關(guān)于虛擬仿真的計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討

張永鵬

摘 要：由于傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在比較大的問題，因此，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)。通過虛擬仿真技術(shù)對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行必要的革新。本文主要是關(guān)于虛擬仿真的計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的探討。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真 課程 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革

隨著我國經(jīng)濟(jì)以及科技的快速發(fā)展，創(chuàng)新能力以及實(shí)踐能力對(duì)于學(xué)生具有重要的意義，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ诫y以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性以及不適應(yīng)當(dāng)前的時(shí)代發(fā)展，因此，應(yīng)當(dāng)應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，并且在應(yīng)用虛擬仿真軟件的基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)前的計(jì)算機(jī)類的課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行完善。[1]

一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)存在的主要問題分析

首先，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，由于對(duì)于相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的投入不充分，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏有效的維護(hù)，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室教師不敢讓學(xué)生使用相關(guān)儀器以及設(shè)備，以免對(duì)學(xué)生造成一定的傷害。此外，設(shè)備更新慢以及設(shè)備老化嚴(yán)重問題突出，難以激發(fā)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性。其次，實(shí)驗(yàn)的相關(guān)指導(dǎo)教師力量顯然不足，并且實(shí)驗(yàn)教師的素質(zhì)偏低，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。最后，實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容不但比較單一、枯燥，而且缺乏廣度以及深度。通常來講，學(xué)生在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中只是進(jìn)行驗(yàn)證類的實(shí)驗(yàn)，從而限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及動(dòng)手能力。此外，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法比較陳舊以及僵化，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)時(shí)間以及實(shí)驗(yàn)步驟都是按照教師制定好的規(guī)劃進(jìn)行，雖然可以幫助學(xué)生鞏固相關(guān)知識(shí)，但是難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，僵化的實(shí)驗(yàn)方式難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，也難以培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立研究的精神以及獨(dú)立思考的習(xí)慣。[2]

二、虛擬仿真技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)科技的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)已經(jīng)成為高等教育的重要課程，同時(shí)也是高校信息化建設(shè)的重要環(huán)節(jié)，其是以信息技術(shù)作為課程的載體。在最近幾年，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子通信技術(shù)得到快速發(fā)展，不少國外及國內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)開始研究計(jì)算機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)，大量科學(xué)技術(shù)人員也開始進(jìn)行計(jì)算機(jī)虛擬仿真的研究，并獲得了一定的成果。與此同時(shí)，國內(nèi)外一些較為先進(jìn)的大學(xué)也開始建設(shè)虛擬仿真計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室，在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行教學(xué)已經(jīng)投入使用，并促進(jìn)了教學(xué)的發(fā)展。將虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用于教育中，并在此基礎(chǔ)上建立計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程以及虛擬仿真的實(shí)驗(yàn)室，這些都有利于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)改革。我國一些重點(diǎn)院校在產(chǎn)研結(jié)合的基礎(chǔ)上，為促進(jìn)教學(xué)的開展，建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室，比如清華大學(xué)使用虛擬儀器建成了車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)系統(tǒng)。一些國外的大學(xué)在虛擬實(shí)驗(yàn)室這一塊發(fā)展更快，他們已經(jīng)建成了虛擬實(shí)驗(yàn)室并已經(jīng)投入使用。例如，墨爾本的理工大學(xué)建立起虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行熱傳遞的實(shí)驗(yàn)教學(xué)， 帕瓦多大學(xué)遠(yuǎn)程虛擬教育的實(shí)驗(yàn)室等。[3]

三、虛擬仿真技術(shù)的計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的改革思路

1.建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的資源

學(xué)校傳統(tǒng)的教學(xué)模式無法在創(chuàng)新性以及先進(jìn)性方面來促進(jìn)教學(xué)資源質(zhì)量的提高；建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室具有十分重要的意義，通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以使教學(xué)資源滿足現(xiàn)實(shí)生活中無法開展的實(shí)驗(yàn)以及較為危險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)；為了完成某些實(shí)驗(yàn)，不但可以適當(dāng)引進(jìn)綜合性高且規(guī)模比較大的虛擬實(shí)驗(yàn)室資源，而且需要引進(jìn)那些在現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中消耗大、污染高、花費(fèi)高的虛擬實(shí)驗(yàn)室資源。[4]

