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【摘要】建设滞后、设备不足等条件的限制， 使得工程管理专业实验课教学模式、教学手段等方面诸多矛盾突出。本文提出的“构建依托视频实验的虚拟试验平台， 助推工程管理专业实践教学模式创新” 的思路， 就是解决上述问题的尝试，希望借此引起更多的关注和探讨。
1. 相关背景
工程管理专业具有实践要求高， 与工程实际紧密联系的特点， 因而工程实践能力培养不仅是该专业教育的重要内容， 更是用人单位的迫切要求。
然而， 目前该专业的实践教学却不能满足社会对其专业能力培养的需要， 其主要不足体现在以下三方面： （1）建设滞后， 许多实验项目无法正常开出； （2） ②资源不足， 无法充分满足学生实践能力培养的需要； （3） 实验本身的复杂性， 使学生无法全面掌握施工现场的真实状况，不利于培养学生工程意识和实践能力， 制约了学生对实际工程掌控和处理能力的提高； （4） 受制于教学模式、实验手段等原因， 实验教学的实际效果有限。
构建以实际工程环境为背景， 基于视频试验和电脑仿真技术的工程管理专业虚拟实验教学平台， 则可以很好地解决上述问题， 满足人才培养需求。
2. 虚拟试验平台的构建
（1） 基本思路
我校虚拟实验教学平台的构建， 是在深入研究工管理专业培养目标和相关核心课程教学及实验大纲的基础上，通过相关部门和在工程现场全面收集与本专业实践教学相关的文字、图片、影像等资料素材， 再借助文本、图形、图像、音频、视频和现代媒体技术， 利用已有音视频试验系统和虚拟现实技术， 把有形的实体课堂转变为虚拟的数字化空间， 以直观、形象和生动的形式引导学生自主学习，自觉联系工程实际， 全面提升综合能力， 满足工程管理专业创新人才培养的需要。
（2） 现有基础
由中央和地方共建的管理试验模拟中心的音视频实验系统已经在我校建成并投入使用。该系统由三部分构成：①前端视频采集和传输系统； ②中央管理和存储系统； ③视频实验及材料系统。前端视频采集和传输系统主要实现高清信号采集和实时信息传递及对流媒体数据进行并发控制； 中央管理和存储系统则主要负责接收和存储从前端视频采集和传输系统所获得的实时信息， 响应用户请求并监控和管理各种设备； 视频试验及材料系统则主要是根据用户请求完成各种试验的视频展示。音视频实验系统可实现实时视频监控、视音频系统管理与控制、图像和声音实时采集及双向语言广播、视音频管理综合信息查询、统计与辅助决策、远程设备、软件管控、巡检及报警等功能。该系统的建成为虚拟试验平台的构建奠定了坚实基础。
（3） 实现形式
虚拟实验平台主要是以视频实验室为基础建立起来的，其构建方法就是在Web 中创建可视化的3D 环境， 将实体实验转换为虚拟实验。这样试验者就可以像普通浏览者一样， 通过点击鼠标来完成相应实验。
虚拟试验平台采用网页形式， 并结合框架层次导航，通过框架结构将各层次主链接存放到专门的目录框架中，所有内容页面则置于内容显示框架里， 并通过特定方式关联相应目录与内容。使用时， 只需单击目录框架中的层次目录链接， 相关内容就会自动在内容框架中显示。内容框架各层次子页面按照线性导航方式进行设置， 以适应使用者的不同浏览方式。具体层次目录按照虚拟现实与虚拟实验室及具体试验项目进行划分， 并将各内容介绍作为相应层次子页面。
3. 借助虚拟实验平台， 助推工程管理专业实验教学模式创新
