關(guān)于虛擬仿真的計算機類課程實驗教學(xué)改革的探討

張永鵬

摘 要：由于傳統(tǒng)的實驗教學(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)對當(dāng)前計算機的實驗教學(xué)進行必要的革新。本文主要是關(guān)于虛擬仿真的計算機類課程實驗教學(xué)改革的探討。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真 課程 實驗教學(xué) 改革

隨著我國經(jīng)濟以及科技的快速發(fā)展，創(chuàng)新能力以及實踐能力對于學(xué)生具有重要的意義，傳統(tǒng)的實驗?zāi)Ｊ诫y以調(diào)動學(xué)生的積極性以及不適應(yīng)當(dāng)前的時代發(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，對當(dāng)前的計算機類的課程實驗教學(xué)進行完善。[1]

一、傳統(tǒng)實驗教學(xué)存在的主要問題分析

首先，傳統(tǒng)實驗教學(xué)當(dāng)中，由于對于相關(guān)實驗設(shè)備的投入不充分，以及對實驗設(shè)備缺乏有效的維護，導(dǎo)致實驗室教師不敢讓學(xué)生使用相關(guān)儀器以及設(shè)備，以免對學(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)生進行科學(xué)實驗的積極性。其次，實驗的相關(guān)指導(dǎo)教師力量顯然不足，并且實驗教師的素質(zhì)偏低，嚴(yán)重影響了實驗教學(xué)的質(zhì)量。最后，實驗的內(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)的實驗室當(dāng)中只是進行驗證類的實驗，從而限制了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力以及動手能力。此外，傳統(tǒng)的實驗方法比較陳舊以及僵化，實驗內(nèi)容、實驗時間以及實驗步驟都是按照教師制定好的規(guī)劃進行，雖然可以幫助學(xué)生鞏固相關(guān)知識，但是難以激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性，僵化的實驗方式難以調(diào)動學(xué)生的積極性，也難以培養(yǎng)學(xué)生獨立研究的精神以及獨立思考的習(xí)慣。[2]

二、虛擬仿真技術(shù)的計算機實驗課程的教學(xué)現(xiàn)狀

隨著計算機科技的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)計算機實驗課程的教學(xué)已經(jīng)成為高等教育的重要課程，同時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，計算機網(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)的研究機構(gòu)開始研究計算機虛擬實驗，大量科學(xué)技術(shù)人員也開始進行計算機虛擬仿真的研究，并獲得了一定的成果。與此同時，國內(nèi)外一些較為先進的大學(xué)也開始建設(shè)虛擬仿真計算機實驗室，在虛擬仿真實驗中進行教學(xué)已經(jīng)投入使用，并促進了教學(xué)的發(fā)展。將虛擬仿真技術(shù)運用于教育中，并在此基礎(chǔ)上建立計算機實驗課程以及虛擬仿真的實驗室，這些都有利于計算機實驗課程的教學(xué)改革。我國一些重點院校在產(chǎn)研結(jié)合的基礎(chǔ)上，為促進教學(xué)的開展，建立了虛擬實驗室，比如清華大學(xué)使用虛擬儀器建成了車輛發(fā)動機的檢測系統(tǒng)。一些國外的大學(xué)在虛擬實驗室這一塊發(fā)展更快，他們已經(jīng)建成了虛擬實驗室并已經(jīng)投入使用。例如，墨爾本的理工大學(xué)建立起虛擬實驗室進行熱傳遞的實驗教學(xué)， 帕瓦多大學(xué)遠(yuǎn)程虛擬教育的實驗室等。[3]

三、虛擬仿真技術(shù)的計算機實驗課程教學(xué)的改革思路

1.建設(shè)虛擬仿真實驗課程教學(xué)的資源

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

2.改革教學(xué)方法以及教學(xué)模式

隨著社會對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)校可以在滿足社會對人才需求的基礎(chǔ)上，結(jié)合學(xué)生及學(xué)校的實際情況，對教學(xué)模式以及方法進行改革。可以通過開展課題的方式對虛擬仿真加以探討。對學(xué)生在實驗中的學(xué)習(xí)情況及學(xué)習(xí)需求進行調(diào)查研究，主要采用發(fā)放問卷和訪談的形式進行，這樣可以更好地了解學(xué)生在實驗中出現(xiàn)的問題以及對實驗的需求。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)境進行仿真模擬，實現(xiàn)虛擬仿真的教學(xué)模式。在本次研究中，主要是將計算機作為切入點，對一些重要的課程進行研究，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)、單片機技術(shù)等進行分析，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)的理論分析以及實踐的教學(xué)活動，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，對校企合作的模式進行探究，和企業(yè)共同建立起合適的實驗和實訓(xùn)基地。在校企合作過程中，利用虛擬仿真教學(xué)進行擴展，為學(xué)生提供更多、更真實的工作場景，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)秀科研成果作為實驗教學(xué)內(nèi)容；同時，也可以將科研研發(fā)中使用的設(shè)備運用于虛擬仿真實驗的教學(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驗中，豐富實驗教學(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，同時也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。[5]

5.建立實驗教學(xué)隊伍

不但需要提高教師專業(yè)素質(zhì)以及實驗教學(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，作為實驗教師，需要加強實驗教學(xué)能力，在實驗教學(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，對于青年教師要制定相應(yīng)的培養(yǎng)計劃；此外，可以邀請一些專業(yè)的人士進行教學(xué)建設(shè)。

結(jié)語

綜上所述，關(guān)于虛擬仿真的計算機類課程實驗教學(xué)改革可以從五個方面入手，主要包括建設(shè)虛擬仿真實驗課程教學(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、建立實驗教學(xué)隊伍。只有這樣，才能促使虛擬仿真技術(shù)真正應(yīng)用到實驗教學(xué)改革當(dāng)中并且發(fā)揮積極作用。

參考文獻

[1]唐燈平，朱艷琴，楊哲，曹國平，肖廣娣.基于虛擬仿真的計算機網(wǎng)絡(luò)管理課程教學(xué)模式探索[J].計算機教育，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)探討運動人體科學(xué)實驗教學(xué)改革的初步構(gòu)想[J].淮北師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2016，02：83-86.

[3]張毅剛，趙光權(quán)，劉丹，胡瑞強，劉穎，孫兵.淺析基于虛擬仿真與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的“單片機原理”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)在計算機專業(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)實驗平臺在應(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.