淺析基于虛擬仿真技術的實踐教學管理平臺

摘 要：借助虛擬仿真技術構建虛實結合的虛擬仿真實踐教學管理平臺，能有效地解決傳統教學與管理模式中的突出問題，提高學生的實踐動手能力。本文主要論述了什么是虛擬仿真實踐教學管理平臺，傳統教學方式和管理模式面臨的問題，虛擬仿真實踐教學管理平臺的組成和功能等，以便為虛擬仿真實踐教學管理平臺的建設提供理論支持。

關鍵詞：虛擬仿真;實踐教學;管理平臺

虛擬仿真實踐教學管理平臺是專業課程教學管理與虛擬教學實踐平臺相融合的實踐教學方式。該平臺采用多媒體技術手段，充分利用Proteus、LabVIEW、Multisim、MATLAB、GMDSS及汽車仿真教學等虛擬仿真軟件，構筑一個集在線設計、仿真虛擬實驗、虛擬考試、創新創業實踐等功能為一體的網絡學習和管理系統。

一、傳統教學方式和管理模式面臨的問題

教師教學任務繁重，涉及教學內容準備（教學目標、教學重難點、教學課件、教學視頻、預習作業、板書、章節教學總結、全書教學總結、布置作業、考核試題等）、學生過程化考核（預習環節、復習環節、作業環節、考核環節等）、成績提交等諸多內容，因此，對于學生的教學管理力度不夠，也不可能對所有學生進行硬性管理。

教務人員管理任務繁重，涉及課程安排、教師安排、實驗題庫、教師教學的全過程（教學內容準備、學生過程化考核、成績提交）、學生學習的整個過程（預習環節、復習環節、作業環節、考試環節等）等，在管理中特別容易出差錯。

現行的教學管理模式對于教師的過程化教學管理缺乏行之有效的監督機制。部分學生學習習慣、自覺性較差，不能很好地管理自己的學習過程。

實驗室建設投入成本大，使用維護費用高，傳統硬件設備容易損壞，維護難，壽命短。

學生數量眾多，教師指導難以面面俱到，設計性和綜合性實驗難以開展，教學目標落實難，實驗教學容易走過場。培養的學生實驗操作訓練不足，動手能力差，設計能力和創新能力不足。

針對傳統實驗教學中存在的這些問題，一種全新的教學方式，一個融現代電子技術、虛擬實驗技術、網絡技術于一體的數字化網絡虛擬仿真實踐教學管理平臺應時而生。

二、虛擬仿真實踐教學管理平臺的組成及功能

虛擬仿真實踐教學管理平臺由虛擬仿真實驗平臺、教學管理子系統、視頻教學子系統、題庫管理子系統、在線實驗室子系統和考試管理子系統等六個系統組成，可以實現如下功能。

虛擬仿真實踐教學管理平臺可以實現絕大部分課程實驗項目的虛擬仿真，部分因實驗設備陳舊而完成不了的項目或難度較大的項目，可以根據學生實際情況分成“虛擬仿真”和“實際操作”兩個層次指導，大大減輕實驗指導教師的工作強度，并提高實驗室的利用率和學生實際操作的成功率，且大大減少教學成本。

教學管理子系統是對實踐教學全面管理的平臺，可以實現課程安排、教師安排、實驗題庫、教師教學全過程、學生學習全過程的管理。教師通過該平臺可以全面了解學生學習的各個環節，可以監督學生及時完成相關學習任務（包括網上提交預習報告、實驗報告和考試）并進行評價，實現對學生全過程化的監督和考核。

虛擬仿真實踐教學管理平臺可以將教師過程化教學管理的內容與執行情況記錄下來，對教師進行全過程化監督和考核，增加評判教學管理的依據，真正實現教師坐班制的要求。

在線實驗室子系統為虛擬實驗室，學生在該系統中可以調用視頻教學系統、題庫管理系統及考試管理系統等資源進行學習。教學資源的更新利用也對教師提出了較高的要求，相關教師需要準備大量教學文檔、教學視頻、試題庫等教學資源，鼓勵教師引入MOOC資源，或自行開發“微課”資源。

為“小班上課”改革提供平臺，虛擬仿真實踐教學管理平臺根據學生學習狀態及學習進程來劃分層次，根據層次來預約小班輔導的時間，同時，小班輔導形式也可從課堂轉移到虛擬的網絡中。

為課程論文（項目）改革提供平臺，從課程論文（項目）的選題、實施過程中教師對學生的管理、學生與教師的交流等都可在該平臺中實現。

虛擬仿真實踐教學管理平臺可以實現無紙化教學和管理，教師所有教學資源、學生產生的所有教學文檔及教務管理相關文檔全部以電子文檔的形式存儲在系統中，極大改善了各種教學資料管理和存儲的問題，真正實現無紙化。

該平臺可以為教師教學改革與科學研究提供必要的虛擬仿真環境，也為學校申報省級重點實驗室或教學示范中心以及教育部國家級“虛擬仿真教學示范中心”提供必備的管理軟件。

虛擬仿真實踐教學管理平臺，既可充分利用學校網絡、傳統實踐教學的現有設備，減少硬件設備的再次投入和維護工作，又可以幫助學生更好、更快地掌握實踐理論教學內容，加深對概念、原理的理解，提高綜合設計能力及創新開發能力。在實踐教學中引入虛擬仿真，有利于促成課程教學改革，更有利于培養實踐能力強的應用型人才。

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