高梓源

廣西財經(jīng)學(xué)院 廣西 南寧 530000

引言

在信息技術(shù)快速發(fā)展的今天，虛擬仿真實驗室成為高校教學(xué)改革的重點內(nèi)容。虛擬仿真實驗室不僅可以為學(xué)生提供真實的實驗環(huán)境，還有利于提高學(xué)生在實驗中的規(guī)范性和科學(xué)性，為學(xué)生未來的就業(yè)奠定良好的基礎(chǔ)。本文將以企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)課為例，對虛擬仿真實驗室教學(xué)的改革進行討論。

1 虛擬仿真實驗室概述

虛擬仿真實驗室是以大數(shù)據(jù)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心，利用計算機的手段實現(xiàn)實驗室內(nèi)的虛擬操作和測試。在虛擬仿真實驗室中，通過虛擬環(huán)境所提供的交互功能自主的進行實驗，能夠進一步提高實驗空間的經(jīng)濟性、高效性和開放性。虛擬仿真實驗室能夠進一步推動教育信息化的發(fā)展進程[1]。通過先進的計算機系統(tǒng)，虛擬仿真實驗室能夠順利進行各類實驗，并對實驗的真實環(huán)境有效模擬，為學(xué)生盡可能的排除實驗過程中存在干擾性，以此提高實驗成果的質(zhì)量。除此之外，虛擬仿真實驗室能夠最大程度的減少實驗資源的浪費，尤其在一些需要消耗大量資源或?qū)嶒灢僮鬏^為復(fù)雜的實驗中最為突出，有效控制學(xué)校開展實驗教學(xué)的成本。

2 虛擬仿真實驗室在教學(xué)中的作用

2.1 提高仿真實驗的還原性

虛擬仿真實驗室能夠利用計算機的仿真技術(shù)為學(xué)生提供更加真實的人機交互，利用其自帶的各類場景模擬軟件將實驗環(huán)境與真實情況無限貼合，學(xué)生在實驗中實現(xiàn)理論知識的學(xué)習(xí)和提升、計算機技術(shù)的掌握和虛擬仿真技術(shù)的了解。在通仿真實驗室進行實驗時教師可以借助圖片、表格、視頻等形式來完成對整個實驗過程的再現(xiàn)，并和學(xué)生一起將實驗操作的整體過程記錄下來[2]。這樣一來，學(xué)生的理論知識能夠更加扎實，也能更加科學(xué)合理地運用理論知識指導(dǎo)實驗操作，為學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 提高仿真實驗安全性和創(chuàng)新性

在真實的實驗環(huán)境中，由于一些實驗存在一定的風(fēng)險，因此保障實驗的安全性同樣是學(xué)校實驗教學(xué)的重點工作之一。如果學(xué)生沒有熟練掌握實驗的正確操作步驟和流程，以至于在實驗中出現(xiàn)了操作等情況，有可能造成嚴重的實驗室安全事故。在虛擬仿真實驗室的幫助下，學(xué)生的實驗安全性能夠得到有效保證，避免還有因為操作失誤而出現(xiàn)的風(fēng)險隱患，也能夠有效控制實驗室資源的損耗。同時，在虛擬仿真實驗室的實驗教學(xué)過程中，學(xué)生能夠被實驗室的不同環(huán)境因素和條件設(shè)置所吸引，更加積極主動地投入實驗變量的探索中，提高對實驗的興趣和熱情，為學(xué)生實現(xiàn)創(chuàng)新奠定了良好的基礎(chǔ)[3]。在這樣一個更加開放的自由實驗環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和主觀能動性被充分調(diào)動起來，有利于進一步提高課堂教學(xué)和水平。

