基于计算机虚拟仿真实验平台研究

谷冰

摘   要：计算机虚拟仿真技术在很多领域有应用，文章对其实用性进行分析，同时对计算机虚拟仿真实验技术应用和实验平台构建问题进行探究。在计算机虚拟仿真实验平台设计目标的指导下，对计算机虚拟仿真实验平台的体系架构、功能模块、软硬件设施等进行分析，并针对在实际应用中计算机虚拟仿真实验平台的功能进行剖析。

关键词：计算机;虚拟仿真;实验平台

社会在发展，计算机虚拟技术也随之产生，计算机的各项功能也被很多领域重新要求，处理信息的时效性更被关注。为了满足人们对各种信息的需求，在现实世界基础上研发了计算机虚拟仿真技术，将这种技术应用到高等教育中能够促进高等院校实验教学的深入发展，在打破原有实验教学局限性的基础上培养学生理论联系实际的能力。本研究阐述了计算机虚拟化和虚拟仿真平台的构建，并通过计算机虚拟仿真实验平台锻炼学生动手操作能力。

1    计算机虚拟技术和计算机虚拟仿真平台

1.1  计算机虚拟化技术

计算机虚拟化技术是指计算机并非在真实的情况下运行，而是通过虚拟技术来完成工作。生活中需要的各种信息可以通过计算机虚拟技术来完成整合和收集。计算机虚拟技术可以在同一个平台同时运行多个操作系统，这些应用程序可以在虚拟化技术下独立完成操作，而且互相之间不会受到任何影响，这可以显著提高计算机的工作效率。在实际生产工作中，虚拟技术可以解决新旧硬件设施的交替问题，根据用户的使用需要，借助虚拟化技术将其进行重新整合。计算机虚拟技术有很多优点，同时也存在一定的缺点，所以，在使用计算机虚拟技术的时候也要对这项技术进行充分的研究和分析。

1.2  计算机虚拟仿真实验平台

计算机虚拟仿真实验平台是在Web技术、虚拟现实技术的基础上建设的，它的实验系统相对具有网络化特点。教学实验室在虚拟实验系统的作用下完成了数字化和虚拟化操作。很多学校已经开始对计算机虚拟仿真实验平台进行更深入的研究了，随着新型课程改革方案的落实，高校对计算机虚拟实验教学更加重视，研发力度加强，各种计算机虚拟仿真实验平台也相继被构建出来。

2    计算机虚拟仿真实验平台的设计目标和设计特点

2.1  设计目标

对真实实验环境进行模拟。计算机虚拟仿真实验平台的构建需要完善的设备设施，这样的实验操作可以让学生对学习更感兴趣，也能让学生有身临其境的感觉。对实验的整个过程也要全部跟踪记录。计算机虚拟仿真实验平台能够提升学生实验的准确度，学生可以通过平台完整地掌握自己每个实验的细节和步骤，保证数据准确。最后可以让教师自主提出实验要求。教师的授课需求可以利用计算机虚拟仿真实验平台的设立来充分实现。

2.2  設计特点

计算机虚拟仿真技术将摆脱时间和空间的限制，使实验教学更开放，更轻松，这种教学方式可以扩展到所有网络教学的模式中。真正实现了计算机虚拟仿真实验平台跨网访问操作的资源开放，计算机资源共享可以使学生提高学习效率。学生在实验过程中遇到的问题能够通过这种虚拟的简单实验操作来解决，同时对学生也能给出正确的指导。

3    计算机虚拟实验仿真平台设计构想

虚拟实验平台的建设应遵循创新和发展的理念以及为教学服务的原则，其本质特性仍基于实验教学平台。在具体实施环节中，有效地将校园网络、服务器、传统仪器设备等现有基础设施在虚拟实验资源独特优势的体现情况下通过网络得以互联。下面作出具体分析。

