虚拟教室的教学应用

虚拟教室的教学应用（共12篇）

虚拟教室的教学应用 篇1

随着城乡各学校的教育信息化基础环境逐步完善, 师生信息化素养明显提升, 构建城乡学校一体化发展平台, 已成为信息化时代城乡学校优质教育资源共享、优势互补和互相促进提升的重要途径。因此, 打造适应城乡学校网上结对的学生学习虚拟教室, 构建适应学生个性化学习需求的新型教学模式等都在深入发展起来。下面从三个方面探讨城乡学校虚拟教室网上结对的应用。

1.虚拟教室更加适合网上结对教学

虚拟教室是基于远程网络学习的教学方式, 符合人本主义学习理论, 能够给学生创设良好的学习情境, 提供新颖的学习方式和丰富的学习资源。

根据城乡结对学校的客观情况和需求, 结合学科教学具体要求, 将网络技术、多媒体技术与现代学习理论融合应用到城乡结对学校, 学生在虚拟教室中进行远程学习。在虚拟教室中, 城乡学校师生的平等感远大于彼此的距离感, 教师根据学生的个性特征来组织实施教学活动, 帮助学生主动通过建构获得知识, 促进学生的个性发展和潜能开发。学生在虚拟教室中参与学习活动的自主性、开放性和生成性都可以得到充分体现。通过交互式网络教育环境的构建, 实现教育教学资源的充分共享, 并有效实施个性化的教育, 从而使地理分割的城乡学校通过虚拟教室联接成为一个开放、互动、自主的学习社区。

2.虚拟教室能够使课堂互动更加充分

虚拟教室是一个适合城乡学校学生以学习共同体的形式进行研究性学习实践的环境。在这个教学环境中, 教师通过设置课程和专题向学生提供学习目标和计划、知识点讲解、学习指引、学习素材等学习资源。 而虚拟教室作为合作交流的学习平台, 学生既可以进行独立自主学习, 也可以加入学习小组, 通过选择研究课题进行项目设计、收集资料、分析研究和解决应用问题等。学生在学习时可以随时通过在线课程进行学习笔记记载、资料摘录和收藏, 课后可以整理归档, 还可以随时查阅回顾, 也可以开放共享给学生参考, 供教师批阅。教师则根据学生的学习情况设置不同层次要求的作业并分组发布, 在批阅后将作业结果实时进行反馈。

虚拟教室的全员参与和全程实时互动, 能有效弥补传统课堂师生互动不够充分的状况, 虚拟教室教学活动的实施类似于“翻转课堂”, 能够突出学生的学习主体性和促进学生的学习主动性, 达到良好的教学效果。学生还可以在自主学习微课视频等教学资源后实时提问, 教师实时解答, 也可以和学生之间互相问答。 高频率的实时互动交流既能高效率地完成既定教学内容, 又能够高效率地解决实时的个性化问题。

3.虚拟教室使教学评价更加高效

互联网与教育的融合已逐渐成为当前教育变革的趋势, 信息化、智能化为教育发展提供了更多的可能, 特别是在线教育的发展与探索不断深入。随着移动互联、智能技术、云计算、大数据等技术革新在教育领域的应用, 教学评价模式也在不断革新。网络在线教学的虚拟教室能够适应新课程背景下的教学要求, 真正体现了以学生为主体的理念。

虚拟教室的自由度与开放性对于学生的知识、技能水平和情感、态度、价值观情况的评价能够保证较高的客观性与真实性, 重点体现在对于学生综合素质培养和科学探究能力形成的评价。在虚拟教室中可以高效地通过问卷调查即时统计结果, 及时了解学生的学习状况和学习需求, 以及学生对结对学校教师教学的主观性评价。此外, 虚拟教室对于学生学习记录的动态跟踪, 如学习的时间长短、地点、内容, 对研究性学习的参与情况等, 可供教师分析并及时调整教学。 评价过程也包括教师对自己教学行为的分析与反思, 从而进一步促进学生的发展和教师的成长。

打造虚拟教室中的互动课堂, 这对于推进城乡学校网上结对工作常态化、系统化, 以及城乡教育优质均衡发展和教育公平有着重要意义。

摘要：虚拟教室的互动课堂, 更加适合网上结对教学, 能使课堂互动更加充分, 使教学评价更加高效。

关键词：虚拟教室,教学应用

虚拟教室的教学应用 篇2

虚拟现实技术在教学中的应用主要集中在桌面虚拟现实和分布式虚拟现实,沉浸型虚拟现实由于所需设备昂贵,在教学中的应用较少。虚拟现实技术在远程教育中的应用主要有制作三维网络课件、开设网络实验课程和建构虚拟教室。

1.制作三维网络课件

在教学中,基于HTML的网络课件在不断地发展完善,但却始终不能摆脱二维平面的约束。在课件中加入虚拟现实技术,能挣脱这一枷锁。将虚拟现实和文字、声音、图片、视频等各种媒体有机结合,可以弥补二维平面课件的不足。如,用VRML设计各种三维的模型、物质结构等,可以让学生多角度地观察和学习,更好地理解学习内容。虚拟现实技术还可以再现现实生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程,为学生提供生动、逼真的感性学习材料,帮助学生解决学习中的知识难点。如学习物理知识时,利用虚拟现实技术,向学生展示原子核裂变、半导体导电等复杂的物理现象,供学生观察学习。

2.开设网络实验课程

虚拟实验在网络教育中有着巨大的优势,它可以弥补远程教学条件的不足。虚拟现实实验环境的开发可以真正打破空间、时间的限制,促进网络实验课程的开展。利用虚拟现实技术,还可以建立各种虚拟实验室,如物理、化学、地理、生物等实验室,在“实验室”里,学生可以自由地做各种实验,获得真实的体验。学生还可以通过虚拟实验验证所学的各种理论知识,提出各种假设模型进行虚拟,并通过虚拟系统观察这一假设所产生的结果或效果。例如,在虚拟的化学系统中,学生可以按照自己的假设设计某一化学反应,通过虚拟实验,可以看到相应的反应现象。通过这种探索式的学习方式,可以培养学生的学习兴趣,有利于激发学生的创造性思维,培养学生的创新能力。

3.建构虚拟教室

虚拟现实技术在教学中的应用 篇3

[关键词]虚拟现实教学；沉浸理论；多样性；专一性

一、虚拟现实技术在教学的发展

近年来，随着虚拟现实技术的蓬勃发展，虚拟现实在教学中的应用作为一种新型的教学手段越来越引起大家的兴趣，也有越来越多的學校、教育机构和教师看到了其可在教育教学领域中发挥的作用，包括哈佛大学在内的知名大学纷纷将虚拟现实引入到课程教学中。

利用虚拟现实教学是能够提供三维仿真情境的、支持师生在特定教学模式中自己创建对象的、给予师生现实世界无法获得的体验、允许学习者间以多种形式互动的教学手段。虚拟现实教学并不是三维环境与普通虚拟学习环境的简单叠加，它是一种拥有独特设计和全新功能的学习环境。

二、虚拟现实教学的优点

1.身临其境的真实体验

沉浸理论表明当人们因为聚精会神地投入到某种活动中而处于完全不受其它因素干扰的状态时，他们会表现出愉悦感，这种状态即为“沉浸”。沉浸状态是人的内在动机的最佳状态，在这种状态下人们完全专注于他们的工作。在虚拟现实教学中生成的交互式人工世界，可以使置身于其中的学习者产生身临其境的感觉，沉浸在虚拟的环境中，取得更高的学习效率。

2.灵活多样的交互方式

学生学习知识是在个体与社会的互动、个人适应社会的过程中逐渐建构起来的。教学应从学生所处的真实生活环境中追寻问题情境，让学生感受到不足或与其已有的认知相互矛盾之处，以激发其学习动机；要根本变革教学模式，要从“独白”走向“对话”、从“个体式学习”走向“合作式学习”。虚拟现实教学支持学习者之间以化身的方式进行文字、语音、肢体语言等多种形式的沟通和交流，具有天然的社会性，是学习者实现社会化建构的良好平台。

3.学习体验多样性

学习不仅植根于某个特定的情境中，它还应该发生于复杂的社会情境中。情境认知非常注重真实活动在学习中的意义，并认为，真实的活动可以简单地定义为文化的日常实践。真实的经验是很重要的，而由于身体和特定环境的限制，学习者不可能获得所有的真实经验。但虚拟现实教学提供了独特的尝试，使个体能够跳出身体和先前经验的制约，在接近于现实世界的环境中体验各种状态的变化。同时虚拟现实教学允许学习者自己创造物品。学习者可以在教学模式和教学内容的框架下，自己进行尝试、探索，逐渐达到教学目标的要求。

