一站式虚拟实验平台的设计与建设
高校虚拟仿真实验平台的设计与开发

高校虚拟仿真实验平台的设计与开发随着信息技术的快速发展和互联网的普及应用,高校教育也在不断进行改革与创新。
其中,虚拟仿真实验平台的设计与开发在高校教育中扮演着重要的角色。
本文将探讨高校虚拟仿真实验平台的设计与开发,包括其意义、设计原则和开发过程。
一、高校虚拟仿真实验平台的意义虚拟仿真实验平台是指通过计算机和相关软件技术,模拟真实环境中的实验过程和操作,使学生能够在虚拟环境中进行安全、高效、灵活的实验学习。
高校虚拟仿真实验平台的意义主要体现在以下几个方面:1. 实验资源丰富:虚拟仿真实验平台可以利用计算机模拟各种实验环境和场景,提供丰富的实验资源,避免了传统实验室的资源限制和设备磨损问题。
2. 安全性与实效性:虚拟仿真实验平台大大降低了实验操作中的安全风险,避免了实验事故的发生。
同时,实验过程中可以根据学生的学习进度和实际需要进行调整和优化,提高实验效果。
3. 自主学习和迭代:虚拟仿真实验平台可以提供学生自主选择实验项目、自主设置实验参数和自主完成实验的机会,培养学生的创新能力和解决问题的能力。
4. 教学资源共享:虚拟仿真实验平台可以将实验资源进行共享和开放,提高教学资源的利用效率,促进教学研究的合作与交流。
二、高校虚拟仿真实验平台设计的原则高校虚拟仿真实验平台的设计是关键,下面是一些设计原则可以参考:1. 用户体验为中心:设计虚拟仿真实验平台时,要以学生为中心,注重用户体验,使界面友好、操作简单、功能齐全,尽量减少学生的学习曲线。
2. 多元化实验模式:虚拟仿真实验平台应该提供多种实验模式,包括模拟实验、虚拟实验和实物实验,并根据不同学科和实验需求提供相应的实验模式。
3. 提供丰富的实验资源:虚拟仿真实验平台应该提供丰富的实验资源,包括各种实验场景、设备和实验数据,以满足学生不同层次和学科的需求。
4. 支持教师管理和评估:虚拟仿真实验平台应该提供教师管理工具,包括学生实验记录和成绩管理,以及学生实验数据的分析和评估功能,方便教师对学生的学习情况进行监控和评价。
虚拟仿真实验教学中心平台建设方案

虚拟仿真实验教学中心平台建设方案一、背景介绍虚拟仿真实验教学中心平台是一种基于虚拟现实技术的教学模式,它通过模拟真实场景、创建虚拟环境,使学生能够在虚拟世界中进行实验操作和学习。
该平台能够提供高质量、低成本的实验教学环境,为学生提供更多的机会与真实实验的接触,并能够在一定程度上弥补实验设备不足的问题。
二、建设目标1.提高实验教学的效果:虚拟仿真实验教学中心平台能够模拟真实实验的场景,提供更多的操作机会和实验环境的变化,从而提高学生的实验技能和学习效果。
2.降低实验教学的成本:虚拟仿真实验教学中心平台可以减少实验设备的购置和维护成本,提高实验室的利用率。
3.提高实验教学的安全性:通过虚拟仿真实验教学中心平台,可以避免一些危险性较高的实验操作,降低学生和教师的安全风险。
三、建设内容1.虚拟仿真实验室建设:建设多个虚拟实验室,涵盖各个学科的实验内容,每个实验室包括多个虚拟实验工作站和相关设备模型。
2.虚拟教学环境建设:在虚拟实验室中,搭建相应的教学环境,包括课程内容、教学资源、实验操作指南等,以方便学生进行学习和实验操作。
3.虚拟实验操作系统建设:建设虚拟实验操作系统,用于模拟真实实验操作、调节实验条件、记录实验数据等功能。
该操作系统应具备友好的用户界面和操作体验,便于学生使用。
4.虚拟实验数据分析与评价系统建设:建设虚拟实验数据分析与评价系统,用于对学生的实验数据进行分析和评价,提供学生的实验报告和评分等功能。
5.虚拟实验教师培训与支持:为教师提供虚拟实验教学的培训和支持,包括操作系统的使用、实验指导方案的制定以及实验教学技能的培养等。
四、建设流程1.确定需求:通过与教师和学生的讨论,确定虚拟仿真实验教学中心平台的功能需求和技术要求。
