高校核专业虚拟仿真实验教学建设探索——问题与对策

曾文杰+谢金森+程品晶+王振华+于涛

摘要：实验教学是培养学生实践创新能力的重要环节。虚拟仿真技术因其适用范围广、直观性强，在核专业实验教学中已得到认可。为确保建设工作顺利进行，南华大学在总结核类实验教学经验的前提下，提出“巩固基础、加强实践、开拓创新”的发展思路，通过积极建设实验教学团队，科学发展实验教学课程，努力健全实验教学管理体制，以实现虚拟仿真实验教学水平的提高。

关键词：实验师资；课程体系；教学管理

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）25-0273-02

一、引言

实验教学是提升学生实践能力，培养应用型人才的重要途径。随着信息技术的发展，一方面，以实物为主的实验教学模式已不能满足时代发展对应用型人才的需求，需要与时俱进拓展实验教学技术，充分发挥实验教学对应用型人才培养的能力；另一方面，部分特殊专业如核工程与核技术，由于部分实验课程涉及到高成本、高危险等因素。因此，选择一种节约成本、安全便捷的实验教学技术是非常必要的。近年来，虚拟仿真技术不仅大量用于科学研究，还广泛应用于实验教学。南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心，结合核类专业特点，积极开展虚拟仿真技术在核专业实验教学方面的建设。然而，在建设过程中，仍然存在着实验教学师资力量弱、实验课程体系不完善、实验教学管理水平低等问题。针对上述问题，南华大学核能与核技术工程虚拟仿真实验教学中心，提出“巩固基础、加强实践、开拓创新”的发展思路，即依托现有核类虚拟仿真教学资源，坚持积极发展、科学建设的指导方针，积极建设实验教学团队，科学设置实验课程，推动核类虚拟仿真实验课程的开发。

二、虚拟仿真实验教学建设中存在的问题

1.实验教学师资建设方面。实验教学师资是实验教学顺利开展的保障。然而，在部分高校中，由于受实验教学地位、人才引进政策、师资建设资金等因素的制约，实验教学师资建设无法得到有力的支持。究其原因，一方面是长期以来，受“重理论、轻实践”观念的影响，在高校中实验人员认可度始终低于理论教师，导致多数应聘者或已在职的实验人员不能安心从事实验教学，实验教学人员变换流动快，实验师资队伍不稳定；另一方面，近年来，大多数高校提升了招聘实验室工作人员的条件，许多高校要求应聘实验岗位者须具有博士学位。然而，由于实验岗位社会认可度低、薪酬待遇缺乏吸引力，往往是岗位无人应聘，最终不了了之。再者，高校实验教学师资建设得不到有力的政策支持。由于实验教学人员始终处于教学辅助地位，实验师资建设缺少资金和政策支持，导致实验教学人员培训、交流机会少，实验教学水平难以得到提高。以南华大学核工程实验教学中心为例，现有专职实验人员8人，需分别管理并承担核电子学、核辐射探测、辐射防护与剂量、核技术应用、核物理、核燃料化工、核反应堆工程等七个方向的实验教学及管理工作，尽管有部分理论教师参与实验教学，但始终无法解决实验教学师资匮乏的问题，无法满足“多层次、全天候”实验教学的开放要求。

2.虚拟仿真实验课程建设方面。实验课程建设是实验教学建设中的重要环节。目前，虚拟仿真实验课程建设方面主要存在两个问题：（1）虚拟仿真实验课程种类少，无法满足不同核专业人才的培养需求。在课程建设中，往往重视软硬件的采购，很少投入资金进行实验项目开发，仅仅开展软硬件的学习应用，未能充分发挥虚拟仿真软件对学生实践创新能力培养的作用。（2）缺少虚拟仿真实验课程方面的辅助讲义和教材。尽管高校核专业虚拟仿真实验教学已开展近20年，但由于高校在虚拟仿真实验教学发展中，未能及时做好虚拟仿真实验教学资料的收集整理工作，加上缺少实验教材建设规划以及必要的建设资金投入，造成至今国内核专业虚拟仿真实验教学讲义及教材缺乏，因此积极投入开发实验教材已成为虚拟仿真实验教学的重中之重。目前，南华大学设有核工程与核技术、辐射防护与安全、核物理、核燃料化工等核类专业，是全国核类专业最齐全的高校之一。然而，南华大学核能与核技术工程实验教学中心仅针对核工程与核技术开设了核电厂运行仿真实验课程及核专业课程设计等，对其他专业如核燃料化工、核物理、辐射防护等专业尚未开设虚拟仿真实验课程，无法满足高水平核类专业人才培养的要求。

