淺析虛擬仿真技術(shù)在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

陳志偉 李巧 趙凱 徐云美 周春麗 宋城楠 任家云

摘 要：伴隨著工業(yè)革命的進(jìn)一步到來(lái)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為我國(guó)高等院校的一個(gè)重點(diǎn)教學(xué)環(huán)節(jié)。通過(guò)運(yùn)用實(shí)驗(yàn)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度。由于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一直是高等院校培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)理論和實(shí)踐的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才的重要教學(xué)手段和載體，自然也離不開(kāi)對(duì)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展和支持，本文就這一問(wèn)題結(jié)合了計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬仿真技術(shù)，淺談實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)算機(jī)應(yīng)用的虛擬仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用重要性以及其應(yīng)用的設(shè)想。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);虛擬仿真技術(shù);社會(huì)發(fā)展;實(shí)驗(yàn)教學(xué);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1.計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，就是用一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)虛擬的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，模仿另一個(gè)真實(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，它的概念是隨著現(xiàn)代計(jì)算電子技術(shù)的發(fā)展而慢慢形成的，伴隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息化的極速推進(jìn)和發(fā)展，計(jì)算機(jī)的技術(shù)越來(lái)越嫻熟，虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)逐步發(fā)展自成體系，成為了人們直接認(rèn)識(shí)虛擬自然界的一種新的工具和方法。

以下四個(gè)特征為：感知性，能夠同時(shí)讓系統(tǒng)和使用者能夠獲得身臨其境的多種感覺(jué);交互性，能夠同時(shí)使得環(huán)境與系統(tǒng)和使用者互相作用，互相影響和控制;虛幻性，虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)所通過(guò)模擬，表現(xiàn)出來(lái)的環(huán)境既在客觀上可以被認(rèn)為是真實(shí)環(huán)境中存在的，也可以把被認(rèn)為是人們自己設(shè)想的現(xiàn)實(shí)客觀環(huán)境模擬了出來(lái);逼真性，虛擬仿真系統(tǒng)所虛擬的客觀環(huán)境與現(xiàn)實(shí)客觀的環(huán)境十分相似，并且系統(tǒng)和使用者互相作用于虛擬環(huán)境時(shí)，也可以十分符合現(xiàn)實(shí)客觀環(huán)境虛擬世界的存在規(guī)律。

2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)類本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)

體育教育專業(yè)是為了培養(yǎng)具備現(xiàn)代教育與體育教育學(xué)科基礎(chǔ)理論知識(shí)，能在各級(jí)各類學(xué)校從事 體育教學(xué)、課外運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練與競(jìng)賽工作、體育科學(xué)研究、學(xué)校體育管理等方面工作的復(fù)合型人才。體育教育專業(yè)培養(yǎng)具備系統(tǒng)地掌握體育教育的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，掌握學(xué)校體育教育工作規(guī)律，具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力。我國(guó)的體育教育專業(yè)人才培養(yǎng)是一個(gè)涉及運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)和運(yùn)動(dòng)生理學(xué)等方方面面的理論知識(shí)，同時(shí)又有著多種項(xiàng)目復(fù)雜的技術(shù)動(dòng)作原理，影響技術(shù)動(dòng)作的因素也非常的復(fù)雜多樣。原來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)的教學(xué)工作比較重視的是以理論教學(xué)實(shí)踐為主，老師自己教，學(xué)生自己背，大部分的時(shí)間和精力都全部放在了考試上，以解決和應(yīng)付實(shí)際考試中的問(wèn)題為主。由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)操作復(fù)雜，開(kāi)支大，安排的難度大，導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不十分重視，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累少。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)國(guó)家的不斷改革和發(fā)展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)專業(yè)技術(shù)人員需求量的增加，要求對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，實(shí)踐理論知識(shí)的綜合運(yùn)用要求越來(lái)越高。

