虚拟仿真平台资源共享影响要素研究——基于解释结构模型

章桂贤

（三明学院资源与化工学院 福建三明 365004）

自2013年国家启动虚拟仿真实验中心建设以来，高校虚拟仿真共享平台助推了教学方式和教学手段的设计与变革，促进了教学资源的共享和推广，形成了“即时教学练考”实践教学特色，可极大提高课程教学效果。然而目前虚拟仿真平台存在共享程度低的问题，是宏观因素和微观因素的共同作用下的结果，影响要素错综复杂。现有文献对虚拟仿真平台资源共享主要聚焦于具体某一个专业实验平台或者工程中心如何进行建设与资源共享：阳富强[1]等从校内资源共享、校际平台分享、社会服务三方面论述了虚拟仿真实验教学平台的应用，其他具体在电子电工、汽车检修、金融信息、安全工程等专业方面研究较多。根据对关于虚拟仿真和教学资源共享为关键词的文献调查显示，虚拟仿真教学资源共享研究刚刚处于起步阶段，存在问题主要表现在对虚拟仿真资源共享的研究较少，研究深度有待加强。

现有文献未有对虚拟仿真平台资源共享影响因素及其之间的内在影响关系进行的系统归纳和总结。基于此现状，在获得7位专家访谈咨询和115份调查问卷的基础上，本文采用系统分析法，首先筛选虚拟仿真平台资源共享的影响因素；其次通过解释结构模型原理构建了资源共享影响因素结构模型，研究了各影响因素对平台资源共享的影响程度，及各影响因素间的作用机理与层级关系；再运用交叉影响矩阵相乘法绘制资源共享影响因素的驱动力——依赖性矩阵，以分析影响因素的依赖性和驱动力分布情况，深度揭示了各个因素对平台资源共享程度的影响，最后找出重点管理与核心影响因素，提出提高虚拟仿真平台资源共享程度的针对性建议。

一、虚拟仿真平台资源共享影响因素分析

社会转型发展对高素质技能型人才的需求与区域内校校之间、校企之间、校研之间的资源分布不均的问题，迫切需要借助互联网发展区域内虚拟仿真优质资源共享模式。信息时代可以打破地域和师资的屏障，给不同区域的资源共享提供新的机遇。但是虚拟仿真平台资源共享面临着许多问题和困难，比如技术标准和规范的缺乏、自主知识产权的欠缺、资源的重复建设等。文章在此背景下，通过对相关文献资料的收集整理和专家建议，最终提取了12个影响虚拟仿真平台资源共享程度的重要因素，见表1。

表1 虚拟仿真平台资源共享程度的影响因素及描述

二、影响因素模型简介

（一）解释结构模型。本研究主要通过用于分析系统中因素与因素之间二元关系的解释结构模型（Interpretative Structural Modeling Method，简称ISM法）[1-2]，来分析虚拟仿真平台资源共享的重要影响因素。具体来说是通过构建邻接矩阵和可达矩阵，构建出矩阵模型，得出各个影响因素之间的层级关系，从而分析得到影响虚拟仿真平台资源共享的重要因素。解释结构模型是一种针对复杂系统影响因素之间的关系构建层次化的有向拓扑图的系统科学方法，该方法首先确定好研究对象，明确研究系统因素组合，通过构建邻接矩阵，再运用布尔运算法则构建可达矩阵，根据可达矩阵归纳各个因素之间的影响与被影响关系，最终根据各个影响因素的层级关系建立研究对象的多级递阶模型图[3]。该方法是连接自然科学与社会科学之间桥梁的一种系统分析方法。

（二）MICMAC分析方法。MICMAC（Cross-Impact Matrix Multi⁃plication Applied to Classification）分析方法（即交叉影响矩阵相乘法）用矩阵相乘的原理，解释结构模型的补充和延伸，用于计算鉴别出影响因素的驱动力与依赖性情况[4]。其分析步骤为：根据借助解释结构模型构建的邻接矩阵和可达矩阵，得到各个影响因素之间的影响关系即可达集和被影响关系即先行集，再把可达集和先行集分别归入代表纵坐标的驱动力和代表横坐标的依赖性的二维坐标中，如此就把所有影响因素归入到二维坐标的四个象限中，四个象限分别代表四个要素分别是自治要素、依赖要素、联动要素和独立要素，最终根据影响因素所处象限位置来制定相应策略。

