虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響要素研究
——基于解釋結(jié)構(gòu)模型

章桂賢

（三明學(xué)院資源與化工學(xué)院 福建三明 365004）

自2013年國(guó)家啟動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)以來，高校虛擬仿真共享平臺(tái)助推了教學(xué)方式和教學(xué)手段的設(shè)計(jì)與變革，促進(jìn)了教學(xué)資源的共享和推廣，形成了“即時(shí)教學(xué)練考”實(shí)踐教學(xué)特色，可極大提高課程教學(xué)效果。然而目前虛擬仿真平臺(tái)存在共享程度低的問題，是宏觀因素和微觀因素的共同作用下的結(jié)果，影響要素錯(cuò)綜復(fù)雜。現(xiàn)有文獻(xiàn)對(duì)虛擬仿真平臺(tái)資源共享主要聚焦于具體某一個(gè)專業(yè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)或者工程中心如何進(jìn)行建設(shè)與資源共享：陽(yáng)富強(qiáng)[1]等從校內(nèi)資源共享、校際平臺(tái)分享、社會(huì)服務(wù)三方面論述了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用，其他具體在電子電工、汽車檢修、金融信息、安全工程等專業(yè)方面研究較多。根據(jù)對(duì)關(guān)于虛擬仿真和教學(xué)資源共享為關(guān)鍵詞的文獻(xiàn)調(diào)查顯示，虛擬仿真教學(xué)資源共享研究剛剛處于起步階段，存在問題主要表現(xiàn)在對(duì)虛擬仿真資源共享的研究較少，研究深度有待加強(qiáng)。

現(xiàn)有文獻(xiàn)未有對(duì)虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素及其之間的內(nèi)在影響關(guān)系進(jìn)行的系統(tǒng)歸納和總結(jié)。基于此現(xiàn)狀，在獲得7位專家訪談咨詢和115份調(diào)查問卷的基礎(chǔ)上，本文采用系統(tǒng)分析法，首先篩選虛擬仿真平臺(tái)資源共享的影響因素；其次通過解釋結(jié)構(gòu)模型原理構(gòu)建了資源共享影響因素結(jié)構(gòu)模型，研究了各影響因素對(duì)平臺(tái)資源共享的影響程度，及各影響因素間的作用機(jī)理與層級(jí)關(guān)系；再運(yùn)用交叉影響矩陣相乘法繪制資源共享影響因素的驅(qū)動(dòng)力——依賴性矩陣，以分析影響因素的依賴性和驅(qū)動(dòng)力分布情況，深度揭示了各個(gè)因素對(duì)平臺(tái)資源共享程度的影響，最后找出重點(diǎn)管理與核心影響因素，提出提高虛擬仿真平臺(tái)資源共享程度的針對(duì)性建議。

一、虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素分析

社會(huì)轉(zhuǎn)型發(fā)展對(duì)高素質(zhì)技能型人才的需求與區(qū)域內(nèi)校校之間、校企之間、校研之間的資源分布不均的問題，迫切需要借助互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展區(qū)域內(nèi)虛擬仿真優(yōu)質(zhì)資源共享模式。信息時(shí)代可以打破地域和師資的屏障，給不同區(qū)域的資源共享提供新的機(jī)遇。但是虛擬仿真平臺(tái)資源共享面臨著許多問題和困難，比如技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的缺乏、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的欠缺、資源的重復(fù)建設(shè)等。文章在此背景下，通過對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)資料的收集整理和專家建議，最終提取了12個(gè)影響虛擬仿真平臺(tái)資源共享程度的重要因素，見表1。

表1 虛擬仿真平臺(tái)資源共享程度的影響因素及描述

二、影響因素模型簡(jiǎn)介

（一）解釋結(jié)構(gòu)模型。本研究主要通過用于分析系統(tǒng)中因素與因素之間二元關(guān)系的解釋結(jié)構(gòu)模型（Interpretative Structural Modeling Method，簡(jiǎn)稱ISM法）[1-2]，來分析虛擬仿真平臺(tái)資源共享的重要影響因素。具體來說是通過構(gòu)建鄰接矩陣和可達(dá)矩陣，構(gòu)建出矩陣模型，得出各個(gè)影響因素之間的層級(jí)關(guān)系，從而分析得到影響虛擬仿真平臺(tái)資源共享的重要因素。解釋結(jié)構(gòu)模型是一種針對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)影響因素之間的關(guān)系構(gòu)建層次化的有向拓?fù)鋱D的系統(tǒng)科學(xué)方法，該方法首先確定好研究對(duì)象，明確研究系統(tǒng)因素組合，通過構(gòu)建鄰接矩陣，再運(yùn)用布爾運(yùn)算法則構(gòu)建可達(dá)矩陣，根據(jù)可達(dá)矩陣歸納各個(gè)因素之間的影響與被影響關(guān)系，最終根據(jù)各個(gè)影響因素的層級(jí)關(guān)系建立研究對(duì)象的多級(jí)遞階模型圖[3]。該方法是連接自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)之間橋梁的一種系統(tǒng)分析方法。

