基于虛擬實驗室的高校實驗教學(xué)改革

彭　慧

（湖南財政經(jīng)濟學(xué)院，湖南　長沙　410205）

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基于虛擬實驗室的高校實驗教學(xué)改革

彭慧

（湖南財政經(jīng)濟學(xué)院，湖南長沙410205）

摘要：在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及計算機技術(shù)發(fā)展推動下虛擬實驗室應(yīng)運而生，給高校實驗教學(xué)帶來前所未有的便利，一定程度上提高了高校實驗教學(xué)水平與質(zhì)量.在該背景下，高校應(yīng)認真研究實驗室教學(xué)特點，積極尋找實驗室教學(xué)與虛擬實驗室之間的契合點，促進高校實驗室教學(xué)改革，為提高高校實驗教學(xué)質(zhì)量與效率奠定堅實的基礎(chǔ).本文對基于虛擬實驗室高校實驗教學(xué)改革的相關(guān)策略進行探討，以供參考.

關(guān)鍵詞：虛擬實驗室；高校；實驗教學(xué)；改革

實驗室教學(xué)是高校教學(xué)工作的重要組成部分，但受高校自身實力及其他因素影響，部分高?，F(xiàn)有的實驗室資源無法滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需要，一定程度上影響實驗教學(xué)質(zhì)量.近年來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與計算機技術(shù)飛速發(fā)展，為虛擬實驗室的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ).研究表明，高校實驗教學(xué)中，構(gòu)建虛擬實驗室并應(yīng)用于實驗教學(xué)改革中，可有效緩解高校實驗室教學(xué)存在的不足，提高實驗教學(xué)效率，因此成為高校關(guān)注與探討的熱門話題.

1　虛擬實驗室及優(yōu)點分析

所謂虛擬實驗室指利用網(wǎng)絡(luò)﹑計算機﹑仿真等技術(shù)，對實驗的各個環(huán)節(jié)進行模擬，是一種用軟件替代硬件的平臺，尤其高校一些對學(xué)生實踐能力要求較高的專業(yè)中，運用虛擬實驗室進行實驗教學(xué)可獲得事半功倍的效果，因此，將構(gòu)建虛擬實驗室完成傳統(tǒng)實驗教學(xué)的改革，對提升高校綜合實力具有重要意義，深受高校相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視.另外，虛擬實驗室還具有以下優(yōu)點，使其在高校實驗教學(xué)中的廣泛應(yīng)用成為可能.

首先，突破時間限制.運用虛擬實驗室為高校實驗教學(xué)提供較大便利，尤其突破時空限制，學(xué)生只要擁有相關(guān)的權(quán)限，在有網(wǎng)絡(luò)的情況下均可登錄虛擬實驗室進行實驗操作練習(xí)，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供了良好條件.其次，維護效率高.教師運用虛擬實驗室開展實驗教學(xué)時，并不需要增加額外硬件，基本不會出現(xiàn)損壞硬件的情況，因此，后期維護的重點放在計算機﹑網(wǎng)絡(luò)硬件上即可.最后，具有較好的擴展性.虛擬實驗室與真實實驗室明顯的區(qū)別在于可擴展性強，即，當需要開展某項實驗時，只需要安裝相關(guān)的模擬軟件，教師便可進行實驗教學(xué)活動，學(xué)生登錄到系統(tǒng)后進行實驗相關(guān)操作的學(xué)習(xí)，無論是教師的教學(xué)效率還是學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量均能得到教學(xué)較大提升.

綜上所述，虛擬實驗室優(yōu)勢顯著，將其應(yīng)用到高校實驗教學(xué)活動中是未來發(fā)展趨勢，因此，高校應(yīng)結(jié)合自身實際情況，構(gòu)建完善的虛擬實驗室，為各個專業(yè)的實驗室教學(xué)活動的高效開展奠定基礎(chǔ).

2　虛擬實驗室實驗教學(xué)的改革策略

2.1基于虛擬實驗室優(yōu)化教學(xué)環(huán)境

虛擬實驗室融合了VR虛擬現(xiàn)實技術(shù)﹑Web技術(shù)，給實驗室教學(xué)活動的開展創(chuàng)造了全新的環(huán)境，一定程度上彌補了利用真實實驗室開展教學(xué)活動出現(xiàn)的不足.因此，高校應(yīng)結(jié)合自身實驗室教學(xué)實際，充分借助虛擬實驗室完成實驗教學(xué)環(huán)境的優(yōu)化.

