虚拟实验教学论文(精选5篇)

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虚拟实验教学论文范文第1篇

正如乌申斯基所说:“没有兴趣的强制性学习,将会扼杀学生追求真理的欲望。”探究活动并非只是单一的智力因素参与的过程,而是一个智力因素与非智力因素共同参与、相互作用、相互影响的过程。其中以兴趣为主的非智力因素正是学习强大的动力源,是学生产生积极的学习动机与认知行为的源泉。没有兴趣的学习就是外加的沉重负担,学生只是被动参与、机械应对、死记硬背,并没有达到对知识的真正理解,与快乐学习也是背道而驰。实验具有鲜明的实验现象,这不失为激发学生物理学习兴趣的重要手段。但在以往的教学中受实验室条件、实验器材等因素的制约,许多实验不能完成;即使让学生来做实验,限于安全因素、时间等,也大多是机械地按照实验步骤完成,并未真正发挥实验的激趣导思效果。虚拟实验室具有强烈的现代化气息,计算机与网络都是高中生所熟悉且喜欢的方式,这样更能吸引学生的眼球,将学生的注意力集中起来,能够同时带动学生的视觉与听觉等多种感官来参与到实验中来,这使得学生参与实验的兴趣更浓、积极性更高,从而让学生能够全程参与到实验过程中来。

二、模拟各种实验现象,引导学生展开主动学习

物理基本的概念与定理并不是凭空产生的,而是科学家在大量的实验中总结出来的,是透过大量表象达到对事物的本质认知。只有将基础知识的教学与实验结合起来,再现真理发现全过程,这样才能达到学生对知识的真正理解与掌握。而在现实条件中许多实验是无法完成的。如微观粒子的运动、存在安全隐患的实验以及对实验条件有严格要求的实验等,在以往的教学中这些实验都难以完成,就只能采用机械的灌输,让学生来记忆结论性认知。这样的结果就是学生背得流利,但就是不懂、不会用,只知其然而不知其所以然。网络虚拟实验室可以模拟各种实验现象,可以完成以往教学中所难以完成的各类实验,将这些抽象而枯燥的物理知识寓于直观而形象的实验现象中,让学生通过操作与观察来获取感性认知,并由此上升为理性认知,这样才能达到对抽象知识的深刻理解与灵活运用。

三、开辟师生互动学习平台,实现探究性学习

新课改倡导自主合作探究式学习方式,明确提出了以学生为中心的教学理念,我们的教学要更加关注学生学习方式的转变,要由以教师为中心转为以学生为中心,要将重点由教师如何教转向学生如何学上来,构建以教师为主导、学生为主体的双主型教学模式,确立学生在学习中的主体地位,引导学生展开主动探究,实现教学的双向互动。网络虚拟实验室为师生开辟了一个全新的网络互动学习平台,在这里教师与学生可以一起来展开积极的实验探究,通过师生之间的积极思维与主动操作来完成更多的实验方案,并就实验现象与结果在师生之间、生生之间展开积极的交流与讨论,进行思想的交汇与思维的碰撞。这样更加利于学生深刻掌握基本的概念与定理,同时也可以提高学生的实验技能,让学生学会实验操作,这样才能真正地学会物理学习。因此,在具体的教学中,遇到有分歧的问题,我们可以引导学生来制定不同的实验方案,借助网络虚拟实验室这个平台来将实验方案付诸于实践,实现理论与实践同步,这样学生通过这些实验可以获取更多的直观认知,再通过师生之间的共同交流与讨论,就可以达到对这些基本知识点的深刻理解。

虚拟实验教学论文范文第2篇

论文摘要:工程图学课程是理论性和实践性都较强的课程,在理论教学中由于缺乏真实感受,学生听课时常会感到枯燥乏味、内容很难理解,因此,在教学中进行虚拟仿真实验教学,不但在一定程度上可以弥补实验资源的匮乏,而且可以提高学生观察问题、分析问题和解决问题 的能力。因此,在《工程图学》教学中应用“虚拟仿真实验教学”进行教学改革的探索。

0 引言

工程图学课程教学理论与实践相结合是非常重要的特别是学生的动手及创新能力的培养,是理论性和实践性都较强的课程,因此实验教学环节对学好这门课程至关重要。通过加强实践教学环节,才能使学生真正理解和掌握该学科的理论知识。

