浅谈计算机虚拟实验室的建设

随着时代的发展，科技进步对人才的创新思维和实践能力的培养提出了更高要求。在职业教育中，学生创新思维和实践能力的培养需要比普通公共教学占用更多的教学资源，计算机虚拟实验室建设是发展教学资源的必要手段。

一、虚拟实验在现代教学中的意义

实验是教学活动中一个必不可少的环节，例如网络技术、系统维护、电子商务等实践性很强的学科。培养学生的实际操作能力和解决问题的能力，实验教学环节更是至关重要。然而，在传统教育模式下，技工院校存在着理论教学与实验教学分离、实验设备因受资金限制而严重短缺、实验缺乏相应的实现条件等情况，以至严重影响教学质量的提高。

根据现代人才培养模式的需求，为满足培养具有高素质、创新能力人才的要求，实验教学要不断地进行改革，向综合型、设计型转变，但这种新型教学模式的充分实现必须有高技术化的手段和条件支持，因而网络虚拟实验教学成为现代教育技术应用的大趋势。虚拟实验与传统实验教学相比，具有如下几个特点：

1.改变了传统的实验教学模式，拓宽了实验教学的空间和内容

传统的实验教学模式由于受人力、物力、财力、空间、时间等诸多条件限制，很难满足实验教学的要求和学生动手操作的强烈愿望。虚拟实验室系统投入使用后，能克服传统模式下的诸多条件制约，很好地满足教学需求。

2.加强了对学生创新能力、动手能力、解决实际问题能力的培养

使用虚拟实验室教学系统，学生可以按照课程安排做实验或者自主设计各种实验，可大大提高学生分析和设计的实际能力。实验过程中虚拟实验室教学系统会给学生提供错误提示，避免学生在实验过程中因为怕犯错而不敢尝试新的方法，可以激发学生的动手欲望，大胆地去做出个性化的东西，使实验更加自由化。

3.缩短了理论教学与实践教学的距离，提高了教学质量

在传统的教学模式下，课程的理论教学和实践教学是分离的，无法实现理论设计与实验验证的连贯性，虚拟实验室系统可使理论设计与实验验证一气呵成，能很好地解决理论教学与实践教学分离的问题。

二、虚拟实验室系统基本框架

根据各个学科教学大纲的要求，虚拟实验室系统应当分为计算机专业内容、公共课内容两部分。对于任何一个实验都应该包括实验预习、实验要求、实验步骤、实验内容、实验帮助、实验测试等教学部分。按照模块化设计的原则，虚拟实验室系统分为公共模块、教师模块、学生模块、系统管理员模块四大部分。

1.公共模块

公共模块（老师、学生均可使用）有：注册与登陆模块、公共信息模块、自由实验室模块、实验参考资料库、实时交流模块、实时答疑模块、帮助模块。

2.教师模块

老师使用的模块有：实时指导模块、实验演示视频广播模块（可以网上做实验演示）、实验内容管理模块、实验成绩管理模块、实验报告管理模块。

3.学生模块

学生使用的模块有：实验演示模块、语音讲解模块、动手实验模块、实验报告管理及实验结果分析模块。

4.系统管理员模块

系统管理员使用的模块有：用户管理模块、公共信息管理模块、数据维护模块等。

三、虚拟实验室的特点

虚拟实验室系统不仅提供了计算机学科实验所需要的各种虚拟物理器件，能完成课程所要求的各种实验，而且系统设计强调运用各种激励策略，将互动的可视化操作贯穿于整个实验过程，能很好的激发学生的学习兴趣和创作灵感。现将本系统功能特点介绍如下：

1.自主性强、互动性好

系统能对实验平台随意布局、内容灵活取舍，各类器件自由选择、方案随意制定；所有虚拟器件随机操作，即时响应。

2.实现性强、开拓视野

由于虚拟实验室的内部数据结构是根据教学大纲编制并加以扩充，数据库涵盖各相关学科的内容，实验条件可以任意设定，并模拟种种可能的实验结果，使学生开拓视野，加深对知识要点的理解和认识。

3.方便易用、利于管理

虚拟实验室系统是采用C／S结构，访问便捷。学生老师可以随时访问，登录迅速，栏目清晰，使用方便。由于系统设有虚拟班级、小组管理功能，无论在学校层面还是更广的区域，使实验和实验管理、教学质量评估都显得易于施行。

4.经济实用、节约资源

在虚拟实验室系统中，耗资较多的实验仪器和实验材料被软件所取代。与此同时由于虚拟实验室的使用还可以节省大量的实验室所占用的房间，而且学生可以随时进行实验。

5.功能全面、便于交流

虚拟实验系统不仅仅可以虚拟实验，还具有很强的管理功能和统计功能。可以对学生的实验结果进行管理和分析，并保存实验结果，从而作为学生学习的见证，也便于学校、班级、教师甚至学生之间的教学交流。

计算机网络虚拟实验室的建立，对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。在具体应用中虚拟实验室教学还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系，要“虚实”结合，既相互补充，又各有侧重，这样才能取得很好的实验教学效果。

（作者单位：肇庆市技师学院）