導(dǎo)語：計算機虛擬實驗室建設(shè)研討論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

計算機教學(xué)除了課堂理論教學(xué),還有大量的實驗教學(xué),實驗教學(xué)是教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié),實驗教學(xué)和課堂理論教學(xué)相輔相成。實驗室主要對課程的理論作出科學(xué)驗證或展開演繹,讓學(xué)生加深對理論的認(rèn)識,同時通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。但從目前情況來看,很多學(xué)校安排了較多的驗證性實驗、演示性實驗,而讓學(xué)生唱主角、自己動手的實驗開設(shè)很少。因此,在不同程度上影響到學(xué)生動手能力的培養(yǎng),尤其是在硬件動手能力方面。為了提高實驗的教學(xué)效果,提高學(xué)生的專業(yè)實踐能力,鑒于目前學(xué)校建有校園網(wǎng)并接入互聯(lián)網(wǎng)的情況,行之有效的方法是建立專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)。

一、網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的建立

1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)

虛擬現(xiàn)實VR(VirtualReality)是近幾年來信息技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物,畢業(yè)論文是一門在計算機圖形學(xué)、計算機仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科。其基本方法和目標(biāo)是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境,即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗。

虛擬現(xiàn)實具有三個基本特征。沉浸性,是指觀察者對虛擬世界的情感反映,這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界,這是虛擬現(xiàn)實的首要特征。交互性,是指虛擬現(xiàn)實是一個開放的環(huán)境,能對用戶的輸入作出響應(yīng),并能通過監(jiān)控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性,是指虛擬現(xiàn)實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面,還是一個應(yīng)用系統(tǒng),它以生動形象的形式反映設(shè)計者的思想。虛擬現(xiàn)實的三個基本特征強調(diào)了人在這個系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)按其功能不同,可以分為三種類型:沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。其中,桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景,用戶通過鍵盤、鼠標(biāo)等設(shè)備與虛擬場景交互,它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低,易于推廣。

2.網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室

所謂網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室,是指利用區(qū)域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng),由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng),包括相應(yīng)的實驗室環(huán)境、有關(guān)的實驗儀器設(shè)備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實實現(xiàn),也可以是虛擬構(gòu)想的實驗室,虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中,實驗者有逼真的感覺,有身臨其境的感受,好像是真正在現(xiàn)實實驗室里近距離進行現(xiàn)場操作。在虛擬實驗中,沒有一個有形的實驗室,也沒有以實物形態(tài)存在的實驗工具與實驗對象,實驗過程主要是對虛擬物的操作。

3.計算機專業(yè)虛擬實驗室的創(chuàng)建

構(gòu)建專業(yè)虛擬實驗室,其實就是搭建一個網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng),包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上,

目前各校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)并接入了互聯(lián)網(wǎng),這些基礎(chǔ)設(shè)施基本可以滿足需求,不需要太多的投入。在軟件方面,一個是實驗室平臺軟件系統(tǒng)的開發(fā),它與網(wǎng)站建設(shè)相聯(lián)系;另一個是網(wǎng)站的內(nèi)容(實驗內(nèi)容)建設(shè),這是實驗室建設(shè)的關(guān)鍵。虛擬實驗室應(yīng)有可以做的實驗來支撐,不然軟件平臺就是一個空架子,形同虛設(shè)。同時,該平臺上還應(yīng)有實驗管理的支持,對實驗儀器、實驗報告、實驗指導(dǎo)、實驗成績及網(wǎng)上答疑等進行有效管理,并對虛擬實驗室進行監(jiān)控,計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)各模塊的主要功能如下。

(1)實驗管理模塊,由學(xué)生管理、教師管理、儀器管理和學(xué)生成績管理等組成。碩士論文在學(xué)生管理方面,學(xué)生通過瀏覽器進行注冊登錄,登陸成功后可瀏覽實驗項目,查看實驗的詳細(xì)資料,預(yù)約實驗項目及做實驗的時間,在線發(fā)送和接受消息,進行問題討論,進行實驗登記,實驗完成后可通過網(wǎng)絡(luò)寫實驗報告并提交報告。教師管理方面,可對實驗內(nèi)容添加、修改、整理、刪除,對學(xué)生提交的實驗報告列表,批改實驗報告,填寫評語和成績,提交批改結(jié)果,與學(xué)生進行討論。儀器管理方面,對新設(shè)計開發(fā)的虛擬儀器上傳并進行分類整理,以便實驗使用。成績管理方面對學(xué)生的實驗情況(實驗次數(shù)、實驗報告及完成情況)給出成績,并進行統(tǒng)計分析及提供查詢等。

(2)儀器展示模塊,對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設(shè)備分門別類地進行管理,以圖形的方式直觀呈現(xiàn)出來,供學(xué)生在實驗時進行選擇。

(3)實驗指導(dǎo)模塊,包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗?zāi)康摹嶒炘?、實驗?zhǔn)備、實驗任務(wù)、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應(yīng)注意的事項等。

