高校生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程分析與思考

高校生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程分析與思考——基于國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)和中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)分析摘要：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)探索了新模式。本文以“國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)”生物虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程和“中國知網(wǎng)”主題為“生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”的論文為分析對象?；讷@取的數(shù)據(jù)，從課程概況、建設(shè)單位、課程建設(shè)、課程應(yīng)用和研究現(xiàn)狀五個(gè)方面分析。結(jié)果表明，生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程數(shù)量可觀，且一流課程占比較高。建設(shè)單位以農(nóng)林類、綜合類、師范類和醫(yī)學(xué)類院校為主，其中農(nóng)林類院校課程數(shù)量最多；建設(shè)單位主要分布在東部地區(qū)；不同辦學(xué)層次的高校均有參與，但多數(shù)高校生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)還處于初步探索階段。課程建設(shè)上，實(shí)驗(yàn)課占比高，實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)課程相對較少。課程資源利用率高的項(xiàng)目不多，部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目未得到有效利用；實(shí)驗(yàn)人次多的項(xiàng)目以綜合設(shè)計(jì)型、探索研究型一流課程為主。文獻(xiàn)可視化分析發(fā)現(xiàn)，生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究熱點(diǎn)在課程資源建設(shè)與應(yīng)用兩個(gè)方面，研究趨勢從初期的平臺(tái)建設(shè)到近期的智能應(yīng)用，不斷深入。在未來建設(shè)中，應(yīng)充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)特性，搭建高質(zhì)量、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)，提高課程廣用度，打造高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程。關(guān)鍵詞：生物學(xué)；虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)空間；中國知網(wǎng)一、引言虛擬仿真技術(shù)是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互技術(shù)，用戶以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用，從而產(chǎn)生身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬仿真技術(shù)與教育融合不僅改變了教與學(xué)的方式，而且已經(jīng)深入影響到教育的理念、文化和生態(tài)。目前，國外已有大學(xué)相繼建成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，比較著名的有美國耶魯大學(xué)利用移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室即時(shí)性、參與性、泛在性、情境性、愉悅性的優(yōu)勢，師生使用平板電腦就能完成細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。英國開放大學(xué)開放科學(xué)實(shí)驗(yàn)室不僅能夠共享實(shí)驗(yàn)資源、儀器設(shè)備，還能夠?qū)ΜF(xiàn)場（異地）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行真實(shí)、嚴(yán)格、科學(xué)分析[1]。為加快教育現(xiàn)代化和教育強(qiáng)國建設(shè)，推進(jìn)新時(shí)代教育信息化發(fā)展，我國教育部2013年印發(fā)《關(guān)于開展國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作的通知》[2]，通知指出，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)內(nèi)容為構(gòu)建虛擬仿真教學(xué)資源、建設(shè)教學(xué)管理和實(shí)驗(yàn)空間。2017年，教育部出臺(tái)《2017-2020年示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃》[3]，其中生物學(xué)虛擬仿真項(xiàng)目規(guī)劃數(shù)量高達(dá)110項(xiàng)，是數(shù)量較高的學(xué)科之一。2019年實(shí)施本科人才培養(yǎng)“六卓越一拔尖”計(jì)劃2.0，啟動(dòng)一流本科專業(yè)建設(shè)“雙萬計(jì)劃”和一流課程建設(shè)“雙萬計(jì)劃”[4]，提出虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)一流課程是著力打造的五大一流課程之一。一系列文件的出臺(tái)，極大地促進(jìn)了教育教學(xué)與信息技術(shù)全面融合，我國虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)迅猛發(fā)展。生物學(xué)實(shí)驗(yàn)是生物教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，但因?qū)嶒?yàn)操作存在一定不確定性，以及時(shí)間、空間、儀器設(shè)備、材料藥品、從業(yè)資格等多方面的限制，會(huì)影響生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)的進(jìn)度和教學(xué)目標(biāo)達(dá)成。