虚拟仿真教学资源开发长效管理机制研究

张文林　樊智勇

[摘 要] 在国家级机务维修仿真教学示范中心的建设过程中，通过深入研究仿真教学资源开发管理目前存在的问题，提出了在仿真教学资源开发管理中需要重点考虑的要素，并从教学管理平台建设、资源开发质量标准、经费运用、教师能力建设、开发团队建设、中心运行管理机制、教师激励机制等方面入手，阐述了建立虚拟仿真教学资源开发长效管理机制的建设思路和实施方案，以实现虚拟仿真教学资源可持续发展，真正落实并实现教学资源共建共享的最终目标。

[关键词] 长效管理;虚拟仿真;资源开发

[作者简介] 张文林（1985—），男，山东潍坊人，硕士，中国民航大学工程技术训练中心讲师，主要从事虚拟仿真技术开发研究。

[中图分类号] G642.423   [文献标识码] A   [文章编号] 1674-9324（2021）12-0009-04    [收稿日期] 2020-09-29

为加快教育信息化建设，2013年教育部批复建设了一批具有示范、引领作用的国家级虚拟仿真实验教学中心，这是国家实验示范中心建设的延续，2017、2019年分别启动了示范性虚拟仿真实验教学项目和虚拟仿真课程的建设，教育信息化建设进入新的发展阶段[1]。中国民航大学工程技术训练中心在国家级实验教学示范中心的基础上建设机务维修仿真实验教学中心，成为首批100个国家级虚拟仿真实验教学中心之一。

一、高校虚拟仿真教学资源的现状

民航是复杂、动态、大场景的四维、远距运输系统，具有高技术、高风险、高投入和国际化、规范化（简称“三高两化”）特点[2]。由于民航飞机系统的复杂交联关系，为了培养满足行业能力需求的人才，必须将学生置身于真实的飞机运行场景中，但“三高两化”的行业特点，决定了其在真实系统运行环境下培训与研究是不现实的，因此营造虚拟仿真实验环境是目前技术条件下最现实的做法，而且也是各国民航局列入规章的推荐办法。

针对大型民用飞机复杂、综合、动态、大场景的特点，运用虚拟仿真技术，建设体现现代科技水平和行业需求的虚拟实验教学资源，与实物实验教学有机结合，是解决民航机务维修工程教育的必由之路。

近年来，国家不断加大对虚拟仿真实验教学建设支持力度，随着各级财政资金持续投入，学校虚拟仿真实验开发平台及教学平台日益完善，在虚拟仿真教学资源丰富的同时，也给教学资源管理带来了巨大的压力。通过走访调研发现，目前高校内部普遍存在类似平台重复建设、仿真教学资源质量参差不齐、资源内容更新慢、教学应用不足、教师参与度低等问题。解决这些问题，寻求长效的教学资源管理方式，在很大程度上影响着虚拟仿真教学资源的有效利用及教学资源开发的延续，所以开展对虚拟仿真教学资源实施长效管理，是开展虚拟仿真教学的关键问题之一，直接影响着今后一段时间我国高校虚拟仿真实践教学的质量。

二、虚拟仿真教学资源开发长效管理的目的和考虑要素

虚拟仿真教学资源开发长效管理的目的是实现虚拟仿真教学资源的可持续发展，真正落实并实现教学资源共建共享的最终目标。其内涵包含两个方面：一方面在已建成的虚拟仿真资源的基础上，根据专业发展和学科建设的新需求，依靠新技术不断发展虚拟仿真资源的内容;另一方面，虚拟仿真教学资源开发长效性，需要着眼未来的技术发展方向，能够长期持续改进。

