董強(qiáng) 杜婷婷 嚴(yán)曉

（上海海關(guān)學(xué)院 上海 201204）

1 前言

以大數(shù)據(jù)、人工智能、云計算為代表的新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革加速推進(jìn)，促使新產(chǎn)業(yè)迭代更新，新技術(shù)層出不窮。 面對世界新變革、時代新發(fā)展、產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)，海關(guān)高等教育主動轉(zhuǎn)變思維，積極引入最新教育技術(shù)成果， 為維護(hù)國門安全提供人才支撐。2019 年，教育部推出“六卓越一拔尖”計劃2.0，標(biāo)志著新文科建設(shè)全面啟動， 由此確立了新時代哲學(xué)社會科學(xué)與新科技革命的融合式發(fā)展理念。 在新文科建設(shè)的指引與推動下， 虛擬仿真實驗教學(xué)廣泛運用于高等教育領(lǐng)域。為此，教育部大力倡導(dǎo)虛擬仿真實驗室建設(shè)，逐步構(gòu)建起開放、靈活的教育資源共享服務(wù)平臺。2018 年，教育部首批認(rèn)定了 23 類、296 個虛擬仿真實驗教學(xué)項目。2019 年，教育部公布了“一流本科課程建設(shè)的實施意見”，計劃用3 年時間完成約1 500 門國家虛擬仿真實驗教學(xué)一流課程的認(rèn)定工作。 在此背景下，上海海關(guān)學(xué)院緊跟時代步伐，在充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)優(yōu)勢的前提下，構(gòu)筑起多層次、跨學(xué)科、綜合性的海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，旨在踐行“理論教學(xué)與實踐教學(xué)相結(jié)合、問題導(dǎo)向與真實場景還原相融合”的海關(guān)實驗教學(xué)人才培養(yǎng)新模式。

2 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的功能及特點

2.1 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的功能

虛擬仿真（Virtual Reality）作為一項前沿技術(shù)，廣泛運用于工業(yè)設(shè)計、臨床醫(yī)學(xué)等產(chǎn)業(yè)，它與多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)并稱為“21 世紀(jì)最具應(yīng)用前景”的三大技術(shù)。 緣于其逼真性、仿真性等特性，近年來廣泛運用于專業(yè)化人才培養(yǎng)領(lǐng)域。 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺充分依托上海海關(guān)學(xué)院自主研發(fā)的虛擬仿真實驗教學(xué)軟件， 在對標(biāo)世界海關(guān)組織制定的PICARD 海關(guān)人員能力建設(shè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上， 著力構(gòu)建海關(guān)危化品監(jiān)管、口岸衛(wèi)生檢疫、外來有害動植物入侵防范、 海關(guān)應(yīng)急管理與輿情應(yīng)對等情景式教學(xué)應(yīng)用場景，以此滿足場景化互動演示、態(tài)勢籌劃與推演、風(fēng)險研判與分析等諸多領(lǐng)域的教學(xué)需求。海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)，遵循“理論與實踐相結(jié)合、真實與虛擬相結(jié)合、教學(xué)與科研相結(jié)合”的原則，在設(shè)計理念上突出新時代中國特色社會主義新海關(guān)建設(shè)要求， 凸顯關(guān)檢融合后海關(guān)監(jiān)管及安全準(zhǔn)入特性，為新時代海關(guān)高等人才培養(yǎng)提供交互性強(qiáng)、逼真度高、動態(tài)靈活、易于使用的教學(xué)平臺工具，其核心組件涵括：海關(guān)教學(xué)案例庫管理及案例演示、海關(guān)監(jiān)管風(fēng)險研判與分析、海關(guān)輿情應(yīng)對與管理、態(tài)勢籌劃與推演等，特別是以全息仿真影像為科技手段，打造的海關(guān)監(jiān)管查驗作業(yè)擬真環(huán)境下的CAVE 沉浸式空間最具特色。

（1）“真環(huán)境” 功能。 依托 VR 和 AR 等現(xiàn)代技術(shù)， 以海關(guān)實驗教學(xué)大綱為指引， 綜合應(yīng)用三維建模、網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化與智能化等技術(shù)手段，著力構(gòu)建擬真環(huán)境下的海關(guān)實驗教學(xué)項目， 從而提升教學(xué)功能的力度與效度。 這一功能主要運用在海關(guān)綜合業(yè)務(wù)情景模擬式教學(xué)、海關(guān)輿情應(yīng)對與新聞發(fā)布實務(wù)，以及海關(guān)案例研討等課程。

