虚拟实验室在高职教学中的应用

田容雨

我国高职教育以培养应用型、技能型人才为理念，以培养学生的技术应用能力为目标，实验教学在教学计划中占有较大比重；而实验的内容要求越来越高，实验器材、设备的相对落后影响了实验教学的发展和学生实践能力的培养。随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验在教育领域的应用价值。近年来，国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求，利用虚拟现实技术，建立各种虚拟实验室，它拥有传统实验室难以比拟的优势，在

广泛的实验教学技术领域中提供无限的虚拟体验。

虚拟现实

虚拟现实是利用计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供给使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境，观察三维空间内的事物。概括地说，虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式，与传统的人机界面以及流行的视窗操作相比，虚拟现实在技术思想上有质的飞跃。

虚拟实验

虚拟实验是采用虚拟现实等技术，模拟传统实验操作环节的软硬件实验环境，包括虚拟的实验设备、实验工具、实验对象等。实验过程主要是对虚拟对象的操作，实验结果可以被处理、存储，实验过程可以不断重复进行，虚拟实验注重的是实验操作的交互性和实验结果的仿真性。

虚拟实验室及其优点[1]

虚拟实验室是虚拟现实技术应用研究的重要载体，是以计算机软硬件技术为基础，使用软件开发工具实现的一种虚拟实验环境，通过开发一系列虚拟实验模块来模拟真实的实验环境、实验设备和实验过程，实验者能够进行友好人机交互，真实感受互动的实验过程，身临其境地进行实验操作。虚拟实验室与传统实验室相比有以下优点。

突破传统实验对时间和空间的限制针对许多实验现象，学生都可以进入这些物体的内部进行观察，通过虚拟现实技术，实验现象可以在很短的时间内展现给学生观察。

增强实验的扩展性和零维护在实验过程中，学生可以发散思维，任意组合操作实验设备，并且不会造成实验设备的损害。

节省成本，突破设备、场地、经费等硬件的限制

降低操作风险学生可以操作各种带有危险性的实验，不会对人体造成伤害。虚拟实验教学应用于高职教育是教育技术发展的一个飞跃，它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习模式变为学生与虚拟环境的交互，从而得到新知识的学习模式。

虚拟实验室的实现方案[2]

建立一个完整的虚拟现实系统首先是选择切实可行的虚拟现实系统解决方案。目前可以采用Web开发技术来构建虚拟实验室，采用B/S模式，用户可以通过Internet方式访问虚拟实验室，通过访问、操作虚拟实验室，不仅能够提高实验教学效果，而且对于缺乏实验条件的学生来说，可以通过网络访问，身临其境地观察实验现象，甚至可以与同学合作进行实验。

友好的人机交互界面学生进行虚拟实验时，需要通过用户界面与虚拟的设备进行交互操作，因此界面的设计要求友好，易于操作，用户可以选择通过键盘输入、语音输入等方式对实验设备进行操作，并能发现问题，解决问题，让学生体会到虚拟实验的乐趣。

灵活地设置环境参数实验辅导教师根据实验的要求，在虚拟实验系统的服务器端为不同的实验设置不同的系统参数。例如，在汽车电气实验过程中，教师可以设置几个故障点，让学生查找线路故障出现的原因和解决的办法，通过这样的线路故障的模拟，学生可以理论联系实际，学以致用，遇到复杂的电路问题，学生可以在网上互相讨论，激发学生的学习兴趣。

实体操作过程在进行虚拟实验过程中，学生设计实验方案，观察、分析实验现象，处理实验数据，检验试验结

果。

虚拟实验在高职实训中的应用

目前高职实训教学因为种种原因开展得并不好。利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训基地，其设备和零部件都是虚拟的，可以根据实验需要随时生成新的虚拟设备。实训内容可以不断更新，使实训及时跟上技术的进步。同时，虚拟现实的沉浸性和交互性，使学生能够在虚拟的实验环境中与虚拟设备友好地交互，非常有利于学生在技能方面的训练，包括计算机的拆装、电路的检测、汽车驾驶、汽车发动机的拆装、线路维修等各种技能的训练。由于虚拟的训练系统不存在任何风险，学生可以反复进行练习，直到掌握操作技能为止。例如在虚拟汽车驾驶训练系统中，学生可以反复操作起步、行车、停车、倒桩等过程，通过反复训练，可以熟练掌握汽车驾驶技术。

参考文献

[1]韩强.虚拟实验室在高校实践教学中的应用与研究[J].吉林工程技术师范学院学报,2007(6)

[2]刘俊.基于Web的网络虚拟实验室的构建[J].喀什师范学院学报,2008(5)

（作者单位：山东大学威海分校职业技术学院)