“虚拟仿真:真实教学无法做到的它能做”

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▲虚拟仿真实验教学论坛的高等教育仪器展现场，一名观众体验了vr (虚拟现实)沉浸式建筑工地。 记者李洪磊摄

体验者戴着vr (虚拟现实)眼镜，戴着动作捕捉设备，可以充分体会脚手架倒塌、高层建筑火灾、钢筋滑落等施工时的危险场景，并采取适当的解决对策。 这是4月27日在安徽合肥召开的虚拟仿真技术和教育资源建设论坛现场，来自北京和格致科技有限企业的渠道经理田源向某体验者演示了一系列工程事故解决的虚拟仿真系统。

“现实中，绝对不能让建筑专业的学生去现场体验这些危险”田源对“赤峰新闻网每日电讯”的记者说:“但是沉浸式的虚拟模拟系统，学生可以直观地认识到现实的危险。

在日常生产中，建筑现场钢筋滑落、森林火灾、化工厂爆炸等事故和危险屡见不鲜。 但是，长期以来，相关专业的学生对这些事故和危险的认识大多停留在书和前辈的记述上。 在专业学习中，学生们理解并熟悉事故的解决过程，但由于缺乏实际经验，是否面临危机仍然是一大考验。

现在大学可以把这些危险和事故“搬入”实验室——通过虚拟仿真技术，构建非常现实的虚拟场景，让学生在安全的情况下理解危险，体验危险，解决危险。

让学生安全地体验危险

年，虚拟现实( vr )确实是热词。 在虚拟仿真技术―VR中增加仿真技术，结合专业理论，具有更好的实践行业。 根据教育部相关文件，虚拟仿真实验教学基于虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建了高度模拟的虚拟实验环境和实验对象，在实际实验中 学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学目的。

在教育部高教司等教育主管部门的计划支持下，在高等学校国家级实验教育示范中心联席会议(简称联席会议)的协调推进下，中国高等学校的虚拟仿真教育建设一开始就取得了成效。 三年来，全国大学已经建立了300个国家级虚拟仿真中心，覆盖27个省、204所大学，涵盖40多个学科类别。

不危险或者安全地对现实进行危险的实验，虚拟仿真技术是实验教学中最直接的价值表现。

除了安全事故之外，一点点的实验本身也有很强的危险性。 联合秘书长、北京大学生命科学学院教授许崇任对记者说:“生物学研究行业中，为了研究这些物质在代谢过程中的路径和运动规律，往往需要在生物体内进行同位素标记。 但是，同位素有危害，环境有污染。 因为迄今为止很多学校都没有进行同位素实验。 虚拟仿真技术可以避免这种危险。

放弃具有一定危险性和破坏性的实验项目，不仅对学生理论知识的学习和吸收，而且对其专业实践能力和实用技能的培养也有严重影响。 所以利用虚拟仿真技术，使学生安全曾经危险的实验，对高校实验实践教学的价值是不言而喻的。

工厂、医院、公司“搬家”教室

节约实验价格，提高培养效率，增加学生的实际工作经验也是虚拟模拟实验的特征之一。

北京欧倍尔软件技术开发有限企业山东分企业负责人樊友峰向记者介绍了食品工程的例子。 “食品工程专业的学生需要在公司实习，但现实中食品生产线的制造、保养、维护价格非常高，所以公司通常不会直接在生产线上操作实习生。 ”。 樊友峰说:“三维工厂的虚拟模拟为高校提供了新的思路。 例如，奶粉生产虚拟模拟实验室可以真实地模拟奶粉加工生产技术的运转、停车、正常运转、各种事故状态。 这个现代化的虚拟模拟训练不需要投入，没有危险性，节省了大量费用，也提高了训练效率。 真的可以把“工厂”转移到学校，教育和就业的距离为零。 其价值远远超过学生去工厂参观。 ’”

在医学专业教育行业，虚拟模拟实验也可以为学生积累医疗经验。 赵章红是河南恒茂创远科技股份有限公司的负责人。 他向《赤峰新闻网每日新闻》记者介绍，培养合格的医学毕业生，培养合格的医生，需要长时间的规范化训练和经验积累。 在临床实习过程中，“准医生”们对充分的病例和经验掌握得不多。 在实验教学阶段引入相关的虚拟仿真系统，按分类让学生进行实验，重复仿真，对学生医疗经验的初期积累和成长有很大帮助。

虚拟仿真技术在课堂教学中也有应用价值。 山东建筑大学教授陈清奎向《赤峰新闻网每日通信》记者用手机演示了机械课程的3d教育。 采用者在手机上安装了符合这个课程的app后，可以用手机的照相机扫描教材上的机械部件图像，用手机看3d版本的部件图像，分割和组装部件。

作为“网络+”时代风靡的技术，虚拟仿真实验对年轻学生来说有天然的魅力。 “现在的学生适应了网络的东西。 可以用“网络化”的方法让学生学习实验教学的基础文案，保持学生专业学习的持续有趣。 》联席会议业务委员会主任、北京大学实验室和设备管理部部长张新祥对《赤峰新闻网每日通信》记者说，“我们必须培养学生的创新意识，让学生理解当初科学家为什么可以考虑各种创新的理论和技术。 这个创新的思考过程在实验室和实践的过程中更容易，更应该培养。 虚拟模拟是基于以前传达的实验教学构建新平台的，应该有很大的潜力。 ”。

