虚拟教学范文

时间:2023-03-18 07:05:53

导语:如何才能写好一篇虚拟教学,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

虚拟教学

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1.1能够激发学生的学习兴趣,使其发挥主观能动性

虚拟实验室具有3个特色,即沉浸性、交互性和构想性[4]:能够使学生沉浸在虚拟场景中,投身于实验活动中,并及时准确得到反馈信息,使学生从视听触摸各方面获得直观感受。虚拟实验技术是将文字、图形、声音、图像、动画有效的结合在一起全方位地呈现给学生,这样就可以不断地刺激学生的感官,激发学习兴趣。而且,虚拟实验技术采用问题式教学法,将学生带入问题存在的环境,有针对性启发性地引导学生思考;并能将抽象的学习和现实病例结合起来,诱导学生展开联想,主动思考;学生可以直接与周围虚拟环境进行交流,图文并茂的功能使其获得丰富的感性认识,加深对抽象概念的理解和记忆,逐步培养学生分析、综合、归纳等思维能力,并能最大程度激发学生的学习兴趣[5]。虚拟实验室应用于临床诊断学,打破传统教师在学习过程中的主导地位,使学生能够很好地发挥主观能动性,提高主动思考,逐步解决问题,培养临床思维的能力。将学习新知识、反复练习和自我测试有效地结合,形成一种积极、生动、高效的教学模式。这是以往传统教学方式无法比拟的,因此在教学中具有重要的、不可替代的作用。

1.2节约教学资源,弥补教学条件欠缺

传统的临床诊断学包括理论授课和实习教学两部分,主要以教师讲授、书写板书、结合幻灯片演示和示教来进行教学。面临教学场地限制、教学经费缺乏、师资力量不足等问题。而且,学生主要获得的是间接知识。虚拟实验室可以创建出虚拟的学习环境,解决上述存在的教学问题,使学生能够直观形象的进行观察和学习。而且能够反复利用,节约教学成本和资源。诊断学教学无论问诊、体格检查还是辅助检查的判读,都需要反复演练,逐步培养学生的临床思维和实践能力,利用虚拟实验技术可以解决日益增长的医学生数量和有限的教学资源之间的矛盾。

1.3提高医学生临床实践经验,减少医患矛盾

在医学院校中以往的传统教学以课堂授课为主,学生缺乏实践经验,纸上谈兵难以很好掌握诊断学基本功。虚拟实验技术的优势之一就是可以让学生们反复实践,改变原来只能听,而摸不着看不见的状态。能够模拟各种疾病,不同的症状和体征,医学生可以根据自己的情况,自由选择,因材施教,反复训练。另外,医学领域需要与患者、家属密切接触,而目前医患关系欠佳,学生很难单纯通过临床实习全面系统获得诊断学的实践经验,甚至存在增加医患矛盾和医疗隐患的风险。而虚拟现实技术既能提高教学质量,又可以规避矛盾,消除隐患,减少风险。

1.4完善临床技能考核综合评估体系

以往的医学考试通常重视理论知识的掌握,而轻视临床实际操作能力的检验。学生往往死记硬背,而不会活学活用。虚拟实验室应用于诊断学考核中,可以根据情况设计出各种模块,如某种疾病的问诊,阳性体征的查体,心电图的判读及临床基本穿刺操作,可以全面考核学生的临床技能的实际掌握情况,便于发现教学中存在的问题和遗漏,查漏补缺,及时修正,确保教学质量的提高。

2虚拟实验室在临床诊断学各部分教学中发挥的作用

医学教育涉及人体的复杂结构和功能,传统教育依靠教师口头讲授、板书、挂图,即使结合多媒体声音、图像等也无法将人体的立体结构呈现给学生。而虚拟实验技术可以将人体从整体到局部,从内部到外部,包括神经系统、血管系统等,均可立体形象的展示出来,使学生一目了然,从感性认识开始,逐步掌握相关知识[6-7]。临床诊断学作为各临床学科的基础,将虚拟实验技术贯穿至诊断学各部分教学内容中,可大大提高教学质量和效果。临床诊断学主要包括4个部分:

2.1问诊

问诊是医学生成长为临床医生前所必须掌握的重要技能,而且对于疾病的诊断至关重要。但初学诊断学的学生,在学习问诊阶段也会遇到很多问题,比如患者的配合、语言表达能力、沟通能力、受教育程度等都会影响问诊的效果。而利用虚拟患者,人机对话问诊,模拟问诊全过程,反复演练,有利于医学生掌握规范的问诊用语和正确的问诊方法。也能激发学生的学习兴趣,增强信心,有效地掌握问诊方法和技巧。

2.2系统体格检查

该部分是临床诊断学教学中的重点和难点,理论授课讲述内容多,必须结合实际演练才能很好掌握,而临床实习中,由于患者数量及病种的限制,常常出现实习内容与住院患者不匹配的现象。而且,目前医患关系紧张,患者维权意识强,很难充分配合。利用虚拟标准化病人可以解决这些问题。虚拟标准化病人系统是由两部分组成:电子标准化病人和多媒体软件。多媒体教学软件可将相关的文字、图片、声音等有机地结合在一起,尽可能模拟真实患者设计[8]。学生可以在虚拟标准化病人身上进行系统的体格检查,可以反复练习心肺腹部视触叩听4步查体操作;可以看到虚拟标准化病人疼痛、病理反射等反应;触到甲状腺肿大、肝脾肿大等阳性体征;叩出清音、浊音、鼓音、实音;听到正常或异常的心音、呼吸音、心脏杂音、肠鸣音等。其中,心脏听诊最为复杂抽象,学生难以很好掌握,虚拟标准化病人可设计各种类型的杂音反复对比,并结合多媒体技术可将杂音产生原理与心脏运动、心动周期、心电图相结合以动画的形式演示给学生,将抽象复杂的知识形象生动的呈献给学生。另外,虚拟标准化病人具有纠错功能,并给出评分,使学生们在反复演练中逐步掌握扎实的临床基本功。

2.3辅助检查

以心电图教学为例,在心电图学习过程中,学生往往感到抽象、难以理解记忆。要想提高心电图认识的水平与能力,就要让学生们从原理入手,了解心脏的结构,传导系统解剖以及心电图形成的原理。虚拟实验技术可以创建出心脏三维模型,让同学们直观地从不同角度、不同切面研究心脏结构,明确心电活动的产生原理[9]。另外,给虚拟标准化病人反复行心电图检查可使学生多动手、多练习、多思考,一边操作,一边学习图形,并结合具体病例判读各种异常心电图。理论联系实际,提高医学生的动手能力和临床思维能力。

2.4临床基本操作

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一、虚拟现实技术

虚拟现实技术(ⅥrnJalReaJ时,简称vR技术)出现于20世纪60年代,随着处理器技术的大幅度提高以及图形绘制技术、数字信号处理技术、传感技术的发展,近几十年来在国内外形成了对虚拟现实的研究热潮。

虚拟现实系统提供了一种先进的人机界面,它通过为用户提供视觉、听觉、触觉等直观而自然的实时感知交互的方法和手段,最大程度地方便用户的操作,从而减轻了用户的负担,提高了系统的工作效率。虚拟现实技术具有3个突出特征:沉浸性、交互性、想象性。

虚拟现实系统由两部分组成:一部分为创建的虚拟环境,另一部分为介入者。虚拟现实的核心是强调两者之间的交互操作,即反映出人在虚拟环境中的体验。我们可以给出如图1的虚拟现实的概念模型。

