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U3D的虚拟实验室在高校实验教学中的应用前景

作者:未知

  摘 要 高校实验室的建设是关乎学校科技研发和创新力水平的重要工作,必须引起有关部门的重视,而在信息技术不断发展的前提下,许多学校已经借助有关技术完成了数字化校园的建设,在高校实验室的管理方面,依托现代的互联网技术可以有效提高实验室的管理水平。本文将以U3D虚拟实验室为主要研究对象,探究其在高校实验教学中的应用前景。
  关键词 虚拟实验室 数字化技术 高校实验教学
  中图分类号:G482 文献标识码:A
  1 U3D游戏软件虚拟电路实验室概述及开发意义
  U3D,全称 Unity 3D,是由Unity Technologies開发的一个让玩家轻松创建诸如三维视频游戏、建筑可视化、实时三维动画等类型互动内容的多平台的综合型游戏开发工具,是一个全面整合的专业游戏引擎。
  在高校教育改革不断深入的背景下,传统实验室教学不再适应于现代化实验教学中,各种问题与矛盾日益凸显,特别是学生群体对传统实验失去兴趣,迫切要求高校实验教学实现多元化和多样化,基于Unity 3D游戏开放软件的虚拟电路实验室,旨在提高学生实验兴趣,利用Unity 3D游戏开放软件的优势,实现寓教于乐,激发学生学习兴趣和主动性。
  2 U3D游戏软件虚拟电路实验室的特点和优势
  (1)交互性和自主性。虚拟实验室技术与传统的实验室有一个最大的不同,那就是动态、不固定,因为这种特质而使得虚拟实验室具备了交互性和自主性。交互性实质上就是互动性,能大大提高人机互动。此外,由于虚拟实验室的非固定性,因而又赋予了学生在实验过程中极大的自主性,利于激发学生创造活力和创新潜力。且U3D游戏软件的应用,可为学生创建优良的虚拟学习环境,在游戏中展开电路实验,可显著提高学生的实验积极性和实验热情。
  (2)开放性特征。由于虚拟实验室采用的是数字模拟的方式,因此不容易受时间、空间等条件的限制。虚拟实验室中的虚拟设备、仿真安装包等资源都可以被外界平等地使用,从这一角度来说,虚拟实验室向外界的开放程度是较高的,实验者也可以根据自己的需要在U3D虚拟实验室中任意添加自己需要的“工具”,通过U3D技术和计算机、互联网等相互衔接,有效拓展了学生实验空间,便于学生获取资源,以软件游戏的形式锻炼电路设计和电路实践能力。
  (3)高效性与共享性。由于U3D虚拟实验室完全借助于先进的数字科技,因而会赋予操作者一个更为广阔的时空观,更加不受客观条件限制,提升了实验的效率。此外,由于网络平台的共享性,各类实验所需的资源都能在第一时间汇聚在一起,也在另一个角度加快了实验的进度,游戏形式可以便于学生进行多次操作,在虚拟实验室中展开实验,能够提高学生实验信心,也便于教师掌握学生实验进展和技能培训,教师可以采用U3D游戏软件的形式,将实验过程以动画和游戏形式展现给学生,有效提高实验效率。
  3高校U3D游戏软件虚拟电路实验室的应用前景
  3.1开发相应的应用程序
  U3D游戏软件可发布游戏至Windows、Mac、Wii、iPhone、WebGL(需要HTML5)、Windows phone 8和Android平台。也可以利用Unity web player插件发布网页游戏,支持Mac和Windows的网页浏览,其应用前景、开发空间可以说是非常巨大的。随着智能手机、平板电脑等现代化设备的普及,移动学习方式又成了新的热门学习方式,对当下乃至未来的教育行业都会产生深远影响。移动学习的方式,为学生提供了更丰富的学习资源,更广阔的学习空间,以及更机动灵活的学习方式。因此,借助U3D设计软件虚拟电路实验室以及实验应用程序,便于学生以移动学习方式展开实验学习,实时查看实验进度、随机进行模拟练习并在线上与同学展开交流与讨论,不受场地、时间的限制,促进高校实验教学方式革新。
  3.2建立新型实验场所
  与高校传统的实验教学不同,U3D游戏软件虚拟电路实验室,运用高新技术,能够让每位学生尽可能地接受到最先进的技术,最时新的科学知识,从而营造一个良好的教学氛围。此外,通过让学生接触电学相关学科的知识,还能够培养学生触类旁通的发散性思维,开启智力,开发潜能。与以往的实验基地不同,虚拟实验室环境下的实验场所可以是“有质无形”的,也不必拘泥于现有的仪器设备,而是可以根据实验的需要而自行“生成”有关的设备,使之与教学内容相契合。还有一点,在这种新型实验场所中,教学资源能够得到最大程度的共享。
  3.3挖掘实验教学的潜能
  通过互联网技术,使用者可以在电脑上轻松浏览3D视图,并操作3D文件,这种先进的虚拟技术能够最大程度地减少实验室建设成本,减少不必要的器材、设备、工具花费,仅用一台电脑就可以完成几乎所有的实验操作,因此对于学生和教师来说都是极为便捷的一项技术。同时,由于U3D游戏软件对实验场景的模拟程度较高,结合了仿真、人工智能等先进技术,能够从声、画、情境等方面提供全方位的操作服务,学生们可以身临其境地感受实验过程,在逼真的场景中完成各项实践,从而就能提升学生的实际操作技能,助力高校的实验教学。
  4结语
  在信息化时代,构建数字化校园是大势所趋。在高校实验室管理系统构建的过程中,运用数字化手段,可以有效提高工作效率和管理水平,为实验室的发展提供更广阔的空间,为祖国的科研建设保驾护航。虽然目前在实验室现代化管理系统的建设过程中还存在许多问题,但总体来看,U3D虚拟实验室系统在高校实验教学中的应用前景依然是十分明朗的。
  作者简介:李纲(1987.7-)男,汉族,河南新乡人,河南科技学院信息工程学院讲师,硕士研究生,研究方向:教育技术学。
  参考文献
  [1] 李晓辉,吴迪,郑抱冲.虚拟实验室在高校实验教学中的应用研究[J].内江科技,2011,32(12):151.
  [2] 彭慧.基于虚拟实验室的高校实验教学改革[J].赤峰学院学报(自然科学版),2016,32(06):264-265.
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