工程图学课程的教学是很具体形象的,它注重机构的运动及动作 ,在理论教学中由于缺乏真实感受,学生听课时常会感到枯燥乏味、内容很难理解;机械类课程 中的实验设备大多很昂贵,有些情况下,不能完全满足相应的实验要求,尤其是对每个学生而言,学生实验通常是分组 ,对有些实验,实验设备很少时,分组的人数会很多,这样学生在做实验时会没有很多机会熟练掌握 ;因此,如果能在教学中进行虚拟仿真实验教学,不但在一定程度上可以弥补实验资源的匮乏 ,而且可以提高学生观察问题、分析问题和解决问题的能力,以求达到掌握一门专业技术技能。

1 虚拟仿真实验应用于教学中的现实意义

目前国内大多数高校的实验还是采用传统方式,即老师讲解、演示,再由学生自己动手。而国外已经从传统实验转为实物实验与虚拟实验相结合,充分利用先进的 计算 机设备进行虚拟仿真实验教学,取得了较好的效果。

传统的教学模式以教师为中心,知识的传递主要靠教师对学生的灌输,作为认知主体的学生在教学过程中自始至终处于被动状态,其主动性和积极性难以发挥,不利于培养学生的发散性思维、批判性思维和创造性思维,也不利于创造性人才的培养。虚拟仿真实验突破了传统教学手段上的局限。学生自己动手操作,亲身参与整个实验过程的操作,通过将实际生产的工艺过程以影像、动画等生动的形式表示,从而增强学生的感性认识和学习兴趣,提高教学效果,使其实践能力、观察能力及归纳能力等都得到很好的锻炼。虚拟实验技术创设了一个人性化的学习环境 ,使学生能够在 自然 、互动的气氛中进行学习。基于以上思考 ,尝试在《工程图学》教学中应用“虚拟仿真实验教学”进行教学改革的探索。

2 虚拟仿真实验设计目标

虚拟实验的开发工具主要是 网络 虚拟现实建模语言(vrml)和三维建模软件。vrml是一种用于建立真实世界的场景模型或人们虚构三维世界的场景建模语言。vrml的基本目标是建立因特网上的交互式虚拟对象、场景、三维模型,基本特征包括分布式、三维、交互性 、多媒体集成、境界逼真性等,是 目前 intenet上基于“/xinlixue/" target="_blank" >心理经验不一致 ,就谈不上以自然技能的交互,也很难获得沉浸感。

3 零、部件测绘实践虚拟辅助教学

《工程图学》课程为机械类专业一门主要技术基础课,是一门理论性和实践性都较强的课程,因此实验教学环节对学好这门课程至关重要。通过加强实践教学环节,才能使学生真正理解和掌握该学科的理论知识。本项目的实施内容主要是采用 inventor 2008,3d max,autocad及 vrml软件系统设计虚拟实验系统,使之能够对齿轮油泵(图1)、减速器(图2)、虎钳 (图 3)的装配进行动态模拟 ,通过影像、动画等生动的形式对装配过程进行动态模拟 ,可以充分发挥学生的主观能动性,有利于学生获得丰富的感性认识,激发学生进一步提出问题与寻求解决问题的兴趣 ,有助于拓宽学生的知识面,有效地支持理论学习。

零部件测绘实践虚拟辅助教学技术的做法是,以实物模型为基本要素、以实物模型测绘为主线,用 计算 机虚拟现实的方法,制作图画和动画形式为主的直观形象,去解析零部件的形状结构和测绘过程。

将虚拟辅助教学融于测绘实践教学的过程是:布置测绘任务;观测分析实物模型;教师依据实物模型通过虚拟辅助教学课件集中指导;学生依据实物模型,参照虚拟辅助教学课件自主测绘;教师集中讲评。

虚拟辅助教学主要构件是以虚拟图象为主,配有少量文字说明的 电子 文档。分别是:以动画为主去表达零部件形状结构的图画集,以对零部件形状结构分析和视图分析为主的图画集,以对零部件测绘方法和过程指导为主的图画集,以对尺寸、技术要求、图样、作业要求指导为主的图画集。

