关于虚拟仿真的计算机类课程实验教学改革的探讨

张永鹏

摘 要：由于传统的实验教学存在比较大的问题，因此，应当应用虚拟仿真技术。通过虚拟仿真技术对当前计算机的实验教学进行必要的革新。本文主要是关于虚拟仿真的计算机类课程实验教学改革的探讨。

关键词：虚拟仿真 课程 实验教学 改革

随着我国经济以及科技的快速发展，创新能力以及实践能力对于学生具有重要的意义，传统的实验模式难以调动学生的积极性以及不适应当前的时代发展，因此，应当应用虚拟仿真技术，并且在应用虚拟仿真软件的基础上，对当前的计算机类的课程实验教学进行完善。[1]

一、传统实验教学存在的主要问题分析

首先，传统实验教学当中，由于对于相关实验设备的投入不充分，以及对实验设备缺乏有效的维护，导致实验室教师不敢让学生使用相关仪器以及设备，以免对学生造成一定的伤害。此外，设备更新慢以及设备老化严重问题突出，难以激发学生进行科学实验的积极性。其次，实验的相关指导教师力量显然不足，并且实验教师的素质偏低，严重影响了实验教学的质量。最后，实验的内容不但比较单一、枯燥，而且缺乏广度以及深度。通常来讲，学生在传统的实验室当中只是进行验证类的实验，从而限制了学生的创新思维能力以及动手能力。此外，传统的实验方法比较陈旧以及僵化，实验内容、实验时间以及实验步骤都是按照教师制定好的规划进行，虽然可以帮助学生巩固相关知识，但是难以激发学生的创造性，僵化的实验方式难以调动学生的积极性，也难以培养学生独立研究的精神以及独立思考的习惯。[2]

二、虚拟仿真技术的计算机实验课程的教学现状

随着计算机科技的发展，虚拟仿真技术计算机实验课程的教学已经成为高等教育的重要课程，同时也是高校信息化建设的重要环节，其是以信息技术作为课程的载体。在最近几年，计算机网络技术、电子通信技术得到快速发展，不少国外及国内的研究机构开始研究计算机虚拟实验，大量科学技术人员也开始进行计算机虚拟仿真的研究，并获得了一定的成果。与此同时，国内外一些较为先进的大学也开始建设虚拟仿真计算机实验室，在虚拟仿真实验中进行教学已经投入使用，并促进了教学的发展。将虚拟仿真技术运用于教育中，并在此基础上建立计算机实验课程以及虚拟仿真的实验室，这些都有利于计算机实验课程的教学改革。我国一些重点院校在产研结合的基础上，为促进教学的开展，建立了虚拟实验室，比如清华大学使用虚拟仪器建成了车辆发动机的检测系统。一些国外的大学在虚拟实验室这一块发展更快，他们已经建成了虚拟实验室并已经投入使用。例如，墨尔本的理工大学建立起虚拟实验室进行热传递的实验教学， 帕瓦多大学远程虚拟教育的实验室等。[3]

三、虚拟仿真技术的计算机实验课程教学的改革思路

1.建设虚拟仿真实验课程教学的资源

学校传统的教学模式无法在创新性以及先进性方面来促进教学资源质量的提高；建立虚拟仿真实验室具有十分重要的意义，通过虚拟仿真实验室可以使教学资源满足现实生活中无法开展的实验以及较为危险的实验；为了完成某些实验，不但可以适当引进综合性高且规模比较大的虚拟实验室资源，而且需要引进那些在现实实验中消耗大、污染高、花费高的虚拟实验室资源。[4]

2.改革教学方法以及教学模式

随着社会对人才需求的不断变化，学校的教学方式以及教学模式也需要发生相应的变化。学校可以在满足社会对人才需求的基础上，结合学生及学校的实际情况，对教学模式以及方法进行改革。可以通过开展课题的方式对虚拟仿真加以探讨。对学生在实验中的学习情况及学习需求进行调查研究，主要采用发放问卷和访谈的形式进行，这样可以更好地了解学生在实验中出现的问题以及对实验的需求。在组织课堂内容方面，可以将学生的学习特征和企业需求、实际工程需求相结合起来，通过虚拟仿真技术以及一些仿真软件，将相应的工作环境进行仿真模拟，实现虚拟仿真的教学模式。在本次研究中，主要是将计算机作为切入点，对一些重要的课程进行研究，如射频技术、传感器网络、综合布线、电子技术、信息网络技术、单片机技术等进行分析，并使用适合的仿真软件，从而制定相应的教学模式。在新学期中，可以将制定好的教学模式使用到教学，并通过相应的理论分析以及实践的教学活动，找到虚拟仿真教学的最佳教学模式。

3.采取校企合作模式

根据当前高等教育的发展需要以及产学研相结合的需求，对校企合作的模式进行探究，和企业共同建立起合适的实验和实训基地。在校企合作过程中，利用虚拟仿真教学进行扩展，为学生提供更多、更真实的工作场景，这样有利于学生有效掌握相应的技能并尽快适应企业环境。

4.科研以及教学相互结合

将教学以及科研联合，形成互相促进的教学模式。可以将教师课题中的优秀科研成果作为实验教学内容；同时，也可以将科研研发中使用的设备运用于虚拟仿真实验的教学中；将已经转化好的科研成果充分使用于虚拟仿真实验中，丰富实验教学的内容。这种科研与教学联合的教学模式不仅可以开拓学生的视野，同时也能培养学生的创新能力。[5]

5.建立实验教学队伍

不但需要提高教师专业素质以及实验教学的水平，而且需要提高学术水平和业务的领导水平；同时，作为实验教师，需要加强实验教学能力，在实验教学中不断完善自身的水平。专业教师也需要和技术研发人员相互配合，对于青年教师要制定相应的培养计划；此外，可以邀请一些专业的人士进行教学建设。

结语

综上所述，关于虚拟仿真的计算机类课程实验教学改革可以从五个方面入手，主要包括建設虚拟仿真实验课程教学的资源、改革教学方法以及教学模式、校企合作模式、教学以及科研联合、建立实验教学队伍。只有这样，才能促使虚拟仿真技术真正应用到实验教学改革当中并且发挥积极作用。

参考文献

[1]唐灯平，朱艳琴，杨哲，曹国平，肖广娣.基于虚拟仿真的计算机网络管理课程教学模式探索[J].计算机教育，2016，02：142-146.

[2]李蕾，胡振东，薛鹏，章笑来，黄山.基于虚拟仿真技术探讨运动人体科学实验教学改革的初步构想[J].淮北师范大学学报（自然科学版），2016，02：83-86.

[3]张毅刚，赵光权，刘丹，胡瑞强，刘颖，孙兵.浅析基于虚拟仿真与网络技术的“单片机原理”课程教学模式改革[J].工业和信息化教育，2014，12：78-81+94.

[4]徐海霞，李森.虚拟仿真技术在计算机专业网络基础课程教学中的应用[J].电子世界，2014，12：174-175.

[5]邵琰，刘敏超.虚拟仿真教学实验平台在应用型大学的搭建及虚拟仿真技术在化工类课程教学中的探索性研究[J].广东化工，2015，14：243-244.