虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在應(yīng)用型本科通信類教學(xué)中的應(yīng)用

李美麗

(重慶移通學(xué)院,重慶 401520)

0 引言

網(wǎng)絡(luò)通信的不斷發(fā)展,使通信水平和通信技術(shù)得到了提高,移動(dòng)通信技術(shù)更是得到了飛速發(fā)展。移動(dòng)通信從3G 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展到4G,再到如今5G 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用,只依靠單純的教學(xué)實(shí)驗(yàn)方式和內(nèi)容對(duì)通信類專業(yè)開(kāi)展教學(xué),已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)和教育事業(yè)的發(fā)展需要。虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)的建立可以將信息技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合并通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展現(xiàn)出來(lái),不僅可以讓學(xué)生熟練掌握通信技術(shù),而且能夠提高學(xué)生靈活運(yùn)用技術(shù)的實(shí)踐能力。

1 應(yīng)用型本科教學(xué)的特點(diǎn)

應(yīng)用型本科以應(yīng)用為辦學(xué)宗旨,應(yīng)用型人才在培養(yǎng)過(guò)程中最重要的就是實(shí)踐教育。虛擬仿真平臺(tái)在高校通信類教學(xué)課程中的應(yīng)用具有巨大的潛力和優(yōu)勢(shì),虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用,對(duì)培養(yǎng)應(yīng)用型人才具有重要現(xiàn)實(shí)意義[1]。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)在應(yīng)用型本科通信類教學(xué)中的應(yīng)用

虛擬仿真教學(xué)主要以網(wǎng)絡(luò)通信、多媒體、數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬現(xiàn)實(shí)、人機(jī)交互等技術(shù)來(lái)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)。通過(guò)構(gòu)建仿真虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象和環(huán)境,在仿真環(huán)境中對(duì)學(xué)生開(kāi)展教學(xué),以此來(lái)構(gòu)建真實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中不具備的教學(xué)功能模式。這種教學(xué)方式是虛擬仿真技術(shù)與專業(yè)教學(xué)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物,可以極大地減少教學(xué)資源的使用,避免實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)環(huán)境造成污染[2]。

虛擬仿真技術(shù)在通信類教學(xué)課程中的應(yīng)用有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)沉浸感。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)生在真實(shí)的環(huán)境中學(xué)習(xí),將學(xué)生與教學(xué)環(huán)境相融合。(2)交互性。虛擬仿真技術(shù)可以為通信類教學(xué)提供自然的、豐富的人機(jī)交互方式,讓學(xué)生在虛擬場(chǎng)景下與實(shí)驗(yàn)對(duì)象展開(kāi)交互操作。(3)構(gòu)想性。教師可以根據(jù)專業(yè)的不同特點(diǎn)和需求,構(gòu)建虛擬教學(xué)環(huán)境和內(nèi)容。

虛擬仿真技術(shù)在通信類教學(xué)課程中的應(yīng)用有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì):(1)提高通信課程教學(xué)效果。通過(guò)應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)可以將抽象的教學(xué)知識(shí)或者實(shí)驗(yàn)變得立體化和形象化。教師可以根據(jù)實(shí)際教學(xué)要求,充分地將虛擬教學(xué)資源的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái),以此來(lái)提高教學(xué)課堂質(zhì)量和效率。(2)提高教學(xué)課堂趣味性。通過(guò)借助虛擬仿真、多媒體等技術(shù)可以營(yíng)造出真實(shí)且趣味性強(qiáng)的教學(xué)環(huán)境,從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)互動(dòng)教學(xué)的目的。(3)便于教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)可以模擬真實(shí)的教學(xué)環(huán)境和設(shè)備,且不會(huì)損耗實(shí)驗(yàn)教學(xué)器材,便于隨時(shí)開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的構(gòu)建

虛擬仿真教學(xué)可以開(kāi)發(fā)出豐富的教學(xué)內(nèi)容和方式,可以在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上為學(xué)生提供復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境,提高學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)課程的積極性[3]。

3.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建原則

3.1.1 可擴(kuò)充性

虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的主要目的是輔助教學(xué)和實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展,開(kāi)發(fā)出真實(shí)教學(xué)實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)功能。構(gòu)建虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)需要始終遵循“相互補(bǔ)充、虛實(shí)結(jié)合”的原則。需要借鑒或者吸取企業(yè)高校虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建的經(jīng)驗(yàn),為虛擬教學(xué)體系科學(xué)化的構(gòu)建創(chuàng)造良好條件。

3.1.2 綜合性

在虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)建中,高校需要將綜合性原則貫穿到每一個(gè)環(huán)節(jié)。在教學(xué)課程開(kāi)展中,通過(guò)借助虛擬仿真技術(shù)將通信技術(shù)和原理形象直觀地呈現(xiàn)在學(xué)生面前,提高教學(xué)課堂的趣味性和新穎性。教師通過(guò)借助虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以顯現(xiàn)教學(xué)的高效率和高精度。我國(guó)高校通信類教學(xué)課堂中,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了現(xiàn)網(wǎng)運(yùn)行教學(xué)程序,如CD-MA2000、PTN 分組傳輸網(wǎng)、數(shù)字程控交換、FDD-LTE、WCDMA、TD-SCDMA 等,為學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)和實(shí)踐應(yīng)用能力的提升創(chuàng)造了良好環(huán)境[4]。

