高職院校開放式虛擬實驗平臺構建研究

周娟 岳陽職業技術學院

引言

相較于普通高校主要培養學術研究型人才，高職院校培養人才的方向主要為技術運用型的人才。在社會對人才素質需求越來越高的今天，高職院校不僅要教授學生基礎文化，還要加強對他們實踐操作能力的鍛煉。傳統的實驗平臺由于各種限制性，已經不能滿足學生的日常實驗需求，因此需要搭建開放式虛擬實驗操作平臺，更好地培養學生的創新思維和動手能力。

一、傳統的實物實驗過程中有哪些問題

(一）實驗室地點和開放時間限制

傳統實驗室需要占據非常大的空間面積，各種實驗設備占地面積也不小，而學校的整體空間并不充裕，要經過多方面的考慮進行整體規劃。如果大面積地搭建傳統實驗室會導致其他功能區的面積減少，造成教學空間規劃不合理和不必要的資源浪費。傳統的實驗操作只能在限定的時間內到特定的地方才能完成，可供實驗的場所本身就不多，所有學生都只能依靠著極其有限的實驗室完成實操課程，因此，實驗室資源總是處于緊缺的狀態。

(二）課堂實際操作時間太短

由于實驗室資源的緊缺，導致分配到每個班級的操作時間短，有的實驗室只在上課期間開啟，課余時間就大門緊閉，造成實驗室可利用的時間就更少。實踐操作本身就需要投入大量的時間和精力動手操作、用心專研，才能在實驗的過程中將知識轉變為實際運用的能力。如果實際可操作的時間過短，有時學生們還沒充分消化課堂知識就匆忙實驗，知識得不到實際的鞏固，導致實驗過程不能幫助學生更好地理解課本上的內容，不能將知識轉化為實際操作能力。一堂實驗課的時間有限，面對那么多的學生，實驗室的指導老師沒辦法對所有的學生進行一對一的指導，實驗效果也無法達到預期。

二、虛擬實驗平臺與傳統實驗室的區別

(一）課堂主體的轉變

課堂主體由老師變為學生自己。在開放式虛擬實驗中，學生們的主觀能動性能夠得到充分的發揮。老師發揮引導的作用，給出實驗的項目和具體要求，學生根據自己的理解和思考，完成實驗選題設計，實驗過程創新，實驗之后思考，解決遇到的問題，并整理成實驗報告。這一系列完整的實驗過程都是由學生自己獨立完成，真正讓學生成為了課堂的主體，鍛煉了他們的動手操作能力和創新思考能力。

(二）教學手段的改變

教學手段由實際的設備儀器轉變為虛擬的儀器。由計算機技術模擬整個實驗過程。一個構建完整的虛擬實驗平臺能夠實現實驗演示、實驗操作、實驗完成、生成報告、在線批改、師生交流等一系列的功能，形成完整的學習過程。這種手段的好處在于，能夠輕而易舉獲得一般情況下不易實現的實驗類型，一些具有一定危險性的實驗，也能夠通過虛擬實驗安全完成。在于可操作性上，虛擬實驗平臺也有著明顯的優勢，操作界面和流程更簡單，無需復雜的說明，學生就能快速上手操作。

(三）教學效果的提升

與傳統實驗室相比，開放式虛擬實驗平臺不受時間地點的限制，通過計算機就能夠學習。豐富的教學形式，應有盡有的教學輔助工具，沉浸式的教學環境，先進的多媒體技術，直觀立體的操作過程，讓整個課堂更加生動有趣。學生置身其中，能夠獲得極強的參與感，積極與老師學生進行互動，發揮自己的想象力和創新思考能力，鍛煉邏輯思維能力和空間思維能力，獲得傳統實驗課給予不了的獨特效果。虛擬實驗中能夠自主選擇實驗儀器，學生能夠根據自己的思考和想法進行創新，培養了學生的興趣，加強了知識點的學習，讓教學效果明顯得到提升。