（2）“深體驗”功能。 以海關(guān)監(jiān)管、海關(guān)檢驗檢疫安全等實踐環(huán)節(jié)的問題為導(dǎo)向， 旨在模擬海關(guān)作業(yè)現(xiàn)場中高危風(fēng)險或極端環(huán)境下的真實場景， 以及現(xiàn)實教學(xué)過程中因高成本和消耗、不可逆操作、大型綜合訓(xùn)練、跨部門集中演練等難以還原的真實場景。這一功能主要運用在海關(guān)危化品監(jiān)管實務(wù)、 海關(guān)核輻射探測實務(wù)、口岸衛(wèi)生檢疫工作實務(wù)、進(jìn)出境動植物檢疫工作實務(wù)、海關(guān)風(fēng)險管理等課程。

（3）“強(qiáng)籌劃”功能。以思維訓(xùn)練和創(chuàng)新能力建設(shè)為目標(biāo)， 旨在提升大學(xué)生復(fù)雜環(huán)境下的多問題籌劃與綜合應(yīng)對能力，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知與運用潛能，增強(qiáng)大學(xué)生參與海關(guān)實驗課程的主動性和創(chuàng)造性。 這一功能主要運用在口岸安全案例研討教學(xué)、 海關(guān)突發(fā)事件桌面推演、海關(guān)管理類案例教學(xué)，以及海關(guān)公共事務(wù)決策研討廳等課程。

（4）“智能化”功能。 以新文科建設(shè)理念為基礎(chǔ)，不斷豐富多樣化創(chuàng)新型教學(xué)內(nèi)涵， 旨在探求海關(guān)工作實踐中的典型案例與問題， 輔以互動式和研討式教學(xué)模式，倡導(dǎo)學(xué)生合作式、探究式智能化學(xué)習(xí)。 這一功能主要運用在海關(guān)檢驗檢疫工作實務(wù)、 海關(guān)行政管理、海關(guān)公文寫作、口岸突發(fā)公共衛(wèi)生事件沙盤推演等課程。

（5）“多集成”功能。在安全、穩(wěn)定、開放的軟件運行環(huán)境下， 綜合考慮不同學(xué)科背景及不同地域的相關(guān)人員接入海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的現(xiàn)實需求，搭建兼容性強(qiáng)、功能拓展性高的實驗教學(xué)環(huán)境。這一功能主要運用在海關(guān)業(yè)務(wù)遠(yuǎn)程管理、 海關(guān)現(xiàn)場實時教學(xué)等課程。

2.2 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的特點

以海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺為基礎(chǔ)構(gòu)建的海關(guān)虛擬仿真實驗室，與傳統(tǒng)實驗室相比，具有投入成本低、損耗小、維護(hù)簡單、更新速度快，容易實現(xiàn)相同條件下的重復(fù)實驗、易于擴(kuò)展及共享等諸多優(yōu)勢。此外， 虛擬仿真教學(xué)的沉浸感有助于提升學(xué)生的專注度、交互性、靈敏度，構(gòu)想性和自由度。

（1）開放性。海關(guān)虛擬仿真實驗室與傳統(tǒng)實驗室相比，更具開放性，能夠有效打破時間界限與空間隔閡，讓學(xué)生可以自主、靈活的安排實驗操作時間，并依據(jù)海關(guān)監(jiān)管作業(yè)規(guī)程， 分模塊選擇實驗內(nèi)容。 同時，學(xué)生可以根據(jù)實驗教學(xué)大綱的要求，制定個性化的綜合性實驗方案， 采取線上和線下混合式學(xué)習(xí)模式，有效拓展實驗教學(xué)方式。

（2）便利性。 由于海關(guān)工作的特殊性，海關(guān)查驗作業(yè)現(xiàn)場大多置于碼頭、堆場，以及人流密集量較大的機(jī)場、郵輪、跨境鐵路等。 這些作業(yè)現(xiàn)場大多遠(yuǎn)離城市，而且屬于海關(guān)特殊監(jiān)管區(qū)域。除海關(guān)監(jiān)管部門的審批許可外，一般不對外開放。 因此，給日常教學(xué)工作帶來諸多不便。此外，為了有效防范外來病蟲害及傳染病入侵， 不少海關(guān)配備有高水準(zhǔn)的檢測實驗室。這些實驗室的建設(shè)往往耗費巨資，同時需配備大量的人力和物力維持日常運轉(zhuǎn)。 為了有效降低實驗教學(xué)成本，通過對實驗環(huán)境、儀器設(shè)備、實驗耗材的仿真化， 不斷優(yōu)化和調(diào)整實驗教學(xué)項目， 以解決場地、資金、人員等制約條件下的現(xiàn)實困境，從而改善傳統(tǒng)實驗教學(xué)平臺建設(shè)時間長、投入力度大、折舊周期長的問題。

