實驗室作(zuò)為(wèi)高校開展教學(xué)、科(kē)學(xué)研究的重要場所，在學(xué)校科(kē)教工(gōng)作(zuò)中(zhōng)占據重要的地位，同時又(yòu)對學(xué)校的發展産(chǎn)生着重要的影響。想要提升高校實驗室建設水平就必須積極推進校園信息化建設，強化實驗室信息化建設，這對充分(fēn)利用(yòng)實驗室資源，培養學(xué)生創新(xīn)及實踐能(néng)力，創造良好的社會效益具(jù)有(yǒu)重要的意義。
一、高校實驗室信息化基礎與進展
原華中(zhōng)師範大學(xué)信息辦(bàn)主任，現任人事處處長(cháng)李鴻飛教授，從三個方面展開分(fēn)享《高校實驗室信息化創新(xīn)發展與虛拟仿真實驗資源建設》的學(xué)術報告。李鴻飛教授表示，在高校實驗室信息化的基礎與發展方面收錄了很(hěn)多(duō)文(wén)獻，通過實驗室管理(lǐ)，實驗室技(jì )術方面的主流期刊也有(yǒu)很(hěn)多(duō)，主要有(yǒu)七個維度：1、信息技(jì )術背景下的實驗室建設與管理(lǐ)理(lǐ)念研究2、信息技(jì )術支撐的實驗教學(xué)方法與模式改革創新(xīn)3、實驗教學(xué)資源信息化建設4、信息化背景下實驗室管理(lǐ)與服務(wù)創新(xīn)5、實驗隊伍的信息化素養與技(jì )能(néng)提升6、實驗室安(ān)全的信息化教育與管理(lǐ)7、試驗設備與環境的信息化設計與建設。通過這些維度，可(kě)以得出，高校實驗室信息化發展已經成為(wèi)系統化，全面化發展。
除了文(wén)獻外，在國(guó)家方面也發布了很(hěn)多(duō)文(wén)件，如2016年的2号文(wén)，對深化教育教學(xué)改革，特别是對信息技(jì )術與教學(xué)深度融合提供了很(hěn)多(duō)任務(wù)，指導着未來幾年一些具(jù)體(tǐ)任務(wù)的展開和實施。在此基礎上提到了“互聯網 ”，通過“互聯網 ”的通知可(kě)以看出，“互聯網 ”本身是一整套信息技(jì )術的解決方案與人才培養模式的整合，可(kě)以反映出學(xué)生一些能(néng)力的提升和創新(xīn)提升的培養，對實驗室建設提供了非常好的途徑。
此外，華中(zhōng)師範大學(xué)在今年的教學(xué)成果獎中(zhōng)，榮獲特等獎公(gōng)示單位。并提到了華中(zhōng)師範大學(xué)的4C能(néng)力，最終要培養學(xué)生在信息時代獨立創新(xīn)的能(néng)力，判斷能(néng)力、獨立思考能(néng)力，包括自我服務(wù)、自我管理(lǐ)的一些能(néng)力，以及基本的信息化素養，這也是21世紀人才所必須的能(néng)力。為(wèi)了培養符合21世紀人才質(zhì)量觀全面、個人化、自主發展的學(xué)生，華中(zhōng)師範大學(xué)開始探索體(tǐ)系重構，在2012年将“信息化”作(zuò)為(wèi)學(xué)校發展的戰略，從創新(xīn)培養理(lǐ)念、重構教學(xué)環境、重修培養方案、變革教學(xué)過程、創新(xīn)評價方式、發展教師能(néng)力、營造教學(xué)歡迎、構建育人生态八個維度推進改革，實現互聯網背景下教育大數據驅動的信息技(jì )術與教學(xué)深度融合。