4.学习环境的专一性

在虚拟现实教学中，虚拟学习环境系统可以需要根据学习者的现有水平设计有挑战性的任务，并根据学习者的学习情况实时做出反馈与调整。适当的学习情境能够帮助学生完成对新知识的理解、促进知识的迁移。与学习者相适应的学习环境使得学习者在学习体验上更加愉悦主动，更有效的提高学习水平。

5.增进师生感情

良好的交互有利于缩小师生间的距离在网络学习状态下，由于师生分离的原因，师生之间存在跨越心理空间和物理空间的交互影响距离，加强师生交互可有效地缩短这个距离。虚拟现实教学所提供的全新虚拟环境和交互方式，可以模拟教师和学生的多种行为，从而大大增进师生交互，有效地缩短交互影响距离。

6.有利于相关技能的掌握

传统教学系统中，学习者的动作与技能的培养一直是难题，因为动作技能需要在相关操作的体验中习得，而操作环境和指导教师总是受到限制。虚拟现实教学具有很强的仿真功能，可以模拟大量的技能训练环境，学习者在这样的虚拟环境进行技能训练可以获得接近于真实环境的体会与感受。

三、虚拟现实教学的技术支撑

1.Web3D

Web3D是在互联网上实现三维图形技术的总称，被视为Web技术与3D技术相结合的产物，实际上也是基于单机的3D图形技术向互联网的扩展。Web3D所包含的技术各有所长，但是在网络环境下一个共同的目标是更高效的三维计算能力、更优化的实时渲染引擎和更快的传输速度，这为虚拟现实教学的开发奠定了技术基础。

2.云计算

云计算是一种按需调用的虚拟化资源池，它将计算任务分布在资源池上，使各种应用系统能根据需要获得各种软件服务、计算能力和存储空间。云计算技术的应用普及，可以为虚拟现实教学提供更加灵活、高效的实时运算和三维建模等服务。

3.移动互联移动互联

移动互联移动互联就是将移动通信和互联网二者结合起来，个人智能终端或电脑可以借助移动通讯系统访问互联网。随着终端设备智能化和处理能力的提高，在便携式设备就能完成多媒体传输和3D图形实时渲染，为虚拟现实教学的移动化提供了便利。

四、结语

随着硬件技术的飞速进步，终端的显示技术发展迅猛，这为需要在显示设备上进行快速渲染的虚拟现实教学的推广奠定了设备基础。可以预见，具备良好情境性和沉浸性的虚拟现实教学将很快为学习者所广泛接受，成为一种重要的学习工具，对这一技术我们还有很长的路要走，还需要更加深入地进行研究。

虚拟教室的教学应用 篇4

一、基于网络的虚拟教学技术概述

虚拟教学技术是一种全新的教学技术, 可以从以网络技术、虚拟现实技术为支撑的网络虚拟环境中进行的教与学的活动, 它是由多媒体技术与仿真技术相结合而生成的一种令人身临其境、交互式的人工虚拟教学技术。虚拟教学技术综合了计算机图形学、图像处理与模式识别、智能技术、传感技术、语音处理与音响技术、网络技术等多门科学, 将计算机处理的数字化学习信息变为人所能感受的具有各种表现形式的多维学习信息辅助学习。基于网络的虚拟教学技术突破传统学习定时定点的局限, 通过虚拟教学技术创建的虚拟教学环境, 可以使人产生一种身临其境的近乎完全真实的学习情景, 为使用者提供一种新型的学习方式。

因此, 基于网络的虚拟教学技术是利用网络技术、虚拟现实技术为学习者构建虚拟化学习环境、提供新型学习方式的技术。基于网络的虚拟教学技术统的工作模式是一种基于B/S (浏览器/服务器) 模式, 即数据库系统 (包括课件库、邮件库、试题库、系统库等) 在后台数据库服务器上运行, 对数据进行安全存储和快速检索, Web服务器在前台运行, 当学习者 (客户机) 提出查询请求 (如学习者要浏览课件, 上交作业, 自测考试等) 的时候, Web服务器运行应用程序读取数据库进行操作, 并把结果传给客户机, 客户机的浏览器得到数据后将最终结果显示给用户。即浏览器只需要发出客户请求, 数据请求、加工、结果返回以及动态网页的生成等工作全部由WebServe完成。

二、基于网络的虚拟教学技术的特征分析

虚拟技术通过采用半实物仿真的方法, 综合应用人机交互与多媒体集成、宽带网络、自动控制等技术, 充分发挥了现代信息技术的集成性、可视性和交互性。在虚拟教学系统中, 配有高速的网络构架、灵活多变的仿真环境 (场景、仪表和设备) 和开放式讨论教室, 学生不仅能受到基本的实践训练, 开展专题的虚拟实验, 而且经历更加复杂的协同设计, 在共性的教育中注重体现出个性化的发展和创造能力的培养。虚拟教学技术有以下几个特征:

1. 开放性

首先, 表现在教学对象的更为广泛。教育的基本方式都是以教师教、学生学的以教师为主的教学模式;作为向成人或其他没有能进入学校的学生进行的教学, 由学习者来解决如何以最好的方式来有效地完成学习。因此这是一种将教学由教师的控制方式向学生控制方式转变的教学模式。其次, 教学时间灵活性。网络教学凭借数字化技术和多媒体技术使学习者不再受传统教学固定时间授课的限制。它也使以往教学中的主要矛盾发生了改变, 改变了传统教学中以教师教为主的固定形式, 使学生成为真正意义上的学习主动者。这样, 学习者就可以更好地分配自己的时间, 灵活支配原本固定的教学课时。第三, 教学资源开放性。通过网络系统向用户开放, 学习者可自由进入或退出系统。同时, 网上虚拟教学学习资源中心储存了大量的学习资源软件包等, 使用者可根据自己的需要自由地选择使用。

2. 综合性

其综合性主要包含两个方面:一是指教学手段多样化。多种教学手段融于一体, 同时应用, 不受客观条件限制, 节省了时间、人力和物力, 提高了教学效率。二是指教学资源的综合性。学习者可以根据自己的需要, 进行个别化学习, 更可利用媒体计算机的交互性特点和网络资源共享实现小组讨论和共同学习。这样就可以实现教与学双方互相促进、完善, 从而更好地为学习者提供先进的教育环境和教学水平, 极大地增强教学效果。

3. 交互性

虚拟教学系统中的人机交互是一种近乎自然的交互, 使用者不仅可以利用电脑键盘、鼠标进行交互, 而且能够通过特殊头盔、数据手套等传感设备进行交互。学习者通过自身的语言、身体运动或动作等自然技能, 就能对虚拟教学环境中的对象进行考察或操作。网络化的虚拟教学空间, 使教师与学生、学生与学生、学生与教育资源之间的交互更为方便、多样。可以通过E-mail, BBS, 视频会议, BT下载等多种手段进行交流。

4. 共享性

网络化、综合化、智能化, 虚拟教学系统作为计算机网络的一种特殊形式, 虚拟教学系统的网络化使其在应用中有着更广阔的前景。学生登录到一个虚拟教学网络中, 多个学习者通过计算机网络连接在一起, 同时参加一个虚拟教学空间, 通过建设虚拟图书馆、网上大学、各种专业性资源库等, 学习者共享世界各地的资源信息, 共同体验虚拟空间, 达到协同共享的目的。

5. 及时性

在虚拟教学中, 教学内容更新方便且及时, 有利于新知识的快速普及和教学水平的迅速提高。这就改变了传统的同时、同地、同课堂、同进度的教学模式, 学生可以随时随地按照自己的进度安排学习计划, 完全不受时间、地点、个人水平等条件的限制, 平等地接受优秀教师的指导, 有利于实施素质教育。同时, 学习者可以把不明白的问题和观点及时传递给教学设计者, 有利于教师的分类教学和个别辅导。学习者可以用网上智能的试卷测试和模拟问答等方式对自己的学习效果进行及时的把握, 并得到公正的评分和正确答案, 进而对自己的学习效果有正确的自我评价。这样就可以促进学习者在学习中更有计划性和针对性。

三、基于网络的虚拟教学技术在教学中的应用分析

1. 虚拟教学技术在知识性学习中的应用

虚拟教学系统的最大特性在于开放性和自主性的共同参与, 知识性学习系统主要用于再现在现实生活中无法观察到, 或无法用简单方法再现的事件与过程, 以及对知识学习所必须的客观世界环境的模拟, 而这些事件与过程是学习知识所需的重要内容。例如我国的虚拟故宫、美国的虚拟太空飞行、虚拟发电厂等各种内容的虚拟教学系统为学习者提供了临境的学习环境。学习者能够在环境中学习关于历史、航空等有关科学知识。它主要有两方面:

(1) 一般知识学习

一般知识学习是指学生利用虚拟教学系统学习各种知识, 它的应用有两个方面:一是再现实际生活中无法观察到的自然现象或事物的变化过程, 为学生提供生动、逼真的感性学习材料, 帮助学生解决学习的知识难点。例如, 在学习地理知识时, 通过虚拟教学系统, 将学生带到北极去领略那里的自然风光。

(2) 自主探索式学习

虚拟教学技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟, 通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。例如, 在虚拟的化学系统中, 学生可以按照自己的假设, 将不同的分子组合在一起, 电脑便虚拟出组合的物质来。通过这种探索式的学习方式, 学生很有可能研究出新的物质。利用虚拟技术, 学生还可以进行温室效应、电路设计、建筑设计等方面的探索学习, 从而研究出二氧化碳对全球气候的影响规律, 或设计出新的电路、新的建筑物, 有利于激发学生的创造性思维, 培养学生的创新能力。

2. 虚拟教学技术在实验教学中的应用

实验是教学活动中一个必不可少的过程, 尤其是对于理工体系的一些学科。仪器是实验的基础, 要保证这些综合性测试实验的开设质量, 就要同时购置多套先进而昂贵的仪器。仪器不仅价值昂贵、体积大、占用空间多, 而且相互连接也十分麻烦。陈旧的实验教学体系和观念已不适应当前教育的发展, 实验教学改革迫在眉睫, 而虚拟教学技术是解决实验教学改革的有效手段。

(1) 虚拟教学技术应用于常规实验教学

利用虚拟教学技术可以建立各种虚拟实验室, 如物理、化学、生物等实验室。在“实验室”里, 学生可以自由地做各种实验, 如在虚拟的化学实验室里, 可以利用各种化学药品和天平、砝码、温度计等工具, 做各种不同的化学反应, 观察燃烧、爆炸等反应现象。

(2) 虚拟教学技术应用于高难度实验

现实世界中有很多自然现象和物理化学原理, 用常规的实验方法无法实现或成本很高, 就可以利用虚拟教学技术对这些现象和原理进行模拟验证。例如, 火山的形成、爆发和生物进化, 在虚拟实验室中就可以短时间实现。

(3) 虚拟教学技术应用于障碍性实验

以往对于危险的或对人体健康有危害的实验, 一般采用电视录像的方式来取代实验, 学生无法直接参与实验。虚拟教学技术可以创设一种全新的虚拟实验环境, 在这种环境下学生不必担心安全问题, 可以轻松的进行实验。如化学反应所产生的燃烧、爆炸带来个危险。

随着虚拟教学技术的不断开发和推广应用, 用虚拟教学技术改造传统的计算机辅助教学手段, 具有情景化学习、协作学习、远程教育等多种特性, 可以得到更好的教学效果, 并降低教学成本.将虚拟现实开发应用于教育新技术是必然趋势, 也是让虚拟技术实现其自身价值的最佳途径之一。

四、基于网络的虚拟教学技术实现可能性

虚拟教学技术作为一种新型的教学媒体, 目前以引起教育界的极大关注。随着计算机技术的发展, 虚拟教学的硬件与软件成本逐渐降低。未来虚拟现实硬件发展的趋势是性能更高、更稳定, 成本还会进一步降低。虚拟教学进入我们的生活是必然的事情。从分析我国当前虚拟技术应用领域看, 普遍存在应用软件跟不上硬件发展速度的现象。

虚拟教学技术应用会涉及许多问题, 如虚拟教学教育应用的基础理论、虚拟的教学模式和教学策略、学生在虚拟教学中会扮演什么角色、采用什么方法对学生进行控制、教学内容会对学生的身心造成什么影响等。还有, 高质量的虚拟技术设备多由国外生产, 价格过于昂贵;教师对虚拟教学技术的了解程度不够。这些问题的研究与解决对于保证虚拟技术教育应用的效果将起决定作用。

参考文献

[1]张进.网上虚拟教学学习资源中心的建设[J].电化教育研究, 2005, 4

虚拟教室的教学应用 篇5

现在是学生党的下学期，大四生都在准备实习以及毕业论文的撰写，下面YJBYS为大家带来职称毕业论文一篇，仅供阅读!更多资讯尽在应届毕业生网!

论文导读：虚拟现实用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自己学习”的环境，使得学生足不出户便可以“亲身”去经历亲身去感爱，在保证教学效果的前提下，极大的节省了成本，打破空间、时间的限制。

论文关键词：虚拟现实;ESL将英语作为第二语言学习;教育,虚拟环境,交互作用

一、虚拟现实的描述

虚拟现实是使人置身于一个通过由电脑表现出的三维空间的一个虚拟环境;在此环境中人们可以移动，从不同角度去观看，去触及, 攫取, 以及重新组合。Virtual reality is an experience in which a person is surrounded by a three-dimensional computer-generated representation, and is able to move around in the virtual world and see it from different angles, to reach into it, grab it, and reshape it.(Rheingold1991)。目前，虚拟现实的具有沉浸性(Immersion)、交互性(Interactivity)和想象性(Imagination)——三个具体特性。这种技术的特点在于，计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三度空间，或是把其它现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使得用户在视觉上产生一种沉浸于虚拟环境的感觉。学生作为主角进入虚拟环境中，拥有比现实更逼真的照明和音响效果，使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色，全身心地投入到学习环境中去，学生可以不厌其烦地反复练习，使学生沉浸在多维信息空间中依靠自己的感知和认知能力全方位的获取知识，发挥主观能动性，使学生获得最大的真实感和趣味性，摆脱了英语学习的单调、枯燥无味。

二、虚拟现实进入教育

利用虚拟现实技术建立起来的虚拟实训“基地”，其“设备”与“部件”，多是虚拟的，可以根据需要随时生成新的“设备”。可以积极用于军事作战技能，外科手术技能，汽车驾驶技能果树栽培技能，电器维修技能等各种职业技能的训练。现在，虚拟现实用于教育教学，是教育技术发的质的飞跃。学生在虚拟环境中交互作用，以学生为中心在虚拟的三维世界中 加入一系列人性化的场景，做到了真实与抽象的完美统一。虚拟的世界可以是建筑物、人，可以是在水下，可以是一次巡游太空，可以是参观博物馆，可以是一个犯罪场景，一次聚餐购物等等。

许多教育家和研究人员认为虚拟现实将提供机会去经历各种环境，而这些环境往往由于时间、距离、范围和安全性等原因，不便于或不可能让许多孩子，特别是有一定残疾的人实现了探索、创造、娱乐以及学习。学生可以在虚拟环境中过马路，与陌生人交流，或应付紧急状态。这一技术使青少年可以去参观原本不可能参观得到的，不切实际的或危险的地方。

而在英语教学中，语言教师可以设制程序，制作出现实的情景交流，如找工作面试，在餐馆就餐或国际机场接机等等。学生可以在预排好程序的虚拟世界合作或根据学生的语言水平分组在不同的虚拟世界中。学生们之间可以互相合作或与三维空间中的虚拟却又是活生生的人物进行合作。例如在一个面试情景中，进行面试者(即学生)将会与雇主(一个3D虚拟人物)在会客室握手，雇主将用要学习的目标语言与面试者进行对话、聊天。如果学生出错，他们可以重放情景，再来一遍。虚拟现实将有助于学生克服传统的语言学习障碍，帮助教师突破了以依赖课本在教室进行学习的传统传授方式。

虚拟教室的教学应用 篇6

【关键词】信息技术；虚拟机技术；网络教学；数据保护

【中图分类号】C45 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）03-0300-02

信息技术课特别强调学习者对实用性技术的掌握，学生在掌握基本的理论知识的同时更要注重通过理论知识来指导实践过程中的计算机操作和维护，因此这门学科格外讲究学生实际动手能力的训练和科目安排，这样在实践中得来的经验和技能才是提高计算机教学质量，完成计算机教学目标的关键。不过由于很多学校和教育机构的资金有限，难以支撑庞大的硬件建设开支，无法投入足够的人力物力来进行实用技能培训，导致多数课程的教学效果差强人意，影响学生的学习成绩，导致信息技术实用性人才选拔困难。

一、高中信息技术课程教学现状

高中生处于学习生涯的转折点，面临着高考的压力与机遇，无论学校还是学生个人都会把考试科目作为重点学习对象进行攻关，在相当程度上就忽视了信息技术课程这类边缘学科的掌握。既然是边缘学科，对学生考试成绩和升学率影响不大，自然不会成为学校下大力度投入资金和人力资源进行巩固的学科，至少跟其他主要学科相比较，信息技术学科的师资力量投入和师生群体对此的重视程度都是非常低的。这就导致学校在信息技术课程方面教学力量的薄弱，加上多数学校的师资力量和设备资源根本就不能满足学生们普遍学习该课程的需要，况且这为数不多的教师队伍还要分散精力到教学设备的维修护理工作中，教学精力和资源极其分散，学生们很难受到合格的专业化教育；而且学生们本身对于本学科也存在忽视冷淡现象，非但少有认真听课的现象，还经常发生误操作损坏教学设备的情况。这些情况都导致信息技术课程难以有效发挥作用，可谓情况堪忧。