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能[2]。因此，近幾年高校生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)如火如荼。然而，2020年新冠疫情爆發(fā)以來，多數(shù)高校實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課需要返校后補(bǔ)課[5]，反映出實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)線上資源還難以完成教學(xué)目標(biāo)。對生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，以及虛擬仿真實(shí)驗(yàn)如何真正為生物學(xué)人才培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成做出貢獻(xiàn)等，都需要系統(tǒng)的分析和理性的思考。本文以“國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)”生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)和“中國知網(wǎng)”主題為“生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”的論文為分析對象，基于獲取的數(shù)據(jù)，從課程概況、建設(shè)單位、課程建設(shè)、課程應(yīng)用和研究現(xiàn)狀幾個(gè)維度進(jìn)行分析，了解高校生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)與研究現(xiàn)狀，并對未來生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)做出理性思考。二、數(shù)據(jù)來源與研究方法（一）數(shù)據(jù)來源虛擬仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來自“國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程共享平臺(tái)”[6]（即“實(shí)驗(yàn)空間”），在實(shí)驗(yàn)空間“實(shí)驗(yàn)中心”中選取生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目238項(xiàng)，包括生物科學(xué)類、生物工程類全部項(xiàng)目，動(dòng)物類、植物類、海洋科學(xué)類中與生物學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。統(tǒng)計(jì)時(shí)間為2022年7月7日。論文數(shù)據(jù)來自中國知網(wǎng)（CNKI）[7]，以“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”為主題進(jìn)行檢索，學(xué)科選擇“生物學(xué)”，檢索時(shí)間為2022年4月18日。對檢索結(jié)果逐一篩查，去掉重復(fù)、非高校生物學(xué)研究論文，共篩選出112篇符合條件的論文進(jìn)行分析。（二）研究方法實(shí)驗(yàn)空間生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel軟件統(tǒng)計(jì)分析。用CiteSpace工具對中國知網(wǎng)檢索的論文進(jìn)行可視化分析。三、結(jié)果與分析（一）課程概況實(shí)驗(yàn)空間自2017年起，上線的生物學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目238項(xiàng)，占理工類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目總數(shù)的12.32%。生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程中（圖1），國家級一流課程項(xiàng)目85項(xiàng)，占項(xiàng)目總數(shù)的35.71%，省級一流課程77項(xiàng)，占項(xiàng)目總數(shù)的32.35%。2017-2019年上線的課程數(shù)量逐年上升，2021年上線數(shù)量有所下降。（二）建設(shè)單位1.從建設(shè)單位學(xué)科類別上可以看出（圖2），農(nóng)林院校數(shù)量最多，其次為綜合大學(xué)、師范院校、醫(yī)學(xué)院校，這4類大學(xué)建設(shè)的生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目達(dá)到總數(shù)的83%。一方面與院校的專業(yè)設(shè)置有關(guān)，這4類高校生物學(xué)及其交叉學(xué)科較多。同時(shí)，也說明這些院校對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重視和投入。2.從建設(shè)單位辦學(xué)層次上來看（圖3），“雙一流”高校建設(shè)數(shù)量占47.5%，但中國頂尖大學(xué)九校聯(lián)盟（C9）的項(xiàng)目僅占4.62%，其中，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)最多，為4項(xiàng)，其次為浙江大學(xué)，3項(xiàng)，北京大學(xué)、南京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、西安交通大學(xué)各1項(xiàng)，清華大學(xué)、上海交通大學(xué)和哈爾濱工業(yè)大學(xué)項(xiàng)目數(shù)為0。3.從圖4可以看出，建設(shè)4項(xiàng)及以上生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程數(shù)的高校有11所，建設(shè)3項(xiàng)的有13所，建設(shè)2項(xiàng)的有30所，建設(shè)1項(xiàng)的有75所，說明多數(shù)高校生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)還處于初步探索階段。4.根據(jù)我國經(jīng)濟(jì)區(qū)域劃分，分析生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程所在區(qū)域（圖5）。