基于虚拟实验室的高校实验教学改革

彭　慧

（湖南财政经济学院，湖南　长沙　410205）



基于虚拟实验室的高校实验教学改革

彭慧

（湖南财政经济学院，湖南长沙410205）

摘要：在网络技术及计算机技术发展推动下虚拟实验室应运而生，给高校实验教学带来前所未有的便利，一定程度上提高了高校实验教学水平与质量.在该背景下，高校应认真研究实验室教学特点，积极寻找实验室教学与虚拟实验室之间的契合点，促进高校实验室教学改革，为提高高校实验教学质量与效率奠定坚实的基础.本文对基于虚拟实验室高校实验教学改革的相关策略进行探讨，以供参考.

关键词：虚拟实验室；高校；实验教学；改革

实验室教学是高校教学工作的重要组成部分，但受高校自身实力及其他因素影响，部分高校现有的实验室资源无法满足学生的学习需要，一定程度上影响实验教学质量.近年来，网络技术与计算机技术飞速发展，为虚拟实验室的构建奠定了基础.研究表明，高校实验教学中，构建虚拟实验室并应用于实验教学改革中，可有效缓解高校实验室教学存在的不足，提高实验教学效率，因此成为高校关注与探讨的热门话题.

1　虚拟实验室及优点分析

所谓虚拟实验室指利用网络﹑计算机﹑仿真等技术，对实验的各个环节进行模拟，是一种用软件替代硬件的平台，尤其高校一些对学生实践能力要求较高的专业中，运用虚拟实验室进行实验教学可获得事半功倍的效果，因此，将构建虚拟实验室完成传统实验教学的改革，对提升高校综合实力具有重要意义，深受高校相关领导的高度重视.另外，虚拟实验室还具有以下优点，使其在高校实验教学中的广泛应用成为可能.

首先，突破时间限制.运用虚拟实验室为高校实验教学提供较大便利，尤其突破时空限制，学生只要拥有相关的权限，在有网络的情况下均可登录虚拟实验室进行实验操作练习，为学生自主学习提供了良好条件.其次，维护效率高.教师运用虚拟实验室开展实验教学时，并不需要增加额外硬件，基本不会出现损坏硬件的情况，因此，后期维护的重点放在计算机﹑网络硬件上即可.最后，具有较好的扩展性.虚拟实验室与真实实验室明显的区别在于可扩展性强，即，当需要开展某项实验时，只需要安装相关的模拟软件，教师便可进行实验教学活动，学生登录到系统后进行实验相关操作的学习，无论是教师的教学效率还是学生学习质量均能得到教学较大提升.

综上所述，虚拟实验室优势显著，将其应用到高校实验教学活动中是未来发展趋势，因此，高校应结合自身实际情况，构建完善的虚拟实验室，为各个专业的实验室教学活动的高效开展奠定基础.

2　虚拟实验室实验教学的改革策略

2.1基于虚拟实验室优化教学环境

虚拟实验室融合了VR虚拟现实技术﹑Web技术，给实验室教学活动的开展创造了全新的环境，一定程度上弥补了利用真实实验室开展教学活动出现的不足.因此，高校应结合自身实验室教学实际，充分借助虚拟实验室完成实验教学环境的优化.

首先，高校应组建由经验丰富的专家﹑教师组成的技术团队，结合不同专业实验室教学特点及实际，开发相关的实验软件，为虚拟实验室的正常运行提供支撑.当然如高校实力比较雄厚可与专门的软件开发企业合作，开发出功能更为强大的实验软件.其次，为确保学生能够熟练的应用虚拟实验室中的相关软件，教学实践中应注重软件应用技术的讲解，使学生了解软件操作技能与方法，提高虚拟实验室资源利用率，使虚拟实验室更好的为实验教学服务.最后，注重虚拟实验室与校园网之间的融合.高校应注重虚拟实验室与校园网之间的连通，将虚拟实验室教学开展及学生动手操作情况通过校园网展现出来，使学生及时掌握最新的虚拟实验室信息，明确在虚拟实验室操作的不足，有针对性的加强学习，弥补实验过程中知识或技能的薄弱之处.

总之，高校运用虚拟实验室优化实验教学环境时，为达到预期目标应注重两方面的考虑：其一，结合自身实际构建功能完善的虚拟实验室，以满足不同专业实验需求.其二，注重虚拟实验室与现有网络资源的整合，在充分发挥虚拟实验室优势的同时，让更多的学生了解虚拟实验室，消除对虚拟实验室的陌生感，使学生将虚拟实验室当做提升自身实验技能的重要工具.

2.2基于虚拟实验室丰富教学内容

从本质上来看，虚拟实验室是现有实验室虚拟化与数字化的具体体现，因此，其具备真实实验室相关功能的同时，还能方便的与互联网相连，获取互联网上有关实验教学的重要信息，丰富教学内容，拓展学生实验知识视野，帮助学生构建完善的知识体系，实现实验操作综合技能的提升.在实际的实验教学中运用虚拟实验室应注重哪些问题呢？首先，高校实验教学涉及较多内容，不同专业教学的重点有所不同，因此，基于虚拟实验室丰富教学内容时，应明确实验教学重点﹑难点，尤其充分利用虚拟实验室网络资源优势完善实验教学内容，扫除实验教学知识的盲区，使学生对实验知识有个全新的了解与认识.其次，虚拟实验室可对真实实验情况进行模拟，尤其针对一些综合性较强的实验项目，运用虚拟实验室平台进行操作，不仅操作方便，而且还能避免因操作失误导致某些硬件的烧坏.因此，高校实验教学中可利用虚拟实验室开展综合性﹑设计性的实验教学活动，使学生总结一些重要的实验规律，为实际动手操作提供指导.最后，利用虚拟实验室开展实验教学活动，在不损坏实验室硬件的基础上可帮助学生轻易验证实验假设，加深学生对实验知识及操作的深刻理解，与传统的实验教学相比，有助于培养学生的创造能力.因此，实验教学实践中教师应注重鼓励学生利用虚拟实验室验证自己的想法﹑灵感，增强实验教学内容的趣味性，为实验教学目标的顺利完成奠定坚实的基础.

