熊宏齊

（東南大學(xué) 實(shí)驗(yàn)室與設(shè)備管理處，江蘇 南京 211189）

1 實(shí)驗(yàn)教學(xué)的概念及重要性

創(chuàng)新性人才是在先天秉賦、后天環(huán)境、教育影響和個(gè)人努力過程中成長(zhǎng)起來的，其中教育的作用集中體現(xiàn)在促進(jìn)其創(chuàng)造性發(fā)展。大學(xué)生的創(chuàng)造性發(fā)展是在他們掌握扎實(shí)、充分的基礎(chǔ)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)踐得以真正實(shí)現(xiàn)。

高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生選取實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，利用儀器設(shè)備或其他因素，在人為控制條件下，引起實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象的內(nèi)在因素發(fā)生變化，學(xué)生通過觀察、測(cè)定、分析、綜合、設(shè)計(jì)等獲得知識(shí)、能力和素養(yǎng)的教學(xué)活動(dòng)。在通常的高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)起始階段，學(xué)生要在教師指導(dǎo)下，通過基本操作訓(xùn)練，掌握基本知識(shí)、基本方法和基本技能。隨著教學(xué)進(jìn)程的不斷深入，學(xué)生主動(dòng)實(shí)驗(yàn)的意識(shí)逐步增強(qiáng)，自主實(shí)驗(yàn)的要求不斷提高，實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、自己控制實(shí)驗(yàn)過程、自主分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、系統(tǒng)撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的高級(jí)階段。

在教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、管理模式、資源配置等方面，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與理論教學(xué)相比較，更加有利于突出學(xué)生主體，促進(jìn)其主動(dòng)建構(gòu)科學(xué)的知識(shí)體系；更加有利于突出手、腦并用，促進(jìn)理論與實(shí)踐結(jié)合；更加有利于突出研究探索，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)踐能力；更加有利于突出綜合設(shè)計(jì)和多元分析結(jié)合，提高學(xué)生綜合科學(xué)素質(zhì)；更加有利于突出知、情、意、能的高級(jí)復(fù)合作用，幫助學(xué)生取得創(chuàng)新成果并得到全面綜合發(fā)展。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革是高校教學(xué)改革的重要方向、教學(xué)建設(shè)的重要內(nèi)容，對(duì)創(chuàng)新人才培養(yǎng)質(zhì)量的提高具有重要作用[1]。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)涵

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象。學(xué)生在虛擬環(huán)境中開展實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱要求的教學(xué)目的的教學(xué)活動(dòng)。

教育部《關(guān)于2017—2020 年開展示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的通知》（教高廳〔2017〕4 號(hào)）[2]和《關(guān)于開展國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)工作的通知》（教高函〔2018〕5 號(hào)）[3]明確指出，國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的教學(xué)理念：注重以學(xué)生為中心，注重對(duì)學(xué)生社會(huì)責(zé)任感、創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力的綜合培養(yǎng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的積極性和主動(dòng)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和潛能，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力；國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的教學(xué)內(nèi)容：不僅要堅(jiān)持問題導(dǎo)向，重點(diǎn)解決不具備真實(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目條件或?qū)嶋H運(yùn)行困難，涉及高?；驑O端環(huán)境，高成本、高消耗、不可逆操作，以及大型綜合訓(xùn)練等問題，同時(shí)要堅(jiān)持需求導(dǎo)向，緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高校人才培養(yǎng)的需求，緊密結(jié)合專業(yè)特色和行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新成果；國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的教學(xué)方法：始終關(guān)注信息化時(shí)代背景下學(xué)生需求，重點(diǎn)實(shí)行基于問題、基于案例的互動(dòng)式、研討式教學(xué)，倡導(dǎo)自主式、合作式、探究式學(xué)習(xí)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的建設(shè)，旨在推動(dòng)高校積極探索線上線下教學(xué)相結(jié)合，個(gè)性化、智能化、泛在化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)新模式，形成專業(yè)布局合理、教學(xué)效果優(yōu)良、開放共享有效的高等教育信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目示范新體系，支撐高等教育教學(xué)質(zhì)量的全面提高。

國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是教育部推出的5 類“金課”之一，其建設(shè)水平堅(jiān)持“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”，即“兩性一度”標(biāo)準(zhǔn)。

