论虚拟实验平台构建的必要性
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高校虚拟仿真实验平台的设计与开发随着信息技术的快速发展和互联网的普及应用,高校教育也在不断进行改革与创新。
其中,虚拟仿真实验平台的设计与开发在高校教育中扮演着重要的角色。
本文将探讨高校虚拟仿真实验平台的设计与开发,包括其意义、设计原则和开发过程。
一、高校虚拟仿真实验平台的意义虚拟仿真实验平台是指通过计算机和相关软件技术,模拟真实环境中的实验过程和操作,使学生能够在虚拟环境中进行安全、高效、灵活的实验学习。
高校虚拟仿真实验平台的意义主要体现在以下几个方面:1. 实验资源丰富:虚拟仿真实验平台可以利用计算机模拟各种实验环境和场景,提供丰富的实验资源,避免了传统实验室的资源限制和设备磨损问题。
2. 安全性与实效性:虚拟仿真实验平台大大降低了实验操作中的安全风险,避免了实验事故的发生。
同时,实验过程中可以根据学生的学习进度和实际需要进行调整和优化,提高实验效果。
3. 自主学习和迭代:虚拟仿真实验平台可以提供学生自主选择实验项目、自主设置实验参数和自主完成实验的机会,培养学生的创新能力和解决问题的能力。
4. 教学资源共享:虚拟仿真实验平台可以将实验资源进行共享和开放,提高教学资源的利用效率,促进教学研究的合作与交流。
二、高校虚拟仿真实验平台设计的原则高校虚拟仿真实验平台的设计是关键,下面是一些设计原则可以参考:1. 用户体验为中心:设计虚拟仿真实验平台时,要以学生为中心,注重用户体验,使界面友好、操作简单、功能齐全,尽量减少学生的学习曲线。
2. 多元化实验模式:虚拟仿真实验平台应该提供多种实验模式,包括模拟实验、虚拟实验和实物实验,并根据不同学科和实验需求提供相应的实验模式。
3. 提供丰富的实验资源:虚拟仿真实验平台应该提供丰富的实验资源,包括各种实验场景、设备和实验数据,以满足学生不同层次和学科的需求。
4. 支持教师管理和评估:虚拟仿真实验平台应该提供教师管理工具,包括学生实验记录和成绩管理,以及学生实验数据的分析和评估功能,方便教师对学生的学习情况进行监控和评价。
虚拟化实验平台建设可行性报告一、项目背景和目标:虚拟化技术是近年来发展迅猛的一项技术,其将物理资源(如计算机、网络、存储等)虚拟为多个逻辑资源,有效提高了资源利用率和灵活性。
虚拟化实验平台的建设将可以提供一个安全、可靠、高效的实验环境,为学生和教师提供一个进行虚拟化实验的平台。
本项目的目标是建设一个具备以下特点的虚拟化实验平台:1.学生可以在平台上进行虚拟化实验,提高实际操作能力;2.教师可以在平台上创建、管理、分发实验任务,提高教学效果;3.平台具备安全性,能够保护学生的实验数据和教师的教学资源;4.平台具备良好的性能,能够承载大量学生同时进行实验。
二、可行性分析:1.技术可行性:虚拟化技术已经相对成熟,各类虚拟化软件(如VMware和VirtualBox等)提供了丰富的功能和稳定的性能,可以满足实验平台的基本需求。
同时,云计算和大数据技术的发展,为虚拟化实验平台提供了更强大的计算和存储能力的支持。
2.经济可行性:虚拟化实验平台的建设需要一定的投入,主要包括硬件设备的采购、软件和系统的开发与维护等。
然而,虚拟化技术可以有效提高资源利用率,减少硬件投入,降低运维成本。
另外,虚拟化实验平台也可以为学校或企业提供虚拟化技术的学习和培训服务,有望通过收费项目产生收益。
3.管理可行性:4.安全可行性:虚拟化实验平台的安全性是一个重要的考虑因素。
虚拟化技术本身提供了隔离和安全措施,同时可以通过网络安全设备和安全策略加强平台的安全性。
