虛擬實驗計算機(jī)專業(yè)論文
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（一）虛擬實驗有利于提高實驗的教學(xué)效果
在高校中，實驗的內(nèi)容要求具有探索性、創(chuàng)新性和開放性，在整個實驗過程中要求學(xué)生在開放的環(huán)境中主動思考、分組協(xié)作來完成。而學(xué)校傳統(tǒng)的實驗采用的是真實的實驗器材，在空間和時間上都比較有限，即使是開放實驗也是在有限的資源中盡可能地開放。而虛擬實驗運用的是虛擬實驗軟件讓學(xué)生在借助網(wǎng)絡(luò)的條件下，在任何時間任何地點完成實驗內(nèi)容。因此，運用虛擬實驗技術(shù)將新技術(shù)融入實驗教學(xué)，有利于提高實驗的教學(xué)效果。
（二）虛擬實驗有利于潛能的釋放和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)
在虛擬實驗的平臺上，學(xué)生可以隨時隨地參與實驗，從而拓展了教師的教學(xué)空間，這樣使得教師可以在教學(xué)外的時間里對學(xué)生進(jìn)行跟蹤教學(xué)，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實驗，為師生的交流增添了機(jī)會和渠道。而且學(xué)生之間也可以利用這個平臺相互溝通，共同探究問題，解決問題。因此，虛擬實驗有利于學(xué)生自我潛能的釋放和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。
（三）虛擬實驗有利于因材施教
虛擬教學(xué)平臺是以學(xué)生為主體的教學(xué)平臺，學(xué)生可以在平臺上根據(jù)自己的情況選擇符合自己實際情況的實驗，教師可以根據(jù)各個實驗對學(xué)生進(jìn)行分類指導(dǎo)。這樣，各個階層能力的學(xué)生都能夠通過虛擬實驗平臺與教師進(jìn)行交流，完成實驗。從而使得學(xué)生們的自信心得到提高，主動性得到增強(qiáng)。
二、構(gòu)建虛實結(jié)合的計算機(jī)專業(yè)實驗教學(xué)平臺
本文立足西部地方高校的現(xiàn)狀，結(jié)合西安科技大學(xué)計算機(jī)類課程實驗教學(xué)改革的實際，分析研究實驗教學(xué)中存在的問題，探索提出優(yōu)化計算機(jī)類課程實驗教學(xué)體系的有效途徑。以計算機(jī)解決實際問題的能力為導(dǎo)向，計算機(jī)類課程實驗教學(xué)為研究對象，軟件、硬件和網(wǎng)絡(luò)為專業(yè)方向，多層次實驗教學(xué)體系結(jié)構(gòu)為支撐，虛實結(jié)合的實驗教學(xué)監(jiān)控與評價為保障，實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺為載體，實際實驗為主，虛擬實驗為輔，構(gòu)建虛實結(jié)合的實驗教學(xué)平臺。
（一）構(gòu)建虛實結(jié)合的實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺
1.提供實驗室基本服務(wù)，如Oracle等數(shù)據(jù)庫服務(wù)、Web虛擬主機(jī)服務(wù)、實驗教學(xué)管理服務(wù)和實驗教學(xué)資源共享服務(wù)等。同時加強(qiáng)管理集中式Web應(yīng)用服務(wù)，如網(wǎng)絡(luò)安全管理系統(tǒng)、技能考試系統(tǒng)和培訓(xùn)管理系統(tǒng)等。
2.建立虛擬獨立服務(wù)器系統(tǒng)，實現(xiàn)個性化實驗的需求，通過認(rèn)證實現(xiàn)對外的虛擬化界面和開放的實驗服務(wù)。
3.整合現(xiàn)有設(shè)備和服務(wù)，構(gòu)建虛實結(jié)合的實驗教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺。
（二）構(gòu)建虛實結(jié)合的實驗教學(xué)體系結(jié)構(gòu)