不難看出，建設(shè)單位主要集中在東部地區(qū)，這不僅是因?yàn)闁|部地區(qū)院校對生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程在資金、技術(shù)、人才等方面有更多的重視和投入，也與國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)推薦計(jì)劃有關(guān)。如《教育部辦公廳關(guān)于開展2017年度示范性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目認(rèn)定工作的通知》[8]，東部地區(qū)推薦計(jì)劃數(shù)量最多，占總數(shù)的41.1%。（三）課程建設(shè)情況1.學(xué)科分布從生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目學(xué)科分布情況可以看出（圖6），虛擬仿真項(xiàng)目已基本覆蓋生物學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科，但各學(xué)科的課程數(shù)量分布不均。建有20項(xiàng)以上的有4個(gè)學(xué)科，依次為生物技術(shù)、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)和動(dòng)物學(xué)；5-20項(xiàng)的學(xué)科最多，有8個(gè)學(xué)科；5項(xiàng)以下的有3個(gè)學(xué)科。2.課程類型生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)主要針對專業(yè)基礎(chǔ)課和專業(yè)核心課兩大方面（圖7）。實(shí)踐項(xiàng)目內(nèi)容主要有實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)（圖8），其中，針對某一門課或某一實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)課程占比最多，達(dá)到77.73%。生物學(xué)實(shí)習(xí)是生物實(shí)踐教學(xué)的重要環(huán)節(jié),主要有野外綜合實(shí)踐項(xiàng)目和生產(chǎn)實(shí)踐實(shí)習(xí)等；實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目多為實(shí)驗(yàn)室安全培訓(xùn)、生物學(xué)核心實(shí)驗(yàn)技能培訓(xùn)以及企業(yè)生產(chǎn)培訓(xùn)。但實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目占比較少，分別為15.13%和7.14%。對已有實(shí)習(xí)項(xiàng)目分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)習(xí)項(xiàng)目選題大多立足于高校所在區(qū)域生態(tài)環(huán)境特色，如石河子大學(xué)選取新疆荒漠區(qū)、廈門大學(xué)選取漳江口紅樹林、泰山學(xué)院選取泰山、長治學(xué)院選取太行山等。實(shí)驗(yàn)類型（圖9）主要是綜合設(shè)計(jì)型、基礎(chǔ)練習(xí)型和研究探索型，其中綜合設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目最多。（四）課程應(yīng)用情況1.實(shí)驗(yàn)人次分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)人次通常是衡量實(shí)驗(yàn)資源使用情況的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。通過抓取實(shí)驗(yàn)空間數(shù)據(jù)，238項(xiàng)生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目使用人次破萬的有15項(xiàng)，低于100人次的項(xiàng)目31項(xiàng)，未操作的項(xiàng)目59項(xiàng)（圖9），后兩者占項(xiàng)目總數(shù)的37.82%。以上數(shù)據(jù)說明生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)使用率高的項(xiàng)目不多，而且部分項(xiàng)目未得到有效利用。實(shí)驗(yàn)課程使用率一方面與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)本身的質(zhì)量有關(guān)。如實(shí)驗(yàn)人次1千次以上的項(xiàng)目共96項(xiàng)，其中國家級一流課程49項(xiàng)、省級一流課程26項(xiàng)，一流課程占比78.13%；從課程類型分析，這96項(xiàng)中綜合設(shè)計(jì)型和研究探索型課程有83項(xiàng)，占86.5%。說明高水平的，設(shè)計(jì)型、研究型、探索型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。另一方面與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開放權(quán)限有關(guān)。2018年發(fā)布的《教育部辦公廳關(guān)于開展2018年國家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目認(rèn)定工作的通知》[9]表明，項(xiàng)目被認(rèn)定后僅1年內(nèi)面向高校和社會(huì)免費(fèi)開放，1-3年內(nèi)免費(fèi)開放服務(wù)內(nèi)容不少于50%，3年后降至不少于30%，開放權(quán)限和收費(fèi)情況限制了使用頻次。此外，還與軟件的兼容性有關(guān)。實(shí)驗(yàn)空間中許多實(shí)驗(yàn)操作需要前往其他網(wǎng)站完成，對瀏覽器也有一定要求，操作繁瑣，影響學(xué)習(xí)積極性。2.實(shí)驗(yàn)完成情況分析實(shí)驗(yàn)完成率100%的項(xiàng)目有123項(xiàng)（圖10），僅占51.68%，說明僅半數(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，學(xué)生完成了學(xué)習(xí)任務(wù)。通過率80%以上的項(xiàng)目有90項(xiàng)，能夠達(dá)到課程考核目的；通過率60%以下的有53項(xiàng)，這些課程的教學(xué)和考核環(huán)節(jié)還有待改進(jìn)和完善。各實(shí)驗(yàn)課程完成率、通過率分布不均，也可能與課程開展情況、考核標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)。（五）研究現(xiàn)狀1.