隊建設，建立該教學項目實施的教學績效激勵機制，持續改進、不斷完善國家虛擬仿真實驗教學項目督導考核制度。