另外，高校实验教学实践中，虚拟实验室的应用主要体现在三个方面：分析传统实验出现的现象与结果；替代真实的实验室；进行真实实验前的模拟.因此，基于虚拟实验室丰富实验教学内容时应明确实验内容及目标，根据不同目标制定相关的实验对策，提高虚拟实验室应用效率，并注重学生自主学习能力的培养，尤其应将重点放在提高学生实验操作技能上，提高学生实验综合操作能力.

2.3基于虚拟实验室调动学习积极性

高校实验教学质量与效率受很多因素影响，其中学生的学习积极性是较为重要的影响因素，因此，基于虚拟实验室高校实验教学改革应注重学生学习积极性的提高，具体可采取以下措施：

首先，对大部分学生而言虚拟实验室是新鲜事物，教师应鼓励学生自发成立虚拟实验室兴趣小组，定期开展虚拟实验室知识竞赛活动，使更多的学生了解虚拟实验室相关知识，为实验教学活动的开展做好铺垫.同时，实验室教学实践中，教师应根据实验内容适当的加以扩展，融入一些学生较为感兴趣的实验内容，提高学生的实验学习兴趣.其次，高校实验教学中，教师应充分考虑不同学生的认知差异，将实验教学目标划分成不同层次，明确对应层次的学习要求及学习内容，使每位学生通过虚拟实验室均能学习到有用的实验知识，体会到学习成功的乐趣，逐渐树立学习实验知识的自信心，为提高学生学习实验知识的积极性奠定基础.最后，教师应认真研究教学内容，哪些内容学生学习比较枯燥或难以理解，教师应设计相关的实验，要求学生在虚拟实验室中，通过实验加深对所学知识的理解，当学生获得了学习的成就感，学习的积极性自然而然被提高.

除此之外，基于虚拟实验的实验教学，为进一步提升学生的学习积极性，教师应立足虚拟实验室特点，采取针对性教学方法，最大限度的发挥虚拟实验的功能.例如，在讲解软件开发实验内容时，教师可为学生布置生动的实验题目.同时，还可根据学生掌握实验内容实际进行合理的分组，要求相互协作共同完成实验内容，在巩固学生所学知识的同时，培养学生的协同能力，尤其当某个小组成功完成实验时，教师应给予肯定，鼓励其再接再厉.

2.4基于虚拟实验室优化考核环节

考核是教学活动的重要环节，对教师而言通过对学生的考核可了解学生学习中的不足，对学生薄弱知识点进行重点讲解，实现学生整体学习成绩的提高.对学生而言，通过考核能够认识自己掌握知识的情况，查漏补缺，促进自身综合素养的提高.针对高校实验室教学更应注重考核，尤其应基于虚拟实验室创设科学﹑合理的考核方式.

一方面，教师应结合实验教学内容及虚拟实验室特点改革考核内容，合理设置理论知识与实验操作内容考核比例，全面考核学生掌握实验知识的情况.同时，教师及时通过虚拟实验室相关平台，对学生实验操作情况进行评价，详细列出学生实验操作出现的错误，要求学生加以对照改正.另一方面，利用虚拟实验室注重考核方式的改革.虚拟实验室与真正的实验室相比，可通过开发相关的系统，记录学生的实验操作行为，为教师合理的评价学生的实验操作提供有力的参考.因此，教师可利用虚拟实验室灵活设置考核方式，以考察与掌握学生实验操作情况.同时，学生通过虚拟实验室相关模块，可及时向教师反馈考核方式﹑考核内容的不足，为教师制定合理的考核方法提供参考，最终为整个高校实验教学工作的开展创造重要的条件.

另外，基于虚拟实验室实现实验教学考核优化时，教师不应注重“虚”﹑“实”结合，既要考虑学生在虚拟实验室中的表现，也要关注在真实实验中取得的成果，确保对学生考核的全面性与客观性.而且针对考核中成绩不理想的学生，教师应及时给予鼓励，使其充分利用虚拟实验室锻炼自身实验技能，及动手实践能力，为其更好的踏上工作岗位打下坚实的基础.

3　总结

高校实验教学应注重网络技术的应用，尤其根据实验教学实际构建适合自身实验教学的虚拟实验室，弥补真实实验室存在的不足，为实验室教学工作的开展创造良好条件.同时，高校应加强基于虚拟实验室教学改革的探讨，积极寻找有效的策略，使实验教学与虚拟实验室达到良好的融合，以培养出更多专业素养高﹑实验操作技能强的人才，为社会发展做出应有贡献.

参考文献：

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基金项目：湖南省普通高校教学改革研究项目(湘教通[2015]291号)

收稿日期：2015-12-04

中图分类号：G642

文献标识码：A

文章编号：1673-260X（2016）03-0264-02