什么是虚拟仿真实验教学项目 [双创教育中虚拟仿真实验教学的应用]

双创教育中虚拟仿真实验教学的应用

李克强总理在《2017年国务院政府工作报告》中指出:“创新对发展的支撑 作用明显增强”, 并强调唯有改革创新才是出路[1]。创新的核心要素是人才, 高 校创新创业教育 (以下简称双创教育) 的根本目标就是培养创新型人才, 造就 “大众创业、万众创新”的主力军[2]。实验教学是高校培养创新型人才的重要 途径, 云计算、互联网+、大数据等现代信息技术为高校提供了新的实验教学手 段, 基于现代信息技术的虚拟仿真实验教学已成为高校实验教学的重要组成部 分, 并在双创教育中发挥着越来越重要的作用。

1 双创教育及其存在的困局 广义的双创教育是指培养具有开创性素质的人, 包括首创精神、创新意识、 创业能力、独立工作能力以及技术、社交和管理技能的培养[3]。美国经济学家 彼得·德鲁克认为创新就是为客户创造出新的价值, 它是企业家特有的工具;创 业是创新的主要载体[4]。创新创业始于创意的产生和创业的意愿, 但更需要能 力、勤奋和坚持。双创教育的目的不仅是教大学生如何创立一个企业, 更重要的 是培养大学生的创新意识和企业家精神, 提高他们的创业就业能力。

创新意识包括创造动机、创造兴趣、创造情感和创造意志;创业能力是一种 综合能力, 它包括对市场机会的挖掘能力、资本筹措的融资能力、企业运营的决 策执行能力、管理团队的协调能力、适应环境和承受压力的应变能力、解决问题 的专业能力和务实求变的创新能力[5]。学生的创新创业能力只有在实践过程中 才能获得。

但在实际教学中, 有些实验如弹药保障、文物修复、集成电路设计等因为涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗而不能实际进行, 新创企业的育成也具有周期长、成本高、实际流程不可逆的问题而难以解决。虚 拟仿真实验教学采用虚拟现实、多媒体、人机交互等技术, 可以逼真地模拟现实 世界的事物和环境, 有利于学生在专业实验环节的创新实践能力培养[6]。另外, 虚拟仿真实验可以仿真企业生产经营管理和社会服务的流程, 帮助学生提高创 新创业能力。因此, 虚拟仿真实验教学有助于解决双创教育存在的困局。

2 虚拟仿真实验教学在双创教育中的作用 教育部办公厅《关于开展2015年国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通 知》 (以下简称《通知》) 提出:高校要加强虚拟仿真实验教学资源、平台、队 伍和制度建设[7], 将虚拟仿真实验教学在人才培养中的作用充分发挥出来。虚 拟仿真实验在双创教育中具有非常重要的作用, 主要体现在3方面。

2.1 有利于资源共享、提高双创教育的覆盖面 现代信息技术的普及和教育信息技术的发展, 使得知识传授方式发生了根 本性变化, 利用互联网和移动设备进行网络学习已成为当代大学生的重要学习 方式。采用云技术、移动互联、大数据、3D仿真等先进信息技术开发的虚拟仿真 实验教学平台提供了远程学习共享机制, 有助于学生突破时空限制和利用碎片 化时间, 开放、自主地完成创新创业实践活动, 扩大了双创教育的广度和深度。

2.2 可以弥补企业接待教学能力的缺口 “大众创业, 万众创新”对高校的人才培养提出了更高的要求, 高校应通过 开展企业实践、岗位实习等实践活动, 帮助学生牢固掌握专业理论知识、提高岗 位技能和实践动手能力, 培养创新精神、创业意识与创业能力。但目前企业接待 学生实习的意愿和能力均较弱, 所提供的实习岗位数量不足、任务零散, 且缺乏 成熟的岗位培养计划与职业发展通道。采用虚拟仿真技术能够模拟企业的环境和 工作流程, 系统开展创新创业实验教学与实践活动, 对于提升学生的职业素养和 就业创业能力具有十分重要的作用。

