李美麗

(重慶移通學院,重慶 401520)

0 引言

網絡通信的不斷發(fā)展,使通信水平和通信技術得到了提高,移動通信技術更是得到了飛速發(fā)展。移動通信從3G 網絡發(fā)展到4G,再到如今5G 網絡的應用,只依靠單純的教學實驗方式和內容對通信類專業(yè)開展教學,已經不能滿足當今社會和教育事業(yè)的發(fā)展需要。虛擬仿真教學平臺的建立可以將信息技術與通信技術相結合并通過虛擬現(xiàn)實技術展現(xiàn)出來,不僅可以讓學生熟練掌握通信技術,而且能夠提高學生靈活運用技術的實踐能力。

1 應用型本科教學的特點

應用型本科以應用為辦學宗旨,應用型人才在培養(yǎng)過程中最重要的就是實踐教育。虛擬仿真平臺在高校通信類教學課程中的應用具有巨大的潛力和優(yōu)勢,虛擬仿真實驗教學平臺的應用,對培養(yǎng)應用型人才具有重要現(xiàn)實意義[1]。

2 虛擬仿真實驗平臺在應用型本科通信類教學中的應用

虛擬仿真教學主要以網絡通信、多媒體、數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)實、人機交互等技術來開展實驗。通過構建仿真虛擬實驗對象和環(huán)境,在仿真環(huán)境中對學生開展教學,以此來構建真實實驗教學中不具備的教學功能模式。這種教學方式是虛擬仿真技術與專業(yè)教學有機結合的產物,可以極大地減少教學資源的使用,避免實驗教學對環(huán)境造成污染[2]。

虛擬仿真技術在通信類教學課程中的應用有以下幾個特點:(1)沉浸感。通過虛擬仿真技術可以讓學生在真實的環(huán)境中學習,將學生與教學環(huán)境相融合。(2)交互性。虛擬仿真技術可以為通信類教學提供自然的、豐富的人機交互方式,讓學生在虛擬場景下與實驗對象展開交互操作。(3)構想性。教師可以根據(jù)專業(yè)的不同特點和需求,構建虛擬教學環(huán)境和內容。

虛擬仿真技術在通信類教學課程中的應用有以下幾個優(yōu)勢:(1)提高通信課程教學效果。通過應用虛擬仿真技術可以將抽象的教學知識或者實驗變得立體化和形象化。教師可以根據(jù)實際教學要求,充分地將虛擬教學資源的優(yōu)勢發(fā)揮出來,以此來提高教學課堂質量和效率。(2)提高教學課堂趣味性。通過借助虛擬仿真、多媒體等技術可以營造出真實且趣味性強的教學環(huán)境,從而達到實驗互動教學的目的。(3)便于教學實驗的開展。通過虛擬仿真技術可以模擬真實的教學環(huán)境和設備,且不會損耗實驗教學器材,便于隨時開展實驗教學。

3 虛擬仿真實驗教學平臺的構建

虛擬仿真教學可以開發(fā)出豐富的教學內容和方式,可以在實際的實驗教學基礎上為學生提供復雜的實驗教學環(huán)境,提高學生對實驗課程的積極性[3]。

3.1 虛擬仿真實驗平臺構建原則

3.1.1 可擴充性

虛擬教學實驗平臺構建的主要目的是輔助教學和實驗的開展,開發(fā)出真實教學實驗難以實現(xiàn)的教學功能。構建虛擬教學實驗平臺需要始終遵循“相互補充、虛實結合”的原則。需要借鑒或者吸取企業(yè)高校虛擬教學實驗平臺構建的經驗,為虛擬教學體系科學化的構建創(chuàng)造良好條件。

