高校虛擬仿真實驗室建設與管理探究

（廣州工商學院，廣東 廣州 510800）

1 我國高校建立虛擬仿真實驗室的綜合意義

教學中，利用高科技建立虛擬仿真實驗室，可以提高學生的學習效率，提升學生的學習興趣，提升教師整體的教學水平[1]。教師可將傳統教學與虛擬仿真實驗教學進行雙結合，實現理論+實踐的雙向運用，推動了我國的教育發展，使我國整套的教育體系更加完善、高效。虛擬仿真實驗室可以使教師和學生擺脫時間、地點、精力等因素的限制，隨時隨地進行專項性教、學，運用多種有效手段強化自身的學習能力，滿足日后發展的需求。

2 我國高校虛擬仿真實驗室建設管理的現狀

2.1 教學資源整合程度與共享程度較低

很多高校師生將關注重點放在了文化課成績中，導致未能及時整合虛擬仿真實驗室的教學資源，使相關教學資源無法順利運用在高校教學中，出現一定的局限性[2]。此外，我國大部分高校的虛擬仿真實驗室實現“封閉式”管理，在運行過程中對于軟件研發者、硬件供應商的依賴性較強，忽略了與周邊高校的合作共享，這不利于學生日后的綜合發展。因此，建立一套開放且完善的資源共享系統，將有效減少冗長的實驗效果，減少不必要的實驗浪費，實現各大高校的優勢互補。

2.2 研究教材版本較低

在我國高校虛擬實驗室的教學中，很多高校所使用的教材均以軟件研發者提供的手冊、文檔等為主，直接將其改編成了基本的虛擬仿真實驗室教材。雖然節省了部分精力與經費，但對于學生的教學需求無法提供切實可行的方案。因此，學校應將教師編為若干小組（例如A組、B組、C組等），其中，A組教師負責結合自身教學經驗以及虛擬實驗室的特點編寫實驗指導書。B組教師則參考中外文獻，吸收國內外先進的教學經驗，對A組教師編寫的實驗指導書進行刪減補充，將指導書中的授課背景、教學體系、基本原理、實驗方法等進行優化，保證編寫的實驗指導書具備可行性。考慮到教師受課時、地點、精力等因素影響，C組教師可在A組、B組教師繁忙時提供輔助補充的幫助。

2.3 專業融合程度較低

虛擬仿真實驗室的融合范圍較廣，對計算機學科、機械工程學科、旅游管理學科等具有良好的體現價值，但是在進行虛擬仿真實驗的過程中，虛擬仿真實驗室存在一定的“單一化”，對于科目的互通性較低，而學生學習的知識體系是連貫的，各學科間必須保持緊密結合，否則很容易出現“斷層性”，對于學生的日后學習、工作、發展等產生很多不利影響。據我國有效數據表示，全國的虛擬仿真實驗室的理工比例約為70%左右（數據來源于廣州工商學院，略有波動差異），文科類幾乎沒有得到相應的重視。

2.4 利用率與師資建設率偏低

據我國有效數據表示，虛擬仿真實驗室的使用時間達到600時/年的學校僅占據了27%左右[3]（數據來源于廣州工商學院，略有波動差異），因此，學校還應加強虛擬仿真實驗室的投入使用，改善教師的教學觀念，進行理論實踐雙結合，滿足我國教育需求。此外，在我國虛擬仿真實驗室的教學中專業的師資力量薄弱，許多教師缺乏相關教學經驗（甚至部分冷門專業的教師需要進行“摸索”教學），導致虛擬仿真實驗室的利用率低下，無法滿足學生的實驗需求。

