趙騰飛

【摘 要】在素質(zhì)教育大背景下，傳統(tǒng)實驗教學模式已不能很好地適應全方位、全天候的實驗開放需求，構建不受時空限制的在線仿真實驗教學平臺勢在必行。本文在調(diào)研和實踐的基礎上探討了仿真實驗教學平臺建設中存在的共性問題，并對這些問題深入分析，提出了相應對策。

【關鍵詞】仿真實驗平臺；土木工程；實驗教學

中圖分類號： G434；TU-4 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）30-0074-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.30.030

隨著網(wǎng)絡技術和虛擬仿真技術的發(fā)展，虛擬仿真實驗技術在教育領域得到廣泛應用。國內(nèi)許多高校根據(jù)自身情況建成了仿真實驗平臺。作者所在學院自2013年至今也在建設土木工程仿真實驗平臺。建設過程中遇到不少困難和困惑，也調(diào)研學習了國內(nèi)一些土木類仿真實驗平臺，本文就相關的突出問題及建議加以闡述，以供探討。

1 仿真實驗平臺建設的現(xiàn)狀及問題

據(jù)《關于開展2015年國家級仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高司函〔2015〕24號）要求，經(jīng)推薦、評審，2016年公布了100個國家級仿真實驗教學中心，期中土木類有8個入選，為后續(xù)土木類仿真實驗平臺建設積累了寶貴經(jīng)驗。除國家級仿真實驗平臺外，還有大量的省、市、校級仿真實驗平臺，仿真實驗平臺在國內(nèi)、外都已經(jīng)普及。這些仿真實驗室各有特特色，輻射多個專業(yè)，內(nèi)容上基本包含了土木工程類的各類常規(guī)實驗。縱觀各校平臺軟件研發(fā)水平高低不一，有的實驗形象逼真、富含知識點、趣味性強；有的只能簡單演示實驗過程、畫面粗糙、操作性不強?，F(xiàn)就平臺建設存在的共性問題歸納如下。

（1）高校自主研發(fā)困難較大。仿真平臺建設需要土木專業(yè)技術、通訊技術、虛擬仿真技術、網(wǎng)站開發(fā)技術等多專業(yè)人才聯(lián)合研發(fā)，精通各專業(yè)的綜合型人才嚴重短缺，研發(fā)溝通協(xié)調(diào)困難。政府招投標制度不靈活等致使多數(shù)仿真實驗平臺的建設直接外包委托給社會企業(yè)，高校甩手當掌柜，難以自主研發(fā)。

（2）沒有統(tǒng)一的研發(fā)標準，水平參差不齊、不規(guī)范。各平臺在不同程序、不同接口技術、不同標準下研發(fā)，導致實驗項目場景逼真度、趣味性、操作性、規(guī)范性差別較大，平臺建設水平高低不一，二次開發(fā)困難，軟件對接性、共享性較差。

（3）缺乏主管部門主持協(xié)調(diào)。各平臺缺乏協(xié)調(diào)，各自為政，不能聯(lián)合建設，項目多和全，建設重點不突出。致使學科基礎、專業(yè)類實驗項目大同小異，低層次重復建設現(xiàn)象嚴重，資源浪費。

（4）運維機制不合理。研發(fā)和維護的工作量具有隱蔽性、難量化的特點，在目前高校量化考評的大背景下，如何有效考評參與教師的實際工作量成為一大難題，勢必影響教師參與研發(fā)、運維的積極性。

（5）資源共享差。各校院、學科、企業(yè)之間因管理、資金、產(chǎn)權保護等因素限制，導致仿真平臺共享較差。多數(shù)仿真平臺僅服務于校內(nèi)電腦終端、特定用戶，未能面向社會用戶開放。多數(shù)平臺無法通過手機、IPAD等移動客戶端隨時隨地鏈接實驗，開放方式不靈活。

（6）管理功能薄弱。多數(shù)平臺把重點放在實驗項目的虛擬仿真技術上，而對仿真實驗平臺的管理功能研發(fā)投入精力較少，導致管理功能較弱。學生的實驗預習、預約、操作、記錄、書寫報告、提交成果，教師的實時審批、監(jiān)管、指導、批閱等各環(huán)節(jié)都應在仿真平臺中實時進行，平臺不僅要有仿真試驗功能，更應具有實驗全過程實時管理功能，這樣才能更好的提高實驗教學質(zhì)量。

（7）“能實不虛”的原則理解不到位。仿真實驗不是僅僅把實體實驗搬到網(wǎng)上。如塌落度、配合比、材料拉壓剪扭等基礎類操作項目的實體實驗很容易實現(xiàn)，搬到網(wǎng)上做成虛擬實驗沒有實質(zhì)意義，違背了“能實不虛”的基本原則。