首先，高校應(yīng)組建由經(jīng)驗豐富的專家﹑教師組成的技術(shù)團隊，結(jié)合不同專業(yè)實驗室教學(xué)特點及實際，開發(fā)相關(guān)的實驗軟件，為虛擬實驗室的正常運行提供支撐.當然如高校實力比較雄厚可與專門的軟件開發(fā)企業(yè)合作，開發(fā)出功能更為強大的實驗軟件.其次，為確保學(xué)生能夠熟練的應(yīng)用虛擬實驗室中的相關(guān)軟件，教學(xué)實踐中應(yīng)注重軟件應(yīng)用技術(shù)的講解，使學(xué)生了解軟件操作技能與方法，提高虛擬實驗室資源利用率，使虛擬實驗室更好的為實驗教學(xué)服務(wù).最后，注重虛擬實驗室與校園網(wǎng)之間的融合.高校應(yīng)注重虛擬實驗室與校園網(wǎng)之間的連通，將虛擬實驗室教學(xué)開展及學(xué)生動手操作情況通過校園網(wǎng)展現(xiàn)出來，使學(xué)生及時掌握最新的虛擬實驗室信息，明確在虛擬實驗室操作的不足，有針對性的加強學(xué)習(xí)，彌補實驗過程中知識或技能的薄弱之處.

總之，高校運用虛擬實驗室優(yōu)化實驗教學(xué)環(huán)境時，為達到預(yù)期目標應(yīng)注重兩方面的考慮：其一，結(jié)合自身實際構(gòu)建功能完善的虛擬實驗室，以滿足不同專業(yè)實驗需求.其二，注重虛擬實驗室與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源的整合，在充分發(fā)揮虛擬實驗室優(yōu)勢的同時，讓更多的學(xué)生了解虛擬實驗室，消除對虛擬實驗室的陌生感，使學(xué)生將虛擬實驗室當做提升自身實驗技能的重要工具.

2.2基于虛擬實驗室豐富教學(xué)內(nèi)容

從本質(zhì)上來看，虛擬實驗室是現(xiàn)有實驗室虛擬化與數(shù)字化的具體體現(xiàn)，因此，其具備真實實驗室相關(guān)功能的同時，還能方便的與互聯(lián)網(wǎng)相連，獲取互聯(lián)網(wǎng)上有關(guān)實驗教學(xué)的重要信息，豐富教學(xué)內(nèi)容，拓展學(xué)生實驗知識視野，幫助學(xué)生構(gòu)建完善的知識體系，實現(xiàn)實驗操作綜合技能的提升.在實際的實驗教學(xué)中運用虛擬實驗室應(yīng)注重哪些問題呢？首先，高校實驗教學(xué)涉及較多內(nèi)容，不同專業(yè)教學(xué)的重點有所不同，因此，基于虛擬實驗室豐富教學(xué)內(nèi)容時，應(yīng)明確實驗教學(xué)重點﹑難點，尤其充分利用虛擬實驗室網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢完善實驗教學(xué)內(nèi)容，掃除實驗教學(xué)知識的盲區(qū)，使學(xué)生對實驗知識有個全新的了解與認識.其次，虛擬實驗室可對真實實驗情況進行模擬，尤其針對一些綜合性較強的實驗項目，運用虛擬實驗室平臺進行操作，不僅操作方便，而且還能避免因操作失誤導(dǎo)致某些硬件的燒壞.因此，高校實驗教學(xué)中可利用虛擬實驗室開展綜合性﹑設(shè)計性的實驗教學(xué)活動，使學(xué)生總結(jié)一些重要的實驗規(guī)律，為實際動手操作提供指導(dǎo).最后，利用虛擬實驗室開展實驗教學(xué)活動，在不損壞實驗室硬件的基礎(chǔ)上可幫助學(xué)生輕易驗證實驗假設(shè)，加深學(xué)生對實驗知識及操作的深刻理解，與傳統(tǒng)的實驗教學(xué)相比，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力.因此，實驗教學(xué)實踐中教師應(yīng)注重鼓勵學(xué)生利用虛擬實驗室驗證自己的想法﹑靈感，增強實驗教學(xué)內(nèi)容的趣味性，為實驗教學(xué)目標的順利完成奠定堅實的基礎(chǔ).

另外，高校實驗教學(xué)實踐中，虛擬實驗室的應(yīng)用主要體現(xiàn)在三個方面：分析傳統(tǒng)實驗出現(xiàn)的現(xiàn)象與結(jié)果；替代真實的實驗室；進行真實實驗前的模擬.因此，基于虛擬實驗室豐富實驗教學(xué)內(nèi)容時應(yīng)明確實驗內(nèi)容及目標，根據(jù)不同目標制定相關(guān)的實驗對策，提高虛擬實驗室應(yīng)用效率，并注重學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，尤其應(yīng)將重點放在提高學(xué)生實驗操作技能上，提高學(xué)生實驗綜合操作能力.

2.3基于虛擬實驗室調(diào)動學(xué)習(xí)積極性

高校實驗教學(xué)質(zhì)量與效率受很多因素影響，其中學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性是較為重要的影響因素，因此，基于虛擬實驗室高校實驗教學(xué)改革應(yīng)注重學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的提高，具體可采取以下措施：

