网络虚拟仿真实验中心建设研究与实践

张晶+尹晶+蒲鑫+刘春艳+崔艳群

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[摘 要]为了改变传统教学方法和手段，整合信息化实验教学资源，利用网络技术和虚拟仿真实验开发软件，构建教学平台，通过互联网向校内外和社会全面共享虚拟仿真实验教学资源，通过下载手机App，任何人都可以轻松完成虚拟实验，最大限度发挥虚拟仿真实验中心示范与辐射作用。

[关键词]虚拟仿真；网络教育；手机App

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.156

随着计算机技术和网络技术的蓬勃发展，人们已无时无刻离不开网络。[1]在国内已有部分院校的实验室引入了虚拟仪器系统，如上海复旦大学、上海交通大学、华中理工大学、广州暨南大学等。未来的几年内，我国将有50%的仪器为虚拟仪器。随着微型计算机的发展，虚拟仪器将会逐步取代传统的测试仪器而成为测试仪器的主流。

1 技术路线

随着互联网的发展，信息、消费、生产和智慧互联，它给我们提供一种伟大精神，这种精神叫作合作共赢、共建共享。2016年某日，笔者在自助银行遇见几个外国人在那里按来按去，不时发出各种疑问的声音，似乎完不成他们想要的操作。想到他们一定是不会使用自动取款机，笔者便主动关切地问“Can I help you（需要帮忙吗）？”，没想到他们的回答让笔者感到意外：“We are looking for restaurant（我们正在找饭店）。”帮他们找到想要的饭店后，笔者禁不住反思：既然自动取款机是联网的，是不是也可以充分利用网络技术，进一步延伸其功能，查询到附近的饭店、宾馆等。甚至可以查询到附近的学校，登录它们的实验中心。图1为虚拟仿真实验中心登录页面。

通过虚拟实验教学管理系统，教师既可搭建典型实验或调取实验案例。方便地向学生布置实验任务，还可在实验结束后查看学生的实验结果，给出实验成绩和评价。[2]

虚拟仿真实验教学中心的建设，将部分单纯演示性、验证性的实验教学内容以学生开展虚拟实验为主；基本技能训练和基础实验项目以虚拟实验辅助实体实验的开展，压缩实体实验室中有关实验原理、实验步骤、仪器设备使用、注意事项等的讲授时间，进一步节约有限的实验学时，将更多的时间给学生动手实践，节省下来的学时可以用来开设一些综合性、设计性实验和研究性实验。典型实验通常是由精通相关课程的教师设计的。要求学生在此基础上进行实验。可满足教师对各层次实验教学的需求。实验仿真平台也为学生自由搭建实验模拟提供了可能。学生既可通过实验仿真平台动手操作，又可自主设计实验，有利于培养设计能力和创新意识。与器材库（或仪器、设备、材料库）类似，虚拟实验平台通常拥有一个器材栏。用于各类虚拟实验器材的管理。学生可以把器材从器材栏中移到实验台上，或者从实验台上把器材收回到器材栏。

2 研究方法

行动研究法。严格地说，行动研究并不是一种独立的研究方法，而是一种教育研究活动，是一种教师和教育管理人员密切结合本职工作综合运用各种有效研究的方法，以直接推动教育工作的改进为目的的教育研究活动。课题组的成员来自学校一线工作者和学校的管理者，研究做到了学习、实践、反思三者的结合，增强了课题成果的实际意义。[3]

调查研究法。调查国内外虚拟仿真实验室的建立和使用情况，从中学习先进经验和技术，避免在研究过程中走弯路。撰写了调查研究报告。

文献研究法。研究过程中，查阅大量文献，借鉴同类课题的经验和做法，为实验得出定性结论起到重要作用。

比较研究法。本课题研究过程中，对资料的收集和分析进行了多方面的比较。一是学校的比较，各学段的比较等；二是类型的比较，智力与创造力的比较等；三是实验效果的比较，例如在筛选材料过程中取舍的比较，同类统计资料在数据上的对比、推断等。