4 零、部件测绘实践虚拟辅助教学技术的特点

a)基于实体的虚拟。计算机虚拟现实、虚拟三维图与构形思维和视觉及视觉心理密切相关。实践表明:没有实体模型做基准没有构形思维和视觉及视觉心理的支持,计算机虚拟现实、虚拟三维图就会成为没有意义的作品;另一方面,没有构形思维和视觉及视觉心理知识去指导计算机虚拟现实、虚拟三维图的创作,也不能获得效果良好的作品。

b)基于图学素质对测绘对象 (零、部件)的选择。选择好测绘对象是保障零、部件测绘实践教学效果的首要条件。简单化和过度复杂化都不可取,都可能给大学总体教学带来损害。选择测绘对象 (零、部件)的第一因素是考虑对学生图学素质培养的要求,其次是考虑后续课的需求。阀类、泵类、夹具类(虎钳)、减速器类是常选测绘对象,其主要原因是便于教学。按图学素质培养的要求考虑,所选零、部件的测绘内容应当尽量多的涵盖图学主要的核心内容。例如,表达方法典型、全面,结构具有代表性。按后续课的需求考虑,所选零、部件的测绘内容要含有后续课的主要要素。

5 结语

开发零、部件虚拟测绘装配实验是为了拓宽实验教学平台,改进测绘方法,提高测绘效率和品质,减轻教学负担。这一教学技术的核心涉及到传统测绘的方方面面,也涉及到 现代 教育 技术的深层理论和技术问题。当然虚拟仿真实验不能完全替代实物实验,但可以探索将其作为实物实验及课堂理论教学的补充。

参考 文献 :

虚拟实验教学论文范文第3篇

一、网络虚拟实验室的建立

1.虚拟现实技术

虚拟现实VR( Virtual Reality) 是近几年来信息技术迅速发展的产物, 毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境, 即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。

虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性, 是指观察者对虚拟世界的情感反映, 这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界, 这是虚拟现实的首要特征。交互性, 是指虚拟现实是一个开放的环境, 能对用户的输入作出响应, 并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性, 是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面, 还是一个应用系统, 它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同, 可以分为三种类型: 沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景, 用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互, 它的特点是结构简单、成本较低, 易于推广。

2.网络虚拟实验室

所谓网络虚拟实验室, 是指利用区域网或互联网, 由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统, 包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现, 也可以是虚拟构想的实验室, 虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中, 实验者有逼真的感觉, 有身临其境的感受, 好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中, 没有一个有形的实验室, 也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象, 实验过程主要是对虚拟物的操作。

3.计算机专业虚拟实验室的创建

构建专业虚拟实验室, 其实就是搭建一个网络平台系统, 包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,

目前各校都建立了校园网络并接入了互联网, 这些基础设施基本可以满足需求, 不需要太多的投入。在软件方面, 一个是实验室平台软件系统的开发, 它与网站建设相联系; 另一个是网站的内容( 实验内容) 建设, 这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑, 不然软件平台就是一个空架子, 形同虚设。同时, 该平台上还应有实验管理的支持, 对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理, 并对虚拟实验室进行监控, 计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。

( 1) 实验管理模块, 由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面, 学生通过浏览器进行注册登录, 登陆成功后可浏览实验项目, 查看实验的详细资料, 预约实验项目及做实验的时间, 在线发送和接受消息, 进行问题讨论, 进行实验登记, 实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面, 可对实验内容添加、修改、整理、删除, 对学生提交的实验报告列表, 批改实验报告, 填写评语和成绩, 提交批改结果, 与学生进行讨论。仪器管理方面, 对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理, 以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况( 实验次数、实验报告及完成情况) 给出成绩, 并进行统计分析及提供查询等。

( 2) 仪器展示模块, 对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理, 以图形的方式直观呈现出来, 供学生在实验时进行选择。

( 3) 实验指导模块, 包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。

( 4) 实验报告模块, 主要对学生完成实验后, 提供相关的实验报告模板, 供学生下载, 由学生填写相关内容以及实验的结果, 完成后上传电子版实验报告, 由教师进行批阅, 并进行记载。

( 5) 实验答疑模块, 由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答, 帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度, 并及时反馈、调整教学。

( 6) 论坛交流模块, 教师和学生可以通过论坛进行充分的交流, 学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上, 教师可以将一些典型的问题提出来, 供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解, 教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息, 以便整改。

( 7) 虚拟实验模块, 是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验, 医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件, 可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设, 可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单, 容易实现, 见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整, 有一个磨合期。另一种是因地制宜, 自主开发。根据本校的实际教学和实验情况, 结合学生的实际水平, 由任课教师或聘请部分专家组成开发小组, 进行一系列的虚拟实验项目的开发研究, 并将研究的成果连接到虚拟实验室中, 逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活, 能充分发挥教师的积极性, 能有针对性地进行设计开发, 适合学生的实际情况, 学生容易接受,