2.设计平台架构:设计虚拟仿真实验教学中心平台的系统架构和模块划分,确定各个功能模块的开发和集成方式。
3.开发平台功能:根据需求和架构设计,分别进行虚拟实验室、虚拟教学环境、虚拟实验操作系统、虚拟实验数据分析与评价系统的开发。
教育行业中的虚拟实验平台设计与开发

教育行业中的虚拟实验平台设计与开发随着科技的迅速发展,虚拟实验平台在教育行业中扮演着越来越重要的角色。
虚拟实验平台为学生提供了一个在数字环境下进行实验和学习的机会,不仅能够提高学生的实践能力,还能够拓宽他们对科学知识的理解和技能的应用。
本文将讨论教育行业中的虚拟实验平台的设计与开发,包括平台的目标、用户界面、功能和技术等方面。
首先,设计和开发教育行业中的虚拟实验平台需要明确平台的目标。
虚拟实验平台应该能够模拟真实的实验环境,以便学生能够在虚拟环境中进行实验。
同时,平台还应该提供丰富的实验项目和相关资料,供学生选择和学习。
此外,平台还应该能够记录学生的实验过程和结果,以便教师和学生对实验进行评估。
通过明确平台的目标,设计和开发团队能够更加有针对性地设计和开发虚拟实验平台。
其次,用户界面是设计和开发虚拟实验平台时需要考虑的重要因素之一。
用户界面应该简洁明了,易于操作和理解。
学生应该能够轻松地找到所需的实验项目和相关资料,并能够通过简单的操作开始实验。
此外,平台还应该提供交互式的功能,例如实时沟通和反馈系统,以便学生和教师能够进行有效的互动。
通过精心设计的用户界面,可以提高学生的使用体验和学习效果。
平台的功能也是设计和开发虚拟实验平台时需要重点考虑的方面之一。
虚拟实验平台应该提供多种实验项目,以满足不同学科和学段的需求。
这些实验项目应该能够覆盖实验的全过程,并能够反映实验的真实情况。
同时,平台还应该提供相关的实验资料和参考书籍,以便学生能够进一步学习和了解实验的原理和背景知识。
此外,平台还可以提供实验数据分析和报告撰写等功能,以便学生能够进行实验结果的分析和总结。
通过提供丰富的功能,虚拟实验平台能够提供更加全面和有效的学习体验。
最后,技术是设计和开发虚拟实验平台的基础。
虚拟实验平台可利用现有的技术,如虚拟现实(VR)和增强现实(AR),来提供真实且沉浸式的实验体验。
通过使用这些技术,学生可以在虚拟环境中进行实验,并且能够与实验器材和物质进行互动。
虚拟实验室平台设计方案

虚拟实验室平台设计方案随着科技的进步和互联网的普及,虚拟实验室平台作为一种创新的教学模式,正在逐渐被广大教育机构和学生所认可和采用。
本文将针对虚拟实验室平台的设计方案进行探讨,包括平台架构、功能设计以及未来发展前景等方面。
一、平台架构设计为了确保虚拟实验室平台的稳定性和易用性,我们将基于云计算技术构建平台的架构,以实现资源的共享和高效利用。
平台的基本结构包括前端用户界面、中间件和后端数据库。
前端用户界面通过直观的图形化设计和友好的交互方式,使用户能够轻松访问平台并进行实验操作。
中间件负责管理用户请求和资源分配,并提供实验运行环境支持。
后端数据库用于存储用户数据和实验结果,以便用户进行查询、分析和评估。
二、功能设计虚拟实验室平台的主要功能应包括实验模拟、实验数据分析和实时交流等方面。
具体而言,平台应提供以下功能:1. 实验模拟:平台应具备多种实验模拟的能力,实现虚拟实验的全过程。
用户可以根据自己的学习需求选择相应的实验项目,并在虚拟环境中进行操作,获得与真实实验相似的体验。
同时,平台应提供实验说明、实验步骤和操作指引,以帮助用户顺利完成实验。
2. 实验数据分析:平台应支持实验数据的采集、处理和分析。
用户可以通过平台查看实验过程中所产生的数据,并进行数据处理和分析,以探索实验现象和验证理论模型。
为了提高用户的数据分析能力,平台还可以提供相关的数据分析工具和算法库。
