曾文杰+謝金森+程品晶+王振華+于濤

摘要：實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實踐創(chuàng)新能力的重要環(huán)節(jié)。虛擬仿真技術(shù)因其適用范圍廣、直觀性強，在核專業(yè)實驗教學(xué)中已得到認(rèn)可。為確保建設(shè)工作順利進行，南華大學(xué)在總結(jié)核類實驗教學(xué)經(jīng)驗的前提下，提出“鞏固基礎(chǔ)、加強實踐、開拓創(chuàng)新”的發(fā)展思路，通過積極建設(shè)實驗教學(xué)團隊，科學(xué)發(fā)展實驗教學(xué)課程，努力健全實驗教學(xué)管理體制，以實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)水平的提高。

關(guān)鍵詞：實驗師資；課程體系；教學(xué)管理

中圖分類號：G642.0 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）25-0273-02

一、引言

實驗教學(xué)是提升學(xué)生實踐能力，培養(yǎng)應(yīng)用型人才的重要途徑。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，一方面，以實物為主的實驗教學(xué)模式已不能滿足時代發(fā)展對應(yīng)用型人才的需求，需要與時俱進拓展實驗教學(xué)技術(shù)，充分發(fā)揮實驗教學(xué)對應(yīng)用型人才培養(yǎng)的能力；另一方面，部分特殊專業(yè)如核工程與核技術(shù)，由于部分實驗課程涉及到高成本、高危險等因素。因此，選擇一種節(jié)約成本、安全便捷的實驗教學(xué)技術(shù)是非常必要的。近年來，虛擬仿真技術(shù)不僅大量用于科學(xué)研究，還廣泛應(yīng)用于實驗教學(xué)。南華大學(xué)核能與核技術(shù)工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心，結(jié)合核類專業(yè)特點，積極開展虛擬仿真技術(shù)在核專業(yè)實驗教學(xué)方面的建設(shè)。然而，在建設(shè)過程中，仍然存在著實驗教學(xué)師資力量弱、實驗課程體系不完善、實驗教學(xué)管理水平低等問題。針對上述問題，南華大學(xué)核能與核技術(shù)工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心，提出“鞏固基礎(chǔ)、加強實踐、開拓創(chuàng)新”的發(fā)展思路，即依托現(xiàn)有核類虛擬仿真教學(xué)資源，堅持積極發(fā)展、科學(xué)建設(shè)的指導(dǎo)方針，積極建設(shè)實驗教學(xué)團隊，科學(xué)設(shè)置實驗課程，推動核類虛擬仿真實驗課程的開發(fā)。

二、虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)中存在的問題

1.實驗教學(xué)師資建設(shè)方面。實驗教學(xué)師資是實驗教學(xué)順利開展的保障。然而，在部分高校中，由于受實驗教學(xué)地位、人才引進政策、師資建設(shè)資金等因素的制約，實驗教學(xué)師資建設(shè)無法得到有力的支持。究其原因，一方面是長期以來，受“重理論、輕實踐”觀念的影響，在高校中實驗人員認(rèn)可度始終低于理論教師，導(dǎo)致多數(shù)應(yīng)聘者或已在職的實驗人員不能安心從事實驗教學(xué)，實驗教學(xué)人員變換流動快，實驗師資隊伍不穩(wěn)定；另一方面，近年來，大多數(shù)高校提升了招聘實驗室工作人員的條件，許多高校要求應(yīng)聘實驗崗位者須具有博士學(xué)位。然而，由于實驗崗位社會認(rèn)可度低、薪酬待遇缺乏吸引力，往往是崗位無人應(yīng)聘，最終不了了之。再者，高校實驗教學(xué)師資建設(shè)得不到有力的政策支持。由于實驗教學(xué)人員始終處于教學(xué)輔助地位，實驗師資建設(shè)缺少資金和政策支持，導(dǎo)致實驗教學(xué)人員培訓(xùn)、交流機會少，實驗教學(xué)水平難以得到提高。以南華大學(xué)核工程實驗教學(xué)中心為例，現(xiàn)有專職實驗人員8人，需分別管理并承擔(dān)核電子學(xué)、核輻射探測、輻射防護與劑量、核技術(shù)應(yīng)用、核物理、核燃料化工、核反應(yīng)堆工程等七個方向的實驗教學(xué)及管理工作，盡管有部分理論教師參與實驗教學(xué)，但始終無法解決實驗教學(xué)師資匱乏的問題，無法滿足“多層次、全天候”實驗教學(xué)的開放要求。

