高职计算机网络虚拟实验系统的探索与实践

胡岩松

摘要：高职院校实用型人才培养需要高职院校具备完善的实验室，以此为学生提供技能锻炼的机会，帮助学生提高实践技能，但是由于受到资金等因素限制，高职院校很难进行全面的实训实验建设，因此如何利用现代网络技术构建计算机网络虚拟实验系统是解决高职院校因为缺少足够资金而导致实训建设不足问题的有效途径。

关键词：高职院校 计算机虚拟实验 探索

0 引言

实验教学是计算机网络教学中重要的课程，也是计算机课程改革的重要组成部分，但是由于受到各种条件的限制，高职院校不可能为学生提供全面的实验锻炼的机会，因此构建依托互联网技术、利用计算机在互联网中创建一个三维模式，构建虚拟的实验系统，这样学生可以不再受到时间、地点以及设备缺失等因素的限制，可以随时进行实践技术的锻炼。虚拟实验系统就是依托网络技术平台，应用虚拟技术，充分结合虚拟环境的优点，通过在虚拟的网络环境中构建真实的学习场景，让学生参与到虚拟的实验系统中，让他们感到虚拟实验系统与真实实验效果的一致性，最终促进学生的学习兴趣。

1 计算机网络虚拟实验系统的规划与组成部分

1.1 虚拟实验系统规划 根据高职教育的特点以及目的，虚拟实验系统总体规划上遵循以注重实践为主的原则进行规划，首先明确虚拟实验系统构建的目的，高职院校的学生并不是以学术研究为主的，而是以掌握基本的实践技能，因此虚拟实验系统应该包含计算机最基本的实践性实验知识；其次虚拟实验系统的使用对象是高职院校的学生，因此系统规划要本着便于学生使用的原则，保证学生容易使用该系统进行相关技能的实验锻炼；最后虚拟实验系统的设计要顾及大多数学生的知识结构能力，分析不同学生所掌握的知识，因此在规划时要考虑实验系统的差异性，保证实验系统难度的层次性递增，逐渐提高计算机知识的深度。

1.2 网络虚拟实验系统的组成部分 ①表现层。其主

要也是展示试验场景部分，用户通过实验场景进行注册登录，然后进入相应的实验环境进行虚拟实验。②业务逻辑层。服务器是整个虚拟试验系统的核心部分，它的主要作用就是控制实验仪器、采集和处理相关的实验数据，并且相互控制实验请求，根据请求作出相应的反应等。③数据访问层。其主要是对原始数据进行相应的操作，原始数据主要包括：用户信息库、知识库、教学资源数据库等。

2 虚拟试验系统设计

本文所研究的虚拟实验系统主要就是在WEB中构建一个可视化的三维模式，学生通过该系统可以进行虚拟实验操作，并且通过该系统可以在网络中得到教师的指导。本系统主要采取B/S架构，虚拟平台用Java 3D作为底层绘制技术，并且制作成插件嵌入在浏览页面中，依托Windows的浏览器可以应用。

虚拟试验系统主要由采用数据、视图以及控制器构成，它们之间分工不同，数据主要是用来记录数据和实现一些功能函数，并且处理控制器所不能处理的信息；视图主要是负责图形的绘制，提供绘制的接口功能以此用来表示器材在外观产生的效果；控制器主要是负责计算机实际操作系统器件，比如控制键盘和鼠标进行的信息输入，以及调取相关数据或者修改相关信息数据等。

本文所研究的网络虚拟实验系统时采取Java3D技术作为绘制底层接口，利用双缓冲机制，将绘制好的信息在后台准备，并且由前台展示。利用纹理技术实现绘制速度的提升。

3 虚拟实验系统在教学中的应用

3.1 虚拟实验系统在教学中应用的优点 ①学生可以有选择的进行实验。学生可以利用虚拟试验系统可以不受课堂模式的约束，根据自己的兴趣爱好或者自己的知识结构掌握情况有选择的进行实验，而且实验的内容不会受到任何因素的影响。②自主进行实验。虚拟实验系统最大的优点就是给学生提供了多种实验方案，学生可以根据自己的思维发展模式任意选择一种实验方案，并且实验的过程学生可以随意选择实验的操作步骤。

3.2 虚拟实验系统在教学应用中的缺点 ①虚拟实验系统的通用性还不够成熟。关于虚拟实验系统在教学中多数是被赋予了一门课程，并且关于课程技术的的理论知识已经非常的成熟，但是对于如何根据虚拟实验系统开发出具有通用性的实验模型，并且转化为远程教学产品，是目前虚拟实验系统技术开发的不足之处。②虚拟实验系统的应用在一定程度上降低了学生对实践性实验技能。首先学生由于在虚拟的实验中学习其无形之中就会降低了对真实实验环境的适应能力；其次就是学生的认知能力和解决实际问题的能力也会降低。

4 网络虚拟实验系统发展趋势

4.1 基于3D的纯软件方式开发的网络虚拟实验系统将成为主流基于3D的网络虚拟实验系统能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求，丰富了媒体表现形式，其以现实感强等优势成为国内外研究的热点，在教育领域内有着极其巨大的应用前景。

4.2 实现技术上必将形成多种技术相融合，优势互补的局面一个优秀的网络虚拟实验系统不可能只通过单一的技术来实现。将多个技术相融合开发，优势互补，对构建一个好的网络虚拟实验系统显得十分重要。

综上所述，采用虚拟实验教学，利弊共存。应扬长避短，一方面要利用虚拟实验的优点为计算机网络实验服务，另一方面也要尽量避免它的缺点给教学带来不良的后果，要认识到虚拟实验教学只能是教师教学活动中的辅助手段，它不应该也不可能代替真正实验教学全过程。在实际教学中采取的方法是保留原有的传统实验设备。采取实物实验和虚拟实验并用的方法。这样就能做到扬长避短，完成实验课的教学目标。

参考文献：

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[2]李凌云，王海军.网络虚拟实验系统研究现状与发展趋势[J].现代教育技术，2008（4）.

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