虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立與應(yīng)用

曾娟

摘 要：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是借助一系列的現(xiàn)代技術(shù)手段，例如計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等來(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程訪問(wèn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)資源的效果，從而實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)資源的高效共享。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)相比，具有實(shí)驗(yàn)條件便利、實(shí)驗(yàn)成本低、實(shí)驗(yàn)安全性高等方面的優(yōu)勢(shì)，在高等教育信息化教學(xué)中以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中具有非常重要的作用。本文重點(diǎn)針對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立與應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；建立；應(yīng)用

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高等教育教學(xué)的不斷改革，教學(xué)模式越來(lái)越注重多元化發(fā)展。在各大高校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以創(chuàng)設(shè)一個(gè)非常逼真的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并且模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象和完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，從而讓學(xué)生在相對(duì)開(kāi)放、交互的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中完成實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作，提升學(xué)生的實(shí)踐能力以及創(chuàng)新探索能力。和傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心做對(duì)比，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心具有非常大的優(yōu)勢(shì)，可以明顯優(yōu)化教育資源，提升教育質(zhì)量。所以分析研究虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立與應(yīng)用非常有必要。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立分析

（一）更新虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立理念

要想將實(shí)際理論教學(xué)與虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，就要對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)有一個(gè)清晰的定位，明確其發(fā)展方向。要想為國(guó)家為社會(huì)培養(yǎng)實(shí)用型人才，就要加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，而這需要學(xué)生進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)操作以及真實(shí)訓(xùn)練，所以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)不可能完全替代真實(shí)實(shí)驗(yàn)。而應(yīng)用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心來(lái)搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)操作卻可以對(duì)學(xué)生的實(shí)踐技能進(jìn)一步鞏固和吸收，加強(qiáng)真實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量，這是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)的定位以及未來(lái)的發(fā)展方向。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是提升學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的重要平臺(tái)，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和探索精神的重要平臺(tái)，是信息技術(shù)和學(xué)科專業(yè)相融合的重要平臺(tái)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)不受真實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的諸多限制，將理論教學(xué)進(jìn)一步的拓展和延伸，在高效的人才培養(yǎng)以及教學(xué)工作中發(fā)揮著重要的作用。所以要建立虛實(shí)互補(bǔ)的多元化實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系[1]。

（二）借鑒先進(jìn)的技術(shù)以及成功經(jīng)驗(yàn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立原則應(yīng)該是虛實(shí)結(jié)合，虛實(shí)互補(bǔ)，能實(shí)不虛；核心是建立優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源的共享機(jī)制；重點(diǎn)是建設(shè)信息化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源；主旨是提升高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，提升學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的探索精神。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立需要涉及非常廣泛的理論研究和專業(yè)技術(shù)，并且需要有組織、有形式、有方法、有指導(dǎo)，并且還需要具備對(duì)未知事物的探索以及應(yīng)變能力，所以為了更加順利的建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，并成功投入應(yīng)用，最好借鑒已經(jīng)成功的經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)，和國(guó)內(nèi)國(guó)外相關(guān)領(lǐng)域的專家進(jìn)行溝通交流，學(xué)習(xí)他們的建立理念、技術(shù)方法、成功經(jīng)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)資源等。

并且在建設(shè)過(guò)程中，要建立資源共享機(jī)制，實(shí)現(xiàn)儀器共享、軟件共享、不斷地開(kāi)發(fā)遠(yuǎn)程控制虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。同時(shí)要集合多方力量和主體，例如政府、教育部門、科研機(jī)構(gòu)、高校、以及其他社會(huì)力量等，來(lái)促進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立。同時(shí)制定有利于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建立的激勵(lì)措施，促進(jìn)學(xué)校、社會(huì)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的共用，允許各方主體按照實(shí)際需求購(gòu)買虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的實(shí)驗(yàn)資源和服務(wù)[2]。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的應(yīng)用分析