二、虚拟实验系统

1.虚拟实验系统的特点

(1)共享程度高。虚拟实验系统不同于传统实验在地域和时间上的限制,它不仅可以接受本地用户的访问,有访问权限的异地用户也可以使用系统。并且也无需考虑使用时间的问题,实验者可以随时进行实验。虚拟实验系统为用户提供了一个可以在任何时间、任何地点访问的实验环境,极大地提高了信息与实验资源的共享程度。

(2)强大的交互能力。为了向用户提供一个逼真的实验环境,虚拟实验系统往往都具有强大的交互能力,实验者和虚拟实验对象之间可以通过鼠标的点击或者拖曳操作进行交互,实验者可以实时地观看实验现象和实验结果。

(3)支持协作。虚拟实验系统提供了多种方式来完成用户间的信息交流。

2.虚拟实验系统的建模

如何构建教学型虚拟实验系统,使其能够拥有丰富的实验内容表现方式、提供形象生动的实验内容,让让学生实现从感知到理解的过程,一直是研究教学型虚拟实验系统的热点问题之一。

虚拟实验系统的构建是将多种技术综合运用,首先构建实验过程所需要的各种仪器设备,对于场景进行建模。三维虚拟场景模块的建立是以某一实景为基础的,因此在虚拟场景建模之前需要对实验室环境进行实地考察并对建筑物进行筛选,从而构建具有真实感的实验环境。对于仪器设备完全用ⅥML语言建立复杂的三维模型是相当烦琐的,而且建模方法缺乏直观性,而3DSMAX强大的三维建模功能以及对具有转换为V文件格式输出的功能,使其在三维虚拟场景中广泛应用。我们在实际的建模过程中根据要建立模型的特点选择建模方法。简单模型,直接采用VRML中简单几何体拼贴纹理的方法,对于复杂场景则采用3DsMAx建模后以VRMI,文件格式输出。当然在虚拟实验的建模过程中的庞大建模工作量对软件的建模效率以提出了很高的要求,于是,在该建模过程中我还采用了高效的照片建模软件Canoma,Canoma是MetaCreations公司(即现在的Vie、vpoint公司)的软件产品,利用它可以让我们无需建模,即可直接从一张或几张照片制作三维模型,因为使用真实照片直接生成三维模型,所以效果非常真实;而且CaIloma可生成网络使用的VRM,文件格式。为了能够反映真实仪器设备的特性,有时还采用FLASH技术来达到仪器设备外观的逼真性,并提供一些基本的交互。

3.虚拟实验系统中的交互

交互性是虚拟实验系统中的一个重要问题。一类是用户在浏览场景的时候,主要的输入设备就是鼠标,这时候检测器实际上是检测用户对于鼠标的各种操作动作,如鼠标的单击、指向、拖动等等,从而场景做出相应的反应。检测这类动作的监测器是接触型监测器。描述这类监测器的节点有接触监测器节点TouchSensor以及PlaneSensor节点、SphereSensor节点、CylinderSenS0r节点;另一类是用户和场景中某对象接近的程度,对象做出相应的反应,使得用户和虚拟对象之间形成交互。

将所有仪器设备成功地加入到场景当中之后,用户应该可以随意地拿起自己需要的实验器材进行实验,所以要提供用户选取实验器材的接口。当用户在选择某件仪器,为了提供给用户选择的接口,我们在实验仪器原型中设计了供用户选择的按钮。如果选中时就可以点击按钮“tal(e,无需使用就只要点击“放回”按钮。由于用户需要与系统进行交互,同时系统需要根据用户的选择与后台数据库进行通信,因此我们使用JavaApplet。Applet具有良好的网络传输透明性,图2显示了浏览器通过Appl访问数据库的整个过程。

三、虚拟实验集成的系统结构

1.软件程序集成

软件程序是虚拟实验系统的重要内容,是系统的灵魂所在。在虚拟实验系统中,我们将软件程序部分按照层次化和模块化的设计模式进行集成。集成化的软件程序依据集成度的大小分为不同层次的模块,分属不同层次的模块充分体现了整体和部分的关系,各模块都可以看成是下一层次多个模块集成的整体,每一个模块又都可以看成是上一层次模块中的一部分,各层次之间互为整体和部分的关系为系统结构构架提供了灵活的方式。

2.系统功能集成

系统功能集成是建立在软件程序集成的基础之上的,系统功能集成是系统结构集成的重要体现,系统结构的有效集成度是系统功能集成的重要基础。在虚拟实验系统中,软件程序的集成保证了系统功能在不同层面上的集成度和在各层面之间的灵活性。以不同集成度来形成的系统功能整体在系统构建、修改、维护等方面起到了重要的结构化支持作用。

3.仪器软面板集成

仪器软面板是虚拟实验系统的重要特色之一。在传统实验系统中,仪器设备一般会自带一个显示屏,以及相关的操作组件和按钮来形成一个操作面板,这个面板的形式以及各组件和按钮的功能是固定的,不能修改和设置。在虚拟实验系统中,各种仪器设备的操作面板集中显示在计算机的显示屏幕上,这种面板由软件程序来形成和设置,由键盘、鼠标以及其他的外部输入设备来控制,面板的形式以及各组件和按钮的功能可以根据需要自定义,可以将多个仪器的面板组合在一起,也可以将某一个仪器的面板简化。仪器软面板形式和功能上的这种灵活性正是系统集成度的体现。

4。网络集成

网络的出现使得分布式结构成为可能。在虚拟实验系统中,我们通过网络可以突破时间和空间的限制,将更多的协议方和操作方以一定的集成度集成在一起,共同完成实验项目。我们在谈集成性的问题的时候,一定是和相应的分散度联系在一起的,就如同整体和部分之间的关系,每一个整体都可以看作更大的整体的一部分,而每一个部分又都可以看成更多小部分的整体。网络的分布式保证了系统结构的集成性。

四、虚拟实验教学应用的优势

从虚拟实验的技术优势和实验教学的现状需求出发,其优势主要体现在以下几个方面:

1.资源开放

从虚拟实验的技术实现角度来看,实验教学中的有效资源全部开放,这使得实验项目从开发到操作,再到后期数据处理与实验课程的复习全部开放给学生,学生可以利用系统软件程序模块和实验项目设计模板等帮助实验设计方案的形成与开发;利用数据分析与处理工具包进行实验数据的分析与处理,获得规律性认识:教师的指导性意见、学生的交流信息和实验故障和误差分析等信息资料,可以帮助学生在实验课程总结和复习中取长补短、巩固知识。

2.组织形式开放

虚拟实验将实验资源、实验项目开发和实验操作等网络化、平台化,因此实验内容、时间以及地点等组织形式是开放的具备可选择性。针对目前实验教学需要跨学科、跨地域、多项实验同时开展等现状要求,虚拟实验所具备的组织形式开放性为实验教学模式的扩展提供了技术准备。

3.对象开放

虚拟实验的网络功能能够根据不同的对象设置不同权限的系统身份,实验参与人员各取所需,实现学习和交流的目的。在实验教学中,对象的身份基本分为三种层次和三种身份。三种层次指的是系统管理员、教师和技术人员、学生。三种身份是针对学习者而言的:实验课程参与者、远程实验课程学习者、实验爱好和探索者。

