我国虚拟仿真实验教学项目建设的现状与挑战

高志强，王晓敏，闫晋文，张 敏，张 铮，任鸿儒

（太原理工大学 材料科学与工程学院，山西 太原 030024）

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[1-3]。2013年 8月，教育部高等教育司印发了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号），明确了虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，并决定开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作[4]。之后，教育部办公厅〔2014〕30号和〔2015〕24号文件对该类中心的建设工作作了更加详细的部署[5-7]。随后，教育部于2013年、2014年和2015年分别批准建立了100个具有示范、引领作用的国家级虚拟仿真实验教学中心，以便持续推进实验教学信息化建设工作和推动高等学校实验教学改革与创新[8-9]。

我国在不断推进虚拟仿真实验教学中心建设的同时，也在积极开展示范性虚拟仿真实验教学项目的建设工作。2017年7月，教育部印发的《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》（教高函〔2017〕4号），对虚拟仿真实验教学项目的建设目标、建设内容、建设规划和组织管理等方面作了详细的说明。2018年6月，教育部认定了首批来自91所高校的105个国家虚拟仿真实验教学项目（教高函〔2018〕6号）；2019年3月，再次认定了来自全国186所高校的296个国家虚拟仿真实验教学项目（教高函〔2019〕6号），以推动“虚实结合”的个性化、智能化、泛在化的实验教学新模式，其目标是形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目示范新体系，支撑高等教育教学质量的全面提高。

1 国家虚拟仿真实验教学项目的分布特点

到目前为止，教育部于2018年6月和2019年3月分别认定了首批105个和2018年度296个国家虚拟仿真实验教学项目，共401个。现根据已经批准认定的国家虚拟仿真实验教学项目的所在高校、学科领域和地域的分布状态进行详细分析。

1.1 认定项目在高校中的分布情况

“985工程”和“211工程”以及现在的“双一流”建设是我国高等教育领域的重要发展战略。现将两批次认定的国家虚拟仿真实验教学项目在“985工程”和“211工程”高校以及一般高校中的分布情况进行对比，结果如表1所示。同时，图1给出了这两批次认定的教学项目分别在不同类型高校中所占的比例。

表1 两批次国家虚拟仿真实验教学项目在高校中的分布情况

由表1不难看出，尽管这两批次虚拟仿真实验教学项目的数量不同，但是总体来看，超过70% 的项目被认定于“985工程”和“211工程”高校之中。同时，根据图1分析的结果，第二批认定的教学项目（即2018年度国家虚拟仿真实验教学项目）在“985工程”高校中所占的比例由21.9%增至26.7%，在“211工程”高校中所占的比例由 44.8%增至 45.9%，而在一般高校中所占的比例由 33.3% 降至 27.4%。此外，由图 2给出的虚拟仿真实验教学项目在高校中的平均数也清晰地显示，国家虚拟仿真实验教学项目在“985工程”高校中所占的比例有较大幅度的增加。以上分析结果表明，认定于“985工程”和“211工程”高校的国家虚拟仿真实验教学项目数量有增大的趋势。由此看出，国家虚拟仿真实验教学项目在高校教育改革中倍受重视，并获得了较多的政策优惠和财政投入。

图1 两批次国家虚拟仿真实验教学项目在不同类型高校中所占的比例

图2 两批次国家虚拟仿真实验教学项目在不同类型高校中的校均数

1.2 认定项目所属学科领域的分布情况

2018年认定的首批105个虚拟仿真项目涵盖了生物科学、机械、电子信息、化工与制药、交通运输、核工程、临床医学和药学等8个学科领域[10-12]。2019年认定的296个国家虚拟仿真实验教学项目涵盖了机械、临床医学、生物科学、化工与制药、医学基础等23个学科领域，详见图3。

依据项目所属学科的大类进行划分，理工类学科的项目有297个，农林医药类学科的有56个，人文社科类的有 48个。其中，理工类的项目占立项总数的 74.1%，农林医药类的占 14.0%，人文社科类的占11.9%，如图4所示。这一方面说明在理工类学科中有丰富的虚拟仿真实验教学资源，另一方面也反映出虚拟仿真实验教学在理工类实验教学中的需求量较大。