基于前面提到的长效管理目的，虚拟仿真教学资源开发需要满足以下几个方面的要求：一是统一的管理运行平台。该平台需具有完善的功能，满足教学和管理需求，能够兼容不同平台的资源，具有可扩展性，便于进行资源的持续补充扩展。二是统一的虚拟仿真资源开发标准。要设计制作课程开发标准流程及样板，确保资源呈现的合理性和科学性，以及与专业课程内容的符合性，实现虚拟仿真教学资源的高质量建设。三是持续的经费投入保障。要确保在虚拟仿真教学资源一次性投入建設后，每年持续投入，保障资源能够进行后续的扩展和完善。四是注重资源开发团队建设。要加强教师能力培训，将虚拟仿真资源建设与教师能力提升结合起来，充分发挥教师在教学资源开发中的关键作用。五是完善的运行管理机制。要确保虚拟仿真教学资源能够持续开发，高效服务于教学实践，实现虚拟仿真中心建设的最终目标。

三、虚拟仿真教学资源开发与管理机制的实践

（一）研究适用于教学的虚拟仿真资源管理网络平台

资源管理网络平台是虚拟仿真教学的重要组成部分，是实现资源管理和共享的主要实现平台。中心在规划建设资源管理网络平台时要强调顶层设计，制定年度任务，逐年分段实施，学校内部互通有无，在国资处协调下避免类似平台的重复建设。平台应具有完整的虚拟实践教学和课程开发功能，包括中心门户网站、实践教务管理、实践教学管理、实践过程师生互动、实操结果自动判别、实践报告收集、场地预约申请管理、教务通知系统、角色管理功能，可任意加载其他平台的虚拟仿真课程资源。建设过程中应充分考虑网络平台的可拓性、兼容性、先进性，着眼于未来10年的技术发展方向，实现高效管理仿真教学资源目标，满足学校内部、兄弟院校、国际合作、民航企业等范围内的仿真教学资源共享要求，提高教学资源的利用率，发挥学校和中心在民航业内的区域辐射、示范引领作用。

平台面向社会开放，具有教师端和学生端，可以在PC端和移动端使用，主要有管理和教学两个方面的功能。首先该平台面向教师，每位教师具有自己的管理账户，可以在平台进行虚拟仿真教学资源上传、下载、开发、管理的操作，其所加载的工具和具有的功能都直接影响着教师对平台的管理和使用效率。中心建设平台采用B/S架构，利用云端虚拟化技术，能够兼容目前主流的虚拟仿真软件。另一方面，该平台面向学生，承载了虚拟仿真中心的主要在线教学功能，决定了最终的教学效果。基于该平台的资源和课程，学生可以随时随地开展自主学习和实践训练，后台会记录学习内容和时间，并进行相应考核，数据可回溯，这样就可以实现教学资源在空间和时间的高效利用。

虚拟仿真教学资源不同于普通的教学资源，它包含有大量的3D模型、CBT、动画、视频等资源，具有占用存储空间大、工具加载要求高、网络带宽占用大等特点，需要不断优化虚拟仿真教学需求的资源管理网络平台功能，提高平台流畅度，充分发挥虚拟仿真教学资源的作用，为推动国家级虚拟仿真教学中心持续发展打下坚实的平台基础。

（二）虚拟仿真教学资源的建设

虚拟仿真教学资源建设的最终目标是实现资源的教学应用和共享，高质量的资源是教学资源使用形成高黏性、可持续的关键因素。打造优质虚拟仿真教学资源，就需要建立统一的开发标准，确保开发质量，完善资源发布审核流程，构成进阶循环反馈式资源审核模式。

虚拟仿真资源应该依据课程需求，建立统一的质量标准，避免出现建设开发过程中任由教师“自由发挥”的情况。应设计制作包含所有展现形式的资源样板，开发过程中应考虑涵盖训练模块、训练单元、知识点/技能点三级指标要求，满足完整性指标的资源有助于后期的课程匹配。开发过程中也应该注重开发工具的升级和迭代，确保资源能够与现有平台兼容，并能够高速稳定运行。

提高虚拟仿真教学资源质量，也需要关注开发技术的合理性和教学内容的符合性，加强资源发布前的审核力度。中心聘请相关领域的技术公司专家、学科专业专家组成专家审核组，在资源管理系统中分配相应的审核权限，在技术和内容方面进行双线并行审核，给出专业意见，并及时反馈给教师或项目组，便于后续改进以提高资源质量。对于提出发布申请的资源，由课程组组长、教研室主任进行初步审查，再由专家组终审，构成进阶循环反馈式资源审核模式，对教学资源进行全流程检查，确保教学资源的质量[3]。