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关键词:医学影像;虚拟仿真;实践教学

医学影像学作为医学领域触及范畴最广以及发展速度最快的重要学科之一,医学影像学不但需要具备足够的专业知识,而且还应掌握一定的理论基础,掌握临床技能和知识,同时能够熟练操作临床影像设备。近几年,国家教育部极为重视虚拟仿真实践教育的管理与共享平台的建设,但医学影像学专业教师在培育学生们实践能力时,仅仅依赖附属医院内部有限的设备与较为陈旧的实验教育方法,这显然无法达到培育应用型人才的目标。实践教育方法滞后、设备有限,而学生数量较多的现象,极大程度减少了学生们的实操机会,因此虚拟仿真教育平台在医学影像实践教育中发挥的作用不言而喻。

一、医学影像虚拟平台仿真教学平台实践教育现状

(一)基础医学与临床课程割裂多数三年制医学类院校教育基本分为一年学校本部的专业基础教育、两年医院临床教育,学生群体也伴随学习阶段的差异分别从基础学院与各个医院进行分别管理。现阶段,医院教育受各种因素影响,难以实现两个教育阶段的一体化管理与教育质量的改善,人才培育质量也良莠不齐。并且,因管理体系的制约,导致两个阶段的教育职责与任务模糊,基础教育教师切实回归临床,以及临床教育教师向基础靠拢的计划无法有效实现。以教育科研工作为主的学校基础教育和以医学教研为主的医院教育工作内容及侧重点存在差异,极易导致医学专业育人计划的割裂,学科内容融合难度较高,学生群体临床思维无法建立。临床课程与基础医学的割裂,导致基础和临床互相融通的教育体系无法建成。

(二)教育模式较为陈旧自国家高等教育招生规模逐步扩大后,各所高校师资力量迅速扩大,同时引进大批青年教师。据研究表明,普通高等院校三十五岁以下的教师占据高校教师整体数量的百分之四十八。诚然,医学院校多数教育工作者来自非师范类院校,尽管多为博士生毕业,但毕业后便开始从事教育工作,仅仅是身为知识接受者或者学习者体验过专业教学,在教育活动中知识传授技能、综合素质与教育工作经验较为缺乏。虽然经过短期职前培训,但面对临床工作经验匮乏、科研压力大以及教育任务重的现象,基础教师欠缺了临床知识与临床体验,而临床教师难以贯通基础的现象相对普遍,在精力与时间均无法保证的状况下,突破以学科作为中心的传统教育模式,摆脱公共基础、临床医学以及医学基础老三段设置,是现阶段教育工作者的重要任务。

二、医学影像虚拟平台仿真教学平台实践教育的应用策略

(一)创新医学教育基础与临床结合的虚拟仿真实践教育平台医学教育基础能够加强医学生工作胜任能力,对于素质、技能与知识实施整体设计,凭借虚拟仿真教育手段,整合医学影像专业基础和临床知识,融合机能及形态、虚拟和实践,进行跨学科的优化整合,实现统一管理、资源共享以及优势互补,建设崭新的将临床实操能力与临床思维培育作为核心,将临床技能、结构形态、临床思维以及器官功能作为教育主线,具备特色的断层影像解剖和人体解剖的虚拟仿真教育平台、形态学仿真教育平台以及PACS医学影像仿真虚拟平台下的实验教育系统。平台群设计应由高到低,由简到繁,逐步过渡,从而契合学生们临床思维生成与认知规律。教育内容设计,前期接触临床知识和技能,后期切实回归到基础,落实学生大跨度与全过程学科实践整合,建构完善的知识系统。资源建设,将虚拟平台教育资源和实验室、实验教材与实验课程等基础建设充分整合,借助优秀实验教材奖以及实践教育成果奖等激励举措,推动教师虚拟项目的积极设计与开发,增加和高水准教师的学习及交流。这一资源建设模式不仅提升医学影像虚拟仿真教育平台实践教学的可持续性与时效性,还有助于提高教师教育水准与综合素质。

(二)创新以往教育模式将网络技术与多媒体技术等引进实践教育过程,促进教育模式的创新和改革,在医学影像虚拟仿真实践教育平台建设的同时,加强实践教育信息化建设。在实践教育中,各任课教师应凭借教育平台多元化功能创新以往教育模式,如平台支持任意地点与时间的远程访问、教师在线布置任务与测验、提交与批改实验报告、自动统计成绩以及师生交流互动等功能,真正实现了医学影像实践教育记录、传输、互动以及评价的可视化,为师生提供了教育、学习的新渠道,也丰富了实践教育资源库。另外,平台和诸多附属医院建设了资源共享平台,在具体教学中,附属医院能够为学校教育提供诸多典型临床病例,进一步充实虚拟教育资源,落实在线、共享与大规模等试验教育活动与传统教育模式的创新。综上所述,构建网络虚拟实践教学平台,可以使学生更好地完成临床影像技术仿真模拟训练,可以有效解决目前医学影像技术实践教学环节的薄弱之处,实现良好的教学效果。尤其新时期,实践教育创新对于提升医学影像教育质量发挥着不可忽视的作用,而医学影像虚拟仿真教育平台把学生们带进崭新的实验空间中,不但激发其学习热情,而且也实现了学校资源开放共享,真正解决了教育需求与实践资源稀缺的矛盾,值得广泛推广和应用。

参考文献:

[1]许定华,罗泽斌,徐晓红,揭广廉,罗树存,黄毅鸿,江华堂.基于在线互动教学云平台的互联网+医学影像学教学模式研究[J].医学教育研究与实践,2019,27(03):400-403.

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虚拟机可以通过软件来模拟完整的硬件系统,在一台物理计算机上可以利用虚拟机同时安装、运行多个虚拟的操作系统(以下简称GuestOS,即安装在虚拟机中的操作系统),如WinXP、Win7、WindowServer2008、Linux等,各系统间可以同时运行且互不干扰,也可以组建成一个网络,多系统间也可以进行灵活切换,从而在节约资源的情况下方便地完成各种测试与开发。目前在信息化教学中比较常用的虚拟机软件主要有VirtualPC、VMware。两种虚拟机均能支持Dos、Windows、Unix、Linux等GuestOS,安装GuestOS时均可采用物理光盘或使用ISO镜像文件,GuestOS均有bridged(桥接模式)、NAT(网络地址转换模式)和host-only(仅主机模式)三种网络工作模式,安装后的GuestOS和HostOS(即物理计算机上安装的操作系统)是相互隔离的,但鼠标指针均可以在二者之间随意移动、拖放文件,而且GuestOS均具有磁盘还原功能。VirtualPC是微软开发的虚拟机,对Windows操作系统具有较强的兼容性;最新版本VirtualPC2007汉化安装包仅27MB左右,安装快速,约90秒即可完成安装;GuestOS的硬盘和内存大小按实际使用动态增减,VirutalPC虚拟了一个通用的显卡:S3Trio32/64(4M),还虚拟了串口和并口。而VMwareWorkStaion6.0之后的各版本安装包均在400MB以上,安装时间较长、较繁;GuestOS的硬盘容量在设定后不可调整,但可增加硬盘数量;分配多少内存,即使不用,也占用着,不可被其他地方调用,因而基于VMware的GuestOS比较耗资源。但VMware更新最快,支持最新的各种操作系统,可以虚拟出除串口、并口外的USB、打印机等,而且VMwareWorkStation自9.0起具有更出色的3D图形技术。VMwareWorkstation具有更快的3D图形处理能力,支持在Windows和最新Linux虚拟机中使用DirectX9.0cShaderModel3和OpenGL2.13D图形技术,因此可以轻松地满足AutoCAD、Solidworks和许多最新游戏等3D应用的严苛要求[1]。对比VirtualPC和VMware,如果要安装Windows系统,且所要使用的软件对显存要求不高,对GuestOS的设置也比较简单,则建议使用轻巧型的VirutalPC;若是需要安装非Windows系统,或体验最新的各种操作系统,或软件对显存要求较高,或需要更多的硬件虚拟时,建议使用VMware。

