经管类专业虚拟仿真实验教学资源建设与实践

韦素娟

（福建江夏学院公共事务学院，福建福州，350108）

网络技术、人工智能、大数据等高新科技的兴起和发展为社会变革不断积聚力量，需要大量与之相匹配的具有专业知识、专业技能、创新精神和实践能力强等为特征的复合性的应用型高级人才。[1]虚拟仿真实验教学是新时代信息技术在实验教学中的应用和推广，是实体实验教学的延伸、拓展、补充和提升，在增强现实、多维立体显示、远程实验、未来实验室等方面具有不可替代的地位。虚拟仿真实验教学采用仿真技术、虚拟技术、多媒体技术、数据库技术和网络技术，构建实验虚拟场景，实验环境和实验操作对象。这种教学方式取得的效果已经得到验证，学生能在虚拟的场景中自主完成实验，以实现实体实验难以或不可能完成的教学方法，在效率性、安全性和经济性上都能达到较为理想的效果，是未来经管类专业实验教学改革的方向和趋势。

从搜集到的数据和历年来申报虚拟仿真实验教学中心的数据表明，各学科虚拟仿真实验教学资源的建设与发展存在较大差距。理工类虚拟仿真实验教学资源建设成果最突出、资源最丰富。这与理工类高成本、高危险性等学科特点有关。然而，经管类虚拟仿真实验教学资源建设相对薄弱，主要是因为经管类专业长期以传统教学模式为主，侧重理论研究和社会实践，实验教学整体实力较弱，实验教学改革发展进度较缓慢，学生对专业知识的理解和应用仍未得到有效改善。[2]为更好适应新时代高校应用型人才培养形势，本文通过梳理虚拟仿真实验教学的研究成果，结合福建江夏学院的实践，探讨提高和完善经管类专业虚拟仿真实验教学资源的建设与实践。

一、文献综述

目前，推进虚拟仿真实验教学资源建设与实践教育备受追捧，受到国内外学者高度关注。

从查阅到的国内外资料显示，虚拟仿真实验教学在国外相关学科的研究和应用较早，并得到不断的推广和升级。较为著名的有美国卡内基梅隆大学的化学工作站、美国斯坦福大学的生物医学实验室和土耳其加齐大学的虚拟直流电机实验室等。[3]虚拟仿真实验教学在我国高校研究与应用则较晚，但近年来发展态势较快，有些高校在这方面已取得一些成果，如清华大学的大全景VR系统、西安交大的立体显示技术和浙江大学开发的桌面型虚拟建筑环境实时漫游系统等。与此同时，一些科技公司也在中国从事虚拟现实技术的研究，如HTC威受教育的虚拟现实教室。教育部更加重视虚拟仿真实验教学资源建设工作，先后出台了一些政策，如2013年开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，计划每年建设100 个虚拟模拟实验教学中心。2018年开展国家虚拟仿真实验教学项目建设，进一步推进信息技术在实验教学项目中的具体应用、从广度和深度上拓展实验教学内容，从而在时间和空间上进行延伸。

从各位学者研究的内容来看， 高晓新等人研究结果表明互联网虚拟仿真实验教学具有良好的示范性和辐射作用。[4]李虹利用当地经济、大众创业和产业发展的实际数据，构建了“知识共享云，开放式项目资源库，O2O实验课程群”及创新管理虚拟现实实验教学资源。[5]薛永基等人剖析经管类专业实验实践教学现状和作用，将信息技术运用到系统研发、课程和平台建设中，对虚拟仿真实验教学进行探索与实践。[6]陈海泉等人介绍和分析虚拟仿真实验教学的概念、优势、必要性和建设内容，其建设经验具有实际借鉴意义。[7]孙畅结合国家级经济虚拟仿真实验教学中心的建设实践，以"主题导向+专业群航”为主题，以专业团队、能力导向，O2O协同实验课程体系为指导，提升专业教学水平。[8]以上表明经管类专业虚拟仿真实验教学已处在不断地改进和提高中，但专门针对虚拟仿真实验教学资源建设与实践的研究成果极少。