2.改革教學(xué)方法以及教學(xué)模式

隨著社會(huì)對(duì)人才需求的不斷變化，學(xué)校的教學(xué)方式以及教學(xué)模式也需要發(fā)生相應(yīng)的變化。學(xué)校可以在滿足社會(huì)對(duì)人才需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生及學(xué)校的實(shí)際情況，對(duì)教學(xué)模式以及方法進(jìn)行改革。可以通過開展課題的方式對(duì)虛擬仿真加以探討。對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)情況及學(xué)習(xí)需求進(jìn)行調(diào)查研究，主要采用發(fā)放問卷和訪談的形式進(jìn)行，這樣可以更好地了解學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問題以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的需求。在組織課堂內(nèi)容方面，可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)特征和企業(yè)需求、實(shí)際工程需求相結(jié)合起來，通過虛擬仿真技術(shù)以及一些仿真軟件，將相應(yīng)的工作環(huán)境進(jìn)行仿真模擬，實(shí)現(xiàn)虛擬仿真的教學(xué)模式。在本次研究中，主要是將計(jì)算機(jī)作為切入點(diǎn)，對(duì)一些重要的課程進(jìn)行研究，如射頻技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、綜合布線、電子技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、單片機(jī)技術(shù)等進(jìn)行分析，并使用適合的仿真軟件，從而制定相應(yīng)的教學(xué)模式。在新學(xué)期中，可以將制定好的教學(xué)模式使用到教學(xué)，并通過相應(yīng)的理論分析以及實(shí)踐的教學(xué)活動(dòng)，找到虛擬仿真教學(xué)的最佳教學(xué)模式。

3.采取校企合作模式

根據(jù)當(dāng)前高等教育的發(fā)展需要以及產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的需求，對(duì)校企合作的模式進(jìn)行探究，和企業(yè)共同建立起合適的實(shí)驗(yàn)和實(shí)訓(xùn)基地。在校企合作過程中，利用虛擬仿真教學(xué)進(jìn)行擴(kuò)展，為學(xué)生提供更多、更真實(shí)的工作場(chǎng)景，這樣有利于學(xué)生有效掌握相應(yīng)的技能并盡快適應(yīng)企業(yè)環(huán)境。

4.科研以及教學(xué)相互結(jié)合

將教學(xué)以及科研聯(lián)合，形成互相促進(jìn)的教學(xué)模式。可以將教師課題中的優(yōu)秀科研成果作為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容；同時(shí)，也可以將科研研發(fā)中使用的設(shè)備運(yùn)用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的教學(xué)中；將已經(jīng)轉(zhuǎn)化好的科研成果充分使用于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容。這種科研與教學(xué)聯(lián)合的教學(xué)模式不僅可以開拓學(xué)生的視野，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。[5]

5.建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍

不但需要提高教師專業(yè)素質(zhì)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué)的水平，而且需要提高學(xué)術(shù)水平和業(yè)務(wù)的領(lǐng)導(dǎo)水平；同時(shí)，作為實(shí)驗(yàn)教師，需要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不斷完善自身的水平。專業(yè)教師也需要和技術(shù)研發(fā)人員相互配合，對(duì)于青年教師要制定相應(yīng)的培養(yǎng)計(jì)劃；此外，可以邀請(qǐng)一些專業(yè)的人士進(jìn)行教學(xué)建設(shè)。

結(jié)語

綜上所述，關(guān)于虛擬仿真的計(jì)算機(jī)類課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革可以從五個(gè)方面入手，主要包括建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的資源、改革教學(xué)方法以及教學(xué)模式、校企合作模式、教學(xué)以及科研聯(lián)合、建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍。只有這樣，才能促使虛擬仿真技術(shù)真正應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革當(dāng)中并且發(fā)揮積極作用。

參考文獻(xiàn)

[1]唐燈平，朱艷琴，楊哲，曹國平，肖廣娣.基于虛擬仿真的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理課程教學(xué)模式探索[J].計(jì)算機(jī)教育，2016，02：142-146.

[2]李蕾，胡振東，薛鵬，章笑來，黃山.基于虛擬仿真技術(shù)探討運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的初步構(gòu)想[J].淮北師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，02：83-86.

[3]張毅剛，趙光權(quán)，劉丹，胡瑞強(qiáng)，劉穎，孫兵.淺析基于虛擬仿真與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的“單片機(jī)原理”課程教學(xué)模式改革[J].工業(yè)和信息化教育，2014，12：78-81+94.

[4]徐海霞，李森.虛擬仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)專業(yè)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子世界，2014，12：174-175.

[5]邵琰，劉敏超.虛擬仿真教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在應(yīng)用型大學(xué)的搭建及虛擬仿真技術(shù)在化工類課程教學(xué)中的探索性研究[J].廣東化工，2015，14：243-244.