创新能力培养为导向的虚拟仿真实践教学模式构建

方登科

[摘           要]  随着我国高校教育不断发展，创新能力作为推动社会发展的源动力，培养学生创新能力成为高校教育的重点。虚拟仿真实践教学的出现解决了传统高校实践教学的难点，虚拟实践教学模式已经成为高校教学改革的发展方向。通过论述高校虚拟仿真实践教学的现状和问题，探索以创新能力培养为导向的虚拟仿真实践教学新模式。

[关    键   词]  虚拟仿真实践教学;创新能力;模式

[中图分类号]  G642                 [文献标志码]  A              [文章编号]  2096-0603（2021）03-0050-02

一、引言

学生创新能力的培养是让学生通过理论知识的学习和实践经验进行科学创造，产生新理念、新技术、新产品、新成果的能力。学生创新能力是需要开发和培养的，在目前高校实践教学中影响学生创新能力的因素主要是教学环境、教学模式等。实践教学是培养学生创新能力和实践能力的重要教学手段，结合高校实践教学发展需求，构建以创新能力培养为导向的虚拟仿真实践教学模式，可以有效地将学习科研资源、实验教学、实践训练等融合在一起，学生在虚拟仿真实践教学平台上能够充分发散思维，激发自身的创新思想，实践创新能力，提高综合素质。实践能力和创新能力是学生步入社会后在职场中发展的核心竞争力。

二、虚拟仿真实践教学的定义

虚拟仿真实践教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实践学习，通过互联网信息技术充分满足学习的实践学习需求和教师的教学需求，打破了传统实践教学的局限性，最大可能地满足教学内容的实践要求，提升实践教学效果。虚拟实践教学是连接课程教学和实践教学的桥梁，让实践教学能够更加容易地融合理论知识，从而推动教学效果的提升，目前虚拟真实验教学已在众多高校得到广泛的应用。

三、虚拟仿真实践教学的特点

（一）演示性

虚拟仿真实践教学通过利用互联网信息技术，对实践教学内容进行设计模拟，制作成符合实际实践的情景，学习在进行实践学习中能够快速进入实践角色，在实践场景中开发自身思维，将理论知识应用到实践中，通过对整个实践活动的参与和操作，培养学生的实践能力和激发学生的创新能力。虚拟仿真实践教学的演示性能够让学生更加清晰直观地了解学科实践知识，提升学生的学习兴趣，提升实践教学的教学效果和质量，从而高效实现实践教学目的。

（二）实践性

虚拟仿真实践教学重点是培养学生的实践能力，将学生在课堂中学习的理论知识转化为实践技能，开发学生的创新型思维能力，改变学生实践能力弱、实践性不强的弱点。虚拟仿真实践能够借助互联网信息技术、多媒体技术等完整一些现实中不可能进行的实践教学，打破了实践教学的壁垒，弥补了传统实践教学的不足。学生能够根据教学内容在虚拟仿真实践教学平台上自由操作，熟悉实践活动中细节，提升实践能力。同时学生也能通过虚拟实践平台不断验证自身的创新思想和思路，激发学生的创新思维。

（三）趣味性

传统的实践教学，内容枯燥，教学模式单一，学生在实践学习的过程中提升不了学习兴趣，在学习中不能集中注意力，教师不能有效地激发学生的学习欲望，使实践教学达不到预期目标，虚拟仿真实践教学通过利用互联网信息技术、多媒体技术、虚拟技术等构建情景化的实践教学环境，能够极大地提升学生的学习兴趣。情景化的特点是在最大程度上吸引学生的注意力，自主化、开放性的虚拟仿真实践教学平台能够激发学生的自主学习动力，有助于学生发挥出自身的创造能力，从而提高学生的学习效果和创新能力。

四、虚拟仿真实践教学项目建设中的问题

（一）原创性不足

随着多媒体、数据库、网络以及虚拟现实等技术在教育领域的应用，国内部分高校相继开展了仿真技术和基于网络的虚拟实验及教学应用的研究，构建来大量的虚拟仿真实践教学平台，一些高校在建设虚拟仿真教学平台时，不能有效地结合自身院校的教育情况和学生情况，一味地模仿国内外先进的虚拟仿真教学平台，在平台内的实践项目都是通过市场购买的方式获得，原创性低，导致教师在实际利用虚拟仿真平台进行实践教学中不能很好地契合本专业教学内容和发展，出现虚拟仿真实践教学与高校理论知识脱节的现象。

