西安航天信息研究所 710038
摘要：近年来，我国的虚拟仿真技术有了很大进展。不少医学院校也开始建立了虚拟仿真实验平台，将虚拟仿真实验和现有实验教学资源有机结合，构建有特色的综合性虚拟仿真实验教学模式，实现由教学工具创新到教学模式创新，充分发挥信息化教学的优势，解决了传统实验教学中面临的诸多现实问题，培养学生们的个性化的思维，促进了创新人才的培养。本文以上海健康医学院虚拟仿真实验平台构建为例，探讨虚拟仿真实验教学模式的优越性以及改平台对于创新人才的培养的重要意义。
关键词：虚拟仿真实验；实验教学；创新；人才培养模式；化学实验
引言
由于虚拟仿真实验教学将传统的实验教学与互联网、计算机及电子信息技术有机地融合在一起，有利于教学资源开放共享，因此以电子信息技术应用为特征的虚拟仿真实验教学模式成为当今教育信息化改革的发展潮流。
1确定教学创新模式效果评估指标
确定教学创新模式效果评估指标指的是虚拟仿真实验教学质量评估指标体系一级指标体系包括“教学思想与态度”“教学基本要求”“教学内容”“教学方法与评价”。二级指标突出虚拟仿真实验教学创新模式的特征，强调以创新带动教学，要求教学内容及时反映或联系学科发展的新思想、新概念和新成果。必须突出过程性效果评估的特征，包括课下学习指导、课下学习内容安排、课程考核方式等内容，体现“教有方法、教无定法”的思想。虚拟仿真实验教学创新模式注重因材施教，灵活运用启发式、案例式、讨论式、探究式等教学方法，以及对学生创新意识与能力培养方面的评价。
2传统化学实验教学模式存在的问题
2.1当地经济发展水平的影响
社会经济提升动力、科技创新能力和教育发展水平是相辅相成的。在我国认定的国家虚拟仿真实验教学项目中，京津地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区的项目已经超过40%，同时这些地区的许多高校被连续获批立项，并且不少高校被同时认定多个项目，这与区域经济发展水平与高校教育资源积累密切相关。由此可以看出，当地社会经济环境对高校教学改革工作有较大影响。对于经济不发达地区，如海南、西藏、青海等地区，可以集中优势资源，根据当地产业发展的强项，建立具有地方特色的虚拟仿真实验教学项目，这不仅可以提升当地高校的实验教学质量，而且能够丰富我国虚拟仿真实验教学内容。
2.2缺乏统筹规划和顶层设计
实验室管理部门在促进学校虚拟仿真实验教学实践发展、推进学校虚拟仿真实验教学项目评比等方面发挥了重要作用，但鲜见全局站位的统筹规划和顶层设计，还是以项目为单位，各自为战。这种建设模式，直接导致各个项目之间，从运行环境、硬件、软件，到身份信息、教学内容、技术标准、数据资源、业务流程、功能模块、评价体系、数据服务等方面割裂，进而出现一系列“信息孤岛”，严重影响了虚拟仿真实验教学进一步发展。
2.3网络安全问题突出
受到网络安全防范意识、保障能力、保障经费等因素制约，虚拟仿真实验教学资源网络安全状况堪忧。虚拟仿真实验教学资源大多数没有专门的网络安全防护设备，没有病毒防护软件，没有专门的网络安全管理制度与保障团队。对于要求面向互联网大规模开放的一些国家级虚拟仿真实验教学项目，甚至没有最基础的网络防护方案。在当前日益严峻的网络安全形势下，虚拟仿真实验教学资源，尤其需要考虑建立统一的、全面的网络安全防护体系。
2.4行政体制的影响
不论是“985工程”“211工程”建设，还是“双一流”建设，均是我国建设高水平大学的重要举措。在国家资金和政策支持下，这些重点大学凭借优质的实验教学资源，依靠优势学科或特色专业，在立项申请中自然能够脱颖而出，得以获批。出现这一现象，并非是国家有意地设置立项门槛，但是在申请过程中，具有“身份标识”优势的高校相对容易获批也是不争的事实。因此，在虚拟仿真实验项目建设工作中，在政策方面可以适当鼓励地方高校建立一些当地经济急需的虚拟仿真实验教学项目，以更好地支持地方经济的发展。
3虚拟仿真实验平台构建多层次实验教学模式
3.1传统实验教学的特征
验课程系统、严密，实验技能训练比较规范，对学生的评价标准比较统一。缺点是教学内容比较固定，实验过程基本上是按图索骥。由于前沿科技内容与工程实践成果转化为教学实验仪器的时间相对滞后，学生自我探索的空间较小，这在一定程度上抑制了学生主动学习的积极性。传统实验教学比较适合以基础性、综合性实验项目教学为主，进行基本技能训练的实验课程。学生通过课程的实验训练，养成科学、规范的研究习惯，掌握实验设计、装置准备、数据采集和处理、结果分析和撰写报告等基本方法和基本过程。
3.2基于大数据的数据支撑层建设
数据支撑层负责对收集到信息的全面集成、数据清洗和智能分析。江苏师范大学虚拟仿真实验教学资源数据支撑平台基于大数据架构建设。数据支撑层通过ETL采集各虚拟仿真实验教学系统积累的数据，以及智慧校园中沉淀的多源、海量的非结构化和结构化数据，所有数据通过Mysql、HDFS、HBase等以集群方式分类存储，并进行多数据类型综合关联分析和深入挖掘，数据分析和处理的结果存储在专用数据库中供用户和其它系统使用。大数据平台提供丰富的API接口，方便各个应用程序调用所需要的数据。通过数据支撑平台，能够对海量用户数据进行挖掘分析，了解学习者学习能力、行为习惯和爱好，根据学习者能力、兴趣对学习内容、学习过程、评测项目等进行智能式调整，启发学生主动探索、自主实验实践，实现以学习者为中心，提供个性化学习路径，促使学习者自我建构知识体系、自我发展。另外，高校在虚拟仿真教学系统的建设过程中，要根据具体的教学情况进行评估和反思，对建设过程中不合理的部分进行调整，以实现建设效果的最优化。数据支撑层也为持续改进服务流程和提高服务质量提供了有利条件。
3.3实现虚拟仿真实验教学创新模式的效果评估
根据教学创新模式效果评估指标的确定，聚类分析教学创新模式效果评估因子，利用效果增量回报比评估算法，计算评估效率相关系数，选择评估效果作为可以准确评估虚拟仿真实验教学创新模式的效果的指标。考虑到虚拟仿真实验教学创新模式的评估效果随虚拟仿真实验教学创新模式应用嵌入率的增大而增大，因此，必须引进针对虚拟仿真实验教学创新模式的效果评估方法。最大限度地提高虚拟仿真实验教学创新模式效果评估模型的评估效果，实现虚拟仿真实验教学创新模式下评估效果的最优化。
结语
综上所述，在虚拟仿真实验教学创新模式效果评估模型中，实验教学不再局限在物理空间的实验室中，实验者可以通过网络不受时空限制地利用实验设备进行实验。并且和其他实验者共享资源，可实现合作实验、指导实验、远程实验等，大大提高学习和研究效率。通过对虚拟仿真实验教学创新模式效果评估模型的分析，致力于为虚拟仿真实验教学创新模式效果评估模型日后的发展指明方向。
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