虛擬實驗室在實驗教學(xué)中的作用及其建設(shè)與運行 1 現(xiàn)狀與背景 近年來物理虛擬實驗室在教學(xué)中的應(yīng)用，隨著寧夏民族大學(xué)招生人數(shù)的減少以及實驗項目的開設(shè)增多，實驗室要完成每學(xué)年實驗6000余個，開設(shè)實驗課程123門，共完成實驗項目894個，這給實驗教學(xué)帶來了巨大的壓力，從而面臨著各種問題。 1.1實驗設(shè)備不足，消耗大，建設(shè)成本高。 實驗室目前的設(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)，實驗室必須超負(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廢。 然而，建造實驗室和更新設(shè)備肯定是昂貴的。 1.2 師資力量不足，指導(dǎo)實驗效果差 有限的師資力量在有限的時間內(nèi)指導(dǎo)大量的中學(xué)生做實驗，很難取得良好的教學(xué)效果。 設(shè)計和研究實驗更不可能舉行。 1.3 培養(yǎng)目標(biāo)無法實現(xiàn) 我們實驗的目的是培養(yǎng)中學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力，但在目前實驗教學(xué)的情況下，上述培養(yǎng)目標(biāo)很難實現(xiàn)。 基于以上原因，如果能夠在實驗教學(xué)中引入虛擬實驗室，那么我們面臨的上述問題就可以得到有效的解決。 2 虛擬實驗室在實驗教學(xué)中的作用 虛擬實驗室是利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)模擬真實實驗的計算機教學(xué)軟件，是面向教學(xué)的虛擬實驗室[1]。
2.1可以改進教學(xué)方法，提高實驗室效率。 目前的實驗教學(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”等一些實驗項目都比較基礎(chǔ)物理虛擬實驗室在教學(xué)中的應(yīng)用，但要求中學(xué)生能夠熟練掌握。 此類設(shè)備和項目的舉辦，必然會占用大量的實驗室資源和班主任的指導(dǎo)時間，影響這些真正能提高中學(xué)生能力的實驗的舉辦。 虛擬實驗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，真實感強，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、做這種基本的實驗項目都可以在虛擬實驗室中完成，這將大大減輕實驗室的負(fù)擔(dān)，大大提升實驗室的效率，可以很大程度地發(fā)揮作用。 減少設(shè)備消耗。 2.2增強班主任指導(dǎo)的療效中學(xué)生經(jīng)過虛擬實驗室的培訓(xùn)后，在實驗室的實際操作會非常熟練，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)生實驗時就會更加注重實驗本身，有助于中學(xué)生獲得更多的知識，班主任指導(dǎo)的療效也是不錯的。 2.3有利于教學(xué)目標(biāo)的實現(xiàn)。 目前，一些小型、高端設(shè)備價格昂貴，運營成本較高。 實驗室不可能將這種設(shè)備投入到日常的普通實驗教學(xué)中。 因此，一些設(shè)計性和探索性實驗無法進行。 虛擬實驗室提供的設(shè)備，這些小型的高端設(shè)備無非是虛擬實驗室的方案，特別容易實現(xiàn)，而且價格實惠，這樣就可以在虛擬實驗室中進行設(shè)計和探索性實驗，這肯定會提高中學(xué)生的實踐經(jīng)驗。 能力、設(shè)計能力、創(chuàng)新能力，從而達(dá)到我們的培養(yǎng)目標(biāo)。
3、虛擬實驗室的建設(shè)和運營借助校園網(wǎng)搭建虛擬實驗室平臺，將虛擬實驗室放在校園網(wǎng)的服務(wù)器中，中學(xué)生可以通過校園網(wǎng)進入虛擬實驗室進行學(xué)習(xí)（2）。 虛擬實驗室的教學(xué)管理流程如右圖所示： 4 結(jié)論在化學(xué)實驗教學(xué)中，虛擬實驗室的使用可以促進學(xué)用結(jié)合。 實驗安排更加靈活方便，不受時間和空間的限制，可減少設(shè)備維護。 硬度緩解了現(xiàn)有設(shè)備的不足，實現(xiàn)了理論教學(xué)與實踐教學(xué)的有機融合[3]，可以有效解決當(dāng)前實驗教學(xué)的矛盾和問題，建立現(xiàn)有的實驗教學(xué)體系。 參考文獻(xiàn)[1]曾創(chuàng)奇． 高校教學(xué)型虛擬實驗室建設(shè)現(xiàn)狀及建議[J]. 科技情報，2007（18）：114-115。 [2] 宋向軍. 虛擬實驗室在高校實驗教學(xué)中的應(yīng)用前景[J]. 實驗技術(shù)與管理，2005（01）：35-37。 [3] 唐明祥，楊彥斌，姜彩虹。 淺談“虛擬實驗室”在大學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 上海教育大學(xué)學(xué)報，2006（03）：75-78。