首先，對大部分學(xué)生而言虛擬實驗室是新鮮事物，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生自發(fā)成立虛擬實驗室興趣小組，定期開展虛擬實驗室知識競賽活動，使更多的學(xué)生了解虛擬實驗室相關(guān)知識，為實驗教學(xué)活動的開展做好鋪墊.同時，實驗室教學(xué)實踐中，教師應(yīng)根據(jù)實驗內(nèi)容適當?shù)募右詳U展，融入一些學(xué)生較為感興趣的實驗內(nèi)容，提高學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)興趣.其次，高校實驗教學(xué)中，教師應(yīng)充分考慮不同學(xué)生的認知差異，將實驗教學(xué)目標劃分成不同層次，明確對應(yīng)層次的學(xué)習(xí)要求及學(xué)習(xí)內(nèi)容，使每位學(xué)生通過虛擬實驗室均能學(xué)習(xí)到有用的實驗知識，體會到學(xué)習(xí)成功的樂趣，逐漸樹立學(xué)習(xí)實驗知識的自信心，為提高學(xué)生學(xué)習(xí)實驗知識的積極性奠定基礎(chǔ).最后，教師應(yīng)認真研究教學(xué)內(nèi)容，哪些內(nèi)容學(xué)生學(xué)習(xí)比較枯燥或難以理解，教師應(yīng)設(shè)計相關(guān)的實驗，要求學(xué)生在虛擬實驗室中，通過實驗加深對所學(xué)知識的理解，當學(xué)生獲得了學(xué)習(xí)的成就感，學(xué)習(xí)的積極性自然而然被提高.

除此之外，基于虛擬實驗的實驗教學(xué)，為進一步提升學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，教師應(yīng)立足虛擬實驗室特點，采取針對性教學(xué)方法，最大限度的發(fā)揮虛擬實驗的功能.例如，在講解軟件開發(fā)實驗內(nèi)容時，教師可為學(xué)生布置生動的實驗題目.同時，還可根據(jù)學(xué)生掌握實驗內(nèi)容實際進行合理的分組，要求相互協(xié)作共同完成實驗內(nèi)容，在鞏固學(xué)生所學(xué)知識的同時，培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)同能力，尤其當某個小組成功完成實驗時，教師應(yīng)給予肯定，鼓勵其再接再厲.

2.4基于虛擬實驗室優(yōu)化考核環(huán)節(jié)

考核是教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)，對教師而言通過對學(xué)生的考核可了解學(xué)生學(xué)習(xí)中的不足，對學(xué)生薄弱知識點進行重點講解，實現(xiàn)學(xué)生整體學(xué)習(xí)成績的提高.對學(xué)生而言，通過考核能夠認識自己掌握知識的情況，查漏補缺，促進自身綜合素養(yǎng)的提高.針對高校實驗室教學(xué)更應(yīng)注重考核，尤其應(yīng)基于虛擬實驗室創(chuàng)設(shè)科學(xué)﹑合理的考核方式.

一方面，教師應(yīng)結(jié)合實驗教學(xué)內(nèi)容及虛擬實驗室特點改革考核內(nèi)容，合理設(shè)置理論知識與實驗操作內(nèi)容考核比例，全面考核學(xué)生掌握實驗知識的情況.同時，教師及時通過虛擬實驗室相關(guān)平臺，對學(xué)生實驗操作情況進行評價，詳細列出學(xué)生實驗操作出現(xiàn)的錯誤，要求學(xué)生加以對照改正.另一方面，利用虛擬實驗室注重考核方式的改革.虛擬實驗室與真正的實驗室相比，可通過開發(fā)相關(guān)的系統(tǒng)，記錄學(xué)生的實驗操作行為，為教師合理的評價學(xué)生的實驗操作提供有力的參考.因此，教師可利用虛擬實驗室靈活設(shè)置考核方式，以考察與掌握學(xué)生實驗操作情況.同時，學(xué)生通過虛擬實驗室相關(guān)模塊，可及時向教師反饋考核方式﹑考核內(nèi)容的不足，為教師制定合理的考核方法提供參考，最終為整個高校實驗教學(xué)工作的開展創(chuàng)造重要的條件.

另外，基于虛擬實驗室實現(xiàn)實驗教學(xué)考核優(yōu)化時，教師不應(yīng)注重“虛”﹑“實”結(jié)合，既要考慮學(xué)生在虛擬實驗室中的表現(xiàn)，也要關(guān)注在真實實驗中取得的成果，確保對學(xué)生考核的全面性與客觀性.而且針對考核中成績不理想的學(xué)生，教師應(yīng)及時給予鼓勵，使其充分利用虛擬實驗室鍛煉自身實驗技能，及動手實踐能力，為其更好的踏上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ).

3　總結(jié)

高校實驗教學(xué)應(yīng)注重網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，尤其根據(jù)實驗教學(xué)實際構(gòu)建適合自身實驗教學(xué)的虛擬實驗室，彌補真實實驗室存在的不足，為實驗室教學(xué)工作的開展創(chuàng)造良好條件.同時，高校應(yīng)加強基于虛擬實驗室教學(xué)改革的探討，積極尋找有效的策略，使實驗教學(xué)與虛擬實驗室達到良好的融合，以培養(yǎng)出更多專業(yè)素養(yǎng)高﹑實驗操作技能強的人才，為社會發(fā)展做出應(yīng)有貢獻.

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基金項目：湖南省普通高校教學(xué)改革研究項目(湘教通[2015]291號)

收稿日期：2015-12-04

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1673-260X（2016）03-0264-02