虚拟仿真技术建设

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虚拟仿真技术建设范文第1篇

关键词：仿真技术；实践教学；森林培育

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）03-0283-02

森林培育学是一门实践性很强的学科，包括林木种苗繁育、森林营造、森林抚育、主伐更新等技术内容[1，2]。实践教学作为理论教学延伸和验证，更具有直观性，在提高学生吸收理论知识、掌握基本技能、增强操作能力方面起着重要作用[3]。如何将新的教学手段与这门传统课程结合、更好地服务于教学活动、提高森林培育学实践教学效果是当务之急。虚拟仿真实验将网络通讯技术、多媒体教学、数据库结合起来，实现人机交互，能够实现传统实验教学模式不能达到或难以实现的教学效果。随着虚拟仿真实验教学在各种教育领域的应用逐渐增多，必将对传统的实验教学的教学体系、教学模式、教学内容、教学手段等产生深刻的影响[4]。

一、森林培育虚拟仿真实践教学建设提出的背景

森林培育是从林木种子、苗木、造林到林木成林、成熟的整个培育过程中按既定培育目标和客观自然规律所进行的综合培育活动，是森林经营活动的主要组成部分和基础环节。森林培育学包括良种壮苗培育、造林、林分抚育、主伐更新等内容，具有明显的技术性、实践性、区域性和学科前沿性，是林学专业的主干课程和重点课程。由于森林培育过程周期长、工序复杂，有些实验因存在危险性而难以在现实场景中实施，理论教学内容与生产实践需求不同步，使得学生不能全程参与和体验生产实践技术与效果，而静态的多媒体课堂教学和片断化的实验实习容易导致学生形成惰性，造成思维能力下降。现代林业的整体发展，森林培育规模和质量的提高，科技成果在生产中的推广应用，生产基地的布局和项目管理的运行等所提供的经验没有完全充实到森林培育的教学去，也限制了学生生产实践能力的提高。通过虚拟仿真实验，将森林营造与培育过程置于直观、生动、形象的生产实践场景中，课程教学与实践教学相吻合，实现教与学的互动性，使学生的想象力、思维能力得以充分发挥，在此过程中思考如何利用森林培育技术提高森林生产力，从而进一步完善学生的知识结构和技能培养、提升教学质量和效果。

二、森林培育虚拟仿真实践教学设计

1.森林培育虚拟仿真实践教学模块设计。森林培育是一门综合性的实践性强的课程，涉及与林木生长相关的基础理论及林分经营的专业课程，同时又需要应用3S技术以解决营林设计的问题，因此在进行森林培育虚拟仿真实践教学设计时，根据林木的生长发育阶段及相应的技术要点，设置了三个模块的仿真实验，见表1。

2.林木工厂化育苗技术虚拟仿真实验。随着林业科技的发展，在林木良种化和无性系化的基础上，林木育苗已实现了工厂化生产，包括组培育苗和轻基质容器育苗技术。该部分对于学生学习现代化育苗生产作业方式、掌握规模化组织苗木生产和经营具有重要的指导作用。由于育苗技术繁锁、培育时间长，学生难以完成整个苗木培育过程的实验，往往不能理解或掌握育苗关键技术。通过模拟林木组织培养以及容器育苗等过程，使学生在学习理论课的同时，通过直观演示与操作，系统地掌握工厂化育苗的全过程。

3.人工林造林技术虚拟仿真实验。人工林造林技术包括造林规划设计、林地清理、整地、种植点配置、施基肥、密度设置、栽植等环节，这是人工林高产栽培的首要部分。在课程授课中讲解了造林技术，并进行了部分环节的操作，但由于造林技术环节跨越冬季、春季以至夏季三个季节，生产时间长，个别工序与理论教学时间不能匹配，且涉及范围广、技术内容多、实习成本高等因素，使学生不能深刻理解和感知工程造林的环境与技术要求，不能将基础理论与实践相结合。选择南方种植面积最大的桉树、杉木、马尾松作为培育对象，采用虚拟仿真技术对人工林造林各个环节进行模拟，从而激发学生的学习兴趣和积极性，提高学习效果。

