論計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在高校教學(xué)中的應(yīng)用

陳志偉 李巧 李敏 徐云美 周春麗 郭耀淇 楊章勇 張秋雨

摘 要：計(jì)算機(jī)的虛擬與仿真技術(shù)，是隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的演進(jìn)，與發(fā)展而逐步地形成的一類教學(xué)試驗(yàn)教學(xué)技術(shù)。隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會的演進(jìn)與發(fā)展和信息科技的發(fā)展與進(jìn)步，傳統(tǒng)的教學(xué)已難以完全滿足對現(xiàn)實(shí)教育的需求，在今后的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)教學(xué)中，積極引入以現(xiàn)代計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)勢在必行，尤其特別是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的虛擬與仿真技術(shù)在課堂教學(xué)中發(fā)揮的重要作用越來越突出。本文系統(tǒng)地介紹了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的虛擬與仿真技術(shù)，及其在課堂教學(xué)試驗(yàn)研究中的意義與作用。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);虛擬仿真;技術(shù)教學(xué);作用應(yīng)用;分析

1.計(jì)算機(jī)教學(xué)的虛擬仿真技術(shù)及其在計(jì)算機(jī)教學(xué)仿真過程中的重要作用

所謂的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，就是基于虛擬計(jì)算機(jī)、多媒體、虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)無線通信等多種技術(shù)，將網(wǎng)絡(luò)虛擬增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)相有機(jī)結(jié)合的一種計(jì)算機(jī)技術(shù)，可以說仿真技術(shù)是一種更高級的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)的宗旨在于構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一、完整的虛擬環(huán)境，并以此為基礎(chǔ)來直接集成與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中數(shù)量眾多的計(jì)算機(jī)模擬器、其他可以虛擬的仿真計(jì)算機(jī)系統(tǒng)甚或簡單的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型等計(jì)算機(jī)實(shí)體。這些計(jì)算機(jī)實(shí)體與虛擬環(huán)境通過交互或者它們相互作業(yè)，來直接表達(dá)和反映客觀世界的真實(shí)物理特征。

1.1虛擬仿真技術(shù)的基本特性：

沉浸式體驗(yàn)，如人的視覺、聽覺、嗅覺、觸覺、運(yùn)動以及感覺等，從而使人有身臨其境、沉浸其中之感。給出了一種符合人模擬的客觀世界內(nèi)在規(guī)律的實(shí)時(shí)反應(yīng)，因此虛擬環(huán)境給出了人的主觀各種感覺十分逼真。

1.2虛擬的仿真技術(shù)在課堂教學(xué)過程中的重要性和作用：

仿真技術(shù)能夠有效促進(jìn)課堂教學(xué)觀念的更新和改革。所以教師要通過學(xué)習(xí)、研究、使用各種虛擬的仿真技術(shù)及其平臺，在課堂教學(xué)中創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)合理的課堂教學(xué)策略，幫助課堂中的學(xué)生和教師建立一個(gè)互助互學(xué)的團(tuán)隊(duì)，鼓勵教師和學(xué)生積極進(jìn)行其自主創(chuàng)新，以更好地培養(yǎng)教師和學(xué)生的創(chuàng)造性團(tuán)隊(duì)精神、探索合作精神和自主創(chuàng)新能力等。從而使得學(xué)生更深入、清晰、形象地認(rèn)識和理解教學(xué)問題，使整個(gè)課堂教學(xué)的過程更加科學(xué)、專業(yè)以及更加具有社會影響力。

2.計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用分析

計(jì)算機(jī)的虛擬與仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各個(gè)專業(yè)學(xué)科、各個(gè)專業(yè)的工程技術(shù)教學(xué)之中，但不論如何的細(xì)分，計(jì)算機(jī)的虛擬與仿真技術(shù)在教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用基本都大致可歸入以下三類：