虚拟实验平台对工程管理专业实践教学模式的创新，是以完善工程管理人才知识能力结构， 加强工程意识和工程实践能力培养为目标， 以工程项目建设全过程为主线，遵循由简单到复杂、由单项到综合循序渐进逐级提升的原则， 满足基本技能、专业技能和综合技能培养要求。具体而言可以从以下方面实现教学模式的转变和创新：（1） 教学主体向学生转变在传统教学模式下， 繁多的学习内容和枯燥的学习过程， 使得学生缺乏主动实验的积极性和学习研究的基本兴趣。同时由于课程限制和设备紧张， 很多实验内容也难以很好完成。基于视频的虚拟实验则可以很好克服上述困难。
虚拟试验平台融合网络技术， 利用虚拟技术在外观上模仿现实中的设备和实体实验对象， 再利用仿真技术模拟试验对象特性及实验设备的性能， 真切反映实验流程及步骤。视频集文字、图形、声音、图片、图像、影像等于一体， 通过多种媒体形式刺激学生的感官， 既能有效解决实验内容多、课时少、难度大的问题， 又能提高学生实验的改前沿教兴趣， 显著提高教学效果， 使学生由“被动听讲” 变为“主动学习”， 从而更好地激发学习热情， 增强综合能力培养。
（2） 实验教学逐渐走向开放
虚拟实验平台使得实验教学不再受到时空限制， 为开放教学奠定了基础。平台无关、C/S 工作模式、实时3D 渲染、立体视觉效果和网络传输便捷等特性， 使该平台成为不再受时间、空间、地域和设备限制的多功能实验室， 真正实现实验教学的突破， 为学生提供了从实验时间到实验空间， 从内容设计、准备、预试到实际操作与实验结果评价的一个较宽松、自由的时间、空间和条件。
借助开放的虚拟实验平台， 学生根据实验项目的内容及要求， 自己拟订实验目的、方法、步骤、标准， 并确定所需工具、仪器、设备、材料等， 向虚拟实验管理系统申请并在其指导下， 随时随地由学生独立地进行相应实验和能力测评。这种开放式的虚拟实验平台， 可以充分调动学生学习积极性， 充分发挥学生的聪明才智， 迅速提高学生各方面综合能力。同时， 也可以兼顾学生个体差异， 真正做到有教无类、因材施教。
（3） 教学内容不断整合更新
虚拟试验项目充分涵盖本领域、本学科实践教学的主（重） 要内容， 并按照专业能力培养要求和社会需求变化及知识技术更新情况不断进行整合更新。
虚拟试验项目开设是以工程项目建设全过程为主线，按照学习内容的先后顺序进行组织， 具体试验内容和流程安排、衔接遵循本学科学习的内在逻辑规律。重点试验步骤和关键试验环节准确仿真， 相关操作响应及时快捷， 关键节点明晰透彻。
虚拟实验项目不仅包括常见的演示性试验， 也包括验证型试验， 还有设计型和综合型试验， 甚至部分研究型试验， 能满足绝大部分基础及专业实验的要求。
（4） 多种教学方法综合
借助虚拟实验平台， 情景模拟等教学方法可以取得更好的效果。情景模拟， 也称角色扮演， 是以实践协作、动态交互、寓教于乐、全真模拟为主要特征， 突出对教学对象实践能力培养、高度体现以学生为中心的教育理念。以情景模拟的方式开展实验教学， 就是通过设置逼真的情境，让学生扮演特定角色（如工程师、项目经理等） 参加实验活动， 身临其境地处理现场中的各种问题和矛盾。在角色体验中， 实现认知和技能的交融， 达到知识的融会贯通和能力的全面提升。
5. 结束语
总之， 虽然虚拟实验不能完全取代实际试验和实践，但却为实验教学模式创新提供了崭新的思路和手段。因此，有必要更加关注虚拟实验， 并进行更多的探索和尝试。
本文由重庆市教改课题（09-3-077）“工程管理专业课程体系创新教学模式的构建与实践” 及“重庆交通大学信息与系统工程教学团队建设项目” 基金资助。
【参考文献】
［1］ 张利. 土木工程专业仿真模拟实验教学系统研究. 华北科技学院学报， 2010（1） .
［2］ 王利国等. 创新实验教学促精品课程建设. 实验室科学， 2009（8） .
［3］ 谢桂红等. 浙江大学本科课程教学模式改革的探索与实践. 2010年本科院校课程教学模式改革研讨会， 2010（6） .