二、虚拟机技术特点

虚拟机技术在众多教育机构中流行，与其鲜明的技术特色关系密切。

（一）运营成本低

虚拟机技术的应用完全通过软件的功能来模拟真实的操作氛围和环境，（虚拟机技术软件的英文名称为VMware Workstation，支持正版。注：软件的具体操作细则和方式暂不讨论）可以有效的减少物理服务器的资源占用，减少教育机构、学校的教学成本，因而在众多学校倍受欢迎。

（二）提高运营效率

虚拟机技术的应用避免了传统教学环节因为要购置设备、雇佣专业人员进行设备维修、调试等一系列工作造成的人力资源、物力资源、财力资源的过度支出，而且该技术通过虚拟服务器和必要的磁盘文件等就可以产生新的虚拟机，等于无成本扩大教学资源，可以从理论上无限度满足学生需要，让学校教育资源和师资力量倍增。因此，从各方面来说，虚拟机技术应用都大幅提高了学校的运营效率。

（三）提升服务水平

虚拟机技术应用简单，不必像实体设备那样需要花费大量人力物资源进行维修护理，可以让更多优秀的专业人才把精力转移到学生教学任务上来，这对于提高学校的教学质量，优化学校资源设置，促进学生技术掌握都有积极作用。

（四）提供更高的安全性

由于虚拟机系统的操作都是在数字化虚拟环境中完成，因此即使存在一些操作失误、操作不当或者有危险操作和危险系统入侵，都可以在虚拟机软件的还原作用下进行妥善处理；VMware Workstation的技术人员就可以通过设置快照按钮和还原按钮来实现这一功能。在还原作用下宿主机的软硬件设施和内部信息都可以保留，不会造成信息安全漏洞和信息丢失，安全性更高。

三、虚拟机技术在计算机教学中的应用

虚拟机软件既可以通过虚拟数据环境来训练学生的操作任务，达成教学目标，又可以与实际的主机进行连线操作，能够大幅削减学校在购买设备和维修设备上的预算，精简了学校师资队伍，提高了教学效率，让学生们在最大的自由空间大胆学习深入实践，功能之强大应用之广泛让人青睐。

（一）操作系统类操作模拟

信息技术课程最基本的训练科目就是系统操作，但是系统操作中类似系统格式化等操作方式会对计算机信息安全和硬件设施造成一定程度的损害，因此教师们难以让学生通过实际操作来实践理论知识，多数学生只能通过教师的个人演示和讲解来了解，不能亲自操作。“学生讨论”这一环节作为学生们学习知识的沟通互动过程，能够起到促进交流，巩固知识，发现错误，找到解决方案，培养表达能力和团队协作精神也让老师在教学中能够抓住重点有所突出强调。操作步骤，缺乏足够的实践锻炼导致很多学生学无所用，知识赋予表面。虚拟机技术的应用可以让学校给学生更大的空间和自由权限来完成一系列计算机操作步骤，真实体验而不会浪费教育资源，降低设备损毁风险，提升了教学效率，能够高度激发学生的学习兴趣和参与热情，对改善教学成果很有帮助。

（二）网络教学实验模拟

通过《网络基础》课程的设置，我们了解到实践操作在信息技术教育教学中的重要性，网络的平民化和普及化也让学生的实际操作能给力成为时代和社会的要求。学生群体迫切需要掌握基本的计算机网络操作能力，这样的教育教学任务就更显的重要。不过考虑到学生大规模大范围实际操作对设备数量和质量要求较高，而实际操作过程中对设备的消耗和损坏情况也相当严重，学生的实践操作总是难以顺利进行。虚拟机技术的成熟应用，能够搭建虚拟的网络实验室，训练完全仿真的实践操作科目，锻炼学生自主学习的能力，让学生从实战经验中获得知识的升华和技能的提升，从而实现该课程实际操作可行性的目标，达到最理想的教育目标。

（三）数据保护与恢复

很多学生群体由于缺乏足够的知识储备和实践操作经验，经常会因为误操作导致计算机内部软硬件损毁和数据信息丢失，造成不可挽回的灾难。时不时出现的病毒软件和黑客攻击现象更是让这种信息安全问题日渐严重。对于这种情况，用户可以尝试使用专业的软件来修复漏洞，恢复丢失的数据。像很多学校都喜欢使用Recover my files 软件进行系统维护和数据修复，Recover my files 专业版 4.66（支持正版）操作简单，用户只需要在虚拟客户系统中随意拷贝一个文件（作为试验，可以任意放入图片、音频、视频文件做内容）到虚拟机的某个盘符中，然后选择这个复制的文件夹进行删除；之后在该软件的操作界面点击开始恢复按钮，选择要恢复的数据类型（文件或驱动器），点击“继续”对磁盘进行扫描修复，在已删除文件列表中找到删掉的文件夹进行恢复操作就可以看到删掉的文件重新恢复。

四、结束语

综合上述内容的介绍我们知道虚拟机技术在信息技术课程上的应用可以解决学校在教育经费、师资队伍、设备维护等方面的困难，同时能够给学生提供更广阔安全自由的空间来将课堂上的知识付诸实践操作，从而激发学生们的学习积极性，促进自主思考，促进该学科知识技能转化为实际可操作的实践技能，让学生们学有所用，学有所得，让教育质量再上一个台阶。

参考文献：

[1]. 《中国教育技术装备》2010年总目录[J]. 中国教育技术装备，2011，No.22503：120-168.

[2]何自燃. 中职网络组建实训教学中虚拟机技术应用探索[J]. 产业与科技论坛，2011，v.1020：189.

[3]宣震. 虚拟机技术在高中信息技术教学中的应用[J]. 中国教育信息化，2012，No.27104：50-54.

[4]陈万伦. 虚拟机技术在高中信息技术教学中的应用[J]. 计算机光盘软件与应用，2012，07：256+254.

协同虚拟教学模式的研究及应用 篇7

一、协同虚拟教学模式的设计

虚拟教学模式的实质是结合多种技术领域及工具并融合了计算机网络技术的现代化教学手段。虚拟教学模式的优势之一就是对教学过程的模拟。利用虚拟教学模式应用平台可以对教学环境中不同条件进行模拟和比较。对于一些学生平时难于理解的思想或知识通过虚拟空间得到实践和起到示范的作用。因此, 虚拟教学平台也符合构建主义学习理论对网络教学的要求:“应该像在其他任何的教学环境下一样, 提供多样化的教学手段”。[2]所以, 提供一个交互行为和认知行为手段丰富的媒介, 是大势所趋。第二个优势是可以将用户每次的实践过程或结果构成组件等资源通过注册添加到系统, 实现资源的重用。

虚拟教学平台不同于传统的分布式系统侧重于系统的透明性, 而是侧重于系统的感知性。考虑到虚拟教学模式的特征, 基于虚拟协同教学模式的应用平台的支撑环境的整体结构模型如图1所示。

二、虚拟协同教学过程中的交互

虚拟协同教学过程中的交互可以分为以下几类。同步的实时语音交互, 同步浏览交互, 同步编辑交互, 共享白板机制, 异步文本交流机制, 异步提问回答交互。对于这些交互方式协同虚拟教学平台都给与了支持。

ITU-G723.1协议的日益成熟, 使得同步的语音交互在Internet网上成为可能。可以让教师和学生感觉就像在传统教室中进行教学一样。

虚拟协同教学平台还提供同步浏览, 教师设置URL地址, 学生和教师通过各自的浏览器端的达到同步。教师可以定位任何一名学生的浏览器, 从而指导学生通过网络浏览平台中的学习资源。

共享白板的机制为协同虚拟教学平台中的教师和学生提供文本和图形区域的共享。教师利用白板中的文字或图形的编辑工具, 或者利用现有的图片贴到白板中, 并对图片进行标记、说明等操作。共享白板基本上将传统教室中的黑板在网络上进行了实现, 学生可以看到教师在白板中的板书。

同步编辑交互即使用文本交流工具, 类似于聊天室功能, 包括私人和公众两种交谈模式。私人交谈模式即支持教师与学生之间的交流, 也支持学生与学生之间的交流。而公众交谈模式可以将教师与学生或学生与学生之间的交流信息共享。

异步文本交流也是使用文本交流工具, 类似于留言版功能。学生可以通过这一功能给教师留言, 教师也可以通过此功能给学生布置任务。学生可以选择留言的私密与否。

三、交互过程中的并发控制机制

并发控制的实质是为虚拟协同教学平台提供无冲突的并发操作序列。对于一个虚拟协同教学平台, 一致性、响应性和并发性是实现协同的有效保障, 但三者在虚拟协同教学平台的并发行为空间中又是相互冲突的”。[3]所以, 寻找虚拟协同教学平台的均衡点, 即在不牺牲一致性和响应性的情况下解决虚拟协同教学平台的并发性, 并最终实现其无冲突的并发操作是设计并发控制机制的关键。