2虚拟机在中职信息化教学中应用

2.1应用一:教学环境随身带

GuestOS在HostOS中只是一个虚拟硬盘文件,文件大小即GuestOS实际消耗的硬盘空间,如GuestOS为纯净的WindowsXP或WindowsServer2003,虚拟硬盘文件大小一般不超过2GB,便于存储在U盘或移动硬盘随身携带。由于VirtualPC和VMware都可以直接使用虚拟硬盘文件打开相应的GuestOS,所以对于一些特殊的教学环境,教师可以事先在GuestOS中配置好,或直接将实训室的实训环境通过镜像方式Ghost安装到GuestOS中,然后将虚拟硬盘文件存放在U盘或移动硬盘中,随身携带,这样只要所用计算机上安装了相应的虚拟机就可以把虚拟硬盘文件拷到计算机上使用,这样既方便了备课,又方便了上课。当然,经实践证明,如果是存放在USB3.0的U盘或移动硬盘上,则可在USB3.0的移动设备上直接运行GuestOS,这样省去了拷贝虚拟硬盘文件时间,大大提高使用效率和便灵活性。VirutalPC安装快速,操作简单,相对于VirutalPC,VMware的硬件虚拟更强大,磁盘使用效率更高,更突出优势,若某些软件在VirtualPC无法运行时,不妨使用VMware。但由于VMware安装较繁琐、耗时,若要使用VMware,则建议先在常用的多媒体教室或实训室安装好VMware,以免影响课堂进度。

2.2应用二:节省设备投入,提高实训教学效果

2.2.1方便教师搭建服务器,提高实训教学效果

在实训教学中,将用于考试或文件共享等专门用途的ServerOS安装在教师机的虚拟机上,则每间实训室可节省1台服务器计算机。在虚拟机上安装ServerOS后,教师可方便地实现在WindowServer2003的GuestOS中搭建各种服务器,如文件服务器。在建好文件服务器后,可以通过特定软件实现为每个学生机建立一块相互隔离的个人空间,这样既方便了学生提交作业,也方便每次课将上次未完成的作业对应地发送给学生。

2.2.2方便学生搭建实训平台,进行实训、测试,强化技能

(1)在计算机实训中,每个学生均可利用一台计算机同时操作多个GuestOS,进行完整的实训测试,不仅提高了实训设备的使用效率,还可以让每个学生系统、全面地掌握相关技能,而不局限于分工合作后的局部技能,如网站建设与测试、网络攻防测试等。(2)由于HostOS与GuestOS是隔离的,所以在GuestOS中不管是分区、中病毒、死机,还是安装各种软件,都不会影响HostOS。在HostOS中,GuestOS仅表现为一个或多个数据文件,所以诸如系统安装、磁盘操作、分区调整、数据删除与恢复测试、病毒防治、网络安全攻防测试之类会损坏HostOS的实训,就可以放心地让学生在GuestOS中进行反复实训,这样学生的专业技能也能得到更好的强化。

2.2.3方便准备不固定实训场所的实训环境

(1)对于临时调整实训室时,经常会遇到学生机缺少实训环境,教师可以利用如凌波多媒体网络教室软件、飞鸽传书等局域网文件传送软件,快速地将配置好实训环境的虚拟硬盘文件传送给学生,学生就能在虚拟机的实训环境中正常完成实训。(2)对于一些非正常教学的培训,学生机中缺少培训所需软件,或软件版本不同,则可将培训所要的软件安装到GuestOS中,传送到学生机上,从而减少了对所有学生机因不同需求反复安装的麻烦。

2.3应用三:录制实训教学视频

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在当前的影视教学过程中,创设虚拟实验情境的课件大都是利用flashmx软件制作完成,并将其分为运动拍摄以及固定拍摄两种形式。其中固定虚拟拍摄比较容易操作,首先通过矢量图将现场拍摄的实际情景模拟展现出来,包括里面的人物动作以及摄像机的具体摆放位置,并将所有摄像机设置成为按钮,然后再将已经拍摄完成的视频材料通过超级链接连到已经设置完成的按钮之上,这样就算是完成了固定拍摄的实际虚拟实验。不过在制作该课件过程中,经常容易碰到的问题是为了改善教学,一般情况下,在虚拟实验之中都要求学生对其操作流程进行实时有效的反馈,但由于在影视教学过程中需要使用大量的视频教材,这势必会整个课件观看速度造成一些负面影响。所以,为了有效的解决掉这个问题,当前在制作课件时,大都采用flv格式的视频教材,这就在一定程度上确保了课件的自然顺畅性。

而相比之下,要想实现运动拍摄的效果,其过程以及操作就会显得较为复杂,需要学生依据它的实际变化而进行相应的鼠标跟随,并将鼠标位置同图片序列有机的绑定起来。

⑴创设一种合适的拍摄场景。通过使用计算机中的图形功能,简单的创设一个拍摄场景,并且包含人物的实际位置与动作、摄像机的具体摆放位置以及视频框等内容。此外,还应依据一定标准将视频框同摄像机位相对应起来。

⑵为按钮添加一些相应的动作,并将操作效果实际模拟出来。首先要依据一定流程,来为鼠标制定一些跟随效果,并将拍摄中摄像机位地变化情况模拟出来。其实际的操作方式可以简单概括成为:将虚拟情境中的机位2改设成为影片元件,然后在为其添加一些特定的动作脚本,同时实现鼠标的有效跟随。具体操作如下:

第一,当在操作过程中,完成“点击”机位2之后,实施以下动作,amera2一mc.onPress=function()

第二,将机位2跟随鼠标移动,并确保其在约束的范围之内,同时也要有效的防止和避免鼠标滑出虚拟模拟的场景。

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关键词:虚拟实际 ;职业学院 ;会计教学

职业学院本身的学习时间相对较短,学生基础知识不是非常扎实,他们在会计专业的学习上未免会存在畏难的心理,导致不能对一些原理进行深入的体会,不仅影响了他们对会计的学习兴趣,还会影响他们对职业资格证书的考取。职业学院的学生畏难的原因可以说是多元化的,然而教学方式的守旧也是其中一个比较重要的方面。虽然,我国在强调课程改革的过程中对职业学院的教学方式进行改革,也获取一些成效,然而在会计教学中仍然存在一些照本宣科、填鸭式的教学方式,正是因为这样,才更加需要创新教学方法,更新教学理念,不断深入的学习会计的原理,只有这样才会在课堂上取得良好的效果。“虚拟实际”就是结合会计科目的特点,利用思维扩展来开展教学和学习,是一个非常适合的教学方法。

