虛擬仿真技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究

李曉芳 盧付強(qiáng) 時(shí)翔

[摘 要] 物聯(lián)網(wǎng)工程的專業(yè)性、實(shí)踐性較強(qiáng)，利用虛擬仿真技術(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行真實(shí)模仿，能夠更好地培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力，使學(xué)生更加積極、主動(dòng)地參與到物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)活動(dòng)中，對(duì)于提升教學(xué)的有效性非常有利。因此，主要對(duì)虛擬仿真技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用展開研究，通過(guò)對(duì)虛擬仿真技術(shù)概念及特征的分析，掌握物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)的現(xiàn)狀，從而利用虛擬仿真技術(shù)優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)路徑與形式，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)工作更好地開展與進(jìn)行，更好地提高其教學(xué)實(shí)效性。

[關(guān)鍵詞] 物聯(lián)網(wǎng)工程;專業(yè)教學(xué);策略;研究

[基金項(xiàng)目] 2020年度常州工學(xué)院虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)重點(diǎn)項(xiàng)目“‘基于RFID的防疫物資城市調(diào)配虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”（30120300000—FX—004）

[作者簡(jiǎn)介] 李曉芳（1972—），女（蒙古族），內(nèi)蒙古通遼人，博士，常州工學(xué)院計(jì)算機(jī)信息工程學(xué)院教授，主要從事信息獲取與處理研究。

[中圖分類號(hào)] G642.0? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ?[文章編號(hào)] 1674-9324（2021）39-0160-04? ? [收稿日期] 2021-05-10

由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)具有一定的抽象性，很多學(xué)生無(wú)法從書本或教材中全面地理解與掌握物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)知識(shí)，從而影響學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)與學(xué)習(xí)能動(dòng)性的發(fā)揮。虛擬仿真技術(shù)是一種現(xiàn)代化的具備戰(zhàn)略性和通用性的技術(shù)，能夠幫助人類更好地認(rèn)識(shí)自然的客觀規(guī)律，還能夠有效輔助科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)是一種實(shí)踐性較強(qiáng)的學(xué)科，需要通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解與掌握。通過(guò)利用虛擬仿真技術(shù)，能夠更好地優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)的實(shí)驗(yàn)流程，讓學(xué)生更加清晰、直觀地了解與掌握其教學(xué)特點(diǎn)，從而引導(dǎo)與鼓勵(lì)學(xué)生更加積極、主動(dòng)地探究物聯(lián)網(wǎng)工程的相關(guān)知識(shí)，并將其應(yīng)用到具體實(shí)踐中，提升物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)的有效性與科學(xué)性，提高該課程的教學(xué)品質(zhì)與水平。

一、虛擬仿真技術(shù)的概念及特征分析

（一）虛擬仿真技術(shù)的概念

所謂的虛擬仿真技術(shù)，主要指的是利用一種虛擬系統(tǒng)對(duì)一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)進(jìn)行模仿的技術(shù)或者方法。從狹義角度來(lái)分析，虛擬仿真技術(shù)就是一種試驗(yàn)研究的新技術(shù);而從廣義角度來(lái)講，虛擬仿真技術(shù)就是一種人類認(rèn)識(shí)自然、探究客觀規(guī)律的技術(shù)。在計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展的大環(huán)境與大時(shí)代下，虛擬仿真技術(shù)逐漸自成體系，并成為繼科學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)學(xué)推理后認(rèn)識(shí)自然客觀規(guī)律的一種有效方法或技術(shù)，逐漸成為人類認(rèn)識(shí)世界、改造與創(chuàng)造世界的戰(zhàn)略性、通用性技術(shù)[1]。

虛擬仿真技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)快速發(fā)展基礎(chǔ)上虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與仿真技術(shù)的融合性產(chǎn)物，是一種高級(jí)仿真技術(shù)。為了促進(jìn)現(xiàn)代仿真技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)網(wǎng)絡(luò)化、虛擬化與集成化的特性能夠更好地滿足其發(fā)展需求，并推動(dòng)相關(guān)行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。