2.3 緩解實驗室教學(xué)資源緊張的問題

在實驗教學(xué)的實際過程中，由于教學(xué)的需求極有可能出現(xiàn)實驗室資源不足、實驗室設(shè)備落后、實驗室空間過小等問題，嚴重影響了實驗室教學(xué)的質(zhì)量，影響學(xué)生學(xué)習(xí)效率。這不利于進一步提高實驗教學(xué)的效率，也不利于滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，無法真正讓學(xué)生及時有效地將理論知識應(yīng)用到實踐中。而在虛擬仿真實驗室的幫助下，學(xué)生可以直接通過計算機進行實驗?zāi)M，滿足了不同學(xué)生對實驗要求。虛擬仿真實驗室可以對不同的實驗環(huán)境和實驗條件運行高度還原，也能夠提供更加真實準確的實驗數(shù)據(jù)，學(xué)生通過操作能夠更加規(guī)范的完成實驗流程，有效解決了實驗室短缺的問題，幫助學(xué)校緩解教學(xué)資源緊張的壓力，為每位學(xué)生實驗?zāi)芰Φ奶岣叩於肆己玫幕A(chǔ)[4]。

2.4 實現(xiàn)多學(xué)科交叉教學(xué)

虛擬仿真實驗室是以計算機技術(shù)為核心的教學(xué)資源，因此能夠覆蓋多項學(xué)科，滿足不同專業(yè)學(xué)生對實驗的需求，幫助不同專業(yè)學(xué)生成不同種類實驗的訓(xùn)練，也能夠為學(xué)生提供其他專業(yè)的實驗成果輔助學(xué)習(xí)，為學(xué)生實現(xiàn)跨專業(yè)的實驗研究奠定了良好的基礎(chǔ)。因此，學(xué)生可以借助虛擬仿真實驗室進行多學(xué)科交叉的學(xué)習(xí)與探索，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和探索精神，讓學(xué)生真正成長為社會所需要的復(fù)合型人才。

3 虛擬仿真實驗室教學(xué)的特點

3.1 可擴充性

信息技術(shù)的快速發(fā)展推動著各學(xué)科不斷涌現(xiàn)創(chuàng)新型知識。這就需要學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中積極投入到新知識的探索和驗證中。但是針對不同的知識內(nèi)容需要開展不同也需要不同的，也需要不同的實驗器材和實驗資源。如果在真實的實驗室中進行大量設(shè)備和資源的采購，必然會造成實驗室管理成本的提升。因此，通過虛擬仿真實驗室難道有效解決這一問題，對各類新知識的實驗項目進行虛擬環(huán)境模擬，即便涉及不同學(xué)科也能夠順利完成實驗，減輕了實驗室的器材購買壓力，有利于控制實驗室的管理成本。

3.2 教學(xué)交流更流暢

通過虛擬仿真實驗室，教師可以直接在線上完成對學(xué)生的實驗指導(dǎo)，及時有效的幫助學(xué)生實驗中存在的問題。學(xué)生可以通過虛擬仿真實驗室上傳具體的實驗過程，記錄實驗中的各項參數(shù)，完成實驗報告，有效地提高了學(xué)生的實驗效率和實驗質(zhì)量。

3.3 教學(xué)資源投資更節(jié)約

在傳統(tǒng)的實驗室中，不僅需要花費高額成本購買大量的實驗儀器，還需要定期對實驗設(shè)備進行維護和保養(yǎng)，并及時補充相關(guān)實驗資源。而在虛擬仿真實驗室下，能夠減輕學(xué)校購買和維護實驗設(shè)備的壓力，通過虛擬環(huán)境的創(chuàng)造為學(xué)生建設(shè)一個更加安全、資源更加豐富的實驗環(huán)境，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求。教師通過在虛擬仿真實驗室中的實驗示范，能夠讓學(xué)生更加清楚值班的從不同角度觀看實驗的具體流程和操作細節(jié)，有利于減少學(xué)生在實際操作中的失誤，也能夠避免學(xué)生實驗室對儀器設(shè)備造成的損壞和材料浪費，使得教學(xué)資源的投資得到有效控制。

4 虛擬仿真實驗室的創(chuàng)新性實驗教學(xué)改革路徑-以企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)課為例