（二）MICMAC分析方法。MICMAC（Cross-Impact Matrix Multi?plication Applied to Classification）分析方法（即交叉影響矩陣相乘法）用矩陣相乘的原理，解釋結(jié)構(gòu)模型的補(bǔ)充和延伸，用于計(jì)算鑒別出影響因素的驅(qū)動(dòng)力與依賴性情況[4]。其分析步驟為：根據(jù)借助解釋結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建的鄰接矩陣和可達(dá)矩陣，得到各個(gè)影響因素之間的影響關(guān)系即可達(dá)集和被影響關(guān)系即先行集，再把可達(dá)集和先行集分別歸入代表縱坐標(biāo)的驅(qū)動(dòng)力和代表橫坐標(biāo)的依賴性的二維坐標(biāo)中，如此就把所有影響因素歸入到二維坐標(biāo)的四個(gè)象限中，四個(gè)象限分別代表四個(gè)要素分別是自治要素、依賴要素、聯(lián)動(dòng)要素和獨(dú)立要素，最終根據(jù)影響因素所處象限位置來制定相應(yīng)策略。

三、建立虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素解釋結(jié)構(gòu)模型

（一）虛擬仿真平臺(tái)資源共享的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)六位專家建議和虛擬仿真平臺(tái)管理者的綜合評(píng)估和解釋結(jié)構(gòu)模型的分析步驟，確定影響因素之間的直接相互關(guān)系，構(gòu)建鄰接矩陣，再將鄰接矩陣加上單位矩陣，采用布爾運(yùn)算法則，得到可達(dá)矩陣[5]（見表2）。最終繪制虛擬仿真平臺(tái)資源共享的多級(jí)遞階結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

表2 虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素可達(dá)矩陣

（表2續(xù)）

圖1 虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素多級(jí)遞階模型圖

（二）主要因素矩陣分析。在可達(dá)矩陣的基礎(chǔ)上，歸納出該矩陣的可達(dá)集、前因集和共同集，以驅(qū)動(dòng)力和依賴性為縱橫坐標(biāo)，得到最終可達(dá)矩陣（表2）。將驅(qū)動(dòng)力和依賴性數(shù)值標(biāo)注于坐標(biāo)體系中，得到虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素的驅(qū)動(dòng)力-依賴性矩陣，如圖2所示。

圖2 虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素的驅(qū)動(dòng)力-依賴性矩陣

四、結(jié)果分析與對(duì)策

（一）通過虛擬仿真平臺(tái)資源共享解釋結(jié)構(gòu)模型圖可以看出，影響因素主要分為四個(gè)層級(jí)：“T4虛擬仿真資源教學(xué)的有效度與開放度”和“T5校內(nèi)外學(xué)生參與”是直接層級(jí)的影響因素，可以對(duì)平臺(tái)資源共享產(chǎn)生直接影響，這就說明改進(jìn)這兩個(gè)因素能夠快速提升虛擬仿真平臺(tái)資源共享。“T7平臺(tái)組織構(gòu)架與運(yùn)行模式”“T8平臺(tái)管理能力與網(wǎng)絡(luò)暢通安全”“T9開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范程度”“T10資源與技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保障”“T12平臺(tái)開發(fā)的軟硬件配置支持與通用標(biāo)準(zhǔn)”屬于間接層級(jí)的影響因素，能通過影響直接層級(jí)因素影響資源共享。基礎(chǔ)層的影響因素包括“T2高校專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系”和“T3師資專業(yè)能力保障”兩個(gè)因素，主要通過影響間接層和直接層因素來影響資源共享。作為根源層的“T1教育主管部門政策與經(jīng)費(fèi)資助”、“T6高校經(jīng)費(fèi)支持”和“T11建設(shè)主體對(duì)資源的共享意識(shí)”屬于深層影響因素，在提升資源共享中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