3. 实时交流:为了促进学生之间、教师之间以及学生与教师之间的交流与互动,平台应提供实时交流功能。
用户可以通过平台进行在线交流,包括文字、语音和视频等多种方式。
此外,平台还应提供论坛、博客和社交媒体等功能,方便用户分享实验经验和交流学习心得。
三、未来发展前景虚拟实验室平台作为一种创新的教学模式,具有广阔的应用前景。
首先,虚拟实验室平台可以弥补传统实验室的不足之处,如实验设备的限制、实验室时间的有限等。
通过虚拟实验室平台,学生可以在任何时间、任何地点进行实验操作,提高实验的灵活性和便捷性。
虚拟实验平台的建设教程与操作技巧

虚拟实验平台的建设教程与操作技巧虚拟实验平台作为一种创新的教学工具,广泛应用于科学实验教学、工程实践训练以及医学生物等领域。
它能够模拟真实的实验环境,提供安全、便捷、经济的学习机会。
本文将为您介绍虚拟实验平台的建设教程和操作技巧,帮助您充分利用虚拟实验平台来进行科学实验。
一、虚拟实验平台的建设教程1. 确定平台类型:根据实验需求选择合适的虚拟实验平台类型,可以是基于PC端的软件,也可以是基于云端的在线平台。
考虑实验内容、预算、设备等方面的因素,选择最合适的平台类型。
2. 确定实验内容:确定实验的目标、步骤和要求,编写实验教材或实验指导书。
清晰的实验内容能够为学生提供明确的学习目标,也为虚拟实验平台的开发提供有效的指导。
3. 设计实验流程:根据实验内容,设计实验流程以及各个实验步骤的顺序和关联性。
流程设计需考虑实验的逻辑性和实用性,确保学生能够按照正确的顺序进行实验步骤。
4. 开发实验模型:根据实验流程,将实验步骤转化为虚拟实验模型。
使用相关软件或开发平台,制作虚拟实验模型,包括实验装置、实验材料、实验数据等。
确保虚拟实验模型的真实性和可操作性。
5. 整合资源:整合实验所需的资源,包括实验装置、材料、数据等。
确保虚拟实验平台能够准确模拟实验环境并提供所需的实验资源。
6. 测试与修改:在实际应用前,进行虚拟实验平台的测试与修改。
确保平台的功能正常、界面友好、操作便捷。
测试过程中应考虑学生的反馈和建议,及时进行修改和优化。
二、虚拟实验平台的操作技巧1. 熟悉功能区域:虚拟实验平台通常包含实验装置区、实验数据区、实验控制区等功能区域。
在开始实验前,先熟悉各个功能区域的用途和操作方法,掌握平台的基本操作。
2. 确定实验目标:每个虚拟实验都有特定的学习目标,学生应在实验前明确目标。
通过查看实验背景资料和实验要求,了解实验目标并制定学习计划。
3. 阅读实验指导:在进行实验之前,仔细阅读实验指导。
实验指导中会包含实验步骤、操作方法和注意事项等重要信息。
虚拟仿真实验教学资源平台建设方案

虚拟仿真实验教学资源平台建设方案项目简介虚拟仿真实验教学资源平台旨在提供一个全面的教育资源平台,帮助学生通过虚拟仿真实验来提升实际操作能力和知识理解。
本方案旨在建设一个优质的虚拟仿真实验教学资源平台,为学生和教师提供高效的研究和教学工具。
目标和优势- 提供丰富的虚拟仿真实验场景,覆盖各个学科领域。
- 增强学生的实践能力,帮助他们更好地理解和应用知识。
- 提供个性化研究路径和评估机制,满足不同学生的需求。
- 为教师提供管理工具和教学辅助功能,提高教学效果和效率。
功能和特点1. 虚拟仿真实验场景:平台将提供多种虚拟仿真实验场景,涵盖各个学科的实验内容。
学生可以通过模拟实验来进行操作和实践,加深对知识的理解和掌握。
2. 个性化研究路径:平台将根据学生的研究情况和能力水平,制定个性化的研究路径。
学生可以按照自己的需求和兴趣进行研究,提高研究效果。
3. 评估机制:平台将提供评估机制,对学生的研究成果进行评估和反馈。
学生可以及时了解自己的研究情况,发现不足并及时调整研究策略。
4. 教师管理工具:平台将提供教师管理工具,帮助教师管理学生和课程信息,进行教学管理和评估。
