虚拟仿真实验平台在应用型本科通信类教学中的应用

李美丽

(重庆移通学院,重庆 401520)

0 引言

网络通信的不断发展,使通信水平和通信技术得到了提高,移动通信技术更是得到了飞速发展。移动通信从3G 网络发展到4G,再到如今5G 网络的应用,只依靠单纯的教学实验方式和内容对通信类专业开展教学,已经不能满足当今社会和教育事业的发展需要。虚拟仿真教学平台的建立可以将信息技术与通信技术相结合并通过虚拟现实技术展现出来,不仅可以让学生熟练掌握通信技术,而且能够提高学生灵活运用技术的实践能力。

1 应用型本科教学的特点

应用型本科以应用为办学宗旨,应用型人才在培养过程中最重要的就是实践教育。虚拟仿真平台在高校通信类教学课程中的应用具有巨大的潜力和优势,虚拟仿真实验教学平台的应用,对培养应用型人才具有重要现实意义[1]。

2 虚拟仿真实验平台在应用型本科通信类教学中的应用

虚拟仿真教学主要以网络通信、多媒体、数据库、虚拟现实、人机交互等技术来开展实验。通过构建仿真虚拟实验对象和环境,在仿真环境中对学生开展教学,以此来构建真实实验教学中不具备的教学功能模式。这种教学方式是虚拟仿真技术与专业教学有机结合的产物,可以极大地减少教学资源的使用,避免实验教学对环境造成污染[2]。

虚拟仿真技术在通信类教学课程中的应用有以下几个特点:(1)沉浸感。通过虚拟仿真技术可以让学生在真实的环境中学习,将学生与教学环境相融合。(2)交互性。虚拟仿真技术可以为通信类教学提供自然的、丰富的人机交互方式,让学生在虚拟场景下与实验对象展开交互操作。(3)构想性。教师可以根据专业的不同特点和需求,构建虚拟教学环境和内容。

虚拟仿真技术在通信类教学课程中的应用有以下几个优势:(1)提高通信课程教学效果。通过应用虚拟仿真技术可以将抽象的教学知识或者实验变得立体化和形象化。教师可以根据实际教学要求,充分地将虚拟教学资源的优势发挥出来,以此来提高教学课堂质量和效率。(2)提高教学课堂趣味性。通过借助虚拟仿真、多媒体等技术可以营造出真实且趣味性强的教学环境,从而达到实验互动教学的目的。(3)便于教学实验的开展。通过虚拟仿真技术可以模拟真实的教学环境和设备,且不会损耗实验教学器材,便于随时开展实验教学。

3 虚拟仿真实验教学平台的构建

虚拟仿真教学可以开发出丰富的教学内容和方式,可以在实际的实验教学基础上为学生提供复杂的实验教学环境,提高学生对实验课程的积极性[3]。

3.1 虚拟仿真实验平台构建原则

3.1.1 可扩充性

虚拟教学实验平台构建的主要目的是辅助教学和实验的开展,开发出真实教学实验难以实现的教学功能。构建虚拟教学实验平台需要始终遵循“相互补充、虚实结合”的原则。需要借鉴或者吸取企业高校虚拟教学实验平台构建的经验,为虚拟教学体系科学化的构建创造良好条件。

3.1.2 综合性

在虚拟教学实验平台构建中,高校需要将综合性原则贯穿到每一个环节。在教学课程开展中,通过借助虚拟仿真技术将通信技术和原理形象直观地呈现在学生面前,提高教学课堂的趣味性和新颖性。教师通过借助虚拟教学实验平台可以显现教学的高效率和高精度。我国高校通信类教学课堂中,已经开发出了现网运行教学程序,如CD-MA2000、PTN 分组传输网、数字程控交换、FDD-LTE、WCDMA、TD-SCDMA 等,为学生专业技能的培养和实践应用能力的提升创造了良好环境[4]。

3.2 构建虚拟教学实验平台的必要性

高校通过构建虚拟教学实验平台,可以将虚拟实验与通信课程教学内容相互补充和结合,从而完善通信类教学体系。高校加大构建虚拟教学实验平台力度主要体现在以下方面:(1)丰富通信课程教学内容,降低教学成本,提供学生自主动手实验的学习环境,同时减轻教学设备的维护压力。(2)为学生提供安全和可靠的实验方法,避免对实验器材和材料的高消耗,也能避免学生实验操作失误出现危险事故。(3)为通信教学实验的开展提供便利,提高教学课程质量和效率,充分调动学生动手实验的主动性。虚拟教学在激励学生进行实验并积累实践经验的同时,利于推动学生将理论知识与技能更好地结合,从而提高学生实验开展的成功率。

3.3 虚拟教学实验平台中心主体框架

虚拟教学实验平台中心主体框架包含通信信号处理实验教学平台、虚拟实验课程管理平台、通用软件实验教学平台、通信传输实验教学平台、通信线路实验教学平台等[5]。

3.4 虚拟教学实验平台中心层次

平台划分为4 个层次,即综合型实验、基础型实验、设计型实验以及演示型实验,相互补充、相互结合,能够从学生的动手能力、创新能力、认知能力、思维能力等方面,全面提高学生的专业综合素质。

3.5 虚拟教学实验平台功能规划

虚拟教学模块主要由学生、教师、实验管员组成,根据不同的身份分配权限、功能、界面等。如教师可以获得资源发布、成绩评判、课时预约等权限;实验管理员可以获得实验数据统计和收集、教学排课、系统升级和维护等权限;学生可以在实验平台中查询成绩、提交报告、预约实验等。

交互模块。虚拟平台会对学生的实验次数、实验成绩、实验喜好等信息进行收集,评测出具体实验项目的难易程度,从而对实验项目进一步地改进或完善。该模块还具备在线答疑和留言等功能,学生与教师可以通过图片、文字、语言等方式互动[6]。

评测模块。该模块包含智能指导、批改、辅导等功能。教师可以借助智能批改功能对学生的动手实践能力、专业知识储备等设置实验标准、规则、结果等。评测模块包括实验流程信息库、监测装置等,以此来得到学生实验操作流程、方法等反馈,并根据教师设置的批改准则对学生进行评价。智能指导功能可以根据教师设定的实验指导方法和操作准则,为学生实验的开展提供指导;辅助功能可以为学生提供学习资源,如专业课程、等级考试等。

4 结语

综上所述,虚拟教学实验平台的建立是促进应用型本科通信类教学课程发展的重要途径。高校需要始终坚持交互性、实用性、标准性、开放性、安全性的原则,在通信教学实验课程中应用虚拟技术,以此来构建高效管理、模拟实验、实时交互、智能评估的虚拟教学平台。虚拟教学是现阶段高校培养技术人才的迫切要求和重要手段,能够实现教学资源的优化配置和共享。该教学方式既是高校信息化发展的必然趋势,同时也是提高通信教学课程质量的有效措施。