从经管类虚拟仿真实验教学建设内涵来看，表现为以教育信息化为主线，以优势学科和专业特色为基础，以培养应用型人才质量为核心，以产业链对人才的需求为导向，通过对优质资源进行整合、将教学与科研协同发展、校企深度融合等方式来培养人才，为经管类专业虚拟仿真实验教学资源建设增添新的力量，加速其改革与创新。可以归纳为：一是组织专家对经管类专业现有的实验教学资源进行评估、筛选，将优质的资源进行整合，淘汰劣质、粗糙、内容过时的资源，适当增加新的实验项目，功能达到集约型，进一步扩大开放共享的范围，实现虚拟现实与高效仿真相结合的实验教学体系。二是要推动学科专业信息化。努力摸索信息技术在实验教学中的应用，为虚拟仿真实验教学资源的建设提供技术支持。三是将教学与科研协同发展，有条件的将优质的科研技术、方法和成果转化为实验教学资源，增强学生在科学研究和科技创新方面的能力。四是高校与企业加深合作的广度和深度，将企业技术优势与经管类专业的理论指导优势有效结合，共同参与到虚拟仿真实验教学资源建设中。[9]

二、经管类专业虚拟仿真实验教学资源建设中存在的困境

（一）虚拟仿真实验教学资源建设的必要性和内涵理解不足

一是虚实结合，能实不虚。教育部明确指出，虚拟仿真实验教学资源的建设应实现虚拟与现实的结合，是实体实验的有效补充。始终坚持实体实验难以完成、涉及高风险、极端环境、不可逆、不可及、高消耗和高成本等情况时，才可用虚拟仿真实验项目取代实体实验项目。但是，从全国高校虚拟仿真实验教学资源建设的实际情况来看，哪些项目需要开发，哪些项目不需要开发，选题是否达到合理有效，一些高校还没有真正理解虚拟和真实的关系。[10]二是虚拟仿真实验教学资源应满足交互性和沉浸性两个特征。学生在虚拟实验场景中能有效地与各对象进行交互，且操作对象能积极响应，在视、听、触觉方面与真实环境极相似，达到身临其境的感受和体验，从而触发学生的想象力，延伸新的想法。[11]而现实中有的虚拟仿真实验教学资源达不到虚拟仿真要求，有的只用一些简单的软件来操作，或是通过一些软件让学生在模拟环境中操作实验对象，没有实现交互功能。[12]

（二）虚拟仿真实验教学资源建设与实践开发团队较弱，资源不够丰富

首先，经管类专业教师较擅长理论研究和社会实践，在信息技术和实验技能水平方面则相对薄弱，而虚拟仿真实验教学资源的建设，专业教师不仅要对实验资源建设的整体把关，还要高效地与企业技术人员进行沟通交流，避免企业技术人员因不了解学科专业特色，开发出来的资源与实际需求出现偏差，达不到预期效果。其次，经管类专业虚拟仿真实验教学资源建设较晚，实验项目较理工类弱，有的实验项目没有突出学科和专业特色等，不算真正意义上的虚拟仿真实验项目。多数高校委托企业开发，并提供技术服务，或是向企业直接购买，没有组建自己的开发团队进行资源开发或是对已有资源进行二次开发，缺乏原创性，导致实验教学资源不但不够丰富，而且占用高校大量的教学经费，造成学科专业发展与人才培养目标达不到预期的效果。[12]

（三）缺乏建设标准和规范，资源使用范围和效果不理想

从虚拟仿真实验教学资源平台建设来看，缺乏统筹规划、技术标准和规范，各二级学院各自自行建设，平台系统架构、所使用的数据库、功能模块等标准不统一，导致兼容性存在问题，资源间相互对接存在障碍，操作不简便，功能不够完善；共享机制不健全等。有的资源共享范围仅限于二级学院内部各专业，共享渠道不够畅通。有的为了课程资源的完整性和系统性，用MOOC平台或网络教学平台取代虚拟仿真实验教学平台，只能观看课件视频，不具备实验条件和交互功能。总体上供学生体验的虚拟仿真实验项目较少，辐射范围有限，达不到预设效果。

