基于VR 的开放式计算机网络虚拟实验室的研究与实践

付凡成 南昌理工学院

前言

“开放式计算机网络虚拟实验室”是当下我国实验教学创新重要模式之一，具有较大的意义影响。然而现阶段有关我国基于VR 的开放式计算机网络虚拟实验室的研究与实践研究相对较少，基于该问题现状，要求行之有效的方法对其进行分析研究，如注重结合性、注重技术性、采用小组实验模式等，本次研究对基于VR 的开放式计算机网络虚拟实验室的研究与实践进行分析，有十分重要的理论意义。

一、VR 技术及开放式网络虚拟实验室概述

虚拟现实技术，即VR 技术。该技术主要融合了计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种科学技术，它在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，能使用户具有身临其境的沉浸感，具有与环境完善的交互作用能力，并有助于启发构思。随着我国教育体制改革逐渐完善，教学理念与教学模式也日益突破更显。其中，网络教学与实验教学作为当下较为新颖的教学方法，对提升教学质量、教学效率十分重要。如何将网络教学与实验教学进行结合应用，一直是广大教学者急需研究问题之一。因此，一种新型的实验教学模式，即开放式网络虚拟实验室。开放式网络虚拟实验室不是单一片面的简单流程，而是更为科学、合理的系统布局。需要从硬件设备、软件部分、管理层面等进行多方协调、作用发挥。该实验室主要包括：实验对象、实验环境、实验仪器、实验信息资源等，且这些设备资源都是基于虚拟现实技术之上。首先，在硬件设备方面，在对硬件设备进行配置中，主要以互联网、校园网、局域网三方对接为重点。包括计算机、网络电联、服务器、媒体屏幕等；软件方面主要是指相应网络教学软件、数据库软件及安全保障软件等。从实验室建设方面，软件的作用发挥十分关键，它是构建实验平台的重要基础核心。最后，管理层主要面涉及对该实验室教学过程、信息、安全的控制、管理。例如：实验指导、实验报告、实验仪器维护、网上答疑、实验成绩统计分析等。同时，管理层面也负责对实验平台的实时监控、安全维护等。

二、开放式网络虚拟实验室建设的积极作用

通过对部分学校教学走访调查发现，针对当下实验教学需求及问题现状，对其进行开放式网络虚拟实验室建设十分重要，且作用性较为积极。具体如下：第一、对设备滞后进行问题解决。很多学校在实验教学中都面临设备老化、设备传统等问题，根本无法适合其应用教学。开放式网络实验室的建设可以有效解决此问题，主要是通过采用虚拟现实技术，对硬件设备进行虚拟化营造，将实验教学的效果性进行大幅度提升。第二、对学生实验时间不够用进行解决。当下学生学习任务繁重，且时间上往往多为紧凑，这样就造成了学生实验时间的严重缺乏。传统实验室教学需要学生、教师在特定的时间内进入实验环境进行教学学习，具有一定的局限性、控制性。而开放式网络虚拟实验室的建设，将学生实验时间进行变向延展，只要通过计算机与网络实验教学平台就可以进行学习，对学习时间、地点、环境等进行自由选择。第三、对培养学生自主学习能力十分重要。当下我国已经由应试教育向素质教育全面转变。从教育本身角度来讲，提升学生发现能力、探索能力、动手能力、解决能力十分关键。开放式网络虚拟实验室对提升学生综合素质及核心素养十分关键，将传统的等候式学习转变为自主学习。让学生可以在自主学习过程中不断提升对问题的探索、解决能力，将实验目的、实验步骤等进行自主性设计，锻炼了学生的分析与应变能力。

三、基于VR 的开放式计算机网络虚拟实验室的实践要点

（一）注重结合性

在开放式计算机网络虚拟实验室应用中，一定要注重其结合性。实验教学不是单一片面的简单流程，而是更为科学、合理的系统布局。在对计算机网络虚拟实验室应用中需要对学生情况、教学目的、实验仪器设备定进行掌握了解，对各方实验信息资源进行结合利用，而不是肆意设计、盲目进行。利用虚拟现实技术可以为学生营造一种“现实”氛围，让学生通过虚拟实验平台完成其学习任务，在该过程中教师需要结合虚拟环境与实验情况，将实验教学内容进行选择设计，让学生可以更为清晰、立体的了解及掌握学习任务。

（二）注重技术性

虚拟现实技术是计算机网络虚拟实验室建设及作用发挥的重要保障，在对其进行应用中一定要注重其技术性。开放式网络虚拟实验室主要包括：虚拟实验室管理系统、课程实验室仿真系统两大部分。首先，课程实验仿真系统主要是满足学生自主学习需求，通过对实验案例、实验环节的虚拟化营造，让学生可以在平台上进行实验器材自由搭建来完成学习任务。例如：开放式计算机虚拟实验平台主要采用一个“器材栏”，以便于对各种实验器材的虚拟管理。在实际操作过程中学生可以将该器材从器材栏中进行提取，当然也可以将该器材进行拉回。其次，虚拟实验室管理。在虚拟实验室管理中教师需要对教学任务、教学目的、学生成绩及学习现状等进行全面分析，并按照虚拟实验教学规定，对其可能存在的诸多问题风险进行规避。

（三）采用小组实验模式

建议采用“小组学习”模式，让学生在虚拟网络实验平台中可以互相沟通，在分组过程中教师需要进行认真分析，即科学分组、合理分组。然后教师可以对实验任务通过网络平台进行小组下发，各小组通过网络实验平台进行内部讨论，其后可以进行实验开展，并由该小组成员做逐一陈述，将实验结果及自我想法通过平台网络进行上传。通过小组学习方式与虚拟网络实验平台结合应用，提升了学生自主学习意识、促进了学习兴趣，让原本枯燥、乏味的实验学习变得立体活跃。因此，在进行开放式计算机网络虚拟实验室应用过程中，应采用与时俱进、紧跟时代的理念观念，结合实验教学实际情况，对其进行分析研究，这样才能构建及研发出更为科学、合理的教学方案。

四、结论

综上所述，通过对基于VR 的开放式计算机网络虚拟实验室的研究与实践进行分析研究，主要包括：开放式网络虚拟实验室概述、开放式网络虚拟实验室建设的积极作用、基于VR 的开放式计算机网络虚拟实验室的实践要点，其包括注重结合性、注重技术性、采用小组实验模式等，从多方面、多角度对基于VR 的开放式计算机网络虚拟实验室的建设应用进行阐明，为下一步教学工作开展打下重要基础。