另外,平台设计应考虑到用户权限管理、数据加密等安全需求,确保用户的实验数据和教师的教学资源不会被非法获取或篡改。
三、建设计划:1.确定需求:明确目标用户、功能需求和技术指标,形成需求文档。
2.系统设计:根据需求,设计虚拟化实验平台的系统架构、数据库设计、界面设计等,形成技术文档。
3.开发与测试:根据技术文档,进行系统开发与测试,确保系统的功能和性能满足需求。
4.部署与运维:将系统部署到服务器上,并进行运维管理,确保平台的可用性和安全性。
教育行业中的虚拟实验平台设计与开发随着科技的迅速发展,虚拟实验平台在教育行业中扮演着越来越重要的角色。
虚拟实验平台为学生提供了一个在数字环境下进行实验和学习的机会,不仅能够提高学生的实践能力,还能够拓宽他们对科学知识的理解和技能的应用。
本文将讨论教育行业中的虚拟实验平台的设计与开发,包括平台的目标、用户界面、功能和技术等方面。
首先,设计和开发教育行业中的虚拟实验平台需要明确平台的目标。
虚拟实验平台应该能够模拟真实的实验环境,以便学生能够在虚拟环境中进行实验。
同时,平台还应该提供丰富的实验项目和相关资料,供学生选择和学习。
此外,平台还应该能够记录学生的实验过程和结果,以便教师和学生对实验进行评估。
通过明确平台的目标,设计和开发团队能够更加有针对性地设计和开发虚拟实验平台。
其次,用户界面是设计和开发虚拟实验平台时需要考虑的重要因素之一。
用户界面应该简洁明了,易于操作和理解。
学生应该能够轻松地找到所需的实验项目和相关资料,并能够通过简单的操作开始实验。
此外,平台还应该提供交互式的功能,例如实时沟通和反馈系统,以便学生和教师能够进行有效的互动。
通过精心设计的用户界面,可以提高学生的使用体验和学习效果。
平台的功能也是设计和开发虚拟实验平台时需要重点考虑的方面之一。
虚拟实验平台应该提供多种实验项目,以满足不同学科和学段的需求。
这些实验项目应该能够覆盖实验的全过程,并能够反映实验的真实情况。
同时,平台还应该提供相关的实验资料和参考书籍,以便学生能够进一步学习和了解实验的原理和背景知识。
此外,平台还可以提供实验数据分析和报告撰写等功能,以便学生能够进行实验结果的分析和总结。
通过提供丰富的功能,虚拟实验平台能够提供更加全面和有效的学习体验。
最后,技术是设计和开发虚拟实验平台的基础。
虚拟实验平台可利用现有的技术,如虚拟现实(VR)和增强现实(AR),来提供真实且沉浸式的实验体验。
通过使用这些技术,学生可以在虚拟环境中进行实验,并且能够与实验器材和物质进行互动。
第1篇摘要:随着我国教育事业的不断发展,实践教学在高等教育中的地位日益凸显。
虚拟仿真实践教学作为一种新兴的实践教学方式,具有广阔的应用前景。
本文分析了虚拟仿真实践教学改革的必要性和可行性,提出了虚拟仿真实践教学改革的策略和措施,以期为我国高等教育实践教学改革提供参考。
一、引言实践教学是高等教育的重要组成部分,是培养学生创新能力和实践能力的重要途径。
近年来,随着科技的飞速发展,虚拟仿真技术逐渐应用于实践教学领域,为实践教学改革提供了新的思路和手段。
虚拟仿真实践教学具有以下优势:①降低实验成本;②提高实验安全性;③拓展实验范围;④提高实验效率。
因此,开展虚拟仿真实践教学改革具有重要的现实意义。
二、虚拟仿真实践教学改革的必要性1. 提高实践教学效果传统的实践教学方式存在诸多弊端,如实验设备昂贵、实验条件有限、实验安全性低等。
虚拟仿真实践教学可以克服这些弊端,提高实践教学效果。
2. 满足人才培养需求随着我国经济社会的发展,企业对人才的需求越来越高,对人才的实践能力和创新能力提出了更高的要求。
