[摘 要]隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，教學(xué)手段實時更新，利用虛擬實驗系統(tǒng)進(jìn)行實驗教學(xué)是目前地方高校課程實驗教學(xué)中采用的一種新型的教學(xué)模式。本文介紹了虛擬實驗平臺構(gòu)建的優(yōu)勢，并通過構(gòu)建虛擬實驗與真實實驗整合的教學(xué)模式，以促進(jìn)地方高校的實驗教學(xué)的改革，培養(yǎng)學(xué)生的綜合實踐能力和創(chuàng)新思維。

[關(guān)鍵詞]虛擬實驗平臺；真實實驗；整合教學(xué)模式

虛擬實驗平臺是將計算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合，利用計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來模擬真實實驗的環(huán)境及過程。它充分利用了計算機(jī)技術(shù)，完善了數(shù)據(jù)傳輸、交換、模式識別、語言處理、智能技術(shù)等性能，對實驗系統(tǒng)的運行進(jìn)行仿真。學(xué)生可以從中靈活地組建網(wǎng)絡(luò)，學(xué)習(xí)和掌握實驗設(shè)計及操作。虛擬實驗平臺的出現(xiàn)從根本上打破了地方高校實驗教學(xué)方法。它可以很好地彌補(bǔ)地方高校傳統(tǒng)實驗室投入多產(chǎn)出率低、開放性受限制、實驗教學(xué)條件要求高等缺點，凸顯了實驗系統(tǒng)的開放性和實驗操作的交互性。并構(gòu)建虛擬實驗與真實實驗整合的教學(xué)模式，通過虛實結(jié)合，優(yōu)勢互補(bǔ)，促進(jìn)實驗教學(xué)的改進(jìn)，以便提高學(xué)生從事科研、創(chuàng)新和實際工作的能力。

一、虛擬實驗平臺構(gòu)建的優(yōu)勢

1.逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境有利于提高實驗教學(xué)質(zhì)量

傳統(tǒng)的真實實驗環(huán)境中，實驗的中間過程一般不會顯示或給一個抽象的數(shù)據(jù)顯示，主要依賴學(xué)生自身的記憶力及想象力理解實驗理和實驗過程，實驗者也無從及時干預(yù)實驗過程，使得一些實驗很難在有限的課時內(nèi)順利完成。虛擬實驗平臺能夠?qū)⑽⒂^過程進(jìn)行宏觀模擬，且能夠反復(fù)使用，能直觀、形象地觀察各項指標(biāo)的變化，能夠更精確，清晰的表現(xiàn)真實實驗中難以觀察到的特征和過程。為學(xué)生提供生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生在虛擬環(huán)境中可以隨時參與實驗，有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，并且拓展了教師的教學(xué)空間。

2.充足的自主學(xué)習(xí)條件有利于培養(yǎng)創(chuàng)新思維

傳統(tǒng)的真實實驗不能隨時隨地地滿足學(xué)生實驗的需要，無法給學(xué)生提供充足的自主探究學(xué)習(xí)的時間、空間和技術(shù)先進(jìn)的實驗設(shè)備。地方高校引入虛擬實驗平臺便于學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，有利于創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。虛擬實驗平臺利用人機(jī)交互的雙向交流，使得實驗內(nèi)容更加豐富、形象。學(xué)生能夠自主地利用計算機(jī)進(jìn)入的虛擬實驗平臺，不受時間、空間的限制并可多次重復(fù)操作，使學(xué)生更好地掌握實驗步驟和實驗方法。

二、虛擬實驗與真實實驗整合教學(xué)模式的構(gòu)建

1.虛擬實驗與真實實驗系統(tǒng)相輔相成

虛擬實驗平臺很難仿真真實實驗中元器件參數(shù)的離散性，以及在實際實驗中各種干擾因素出現(xiàn)的隨機(jī)性影響。虛擬實驗平臺使實物虛擬化，因此學(xué)生在虛擬環(huán)境中實驗會產(chǎn)生的虛擬感。在解決社會生活中實際問題時，仍然需要依賴于真實的環(huán)境和儀器設(shè)備，學(xué)生對實驗理論和設(shè)備的理解和掌握，還需要在傳統(tǒng)的真實實驗室中進(jìn)行體驗和培養(yǎng)。真實實驗是學(xué)生利用實驗儀器及其在安裝的真實實驗系統(tǒng)上進(jìn)行實際操作的實踐活動。真實實驗?zāi)芙o學(xué)生實物感，可以消除學(xué)生在理論學(xué)習(xí)和虛擬實驗中模糊的感覺。對于演示性、驗證性的基礎(chǔ)實驗，由于操作過程簡單可以在實驗教學(xué)設(shè)計中可以真實實驗系統(tǒng)為主，甚至可以不用虛擬實驗系統(tǒng)，但是對于綜合性實驗和設(shè)計性實驗，由于用到的儀器設(shè)備較多，配置較復(fù)雜，這就需在實驗教學(xué)設(shè)計中把虛擬實驗和真實實驗合理整合以達(dá)到理想的實驗效果。網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)的實踐表明，兩種實驗系統(tǒng)相輔相成的整合在一起使用時實驗效果會更好。