图3 两批次国家虚拟仿真实验教学项目在学科领域中的分布情况

图4 两批次国家虚拟仿真实验教学项目按学科大类划分所占的比例

1.3 认定高校层次的分布情况

我国首批认定的国家虚拟仿真实验项目来自 91所高校，2018年度认定的项目来自186所高校，根据高校办学层次（“985工程”高校、“211工程”高校和一般高校），表2对目前认定的401个项目在不同层次高校中的分布情况进行分析。根据表2统计的结果，除“985工程”和“211工程”高校之外，许多一般层次大学也积极响应国家虚拟仿真实验教学项目的建设工作。然而，结合表1、图1和图2显示的信息，认定于“985工程”和“211工程”高校中的项目较多，这进一步表明国家虚拟仿真实验教学项目在这类高校教育教学工作中备受重视。

表2 项目认定高校层次统计

与此同时，分析结果表明在2018年度认定项目所在高校中，获得多个项目的“985工程”和“211工程”高校也比较多，如表3所示。可见国家级虚拟仿真实验教学中心与大学自身呈现聚类相关，即国家级虚拟仿真实验教学项目聚集于我国重点大学之中。

问卷调查于2018年6月22日至7月1日进行,历时10 d,对徐州市区主要绿地开放空间,如云龙湖、泉山森林公园、彭祖园、淮海战役纪念塔进行现场调研．调研地点多位于公园门口,对进出游憩者进行顺序性访问．为将大部分人群活动都考虑在内,调研时间安排在05:30—19:00,共发放600份调查问卷,回收560份,回收率为93.33%,将有缺失数据的样本全部剔除,整理后的有效问卷为488份,有效率87.14%．

表3 认定有多个教学项目的“985工程”和“211工程”高校的统计结果

1.4 认定高校类别的分布情况

在这两次公布的教学项目认定结果中，多所高校被连续获批建设虚拟仿真实验教学项目，根据统计结果，目前认定的国家虚拟仿真实验教学项目共来自全国215所高校。将这些高校按学科类别进行划分，表4给出了认定项目所在主要高校的类别划分结果。

表4 认定项目所在高校类别的统计结果

由表4不难看出，理工类高校获批准的国家虚拟仿真实验教学项目数量最多，这一方面是由于理工类学科的实验教学内容与信息技术的融合度较高，因此理工类高校对虚拟仿真实验教学比较重视；另一方面也反映出文科类学科对实验教学建设的重视程度不够，理论教学和社会实践仍以传统方式为主。因此，期待在今后的虚拟仿真实验教学项目建设过程中，国家虚拟仿真教学立项能够获得比较均衡的发展。

1.5 认定高校主管部门的分布情况

根据学校属性，我国将大学分为中央部属、地方省属和军队院校三大类。表5总结了国家虚拟仿真实验教学项目认定高校按主管部门划分的结果。可以看出，中央部属高校在目前虚拟仿真实验教学项目认定高校中占有较大的比例，其中教育部直属高校被认定的占比已经超过50%，起到了较好的推广示范作用。这充分说明中央部属高校不仅拥有优质的虚拟仿真实验教学资源和先进的教学理念，而且对高校信息化教育改革工作落实得也比较迅速。同时，地方省属高校被认定的占比超过30%，这也说明国家虚拟仿真实验教学项目的管理主体开始呈现多元化的趋势。

表5 具有不同隶属关系的认定高校分布情况

1.6 认定高校所在地域的分布情况

表6列出了两批国家虚拟仿真实验教学项目认定高校所在的地域分布情况。可以看出，获批的国家虚拟仿真实验教学项目分布于全国 28个省市自治区。其中江苏省的高校最多，其次为北京、山东、广东、辽宁、上海等省市的高校。就项目数量而言，分布于江苏、北京、广东、湖北、山东、浙江、上海等省市的项目比较多，而认定于山西、江西、云南、甘肃、广西、新疆等省份的项目比较少。未获批立项的省份有青海、海南和西藏。由此可见，从地域分布来看，区域内存在明显的集聚现象，即东部地区获批的项目较多，而中西部地区获批的较少。尤其我国京津地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区的高校被获批的虚拟仿真实验教学项目比较多，这或许是与这些地区的经济比较发达，周围产业发展水平较高，以及高校具有先进的实验教学理念和投入建设资金较多有关[13]。

表6 认定项目所在高校的地域分布情况

2 国家虚拟仿真实验教学项目建设中存在的问题

实验教学项目作为高校开展实验教学的基本单元，其建设水平直接决定实验教学的整体质量[14]。以完整的实验教学项目为基础，以提高学生实践能力和创新精神为核心，以形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目示范新体系为目标的国家虚拟仿真实验教学项目建设有力促进了我国实验教学质量的提高。目前认定的来自全国215所高校的401个虚拟仿真实验教学项目分布于28个省市自治区，根据现行分布特点能够看出，在国家虚拟实验教学项目建设中还存在不少问题。