虚拟仿真实践教学可以培养学生的实践能力和创新能力,满足人才培养需求。
3. 促进实践教学改革虚拟仿真实践教学可以推动实践教学改革,优化实践教学体系,提高实践教学质量。
三、虚拟仿真实践教学改革的可行性1. 技术支持虚拟仿真技术已经取得了长足的发展,可以为虚拟仿真实践教学提供技术支持。
2. 政策支持我国政府高度重视虚拟仿真实践教学改革,出台了一系列政策支持虚拟仿真实践教学的发展。
3. 社会需求企业对虚拟仿真实践教学的需求不断增长,为虚拟仿真实践教学改革提供了广阔的市场空间。
四、虚拟仿真实践教学改革的策略和措施1. 构建虚拟仿真实践教学体系(1)优化课程设置:根据专业特点和人才培养目标,设置虚拟仿真实践教学课程,确保实践教学与理论教学相结合。
(2)制定实践教学大纲:明确虚拟仿真实践教学的目标、内容、方法和评价标准。
(3)开发虚拟仿真教学资源:利用虚拟仿真技术,开发丰富的教学资源,如虚拟实验、虚拟实训、虚拟仿真实验等。
高校实验室虚拟仿真教学平台建设1. 引言1.1 背景介绍高校实验室在教学实践中起着至关重要的作用,是学生学习科学知识、培养实践能力的重要场所。
传统的实验教学存在一些问题,如实验设备、场地有限,实验操作难度大等,导致学生实际动手操作的机会有限,影响了实验教学效果。
为了解决这些问题,提高实验教学的质量和效率,许多高校开始探索利用虚拟仿真技术建设实验室虚拟仿真教学平台。
随着信息技术的发展,虚拟仿真技术在教育领域得到了广泛应用,为高校实验室的教学提供了新的可能。
通过搭建虚拟仿真教学平台,可以模拟出各种实验场景,让学生在虚拟环境中进行实验操作,从而提高了实验教学的灵活性和可操作性。
虚拟仿真教学平台可以扩大实验教学的覆盖范围,使更多学生有机会参与实验,提高了实验教学的效率和质量。
高校实验室虚拟仿真教学平台的建设对于提升实验教学水平,培养学生的实践能力,推动教育教学改革具有重要的意义和价值。
通过对平台建设的必要性、关键技术、功能设计与实现、应用效果评估、影响因素等方面的研究和探讨,可以进一步推动高校实验室虚拟仿真教学平台的发展和应用。
1.2 问题概述高校实验室虚拟仿真教学平台建设是当前高等教育领域面临的一个迫切问题。
随着信息技术的不断发展和教育教学模式的转变,传统的实验教学方式已经无法满足教学需求。
高校实验室资源有限,实验设备昂贵,实验安全隐患大,这些问题制约了实验教学质量和效率的提升。
急需建立一种新的教学模式来弥补实验教学的不足。
高校实验室虚拟仿真教学平台的建设是解决这一问题的有效途径。
通过虚拟实验平台,学生可以随时随地进行实验操作,不再受限于实验室资源和设备。
虚拟实验可以有效减少实验安全隐患,保障学生的人身安全。
虚拟实验平台还能提供更加生动直观的实验演示和实验数据分析,帮助学生更好地理解实验原理和实验结果。
高校实验室虚拟仿真教学平台的建设对于提高实验教学的质量和效率具有重要意义。
1.3 研究意义高校实验室虚拟仿真教学平台建设具有重要的研究意义。
建设虚拟仿真实验平台的意义及内容分析在素质教育背景下,师范大学已被提出全新的要求,构建“信息化、智能化”教学环境势在必行。
师范大学要结合实验教学内涵、内容等,科学建设虚拟仿真实验平台,有效整合实验教学资源,优化实验教学方法、手段,提高实验教学有效性。
因此,本文从不同角度入手客观分析了建设虚拟仿真实验平台的意义及内容。
标签:建设;虚拟仿真实验平台;意义;内容;分析在新形势下,传统教学模式已无法满足师范大学教学客观要求。
