高職院校開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建研究

周娟 岳陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

引言

相較于普通高校主要培養(yǎng)學(xué)術(shù)研究型人才，高職院校培養(yǎng)人才的方向主要為技術(shù)運(yùn)用型的人才。在社會(huì)對(duì)人才素質(zhì)需求越來越高的今天，高職院校不僅要教授學(xué)生基礎(chǔ)文化，還要加強(qiáng)對(duì)他們實(shí)踐操作能力的鍛煉。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由于各種限制性，已經(jīng)不能滿足學(xué)生的日常實(shí)驗(yàn)需求，因此需要搭建開放式虛擬實(shí)驗(yàn)操作平臺(tái)，更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和動(dòng)手能力。

一、傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)過程中有哪些問題

(一）實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)和開放時(shí)間限制

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室需要占據(jù)非常大的空間面積，各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備占地面積也不小，而學(xué)校的整體空間并不充裕，要經(jīng)過多方面的考慮進(jìn)行整體規(guī)劃。如果大面積地搭建傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室會(huì)導(dǎo)致其他功能區(qū)的面積減少，造成教學(xué)空間規(guī)劃不合理和不必要的資源浪費(fèi)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作只能在限定的時(shí)間內(nèi)到特定的地方才能完成，可供實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)所本身就不多，所有學(xué)生都只能依靠著極其有限的實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)操課程，因此，實(shí)驗(yàn)室資源總是處于緊缺的狀態(tài)。

(二）課堂實(shí)際操作時(shí)間太短

由于實(shí)驗(yàn)室資源的緊缺，導(dǎo)致分配到每個(gè)班級(jí)的操作時(shí)間短，有的實(shí)驗(yàn)室只在上課期間開啟，課余時(shí)間就大門緊閉，造成實(shí)驗(yàn)室可利用的時(shí)間就更少。實(shí)踐操作本身就需要投入大量的時(shí)間和精力動(dòng)手操作、用心專研，才能在實(shí)驗(yàn)的過程中將知識(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)閷?shí)際運(yùn)用的能力。如果實(shí)際可操作的時(shí)間過短，有時(shí)學(xué)生們還沒充分消化課堂知識(shí)就匆忙實(shí)驗(yàn)，知識(shí)得不到實(shí)際的鞏固，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程不能幫助學(xué)生更好地理解課本上的內(nèi)容，不能將知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際操作能力。一堂實(shí)驗(yàn)課的時(shí)間有限，面對(duì)那么多的學(xué)生，實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)老師沒辦法對(duì)所有的學(xué)生進(jìn)行一對(duì)一的指導(dǎo)，實(shí)驗(yàn)效果也無(wú)法達(dá)到預(yù)期。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的區(qū)別

(一）課堂主體的轉(zhuǎn)變

課堂主體由老師變?yōu)閷W(xué)生自己。在開放式虛擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生們的主觀能動(dòng)性能夠得到充分的發(fā)揮。老師發(fā)揮引導(dǎo)的作用，給出實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目和具體要求，學(xué)生根據(jù)自己的理解和思考，完成實(shí)驗(yàn)選題設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)過程創(chuàng)新，實(shí)驗(yàn)之后思考，解決遇到的問題，并整理成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。這一系列完整的實(shí)驗(yàn)過程都是由學(xué)生自己獨(dú)立完成，真正讓學(xué)生成為了課堂的主體，鍛煉了他們的動(dòng)手操作能力和創(chuàng)新思考能力。

(二）教學(xué)手段的改變

教學(xué)手段由實(shí)際的設(shè)備儀器轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M的儀器。由計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程。一個(gè)構(gòu)建完整的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)驗(yàn)演示、實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)完成、生成報(bào)告、在線批改、師生交流等一系列的功能，形成完整的學(xué)習(xí)過程。這種手段的好處在于，能夠輕而易舉獲得一般情況下不易實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)類型，一些具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)，也能夠通過虛擬實(shí)驗(yàn)安全完成。在于可操作性上，虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也有著明顯的優(yōu)勢(shì)，操作界面和流程更簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜的說明，學(xué)生就能快速上手操作。

(三）教學(xué)效果的提升

與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比，開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不受時(shí)間地點(diǎn)的限制，通過計(jì)算機(jī)就能夠?qū)W習(xí)。豐富的教學(xué)形式，應(yīng)有盡有的教學(xué)輔助工具，沉浸式的教學(xué)環(huán)境，先進(jìn)的多媒體技術(shù)，直觀立體的操作過程，讓整個(gè)課堂更加生動(dòng)有趣。學(xué)生置身其中，能夠獲得極強(qiáng)的參與感，積極與老師學(xué)生進(jìn)行互動(dòng)，發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)新思考能力，鍛煉邏輯思維能力和空間思維能力，獲得傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課給予不了的獨(dú)特效果。虛擬實(shí)驗(yàn)中能夠自主選擇實(shí)驗(yàn)儀器，學(xué)生能夠根據(jù)自己的思考和想法進(jìn)行創(chuàng)新，培養(yǎng)了學(xué)生的興趣，加強(qiáng)了知識(shí)點(diǎn)的學(xué)習(xí)，讓教學(xué)效果明顯得到提升。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)開放性的體現(xiàn)