做虚拟模拟，只有理工科的事件。

真的吗？

北京润尼尔网络科技有限企业营销副总裁罗浩刚向《赤峰新闻网每日电讯》记者介绍，根据以前流传的教育理念，与理工科相比，文科不需要进行实验，更何况不是虚拟模拟实验。 但是，如果整理文科专业中的知识结构和实验体系，就会发现文科不仅对虚拟模拟感兴趣。

润尼尔企业去年协助北京大学考古虚拟仿真教学中心的建设。 罗浩刚说，田野考古是考古专业的必修课，最好的实验基地是考古现场。 但是，我国现在的考古基地数量很难满足控诉。 比如，修复贵重文物的时候，全国有几个老专家可以接触实物，别说考古学上的学生，就连考古学上的教师也没什么机会。 这些考古学上以前流传的在教育行业难以实现的复印件，现在可以通过虚拟模拟实验实现了。

除考古外，法学类、金融类、经济管理类、物流类等文科专家也可以使用虚拟模拟技术。

高开东是新道科技股份有限公司的大学业务顾问。 他向记者介绍了商业环境虚拟仿真系统。 “在这个系统中，我们根据经营管类、会计类等专业学科的要求，虚拟模拟了实际企业的实际运营，为学生设计了经理、会计等角色。 学生既可以理解各个角色的实际工作，也可以应用教科书理论教育复印件。 ”。

校企对接怎么不离开？

虚拟仿真实验越来越被认为是实验的有益补充。 但是，目前认为“作为技术供应商的公司和作为资源提供者的大学之间在对接上有问题”。 张新祥说。

从虚拟仿真实验的设计来源来看，高校教师应该处于主导地位。 “每个知识点怎么说，用什么资源说，用什么方法说，高中教师最有发言权。 因此，在虚拟仿真的设计、制作和应用中，他们是导演、编剧和制作人。 ”。 陈清奎对记者说。

但是，高校教师对虚拟仿真的建设还不够。 在陈清奎看来，原因是多方面的。 首先，虚拟仿真实验对教师来说也是全新的，适应需要时间。 另外，虚拟仿真实验涉及虚拟现实、交互、编程、建模、动画等的复制，不能指望一个教师能掌握这么多知识。 另外，很多教师把时间和精力集中在评价角色和论文上，但不太关心虚拟仿真技术的迅速发展，不知道公司能提供什么。

从公司的角度来看，现在只是提供技术，大多没有深入到各学科的理论知识体系和实验结构内部。 “一个学科的实验性指控可能是小人。 我可能看不到公司或者理解不了。 ”。 张新祥说:“这也是联席会议组织虚拟仿真技术和教育资源建设论坛的理由，我想为双方构建合作平台。”

除了校企对接不顺利外，虚拟仿真教育的软件硬件市场也出现了一些混乱。 因为关联公司经常各自进行战斗，所以很多公司有时制作同样的虚拟模拟系统，会引起资源的浪费和重复，公司之间也容易陷入恶性竞争。 济南科学明数字技术股份有限公司的第一负责人陈清奎教授也向记者列举了一例。 “以旅游地导游模拟教学系统为例。 通过这个系统，学习导游的学生可以直观地认识全国数百个景点。 但是，有些公司在研发和销售过程中，进行恶性竞争，进行价格竞争，技术粗糙。 那样的话，就容易把这个新兴产业搞得一团糟，有必要由相关部门来诱惑。 ”。

教育要“虚实结合，硕果累累”

一般认为，虚拟仿真实验尽管有很多优点，但仍处于补充和辅助教育的地位。 来自中国石油大学的几名学者建议:“如果完全使用模拟实验进行教育，学生对仪器设备的真实感会减弱，不利于学生基本实验操作技能的学习和掌握。”

因此，许多高校教师对记者说，应该根据不同学科的优势，决定虚拟仿真实验的使用能力。 “学农科的学生，怎么不下田呢？ 这是开玩笑，但农业学科的行业也证明了许多实际实验是虚拟仿真实验无法替代的。 ”。 山东农业大学农业生物学实验教学中心的李滨教授说。

另外，现在个别高中也出现了“为评价而评价”的现象。 如果一所大学的虚拟仿真实验教学中心入选国家级，就可以获得越来越多的课题经费、知名度等效益。 因此，很多学校都在努力申报。 但是，申报成功后，一点点的虚拟中心陷入了“僵尸”状态。 实验场所关闭，实验设备处于空闲状态，没有取得原来的效果。

实际上，教育主管部门在推进虚拟仿真实验教学中心建设之前，确定了一系列准入门槛和指导，制定了大致包括近30个项目标准的国家级虚拟仿真实验教学中心的选定要求，涵盖了基本上可能遇到的问题 教育部要求虚拟仿真实验教学中心的建设“虚实结合、互补性、实质虚实”的大体，即将虚拟仿真实验和真实实验有机结合，能进行真实实验者不使用虚拟仿真 这大致表示“不筑巢不脱离实际实验”。 许崇任说。 (记者李洪磊)