淺論計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)

孫少華

為了提高計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，提高學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐能力，根據(jù)學(xué)校建有校園網(wǎng)并接入互聯(lián)網(wǎng)的情況，我認(rèn)為學(xué)校應(yīng)建立專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。

一、 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立

1. 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)是近幾年來信息技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物。其基本方法和目標(biāo)是集成并利用高性能的計(jì)算機(jī)軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個(gè)使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境，即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗(yàn)。

虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)按其功能不同，可以分為三種類型：沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。其中，桌面式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)是運(yùn)用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場(chǎng)景， 用戶通過鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備與虛擬場(chǎng)景交互， 它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，易于推廣。

2. 網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室

所謂網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，是指利用區(qū)域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象及實(shí)驗(yàn)信息資源等。虛擬實(shí)驗(yàn)室可以是某一現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室的真實(shí)實(shí)現(xiàn)，也可以是虛擬構(gòu)想的實(shí)驗(yàn)室，虛擬實(shí)驗(yàn)通過虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在虛擬實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)者有逼真的感覺，有身臨其境的感受，好像是真正在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室里近距離進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作。

3.計(jì)算機(jī)專業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的創(chuàng)建

構(gòu)建專業(yè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，其實(shí)就是搭建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)系統(tǒng)，包括硬件、軟件及管理三個(gè)方面。在硬件上，目前各校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)并接入了互聯(lián)網(wǎng)，這些基礎(chǔ)設(shè)施基本可以滿足需求，不需要太多的投入。在軟件方面，一個(gè)是實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)軟件系統(tǒng)的開發(fā)，它與網(wǎng)站建設(shè)相聯(lián)系；另一個(gè)是網(wǎng)站的內(nèi)容( 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容) 建設(shè)，這是實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的關(guān)鍵。虛擬實(shí)驗(yàn)室應(yīng)有可以做的實(shí)驗(yàn)來支撐，不然軟件平臺(tái)就是一個(gè)空架子，形同虛設(shè)。同時(shí)，該平臺(tái)上還應(yīng)有實(shí)驗(yàn)管理的支持，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)報(bào)告、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)及網(wǎng)上答疑等進(jìn)行有效管理，并對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行監(jiān)控。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)各模塊的主要功能如下：

(1)實(shí)驗(yàn)管理模塊， 由學(xué)生管理、教師管理、儀器管理和學(xué)生成績(jī)管理等組成。代寫碩士論文在學(xué)生管理方面，學(xué)生通過瀏覽器進(jìn)行注冊(cè)登錄，登陸成功后可瀏覽實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，查看實(shí)驗(yàn)的詳細(xì)資料，預(yù)約實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，在線發(fā)送和接受消息，進(jìn)行問題討論，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)登記，實(shí)驗(yàn)完成后可通過網(wǎng)絡(luò)寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并提交報(bào)告。教師管理方面，可對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容添加、修改、整理、刪除，對(duì)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告列表，批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告，填寫評(píng)語和成績(jī)，提交批改結(jié)果等與學(xué)生進(jìn)行討論。儀器管理方面，對(duì)新設(shè)計(jì)開發(fā)的虛擬儀器上傳并進(jìn)行分類整理，以便實(shí)驗(yàn)使用。成績(jī)管理方面對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況( 實(shí)驗(yàn)次數(shù)、實(shí)驗(yàn)報(bào)告及完成情況) 給出成績(jī)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊，對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室可用虛擬元器件、虛擬儀器設(shè)備分門別類地進(jìn)行管理，以圖形的方式直觀呈現(xiàn)出來，供學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)進(jìn)行選擇。

(3)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)模塊，包括實(shí)驗(yàn)介紹、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的重點(diǎn)及難點(diǎn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)任務(wù)、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求及實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的事項(xiàng)等。

(4)實(shí)驗(yàn)報(bào)告模塊，主要對(duì)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后，提供相關(guān)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板，供學(xué)生下載，由學(xué)生填寫相關(guān)內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，完成后上傳電子版實(shí)驗(yàn)報(bào)告，由教師進(jìn)行批閱，并進(jìn)行記載。

(5)實(shí)驗(yàn)答疑模塊，由專業(yè)教師對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的疑難問題進(jìn)行及時(shí)解答， 幫助學(xué)生順利通過實(shí)驗(yàn)。同時(shí)了解學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的掌握程度，并及時(shí)反饋、調(diào)整教學(xué)。

(6)論壇交流模塊，教師和學(xué)生可以通過論壇進(jìn)行充分的交流，學(xué)生可以將實(shí)驗(yàn)中的收獲、經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)及問題發(fā)布到論壇上，教師可以將一些典型的問題提出來， 供大家探討。學(xué)生在這樣寬松的環(huán)境下發(fā)表自己的見解，教師從中可以得到及時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)反饋信息，以便整改。

二、 加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的管理

1. 加強(qiáng)用戶管理，為每個(gè)學(xué)生分配賬號(hào)

對(duì)學(xué)生進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室，使用實(shí)驗(yàn)室做虛擬實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行登記保存。鼓勵(lì)學(xué)生經(jīng)常訪問虛擬實(shí)驗(yàn)室，在上面提出問題、發(fā)表見解、做好實(shí)驗(yàn)，努力提高虛擬實(shí)驗(yàn)室的人氣。

2. 全天候開放虛擬實(shí)驗(yàn)室

學(xué)生可以隨時(shí)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室自己動(dòng)手組織實(shí)驗(yàn)，自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)，整理和總結(jié)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，代寫職稱論文提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力，逐步向以“學(xué)生為中心”的自主個(gè)性發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。

3. 組織專業(yè)教師網(wǎng)上指導(dǎo)與答疑，參與論壇討論交流，及時(shí)批改實(shí)驗(yàn)報(bào)告， 為學(xué)生順利完成實(shí)驗(yàn)提供服務(wù)

在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，教師應(yīng)對(duì)學(xué)生提出的疑問盡快給出幫助和解答，并進(jìn)行必要的指導(dǎo)。在實(shí)驗(yàn)室論壇上發(fā)表觀點(diǎn)，提出問題讓學(xué)生思考，使師生在虛擬實(shí)驗(yàn)室中有較強(qiáng)的互動(dòng)性，教師應(yīng)充當(dāng)好學(xué)生實(shí)驗(yàn)的合作者和知識(shí)的建構(gòu)者的角色。

(海倫農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校)