（1）提升“高階性”。即課程目標(biāo)堅(jiān)持知識(shí)、能力、素質(zhì)有機(jī)融合，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的綜合能力和高級(jí)思維。課程內(nèi)容強(qiáng)調(diào)廣度和深度，突破習(xí)慣性認(rèn)知模式，培養(yǎng)學(xué)生深度分析、大膽質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的精神和能力。

（2）突出“創(chuàng)新性”。即教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)前沿性與時(shí)代性，及時(shí)將學(xué)術(shù)研究、科技發(fā)展前沿成果引入課程。教學(xué)方法體現(xiàn)先進(jìn)性與互動(dòng)性，大力推進(jìn)現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究式與個(gè)性化學(xué)習(xí)。

（3）增加“挑戰(zhàn)度”。即課程設(shè)計(jì)增加研究性、創(chuàng)新性、綜合性內(nèi)容，加大學(xué)生學(xué)習(xí)投入，科學(xué)“增負(fù)”，讓學(xué)生體驗(yàn)“跳一跳才能夠得著”的學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)。嚴(yán)格考核考試評(píng)價(jià)，增強(qiáng)學(xué)生經(jīng)過刻苦學(xué)習(xí)收獲能力和素質(zhì)提高的成就感。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)推動(dòng)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)升級(jí)重構(gòu)

3.1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特征

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要特征是實(shí)驗(yàn)室提供固定的條件，學(xué)生可以便捷地從教材和教師那里得到思考問題所必需的信息，一般都有確定的實(shí)驗(yàn)方法和步驟，有已知的確定答案。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)點(diǎn)是學(xué)生集中學(xué)習(xí)、便于管理，實(shí)驗(yàn)課程系統(tǒng)、嚴(yán)密，實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練比較規(guī)范，對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)比較統(tǒng)一。缺點(diǎn)是教學(xué)內(nèi)容比較固定，實(shí)驗(yàn)過程基本上是按圖索驥。由于前沿科技內(nèi)容與工程實(shí)踐成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器的時(shí)間相對(duì)滯后，學(xué)生自我探索的空間較小，這在一定程度上抑制了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)比較適合以基礎(chǔ)性、綜合性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目教學(xué)為主，進(jìn)行基本技能訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)課程。學(xué)生通過課程的實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，養(yǎng)成科學(xué)、規(guī)范的研究習(xí)慣，掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、裝置準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)采集和處理、結(jié)果分析和撰寫報(bào)告等基本方法和基本過程。

3.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特征

依據(jù)教育部出臺(tái)的關(guān)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)的相關(guān)文件精神，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目具有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容精彩、實(shí)驗(yàn)構(gòu)思巧妙、實(shí)驗(yàn)技術(shù)先進(jìn)、實(shí)驗(yàn)做法靈活、形象展現(xiàn)抽象等顯著特征，并且拓展了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度與廣度[4-6]。因此，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)可以總結(jié)為以下4 個(gè)方面：

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容多源化。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容可以是基礎(chǔ)驗(yàn)證性的問題，也可以是來自科研前沿、社會(huì)生活和先進(jìn)生產(chǎn)實(shí)踐需要解決的問題。這就需要打破實(shí)驗(yàn)內(nèi)容一成不變、局限于教材的封閉狀態(tài)，建立實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的更新機(jī)制和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容來源的多樣性機(jī)制。

（2）實(shí)驗(yàn)過程自主化。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在不斷加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練的同時(shí)，更注重拓寬學(xué)生的知識(shí)覆蓋面，注重學(xué)科專業(yè)知識(shí)的交叉融合。學(xué)生進(jìn)行從基礎(chǔ)規(guī)范→綜合設(shè)計(jì)→研究探索這樣難度遞增的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目訓(xùn)練，有利于培養(yǎng)其主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系和提升實(shí)踐的能力。不同層次的學(xué)生通過自主選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)步驟，有利于實(shí)施因材施教[7-9]。

（3）能力評(píng)價(jià)科學(xué)化。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)通過對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)驗(yàn)基本情況的辨識(shí)，基于大數(shù)據(jù)的量化評(píng)價(jià)能夠減少單一教師評(píng)價(jià)的主觀性偏差，為學(xué)生提供更多元、更全面的評(píng)價(jià)，輔助學(xué)生更好地提升實(shí)踐能力。這種評(píng)價(jià)考核更突出實(shí)驗(yàn)過程，體現(xiàn)了對(duì)實(shí)驗(yàn)過程的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)步驟的有效性，以及對(duì)知識(shí)學(xué)習(xí)達(dá)成度的客觀評(píng)價(jià)，具有對(duì)學(xué)生能力結(jié)構(gòu)考核的功能。