4.人工林抚育技术虚拟仿真实验。加强人工林的抚育管理，创造良好的环境条件，及时调控林木的生长发育，是保证桉树成活、成材的关键。一般在造林后的三年内需要进行林分抚育，主要包括除草、施肥、修枝、间伐等技术。各技术环节所实施的季节不同，而且林木资源消耗大、技术复杂、成本高，在有限的学习周期内，无法全程参与、跟踪和感知林分抚育的实施及效果，并且除草剂的使用涉及用药危险性和林分安全性的问题，这些因素学生实训实验受到限制。采用虚拟现实技术，通过人机互动、场景重现的方式，综合运用相关的理论知识，体验和掌握人工林抚育各个环节过程。

三、森林培育虚拟仿真实践教学的功能与效果

虚拟仿真实验教学平台建设，是丰富森林培育实践教学资源，推动信息化条件下传统教学方法的转变，强化对学生实践能力、创新能力和科学素养的重要途径，同时也提高了教师的教学能力，增强服务社会和校企协同创新能力。

1.改善以教师讲授为中心的教学模式。通过人机交互进行实验操作与数据处理，真实体验实验过程，将枯燥的学习过程游戏化，极大地提高学生的学习兴趣。虚拟仿真实验系统的师生互动平台可以不受时间和地点的限制，学生和教师可以通过互动平台进行交流，在节约教学资源与教学师资的情况下，很好地完成教学目的，提高教学的质量。

2.预习实验和复习实验的功能。传统实验实践教学中，学生跟着设定好的实验步骤做，缺乏主观能动性，而纯文字的预习理解加大了预习的难度。森林培育学中的林木工厂化育苗技术部分，虽然在课堂上教师系统地介绍了工厂化育苗的流程，但没有实际场景的情况下，学生仍不能掌握好育苗技术。如果学生预习实验内容文字的同时，在电脑上操作虚拟仿真实验，对林木组织培养以及容器育苗技术环节进行模拟操作，再通过虚实结合，学生可以在理论授课及实践活动之前或之后，较系统地掌握现代林木育苗技术，加深对相关知识的理解程度，提高动手能力。虚拟仿真实验对于学生理解实验原理、明确实验目的、理清实验步骤、理解实验知识起到很好的作用。

3.可进行周期长、危险性高、成本高的实验。把抽象的概念形象化透过现象看本质，能直观地进行无法全程参与的实验或实践活动，例如人工林造林和人工林抚育技术仿真实验，通过模拟操作造林技术工序、林分抚育措施，并可进行演示和重复操作，对林分抚育后林木生长的动态监测与数据分析，达到身临其境的模拟效果。此实验解决了因抚育周期长、成本高而无法开设相关实验实习课的问题，提高学生的动手能力，更加深刻理解理论教学内容。同时也节约了实践教学的成本。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年》和《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》对高等教育信息化建设提出了明确的要求[5]。将信息技术与教学深度融合，挖掘学生自主学习、自主管理和自主服务的潜能，是现代教育模式和现代教育技术的要求。在教学中，将虚拟仿真实验系统与学生动手操作的真实实验相结合，与网络技术相结合实现校园网络化运行，促进优质教育资源的共享，更好地服务于卓越农林工程师的培养目标。

参考文献：

[1]刘勇，宋廷茂，翟明普，等.用系统科学指导和丰富森林培育学[J].林业科学，2008，44（7）：1-5.

[2]刘勇，李国雷，吕瑞恒，等.关于加强森林培育学理论研究的探讨[J].世界林业研究，2010，23（3）：64-68.

[3]杨梅，黄宝灵，潘晓芳，等.对森林培育实验实践教学的思考与探讨[J].教育教学论坛，2012，14：178-179.

虚拟仿真技术建设范文第2篇

【关键词】虚拟仿真技术 高职机电 教学应用

虚拟仿真技术在实际训练教学过程中有明显优势，能够保证学生得到充分的锻炼和培训，在机电专业教学中引入仿真技术，还可以使原料、设备和工具等做到节约，降低操作能耗和环境污染，还能避免设备的损坏。虚拟仿真技术不仅不会对操作设备造成严重损害，也不会对操作人员的失误造成伤亡。虚拟仿真技术在高职机电专业中的应用在本文中还会有进一步分许和阐述，供高职院校参考。