（3）交互性。海關(guān)虛擬仿真實驗室充分利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，以交互方式貫穿于實驗全過程，從而使整個實訓(xùn)操作流程與真實的實驗室環(huán)境一樣逼真。 既往的實驗室操作大多將學(xué)生置于被動角色， 教師缺乏實驗步驟的實時交互，以及知識體系的引導(dǎo)。海關(guān)虛擬仿真實驗室則可以有效突破這一桎梏， 使得實驗場景更具交互感與現(xiàn)場感。

（4）安全性。海關(guān)肩負(fù)著保障國門安全的重要職責(zé)，涵蓋核安全、生物安全、公共衛(wèi)生安全、政治安全等方面。由于部分監(jiān)管崗位工作的特殊性，亟需具備專業(yè)安全知識以及相關(guān)經(jīng)驗的海關(guān)關(guān)員進(jìn)行操作。倘若由學(xué)生直接操作，則無疑具有潛在的危險性。因此，充分利用虛擬仿真技術(shù)，通過設(shè)置虛擬化的監(jiān)管工作場景，從而高度還原海關(guān)真實作業(yè)環(huán)境。特別是針對海關(guān)工作實際中的復(fù)雜性實驗、 極端危險或破壞性實驗、反應(yīng)周期過長實驗、現(xiàn)實工作中不宜獲取實驗等傳統(tǒng)實驗室無法完成的實驗任務(wù)， 虛擬仿真技術(shù)有助于解決相關(guān)問題。

（5）創(chuàng)新性。海關(guān)虛擬仿真技術(shù)可以有效激發(fā)學(xué)生自主開展創(chuàng)新性實驗項目。 學(xué)生在自設(shè)條件與環(huán)境下，運用虛擬的設(shè)備、器材和工具，搭建具有不同實驗?zāi)繕?biāo)的實驗項目， 繼而完成不同主題的實驗科目，從而培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、知識運用、科學(xué)研究、團(tuán)隊合作、創(chuàng)新探索的基本能力與素養(yǎng)。

3 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)的目標(biāo)及路徑

構(gòu)建海關(guān)特色鮮明的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，其目的在于研發(fā)適應(yīng)新時代海關(guān)高等人才培養(yǎng)特性及要求的實驗教學(xué)課程， 并遵照教育部精品課程培育要求，著力打造具有“高階性、創(chuàng)新性、挑戰(zhàn)度”的虛擬仿真實驗“金課”。由此，海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)與海關(guān)實驗教學(xué)課程體系改革密不可分。在“統(tǒng)籌規(guī)劃、資源共享、高效利用”的原則下，海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)課程應(yīng)不斷豐富內(nèi)涵， 提升課程質(zhì)量，實現(xiàn)實驗教學(xué)以“教”為中心向以“學(xué)”為中心的轉(zhuǎn)變，改變傳統(tǒng)單一的實驗教學(xué)模式，逐步向多元化、實戰(zhàn)化、協(xié)同化的實驗教學(xué)課程體系進(jìn)行轉(zhuǎn)型。海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)流程詳見圖1， 在實踐教學(xué)中， 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)集信息技術(shù)和問題導(dǎo)向的實驗實訓(xùn)于一體， 著力打造解決實際問題的工作坊，不斷提高學(xué)生的洞察力、表達(dá)力以及操作技能，從而有效提升海關(guān)實驗教學(xué)質(zhì)量。

圖1 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)流程

（1）構(gòu)筑開放型的海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺

海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺為海關(guān)實驗室建設(shè)注入了新活力， 推動了海關(guān)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新步伐。 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺在遵循高等教育研究型創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式的基礎(chǔ)上（圖2），旨在加強(qiáng)基礎(chǔ)訓(xùn)練與專題研究相結(jié)合的實驗教學(xué)活動， 讓學(xué)生在仿真環(huán)境下，按照海關(guān)實驗操作流程與規(guī)范，力求做到自主探究、自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計、自主創(chuàng)新。海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺不是機(jī)械式的重復(fù)傳統(tǒng)實驗規(guī)程與內(nèi)容，而是注重以實驗任務(wù)為驅(qū)動，以仿真實驗環(huán)境為體驗， 以復(fù)雜環(huán)境下的多問題解決為基礎(chǔ)，讓學(xué)生靈活運用所需的實驗操作知識，更好地分析和理解實驗方法。 通過構(gòu)建人機(jī)交互式的開放性實驗教學(xué)環(huán)境，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和創(chuàng)新能力，提升學(xué)生面對海關(guān)復(fù)雜作業(yè)環(huán)境下的崗位技能。