一、“虚拟实际”教学方法的内涵

1.“虚拟实际”教学方法的定义。所谓“虚拟实际”就是想象,但和一般的想象有着很大的差异,其具备两个特点,第一就是不能脱离实际情况,是和实际紧密联系在一起的,虚拟的事情是已经发生或者可能要发生的,第二就是虚拟是要具备可操作性的,因此“虚拟实际”是根据实际而作的虚拟。这样一来,就可以创设情境,让学生根据这些情境来构建会计知识体系,拓展学生的思维,让他们能够在发散的学习中收敛,获得理论和实践的深度结合。虚拟实际教学方式就是让学生根据自己了解的实际情况来虚拟经济活动,并让学生虚拟的参与到这些经济活动中来,运用会计的方法来记录这些经济活动。当然,有些经济活动的记录学生并不是十分熟悉,但是学生对经济活动本身应该是熟知的,这样教师教授的方法就不一样,这样教师只需要交给记录经济活动的方法或者规则,让学生由熟悉的情境向不熟悉的知识转变,学生的主动性就会加强,这样比单纯的教学更加具有吸引力,不仅转变了学生被动学习的状态,还让学生从原来的被动转化现在的主动。2.虚拟实际教学的优点。虚拟实际教学在会计专业课程中进行使用,具有以下几个优点:一是可以消除学生的畏难情绪,会计的学习难度大并不是因为会计知识体系本身多难,而是学生是否愿意学习,如果他们不愿意学习,那么再简单的科目也是难的;二是调动了学生的学习积极性,教学的目的首先就是让学生能够接受课程的安排,创设一个虚拟的经济环境,从他们熟悉的事物上着手,使他们更加易于消化和吸收;三是符合学生学习的记忆特点,学生如果采用的理解记忆的方式比那些机械记忆更加具有效果,学生记得更加持久;四是符合循序渐进的学习规律,人们对知识的掌握是一点点的积累的,是从低到高,由少积多的,结合这种方式可以采用渐进的方式让学生掌握更多的会计方法;五是解决了实训的瓶颈问题,会计的就职范围是很宽泛的,但是任何企业都不会轻易为学生提供实习的机会,运用这种方式让学生提前熟悉会计工作环境,让他们可以更好的应对工作岗位。

二、“虚拟实际”教学方法的意义及应用步骤

1.应用虚拟实际会计教学方法的意义。会计是一门实践性教学,但是在教学的过程中有大量的真实的经济数据不太现实,所以教师应该尽可能多的本着实践的原则进行教学,让职业院校培养出与社会接轨的人才。虚拟实际教学方法恰好了弥补了会计教学中的弱点,让学生在虚拟的实际中将发生的事情或者将要发生的事情模拟出来,创设这样的情境,让学生领悟教学的内容,这样就可以弥补学生实践的不足。职业学院中不是所有的学科都可以采用虚拟实际的方法进行教学,但是会计作为一门注重实践的学科,采用这种方法可以收到比较好的效果。一方面,会计主要是记录经济活动的工作,即会计只记录已经发生的经济活动,不需要进行额外的创新性活动,所以会计专业的教学不需要培养创新型人才;另一方面,会计是建立在经济活动之上的,任何个人都可以参与经济活动,对学生来说比较熟悉。越来越多的教学经验表明,会计在开展教学过程中,并不是每一节课都需要虚拟实际,只有那些理解起来比较困难,内容较多的教学内容,才适合运用这种方法,所以各个职业学校可以根据课程本身的特点,结合虚拟实际的教学方法,帮助学生加快理解,更好的掌握会计的准则。2.虚拟实际教学法的使用步骤。虚拟实际教学方法的使用步骤:第一,要消除学生的畏难情绪,建立学生学习的信心。事实上,很多时候学生不是学习了才感觉会计难学,而是听到同校的高年级同学说比较难学,于是就造成了学习不积极的畏难心理,因此,实施适合的教学方式之前并不是要教授学生怎么学习知识,而是要消除他们的畏难心理,从而建立积极学习和愿意学习的信心。第二,要求学生按会计借贷的方式记录自己的消费,借贷内容可以是真实的情况,也可以是虚拟的,任何一个学生都是经济活动的主体,他们每天都在发生着与自己相关的经济活动,所以让他们养成学习即运用的习惯,就会加强他们对会计基本规则的理解和掌握。第三,可以让学生虚拟到一个小商店做会计,小商店是要比学生自身的经济情况复杂,每天要进货、卖货,还有房租和水电费,小商店一般没有职业的会计,一般都是由老板自己来处理,学生通过对虚拟的小商店进行会计记录,了解会计业务的实际操作,熟悉会计实践。第四,要求学生想象是一家大型超市的会计,比起小商店,大型超市又多了更多的业务,不仅仅在规模上有所扩大,在处理会计实务上也相应的增加了银行和税务的情形,这就让学生要熟悉税务知识和银行知识,学会如果处理与此相关的实务。第五,要求学生虚拟一个贸易公司的专职会计,贸易公司和超市有相同的地方,也有差异,这里面就多了一项大宗买卖的交易,这些交易如何记录,就是在虚拟实际中应该重点学习的。第六,要求学生虚拟一个小型加工厂的会计,因为会计的行业从业的方向比较广,不仅在商业领域,也可能出现在加工制造领域,但是方法都是相同的,但是加工制造会涉及到很多小零件的价格和成品的价格记录,所以需要学生自己通过虚拟来达到熟悉各个领域的会计工作。第七,要求学生虚拟股份公司的会计,股份公司比一般的独资公司的区别就在于对利润的分配,这是股份公司特有的会计实务。

三、结语

会计实务是随着行业的不同而有所改变的,对于职业学院的学生来说,他们不可能从事多个行业去体验会计实务,这就需要教师在采用教学方法的时候采用虚拟实际,让学生通过虚拟体验会计实践,加强对知识的理解和弥补实践机会的不足,只有恰当的运用虚拟实际的教学方法,结合教学内容的实际情况,才能发挥更好的效果。

作者:王穆娟 单位:南昌理工学院

参考文献:

[1]邓学浩.改进会计实践教学的措施[J].财会通讯,2004,(5).

[2]关源.关于高校创业教育的思考[J].牡丹江师范学院学报,2004,(3).

[3]古华.案例教学法在高职会计教学中的应用[J].辽宁高职学报,2005(4).

[4]牛彦秀.关于高校本科会计教育改革的思考[J].安徽商贸职业技术学院学报,2005(2).

篇7

【关键词】虚拟现实;虚拟教学系统;建模

一、引言

虚拟现实技术(VR)是一门快速崛起的新型技术,它的出现对教育产生了深远的影响,改变了以往的一些教学观念和教学模式,开拓了现行教学手段的发展空间,为教学的创新提供了广阔的空间[1]。使我们教学工作和科研可以遵循“低成本、高性能”的原则,从软件、硬件上展开,逐步实现教学系统的动态环境建模技术、实时三维图形生成和显示技术以及三维交互系统的研制。

二、虚拟现实技术应用于教学科研的实现方法

首先利用现有的软硬件、网络环境和教学资源,包括各种相关技术专家和开发人员。本着自主研发和合作相结合的方向,完成各类医学和生物学教学场景虚拟实现和模型建立,从而完成相应的模型数据库的建设,根据不同的教学目标、科研方向和需求,逐步完善各学科教学课件的整合工作,包括医学诊治方案和试验场景再现的制作和标准化工作[2]。以期达到最佳的教学效果和目的。医学与其它学科不同,针对的对像是复杂的人体。因此其操作回馈,除去视觉之外,目前还没有太好的解决方案。即使在国外,亦没有多少可以借鉴的案例,要摸索的东西多。针对这些问题,最好的解决的方案是立足现有条件,从实际使用的可能性出发,制作不必求全求大,针对教学中的问题,用VR系统实现作精、作透。对于能够模拟的,尽量模拟,无法模拟的,则想办法模仿。虚拟教学系统应遵循合理整合现有软硬件资源,本着实用性,高效性,前瞻性的原则进行开发和研究。