三、虛擬實驗平臺開放性的體現

(一）時間空間上的開放

學生們不再需要在固定的時間地點進行實驗，而是可以隨時隨地根據自己的學習進度，通過互聯網進入虛擬實驗平臺進行實驗。這個開放式的虛擬實驗平臺，就像一座“移動的實驗室”，給學生們提供了更加彈性的實驗時間，更為開放的實驗空間，對理論知識有了更加明顯的補充效果。

(二）交流平臺上的開放

有些實驗項目需要學生通過自主學習完成，有的實現項目需要能夠通過小組分工合作完成。開放式虛擬實驗平臺讓這種協作學習變得更為簡單有效。小組成員們首先利用互聯網龐大的信息庫各自收集信息，再完成團隊成員信息的整合，最后進行線上的思維碰撞和學習交流。開放式虛擬實驗平臺也為師生提供了一個不一樣的交流平臺，學生可以跟老師及時溝通，促進實踐能力的提高。

四、開放式虛擬實驗平臺創立的必然性

(一）更有效地解決問題

虛擬實驗平臺能夠通過計算機技術模擬真實的實驗器材面板，學生通過對計算機的操作即可完成實驗過程。避免了傳統實驗中器材準備、器材解釋、實驗示范等一系列過程的時間浪費，真正把精力放到實驗本身上來。既能有效地提高課堂效率，又能幫助學生獲得解決實際問題的能力。

(二）規避危險，安全實驗

傳統實驗中有很多實驗會有一定的危險系數，會涉及到一些易燃易爆炸的物品和具有腐蝕性有害性的物質。很難保證實驗的百分之百的安全環保，因此老師不敢讓學生動手實驗，但是學生不通過親身體驗，又不能達到預期的教學效果。

(二）生動立體，自主學習

實驗相關知識不再只是通過老師的口述，在虛擬實驗平臺中，這些知識有了更有吸引力和趣味性的表現方式。在互聯網的巨大數據庫里，文字、圖片、動畫、視頻等一切形式都可以用來輔助學生的學習。全方位地調動學生的感官，讓扁平化的知識變得更生動，更立體，學習過程變得更加輕松。學生們也不再需要等待老師的安排和講授，主動提高自己的學習自覺性，利用虛擬實驗平臺進行學習。

(三）教學改革的方向

國家對于虛擬實驗平臺的建設有著明確的需求。因此構建開放式虛擬實驗平臺，既是推動教學改革朝著必然發展方向前進，也是響應國家號召、適應社會需求的重要舉措。高職院校需要明確自身的定位，不斷刷新科學的教學理念，探索新的發展模式，實現教學的信息化和現代化，推動教學改革，集中力量培養并為社會輸送更多地綜合應用型人才。

五、開放式虛擬實驗平臺構建

(一）完善軟硬件配置

為了讓開放式虛擬實驗平臺能有更逼真的實驗模擬效果，就要不斷地引進最先進的技術，投入最新的硬件設備，補充最新的軟件內容，讓虛擬實驗平臺的軟硬件支持都達到最優，以保證實驗成功和教學效果。

(二）傳統與虛擬結合

虛擬實驗對傳統實驗起著非常重要的延伸作用。使用開放式虛擬實驗平臺，并不是代表要完全摒棄實物實驗，而是要虛實結合，同時發揮兩種實驗方式的優勢，讓學生從多種渠道完成實驗過程，更能加強對理論知識的理解。實物實驗課程能夠真實地提高學生的動手能力，培養學生嚴謹的學習態度。而虛擬實驗，能夠突破實物實驗課的限制。實物實驗有不足也有其不可替代性，兩種方式的結合，更能發揮實驗操作對理論內容的補充性。比如，學生馬上要進行一堂傳統實驗課，但是對實驗器材都不熟悉，更不清楚每一步的實驗步驟，真正到了實驗室就會手忙腳亂。如果學生能夠事先通過開放式虛擬實驗平臺進行相關實驗的預習，就會在線下的實驗中更加從容不迫、得心應手。

六、結束語

為了高職院校能夠更好地完成自己的培養目標，就要不斷打造完善開放式虛擬實驗平臺，突破時間空間對實驗操作的限制，加強學生動手能力和創新能力的訓練，培養學生實際解決問題的能力，提高教學質量，培養更優質的實踐性人才。