虚拟仿真:助力实践教学的新质生产力 - 南京恒点信息技术有限公司

虚拟仿真:助力实践教学的新质生产力

2024年,是中国高速迈向新质生产力的一大步,也是虚拟仿真走向全面应用的关键阶段,更是改变实践教学的创世纪元年。

3月5日,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平在参加江苏代表团审议时强调,要牢牢把握高质量发展这个首要任务,因地制宜发展新质生产力

 

那么,如何理解新质生产力与教育的关系

发展新质生产力对教育提出了怎样的新要求和新挑战

如何探寻教育赋能新质生产力的可行路径

这些无疑都是摆在我们所有人面前的必要课题

 

作为一名科技领域的学者,南京航空航天大学的王勤教授对此有着独特的思考视角。在国家虚拟仿真实验教学一流课程建设方面颇具经验的他,提醒大家:要多注意“赛道选择”+多注重“创新实践”

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从宏观层面来看,国家早就对融合实验教学与信息技术的“互联网+教育”有长远布局。例如:

 

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教育部关于印发【2012】15号(教育信息化十年发展规划(2011-2020年))通知,就要求

建设教育信息化体系,促进优质教育资源共享,推进信息技术与教育教学深度融合。

后来又颁布了【2018】6号,关于印发(教育信息化2.0行动计划)的通知。

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 到了2017年,又有关于2017-2020年开展

示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知

教高厅【2017】4号


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 以及2021年的教育部关于开展

第二批国家级一流本科课程认定工作的通知

教高厅函【2021】3号


结合当下科技发展热点,无外乎人工智能、大数据、云计算、区块链,以及虚拟仿真。因为只有这样紧贴实际,才能注重线上、线下相结合的实验教学新模式探索,将学生的学习场域从有限场突破到无限场、虚拟场,有效利用国家虚拟仿真一流课程的建设成果,打造实验教学领域的新型课程。

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 国家虚拟仿真实验教学一流课程建设情况(江苏省)

 

事实上,教育领域的新质生产力,不仅人才是关键,科技的辅助同样不可或缺。我们的教育工作需要顺应时代发展,加强信息技术与实验教学深度融合的规律研究。这样才能培养堪当重任的时代精英。这不仅是教育部门的使命,也是国家实现伟大复兴的需要,更是我们恒点这类企业的责任

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在具体应用方面,南京航空航天大学的确走在时代前列。2018年度获批国家级大型建筑结构风洞仿真、航空发动机装配与试车飞机大部件装配。2019年度又获批国家级多旋翼无人机装配与群体协同多电飞机供电管理与故障重构民航大飞机客舱用户体验设计。到2021年,已实现舰载机着舰纵向飞行控制律设计虚拟仿真、应急物资航空运输相机决策与调度虚拟仿真实验和飞机机身壁板断裂力学虚拟仿真实验。

 以上这些还仅仅是众多优秀赛道的冰山一角,都离不开虚拟仿真实验教学一流课程深化实践。

 因为有出色的虚拟仿真技术,学生可以大胆选取实验对象,并在人为控制条件下,引起实验对象的相关内在因素变化。随后,通过观察、测定、分析、综合设计等,自主获得知识、发展能力、养成素质。

 其中,教师的作用多在启始阶段,通过基本操作训练,指导学生掌握基本知识、基本方法和基本技能。这让学生能够快速进入高级阶段,逐步增强主动实验的意识,不断提高自主实验的要求,逐渐具备自己设计方案、自己控制过程、自己分析和自由探索的“四自主境界”

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 四自主境界

 

当然,不同模块各有侧重。教师引入虚拟仿真实验,重构实验教学体系,就能将科研成果设计成构思巧妙的虚拟仿真实验,反哺本科教学。推进信息技术与实验教学课程融合,实验教学与信息化技术、实验教学与产业实践、实验教学与科学研究的有效衔接,构建创新型实验实践教学新体系。

 目前,虚拟仿真实验教学的大趋势已非常明显:

 在教师端,要求大家深度融合信息技术,力求课程内容创新,并完善质量监控与评价体系。

 在学生端,鼓励个性化学习路径,培养深度学习与高阶思维。加强与产业界的联动,开展基于实际问题的案例教学和项目式学习,提升课程与社会需求的契合度。

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 虚拟仿真实验教趋势

 

显然,这类一流课程深化实践离不开软硬件条件配置:

例如智慧教室改造,配置多功能交互式教学设备,提供专用的虚拟仿真实验室空间,配备高性能计算机、VR/AR设备及相关软件。打造智能化教学环境,支持实时数据采集、分析学生学习行为,优化教学策略。

又如高性能计算与存储设施,为虚拟仿真系统的运行提供强大的后台支持,确保虚拟仿真课程的流畅性和稳定性。

再如开发定制化虚拟仿真软件,针对特定专业领域,联合IT企业和科研院所共同研发专门的虚拟仿真教学软件,满足个性化教学需求。

另包括集成云服务平台,建立统一的课程资源云平台,整合虚拟仿真课程资源,便于学生自主学习和教师远程指导。引导教师接受新型教学理念,掌握虚拟仿真实验教学工具的使用,提高实践教学设计和实施水平。

恒点XR数字融合工作站是一个包含高性能计算机、VR、MR设备于一体的软硬件集成平台,具备多终端协同、小组分工协作等诸多亮点功能,是创新实验室环境建设的理想选择。

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好的虚拟仿真教学 离不开优秀硬件支持

 

展望未来,王勤教授呼吁大家要更大胆推动原始性创新、原创性改革和创新性开放。在课程中嵌入虚拟仿真实验项目,通过情境模拟、互动操作等方式,让学生在安全可控的环境中自主探究,提升实践技能和理论联系实际的能力。


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