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1.中心的整体情况
(1)中心基本情况
    南京大学是国内首批进入教育部“985工程”重点建设的高水平大学之一,多年来在科学研究、人才培养等方面一直保持在国内高校的前列,进入21世纪以来,南京大学又提出了“文、理、工、医协调发展,建设世界一流大学” 的宏伟目标,在人才培养方面与国际接轨,一直把培养人才的实践能力和综合素质放在首位,先后建设了一批具有国际水平的“实验实践教学中心”,而南京大学“社会经济环境虚拟仿真实验教学中心”即是其中之一,现已成为一个主要服务学校各文科类专业实验实践教学的大平台,同时为学校其他学科科研及人才培养提供“社会经济环境”领域的资源共享和技术支持。
    由于学科特点和专业特征不同,文科类各专业的实验实践教学多年来一直是其教学体系中的薄弱环节,严重制约了人才培养目标的实现。综合而言,文科学科和对应专业主要的研究对象集中在“社会经济环境系统”范畴,而社会经济环境系统是一个以人为核心,包括社会、经济及生态环境等领域,涉及人类活动的各个方面和生存环境等诸多因素的复杂系统。其中,无论是生产运营、物流供应、经济金融还是人与自然环境的交互影响,都具有多重反馈、高度非线性的特征,也往往存在着很强的反直观性与时滞效应,对系统内多数参数的变化不敏感性以及对政策影响效果的随机性。社会经济环境系统的复杂性和特殊性决定了其实验教学的对象和实践系统无法在实验室实体构建,基于实体的感性实验难以开展,虚拟仿真实验是其必然途径。
    为此,南京大学以服务大文科类实验实践教学为目标,大胆打破专业壁垒和学科隔阂,以当时已经在社会和自然环境虚拟仿真实验教学领域具有扎实基础 的“环境科学与工程国家级实验教学中心”和在工业工程、控制及金融专业领域虚拟仿真实验教学积累了丰富经验的“管理---控制一体化省级实验教学示范中心”为基础,结合在社会经济仿真计算领域具有雄厚科研实力的“南京大学计算实验中心”,正式成立了“社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心”,经过几年的发展建设,中心已经初步建设了从本科到研究生的虚拟仿真实验教学体系;并依托中心雄厚的师资队伍和在虚拟仿真技术领域强大的科研实力,建成了以原有实验平台为主体,依托虚拟现实、多媒体、数据库和网络通讯技术的开放式虚拟仿真实验室体系。使以前无法完成的文科类专业综合、多学科综合实验,得意顺利实施,极大地激发学生的学习兴趣,提高了实验教学质量,并为兄弟院校在文科类实验中心建设方面起到了示范作用。
    目前, 南京大学“社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心”位于南京大学仙林新校区,中心总占地面积约3500平方米,设备固定资产总值4500余万元。所有实验室计算机均已接入学校的校园网。已经初步建成了一个以“人因、心理与行为虚拟仿真实验平台”、“区域环境分析与政策虚拟仿真实验平台”、“物流供应链虚拟仿真实验平台”和“经济金融虚拟仿真实验平台”为基础,以“社会经济综合计算虚拟仿真实验平台”为综合的多学科交叉融合的可扩展性强的虚实结合的实验教学资源,建设了智能化的实验中心管理平台;中心的基本情况如下图所示:

 

 
(2)中心队伍和教学概况
    中心拥有了一支50多人的、以工程院院士、国家教学名师为督导的、以知名专家教授为骨干的学历层次高、专业业务扎实、教学和科研水平高的老中青结合、职称、结构、数量合理的专兼职优秀实验教学和管理队伍。中心教师队伍的基本结构及实验教学统计情况如下表所示:
 

教师基本情况


正高

副高

中级

其它

博士

硕士

学士

其它

总人数

平均

年龄

人数

21

30

6

0

50

3

4

0

57

45

占总人数比例

37%

53%

10%

0

88%

5%

7%

0

实验教学情况

实验课程数 

面向专业数

实验总人时人数/

虚拟仿真实验人时数/

41

10

27710

7390

    