3.2 構(gòu)建虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的必要性

高校通過(guò)構(gòu)建虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),可以將虛擬實(shí)驗(yàn)與通信課程教學(xué)內(nèi)容相互補(bǔ)充和結(jié)合,從而完善通信類教學(xué)體系。高校加大構(gòu)建虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)力度主要體現(xiàn)在以下方面:(1)豐富通信課程教學(xué)內(nèi)容,降低教學(xué)成本,提供學(xué)生自主動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)環(huán)境,同時(shí)減輕教學(xué)設(shè)備的維護(hù)壓力。(2)為學(xué)生提供安全和可靠的實(shí)驗(yàn)方法,避免對(duì)實(shí)驗(yàn)器材和材料的高消耗,也能避免學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作失誤出現(xiàn)危險(xiǎn)事故。(3)為通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展提供便利,提高教學(xué)課程質(zhì)量和效率,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)的主動(dòng)性。虛擬教學(xué)在激勵(lì)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),利于推動(dòng)學(xué)生將理論知識(shí)與技能更好地結(jié)合,從而提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的成功率。

3.3 虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中心主體框架

虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中心主體框架包含通信信號(hào)處理實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、虛擬實(shí)驗(yàn)課程管理平臺(tái)、通用軟件實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、通信傳輸實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、通信線路實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)等[5]。

3.4 虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中心層次

平臺(tái)劃分為4 個(gè)層次,即綜合型實(shí)驗(yàn)、基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)以及演示型實(shí)驗(yàn),相互補(bǔ)充、相互結(jié)合,能夠從學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力、認(rèn)知能力、思維能力等方面,全面提高學(xué)生的專業(yè)綜合素質(zhì)。

3.5 虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能規(guī)劃

虛擬教學(xué)模塊主要由學(xué)生、教師、實(shí)驗(yàn)管員組成,根據(jù)不同的身份分配權(quán)限、功能、界面等。如教師可以獲得資源發(fā)布、成績(jī)?cè)u(píng)判、課時(shí)預(yù)約等權(quán)限;實(shí)驗(yàn)管理員可以獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和收集、教學(xué)排課、系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)等權(quán)限;學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中查詢成績(jī)、提交報(bào)告、預(yù)約實(shí)驗(yàn)等。

交互模塊。虛擬平臺(tái)會(huì)對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)次數(shù)、實(shí)驗(yàn)成績(jī)、實(shí)驗(yàn)喜好等信息進(jìn)行收集,評(píng)測(cè)出具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的難易程度,從而對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)一步地改進(jìn)或完善。該模塊還具備在線答疑和留言等功能,學(xué)生與教師可以通過(guò)圖片、文字、語(yǔ)言等方式互動(dòng)[6]。

評(píng)測(cè)模塊。該模塊包含智能指導(dǎo)、批改、輔導(dǎo)等功能。教師可以借助智能批改功能對(duì)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力、專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備等設(shè)置實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則、結(jié)果等。評(píng)測(cè)模塊包括實(shí)驗(yàn)流程信息庫(kù)、監(jiān)測(cè)裝置等,以此來(lái)得到學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作流程、方法等反饋,并根據(jù)教師設(shè)置的批改準(zhǔn)則對(duì)學(xué)生進(jìn)行評(píng)價(jià)。智能指導(dǎo)功能可以根據(jù)教師設(shè)定的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方法和操作準(zhǔn)則,為學(xué)生實(shí)驗(yàn)的開(kāi)展提供指導(dǎo);輔助功能可以為學(xué)生提供學(xué)習(xí)資源,如專業(yè)課程、等級(jí)考試等。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述,虛擬教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建立是促進(jìn)應(yīng)用型本科通信類教學(xué)課程發(fā)展的重要途徑。高校需要始終堅(jiān)持交互性、實(shí)用性、標(biāo)準(zhǔn)性、開(kāi)放性、安全性的原則,在通信教學(xué)實(shí)驗(yàn)課程中應(yīng)用虛擬技術(shù),以此來(lái)構(gòu)建高效管理、模擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)時(shí)交互、智能評(píng)估的虛擬教學(xué)平臺(tái)。虛擬教學(xué)是現(xiàn)階段高校培養(yǎng)技術(shù)人才的迫切要求和重要手段,能夠?qū)崿F(xiàn)教學(xué)資源的優(yōu)化配置和共享。該教學(xué)方式既是高校信息化發(fā)展的必然趨勢(shì),同時(shí)也是提高通信教學(xué)課程質(zhì)量的有效措施。