（二）虛擬仿真技術(shù)的特征分析

虛擬仿真技術(shù)有很多特征，如沉浸性、交互性、逼真性與虛幻性。虛擬仿真技術(shù)的沉浸性主要是指在虛擬仿真系統(tǒng)中，使用者能夠獲得動(dòng)覺、觸覺、嗅覺、聽覺及視覺等多種感知，從而有身臨其境的感覺。理想化的虛擬仿真系統(tǒng)應(yīng)該具有對(duì)信息的感知能力。交互性是虛擬仿真系統(tǒng)的重要特性。在虛擬仿真系統(tǒng)中，環(huán)境能夠?qū)θ水a(chǎn)生作用，人也會(huì)作用于控制環(huán)境。人們通過(guò)肢體、語(yǔ)言等行為對(duì)環(huán)境進(jìn)行影響與控制，且虛擬環(huán)境還能夠?qū)θ说牟僮髋c行為進(jìn)行反應(yīng)。虛幻性是虛擬仿真技術(shù)的重要特性之一，其表明虛擬系統(tǒng)環(huán)境是虛幻的，是人類利用計(jì)算機(jī)技術(shù)虛擬出來(lái)的環(huán)境，其既能夠?qū)φ鎸?shí)存在的環(huán)境進(jìn)行模擬，又能夠?qū)κ澜缟犀F(xiàn)存或者之前存在的現(xiàn)象進(jìn)行模擬，同時(shí)能夠?qū)ξ磥?lái)可能出現(xiàn)的環(huán)境進(jìn)行模擬，對(duì)于客觀世界中不存在的事物也可以虛擬出來(lái)，只要是人們能夠幻想出來(lái)的，都可以通過(guò)虛擬技術(shù)進(jìn)行模擬，創(chuàng)造幻想性的環(huán)境。逼真性是虛擬仿真系統(tǒng)的又一特性，虛擬的環(huán)境與客觀世界的環(huán)境極為相似，感官上顯得比較逼真，就像在真實(shí)世界一樣。

二、分析物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)的實(shí)際現(xiàn)狀

隨著信息科技的快速發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用頻率與范圍逐漸增加和擴(kuò)大，并在一定程度上推動(dòng)與輔助了物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)工作的開展與進(jìn)行，但是其依然存在一些局限與不足，亟待優(yōu)化與解決。下面對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)的實(shí)際情況與問題展開探究與分析。

（一）教學(xué)內(nèi)容過(guò)于單一與機(jī)械化

由于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)是很多院校新開設(shè)的一個(gè)專業(yè)，具有很強(qiáng)的教學(xué)新鮮度，但是其教學(xué)內(nèi)容也比較單一和機(jī)械化，很多教師多參照書本或教材展開教學(xué)，致使教學(xué)的豐富性與靈活性不強(qiáng)，不利于學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)工程教學(xué)的內(nèi)容大多具有一定的實(shí)踐性，如果不能將該專業(yè)的理論性教學(xué)與實(shí)踐性教學(xué)進(jìn)行有機(jī)整合與對(duì)照式教學(xué)，則會(huì)影響該專業(yè)實(shí)際教學(xué)品質(zhì)的提升，不利于培養(yǎng)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)人才。

（二）缺乏健全的教學(xué)體系與機(jī)制

在開展物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)時(shí)，一些高校在該專業(yè)教學(xué)上缺乏較為健全和完善的教學(xué)體系與機(jī)制，其教學(xué)流程得不到更好的規(guī)范，教學(xué)資源得不到更好的整合、教學(xué)模式得不到更好的改革與創(chuàng)新、教學(xué)理念也得不到有效的轉(zhuǎn)化與升級(jí)，這都會(huì)影響物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)工作的有序開展，也會(huì)削弱其教學(xué)效果與作用。

（三）缺乏實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的教學(xué)實(shí)踐性很強(qiáng)，如果沒有良好的實(shí)踐平臺(tái)，提供給學(xué)生實(shí)踐與練習(xí)的機(jī)會(huì)與空間就會(huì)很少，不利于學(xué)生對(duì)物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)、理解與掌握，學(xué)生自主學(xué)習(xí)與探究知識(shí)的能力也得不到更好的調(diào)動(dòng)與培養(yǎng)，不利于物聯(lián)網(wǎng)工程實(shí)踐教學(xué)效果的呈現(xiàn)和教學(xué)品質(zhì)的提升。與此同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)過(guò)分重視理論教學(xué)，忽視了實(shí)踐教學(xué)的重要性，學(xué)生空有理論而沒有實(shí)踐，其人才的培養(yǎng)缺乏一定的全面性與科學(xué)性，同時(shí)在專業(yè)教學(xué)水平的提升方面也會(huì)有所欠缺。從整體上來(lái)看，不利于物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教學(xué)工作的有序開展與高效進(jìn)行。