示范性虚拟仿真实验项目的建设与探索
王阳萍1,2,3，雍 玖1,2,3，王文润1,2,3，岳 彪1,2,3
【摘 要】分析虚拟仿真实验项目建设中自主研发能力不够、开放共享不足、质量不高等主要问题，结合兰州交通大学持续推进虚拟仿真实验教学中心建设和实验项目建设的实践，提出由浅入深、循序渐进地探索虚拟仿真实验项目建设方案。以“数据与场景驱动的高速列车运行控制虚拟仿真实验”国家虚拟仿真实验项目的申报和建设为例，针对现场实习风险大、费用高、难以开展实践教学等问题，介绍在深度融合实际工程数据的基础上，采用虚拟仿真技术真实再现高速铁路列车控制全过程。 【期刊名称】《计算机教育》 【年(卷),期】2019(000)009 【总页数】4
【关键词】虚拟仿真实验项目；自主研发；建设探索；开放共享 【
文
献
来
源
】
https://www.zhangqiaokeyan.com/academic-journal-cn_computer-
education_thesis/0201273619748.html
0 引言
虚拟现实（Virtual Reality，VR）是新一代人工智能的重要发展方向，已广泛应用到教育、医疗、娱乐等众多领域。教育部《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》中明确提出，虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物，是实验教学方式的重要补充。
近年来，随着高等学校对学生工程实践和科技创新能力要求的不断提高，虚拟
仿真在实践教学中的应用日益增多[1-3]。为提高信息化背景下高等学校实验教学质量和实践育人水平，教育部从2017年起开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作，推动高校积极探索线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式，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。虚拟仿真实验项目建设是国家级虚拟仿真实验教学中心建设的重要任务，也是高校推进虚拟仿真实验教学改革、优化实验教学资源结构、提升实验教学资源使用效益的必然要求。虚拟仿真实验项目与精品资源共享课、精品视频公开课相互支持和补充，已成为信息化背景下实验教学的刚性需求。
高速列车运行控制系统是保证列车安全、高效运行的核心设备[4-6]。高速列车运行控制具有“巨复杂、多环节、强耦合、高风险、不可逆”的特征，涉及交通运输工程类专业多方面理论与方法的综合运用，在教学过程中存在现场实践风险大、费用高，涉及安全性高的设备及系统无法进行实践操作等问题。通过以高速铁路实际工程为背景构建高度仿真和形式丰富的虚拟仿真实验，有效弥补难以进入运营现场实践的不足，对轨道交通信息控制类人才的培养具有非常重要的意义。
1 虚拟仿真实验项目建设的关键点
通过分析虚拟仿真实验项目建设中自主研发能力不够、开放共享不足、质量不高等主要问题，为兰州交通大学轨道交通类专业及其他各专业紧跟行业发展，提升我校师资水平，建设与探索拥有自主知识产权、高水平开放的虚拟仿真实验项目提供有力支撑。解决的关键点主要有以下几点。 1.1 加强虚拟仿真实验项目自主研发建设
在国家级虚拟仿真实验教学中心，虚拟仿真实验项目的数量快速增长，但很多项目来源于市场购买，而学校自行研发的、具有自主知识产权的虚拟仿真实验项目相对较少。遵循“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则[7-9]，我们构建以教师自主开发为主、企业开发为辅的虚拟仿真实验教学资源开发体系，解决市场上虚拟仿真实验项目价格昂贵以及与实际教学大纲的契合度不高的问题。 1.2 建立项目管理云平台，推进开放共享
由于共享机制不健全、管理平台对接存在障碍、知识产权归属不明晰等原因，相当一部分虚拟仿真实验项目的共享范围仅限于校内，未形成畅通的共享渠道。通过搭建稳定性好、安全性高的虚拟仿真实验项目管理云平台，为师生提供了完善的虚拟仿真实验教学辅助功能，并且可随时随地跨平台地进行虚拟仿真实验。
1.3 提升虚拟仿真实验项目建设质量
在虚拟仿真实验教学中心的建设中，力求虚拟仿真实验教学体系的完整[10]，但不可避免地导致部分资源的重复建设，其中也不乏质量不高、应用低效的项目，因此，提升虚拟仿真实验项目建设的质量是十分重要的。
2 虚拟仿真实验项目的建设与探索
2.1 虚拟仿真项目建设的目的
通过开发“数据与场景驱动的高速列车运行控制虚拟仿真实验”，重点面向“铁道概论”“列车运行控制技术”“计算机联锁系统”等轨道交通信息与控制类课程，实现以下教学目标。
1）真实数据+场景驱动，强化专业认知能力。
基于实际工程案例，真实再现高速铁路“列车进路控制、列车速度控制、列车
示范性虚拟仿真实验项目的建设与探索
