虚拟仿真(VirtualReality)系统即用一个系统模仿另一个真实系统,实际上是在计算机系统中构建工程的虚拟模型,并提供可视界面供用户体验该虚拟工程的综合系统。伴随着计算机技术的快速发展,虚拟仿真技术迅速在高等高校的科研领域占据了一席之地,近年来,虚拟仿真技术在教学领域的应用价值逐渐被人们所认识。
虚拟仿真实验室比传统的实验室能充分利用现有软硬件资源,节约开支。容易实现技术更新,智能化程度高。功能齐全,使用方便。实验精度高,可以避免传统实验中因仪器设备引起的误差。实验时间灵活且不受地点限制。那么开放性虚拟仿真实验室建设的路径有哪些呢?
一、要以虚实为辅,增强实际操作能力。
实验者在虚拟教学实验中没有实际操作感、触摸感,因此会失去传统实验室的体验感,所以对实验者而言,会对基于单纯Vlabs的教学模式产生一定的怀疑,这将不利于实验者建立自信心。因此,单一的基于虚拟实验的教学方式会存在一定的不足。为了确保虚拟实验教学和传统实验教学的紧密结合,使之与真实实验相互补充,要充分借助数字化模拟技术,虚实结合,以实为主,以虚为辅。这一原则是构建虚拟仿真实验时需要考虑的。与此同时,更新及时、种类齐全以及应用广泛这三点也是构建虚拟仿真实验时需要注意的。对应用广泛而言,实验教学资源尤其是精品课程,得益于构建数字化共享平台时不受时间和空间的限制可以进行针对性或广泛性的开放和推广,进而可以显著扩大其辐射示范作用。针对种类齐全而言,为了保障拥有丰富服务功能,进一步完善各种实验资源,可以通过自主研发、合作以及引进相结合的方式来兼容各种虚拟仿真实验活动和各类资源。针对及时更新而言,随着信息处理技术与计算机技术的发展,应及时根据实际教学纲要更新实验教育资源,利用先进的教育教学方法进一步完善和改进虚拟教学中各种实验教学活动。
二、进一步改进教学项目和实验方式
第一,通过打造互动性、真实性较强的虚拟化自主学习空间,进一步深化教学改革,调动学生参与的积极性,并不断对教学方式和实验项目设计进行探究和创新。
第二,在综合考虑各种实验项目的基础上进一步扩大创新研究范畴,尤其注重对自主学习要求高的虚拟实验项目进行探究,及时更新实验教学资源,并整合新型教学内容,完善现有虚拟实验教学项目。
三、进一步开展项目实践。
第一,设立创新学分、学科竞赛基金以及学生自主创新创业基地来调动大学生对创新创业的积极性,举办诸如3D打印、虚拟设计等各类大学生科研探索项目,同时更新各类中心教学资源。
第二,以先进仿真设备等资源优势来引导学生参与科研活动,引导校内学生自建社团组织。
第三,为了提高学生理论联系实际的能力,达到举一反三的效果,还可以促进教学对象进行自主科研创新,进行虚拟实验教学革新,让学生以及学生组建的学习小组在教育主体的引导下自主选择研究课题,有针对性地提高不同学生的学习能力。
四、建立开放模式
针对不同的实验教学资源和教学对象,应建立分层次、分方式、分时段的全方位多角度的实验共享平台。这主要包括以下4个方面。
第一,开放时间固定。把普通的认知性强的实验教学项目在固定的时间内进行共享开放。
第二,开放需要预约。对于部分研究生、行业员工以及大学生,综合实验课等为主体的实验项目,需要提前进行预约。
第三,开放灵活。灵活开放的模式主要服务于学生,方便其能够在课余时间进行自主学习、实验以及科研创作等。
第四,互联网远程共享。以计算机共享的相应教学资源,应加强构建虚拟实验教学空间,进而加强资源的有效对接与有序整合,从而实现资源的组合创新、自主创新、在线测试、在线操作、在线学习以及交叉访问等。