圖2 高等教育研究型創(chuàng)新人才培養(yǎng)要素

（2）構(gòu)筑跨學(xué)科混合式的海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺

海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺融合了管理學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、法學(xué)等多學(xué)科專業(yè)知識，它與傳統(tǒng)的單一型實驗室不同，是綜合性、跨學(xué)科、混合式的實驗教學(xué)平臺。 傳統(tǒng)的海關(guān)實驗操作大多只針對某一領(lǐng)域或某一崗位技能的操作，缺乏復(fù)雜條件下的多問題綜合應(yīng)對能力訓(xùn)練。 因此，融合多元化、多要素、多學(xué)科的海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺有助于大學(xué)生提升綜合能力與素養(yǎng)。

（3）構(gòu)筑多層次研究型的海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺

海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺以海關(guān)典型案例為教學(xué)素材，融入了互動案例教學(xué)、籌劃方法教學(xué)、情景模擬教學(xué)等教育理念。 平臺的底層技術(shù)包括決策信息支撐庫、樞紐態(tài)勢參考類庫、構(gòu)想案例類庫和評估模型類庫等，以此作為支撐輔助決策的公共數(shù)據(jù)，同時結(jié)合動態(tài)推演和實時動態(tài)數(shù)據(jù)，通過人機(jī)交互實現(xiàn)仿真環(huán)境下海關(guān)監(jiān)管工作的快速生成與風(fēng)險預(yù)判。 在教學(xué)模式上，著力強(qiáng)化虛擬仿真信息技術(shù)和海關(guān)實驗實訓(xùn)教學(xué)的深度融合，應(yīng)著力拓展海關(guān)專業(yè)實驗實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容的廣度和深度，不斷延伸海關(guān)專業(yè)實驗實訓(xùn)教學(xué)的時間與空間，構(gòu)建多層次研究型海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)新模式。 遵循這一設(shè)計理念，海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)模式（圖3）大體可分為基礎(chǔ)類、綜合類、創(chuàng)新類3 個層次，目的在于啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，提高分析與解決實際問題的能力，不斷增強(qiáng)學(xué)生海關(guān)專業(yè)能力素養(yǎng)。

圖3 海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)模式

（4）構(gòu)筑“問題導(dǎo)向與能力訓(xùn)練”雙循環(huán)的海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺

海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的功能與各直屬海關(guān)單位所設(shè)立的實驗中心功能不同， 其本質(zhì)在于滿足海關(guān)高等人才培養(yǎng)需求， 其實驗內(nèi)容及標(biāo)準(zhǔn)旨在訓(xùn)練理論教學(xué)和實踐教學(xué)相關(guān)的內(nèi)容， 以及學(xué)生自主參與設(shè)計的綜合性實驗項目。為此，注重以實踐問題為導(dǎo)向、以能力訓(xùn)練為根本的雙循環(huán)教學(xué)模式，是海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)的關(guān)鍵所在。 通過運用科學(xué)的教育方法， 繼而有效提升學(xué)生分析問題和解決問題的創(chuàng)新能力。

4 結(jié)論

海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺是新文科理念下海關(guān)高等教育人才培養(yǎng)與教學(xué)改革創(chuàng)新的重要舉措，是關(guān)檢融合后新海關(guān)改革與發(fā)展成果的集中體現(xiàn)，符合新時代高素質(zhì)人才培養(yǎng)目標(biāo)與實驗教學(xué)定位。 為此，海關(guān)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)應(yīng)突出以學(xué)生為中心的實驗教學(xué)理念，從學(xué)生需求出發(fā)，注重學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)造能力培養(yǎng)，在依循“優(yōu)質(zhì)的專業(yè)資源、高效地運行平臺、獨立的實驗開發(fā)、先進(jìn)的實驗條件”理念基礎(chǔ)上，不斷拓展海關(guān)實驗教學(xué)的深度與廣度，以期實現(xiàn)實驗教學(xué)與高素質(zhì)人才培養(yǎng)間的互融與互通。