網(wǎng)絡虛擬仿真實驗中心建設研究與實踐

張晶+尹晶+蒲鑫+劉春艷+崔艷群

[摘 要]為了改變傳統(tǒng)教學方法和手段，整合信息化實驗教學資源，利用網(wǎng)絡技術和虛擬仿真實驗開發(fā)軟件，構建教學平臺，通過互聯(lián)網(wǎng)向校內(nèi)外和社會全面共享虛擬仿真實驗教學資源，通過下載手機App，任何人都可以輕松完成虛擬實驗，最大限度發(fā)揮虛擬仿真實驗中心示范與輻射作用。

[關鍵詞]虛擬仿真；網(wǎng)絡教育；手機App

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.156

隨著計算機技術和網(wǎng)絡技術的蓬勃發(fā)展，人們已無時無刻離不開網(wǎng)絡。[1]在國內(nèi)已有部分院校的實驗室引入了虛擬儀器系統(tǒng)，如上海復旦大學、上海交通大學、華中理工大學、廣州暨南大學等。未來的幾年內(nèi)，我國將有50%的儀器為虛擬儀器。隨著微型計算機的發(fā)展，虛擬儀器將會逐步取代傳統(tǒng)的測試儀器而成為測試儀器的主流。

1 技術路線

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，信息、消費、生產(chǎn)和智慧互聯(lián)，它給我們提供一種偉大精神，這種精神叫作合作共贏、共建共享。2016年某日，筆者在自助銀行遇見幾個外國人在那里按來按去，不時發(fā)出各種疑問的聲音，似乎完不成他們想要的操作。想到他們一定是不會使用自動取款機，筆者便主動關切地問“Can I help you（需要幫忙嗎）？”，沒想到他們的回答讓筆者感到意外：“We are looking for restaurant（我們正在找飯店）。”幫他們找到想要的飯店后，筆者禁不住反思：既然自動取款機是聯(lián)網(wǎng)的，是不是也可以充分利用網(wǎng)絡技術，進一步延伸其功能，查詢到附近的飯店、賓館等。甚至可以查詢到附近的學校，登錄它們的實驗中心。圖1為虛擬仿真實驗中心登錄頁面。

通過虛擬實驗教學管理系統(tǒng)，教師既可搭建典型實驗或調(diào)取實驗案例。方便地向?qū)W生布置實驗任務，還可在實驗結束后查看學生的實驗結果，給出實驗成績和評價。[2]

虛擬仿真實驗教學中心的建設，將部分單純演示性、驗證性的實驗教學內(nèi)容以學生開展虛擬實驗為主；基本技能訓練和基礎實驗項目以虛擬實驗輔助實體實驗的開展，壓縮實體實驗室中有關實驗原理、實驗步驟、儀器設備使用、注意事項等的講授時間，進一步節(jié)約有限的實驗學時，將更多的時間給學生動手實踐，節(jié)省下來的學時可以用來開設一些綜合性、設計性實驗和研究性實驗。典型實驗通常是由精通相關課程的教師設計的。要求學生在此基礎上進行實驗。可滿足教師對各層次實驗教學的需求。實驗仿真平臺也為學生自由搭建實驗模擬提供了可能。學生既可通過實驗仿真平臺動手操作，又可自主設計實驗，有利于培養(yǎng)設計能力和創(chuàng)新意識。與器材庫（或儀器、設備、材料庫）類似，虛擬實驗平臺通常擁有一個器材欄。用于各類虛擬實驗器材的管理。學生可以把器材從器材欄中移到實驗臺上，或者從實驗臺上把器材收回到器材欄。

2 研究方法

行動研究法。嚴格地說，行動研究并不是一種獨立的研究方法，而是一種教育研究活動，是一種教師和教育管理人員密切結合本職工作綜合運用各種有效研究的方法，以直接推動教育工作的改進為目的的教育研究活動。課題組的成員來自學校一線工作者和學校的管理者，研究做到了學習、實踐、反思三者的結合，增強了課題成果的實際意義。[3]

調(diào)查研究法。調(diào)查國內(nèi)外虛擬仿真實驗室的建立和使用情況，從中學習先進經(jīng)驗和技術，避免在研究過程中走彎路。撰寫了調(diào)查研究報告。

文獻研究法。研究過程中，查閱大量文獻，借鑒同類課題的經(jīng)驗和做法，為實驗得出定性結論起到重要作用。

比較研究法。本課題研究過程中，對資料的收集和分析進行了多方面的比較。一是學校的比較，各學段的比較等；二是類型的比較，智力與創(chuàng)造力的比較等；三是實驗效果的比較，例如在篩選材料過程中取舍的比較，同類統(tǒng)計資料在數(shù)據(jù)上的對比、推斷等。