教师可以根据学生的研究情况进行个别辅导和指导,提高教学效果。
5. 数据分析和报告:平台将提供数据分析和报告功能,帮助学校和教师了解学生的研究情况和表现。
通过分析数据,可以及时调整教学策略和课程内容,提高教学质量。
实施计划1. 需求分析:与相关教育机构和教师合作,明确平台的功能需求和学科内容。
2. 平台选型:选择适合的虚拟仿真实验教学资源平台,同时考虑平台的稳定性和安全性。
3. 平台建设:根据需求分析和选型结果,进行平台的搭建和功能开发。
4. 测试和优化:对平台进行系统测试和用户测试,解决出现的问题并优化功能。
5. 正式上线:将平台正式上线,并提供培训和技术支持,确保平台的正常运行和使用。
6. 持续改进:根据用户反馈和需求变化,不断改进平台功能和服务,提高用户体验和教学效果。
虚拟实验教学中心平台建设规划方案
虚拟实验教学中心平台建设规划方案简介本文档旨在提出虚拟实验教学中心平台的建设规划方案。
虚拟实验教学平台是为了满足现代教育发展需求而设计的,通过结合虚拟技术和实验教学内容,提供学生进行实验操作和研究的虚拟环境。
目标1. 利用虚拟实验教学中心平台,提供学生进行实验操作的虚拟场景。
2. 为教师提供一个便捷的教学工具,以更好地指导学生进行实验操作。
3. 提高教学质量和效率,实现实验教学的全面发展。
建设方案1. 平台基础设施建设- 搭建虚拟实验教学中心平台的硬件基础设施,包括服务器、网络设备等。
- 配置虚拟化技术,提供可靠的虚拟实验环境。
2. 平台功能开发- 设计开发平台的用户界面,以便学生和教师可以方便地使用该平台。
- 开发实验场景,提供多样化的虚拟实验内容。
- 开发实验数据采集和分析功能,为教师提供学生实验成绩和表现的评估依据。
3. 平台应用推广- 组织培训活动,向教师介绍平台的使用方法和教学技巧。
- 在学校内部推广平台的应用,鼓励教师和学生使用虚拟实验教学中心平台。
- 与其他高校合作,分享平台的经验和优秀实验资源。
成果评估与调整1. 设定合理的指标体系,对虚拟实验教学中心平台的建设效果进行评估。
2. 根据评估结果,及时调整平台功能和内容,提高平台的教学效果。
时间计划- 基础设施建设:1个月- 平台功能开发:3个月- 平台应用推广:6个月- 成果评估与调整:定期进行以上是虚拟实验教学中心平台建设规划方案的基本内容,通过该平台的建设,将提升学生的实验操作能力和科学素养,推动实验教学的创新和进步。
虚拟实验室教学平台的设计与优化
虚拟实验室教学平台的设计与优化虚拟实验室教学平台是一种通过计算机技术模拟实验环境,提供实验操作、数据采集与分析等功能的教学工具。
它能够为学生提供实验室体验的机会,并在无需实际实验的情况下,培养他们的实践能力和解决问题的能力。
本篇文章将深入探讨虚拟实验室教学平台的设计与优化,包括平台的功能性要求、技术实现方式以及用户体验的提升。
首先,一个成功的虚拟实验室教学平台需要具备一系列的功能。
首先,该平台应具备不同学科领域的实验项目,以满足不同学科和不同层次学生的教学需求。
其次,平台需要提供丰富的实验指导材料,包括实验目的、操作步骤、实验原理和数据分析方法等,以帮助学生全面理解和掌握实验内容。
此外,平台还应提供实验过程中的实时数据采集和处理功能,以及数据呈现和分析的工具,以帮助学生更好地理解和解读实验结果。
最后,平台还应该支持学生之间的合作学习和教师的实时监控和评估,以促进学生之间的互动和教师对学生实验情况的全面了解。
其次,虚拟实验室教学平台的技术实现方式也是关键。
首先,平台需要支持多种模拟实验方法,如虚拟现实、多媒体和仿真等。
这些技术可以帮助学生感受到真实的实验环境,并提供与实验环境交互的机会。
其次,平台需要具备强大的计算和数据处理能力,以确保在模拟实验过程中能够实时采集和处理大量的数据。
这一点非常重要,因为数据的准确性和实时性对学生的实验体验和学习效果具有重要影响。