并且经费投入较少。缺点是开发周期较长, 系统性不够, 水平有限。也可以将上述两种方式结合起来, 一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目, 二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目, 如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。

二、加强网络虚拟实验室的管理

1.加强用户管理, 为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室, 使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室, 在上面提出问题、发表见解, 做好实验, 努力提高虚拟实验室的人气。

2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验, 自己设计实验方案, 动手完成实验, 整理和总结实验数据, 职称论文提交实验报告, 培养学生的分析能力和创新能力, 逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。

3.组织专业教师网上指导与答疑, 参与论坛讨论交流, 及时批改实验报告, 为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中, 教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答, 并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点, 提出问题让学生思考, 使师生在虚拟实验室中有较强的互动性, 教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。

4. 对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行

评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况, 给学生一个成绩和评价, 反馈给学生, 英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时, 征求学生对虚拟实验室的意见, 对学生反馈的信息进行整改。

计算机网络虚拟实验室的建立, 可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题, 对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系, 不能一味地强调虚拟实验, 要“虚实”结合, 既相互补充, 又各有侧重, 这样才能取得很好的实验教学效果。同时, 在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。

参考文献

[ 1] 王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报, 2005( 4) .

[ 2] 蒋光明.基于互联网的开放式虚拟实验模型研究.西南师范大学学报( 自然科学版) , 2002( 3) .

虚拟实验教学论文范文第4篇

摘要:由于资金和条件的限制,传统实验不能完全满足教学发展的需要,因而虚拟实验环境的建设将是实验教学改革的新趋势。本文介绍了虚拟现实技术的概念和基本特征,分析了虚拟实验系统的特点和在实验教学中的优势,探讨了虚拟现实技术在实验教学中的应用,最终提出应构建虚实结合的实验系统。

关键词:传统实验;虚拟现实技术;虚拟实验系统

0引言

实验是与教学活动密切相关的环节,它有助于学生理解知识的产生和发展过程, 容易理解和巩固相关的理论知识,提高依靠实验方法探索科学知识的能力。随着教育的高速发展,传统实验面临的如实验材料成本高、实验仪器昂贵、实验仪器损坏维修成本高、设备更新频率高等诸多问题,都严重束缚了教学质量的提高 [1]。为了改善这种现状,最大程度的实现减少硬件资源和节约空间,同时增强实践教学效果,可以使用虚拟实验系统辅助实验教学的开展。

1虚拟现实技术简介

虚拟现实技术,就是借助于计算机硬件设备和相关支撑技术,创建一种可以通过视、听、触、嗅等手段所体验到的虚拟世界的技术[2]。虚拟现实技术作为一种先进的科学技术,将计算机仿真技术、计算机图形技术、传感技术、3D技术等最新的发展成果进行了综合,并依赖计算机设备构造三维数字模型,构建以视觉感受为主,包括听觉、触觉等可感知的环境。虚拟现实技术的基本特征主要包括:

1.1 交互性[3]。虚拟现实系统中的人机交互可通过键盘、鼠标、头盔、数据手套等设备操作虚拟环境中的对象,是一种近乎自然的交互。

1.2 沉浸性。虚拟现实技术依赖计算机技术构造三维立体图像,通过特殊显示设备和感知交互设备,把自己放在一个虚拟环境并有一种身临其境的感觉。

1.3 多感知性。虚拟现实系统配备观察、倾听、触摸、动觉传感和反应装置,用户可以在虚拟环境中得到各种各样的感知,并采取相应的实际反应和交互操作。

2虚拟实验系统

2.1 虚拟实验系统的特点

2.1.1 共享程度高。传统的实验有地域与时间限制,而虚拟实验系统可以接受有访问权限的本地和异地用户在任何时间的使用,使信息与实验资源的共享程度得到了极大地提高。

2.1.2强大的交互能力。虚拟实验系统能给用户提供一个逼真的实验环境,虚拟实验对象和用户依赖鼠标拖放操作进行交互,用户也可以实时观测实验现象和实验结果。

2.1.3支持协作。用户间的信息沟通是由虚拟实验系统提供的多种方式进行的。

2.2 虚拟实验教学的优势从实验教学的现状和虚拟实验系统的特点出发,虚拟实验教学的优势主要有以下几个方面:

2.2.1 组织形式开放[4]虚拟实验不受实验内容、时间和地点的约束,保证了用户充分选择的自由。随着实验教学的发展,跨地域、跨学科、同时开展多项实验的要求日益增多,虚拟实验将为实验教学的发展开拓空间。

