付凡成 南昌理工學院
“開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室”是當下我國實驗教學創(chuàng)新重要模式之一,具有較大的意義影響。然而現(xiàn)階段有關(guān)我國基于VR 的開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室的研究與實踐研究相對較少,基于該問題現(xiàn)狀,要求行之有效的方法對其進行分析研究,如注重結(jié)合性、注重技術(shù)性、采用小組實驗模式等,本次研究對基于VR 的開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室的研究與實踐進行分析,有十分重要的理論意義。
虛擬現(xiàn)實技術(shù),即VR 技術(shù)。該技術(shù)主要融合了計算機圖形技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、傳感器技術(shù)、顯示技術(shù)等多種科學技術(shù),它在多維信息空間上創(chuàng)建一個虛擬信息環(huán)境,能使用戶具有身臨其境的沉浸感,具有與環(huán)境完善的交互作用能力,并有助于啟發(fā)構(gòu)思。隨著我國教育體制改革逐漸完善,教學理念與教學模式也日益突破更顯。其中,網(wǎng)絡教學與實驗教學作為當下較為新穎的教學方法,對提升教學質(zhì)量、教學效率十分重要。如何將網(wǎng)絡教學與實驗教學進行結(jié)合應用,一直是廣大教學者急需研究問題之一。因此,一種新型的實驗教學模式,即開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室。開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室不是單一片面的簡單流程,而是更為科學、合理的系統(tǒng)布局。需要從硬件設備、軟件部分、管理層面等進行多方協(xié)調(diào)、作用發(fā)揮。該實驗室主要包括:實驗對象、實驗環(huán)境、實驗儀器、實驗信息資源等,且這些設備資源都是基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)之上。首先,在硬件設備方面,在對硬件設備進行配置中,主要以互聯(lián)網(wǎng)、校園網(wǎng)、局域網(wǎng)三方對接為重點。包括計算機、網(wǎng)絡電聯(lián)、服務器、媒體屏幕等;軟件方面主要是指相應網(wǎng)絡教學軟件、數(shù)據(jù)庫軟件及安全保障軟件等。從實驗室建設方面,軟件的作用發(fā)揮十分關(guān)鍵,它是構(gòu)建實驗平臺的重要基礎(chǔ)核心。最后,管理層主要面涉及對該實驗室教學過程、信息、安全的控制、管理。例如:實驗指導、實驗報告、實驗儀器維護、網(wǎng)上答疑、實驗成績統(tǒng)計分析等。同時,管理層面也負責對實驗平臺的實時監(jiān)控、安全維護等。
通過對部分學校教學走訪調(diào)查發(fā)現(xiàn),針對當下實驗教學需求及問題現(xiàn)狀,對其進行開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室建設十分重要,且作用性較為積極。具體如下:第一、對設備滯后進行問題解決。很多學校在實驗教學中都面臨設備老化、設備傳統(tǒng)等問題,根本無法適合其應用教學。開放式網(wǎng)絡實驗室的建設可以有效解決此問題,主要是通過采用虛擬現(xiàn)實技術(shù),對硬件設備進行虛擬化營造,將實驗教學的效果性進行大幅度提升。第二、對學生實驗時間不夠用進行解決。當下學生學習任務繁重,且時間上往往多為緊湊,這樣就造成了學生實驗時間的嚴重缺乏。傳統(tǒng)實驗室教學需要學生、教師在特定的時間內(nèi)進入實驗環(huán)境進行教學學習,具有一定的局限性、控制性。而開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室的建設,將學生實驗時間進行變向延展,只要通過計算機與網(wǎng)絡實驗教學平臺就可以進行學習,對學習時間、地點、環(huán)境等進行自由選擇。第三、對培養(yǎng)學生自主學習能力十分重要。當下我國已經(jīng)由應試教育向素質(zhì)教育全面轉(zhuǎn)變。從教育本身角度來講,提升學生發(fā)現(xiàn)能力、探索能力、動手能力、解決能力十分關(guān)鍵。開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室對提升學生綜合素質(zhì)及核心素養(yǎng)十分關(guān)鍵,將傳統(tǒng)的等候式學習轉(zhuǎn)變?yōu)樽灾鲗W習。讓學生可以在自主學習過程中不斷提升對問題的探索、解決能力,將實驗目的、實驗步驟等進行自主性設計,鍛煉了學生的分析與應變能力。
在開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室應用中,一定要注重其結(jié)合性。實驗教學不是單一片面的簡單流程,而是更為科學、合理的系統(tǒng)布局。在對計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室應用中需要對學生情況、教學目的、實驗儀器設備定進行掌握了解,對各方實驗信息資源進行結(jié)合利用,而不是肆意設計、盲目進行。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以為學生營造一種“現(xiàn)實”氛圍,讓學生通過虛擬實驗平臺完成其學習任務,在該過程中教師需要結(jié)合虛擬環(huán)境與實驗情況,將實驗教學內(nèi)容進行選擇設計,讓學生可以更為清晰、立體的了解及掌握學習任務。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)是計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室建設及作用發(fā)揮的重要保障,在對其進行應用中一定要注重其技術(shù)性。開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室主要包括:虛擬實驗室管理系統(tǒng)、課程實驗室仿真系統(tǒng)兩大部分。首先,課程實驗仿真系統(tǒng)主要是滿足學生自主學習需求,通過對實驗案例、實驗環(huán)節(jié)的虛擬化營造,讓學生可以在平臺上進行實驗器材自由搭建來完成學習任務。例如:開放式計算機虛擬實驗平臺主要采用一個“器材欄”,以便于對各種實驗器材的虛擬管理。在實際操作過程中學生可以將該器材從器材欄中進行提取,當然也可以將該器材進行拉回。其次,虛擬實驗室管理。在虛擬實驗室管理中教師需要對教學任務、教學目的、學生成績及學習現(xiàn)狀等進行全面分析,并按照虛擬實驗教學規(guī)定,對其可能存在的諸多問題風險進行規(guī)避。
建議采用“小組學習”模式,讓學生在虛擬網(wǎng)絡實驗平臺中可以互相溝通,在分組過程中教師需要進行認真分析,即科學分組、合理分組。然后教師可以對實驗任務通過網(wǎng)絡平臺進行小組下發(fā),各小組通過網(wǎng)絡實驗平臺進行內(nèi)部討論,其后可以進行實驗開展,并由該小組成員做逐一陳述,將實驗結(jié)果及自我想法通過平臺網(wǎng)絡進行上傳。通過小組學習方式與虛擬網(wǎng)絡實驗平臺結(jié)合應用,提升了學生自主學習意識、促進了學習興趣,讓原本枯燥、乏味的實驗學習變得立體活躍。因此,在進行開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室應用過程中,應采用與時俱進、緊跟時代的理念觀念,結(jié)合實驗教學實際情況,對其進行分析研究,這樣才能構(gòu)建及研發(fā)出更為科學、合理的教學方案。
綜上所述,通過對基于VR 的開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室的研究與實踐進行分析研究,主要包括:開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室概述、開放式網(wǎng)絡虛擬實驗室建設的積極作用、基于VR 的開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室的實踐要點,其包括注重結(jié)合性、注重技術(shù)性、采用小組實驗模式等,從多方面、多角度對基于VR 的開放式計算機網(wǎng)絡虛擬實驗室的建設應用進行闡明,為下一步教學工作開展打下重要基礎(chǔ)。