另外,平台的界面设计也需要简洁明了,便于学生进行操作和数据分析。
最后,平台还应该具备良好的可扩展性和稳定性,以应对未来的教学需求和技术发展。
除了功能和技术实现外,虚拟实验室教学平台的用户体验也需要不断提升。
首先,平台的界面设计要符合用户的习惯,易于操作和理解。
用户界面应该简洁明了,减少不必要的信息和复杂的操作步骤,以提高用户的使用便利性和体验。
其次,平台应提供个性化的学习路径和进度,以满足不同学生的学习需求和节奏。
例如,平台可以根据学生的兴趣和学习能力,推荐适合的实验项目和学习资源。
虚拟网实验平台设计与实现
虚拟网实验平台设计与实现虚拟网实验平台设计与实现一、引言随着计算机网络技术的不断发展,虚拟化技术也日益成熟,构建虚拟网络成为了计算机网络教学与实验的一种有效手段。
传统的网络实验往往需要投入大量资源与设备,并且实践过程收到物理环境的限制,不便于多次重复实验与自主学习。
而虚拟网实验平台的出现,在计算机网络教学与实验中起到了积极的推动作用。
二、平台设计需求分析1. 平台性能要求虚拟网络实验平台需要提供稳定、高效的网络服务,能够支持多用户访问与操作,并且保证系统的安全性与可靠性。
2. 实验资源管理平台需要提供虚拟机、网络拓扑等实验资源的管理与调度。
学生可以根据实验要求自主配置并使用资源,还能够随时保存与恢复实验环境。
3. 实验环境模拟平台需要可以模拟各种实验环境,如网络拓扑、网络协议、数据包捕获等。
同时要支持实验环境的自定义配置,满足不同实验需求。
4. 实验案例与教学资源平台需要提供一系列实验案例与教学资源,帮助学生理解与掌握计算机网络的基本原理与技术。
三、平台设计与实现1. 架构设计虚拟网实验平台的设计主要采用分层架构。
分为用户界面层、应用层、虚拟化层与底层资源层。
2. 用户界面设计用户界面需要简洁、直观,方便学生进行实验环境配置、实验操作与结果查看。
同时要支持多用户同时在线使用,并提供用户权限管理。
3. 虚拟化层实现虚拟化层负责虚拟机的创建、管理与资源调度。
通过虚拟化技术可以实现多个虚拟机之间的隔离与通信,与真实网络环境相似。
4. 应用层实现应用层包括实验资源管理、实验环境模拟和实验案例与教学资源的管理。
实验资源管理需要提供实验环境的快速配置与资源的灵活调度。
实验环境模拟可以通过网络仿真技术实现,模拟各种网络拓扑和相关配置。
实验案例与教学资源的设计需要符合课程教学大纲,帮助学生进行自主学习与实践。
5. 底层资源层实现底层资源层包括硬件设备与操作系统等。
平台需要稳定运行于各种硬件设备上,并能够支持多种操作系统。
基于虚拟现实的虚拟实验教学平台设计与构建
基于虚拟现实的虚拟实验教学平台设计与构建虚拟现实(VR)技术的发展为教育领域带来了许多创新和改变。
在传统的实验教学中,学生通常需要亲自动手操作实验装置,这限制了实验教学的范围和效果。
基于虚拟现实技术的虚拟实验教学平台为学生提供了更加灵活、直观和安全的实验教学环境。
本文将介绍基于虚拟现实的虚拟实验教学平台的设计与构建。
首先,虚拟实验教学平台的设计需要考虑到学生的学习需求和实验的特点。
在虚拟实验环境中,学生可以通过戴上VR头显进入虚拟实验室,体验真实的实验场景。
虚拟实验教学平台应该尽可能地模拟真实实验室的环境,如实验仪器设备、实验材料等,以提供更加真实的学习体验。
同时,虚拟实验教学平台还应该具备互动性,学生可以通过手柄等交互设备与虚拟实验环境进行互动,如操作实验仪器、调节实验参数等。
其次,虚拟实验教学平台的构建需要借助虚拟现实技术的支持。
虚拟现实技术通过模拟真实环境的方式,使学生感受到身临其境的效果。
虚拟实验教学平台的构建可以选择使用Unity等虚拟现实开发工具,通过编写程序模拟实验过程和环境。
在构建虚拟实验教学平台时,需要注意保证实验的准确性和可靠性。
