论高校虚拟仿真实验室的建设

徐志超++宋韧++曹瑜

【摘 要】高校建设虚拟仿真实验室的主要目的是提高学生的实践操作能力，降低实验室维修和建设的费用，激发学生的学习兴趣，推动教育体制的改革。高校建设虚拟仿真实验室将会给高校带来不可估量的价值，不仅有利于教学质量实现质的提升，在科研成果方面也有举足轻重的作用，为教育改革指明了方向。

【Abstract】The main purpose of the construction of virtual laboratoryin university is to improve the students' practical ability，reduce laboratory maintenance and construction costs， stimulate students' interest in learning and promote the reform of education system. The construction of virtual laboratory in colleges and universities will bring immeasurable value to universities， it not only conducive to the realization of teaching quality to enhance the quality， but also plays an important role in scientific research， and points out the direction for educational reform.

【关键词】虚拟仿真；实验室；教育改革；计算机

【Keywords】 virtual simulation； laboratory； educational reform； computer

【中图分类号】G434 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）10-0125-02

1 虚拟仿真实验室建设的意义

高校的虚拟仿真实验室是高科技的利用，能够弥补实践教学的不足，促进教学水平的提升。因此，有效地将传统教学和虚拟仿真技术结合在起来，为高校的教学以及学生的学习做出应有的贡献，对高校的教育事业发展有积极的推动作用。虚拟仿真技术应用于实践教学，打破了传统实验室在空间上和时间上的局限性，可以有效解决高校实验经费、设备、场地不足的问题，对于提高实践教学质量、改革实践教学模式具有重要的意义。

2 高校建设虚拟实验室的主要内容

在高校，虚拟仿真实验室是指在计算机上创建出虚拟的实验设备和虚拟的实验操作，根据这些虚拟的操作得出虚拟的结果，用这种虚拟的环境代理真实的实验操作环境。学生通过虚拟的实验操作了解到真实的实验操作，让学生在上实验教学课程时，有融入其中的感觉，达到真正实验操作的目的。

虚拟仿真实验室采用虚拟仿真技术、多媒体技术、网络技术和数学模型结合等技术创建了一个立体环境，构造出真实的实验操作。构建虚拟仿真实验室的技术手段主要有Java技术、ActiveX控件、VRML技术、X3D技术、ASP技术、Quiek Time VR技术、Flash技术、NET技术等。常用的软件有：Lab View、Mat Lab、EDA、PSPICE、Quartus、Protel等，用这些软件搭建平台以实现对相关实验过程的仿真。[1]

高校的学生在虚拟仿真实验室上课时，可以让学生感受到真实上课的仪器、设备、组件等等，确保学生能在这种虚拟仿真的实验环境中进行各种操作，达到熟悉操作过程的目的。这种虚拟仿真实验室还可以根据学生所学的专业和学生的年级，调整参数，调整难易程度，以适合所有学生使用。

总之，虚拟实验室是由计算机生成的一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，创建出一个與传统实验室功能相似、可视操作的实验环境，具有对真实实验过程和实验结果进行模拟，并能对实验结果进行分析、处理以及共享等功能的仿真实验室。从教学角度看，采用虚拟仿真技术，学生不必真正操作高危步骤；从研究角度看，与传统的技术相比，虚拟仿真技术能够提供给研究人员以更丰富的实验环境，达到用现代教育技术传授专业技能的目的。[2]如图一所示，虚拟仿真实验室的实验过程。

3 建设虚拟实验室的价值

目前，我国的各大院校都存在实验经费不足、设备缺乏、空间受限等问题，使得学生在实验教学中受到一定的限制，接触不到更多的专业知识，达不到预期的成果。虚拟仿真实验室的出现，使得很多实验都能在计算机上操作，有效地降低了实验室的各种费用，达到了预期的效果。

高校建设虚拟仿真实验室，在教学方面提高了质量。在实验课程中，充分地利用了计算机的优势，让学生能够认真研究实验的过程和结果。实验可以重复的操作演示，让学生完全掌握实验的理论和目标。这种虚拟仿真的实验操作不仅提高了学生的学习质量，挖掘了学生的潜能，也提高了教师的教学质量，促进了教育体制的改革。

高校建设虚拟仿真实验室，打破了传统的教学模式。在高校，同学之间的合作是很多实验中非常重要的一个过程。因此，基于虚拟的实验原型的协同设计方法，是实验中协同设计实现的一种重要思路。学生在虚拟仿真的实验室上课时，不一定要来到实验室，只要有网络，学生可以在寝室、家里上实验课，也可以在共同的地方研究实验的过程和结果，可共同操作实验步骤，最终达到完成实验的目的。

高校开展虚拟仿真技术的研究并将这种技术应用到实验室，把多媒体技术、虚拟现实技术、网络技术、分布式视频数据管理运用高等技术引入实践教学的课堂，展现出与传统的实践教学模式无法实现的教学过程。虚拟各种实验设备和实训环境，并将虚拟的操作结果展示出来，让学生在实践课堂中更直观、生动地学习。让学生有身临其境的仿真效果，达到通俗易懂的学习目的。

高校建设虚拟仿真实验室还为远程教育事业的发展，提供了必要的条件。由于互联网的加入，虚拟仿真实验室加强了学校之间、学科之间、教师之间以及学生之间的联系与交流，使教学资源得到充分地共享，教与学变得更加开放和包容[3]。因此，虚拟实验室将是未来实验室建设的重要发展方向。

4 结语

随着信息时代的到来，伴随着计算机网络技术的发展，构建虚拟仿真实验室的技术将得到不断完善和发展。虚拟仿真技术应用于教学的优势是显而易见的，在高校，应用虚拟仿真技术建设实验室是实验室建设方面发展的趋势。在实践教学中势必会发挥越来越大的作用。

【参考文献】

【1】杨百龙，郭文普，徐东辉.虚拟实验室建设[J].电子科，2012，25（9）：141-143.

【2】赵士滨.虚拟现实技术进入高校教学的研究与实现[J].电化教育研究，2001（2）：30-35.

【3】田婧，罗通，罗华锋.新建本科院校虚拟仿真实验室的建设及教学[J].实验科学与技术，2015（6）：219-222.endprint