網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實驗中心建設(shè)研究與實踐

張晶+尹晶+蒲鑫+劉春艷+崔艷群

[摘 要]為了改變傳統(tǒng)教學方法和手段，整合信息化實驗教學資源，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和虛擬仿真實驗開發(fā)軟件，構(gòu)建教學平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)向校內(nèi)外和社會全面共享虛擬仿真實驗教學資源，通過下載手機App，任何人都可以輕松完成虛擬實驗，最大限度發(fā)揮虛擬仿真實驗中心示范與輻射作用。

[關(guān)鍵詞]虛擬仿真；網(wǎng)絡(luò)教育；手機App

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.156

隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，人們已無時無刻離不開網(wǎng)絡(luò)。[1]在國內(nèi)已有部分院校的實驗室引入了虛擬儀器系統(tǒng)，如上海復旦大學、上海交通大學、華中理工大學、廣州暨南大學等。未來的幾年內(nèi)，我國將有50%的儀器為虛擬儀器。隨著微型計算機的發(fā)展，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。

1 技術(shù)路線

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息、消費、生產(chǎn)和智慧互聯(lián)，它給我們提供一種偉大精神，這種精神叫作合作共贏、共建共享。2016年某日，筆者在自助銀行遇見幾個外國人在那里按來按去，不時發(fā)出各種疑問的聲音，似乎完不成他們想要的操作。想到他們一定是不會使用自動取款機，筆者便主動關(guān)切地問“Can I help you（需要幫忙嗎）？”，沒想到他們的回答讓筆者感到意外：“We are looking for restaurant（我們正在找飯店）?！睅退麄冋业较胍娘埖旰?，筆者禁不住反思：既然自動取款機是聯(lián)網(wǎng)的，是不是也可以充分利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，進一步延伸其功能，查詢到附近的飯店、賓館等。甚至可以查詢到附近的學校，登錄它們的實驗中心。圖1為虛擬仿真實驗中心登錄頁面。

通過虛擬實驗教學管理系統(tǒng)，教師既可搭建典型實驗或調(diào)取實驗案例。方便地向?qū)W生布置實驗任務(wù)，還可在實驗結(jié)束后查看學生的實驗結(jié)果，給出實驗成績和評價。[2]

虛擬仿真實驗教學中心的建設(shè)，將部分單純演示性、驗證性的實驗教學內(nèi)容以學生開展虛擬實驗為主；基本技能訓練和基礎(chǔ)實驗項目以虛擬實驗輔助實體實驗的開展，壓縮實體實驗室中有關(guān)實驗原理、實驗步驟、儀器設(shè)備使用、注意事項等的講授時間，進一步節(jié)約有限的實驗學時，將更多的時間給學生動手實踐，節(jié)省下來的學時可以用來開設(shè)一些綜合性、設(shè)計性實驗和研究性實驗。典型實驗通常是由精通相關(guān)課程的教師設(shè)計的。要求學生在此基礎(chǔ)上進行實驗?？蓾M足教師對各層次實驗教學的需求。實驗仿真平臺也為學生自由搭建實驗模擬提供了可能。學生既可通過實驗仿真平臺動手操作，又可自主設(shè)計實驗，有利于培養(yǎng)設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。與器材庫（或儀器、設(shè)備、材料庫）類似，虛擬實驗平臺通常擁有一個器材欄。用于各類虛擬實驗器材的管理。學生可以把器材從器材欄中移到實驗臺上，或者從實驗臺上把器材收回到器材欄。

2 研究方法

行動研究法。嚴格地說，行動研究并不是一種獨立的研究方法，而是一種教育研究活動，是一種教師和教育管理人員密切結(jié)合本職工作綜合運用各種有效研究的方法，以直接推動教育工作的改進為目的的教育研究活動。課題組的成員來自學校一線工作者和學校的管理者，研究做到了學習、實踐、反思三者的結(jié)合，增強了課題成果的實際意義。[3]

調(diào)查研究法。調(diào)查國內(nèi)外虛擬仿真實驗室的建立和使用情況，從中學習先進經(jīng)驗和技術(shù)，避免在研究過程中走彎路。撰寫了調(diào)查研究報告。

文獻研究法。研究過程中，查閱大量文獻，借鑒同類課題的經(jīng)驗和做法，為實驗得出定性結(jié)論起到重要作用。

比較研究法。本課題研究過程中，對資料的收集和分析進行了多方面的比較。一是學校的比較，各學段的比較等；二是類型的比較，智力與創(chuàng)造力的比較等；三是實驗效果的比較，例如在篩選材料過程中取舍的比較，同類統(tǒng)計資料在數(shù)據(jù)上的對比、推斷等。

個案研究法?？茖W地確定和研究典型個案進行研究是課題研究的捷徑，研究中，課題組提供多個成功的個案，比較各種優(yōu)缺點，用以應用到本課題。[4]

