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高校虚拟仿真实验室建设与创新

商品介绍
  

     本文介绍了虚拟仿真实验教学,并对其典型应用加以探讨,肯定了这类实验的优势,以期进一步推动高校实验教学的改革与创新。

      虚拟仿真;实验教学;实验室

        一、虚拟仿真实验室的定义与发展现状

        虚拟仿真实验室是高科技与教育事业相结合的产物,在计算机系统中把实验环境展现出来,采用的是各种不同的虚拟仿真技术,真实度较高。在很多世界知名大学里,各种形式的虚拟仿真实验室被开发出来,其应用范围不仅仅局限于科研和教学,还包括商业决策。值得一提的是虚拟仿真实验室功能不断增强,原来单纯的设备资源远程共享被拓展,向网络协作平台的方向发展,该平台的基础是虚拟资源,是在场景和模型的基础上建立的。我校认识到虚拟仿真实验室的重要性,在本省率先建立了省级虚拟仿真实验中心,对全校实验课程进行全面管理,并在虚拟仿真实验室建设中加大投入。但是从学校对虚假仿真实验室的使用情况来看,仍然存在很多问题,这对虚拟仿真实验室的正常运作不利,且实验教学的效果也受到一定的影响。

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        二、实验教学中存在的问题及解决措施

        1. 要摆脱传统实验室教学模式的束缚

        传统实验室在教学中发挥了较大的作用,很多教师仍然沿袭传统的教学模式,习惯在真实的实验室讲授知识,进行实验操作。即使已经建立了虚拟平台,但仍然没有得到充分利用,部分人员甚至认为虚拟实验是华而不实的。在这种情况下,教师需要转变思想认识,接受虚拟仿真实验室,并对实验模式形成正确的认知,使虚拟传统经过整合后能够更好地为教学服务。

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        2. 要加强实验教学的管理服务功能

        一直以来,教师对实验过程比较关注,对实验结果也比较重视。显然这是不够的,数据分析也是重要环节,另外编制实验报告、进行讨论交流也是非常关键的,而且实验过程中的协作服务问题也要引起足够的重视。由此可知,实验的所有环节都要相互配合,这样才能获得更好的实验效果。

        3. 软件开发与维护由于复杂程度较高而成为重点问题

        从实验教学的情况来看,有形资产的投入是有目共睹的,属于显性投入,能够引起广泛的关注。但是人才和管理等无形资产即使投入较大,从表面上看也并无太大的差异,属于隐性投入,往往被忽略。实验平台软件的构建需要人力、物力和财力的投入,但是却未必与本校的情况相适应,在满足学生需求方面也达不到预期目标。另外,学校自身科研能力也对实验平台的运行产生较大的影响,加之实验室综合水平等因素对平台的应用和运行也有制约作用。

        三、虚拟仿真实验室的建设与实验教学改革

        1. 虚拟仿真实验室对实验教学的影响

        虚拟仿真实验室是新兴的高科技产物,很多方面是真实实验室不可比拟的。这种优势在时间、空间、经费投入方面显得尤为突出,可以弥补真实实验室的不足,有助于更好地进行实验室管理,具体表现在以下几个方面:

        1)可以使教学资源得到更好的利用,发挥其开放性、共享性、先进性的优势。只要网络用户拥有权限,即可脱离时间和空间的制约,共享网站资源。把虚拟实验室的功能充分发挥出来,还可以升级模拟资源的性能,提升服务功能。值得一提的是由于实验室是虚拟的,不会产生仪器折旧等费用。

        2)学生的创新能力被挖掘出来。虚拟仿真实验室使传统教学模式发生变化,学生的灵活性、主动性被激发出来。在完成教学任务后,学生可以按自己的想法创新实验内容。而这个过程不会造成资源浪费,也不会出现安全问题,教师只需进行适当的引导即可。

        3)实验室的效益得以保障,同时实验项目的扩展性有待加强。虚拟状态资源属于高科技产物,没有数量和品种的制约。有的实验要使用大型设备或者所需时间较长,这就使得学生难以操作,虚拟仿真实验可以解决这个问题。

        2. 实验教学改革

        虚拟仿真实验室方兴未艾,正处于不断建设和完善阶段。为了取得更好的实验效果,教师和学生对于这种模式的认可度越来越高,虚拟资源也得到了充分利用。在实验教学改革过程中,教师可以根据自身教学特点,与预期的实验效果相结合,促进实验教学的发展。

        1)不同院系的课程安排不同,要从实际需求出发,建立虚拟仿真实验室,同时还要构建科学合理的教学体系。以信息学院计算机基础课为例,通过视频方式把实验的基本操作展现出来,更加直观,更容易理解。但是对于复杂的课程来说,教师课前不仅需要建立虚拟实验系统,还要把大型3D仿真模拟设备应用其中,在实际操作时要区别对待。

        2)虚拟教学方法和手段有待完善。利用虚拟仿真实验室开展教学,要求教师做好布置工作,指导学生对实验数据进行分析和处理,编制实验报告并上交,这些步骤亟待完善。只有做到整个实验步骤无缝对接,才能满足学生的需求,调动他们的学习积极性,虚拟实验才能达到预期目标。

        四、结语

        虚拟仿真实验室属于高科技创新与教育结合后的产物,可以实现模拟资源性能升级,使服务功能更强大,而且不涉及仪器折旧等问题,弥补了实物实验室的不足,使高校实验教学方法和内容得到优化,有利于提高学生的实践能力。

 

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