4.1 實現(xiàn)教師碎片化教學(xué)的探索

通過虛擬仿真實驗室對企業(yè)經(jīng)營管理進行虛擬仿真，并結(jié)合真實教師將傳統(tǒng)，讓教師通過錄制微視頻的方式將傳統(tǒng)的沙盤運營規(guī)則進行針對性的講解和描述，并為學(xué)生提供更多經(jīng)典的企業(yè)經(jīng)營管理案例，并將案例做成微視頻點評的形式，以此來構(gòu)建一個根據(jù)真實性的微教學(xué)資源環(huán)境。由于在虛擬仿真實驗室中具有云存儲的服務(wù)功能，能夠存儲大量的教學(xué)視頻和教學(xué)資源，便于學(xué)生隨時隨地的獲取資源、觀看視頻，及時與教師進行互動與溝通，以便在虛擬仿真實驗室的教學(xué)中提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率，這也進一步促進了教師碎片化教學(xué)的迅速發(fā)展，讓學(xué)生能分利用空余時間完成理論知識的學(xué)習(xí)，以便為實驗教學(xué)打下良好的基礎(chǔ)。

4.2 促進學(xué)生社會化學(xué)習(xí)的探索

在虛擬仿真實驗室的教學(xué)過程中，學(xué)生通過虛擬實驗的方式切身的體驗企業(yè)經(jīng)營管理的整個過程，也可以觀察其他人在進行模擬實驗室的行動情況，從他人的實驗經(jīng)歷中提高管理的水平和經(jīng)驗，促進學(xué)生社會化學(xué)習(xí)的發(fā)展。在虛擬仿真實驗室中，學(xué)?？梢酝ㄟ^云計算平臺為學(xué)生提供平臺認證系統(tǒng)，不僅能夠幫助學(xué)生更好地模擬運行環(huán)境，還能夠?qū)崿F(xiàn)用戶的積分排行，幫助教師完成課業(yè)任務(wù)的發(fā)布，讓學(xué)生能夠及時接受。單人任務(wù)或者團隊任務(wù)，并且在確定的討論空間里與其他學(xué)生進行實驗經(jīng)驗的交流與分析，讓實驗環(huán)境更加趨向于真實的社區(qū)管理模式，那學(xué)生能夠順利通過虛擬仿真實驗室的平臺實現(xiàn)有效的企業(yè)經(jīng)營管理方案分享，與其他學(xué)生交流學(xué)習(xí)的體會，并且通過平臺結(jié)成不同的學(xué)習(xí)團隊，為企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)課的團隊合作奠定良好的基礎(chǔ)。

4.3 完成軟件平臺化設(shè)計的探索

4.3.1 租用云平臺使虛擬仿真實驗室運行性能進一步提升。目前的公有云服務(wù)日趨成熟，因此學(xué)校在構(gòu)建虛擬仿真實驗室的過程中，應(yīng)該充分發(fā)揮云平臺的優(yōu)勢，滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，更加優(yōu)化虛擬實驗室的資源配置，并且利用云計算統(tǒng)計虛擬仿真實驗室的運行周期變化情況，在滿足不同學(xué)生學(xué)習(xí)需求的基礎(chǔ)上合理分配高峰期和空閑期的資源，使虛擬仿真實驗室的運行成本得到有效控制，從而使虛擬仿真實驗室的利用效率進一步提高，促進教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平的提升。

4.3.2 促進跨平臺運行的云端系統(tǒng)不斷完善。虛擬實驗室在進行企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)模擬時，通過云計算環(huán)境來實現(xiàn)跨平臺管理，使不同終端的不同系統(tǒng)能夠有效連接。同時，通過打造“短鏈接-回放”的方式幫助學(xué)生更好地完成數(shù)據(jù)的儲存，將企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)中所產(chǎn)生的各類邏輯計算和信息上傳到云服務(wù)器中，隨后向?qū)W生返回云服務(wù)器產(chǎn)生的表現(xiàn)腳本，并將服務(wù)器所發(fā)回的壓縮視頻流進行有效回放，更加直觀清晰的展示服務(wù)器的執(zhí)行過程，并提供更加準確的計算結(jié)果[5]。在仿真虛擬實驗室中，企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)的各項業(yè)務(wù)處理邏輯由服務(wù)器的云端全權(quán)管理，進一步提高了代碼的安全性，使得系統(tǒng)的運行、存儲和通訊等朝著更加高效便捷的方向發(fā)展，能夠為學(xué)生提供更加優(yōu)質(zhì)的體驗。