比如重修培養方案，從2013年把170個學(xué)分(fēn)壓縮到130個學(xué)分(fēn)，實驗課程也是這樣，這裏面潛在意思就是傳統的教學(xué)方式，教學(xué)方法，教材，已經不能(néng)夠慣性再進行，學(xué)分(fēn)壓縮了，這時就充分(fēn)制作(zuò)優質(zhì)的數字資源，利用(yòng)和線(xiàn)下的課時更好的進行匹配，課堂上講什麽，或者在實驗教學(xué)過程中(zhōng)具(jù)體(tǐ)的去做怎樣的實驗設計，需要進行重新(xīn)的思考。包括平時考核的成績，以及讨論課或者實踐課的比例都進行重新(xīn)設置，重新(xīn)構建以學(xué)生為(wèi)中(zhōng)心的人才培養模式。
二、關于新(xīn)的ICT技(jì )術與高校實驗室創新(xīn)發展
1、信息化創新(xīn)發展的主要特征和未來趨勢
雲計算、移動互聯所承載的碎片化、及時化等優勢特點，使實驗室管理(lǐ)與實驗教學(xué)突破空間和時間的限制，包括虛拟仿真共享等都是通過技(jì )術來實現。
關于教育大數據技(jì )術及其應用(yòng)，要積累大量有(yǒu)關教與學(xué)的數據，包括管理(lǐ)數據和學(xué)生成長(cháng)數據，比如人工(gōng)智能(néng) 教育怎麽做，基礎是在哪裏，就是在數據這個部分(fēn)。目前教育大數據應用(yòng)技(jì )術要突破五大行業的關鍵共性技(jì )術，實驗室數據就是典型多(duō)元異構的數據，與學(xué)生有(yǒu)關的數據，以及系統化監測與評估，教學(xué)過程建模與分(fēn)析技(jì )術，數據可(kě)視化，最重要解決學(xué)習成長(cháng)中(zhōng)的評測這些問題，這是未來三到五年必須解決的問題。
在這個技(jì )術上如何解決數據的采集、彙聚、分(fēn)析、管理(lǐ)應用(yòng)以及教學(xué)應用(yòng)，目前學(xué)校也在這些方面進行相關開發工(gōng)作(zuò)，華中(zhōng)師範大學(xué)大量的教學(xué)的平台、工(gōng)具(jù)和軟件都是自主研發的。比如教學(xué)智能(néng)服務(wù)技(jì )術教學(xué)平台，包括智能(néng)教師，實驗教室如何進行服務(wù)，從實驗教學(xué)知識地圖構建到建模，以及智能(néng)化學(xué)習的幹預，最終是要建立一個知識的網絡體(tǐ)系。
智能(néng)學(xué)伴系統，從每個學(xué)生不同接受能(néng)力，不同思維能(néng)力，進行精(jīng)準化認知服務(wù)，比如在學(xué)習數學(xué)過程中(zhōng)，如何提升個性化學(xué)習，是學(xué)生相關的數據，如何推送到老師的平台上去，從而提供相應的學(xué)習服務(wù)。包括人機交互，這種數據驅動智能(néng)學(xué)伴已經有(yǒu)很(hěn)多(duō)模型和實踐，在認知情感方面如何幫助學(xué)習者主動高效的學(xué)習，這也是未來三到五年進行實踐和研發的系統。
虛拟仿真技(jì )術與高校實驗室發展創新(xīn)。目前包括虛拟現實增強顯示、3D打印等，這些是判斷虛拟仿真試驗項目是不是具(jù)有(yǒu)虛拟仿真特征的重要的标志(zhì)，在技(jì )術應用(yòng)，實驗方式，技(jì )術平台，資源類别和共享特征方面進行相應的判别，也是虛拟仿真技(jì )術在實驗室、實驗教學(xué)裏面典型的應用(yòng)。
2、虛拟仿真實驗教學(xué)資源建設