三、建立虚拟仿真平台资源共享影响因素解释结构模型

（一）虚拟仿真平台资源共享的多级递阶结构图。根据六位专家建议和虚拟仿真平台管理者的综合评估和解释结构模型的分析步骤，确定影响因素之间的直接相互关系，构建邻接矩阵，再将邻接矩阵加上单位矩阵，采用布尔运算法则，得到可达矩阵[5]（见表2）。最终绘制虚拟仿真平台资源共享的多级递阶结构图，如图1所示。

表2 虚拟仿真平台资源共享影响因素可达矩阵

（表2续）

图1 虚拟仿真平台资源共享影响因素多级递阶模型图

（二）主要因素矩阵分析。在可达矩阵的基础上，归纳出该矩阵的可达集、前因集和共同集，以驱动力和依赖性为纵横坐标，得到最终可达矩阵（表2）。将驱动力和依赖性数值标注于坐标体系中，得到虚拟仿真平台资源共享影响因素的驱动力-依赖性矩阵，如图2所示。

图2 虚拟仿真平台资源共享影响因素的驱动力-依赖性矩阵

四、结果分析与对策

（一）通过虚拟仿真平台资源共享解释结构模型图可以看出，影响因素主要分为四个层级：“T4虚拟仿真资源教学的有效度与开放度”和“T5校内外学生参与”是直接层级的影响因素，可以对平台资源共享产生直接影响，这就说明改进这两个因素能够快速提升虚拟仿真平台资源共享。“T7平台组织构架与运行模式”“T8平台管理能力与网络畅通安全”“T9开发技术标准与规范程度”“T10资源与技术知识产权保障”“T12平台开发的软硬件配置支持与通用标准”属于间接层级的影响因素，能通过影响直接层级因素影响资源共享。基础层的影响因素包括“T2高校专业实践教学体系”和“T3师资专业能力保障”两个因素，主要通过影响间接层和直接层因素来影响资源共享。作为根源层的“T1教育主管部门政策与经费资助”、“T6高校经费支持”和“T11建设主体对资源的共享意识”属于深层影响因素，在提升资源共享中应重点关注。

（二）运用交叉影响矩阵相乘法得出的影响因素驱动力-依赖性矩阵图中，“T2高校专业实践教学体系设计”“T3师资专业能力保障”“T6高校经费支持”“T11建设主体对资源的共享意识”四个因素驱动力强于依赖性，独立性较强，较少受其他因素影响，依赖性较弱，是影响虚拟仿真平台资源共享因素的干预重点。“T4虚拟仿真资源教学的有效度与开放度”和“T5校内外学生参与”两个因素为依赖变量，依赖性强而驱动力弱，属于表面层级的影响因素。“T1教育主管部门政策与经费资助”“T7平台组织构架与运行模式”“T8平台管理能力与网络畅通安全”“T9开发技术标准与规范程度”“T10资源与技术知识产权保障”“T12平台开发的软硬件配置支持与通用标准”支持与通用标准六个影响因素为自治因素，在系统提高虚拟仿真平台资源共享的过程中需要单独考量。最后，从图2中可以看出没有联系因素，这就说明研究所选取的影响因素都较为稳定。

（一）研究结论。通过构建虚拟仿真平台资源共享解释结构模型，科学划分了资源共享关键影响因素的层级关系，明确了影响因素的作用机理，同时运用MICMAC分析可知各个影响因素的驱动力与依赖性，找出系统干预和改善的重点对象。研究表明：“虚拟仿真资源教学的有效度与开放度”和“校内外学生参与”为影响虚拟仿真平台资源共享的直接因素，“平台组织构架与运行模式”“平台管理能力与网络畅通安全”“开发技术标准与规范程度”“资源与技术知识产权保障”“平台开发的软硬件配置支持与通用标准”为间接因素，“高校专业实践教学体系”和“师资专业能力保障”为基础因素，“教育主管部门政策与经费资助”、“高校经费支持”和“建设主体对资源的共享意识”为根源因素。运用交叉影响矩阵相乘法，确定出“高校专业实践教学体系”、“师资专业能力保障”、“教育主管部门政策与经费资助”、“高校经费支持”和“建设主体对资源的共享意识”是管理与干预的重点对象。