（一）促進(jìn)了真實(shí)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的搭建

在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，因?yàn)閷I(yè)的不同，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也不相同，而有一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有一定的危險(xiǎn)性以及破壞性。而這一類實(shí)驗(yàn)環(huán)境的搭建又具有一定的難度，需要消耗非常高的成本。鑒于實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的緊張，很多高校都會(huì)放棄相關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的操作，直接講述理論知識(shí)，而這對(duì)于學(xué)生理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)是十分不利的，同時(shí)也影響了學(xué)生的實(shí)際操作能力，影響了學(xué)生對(duì)相關(guān)技能的掌握。例如信息安全專業(yè)中，一些網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)中有一些攻防實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目具有一定的破壞性和對(duì)抗性，如果在真實(shí)環(huán)境中操作會(huì)有一定的安全隱患，如果放棄此類實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，那么學(xué)生就無(wú)法很好地掌握安全防范控制技術(shù)，無(wú)法將學(xué)生培養(yǎng)成真正的國(guó)家需要的實(shí)用型人才。如果在虛擬仿真環(huán)境中搭建此類項(xiàng)目，這些問(wèn)題都會(huì)得到有效解決。

（二）降低了實(shí)驗(yàn)成本

建立傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室，需要花費(fèi)大量的人力物力以及財(cái)力，需要購(gòu)買相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，并且對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和升級(jí)，需要搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境進(jìn)行管理，而這都需要一定的成本。如果成本緊縮，就會(huì)影響實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的正常進(jìn)行，進(jìn)而影響學(xué)生理論和實(shí)踐的結(jié)合。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)卻不必有此類問(wèn)題的擔(dān)心，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的投入產(chǎn)出比上具有一定的優(yōu)勢(shì)，可以減少實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的投入，很好地控制實(shí)驗(yàn)成本。

（三）促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)資源的共享

實(shí)驗(yàn)資源一般包含以下四種，第一種實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，第二種實(shí)驗(yàn)室的軟件平臺(tái)，第三種各類教學(xué)文檔，第四種和實(shí)驗(yàn)有關(guān)的其他資料。這些實(shí)驗(yàn)資源都需要在特定的場(chǎng)地中，特性的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備上，特定的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中才能使用，受到時(shí)間和地點(diǎn)的限制，學(xué)生并不能充分的將其利用起來(lái)，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)資源共享。而且不同的專業(yè)有不同的實(shí)驗(yàn)資源，不同專業(yè)不同學(xué)科的實(shí)驗(yàn)資源都相離甚遠(yuǎn)，學(xué)生無(wú)法進(jìn)行綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與操作。而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不受局域網(wǎng)的限制，隨時(shí)隨地都可以對(duì)實(shí)驗(yàn)資源進(jìn)行重新整合，隨時(shí)隨地都可以訪問(wèn)實(shí)驗(yàn)課程和相關(guān)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且根據(jù)自己的興趣進(jìn)行選擇。使得這些實(shí)驗(yàn)資源充分的利用起來(lái)，讓學(xué)生受益匪淺。

結(jié)語(yǔ)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在高等教育中培養(yǎng)人才方面發(fā)揮著重要的作用，在培養(yǎng)人才的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力方面發(fā)揮著重要的作用。所以要加大力度建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心，以便更好地完成真實(shí)實(shí)驗(yàn)無(wú)法完成的教學(xué)功能，為在高危環(huán)境中以及相對(duì)極端的環(huán)境中的實(shí)驗(yàn)操作，或者一些成本高、消耗高等一些實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提供更加經(jīng)濟(jì)、更加安全、更加可靠的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源和環(huán)境。

參考文獻(xiàn)

[1]明仲，蔡茂國(guó)，朱安民.虛實(shí)結(jié)合建設(shè)高水平虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2017，（11）：146-150，165.

[2]賀占魁，黃濤.虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目建設(shè)探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2018，（2）：108-111，116.

（作者單位：南充職業(yè)技術(shù)學(xué)院）