[生物学虚拟仿真实验中心建设探讨]生物学虚拟仿真

生物学虚拟仿真实验中心建设探讨

关键词：生物学；
虚拟仿真实验；
实验中心建设 实验教学是培养人才的关键，是打造创新型国家的基石， 国家根据科技发展和社会需求在不同时期提出了相应的指 导思想，“十一五”期间提出《高等学校实验教学示范中心 的建设和评审》，“十二五”期间提出了《教育信息化十年 发展规划》和《全面提高高等教育质量的若干问题》，“十 三五”又提出了《教育信息化“十三五”规划》。可见着力 打造具有我国特色的教育信息化体系是当前我国教育事业 发展的重点。2013年8月13日，教育部高教司发布了《关于 开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》，提出 了“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展” 的20字指导思想[1]。自此开启了虚拟仿真实验教学中心建 设，到目前为止全国共评建了300个虚拟仿真中心。

1国家级虚拟仿真中心建设分布情况 近年来，高等教育实验中心的信息化建设飞速发展，由 最初的管理系统到中心工作网站，到网络监控系统，再到信息化教学系统，直至发展到虚拟仿真系统。虚拟仿真中心建 设集中在华东、华北地区，2013年到2015年3年2个地区共建 设虚拟仿真中心160个，占据虚拟仿真实验中心的半壁江山， 仅北京一地建设国家级虚拟仿真中心47个，占全国的15.7%， 其中2013和2014年各17个，2015年13个。江苏省，3年共建 虚拟仿真中心31个，山东省、上海市各建设国家级虚拟仿真 中心20个(如图1所示)。截止到2015年，生物和食品学科组 共评建12个国家做虚拟仿真实验中心，其中6个中心是“一 体两翼”即同一个中心拥有虚拟中心和实体中心。

2生物学虚拟仿真中心建设 《教育信息化“十三五”规划》中指出：构建网络化、 数字化、个性化、终身化的教育体系，建设“人人皆学、处 处能学、时时可学”的学习型社会[2]。教育部还联合财政 部、国家发改委、工业和信息化部、中国人民银行共同发布 了《构建利用信息化手段扩大优质教育资源覆盖面有效机制 的实施方案》。如何构建学习型社会？如何扩大优质教育资 源覆盖面？如何共建共享？这些都是虚拟仿真实验中心可 持续发展的关键问题。为此生物学虚拟仿真中心在秉承科学 规划、突出重点、共享资源、服务全局、深化应用、提高效 益等几方面不断探索。

2.1科学规划突出重点 虚拟仿真是对实体中心的一个很好的补充，生物学科在 建设时应依据学校和地域的不同，根据学校学科特点、专业特色等进行自我设计与规划，突出重点，突破制约实体实验 教学发展的瓶颈问题。制约生物实体实验发展的瓶颈问题主 要是六方面[3]，归纳为：极端环境或高危实验，微观层面 的实验，不可逆的实验，高成本、高消耗的实验，受条件制 约的大型综合实训，实验室安全管理和安全防御等方面。如 部分虚拟仿真实验中心建设的蛇毒提取与冻干品制备虚拟 实验、蛋白质模拟与设计、植物野外调查与标本采集、生产 工艺等虚拟仿真实验均是填补了实体实验的不足。生物学科 应着力建设能够反映虚拟仿真实验特点，将科研成果切实转 化成实验项目的虚拟仿真实验，建设更具有先进性和原创性 的虚拟实验。

2.2共享资源服务全局 生物学虚拟仿真实验依据实验性质可分为认知性实验、 设计性实验、综合性实验以及创新性实验[4]。对于认知性 实验除了服务于大学生，也可以在固定时间面向中小学生和 一般的社会团体开放，开展通识教育，提高全民素质；
设计 性实验和综合性实验主要是面向大学生和行业人员以及研 究生，他们具有一定的专业知识，能够更好地理解与使用这 类虚拟仿真实验；
而创新性实验主要面向大学生、研究生和 科研人员进行开放使用。生物学虚拟仿真实验中心在资源共 享、公益培训等方面一直努力前行，探索资源共享，服务全 局。2015年12月12日，在南京召开的“第一届全国生物类虚 拟仿真实验教学资源建设研讨会”就提出了“成立虚拟仿真中心联席会，共谋资源共享，避免重复建设”的理念。2016 年10月29日，“第二届全国生物类虚拟仿真实验教学资源建 设研讨会”在长沙召开，成立“生物和食品类虚拟仿真实验 教学资源共享联盟”，有来自全国35个虚拟仿真中心加入。

同时部分中心尝试以二维动画、数字化课程等先期施行共享， 探索共享模式与方法。只有进一步丰富实验内容，扩大覆盖 面，构建完整的共享平台，才能真正做到共享资源、服务全 局，才能逐步缩小区域、城乡、校际之间的差距，促进教育 公平，提高教育质量，建设学习型社会[5]。

2.3深化应用提高效益 应用是信息技术与教学管理的结合点，是教育信息化的 生命力。通过应用带动环境营造，支撑核心业务，构建以学 习者为中心的教学和学习方式。部分高校探索将虚拟实验细 化分工，以项目分小组建设，学生深度参与，加强院系联手， 在建设中全方位培养人才。生物学专业教师根据教学要求， 设计虚拟实验方案，分设不同的小组，由学生自由组合，搜 集素材，参与项目完成；
同时以院系联手方式，联合计算机 学院、动漫或艺术学院的教师共同完成，这些教师也以此形 式组织学生参与；
不同专业的学生形成任务小组，共同完成 项目中的一部分(如图2所示)。在这种组合中教师将科研项 目更好地转化为实验教学，学生深度参与，缓解了教师在精 力体力方面的不足，使教师科研与教学改革得以兼顾。同时 学生在项目的开展中加深了学科知识的理解，培养了他们的创新能力、团队意识、合作精神，并丰富了学生交叉学科知 识，达到全方位的人才培养。

3结束语 培养适应社会需要的人才是实验中心建设的核心，建设 固然重要，但管理是中心持续发展的决定因素。科学化的管 理将发挥各种资源的最大功效。做好虚拟仿真实验中心的管 理工作，利用好、保护好大数据是网络管理的重点，确保网 络安全，营造绿色环保、健康向上的校园文化。现在的大学 生是以“95后”为主体，他们生长在网络时代，网络平台众 多，如何增加虚拟仿真实验资源的趣味性、实用性，是虚拟 仿真中心建设的最大问题。师资队伍的组建，共享机制的建 立，管理工作的加强，都是制约虚拟仿真中心发展的关键问 题。让我们携手共建，打造可持续发展的虚拟仿真实验中心。

参考文献 [1]教育部.关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建 设工作的通知:教高司函〔2013〕94号[Z].2013-08-13. [2]教育部.教育信息化“十三五”规划:教技〔2016〕2 号[Z].2016-06-07. [3]刘亚丰,余龙江.虚拟仿真实验教学中心建设理念及 发展模式探索[J].实验技术与管 理,2016,33(4):108-110,114. [4]罗昊,张晓东.虚拟仿真实验教学中心开放共享模式 的探索[J].实验技术与管理,2016,33(10):232-236.[5]刘艳,孟威,孟令军.实验教学信息化系统的开发与 建设[J].中国现代教育装备,2015(23):12-13.