3 仿真實例

單片機是電子信息類專業(yè)的必修課，其應用已涉及生活的方方面面。要想真正學以致用，需多學多練，掌握其編程技巧。以AT89C52單片機實現(xiàn)模擬電子琴為例，單片機擴展無源蜂鳴器實現(xiàn)電子琴功能。7個按鍵KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、KEY6和KEY7，分別對應7個音符，圖2為單片機模擬電子琴硬件電路。按下時蜂鳴器發(fā)出對應音調(diào)；還可以設(shè)計一個音樂自動播放功能，根據(jù)存入的樂譜進行循環(huán)播放。

4 結(jié) 論

建立開放式網(wǎng)上虛擬實驗室，運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實實驗。采用多媒體技術(shù)在計算機上建立虛擬實驗室環(huán)境，提供可操作的虛擬實驗儀器，使學生在互聯(lián)網(wǎng)上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，同時提供網(wǎng)絡(luò)實驗教學一體化的管理功能。這將是未來實驗教學的新方式。

參考文獻：

[1]張旭，章韻.普通高校公共音樂鑒賞網(wǎng)絡(luò)教育平臺建設(shè)的思考[J].電子科技大學學報：社科版，2016（3）：1-4.

[2]王墨林，羅樂.“大學物理實驗”網(wǎng)絡(luò)教學系統(tǒng)的設(shè)計[J].實驗室研究與探索，2012（12）：170-174.

[3]尹晶，張晶.創(chuàng)新教學法給獨立學院學生就業(yè)帶來的契機[J].大眾科技，2016（2）：126-128.

[4]尹晶，張晶.獨立學院大學生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[J].中國市場，2015（20）：238-239.

2.4 多種手段和措施相互配合促進學習的可持續(xù)性發(fā)展

高職學生在缺乏過程監(jiān)督的情況下，學習的持續(xù)性不夠，這可以通過技術(shù)上的有關(guān)配套措施齊力抓好。比如可以開發(fā)出基于云架構(gòu)特定學習環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)點到系統(tǒng)和學習過程跟蹤系統(tǒng)，對在指定時間段內(nèi)的“在線課堂”的學習和測驗等，要求參與者開啟視頻鏈接，實現(xiàn)教學者和學習者以面對面的方式開展教學活動；除此之外，還可以通過設(shè)立網(wǎng)絡(luò)意見箱的方式，了解高職生對在云平臺下進行網(wǎng)絡(luò)學習的意見和建議，及時調(diào)整教學者的教學方式。多管齊下，通力配合，促進高職生學習的可持續(xù)性發(fā)展。

2.5 以過程性評價為主結(jié)合終結(jié)性和發(fā)展性評價

過程性評價能及時發(fā)現(xiàn)學習者在學習過程中存在的問題，幫助教師調(diào)整自己的教學活動，也有助于學習者及時修正自己的學習行為。發(fā)展性評價能發(fā)掘?qū)W習者潛在的能力和隱性的長處，促進個人實現(xiàn)和自身發(fā)展。將二者與傳統(tǒng)的終結(jié)性評價相結(jié)合，才能較全面地對一個學習者做出客觀準確評價?？梢噪x線作業(yè)和在線考試為手段，以及主觀性題目和客觀性題目相配合來構(gòu)建整個評價體系，借助現(xiàn)代化的微博、微信等即時信息發(fā)布工具實現(xiàn)定時和不定時地在、離線答疑指導對學習者正確、客觀地了解自己的學習狀況非常重要。

3 結(jié) 論

基于云平臺的網(wǎng)絡(luò)教學的實施引領(lǐng)一種全新教學方式的推廣，這無疑對原有傳統(tǒng)教學方式產(chǎn)生一定的沖擊，也對高職教育界提出了新的更高的要求。由于當前教育體制的局限性，使得高職生在我國是一個比較特殊的群體，針對他們的教育方式也應區(qū)別于其他學生群體。本文從多個角度分析了高職院校開展基于云平臺的網(wǎng)絡(luò)教學的有關(guān)問題，探討了解決這些問題的相應對策，以期更好地支持新形勢下高職網(wǎng)絡(luò)教學的深入開展。

參考文獻：

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[2]徐苑苑.基于云架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)教學平臺設(shè)計與實現(xiàn)[J].遠程教育雜志，2013（3）：71-77.

[3]張愛華，于暢.Web 2.0技術(shù)對高職學生學習方式的影響[J].河北旅游職業(yè)學院學報，2014（4）：46-50.

[4]黃丹.高職學生網(wǎng)絡(luò)學習動機探究[J].廣東農(nóng)工商職業(yè)技術(shù)學院學報，2011（2）：12-15.

[5]黨涵.高職學生厭學問題及對策研究[D].沈陽：沈陽師范大學，2013.