一、高职机电专业教学面临的困境

高职学校在学术实际训练方面的设施设备部完善。当前，各个高职学校大都面临着硬件资源不充分，教育经费不足的情况，没有能力购买更多的实际训练实验器材和场地。面对这种情况，高职机电专业应该通过计算机虚拟仿真技术的使用替代实际操作，这样既能保证学生的锻炼，达到实验的效果，还不至于浪费资源，污染环境。

实际训练场地开放过少。场所开放太少，高职院校作为面向社会，用人单位和学生的服务单位，主要是开展科研和培训等业务，但是却受训练场地的约束，开放时间不足以满足社会和学生的需求。学生很难有足够的时间到实验室进行训练，影响了学生的动手实践能力的提高，目前的高职学生，使用电脑已经得到普及，通过虚拟软件的运用，能够让学生即使不到实验室也能得到实验训练。

高校在实验设备和器材上的维修和保护都需要一笔不小的经费。硬件设施很容易损伤，而且高额的维修费用学校不一定负担得起，而设备又必须经过多次的实训耗材，为实训带来了沉重的代价，并加大了实验室管理人员的压力。通过虚拟仿真技术的利用，不但不用维修设备，还能为实验训练节省许多实验耗材。

二、在虚拟技术的使用下构建虚拟实验室

课堂教学和实验中仍然存在很多问题：首先，当前的教学仍然存在理论教学为主的情况，实验实习只是作为教学辅助；其次，学生的实验操作存在问题，受场地和时间的限制，学生只有在上课时间才可以实验室，平常几乎没有时间和机会进行操作锻炼；最后，实验设备不足以满足学生在实验上的需求，硬件设施落后，且维修成本高。虚拟仿真技术主要为了提高学生的技术操作能力，有构想性、交互性和多感知性的等特点，有利于教师开展实训教学和专业训练，在解决高职教育的就业和实习方面具有重要意义。

目前，大多数课程都能通过虚拟仿真技术得以实现实验教学，建设虚拟仿真实验室能够降低高职学校的办学成本，并促进虚拟仿真技术和有关人才的发展，在解决教育资源匮乏上有十分重要的理论现实指导意义。高职院校在引进虚拟仿真技术时需要结合本校实际情况，创设仿真资源，合理选择，不同的高职院校针对机电专业的教学内容，就业定位等不完全相同，市场上的虚拟仿真软件不可能面面俱到，因此，应该扩宽引进渠道，为虚拟仿真技术的购置要选取多种方法，建立仿真资源，在教学上为机电专业提供支持和帮助。

三、虚拟仿真技术在高职机电专业教学中的运用

弥补设备不足的问题。保障实训教学的完成，并节省成本的使用。为使实践教学项目的效果得到彰显，过去落后的实践教学方法急需一笔巨大的资金，投入到教学设备的购买和置办方面，而且在教学过程中很容易消耗大部分原材料，传统的设备和仪器都将被淘汰，不能适应当前的教学需要。站在教学资源的情况来说，虚拟仿真技术实际上减少的资金投入总共包括占地面积、建筑、设备、原材料和教师等方面，据考察，大致能够降低3/10-4/5。还能减少实训带来的环境污染，让学生在良好的环境下学习，得到实践，提高教学效果。

替高职院校节省出一笔不小的经费。信息技术的迅速发展，高职教育中的传统媒介具有较强的信息滞后性。科学技术的发展不断进步，传播也需要有一定的载体，例如硬件设施和教学资源的配置等。随着知识经济时代的到来，信息技术的发展更加迅速，传统的硬件教学模式和实训教学设备不久就可能因为技术落后而从社会上淘汰，然而，设备的改造和更新又存在困难，只能购买先进的设备设施来解决这一教学困难。当前我国的教学资源本就不足，不但使得教学资源更加减少，还可能因为教学过程中没有使用相应的设备而陷入停滞状态，更不利于学校的发展。运用虚拟仿真技术建设实验室就能有效解决这一问题，可以让实训次数有所增加，促进软件的升级和改良，不用把硬件资源全部更换。虚拟仿真技术最有特点的就是不用消耗任何原料，而且可以多次重复实训的教学内容。虚拟仿真技术以其先进和容易改善的特点备受教育界青睐，不但减少了教育经费不必要的使用，让教学内容不断的在虚拟条件下更新进步，还能使实训教学与技术发展相适应，在变化的教学中满足学生和社会的需求。