师范大学要客观分析专业实验教学中存在的问题,借助信息化手段,构建合理化的虚拟仿真实验平台,有效弥补传统教学缺陷,促使“理论、实践”教学巧妙融合,科学培养学生综合素养,成为新时期所需的高水平专业人才。
一、建设虚拟仿真实验平台的意义1、丰富实验教学内容,优化实验教学形式师范教学注重“理论、实践”二者巧妙融合,实验操作是学生提高自身综合能力与素质的关键所在。
虚拟仿真实验平台的建设利于虚拟仿真软件、虚拟课堂二者巧妙融合,打破传统实验教学中的时空限制,实验教学更加直观、形象,丰富了实验教学内容,实验教学形式、实验教学环境得以优化,利于实验教学各环节顺利进行,实验教学目标顺利实现。
2、增加师生互动,提高学生技能在虚拟仿真实验平台作用下,课堂教学活动空间不断扩展,教师、学生间的互动明显增加。
学生可以根据自身各方面情况,章节知识掌握情况,优化利用课余时间,借助虚拟仿真实验平台,针对性学习理论知识,进行相关的实验操作,深层次理解复杂化的理论知识,有效软突破章节教学重难点。
教师可以借助虚拟仿真实验平台软件,随时了解学生学习各个知识点情况,准确把握不同层次学生学习中的问题点、兴趣点,有效和学生互动、交流,优化实验教学,便于学生更好地突破教学重难点,提高实验教学质量。
此外,虚拟仿真实验平台能够逼真的模拟全过程,在师生互动、交流中,学生可以优化利用所掌握的重难点知识,进行相关的实验操作,提高专业技能。
3、确保实验安全,降低实验成本在实验操作方面,某些实验操作具有污染等风险,在实验条件、实验操作者方面有着较高的要求。
教育行业中虚拟实验平台的设计与学习效果实验在教育行业中,虚拟实验平台的设计与学习效果实验变得越来越重要。
随着技术的不断发展,虚拟实验平台已经成为一种创新的教学工具,因为它能够提供实验环境的模拟和学生参与的机会,从而增强他们的学习效果。
本文将探讨虚拟实验平台在教育中的重要性以及设计虚拟实验平台时需要考虑的因素,并分析学习效果实验的方法和结果。
首先,虚拟实验平台在教育中的重要性体现在它为学生提供了一个安全、经济和方便的学习环境。
相比传统的实验室,虚拟实验平台消除了实验过程中的安全隐患,避免了对昂贵实验器材的依赖,以及节约了学生和教师前往实验室所需的时间和精力。
此外,虚拟实验平台还能够扩大学生参与实验的机会,并提供反馈和评估的功能,让学生在实验操作中不断改进和提高。
设计虚拟实验平台需要考虑几个重要的因素。
首先是平台的技术要求。
虚拟实验平台需要具备足够的计算能力和图形处理能力,以模拟实验环境和实验现象。
此外,平台还需要具备用户友好的界面和操作方式,以便学生能够轻松上手并进行实验操作。
其次是平台的实验内容和教学资源。
虚拟实验平台需要提供多样化的实验内容,以满足不同学科和年级的需求。
同时,平台还需要提供丰富的教学资源,包括实验指导书、理论知识介绍、实验数据分析等,以帮助学生理解实验原理和加深对知识的理解。
另一个重要的因素是平台的交互性和学生参与度。
虚拟实验平台应该设计具有交互性和学生参与度高的功能,例如学生可以通过平台进行实时操作,自主探索和实验结果的观察。
这样的设计能够激发学生的学习兴趣和积极性,并提高学习效果。
为了评估虚拟实验平台对学习效果的影响,需要进行学习效果实验。
一种常用的学习效果实验设计是将学生随机分为实验组和对照组。
实验组使用虚拟实验平台进行实验学习,而对照组使用传统实验方法进行学习。
然后,通过比较实验组和对照组在知识掌握、实验技能和问题解决能力等方面的成绩,来评估虚拟实验平台的学习效果。
学习效果实验的结果显示,虚拟实验平台能够显著提高学生的学习效果。
小学科学教学中使用虚拟实验室的必要性及策略摘要:实验教学是小学科学教学中不可缺失的重要一环,是学生从理论学习走向实践学习的桥梁。