2.1虛擬學(xué)校

利用計(jì)算機(jī)的虛擬課程仿真技術(shù)，可以設(shè)計(jì)和建立各種新型的計(jì)算機(jī)虛擬課程和學(xué)校。在這些計(jì)算機(jī)虛擬的學(xué)校中，學(xué)生和教師可通過虛擬環(huán)境學(xué)習(xí)和接受各種由于傳統(tǒng)的學(xué)校由于時(shí)空、設(shè)備、資金等的限制而難以實(shí)現(xiàn)的虛擬課程或技術(shù)訓(xùn)練，如專業(yè)醫(yī)務(wù)人員、運(yùn)動員、駕駛員、交管工作人員等可以直接通過由計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)所提供支撐的虛擬環(huán)境學(xué)習(xí)或使用虛擬訓(xùn)練的平臺，在各種科學(xué)、安全的虛擬環(huán)境中學(xué)習(xí)和獲取與相關(guān)的虛擬感性知識與實(shí)際的虛擬操作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2.2虛擬課堂

利用計(jì)算機(jī)的虛擬課堂仿真技術(shù)可以在網(wǎng)絡(luò)上建立一個(gè)完全突破了時(shí)空的限制、能夠通過虛擬網(wǎng)絡(luò)與學(xué)生實(shí)時(shí)進(jìn)行互動的虛擬直播課堂。在計(jì)算機(jī)虛擬直播課堂上，通過結(jié)合音視頻等多媒體的技術(shù)與學(xué)生進(jìn)行互動授課，不僅能夠有效地提升教師和學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果，而且能有效滿足學(xué)生在網(wǎng)絡(luò)上大規(guī)模虛擬課堂學(xué)習(xí)的需求，擴(kuò)大了虛擬直播課堂的主要受益對象和群體，還而且能通過與網(wǎng)友廣泛的網(wǎng)絡(luò)互動與其交流，逐步地完善自己的虛擬直播課堂的系統(tǒng)。例如，基于計(jì)算機(jī)虛擬課堂仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上建立的虛擬課堂網(wǎng)絡(luò)教室，不但在網(wǎng)絡(luò)上能有效地實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)和虛擬機(jī)的監(jiān)控和隔離，增強(qiáng)其的獨(dú)立性，進(jìn)而更好地有效解決課堂資源分配的問題，還而且能有效提高自己的計(jì)算機(jī)直播課堂系統(tǒng)的可靠性和運(yùn)行管理效率。

2.3虛擬實(shí)驗(yàn)

利用計(jì)算機(jī)安全虛擬實(shí)驗(yàn)中的仿真技術(shù)，可以將安全虛擬實(shí)驗(yàn)過程中相關(guān)的信息和數(shù)據(jù)直接輸入實(shí)驗(yàn)相關(guān)的程序，并自動做出各種與實(shí)驗(yàn)相關(guān)物品的模型，并基于安全虛擬計(jì)算機(jī)仿真平臺自動實(shí)現(xiàn)了組合與功能的集成，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的安全虛擬實(shí)驗(yàn)中中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的虛擬效果，即安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。通過安全虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，避免了實(shí)驗(yàn)器材的巨大能量損耗與資源浪費(fèi)。例如，基于安全虛擬計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的學(xué)生構(gòu)建便攜式的計(jì)算機(jī)，則實(shí)際上能夠有效地使得學(xué)生在任何一個(gè)沒有安全物理設(shè)備和計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，通過安全的虛擬計(jì)算機(jī)仿真的軟件，就使學(xué)生即可有效地模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)境。

結(jié)束語：

總之，在課堂教學(xué)中充分引入了計(jì)算機(jī)的虛擬仿真技術(shù)，對進(jìn)一步地提升課堂教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)現(xiàn)代社會所發(fā)展急需的高素質(zhì)專業(yè)技術(shù)人才來說意義重大。對于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件虛擬仿真技術(shù)及其與計(jì)算機(jī)相關(guān)的設(shè)備在現(xiàn)代化教學(xué)過程中的研究和應(yīng)用，教師一定要有意識地與時(shí)俱進(jìn)，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)的學(xué)習(xí)，對待不同的教學(xué)內(nèi)容，要合理、科學(xué)地對其進(jìn)行研究和應(yīng)用，使其更好地成為實(shí)施現(xiàn)代化課堂教學(xué)的一種重要的手段，來更好地實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效率的一體化和提高。

參考文獻(xiàn)

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