淺談虛擬實驗教學(xué)環(huán)境在計算機(jī)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

摘要：隨著信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)已經(jīng)無法滿足實踐教學(xué)的要求，虛擬實驗教學(xué)作為一種補(bǔ)充已經(jīng)成為加強(qiáng)實踐教學(xué)、提高教學(xué)質(zhì)量的重要手段。該文首先闡述了虛擬實驗教學(xué)和傳統(tǒng)實驗教學(xué)相比的優(yōu)勢，接著構(gòu)建了一個教學(xué)模式使得虛擬實驗與真實實驗可以有效的整合。此模式以小組分組討論學(xué)習(xí)為主，以新評價體系為導(dǎo)向。通過這種模式開展實驗教學(xué)，可以有效地促進(jìn)學(xué)生主動參與和討論實驗，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合實驗?zāi)芰Α?/p>

關(guān)鍵詞：虛擬實驗；計算機(jī)；教學(xué)設(shè)計；實踐應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2013）10-2400-02

1 虛擬實驗相關(guān)理論

1.1 虛擬實驗的定義

虛擬實驗是指利用計算機(jī)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)來模擬各種真實的實驗環(huán)境，使得實驗者就好像在真實的環(huán)境中一樣可以完成各種預(yù)定的實驗項目，通過虛擬實驗所取得的訓(xùn)練或?qū)W習(xí)效果等價于在真實環(huán)境中所取得的效果，甚至比在真實環(huán)境中所取得的效果更好。虛擬實驗是虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、人機(jī)交互技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，也是應(yīng)用信息技術(shù)在教育領(lǐng)域中的一種創(chuàng)新。

1.2 虛擬實驗和傳統(tǒng)實驗相比的優(yōu)勢

第一、虛擬實驗促進(jìn)新技術(shù)融入實驗教學(xué)。在高校中，實驗的內(nèi)容要求具有探索性、創(chuàng)新性和開放性，在整個實驗過程中要求學(xué)生在開放的環(huán)境中主動思考，分組協(xié)作來完成。而學(xué)校傳統(tǒng)的實驗，采用的是真實的實驗器材，在空間和時間上都比較有限，即使是說開放實驗也是在有限的資源中盡可能的開放。而虛擬實驗運用的是虛擬實驗軟件（Vmware Workstation、Boson Netsim等）讓學(xué)生在借助網(wǎng)絡(luò)的條件下，在任何時間任何地點完成實驗內(nèi)容。因此，運用虛擬實驗技術(shù)將新技術(shù)融入實驗教學(xué)，有利于提高實驗的教學(xué)效果。

第二、虛擬實驗有利于潛能的釋放和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。在虛擬實驗的平臺上，學(xué)生可以隨時隨地參與實驗，從而拓展了教師的教學(xué)空間，這樣使得教師可以在教學(xué)外的時間里對學(xué)生進(jìn)行跟蹤教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗，為師生的交流增添了機(jī)會和渠道。而且學(xué)生之間也可以利用這個平臺相互溝通，共同探究問題，解決問題。因此，虛擬實驗有利于學(xué)生自我潛能的釋放和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。

第三、虛擬實驗有利于因材施教。虛擬教學(xué)平臺式以學(xué)生為主體的教學(xué)平臺，學(xué)生可以在平臺上根據(jù)自己的情況選擇符合自己實際情況的實驗，教師可以根據(jù)各個實驗對學(xué)生進(jìn)行分類指導(dǎo)。這樣，各個階層能力的學(xué)生都能夠通過虛擬實驗平臺與教師進(jìn)行交流，完成實驗。從而使得學(xué)生們的自信心得到提高，主動性得到增強(qiáng)。

2 虛擬實驗與真實實驗的整合

2.1 虛擬實驗和真實實驗整合模式

虛擬實驗與真實實驗整合的方針：首先本著以學(xué)生為主體，教師為導(dǎo)向的教學(xué)理念，其次依照以真實實驗為主，虛擬實驗為輔的二者相整合的大原則，讓學(xué)生自行分組并開展小組探究式學(xué)習(xí)模式，最后還要改進(jìn)實驗評價體系，從而促進(jìn)實驗教學(xué)的發(fā)展和開拓，這樣才能培養(yǎng)出具有創(chuàng)新能力的21世紀(jì)的技術(shù)人才。虛擬實驗與真實實驗相整合的過程如圖1，虛擬實驗為學(xué)生提供了更加廣闊的空間（無論是地理上或是時間上），學(xué)生們可以自由的在兩種實驗平臺中作出選擇（當(dāng)然要依照自身的具體情況）。最重要的是，他們在真實實驗中沒有解決的問題，可以通過虛擬實驗?zāi)M出真實實驗的答案，從而為他們進(jìn)行真實實驗之前先積累一定的經(jīng)驗。真實實驗和虛擬實驗相輔相成，相互促進(jìn)，教師在其中只是起到監(jiān)督，促進(jìn)的作用，自始至終是以學(xué)生為主體進(jìn)行的。

2.2 虛擬實驗的課程實施實施

以計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)課程為例實現(xiàn)虛擬實驗。計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的實驗主要分成三大部分：基本實驗、綜合實驗和設(shè)計實驗。教師在每個學(xué)期初都會在虛擬實驗平臺上發(fā)布實驗作業(yè)，實驗作業(yè)上包括了實驗?zāi)繕?biāo)，實驗內(nèi)容和實驗報告的格式，學(xué)生操作完成后可以在網(wǎng)上直接提交。在學(xué)生操作的過程中，可以通過虛擬實驗平臺與同組的學(xué)生互相交流，亦可向教師提問，并且得到教師的指導(dǎo)，答疑。當(dāng)實驗報告提交后，教師可以通過虛擬實驗平臺，對學(xué)生的實驗報告進(jìn)行批改，評價。

3 結(jié)束語

虛擬實驗是信息時代的產(chǎn)物，是重要的數(shù)字資源。任何新興事物的產(chǎn)生都有原因，任何新興事物的發(fā)展都必須有一個時間的累積。目前，我國對虛擬實驗的研究還處于一個發(fā)展中的階段，存在很多問題和不足，如：沒有統(tǒng)用的虛擬實驗?zāi)Ｐ?、多媒體技術(shù)的不足等等，這些問題都亟待我們的解決。

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