（二）实践项目质量不高

在虚拟仿真实践教学平台中，实践项目是核心部分，实践项目是连接理论知识与实践能力培养的通道。目前高校在虚拟仿真实践教学平台建设中，为了追求虚拟仿真实践教学平台的科技性和完整性，许多实践项目不符合高校自身的发展需求，需要重复建设实践项目，造成了资源浪费、实践项目质量不高等问题，导致学生不能有效学习到符合社会需求的实践技能，学习的相关实践知识落后于市场发展，使高校培养出来的实践性人才满足不了市场的需求。

（三）缺乏标准化

虚拟仿真实验教学项目建设尚无统一的技术標准和规范，因而资源的兼容性不强，二次开发难度较大，管理平台的系统架构、数据库支持、功能模块、运转流程等各不相同，相互对接存在障碍。

（四）开放共享不足

部分高校虚拟实践教学平台开放性不强，资源不能有效共享，学习在实践平台学习只能借助教师引导，不能进行自主学习模块，限制了学生的创新思维发展。封闭的实践平台会逐渐与社会脱轨，相关的技术、实践项目等都会慢慢被淘汰;开放性的实践平台能够与社会接轨，不断获取社会的实践知识来充实实训平台的项目，以便于及时跟进相关知识的学习，保障学生的学习需求和教师的教学需求。

五、构建以创新能力培养的虚拟仿真实践教学新模式

（一）依托学科优势，自主研发虚拟仿真实践教学资源

在虚拟仿真实践教学中，通过虚拟技术、互联网信息技术构建了情景化的实践教学场景，为教师创造了良好的实践教学环境，其中培养学生创新能力和实践能力的关键在于实践教学资源，实践教学资源的研发需要根据高校学科专业的实际情况和社会发展需求，借鉴国内外先进的虚拟仿真实践教学项目设计理念，融合成符合高校本专业发展的实践教学资源。在实践教学资源的研发中充分发挥实验学科优势和专业特点，推进虚拟仿真实践教学平台的建设，将科研成果转化为实践教学内容，将在整体上提高虚拟仿真实践教学的质量。

（二）构建安全稳定的虚拟仿真实践教学平台

虚拟仿真实践教学平台的核心是信息技术，信息化建设中最重要的是安全性，网络安全是保障虚拟仿真实践教学平台发展的关键，虚拟仿真实践平台是满足整个高校各个专业的实践教学需求建立的，可以实现多学科、多类型的实践教学活动。通过将虚拟仿真实践教学管理平台托管在高校中心机房，通過利用机房稳定的网络供给和分流能力，保障虚拟仿真实践教学平台的平稳运行，更好地服务广大师生，同时也能节省不必要的管理成本，避免造成资源浪费。同时通过机房自身的病毒查杀功能、网络攻防技术、信息加密技术等有效地保障虚拟仿真实践教学平台的信息安全问题。

（三）校企合作共建虚拟仿真实践教学平台

高校构建虚拟仿真实践教学平台过程中切勿闭门造车，虚拟仿真实践教学平台十分依赖先进的技术支持，高校可以通过与校外企业联合沟通构建虚拟仿真实践平台，借助校外企业的信息技术和市场认识优势，让虚拟仿真实践教学资源更加贴合社会市场。在校企共建的过程中，高校将学科特点和发展需求进行深度规划，为虚拟仿真实践教学平台提供学术指导和培训职责，校外企业提供信息技术支持、平台运营、产品开发、设备支持等，在虚拟仿真实践教学平台建设完成后，企业享用平台的经营权，高校拥有免费使用和著作权。这样的校企合作模式，能够效解决高校在建设虚拟仿真实践教学平台时资金不足、信息技术落后的问题，利用校企合作的模式不仅有效缓解了资金问题和技术问题，同时也让实践教学平台更加符合当下的市场需求，培养出来的应用性人才能够更加适用于社会。

大数据、云计算、物联网、人工智能等现代信息技术的迅猛发展，传统的高校教育模式已经满足不了社会的需求，培养具有创新思维的实践性人才是高校教育发展的趋势，以创新能力为导向构建虚拟仿真实践教学平台，为学生提供将理论知识转化为实践能力的环境，提升学生的创新思维和实践能力，为社会培养一流创新人才。

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编辑 陈鲜艳