（三）虚拟仿真教学资源的管理

机务类专业的培养质量直接影响民航运行安全和效率，客观上需要政府的大力支持。教学资源建设的是一个长期的工程，需要各方面的持续投入。中心在获批首批机务维修仿真教学示范中心后，积极争取民航局等主管单位的资金投入，在第一期规划的持续建设下，完成了机务维修立体化教学中心实验室、虚拟仿真工程训练实验室、虚拟仿真技术及课程开发实验室、机务维护模拟机实验室等实践教学平台，建立了较为完整的虚拟仿真教学、开发、管理平台。二期建设在完善现有平台的基础上，进入内涵建设发展阶段。大资金解决了平台建设问题，还要利用小资金解决资源开发管理中的问题。学校给予仿真中心运行经费、实验创新基金、中央高校基本业务经费等的支持，开展基于项目式的虚拟仿真资源开发和利用，调动教师参与资源开发与应用的积极性。

中心在利用学校配套资金开展虚拟仿真资源开发的过程中，引入项目绩效管理的概念，实现虚拟仿真教学资源开发项目的全流程统筹与管理，提高项目开发进展及工作效率，确保虚拟仿真教学资源开发的质量，进而实现虚拟仿真教学资源开发共建共享的长效发展机制[4]。虚拟仿真教学资源开发借鉴项目运行模式进行科学规范的管理，主要由六个部分构成。项目启动阶段，以教学大纲为依据，从中心教学需求出发，申报虚拟仿真资源开发项目立项，签订项目责任书，根据需求组建项目开发团队;项目规划阶段，依据项目责任书，制定项目计划安排、任务分工、时间分配、编制预算等工作;项目实施阶段，按照计划安排执行，中间进行中期验收，实现对项目的全过程的跟踪和管理;项目应用阶段，开发完成的虚拟仿真教学资源用于教学实践，检验教学效果，收集使用建议，反馈改进;项目验收阶段，依照项目责任书，验收项目成果;项目激励实施阶段，依据验收结果和教学应用情况，对教师的工作量进行考核，并与教师的绩效奖金、项目奖励、职称、聘岗等挂钩，激励教师积极参与虚拟仿真资源的开发建设，实现教学资源的可持续发展。

（四）虚拟仿真教学资源开发团队建设

将虚拟仿真资源建设与教师能力提升结合起来，充分发挥教师在教学资源开发中的关键作用。加强教师开发资源使用资源的能力，是實现虚拟仿真资源开发与应用长效发展的重要举措[5]。在网络信息时代，虚拟仿真、3D建模、人机交互等技术飞速发展，并广泛应用于民航飞机维护训练的背景下，要求从事教学工作的教师或者开发公司工程师，能够独立构建完善的虚拟仿真平台或者完成仿真项目，难度很大。鉴于上面的情况，中心在进行虚拟仿真资源开发时，建立学校、技术研发公司、行业企业三方合作机制，积极与飞机制造商、航空公司、技术研发公司合作，根据建设内容，本着优势互补的原则，共同开发、建设了仿真实验环境和设备，满足仿真实验教学的要求和需要。充分发挥中心教师与开发公司工程师的特长，采用“教师+工程师”组成项目团队的方式，让专业的人做专业的事，做到人尽其用。

中心的教师基本都是双师型教师，他们既是教师，也是熟练掌握飞机维护技能的机务工程师，在虚拟仿真资源建设三方合作中主要负责脚本设计、仿真过程规划、教学设计等内容。技术开发公司中的工程师负责平台设计、程序开发、模型资源开发、平台维护等内容[6]。行业企业主要指航空公司及其技术公司，有着丰富的案例和运行数据，通过与行业企业的合作，可以确保在虚拟仿真资源建设时，关注行业发展变革，始终聚焦航空维修业技术发展前沿，并及时更新虚拟仿真资源库。中心教师在学校、技术开发公司、行业企业三方合作机制下，学习开发公司工程师资源开发流程及方法，初步具备完整的仿真资源开发能力，可以进一步提高教师开发资源、使用资源的积极性。