4.3.3 實現(xiàn)科學(xué)訓(xùn)練的人機對抗模式。通過虛擬仿真實驗室，企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)課能夠彌補傳統(tǒng)電子沙盤教學(xué)時存在的不足，為學(xué)生提供更多形式的人機對抗模式，進一步提高了教學(xué)的質(zhì)量和水平。學(xué)校通過虛擬仿真實驗室為學(xué)生構(gòu)建人機對抗環(huán)境，能夠進一步打破傳統(tǒng)實驗教學(xué)中的人數(shù)限制，與不同的計算機進行博弈。同時學(xué)生可以借助虛擬仿真實驗室建立動態(tài)的方案庫，以便對不同的市場環(huán)境進行有效甄別，并及時將學(xué)生的博弈方案上傳至方案庫中。在虛擬仿真實驗室中，人機對抗模式能夠為計算機提供更多的學(xué)習(xí)方案，以便為學(xué)生提供更多的環(huán)境模擬，讓學(xué)生能夠?qū)崿F(xiàn)對經(jīng)營管理方案的不斷優(yōu)化升級，表面上是與計算機進行模擬對抗，實際上是與不同人才所提供的經(jīng)營方案進行競技模擬，能夠幫助學(xué)生更快的社會化學(xué)習(xí)模式，有利于學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率的提升。

4.3.4 建立更加精準的成績考核體系。通過虛擬仿真實驗室，企業(yè)經(jīng)營管理沙盤實訓(xùn)課能夠?qū)⒉煌瑢W(xué)生的學(xué)習(xí)全過程進行有效記錄，避免了傳統(tǒng)教學(xué)模式下僅僅根據(jù)學(xué)生的模擬實訓(xùn)成果進行打分的弊端，并且建立起的分崗方案數(shù)據(jù)庫能夠更加針對性地評估不同專業(yè)學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，根據(jù)專業(yè)的培養(yǎng)需求有側(cè)重的這個學(xué)生進行評估考。

在虛擬仿真實驗室的環(huán)境中，學(xué)生所有的實驗數(shù)據(jù)和實驗細節(jié)都已經(jīng)錄入到相應(yīng)的云平臺中，并通過大數(shù)據(jù)技術(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)進行分析和處理，根據(jù)不同難度和不同崗位將學(xué)生劃分為不同的評價維度，對學(xué)生的模擬實訓(xùn)成果進行科學(xué)對比，準確真實地提供不同訓(xùn)練層次下企業(yè)經(jīng)營管理模擬的真實報告，向?qū)W生指出在進行實訓(xùn)時存在的不足和缺點，并結(jié)合學(xué)生的實訓(xùn)流程和實訓(xùn)成果進行打分，為學(xué)生提供更加詳盡的考核數(shù)據(jù)，以便學(xué)生及時調(diào)整自己的經(jīng)營策略，并及時與教師進行溝通交流找到產(chǎn)生偏差的原因，幫助教師更好掌握學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，以便有效的調(diào)整實訓(xùn)培養(yǎng)方案，促進教學(xué)質(zhì)量的提升。

5 結(jié)束語

綜上所述，通過虛擬仿真實驗室開展實驗教學(xué)，不僅能夠有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，還能夠保障學(xué)生的實驗安全。因此學(xué)校應(yīng)該積極推動虛擬仿真實驗室的建設(shè)和完善，促進實驗教學(xué)的創(chuàng)新改革，充分利用信息技術(shù)提高實驗室教學(xué)的效果和水平，有效推動教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率的提高。