论文部分内容阅读
摘要：虚拟仿真实验室是真实实验室的有效延伸，对实验教学改革具有十分重要的作用。目前，学校正逐步通过信息技术、网络技术将全新的教育教学理念变成现实，构建一个个体系完备的虚拟仿真实验室，这对提高实验教学效果、培养高素质人才队伍具有重要影响。本文对虚拟仿真实验室建设过程中的指导思想及其主要内容进行了有效梳理，并提出实验教学改革的主要策略。
关键词：虚拟仿真实验室;试验教学;改革
随着虚拟实验技术的发展，自主性、探究性教学理念逐渐得以推广，越来越多的人意识到虚拟仿真实验室在教育中的作用与价值，虚拟仿真实验室不仅可有效推动教师的科研工作，还可提高试验教学的效率，并使试验器具在短时间内得到有效维护。近年来，为满足科研及教学的需要，越来越多的学校建立了较有针对性的虚拟仿真实验室，以期推动实验教学改革，从而拓宽虚拟现实技术的应用范畴。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确规定，学校要积极利用信息技术的优势，加快建设虚拟仿真实验室的建设，推动教育信息化与试验教学改革。教育部也明确提出，高级高校要积极建设实验室与实训基地，构筑实践教学共享平台，提高实验教学水平，提升人才培养的质量与层次。另外，《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》也指出，高等教育要积极与信息技术寻求融合，将大量的网络资源整合成可利用的教学资源，并形成虚拟仿真实验室建设的相关经验，推动信息化平台的发展与构建。
一、虚拟仿真实验室的建设
（一）指导思想
虚拟仿真实验室是高等教育信息化建设的重要组成部分。在信息化的倡导下，学校的教育教学改革逐渐向信息化推进，而虚拟仿真试验室的建立与完善就是教育信息化的重要举措。另外，虚拟仿真实验室建设也是实验教学的重要内容。虚拟仿真实验室为实验教学注入了新的活力与内容，对启发式教学的推进具有十分重要的作用与意义，且能实现虚实结合的目的，有利于将真实的运行环境附加于虚拟的网络中，便于提升实验教学的效率。
虚拟仿真实验室的建设要与不断发展的信息技术相结合，遵循教育教学的普遍规律，并充分考虑学科的发展特点与要求，从而实现资源贡献、持续发展的教育教学理想。虚拟仿真试验室要坚持科学规划的原则，充分考虑师生的主动性与创造性，使之主动参与教育教学，从而推动学校、学科、专业的发展;坚持资源共享的原则，推动构建良性互补的教育教学机制，健全实验教学资源，让所有学生都参与使用，形成合理的有偿循环模式;坚持重点突出的原则，大力推动实验教学的支持服务，兼顾运行平台、教学队伍及管理机制的完善，提高学生参与实验教学的主动性与积极性;坚持效益优先、兼顾社会效益的原则，全面提升实验室资源的使用效率，推动高校实验教学的创新与改革，提升高校教育教学的质量。
（二）任务与内容
一是了解虚拟仿真实验室的特征。虚拟仿真实验室是信息化技术背景下的虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等为一体的虚实环境。一旦构筑了较高仿真度的虚拟实验环境，学生就可在相对预定的环境中开展各种实验，并获得较高的技能与技术。这种实验室是在教学大纲的前提下建立起来的，对实验教学具有积极的推动作用。
二是进一步界定虚拟仿真实验室的功能。虚拟仿真实验室的出现并不意味着取消实体实验室，相反，我们要充分利用虚拟仿真实验室来完成真实实验室所不具备的教学功能。虚拟仿真实验室可在高危与极端环境、不可操作、高成本与高消耗、综合实训中提供可靠的实验项目，从而拓寬实验领域，提高教学能力与学习能力。
三是积极推动构建相对完善的虚拟仿真实验教学内容。将虚拟仿真实验教学资源、教学管理与共享平台、管理队伍、管理体系等四个方面结合起来，实现软件共享、仪器共享与远程控制，实现二次开发与建设;积极引入企业，让有实力的企业参与开发与服务，将资源开发、管理与更新结合起来，推动实验教学的发展;积极加强队伍管理，注重绩效考核，实现资源开放、共享。
二、实验教学的改革
（一）转变教师角色