【作者简介】
冯运义（1972— ）， 男， 重庆交通大学副教授， 研究方向： 系统工程及统计应用。
李建章（1968— ）， 男， 重庆交通大学副教授， 研究方向： 系统工程及微分方程。
1. 相关背景
工程管理专业具有实践要求高， 与工程实际紧密联系的特点， 因而工程实践能力培养不仅是该专业教育的重要内容， 更是用人单位的迫切要求。
然而， 目前该专业的实践教学却不能满足社会对其专业能力培养的需要， 其主要不足体现在以下三方面： （1）建设滞后， 许多实验项目无法正常开出； （2） ②资源不足， 无法充分满足学生实践能力培养的需要； （3） 实验本身的复杂性， 使学生无法全面掌握施工现场的真实状况，不利于培养学生工程意识和实践能力， 制约了学生对实际工程掌控和处理能力的提高； （4） 受制于教学模式、实验手段等原因， 实验教学的实际效果有限。
构建以实际工程环境为背景， 基于视频试验和电脑仿真技术的工程管理专业虚拟实验教学平台， 则可以很好地解决上述问题， 满足人才培养需求。
2. 虚拟试验平台的构建
（1） 基本思路
我校虚拟实验教学平台的构建， 是在深入研究工管理专业培养目标和相关核心课程教学及实验大纲的基础上，通过相关部门和在工程现场全面收集与本专业实践教学相关的文字、图片、影像等资料素材， 再借助文本、图形、图像、音频、视频和现代媒体技术， 利用已有音视频试验系统和虚拟现实技术， 把有形的实体课堂转变为虚拟的数字化空间， 以直观、形象和生动的形式引导学生自主学习，自觉联系工程实际， 全面提升综合能力， 满足工程管理专业创新人才培养的需要。
（2） 现有基础
由中央和地方共建的管理试验模拟中心的音视频实验系统已经在我校建成并投入使用。该系统由三部分构成：①前端视频采集和传输系统； ②中央管理和存储系统； ③视频实验及材料系统。前端视频采集和传输系统主要实现高清信号采集和实时信息传递及对流媒体数据进行并发控制； 中央管理和存储系统则主要负责接收和存储从前端视频采集和传输系统所获得的实时信息， 响应用户请求并监控和管理各种设备； 视频试验及材料系统则主要是根据用户请求完成各种试验的视频展示。音视频实验系统可实现实时视频监控、视音频系统管理与控制、图像和声音实时采集及双向语言广播、视音频管理综合信息查询、统计与辅助决策、远程设备、软件管控、巡检及报警等功能。该系统的建成为虚拟试验平台的构建奠定了坚实基础。
（3） 实现形式
虚拟实验平台主要是以视频实验室为基础建立起来的，其构建方法就是在Web 中创建可视化的3D 环境， 将实体实验转换为虚拟实验。这样试验者就可以像普通浏览者一样， 通过点击鼠标来完成相应实验。
虚拟试验平台采用网页形式， 并结合框架层次导航，通过框架结构将各层次主链接存放到专门的目录框架中，所有内容页面则置于内容显示框架里， 并通过特定方式关联相应目录与内容。使用时， 只需单击目录框架中的层次目录链接， 相关内容就会自动在内容框架中显示。内容框架各层次子页面按照线性导航方式进行设置， 以适应使用者的不同浏览方式。具体层次目录按照虚拟现实与虚拟实验室及具体试验项目进行划分， 并将各内容介绍作为相应层次子页面。
3. 借助虚拟实验平台， 助推工程管理专业实验教学模式创新
虚拟实验平台对工程管理专业实践教学模式的创新，是以完善工程管理人才知识能力结构， 加强工程意识和工程实践能力培养为目标， 以工程项目建设全过程为主线，遵循由简单到复杂、由单项到综合循序渐进逐级提升的原则， 满足基本技能、专业技能和综合技能培养要求。具体而言可以从以下方面实现教学模式的转变和创新：（1） 教学主体向学生转变在传统教学模式下， 繁多的学习内容和枯燥的学习过程， 使得学生缺乏主动实验的积极性和学习研究的基本兴趣。同时由于课程限制和设备紧张， 很多实验内容也难以很好完成。基于视频的虚拟实验则可以很好克服上述困难。