結(jié)合多年的實驗教學(xué)經(jīng)驗和虛擬實驗室的功能特點，將計算機(jī)學(xué)院實驗教學(xué)分為硬件類、軟件類和網(wǎng)絡(luò)類，設(shè)計由演示型、基礎(chǔ)型、綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型五個實驗層次構(gòu)成的虛實結(jié)合的實驗教學(xué)體系結(jié)構(gòu)。演示型：該類實驗內(nèi)容是直接運行虛擬仿真模型，顯示運行結(jié)果；基礎(chǔ)型：學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書給出的組件連接圖和組件參數(shù)設(shè)置表，通過搭建和調(diào)試基本模型；綜合型：該類實驗內(nèi)容由若干基礎(chǔ)實驗組合而成；設(shè)計型：設(shè)計型實驗只給出原理框圖，該類實驗?zāi)Ｊ绞墙o學(xué)生提出一個問題，不限定解決問題的方法，由學(xué)生提出設(shè)計方案并加以實現(xiàn)；創(chuàng)新型：該類實驗教學(xué)是針對學(xué)有余力的優(yōu)秀學(xué)生，幫助其提高創(chuàng)新能力的進(jìn)一步訓(xùn)練，鼓勵他們自主創(chuàng)新，提出若干具有挑戰(zhàn)性的問題，參加各類創(chuàng)新競賽，申請并完成創(chuàng)新實驗項目等。
（三）建立虛擬實驗監(jiān)控評價機(jī)制
1.引入虛擬實驗后的實驗教學(xué)監(jiān)控評價機(jī)制需要更新優(yōu)化，該機(jī)制是實驗教學(xué)過程質(zhì)量的保證。虛擬實驗中，教師除了評價學(xué)生分析實驗操作的邏輯性、完整性之外，還要將學(xué)生在虛擬實驗中參與的情況納入評價范疇來考慮，比如學(xué)生參與討論的次數(shù)、與其他同學(xué)網(wǎng)上協(xié)作的情況、與教師互動的狀況等。因此實驗教學(xué)平臺需要對整個虛擬實驗教學(xué)的全程進(jìn)行自動記錄和監(jiān)控，為虛擬實驗教學(xué)效果的評價提供客觀依據(jù)。
2.根據(jù)實驗項目的教學(xué)目標(biāo)，把實驗按照難易程度分解成若干實驗項目，設(shè)定每個實驗內(nèi)容的分值，或把一個實驗項目按梯級形式分成若干部分，標(biāo)定每一級分值，根據(jù)完成的級數(shù)，由學(xué)生自我積分，最后由教師根據(jù)實驗結(jié)果對分?jǐn)?shù)做出適當(dāng)調(diào)整。這樣實驗步驟清晰，有利于一些動手能力比較強(qiáng)、理解問題比較快的學(xué)生在規(guī)定的時間內(nèi)多做實驗內(nèi)容，提高實驗的積極性，擴(kuò)大知識面。
（四）解決的實驗教學(xué)問題
1.自閉型實驗教學(xué)的問題
實驗教學(xué)平臺將精品課程、創(chuàng)新實驗、工程實踐、科技競賽等內(nèi)容的優(yōu)質(zhì)資源引入到實驗教學(xué)中來，達(dá)到優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源的共享，虛擬實驗不僅節(jié)省了實驗成本，還給學(xué)生提供了實驗自由，并且從空間、設(shè)備、時間、內(nèi)容全方位開放，使得學(xué)生能有更好的實驗教學(xué)資源和更加寬松自由的環(huán)境做實驗搞科研，極大地提高了學(xué)生的工程實踐和創(chuàng)新能力。
2.實驗教學(xué)資源緊張的問題
由于計算機(jī)技術(shù)發(fā)展迅猛，計算機(jī)設(shè)備更新?lián)Q代的速度飛快，現(xiàn)有的實驗教學(xué)資源十分緊張，導(dǎo)致實驗教學(xué)和科研活動受到了很大的限制，虛實結(jié)合的實驗教學(xué)服務(wù)平臺可以彌補(bǔ)這方面的不足，通過虛擬實驗和優(yōu)質(zhì)資源共享，學(xué)生在任何地方都可以做各種各樣的實驗，獲得跟真實實驗一樣的體驗，從而豐富感性認(rèn)識，加深對教學(xué)內(nèi)容的理解，教學(xué)活動和學(xué)生學(xué)習(xí)實現(xiàn)了無縫連接。同時，購置實驗設(shè)備的成本也大幅下降，實驗中心實驗承載量的壓力得到了很大的緩解，實驗設(shè)備損耗也極大地降低。
3.實驗教學(xué)監(jiān)控評價缺失的問題
實驗教學(xué)監(jiān)控評價體系的缺失導(dǎo)致學(xué)生出現(xiàn)缺乏實驗興趣，盲目應(yīng)付實驗和實驗評價缺乏客觀性等現(xiàn)象，實驗教學(xué)平臺可以很好地解決這個問題，通過監(jiān)控設(shè)備，實驗教學(xué)可以清楚地掌握每個學(xué)生的實驗情況，同時，通過設(shè)定相應(yīng)的評價依據(jù)，可以幫助教師客觀公正地評價學(xué)生實驗結(jié)果，給予學(xué)生較為合理的實驗成績。
作者：司明 龍熙華 李占利 單位：西安科技大學(xué)
