實(shí)驗(yàn)課程的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)探討

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1、實(shí)驗(yàn)課程的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)探討　　摘要：虛擬仿真技術(shù)與實(shí)驗(yàn)課程結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)高校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化，不但實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，提高教學(xué)效率，而且提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分發(fā)揮其學(xué)習(xí)主動性和創(chuàng)造性。介紹了實(shí)驗(yàn)課程中虛擬實(shí)驗(yàn)的發(fā)展現(xiàn)狀、種類、特點(diǎn)以及模擬過程，討論了網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)課程的發(fā)展趨勢，提出改進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建議和意見?！　￡P(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)課程；虛擬實(shí)驗(yàn)室；教學(xué)　　1實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的現(xiàn)狀10　　隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日益成熟，網(wǎng)絡(luò)教育與教學(xué)平臺也越來越得到普及與發(fā)展。在現(xiàn)代教學(xué)中，不僅需要師生面對面的交流，為了更深入地指導(dǎo)學(xué)生，還

2、應(yīng)借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，將知識的載體豐富化和多樣化，進(jìn)一步豐富教學(xué)手段。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是整個現(xiàn)代教育中不可或缺的重要組成部分，并在其中發(fā)揮著重要作用。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)與網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)的方式是有不同之處，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，基點(diǎn)是學(xué)生必須親自動手，只不過不是在實(shí)驗(yàn)室而是在虛擬實(shí)驗(yàn)室；而網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)偏重于理論課的網(wǎng)絡(luò)化與虛擬化，許多課程是通過遠(yuǎn)距離的多媒體教學(xué)手段完成的。相對于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)而言，網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)更抽象，后者不能動手操作。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的特點(diǎn)，是在網(wǎng)絡(luò)頁面中創(chuàng)建出一個可視化高度仿真的實(shí)驗(yàn)操作環(huán)境，通過操作虛擬的實(shí)驗(yàn)儀器或設(shè)備，即可模擬各種復(fù)雜

3、的實(shí)驗(yàn)，達(dá)到與真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境一致的教學(xué)要求和目的。它是虛擬仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與專業(yè)理論知識多方面的結(jié)合體，同時(shí)也解決了目前遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中缺乏實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的難題，必將促進(jìn)遠(yuǎn)程教學(xué)質(zhì)量的大幅度提高?！　【W(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，最為關(guān)鍵也最難解決的是實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)際操作，既要達(dá)到實(shí)驗(yàn)室教學(xué)的效果，又要允許學(xué)生出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室可能發(fā)生的錯誤操作?！　?實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的種類　　目前已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程形式主要有：網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)動畫演示、仿真實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)等。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)動畫演示是網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)初期的主要形式，以教師播放，學(xué)生觀看為主，學(xué)生被動接受，全部過程很少有學(xué)生主動參與的環(huán)節(jié)，類似于視

4、頻化的演示實(shí)驗(yàn)，以動畫的形式展示，不利于學(xué)生主觀能動性的發(fā)揮，其不足之處顯而易見?！　》抡鎸?shí)驗(yàn)主要是將實(shí)驗(yàn)室儀器和設(shè)備照片通過軟件加工使其電子化，在計(jì)算機(jī)中用軟件模擬儀器、設(shè)備和元器件等實(shí)驗(yàn)器材。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生進(jìn)入仿真實(shí)驗(yàn)室后，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇、利用虛擬實(shí)驗(yàn)室器材庫中的“實(shí)驗(yàn)器材”，按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行組合連接。同早期的動畫相比，仿真實(shí)驗(yàn)更真實(shí)，更易發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，也更有利于提高他們的實(shí)驗(yàn)興趣，同時(shí)利用仿真實(shí)驗(yàn)還可以開展傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中一般無法進(jìn)行的“破壞性”實(shí)驗(yàn)，加深學(xué)生對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和認(rèn)識，充分鼓勵學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)課中的創(chuàng)新設(shè)計(jì)和思維。10　　仿真實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)

5、驗(yàn)環(huán)境貼近實(shí)際，可以為學(xué)生提供自主探索的學(xué)習(xí)環(huán)境，使之自由安排時(shí)間，發(fā)揮其主動性，并且可以通過軟件資源全校共享，改善了教學(xué)資源缺乏的現(xiàn)狀。利用仿真軟件解決現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)教學(xué)中遇到的問題，在一定程度上可以達(dá)到事半功倍的效果?！　√摂M實(shí)驗(yàn)室是將實(shí)際操作的實(shí)驗(yàn)過程用計(jì)算機(jī)以及3D等多媒體技術(shù)更形象、更貼近實(shí)驗(yàn)室實(shí)際情況地模擬出來，并在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行中適當(dāng)?shù)爻尸F(xiàn)文字和提示，或者隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。教師對整個實(shí)驗(yàn)過程加以詳細(xì)的解釋和說明；學(xué)生既可以在虛擬實(shí)驗(yàn)臺上動手操作，又可自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的操作能力、分析診斷能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生更易獲得相關(guān)的知識、科學(xué)

6、的指導(dǎo)和敏捷的反饋，產(chǎn)生身臨其境的感覺。學(xué)生不但能夠有效地掌控實(shí)驗(yàn)過程，而且能夠最大限度地獲取整個實(shí)驗(yàn)過程的關(guān)鍵所在，掌握整個實(shí)驗(yàn)的精髓，并在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中得以驗(yàn)證?！　?實(shí)驗(yàn)課程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的特點(diǎn)　　將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)課程中，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，可以使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能得到大幅度提高，其特點(diǎn)如下：　　3.1感知性10　　感知性除了一般模擬實(shí)驗(yàn)所具有的視覺感知外，還有聽覺、力覺、觸覺、運(yùn)動等感知。理想的虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)該具有真實(shí)實(shí)驗(yàn)所具有的全部感知功能，達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果，從而豐富學(xué)生的感性認(rèn)識，充分拓展學(xué)生的觀察力和科研思維，為形成正確而深刻的理性認(rèn)識奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)課程在設(shè)計(jì)時(shí)要

7、充分發(fā)揮虛擬實(shí)驗(yàn)直觀性、趣味性強(qiáng)的優(yōu)勢，對容易出錯的地方和注意事項(xiàng)，設(shè)置提示性對話框，將一些學(xué)生平時(shí)觀察不細(xì)的操作步驟和真正實(shí)驗(yàn)無法演示的錯誤操作與可能產(chǎn)生的危險(xiǎn)結(jié)果運(yùn)用虛擬實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出來，充分發(fā)揮學(xué)生的能動性，吸引學(xué)生的注意力，體現(xiàn)出實(shí)驗(yàn)的趣味性，使學(xué)生樂于體驗(yàn)，從而提高教學(xué)效率?！　?.2沉浸感　　沉浸感是指在虛擬實(shí)驗(yàn)操作中學(xué)生感到作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。理想的虛擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)該達(dá)到使學(xué)生難以分辨虛擬與真實(shí)的程度并取得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的效果。目前的科技水平還很難達(dá)到這樣的效果，或者說即使達(dá)到了，但因成本太高，難以應(yīng)用，是以后虛擬實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的趨勢?！　±锰?/p>