計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)形式探討

謝超

【摘 要】由于傳統(tǒng)的教學(xué)模式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代教學(xué)的發(fā)展，加之計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷完善，計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)就成為了高校實驗教學(xué)的主要教學(xué)模式，其對于課程效率、跨區(qū)域交流、節(jié)省實驗器材等諸多方面有重要的作用，本文通過對計算機網(wǎng)絡(luò)模擬教學(xué)模式優(yōu)勢的評析以及實現(xiàn)步驟的介紹，旨在以此來促進網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)模式被更多人們所了解，以期其能在我國的高等院校普及。

【關(guān)鍵詞】網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)；模式；優(yōu)勢；實現(xiàn)

一、網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)的優(yōu)勢

（一）節(jié)省實驗成本

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，主要分為三個層次，第一個層次是學(xué)生對所要進行的實驗步驟以及知識進行提前的預(yù)習(xí)，找出自己能夠理解與不能夠理解的點，并相應(yīng)的做出標記，以便于通過實驗的學(xué)習(xí)能夠把不懂的知識掌握，這個層次是屬于學(xué)生自身對知識把握的層次；第二個層次是老師對實驗所需要進行的步驟、知識、需要注意事項等講解，學(xué)生們需要認真聽取老師對實驗的經(jīng)驗傳授，這是實驗前的師生活動層次；第三個層次就是實驗室實際操作階段，這時候?qū)W生把老師所教授的技巧以及具體的要求都在實驗中體現(xiàn)出來，并且可以把自己不理解的問題通過實驗或者是同老師的交流來解答，這是實踐反哺理論以及理論與實踐結(jié)合的層次。以往的實驗大體上分為這幾個層次，而這不但需要浪費大量的時間，而且實驗器材設(shè)備的購置也是一筆不小的費用，尤其對于那些器材設(shè)備成本比較高的專業(yè)，很難保證每個學(xué)生都能有自己的實驗器材，但是學(xué)校很可能無法承擔(dān)過大的成本，導(dǎo)致器材不足問題的出現(xiàn)，而如果用網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)的方式的話，就可以節(jié)省大量的實驗器材以及設(shè)備的投入，并且能夠保證每個學(xué)生都能在網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗中進行自己的實驗并且可以和同學(xué)、老師或者是更多的在這個虛擬系統(tǒng)內(nèi)的人進行學(xué)習(xí)和交流，這樣不但打開了學(xué)生們的視野、節(jié)省了教學(xué)時間而且節(jié)省了大量的實驗成本，是現(xiàn)代化教學(xué)改革的一個重要方向，通過科學(xué)技術(shù)來提高教學(xué)質(zhì)量是教學(xué)改革的發(fā)展方向。

（二）打破了時間以及空間的限制

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，無論課堂的選擇還是實驗室的安排方面都要經(jīng)過學(xué)校的教務(wù)處進行統(tǒng)一的安排，一旦安排下來時間就相對比較死，這樣就存在突然狀況的話，實驗教學(xué)很可能就進行不了了，而網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)模式完全打破了實踐以及空間的限制，實驗的安排以及教授可以根據(jù)教學(xué)安排進一步調(diào)整，學(xué)生們更是可以通過虛擬網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式對自己心存疑問的實驗步驟通過多次的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗來解決。這樣就把實驗教學(xué)從以往的授課地點、實驗地點的限制中解放了出來。

（三）使教學(xué)更加現(xiàn)代化

在傳統(tǒng)實驗中，因為實驗器材都屬于消耗品，因為其不具備反復(fù)實驗的條件，所以很多學(xué)生對實驗的現(xiàn)象以及細節(jié)可能沒有注意到實驗就完了，有的學(xué)生對于實驗其中原理也不是很理解，這樣就對授課老師造成了一定程度的教學(xué)負擔(dān)，其需要對學(xué)生們存在的問題進行講解，但是原本實驗的功能卻要老師說出來總是不太具體，而且對原理的描述也會顯得有些死板，但通過計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)，我們可以根據(jù)模擬功能對實驗進行反復(fù)的操作，并可以調(diào)節(jié)實驗的快慢等，如果我們需要觀察一個細節(jié)的話我們還可以把實驗進行定格，以便學(xué)生們更好的記憶和學(xué)習(xí)。另外網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗還對學(xué)生們的相關(guān)的擴展能力有很大的幫助，學(xué)生們可以通過反復(fù)虛擬實驗來進行實驗數(shù)據(jù)的觀察，從而總結(jié)實驗的規(guī)律以及實驗的延伸擴展，大大提高了學(xué)生們的實踐動手能力以及思維能力。