本文在研究现有的并发控制机制的基础上, 提出了针对虚拟协同教学平台学生端的基于粗糙集的并发控制机制。基于粗糙集的并发控制机制的基本思想就是抽象出影响虚拟协同教学的主要条件属性, [4]根据具体情况给定阈值将条件属性离散化, 构造决策表并对属性进行约简, 最终得出当时并发事件的最高等级。

决策表属性约简的过程就是从决策表系统的条件属性中去掉不必要 (对得到决策不重要) 的条件属性, 从而分析得到约简中的条件属性对于决策属性的决策规则。在不同的系统中或不同的条件环境下, 人们对属性约简的要求和期望是不一致的。如果在某个系统中存在一些属性, 它们的属性值难于得到 (测量这些属性值所需要花费的代价很高) , 我们希望将这些属性从决策表中去掉。通常人们希望, 约简结果中所包含的条件数目尽可能少, 或得到的决策规则的规则数最少。

并发控制机制一般都要先识别并发的种类, 然后按照一定的规则进行并发控制处理。识别的过程即是将并发冲突种类属性约简的过程。具体的识别步骤如下:

步骤1:将已知并发冲突种类的属性进行分类。

步骤2:离散化并发冲突的种类。从全局的观点出发, 将并发冲突种类按照重要程度等级化。离散化对判断并发冲突的严重性与后期的约束条件放松起着决定性的作用。

步骤3:形成知识表达系统。

步骤4:对知识表达系统进行约简, 对属性等级的取值进行比较, 分辨出各冲突属性的优先次序, 得到一种并发冲突的检测规则。在当前情况下, 就按照此规则来判断冲突等级。

步骤5:若所有并发冲突不是所有可分辨, 那么可以放松约束条件属性。重复步骤3、4。

基于学生端的并发控制模型结合了以上基于并发冲突分类的思想。先将基于对象属性分类的并发控制的思想引入到的并发控制模型中, 这样对共享物体的操作就细化为对共享物体属性的操作。因为对共享物体不同属性的操作是彼此独立的, 所以对共享物体的每个属性都采取基于学生端的并发控制机制, 这样可以大大提高并发性, 并且能够保证平台最终的一致性以及提高响应性。

四、虚拟教学模式实施效果

笔者对一个40人的自然班进行了实验教学。并对学生进行了简单的问卷调查。调查的内容主要涉及虚拟教学的感知性、交互的流畅性和实时性等几个协同虚拟平台的关键技术要求及与传统教学模式的效果比较。优秀的得票率分别为72.5%、92.5%、87.5%、90%。

通过以上一个班的调查结果显示, 这种虚拟的协同教学模式还是很受学生欢迎的。随着学生数量的增加, 对平台的性能要求也将增高, 所以实施的效果还需要进一步教学实践的验证。

五、虚拟协同教学模式的发展趋势

虚拟协同教学模式是未来教育的发展方向之一。它的发展趋势主要体现在两个方面。一是, 引入虚拟技术到协同教学中, 增加了协同教学平台的环境沉浸感。二是, 对协同虚拟教学模式的协同能力还有待进一步研究。

摘要：在研究了传统教学模式与协同虚拟教学模式的基础上, 设计一个符合协同教学模式, 能构建师生实时进行交互的协同虚拟教学平台, 文章对交互中的并发问题给出了解决方法。最后对虚拟协同教学模式的教学实施效果做出了评价, 并对其发展趋势进行了展望。

关键词：协同,虚拟,交互,并发控制

参考文献

[1]符云清, 全文君.协同虚拟环境中的并发控制机制[J].计算机工程, 2009, 35 (4) :51-55.

[2]MANABU NAKAMURA, SETSUKO OTSUKI.Cooperative learning support mechanism, based on scenario of specifying solv-ing process[C]//Proceedings of ICCE’98.CHEP, Spinger, 1998 (2) :532～534.

[3]宋渝.协同虚拟环境的研究和没计[D].重庆:重庆大学, 2006.

网络虚拟实验平台在教学中的应用 篇8

计算机技术飞速发展，在网络组建中要用到一些价格昂贵的网络交换设备，如核心交换机、路由器等，其费用是个人很难支付的。目前Internet上存在着不少可共享的在线实验室，但其交互性、可扩展性都较差，大多只能进行固定设备的固定配置，这对用户的学习和实践是非常不利的。

●系统功能介绍

虚拟计算机网络实验平台系统实现以下功能：提供虚拟实验设备，形象展示其物理结构及功能原理。

1. 利用虚拟设备完成虚拟实验的基本操作：

(1）网络设备的“物理”连接。

(2）网络设备（如：交换机等）的配置。

(3）选择虚拟网络设备，组建各种网络（如对等网、C/S网等），对网络进行软件、硬件配置，并能展示配置效果。

2.选择虚拟网络设备，组建局域网及Internet网的各种网络服务系统（如：WWW、FTP、TELNET等），并能对网络服务系统进行配置，同时利用该系统可实现各种服务的基本操作（包括服务器端和客户端）。

3.建立虚拟设备管理模块，管理各种虚拟设备，包括设备的添加、删除及修改。

●系统基础实验及步骤

配置实例：在一个典型的快速局域网中实现VLAN。假设核心交换机名称为：COM；分支交换机分别为：PAR1、PAR2……分别通过Port1的光线模块与核心交换机相连；并且假设VLAN名称分别为COUNTER、MARKET、MANAGING……

1. 设置VTP DOMAIN (VTP DOMAIN称为管理域）

交换VTP更新信息的所有交换机必须配置为相同的管理域。如果所有的交换机都以中继线相连，那么只要在核心交换机上设置一个管理域，网络上所有的交换机都加入该域，这样管理域里所有的交换机就能够了解彼此的VLAN列表。

2. 配置中继

ISL (Inter-Switch Link）是一个在交换机之间、交换机与路由器之间及交换机与服务器之间传递多个VLAN信息及VLAN数据流的协议，通过在交换机直接相连的端口配置ISL封装。

3. 创建VLAN

一旦建立了管理域，就可以创建VLAN了。

COM (vlan) #Vlan 10 name COUNTER创建编号为10名字为COUNTER的VLAN

COM (vlan) #Vlan 11 name MARKET创建编号为11名字为MARKET的VLAN……

4. 将交换机端口划入VLAN

例如，要将PAR1、PAR2……分支交换机的端口1划入COUNTER VLAN，端口2划入MARKET VLAN……

PAR1 (config) #interface fastEthernet0/1配置端口1

PAR1 (config-if) #switchport access vlan 10归属COUNTER VLAN……

5. 配置三层交换

到这里，VLAN已经基本划分完毕。但是，VLAN间如何实现三层（网络层）交换呢？这时就要给各VLAN分配网络（IP）地址了。给VLAN分配IP地址分两种情况，其一，给VLAN所有的节点分配静态IP地址；其二，给VLAN所有的节点分配动态IP地址。

●关键技术实现

该系统在实现过程中, 将涉及数据的存储、查询等操作。其关键技术如下：

1.用户身份认证

为保证系统的完整性运行，设置用户权限，分为普通用户和高级用户。在系统的数据库中，建立用户信息表（User＿info），在选择用户名及输入口令以后，与此表进行核对。只有account, password, authority的选择与表中信息完全相符合，才可进入主界面。

2.查询设计

查询主要是用户信息、设备信息和命令信息的查询。该查询可进行各种条件的组合，是复合条件查询。在列出的复选框中根据需要有选择的对各选项作出选择，确定之后可显示所要求的满足条件的用户信息。同时，要与数据库进行核对，在用户作出选择后，通过帐号或姓名等与数据库中的用户信息表（User＿info）进行核对，若符合条件，系统将显示有关记录。

3.数据库的连接

数据库建立完成以后，就是相应的连接问题。这里所涉及的数据库由SQL server创建，数据库“vnetexp”，共包括15个子表。通过ODBC连接数据库，数据库中数据信息更新通过控件及相应的程序实现。

●结束语

优秀的虚拟网络实验平台应具有实验方案的自动发生功能、可扩展性、多层次抽象技术和可视化技术等特征。该系统还有许多不足之处，应该不断的完善。

摘要：由于在网络组建中, 网络交换设备价格都比较昂贵, 一般人尤其是学生很难支付;有些高校虽为学生提供了部分设备, 但由于数量和时间上的限制, 不能满足学生的需求。