提高学生学习兴趣。虚拟仿真技术是教学中优秀的辅助工具，能适用于教学交流和实训情景多个教学活动，虚拟的教学环境更容易让学生激发学习兴趣。虚拟仿真技术形象生动，直观和互动性较强，也能及时对学生情况做出反馈，学生学习过程中的假设模型都能以虚拟仿真技术进行虚拟，优势十分明显，学生通过观察虚拟假设得出的结果，还利于培养学生的创造性思维。因此，虚拟仿真技术利于学生较早熟悉实训环境，尽快掌握专业知识与技能，调动学生学习热情。

四、结束语

虚拟仿真技术在解决高职教育的实训问题上具有重要意义，解决了设备不足，器材落后，硬件更新慢等困难，把虚拟技术运用到机电专业教学中，提高教学效果，解决面临的实际问题，有利于推动高职院校机电专业的教学内容和课程改革，促进了虚拟仿真技术在高职院校中的运用与发展。

参考文献：

[1]熊淑平.虚拟仿真技术在高职教学中的应用探析[J].黄河水利职业技术学院学报，2013.

虚拟仿真技术建设范文第3篇

关键词：药学实验教学；虚拟仿真技术；应用分析

0引言

实验作为理科教学中的一个重要组成部分，对于提高教学质量有着重要的作用。所谓的虚拟仿真技术就是在教学中借多媒体、数据库以及网络通讯等多种技术手段，构建一个逼真可视化的虚拟现实环境，进而开展实验操作，达到教学的效果。故此，在药学实验教学中，借助虚拟仿真技术进而提高实验教学的质量和效率[1]。

1虚拟仿真技术的优势

1.1安全。

在实验教学中借助虚拟仿真技术，可以提高实验教学的安全性。在理工科的实验中，尤其是物理和化学实验，在实验的过程中会经常使用到一些化学物品和一些重量性的用具，在实验时如果不注重安全实验，进而影响实验教学的安全。故此，借助虚拟仿真技术，可以提高药物实验教学的安全。

1.2效果。

在实验教学中采用虚拟仿真技术会使教学内容更加直观，学习兴趣更加浓厚。在实验教学中，借助虚拟仿真技术可以让学号是呢过对于一些较为复杂的设备结构进行仔细观察以及剖析，进而让学生把握复杂零部件内部结构特征，进而使教学内容更加直观，同时借助虚拟仿真技术，将仿真模型装配和实体拆装相结合，可以提高学生对实验的兴趣和积极性，进而提高实验效果。

2虚拟仿真技术在药学实验教学中的应用分析

2.1实验操作技能的训练和培养。

在药学的实验教学中，首先要对学生进行实验操作技能的训练，并对学生进行培养。由于虚拟仿真技术是最近在教学中应用，而操作也存在一定的困难，如果仅仅依靠教师对学生进行示范操作办法，并不能让学生掌握其操作技术。故此，在药学实验中运用虚拟仿真技术，要首先要让学生进行实时的操作，让学生借助对试验项目进行反复操作训练，进而节约实验的原料，进而掌握实验操作技能。同时，要对学生进行实验能力的拓展。故此，学生通过虚拟仿真操作训练。培养学生对大型分析仪器的结构、原理等有更深入的认知理解，提高操作仪器设备的能力。

2.2仿真训练。

在药学实验教学中，仿真的训练也是其中的重要内容。在药学实验教学中，虚拟仿真技术的训练可以提高学生的实验效果。在药学实验教学中，采用计算机虚拟仿真技术，包括了GMP标准下的药物颗粒制剂生产、片剂生产、胶囊剂生产、水针剂生产以及卫生水系统、空调空压设备等，进而具有操作能力高、操作便捷以及形象生动等优势，且对许多复杂设备、间歇性生产控制、GMP质量管理等进行了三维立体的场景仿真，具备一定的智能化反应能力，同时学生在药学实验中使用虚拟仿真技术进行实验，可以让学生熟练的练掌握药物制备GMP认证要求及生产操作训练，保证学生在生产实习时能快速适应、掌握药物制备的能力，更好地培养学生的实践能力。故此，仿真训练在学生进入实习企业有着重要的影响[2]。