個案研究法。科學地確定和研究典型個案進行研究是課題研究的捷徑，研究中，課題組提供多個成功的個案，比較各種優(yōu)缺點，用以應用到本課題。[4]

3 仿真實例

單片機是電子信息類專業(yè)的必修課，其應用已涉及生活的方方面面。要想真正學以致用，需多學多練，掌握其編程技巧。以AT89C52單片機實現(xiàn)模擬電子琴為例，單片機擴展無源蜂鳴器實現(xiàn)電子琴功能。7個按鍵KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、KEY6和KEY7，分別對應7個音符，圖2為單片機模擬電子琴硬件電路。按下時蜂鳴器發(fā)出對應音調(diào)；還可以設計一個音樂自動播放功能，根據(jù)存入的樂譜進行循環(huán)播放。

4 結 論

建立開放式網(wǎng)上虛擬實驗室，運用虛擬現(xiàn)實技術模擬真實實驗。采用多媒體技術在計算機上建立虛擬實驗室環(huán)境，提供可操作的虛擬實驗儀器，使學生在互聯(lián)網(wǎng)上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，同時提供網(wǎng)絡實驗教學一體化的管理功能。這將是未來實驗教學的新方式。

參考文獻：

[1]張旭，章韻.普通高校公共音樂鑒賞網(wǎng)絡教育平臺建設的思考[J].電子科技大學學報：社科版，2016（3）：1-4.

[2]王墨林，羅樂.“大學物理實驗”網(wǎng)絡教學系統(tǒng)的設計[J].實驗室研究與探索，2012（12）：170-174.

[3]尹晶，張晶.創(chuàng)新教學法給獨立學院學生就業(yè)帶來的契機[J].大眾科技，2016（2）：126-128.

[4]尹晶，張晶.獨立學院大學生自主創(chuàng)新能力培養(yǎng)研究[J].中國市場，2015（20）：238-239.

2.4 多種手段和措施相互配合促進學習的可持續(xù)性發(fā)展

高職學生在缺乏過程監(jiān)督的情況下，學習的持續(xù)性不夠，這可以通過技術上的有關配套措施齊力抓好。比如可以開發(fā)出基于云架構特定學習環(huán)境下的網(wǎng)絡點到系統(tǒng)和學習過程跟蹤系統(tǒng)，對在指定時間段內(nèi)的“在線課堂”的學習和測驗等，要求參與者開啟視頻鏈接，實現(xiàn)教學者和學習者以面對面的方式開展教學活動；除此之外，還可以通過設立網(wǎng)絡意見箱的方式，了解高職生對在云平臺下進行網(wǎng)絡學習的意見和建議，及時調(diào)整教學者的教學方式。多管齊下，通力配合，促進高職生學習的可持續(xù)性發(fā)展。

2.5 以過程性評價為主結合終結性和發(fā)展性評價

過程性評價能及時發(fā)現(xiàn)學習者在學習過程中存在的問題，幫助教師調(diào)整自己的教學活動，也有助于學習者及時修正自己的學習行為。發(fā)展性評價能發(fā)掘?qū)W習者潛在的能力和隱性的長處，促進個人實現(xiàn)和自身發(fā)展。將二者與傳統(tǒng)的終結性評價相結合，才能較全面地對一個學習者做出客觀準確評價。可以離線作業(yè)和在線考試為手段，以及主觀性題目和客觀性題目相配合來構建整個評價體系，借助現(xiàn)代化的微博、微信等即時信息發(fā)布工具實現(xiàn)定時和不定時地在、離線答疑指導對學習者正確、客觀地了解自己的學習狀況非常重要。

3 結 論

基于云平臺的網(wǎng)絡教學的實施引領一種全新教學方式的推廣，這無疑對原有傳統(tǒng)教學方式產(chǎn)生一定的沖擊，也對高職教育界提出了新的更高的要求。由于當前教育體制的局限性，使得高職生在我國是一個比較特殊的群體，針對他們的教育方式也應區(qū)別于其他學生群體。本文從多個角度分析了高職院校開展基于云平臺的網(wǎng)絡教學的有關問題，探討了解決這些問題的相應對策，以期更好地支持新形勢下高職網(wǎng)絡教學的深入開展。

參考文獻：

[1]徐苑苑.云計算環(huán)境下的開放課程應用研究[D].上海：華東師范大學，2013.

[2]徐苑苑.基于云架構的網(wǎng)絡教學平臺設計與實現(xiàn)[J].遠程教育雜志，2013（3）：71-77.

[3]張愛華，于暢.Web 2.0技術對高職學生學習方式的影響[J].河北旅游職業(yè)學院學報，2014（4）：46-50.

[4]黃丹.高職學生網(wǎng)絡學習動機探究[J].廣東農(nóng)工商職業(yè)技術學院學報，2011（2）：12-15.

[5]黨涵.高職學生厭學問題及對策研究[D].沈陽：沈陽師范大學，2013.