关键词：虚拟局域网,网络实验,网络组建,设备配置,网络服务

参考文献

[1]郑人杰, 殷人昆, 陶勇雷.实用软件工程.清华大学出版社, 2001 (7)

[2]朱振元, 朱承.DELPHI面向对象程序设计及其应用.西安电子科技大学出版社, 2002 (7)

[3]微软公司.Microsoft SQLServer7.0系统管理.北京希望电子出版社, 2002年 (3)

虚拟教室的教学应用 篇9

《信号与系统》课程是通信和电子信息类专业一门重要的专业技术基础课程。美国麻省理工学院A.V.Oppenheim教授在其著名的《信号与系统》(第二版)教材序言中描述道:“信号与系统方面的课程不仅是工程教学中一门最基本的课程,而且依然能够成为工程类学生在大学教育阶段所修课程中最有得益而又引人入胜和最有用处的一门课”[1]。但由于该门课程理论性和实践性都很强,长期以来《信号与系统》课程教学一直处在“学生难学”、“教师难教”的境况中,这对广大的师生而言是一个很大的挑战。

目前,虚拟实验已广泛应用于电信类专业教学中,为教师和学生提供了很好的教研平台[2,3]。在信号与系统课程教学方面,一些研究人员已开发出了虚拟实验系统,并做了相应的研究[4,5,6,7,8]。然而,这些研究大多只是注重系统功能的实现,并未真正将虚拟实验的优势应用到教学中。究其原因,还是对虚拟实验的应用优势及其潜力认识不足,拘泥于传统教学方式。

为了提高师生对虚拟实验教学模式的认识,结合我们已开发的《信号与系统》虚拟实验系统[5],本文从实验教学、理论教学以及培养学生自主创新能力三个方面探讨虚拟实验在《信号与系统》课程教学中的应用。

1 虚拟实验在实验教学中的应用

1.1 虚拟实验在实验预习中的应用

在传统的实验模式下,学生只能从实验指导书以及课本获取实验原理、实验步骤等知识内容,这种枯燥的预习方式显然与改善实验预习条件、鼓励学生完成高质量的实验预习的最终目的相驳。将虚拟实验引入到实验预习环节,以问题的方式引导学生明确实验目的、意义,弄清实验原理、设计思路,从而让学生自主确定实验的方法及步骤。同时,虚拟实验系统还提供了虚拟实验仪器的使用和实物实验配套模块等功能。虚拟仪器模拟了实物仪器如示波器、函数信号发生器等的使用,达到实验仪器预习的目的。实物实验配套模块则模拟实物实验过程,与实物实验教学中的实验内容相吻合。学生在完成虚拟实验以及实验预习报告的过程中,不断地发现问题、解决问题,并进一步提出问题,激发学生的学习兴趣,提高学生的分析问题、解决问题的能力。教师则通过学生提交的实验预习报告和学生的提问来检查学生的预习效果,另一方面督促学生自主学习,让学生变被动的学习为启发式、主动性学习。

下面介绍一下图1所示的“50Hz非正弦周期信号的合成与分解”虚拟实验项目,该虚拟实验操作界面与我校采用的杭州天煌教仪的信号与系统(TKSS-A)实物实验项目相一致。在试验中,学生可以选择不同的信号进行分解与合成,并用虚拟示波器观测相应信号。完成虚拟实验后,提交实验预习报告,验证“周期信号的傅里叶级数分解”的理论。通过虚拟实验不仅能有效地提高学生实验预习的效果,而且也符合学生的认知规律和习性特点。

1.2虚拟实验在实物实验教学及课后总结中的应用

在实物实验教学过程中,教师结合虚拟实验系统,首先简要讲解实物实验的实验过程和注意事项。然后根据学生提交的实验预习报告中的问题和疑惑,为学生解答,在实验应用的层面上讲透原理。学生则根据老师的讲解修改实验预习报告中的实验方案,完成实物实验,并时刻注意跟虚拟实验对比分析,注重理论和实验的有机结合。

在课后总结中,学生依据实物实验得到的数据,与虚拟实验得到的数据进行对比分析,并总结出实验误差产生的可能原因。同时构建或调整虚拟实验解答实物实验中的困惑和思考题。如构建虚拟实验回答如图1所示项目思考题:“对什么样的周期函数没有直流分量和余弦项”、“分析理论合成的波形与实验观测到的合成波形之间误差产生的原因”。通过这些教学行为将进一步巩固所学的基本理论,拓宽知识的应用范围,实现理论和实验的有机统一。

2 虚拟实验在理论教学中的应用

在传统的信号与系统理论教学中,教师主要依靠板书和多媒体课件进行教学。多媒体教学很大程度上通过图文并茂的展示,帮助学生对教学内容进行理解,但这种帮助作用也存在一定的局限性。对于一些理论性很强、概念抽象的内容,多媒体教学也显得力不从心,而将虚拟实验引入到理论教学中,有可能解决这一难题。通过虚拟实验的现场操作以及实验原理的讲解,让学生多角度深刻理解其难点内容,有效地降低知识难度,调动学生的学习积极性。例如,在突破拉普拉斯这个难点内容时,我们设计了绘制如图2所示的拉普拉斯曲面图的虚拟实验。该虚拟实验可以灵活地改变参数,绘制出不同信号的拉普拉斯变换曲面图,引导学生从不同角度理解拉普拉斯变换的意义和应用价值。通过形象的三维曲面图,可以帮助学生理解不同信号的拉普拉斯变换在复平面内的分布、理解拉普拉斯变换与傅里叶变换的关系以及拉普拉普拉斯变换零极点的分布。

《信号与系统》的理论教学还应注重应用背景和应用实例的讲解,因为将理论应用于实践是教学的最终目标。要实现这一目标,无疑虚拟实验也有很多用武之地。通过应用性较强的虚拟实验的开发以及引入课堂,一方面有助于让学生突破难点内容;另一方面也更能激发学生兴趣,掌握基础理论,为以后的应用打下扎实的基础。例如,在讲解“信号的采样与恢复”内容中,我们设计了如图3所示的虚拟实验项目。教师可以通过设置参数,得到满足抽样定理和不满足抽样定理的不同实验结果,分析对比两种情况下的恢复信号,加深学生对抽样定理的理解,从而有助于进一步探讨该定理的应用。

3 虚拟实验培养学生自主创新能力

虚拟实验系统不仅可应用于实验教学和理论教学,而且在培养学生自主创新能力方面也有着传统教学难以比拟的优势。学生通过虚拟实验系统中自主创新模块的应用实例可以拓展理论知识和应用范围,学生举一反三,进行实验设计,验证理论的正确性,培养独立思考问题和解决问题的能力。其次,在理论知识基础牢固的基础上,学生可通过自主创新模块,自主设计一些综合性实验,加强理论的巩固和应用,激发学习兴趣,培养创新思维能力。同时,也可提高学生的工程应用能力,学生们可以利用Matlab/Simulink模块设计一些工程应用型的实验项目。

下面我们以如图4所示的虚拟实验系统提供的“调幅信号频谱分析”自主创新模块项目为例,简单说明一下自主创新模块的情况。借助于该项目,学生可以理解信号调幅过程的分析,也可自主设计一些实验,拓展知识及其应用范围,如理解信号调频过程的分析、信号解调过程分析以及基于Matlab/Simulink模拟信号调制/解调的仿真系统等。学生通过这样自主学习和项目设计,综合能力将得到全面的培养和提高。

4 结束语

虚拟教室的教学应用 篇10

一、虚拟技术的优势

进行操作系统和软件安装破坏性试验是不会造成损坏的,因为虚拟机的硬盘是本机中的一个文件,在文件中进行虚拟机的硬盘破坏操作,不会影响本机的原系统。学生进行软件测试时,在操作中带来病毒可能对本机的数据造成破坏,导致系统崩溃。运用虚拟技术能够避免系统软件数据受到侵害,而且能够提高系统资源的利用率,节约投资成本。

教师开设程序设计与测试、Web测试、Unix/Linux下的程序设计课程,都需要在多种环境和多种操作系统下完成。对于软硬件设施不足的中职院校来说,运用虚拟机,在不安装所用系统和插件的环境下进行各种实验操作,能有效解决这类教学问题。同时, 虚拟机可让学生完成许多不具备条件的实训,降低网络构建的难度,激发学生的学习热情,提高学习效率和实践能力。

二、虚拟机技术在中职计算机教学中的应用

(1)计算机组装与维护教学。由于中职院校的条件限制,公共机房通常是各专业通用的,较少有专用机房来进行特定课程的操作教学。所以,对于计算机课程中设计的BIOS设置等系统操作, 一般都难以进行实践演示。而应用虚拟技术,可以解决这个问题。虚拟计算机拥有独立的硬件设备,如同一台真实的物理计算机, 而且在虚拟机上进行系统操作不会影响主机,因此计算机上进行破坏试验是没有问题的。