(一）時(shí)間空間上的開放

學(xué)生們不再需要在固定的時(shí)間地點(diǎn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而是可以隨時(shí)隨地根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度，通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這個(gè)開放式的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，就像一座“移動(dòng)的實(shí)驗(yàn)室”，給學(xué)生們提供了更加彈性的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，更為開放的實(shí)驗(yàn)空間，對(duì)理論知識(shí)有了更加明顯的補(bǔ)充效果。

(二）交流平臺(tái)上的開放

有些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目需要學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)完成，有的實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目需要能夠通過小組分工合作完成。開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)讓這種協(xié)作學(xué)習(xí)變得更為簡(jiǎn)單有效。小組成員們首先利用互聯(lián)網(wǎng)龐大的信息庫(kù)各自收集信息，再完成團(tuán)隊(duì)成員信息的整合，最后進(jìn)行線上的思維碰撞和學(xué)習(xí)交流。開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)也為師生提供了一個(gè)不一樣的交流平臺(tái)，學(xué)生可以跟老師及時(shí)溝通，促進(jìn)實(shí)踐能力的提高。

四、開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)創(chuàng)立的必然性

(一）更有效地解決問題

虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能夠通過計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)器材面板，學(xué)生通過對(duì)計(jì)算機(jī)的操作即可完成實(shí)驗(yàn)過程。避免了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中器材準(zhǔn)備、器材解釋、實(shí)驗(yàn)示范等一系列過程的時(shí)間浪費(fèi)，真正把精力放到實(shí)驗(yàn)本身上來。既能有效地提高課堂效率，又能幫助學(xué)生獲得解決實(shí)際問題的能力。

(二）規(guī)避危險(xiǎn)，安全實(shí)驗(yàn)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中有很多實(shí)驗(yàn)會(huì)有一定的危險(xiǎn)系數(shù)，會(huì)涉及到一些易燃易爆炸的物品和具有腐蝕性有害性的物質(zhì)。很難保證實(shí)驗(yàn)的百分之百的安全環(huán)保，因此老師不敢讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，但是學(xué)生不通過親身體驗(yàn)，又不能達(dá)到預(yù)期的教學(xué)效果。

(二）生動(dòng)立體，自主學(xué)習(xí)

實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)不再只是通過老師的口述，在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，這些知識(shí)有了更有吸引力和趣味性的表現(xiàn)方式。在互聯(lián)網(wǎng)的巨大數(shù)據(jù)庫(kù)里，文字、圖片、動(dòng)畫、視頻等一切形式都可以用來輔助學(xué)生的學(xué)習(xí)。全方位地調(diào)動(dòng)學(xué)生的感官，讓扁平化的知識(shí)變得更生動(dòng)，更立體，學(xué)習(xí)過程變得更加輕松。學(xué)生們也不再需要等待老師的安排和講授，主動(dòng)提高自己的學(xué)習(xí)自覺性，利用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行學(xué)習(xí)。

(三）教學(xué)改革的方向

國(guó)家對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)有著明確的需求。因此構(gòu)建開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，既是推動(dòng)教學(xué)改革朝著必然發(fā)展方向前進(jìn)，也是響應(yīng)國(guó)家號(hào)召、適應(yīng)社會(huì)需求的重要舉措。高職院校需要明確自身的定位，不斷刷新科學(xué)的教學(xué)理念，探索新的發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)教學(xué)的信息化和現(xiàn)代化，推動(dòng)教學(xué)改革，集中力量培養(yǎng)并為社會(huì)輸送更多地綜合應(yīng)用型人才。

五、開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建

(一）完善軟硬件配置

為了讓開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)能有更逼真的實(shí)驗(yàn)?zāi)M效果，就要不斷地引進(jìn)最先進(jìn)的技術(shù)，投入最新的硬件設(shè)備，補(bǔ)充最新的軟件內(nèi)容，讓虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟硬件支持都達(dá)到最優(yōu)，以保證實(shí)驗(yàn)成功和教學(xué)效果。

(二）傳統(tǒng)與虛擬結(jié)合

虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)起著非常重要的延伸作用。使用開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并不是代表要完全摒棄實(shí)物實(shí)驗(yàn)，而是要虛實(shí)結(jié)合，同時(shí)發(fā)揮兩種實(shí)驗(yàn)方式的優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生從多種渠道完成實(shí)驗(yàn)過程，更能加強(qiáng)對(duì)理論知識(shí)的理解。實(shí)物實(shí)驗(yàn)課程能夠真實(shí)地提高學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度。而虛擬實(shí)驗(yàn)，能夠突破實(shí)物實(shí)驗(yàn)課的限制。實(shí)物實(shí)驗(yàn)有不足也有其不可替代性，兩種方式的結(jié)合，更能發(fā)揮實(shí)驗(yàn)操作對(duì)理論內(nèi)容的補(bǔ)充性。比如，學(xué)生馬上要進(jìn)行一堂傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課，但是對(duì)實(shí)驗(yàn)器材都不熟悉，更不清楚每一步的實(shí)驗(yàn)步驟，真正到了實(shí)驗(yàn)室就會(huì)手忙腳亂。如果學(xué)生能夠事先通過開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)，就會(huì)在線下的實(shí)驗(yàn)中更加從容不迫、得心應(yīng)手。

六、結(jié)束語(yǔ)

為了高職院校能夠更好地完成自己的培養(yǎng)目標(biāo)，就要不斷打造完善開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，突破時(shí)間空間對(duì)實(shí)驗(yàn)操作的限制，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際解決問題的能力，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更優(yōu)質(zhì)的實(shí)踐性人才。