2.3创新设计能力以及评价。

在药学的实验教学中，要培养学生的创新设计能力，且进行实验自测和考核评价。在药学实验的教学中，学生借助虚拟仿真技术，让学生用计算机模拟的手段设计出和筛选出具有潜在结合功能的药物利用实验验证的方式，进而选择候选药物，同时，中心建设的药物分子虚拟筛选模块转化成供学生操作实训的虚拟仿真平台。实现真实实验难以开展的药物筛选的操作实训，培养学生创新实践能力，之后可以对试验的模块进行仿真考试，利用虚拟仿真技术进行自我测试和考核评价，根据系统给出的评价进行修改实验数据。故此，在药学实验教学中，要创新学生的设计能力，借助虚拟仿真技术对其实验模块进行测评，进而提高药学实验教学的质量[3]。

3结论

总而言之，随着科学技术和大数据的发展，其科学技术以及大数据的应用已经渗透到社会的各个方面，学校教学也不例外。故此，在一些实验教学中，随着科学技术的进步，其实验手段也在不断的发生变化。故此，在药学实验教学中应用虚拟仿真技术，借助虚拟仿真技术的安全、节约、直观以及吸引学生兴趣和注意力等优势，打破原有的实验教学模式，进而提高学生的自主学习能力和创新能力，进而在教学中发挥着重要作用。

参考文献

[1]陈章宝,肖国君,邓君,等.虚拟仿真技术在药学实验教学中的应用研究[J].中国教育信息化,2015(10):86-87.

虚拟仿真技术建设范文第4篇

目前，我国很多高校大学生毕业后都很难找到工作，根本原因不是人才过剩，是供需失衡造成的。毕业生无法满足市场对人才的需求，这是由于高校对人才的培养已经无法跟上时展的脚步。面对这一现状，我国教育部调整了教育策略，提出要加快现代化教育体系的建立，加强普通高校向实用性高校的转变。要想使学生成为技术型人才，实践教学是不可或缺的重要环节。地方院校，特别是民办高等院校，通过对我国传统教育的反思和教育新模式的不断摸索，逐步形成了注重学生创新能力和应用能力的实践教学模式。文章根据我国地方高校的市场营销专业教学实践中存在的各种问题进行逐一分析，并提出将虚拟仿真技术应用到市场营销教学中的策略。

1虚拟仿真技术

虚拟仿真（Virtual Reality）又被称之为“模拟技术”，通过虚拟系统模仿真实系统的一项技术，也就是说，虚拟仿真技术可以通过计算机等媒介感受虚拟世界。随着科学技术的日益成熟，人们逐渐意识到虚拟仿真技术在教学中的应用价值，虚拟仿真实训就是在科学研究和实践创新中采用分布式信息通信技术实现远程协作的一种电子实训平台，在实际教学中，通过多媒体辅助器材，使用仿真软件，建立真实的教学平台。通过虚拟仿真软件模拟真实操作，不仅能够有效提高教研工作效率，还能提高教学效率。目前，我国大部分高校根据自身教学需求，建立虚拟仿真训练室，通过情景教学、人机互动等虚拟体验，增强学生的学习兴趣，从而使教学质量得以提升。

2虚拟仿真技术在市场营销实训中的有效性

21有助于理论和实践的结合

在市场营销实际训练中，使用虚拟仿真技术，具有很强的实践应用价值，学生可以在自由、逼真、专业的环境下感受教学氛围，从而更加形象、直观地理解市场营销理论知识，通过对抽象理论知识的加深理解，能够更好地将所学知识运用到实际操作中，这样能够使自己的专业技能得到有效增强。

22有助于学生参与市场营销的全过程

将虚拟仿真技术应用到市场营销实际练习中，可以?学生充分体验市场营销的全过程，包括产品研发、产品改革、市场调研、数据分析、市场测试、产品定价、促销策略、广告投入、售后服务、资金管理、市场推广等各个流程。虚拟仿真技术可以将市场营销中的营销方式显现出来，让学生在参与演练过程中体会到销售本质。教师在使用虚拟仿真技术过程中，应鼓励学生多次尝试，让学生根据自身情况，有针对性地练习自己的薄弱环节，这样可以帮助学生从错误的思维模式中解放出来，从而找到最合理的解决方针。