（4）教學(xué)輔助智能化。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要配備豐富的實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息資源[10]，包括慕課、專屬在線課程（SPOC）或其他在線課程、案例庫(kù)、專題講座庫(kù)、素材資源庫(kù)，以及配備學(xué)科專業(yè)知識(shí)檢索系統(tǒng)、演示/虛擬/仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)（實(shí)習(xí)）輔助系統(tǒng)、試題庫(kù)系統(tǒng)、作業(yè)系統(tǒng)、在線自測(cè)/考試系統(tǒng)等。這些資源具有教學(xué)兼?zhèn)浜突?dòng)交流等功能，教育教學(xué)與信息技術(shù)融合、課程應(yīng)用與課程服務(wù)相融通，適合在線學(xué)習(xí)、翻轉(zhuǎn)課堂以及線上線下混合式拓展性學(xué)習(xí)。教師按照教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)要求為學(xué)習(xí)者提供參考資料、活動(dòng)作業(yè)，及時(shí)開展在線指導(dǎo)、答疑、討論、測(cè)驗(yàn)等教學(xué)活動(dòng)。實(shí)驗(yàn)者在線學(xué)習(xí)響應(yīng)度高，師生互動(dòng)活躍有效，充分滿足學(xué)生在線學(xué)習(xí)的個(gè)性化需求。

3.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)導(dǎo)向及平衡關(guān)系

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的選擇應(yīng)堅(jiān)持兩個(gè)導(dǎo)向：第一是問題導(dǎo)向，重點(diǎn)解決不具備真實(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目條件或?qū)嶋H運(yùn)行困難，涉及高?；驑O端環(huán)境，高成本、高消耗、不可逆操作，以及大型綜合訓(xùn)練等問題；第二是需求導(dǎo)向，緊密結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高校人才培養(yǎng)的需求，緊密結(jié)合專業(yè)特色和行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最新成果。因此虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目是先進(jìn)教學(xué)內(nèi)容的載體，引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容現(xiàn)代化建設(shè)的改革方向。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系發(fā)展與創(chuàng)新需要處理好6 對(duì)平衡關(guān)系，即基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代、單項(xiàng)原理與綜合設(shè)計(jì)創(chuàng)新、個(gè)體為主操作與群體合作協(xié)調(diào)、科學(xué)原理與工程技術(shù)綜合應(yīng)用、循序漸進(jìn)習(xí)得與研究探索創(chuàng)新。每對(duì)平衡關(guān)系的前者，以傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目資源為主要載體，側(cè)重為學(xué)生構(gòu)建專業(yè)基本理論、基本方法、基本技能提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)。每對(duì)平衡關(guān)系的后者，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)與學(xué)生科研訓(xùn)練項(xiàng)目為主要載體，側(cè)重為學(xué)生進(jìn)一步鞏固專業(yè)技能、了解專業(yè)前沿、提升學(xué)科交叉能力提供實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系占專業(yè)人才培養(yǎng)體系的比重（或比例）應(yīng)遵循教育部頒布的相關(guān)專業(yè)類人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。具體到某個(gè)專業(yè)，這個(gè)比例一般是固定的，即使有變化，也是比較小的變化，以滿足人才培養(yǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的平衡。但是，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系發(fā)展與創(chuàng)新的6 對(duì)平衡關(guān)系中，每對(duì)平衡關(guān)系的前者和后者的比重應(yīng)該隨著高校人才培養(yǎng)要求的不斷提高而發(fā)生變化，需要將行業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展最新成果引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)。因此，我們需要不斷梳理傳統(tǒng)的實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，剔除陳舊的實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，優(yōu)化包含專業(yè)基本原理、基本方法與基本技能的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，引入由科研前沿成果和重大工程實(shí)踐轉(zhuǎn)化的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，通過實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的取舍與引進(jìn)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與教學(xué)內(nèi)容的重構(gòu)與創(chuàng)新。

3.4 線上線下混合式與線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程建設(shè)的思路

根據(jù)教育部《關(guān)于一流本科課程建設(shè)的實(shí)施意見》（教高〔2019〕8 號(hào)）[11]，結(jié)合上述虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)推進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系升級(jí)重構(gòu)的分析，對(duì)線上線下混合式實(shí)驗(yàn)教學(xué)、線上實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程的建設(shè)提出以下參考思路：