三、福建江夏学院虚拟仿真实验教学资源建设与实践

（一）基本概况

以福建江夏学院为例，该校是新建本科院校，下设12个二级学院部，其中，经管类专业涉及会计、金融、工商和公事共4个学院，涉及专业有财务管理、税收学、人力资源管理、物流管理、金融学、国际经济与贸易、经济学、电子商务、行政管理、公共事业管理、社会工作等22个本科专业，目前这4个二级学院拥有实验室面积将近6000平方米，实验设备值达1800多万元，仪器设备的完好率和技术先进程度良好，在数量和功能上满足当下课程实验教学需求。虚拟仿真实验室有人力资源管理仿真实验室、虚拟商业社会环境实验室、商业银行经营实战沙盘演练、商业银行营业厅3D实战演练等10多间核心虚拟仿真实验室。现有的虚拟仿真实验教学资源存在项目相对较少，原创性不足和资源不够丰富等问题。但近年来，不断推进和加强实验教学资源建设，虚拟仿真实验教学资源的质量在不断提升，优质资源正在不断建设中。经管类专业毕业生每年就业率超过95%，居全省同类院校前列。

（二）总部署

由学校统筹规划，组织经管类专业的4个二级学院相互协调共建共用虚拟仿真实验教学资源平台，并由专人负责平台的后期运营、管理和维护工作等，实现经管类专业虚拟仿真实验教学资源的集中管理、资源共享和后期二次开发等相关扩展工作。经管类专业虚拟仿真实验教学资源池设在学校的网络中心机房服务器上，由千兆光纤接入互联网，采用B/S架构，数据库为SQL Server，所有维护工作在服务器端，服务器的运营和维护工作交由学校现代教育技术中心负责，执行每天24小时不间断运行，有专人值班维护，保证虚拟仿真实验教学平台稳定、安全运行。

虚拟仿真实验教学资源的构建有明确要求，如软件，仪器共享，开发技术和应用技术，以及建立资源的评估和评估机制，明确通过建立长效机制，促进以优质实验教学资源建设为主要目标。经管类虚拟仿真实验教学资源的构建在逻辑上分为4层，即硬件池层由各类服务器和安全设备组成，主要提供硬件支持与服务；虚拟仿真实验教学资源池层由经管类专业虚拟仿真实验教学资源各个项目的各个模块组成，以满足经管类专业的实验教学需求；网络层主要完成通信、资源共享功能，由有线网和无线网构成；应用层是管理员、教师和学生等用户登录，是具体实战操作层。如图1所示。

图1 虚拟仿真实验教学资源建设架构

（三）建设思路

一是学校以应用型人才培养目标为出发点和依据，以实验课程体系为支撑，积极了解产业链对人才的需求，根据新时期实验教学的发展趋势与大学生发展特点，探索出有一定影响力和推动力的虚拟仿真实验教学资源。二是在政策引导下从选题、自主研发、服务平台、技术支持等方面来加强虚拟仿真实验教学资源建设，始终明确虚拟仿真实验是实体实验的补充和辅助地位。抓好现有建设，完善在建，建中改进，积极推进实验教学与信息化的深度融合。三是加强校企合作的广度和深度，发挥各自优势，整合优质资源，使企业技术优势资源和经管类专业课程优质资源紧密结合，对所建项目内容的合理性、必要性和科学性进行统筹规划和严格把关，促进校企双方合作共赢，[13]如图2所示。

图2 虚拟仿真实验教学资源建设思路

（四）资源项目框架设计

经管类专业虚拟仿真实验教学资源的构建是一个涉及多个领域、多层次和多环节的复杂系统工程，需要学校统筹规划，合理设计且多团队协作。[9]为此，虚拟仿真实验教学资源项目建设框架采用通用的4层框架，即由下往上，最底层为理论指导，主要是依据具身认知、情境认知和建构主义理论为指导；第二层为模块要素，保持模块间相互独立，高内聚低耦合；第三层为资源样态层，主要是资源呈现的形式；第四层为资源管理层，主要对资源进行统一管理。[11]