虚拟仿真实验室的建立标志着教师的角色开始发生转变，学生主体、教师主导的启发式教学模式基本形成。一方面，虚拟仿真试验室构筑了相对虚拟的试验环境，教师要从知识的传授者转变成为教学的设计者与辅导者。另一方面，在具体的教育教学过程中，教师还要根据学习任务与内容的不同，帮助学生适当修订实验环境，实现“先学后教”“先练后讲”，推动构建学生自定步调、教师异步指导的教育教学模式，将学生培养成为自主、能动与创造为一体的社会主体。
（二）完善实验模式
虚拟仿真实验室的实验可设定为三种基本模式，分别是演示模式、练习模式和考试模式，学生可根据需要，将这三种模式进行组合，衍生出满足不同需求的实验模式。在演示模式中，学生科了解虚拟实验的内容和实现步骤;在练习模式中，有正确的连线提示功能，学生可多次进行实验练习，从而掌握实验内容及实验操作;在考试模式中，学生的所有操作都将被作为评分的依据，点击“提交”按钮之后，系统将会自动给学生打分，以及记录操作时间，成绩达标的学生可进入实验室进行真实实验项目动手实践，从而起到虚拟实验与真实实验项目的有效对接。
（三）推动构建相对完善的实验教学体系
一方面，重新认识虚拟仿真试验室的内涵，更新实验教学理念，利用相对平民化技术推动虚拟仿真实验室的建设与应用，建立相对完善的虚拟现实系统，解决实验教学过程中可能碰到的各种问题。另一方面，构建虚拟现实应用开发平台，健全软件平台与硬件平台，实现高性能图像生成及处理系统、立体式虚拟三维显示系统、虚拟现实交互系统、集成应用控制系统的统一，使虚拟仿真实验教学改革有序进行。
虚拟仿真实验室与实验教学相辅相成、相互影响。虚拟仿真实验室系统的完善有利于推动实验室教学改革。所以，我们要积极健全虚拟仿真试验室系统，推动实验教学改革，培养创新型、应用型专业人才队伍。
参考文献：
[1]李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013，11：5-8.
[2]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，12：5-8.
[3]项国雄，熊力杨，胡三华.建设教师教育虚拟仿真实验教学中心 促进实践教学能力培养模式创新[J].中国教育信息化，2014，05：29-33.
[4]周世杰，吉家成，王华.虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].计算机教育，2015，09：5-11.
通讯作者：宋 英
关键词：虚拟仿真实验室;试验教学;改革
随着虚拟实验技术的发展，自主性、探究性教学理念逐渐得以推广，越来越多的人意识到虚拟仿真实验室在教育中的作用与价值，虚拟仿真实验室不仅可有效推动教师的科研工作，还可提高试验教学的效率，并使试验器具在短时间内得到有效维护。近年来，为满足科研及教学的需要，越来越多的学校建立了较有针对性的虚拟仿真实验室，以期推动实验教学改革，从而拓宽虚拟现实技术的应用范畴。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》明确规定，学校要积极利用信息技术的优势，加快建设虚拟仿真实验室的建设，推动教育信息化与试验教学改革。教育部也明确提出，高级高校要积极建设实验室与实训基地，构筑实践教学共享平台，提高实验教学水平，提升人才培养的质量与层次。另外，《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》也指出，高等教育要积极与信息技术寻求融合，将大量的网络资源整合成可利用的教学资源，并形成虚拟仿真实验室建设的相关经验，推动信息化平台的发展与构建。
一、虚拟仿真实验室的建设
（一）指导思想
虚拟仿真实验室是高等教育信息化建设的重要组成部分。在信息化的倡导下，学校的教育教学改革逐渐向信息化推进，而虚拟仿真试验室的建立与完善就是教育信息化的重要举措。另外，虚拟仿真实验室建设也是实验教学的重要内容。虚拟仿真实验室为实验教学注入了新的活力与内容，对启发式教学的推进具有十分重要的作用与意义，且能实现虚实结合的目的，有利于将真实的运行环境附加于虚拟的网络中，便于提升实验教学的效率。