  科学研究在模型构建、数据资源、技术开发等方面为虚拟仿真实验教学提供了全方位的支持。目前中心开设的所有实验项目均是基于具有全国领先水平的原创性科学研究设计和发展出来的。在科研成果转化为虚拟仿真实验教学资源的同时,教学实验的设计、虚拟仿真实验课程中师生互动、学生的虚拟仿真创新实践活动都促进了相关领域的科学研究。中心鼓励教师、学生进行虚拟仿真模型的研究和程序的开发。现有的实验项目中,已有多个是我校本科生自主开发,或者在课题研究过程中教师与学生共同开发的。中心形成了教研相长、协同发展的良好局面。

    中心可以面向管理科学与工程类、经济类、环境规划管理、自动化等4大类开展虚拟仿真实验教学,已建设40多个真实实验无法展开的虚拟仿真综合实验项目,其中50%以上实验项目为自主研发。同时可为计算机科学与技术、工业工程等理工类专业提供相关课程的虚拟仿真实验教学,亦可以为对应学科的研究生实践教学和教师科研提供虚拟仿真实验研究平台及技术支持;同时,中心综合开发的社会经济环境虚拟仿真实验大平台,多年来一直为江苏大学、华泰证劵、28所和太湖和巢湖治污办等兄弟院校、科研院所及政府机构在人才培养、政策咨询和科学研究提供虚拟仿真实验教学及科研支撑。
    同时,制定了一系列具有可操作性的开放实验教学和管理的规章制度;初步形成了以实验教学监管为主体的教学质量监督体系。
2.中心的建设理念
     建设理念:学科融合、教研相长、虚实结合、开放共享
    基于这一理念,南京大学“社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心”的建设工作全面展开:
    学科融合:中心的“社会经济环境系统综合计算虚拟仿真平台”基于我校计算实验、虚拟仿真方面长期研究的积累,开展基础特色数据库、社会经济环境系统计算仿真模型、虚拟仿真实验底层平台的开发与建设,并最终实现社会经济环境综合虚拟仿真教学;在此基础上,中心建设了四大面向对象的教学平台:“经济金融虚拟仿真平台”、“物流与供应链虚拟仿真平台”、“人因、心理与行为虚拟仿真平台”、“区域环境分析与政策虚拟仿真平台”已经实现60多个虚拟仿真实验项目。中心服务社会科学领域的多个专业的虚拟仿真实验教学,通过相关学科知识体系的交叉融合,社会经济环境的专业技术与现代信息技术的融合,实体实验与虚拟仿真实验的融合,理论教学与实践教学的融合,填补了社会科学系统性虚拟仿真实验教学的空白,取得了显著的教学效果。中心的体系如下图:

 
     教研相长:以2019年为例,中心共承担省部级以上科研项目48项(当年立项和在研的项目)国家级科研项目40项,共计合同到账科研经费3989.9万元,其中包括:国家杰出青年基金项目2项,国家自然科学基金-重大项目1项,国家社科基金-重大项目1项,国家自然科学基金-重点项目2项,国家重点研发计划子项1项目,此外,中心还承担企业和行业委托的横向科研项目多项。科学研究在模型构建、数据资源、技术开发等方面为虚拟仿真实验教学提供了全方位的支持。目前中心开设的所有实验项目均是基于具有全国领先水平的原创性科学研究设计和发展出来的。在科研成果转化为虚拟仿真实验教学资源的同时,教学实验的设计、虚拟仿真实验课程中师生互动、学生的虚拟仿真创新实践活动都促进了相关领域的科学研究。中心鼓励教师、学生进行虚拟仿真模型的研究和程序的开发。现有的实验项目中,已有多个是我校本科生自主开发,或者在课题研究过程中教师与学生共同开发的。中心形成了教研相长、协同发展的良好局面。
    虚实结合:多年来,虚拟仿真中心与我校的相关国家级、省级实验教学示范中心始终保持着虚实结合的良性互动关系。同时,中心与上海证券交易所、交通银行、扬子石化和瑞华投资等多家著名机构和企业在实验教学资源、实习基地建设等方面紧密合作。与Rockwell公司、国泰安信息技术、东软集团、中国电子科技集团二十八所等国内外一流公司在虚拟仿真实验平台设计和开发方面形成了战略合作关系,校企合作提供了中心发展的强大技术支持和独特行业资源,使中心具备了先进的设备和持续的创新能力,更好地展现社会经济环境系统中真实实验无法观测的现象和运行机理。
    开放共享:南京大学“社会经济环境系统虚拟仿真实验教学中心” 通过自主研发与合作开发相结合,坚持以服务社会科学类多个专业本科实验实践教学为主要目标,中心拥有统一的分布式数据库和云计算平台,对虚拟仿真实验教学进行了科学的规划,开发了统一的教学管理系统为虚拟仿真实验教学中心的所有专业实验项目提供从学生选课、实验课程安排、到实验记录和报告、实验考核和成绩管理,以及统计历年实验项目等教学管理服务。上述软硬件资源、实验项目资源和教学管理资源在相关专业间实现共享。网络环境支持远程实验,目前已有部分实验对江苏大学、南京审计学院等兄弟院校开放,未来将实现实验资源的校内外全面共享。同时,中心计划实现底层开发平台的开放和共享。中心现有的可以通过互联网共享的实验教学资源有5项(1)国家虚拟仿真实验教学项目“物质循环过程虚拟仿真实验”,参与人数达2737;(2)中国大学MOOC的课程“期权定价”,目前参与人数达5286;(3)中心自建的南京大学虚拟仿真实验资源共享平台,可开设生产服务系统建模仿真,人因工程仿真、机器人仿真等三门虚拟仿真实验课程;(4)高级运筹学基础算法编程在线判题系统(5)高级运筹学CPLEX教学实验案例。



3.中心的教学体系
    按照“加强基础、提高能力、综合培养”的原则,中心面向社会科学领域的管理科学与工程类、经济类、环境规划管理等4大类10个专业,形成了“4+4”模式,即从培养学生实践能力和创新意识出发,开设个性化、创新性的虚拟仿真实验项目,加强学生的专业技能训练,培养综合设计能力和创新能力,构建循序渐进的 “四层次四结合”虚拟仿真教学体系。四层次是指通过专业基础实验、专业技能实验、综合设计与仿真训练和创新实践活动,四个层次实现“分层培养、层层递进、逐步提高”。中心教学体系如下图所示:

 
     在实际的实施过程中,通过“四结合”最终达到教学目标的要求。这四个结合是
    (1)理论课程与虚拟仿真实验课程相结合:虚拟仿真实验与各专业的学科平台课程、专业核心课程配套,并且教学计划中对理论课程和虚拟仿真实验课程的授课时间作了系统的安排,使学生在掌握了一定的理论知识后通过虚拟仿真实验直观的了解其应用的领域和方法,增强学生的学习兴趣和掌握、运用知识的能力。
    (2)实体实验与虚拟仿真实验相结合:虚拟仿真实验重点针对社会经济环境系统长期演化过程和极端突发事件冲击等实体实验无法实现的情景展开,与实体实验互为补充。
    (3)校内实验与校外交流/实践相结合:虚拟仿真实验展现的社会经济环境系统问题往往具有深刻的现实背景,我校通过安排学生进行校外实习/实训基地参观、实践,进一步强化虚实结合,促进学生理论联系实际。
    (4)虚拟仿真实验教学与科学研究相结合:中心为学生提供课外综合设计与虚拟仿真实验项目,学生可以自由选题,并在老师指导下通过中心的虚拟仿真实验平台开展创新性的研究工作。
    目前,中心搭建了四大面向对象的教学平台:“经济金融虚拟仿真平台”、“物流与供应链虚拟仿真平台”、“人因-心理与行为虚拟仿真平台”、“区域环境与政策虚拟仿真平台”已经实现40多个虚拟仿真实验项目。