为此,可以与实验教师合作,通过录制真实实验过程和数据,再将其转化为虚拟实验环境的场景和操作指令。
另外,在虚拟实验教学平台的设计与构建过程中,还需要注意平台的易用性和可扩展性。
学生使用虚拟实验教学平台应该能够快速上手,界面操作简单直观。
同时,虚拟实验教学平台应该具备一定的可扩展性,可以随着实验内容和技术的发展进行更新和升级。
为了提供更好的教学效果,可以考虑将虚拟实验教学平台与其他教学资源进行整合,如实验报告、实时数据监测等,以提供更为全面的学习支持。
此外,虚拟实验教学平台的设计与构建还应该注重教学评估和效果验证。
通过收集学生使用平台的数据和反馈意见,可以对平台的有效性和可用性进行评估和改进。
同时,还可以通过实验结果的比对和分析,验证虚拟实验教学平台的教学效果是否达到预期目标。
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一站式虚拟实验平台的设计与建设摘要:本文提出一站式虚拟实验平台设计与建设方案,利用现代信息技术搭建一个集教、学、考于一体的一站式虚拟实验平台,为开放性实验教学和优质教学资源的建设提供平台。
该平台具有教学过程和教学资源的“整合性”与“共建共享性”等特点。
实践证明,该实验平台能整合职业院校多种专业的实验“教”与“学”资源,为学生多样化的技能训练提供较全面的一体化实践平台,同时提高了优质信息化资源的覆盖率和利用率。
关键词:教育信息化;共建共享;虚拟实验平台中图分类号:TP311.56 文献标志码:B 文章编号:1673-8454(2016)07-0074-04一、引言与普通教育不同,职业教育以就业为导向,具有专业性、实践性、应用性、操作性、技能性等特点[1]。
其中,技能教育是职业教育的核心。
而当前的职业教育中,存在以下的问题:(1)实验实训设备昂贵,数量有限,损耗比较严重并且型号落后,更新换代难以跟上科技发展的步伐。
而社会对技能型人才的需求使得职业院校不断扩招。
这就造成了有限的实验资源与大规模学生的教学需求之间的矛盾。
(2)教学过程中涉及高危或极端环境的技能操作,如核电站、矿井采煤等专业操作,涉及不可及或不可逆条件下的操作,如心脏搭桥手术,煤制乙炔工艺,以及一些高成本、高消耗、大型综合操作训练,如船舶建造、飞机发动机的装配等缺乏有效的实训资源,无法经常开展实训。
(3)受课程内容影响,配套的实验实训或“片段式”的企业案例使学生只注重专项技能训练,忽略了对行业整体技能的培训。
“只顾埋头拉车,不会抬头看路”导致学生缺乏行业性思维,就业灵活性和适应性大大降低。
另外,目前的教学资源存在着分散和不连贯的现象和缺乏信息化和体系化的建设,导致其不能形成一个有机整体,甚至某些优秀教学资源没能传承下去和被持续地应用。
(4)现有的实验实训无法及时跟踪、反馈学生的实践结果,加上评价体系单一,缺乏让学生不断修正、提高和完善的阶段性建议和步骤。
以上原因造成学生缺乏兴趣,积极性不高,动手实践能力差等问题,与职业教育提高学生职业技能,培养学生职业素养的初衷不一致[2]。
二、一站式虚拟实验平台的设计方案通过信息技术与教育过程、内容、方法和质量评价深度融合,提高实习实训、项目教学、案例分析、职业竞赛和技能鉴定的水平,吸引行业企业参与专业教学,从而全面提高各专业学生新时代的职业能力和信息素养。
《教育部关于加快推动职业教育信息化发展的意见》(职教成[2012]5号)中明确提出了“十二五”时期职业教育信息化建设的基本思路和总体目标:“以科学发展观为指导,坚持以人为本,需求导向,创新引领,共建共享,突出特色,加快推进职业教育信息化发展。
”然而很多职业院校信息化的建设,仅仅停留在应用多媒体课件展示教学内容上,没有体现出信息技术与课程整合的实质性内涵。