2 建設虛擬仿真實驗平臺的幾點建議

以下幾點亟待改進，以提高后續(xù)仿真實驗平臺的建設質(zhì)量和效益。

（1）由教育部或政府部門成立虛擬仿真實驗協(xié)會，規(guī)范和監(jiān)管仿真實驗平臺建設。主持制定仿真實驗研發(fā)標準，約束平臺建設的規(guī)范性，為平臺建設的驗收和評估提供依據(jù)。主持安排高端實驗項目的研發(fā)工作，協(xié)調(diào)資源分配與共享，評估平臺建設質(zhì)量和水平。監(jiān)督檢查平臺的運維與持續(xù)發(fā)展。調(diào)研中發(fā)現(xiàn)不少仿真實驗平臺缺乏專人維管，信息常年不更新，電子檔案殘缺不全，仿真實驗設而不開，投入的資金沒能起到應有的作用。有協(xié)會監(jiān)管、評估可促使仿真平臺的健康持續(xù)發(fā)展。統(tǒng)一接口技術，利于二次開發(fā)。

（2）由教育廳或高校成立主管部門，統(tǒng)籌分配資源，分工協(xié)作、聯(lián)合研發(fā)，突出重點。

院級仿真實驗室建設由校級部門主持協(xié)調(diào)，統(tǒng)籌學校資源，協(xié)調(diào)各院、系、學科間的聯(lián)合研發(fā)，統(tǒng)籌資金、配備人才、合理分工，打破學院壁壘，定位校內(nèi)、校企共享。

校級仿真實驗室建設應由廳級主管部門主持協(xié)調(diào)，定位于地區(qū)、省內(nèi)甚至省間共享。將各學科基礎性、專業(yè)性實驗統(tǒng)籌安排、統(tǒng)一開發(fā)，避免低層次重復建設，節(jié)約資源。重點放在特色實驗項目的研發(fā)方面。

省部級重點實驗室由國家級主管部門主持，重點是一般學校難以實現(xiàn)的高難度、前瞻性、創(chuàng)新性、公益科普性的項目研發(fā)以及國內(nèi)外具有代表性的重點工程項目的仿真實驗研發(fā)。

（3）由職能部門接管實驗室的日常運維。

目前各仿真平臺建設重點多放在實驗項目仿真技術方面，而網(wǎng)站安全防御措施、管理功能、運營維護等相對薄弱。仿真平臺網(wǎng)站宜集中管理，可托管到公共服務系統(tǒng)機房等。一，便于集中維保，對服務器集中加密、設置防火墻等安全措施，避免受到偶然或惡意破壞，保證系統(tǒng)連續(xù)可靠正常運行。二，便于移動互聯(lián)，開放手機、平板等客戶終端提高用戶體驗。三，提高網(wǎng)站共享服務范圍、水平。對民眾開放、科普知識、增強技能以適應學習型社會的需求?！坝蓪I(yè)的人做專業(yè)的事”利于提升平臺服務水平。

（4）建設過程中其它注意事項

勿忘初心，平臺建設的目的是更好的進行人才培養(yǎng)，提高實驗教學質(zhì)量。實體實驗能鍛煉學生各方面的能力，這是仿真實驗無法達到的。除了高危、極端環(huán)境、不可及、不可逆操作、高成本高消耗、大型或綜合訓練類的實驗項目外，其他常規(guī)實驗都應以實體實驗形式進行。深刻理解“虛實結合、相互補充、能實不虛”三原則，以人才培養(yǎng)為綱，規(guī)劃研發(fā)仿真實驗內(nèi)容。

效益最大。平臺建設投入的大量資金應能更好服務教學、科研和社會，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，使更廣更多的人受益。宜分析受益人群，打破專業(yè)壁壘，統(tǒng)籌規(guī)劃、避免低層次重復性建設，讓社會效益最大化。

自主研發(fā)。研發(fā)人才短缺是面臨的最大問題，可通過校企聯(lián)合，引進、聘用特殊人才等方式加以緩解。研發(fā)應以學校為主導，企業(yè)輔助，版權歸屬學校。硬件設施采用政采方式采購，軟件研發(fā)可靈活掌握，不可“一包了之”。沒有校內(nèi)專業(yè)人員深度參與的研發(fā)，很難達到預期的目的和功能。對參與教師進行合理的業(yè)績考評，以激勵教師參與的積極性。

3 小結

仿真實驗平臺建設應切合自身情況，以提高實驗教學質(zhì)量為目的，堅持走自主研發(fā)道路。宜成立仿真實驗協(xié)會，對仿真實驗平臺建設進行規(guī)范和監(jiān)管。建設過程中，宜由主管部門牽頭統(tǒng)籌資源，聯(lián)合研發(fā)。建成后，宜交專業(yè)職能部門接管運營，提高共享服務能力和社會效益。

【參考文獻】

[1]徐明，劉艷，陸金鈺，等.土木工程虛擬仿真實驗教學資源的建設[J].實驗技術與管理，2015，（12）：116-119.

[2]李彬彬，蘇明周.土木工程虛擬仿真實驗教學體系探索與構建[J].西安建筑科技大學學報（社會科學版），2015，（2）：96-100.

[3]王龍.淺析高校虛擬仿真實驗室建設[J].山東青年，2017，（1）：22-24.

[4]蔣建清，曹國輝，陳東海，賀冉，何敏.應用型地方高校土木工程虛擬仿真實驗教學中心建設探索[J].實驗室研究與探索，2018，（2）：144-149