2.構(gòu)建虛擬實驗與真實實驗整合教學(xué)模式

虛擬實驗與真實實驗整合的思路遵循以真實實驗為主，虛擬實驗為輔的二者相整合的原則，本著以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)的教學(xué)理念，開展小組探究式學(xué)習(xí)模式，改進(jìn)實驗評價體系，促進(jìn)研究性實驗教學(xué)的開發(fā)及開展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人才。虛擬實驗與真實實驗相整合實驗教學(xué)模式（圖1）給學(xué)生提供了更廣闊的實驗空間，學(xué)生可以根據(jù)實際情況隨意“穿梭”于2種實驗平臺之中。他們可以帶著在真實實驗中遇到的問題，到虛擬實驗中尋找答案，以虛擬實驗中的經(jīng)驗解決真實實驗中遇到的問題，也可以在虛擬實驗中習(xí)得經(jīng)驗后再進(jìn)行真實實驗，2種實驗平臺相輔相承，相互促進(jìn)。學(xué)生在進(jìn)行實驗中發(fā)現(xiàn)的問題可以在不同的系統(tǒng)中進(jìn)行驗證、重新設(shè)計，再進(jìn)行實驗，最后完成實驗報告。教師在實驗教學(xué)中，主要職能是指導(dǎo)、答疑、監(jiān)控和評價，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，從實驗設(shè)計到完成，都是自主進(jìn)行。

三、虛擬實驗與真實實驗整合評價體系的構(gòu)建

評價是整個實驗教學(xué)過程中的一個重要組成部分，它是促進(jìn)學(xué)生反思和自我發(fā)展的重要手段，是鑲嵌在真實任務(wù)之中的。傳統(tǒng)的評價往往只關(guān)注學(xué)生實驗的結(jié)果，而不關(guān)心學(xué)生實驗的過程，而研究性實驗主要是實驗探究，最注重實驗過程，因此，傳統(tǒng)的實驗評價體系已不能滿足研究性實驗教學(xué)的要求，不利于學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。因此，構(gòu)建比較客觀、全面、開放、科學(xué)的實驗教學(xué)評價體系，能促進(jìn)研究性實驗的開展，對轉(zhuǎn)變實驗教學(xué)模式，培養(yǎng)創(chuàng)新人才具有重要的意義。

評價要本著“三個多元化”：評價主體多元化，學(xué)生的評價方面要盡可能全面、客觀；評價角色多元化，不但要教師評價，而且可以讓學(xué)生自評、同伴互評，盡可能多地提供給學(xué)生自評和互評的機(jī)會；評價方法多元化，評價除了注重實驗設(shè)計、實驗過程、實驗問題解決方案和實驗成果外，要把個人成績與小組成績掛鉤，還要關(guān)注協(xié)作能力和個體的獨特發(fā)展等。評價在實驗教學(xué)中起著重要的導(dǎo)向作用，評價體系在很大程度上可以決定實驗教學(xué)內(nèi)容和目標(biāo)的選擇、設(shè)定，因此評價工具的選擇也是至關(guān)重要的。量規(guī)法是一種結(jié)構(gòu)化的定量評價標(biāo)準(zhǔn)。它往往是從與評價目標(biāo)相關(guān)的多個維度來詳細(xì)規(guī)定評價的指標(biāo)，具有操作性好、準(zhǔn)確性高的特點。使用量規(guī)評價的最大好處之一是使標(biāo)準(zhǔn)公開化，因此非常適合研究性實驗教學(xué)的評價。量規(guī)評價法可以有效地降低評價的主觀隨意性，可以兼顧到學(xué)生的個性化評價。量規(guī)及其權(quán)重的設(shè)置都是動態(tài)的，教師可以針對不同的實驗項目設(shè)置相應(yīng)的、有效的量規(guī)及其權(quán)重，以引導(dǎo)學(xué)生把握好努力的方向，使評價體系在實驗教學(xué)中起到一個目標(biāo)導(dǎo)向和激勵的作用，強(qiáng)化虛擬實驗與真實實驗的整合，使實驗和評價成為密切關(guān)聯(lián)的一個整體。這里，以一個研究性實驗為例來說明基于該模式的實驗教學(xué)過程的實施。

四、結(jié)語

在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實驗教學(xué)中，把虛擬實驗與真實實驗有機(jī)地整合起來，能極大地能延伸課堂實驗教學(xué)，拓展實驗空間，延長實驗時間，為進(jìn)行研究性實驗提供更靈活、更便利的條件。但虛擬實驗軟件也有它的局限性，在學(xué)習(xí)中要針對實驗項目選擇合適的虛擬實驗軟件，了解虛擬實驗軟件的優(yōu)勢和不足，以便科學(xué)地利用虛擬實驗軟件得到真實、可靠的實驗數(shù)據(jù)。

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