23有助于节省实训的时间和成本

在市场营销虚拟案例中巧妙设置现实操作技术，可以打破时间与空间对实际训练的限制，从而将一个企业需要长时间总结的经验在短时间内呈现在学生面前。相较于传统的实际情境教学而言，在虚拟环境下，学生的训练空间得到有效提高，而且训练时间变得更加自由，学生根据自己的时间安排进行实际演练。并且，在虚拟仿真软件中，教师可以安排多名学生同时操作，或是安排学生单独多次操作，让学生的学习变得更加自由主动。通过虚拟练习，可以有效完成对市场营销技术型人才的培养。

24有助于调动学生的学习积极性

相比于传统的教学方式而言，通过虚拟仿真技术进行实际演练所获得的优势是前所未有的。在市场营销实际活动演练中，参加实际训练的学生可以通过虚拟任务，同时参与市场竞争，并探索能否与其他业务互相合作的可能性，从而形成新的竞争与合作关系。很多新鲜元素通过与市场营销相结合的方式，变得更加智能，交互性也更加突出，从而营造出一种更为人性化的学习氛围，让学生能够在更自由、更开放的氛围中实际演练市场营销环节。

3虚拟仿真技术在市场营销实训中的应用策略

31虚拟仿真实训教学课件的开发

在市场营销虚拟仿真实训课程开发过程中应遵循课程整体协同原则，实训课程体系建设要与目前课程教学内容相互结合，课程之间形成关联，倡导教学内容多维化、教学方式多样化、教学主体多元化，使学生的理论知识、实践技能以及素质培养等多方面协调发展，实现综合型、设计型、体验型课程开发的整体建设格局。

32虚拟仿真实训师资队伍的培养

市场营销虚拟仿真实训旨在让学生真实体验企业市场营销的环境，教师作用的发挥对实训的顺利开展至关重要。因此必须整合现有师资，构建一支独立的、相对稳定的实训师资队伍，保证实训教学工作的运行，同时要求教师团队成员中的教师不仅要具备丰富的教学经验，同时也要具有丰富的实践经验。

33虚拟仿真实训教育教学理念的创新

市场营销的实际训练教学观念应注重建立“以学为本，教师辅助”教学理念，将学生设置为“职业人”，让学生占据教学主导地位，教师通过市场规则、经营理念引导学生逐步参与到实际训练中来，并让学生学会承担岗位相应的风险与责任。在不同的实际训练环节，教学理念可以按照模拟岗位的不同做出相应调整，使角色定位变得更加具有多样性。在实际演练过程中，教师作为仿真训练的引导者，应重点提高学生的演练积极性，努力激起学生的参与热情。在实际训练的示范环节中，教师具有一定的权威性，目的是为了让学生的业务操作变得更加规范。在实际演练中，教师是监督者而不是指挥者，应倡导学生在“学中做、做中学”，引导学生主动解决遇到的问题，从而形成学习理念。在考评阶段，老师是发现者而不是评判者，倡导考评指标的多元化，积极发现和激发学生潜能，启发学生个性化成长。

34虚拟仿真实训教学内容的设计

虚拟仿真技术建设范文第5篇

关键词：实验教学改革；仿真技术；实验整合

中图分类号：G641.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2011)31-0000-00

Improving Experimental Teaching in the Electronic Information Profession by Simulation

WANG Yan, WU Bo, WANG Fang

(College of Physical and Information Engineering, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China)

Abstract: The paper proposed a reform combined with the actual conditions and the experimental teaching problems. Adopting simulation in the experimental system can avoid the space and time constraints, enhance the initiative of students and improve the quality of experiment teaching.

Key words: experimental teaching reform; simulation technology; experiment integration.