3.虛擬仿真技術(shù)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要手段

我國(guó)正規(guī)的開(kāi)設(shè)體育教育專業(yè)，和開(kāi)設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高等學(xué)校已經(jīng)達(dá)到幾百所，在校的從事實(shí)驗(yàn)教學(xué)的相關(guān)專業(yè)學(xué)生已經(jīng)達(dá)到幾十萬(wàn)人。實(shí)驗(yàn)教學(xué)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)綜合性是非常強(qiáng)的，在普遍的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)室的建成，實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的完善。許多經(jīng)典的運(yùn)動(dòng)技術(shù)動(dòng)作都是無(wú)法通過(guò)實(shí)際觀看模型和人體標(biāo)本實(shí)現(xiàn)，這種培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)人才的方式方法，與我們所需要的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的技術(shù)人員的實(shí)際要求大相徑庭。學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的本科學(xué)生可以親自用計(jì)算機(jī)操作各種虛擬儀器，得到對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的直接體驗(yàn)和感受，更加系統(tǒng)的深入了解實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)的步驟、實(shí)驗(yàn)方法等內(nèi)容，深刻地體會(huì)到虛擬實(shí)驗(yàn)的重要性和意義，得到及時(shí)的實(shí)驗(yàn)反饋。有效的幫助學(xué)生建立起局部到整體的直觀的感性認(rèn)識(shí)，改變?cè)袑?shí)驗(yàn)教學(xué)中走過(guò)場(chǎng)的現(xiàn)象，提高教學(xué)和研究的效率。

4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中起到應(yīng)用的主要目的

當(dāng)今社會(huì)人才的培養(yǎng)必須與當(dāng)今社會(huì)的時(shí)代背景相結(jié)合，實(shí)驗(yàn)教學(xué)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)就是將二者緊密地結(jié)合起來(lái)，并加強(qiáng)了學(xué)生理論與實(shí)際之間的聯(lián)系，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中對(duì)虛擬仿真技術(shù)的大量運(yùn)用，建立一套能夠突出實(shí)驗(yàn)教學(xué)類專業(yè)特點(diǎn)的人才培養(yǎng)方案。建立一個(gè)新型的，具有自身教學(xué)特點(diǎn)的，具有多層次的，不受空間，時(shí)間限制的，課內(nèi)課外協(xié)調(diào)發(fā)展的，以提高學(xué)生的實(shí)際操作能力為重點(diǎn)的人才養(yǎng)體系。不斷推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)類實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革，為社會(huì)培養(yǎng)更多的優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的專業(yè)性人才。

5.本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用的規(guī)劃

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的越用越來(lái)越為廣泛，建設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心也就成為必然產(chǎn)物。仿真虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建立可實(shí)現(xiàn)我校實(shí)驗(yàn)教學(xué)專業(yè)本科生的信息化學(xué)習(xí)資源共享。我校的虛擬仿真是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的中心，任何的時(shí)間都是可以為實(shí)驗(yàn)者和研究生提供的學(xué)習(xí)、研究的理想場(chǎng)所—虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，滿足了仿真實(shí)驗(yàn)者對(duì)學(xué)習(xí)的各種要求，同時(shí)不存在對(duì)設(shè)備的磨損，儀器故障等干擾，大大提高了學(xué)習(xí)研究的效率。人們慢慢認(rèn)識(shí)到虛擬仿真技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心在教育方面的價(jià)值，因此，建設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已然成為國(guó)家重視的項(xiàng)目之一。

結(jié)束語(yǔ)

隨著信息技術(shù)的不斷深入和發(fā)展，以虛擬仿真技術(shù)為代表的計(jì)算機(jī)技術(shù)也逐漸進(jìn)入學(xué)校，這也為學(xué)生充分運(yùn)用高科技，推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步提供了很好的機(jī)會(huì)。在今后計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)必將不斷推進(jìn)體育教育專業(yè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，將實(shí)際運(yùn)動(dòng)技術(shù)與仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，二者揚(yáng)長(zhǎng)避短，促使計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在培養(yǎng)創(chuàng)新型、實(shí)踐型，專業(yè)型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)人才上貢獻(xiàn)一份力。

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