2.3 降低双创教育和学生创业的成本 如前文所述, 在实际教学中, 很多实验实践因为涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作, 或因周期长、成本高、实际流程不可逆而难以开展, 或参 加实验实践的人数受限;学生创业成本高、失败率高, 并且承担很大的经济和精 神压力, 因而选择规避或放弃自主创业。

虚拟仿真实验通过现代信息技术, 能够提供安全、经济的实验项目, 帮助学 生掌握专业知识和技能、培养创新思维、提升创业就业能力, 实现真实实验条件 不具备或难以完成的教学功能[7]。

3 双创教育虚拟仿真实验教学建设及经验 北京联合大学是一所应用型大学, 以培养适应国家 (特别是首都经济社会 发展) 需要的高素质应用型人才为己任。北京联合大学管理学院虚拟仿真实验教 学中心 (以下简称中心) 贯彻落实国家关于虚拟仿真实验教学建设和双创教育 的精神, 根据学校的总体规划, 构建了以企业创新育成为主线、重在培养学生创 新意识和创新创业能力的虚拟仿真实验教学体系。

中心面向京津冀一体化建设和首都现代服务业的发展, 从学生初创企业的 实际情况和双创教育的需求出发, 以培养学生的实践创新能力为主线, 利用云计 算、虚拟仿真等信息技术, 全面模拟了中、小、微企业的创建、运营、管理和利 润再分配4个业务流程, 开设了基础、专业、综合和创新实践4个层次的实验项目, 开展了岗位实践、创意开发、创业体验、综合实践、创新项目、专业竞赛、科技 活动、社会实践、自主性学习等9大类的学生创新实践活动。

双创教育虚拟仿真实验教学从根本上解决了目前经管专业学生在社会上统 一安排实习难度大、局限性大的困局[8], 使学生逐步完成创新意识培养、能力 提升、环境认知、实践模拟及创新孵化的创新历程, 极大地推动了学生双创教育 的开展。

3.1 虚拟仿真教学资源建设 中心以创新人才培养为主线, 利用现代信息技术开展虚拟仿真实验中心建 设。2014—2016年相继建成了虚拟技术研究室、虚拟企业实验室、移动商务实验 室、数据分析实验室、蜂巢创意空间等特色实验室;搭建了高度集成、开放共享 的综合虚拟仿真实验教学平台, 将真实实验、模拟实验和虚拟仿真实验深度融合,建设了基于现代服务业, 贯穿企业创新育成全过程、全周期的实验教学模块和实 验项目。

3.2 管理与共享平台 针对学校多校区办学的特点, 中心以“中央控制、柔性组合、模拟仿真、资 源共享”为建设思路, 整合资源, 充分利用现有场地和设备, 利用云计算、虚拟 仿真等信息技术构建了虚拟仿真实验教学资源管理平台 (如图2所示) 。硬件设 备包括46台服务器 (CPU的主频为2THz, 5TB存储) 和无间断校园网络等, 有效地 保障了多校区、远距离、全天候、开放式、精细化的创新实验教学的组织与实施, 支撑了校内8个学院、17个专业学生的虚拟仿真实验课程和创新实践活动。

3.3 师资队伍建设 中心坚持“以人为本、绩效评价、创新发展”的方针, 以学生双创教育需求 为指引, 构建了一支由国内外行业专家、企业一线岗位人员、专业教师和实验教 师组成的多维度的虚拟仿真实验教学队伍。一方面, 通过学科专业建设、教学科 研攻关、社会实践锻炼、核心骨干培养, 提高了专业教师的综合素质[9], 例如 组织专业教师参加东软集团创业讲师实践营;另一方面, 引入行业企业导师资源, 并重视与企业导师互通, 建立校企共建师资队伍制度, 加强企业导师的规范管理, 例如聘请慈文传媒集团专家担任影视制片与管理专业的专业课教师, 并负责指 导该专业学生的科技创新活动。

