纺织与服装虚拟仿真实验室建设探讨

祁 宁

(苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215000)

纺织与服装虚拟仿真实验室建设探讨

祁 宁

(苏州大学 纺织与服装工程学院，江苏 苏州 215000)

以苏州大学纺织与服装虚拟仿真实验教学中心的建设为例，阐述虚拟仿真实验室建设的必要性，从建设思路、软硬件建设、人员设置、管理方式等方面，介绍纺织与服装虚拟仿真实验室建设与管理过程中的经验与体会。

纺织与服装；虚拟仿真；实验室建设

为了促进教育信息化发展，全面提高高等教育质量，教育部要求高等院校开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作并进行评估，要求各单位针对仿真实验教学资源、虚拟仿真实验教学管理和共享平台、虚拟仿真实验教学队伍、虚拟仿真实验教学中心管理体系等方面开展建设工作[1]。我校(苏州大学)纺织与服装虚拟仿真实验教学中心于2015年成为教育部批准的100个国家级虚拟仿真实验教学中心之一[2]。作为国家级虚拟仿真实验教学中心，必须不断完善与发展，因此，对其建设模式与运行管理是个需要研究的课题。

一、 虚拟仿真实验室建设的必要性

虚拟仿真是通过非现实手段，使用软件、硬件构建的一整套技术方案，它可以进行生物的听觉、视觉、触觉的模拟，从而使人与虚拟世界进行交互活动[1]。虚拟仿真实验室即是可以呈现实验项目的场所或者媒介。这种实验室可以是由多台计算机组成的机房，或是由数套专业软件组成的计算机系统，甚至是由广域/局域网络传播的一个多功能模拟界面。虚拟实验室的形式各异，只要能够达到交互实验项目的要求，并不在乎其实验室的存在形式，可以是实体的，也可以是虚拟的。但对于实验项目本身，需要遵守“虚实结合、能实不虚”的原则。

虚拟仿真实验教学即是使用虚拟的图像、视频、声音等综合手段实现传统实验教学的一种教学方法。它是在常规实验教学基础上发展而来的，是一种创新与补充。对于纺织学科教学，虚拟仿真实验可以将高成本、高危险性，以及一些有必要、有价值但不易实现的实验项目，通过信息技术手段转化为可靠、经济、安全、高效的实验项目。比如，高成本、不易实现的实验项目“纺织厂设计实验”“染整厂设计实验”，高危险性项目“纺织品燃烧实验”，有必要、有价值的实验项目“大学生纺织外贸跟单实验”等。因此，高校要积极主动地改革传统的课堂实验教学，充分利用先进的网络信息技术，创建虚拟仿真实验教学中心，为学生提供一个高科技的实验教学环境，从而调动学生实验的积极性，让学生自主参与到实验教学过程中，以培养学生的实践创新能力[2]。

虚拟仿真实验室的建设还可以有效地弥补传统实验室的不足，加快交叉学科实验的发展，融合师生之间“跨越地域、时间”的交流，使得人力资源、网络资源得到充分的利用，进而促进学生在实践教学过程中提升自身的实践创新能力[3]。

二、 纺织与服装虚拟仿真实验室的建设

1. 建设思路

虚拟仿真实验室的建设应坚持以“科学规划、资源共享、虚实结合、相互补充、能实不虚、持续发展”为指导思想，以纺织工程虚拟实验教学为基础，以纺织实践创新为主要特色。

虚拟仿真实验室要保持常态化发展，积极鼓励教师投身到虚拟仿真实验教学中，鼓励学生参与到虚拟仿真实验的资源建设过程中去。对教师与学生有着规范的考核要求，对于虚拟仿真实验要有具体的教学大纲，建立更全面、更严格的管理制度和规章规程，保证虚拟仿真实验室的可持续发展。

2. 虚拟仿真实验室的软硬件建设

一般的虚拟仿真实验室是没有实体的，学生主要通过终端媒体进行模拟学习，因此，学校需要专门配置具有一定数量的计算机终端机房供学生使用。另外，所有的虚拟仿真资源需要放置在服务器上，所以网络服务器也是必备的硬件。

纺织与服装虚拟仿真实验室的实验资源开发与归集是实验室建设过程中的最大问题。目前我校纺织与服装教学中已有的虚拟仿真资源十分有限，需要多渠道、多方式开发与收集相关虚拟仿真资源。可通过购买、合作研发、自主研发以及学校共享等方式来获得虚拟仿真实验教学资源[4-6]。同时，还要充分发挥教师与学生的主观能动性，让他们参与到资源的扩建工作中，形成“教师主导、学生主创”的虚拟仿真资源建设模式。在虚拟仿真实验资源建设中，由于传统的纺织实验项目资源众多，不需要也不可能把每个传统的实验项目都转变成为虚拟仿真实验资源。