虚拟仿真实验教学资源项目建设作为学校虚拟仿真实验教学工作的主要内容，[3]在设计上始终围绕以学生为中心，注重培养学生实际动手能力，从产业链对应用型人才的需求出发，由专题驱动向市场驱动转变，紧跟学科前沿和社会急需，实现虚实结合，知识体系尽量保持完整性和科学性，课程资源项目难度从基础型、综合型、创新型向竞赛型不断升级，如图3所示。同时，虚拟仿真实验教学资源建设需要先进的技术支持，如多媒体技术、人机交互技术、可视化技术、仿真技术、虚拟现实技术、虚拟仿真技术、增强现实技术、虚拟世界、3D打印技术、遥现技术等主流技术，以此来创设虚拟仿真实践环境、场景、模拟各种现实活动，让学生在虚拟仿真实验中体验到企业生产运营流程中所面临的问题及解决方法，进一步加深对经管类专业知识的理解，在学习中实践，在实践中提高，让学生在虚拟环境中发挥作用，提高学生的专业知识整合能力和综合应用能力。[9]

图3 虚拟仿真课程资源项目设计框架

（五）建设流程

虚拟仿真实验教学资源建设是虚拟仿真实验教学中最重要的环节，目前国内外还没有成熟的开发过程模型和设计理论尚处于摸索阶段，未形成标准规范的建设流程，但从相关文献和资料的梳理中可以获得有益启发。将建设流程分为四个阶段：第一阶段总体设计，根据专业课程性质、应用型人才培养目标和产业链需求，确定要建设的项目；第二阶段详细设计，根据实验项目内容，细化课程资源，借助信息技术实现解决实体实验中难以完成的现实难题，将视听触等感官融入虚拟场景中；第三阶段编写脚本，如，操作方法、步骤、结果数据分析和展现形式等；第四阶段具体实施和开发，设计中涉及设备仪器、制作软件、使用操作方法和注意事项等。实施中结合学科专业知识点，设计方法使用面向对象，依照模块化设计，划清各资源模块并彼此独立、保持高内聚性、低藕合性。[11]值得一提的是，要注重将虚拟仿真实验教学资源建设内涵贯彻始终，补充和验证抽象的专业知识点，提高学生发现、分析并有效解决问题的能力。

（六）操作流程

虚拟仿真实验教学项目操作流程分三步，第一步是登录系统；第二步是具体操作过程；第三步是实验后期相关工作。如图4所示。首先，用户登录系统，客户端不需要安装客户软件，学校为每个管理员，教师和学生分配独立的账号和密码，通过移动终端设备，如手机、IPAD或笔记本电脑，使用IE、360或猎豹等客户端浏览器就可参与实验相关知识的学习和操作。其次，信息技术的应用为学生开辟了别样的学习空间，学生沉浸在逼真的场景中，模拟各种角色进行实际操作，将他们的专业知识应用到实际的分析和决策中，加深体验，在视野上、思维上、设计上和实践能力上都得到较大的提高。最后，完成实验要求后、递交实验结果和相应的实验报告，实验过程如有疑问可直接与指导老师进行交流沟通。在整个实验过程中，指导老师可全程监控和在线指导、查看学生完成实验情况，对没有按时完成实验的学生进行督促。每个实验项目完成后，指导教师查看学生实验报告，评估学生对专业知识的掌握程度，给出合理的成绩，学生也可查看自己的实验成绩和指导老师的评语。

图4 虚拟仿真实验教学操作流程

（七）成效与经验

1.增强经管类专业大学生的综合职业能力和服务社会能力

虚拟仿真实验教学资源逐年丰富，实验教学团队逐渐强大，指导能力不断提高，有效地培养学生快速适应职业岗位能力。操作难度从基本技能向专项技能再向综合技能的递进式路线进行，实验教学过程中凸显实践性、灵活性、开放性、职业性、多元性等特点。近几年来经管类毕业生每年的就业率达95%以上，从毕业生就业情况反馈来看，用人单位较满意。