但在实际教学中,一些客观存在的不可避免的因素,往往会制约实验教学的效果。
虚拟实验室借力现代计算机技术、网络技术,几乎弥补了传统实验教学中的大部分缺憾,从而使实验教学在新的时代背景下绽放出新的光芒。
关键词:虚拟实验室;仿真实验室;小学科学实验教学小学科学作为学生获取科学知识、培养实践能力和创新能力最重要的一门学科,越来越受到社会、学校和家长的重视。
重视小学科学必须首先重视科学实验教学,这已经成为了国内外课程改革的一个共同趋势。
为解决传统实验教学中存在的种种弊端,虚拟实验室应运而生。
什么是虚拟实验室?普遍认为虚拟实验室又称为仿真实验室,是一种开放式、网络化、数字化的虚拟实验教学软件或网站。
其所依赖的是Web技术和VR虚拟现实技术,模拟传统实验室,模拟传统器材库,模拟传统实验课程,高度仿真传统实验教学环境,对于教师指导学生进行学习,又或是学生进行自主学习,都能够发挥出高效积极的作用。
一、小学科学教学中使用虚拟实验室的必要性。
(一)成本低廉,维护简单。
让每个学生拥有一个现代化的实验室不再是梦想。
亲自动手配置、连接、测试、操作实验器材,亲历实验的整个过程是很多学生的愿望,但这个愿望却不容易实现。
即使是耗资数万元,配置了两万多件实验器材的小学科学实验室,在很多时候也只能进行分组实验,每个学生只负责实验中的某一个环节或某一项工作。
一节实验课下来,很多学生意犹未尽。
正常的情况下是没有机会让学生反复进行巩固实验的,也没有机会让每个学生单独进行一次实验。
虚拟实验室可以将这个愿望变得简单。
虚拟器材库可以提供一切我们所知的实验器材。
在虚拟实验台上能够进行各个版本的教材中所有的实验操作。
研发和建设这样一个软件或网站的费用,也许不能和建设一个真实的实验室的费用相提并论,但虚拟实验室的可复制性将使我们在拥有多个这样的虚拟实验室的时候,费用变得微乎其微。
高校实验室虚拟仿真教学平台建设随着科学技术的不断发展,虚拟仿真技术在高校教育中的应用越来越广泛。
高校实验室作为培养学生实践能力和创新精神的重要场所,如何利用虚拟仿真技术进行教学平台的建设,已成为现代高等教育中的重要课题。
高校实验室虚拟仿真教学平台建设的目的是为了提供一个虚拟的实验环境,使学生能够通过模拟实验来学习和掌握实验的基本原理和操作技能。
通过虚拟实验,学生可以在没有实际实验设备的情况下进行实验操作,从而提高实验的可重复性和实验数据的准确性。
学生还可以通过虚拟实验来加深对实验原理的理解和实验过程的把握,提高实验设计和实验分析的能力。
在高校实验室虚拟仿真教学平台建设中,首先需要建立一个完整的实验内容和实验流程。
实验内容应具有一定的代表性和典型性,能够涵盖相关课程的核心知识点和实验要求。
实验流程则是按照逻辑顺序组织实验步骤,以使学生能够按照正确的操作步骤进行实验。
高校实验室虚拟仿真教学平台的建设需要建立一个逼真的虚拟实验环境。
这包括实验设备的三维建模、实验材料和实验样本的虚拟化、实验参数和实验结果的模拟等。
通过精确的模拟,学生可以对实验环境进行全面的了解,并在学习过程中感受到实验的真实性和现实感。
在高校实验室虚拟仿真教学平台建设中,技术支持也是非常重要的一环。
技术支持包括实验平台的开发和维护、虚拟实验环境的构建和更新、用户操作界面的设计和开发等。
只有具备先进的技术支持,才能给学生提供一个稳定、安全、易用的学习平台。
高校实验室虚拟仿真教学平台的建设还需要教师和学生的共同努力。
教师需要在教学中积极运用虚拟实验平台,通过指导和辅助学生进行实验,提高学生的实验技能和实验思维能力。
学生则应主动参与虚拟实验,积极探索和实践,提高自己的实验能力和创新能力。