3. 虚拟仿真实验室的管理与运行方式

我校纺织与服装虚拟仿真实验室由纺织与服装工程学院和学校教务处共同管理，挂靠在学院的实验中心，主要事务由兼职人员负责。学校只制定规范虚拟仿真实验室的使用与具体运行规则、共享协议、考核方法、奖惩条例等管理规章制度，而不再设定如传统实验室那样的安全管理、仪器管理等制度。从运行角度来讲，虚拟仿真实验室的开放程度大，实验室的制度环境更加有序、宽松。

纺织与服装虚拟仿真实验室不需要实体，在建设过程中要充分应用网络信息技术，建立云平台，实现云计算，在优化实验教学资源的过程中提升教学资源的使用效率。教师将传统实验内容通过网络传输给师生，学生通过电脑或手机客户端浏览网页，下载静态文本了解实验原理，观看动态视频了解实验操作步骤，运行在线或单机版软件完成实验项目并提交实验报告。教师通过网页发布实验项目内容，联合软件、系统管理员开发实验项目并上传，通过系统进行实验报告的下载与批改，在线进行答疑等。

4. 管理人员队伍

虚拟仿真实验室改变了传统的人员管理模式，不再需要设立专门的实验室管理岗位。虚拟仿真实验室管理人员以兼职为主，被网络、系统管理员所替代。这些人员可以是教师、学生，也可以是校外人员，他们根据实验教学的要求，把需要实现的项目编写成为可以进行仿真或模拟的软件程序，再把这些软件程序放置到指定的位置供学生使用。

三、 虚拟仿真实验室建设的措施

1. 制定运行管理制度，加强监管

我国于2013年正式启动虚拟仿真实验教学中心建设工作，这种实验教学模式可以实现教学资源的共享，同时也可优化教学资源，是实验室的发展方向。但是受到多种条件的制约，这种实验教学模式还没有完全深入到高校中。虽然我国已建设了许多省级或国家级虚拟仿真实验教学中心，但很多学校并没有完善的管理与运行制度，也没有制定辅助配套措施，这与国家提出的发展目标存在较大的差距。为此，教育管理部门应尽快出台相关的运行管理制度，加强监管。

2. 重视虚拟仿真实验教学系统的开发

对于虚拟仿真实验教学模式的推进和运行，学校之间要相互配合，制定相关的政策制度，明确各自的权益范围，实现校内外资源共享，避免重复建设和资源浪费。此外，我国要调动研究机构和企业的积极性，促使其共同建设虚拟仿真实验教学系统，确保这种实验教学模式的有效发展。要实时更新实验教学内容，完善实验教学模式，不断升级虚拟仿真实验教学系统。高校要做好与相关专业部门的协调工作，规范虚拟仿真实验教学系统的建设，做好技术开发管理，促使虚拟仿真实验教学模式更好地发展。虽然虚拟仿真实验教学系统的开发成本较高，但只要产学研联手合作，共同开发、资源共享，就可以节省资金，并且还能解决传统实验教学的弊端和设备不足等问题。

3. 重视虚拟仿真实验教学人才的培养

高校在虚拟仿真实验室建设和发展过程中，必须重视虚拟仿真实验教学相关人才的培养。教师在教学过程中要结合教学内容改革教学方法，发挥学生的主观能力性，激发学生探究虚拟实验的兴趣，让学生帮助教师开发虚拟仿真实验资源。与此同时，高校要出台相关政策，把虚拟仿真实验纳入教学计划，让学生更多地参加虚拟仿真实验教学活动，自主开展实验，进而提高自身的实践操作能力。

四、 结语

作为科技信息发展的产物，虚拟仿真实验教学对学生的成长有着重要的影响。高校在实验教学改革过程中，要充分利用先进的科学技术，运用虚拟仿真实验教学模式，调动学生实验的积极性，提高实验教学质量，培养学生的实践创新能力。

[1] 米瑞利,殷晓三.高校虚拟仿真实验室建设与管理[J].改革与开放,2015(17):122-123.

[2] 田婧,罗通,罗华锋,等.新建本科院校虚拟仿真实验室的建设及教学[J].实验科学与技术,2015(6):219-222.

[3] 张玉玺,王俊,哈聪颖,等.虚实结合实验平台的探索与实践[J].工业和信息化教育,2016(7):74-78.

[4] 龚德鸿,朱兵,顾红艳,等.能源动力类专业虚拟仿真实验设计与实践[J].教育文化论坛，2016(5)：90-100.

[5] 李春艳,易烨.虚拟仿真实验室的建设与实验教学的改革[J].中国管理信息化,2014(24):114-115.

[6] 狄海廷,李耀翔,辛颖.虚拟仿真实验室资源共享模式[J].实验室研究与探索,2015(12):148-151.

江苏高校优势学科建设工程资助项目；2015年度苏州大学高等教育教学改革研究课题(青年项目53)

祁 宁(1984—)，男，江苏苏州人，助理研究员，博士，研究方向为实验技术与实验室管理。E-mail：qining@suda.edu.cn

G482

A

2095-3860(2017)05-0415-03

(责任编辑：姚时斌)