在计算机组装与维护课程中,涉及的教学内容有:无损硬盘分区试验、多种操作系统的安装与维护、操作系统的无人值守安装、恢复管理员密码等。本课程,需要学生对硬盘重新分区和格式化,重新安装系统等。大多数中职机房为避免这类破坏性试验,在主机上都安装了保护卡,重启之后配置会失效,无法进行正常试验;主机若没有安装保护卡,试验操作后易导致计算机重启后出现各种不正常的现象,系统不易恢复正常。同时,多次对硬盘进行格式化操作,对硬盘也有一定的损坏。利用虚拟机进行试验,就可以轻松完成教学与实训任务。

(2)操作系统教学。目前,中职院校的技能优势已逐步得到社会的肯定,如何提高学生的实践操作能力,成为广大教育从业者关注的问题。中职计算机教学中使用的系统,大多以Windows 2000、Windows XP、Windows 7为主,而MS-DOS、Linux、Unix等操作系统较少接触使用。但对于学生来说,掌握每种系统的操作是必要的技能。使用虚拟机建立多个操作系统,是有效的解决方法。

中职计算机操作系统教学内容有:Linux系统的安装、Linux桌面的基本操作、常用Shell命令和Vi编辑器的使用、服务器配置等。现在,机房主机大多使用Windows操作系统,主要文件格式是FAT或NTFS格式。安装Linux,需使用多种系统引导工具和第三方软件创建Linux分区并引导Linux。对初学者来说,这种安装方式有一定的危险性,易破坏分区,从而造成数据丢失。在虚拟机安装Linux并操作各种实验,则不会破坏主机的数据。

(3)网络实验教学。进行计算机网络实验需要多台计算机和多种设备作为基础,运用虚拟机能够在一台本机上创建出多台计算机,而且能够将交换机、网卡等网络设备虚拟出来,创造出组网条件。运用一台计算机在虚拟机中组建网络环境,学生可在虚拟网络中组建基于工作组的对等网和基于域的局域网,从而搭建起Web、DNS、FTP服务器和DHCP服务器、邮件服务器等。将虚拟机配置为服务器与把某些虚拟机作为客户端等操作,可以让学生了解如何配置服务器,同时了解网络原理,对服务器、对等工作模式、工作站等概念有深刻的体会,从而提高学生在虚拟平台上搭建与应用网络的能力。利用虚拟技术完成上述试验,可摆脱对昂贵的网络软、硬件的依赖,降低学生网络试验成本。

随着互联网的发展,网络上病毒的传播和破坏方式正逐步变化。而教师对计算机病毒、木马等的教学处于讲述状态,较少进行实际操作。而虚拟机的应用,能有效地改变这一现状。教师可以在虚拟机系统上植入病毒文件,攻击系统,让学生对系统安全和防御技术有更为直观的认识,从而进一步巩固和提高自身计算机知识。

(4)试验辅导与作业检查。虚拟机软件自带屏幕录像功能,可自动记录操作中虚拟系统的屏幕变化,并加以保存。学生可利用这个功能,将课堂上所做的操作进行录像,尤其对不明白的操作进行录像,让教师进行讲解;教师也可利用这个功能对学生在课上的操作试验进行查看,掌握学生在操作试验中的失误,有针对性地进行讲解。同时,教师可制作试验视频课件,让学生对照视频进行操作。在以往的教学中,存在学生只看却不能做的弊端。利用虚拟机软件,可以让教师的演示和学生的操作同步进行,使教师的教学质量和学生的实践能力得到进一步提高。

虚拟教室的教学应用 篇11

一、现有数控专业教学中存在的问题

目前各技工院校数控课教学中，理论课与实践教学比例应该为1:1，而目前数控设备均为大型设备，价格较为昂贵，一台教学用的数控车床或铣床价格在8万元左右，生产用的数控机床少则几十万，多则上百万。然而许多职业学校经济拮据，数控设备严重缺乏，教师不得不以理论讲授为主，学生动手独立操作与实际维修训练的机会很少。有些职业学校即使有数控设备，数量也非常有限，只能给学生做些演示试验，不能适应实训教学，每个学生在数控机床上的独立操作实训时间很少，而且实训重点也仅放在数控机床的简单操作上，严重脱离生产实际，实训效果很差。主要存在下面几个突出问题。

1.数控加工专业

虽然教师在课堂上讲授了关于数控编程的相关知识，学生也能够进行独立编程，但是学生设计的程序难免出现各种问题，如果直接用学生编制的程序加工，就会出现各种撞刀事件，这样不仅损坏了机床，而且对于学生也可能出现人身伤害。如果有一套软件，能够在正式加工之前能够检验程序的正确性，那么学生再进行实际加工时，会更加安全和准确。

2.数控维修专业

数控维修专业往往在下面几个方面存在教学上的局限性：

（1）机械结构的局限。数控机床由于其机械结构较复杂、体积庞大，无法观察到产品的细节和内部构造；传统教学也不能轻易拆解机床，学生对机床机械结构的理解不直观，机械图样不容易理解，照片、模型不能动态了解实际结构。而如果想进行实际机床拆卸，对于外在所需要的装卸工具也有很大的限制，比如，大型零件的装卸，包括刀库的装卸、机床主轴电机的装卸等，就需要专门的吊车进行。另一方面，即使条件允许，能够对数控机床进行装卸，但是数控机床价格昂贵，新手实际操作容易出现失误或者重复地对机床进行装卸，将导致数控磨损严重，产生大量的维护维修费用，给学校造成经济损失，同时，在装卸过程中的一些安全问题也需要重点考虑。

（2）电气控制的局限。传统电路教学难度大学生不易理解。接线实验损耗大，接线结果不易检查。试验台成本高、数量少。

（3）故障诊断与维修教学设备的局限。传统电路教学故障模拟难度大，多停留在理论教学；而且即使有的学校购买了部分数控维修实验台，但是也是存在种种局限性。

（4）技能鉴定或者考试中的局限。如果用真实的机床来检验，往往存在考核内容工作量大，不但费时费料，还有可能破坏机床，造成事故。如果教师把所有学生的方案都进行批阅，花费时间太多，教学效率极低。特别当需要大量技能鉴定的时候，尤其受到现实条件的限制。

二、如何解决数控维修教学中存在的问题：虚拟数控技术的应用

1.虚拟技术的概念

所谓虚拟技术，是指它利用计算机技术生成一个逼真的，具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，用户通过使用各种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使之产生身临其境的感觉，是一种先进的数字化人机接口技术。它与传统的模拟技术相比，其主要特征是：操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟环境中，与之产生互动，进行交流。通过参与者与仿真环境的相互作用，并借助人本身对所接触事物的感知和认知能力，帮助启发参与者的思维，以全方位地获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息和逻辑信息。而随着虚拟现实技术及计算机技术的发展，如今出现了可以模拟实际机床加工环境及工作状态的计算机仿真加工系统：虚拟数控技能培训的仿真软件。

2.虚拟数控系统培训软件功能

虚拟数控软件是集虚拟数控加工仿真以及机械原理、结构与拆装、电气原理、电路接线以及故障设置、故障排除以及数控系统、PLC梯形图系统故障诊断排除于一身的完整的三维虚拟数控机床培训系统。机械部分包括加工中心、车床（包括铣床、平床），同时还包括激光干涉仪，用于数控机床安装精度纠正以及测量的操作原理演示。电气原理以及数控系统，包括法兰克、西门子、华中、广数，虚拟数控机床培训系统采用实体机床进行逼真重建的方法，对数控机床的每一个零部件——每一个螺钉、每一个电气元器件进行模拟仿真，每一个部件都可以进行虚拟拆卸、安装，而且每一个元器件都具有属性，可以随意组成电路，设置故障，让学生学习故障排除方法。同时为电路故障排除提供了一个逼真的三维虚拟环境和符合人们自然交互习惯的人机交互界面。数控加工操作面板，与实际系统运转一模一样。同时，系统能够实现真正的自由式人机互动，最重要的是它能够让学生进行拆卸安装以及故障诊断排除，学生自己做什么样的三维互动操作，系统就能做出相应的反应。虚拟数控培训系统能让学生自己决定每一个使用操作步骤，系统能够根据学生的操作做出实时的反应，判断。这样才能真正达到学生动手参与实验操作的目的。

虚拟数控维修软件包括三个基本模块：教学模块、实训模块和考核模块。教学模块中的数控机床包括概述、机械原理、机电控制、虚拟实验、工具备件等。数控系统有FANUC、Siemens、华中、广数等几种常用数控系统。实训模块包括数控机床主机机械部件拆装、电气线路连接、虚拟故障排除等内容。另外，还有一个供教师对学生进行考核的模块。通过这个虚拟软件的应用我们可以在下面教学方面能够获得很好的教学效果。