2.2.2 对象开放在实验教学中,学习者可以分为实验课程学习者、参与者、爱好者等身份;依据虚拟试验系统操作的权限分为实验者、教师和技术人员、系统管理员等三个层次,不同对象依据自己的身份和权限在虚拟实验平台下进行学习和交流。

2.2.3 资源开放虚拟实验的教学资源为实验对象完全开放。实验设计方案的形成与开发可以依靠系统软件程序模块和实验项目设计模板的帮助;实验数据的分析与处理可以利用数据分析与处理工具包进行;学生在实验课程总结和复习中取长补短、巩固知识。

3虚拟现实技术在教学中的应用

虚拟现实在教育领域的具体应用,主要体现在虚拟学习环境、虚拟实验室、虚拟实训基地、虚拟仿真校园、虚拟远程教育等方面。

3.1 虚拟现实技术在计算机实验中的应用虚拟实验系统包括实验设备、实验对象、教学信息资源和实验室环境,虚拟实验室既可以是虚拟构想的实验室,也可以是真实实验室的再现。例如,要加深广域网、城域网的概念理解,不必真正把网络构建起来就可以亲身体验,犹如进行现场的操作。再如,在计算机组装和维护课程中,使用虚拟机软件vmware创建与真实计算机相同的运行环境,也有处理器、存储器、显示设备、输入输出设备等,不仅可以安装各种操作系统,而且也可以尝试安装各种应用软件,安装的过程与在真实的计算机中的感受完全一样,但对计算机中原有的系统和数据不会产生任何影响。

虚拟现实技术还可以对实验者构想的模型进行实验,所产生的实验结果和效果将对实验构想进行可行性和合理性的验证。例如,在组网联通实验中,可以通过虚拟的路由器、交换机、服务器和终端进行网络的设计和设置,减少了购买设备的费用和损坏维修成本高所带来的风险。

3.2 虚拟现实技术在经济管理课程实验系统中的应用高等职业教育文科教学存在理论偏多、实践较少,理论和实践有脱节现象。应该把计算机技术与教学手段和方法的改革充分结合起来,构建与经济管理类课程相关的虚拟试验系统,包括市场营销、电子商务、人力资源开发、股票交易、财务、旅游场景等各种虚拟实验系统,把现实环境中无法全面实现的教学过程通过虚拟试验系统进行完美的展现和操作。例如,房地产营销虚拟系统可以制定适合不同用户的营销解决方案,并对营销环节中的关键环节制定不同的策略。通过虚拟的经历,不仅加深了对理论知识的理解,而且让实验者体会到现代房地产营销的互动式、数字化的营销模式。再如,电子商务模拟试验系统可以建立商店、银行、商品等相应的模型,实验者可以模拟商品的选择、支付、配送等过程。再如,虚拟现实技术模拟旅游景点,以真实的图像、图片等数据为基础,利用计算机制作三维图像,并通过视觉中枢对物体的“深度”信息和观察视差的综合产生三维立体综合效果,依靠头盔式显示器、数据手套、身体部位跟踪器和投影显示设备,并结合感官系统在虚拟的场景中去体会景区的地理环境和特色。

4结束语

虽然虚拟实验环境有诸多优势,但真实环境环境容易加深学生的感性认识和动手能力,因此,一个实验系统应该是既包括真实环境也包括虚拟环境的综合、完整的系统。只有构建完善、先进的实验环境,才能大大地提高实验教学质量,提升高校的核心竞争力,真正实现为教学、科研与开发工作服务的使命。

参考文献:

[1]杨宇行.高校计算机实验室管理之探讨[J].计算机与网络,2008(1):64-66.

[2]徐红,刘羽.计算机专业虚拟实验教学环境的改革与实践[J].实验技术与管理,2009,2(2):90-92.

