基于教高厅〔2017〕4号文件《教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》要求, “根据本科学科门类中专业类的当前布局和发展情况,结合高校专业类实验室建设情况和专业类实验教学信息化发展需求等因素,统筹规划到2020年认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目”。 根据文件相关要求,希望学校能按照以下标准建立一批虚拟仿真实验项目: “以学生为中心的实验教学理念、准确适宜的实验教学内容、创新多样的教学方式方法、先进可靠的实验研发技术、稳定安全的开放运行模式、敬业专业的实验教学队伍、持续改进的实验评价体系、显著示范的实验教学效果”。
2019年教育部最新发布的8号文件《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》中强调要 “建设适应新时代要求的一流本科课程,让课程优起来、教师强起来、学生忙起来、管理严起来、效果实起来,形成中国特色、世界水平的一流本科课程体系,构建更高水平人才培养体系”。并提出了新的目标:“从2019年到2021年,完成4000门左右国家级线上一流课程(国家精品在线开放课程)、4000门左右国家级线下一流课程、6000门左右国家级线上线下混合式一流课程、1500门左右国家虚拟仿真实验教学一流课程、1000门左右国家级社会实践一流课程认定工作”。
虚拟仿真实验教学效果显著,受益面大,学生实验兴趣浓厚,自主学习能力明显增强,实践创新能力明显提高。通过开展在线教学服务或技术支持等,积极发挥对专业类内实验教学信息化建设的示范引领作用。在移动互联网技术的冲击和培养全面发展人才的时代背景下,建立符合学校教学特色的虚拟仿真项目,培养复合型、实践型创新创业人才已成为高等教育教学改革面临的重要任务。
“博易通”虚拟仿真实验平台(以下简称平台)是在此政策背景下研发的一套专门为虚拟仿真项目搭建及运行所需的基础实验平台,平台符合虚拟仿真中要求针对教学理念、教学内容、教学方式、研发技术、运行模式的各方面要求,为学校搭建一个虚拟仿真项目的开发与基础运行平台。平台具有以下特色:
平台分为管理员、教师和学生三个权限,以不同身份登录系统,可以实现不同功能。管理员主要是管理用户和实验项目;教师可以管理学生用户,查看和评论学生做过的每次实验,以及对自己所负责项目的试题进行管理;学生登录后可以做实验,并可以查看以往自己做过的所有实验过程和结果。
平台开发坚持一切从学生的需求出发,注重对学生创新精神、实践能力、分析能力的的综合培养,平台通过对实践教学环节的课程化,注重理论讲解、内容分析、实践操作的协同实施,采用泛在化、智能化教学模式,从课前预习、课内实践、课后总结多角度调动学生参与实验教学的积极性和主动性,激发学生的学习兴趣和潜能,增强学生创新创造能力。
平台内的所有项目除了可以在线以网页方式做实验,也可以把实验项目全部文件下载到本地再进行试验。无论采用哪种方式做实验,在实验过程中产生的实验记录、实验数据和实验报告都可以储存到云端数据库中。
平台采用课程化的实践教学内容搭建模式,与高校老师一起探讨相关虚拟仿真教学方向,推荐与当下新政策相结合的虚拟仿真内容,坚持以问题为向导,结合经济社会发展对高校人才培养需求,搭建结合理论知识、案例讨论、人机对抗、场景沉浸等多种不同实践教学内容,平台可以根据老师的要求,快速搭建、定制相关的实训教学内容。
在每个实验项目设计阶段,我们就把实验分为几个固定的阶段,按照不同的实验项目,我们可以分为课前预习、实验分层和实验总结等等。在每个阶段都会从实体数据库中随机抽取测试题目,以巩固学生在此价段的学习成果。
平台可以根据学校虚拟仿真项目要求,重点实行基于问题、案例的互动式、研讨式教学,倡导自主式、合作式、探究式学习。内置大量的实践教学方式,包含理论讲解、案例分析、问题讨论、流程演练、知识竞答、人机互演、头脑风暴、互动博弈、组建对抗、实景演练、远程讨论等十几种实践教学方式。加强基于VR+的实践教学模式搭建。
对于一些大型试验,实验的操作时间可能是几个小时,进度存储功能就显得尤为重要。学生可以在中途退出实验,系统自动记录实验阶段,再次进入系统时继续上次的实验操作。
平台根据学校虚拟仿真项目开发的特殊性采用先进的智能化技术手段,平台支持内嵌VR、AR相关的虚拟场景,并可以进行场景互动开发,同时平台支持区块链技术模块、智能AI实践模块、大数据分析实训模块、人机互演实训模块,可以将老师的虚拟仿真点与最新技术紧密结合,同时,平台支持接入智能讨论套件、智能考勤系统、智能录播系统等大量智能硬件,帮助老师提高实验教学项目的吸引力和教学有效度。
在具体实验项目的设计过程中,着重体现VR技术特点,体现沉浸性、互动性和构想性。每个项目都提供大量的操作互动环节,以加深学生对实验的正确理解和实验趣味。
平台考虑到虚拟仿真项目不同区域、不同层次、不同类型学生接入实验教学项目的运行需求,为学校搭建具有开放性、扩展性、兼容性和前瞻性的虚拟仿真实验教学项目运行平台。同时,可以帮助学校将虚拟仿真实验教学项目纳入相关专业培养方案和教学课程,制订相关教学效果评价办法。根据学生和教师反馈,持续改进相关教学评价机制。
实验空间(www.ilab-x.com)——国家虚拟仿真实验教学项目共享平台,是全球第一个汇聚全部学科专业、覆盖各个层次高校、直接服务于学生和社会学习者使用的实验教学公共服务平台,是国家虚拟仿真实验教学项目共享服务体系建设支撑平台。
按照国家教育部要求,凡是提交到国家虚仿平台的项目,需要项目平台的后台数据库和国家虚仿平台数据库进行对接,提供相应实验数据。
本平台和国家虚仿平台完美对接,提供相应实验数据:浏览量、实验人数、实验通过率等,并能提供实验报告下载等功能。
同时,平台提供基于智能AI技术下的实验评价体系,系统可以根据老师要求,通过平台内的大数据分析,从平台自动考核、学生使用习惯、老师自主考核,学生互相评价等多维度对学生进行考核,同时系统可以根据考核结果为学生建立实训报告,分析实验结果。同时,虚拟仿真平台产生的实验内容成果学校或老师拥有相关知识产品,注重对相关实验教学项目自有或共有知识产权的保护,注重对学生个人信息等的保护,严格遵守我国教育、知识产权、互联网等相关法律法规。
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