2.1 高校办学水平和发展方向的影响

尽管目前公布的国家虚拟仿真实验教学项目认定高校中的 44.4%为一般高校，但是获批项目的占比和校均项目数远低于“985工程”和“211工程”高校。这说明实力较强的高校在获批国家级教学立项中具有明显优势。从国家虚拟仿真实验教学项目所属学科领域来看，认定的项目多集中于理工类的传统学科之中，如机械、化工学科等，而人文社科类的项目比较少。造成这种差异的原因一方面有学校自身实力的缘故，另一方面也有政策倾向或门槛较高的缘故，因此在今后立项申请中要考虑惠及更多的有专业特色和优势学科的高校。

2.2 高校所在地域的影响

与国家级虚拟仿真实验教学中心建设相似，国家虚拟仿真实验教学项目建设也需要历史文化的沉淀、选择和凝练过程，是高校实验教学长期实践的结果。由此可见，历史文化底蕴既是高校发展的基础，也是实验教学改革的沃土。根据目前认定项目所在高校的地域分布特点，北京、上海、西安、南京等具有悠久历史文化传统的城市仍然是国家虚拟仿真实验教学项目认定高校的主要所在地。尽管高校教育水平的地域发展不均衡现象在短时间内不会有明显改善，但是对于高校教育信息化改革而言，可以充分利用当地产业发展的优势，积极扶持省级虚拟仿真实验教学项目，并提倡高校同企业联合申请，充分发挥高校教学资源集中和企业工艺技术扎实的长处，以更好地促进当地产业的创新和发展。

2.3 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。

2.4 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 对国家虚拟仿真实验教学项目立项工作的建议

在我国教育信息化改革中，国家虚拟仿真实验教学项目建设是继国家级虚拟仿真实验教学中心建设之后的又一项重要措施。现根据目前虚拟仿真实验教学项目建设工作中存在的一些问题，提出几点建议，为更好地建设国家虚拟仿真实验教学项目作贡献。

（1）鼓励地方特色的虚拟仿真实验教学项目。由于高校自身发展、地理位置、历史文化、社会经济及政策体制等因素的影响，高校教学发展和教学资源配置差异较大，导致国家虚拟仿真实验教学项目分布不均衡。要择优遴选具有地方特色的虚拟仿真实验教学项目，予以重点培育，为正式立项建设国家虚拟仿真实验教学项目奠定基础。

（2）以学科领域为中心立项建设虚拟仿真实验教学项目。提倡以学科领域为中心，不断优化和完善国家虚拟仿真实验教学项目布局。特别要鼓励在新兴交叉学科和重要前沿学科领域增加立项，尽快实现科学合理布局。尽量破除高校办学层次的考量，重点考察高校重点学科和特色专业。加强教学项目在不同层次高校学科领域分布的统筹谋划，形成实验教学信息化领域交叉互动的良性局面。避免重复建设，同时要破除“终身制”，对于实施不力或教学效果不良的项目要减小支持力度甚至坚决淘汰。

（3）培养专业的实验教学队伍。围绕虚拟仿真实验教学项目的建设运行，重视实验教学队伍建设，培养师德高尚、能力过硬、结构合理的虚拟仿真实验教学团队；同时要健全完善实验教学队伍考核、奖励和监督机制，鼓励高校教师积极参与虚拟仿真实验教学项目的研发工作和教学实践活动。

（4）健全完善教学评价体系。加强信息化教学政策研究、理论研究、运行机制和关键技术研究等方面的工作，持续改进相关教学评价机制，加强督导考核，不断健全完善信息化教学的综合评价体系。

4 结语

在高校实验教学项目信息化建设的基础上，积极培育虚拟仿真实验教学项目和建立完善的虚拟仿真实验教学项目评价体系是开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作的重要举措。

由于受高校自身发展、地理位置、历史文化、社会经济及行政体制等因素的影响，目前批准认定的国家虚拟仿真实验教学项目的现行分布非常不均衡。重点高校在国家虚拟仿真实验教学项目建设中起到了较好的示范带头作用，一般层次大学也积极响应虚拟仿真实验教学项目的建设工作，因此目前虚拟仿真实验教学项目建设呈现多元化的发展趋势。

在今后的国家虚拟仿真实验教学项目建设工作中，要以学科领域为核心，积极培育当地经济发展急需专业和具有地方特色的虚拟仿真实验教学项目，加强业务精湛和结构合理的虚拟仿真专业教学团队建设，建立该教学项目实施的教学绩效激励机制，持续改进、不断完善国家虚拟仿真实验教学项目督导考核制度。