（四）使教學(xué)的安全性更高

傳統(tǒng)的實驗教學(xué)會存在著一定的危險性，諸如說化學(xué)等相關(guān)專業(yè)的實驗，如果實驗控制的不得當(dāng)?shù)脑?，就很容易發(fā)生意外，所以老師在實驗前的指導(dǎo)以及要求就顯得十分重要，但是隨著網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)的不斷發(fā)展，虛擬實驗?zāi)Ｊ讲粫W(xué)生的安全構(gòu)成任何問題，并且可以通過生動形象的影像資料來使學(xué)生們認識到實驗的安全威脅，使同學(xué)們能夠更好地認識到實驗的危險性，并保證能夠按照實驗的規(guī)定步驟來進行實驗，培養(yǎng)學(xué)生們安全意識以及自我保護能力。

二、利用網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)的步驟

（一）模擬真實情景

網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)雖然是在用戶界面上操作，但是也必須保證模擬情景能夠和真實的情景具有一致性，學(xué)生們要能把解決這里面存在的問題當(dāng)作是現(xiàn)實問題那樣解決才能收到理想的效果。這也對這個實驗的設(shè)置提出了更高的要求，必須要求專業(yè)的人員對情景進行全面的設(shè)計，對于實驗的逼真度要能夠保證，學(xué)生們實驗進行需要的就是實驗的反映，如果虛擬實驗不能提供相應(yīng)的反映的話，實驗的目的就很難達到，所以要以技術(shù)攻關(guān)為先導(dǎo)，認真為網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)系統(tǒng)做好基礎(chǔ)的準備以及開發(fā)工作。模擬實驗要注重科學(xué)的引導(dǎo)，網(wǎng)絡(luò)模擬實驗教學(xué)展現(xiàn)實驗的方面更加細致、生動、全面，因此從學(xué)生的角度出發(fā)，為學(xué)生設(shè)置由淺到深的學(xué)習(xí)順序，適當(dāng)為同學(xué)在一些部分做出空白讓學(xué)生進行填補，使學(xué)生們的思維能夠緊跟實驗，這樣既能激發(fā)學(xué)生們的興趣，起到比實際實驗操作更大的作用。

（二）充分的過程

學(xué)生在進行實驗當(dāng)中，要通過自己進行實驗來檢驗自己的設(shè)想，或是對自己心存疑問的地方用實驗的方式來找到答案，因此這就需要網(wǎng)絡(luò)模擬實驗教學(xué)需要具備很好的過程模擬，每一個實驗現(xiàn)象以及實驗數(shù)據(jù)背后都有一定的科學(xué)依據(jù)，學(xué)生們通過自己的想法實驗以找到能夠讓自己的疑問解決的數(shù)據(jù)，在每一次的錯誤到理清的這個過程中，其對實驗的原理的理解也就越來越深入，把自己現(xiàn)有的知識聯(lián)系這些數(shù)據(jù)一次次進行整合，從而也使得那些原理性的東西變得立體起來，就是這個過程更加能夠反映網(wǎng)絡(luò)模擬實驗教學(xué)的先進之處。

（三）實驗調(diào)整

在通過了過程模擬的不斷試驗之后，不論是達到了實驗?zāi)康倪€是沒有達到實驗?zāi)康?，都要對自己的實驗進行總結(jié)，如果達到了實驗?zāi)康木鸵霝槭裁磳嶒灥牟襟E存在什么樣的問題，是什么使實驗還存在一些不足的地方以便更好的完善；如果實驗并沒有能夠順利完成的話就需要對整個實驗的環(huán)節(jié)進行分析，找出存在問題的環(huán)節(jié)，并重新擬定自己的實驗設(shè)計，來使得自己的實驗最終能夠成功。在這個構(gòu)成中，一方面是對實驗本身的分析，另一方面就是對自己思維以及實驗方法的分析，自己思考問題的方式是不是存在狹隘和閉塞，是不是還存在粗心的錯誤，通過實驗總結(jié)出自身存在的一些缺點，來規(guī)避下次實驗同樣的細節(jié)導(dǎo)致了整個實驗的失敗。

通過這樣一個總結(jié)的過程，實際上自己就具有了更大的自信心，學(xué)生們知道自己哪里存在問題，也就更加明確自己的優(yōu)勢在哪里，從而能夠?qū)ψ约焊幼孕?，其在處理相關(guān)實驗的時候操作起來也就更加能夠得心應(yīng)手。對自己解決實際問題的能力也有很大的提高，一個實驗的多方面的 作用都能通過實驗的調(diào)整總結(jié)來完成。

