實驗課程的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室教學探討

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1、實驗課程的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室教學探討　　摘要：虛擬仿真技術(shù)與實驗課程結(jié)合可以實現(xiàn)高校實驗實訓教學的網(wǎng)絡(luò)虛擬化，不但實現(xiàn)實驗課程的網(wǎng)絡(luò)教學，提高教學效率，而且提高了學生的學習興趣，充分發(fā)揮其學習主動性和創(chuàng)造性。介紹了實驗課程中虛擬實驗的發(fā)展現(xiàn)狀、種類、特點以及模擬過程，討論了網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗課程的發(fā)展趨勢，提出改進虛擬實驗室的建議和意見。　　關(guān)鍵詞：實驗課程；虛擬實驗室；教學　　1實驗課程網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室教學的現(xiàn)狀10　　隨著科技的發(fā)展，計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的日益成熟，網(wǎng)絡(luò)教育與教學平臺也越來越得到普及與發(fā)展。在現(xiàn)代教學中，不僅需要師生面對面的交流，為了更深入地指導學生，還

2、應(yīng)借助現(xiàn)代計算機技術(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，進一步豐富教學手段。網(wǎng)絡(luò)實驗教學是整個現(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)實驗教學與網(wǎng)絡(luò)課堂教學的方式是有不同之處，在網(wǎng)絡(luò)實驗教學中，基點是學生必須親自動手，只不過不是在實驗室而是在虛擬實驗室；而網(wǎng)絡(luò)課堂教學偏重于理論課的網(wǎng)絡(luò)化與虛擬化，許多課程是通過遠距離的多媒體教學手段完成的。相對于網(wǎng)絡(luò)實驗課的教學而言，網(wǎng)絡(luò)課堂教學更抽象，后者不能動手操作。網(wǎng)絡(luò)實驗課教學的特點，是在網(wǎng)絡(luò)頁面中創(chuàng)建出一個可視化高度仿真的實驗操作環(huán)境，通過操作虛擬的實驗儀器或設(shè)備，即可模擬各種復雜

3、的實驗，達到與真實實驗環(huán)境一致的教學要求和目的。它是虛擬仿真技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與專業(yè)理論知識多方面的結(jié)合體，同時也解決了目前遠程網(wǎng)絡(luò)教學中缺乏實驗教學環(huán)節(jié)的難題，必將促進遠程教學質(zhì)量的大幅度提高?！　【W(wǎng)絡(luò)實驗教學中，最為關(guān)鍵也最難解決的是實驗過程的實際操作，既要達到實驗室教學的效果，又要允許學生出現(xiàn)實驗室可能發(fā)生的錯誤操作。　　2實驗課程網(wǎng)絡(luò)教學的種類　　目前已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)實驗課程形式主要有：網(wǎng)絡(luò)實驗動畫演示、仿真實驗和虛擬實驗等。網(wǎng)絡(luò)實驗動畫演示是網(wǎng)絡(luò)實驗教學初期的主要形式，以教師播放，學生觀看為主，學生被動接受，全部過程很少有學生主動參與的環(huán)節(jié)，類似于視

4、頻化的演示實驗，以動畫的形式展示，不利于學生主觀能動性的發(fā)揮，其不足之處顯而易見?！　》抡鎸嶒炛饕菍嶒炇覂x器和設(shè)備照片通過軟件加工使其電子化，在計算機中用軟件模擬儀器、設(shè)備和元器件等實驗器材。進行實驗的學生進入仿真實驗室后，可以根據(jù)實驗要求選擇、利用虛擬實驗室器材庫中的“實驗器材”，按照實驗要求進行組合連接。同早期的動畫相比，仿真實驗更真實，更易發(fā)揮學生的主觀能動性，也更有利于提高他們的實驗興趣，同時利用仿真實驗還可以開展傳統(tǒng)實驗室中一般無法進行的“破壞性”實驗，加深學生對實驗內(nèi)容的理解和認識，充分鼓勵學生在仿真實驗課中的創(chuàng)新設(shè)計和思維。10　　仿真實驗課程的實

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

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

7、充分發(fā)揮虛擬實驗直觀性、趣味性強的優(yōu)勢，對容易出錯的地方和注意事項，設(shè)置提示性對話框，將一些學生平時觀察不細的操作步驟和真正實驗無法演示的錯誤操作與可能產(chǎn)生的危險結(jié)果運用虛擬實驗表現(xiàn)出來，充分發(fā)揮學生的能動性，吸引學生的注意力，體現(xiàn)出實驗的趣味性，使學生樂于體驗，從而提高教學效率。　　3.2沉浸感　　沉浸感是指在虛擬實驗操作中學生感到作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實程度。理想的虛擬實驗應(yīng)該達到使學生難以分辨虛擬與真實的程度并取得與真實實驗一樣的效果。目前的科技水平還很難達到這樣的效果，或者說即使達到了，但因成本太高，難以應(yīng)用，是以后虛擬實驗室發(fā)展的趨勢。　　利用虛