教育部從2013年開始加快全省高校虛擬仿真實驗教學資源建設； 2018年，推出“實驗空間”虛擬仿真實驗教學平臺，為全省高校提供虛擬仿真課程開放共享服務； 2020年，教育部確定首批國家一流大學精品課程5118門，其中虛擬仿真實驗教學一流課程728門。
◎本報記者 張蓋倫
這是一個神奇的平臺。 在這里，您可以步入“潔凈室”，進行超冷原子振蕩和躍遷實驗； 可以去“火星”了解火星星面探測系統的控制技術； 你可以建立一個“養豬場”，尋找合適的飼養員，挑選豬肉，直到小雞孵化……這就是“實驗空間”國家級虛擬仿真實驗教學課程共享平臺。 現有實驗課程3000余門，涵蓋農業工程、物理、電氣等61個專業門類。
在不久前舉行的國務院聯防聯控機制新聞發布會上，教育部高等教育司一級巡視員宋毅表示，國家高等教育智慧教育平臺計劃6月份新增虛擬仿真實驗藍籌。
虛擬仿真實驗是高等教育信息化的重要內容，是實驗教學的重要組成部分。 經過多年建設，正在解決高校實踐教學痛點。
拓展實驗教學的廣度和深度
宋毅介紹，教育部從2013年開始加快全省高校虛擬仿真實驗教學資源建設； 2018年推出“實驗空間”虛擬仿真實驗教學平臺，為全省高校提供虛擬仿真課程開放共享服務； 2020年，教育部確定首批國家一流大學精品課程5118門，其中虛擬仿真實驗教學一流課程728門。
上海交通大學研究生院副教授景云告訴科技商報記者，虛擬仿真實驗解決了實驗教學項目中“做不到”、“不敢做”、“難做”的問題。
有些實驗對象過于宏觀或微觀，中學生難以理解，實驗室無法提供合適的實驗條件； 有些實驗過程太危險，中學不敢讓中學生進行這樣的實驗； 有些實驗儀器和材料價格昂貴，實驗室很難搭建這樣的實驗場景。 虛擬仿真實驗可以擺脫數學現實的限制，拓展實驗教學的廣度和深度。
景云介紹，虛擬仿真實驗根據項目難度可以分為三個層次：第一個是驗證性實驗，純粹是在老師課堂上驗證上述理論知識；第二個是驗證性實驗。 二是綜合實驗的設計大學物理虛擬仿真實驗平臺系統，即設計多個實驗步驟，實驗者手動操作它們以獲得不同的實驗結果，從而了解每個步驟在整體實驗中的意義； 三是創新實驗。 “對于實驗設計者來說，既要把科研成果轉化應用到實驗教學中，設計綜合性、創新性的實驗課程，滿足中學生科技創新實驗的需求；又要與小型生產企業緊密合作，獲取生產現場的真實數據，與工程實踐緊密結合，解決中學生無法在學校實習的問題。” 景云說道。
例如大學物理虛擬仿真實驗平臺系統，上海交通大學交通專業的中學生有一門課程叫《鐵路行車組織》。 在中學設??計的高鐵高鐵網中，進行高鐵網管控一體化全過程虛擬仿真實驗，建立了滬寧杭鐵路網“6線5站11站”的半實物沙盤。 實驗系統通過平臺的虛擬仿真和物理仿真，可驗證運輸方案、動車組運行方案等多因素理論模型和算法研究推論，還可承擔多層次的高鐵專業應用實驗內容。 “在虛擬仿真實驗中，中學生可以更直觀地看到調度工作的結果，體驗到各類工作的協調性，有利于培養他們的整體思維。” 景云介紹道。
“虛實結合”服務于教學
教育部教育兵器研發中心張敏、劉俊波曾撰文強調，虛擬仿真實驗教學項目建設模式主要有三種：中學班主任自主設計開發； 中學班主任提出建設要求，編寫實驗內容腳本，企業提供技術支持； 中學直接訂購企業開發的虛擬仿真實驗產品。
例如，慧科集團已與多所高校合作開發虛擬仿真實驗項目。 慧科數字內容事業部首席總監張麗麗告訴記者，企業的作用是幫助班主任梳理思路、實現劇本、開發劇本，并跟蹤老師和學生使用后的反饋。
“一個好的虛擬仿真實驗教學項目絕對不是看起來有多酷，而是要達到班主任的教學目標。” 張麗麗指出，一切技術都只是手段，最終目的是提高教學效果。
景云認為，一個好的虛擬仿真實驗項目應該具備四個特點：一是具有網絡特性。 在虛擬現實技術的支持下，虛擬實驗室中的虛擬實驗設備和儀器具有與實際設備和儀器大致相同的功能和操作方法。 用戶可以通過互聯網進行實驗，不受時間和空間的限制。 經驗和自學； 最后，應具有易用性的特點，中學生可以根據提示順利完成實驗。
“值得注意的是，我們并不是為了虛擬模擬而進行虛擬模擬。” 景云說道。
教育部文件中有明確規定，虛擬仿真實驗重點解決真實實驗項目不具備條件或難以操作、涉及高風險或極端環境、高成本、高消耗、不可逆操作等困難。 “要‘忠實于現實’和‘虛擬現實相結合’。虛擬仿真實驗開發技術的選擇要本著為中學生教學和培養服務的原則，不要把虛擬仿真技術‘包裝’給可以線下舉辦的實驗。” 景云說道。