应用型本科院校虚拟实验室建设

[摘要]由于应用型本科院校的人才培养定位，决定了此类院校必须在学生技术应用能力的培养上加大力度，积极探索虚拟仿真实验室的开发建设。本文结合所在学院的工作实际和虚拟实验室的特点，有针对性地提出了应用型本科院校建设虚拟实验室的建议。 [关键词]应用型本科 虚拟实验室 建设 一、应用型本科院校的人才培养定位

应用本科教育属于较高层次的技术教育，是我国高职教育中的重要组成部分。相对普通本科和高职专科而言，它既不同于一般四年制的普通本科，也不同于专科层次的高职。应用本科是高职教育的一个层次，它同一般普通本科相比具有鲜明的技术应用性特征。在培养目标上，应用型本科院校培养的不是学科型、学术型、研究型人才，而是满足生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用性人才；在培养模式上，应用本科以适应社会需要为目标，以培养技术应用能力为主线设计学生的知识、能力、素质结构和培养方案，围绕“应用”来构建课程和教学内容体系，重视学生的技术应用能力的培养。要求各专业紧密结合地方，注重学生实践能力，教学体系建设更是体现“应用”二字，其核心环节应是实践教学，实验教学应处于十分重要的地位。学生只有通过足够的实际动手实验和操作，才能真正理解和掌握该学科及该专业的理论知识，才能获得足够的实验技能和动手能力，并初步具备完成实际测试、设计等工作的基本能力。

二、虚拟实验室简介

威廉沃尔夫是美国弗吉尼亚州立大学的教授，他于1989年首先提出虚拟实验室的设想。迄今已有22年历史，由于市场需求较好，应用前景广阔，各国均在大力开发，生命力十分旺盛。虚拟实验室描述的是一个建立在网络通信技术和多媒体仿真技术基础上的虚拟实验室环境，是通过计算机网络将虚拟仪器连接起来，以实现数据采集、分析、合成的一个系统。虚拟实验室包括虚拟仪器系统、数据分析系统、计算机网络系统、虚拟实验室管理系统等。虚拟仪器系统是虚拟实验室的核心。而虚拟实验，就是按照实验教学的基本要求，通过虚拟的工程实验环境，运用各种虚拟实验仪器仪表和设备，对建立起来的实验模型进行实时仿真，构成新型的教学实验。基于网络的虚拟实验作为一种新型的实验类型，尽管不能完全取代传统实验，但是它具有比传统实验更为灵活多样的表现形式，在提高学生素质，促进实验教学技术手段创新发展等方面将发挥重要作用。虚拟实验的应用和发展，是对传统实验教学模式的补充和完善，符合新世纪的高等教育人才培养的需要。 三、虚拟实验室的特点 1.突破时空限制

虚拟实验室与网络技术相结合，建成网络虚拟实验室。无论是学生还是教师，都可以自由、毫无顾虑地随时上网进入网络虚拟实验室，操作仪器，可以不受时间、空间和实验次数的限制，根据自己的想法进行各种实验。

2.减少经费开支

虚拟实验室是利用软件在计算机中创建的实验室，在其中，软件即为仪器、元器件，也就是“实验设备”。这样，这样可以减少购买费用较高实物设备，通过成本较低的软件实验设备，在虚拟实验室中进行模拟仿真试验。同时，也不用担心贵重仪器、设备的损坏了，节了省大量的实验经费。 3.确保功能齐全

由于虚拟实验室可以借助虚拟仪器系统进行各种实验，在软件实验设备中拥有各种齐全的元器件，参数可任意设置，可以利用这些“设备”模拟任何基础实物实验以及各种故障现象。 4.共享开放资源

通过网络，虚拟实验室向用户开放，实验者可以自由进出实验系统，具有良好的开放性，实验者可以实现异地互联互通，交互模拟，实现资源共享；可以实现各学科专业之间的互相交叉、渗透，各单位、各院校之间可以互通有无，互相交流，实现优势互补，有利于加强合作与协作，可以实现异地分布，联网交互模拟。这样可以避免重复建设、重复开发，从而有效地避免了人力、财力的浪费。同时通过这种开放式的资源共享，有利于构建新型的实验教学体系。 5.具有交互自主性

虚拟实验室是计算机技术、多媒体技术等高新技术的有机组合应用，特别是多媒体计算机具有图文并茂、丰富多彩的人机交互方式，实验的模式是动态的，非固定，实验者可以依据实验要求，根据自

己的需要和兴趣，利用虚拟实验室的实验仪器设备，自由搭接、组合、拆装实验框架，自行设计实验步骤和实验方法，充分体现实验者的自主性，另外，虚拟软件可以根据学生要求任意放慢或加快实验进程，从而使学生看到传统实验条件下观测不到的结果，从而使学生在实验的过程中加深对知识的理解。 6.良好的仿真实用性

虚拟实验室中所用实验仪器、元器件等设备与实际器件性能完全相同，虚拟实验中得到的结果与实际仪器测出的结果也相同。虚拟实验室可以开出的实验很多，可以覆盖多个专业的实验课程，并且能够实现自动接线、自动测量实验数据、自动实例演示、自动生成数据等多种功能，实验数据可以进行编辑、存储、打印，具有良好的灵活性，可以激发学生的学习兴趣，提高学习效果。 四、应用型本科院校建设虚拟实验室的必然趋势