3.4 制度建设 中心为助力大学生双创教育, 本着“以人为本, 智慧管理”的指导思想, 贯 彻学校关于虚拟仿真实验教学和双创教育的规定, 制定了细致可行的管理制度, 最大限度地发挥了中心在场地、设施、教学资源、人员配置等方面的作用。

(1) 建立了顺畅、高效的运行机制。实行“学院管理-中心管理-学生自主管 理”的运行模式, 理顺了学生双创活动的管理机制;实行了全面的教学效果考核、 评价、反馈机制;通过开放实验室制度建设, 促进了线上线下创新实践活动的开 展。

(2) 建设了内容完备的管理规章制度。为保证中心高效运行, 除严格执行学校的相关政策和规定外, 还制定了实验队伍培养与管理、资源开放与共享、运行 管理及质量保障等一系列相关制度, 主要有《关于提高教师专业实践与应用能力 的实施办法》《企业创新育成虚拟仿真实验教学中心开放实验课程实施办法 (试 行) 》《实验教学中心开放实验室管理规则》和《虚拟仿真实验资源开放管理规 则》等。

中心通过虚拟仿真实验教学资源、平台、师资及制度建设, 为学生创新实践 活动提供了强有力的保障, 双创教育成效显着, 使学生创新创业能力显着增强。

近3年, 学生在全国大学生服务外包大赛、电子商务“三创”大赛、“挑战杯” 大学生科技大赛等全国性系列赛事中累计获得市级及以上奖项65项;在“启明星” 科技立项中成功立项224项, 包括国家级项目15项、市级项目99项;已有多支学生 自主组建的创业团队通过竞争、选拔, 入驻中心的蜂巢创意空间, 孵化成功后注 册公司正式运营。例如电子商务专业学生李承学带领的创业团队“四麦活动社” 已孵化为创业公司, 梁磊老师指导学生开展的“寸草心———基于时间银行理念 的互助式养老公益平台”项目获批北京市朝阳区协同创新项目, 并与公司合作共 同开发互助式养老公益平台, 在朝阳区常营社区开展试验。

4 增强双创虚拟仿真实验教学实效性的对策 目前, 基于双创教育的虚拟仿真实验教学还存在着教学资源不丰富、平台功 能不完善、开放共享程度低、师资水平有待提高、制度不健全等问题。可以采取 以下改进措施加以改进。

4.1 构建专业能力与双创素质一体化实验教学体系 结合本校的专业特色和优势, 在实验教学体系建设中以培养学生的创新创 业能力为出发点, 把实验资源和管理平台建设、实验课程建设、师资队伍建设等 有机融入实验教学体系框架中。

将双创教育切实融入基础实验课程、专业实验课程、综合实验课程和创新实 践项目中, 逐步、分层次开展创新创业思维训练、创新创业综合技能训练、创新 创业实践, 将双创教育贯穿于从理论、实验到实践的创业型人才培养全过程[10]。

对那些真实实验不具备或难以达到实验效果的实验项目和实践环节, 则由虚拟仿真实验来完成, 将真实实验、模拟实验与虚拟仿真实验有机结合, 做到“虚实 结合、能实不虚”。

4.2 丰富虚拟仿真教学资源并持续共享 中心的建设经验表明:虚拟仿真实验对于推进双创教育具有非常重要的作用, 应以提高学生双创教育成效为目标, 通过多种途径开展虚拟仿真教学资源建设。

(1) 校企协同开发虚拟仿真教学软件和项目;
(2) 注重虚拟仿真软件的产业特色和专业深度;
(3) 构建更加兼容的虚拟仿真软件使用环境, 整合现有资源, 对软件进行二 次开发[11];
(4) 扩大共享范围, 将虚拟仿真资源从校内扩展到校外, 实现双创教育作用 的最大化。