（二）運(yùn)用交叉影響矩陣相乘法得出的影響因素驅(qū)動(dòng)力-依賴性矩陣圖中，“T2高校專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)”“T3師資專業(yè)能力保障”“T6高校經(jīng)費(fèi)支持”“T11建設(shè)主體對(duì)資源的共享意識(shí)”四個(gè)因素驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)于依賴性，獨(dú)立性較強(qiáng)，較少受其他因素影響，依賴性較弱，是影響虛擬仿真平臺(tái)資源共享因素的干預(yù)重點(diǎn)。“T4虛擬仿真資源教學(xué)的有效度與開放度”和“T5校內(nèi)外學(xué)生參與”兩個(gè)因素為依賴變量，依賴性強(qiáng)而驅(qū)動(dòng)力弱，屬于表面層級(jí)的影響因素。“T1教育主管部門政策與經(jīng)費(fèi)資助”“T7平臺(tái)組織構(gòu)架與運(yùn)行模式”“T8平臺(tái)管理能力與網(wǎng)絡(luò)暢通安全”“T9開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范程度”“T10資源與技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保障”“T12平臺(tái)開發(fā)的軟硬件配置支持與通用標(biāo)準(zhǔn)”支持與通用標(biāo)準(zhǔn)六個(gè)影響因素為自治因素，在系統(tǒng)提高虛擬仿真平臺(tái)資源共享的過程中需要單獨(dú)考量。最后，從圖2中可以看出沒有聯(lián)系因素，這就說明研究所選取的影響因素都較為穩(wěn)定。

（一）研究結(jié)論。通過構(gòu)建虛擬仿真平臺(tái)資源共享解釋結(jié)構(gòu)模型，科學(xué)劃分了資源共享關(guān)鍵影響因素的層級(jí)關(guān)系，明確了影響因素的作用機(jī)理，同時(shí)運(yùn)用MICMAC分析可知各個(gè)影響因素的驅(qū)動(dòng)力與依賴性，找出系統(tǒng)干預(yù)和改善的重點(diǎn)對(duì)象。研究表明：“虛擬仿真資源教學(xué)的有效度與開放度”和“校內(nèi)外學(xué)生參與”為影響虛擬仿真平臺(tái)資源共享的直接因素，“平臺(tái)組織構(gòu)架與運(yùn)行模式”“平臺(tái)管理能力與網(wǎng)絡(luò)暢通安全”“開發(fā)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范程度”“資源與技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保障”“平臺(tái)開發(fā)的軟硬件配置支持與通用標(biāo)準(zhǔn)”為間接因素，“高校專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系”和“師資專業(yè)能力保障”為基礎(chǔ)因素，“教育主管部門政策與經(jīng)費(fèi)資助”、“高校經(jīng)費(fèi)支持”和“建設(shè)主體對(duì)資源的共享意識(shí)”為根源因素。運(yùn)用交叉影響矩陣相乘法，確定出“高校專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系”、“師資專業(yè)能力保障”、“教育主管部門政策與經(jīng)費(fèi)資助”、“高校經(jīng)費(fèi)支持”和“建設(shè)主體對(duì)資源的共享意識(shí)”是管理與干預(yù)的重點(diǎn)對(duì)象。

（二）對(duì)策建議。通過對(duì)虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素較為全面的系統(tǒng)科學(xué)分析，提醒建設(shè)主體在提升資源共享的過程中應(yīng)從全局考慮各個(gè)因素之間的作用機(jī)理，應(yīng)對(duì)不同層級(jí)的影響因素采取不同的應(yīng)對(duì)措施，并對(duì)“高校專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系”、“師資專業(yè)能力保障”、“教育主管部門政策與經(jīng)費(fèi)資助”、“高校經(jīng)費(fèi)支持”和“建設(shè)主體對(duì)資源的共享意識(shí)”給予重點(diǎn)干預(yù)，具體建議如下：

1.樹立資源共享意識(shí)。有效的虛擬仿真平臺(tái)資源共享能夠客服實(shí)體實(shí)驗(yàn)裝置投入大、使用面積大、維護(hù)費(fèi)用高、利用率偏低等現(xiàn)實(shí)問題，能有效解決學(xué)生專業(yè)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)時(shí)難以動(dòng)手或不讓動(dòng)手等實(shí)際問題，滿足專業(yè)工程訓(xùn)練要求，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量。但是同時(shí)需要大量的物、人、財(cái)支持。資源共享理念對(duì)于建設(shè)主體、教師、學(xué)生都需要經(jīng)過一定的培訓(xùn)才能夠得以理解和接受。主管部門需要對(duì)建設(shè)主體、教師和學(xué)生的專業(yè)培訓(xùn)，提供各級(jí)各類人才的共享意識(shí)，區(qū)域內(nèi)虛擬仿真平臺(tái)資源共享才能順利開展。

