一场“无中生有”的教学“聚变”

时间：2020-04-02 16:38 来源：中国青年报作者：milu

　　受新冠肺炎疫情影响，春天的大学校园空空荡荡。而在天津大学机械工程教学实践中心，工程图学实验室里却是一番“人声鼎沸”的景象：100多名学生正在试验台前体验着《工程图学》的实践大课。

　　只见学生们一边观察机械结构和工作原理，一边动手拆装齿轮油泵零件。而大到教学楼，小到齿轮零件，都是通过虚拟仿真技术生成的，学生们人在家中，即可在线完成一系列实验操作。

　　在这个特殊的“超长假期”，天津大学师生正依托虚拟仿真技术创新线上授课以及实验教学方式，感受着一场“无中生有”的教学聚变，让学生们“实验不叫停，求知不掉线。”

　　虚拟仿真实验教学项目被誉为具有跨时代意义的“金课”。顾名思义，虚拟仿真课堂依托虚拟现实技术利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的“模拟实验室”。操作者能进入一个交互式三维虚拟现实环境，并与之产生互动。在这里，教师和学生可以最大限度地发挥“虚拟”优势，展现无法完成的复杂实验，体验实验室难以实现的危险性甚至具有极端破坏性的实验等，从而提高教学效果。

　　作为中国高校“新工科”建设的排头兵，天津大学已经在大部分学院都开展了虚拟仿真教学项目，其中包括20个市级建设项目和5个国家级项目。如今，该校的四门“金课”入选国家虚拟仿真实验教学项目，位居全国前列。

　　天津大学机械学院《工程图学》授课教师徐健介绍，工程图学是工科类专业学生的必修课。新冠肺炎疫情以来，全校有上千名学生选了这门课。这些学生分布在全国20多个省份及境外各地，如今只需一根网线，学生们无论在世界哪个角落，都能通过线上平台操作实验器材，完成规定的教学任务。

　　“虚拟仿真技术给课堂带来了不可思议的变化。”徐健发现这种全新教学模式也在激发学生们的创造力和学习兴趣。

　　在虚拟仿真课堂里，所有抽象的知识点都变得具象化，书本上的零件和仪器统统“活”了起来，甚至可以让学生们360度无死角地“把玩”。而课堂进度和随堂测验则变成了如同“游戏通关”一样的小竞赛。

　　有的富有想象力的学生，会顺手将眼前的虚拟零件组装成一个像模像样的“烧烤机器人”，传到朋友圈里炫耀一番。

　　在天津大学无障碍通用设计研究中心，一扇“神奇”的大门正在打开。

　　登录电脑教学平台，你立刻走进一个车水马龙的虚拟城市。小学门口的马路，养老院大厅的扶梯，医院的走廊…学生们要按照“游戏通关规则”，在逼真的生活场景中实验对比，从“第一视角”出发，为老人、幼童和残障人士设计引导标识，分析哪些图案、颜色、尺度更醒目、更具有亲和力。

　　“虚拟仿真实验教学，是我们在中国通用无障碍领域创造的又一个‘第一’。”该中心主任王小荣说。成熟的无障碍环境是社会文明的标志之一，也最能体现一座城市、乃至一个国家的“温度”。天津大学无障碍通用设计研究中心，是国内领先的无障碍领域综合研究机构和新型国家智库。他们编写了全国第一本“无障碍”专业教材，系统开设了全国第一门无障碍本科专业课、研究生专业课、公共通识课。

　　“你不可能为了一个知识点，把所有学生领到医院或者敬老院。”赵伟是《无障碍通用标识设计实验虚拟仿真实验》这门课程的主创教师之一。“以往，为了让学生认识关键设计要素，我们要购买一大堆设备模拟不同环境下的人体障碍，而虚拟仿真技术在很大程度上解决了这些传统教学方式的困难。”

　　有学生评价，“换了个真实的视角，让我一下子对残障人士以及老人等弱势群体的需求感同身受。”天津大学2017级建筑学院本科生林雨辰则发现，那些关于楼梯应该多宽、台阶应该多高、指示牌应该挂在什么位置……书本上冷冰冰的知识点和数据，仿佛都有了温度。

　　三月伊始，天津大学化工学院将《化工原理》系列等虚拟仿真实验教学资源免费向全国开放。全国各地的学生均可登录平台，使用所有的教学资源，在家里就可以“做实验”。

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