4.3 扩展平台功能 一个良性发展的虚拟仿真实验教学平台, 在保证完成基于双创教育的虚拟 仿真实验教学任务的同时, 还应是一个“集合各方创业动态、政策和信息的生态 系统”[12], 应具有开放性、扩展性、兼容性和前瞻性。这就要求高校合理组织、 校企协同, 利用现代信息技术拓展虚拟仿真实验教学共享平台的功能, 在时间、 空间和实验内容上全面开放[13], 并实现更大范围内的资源共享。

4.4 提高双创教师的教育教学意识和能力 打造一支双创教育理念先进、信息技术应用能力强、有丰富企业实践经验的 虚拟仿真实验教学队伍。

(1) 加强双创教育理论学习, 探索双创教育与专业教学深度融合;
(2) 加强企业实践, 提高专业教师的创新实践能力和创新意识;
(3) 专业教师参与虚拟仿真实验项目建设, 在虚拟仿真实验平台、实验项目 建设中发挥作用;
(4) 企业导师进校园, 在实验教学中传播企业创业和运营经验, 全程参与并 指导学生创新实践活动。

4.5 加快健全制度建设要保证虚拟仿真实验教学持续服务于双创教育, 需要一整套完备的管理制 度和激励制度。

(2) 激励机制。虚拟仿真实验教学项目的建设不仅需要经费支持, 还需要教 师投入大量精力进行设计开发。因此, 应建立、健全激励制度, 鼓励教师参与虚 拟仿真教学资源建设。

5 结语 虚拟仿真实验教学是提高大学生实践创新能力的重要途径。云计算、人工智 能技术、虚拟现实技术、物联网、大数据等技术为虚拟仿真实验教学提供了强有 力的技术支持。随着现代信息技术的发展, 更多基于双创教育的虚拟仿真实验教 学资源将会被设计开发出来, 虚拟仿真实验教学在双创教育中的作用会益发凸 显。

[1]李克强.2017年政府工作报告[EB/OL]. (2017-03-16) .http://www.gov.cn/premier/2017-03/16/content_5177940.ht m. [2]国务院办公厅.关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见[EB/OL]. (2015-05-04) .http://www.gov.cn/zhengce/content/2015-05/13/content_97 40.htm. [3]刘月秀.中美高校创业教育生态因子比较研究[J].实验室研究与探索, 2012, 31 (7) :372-375, 383. [4]彼得·德鲁克.创新与企业家精神[M].蔡文燕, 译.北京:机械工业出版社, 2009. [5]雷振香, 杨柳.大学生创业能力培养:意义、困境与实现路径[J].扬州大 学学报, 2017, 21 (1) :44-48. [6]罗晓东, 尹立孟, 王庆峡, 等.基于虚拟仿真技术的实验教学平台设计 [J].实验室研究与探索, 2016, 35 (4) :104-107. [7]教育部高等教育司.关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知[EB/OL]. (2013-08-21) .http://www.moe.gov.cn/s78/A08/A08_gggs/A08_sjhj/201308/ t20130821_156121.html. [8]郭馨梅, 房成鑫.国家级经济管理虚拟仿真实验教学中心建设的经验借 鉴[J].实验技术与管理, 2014, 31 (11) :8-12. [9]杜辉, 何勤, 董焱.基于实践创新型人才培养的实验教学队伍建设:一个 案例的视角[J].创新科技, 2016 (6) :41-44. [10]初汉芳, 朱燕空.创业虚拟仿真实验教学中心的实践与探索[J].实验技 术与管理, 2014, 31 (12) :97-100. [11]朱科蓉.文科类虚拟仿真实验教学中心建设的问题与思考[J].现代教育 管理, 2016 (1) :87-91. [12]徐晓辉, 兰草, 张东祥.综合性大学创业虚拟仿真实验教学平台体系建 设[J].实验室科学, 2016, 19 (5) :90-93. [13]蔺伟.高校创新创业实验室建设路径探讨[J].实验技术与管理, 2017, 34 (2) :238-241, 249.