2.加強(qiáng)資源共享頂層設(shè)計(jì)。在虛擬仿真平臺(tái)資源共享存在區(qū)域壁壘的格局下，迫切需要制定頂層規(guī)劃。要研究制訂大區(qū)域虛擬仿真資源共享的法規(guī)、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行規(guī)劃，明確共享目標(biāo)和舉措。要加強(qiáng)資源共享關(guān)鍵領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新，要在遵守國(guó)家法律的同時(shí)，統(tǒng)籌推進(jìn)完善相關(guān)法律法規(guī)，以立法或政策的方式解決好資源共享的邊界、績(jī)效等問題。最后要統(tǒng)一技術(shù)、數(shù)據(jù)、流程標(biāo)準(zhǔn)，確保區(qū)域資源共享得以順暢。

3.健全高校專業(yè)實(shí)踐體系。培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力一直是高校人才培養(yǎng)的目標(biāo)之一。但是許多高校在具體人才培養(yǎng)實(shí)施過程中仍存在實(shí)踐訓(xùn)練質(zhì)量不足，工程實(shí)踐能力訓(xùn)練不高等問題，具體表現(xiàn)為沒有健全專業(yè)實(shí)踐體系、實(shí)踐目標(biāo)不明確、實(shí)踐方式單一、線上實(shí)踐未得到充分利用等方面。高校應(yīng)當(dāng)整合校內(nèi)外實(shí)踐與科研資源，制定一整套多元化、特色化、綜合性的實(shí)踐體系，充分運(yùn)用線上虛擬仿真實(shí)踐資源，多方位全面提升學(xué)生的工程應(yīng)用能力。

4.加強(qiáng)師資專業(yè)實(shí)踐能力建設(shè)。教師專業(yè)實(shí)踐能力是影響虛擬仿真平臺(tái)資源建設(shè)的核心因素，直接影響實(shí)踐平臺(tái)的教學(xué)水平和資源共享程度。在取得扎實(shí)的理論知識(shí)基礎(chǔ)上，加強(qiáng)教師專業(yè)實(shí)踐能力的綜合培訓(xùn)。要加強(qiáng)高校和教師充分重視實(shí)踐能力的培養(yǎng)，充分調(diào)動(dòng)自身的積極主動(dòng)性。高校要構(gòu)建一個(gè)可持續(xù)的多維度的綜合性的教師專業(yè)實(shí)踐能力培養(yǎng)系統(tǒng)，從多方面對(duì)教師實(shí)踐能力進(jìn)行全面培養(yǎng)和考核，為虛擬仿真平臺(tái)提供優(yōu)秀的師資實(shí)踐力量。教師自身要有主動(dòng)提升自己專業(yè)實(shí)踐能力的內(nèi)在自覺，充當(dāng)主導(dǎo)自己實(shí)踐能力的主人翁角色。

五、結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，使得現(xiàn)代學(xué)習(xí)方式多樣化，能夠在一定條件下實(shí)現(xiàn)大區(qū)域內(nèi)線上資源共享，這大大提高了資源的利用率，能夠?yàn)楦咝Ｌ摂M仿真平臺(tái)帶來新的發(fā)展機(jī)遇，但是受到共享意識(shí)不足、區(qū)域內(nèi)技術(shù)壁壘和經(jīng)費(fèi)短缺等問題的影響，區(qū)域內(nèi)的虛擬仿真平臺(tái)資源共享又面臨著一定的挑戰(zhàn)。基于此，文章在專家訪談咨詢和調(diào)查問卷的基礎(chǔ)上，總結(jié)提煉了12個(gè)影響資源共享的關(guān)鍵因素。并運(yùn)用解釋結(jié)構(gòu)模型對(duì)虛擬仿真平臺(tái)資源共享程度影響因素的作用機(jī)理與層級(jí)關(guān)系進(jìn)行系統(tǒng)分析，構(gòu)建了虛擬仿真平臺(tái)資源共享程度影響因素的多級(jí)遞階模型圖，再運(yùn)用交叉影響矩陣相乘分析法確定各因素的驅(qū)動(dòng)力與依賴性情況。結(jié)果表明：虛擬仿真平臺(tái)資源共享影響因素系統(tǒng)可以劃分為四個(gè)層級(jí)，其中“高校專業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系設(shè)計(jì)”“師資專業(yè)能力保障”“高校經(jīng)費(fèi)支持”“建設(shè)主體對(duì)資源的共享意識(shí)”四個(gè)因素驅(qū)動(dòng)力強(qiáng)依賴性較弱，是建設(shè)主體的重點(diǎn)干預(yù)對(duì)象。因此，建議建立健全高校專業(yè)實(shí)踐體系；加強(qiáng)師資專業(yè)能力保障；完善頂層設(shè)計(jì)；樹立共享意識(shí)。