虛擬仿真，引領教育變革新時代

盛雪云

隨著知識大爆炸時代的來臨以及科技的快速發展，教育教學模式迎來了重大變革，學習環境與學習方式的重塑是變革中的重要一環。虛擬仿真技術恰恰是引領這一變革的關鍵。

關鍵詞 學習模式 虛擬仿真 數字化資源 終身學習

隨著知識大爆炸時代的來臨以及科技的快速發展，知識的生產方式、呈現方式都在發生深刻變化。人類認識世界、獲取知識的方式正在經歷一次重大洗禮，教育教學模式也相應迎來重大變革。此時，尋找新的學習模式，探索適應當下知識環境、學習方式的新手段，成為院校和相關企業的重要課題。虛擬仿真技術，為應對這一挑戰提供了優質的解決方案。

虛擬仿真教學或成主流學習方式

人類教育擁有悠久的歷史，但是作為現代科學體系中的教育，產生的時間很晚，特別是學校教育制度，只有幾百年時間。在中國，現代學校制度建立僅有一百多年。從知識的呈現形態和傳播方式看，在文字和書本出現之前，人類靠觀察和實踐兩種方式認識自然，有了書本和文字后，知識主要通過文字形態呈現。隨著科學技術的發展，知識的呈現形態以及人們獲取知識的方式越來越多樣化。

從學習角度看，人類可以通過真實世界和抽象世界的學習獲取知識。比如我們的遠古祖先從草原、森林等真實世界中學習到一手知識;而以文字等為載體傳遞知識的學校教育，某種意義上屬于抽象世界的學習。從真實世界到文字描述是一次由具象到抽象的過程，當中會遺失和簡化很多東西，也會碰到許多問題。隨著現代技術的發展，如今已經能夠通過虛擬技術模仿真實世界，改善人類學習環境，幫助人們更好地獲取知識。這恰恰是虛擬仿真的價值所在。

綜上，隨著知識呈現形態的轉變，結合人類獲取知識途徑的變化，國家數字化學習資源中心主任單從凱提出，人類的知識學習途徑經歷了由真實世界到文字世界（主要是學校教育）再到虛擬世界三個階段。他表示：“虛擬仿真的意義和價值是重塑教學環境，它將引領未來教學的重大變革和人類學習方式的重大變革。”

為了適應國家戰略發展和產業轉型升級要求，以及滿足當下和未來我國教育發展變革的需要，近年來，教育部對虛擬仿真實驗實訓高度重視，大力扶持虛擬仿真實訓基地建設。國家數字化學習資源中心順應國家發展大趨勢，很早便開始關注和重視虛擬仿真技術在教育中的應用，特別是面向職業院校的虛擬仿真軟件開發與開放共享。

“當前，我國虛擬仿真資源的建設和開發仍處于初級階段，還停留在技術呈現層面，各自為政，沒有形成整體的教學環境。”單從凱指出，現在虛擬仿真解決的還是有無的問題，未來，很多領域的虛擬仿真教學會成為一種主流的學習模式和不可或缺的教學環節，會融入所有教學環境中，每位教師和每所學校都要迎接這種挑戰和變革的到來。

虛擬仿真將帶來真正的教學變革

推動數字化學習資源的開放、共享、協同、創新，始終是資源中心不懈追求的使命和價值所在。虛擬仿真資源作為面向未來的資源，一直是他們推動共享的重點。如何運用這些資源有效提升學生的學習效率，增加學生的學習動力和興趣，是資源中心在虛擬仿真資源開發和應用上關注的重心。10年來，圍繞這一重心，資源中心多措并舉，開展了多項卓有成效的工作。

一是舉辦高峰論壇。自2011年起，資源中心開始舉辦虛擬仿真高峰論壇，單從凱介紹，當時國內的虛擬仿真技術剛剛起步，為數不多的開發商都是針對具體學校開發相關內容，不能開放共享，效益很差。他們希望通過舉辦相關活動，在院校和企業間搭建橋梁，實現資源共享。同時提高院校對虛擬仿真資源的重視和研究，推進院校的教學模式變革。

二是進行資源匯編。資源中心分別于2014年、2016年推出兩個版本的《職業教育虛擬仿真實驗實訓資源匯編》，梳理和整合國內外相關虛擬仿真資源，以期為廠商和院校提供足夠的信息，推動虛擬仿真事業的發展。

三是開發大量的虛擬仿真課程資源。據資源中心課程開發部經理余祖彬介紹，目前，他們開發的虛擬仿真資源有VR十大戰役、十大戰役博物館、中國傳統手工藝、科學小實驗等幾大類。其中，VR十大戰役主要采用三維建模，通過虛擬仿真技術真實還原歷史事實和歷史空間。“每一個場景都是完全還原歷史，細致到士兵當時的吃、穿、用，以及戰場環境……”余祖彬以黃海戰役為例介紹說，學生可以作為戰爭中的某一角色進入相應場景，真實感受到當時中日海軍的對比，兩國經濟和軍事發展水平的對比等。這樣的學習方式，就和傳統的文字教學有了根本區別，改變了學生思考問題的環境。“從歷史資料搜集再到場景還原、道具還原，相當于電影制作的級別。”余祖彬說。