虛拟仿真實驗教學(xué)的建設包括幾個方面，從資源分(fēn)類以及開放共享來看，包括多(duō)媒體(tǐ)計算機、網絡、虛拟現實、混合式、受持式、可(kě)穿戴，這是按照技(jì )術和實驗方式進行劃分(fēn)。也可(kě)以按照平台進行區(qū)分(fēn)，包括移動、網絡、虛拟仿真、以及管理(lǐ)系統和開放實驗課程都是按照平台類型進行分(fēn)類的資源。按照信息反饋方式，包括軟件共享、基于儀器共享虛拟仿真實驗教學(xué)資源，基于遠(yuǎn)程控制共享的虛拟仿真實驗教學(xué)資源。
虛拟仿真實驗教學(xué)資源課程設計與開發模式，需要老師大量的時間投入，進行教學(xué)設計，課間腳本設計，單模測試，正式版本發布，以及評估和反饋，這個過程也需要大量的資金投入，包括技(jì )術的配備，一些教師隊伍結構化的安(ān)排，一個好的虛拟仿真實驗教學(xué)資源要按照ADDIE的模式進行嚴格的優化。
虛拟仿真實驗教學(xué)模式大緻有(yǒu)五種：
第一種是産(chǎn)業驅動模式。如西南交通大學(xué)，整合産(chǎn)業包括成都鐵路局、中(zhōng)鐵二院等，來形成自己的課程體(tǐ)系，“4 1 1”模式化優質(zhì)，實驗教學(xué)資源群，打造了30多(duō)個針對學(xué)生仿真實驗教學(xué)系統。
第二種是科(kē)研轉化模式。如華南理(lǐ)工(gōng)大學(xué)，科(kē)研設備用(yòng)于虛拟仿真實驗教學(xué)，黃平教授承擔了國(guó)家級課題，他(tā)開發出了很(hěn)多(duō)在環境設備，直接用(yòng)于本科(kē)生教學(xué)，包括科(kē)研成果豐富虛拟仿真實驗室教學(xué)以及産(chǎn)學(xué)研合作(zuò)成果開拓學(xué)生視野等，都是科(kē)研轉化模式。
第三種是校企合作(zuò)模式，華中(zhōng)師範大學(xué)的生物(wù)學(xué)虛拟仿真實驗中(zhōng)心，由學(xué)生與企業共同制定，學(xué)校結合生物(wù)學(xué)生命科(kē)學(xué)的特征，對整個資源布局進行策劃，對虛拟仿真試驗項目内容要求進行把關，負責腳本撰寫，并提供相應的指導，而企業進行實施，完成以後企業具(jù)有(yǒu)産(chǎn)品的獨家經營權，學(xué)校具(jù)有(yǒu)作(zuò)品的著名(míng)全和享受免費的使用(yòng)申請，從而打造一個可(kě)持續的發展。
第四種是自主開發模式，華中(zhōng)師範大學(xué)的文(wén)科(kē)綜合實驗教學(xué)中(zhōng)心，由老師和學(xué)生共同完成，基于多(duō)模融合的虛拟交互式實驗系統，這四個模塊看起來是一個試驗項目，實際上是一個學(xué)期，完成這四個模塊以後會完成虛拟商(shāng)業建模，虛拟生理(lǐ)建模，多(duō)模營銷，實際上學(xué)生已經完成了整個關于虛拟交互的實驗技(jì )能(néng)，通過這樣一個項目，多(duō)次獲得創新(xīn)獎。
第五種模式是新(xīn)學(xué)科(kē)的工(gōng)具(jù)與虛拟教學(xué)融合模式，比如科(kē)羅拉多(duō)大學(xué)和華中(zhōng)師範大學(xué)地理(lǐ)教育便采取這種模式，科(kē)羅拉多(duō)大學(xué)在2002年開始創建了一系列科(kē)學(xué)與數學(xué)學(xué)科(kē)的虛拟實驗程序，這個都是全球可(kě)以共享的。