(4)實驗報告模塊,主要對學(xué)生完成實驗后,提供相關(guān)的實驗報告模板,供學(xué)生下載,由學(xué)生填寫相關(guān)內(nèi)容以及實驗的結(jié)果,完成后上傳電子版實驗報告,由教師進行批閱,并進行記載。

(5)實驗答疑模塊,由專業(yè)教師對學(xué)生實驗中出現(xiàn)的疑難問題進行及時解答,幫助學(xué)生順利通過實驗。同時了解學(xué)生對實驗的掌握程度,并及時反饋、調(diào)整教學(xué)。

(6)論壇交流模塊,教師和學(xué)生可以通過論壇進行充分的交流,學(xué)生可以將實驗中的收獲、經(jīng)驗和體會及問題到論壇上,教師可以將一些典型的問題提出來,供大家探討。學(xué)生在這樣寬松的環(huán)境下發(fā)表自己的見解,教師從中可以得到及時的實驗教學(xué)反饋信息,以便整改7)虛擬實驗?zāi)K,是虛擬實驗室建設(shè)的重要部分。學(xué)生通過該模塊進行虛擬實驗,醫(yī)學(xué)論文以達(dá)到鞏固強化知識的目的。該模塊內(nèi)容根據(jù)專業(yè)學(xué)習(xí)的具體情況及實驗建設(shè)條件,可不斷增加。計算機專業(yè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)的建設(shè),可以引入其他學(xué)校的虛擬實驗室中。這種方式比較簡單,容易實現(xiàn),見效較快。但需要投入較多的軟件購置費用,同時也需要結(jié)合本校的實際情況進行一些調(diào)整,有一個磨合期。另一種是因地制宜,自主開發(fā)。根據(jù)本校的實際教學(xué)和實驗情況,結(jié)合學(xué)生的實際水平,由任課教師或聘請部分專家組成開發(fā)小組,進行一系列的虛擬實驗項目的開發(fā)研究,并將研究的成果連接到虛擬實驗室中,逐漸擴充直至完善。這種方式比較靈活,能充分發(fā)揮教師的積極性,能有針對性地進行設(shè)計開發(fā),適合學(xué)生的實際情況,學(xué)生容易接受,并且經(jīng)費投入較少。缺點是開發(fā)周期較長,系統(tǒng)性不夠,水平有限。也可以將上述兩種方式結(jié)合起來,一是引入、購置部分自己不宜開發(fā)的實驗項目,二是結(jié)合自身的優(yōu)勢和長處開發(fā)一些實驗項目,如非交互性的、演示性的虛擬實驗項目等。

二、加強網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的管理

1.加強用戶管理,為每個學(xué)生分配賬號。對學(xué)生進入虛擬實驗室,使用實驗室做虛擬實驗等進行登記保存。鼓勵學(xué)生經(jīng)常訪問虛擬實驗室,在上面提出問題、發(fā)表見解,做好實驗,努力提高虛擬實驗室的人氣。

2.全天候開放虛擬實驗室。學(xué)生可以隨時進入虛擬實驗實自己動手組織實驗,自己設(shè)計實驗方案,動手完成實驗,整理和總結(jié)實驗數(shù)據(jù),職稱論文提交實驗報告,培養(yǎng)學(xué)生的分析能力和創(chuàng)新能力,逐步向以“學(xué)生為中心”的自主個性發(fā)展模式轉(zhuǎn)變。

3.組織專業(yè)教師網(wǎng)上指導(dǎo)與答疑,參與論壇討論交流,及時批改實驗報告,為學(xué)生順利完成實驗提供服務(wù)。在虛擬實驗室中,教師應(yīng)對學(xué)生提出的疑問盡快給出幫助和解答,并進行必要的指導(dǎo)。在實驗室論壇上發(fā)表觀點,提出問題讓學(xué)生思考,使師生在虛擬實驗室中有較強的互動性,教師應(yīng)充當(dāng)好學(xué)生實驗的合作者和知識的建構(gòu)者的角色。

4.對學(xué)生在虛擬實驗室的表現(xiàn)及實驗效果進行

評價。針對學(xué)生每一門課程的虛擬實驗完成情況、實驗報告、網(wǎng)上提問、論壇發(fā)帖的情況,給學(xué)生一個成績和評價,反饋給學(xué)生,英語論文并與該課程的正常實物實驗一起記入實驗總分。教師也要在對學(xué)生評價的同時,征求學(xué)生對虛擬實驗室的意見,對學(xué)生反饋的信息進行整改。

計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的建立,可以很好地解決目前硬件設(shè)備跟不上實驗的要求、學(xué)生實驗時間不夠用等問題,對于提高學(xué)生的動手能力、分析問題和解決實際問題的能力具有非常重要的意義。但在具體應(yīng)用中還要注意處理好“虛擬實驗”和“實物實驗”的關(guān)系,不能一味地強調(diào)虛擬實驗,要“虛實”結(jié)合,既相互補充,又各有側(cè)重,這樣才能取得很好的實驗教學(xué)效果。同時,在虛擬實驗中要注意培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、一絲不茍的科學(xué)實驗作風(fēng)。

參考文獻

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