虛擬仿真實驗教學中心的建立與應用

曾娟

摘 要：虛擬仿真實驗是借助一系列的現代技術手段，例如計算機技術、通信技術、多媒體技術、虛擬現實技術等來達到遠程訪問傳統實驗資源的效果，從而實現傳統實驗資源的高效共享。虛擬仿真實驗教學和傳統的實驗室教學相比，具有實驗條件便利、實驗成本低、實驗安全性高等方面的優勢，在高等教育信息化教學中以及實驗教學中具有非常重要的作用。本文重點針對虛擬仿真實驗教學中心的建立與應用進行了詳細的分析。

關鍵詞：虛擬仿真；實驗教學；建立；應用

隨著現代信息技術的不斷發展，高等教育教學的不斷改革，教學模式越來越注重多元化發展。在各大高校的實驗教學中，虛擬仿真實驗可以創設一個非常逼真的實驗環境，并且模擬實驗對象和完成實驗內容，從而讓學生在相對開放、交互的虛擬實驗環境中完成實驗的設計與操作，提升學生的實踐能力以及創新探索能力。和傳統的實驗教學示范中心做對比，虛擬仿真實驗教學中心具有非常大的優勢，可以明顯優化教育資源，提升教育質量。所以分析研究虛擬仿真實驗教學中心的建立與應用非常有必要。

一、虛擬仿真實驗教學中心的建立分析

（一）更新虛擬仿真實驗教學中心的建立理念

要想將實際理論教學與虛擬仿真實驗教學相結合，就要對虛擬仿真實驗教學中心的建設有一個清晰的定位，明確其發展方向。要想為國家為社會培養實用型人才，就要加強培養學生的實踐能力和創新能力，而這需要學生進行大量的實驗操作以及真實訓練，所以虛擬仿真實驗教學不可能完全替代真實實驗。而應用虛擬仿真實驗教學中心來搭建實驗環境，模擬實驗內容和實驗操作卻可以對學生的實踐技能進一步鞏固和吸收，加強真實實驗教學的質量，這是虛擬仿真實驗教學中心建設的定位以及未來的發展方向。虛擬仿真實驗教學中心是提升學生實踐能力、創新能力的重要平臺，是培養學生科學思維和探索精神的重要平臺，是信息技術和學科專業相融合的重要平臺。虛擬仿真實驗教學不受真實實驗教學的諸多限制，將理論教學進一步的拓展和延伸，在高效的人才培養以及教學工作中發揮著重要的作用。所以要建立虛實互補的多元化實驗教學體系[1]。

（二）借鑒先進的技術以及成功經驗

虛擬仿真實驗教學中心的建立原則應該是虛實結合，虛實互補，能實不虛；核心是建立優質實驗資源的共享機制；重點是建設信息化實驗教學資源；主旨是提升高校實驗教學質量，提升學生的實踐能力和創新能力，培養學生的探索精神。而虛擬仿真實驗教學中心的建立需要涉及非常廣泛的理論研究和專業技術，并且需要有組織、有形式、有方法、有指導，并且還需要具備對未知事物的探索以及應變能力，所以為了更加順利的建立虛擬仿真實驗教學中心，并成功投入應用，最好借鑒已經成功的經驗，引進先進的技術，和國內國外相關領域的專家進行溝通交流，學習他們的建立理念、技術方法、成功經驗、實驗資源等。

并且在建設過程中，要建立資源共享機制，實現儀器共享、軟件共享、不斷地開發遠程控制虛擬實驗項目。同時要集合多方力量和主體，例如政府、教育部門、科研機構、高校、以及其他社會力量等，來促進虛擬仿真實驗教學中心的建立。同時制定有利于虛擬仿真實驗教學中心建立的激勵措施，促進學校、社會對于網絡實驗平臺的共用，允許各方主體按照實際需求購買虛擬仿真實驗教學中心的實驗資源和服務[2]。

二、虛擬仿真實驗教學中心的應用分析

（一）促進了真實實驗項目的搭建

在真實的實驗環境中，因為專業的不同，實驗項目也不相同，而有一些實驗項目具有一定的危險性以及破壞性。而這一類實驗環境的搭建又具有一定的難度，需要消耗非常高的成本。鑒于實驗經費的緊張，很多高校都會放棄相關實驗項目的操作，直接講述理論知識，而這對于學生理解相關知識點是十分不利的，同時也影響了學生的實際操作能力，影響了學生對相關技能的掌握。例如信息安全專業中，一些網絡安全實驗中有一些攻防實驗，這些實驗項目具有一定的破壞性和對抗性，如果在真實環境中操作會有一定的安全隱患，如果放棄此類實驗項目，那么學生就無法很好地掌握安全防范控制技術，無法將學生培養成真正的國家需要的實用型人才。如果在虛擬仿真環境中搭建此類項目，這些問題都會得到有效解決。

（二）降低了實驗成本

建立傳統的實驗室，需要花費大量的人力物力以及財力，需要購買相關實驗設備，并且對設備進行維護和升級，需要搭建實驗環境，并對實驗環境進行管理，而這都需要一定的成本。如果成本緊縮，就會影響實驗項目的正常進行，進而影響學生理論和實踐的結合。而虛擬仿真實驗教學卻不必有此類問題的擔心，在實驗教學的投入產出比上具有一定的優勢，可以減少實驗經費的投入，很好地控制實驗成本。

（三）促進了實驗資源的共享

實驗資源一般包含以下四種，第一種實驗儀器設備，第二種實驗室的軟件平臺，第三種各類教學文檔，第四種和實驗有關的其他資料。這些實驗資源都需要在特定的場地中，特性的實驗室設備上，特定的內部網絡中才能使用，受到時間和地點的限制，學生并不能充分的將其利用起來，更無法實現資源共享。而且不同的專業有不同的實驗資源，不同專業不同學科的實驗資源都相離甚遠，學生無法進行綜合性實驗的設計與操作。而虛擬仿真實驗不受局域網的限制，隨時隨地都可以對實驗資源進行重新整合，隨時隨地都可以訪問實驗課程和相關實驗內容，并且根據自己的興趣進行選擇。使得這些實驗資源充分的利用起來，讓學生受益匪淺。

結語

實驗教學在高等教育中培養人才方面發揮著重要的作用，在培養人才的實踐能力和創新能力方面發揮著重要的作用。所以要加大力度建設虛擬仿真實驗教學中心，以便更好地完成真實實驗無法完成的教學功能，為在高危環境中以及相對極端的環境中的實驗操作，或者一些成本高、消耗高等一些實驗教學，提供更加經濟、更加安全、更加可靠的實驗教學資源和環境。

參考文獻

[1]明仲，蔡茂國，朱安民.虛實結合建設高水平虛擬仿真實驗教學中心[J].實驗室研究與探索，2017，（11）：146-150，165.

[2]賀占魁，黃濤.虛擬仿真實驗教學項目建設探索[J].實驗技術與管理，2018，（2）：108-111，116.

（作者單位：南充職業技術學院）