3.1  虚拟实验环境应具有互通性

计算机虚拟实验环境是在真实环境基础上通过计算机合成的，学生在这种实验平台上进行的各种实验科目都可以不受时间和地点的束缚，自由操作，充分实现身临其境的真实体验感。

3.2  基于实验教学的前提

之所以建设虚拟实验平台，是为了让学生在进行虚拟实验的过程中掌握实验原理、学习试验方法，提高实验技能，不是为了虚拟而虚拟。

3.3  虚拟实验资源整合和共享

虚拟实验平台借助网络技术和设备，实现资源的发布、传播和共享，通过多种技术、多个平台的操作实现对全校范围开放。计算机基础课应该与专业需求贴近，培养应用型人才，借助云计算平台，建立基础型、硬件型、软件型等分层分类的建设体系。网络技术在计算机虚拟实验平台的基础上得以实现。高校计算机虚拟仿真实验平台如图1所示。

图1  大学计算机虚拟仿真实验教学中心

4    计算机虚拟仿真实验系统实现

4.1  实验系统结构

实验系统结合得良好与否直接关系到实验系统的可靠性和稳定性。实验室网络包括安全验证服务器、远程实验服务器、远程实验服务区、学生实验区等服务器。学生实验区的主要构成部分是借助仪器设备与本地虚拟仿真实验。实验系统可以借助Web服务器直接进行访问。通过虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）接入局域网的优势，可以实现互联网与实验室服务器互联，并且突破访问资源的限制。如果想开展虚拟仿真实验，则可以借助远程桌面。

4.2  实验系统功能

实验系统功能应涵盖实验教学与教学管理。

资源配备：应用软件和系统管理等项目应得到保障。

管理方面：学术、教师、信息、资源等这些都纳入管理的层面，另外教师可以通过虚拟平台对学生的成绩及课业计划进行安排。

4.3  远程分享方式

计算机虚拟仿真实验平台发出的指令需要通过物理设备分析后才能发出，对于实际的需求，计算机虚拟仿真实验平台要实现远程控制和计划预约功能，只有满足这些条件，计算机虚拟实验仿真平台才能够完成指定任务和功能[1]。

5    计算机虚拟仿真实验平台的实际应用

计算机虚拟仿真实验平台能够运用虚拟软件为学生提供实验环境，在这种条件下实现虚实结合的实验模式。

5.1  改善传统教学方法

在计算机虚拟仿真实验平台上能够将传统实验题目转变为自主型实验题目，教师也可以自主设置实验项目，并将传统实验项目根据实验内容、要求以及环境等客观情况更改为主观型题目，这样也培养了学生的自主思维，同时能够增强学生的实际操作和分析能力，学生们可以结合自己的知识掌握情况来完成实验项目[2]。

5.2  增强学生合作交流意识

学生们可以结合自己的专业技能通过计算机虚拟仿真实验平台的应用进行自愿分组并制定阶梯式任务，为学生的实验操作营造了良好的氛围。教师也可以在计算机虚拟仿真实验平台上对学生的操作进行规范和指导，通过这种方式达成教学成效。计算机虚拟仿真实验平台能够更好地组织专项实验训练，通过引入网络管理员考试和网络培训内容来革新实践课程考核。在实验考核中提升了学生在规定时间内解决实际问题的能力。

5.3  操作自由，不受限制

计算机虚拟仿真实验平台的建设拓展虚拟实验空间和时间，能够为学生的实验操作创造时间和空间上的有利环境，学生的实践能力也在这种环境下得到大幅度提升。计算机虚拟仿真实验平台打破了时间、空间对学生实验操作的限制，虚实结合，计算机的虚拟设计和数据执行功能也得到了充分体现。

6    结语

综上所述，虚拟仿真技术可以辅助传统实验教学，在资源信息共享的基础上提高了实验教学效果，促进了虚拟仿真实验教学的改革发展。高校实验教学利用计算机虚拟仿真实验平台，丰富了高校的数据资源，实现了软件资源共享、硬件完善、远程操作三者相结合，对培养学生的创新能力起到了很大的作用。所以，计算机虚拟仿真平台的研究和应用对现在的教育环境影响重大。

[参考文献]

[1]王莹.计算机虚拟仿真实验平台的设计及实现[J].北京印刷学院学报，2017（7）：147-149.

[2]梁琨，談姝辰，金海燕，等.计算机虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].教育教学论坛，2017（3）：267-268.