个案研究法。科学地确定和研究典型个案进行研究是课题研究的捷径，研究中，课题组提供多个成功的个案，比较各种优缺点，用以应用到本课题。[4]

3 仿真实例

单片机是电子信息类专业的必修课，其应用已涉及生活的方方面面。要想真正学以致用，需多学多练，掌握其编程技巧。以AT89C52单片机实现模拟电子琴为例，单片机扩展无源蜂鸣器实现电子琴功能。7个按键KEY1、KEY2、KEY3、KEY4、KEY5、KEY6和KEY7，分别对应7个音符，图2为单片机模拟电子琴硬件电路。按下时蜂鸣器发出对应音调；还可以设计一个音乐自动播放功能，根据存入的乐谱进行循环播放。

4 结 论

建立开放式网上虚拟实验室，运用虚拟现实技术模拟真实实验。采用多媒体技术在计算机上建立虚拟实验室环境，提供可操作的虚拟实验仪器，使学生在互联网上通过接近真实的人机交互界面完成实验，同时提供网络实验教学一体化的管理功能。这将是未来实验教学的新方式。

参考文献：

[1]张旭，章韵.普通高校公共音乐鉴赏网络教育平台建设的思考[J].电子科技大学学报：社科版，2016（3）：1-4.

[2]王墨林，罗乐.“大学物理实验”网络教学系统的设计[J].实验室研究与探索，2012（12）：170-174.

[3]尹晶，张晶.创新教学法给独立学院学生就业带来的契机[J].大众科技，2016（2）：126-128.

[4]尹晶，张晶.独立学院大学生自主创新能力培养研究[J].中国市场，2015（20）：238-239.

2.4 多种手段和措施相互配合促进学习的可持续性发展

高职学生在缺乏过程监督的情况下，学习的持续性不够，这可以通过技术上的有关配套措施齐力抓好。比如可以开发出基于云架构特定学习环境下的网络点到系统和学习过程跟踪系统，对在指定时间段内的“在线课堂”的学习和测验等，要求参与者开启视频链接，实现教学者和学习者以面对面的方式开展教学活动；除此之外，还可以通过设立网络意见箱的方式，了解高职生对在云平台下进行网络学习的意见和建议，及时调整教学者的教学方式。多管齐下，通力配合，促进高职生学习的可持续性发展。

2.5 以过程性评价为主结合终结性和发展性评价

过程性评价能及时发现学习者在学习过程中存在的问题，帮助教师调整自己的教学活动，也有助于学习者及时修正自己的学习行为。发展性评价能发掘学习者潜在的能力和隐性的长处，促进个人实现和自身发展。将二者与传统的终结性评价相结合，才能较全面地对一个学习者做出客观准确评价。可以离线作业和在线考试为手段，以及主观性题目和客观性题目相配合来构建整个评价体系，借助现代化的微博、微信等即时信息发布工具实现定时和不定时地在、离线答疑指导对学习者正确、客观地了解自己的学习状况非常重要。

3 结 论

基于云平台的网络教学的实施引领一种全新教学方式的推广，这无疑对原有传统教学方式产生一定的冲击，也对高职教育界提出了新的更高的要求。由于当前教育体制的局限性，使得高职生在我国是一个比较特殊的群体，针对他们的教育方式也应区别于其他学生群体。本文从多个角度分析了高职院校开展基于云平台的网络教学的有关问题，探讨了解决这些问题的相应对策，以期更好地支持新形势下高职网络教学的深入开展。

参考文献：

[1]徐苑苑.云计算环境下的开放课程应用研究[D].上海：华东师范大学，2013.

[2]徐苑苑.基于云架构的网络教学平台设计与实现[J].远程教育杂志，2013（3）：71-77.

[3]张爱华，于畅.Web 2.0技术对高职学生学习方式的影响[J].河北旅游职业学院学报，2014（4）：46-50.

[4]黄丹.高职学生网络学习动机探究[J].广东农工商职业技术学院学报，2011（2）：12-15.

[5]党涵.高职学生厌学问题及对策研究[D].沈阳：沈阳师范大学，2013.