虚拟试验平台融合网络技术， 利用虚拟技术在外观上模仿现实中的设备和实体实验对象， 再利用仿真技术模拟试验对象特性及实验设备的性能， 真切反映实验流程及步骤。视频集文字、图形、声音、图片、图像、影像等于一体， 通过多种媒体形式刺激学生的感官， 既能有效解决实验内容多、课时少、难度大的问题， 又能提高学生实验的改前沿教兴趣， 显著提高教学效果， 使学生由“被动听讲” 变为“主动学习”， 从而更好地激发学习热情， 增强综合能力培养。
（2） 实验教学逐渐走向开放
虚拟实验平台使得实验教学不再受到时空限制， 为开放教学奠定了基础。平台无关、C/S 工作模式、实时3D 渲染、立体视觉效果和网络传输便捷等特性， 使该平台成为不再受时间、空间、地域和设备限制的多功能实验室， 真正实现实验教学的突破， 为学生提供了从实验时间到实验空间， 从内容设计、准备、预试到实际操作与实验结果评价的一个较宽松、自由的时间、空间和条件。
借助开放的虚拟实验平台， 学生根据实验项目的内容及要求， 自己拟订实验目的、方法、步骤、标准， 并确定所需工具、仪器、设备、材料等， 向虚拟实验管理系统申请并在其指导下， 随时随地由学生独立地进行相应实验和能力测评。这种开放式的虚拟实验平台， 可以充分调动学生学习积极性， 充分发挥学生的聪明才智， 迅速提高学生各方面综合能力。同时， 也可以兼顾学生个体差异， 真正做到有教无类、因材施教。
（3） 教学内容不断整合更新
虚拟试验项目充分涵盖本领域、本学科实践教学的主（重） 要内容， 并按照专业能力培养要求和社会需求变化及知识技术更新情况不断进行整合更新。
虚拟试验项目开设是以工程项目建设全过程为主线，按照学习内容的先后顺序进行组织， 具体试验内容和流程安排、衔接遵循本学科学习的内在逻辑规律。重点试验步骤和关键试验环节准确仿真， 相关操作响应及时快捷， 关键节点明晰透彻。
虚拟实验项目不仅包括常见的演示性试验， 也包括验证型试验， 还有设计型和综合型试验， 甚至部分研究型试验， 能满足绝大部分基础及专业实验的要求。
（4） 多种教学方法综合
借助虚拟实验平台， 情景模拟等教学方法可以取得更好的效果。情景模拟， 也称角色扮演， 是以实践协作、动态交互、寓教于乐、全真模拟为主要特征， 突出对教学对象实践能力培养、高度体现以学生为中心的教育理念。以情景模拟的方式开展实验教学， 就是通过设置逼真的情境，让学生扮演特定角色（如工程师、项目经理等） 参加实验活动， 身临其境地处理现场中的各种问题和矛盾。在角色体验中， 实现认知和技能的交融， 达到知识的融会贯通和能力的全面提升。
5. 结束语
总之， 虽然虚拟实验不能完全取代实际试验和实践，但却为实验教学模式创新提供了崭新的思路和手段。因此，有必要更加关注虚拟实验， 并进行更多的探索和尝试。
本文由重庆市教改课题（09-3-077）“工程管理专业课程体系创新教学模式的构建与实践” 及“重庆交通大学信息与系统工程教学团队建设项目” 基金资助。
【参考文献】
［1］ 张利. 土木工程专业仿真模拟实验教学系统研究. 华北科技学院学报， 2010（1） .
［2］ 王利国等. 创新实验教学促精品课程建设. 实验室科学， 2009（8） .
［3］ 谢桂红等. 浙江大学本科课程教学模式改革的探索与实践. 2010年本科院校课程教学模式改革研讨会， 2010（6） .
【作者简介】
冯运义（1972— ）， 男， 重庆交通大学副教授， 研究方向： 系统工程及统计应用。
李建章（1968— ）， 男， 重庆交通大学副教授， 研究方向： 系统工程及微分方程。