三、国内发展现状

3.1 政策背景:全球罕见的政策供给强度

国内虚拟仿真实验教学的发展具有鲜明的政策驱动特征。梳理近十余年的政策脉络,可见一条持续加码、逐级细化的清晰主线:

时间

政策事件

关键内容与量化指标

2013—2015

国家级虚拟仿真实验教学中心建设

分三批共认定约 300 个

2017

教育部启动示范性虚拟仿真实验教学项目建设

建成"实验空间"(ilab-x.com)国家虚拟仿真实验教学课程共享平台

2018

首批国家虚拟仿真实验教学项目认定

296 个

2019

《教育部关于一流本科课程建设的实施意见》(教高〔2019〕8 号)

启动"双万计划",设立虚拟仿真实验教学一流课程类别

2020.11

首批国家级一流本科课程

共 5116 门,其中虚拟仿真实验教学一流课程 728 门

2020—2021

《职业教育提质培优行动计划(2020—2023 年)》及配套文件

部署职业教育虚拟仿真实训基地建设

2021.08

教职成司函〔2021〕35 号

公布215 个职业教育示范性虚拟仿真实训基地培育项目

2022.12

中办、国办《关于深化现代职业教育体系建设改革的意见》

将虚拟仿真实训基地列为提升职业院校关键办学能力的重要举措

2022

教育数字化战略行动

建成国家智慧教育公共服务平台

2023.06

第二批国家级一流本科课程

共 5750 门,其中虚拟仿真实验教学课程 472 门

2024

中共中央、国务院《教育强国建设规划纲要(2024—2035 年)》

确立教育数字化的战略地位

2025

第二期"双高计划"(2025—2029 年)启动

明确要求建设"虚拟仿真实训基地","构建数字化教学新生态","探索基于生成式人工智能的互动式教学模式"

2025—2026.01

第三批国家级一流本科课程

共 5994 门,其中虚拟仿真实验教学课程 500 门

2026.04

教育部等五部门《"人工智能+教育"行动计划》(教科信〔2026〕1 号)

由教育部、国家发展改革委、工业和信息化部、科技部、国家数据局联合印发;提出构建"人机协同、虚实结合、泛在可及的智慧教育新形态",到 2030 年"形成一批高价值、可推广、可复制的应用场景"

三批国家级一流本科课程中,虚拟仿真实验教学类课程累计认定 1700 门;叠加 215 个职教示范性虚拟仿真实训基地培育项目与约 300 个国家级虚拟仿真实验教学中心,国内已建成全球规模最大的政策驱动型虚拟仿真实验教学体系。

2026 年 4 月的《"人工智能+教育"行动计划》具有特殊意义:它首次在国家层面将"人机协同"的教育形态写入行动纲领,并在国家教育数字化战略行动 2026 年部署会上提出"AI for 学校教育""AI for 教师发展"等六项部署。其中"形成一批高价值、可推广、可复制的应用场景"的表述,与轻量化路线所强调的低成本、可复制、可推广特性高度契合,为该方向提供了明确的政策接口。

政策研判:国内的政策供给强度在全球范围内罕见,但政策的激励结构存在明显的形态偏向——评审认定的对象是"项目"与"课程",评价标准隐含着对完整性、系统性、先进性的追求,客观上引导资源向"重资源"集中。知识点级的轻资源既无对应的申报通道,也无对应的认定标准,处于政策激励的盲区。

3.2 典型应用案例与建设形态

(一)高校层面:以"实验空间"为枢纽的平台化体系

以国家虚拟仿真实验教学课程共享平台为枢纽,形成了从项目申报、专家认定到在线共享的完整链条。典型项目普遍呈现以下结构性特征:以 Unity3D、Unreal Engine 或专业虚拟仿真平台为开发引擎;由校企合作或外包团队承担开发;采用 B/S 或 C/S 架构,依赖专用服务器与账号体系;具备完整的实验步骤引导、成绩评定与数据统计功能。这一模式在打造标杆项目上高效,解决了传统实验教学"做不到、做不了、做不上"的痛点。

值得注意的是,部分高校项目已在技术上采用无插件的现代 Web 技术路线。例如复旦大学的计算思维交互式学习仿真实验,采用 Three.js 实现 Web3D、结合 Google Blockly 实现积木式可视化编程,覆盖元胞自动机、图灵机、可计算性等 50 余个抽象概念,并通过 WebRTC 与 Socket.IO 实现实时协同。该案例说明国内在 Web 端仿真的技术实现层面并不存在能力短板,但其架构仍为"前后端分离 + 平台化系统",属于本文谱系中的"中资源"层。

(二)职业教育层面:以虚拟仿真实训基地为载体的重资产建设

215 个示范性虚拟仿真实训基地培育项目集中在高端装备智能制造、轨道交通、智能建造、现代化工、护理与医学等专业领域,普遍采用 VR/AR、数字孪生技术,建设投入常达千万元量级(如广东机电职业技术学院一期总投入 1456.7 万元、建设面积 1598.8 平方米)。其目标定位是解决职业教育实训中"看不到、进不去、成本高、危险性大"的特殊困难,属于典型的重资产、场地绑定型建设。