四是開發實驗云平臺。為了解決成人學生實驗教學存在的問題，2015年，資源中心開發了國家開放大學實驗云平臺，利用信息化手段，構建虛擬實驗實訓環境，為開放大學學生提供一個超級實驗室，學生們可以隨時隨地開啟實驗。不僅解決了實驗實訓條件不足的問題，也緩解了成人學生的工學矛盾。

經過數年發展，實驗云平臺的功能日臻完善。同時，資源中心充分利用自身在資源整合方面的優勢，將分布在不同廠商、不同院校的實驗實訓虛擬仿真資源、實驗實訓設備資源進行整合，在“資源共享”“按需使用”的基本思路下，為開放大學和中高職院校提供集成式共享、分布式共享、互聯網+設備式共享三種應用模式。資源中心產品策劃部總監呂英娜介紹，集成式共享是集中不同廠商的實驗實訓資源進行統一部署，分布式共享是將分布在不同院校的實驗實訓資源進行統一管理，互聯網+設備式共享則是將分布在各個院校的實驗設備進行互聯互通。不管是哪種共享方式，實驗云平臺都支持從在線選課到在線實訓、答疑、考核的各個環節，基本滿足開放大學和職業院校部分專業學生的虛擬實驗實訓需求，形成了一個完整的在線實驗實訓流程。通過實驗云平臺，可以將學生在各門課程里涉及的操作步驟、相關數據和成績等都匯集起來，給學校相關管理部門提供統一的數據來源接口。目前，實驗云平臺已覆蓋10個專業，近500個微實驗，33個實訓項目，39個實訓案例，形成了較為廣泛的應用。

未來一片藍海，將吸引眾多企業加入

從2011年至今，資源中心專注于虛擬仿真資源的研究和開發已有10年。“10年前，還沒有云的概念，存儲、帶寬、設備等條件都受到限制，沉浸體驗感很差。”單從凱回憶，10年來，虛擬仿真技術得到了快速提升，在教育尤其是職業教育中發揮的作用越來越大。

他認為，虛擬仿真教學設計不是簡單還原事物本身的景象，而是要通過設計滿足學生學習的需要，與學生學習的規律結合起來，這樣的資源才能真正解決教學中的問題，而不僅是技術呈現上的酷炫。“通過技術解決教學和學生學習中的難點，這樣才有價值。”

問及對未來的規劃，單從凱從四個方面做了回答。

第一，要進一步完善和豐富現有的實驗云平臺。教育正在面臨巨大變革，變革對資源和質量都提出了要求，作為虛擬仿真資源建設的開發商，首先要完善現有平臺，推動虛擬仿真資源的開放共享，讓更多的學校和學習者從中受益。

第二，進一步擴大資源中心在資源開放共享上的力度，吸引更多虛擬仿真資源開發者將資源共享出來。“當然不是免費共享，而是建立一個機制，通過共享既可以擴大資源覆蓋面，又可以增加收益，這樣才有更多的人和機構投入到虛擬仿真的開發上。”

第三，瞄準虛擬仿真資源建設過程中的核心問題進行研究、探索和開發。“比如怎樣做成一個達到未來要求的國家級虛擬仿真實驗中心？它的環境怎么配置？新的技術怎么突破？這一類面向學生教學需要的仿真課程資源怎么設計？這也是我們開發過程中關注的重點。”

第四，加強培訓，把新的技術、環境、應用模式，通過培訓不斷擴大，影響和團結更多的學校，推進虛擬仿真資源開放共享。

單從凱堅信，數字化資源在未來教學中會發揮巨大作用，事實上，現在已經發揮了巨大作用。他們也一直堅信，未來的教育一定是跨越時空的，虛擬仿真技術顯然就是未來人類學習的一種主要工具。但是長久以來，國內的教學習慣滿堂灌，重理論輕實踐，對實踐教學環節的重視程度不夠，特別是職業教育。“職業院校必須進行突破和變革，觀念轉變了，虛擬仿真資源才能發揮應有的作用。”

單從凱指出，站在開發商的角度，開發什么樣的虛擬仿真資源才能適應學生學習的需要？開發過程中如何避免重復建設和各自為政？如何真正將虛擬仿真資源開發成為可以最大程度為院校共享的產品？未來還有很多機會。他預計，虛擬仿真領域前景廣闊，將會吸引包括頭部企業在內的眾多企業加入。

責任編輯：夏英