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2020年末，教育部推出首批国家级一流本科课程。以学生为中心、聚焦内涵发展，复旦一贯高度重视本科教育，将本科教育放在核心地位，致力发挥课堂育人主渠道，打造新时代优质本科课程。今天，让我们走进王祥荣老师的国家级虚拟仿真实验一流课程。
“这是一门‘网游课’。”体验过《环境科学与工程虚拟仿真实验》课后，2017级环境科学与工程系本科生裴璐瑶形容“能在有限的时空间内带来无限的体验”。
这门课是“流域水环境生态安全评估仿真教学实验”项目（以下简称“项目”）中的一环。在完成实验之前的在线学习后，打开电脑，登录网站，键盘操控行动，鼠标调整视角，同学们既可以像“打游戏一样”，按照系统的指引，操控角色完成水样采集等任务，也可以“采取上帝视角”，通过上海市、长江口、海岛等虚拟的区域模型，模拟生态演变等环境变化。
虚拟仿真教学实验采取沉浸式和半沉浸式两种虚拟仿真技术，一方面搭建包括头盔显示器、VR眼镜、3D摄像头在内完整虚拟现实系统的沉浸式实验室，一方面搭建线上虚拟仿真实验平台。由此，一台电脑、一根网线，足不出户，同学们就能完成上课和实验。
“以虚补实，一台电脑就可以达到身临其境的效果。”教学服务团队负责人、环境科学与工程系教授王祥荣介绍，这门课程的特色在于用虚拟仿真弥补传统课堂的不足。
王祥荣希望以此突破传统课堂教学的时空限制，使学生从不同的方向和角度感受认知复杂的环境，但传统课堂往往以知识讲授为主，一旦遇到实验，往往面临成本高、危险性大以及可重复度低的难题：一方面，许多现实的环境灾害案例难以再现；另一方面，实地调研项目则会浪费巨大的财力物力，并伴有不可测的风险。而有了虚拟仿真技术，师生可以随时随地进入虚拟实验室和模拟环境，操作仪器，获得数据。
“这种自由度和可重复性，有利于削弱传统课程的紧张感。”裴璐瑶说。时至今日，她对大一做实验时的种种失误仍然历历在目，而虚拟仿真技术帮助她通过一个个任务熟悉实验流程和原理，终于克服了“实验恐惧”。
实验任务的多样化，得益于平台的完善和优化。项目配有2个子平台、4个子系统，可以实现数据分析、水力模拟、态势推演、应急预警与管理等功能。只要进入网站，同学们不仅可以练习水样的采集、还可以检测海岛的潮起潮落、模拟灾害的发生、推演气候的变化。配合线下的沉浸式实验室，同学们还能参观虚拟的污水处理厂、扑救虚拟实验室的火灾。
“学习形式的多样化和趣味化可以满足我们的好奇心，在完成类似于游戏的学习任务的同时，把知识点融会贯通。”在裴璐瑶看来，这种“游戏”一样的课堂拓展了教学的边界，使得课堂变得丰富多彩。而2017级本科生倪壹瑶认为，虚拟仿真实验把之前在传统课堂中学习过的知识，通过可视化的三维模型、动态数据、地图等形式展示出来，使知识更生动形象，有利于加深理解。
“未来的路要从广度和深度两方面走。”团队成员、环境科学与工程系博士后方雷总结，从广度上，要进一步扩充系统内的各项要素，提高系统整合度，从而尽可能逼真的模拟现实环境；从深度上，要探索虚拟仿真与慕课、面部识别等技术的结合，提高教学软件的智能化。