2.虛擬仿真實驗課程建設(shè)方面。實驗課程建設(shè)是實驗教學(xué)建設(shè)中的重要環(huán)節(jié)。目前，虛擬仿真實驗課程建設(shè)方面主要存在兩個問題：（1）虛擬仿真實驗課程種類少，無法滿足不同核專業(yè)人才的培養(yǎng)需求。在課程建設(shè)中，往往重視軟硬件的采購，很少投入資金進行實驗項目開發(fā)，僅僅開展軟硬件的學(xué)習(xí)應(yīng)用，未能充分發(fā)揮虛擬仿真軟件對學(xué)生實踐創(chuàng)新能力培養(yǎng)的作用。（2）缺少虛擬仿真實驗課程方面的輔助講義和教材。盡管高校核專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)已開展近20年，但由于高校在虛擬仿真實驗教學(xué)發(fā)展中，未能及時做好虛擬仿真實驗教學(xué)資料的收集整理工作，加上缺少實驗教材建設(shè)規(guī)劃以及必要的建設(shè)資金投入，造成至今國內(nèi)核專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)講義及教材缺乏，因此積極投入開發(fā)實驗教材已成為虛擬仿真實驗教學(xué)的重中之重。目前，南華大學(xué)設(shè)有核工程與核技術(shù)、輻射防護與安全、核物理、核燃料化工等核類專業(yè)，是全國核類專業(yè)最齊全的高校之一。然而，南華大學(xué)核能與核技術(shù)工程實驗教學(xué)中心僅針對核工程與核技術(shù)開設(shè)了核電廠運行仿真實驗課程及核專業(yè)課程設(shè)計等，對其他專業(yè)如核燃料化工、核物理、輻射防護等專業(yè)尚未開設(shè)虛擬仿真實驗課程，無法滿足高水平核類專業(yè)人才培養(yǎng)的要求。

3.虛擬仿真實驗教學(xué)管理方面。虛擬仿真實驗教學(xué)涉及到軟件、硬件等多個方面，管理較為復(fù)雜。一方面，虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)需以網(wǎng)絡(luò)建設(shè)為依托，但當(dāng)前多數(shù)專業(yè)實驗人員對網(wǎng)絡(luò)建設(shè)缺少認(rèn)識，缺乏建設(shè)能力；另一方面，現(xiàn)有虛擬仿真教學(xué)硬件管理混亂，部分設(shè)備存在重復(fù)采購，且使用頻率低，無法發(fā)揮其價值；此外，在實驗教學(xué)建設(shè)中，由于實驗課程受學(xué)分限制，實驗課程往往比理論課時數(shù)少，無法保證有充足的時間來鍛煉學(xué)生實驗?zāi)芰?。以南華大學(xué)核反應(yīng)堆熱工課程設(shè)計為例，目前該課程只能依托實驗室局域網(wǎng)開展，學(xué)生需要學(xué)習(xí)FORTRAN語言、數(shù)值計算方法及反應(yīng)堆熱工設(shè)計等知識，僅36個課時，無法使學(xué)生在如此短的時間內(nèi)掌握相關(guān)課程知識。

三、改進高校虛擬仿真實驗教學(xué)的對策

1.加強教學(xué)師資建設(shè)，提升教學(xué)隊伍水平。（1）提升實驗教學(xué)地位。建立實驗教學(xué)改革課題專項申報制度，正確引導(dǎo)實驗教學(xué)改革創(chuàng)新，提升實驗教學(xué)地位；明確實驗教學(xué)建設(shè)方案，適當(dāng)提高實驗課程的學(xué)分比例，增加實驗課時數(shù)量，確保實驗教學(xué)擁有充分的實驗。（2）建立實驗教學(xué)團隊。健全實驗人員引進政策，積極從國內(nèi)著名高校和科研院所引進高素質(zhì)人才充實到實驗教師隊伍中，健全實驗人才隊伍；建立實驗室人才建設(shè)資金，建立健全虛擬仿真實驗教學(xué)團隊。利用學(xué)校人才培養(yǎng)與引進的相關(guān)政策積極支持實驗教師繼續(xù)學(xué)習(xí)和深造，提高學(xué)術(shù)和業(yè)務(wù)水平。