（1）机械装配方面。虚拟技术通过3D模型可以让学生模拟安装拆卸机床。通过安装拆卸了解机床机械结构。通过动画了解机械运转方式。效果直观、容易理解。模拟机械安装调试操作，模拟多种机械故障，可以让学生模拟操作。

（2）电气线路连接方面。虚拟技术的动态互动电路（活电路）方便学生理解学习。老师可以根据教学课程设置电路图和接线模型，方便电路教学。虚拟接线仿真度高，可直接查看接线结果。

（3）数控机床的维修方面。虚拟技术通过3D仿真机床，模拟机床参数设置，演示参数修改效果。仿真PLC故障，模拟PLC操作排除故障。老师可以根据教学进度任意设置电气故障进行教学。

（4）技能考核（考试）方面。考试模块通过编辑并加载考试项目后，对应试学员的考试模块就会出现考试内容，并可实时考试记录保存，自动评分，就可以实现无纸化考试管理。

因此，这种虚拟数控维修技术有这么两个典型特点：第一，操作安全。运用计算机模拟仿真进行数控实习教学操作更加安全，学生的实操过程和编程指令以及走刀路线都能在模拟仿真中体现出来，学生可以直观地看到自己的加工工艺和加工方法是否正确，再上机床操作，避免了由于学生操作失误而造成对学生自身和设备的危害。学生可以大胆尝试多种选择，消除或减少紧张情绪，减少练习初期由于紧张产生的畏惧心理。第二，允许出错，运用计算机模拟仿真进行数控实习教学允许出错。在模拟仿真中，可设计出多种实际工作中可能发生的变化，包括事故、故障和生产中极少出现的突然情况，使学生得到岗位技能的全面训练。如在设置换刀点时，如果离工件过近，学生就可以在仿真过程中看到换刀时刀具撞上工件的现象。

3.如何合理地将其应用到实际教学中去

针对虚拟数控仿真软件的特点和中职学校数控技术专业实践教学中存在的矛盾，在建构主义学习理论和双主体教学模式的指导下，运用虚拟仿真软件数控建构了一种适合中职数控专业课程课堂教学的探究型学习模式。该模式是基于项目学习的小组合作探究型学习模式。运用虚拟仿真软件开展数控技术专业课程的项目探究教学，有利于实现理论与实践一体化教学。在没有虚拟仿真软件的情况下，一个项目可能有多种解决方案，甚至还有的学生探究不出正确的方案。如果用真实的机床来检验，不但费时费料，还有可能损坏机床，造成事故。如果教师把所有学生的方案都进行批阅，花费时间太多，教学效率极低。运用虚拟数控仿真软件来检验，不但省时省料，十分安全，还能提示错误，解放了教师，学生自己就能知道自己的方案是否正确，不仅有利于探究型课堂的开展，也有利于学生实践能力的提高。

4.合理利用软件仿真，重视实际操作

虽然虚拟数控培训系统有如此出众的功能，但是，在教学中，我们也发现部分学生通过几道程序的编写后沾沾自喜，从而放松学习、训练涣散，最终只能落得一知半解的结果，严重影响了教学质量和浪费了教学资源。产生这种现象的根源在于老师没讲明白软件仿真与实际加工的区别，所以就要求教师具有把教学与生产结合起来的能力，只有具有了这种能力才能把软件仿真教学与实际加工有机地结合起来，取长补短，博采众长，有效地提高教学效率。因此，数控教学只能用软件仿真进行初期感性训练和基本程序与指令代码的练习，而不能把整个教学活动完全放在软件上，对实际加工必须有足够的重视。必须保证软件仿真教学得到充分的运用，同时，又要保证实际操作的地位得到权威性的提高，才能有效地组织数控教学，使数控教学既科学又客观，既高效又实用。

三、总结

鉴于虚拟数控培训系统如此出众的功能，把虚拟数控系统软件引入到教学之中，使之用于数控机床操作培训，无疑是个明智之举。这样，既可以避免因误操作造成价格昂贵的数控机床的损坏，又可以使操作人员在对仿真数控机床操作过程中产生现场感和真实感。同时，由于其成本较低，可以大量地配置终端，彻底解决了数控机床数量不足的难题，使每位学员都能有足够多的实践机会，因此能够让学生更快地熟悉和了解数控加工的工作过程，掌握各种数控机床的操作方法。其更大的好处还在于，在实现了同样培训效果的情况下，将加工出错率及事故发生率降低到了最低程度。

虚拟教室的教学应用 篇12

1. 高等教育在教学中存在的问题

高等教育实训课程现场教学很多时候受到各种限制条件的约束, 一些大型实验设备占用大面积的场地, 不能很好地让学生自己动手操作, 老师也只是对学生进行理论培训, 导致很多学生不明白实验原理。

很多的实验设备只是针对教学实验, 没有用于生产加工, 更新速度较慢, 如果对设备不断进行更新, 又会导致投入巨大, 造成不必要的浪费。同时一些高端的设备的价格相对较高, 结构也十分复杂, 大量采购这些设备增加了教学经费, 机器的成本较大。

在文理科专业教学中, 很多都是对理论的讲解, 教学实践相对不足, 导致学生对知识的掌握很不牢固, 在处理相关问题的时候, 也就不能灵活运用这些知识。老师在平时的讲解过程中, 都是通过多媒体进行学习, 学生获取的这些知识只是简单的理论, 导致很多实验效果不理想。

2. 模拟电路虚拟实验教学系统具体实例

模拟电路是电子信息专业的基础课程, 也是实验性较强的课程, 对虚拟实验教学系统的运用, 可以很好地提高学生的实践知识。虚拟实验一般都是借助多媒体、仿真和虚拟现实等技术, 很大程度上打破了传统实验教学的局限, 极大地提高了教学效果。在学习数控加工课程期间, 学生按照老师的要求在仿真系统软件上对数控铣床进行了仿真实验。首先要让学生掌握计算机辅助铣削加工的基本方法, 了解数控铣床操作面板各按键的功用、数控铣床的调整及加工前的准备工作;然后对给出零件图形进行手工编程, 用txt格式文本进行传输, 并模拟铣削出指定的零件。

3. 模拟电路虚拟实验教学系统的优点

在国外, 有很多高校都已经将虚拟技术成功运用在教学中, 并且开发了许多的功能性虚拟教学软件和虚拟仿真教学平台, 在教学中可以很好的选用教学实验, 同时也确定了仿真教学系统的功能和体系结构, 能很好地进行实验教学、开发相应的系统软件, 教学试验和实践可以在虚拟实验中进行, 从而不必购置昂贵的实验设备, 又可以增加学生的实践教学, 在实验工程中培养和提高学生的动手能力、分析问题和解决问题能力。

模拟电路虚拟实践教学系统主要是采用虚拟现实技术, 应用软件手段进行视觉和听觉的模拟。采用虚拟实验教学具有很多优势。在实验教学中可以让学生亲身体验, 增加教学内容的可视化, 虚拟教学系统可以添加大量的多媒体素材, 还能很好地讲解实验原理, 展示设备的内部结构, 确保教学实验的互动性和真实性, 提高学生学习效率以及对知识点的掌握, 学生自己也可以大胆动手操作。利用虚拟现实系统, 学生在实验室可以通过老师的讲解自己进行虚拟仿真实验, 获得真实的操作体验。因此还可以减少实验过程中的安全隐患, 比如, 在进行数控实验操作的时候就有很大的危险性, 利用虚拟实验教学系统进行教学实验, 学生在虚拟的实验环境中, 可以全身心进行课程项目实验, 大大降低了教学风险, 确保了人身和设备的安全。

4. 结束语

对于我国当前的教育形势, 虚拟实验教学系统具有很大的发展空间, 我们要大力发展虚拟实验教学, 提高教学质量, 为社会提供广大的就业和培训的机会, 创造更大的经济效益与社会效益。

摘要：随着社会经济的不断发展, 我国教育制度的不断改革, 网络化教育已经涉及各个课程, 课堂内容也变得越来越多样化, 计算机应用软件越来越多, 对我国经济发展起到重要的作用。实验教学课程都有实物作为课程基础, 在网络上无法直观地进行实验操作, 在理工科网络学习中, 实验教学问题也一直没有很好地解决。本文针对模拟电路虚拟实验教学进行研究, 探讨模拟电路虚拟实验在教学中的应用, 对于模拟电路虚拟实验教学系统, 也就是模拟真实环境下实验的器材和原理进行开发的虚拟平台, 学生在这个平台上可以随意开展实验, 老师对学生的实验进行指导, 通过这样的方法不断提高学生的学习能力。

关键词：模拟电路,虚拟实验教学系统,研究

参考文献

[1]成艳真.虚拟现实技术VR在计算机类教学中的应用[J].晋城职业技术学院学报, 2011, 04 (02) .