高校实验室虚拟仿真教学平台建设

作者:未知

  摘  要:随着高校实验室在数量、质量、规模、内涵等方面的突飞猛进发展,实验室虚拟仿真建设已成为实验中心发展的内在诉求。为适应高校实验教学创新发展的需要,建设基于虚拟仿真的实验室教学平台。平台包括信息化管理平台、实验教学平台两部分,实现高校实验室网络化、规范化、信息化管理以及各实验教学环节的网上虚拟教学、共享功能。
  关键词:虚拟仿真教学  管理平台  教学平台
  中图分类号:TP317.1    文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2019)12(a)-0231-02
  近年来,随着国家和高校的进一步重视、资金的持续不断投入、办学规模不断扩大、科技手段的不断进步,高校实验室在数量、质量、规模、内涵等方面有了突飞猛进的发展。实验项目形式由演示、验证为主,转变为设计、综合、创新性为主;实验方式由实物、模拟转变为仿真、虚拟;实验室课程由针对单一课程、单一专业,转变为跨专业、跨学科;实验中心由实体中心转变为虚拟中心。高校虚拟仿真实验教学也已经从强调虚拟仿真教学中心建设,以商业化虚拟仿真实验教学项目集成与局部应用共享为主的初始阶段,进入到具有示范性虚拟仿真实验教学项目建设与大规模在线开放共享为主的深入发展阶段。为适应高校实验教学创新发展的需要,建设基于虚拟仿真平台,实现高校实验室管理网络化、规范化、信息化,教学环节的网上虚拟教学、共享功能已经成为当务之急。
  1  实验室信息化管理平台建设
  1.1 平台运行环境
  管理平台链接到学校的校园网,并且可以与学校的门户网站和教务教学管理系统等进行对接和数据集成,平台支持选修实验用户访问基于互联网的全新课堂、实验模式。用户只需打开浏览器即可轻松学习使用平台功能。充分利用实验室资源,让学生能够自主选择实验的内容与时间。从而激发学生做实验的兴趣,提高学生思考问题、 分析问题、解决问题的能力,并缓解学校扩招对实验室需求的压力。
  1.2 实验室信息化管理平台组成
  平台由教学管理、实验室管理两部分组成。教学管理可实现网络课堂教学、实验远程指导、考试考核系统、虚拟仿真实验實训系统;实验室管理可实现智能远程门禁监控系统、实验设备及资产管理等。
  (1)网络课堂教学系统。针对专业分类在线教学,教师能够方便地构建发布网络课程以及课程单元。组织网络在线学习,监控学习者的学习过程,建立课程学习考核评估机制。学生可以自由检索视频学习资源,也可以完成老师布置的学习内容。可自由控制学习进度,采用进阶的方式进行学习。有效提高学生自主学习的积极性,提高课程教学质量,实现个性化的教学方式。
  (2)虚拟仿真实训系统。可以加强实验教学环节管控,实现教学智能化管理,为实验工作人员提供全新的教学和管理手段。强化学生掌握实验方法,培养学生对教学实验的主动性,有效提高学生自主学习的积极性,提高实验教育质量。涵盖实验教学的各个部分:包括实验教学信息管理,实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验前的预习、实验过程指导、实验结果自动批改、实验成绩统计查询等几个部分,以确保实验教学的质量和秩序。
  (3)智能远程门禁系统。按照学生预约的时间,再根据学生刷卡进门和刷卡取电的时间自动统计学生的出勤情况,遇到学生缺勤情况的,应自动扣分;对教师进行考勤管理及工作量统计;老师需要可以远程用手机查看到学生操作的实时视频,如遇到操作不规范或者出现明显错误的情况,老师需要可以通过即时通讯系统,提醒学生操作有误,进行更正;实现电源及使用设备登记监控。
  2  实验教学平台建设
  实验教学平台覆盖整个实验教学过程,包括课程创建、设计实验案例、实验预习、布置作业、交流协作、统计评测、资源管理、知识社区和教师/学生空间于一体的教学实验辅助平台。方便老师与学生、学生与学生之间进行资源共享、互动交流、教学协作及成果评测等功能。
  2.1 实验在线指导系统
  学生在自由时间段进行在线仿真实验,在线获取实验数据、采集实验图像和保存实验动态结果,可以实现理论与实践同步,仿真实验与硬件实验结合,充分发挥实验平台教学效果。通过平台师生之间互动交流、讨论答疑,监控实时指导学生实验。
  2.2 在线提交报告评价系统
  实现在线撰写实验报告论文以便教师准确掌握实验数据信息。可以通过平台进行教学资源及成果积累,为教学改革和申报教学成果评估提供可靠的数据依据,制定相应教学管理机制。系统根据教师对学生实验报告统计与分析,对学生实验进行评定,并把实验数据反馈给学生,方便学生调整学习。
  3  结语
  高校实验室虚拟仿真建设在“十三五”时期进入到深入发展阶段,以示范性虚拟仿真实验教学项目建设为主,以实现大规模在线开设共享为目的。实验室虚拟仿真教学平台建设为本科教学而设计和实现的。虚拟仿真实验教学平台依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,学生在虚拟环境中开展实验。以培养学生综合设计和创新能力为出发点,丰富教学内容,拓展实践领域,提高教学能力,达到教学大纲所要求的教学效果。
  参考文献
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  [2] 万桂怡,崔建军,张振果.高校虚拟实验平台的设计及实践[J].实验室研究与探索,2011(3):386-389.
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