高校实验室虚拟仿真教学平台的建设对于提高教育教学质量,培养学生的实践能力和创新精神具有重要意义。
只有不断完善和提升虚拟实验平台的功能和性能,才能适应科技发展的需求,为高校教育提供更好的教学工具。
教育领域虚拟实验室建设随着科技的不断发展,虚拟实验室在教育领域的建设变得越来越重要。
虚拟实验室可以为学生提供更加广阔的学习空间和实践机会,加深对知识的理解和掌握。
本文将探讨教育领域虚拟实验室的意义,并提出建设虚拟实验室的一些建议。
一、教育领域虚拟实验室的意义1.1 提供无时空限制的学习环境传统实验室通常需要学生在特定时间和地点进行实验,而虚拟实验室则可以打破这种限制。
学生可以在任何时间、任何地点通过网络进行实验,提高学习的便利性和灵活性。
1.2 节省实验成本传统实验需要购买实验设备、消耗性材料等,并且还需要安排实验师资,占用大量的经费。
而虚拟实验室只需要进行软件开发和维护,成本相对较低。
1.3 提供更安全的学习环境某些实验存在一定的安全隐患,特别是在学生操作不规范或不具备实验经验的情况下。
虚拟实验室能够提供更加安全的学习环境,学生可以在虚拟环境中进行实验,规避意外风险。
1.4 扩大实验资源共享范围传统实验设备有限,学校之间很难共享资源。
而虚拟实验室可以打破地域限制,使得学校之间可以更好地共享实验资源,提高资源利用率。
二、教育领域虚拟实验室建设的关键要素2.1 硬件设施建设虚拟实验室的建设需要一定的硬件设施支持,包括计算机、服务器、网络设备等。
这些设施的性能和稳定性将直接影响到虚拟实验室的使用效果。
2.2 软件开发与维护虚拟实验室需要开发一套完整的软件系统,包括实验模拟、数据采集与分析、实验报告生成等功能。
同时,还需要定期对软件系统进行维护和更新,确保其稳定性和安全性。
2.3 师资培训建设虚拟实验室还需要培养一支专业的教师队伍,他们既要熟练掌握实验知识,又要能够熟练运用虚拟实验室进行教学。
因此,师资培训是非常关键的一环。
2.4 资源共享平台建设为了实现实验资源的共享,教育领域需要建设一个统一的虚拟实验室资源共享平台。
该平台应具备资源上传、下载、评价等功能,方便学校之间进行资源共享和交流。
三、教育领域虚拟实验室建设的挑战与对策3.1 技术难题虚拟实验室的建设与开发需要大量的技术支持,包括网络技术、软件开发等。
论虚拟实验平台构建的必要性
作者:张绍荣
来源:《教育教学论坛》2015年第31期
摘要:随着网络化和信息化的发展,传统的实验室教学已经远远不能满足要求。
本文深入分析了传统实验室管理和建设存在的问题和原因,并以此提出虚拟实验平台构建的必要性,最后对虚拟实验平台构建内容提出了几点建议。
关键词:实验室;虚拟实验;平台构建
中图分类号:G647 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)31-0259-02
理论与实践相结合是理工科学生学习的最佳方式,而实验室是提高学生动手实践能力最主要的场所。
传统实验室由于场地和课时量有限、仪器设备等资源紧缺、开放时间少等因素导致学生做实验的效果大打折扣,实践创新能力以及分析问题和解决问题的能力得不到提高[1]。
随着网络化和信息化的发展,传统的实验室教学已经远远不能满足要求。
笔者在担任模拟电子技术实验的指导老师期间,对学生实验过程以及实验室的建设和管理方面存在的一些问题进行了概括和总结,并以此提出虚拟实验平台构建的必要性。
虚拟实验平台的构建是传统实验教学的有效补充,通过“虚实结合”,可实现实验教学手段和教学模式的多元化[2],拓宽学生的学习途径。
一、存在的问题