研究熱點(diǎn)通過獲取和分析中國知網(wǎng)論文關(guān)鍵詞，總結(jié)生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜顯示（圖11），與生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)相關(guān)的熱點(diǎn)關(guān)鍵詞主要有教學(xué)改革、課程改革、教學(xué)模式、虛實(shí)結(jié)合、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)以及生物學(xué)相關(guān)基礎(chǔ)課程等。不難看出，生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的研究熱點(diǎn)在課程資源建設(shè)與應(yīng)用兩個(gè)方面。虛擬仿真技術(shù)為生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索了新模式。2.研究趨勢通過整理和分析高頻關(guān)鍵詞，利用CiteSpace軟件生成關(guān)鍵詞突現(xiàn)可視化圖譜（圖12），分析生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究趨勢。圖譜顯示，不同時(shí)段內(nèi)突現(xiàn)的關(guān)鍵詞有教學(xué)改革、教學(xué)資源、平臺(tái)建設(shè)、課程建設(shè)、深度學(xué)習(xí)、智能評價(jià)、應(yīng)用等。從早期的平臺(tái)建設(shè)到近期的智能評價(jià)、深度學(xué)習(xí)，生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究不斷深入，體現(xiàn)從資源建設(shè)逐步進(jìn)入智能應(yīng)用的研究趨勢。圖11關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜圖12關(guān)鍵詞突現(xiàn)可視化圖譜四、結(jié)論與討論（一）生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)與研究現(xiàn)狀分析通過對實(shí)驗(yàn)空間上線的238個(gè)生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和中國知網(wǎng)112篇論文分析可知：1.生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目數(shù)量可觀，高質(zhì)量一流課程占比較高。與其他自然學(xué)科相比，生物學(xué)除了理論知識(shí)傳授以外，更側(cè)重于科研實(shí)踐及動(dòng)手能力的培養(yǎng)，人才培養(yǎng)計(jì)劃中實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程較多。2.國內(nèi)高校參與度較高，尤其是生物學(xué)及其交叉學(xué)科院校，其中農(nóng)林類高校建設(shè)課程數(shù)量最多。農(nóng)林院校對虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程的重視和推進(jìn)，不僅是對高?！靶罗r(nóng)科”課程改革的實(shí)際推動(dòng)，也為新農(nóng)民、新農(nóng)村建設(shè)提供人才和技術(shù)儲(chǔ)備，進(jìn)一步推進(jìn)鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實(shí)施。但國內(nèi)頂尖高校（C9）項(xiàng)目數(shù)量不多。3.針對某一門課或某一實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目占比高，野外綜合實(shí)習(xí)項(xiàng)目有待進(jìn)一步開發(fā)。4.生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程存在“重建設(shè)輕應(yīng)用”現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)資源利用率不高。5.高水平的綜合設(shè)計(jì)型、探索研究型一流實(shí)驗(yàn)課程有利于激發(fā)學(xué)生興趣。6.生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程在技術(shù)上個(gè)性化不足，存在技術(shù)路線相似，虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用趨同現(xiàn)象。7.生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究熱點(diǎn)在課程資源建設(shè)與應(yīng)用兩個(gè)方面，研究趨勢從資源建設(shè)到智能評價(jià)、深度學(xué)習(xí)，不斷深入。8.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)為生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革和創(chuàng)新型人才培養(yǎng)探索了新模式。（二）未來生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)的思考虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，有助于提升高校教學(xué)水平、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。在國家重視高水平學(xué)術(shù)型創(chuàng)新人才和應(yīng)用型創(chuàng)新人才培養(yǎng)的背景下，要抓住虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的契機(jī)，尋求適合的路徑，積極推動(dòng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革，為提高學(xué)生綜合科研能力，培養(yǎng)創(chuàng)新型和應(yīng)用型人才貢獻(xiàn)力量。1.課程層面，以打造高階性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)度的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課為目標(biāo)。