论虚拟实验技术及其在实验教学中的应用(2)
作者:佚名; 更新时间:2014-12-05
其中每一个可视化的三维物体代表一种实验对象,可以通过鼠标的点击、拖曳等操作,从不同的视角观察一个实验对象。多媒体计算机技术、网络技术与虚拟仪器技术的结合,使远程实验者可以操作虚拟仪器,完成有关课程的虚拟实验,例如在计算机组成原理的实验中,可以将计算机中的各个部件用三维方式表示出来,用户通过鼠标将他们组装成整机。将基于网络的虚拟实验环境引入实验教学,能够使实验教学远程化,提高教学效果。
  
  3 虚拟实验技术在实验教学中的重要意义
  3.1 改变了传统的实验教学概念,为教育改革服务
  虚拟实验技术的应用,要求教师必须改变实验教学观念,实现实验教师由演示者向指导者、创新者的转换;要求学生由模仿者向探求和创造者转换。达到由培养经验型人才向培养创造型人才的转变;要求教师善于运用实验教学策略,鼓励学生将自主设计、自主探索与协作实验研究相结合。
  3.2 引进最新的科学技术。面向信息社会的需求
  计算机“虚拟实验技术”是一种先进的学习工具,是多学科技术发展的综合,代表着当前学科技术的发展水平。随着水平的不断提高,虚拟实验技术将不再是纯虚拟环境。很多软件都能和互联网连接,和实际的实验设备连接,实现“远程实验”,实现软件对实验的控制和对实验数据的处理和分析。要使用计算机来进行实验并对实验数据进行处理,学生只有掌握这种先进的学习技能,才能更好地学习和工作。
  3.3 节省实验经费。丰富了实验资源,保证试验安全
  利用虚拟现实系统,可以弥补因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的不足,丰富实验资源,使学生可以做一些危险或危害人体的实验。例如。虚拟的化学实验,可以避免化学反应所产生的燃烧、爆炸所带来的危险;虚拟的外科手术,可避免由于操作失误,而造成病人死亡的医疗事故;虚拟的飞机驾驶教学系统,可免除学员操作失误而造成飞机坠毁的严重事故。虚拟实验环境可以获得与真实实验一样的体会,丰富了学生感性认识,加深对教学内容的理解。
  3.4 实验教学手段多样化
  虚拟实验的出现,为实验教学改革提供了条件。教师可以采取灵活的教学方法,实行个性化教学。通过网络虚拟实验教学,学生可以灵活控制学习时间,不受实验室关闭和开放的影响,不受书本的约束,自主地选择自己所需的实验内容。同时,实验考核也可多样化,通过网络考核与实际考核相结合,更能真实评价学生的能力。利用虚拟实验远程系统,将实验设备、教学内容(包括理论教学)、教师辅导和学习者的思考、实验操作等融为一体,克服了实验教学长期受到课堂、课时限制的因素。教师可以上网组织各种实时或非实时的分布式教学,回答学生问题,批改实验报告。学生可通过上网接受教师指导,完成各项实验内容,提交实验报告。
  3.5 实验内容可紧跟科学发展步伐
  传统实验教学实验项目多为验证性实验,总是滞后于学科发展。虚拟实验技术的发展,给实验教学改革注入了新的活力。它不但可以有效营造一个跟技术发展同步的实验环境,还可以具有适当的超前性。实验环境虚拟化,实验过程可以突破物理上时间和空间的限制。以前因时空限制而无法实现的实验项目,现在就可以通过虚拟技术进行模拟实验。
  3.6 更利于培养学习兴趣与能力
  由于虚拟实验利用多媒体技术来模拟真实实验环境,使得整个实验过程具有游戏的特点,将群体式学习、协作式学习、竞赛式学习的模式灵活应用,可以激发学生浓厚的学习兴趣。其次,在虚拟实验中。学生可以很方便地通过改变实验参数分析不同的实验结果。这有利于培养学生的科学意识和创新精神。
  总之,目前虚拟实验技术还处在发展、起步阶段,但在实验教学过程中已经发挥了巨大的作用。它不仅弥补实验设备缺乏和条件的限制,而且极大提高了学生对知识的需求和探索的积极性,提高了实验教学效果。同时,通过虚拟实验技术把抽象的、难以直接用一般自然手段表现的形象直观地表现出来,有助于加快认识客观世界的规律,提高实验教学的先进性。
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