根据前面引言提出的职业教育存在的问题来看:解决问题(1)需要建设一个开放性的实验平台;解决问题(2)需要借助虚拟仿真技术弥补实物实训的不足;解决问题(3)必须使该实验平台具备良好的共建共享性;解决问题(4)必须使该平台具有完整性,即良好的整合性。
综上几点,利用现代信息技术搭建一个集教、学、考于一体的一站式虚拟实验教学平台,实现职业教育与信息技术真正深度融合,能为解决当前职业教育面临的问题提供新途径。
一站式虚拟实验教学平台对学生而言,联通了课堂、实训基地和社会岗位,为学生创造一种能够随时随地在做中学、例中学,及时得到反馈和指导的“空中课堂”[4][5]如图1所示,有效地解决了职业教育实训难、实习难的问题。
一站式虚拟实验教学平台对于教师而言,整合了课程建设、教学资源、评价模式,形成一个一体化的教学体系如图2所示,实现信息技术与现有教学内容和知识点完整配套,便于随时更新和异地共享,为加快推进职业教育资源开发和共享,缩小校际和区域资源配置差距,提供了新的可能。
三、一站式虚拟实验平台的组成一站式虚拟实验平台由实验管理系统、实验教学系统、自主学习系统和自动化考核系统组成,如图3所示。
1.实验管理系统实验管理系统包含通知系统、用户管理、用户组管理、角色管理、权限管理等,负责对各种实验资源、实验资讯、用户信息等进行统筹管理,提高实验管理运作的科学化、智能化,并加快系统化建设进程。
2.实验教学系统实验教学系统提供开放实验环境下的资源共建共享、实验教学、作业管理以及实验教学评价,为提高实验教学效率和效果提供支持。
资源共享共建模块提供可用性高、易获取、优质丰富的实验教学案例资源及题库,对课件、精品课程、微课程、企业的真实案例等进行分门别类的标注,方便检索。
同时这些资源是开放和共享的,支持自主扩展,能够逐渐形成一个完整的学科资源库。
实验教学模块通过虚拟现实技术和网络技术创建高交互的实验教学环境,并进行实验过程跟踪与针对性指导。
同时也包括实验任务的发布、回收与评价以及作业的收发与批改,优秀案例作业的展示与分享[6]。
实验教学过程如图4所示。
3.自主学习系统自主学习系统中有登录模块、知识呈现模块、资源集成模块、学习工具模块、在线测试与在线作业模块、实时自由讨论区和专题讨论区模块、学习过程记录、查询模块。
自主学习系统提供丰富的实验案例和具有高度交互功能的虚拟实验环境供学生进行实验实训,并全程跟踪操作过程,实时诊断与评价操作技能及结果,指出错误的原因,并提出学习建议和操作示范,实现真正的一对一教学实验指导。
学生可以随时随地登录到该学习系统进行某门专业课程的学习,过程是:学生登录自主学习系统,在知识呈现模块获取学习任务后进行相关知识的学习,可以通过资源集成模块提供的专业教学实验案例、真实环境下的操作演示视频等各种资源进行例中学,遇到不懂的问题可以在讨论区进行咨询,同时使用学习工具在虚拟实验环境中进行反复的交互性操作,实现做中学,而学习过程记录模块已在学生登录自主学习系统时开始进行学习轨迹跟踪,查询模块提供学习进度、策略方面的支持。
学生无论进行在线学习还是完成作业或测试,高度交互的虚拟操作系统都会实时反馈与评价,给出针对性的提示信息和操作演示,直至该学生最终掌握正确的操作技能和方法。
最后系统还会对本次自主学习进行总结分析,给出进一步学习的建议,指明继续努力的方向[7]。
自主学习过程如图5所示。
4.自动化考核系统建立以技能自动化测评为中心的多元化评价体系,通过科学化评价机制,采用多样化的评价方式[8],最终实现按照不同情况的需要,实现作业评价、实验过程的跟踪评价、认证评价和课堂总结性评价。
自动化考核系统提供真实环境下的技能训练和考核,全面地考察操作者实际操作能力和解决实际问题的能力,学生可以在该系统下进行各类认证考核的模拟练习。
系统提供自定义测试卷组,学生可以由答题库随机出卷,也可以自由组合客观题与操作技能题目,考核系统都将进行操作技能的自动化评测,为学生提供一个有效的指导。