2.完善實驗課程體系，創(chuàng)新實驗教學(xué)內(nèi)容。（1）加強實驗項目開發(fā)。軟件是實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)必不可少的。多數(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)通過采購教學(xué)軟件，開展實驗教學(xué)。然而，由于缺乏激勵機制，加之實驗人員少、任務(wù)重，開展的實驗項目通常是單一的或驗證性的，綜合性或設(shè)計性的實驗項目較少。因此，在現(xiàn)有實驗項目的基礎(chǔ)上，積極開發(fā)綜合性、設(shè)計性的實驗項目是十分必要的，應(yīng)建立一套完整的實驗項目開發(fā)支持制度，通過改進實驗軟件教學(xué)條件，實現(xiàn)高水平實驗項目的儲備。（2）建設(shè)精品虛擬仿真實驗教材。通過在虛擬仿真實驗項目開發(fā)中不斷整理歸納虛擬仿真實驗教學(xué)資料，編寫虛擬仿真實驗教學(xué)教材，借助學(xué)校教材專項資金，出版實驗教材，力爭高效率、高質(zhì)量的建設(shè)好實驗教材資源，精益求精。同時，依據(jù)學(xué)科發(fā)展及社會需求，與時俱進，及時更新實驗教材。

3.改進教學(xué)管理機制，優(yōu)化教學(xué)資源配置。（1）完善虛擬仿真教學(xué)網(wǎng)絡(luò)。良好的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不僅可以實現(xiàn)高效率的教學(xué)管理，也為實現(xiàn)虛擬仿真教學(xué)資源的共享提供了方便。以現(xiàn)有局域網(wǎng)為基礎(chǔ)，擴展網(wǎng)絡(luò)范圍，實現(xiàn)全國范圍的實驗教學(xué)資源共享，使學(xué)習(xí)者可以不受時間空間的限制開展虛擬仿真實驗，以實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)資源的充分利用。（2）優(yōu)化實驗教學(xué)管理。優(yōu)化實驗教學(xué)管理是充分發(fā)揮實驗教學(xué)設(shè)施，保障實驗教學(xué)良好運行的重要方式。應(yīng)利用教學(xué)管理軟件，管理軟硬件教學(xué)資源。通過建立網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺，完成師生互動、成績管理等教學(xué)環(huán)節(jié)，實現(xiàn)虛擬仿真資源的充分利用。完善實驗教學(xué)管理網(wǎng)站的功能，全面推行立體化的實驗教學(xué)管理模式。

四、結(jié)語

虛擬仿真實驗教學(xué)的存在不僅有效的彌補了傳統(tǒng)專業(yè)實驗教學(xué)的不足，還能有效的提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和實踐能力，符合社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的需求。南華大學(xué)提出“鞏固基礎(chǔ)、加強實踐、開拓創(chuàng)新”的發(fā)展思路，通過建設(shè)實驗教學(xué)團隊，完善實驗課題體系，優(yōu)化教學(xué)資源配置等方式，解決了虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)過程中存在的基本問題，為實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)的高水平發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

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The Construction of Nuclear Virtual Simulation Experiment Teaching in Universities—Problems and Countermeasures

ZENG Wen-Jie，XIE Jin-sen，CHENG Pin-jing，WANG Zhen-hua，YU Tao

（School of Nuclear Science and Technology，University of South China，Hengyang，Hunan 421001，China）

Abstract：Experimental teaching is an important part of cultivate students' practical innovation ability. The virtual simulation technology because of its wide application range，intuitive strong，has been recognized in the experimental nuclear teaching. In order to ensure the construction work carried out smoothly，University of South China on the basis of nuclear experimental teaching experience，put forward to "consolidate the foundation，strengthening practice，pioneering and innovative"，the active construction of experimental teaching team，the scientific development of experimental teaching，to improve the experimental teaching management system，to realize the virtual simulation experiment teaching level.

Key words：experimental teachers；course system；teaching management