(一)学生缺乏电子认知
在开始第一节实验课时,学生不懂辨认基本的电子元件,比如电阻、电容、电感、二极管和三极管等。
同时对于电容和二极管的正负极性不懂区分,三极管的管脚分配更加不会区别。
另外,学生对一些常用仪器(比如信号源、示波器、万用表等)的使用更是摸不着头脑。
很多学生大都是第一次使用,所以不会用、不敢用。
这给实验的开展带来了很大的困难,因为学生的不懂,所以不敢动手操作,第一节课的大部分时间是在教学生识别电子元件和仪器的使用,有些学生还没开始实验就下课了,实验效果非常差。
(二)实验项目少且验证性实验居多
一个学期只开出了四个实验:二极管特性测试及应用电路、晶体管放大电路指标测试、模拟运算电路指标测试和放大电路频率特性测量,而且纯属验证性实验。
《模拟电子技术》是所有电类专业的基础课程,对学生以后的专业学习非常重要。
这四个实验远远不能满足对学生实践技能的培养要求,更谈不上知识综合运用和实践创新的培养。
因此,通过实验来提高学生理论与实践相结合的能力、综合应用知识的能力以及分析问题和解决问题的能力就成了空谈。
如
何利用现有的实验室资源开设更多的实验(包括验证性实验和综合设计实验),使得学生最大程度地学到更多的知识,这是有待解决的重要问题。
(三)实验室开放时间少
随着学校的扩招,学生人数增多,而教学设备和场地没有相应的增多,师资力量不足,课时的安排也比较紧,所以实验室空余的时间开放比较少,有些学校甚至除了上课时间之外就不再对外开放,这对学生的学习是极其不负责的。
就如1.1节所说的,学生由于不熟悉电子元件和仪器设备,可能会耽误很多时间,等熟悉操作的时候就来不及完成实验就下课了。
学生如果课余时间不补做实验,就相当于没做过实验,自然也学不到相应的知识。
没有做实验就没有实验数据,实验报告就胡编乱造,学生慢慢就养成了弄虚作假、投机取巧、态度不端正等行为。
这对学生的专业造成了不好的影响,使他们在学习上得不到提高。
(四)仪器设备老旧缺损
学生不能按时完成实验任务,有一部分因为仪器设备太过老旧、紧缺和破损。
学生对仪器本身就不熟悉,而仪器又老出现问题,导致实验无法进行。
在上课时,一些学生从一个实验台换到另一个实验台,实验仪器也搬来换去,非常混乱。
但是,老师也无法过多干预,因为一部分仪器确实功能不正常甚至完全不工作,如果不让学生调换,学生也只能干等着,实验无法进行。
针对这种情况,学校直接对仪器设备进行更新即可解决问题,但这在短时间内是难以实现的,学校的资金投入要考虑很多其他的因素,况且有些学校资金本身就匮乏。
二、虚拟实验平台构建必要性
在批改实验报告的过程中发现:只要学生能顺利完成实验,实验数据一般准确可靠,同时理论的分析也比较清晰切合;不能完成实验的学生,数据存在明显的错误,或者干脆抄袭别人的实验数据,对理论和实验结果的分析也是模模糊糊、不着边际。
为了让学生能顺利完成实验,加深对理论知识的理解,提高学生实践动手的能力,在第1节中提到的问题有待解决。
(一)虚拟实验平台是解决问题的新方法
对于学生缺乏电子认知的问题,很多高校开设有专门的电子认知课程,主要讲解基本的电子元件知识和一些常用仪器的使用,并且安排考试。
这为后续的课程学习奠定了很好的基础,但是仍然占用有限的资源。
虚拟实验平台的构建通过软件面板模拟真实的仪器面板,学生通过网络操作仪器能达到操作真实仪器一样的效果。
另外,把电子认识的相关内容以图片、动画或者视频的方式挂靠在虚拟实验平台上,全校师生都可以随时随地查看学习,实现了师生最大的资源共享。
开设实验项目少且验证性实验居多,实验室开放时间少,仪器设备老旧缺损,其实都可以归结为:实验室资源匮乏,资金投入不够。