虚拟实验教学论文范文第5篇

关键词:虚拟实验;计算机;教学设计;实践应用

中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)10-2400-02

1 虚拟实验相关理论

1.1 虚拟实验的定义

虚拟实验是指利用计算机的虚拟现实技术来模拟各种真实的实验环境,使得实验者就好像在真实的环境中一样可以完成各种预定的实验项目,通过虚拟实验所取得的训练或学习效果等价于在真实环境中所取得的效果,甚至比在真实环境中所取得的效果更好。虚拟实验是虚拟现实技术、计算机技术、人机交互技术结合的产物,也是应用信息技术在教育领域中的一种创新。

1.2 虚拟实验和传统实验相比的优势

第一、虚拟实验促进新技术融入实验教学。在高校中,实验的内容要求具有探索性、创新性和开放性,在整个实验过程中要求学生在开放的环境中主动思考,分组协作来完成。而学校传统的实验,采用的是真实的实验器材,在空间和时间上都比较有限,即使是说开放实验也是在有限的资源中尽可能的开放。而虚拟实验运用的是虚拟实验软件(Vmware Workstation、Boson Netsim等)让学生在借助网络的条件下,在任何时间任何地点完成实验内容。因此,运用虚拟实验技术将新技术融入实验教学,有利于提高实验的教学效果。

第二、虚拟实验有利于潜能的释放和创新意识的培养。在虚拟实验的平台上,学生可以随时随地参与实验,从而拓展了教师的教学空间,这样使得教师可以在教学外的时间里对学生进行跟踪教学,指导学生进行实验,为师生的交流增添了机会和渠道。而且学生之间也可以利用这个平台相互沟通,共同探究问题,解决问题。因此,虚拟实验有利于学生自我潜能的释放和创新意识的培养。

第三、虚拟实验有利于因材施教。虚拟教学平台式以学生为主体的教学平台,学生可以在平台上根据自己的情况选择符合自己实际情况的实验,教师可以根据各个实验对学生进行分类指导。这样,各个阶层能力的学生都能够通过虚拟实验平台与教师进行交流,完成实验。从而使得学生们的自信心得到提高,主动性得到增强。

2 虚拟实验与真实实验的整合

2.1 虚拟实验和真实实验整合模式

虚拟实验与真实实验整合的方针:首先本着以学生为主体,教师为导向的教学理念,其次依照以真实实验为主,虚拟实验为辅的二者相整合的大原则,让学生自行分组并开展小组探究式学习模式,最后还要改进实验评价体系,从而促进实验教学的发展和开拓,这样才能培养出具有创新能力的21世纪的技术人才。虚拟实验与真实实验相整合的过程如图1,虚拟实验为学生提供了更加广阔的空间(无论是地理上或是时间上),学生们可以自由的在两种实验平台中作出选择(当然要依照自身的具体情况)。最重要的是,他们在真实实验中没有解决的问题,可以通过虚拟实验模拟出真实实验的答案,从而为他们进行真实实验之前先积累一定的经验。真实实验和虚拟实验相辅相成,相互促进,教师在其中只是起到监督,促进的作用,自始至终是以学生为主体进行的。

2.2 虚拟实验的课程实施实施

以计算机通信网络课程为例实现虚拟实验。计算机通信网络的实验主要分成三大部分:基本实验、综合实验和设计实验。教师在每个学期初都会在虚拟实验平台上实验作业,实验作业上包括了实验目标,实验内容和实验报告的格式,学生操作完成后可以在网上直接提交。在学生操作的过程中,可以通过虚拟实验平台与同组的学生互相交流,亦可向教师提问,并且得到教师的指导,答疑。当实验报告提交后,教师可以通过虚拟实验平台,对学生的实验报告进行批改,评价。

3 结束语

虚拟实验是信息时代的产物,是重要的数字资源。任何新兴事物的产生都有原因,任何新兴事物的发展都必须有一个时间的累积。目前,我国对虚拟实验的研究还处于一个发展中的阶段,存在很多问题和不足,如:没有统用的虚拟实验模型、多媒体技术的不足等等,这些问题都亟待我们的解决。

参考文献:

[1] 美国爱荷华州立大学.虚拟实验室专家会议[EB/OL]. http: // /codata/conference/ africaweb.

[2] 汪诗林,吴泉源.开展虚拟实验系统的研究和应用[J].计算机工程与科学,2000(2): 33-39.

[3] 朱敏,张际平.虚拟实验室及其教学应用[J].实验室研究与探索,2006(5): 626-628.

[4] 单美贤.虚拟实验室的发展方向[J].开放教育研究,2002(2):44-46.

[5] 张健,杨雪,马捷.电磁感应物理仿真实验的制作与实现[J].现代教育技术,2006(7): 1967-1969.

[6] 宋正国,刁秀丽. 虚拟实验教学环境研究现状及趋势探悉[J].现代教育技术,2009(12): 115-118.

[7] 吴俊卿,郑慕琦.绩效评价的理论与方法:在科研机构的实践[M].北京:科技文献出版社, 1992.

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