華中(zhōng)師範大學(xué)關于虛拟仿真實驗教學(xué)項目的探索與實踐，主要是幾個注重：第一注重以生為(wèi)本，學(xué)生在做整體(tǐ)虛拟仿真實驗項目布局時，和學(xué)科(kē)老師進行研讨過程中(zhōng)，首先提出要以生為(wèi)本，虛拟仿真實驗教學(xué)項目建設一定要推行以學(xué)為(wèi)準，問題導向，任務(wù)驅動的研究型教學(xué)和學(xué)習方式，在立項和選擇上堅持四個原則：1、以生為(wèi)本。2、具(jù)有(yǒu)良好可(kě)行性，知識體(tǐ)系要完整，技(jì )術方案先進，開發流程可(kě)控，運營環境兼容性。3、有(yǒu)充分(fēn)的必要性，重點支持設計高維計算化環境，不可(kě)及和不可(kě)逆等内容。4、強調虛實結合，信息化作(zuò)為(wèi)手段而不是目的，在教學(xué)計劃、教學(xué)安(ān)排、試驗設備與場地，實驗教學(xué)資源等實現虛實一體(tǐ)化。
第二注重标準研制，針對當前虛拟仿真實驗教育項目和管理(lǐ)平台團隊的标準，學(xué)校研制了虛拟實驗以及标準框架和數據交換标準，不僅在華中(zhōng)師範大學(xué)使用(yòng)，同時有(yǒu)一些也進入了專委會進行标準的研制。第三注重校企合作(zuò)，包括虛拟試驗項目跟學(xué)科(kē)結合，校外很(hěn)多(duō)優秀的企業進行合作(zuò)。第四注重資源的效率，根據自己實驗課程，專業特征安(ān)排适當的學(xué)生開展虛拟仿真教學(xué)，在虛拟仿真實驗教學(xué)管理(lǐ)項目中(zhōng)開設個人的教學(xué)空間，搭建教師教學(xué)和學(xué)生自主學(xué)習環境。第五注重評估引導，一是建設必要性和創新(xīn)性；二是完善教學(xué)内容；三是科(kē)學(xué)的教學(xué)設計；四是先進的信息技(jì )術；五是良好的應用(yòng)效果；六是鮮明的學(xué)科(kē)優勢和特色。最後，注重政策保障，包括經費投資，以及公(gōng)司合作(zuò)，都會做相應的配合工(gōng)作(zuò)。
關于虛拟仿真實驗教學(xué)申報要點：
1、認真研究教育部申報文(wén)件，特别是評論細則和方向。
2、項目選題必要性，圍繞真是實驗不具(jù)備、運行困難，或高危極端環境等内容來選題，以問題和需求為(wèi)導向，切實實現“能(néng)實不虛”的原則。
3、項目内容的合理(lǐ)性。項目内容應為(wèi)一門實驗課程的重點或難點試驗項目，具(jù)備相應的知識點，時長(cháng)不宜太長(cháng)或太短。
4、信息技(jì )術的先進性。
5、運行的環境具(jù)有(yǒu)适宜性。
6、視頻制作(zuò)的要求，應該開門見山(shān)，直奔實驗教學(xué)項目的集體(tǐ)情況。
三、關于思考和展望
目前信息化包括華中(zhōng)師範大學(xué)實驗室信息化發展遇到非常好的機遇，成立國(guó)家戰略，特别是前面談到一定要做系統性的推進和規劃，也是來源于學(xué)校的實踐，也是來源于美國(guó)NETP每四年的總結報告，信息化走到後面的時候從量變到質(zhì)變必須抓住質(zhì)變的點，不僅僅是進化式細節式的修修補補。
聚焦下一代教育關鍵主題，教學(xué)精(jīng)準化、學(xué)習個性化、環境智能(néng)化、管理(lǐ)智慧化。後面的變革，通常意義上的教學(xué)還是實驗教學(xué)，包括管理(lǐ)，變革應該是大數據與人工(gōng)智能(néng)所驅動，路徑和動力是來源于數據的問題。
最後信息時代的教育理(lǐ)念和實踐需要大量創新(xīn)，最終使教育目标優質(zhì)公(gōng)平，要回歸到人類發展目标，就是全面發展、自主發展和個性發展，在這個過程中(zhōng)新(xīn)教育和未來教育本質(zhì)上的特征和新(xīn)的特征是互聯網做基礎，以數據做驅動特征的新(xīn)的教育。