实验是电子信息类专业学生课程教学的一个重要环节，是对理论教学的补充和深化，其开设方式关系到学生对理论知识的掌握和应用，直接影响着学生的操作技能、主观能动性和实际动手能力的提高，也决定着理论和实验的教学水平。因此，在教学过程中一定要加强实验这个实践性教学环节，充分利用实验资源来培养和提高学生解决问题的能力和创新能力，使学生能够更加快速地适应于将来的工作。加强实验教学环节，最大限度地利用学校的实验教学资源，对提高教学水平，培养学生的实际应用能力和综合素质具有重要的意义。

1 实验教学的传统模式和问题

在我国高校工科教育中，实验教学硬件条件普遍不足，或者是硬件实验条件的发展跟不上技术的要求，同时各高校大幅度扩大招生，实验教学硬件条件更显不足。加大对实践教学条件的投入，加强培养实践教学科技人才，强化实践教学内容和条件的改革与建设，在当前来说具有特殊重要性[1]。我国教育主管部门也在积极得进行着推进实践教学的改革与建设。例如：在全国高校本科教学水平评估中，实验室建设基地和建设经费以及实验教学改革就是一项重要的指标内容。越来越多的高校开始响应教育部的号召，实行了“双基”实验室，并在此基础上进一步建设“实验教学示范中心”。

目前，实验教学的传统模式的缺点主要表现有：

1）实验设备陈旧，实验模式单一；

2）验证性实验分量大，与设计性、综合性和创新性实验之间的比例失调；

3）先进的实验教学手段在实验教学中的引入还不够；等。

2 实验教学方法改革势在必行

随着计算机的普及和应用，在教学中也越来越多地借助计算机来辅助设计方法，同样，在实验中借助计算机仿真技术具有很大优点：减少实验中所需的耗材、降低对实验器材的破坏性、完成更复杂更高难度的设计性实验、更加全面地分析实验对象以及结果的性能指标等，具有高效、快速、直观、完整的优势。开展仿真实验作为一种新型的实验教学方法是在现有实验室设备的基础上采用计算机新型软件对实验进行模拟，大大提高了学生对本专业知识的应用能力和科研创新能力。因此，在当今的实验教学中，仿真实验的引入势在必行。

对当今高校来说，学生人数不断增加，实验室设备和资金满足不了大学中学生的试验要求，为了不断提高实验教学的质量，又进一步解决实验设备少、不好维护、建设费用高等问题。将仿真技术引入实验教学中来，学生一方面可以利用计算机实现实验方案的设计，又可以直观地验证仿真过程和结果，不受实验室条件和空间的限制，可将实验设计带入到课余生活中来进行，大大提高了学生对实验的操作兴趣。利用仿真实验由于方法的灵活性可以充分发挥学生的想像力和创造力，比起传统的实验教学更利于培养科技创新人才，且有利于降低实验成本，能够使得实验室的建设和发展进入一个良性循环中。

3 实验教学改革方案

3.1 实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验

在实验教学中引入计算机仿真技术，一方面，充分发挥学生的主观能动性，激发学生学习兴趣，另一方面，老师可以利用计算机技术来观察学生的实验过程，采集学生的实验结果，更好地跟踪和指导学生，先进的教学理念和教学手段有助于提高实验教学效果，提高教师的教学水平。而计算机的引入可把实验设备、理论教学、教师指导和学生的思考、操作有机地融合为一体，克服了传统实验教学过程中受到课堂、课时、实验设备等的限制，使实验教学内容进一步灵活化，在时间和空间上得到延伸，也进一步激发了学生的实验热情。

在实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验，可以使得学生在进行实验的过程中培养独立思考能力，激发学生的学习兴趣，提高学生的创新意识，同时为学生提供了更加开放灵活的实验条件。对实验内容和实验教材来说，采用仿真技术把将虚拟实验和真实的电路实验有机地整合起来，充实了实验内容，增强了实验的能动性和趣味性，有利于实现培养学生综合实践和探索创新能力[2]。目前，越来越多的高校重新对实验室建设进行了规划，利用计算机仿真技术改革实验教学是一个新的发展方向。在高校实验室中引入计算机以及相应的软件技术不仅可改善实验条件、改革实验教学方法、充实实验教学内容，还可大大提高实验效率，降低实验成本，增强学生学习的积极性和创新性，为实验教学和科研提供良好的实验平台[3]。