要想减少资金投入同时达到良好的实验效果,就要
想法设法实现资源的共享和重复利用率。
虚拟实验平台的构建可以通过网络实现对仪器共享和远程控制,以此实现资源的共享。
(二)虚拟实验平台是传统实验教学的有效补充
如果把传统的实验教学说成是课内教育,传统实验教学就是课前教育和课外教育。
通过虚拟实验平台,学生可以了解到更多关于本次实验的资料,做好课前预习;而通过动画或者视频的效果进行实验的演示是传统实验教学无法比拟的。
对于不够时间完成实验的学生,课后依然可以通过虚拟实验平台进行实验,从而不受时间、地域的限制完成实验。
完善的虚拟实验平台可以实现实验预约和登陆管理、实验报告生成与上传、在线批改和打分等功能。
可以针对学生在学习过程中的操作问题给予适时的提示,提示学习者注意操作错误的地方,这对贵重而精密的仪器操作尤为重要。
(三)虚拟实验平台构建是未来的趋势
文献[3]对国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的意义、指导思想、内容等做了全面阐述。
文献[4]和[5],则对虚拟仿真实验教学中心建设提出了自己的思考与建议。
《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》(教高司函〔2013〕94号)等相关文件都对虚拟仿真实验教学提出了明确要求。
因此,虚拟仿真实验教学建设是高校实验教学改革的必然发展方向。
而虚拟仿真实验教学与传统实验教学虚实结合、相互补充,将切实提高教学能力,拓展实践领域,丰富教学内容。
三、虚拟实验平台构建内容
虚拟实验平台的构建,包括单纯的虚拟仿真和虚实结合的具体实验。
单纯的虚拟仿真,比如电子元件的基础知识普及和一些常用仪器设备的操作。
虚实结合的具体实验涉及具体的硬件实物和软件,在开展实验前,实验室老师必须把硬件电路和相关的仪器连接好,仪器通过USB总线或者其他总线与计算机(服务器)相连。
在服务器开发相应的程序软件,实现仪器可程控。
用户通过网络访问服务器,即可获取仪器的相关数据,而且操作服务器的软件面板就像在本机操作一样。
针对电类的基础实验课程,本文认为虚拟实验平台的构建应该包含如下内容。
(一)电子认知基本知识
以图片、动画、视频等方式帮助学生识别基本的电子元件,区分电容或二极管的正负极性、三极管的管脚分配等。
介绍一些电子元件的性能参数、功能作用等各方面的知识。
而一些常用的仪器操作和使用方法最好以动画或视频的方式介绍,比如信号源、示波器、万用表、交流毫伏表等仪器设备。
(二)实验材料汇总
实验的原理分析,实验的准备工作,实验过程中应该注意的问题,以及与本次实验相关的知识扩展等都可以以文件的方式提供给学生,扩展学生的知识面。
(三)实验项目
这部分是构建虚拟实验平台的主要内容,也是解决第1节中提到的问题的关键所在。
实验室老师根据实验项目需要搭建硬件平台,开发相应的程序软件。
除了搭建传统实验室开出的实验之外,还可以开发各种综合设计性的实验,比如波形发生器设计、滤波器的幅频特性测试等。
实验平台搭建完成之后,只要系统正常工作并且网络正常,就可以安排时间对学生开放,不需要人工管理。
四、总结
本文主要分析了模拟电子技术实验教学存在的一些问题,结合目前的状况以及未来的发展趋势,论证了构建虚拟实验平台是解决问题最有效的方法。
虚拟实验平台的构建是传统实验教学的有效补充,为学生的课外学习提供了极大的方便,实现了资源的共享,有利于增强学生综合设计和实践创新的能力。
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