（1）線上實(shí)驗(yàn)課程?；緦?shí)驗(yàn)教學(xué)單元全部由虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目組成。建議線上實(shí)驗(yàn)課程分兩類進(jìn)行建設(shè)：第一類是線上專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程，其基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)單元涵蓋一個(gè)專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)、專業(yè)方向或涉及這個(gè)專業(yè)的前沿學(xué)科領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)；第二類是線上學(xué)科前沿實(shí)驗(yàn)課程，其基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)單元涵蓋一個(gè)專業(yè)或相關(guān)專業(yè)的前沿學(xué)科領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)，實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)切合經(jīng)濟(jì)社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)人才培養(yǎng)目標(biāo)的要求。

（2）線上線下混合式實(shí)驗(yàn)課程。基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)單元由實(shí)體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目組成。以專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)為主，通過引入符合學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)、切合經(jīng)濟(jì)社會(huì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，重構(gòu)現(xiàn)有專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系。在實(shí)體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的選擇方面，應(yīng)主要淘汰簡(jiǎn)單驗(yàn)證性、陳舊性項(xiàng)目，保留內(nèi)容優(yōu)質(zhì)、綜合性強(qiáng)的實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，通過優(yōu)化實(shí)體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的內(nèi)容，減少實(shí)體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)時(shí)，為引入先進(jìn)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目騰出空間。線上線下混合式實(shí)驗(yàn)課程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目學(xué)時(shí)不應(yīng)少于課程總學(xué)時(shí)的20%。

4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)推進(jìn)理論教學(xué)的整體優(yōu)化改革與創(chuàng)新

4.1 遴選傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)將其融入基礎(chǔ)理論課程教學(xué)

上述實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中因升級(jí)重構(gòu)而淘汰的基本理論、原理、方法的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，部分可以通過遴選、再設(shè)計(jì)，成為簡(jiǎn)單的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。雖然這些虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不能作為升級(jí)重構(gòu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系基本實(shí)驗(yàn)教學(xué)單元，但可以作為理論教學(xué)線上輔助教學(xué)內(nèi)容。在信息技術(shù)的教學(xué)環(huán)境中，學(xué)生在理論教學(xué)課堂上同步在線完成驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的在線實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以納入理論課堂考核的內(nèi)容，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)有機(jī)融入理論課堂教學(xué)中。

4.2 以信息資源為媒介，通過綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的教學(xué)，提升學(xué)生自主探索專業(yè)理論知識(shí)的能力

部分被淘汰的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)可以通過遴選融入升級(jí)重構(gòu)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的部分環(huán)節(jié)中，培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)貫通應(yīng)用多門課程的原理、方法和技術(shù)解決實(shí)際問題的能力[12]。

學(xué)生自主完成綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教材和相關(guān)參考書的基礎(chǔ)上，還需要建立豐富的輔助教學(xué)信息資源，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助的自主化與智能化，以滿足學(xué)生在線學(xué)習(xí)的個(gè)性化訴求。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助的自主化與智能化，有效提高了學(xué)生以問題作為切入點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)作為突破口，自主探索專業(yè)理論知識(shí)的能力，促進(jìn)教師優(yōu)化傳統(tǒng)理論教學(xué)，縮減理論課程教學(xué)的課堂講授學(xué)時(shí)，為理論教學(xué)引入前沿科技與工程技術(shù)內(nèi)容增加了必要的學(xué)時(shí)空間。

4.3 推進(jìn)培養(yǎng)方案增加前沿科技與工程技術(shù)課程的比重，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科交叉和結(jié)合各專業(yè)領(lǐng)域的能力

優(yōu)化、合理地減少專業(yè)理論課程的教授學(xué)時(shí)，增加專業(yè)方向課程和跨專業(yè)選修課程的比重，推動(dòng)專業(yè)課程體系和教學(xué)內(nèi)容與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)高校人才培養(yǎng)等需求相適應(yīng)。專業(yè)方向課程涉及學(xué)科前沿方向、先進(jìn)科技、工程技術(shù)等內(nèi)容，其目的是培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力和學(xué)科交叉能力。這些課程的理論知識(shí)、研究方法和前沿技術(shù)，與大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目以及具有前沿學(xué)科屬性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)相輔相成。增加跨專業(yè)選修課程的比重，可進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生結(jié)合各專業(yè)領(lǐng)域的能力，為將來創(chuàng)新奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。專業(yè)方向課程可以小型化，建議以1 學(xué)分為宜，學(xué)生可以在有限的學(xué)分空間內(nèi)，涉足更多專業(yè)方向的課程，進(jìn)入更多的學(xué)科前沿窗口，開拓學(xué)術(shù)視野。小而精的專業(yè)方向課程，教學(xué)周期短、教學(xué)安排靈活，對(duì)于有深厚科研造詣的教授，不僅好教，而且教得好，為更多高水平教授更好地投入本科教學(xué)提供了新思路。