（四）修改完善

這個環(huán)節(jié)主要發(fā)揮作用的就是老師，老師要通過對學(xué)生以上步驟中的表現(xiàn)，綜合的考率學(xué)生的實驗設(shè)計、實驗過程、實驗心態(tài)、實驗調(diào)整等方面的表現(xiàn)，為同學(xué)進行一個細致的評價，根據(jù)這個指標來對學(xué)生給予具有針對性的指導(dǎo)，在學(xué)生與老師進行交流之后，老師要對存在問題比較大的學(xué)生進行指導(dǎo)，鼓勵學(xué)生再次進行模擬實驗，在實踐中把自己的經(jīng)驗以及教訓(xùn)鞏固下來，從而真正提高自己的能力與實驗操作水平。

這個過程完結(jié)之后，老師要根據(jù)自己的教學(xué)目標，對教學(xué)情況進行總結(jié)，針對學(xué)生們在實驗中出現(xiàn)的問題，修正自己的教學(xué)思路，并根據(jù)系統(tǒng)中存在的問題聯(lián)系技術(shù)人員進行及時的解決，已達到最理想的網(wǎng)絡(luò)模擬實驗教學(xué)效果。

三、利用計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)需要注意的問題

（一）不能完全用計算機進行管理

單純使用計算機進行管理的話，計算機資源畢竟是靠著先進的技術(shù)以及錄入的資源庫來進行指示的，雖然實驗過程中可以建立相關(guān)的數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源庫以及教師資源，但是目前這種水平還沒有達到，所以應(yīng)該采取計算機和教師結(jié)合的方式，教師應(yīng)該在學(xué)生們進行實驗操作的時候，盡量給與必要的指導(dǎo)，使學(xué)生們能夠感到老師就在身邊，從而能夠更加放心地進行實驗。網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)并不是采用計算機進行教學(xué)，計算機虛擬實驗教學(xué)只是一種先進的技術(shù)手段，教師在教學(xué)中的主體作用不能動搖，教師是學(xué)生在實驗學(xué)習(xí)中的方向標，并不能因為技術(shù)手段的進步就妄圖使計算機代替教師。

（二）注意真實實驗與模擬實驗的互補

虛擬實驗教學(xué)中，學(xué)生能夠進行多次反復(fù)的實驗，所以就對實驗的一些細節(jié)疏忽了，由于既沒有設(shè)備的折舊也沒有相關(guān)的次數(shù)限制，學(xué)生們對實驗抱著很放松的心態(tài)，但是實際上實驗必要要求精神非常專注，對于自己的每一次實驗都能夠細心的觀察分析，對實驗數(shù)據(jù)要進行認真的解讀，只有這樣才能在以后的實際操作中減少疏漏，但是虛擬實驗教學(xué)并不具備這樣的特征指向，所以虛擬實驗教學(xué)是鍛煉技術(shù)，而真實的教學(xué)實驗是鍛煉心理素質(zhì)以及細心程度。

四、總結(jié)

雖然現(xiàn)在使用計算機網(wǎng)絡(luò)進行虛擬教學(xué)是一個發(fā)展方向與趨勢，但是我們既要看到網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)的優(yōu)勢，深刻把握使用計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬教學(xué)的步驟，對網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)，我們要認真從中獲取有益的成果，通過反復(fù)的實驗鍛煉我們的知識應(yīng)用水平與實踐技能，同時也要注意到網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)模式并不能與教師的講授分開，教師的主體作用不能動搖，我們呢在分析的時候，既要看到有利的因素，也要看到不利的因素，通過權(quán)衡兩方面的作用，發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗教學(xué)的優(yōu)勢，為高校培養(yǎng)更多實踐能力強、理論水平高的學(xué)生，促進我國高校的教學(xué)方式的大發(fā)展。

參考文獻：

[1]基于OPNET的網(wǎng)絡(luò)仿真實驗教學(xué)研究[J].林瑜華，莫家慶.實驗科學(xué)與技術(shù).2011（04）

[2]整合資源構(gòu)建“虛實結(jié)合”的計算機網(wǎng)絡(luò)課程實驗室[J].何秀全，韓耀軍.現(xiàn)代教育技術(shù).2010（09）

[3]沈亦紅.論物理虛擬實驗與真實實驗的互補作用[J].中國電化教育.2004（7）.

[4]計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗探析[J].顧錦江，陳章其.軟件導(dǎo)刊.2009（02）.

[5]網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗的界面交互設(shè)計[J].王榮芝，辛日華.實驗室研究與探索.2009（02）.

[6]在線虛擬網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的設(shè)計與實現(xiàn)[J].王曉梅.計算機教育.2009（18）.