1.利用虚拟现实技术,对学生进行技能训练。

虚拟现实的沉浸性和交互性,使学生能够在虚拟的学习环境中扮演一个角色,并全身心地投入到该学习环境中去,以达到动作技能类教学目标要求。利用虚拟现实技术,可以做各种各样的技能训练,如手术仿真,影像系统仿真,电子病历模拟等各种职业技能的训练[3]。学生可以反复练习,直至掌握操作技能为止。如学生利用虚拟教学系统做实验,先阅读实验指导书的实验说明和操作步骤,然后观察虚拟教学系统中的演示实验,再与模拟实验的多媒体课件进行交互“操作”,控制实验条件,采集实验数据,论证实验原理和规律,写出实验报告,分析实验结果。学生在实验过程中或实验结束后,随时可以由网上老师或计算机智能系统进行跟踪与纠错。

2.借助网络的虚拟化实现辅助教学。

随着虚拟现实技术以及网络技术的日益发展,借助于网络的虚拟化进行辅助教学,将是未来教育占据主导地位的一种全新教学方法、方式。建构主义主张学习情境和实际情境相结合,因为实际情境具有丰富性和生动性等特点,这对于学生高级认知能力的发展有促进作用。然而计算机教学的内容,特别是实践教学因场所等限制不是每时每刻都可以进行,它有空间和时间等因素的限制。而虚拟现实技术可以打破时空的限制,为学生提供一种可在课堂和实验室中就能找到的虚拟实现,还可以再现特定的环境。

3.构建虚拟现实的教学平台。

本研究结合虚拟现实和互联网技术,利用计算机教研室现有600台微机和6台服务器、创建.NET平台,在B/S架构上逐步开发出适合进行智能型的、交互式、分布式、图文并茂的教学软件,并通过互联网传输逼真的教学和学习环境。

4.虚拟现实技术在远程教学中的应用

在远程教学中,往往会因为实验设备、实验场地、教学经费等方面的原因,而使一些应该开设的教学实验无法进行[4]。利用虚拟现实系统,可以弥补这些方面的不足,学生足不出户便可以做各种各样的实验,获得与真实实验一样的体会,从而丰富感性认识,加深对教学内容的理解。

图1 模块框架

三、虚拟教学系统实现的重点和难点

虚拟现实应用于教学中具有“减少实验经费开销”、“突破时空限制”等优点。在此基础上比较当前实现虚拟现实的几种解决方案,本项目并最终选择基于Flex的虚拟现实技术这一解决方案:利用3DS MAX进行建模、通过MXML+Action Script语言实现旋转、放缩等,并对该解决方案中的技术特性、方案可行性及应用于教学中的优势进行剖析;最后,借助软件工程的开发思想(准备阶段、分析阶段、设计阶段、开发阶段和实施阶段),设计出一个虚拟教学系统,并结合结构学的应用案例对该系统的部分功能进行开发,为虚拟教学系统建设提供一个新的开发途径和模式[5]。如对研究实体,通过3D MAX完成场景建模,再由VRML创建的三维虚拟现实场景,使学生通过网络就可以直接浏览并交互。模块框架如图1所示。

具体技术路线为:

1.在.NET环境和B/S架构上建立教学虚拟现实系统平台。

2.从计算机虚拟教学课件着手,到逐步实现不同学科的虚拟实现的过度。其中包括国家精品课程教学课件的声、图和影像的多维虚拟实现(其中包括医学影像,电子病历,LIS,HIS,RIS等。

3.逐步实现临床诊疗(虚拟手术,仿真影响神经元信号传导的因素等)的网络虚拟教学和远程仿真实现。

4.整合人工智能、仿真技术、图形技术、显示技术、传感技术、网络等多种技术于一体[6]。通过硬件设备,计算机和网络技术的运用,实现听觉、视觉、嗅觉等多维信息通道获取信息的高级用户界面,从而为数字化教学的构想提供保证,填补一些国内在虚拟教学领域的空白,培养教研室科研队伍。

四、小结

虚拟现实技术是本世纪发展的重要技术之一,并发挥神奇的作用,二十一世纪将是虚拟现实技术的时代。而借助于虚拟现实技术,创建一个与现实社会逼真的虚拟学习环境,在这个学习环境中,知识以可视化的方式呈现,学习者可以进行自主学习,以自然的方式与学习内容交互,就是本研究的目的。

参考文献

[1]汤跃明.虚拟现实技术在教育中的应用[M].北京:科学出版社,2007:13-15.

[2]任建.从教学媒体的演变看教学设计的发展历史[J].电化教育研究,2012(8):12.

[3]林利,李春梅,刘畅.基于计算机虚拟技术构建临床诊疗实践教学辅助手段探析[J].中国社会医学杂志,2011,28(3):169-170.

[4]胡万祥.多媒体辅助教学中的虚拟现实技术[J].才智,2013(14):38.

[5]曾祥翊.从国际学者对话透视教育技术发展[J].电化教育研究,2011(8):9-15.

[6]那一沙.教学设计研究综述[J].西南交通大学学报,2013(3):24.

篇8

目前,院校的理论教学大多涵盖有相应的实验实习教学,随着电子设备水平的不断提高,学生学习内容日益丰富,学习者的任职教育标准逐步提高,教学实践与实习设备的矛盾越来越突出。一方面,理论和原理知识繁杂抽象、难于理解掌握,另一方面,设备、装备的掌握使用又建立在理论知识的理解基础上,然而由于种种原因,实验实习设备和实践装备短时期又难于配备齐全,无可避免地影响了教学计划的全面实施。因此,探索缺少实验实习设备情况下的教学措施和方法尤为重要。

2.指导原则

要合理开展实验实习设备不足情况下的理论教学,既要把握实践教学的宗旨,合理分配理论、实践教学的课时比例。理论教学是主体,实践教学是基础理论的实际应用,要明确二者的主次地位。又要保证教学质量和良好的经济效益。教学手段和方法要得当,确保教学任务的顺利完成,又要能使有限的教学经费取得良好的效益。

针对院校理论教学演示环节的现状,切实结合教学需求和学生学习状况,正确处理好理论教学和演示环节的主次作用,全面合理开发虚拟实验系统,要着重把握以下方面。

一是虚拟教学要贴近教学,针对教学实际需求。虚拟实验系统要实现理论学习的主要演示功能,满足教学和实习的实践需求。虚拟实验系统的开发应该将相关演示功能展现出来,体现教学需求相关操作和知识。二是虚拟教学要设计合理,功能完善。虚拟实验系统虽然通过软件编程模拟实际的功能,但要充分考虑理论知识的代表性实验环节和设备使用的具体条件,虚拟仿真模型的建立要贴近设备实际。三是虚拟教学要满足任职需要,全面提升学生素质。虚拟实验仿真系统开发不能仅限于实现单一功能,应该结合实际开发相应系统的训练程序,要满足任职需要,促使学生得到全面的训练。再者,虚拟实验系统要在教学实践中进一步充实完善。

电子设备更新速度较快,设计开发人员的技术水准逐步提高,学生在使用过程中会提出一些问题和建议,虚拟仿真系统针对某一教学需求开发,必须在使用中不断更新完善,需要留有一定的扩展接口,为类似的教学训练提供通用平台,既要增加新功能,新模块,又要提高系统的通用性和推广性。一个项目的成功研制,要为以后研制其他类型的虚拟实验系统提供技术储备,以便推广至其他类型的教学需求,提高其通用价值。