3.虚拟仿真实验教学管理方面。虚拟仿真实验教学涉及到软件、硬件等多个方面，管理较为复杂。一方面，虚拟仿真实验教学建设需以网络建设为依托，但当前多数专业实验人员对网络建设缺少认识，缺乏建设能力；另一方面，现有虚拟仿真教学硬件管理混乱，部分设备存在重复采购，且使用频率低，无法发挥其价值；此外，在实验教学建设中，由于实验课程受学分限制，实验课程往往比理论课时数少，无法保证有充足的时间来锻炼学生实验能力。以南华大学核反应堆热工课程设计为例，目前该课程只能依托实验室局域网开展，学生需要学习FORTRAN语言、数值计算方法及反应堆热工设计等知识，仅36个课时，无法使学生在如此短的时间内掌握相关课程知识。

三、改进高校虚拟仿真实验教学的对策

1.加强教学师资建设，提升教学队伍水平。（1）提升实验教学地位。建立实验教学改革课题专项申报制度，正确引导实验教学改革创新，提升实验教学地位；明确实验教学建设方案，适当提高实验课程的学分比例，增加实验课时数量，确保实验教学拥有充分的实验。（2）建立实验教学团队。健全实验人员引进政策，积极从国内著名高校和科研院所引进高素质人才充实到实验教师队伍中，健全实验人才队伍；建立实验室人才建设资金，建立健全虚拟仿真实验教学团队。利用学校人才培养与引进的相关政策积极支持实验教师继续学习和深造，提高学术和业务水平。

2.完善實验课程体系，创新实验教学内容。（1）加强实验项目开发。软件是实现虚拟仿真实验教学必不可少的。多数虚拟仿真实验教学通过采购教学软件，开展实验教学。然而，由于缺乏激励机制，加之实验人员少、任务重，开展的实验项目通常是单一的或验证性的，综合性或设计性的实验项目较少。因此，在现有实验项目的基础上，积极开发综合性、设计性的实验项目是十分必要的，应建立一套完整的实验项目开发支持制度，通过改进实验软件教学条件，实现高水平实验项目的储备。（2）建设精品虚拟仿真实验教材。通过在虚拟仿真实验项目开发中不断整理归纳虚拟仿真实验教学资料，编写虚拟仿真实验教学教材，借助学校教材专项资金，出版实验教材，力争高效率、高质量的建设好实验教材资源，精益求精。同时，依据学科发展及社会需求，与时俱进，及时更新实验教材。

3.改進教学管理机制，优化教学资源配置。（1）完善虚拟仿真教学网络。良好的网络环境不仅可以实现高效率的教学管理，也为实现虚拟仿真教学资源的共享提供了方便。以现有局域网为基础，扩展网络范围，实现全国范围的实验教学资源共享，使学习者可以不受时间空间的限制开展虚拟仿真实验，以实现虚拟仿真实验教学资源的充分利用。（2）优化实验教学管理。优化实验教学管理是充分发挥实验教学设施，保障实验教学良好运行的重要方式。应利用教学管理软件，管理软硬件教学资源。通过建立网络教学平台，完成师生互动、成绩管理等教学环节，实现虚拟仿真资源的充分利用。完善实验教学管理网站的功能，全面推行立体化的实验教学管理模式。

四、结语

虚拟仿真实验教学的存在不仅有效的弥补了传统专业实验教学的不足，还能有效的提高学生的学习兴趣和实践能力，符合社会发展对人才培养的需求。南华大学提出“巩固基础、加强实践、开拓创新”的发展思路，通过建设实验教学团队，完善实验课题体系，优化教学资源配置等方式，解决了虚拟仿真实验教学建设过程中存在的基本问题，为实现虚拟仿真实验教学的高水平发展奠定了基础。

参考文献：

[1]周燕.虚拟仿真技术在大学物理实验教学中的应用[J].合肥工业大学学报，2008，22（5）：106-109.

[2]邹家柱，程品晶.高校虚拟仿真实验室建设总结[J].中国电力教育，2014，（18）：80-81.

[3]王虎，陈建华.核工程与核技术专业虚拟实习教学方式研究[J].东北电力大学教学，2011，（31）：201-203.

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