高校教育信息化背景下虚拟实验室应用研究

来源：核心期刊咨询网时间：2021-05-29 10:2612

摘要：摘 要 随着5G时代的到来，移动式学习更加便捷，教育资源的数字化是必然趋势。以井冈山大学为例，文章阐述了虚拟实验在实践教学中的应用及相关技术，探讨了虚拟实验管理平台的建设方案和人才培养模式，为井冈山大学数字化教育发展提出了应对策略。 关键词 高

　　摘 要 随着5G时代的到来，移动式学习更加便捷，教育资源的数字化是必然趋势。以井冈山大学为例，文章阐述了虚拟实验在实践教学中的应用及相关技术，探讨了虚拟实验管理平台的建设方案和人才培养模式，为井冈山大学数字化教育发展提出了应对策略。

　　关键词 高校 教育信息化 虚拟实验 数字教学资源

　　2018年教育部开始评审国家级虚拟实验项目，以项目为导向的实验虚拟技术落地课堂教学。近几年，江西省教育厅将网课建设作为高校教育工作的重点，为这次疫情之下的线上授课提供了大量的数字化教学资源，未来几年虚拟实验项目建设将成为新的工作重点。随着5G时代的到来，移动式学习更加便捷，数字化学习方式将成为一种主流学习方式，[1]虚拟化数字教育资源的建设也将成为高校的硬实力评价指标之一，各大高校开展虚拟教学工作刻不容缓。但高校专业设置、人才教育层次、经费投入各有不同，虚拟实验室建设形式多样化，不同类别在技术、资金投入不同，教学效果也不一样。针对井冈山大学的专业设置和办学特色，本论文给出了多层次、多形式虚拟实验建设及应用方案和虚拟技术方向的人才培养模式，为井冈山大学数字化教育发展提出了应对策略，其他与我校相同教学层次的高校也可借鉴参考。

　　1 现状

　　2019年井冈山大学已建成医学与建筑虚拟仿真实验室，拥有面向医学、生命科学和运动训练学专业的人体解剖等医学虚拟仿真实训平台和面向建筑学的开放式虚拟仿真实训平台，实验室可同时容纳60名学生线上实践教学，师生也可利用移动终端在校内网络访问课程资源，实现在线课程学习和移动学习。2020年初，我校新学期工作部署会议中指出要加快实践教学平台的建设，积极申报省级及国家级虚拟仿真教学实验室。南昌是中国四大虚拟技术生态基地之一，在虚拟技术成果转化和人才需求方面十分迫切。教育厅印发《江西省教育厅关于加快推进虚拟现实产业发展行动方案(2019-2013)》明确全省高校要加快建设虚拟教室和仿真实验室，打造省级重点实验室和工程研究中心，构建虚拟技术领域人才培养体系，奋力打造虚拟技术人才聚集“江西高地”。我们应当紧抓这个契机，依据本校的实际需求和专业特色，采用“请进来，走出去”策略，和企业深度合作开发，一手抓虚拟现实创新应用实验室的建设，一手抓师资和学生人才培养，为我省培养高质量的创意人才打下坚实的基础。

　　2 虚拟实验在实践教学中的应用及相关技术

　　传统的实验教学模式单一，实验设备依赖性强，并受限于时间和空间，而虚拟实验运用计算机技术模拟真实的实验环境，采用交互式学习模式，学生可以通过移过设备碎片化学习，不受时间和空间约束，并且能反复进行在线操作，[2]实现了真正的绿色实验。虚拟实验室的建设是当前高校实验室建设的重点方向。各大高校都在积极开展虚拟实验的建设和应用工作，主要集中在机电、建筑、医学、电子信息、化工、文化旅游、体育等学科类。在建设虚拟实验项目时应根据学科的特点和实验教学目标选择合适的开发技术。当前开发虚拟实验的主要技术有：动画技术(Flash VRML 3DMAX)、系统仿真技术(C++ Java OPENGL Direct3D)、三维仿真技术(unity3D Virtools Cult3D)、VR技术、AR技术、MR技术等。虚拟实验的开发主要涉及数字模型建立、交互设计、项目发布这几个阶段。当前高校正在应用的虚拟实验项目主要有以下几种类型。

　　(1)利用现有的实验室的计算机设备加载虚拟仿真实验教学软件，以真实实验为主，虚拟实验为辅，虚实结合，提升实验教学质量，拓宽实验项目，这种类型的虚拟仿真实验软件主要是二维的，运行环境要求较低，交互性也低、开发成本不高，不能提供在线模拟学习，一般要求在实验室环境下操作。井冈山大学在一些工科实验室(自动化、通信、计算机等专业)已开展这类虚实结合的实验项目。

　　(2)专业的虚拟仿真实验室：这类虚拟实验室是基于三维视觉的，要求建立专用的计算机实训室，需配置要求较高的学生终端机和服务器及高清显示器，建设成本比第一类高。优点是通用性强，可支持多学科的虚拟实验项目的开展，实验室可接入校园网，学生也可以移动学习。井冈山大学现已建成面向建筑、医学专业的虚拟仿真实验室，未来还将扩充实验内容和软硬件设备。

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