以单片机实验教学为例，在实验过程中我们引入proteus仿真软件，用它来模拟单片机硬件系统。由于软件的灵活性，可以克服实验箱硬件电路固定、实验内容难于改动等局限。整个实验设计都是基于计算机仿真技术的，除了计算机外不再需要任何硬件即可进行实验，这样有利于促成课程和教学改革，更有利于人才的培养。仿真技术的另一应用表现在学生的业余爱好上，比如目前的电子设计大赛，挑战杯等，学生完全可以利用计算机来进行仿真，先用计算机仿真出相应的实验模型，在计算机上进行模拟调试，最后用硬件实现。在整个过程中，学生可充分发挥自己的才能，通过大量仿真对比，达到设计目的，学生也可以大胆地反复调试，避免了损坏器件。在电子设计竞赛中，我们使用proteus开发环境对学生进行培训，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映，对单片机的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，在使用proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作，能极大提高单片机系统设计效率。

另外，开展仿真教学对于我国的远程教学也是一种很好的尝试，有着重要的意义。

3.2 重新安排各类性质的实验，适量增加综合性、设计性实验

验证性实验是实验中最基本的，可以使学生巩固理论知识，它的实验内容相对简单，重点培养学生的基本操作、数据处理和计算技能，验证和加深对课本知识的掌握和理解。综合性实验则要求学生必须具有一定的专业基础知识和基本操作技能，能够运用某一课程或多门课程的综合知识，进而对实验技能和实验方法进行综合训练的一种复合性实验。目前工科高校中越来越多地提出课程设计也是为了加强学生对综合知识的运用。为充分调动学生的学习积极性和主观能动性，设计性实验也必不可少。设计性实验能加深学生对理论知识的认识，由学生自己负责计划和执行，充分提高了学生的思维能力、动手能力、分析和解决工程实际问题的能力[3]，发挥了学生的主观能动性，设计性实验的完成可以充分借助于计算机仿真技术来完成。

验证性、综合性、设计性实验相结合，培养了学生基本的实验技能和方法，同时又促进了学生的创新思维，打破了原有实验教学附属于理论教学的模式，建立与理论教学并行的，既相对独立、又相互联系的实验教学体系。在某些应用性强的实验教学中，综合性和设计性实验的比例至少要达到60%以上，同时设计性实验最好要跟得上科学技术的发展。一方面保证基本实验技能训练，另一方面，实验内容应与当今先进技术的发展相结合，适应社会发展的需要，将科研成果转化为实验内容，提高实验的先进性和代表性。那么，工科院校中一方面加大实验器材的投入，提高实验教学条件，开设先进的实验内容，提高学生的积极性，使学生适应当今社会的发展；另一方面，要充分利用现有的条件，引进先进的仿真技术，使得实验条件进一步升华，充分发挥教师和学生的主观能动性和创新能力。

3.3 硬件软件都要抓，都要硬

计算机仿真实验虽然可以准确地反映整个实验过程， 是一种新型的应用技术，十分有效，但是仿真技术不是万能的，它毕竟不是真正的实验，在许多场合仿真只能起辅助作用。也就是说不能用仿真实验来全部代替硬件电路实验，而是将仿真试验和传统的硬件实验相互结合，根据学校的实际情况和实验的情况灵活运用，虚拟实验不是万能的，如果所有的实验都用虚拟实验替代的话，学生在虚拟环境中实验会产生或多或少的不踏实的虚拟感，实践能力也不可能得到真正的提高。

3.4 加强对实验课教师的培训，通过培训交流更多地了解新的实验技术

在实验教学改革的同时，必然对教师提出更高的要求：一是教师也应加强专业知识和技能的学习，来提高自己的业务能力和综合素质，另外，不断更新专业知识的结构，了解前沿技术的发展也是必需的；二是高校中要大力创造条件促进教师经常参加基础理论知识的培训和实验的培训以及学术研讨会，从而扩大视野，更新教学观念，及时了解嵌入式系统发展趋势和动态，促进电子类实验技术的发展；三是要大力组织专业教师去积极申报相关的创新实验和科研项目，提倡以科研资金来促进实验室的建设，用科研成果去改进实验内容，同时可以提高教师的科研能力，在科研中更好地去锻炼自己，为实验教学服务。

4 结论

随着社会对人才要求的提高，大力推进实验教学改革迫在眉睫，而大学实验教学的改革又直接影响到学生的动手和创新能力。实验教学必须能够跟得上时代的脚步，将仿真技术应用到实验教学中可以充分调动学生的主观能动性，激发学生的创新能力，加快学生适应社会的能力，同时学习了先进的新技术。

参考文献：

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