3 如何在我國高校虛擬仿真實驗室中實現有效建設與管理探究

3.1 我國高校虛擬實驗室的有效運行

3.1.1 高校虛擬仿真實驗室的安全使用

由于虛擬仿真實驗室運用虛擬現實（Virtual Reality）設備來進行教學，教學設備較為貴重，且后續的維修工作較為煩瑣，一旦損壞，將嚴重影響后續教學。因此，教師在進行教學演示前需要制定一套合理完善的管理制度，對虛擬仿真實驗室進行綜合管理，例如《學生操作使用準則》《教師審查準則》《設備損壞賠償制度》等，確保虛擬仿真實驗室的高效運用。在每天教學結束后，教師還應組織學生對相關設備進行清點檢查（建議以拍照對比的形式進行檢查，可有效提升檢查效率）。

此外，除了確保相關教學設備的正常使用外，也需要做好水電的維護，防止因維護不當在使用過程中出現線路老化、短路、過載等現象，將意外發生的可能性降至最低，保證師生的操作安全。

3.1.2 高校虛擬仿真實驗室的內部環境管理

為了確保相關實驗數據的準確性，虛擬仿真實驗室的環境也是尤為重要的，內部環境的溫度、濕度以及整潔度等將直接影響到實驗結果的偏差。因此，對于高校虛擬仿真實驗室的內部環境管理，極具重要性。例如在管理中，以“廣州工商學院”為例，由于其地處南方，空氣濕度較大，在進行實驗操作時很容易對機械內部的電子元件造成損壞（包括但不限于電子元件受潮、銹蝕、接觸性遲緩、短路等）。因此，需要對實驗室的溫度以及濕度進行及時調節，提升空調溫度，降低空氣中的濕度，此外介于某些昆蟲由于受溫度影響喜歡在設備內部產卵（如蟑螂等），還應定期組織昆蟲消殺工作，設置毒餌等。

3.2 我國高校虛擬仿真實驗室的有效建設

3.2.1 促使教學資源得到更好地運用

開展虛擬仿真實驗室的教學可以有效幫助高校相關教學資源實現開放性、共享性以及先進性的教學優勢，有效提升整體的教學質量[4]。例如虛擬仿真實驗室很多實踐數據依托于互聯網，學校可以從內部搭載的局域網中開放部分共享權限，便于各高校進行綜合參考，提升整體的教學功能。

3.2.2 通過有效的教學手法挖掘學生的學習潛能

在進行虛擬仿真實驗室的教學中，先進的教學技術將對老舊的教學模式產生積極影響，使教師的教學方案更加具有高效性。同時，有利于提升課堂授課氛圍，學生借助于虛擬仿真實驗室，可以將二維化的知識點“立體化”，有助于學生的學習吸收。有助于提升高校學生的靈活性、主動性、聯想性、實踐性等，在實驗中學生可以根據自身的實際需求進行創新。

3.3 我國高校虛擬仿真實驗室的管理

3.3.1 根據學科的實際情況進行專項整合

在進行虛擬仿真實驗教學時，需要相關專業根據不同的課程安排，從實際角度出發，保證相關教學體系的有效運用，滿足教師的教學任務。例如以廣州工商學院的計算機基礎課程為例，教師為了提升學生的學習效率，可以將教材內的知識點進行提取，結合圖形+聲音的形式制成專業的教學課件（如PPT或教學需要的大型3D仿真模擬設備），在課堂教學中進行播放教學，使學生對相關的教學知識點更加具有充分的吸收性。

3.3.2 在進行虛擬仿真實驗室的教學中完善相應的教學方法

在進行虛擬仿真教學時，學校需要根據學生的實際需求，對教師進行專項強化。例如定期開展集中培訓，幫助教師更新改進自身的教學方案，使教師可以提前做好實驗布置工作，提升教學效率。針對學生的實驗數據可以進行及時有效的分析，采取專項的處理措施，對相關的實驗報告進行編制，便于日后教學查找。

4 結語

綜上所述，在高校進行虛擬仿真實驗室的教學中，學校需要根據學生的實際需求對其進行建設管理，保證虛擬仿真實驗室的教學意義。虛擬仿真實驗室與高科技進行有效結合，可以使學校的教育水平得到顯著提升，同時又可以充分解決經費、地點等因素的限制，優化教師的教學方案，對學生的學習實踐能力起到了極為重要的提升效果，具有極高的推廣價值。