2.进一步提升经管类虚拟仿真实验教学质量

近3年来，越来越多具有高级职称和高学历的教师积极参与实验教学和实验教学改革，实验教师的教学水平、职业素养、实践指导能力和教学效果得到显著提高。学生对实验教学模式也越来越感兴趣，学习效果越来越明显。

3.虚拟仿真实验教学得到有效的推广

支持和鼓励更多专业人士加入虚拟仿真实验教学资源建设，开展虚拟仿真实验教学，辐射更多学科，使更多师生受益。目前，福建江夏学院经管类专业虚拟仿真实验教学资源建设已建成多个实验项目，为学生提供丰富实验资源，如3D仿真财务决策子系统，采用人机对抗的方式，组队竞争虚拟运营一家企业，让学生扮演不同部门角色参与企业决策、财务管理、市场营销等知识和技能；[14]国际贸易实务虚拟仿真实验每学期为近1000名学生提供虚拟仿真实验实训，让学生亲身体验实际操作过程；还有企业经营管理（沙盘）虚拟仿真实验、公共管理政策虚拟仿真实验和电子商务虚拟仿真实验等。

四、提高虚拟仿真实验教学资源建设质量的思路

（一）重视虚拟仿真实验教学资源建设、运营和维保工作

重视虚拟仿真实验教学资源建设、运营和维保工作。具体包括：一是加强虚拟仿真实验教学资源的建设工作，既要满足专业课程实验教学需求，又要与社会产业链岗位需求同步，充分考虑资源的可扩展性和兼容性，更要融入未来教室和实验室的理念；二是重视虚拟仿真实验教学实施过程的反馈工作、教学效果的评价工作和资源开放共享工作，提高资源利用率；三是加强虚拟仿真实验教学资源的后期升级、优胜劣汰内容的增减和维保工作。并定期组织专家、教师和学生对虚拟仿真实验教学资源使用效果进行评价和反馈，以有效推广优质的资源和淘汰落后不完善的资源，从而有针对性的对资源进行完善、改进，升级和扩展工作，提高虚拟仿真教学资源的质量。[15]

（二）加强校企合作和开发团队的建设

高校要积极吸纳和利用社会资源，将高校的专业知识优势和企业的技术优势深度融合，调动高校专业教师、科研团队和企业技术骨干等积极参与共建共用具有学科专业特色的虚拟仿真实验教学资源。鼓励企业骨干全程指导或参与虚拟仿真实验教学资源的建设，共同建立和实施实验教学评价体系，实现实验教学过程与岗位工作过程有机融合。[1]同时，在资源建设中将校企文化深度渗透，达到优势互补，使学生在学习中受到企业文化的熏陶，为适应将来岗位做准备。

开发团队的建设是虚拟仿真实验教学资源建设的关键，应作为一个长期的工作任务来抓，鼓励并支持高学历、高职称的青年教师参与实验教学改革工作，重视对开发团队的培养。积极创造机会并采用多种形式为开发团队提供专业技能方面的培训，鼓励他们参与各种有关实验教学的研讨会、攻读更高的学历、有条件可邀请相关企业的技术骨干到校进行技术指导或选派开发团队到相关企业进行历练，不断积累实践经验，努力学习和积极交流学科前沿和热点，并定期对他们进行考核。

（三）进一步规范资源建设，整合优质资源

进一步规范资源建设，制定资源分类标准，明确虚拟仿真实验教学资源项目的开发、评价、管理和测试体系及各个功能模块之间的数据交换格式，定期组织专家对虚拟仿真实验教学资源进行筛选，整合优势资源项目，突出专业特色和学科优势。以学生为中心是新时代高校发展理念的灵魂，要全力推动高校教学高质量发展，满足学生全面和个性化的发展需要，更好地为社会服务，是高校为国家培养人才的具体体现。