5 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)推進(jìn)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)教育全程

教育部發(fā)布的《關(guān)于大力推進(jìn)高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育和大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)工作的意見》（教辦〔2010〕3 號(hào)）[13]強(qiáng)調(diào)，高校要加強(qiáng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育課程體系建設(shè)。但多數(shù)高校的工作重點(diǎn)集中在突出創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)類課程設(shè)置與專業(yè)課程體系有機(jī)融合，以及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)與專業(yè)實(shí)踐教學(xué)有效銜接方面。在積極推進(jìn)人才培養(yǎng)模式、專業(yè)教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革方面，很多高校所做的改革還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)教育全程的要求。

將高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)教育全過程，其創(chuàng)新教育是基礎(chǔ)。創(chuàng)新型人才不僅需要具備合理的專業(yè)知識(shí)結(jié)構(gòu)，具有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力，還要有結(jié)合各專業(yè)領(lǐng)域的能力，最終才能取得創(chuàng)造性成果。因此，適應(yīng)學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)的專業(yè)課程體系與教學(xué)內(nèi)容改革是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)教育全程關(guān)鍵的改革內(nèi)容。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施，不僅優(yōu)化了專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程體系與教學(xué)內(nèi)容，減少了簡(jiǎn)單原理驗(yàn)證的陳舊實(shí)體實(shí)驗(yàn)，也優(yōu)化了實(shí)體實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要載體綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，引入了體現(xiàn)前沿科研領(lǐng)域與工程技術(shù)、具有學(xué)科交叉屬性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)課程體系與教學(xué)內(nèi)容和創(chuàng)新人才培養(yǎng)要求相適應(yīng)的目的。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施，不僅推進(jìn)了傳統(tǒng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)融入基礎(chǔ)理論課程教學(xué)，也推進(jìn)了以實(shí)驗(yàn)教學(xué)為突破口，以問題為切入點(diǎn)，帶動(dòng)學(xué)生提升自主探索專業(yè)理論知識(shí)的能力，更可以推進(jìn)理論教學(xué)增加前沿科技與工程技術(shù)等方向課程的比重，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)科交叉和結(jié)合各專業(yè)領(lǐng)域的綜合能力。

當(dāng)然，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的引入，傳統(tǒng)的陳舊實(shí)驗(yàn)及傳統(tǒng)理論教學(xué)課堂講授學(xué)時(shí)的減少，也為專業(yè)基礎(chǔ)和專業(yè)主干課程的整合優(yōu)化創(chuàng)造了條件。近30 年的教學(xué)改革與發(fā)展，為增加學(xué)生自主學(xué)習(xí)的空間，多數(shù)高校的人才培養(yǎng)方案中教學(xué)計(jì)劃學(xué)分減少了30%左右。但這些學(xué)分的減少是以減少每門課程的學(xué)分?jǐn)?shù)為代價(jià)，課程數(shù)量并沒有減少，導(dǎo)致每門課程各自為政，在減少教學(xué)內(nèi)容與課程學(xué)時(shí)的同時(shí)，也導(dǎo)致課程產(chǎn)生了新的割裂，甚至不同課程內(nèi)容之間存在教學(xué)內(nèi)容重復(fù)的情況，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。高校通過引入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以綜合改革創(chuàng)造的學(xué)時(shí)空間為契機(jī)，推動(dòng)專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)主干課程的整合優(yōu)化，減少重復(fù)性教學(xué)內(nèi)容，從而達(dá)到適當(dāng)減少課程門數(shù)，整合優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容，構(gòu)建新的專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)主干課程體系，培養(yǎng)學(xué)生融會(huì)貫通兩類課程的知識(shí)、方法、技能的目的，滿足創(chuàng)新人才培養(yǎng)的基本要求。