四、一站式虚拟实验平台的特点1.整合性集教、学、考于一体的一站式虚拟实验教学平台使学生获得“教学练评”的一体化技能训练,即学生在生动逼真的虚拟环境中体验并训练技能,并随时与实验对象、学习资源、教师、同学等进行交互反馈,得到实时评价,锻炼和培养真实的职业行为[5]。
该平台整合了校内不同专业的虚拟实验实训,一方面为学生进行本专业和跨专业技能培训和自主探究式学习提供开放的、综合性的虚拟实验环境,同时也为教师进行交叉学科实验建设和多工种技能鉴定提供平台。
2.可扩展性为随时增加不同的专业训练项目、实验场景和其他功能模块预留可更新和扩展的数据接口、功能接口,使平台应用可持续更新[9]。
3.共建共享性平台具备教学资源上传、试题添加、优秀作业成果展示等功能,这些资源可以逐级推荐和审核,实现优秀教学资源的共建共享。
该平台可以使教师持续有效地开展优质职业教育资源体系化建设。
教师一方面可以把已有的信息化教学资源和成果进行共建共享;另一方面随着实验平台不断应用产生的新经验成果及资源,教师可以进行二次整理和进一步的开发和实时更新,提高实验教学的效率和质量。
五、一站式虚拟实验平台的建设实践为了更好地管理校内的实验实训资源,提高优质实验教学资源的利用率,促进职业教育与信息技术的深度融合,工业中心开展智能管理系统二期工程项目建设,一站式虚拟实验平台是其中一个重要组成部分。
该项目获广东省2015年“创新强校工程”项目资助。
该平台整合了校内原有的电子工程、自动控制、物流管理、数字传媒、机械加工五个专业类别的22个虚拟仿真实验实训项目,如中央空调远程控制、高电压控制、虚拟数控铣削加工、教育电声系统、虚拟演播、非隔离型AC-DC变换器、物流三维模拟仿真、交互式虚拟装配等,并在此基础上进行进一步的扩充和建设。
学生可以在此开放性的平台进行自主学习与技能训练,获得实时评价,提高操作能力。
某些专业还可以进行认证考核模拟练习,例如“CZK数控加工仿真训练与智能化考核系统”开展面向实际生产过程的机床仿真加工训练;如“电气故障信息化考核系统”中的“制冷设备电气故障检测智能考核系统”提供了四种不同的制冷设备控制电路:(1)变频空调控制电路、(2)热泵式分体空调控制电路、(3)中央空调控制电路、(4)冷库控制电路供学生进行仿真训练。
这四种电路均由信息化系统以智能化方式设置各种故障点:变频空调设置了28个故障点、热泵式空调设置了24个、中央空调设置了30个、冷库24个,以满足不同等级的技术培训与考核使用。
另外,考核系统中的试题库含有两类试题:一类是针对制冷设备控制电路板设置的培训应会试题库;另一类是根据国家劳动部有关制冷设备相应职业技能等级的应知考试题库;再如“中央空调信息化智能考核系统”,学生可以远程进入中央空调的虚拟仿真界面,如图6,图7所示,进行中央空调和冷库的正确开关机顺序、延时时间长短控制、运行状态实时监控和故障排除等仿真操作和模拟考核[7]。
仿真界面上显示的各种动态变化的数值来源于可编程控制器PLC上的对应变量链接,通过传感器采集空调运行的各种实时数据获得。
该平台计划提供面向广东省支柱产业:数控、电子、电工、软件、汽车、金融等专业技术考核60多个方向的项目实验实训,28个工种的职业技能鉴定,向其他职业院校开放,形成辐射作用,扩大优质信息化资源覆盖面。
同时各专业的教师可对平台内的实验实训资源共同进行建设与开发,保证优质的教学资源得到持续性的更新和共享,为我校“面向职教、服务职教、引领职教、特色发展”的办学思想提供支持。
六、结束语本文提出一站式虚拟实验平台的设计思想,在建设与应用的实践中,该平台的“整合性”与“共建共享性”为职业院校师生的教与学提供了极大的便利。
该实验平台的建设与投入使用为职业院校提供了一个清晰的体系化数字教育教学资源库,便于各专业教师进行综合统筹,对相关领域各种资源进行分批逐次的信息化建设,有利于职业院校的学生充分利用校内外的实验实训资源进行技能培训,拓宽职业视野。