（五）虚拟仿真中心运行机制的建立

为保障虚拟仿真教学资源开发能够有序、安全、高效、持续运行，建立了完善的运行机制和管理体系，包括《模拟教学中心安全管理制度》《学生实验守则》《模拟教学中心仪器设备管理制度》《模拟教学中心技术操作规范》《教师工资绩效考核办法》等。中心建立起了规范的仿真教学管理体系，形成以教学为中心，拓展行业培训，完善学科建设，走科研和产业协同发展的道路。其运行机制，包括教师绩效分配激励机制、资源校企共建机制、资源共享机制、知识产权保护机制四个方面。

中心的绩效分配激励机制，将全年的培训收入切块后，拿出固定的资金奖励优秀的开发团队，主要依据资源管理平台上的资源使用情况，被使用次数多收益就高。另外也充分考虑资源开发过程中投入的工时并进行课时量化，给予课时补贴，充分调动教师们参与虚拟仿真资源开发的积极性。

对于中心急需且开发难度较大的资源，建立由仿真教学中心牵头，与技术开发企业共建实验室/资源的管理机制，具体的收益分配，依据参与方的资金、技术、人员投入协商，能够整合各方优势，集中力量解决资源建设核心问题，有利于提高资源质量，确保资源开发持续推进。

中心建立兼收并蓄、开放包容的资源共享机制，任何与中心仿真教学工作相关的资源均可以进入平台共享，并与著作权人签订相关协议，可以一次性买断，或者根据使用次数及评价结果进行收入分配。协议期满后，双向选择决定是否继续进入平台共享。

中心建立完善的虚拟仿真资源知识产权保护机制，在资源公布前，自动加载水印，提前布局知识产权保护，申请专利及著作权等，实行注册制，只有平台正式用户才可使用资源，非管理员账户无权限下载、转发资源，充分尊重和保护教学资源创作团队的权益，形成良性循环，有利于虚拟仿真教学资源开发的长效管理。

四、总结

伴随着虚拟仿真教学资源的不断开发建设，必须持续关注虚拟仿真资源管理的核心要素，解决关键问题，不断完善长效资源管理机制，实现高效管理仿真教学资源目标，满足学校内部、兄弟院校、国际合作、民航企业等范围内的仿真教学资源共建共享要求，提高教學资源的利用率，进而实现虚拟仿真资源的可持续发展。

参考文献

[1]狄海廷，董喜斌，李耀翔，等.高校虚拟仿真教学资源的可持续发展机制研究[J].实验技术与管理，2018，35（5）：236-238+242.

[2]吴金栋，任光辉，黄东键，等.基于虚拟仿真技术开展实践教学改革的研究与实践[J].实验室研究与探索，2018，37（5）：240-244.

[3]欧海燕，单丹.网络教学平台与虚拟仿真协同应用的工程管理实践教学改革研究[J].教育教学论坛，2020（20）：381-382.

[4]徐兆明.数字化教学资源共享平台建设探讨[J].中国现代教育装备，2009（13）：24-26.

[5]谢少勇.高职院校教学资源协同共建模式研究[J].大学教育，2020（2）：42-44.

[6]刘晓彦.浅析教学信息化背景下高校数字化教学资源建设[J].中国管理信息化，2020，23（7）：228-229.

Abstract： In the construction process of the National Aviation Maintenance Simulation Teaching Demonstration Center， through in-depth research on the problems existing in the development and management of simulation teaching resources， this paper puts forward the key factors that need to be considered in the development and management of the simulation teaching resources， and expounds the construction ideas and the implementation scheme of establishing a long-term management mechanism for the development of virtual simulation teaching resources from the aspects of the construction of teaching management platform， the quality standard of the resources development， the fund utilization， the teachers ability construction， the development team construction， the central operation management mechanism， and the teacher incentive mechanism， so as to realize the sustainable development of the virtual simulation teaching resources and truly implement and realize the ultimate goal of co-construction and sharing of teaching resources.

Key words：   long-term management; virtual simulation; resources development