虛擬實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用及其建設(shè)與運(yùn)行 1 現(xiàn)狀與背景 近年來物理虛擬實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的應(yīng)用，隨著寧夏民族大學(xué)招生人數(shù)的減少以及實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)增多，實(shí)驗(yàn)室要完成每學(xué)年實(shí)驗(yàn)6000余個(gè)，開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程123門，共完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目894個(gè)，這給實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來了巨大的壓力，從而面臨著各種問題。 1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)備不足，消耗大，建設(shè)成本高。 實(shí)驗(yàn)室目前的設(shè)備配套情況與招生人數(shù)不匹配，設(shè)備配套數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了教學(xué)要求。 因此，為了完成教學(xué)任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室必須超負(fù)荷、疲憊不堪，導(dǎo)致設(shè)備磨損大、不休息、頻繁損壞、頻繁維修，偶爾未達(dá)到使用壽命就提前報(bào)廢。 然而，建造實(shí)驗(yàn)室和更新設(shè)備肯定是昂貴的。 1.2 師資力量不足，指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)效果差 有限的師資力量在有限的時(shí)間內(nèi)指導(dǎo)大量的中學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，很難取得良好的教學(xué)效果。 設(shè)計(jì)和研究實(shí)驗(yàn)更不可能舉行。 1.3 培養(yǎng)目標(biāo)無法實(shí)現(xiàn) 我們實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)中學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，但在目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的情況下，上述培養(yǎng)目標(biāo)很難實(shí)現(xiàn)。 基于以上原因，如果能夠在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬實(shí)驗(yàn)室，那么我們面臨的上述問題就可以得到有效的解決。 2 虛擬實(shí)驗(yàn)室在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的作用 虛擬實(shí)驗(yàn)室是利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)教學(xué)軟件，是面向教學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)室[1]。
2.1可以改進(jìn)教學(xué)方法，提高實(shí)驗(yàn)室效率。 目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用的一些設(shè)備如示波器、信號源、游標(biāo)千分尺等以及“長度檢測”等一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都比較基礎(chǔ)物理虛擬實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的應(yīng)用，但要求中學(xué)生能夠熟練掌握。 此類設(shè)備和項(xiàng)目的舉辦，必然會占用大量的實(shí)驗(yàn)室資源和班主任的指導(dǎo)時(shí)間，影響這些真正能提高中學(xué)生能力的實(shí)驗(yàn)的舉辦。 虛擬實(shí)驗(yàn)室提供了大量的仿真設(shè)備。 此類仿真設(shè)備界面友好直觀，真實(shí)感強(qiáng)，并具有幫助功能。 理論上，中學(xué)生可以無限重復(fù)操作，直到熟練使用。 因此，這種基本的設(shè)備操作、做這種基本的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中完成，這將大大減輕實(shí)驗(yàn)室的負(fù)擔(dān)，大大提升實(shí)驗(yàn)室的效率，可以很大程度地發(fā)揮作用。 減少設(shè)備消耗。 2.2增強(qiáng)班主任指導(dǎo)的療效中學(xué)生經(jīng)過虛擬實(shí)驗(yàn)室的培訓(xùn)后，在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際操作會非常熟練，可以防止誤操作，輕松獲得正確的數(shù)據(jù)。 這樣，班主任在指導(dǎo)中學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)就會更加注重實(shí)驗(yàn)本身，有助于中學(xué)生獲得更多的知識，班主任指導(dǎo)的療效也是不錯(cuò)的。 2.3有利于教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。 目前，一些小型、高端設(shè)備價(jià)格昂貴，運(yùn)營成本較高。 實(shí)驗(yàn)室不可能將這種設(shè)備投入到日常的普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。 因此，一些設(shè)計(jì)性和探索性實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。 虛擬實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備，這些小型的高端設(shè)備無非是虛擬實(shí)驗(yàn)室的方案，特別容易實(shí)現(xiàn)，而且價(jià)格實(shí)惠，這樣就可以在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行設(shè)計(jì)和探索性實(shí)驗(yàn)，這肯定會提高中學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力，從而達(dá)到我們的培養(yǎng)目標(biāo)。
3、虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)和運(yùn)營借助校園網(wǎng)搭建虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺，將虛擬實(shí)驗(yàn)室放在校園網(wǎng)的服務(wù)器中，中學(xué)生可以通過校園網(wǎng)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行學(xué)習(xí)（2）。 虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)管理流程如右圖所示： 4 結(jié)論在化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，虛擬實(shí)驗(yàn)室的使用可以促進(jìn)學(xué)用結(jié)合。 實(shí)驗(yàn)安排更加靈活方便，不受時(shí)間和空間的限制，可減少設(shè)備維護(hù)。 硬度緩解了現(xiàn)有設(shè)備的不足，實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的有機(jī)融合[3]，可以有效解決當(dāng)前實(shí)驗(yàn)教學(xué)的矛盾和問題，建立現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。 參考文獻(xiàn)[1]曾創(chuàng)奇． 高校教學(xué)型虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)現(xiàn)狀及建議[J]. 科技情報(bào)，2007（18）：114-115。 [2] 宋向軍. 虛擬實(shí)驗(yàn)室在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用前景[J]. 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005（01）：35-37。 [3] 唐明祥，楊彥斌，姜彩虹。 淺談“虛擬實(shí)驗(yàn)室”在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 上海教育大學(xué)學(xué)報(bào)，2006（03）：75-78。