虚拟仿真实验室的建设要与不断发展的信息技术相结合，遵循教育教学的普遍规律，并充分考虑学科的发展特点与要求，从而实现资源贡献、持续发展的教育教学理想。虚拟仿真试验室要坚持科学规划的原则，充分考虑师生的主动性与创造性，使之主动参与教育教学，从而推动学校、学科、专业的发展;坚持资源共享的原则，推动构建良性互补的教育教学机制，健全实验教学资源，让所有学生都参与使用，形成合理的有偿循环模式;坚持重点突出的原则，大力推动实验教学的支持服务，兼顾运行平台、教学队伍及管理机制的完善，提高学生参与实验教学的主动性与积极性;坚持效益优先、兼顾社会效益的原则，全面提升实验室资源的使用效率，推动高校实验教学的创新与改革，提升高校教育教学的质量。
（二）任务与内容
一是了解虚拟仿真实验室的特征。虚拟仿真实验室是信息化技术背景下的虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等为一体的虚实环境。一旦构筑了较高仿真度的虚拟实验环境，学生就可在相对预定的环境中开展各种实验，并获得较高的技能与技术。这种实验室是在教学大纲的前提下建立起来的，对实验教学具有积极的推动作用。
二是进一步界定虚拟仿真实验室的功能。虚拟仿真实验室的出现并不意味着取消实体实验室，相反，我们要充分利用虚拟仿真实验室来完成真实实验室所不具备的教学功能。虚拟仿真实验室可在高危与极端环境、不可操作、高成本与高消耗、综合实训中提供可靠的实验项目，从而拓寬实验领域，提高教学能力与学习能力。
三是积极推动构建相对完善的虚拟仿真实验教学内容。将虚拟仿真实验教学资源、教学管理与共享平台、管理队伍、管理体系等四个方面结合起来，实现软件共享、仪器共享与远程控制，实现二次开发与建设;积极引入企业，让有实力的企业参与开发与服务，将资源开发、管理与更新结合起来，推动实验教学的发展;积极加强队伍管理，注重绩效考核，实现资源开放、共享。
二、实验教学的改革
（一）转变教师角色
虚拟仿真实验室的建立标志着教师的角色开始发生转变，学生主体、教师主导的启发式教学模式基本形成。一方面，虚拟仿真试验室构筑了相对虚拟的试验环境，教师要从知识的传授者转变成为教学的设计者与辅导者。另一方面，在具体的教育教学过程中，教师还要根据学习任务与内容的不同，帮助学生适当修订实验环境，实现“先学后教”“先练后讲”，推动构建学生自定步调、教师异步指导的教育教学模式，将学生培养成为自主、能动与创造为一体的社会主体。
（二）完善实验模式
虚拟仿真实验室的实验可设定为三种基本模式，分别是演示模式、练习模式和考试模式，学生可根据需要，将这三种模式进行组合，衍生出满足不同需求的实验模式。在演示模式中，学生科了解虚拟实验的内容和实现步骤;在练习模式中，有正确的连线提示功能，学生可多次进行实验练习，从而掌握实验内容及实验操作;在考试模式中，学生的所有操作都将被作为评分的依据，点击“提交”按钮之后，系统将会自动给学生打分，以及记录操作时间，成绩达标的学生可进入实验室进行真实实验项目动手实践，从而起到虚拟实验与真实实验项目的有效对接。
（三）推动构建相对完善的实验教学体系
一方面，重新认识虚拟仿真试验室的内涵，更新实验教学理念，利用相对平民化技术推动虚拟仿真实验室的建设与应用，建立相对完善的虚拟现实系统，解决实验教学过程中可能碰到的各种问题。另一方面，构建虚拟现实应用开发平台，健全软件平台与硬件平台，实现高性能图像生成及处理系统、立体式虚拟三维显示系统、虚拟现实交互系统、集成应用控制系统的统一，使虚拟仿真实验教学改革有序进行。
虚拟仿真实验室与实验教学相辅相成、相互影响。虚拟仿真实验室系统的完善有利于推动实验室教学改革。所以，我们要积极健全虚拟仿真试验室系统，推动实验教学改革，培养创新型、应用型专业人才队伍。
参考文献：
[1]李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013，11：5-8.
[2]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，12：5-8.
[3]项国雄，熊力杨，胡三华.建设教师教育虚拟仿真实验教学中心 促进实践教学能力培养模式创新[J].中国教育信息化，2014，05：29-33.
[4]周世杰，吉家成，王华.虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].计算机教育，2015，09：5-11.
通讯作者：宋 英