淺談計算機虛擬實驗室的建設

隨著時代的發展，科技進步對人才的創新思維和實踐能力的培養提出了更高要求。在職業教育中，學生創新思維和實踐能力的培養需要比普通公共教學占用更多的教學資源，計算機虛擬實驗室建設是發展教學資源的必要手段。

一、虛擬實驗在現代教學中的意義

實驗是教學活動中一個必不可少的環節，例如網絡技術、系統維護、電子商務等實踐性很強的學科。培養學生的實際操作能力和解決問題的能力，實驗教學環節更是至關重要。然而，在傳統教育模式下，技工院校存在著理論教學與實驗教學分離、實驗設備因受資金限制而嚴重短缺、實驗缺乏相應的實現條件等情況，以至嚴重影響教學質量的提高。

根據現代人才培養模式的需求，為滿足培養具有高素質、創新能力人才的要求，實驗教學要不斷地進行改革，向綜合型、設計型轉變，但這種新型教學模式的充分實現必須有高技術化的手段和條件支持，因而網絡虛擬實驗教學成為現代教育技術應用的大趨勢。虛擬實驗與傳統實驗教學相比，具有如下幾個特點：

1.改變了傳統的實驗教學模式，拓寬了實驗教學的空間和內容

傳統的實驗教學模式由于受人力、物力、財力、空間、時間等諸多條件限制，很難滿足實驗教學的要求和學生動手操作的強烈愿望。虛擬實驗室系統投入使用后，能克服傳統模式下的諸多條件制約，很好地滿足教學需求。

2.加強了對學生創新能力、動手能力、解決實際問題能力的培養

使用虛擬實驗室教學系統，學生可以按照課程安排做實驗或者自主設計各種實驗，可大大提高學生分析和設計的實際能力。實驗過程中虛擬實驗室教學系統會給學生提供錯誤提示，避免學生在實驗過程中因為怕犯錯而不敢嘗試新的方法，可以激發學生的動手欲望，大膽地去做出個性化的東西，使實驗更加自由化。

3.縮短了理論教學與實踐教學的距離，提高了教學質量

在傳統的教學模式下，課程的理論教學和實踐教學是分離的，無法實現理論設計與實驗驗證的連貫性，虛擬實驗室系統可使理論設計與實驗驗證一氣呵成，能很好地解決理論教學與實踐教學分離的問題。

二、虛擬實驗室系統基本框架

根據各個學科教學大綱的要求，虛擬實驗室系統應當分為計算機專業內容、公共課內容兩部分。對于任何一個實驗都應該包括實驗預習、實驗要求、實驗步驟、實驗內容、實驗幫助、實驗測試等教學部分。按照模塊化設計的原則，虛擬實驗室系統分為公共模塊、教師模塊、學生模塊、系統管理員模塊四大部分。

1.公共模塊

公共模塊（老師、學生均可使用）有：注冊與登陸模塊、公共信息模塊、自由實驗室模塊、實驗參考資料庫、實時交流模塊、實時答疑模塊、幫助模塊。

2.教師模塊

老師使用的模塊有：實時指導模塊、實驗演示視頻廣播模塊（可以網上做實驗演示）、實驗內容管理模塊、實驗成績管理模塊、實驗報告管理模塊。

3.學生模塊

學生使用的模塊有：實驗演示模塊、語音講解模塊、動手實驗模塊、實驗報告管理及實驗結果分析模塊。

4.系統管理員模塊

系統管理員使用的模塊有：用戶管理模塊、公共信息發布管理模塊、數據維護模塊等。

三、虛擬實驗室的特點

虛擬實驗室系統不僅提供了計算機學科實驗所需要的各種虛擬物理器件，能完成課程所要求的各種實驗，而且系統設計強調運用各種激勵策略，將互動的可視化操作貫穿于整個實驗過程，能很好的激發學生的學習興趣和創作靈感。現將本系統功能特點介紹如下：

1.自主性強、互動性好

系統能對實驗平臺隨意布局、內容靈活取舍，各類器件自由選擇、方案隨意制定；所有虛擬器件隨機操作，即時響應。

2.實現性強、開拓視野

由于虛擬實驗室的內部數據結構是根據教學大綱編制并加以擴充，數據庫涵蓋各相關學科的內容，實驗條件可以任意設定，并模擬種種可能的實驗結果，使學生開拓視野，加深對知識要點的理解和認識。

3.方便易用、利于管理

虛擬實驗室系統是采用C／S結構，訪問便捷。學生老師可以隨時訪問，登錄迅速，欄目清晰，使用方便。由于系統設有虛擬班級、小組管理功能，無論在學校層面還是更廣的區域，使實驗和實驗管理、教學質量評估都顯得易于施行。

4.經濟實用、節約資源

在虛擬實驗室系統中，耗資較多的實驗儀器和實驗材料被軟件所取代。與此同時由于虛擬實驗室的使用還可以節省大量的實驗室所占用的房間，而且學生可以隨時進行實驗。

5.功能全面、便于交流

虛擬實驗系統不僅僅可以虛擬實驗，還具有很強的管理功能和統計功能。可以對學生的實驗結果進行管理和分析，并保存實驗結果，從而作為學生學習的見證，也便于學校、班級、教師甚至學生之間的教學交流。

計算機網絡虛擬實驗室的建立，對于提高學生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。在具體應用中虛擬實驗室教學還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關系，要“虛實”結合，既相互補充，又各有側重，這樣才能取得很好的實驗教學效果。

（作者單位：肇慶市技師學院）