虛擬仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)深度融合，破解了高校實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)訓(xùn)中“做不到、做不好、做不了、做不上”的問題[10]，其基本內(nèi)涵是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)要充分體現(xiàn)對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的超越[11]。具體表現(xiàn)為，從課程內(nèi)容上要體現(xiàn)前沿性與時(shí)代性，及時(shí)將生命科學(xué)研究前沿成果引入課程，以適應(yīng)生命科學(xué)快速發(fā)展對人才培養(yǎng)的新要求；從實(shí)驗(yàn)方式上，增加綜合型、研究型、創(chuàng)新型、探索型實(shí)驗(yàn)，支持學(xué)生自主設(shè)計(jì)。在實(shí)驗(yàn)材料選取、實(shí)驗(yàn)儀器組合、實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)定等方面允許學(xué)生靈活操作，后臺(tái)系統(tǒng)通過不同的運(yùn)算方式和推演，呈現(xiàn)出與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)相對應(yīng)的個(gè)性化實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等。讓實(shí)驗(yàn)課程不只是簡單的操作技能訓(xùn)練，更多的是對學(xué)生綜合性、系統(tǒng)性、創(chuàng)新性科研能力和思維的訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的高階性和挑戰(zhàn)度。野外實(shí)習(xí)是生物教學(xué)中重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，然而，特定的資源與環(huán)境等因素制約了生物學(xué)野外實(shí)習(xí)效果。實(shí)驗(yàn)空間上野外實(shí)習(xí)項(xiàng)目不多，說明野外實(shí)習(xí)虛擬仿真項(xiàng)目還有很大的探索空間。高校如何立足當(dāng)?shù)貐^(qū)域生態(tài)環(huán)境特色開發(fā)虛擬仿真實(shí)習(xí)項(xiàng)目，如何將野外實(shí)習(xí)課程從傳統(tǒng)的驗(yàn)證型（即“觀察-識(shí)別”）轉(zhuǎn)變?yōu)榧R(shí)傳授與探索創(chuàng)新為一體的新型教學(xué)模式[12]，都是未來生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)值得思考的問題。。2.技術(shù)層面，以搭建高質(zhì)量、個(gè)性化實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)為目標(biāo)。虛擬仿真技術(shù)特征包括仿真沉浸感、實(shí)時(shí)交互性、快速推演性以及仿真可信性幾個(gè)方面[10]，實(shí)驗(yàn)建設(shè)應(yīng)充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)特性，搭建高質(zhì)量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。沉浸式體驗(yàn)既包括人的感官體驗(yàn)，又包括人的認(rèn)知體驗(yàn)。這就要求虛擬仿真實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)者的感受應(yīng)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一致或高度相近。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程與結(jié)果的呈現(xiàn)更要與真實(shí)實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果高度一致，要符合客觀規(guī)律?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)“差之毫厘，謬以千里”，因此，生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)投入使用前必須對其科學(xué)性、可信性進(jìn)行評價(jià)鑒定。在生物學(xué)實(shí)驗(yàn)線下教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備充足且可組合變化，實(shí)驗(yàn)條件可設(shè)多種變量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可觀察，學(xué)生參與度極高。因此，如何最大限度地提升“交互性”，也是生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)重視和和解決的問題。要避免單向播放、簡單動(dòng)畫，更要豐富實(shí)驗(yàn)界面設(shè)備與材料，在實(shí)驗(yàn)條件、實(shí)驗(yàn)操作等方面設(shè)置豐富的、簡單有趣的交互性操作。此外，實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，能夠快速的計(jì)算和推演實(shí)驗(yàn)結(jié)果，減少等待時(shí)間，也是提升課程質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)過程中，高校教師團(tuán)隊(duì)由于缺乏計(jì)算機(jī)技術(shù)專業(yè)背景和管理經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)界面設(shè)計(jì)開發(fā)以及后期維護(hù)等方面都需要借助研發(fā)企業(yè)的力量，虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)方式形成了高校教師團(tuán)隊(duì)提出實(shí)驗(yàn)方案和教學(xué)需求、技術(shù)公司編程實(shí)現(xiàn)的校企共建模式。實(shí)驗(yàn)空間上，生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件開發(fā)公司主要有潤尼爾、歐倍爾等。潤尼爾的成品清單中高校生物學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)有92項(xiàng)，但有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目產(chǎn)品型號相同[13]。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目