3.无线电虚拟实验系统设计

3.1 设计目的

通信设备教学是培养通信人才的重要教学内容,是将原理知识与设备操作相结合的过程。通信设备水平在不断提高,新装备新技术的掌握,很大程度上取决于基础理论知识的学习。电工无线电原理是无线电设备课程的理论基础,涉及到电子元件、微机原理、电路分析、通信原理等方面,理论性强,复杂抽象,学生掌握难度较大。因此,建设机载无线电虚拟实验系统能够解决教学实践与理论知识的矛盾,方便学生的理论学习,而且能够节省大量的训练经费,达到高效节省的目的。

3.2 设计方案

无线电虚拟实验系统,是研究为适应无线电原理及设备教学而构建的模拟实验系统,必须围绕相关原理讲解及设备使用,满足不同期班、不同层次的教学需求。首先要准确定位,全面合理确定设计内容。以无线电课程的教学内容为主体,涵盖相关原理、设备教学的全部内容,包括无线电元器件、电路分析、电子线路、通信相关理论等,仿真原理的主要工作过程,演示工作波形。其次要主次分明,原理和设备的比重合理分配。以基本原理为主线,围绕无线电设备的使用,科学分配二者的比例。以原理知识作为基础,无线电设备内容作为核心和学习重点,贯彻设备的使用为目的的宗旨。再者要针对教学对象特点,适合本院校学生使用。结合本院校学员的知识层次和培训计划,针对其特点,设定合适的难度、深度,既要演示相关的理论、设备工作波形图,又要适合学生学习掌握。

无线电虚拟实验系统主要包括无线电虚拟实验系统基本架构、系统软件两部分的内容。无线电虚拟实验系统软件是该系统的主要部分,利用面向对象、虚拟仪器等技术手段,完成无线电虚拟实验系统软件的设计,主要功能包括:基本无线电原理、电台通信原理的虚拟演示等。

从无线电设备的教学目的出发,设计无线电虚拟实验系统,密切结合无线电设备相关的理论教学内容,以虚拟仪器为基础,采用实用的基于PC的数据采集(DAQ)技术,开发系统及虚拟检测软件,以微机和局域网为基础构成虚拟仪器实验系统。采用LabVIEW或CVI软件为开发平台,根据相关需求设计仪器的测试功能,代替常规的仪器,如函数发生器、示波器、万用表等,又能扩展成数字万用表、温度计、频谱分析仪或逻辑分析仪等不同的仪器仪表。通过开发系统软件来控制整个DAQ系统,完成采集原始数据、分析数据、输出结果等流程,实现对相关电路、器件、设备等的虚拟测试演示,以微机和局域网构成硬件环境,建成虚拟仪器实验系统。

系统建成后将配置多部虚拟实验系统终端,可以辅助无线电设备课的理论教学,教师可以通过多媒体演示实例并讲解其原理,代替实际仪器下的原理演示,提高学生对抽象理论的理解和掌握,能够充分满足通信专业的无线电理论教学需求,增强生动性、提高教学效果。

3.3 使用分析

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关键词:虚拟教学系统;结构;功能

一、虚拟教学系统的内涵与特征分析

(一)虚拟教学系统的内涵

1.虚拟的内涵

什么是虚拟,虚拟可以看着是对现实的一种模仿、模拟、虚构等。在这里我们主要讨论的是基于数字化技术的虚拟,数字化的虚拟是建立在现代数字技术的基础上的一种具有时空超越性的虚拟。因此,我们把虚拟界定为:以数字化方式对自然事物或社会事务及其过程的模拟,其中也包括在客观基础上通过发挥人的想象力而产生的对于某些非现实的事物的数字化建构。数字化虚拟具有超现实的特征,但它不等于现实。

2.虚拟教学系统的内涵

虚拟教学系统是建立在虚拟现实技术基础之上的,虚拟教学系统与传统教学系统不同,它通过刺激多种感官,使人沉浸于其中,同时与这个逼真的环境进行交互,从而达到快速学习、真实体验生活经验和提高能力的目的。系统科学认为,系统结构是系统整体存在的基础,结构的变化导致系统整体性能的变化,系统结构决定系统的功能。从系统科学的角度上来看,虚拟教学系统与传统教学系统相比结构发生了变化,其中虚拟现实技术在虚拟教学系统中起着举足轻重的作用;其次,从系统结构要素之间关系的变化来看,虚拟教学系统要素之间的相互作用和内在联系更紧密更复杂。

(二)虚拟教学系统的特征分析

1.沉浸性(immersion)

沉浸性(immersion)又称临场感,指学习者感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。沉浸性是学习者对虚拟世界中的真实感,此种真实感将使学习者难以觉察、分辨出其自身正处于一个由计算机生成的虚拟环境中,沉浸性是使人具有逼真感之根本。建构主义学习理论提倡给学习者提够真实的学习环境,使学习者主动形成意义建构,虚拟教学系统优势就在于它能使学习者沉浸具有逼真感的三维立体学习环境中。这样为学习者主动形成意义建构提供了可靠的保证。

2.交互性(interaction)

交互性(interaction)是指学习者对虚拟世界中的物体的可操作性,交互性不仅要有人机交互,更重要的是数字技术使人们通过网络轻松实现人与人之间的沟通与交流。交互可以理解为一种双向的交流,在教学过程中体现为学生与教师、学生与学习资源、学生与学生之间的相互交流。在虚拟教学系统中,通过学生与老师之间的有效交流,帮助学生将新知识同旧知识联系起来,从而达到构建新的认知结构的目的。

3.构想性(imagination)

构想性(imagination)是指学习者在虚拟世界的多维信息空间中,依靠自身的感知和认知能力可全方位地获取知识,发挥主观能动性,寻求对问题的完美解决。研究和开发虚拟教学系统的根本目的旨在扩展人类的认知与感知能力,建立和谐的人机环境,在虚拟教学系统提供和谐的人机环境中,学习者主体地位充分得到体现。构想性强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间,可拓宽人类认知范围,不仅可再现真实存在的环境,也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。

4.多感知性(Multi-Sensory)

所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外,还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知,甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。从虚拟现实技术的发展角度上来看,理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术,特别是传感技术的限制,目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。

二、虚拟教学系统的结构探讨

(一)虚拟教学系统的设计思路

虚拟教学系统的设计是建立在虚拟现实技术的基础之上的,让学习者沉浸具有逼真感的三维立体学习环境中是我们设计的主要目标之一。因此,我们的设计就是要在网络环境下给学习者建立一个逼真的三维学习环境和情景,让学习者开展自主性学习、协作性学习、探究性学习的学习思想下开发出来,充分利用三维学习环境和情景,通过漫游、协作、会话、研讨,使学习者主动形成意义建构。

(二)虚拟教学系统的结构设计

虚拟教学系统的结构设计,主要是能给学习者建立一个逼真的三维学习环境,让学生在“真实”的环境下学习。因此,本系统由虚拟角色、虚拟课堂、虚拟课外、虚拟实验、虚拟社区等模块组成。如图1所示。

1.虚拟角色

在虚拟教学系统中,学习者可以设定或者选定自己喜欢的虚拟角色,如同三维游戏一样,虚拟角色模块能让学习者有身临其境的沉浸感,学习者能以第一人称方式在虚拟教学系统中漫游,积极主动学习。