3.1.2 綜合性

在虛擬教學實驗平臺構建中,高校需要將綜合性原則貫穿到每一個環(huán)節(jié)。在教學課程開展中,通過借助虛擬仿真技術將通信技術和原理形象直觀地呈現(xiàn)在學生面前,提高教學課堂的趣味性和新穎性。教師通過借助虛擬教學實驗平臺可以顯現(xiàn)教學的高效率和高精度。我國高校通信類教學課堂中,已經開發(fā)出了現(xiàn)網運行教學程序,如CD-MA2000、PTN 分組傳輸網、數(shù)字程控交換、FDD-LTE、WCDMA、TD-SCDMA 等,為學生專業(yè)技能的培養(yǎng)和實踐應用能力的提升創(chuàng)造了良好環(huán)境[4]。

3.2 構建虛擬教學實驗平臺的必要性

高校通過構建虛擬教學實驗平臺,可以將虛擬實驗與通信課程教學內容相互補充和結合,從而完善通信類教學體系。高校加大構建虛擬教學實驗平臺力度主要體現(xiàn)在以下方面:(1)豐富通信課程教學內容,降低教學成本,提供學生自主動手實驗的學習環(huán)境,同時減輕教學設備的維護壓力。(2)為學生提供安全和可靠的實驗方法,避免對實驗器材和材料的高消耗,也能避免學生實驗操作失誤出現(xiàn)危險事故。(3)為通信教學實驗的開展提供便利,提高教學課程質量和效率,充分調動學生動手實驗的主動性。虛擬教學在激勵學生進行實驗并積累實踐經驗的同時,利于推動學生將理論知識與技能更好地結合,從而提高學生實驗開展的成功率。

3.3 虛擬教學實驗平臺中心主體框架

虛擬教學實驗平臺中心主體框架包含通信信號處理實驗教學平臺、虛擬實驗課程管理平臺、通用軟件實驗教學平臺、通信傳輸實驗教學平臺、通信線路實驗教學平臺等[5]。

3.4 虛擬教學實驗平臺中心層次

平臺劃分為4 個層次,即綜合型實驗、基礎型實驗、設計型實驗以及演示型實驗,相互補充、相互結合,能夠從學生的動手能力、創(chuàng)新能力、認知能力、思維能力等方面,全面提高學生的專業(yè)綜合素質。

3.5 虛擬教學實驗平臺功能規(guī)劃

虛擬教學模塊主要由學生、教師、實驗管員組成,根據(jù)不同的身份分配權限、功能、界面等。如教師可以獲得資源發(fā)布、成績評判、課時預約等權限;實驗管理員可以獲得實驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和收集、教學排課、系統(tǒng)升級和維護等權限;學生可以在實驗平臺中查詢成績、提交報告、預約實驗等。

交互模塊。虛擬平臺會對學生的實驗次數(shù)、實驗成績、實驗喜好等信息進行收集,評測出具體實驗項目的難易程度,從而對實驗項目進一步地改進或完善。該模塊還具備在線答疑和留言等功能,學生與教師可以通過圖片、文字、語言等方式互動[6]。

評測模塊。該模塊包含智能指導、批改、輔導等功能。教師可以借助智能批改功能對學生的動手實踐能力、專業(yè)知識儲備等設置實驗標準、規(guī)則、結果等。評測模塊包括實驗流程信息庫、監(jiān)測裝置等,以此來得到學生實驗操作流程、方法等反饋,并根據(jù)教師設置的批改準則對學生進行評價。智能指導功能可以根據(jù)教師設定的實驗指導方法和操作準則,為學生實驗的開展提供指導;輔助功能可以為學生提供學習資源,如專業(yè)課程、等級考試等。

4 結語

綜上所述,虛擬教學實驗平臺的建立是促進應用型本科通信類教學課程發(fā)展的重要途徑。高校需要始終堅持交互性、實用性、標準性、開放性、安全性的原則,在通信教學實驗課程中應用虛擬技術,以此來構建高效管理、模擬實驗、實時交互、智能評估的虛擬教學平臺。虛擬教學是現(xiàn)階段高校培養(yǎng)技術人才的迫切要求和重要手段,能夠實現(xiàn)教學資源的優(yōu)化配置和共享。該教學方式既是高校信息化發(fā)展的必然趨勢,同時也是提高通信教學課程質量的有效措施。