随着高等教育的大众化发展，提高院校的教学水平和教育质量，培养和提高学生的动手能力和创新能力，促进学生学习的自主性，提升学生的工程实践能力，是摆在应用性本科院校面前的重要任务。

基于网络的虚拟实验室是对传统实验教学模式的革新，由于其明显的技术特点，十分适合新世纪人才培养模式，在高校实验教学中具有广阔的应用前景。虚拟实验室可以改善高等教育实验教学的教学环境，可较容易地增加具有高新技术的实验或者课题的研究，引导学生接触新知识、新技术，开发学生的智能，使学生毕业后能轻

松的掌握新技术，胜任新岗位。同时由局域网作为校园网站的链接，提供开发性、远距离的环境，实现其最高效率，从而促进高校教学水平质量的提高。

实现教学资源共享与优化配置，是高等院校现代化建设的必然趋势，是提高教学效益的有效途径。虚拟实验室的建设不仅可以节约在实验教学方面的投入，更重要的是可以完善高等院校现有的教学体系，提高院校的教学水平和教学质量，促进学生学习的自主性，培养和提高学生的动手能力和创新能力；开展网上虚拟实验教学必将有力地推动应用型本科院校教学内容、方法和手段的深刻变革，是实验教学技术的发展方向，是现代化教学尤其是实验教学改革的必然趋势。虚拟实验室的建设是应用型本科院校实验教学现代化建设的必然的一个新台阶。

五、应用型本科院校建设虚拟实验室的几点建议 1.观念必须更新，认识必须转变

传统的教学观念过多地强调课堂理论教学，而将实验教学作为课堂理论教学的补充和辅助，这样，致使实验教学一直处于从属地位，在教学时间、教师的配备方面，优先考虑理论教学，保证理论教学的需要，比较突出的一点是实验教师的职称较低，素质不高，没有接受过教师职业素质的训练，也缺乏专业相关理论的学习，只能带学生完成一些基本的操作，不能很好地完成对学生的实践能力的培养，更谈不上对学生创新能力的提升了。为此，要想实现应用型本科院校学生的人才培养目标，必须改变原有对实验教学的认识，使

理论教学与实验教学并重，取消理论教师与实验教师之间的界线，使理论教学与实践教学紧密结合，提高理论教师得工程实践能力，使理论课教师也能从事实验教学，不断提高实验教师的业务能力和基本素质，通过实验教学使学生更好地学透专业知识，成为学生掌握专业知识、提高实践能力的重要教学环节，使实验教学成为培养学生技术应用能力和创新能力的重要手段。 2.实验室的建设要突出前瞻性和高效性

虚拟实验室虽然在总造价上没有实物实验室高，但是要建成一个知识性与技术含量较高的综合性虚拟实验室，经费投入在所难免，而且前期涉及软件系统部分的建设费用较高，因此对于虚拟实验室的建设方案必须反复论证，要充分考虑到信息网络技术的迅猛发展，在软件系统的设计和兼容性上进行周密考虑，充分调研，并且结合行业背景和业务发展，具有预见性地提出超前规划，要充分考虑到网络平台的升级换代，保证虚拟实验室的正常网络运行效果。 高效性就是指以较少的投入取得尽可能高的教学、实验效果。虚拟实验室在建设过程中，应采取精益化管理，提倡节约节能，充分发挥高校知识密集型的优势，在现有的条件下提高效益，实验室建成后，应尽可能扩大应用范围，增强使用利用率，提高开发运用水平和效益，这也是创建虚拟实验室的最终目的。 3.虚拟实验室不能完全取代传统实物实验室

虚拟实验室只是实物实验室的软模拟，其结果仅供实物实验参照，并为实验者或决策者提供重要依据，实物实验能实现虚拟实验

并对虚拟实验结果进行检验，两者是相互促进的，并不能认为只要有了虚拟实验室，就不需要实物实验室了，虚拟实验不可能也不能完全取代传统的实物实验。学生的实际动手能力不能光靠虚拟实验，即使实验效果再好，也仅仅是纸上谈兵，其结果必须应用到实践中去，才能真正获得效果，才能真正提高学生的实践动手能力。 4.虚拟实验室要遵循“资源共享”的建设原则

建设一个虚拟实验室不能仅仅立足于一个或几个专业的使用，要充分利用网络的作用，尽可能扩大使用范围，提高利用率，实现各高校之间、各单位之间的资源共享，优势互补，通过联网交互模拟，实现异地分布，增强各学科专业之间协作，扩大校企合作，增强高校的社会影响，提升高校的社会服务能力。同时，也避免了重复建设、重复开发，不仅节约了大量的资金，有效地避免了人力、财力上的浪费，而且通过资源共享，有利于形成覆盖面积更广、更加完善的实验教学体系。 参考文献：

[1]赵刚.建立虚拟实验室是高校实验教学发展的必然[j].科技促进发展,2007，(6).

[2]王艳华,李卫宁,吴雨强.院校虚拟实验室建设之我见[j].高校讲坛,2009，(23).

[3]宋象军.虚拟实验室在高校实验教学中的应用前景[j].实验技术与管理,2005，(22).