2.虚拟课堂

与传统课堂相比,虚拟课堂模块能给学生创建类似真实世界的三维场景,让学生沉浸其中,让课堂教学更加轻松、自然。

3.虚拟课外

众所周知开展高质量的课外活动和课堂教学是一件很难的事情,其中一个重要的原因就是缺乏必要的场所和条件,而虚拟课外模块能提供一切可能的学习条件。

4.虚拟实验

虚拟实验有成本低、无危险、功能全、网路化等优点。虚拟实验模块能给学生提供一种全新的实验方式,在时间上,学生能随时随地地做实验;在内容上,虚拟实验提供的内容更加丰富;在方式上,虚拟实验的方式更加灵活。

5.虚拟社区

在校学生缺乏社会生活经验,我们可以通过虚拟社区模块给学生创建真实的社会生活场景,例如爬山、野外露营、过马路、购物、礼仪活动等。虚拟社区就如同一个社会大家庭,学习者可以在这里增加生活经验、增长知识、丰富情感体验,等等。

三、虚拟教学系统的功能探讨

(一)虚拟课堂教学――全方位、多角度呈现方式

虚拟教学系统可以进行实物虚拟化,虚拟各种人物,创建虚拟课堂。利用虚拟教学系统。可以突破传统教科书的限制,使每一位学习者都可以根据自己的学习特点,按照适合于自己的方式和速度进行学习。利用虚拟教学系统,使学生自主控制人机交互和身临其境在虚拟场景中。利用虚拟教学系统,还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象,全方位、多角度地展示教学内容。

(二)虚拟实验教学――高效率模拟真实环境下的实验

在教学中,由于受昂贵价格的限制而无法普及或有许多实验是根本不可能做的,如果利用虚拟教学系统,建立虚拟实验室,学习者身临其境般的操作虚拟仪器,进行各种虚拟实验。虚拟实验既不消耗器材,也不受场地等外界条件限制,有绝对的安全性。因此,虚拟实验可以解决在教学中,因为实验设备、实验场地、实验安全性、教学经费等方面的原因而无法进行的教学实验,从而提高实验效率,有效节约教育成本。

(三)虚拟远程教育――“真实”环境中远程教育

虚拟教学系统在远程教育中的作用尤为重要,在远程教育中最大的难点就是师生之间交互难的问题。由于师生之间缺乏类似传统教育中师生面对面的交流和交互,远程教育中的学习者缺乏认同感和归属感,学习效率低下。而虚拟教学系统可以给远程教育创造一个“真实”的教育教学环境,虚拟教学系统模拟真实的教学课堂和教学场景,学习者如身临其境,能最大限度地找到认同感和归属感,从而提高学习效率。

篇10

1虚拟技术的优越性

虚拟技术,简单来讲就是一台普通计算机上模拟出若干台电脑,而模拟出来的电脑可以不受干扰的独立运行。虚拟机的虚拟硬盘是以计算机上VDI文件形式保存在真实计算机上的,因此对于虚拟机硬盘的读写操作实际上就是对虚拟机相关文件的修改,因此,虚拟机在硬件的底层操作是完全可以以假乱真、安全有效,如进行硬盘的分区和格式化,即使在操作过程中失误,也不会产生其它影响。虚拟机具有一定经济性,一个电脑能运行多个虚拟机,一个虚拟机可以安装多个操作系统,减低了学校的投入成本。另外,在中职学校许多计算机课程中都需要不同的环境和不同的操作系统,虚拟机可以很好地满足这一客观条件,在不安装所用系统和插件的环境下进行各种实验操作,为教学提供了极大的便利,也激发了学生的学习热情,提升了中职院校计算机教育整体水平。

2虚拟技术的必要性

在长期的研究和实践当中,我们对于虚拟机的认识有了很大的提升,也总结出了虚拟技术对中职计算机教育的必要性。首先,虚拟技术打破了学生传统学习中的二维限制,即时间和空间的限制。在我们以往的教学当中,特别是计算机网络课程中,必须要有大量的网络设备来做支撑,但是由于一些学校基础设施的薄弱,学生们不可能有大量的时间来接触网络设备,基本上在下课之后就无法进行实验了。虚拟机就不同了,它的经济性和便捷性使学生用自己的电脑就可以安装虚拟机,继续进行实验。其次,虚拟机可以让学生自己进行编程,由虚拟机提供模拟的测试环境,安装不同的操作系统,测试程序的健壮性。同时虚拟机又可以自己组建局域网,模拟出网络环境,进行数据通信测试。最后,对于学校而言,正如前面所讲,虚拟机很好地解决了学习硬件不足的限制,为学校解决了一大笔开销,对学校的建设和发展都起到了重要的作用。

3虚拟技术在中职院校计算机教学中的应用

3.1计算机组装与维护教学

中职院校的经费并不多,计算机设备相对较少,公共机房通常情况下都是各个专业共同使用,很少会有专用的机房用于家算计算计课程的教学。因此,计算机课程中的很多操作,如BIOS设置,就不能进行实践的演示。虚拟技术的应用就很好地解决了这一问题,通过虚拟计算机独立的硬件设备来进行相关的操作,由于不会影响到主机,因此就可以放心地进行破坏试验。对于以往课程中那些不允许学生直接操作的情况,例如:磁盘的分区、格式化、重装系统等容易出现破话问题的情况,机房大都不允许此类操作,那么在虚拟机的帮助下就可以完成以上操作,然后再进行恢复,而且不会出现任何问题。

3.2操作系统的教学

随着社会对技能人才需求量越来越大,中职院校的计算机人才也慢慢得到了社会的认可,并且在社会上取得了突出的成绩。当下,中职院校计算机教学的系统平台是以windowXP、window7为主,掌握这两种操作系统是学生必备的技能。在培养学生多种系统操作能力时,虚拟机是发挥着重要的作用。它不但能够进行多种系统的安装,而且具有良好的安全性。在操作系统的教学中,除了一般的操作,如常用Shell命令和Vi编辑器的使用,还有安装Linux等较为危险性的操作,一旦操作不当,就可能造成数据大面积丢失。而在虚拟机情况下进行安装,则不会出现这个问题。

3.3网络实验的教学

网络实验的教学一直是计算机教学中的难点。这是因为网络实验教学需要较高的试验环境和试验设备,在局域网组建。远程共享等方面的试验的技术也很难理解,必须依靠多台计算机和多种设备作为基础进行试验教学。虚拟技术可以在学校硬件设备不足的情况下,通过虚拟机以及虚拟网络相关参数文件进行共享,学生们就可以利用这些资源进行试验,降低学生网络试验成本。网络安全是虚拟技术中的重要一种,也是网络试验教学中必备的环节。过去,在缺乏硬件条件和虚拟技术的时候,老师只能根据课本用黑板书写的方式来呈现教学内容,而通过虚拟技术不仅节省了硬件投入,而且更加的方便快捷,只需要直接在虚拟系统上植入病毒程序,让其攻击系统,学生就可以直观地看到系统安全防护技术的作用,从而提高计算机教学的质量。

3.4试验辅导与作业检查

虚拟机软件自带有屏幕录像功能,能够自动地记录和保持操作过程中系统的屏幕变化。老师可以制作试验视频课件,让学生按照视频的内容进行相应的操作。同样,学生也可以根据这一功能的特点,将自己课堂中所作的操作作为视频形式保存下来,既能以备日后重温和检查,也能让老师根据自己操作的内容进行相应的指正与辅导。通过老师的检查与指正,师生之间可以直观的沟通与交流,使教师的教学质量和学生的实践能力得到进一步提高。

4结束语