(三)教师个体层面:碎片化的轻量化探索

近年来,部分一线教师开始尝试使用 H5、Canvas、Three.js 等技术自主开发小型教学交互资源,并借助雨课堂、超星学习通、智慧职教等平台的单页面上传通道嵌入课堂。同时,在学术层面,基于 Three.js 的无插件 Web 可视化研究在矿区三维地质建模、飞行仿真、数字博物馆等方向持续产出。但需指出的是,这类研究的目标多为工程可视化系统的实现,而非教学资源生产方法的建构,二者的研究问题不同。

教师个体的轻量化探索普遍呈现"个体化、经验化、碎片化"的特点:缺乏统一技术规范,成果质量参差、跨设备兼容性无保障;缺乏系统的开发方法论,经验难以沉淀传递;缺乏针对课堂离线场景的工程化考量,多数依赖在线 CDN;缺乏版权保护与成果确权机制,抑制自主开发意愿。

(四)技术供给侧:国产引擎与云渲染服务

国内已形成一定规模的 Web 端三维技术供给:Cocos Creator、LayaAir、Galacean(蚂蚁集团,前身 Oasis)等国产引擎均支持 Web 平台输出;腾讯云、华为云、阿里云均提供云渲染/像素流服务,为重型仿真的 Web 化交付提供基础设施。这些供给主要面向游戏、电商与工业可视化市场,在教育领域的适配与渗透相对有限。

(五)AI 辅助开发的国内动向

国内相关探索正在快速升温。在教研体系层面,浙江省教育厅教研室已在省级研讨会上专题推广"氛围编程(Vibe Coding)及其教学应用案例",将其流程标准化为"描述需求→AI 自动生成代码→一键运行验证→交互迭代优化→直接部署上线",明确指向降低编程门槛、使教师聚焦创意与体验。在实践层面,已出现使用原生 HTML 搭配 Three.js 构建零插件、免安装的中小学化学虚拟实验平台等案例。

但从整体看,国内 AI 赋能教学资源的研究主体仍集中于教案生成、题库建设、智能答疑、学情画像等文本类应用;将生成式 AI 用于可交互仿真软件生产的成果较少,且多为个案经验描述,尚未形成"提示词模板—开发流程—验证清单—失效模式库"的完整方法论闭环,也缺乏严格的教学效果实证。

3.3 技术研发现状与差距

综合分析,国内在该领域的差距集中于五个方面,且多数并非纯技术能力差距:

(一)底层标准与引擎生态的原创供给不足。 WebGL、WebGPU、WGSL、glTF 等基础标准的制定主导权与 Three.js、Babylon.js 等核心开源库的话语权均在境外。国内以应用集成与二次开发为主,一旦上游标准或库发生重大演进(如 WebGPU 迁移、API 破坏性变更),国内应用侧处于被动适配位置。

(二)资源形态的路径依赖。 建设重心长期集中于重资源,形成了"虚拟仿真必须高保真、大投入"的路径依赖。其直接后果是:资源体量大、平台绑定强、离线不可用、二次开发受限、跨校复用成本高。当建设期结束、经费终止后,服务器续费、系统升级、故障修复缺乏稳定责任主体,项目容易进入"存在但不可用"的僵尸状态。

(三)教师自主生产的方法论体系缺位。 国外已有 EjsS 这类面向教师的建模工具积累,以及近年围绕氛围编程的方法论与伦理框架研究;国内既缺少同类工具生态,也缺少将教师自主开发经验工程化、标准化的系统研究。经验停留在个体层面,难以形成组织知识资产。

(四)质量标准与认定通道的缺失。 现有的虚拟仿真类课程认定标准针对的是完整课程,其指标体系(学时、考核、系统完整性)无法适用于知识点级轻资源。轻资源既无质量规范可依,也无成果确认渠道,教师投入产出比不明确,缺乏持续投入动力。

(五)开放共享机制与无障碍实践的薄弱。 国外 OER 运动确立的 5R 原则(保留、重用、修订、混编、再分发)在国内落地有限,多数资源"可访问但不可再分发、不可修改"。同时,WCAG 无障碍标准在国内教学资源建设中的落实程度普遍偏低,键盘导航、屏幕阅读器支持、色彩对比度等要素较少纳入验收指标。

(六)附带的新问题:源码即交付物带来的知识产权风险。 轻量化路线的开放性是双刃剑——单文件 HTML 的源码完全暴露,缺乏成果确权与防护机制,这在国内成果导向的评价语境下构成实质性障碍,也是国外机构化开源生态(有明确 CC 许可与署名规范)与国内个体化生产之间的制度差异所在。