（二）对策建议。通过对虚拟仿真平台资源共享影响因素较为全面的系统科学分析，提醒建设主体在提升资源共享的过程中应从全局考虑各个因素之间的作用机理，应对不同层级的影响因素采取不同的应对措施，并对“高校专业实践教学体系”、“师资专业能力保障”、“教育主管部门政策与经费资助”、“高校经费支持”和“建设主体对资源的共享意识”给予重点干预，具体建议如下：

1.树立资源共享意识。有效的虚拟仿真平台资源共享能够客服实体实验装置投入大、使用面积大、维护费用高、利用率偏低等现实问题，能有效解决学生专业实验、实习时难以动手或不让动手等实际问题，满足专业工程训练要求，提升人才培养质量。但是同时需要大量的物、人、财支持。资源共享理念对于建设主体、教师、学生都需要经过一定的培训才能够得以理解和接受。主管部门需要对建设主体、教师和学生的专业培训，提供各级各类人才的共享意识，区域内虚拟仿真平台资源共享才能顺利开展。

2.加强资源共享顶层设计。在虚拟仿真平台资源共享存在区域壁垒的格局下，迫切需要制定顶层规划。要研究制订大区域虚拟仿真资源共享的法规、知识产权保护、标准和运行规划，明确共享目标和举措。要加强资源共享关键领域的技术创新，要在遵守国家法律的同时，统筹推进完善相关法律法规，以立法或政策的方式解决好资源共享的边界、绩效等问题。最后要统一技术、数据、流程标准，确保区域资源共享得以顺畅。

3.健全高校专业实践体系。培养学生解决复杂工程问题的能力一直是高校人才培养的目标之一。但是许多高校在具体人才培养实施过程中仍存在实践训练质量不足，工程实践能力训练不高等问题，具体表现为没有健全专业实践体系、实践目标不明确、实践方式单一、线上实践未得到充分利用等方面。高校应当整合校内外实践与科研资源，制定一整套多元化、特色化、综合性的实践体系，充分运用线上虚拟仿真实践资源，多方位全面提升学生的工程应用能力。

4.加强师资专业实践能力建设。教师专业实践能力是影响虚拟仿真平台资源建设的核心因素，直接影响实践平台的教学水平和资源共享程度。在取得扎实的理论知识基础上，加强教师专业实践能力的综合培训。要加强高校和教师充分重视实践能力的培养，充分调动自身的积极主动性。高校要构建一个可持续的多维度的综合性的教师专业实践能力培养系统，从多方面对教师实践能力进行全面培养和考核，为虚拟仿真平台提供优秀的师资实践力量。教师自身要有主动提升自己专业实践能力的内在自觉，充当主导自己实践能力的主人翁角色。

五、结语

互联网的快速发展，使得现代学习方式多样化，能够在一定条件下实现大区域内线上资源共享，这大大提高了资源的利用率，能够为高校虚拟仿真平台带来新的发展机遇，但是受到共享意识不足、区域内技术壁垒和经费短缺等问题的影响，区域内的虚拟仿真平台资源共享又面临着一定的挑战。基于此，文章在专家访谈咨询和调查问卷的基础上，总结提炼了12个影响资源共享的关键因素。并运用解释结构模型对虚拟仿真平台资源共享程度影响因素的作用机理与层级关系进行系统分析，构建了虚拟仿真平台资源共享程度影响因素的多级递阶模型图，再运用交叉影响矩阵相乘分析法确定各因素的驱动力与依赖性情况。结果表明：虚拟仿真平台资源共享影响因素系统可以划分为四个层级，其中“高校专业实践教学体系设计”“师资专业能力保障”“高校经费支持”“建设主体对资源的共享意识”四个因素驱动力强依赖性较弱，是建设主体的重点干预对象。因此，建议建立健全高校专业实践体系；加强师资专业能力保障；完善顶层设计；树立共享意识。