空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)論文(2)
空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)論文
空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)技術(shù)論文篇二
空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究
[摘要]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是近幾年來高速發(fā)展的一項(xiàng)新技術(shù)。針對(duì)高校實(shí)驗(yàn)室投資不足，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式局限性等問題，分析了虛擬實(shí)驗(yàn)室的優(yōu)勢(shì)。構(gòu)建了空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室，探討了虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)及空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐。通過將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)運(yùn)用到實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可以為學(xué)生提供形象、逼真的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新意識(shí)和解決實(shí)際問題的能力。
[關(guān)鍵詞]虛擬實(shí)驗(yàn)室 空氣動(dòng)力學(xué) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 改革
[中圖分類號(hào)]G482
實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等院校教學(xué)體系中的重要組成部分，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)員的創(chuàng)新意識(shí)、動(dòng)手操作能力、分析問題和解決問題等能力有著不可替代的作用。尤其對(duì)于理工科專業(yè)學(xué)員來說，傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足培養(yǎng)具有高素質(zhì)及創(chuàng)新能力的人才需求。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為近幾年國內(nèi)外實(shí)驗(yàn)教學(xué)和遠(yuǎn)程教育研究的熱點(diǎn)[1-2]。在這種背景下，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)及其相關(guān)應(yīng)用問題應(yīng)是當(dāng)前大力探討和發(fā)展的課題。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效補(bǔ)充，已經(jīng)成為實(shí)踐教學(xué)的重要手段，它不僅可以在某些程度上替代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，而且可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的各種弊端，從而有效地解決傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的諸多問題[3-4]。為適應(yīng)這種需要，我們于2011年建設(shè)完成了空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過虛擬實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。
一、傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的現(xiàn)狀
以前的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)大多采用課前預(yù)習(xí)，課中操作，課后報(bào)告的形式。
課前，教員督促學(xué)員做好預(yù)習(xí)工作，熟悉相關(guān)實(shí)驗(yàn)流程和實(shí)驗(yàn)方法。學(xué)員在課前預(yù)習(xí)時(shí)，大多被動(dòng)地通過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中圖片和文字的描述，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器，缺乏對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)儀器的感性認(rèn)識(shí)。
課堂操作中，教員講解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和注意事項(xiàng)，學(xué)員按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書步驟進(jìn)行操作。但在實(shí)際教學(xué)中，由于個(gè)別元器件損壞、設(shè)備老化等原因，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)各種異常問題，為此學(xué)員就要花較多時(shí)間去排故，這往往打消了學(xué)員實(shí)驗(yàn)的積極性;再者，因?qū)嶒?yàn)室開放規(guī)模的限制，難度較大的實(shí)驗(yàn)只能做為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，學(xué)員的創(chuàng)新能力和綜合應(yīng)用能力都難以得到提高。
實(shí)驗(yàn)課結(jié)束后，學(xué)員通過撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和處理。由于實(shí)驗(yàn)受開放時(shí)間、場(chǎng)地空間等條件限制，學(xué)員一般沒有機(jī)會(huì)重新操作，因此對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析只能停留在理論層次上。
二、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的特點(diǎn)
虛擬實(shí)驗(yàn)是綜合運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ絒5-7]。虛擬實(shí)驗(yàn)區(qū)別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)方式和教學(xué)手段，是通過軟件虛擬技術(shù)來達(dá)到真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果，具有以下特點(diǎn)：
(一)降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本，緩解實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足
目前各個(gè)高校普遍存在實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足的問題，因此造成實(shí)驗(yàn)設(shè)備無法更新，損耗器材無法及時(shí)補(bǔ)充，嚴(yán)重影響了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量?？諝鈩?dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室是利用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)建造非常逼真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，不需要昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備即可完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，不損壞儀器設(shè)備也不消耗器材。因此，可大大降低實(shí)驗(yàn)成本，緩解實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)不足的矛盾。
(二)提高實(shí)驗(yàn)效率，節(jié)省大量的時(shí)間
傳統(tǒng)空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)受人員、場(chǎng)地和開放時(shí)間的限制，實(shí)驗(yàn)效果不是太理想，學(xué)員在實(shí)驗(yàn)室里要花費(fèi)很多時(shí)間用于熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)流程，一旦在實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)元器件或設(shè)備損壞，將大大降低實(shí)驗(yàn)效率。如果先進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，則學(xué)員基本上可掌握實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用方法，通過熟悉實(shí)驗(yàn)過程再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，可以起到事半功倍的作用;另外有些參數(shù)變化較緩慢的實(shí)驗(yàn)如“雷諾實(shí)驗(yàn)”等，通過虛擬實(shí)驗(yàn)，可以加快參數(shù)變化過程，節(jié)約了時(shí)間提高了實(shí)驗(yàn)效率。
(三)調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解
在空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)是一種形式新穎的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)制作得形象生動(dòng)，可以調(diào)動(dòng)學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣。通過虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)呈現(xiàn)儀器設(shè)備的構(gòu)造和原理，使學(xué)員對(duì)儀器設(shè)備形成直觀的認(rèn)識(shí)和感受。在虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的過程中，學(xué)員可以根據(jù)自身特點(diǎn)任意加快或放慢實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，通過改變不同的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和掌握。虛擬實(shí)驗(yàn)可以將學(xué)員想象力和創(chuàng)造力結(jié)合起來，充分調(diào)動(dòng)學(xué)員的主觀能動(dòng)性。
(四)開拓學(xué)員視野，培養(yǎng)學(xué)員創(chuàng)新能力
傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室往往受各種條件限制無法及時(shí)開設(shè)新型實(shí)驗(yàn)，而虛擬實(shí)驗(yàn)室則可以通過計(jì)算機(jī)模擬，比較方便地開發(fā)設(shè)計(jì)出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，通過開展綜合性實(shí)驗(yàn)和創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)有助于開拓學(xué)員視野。空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)沒有時(shí)間和空間的限制，只要在電腦上安裝虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)員可以隨時(shí)開展模擬實(shí)驗(yàn)，有利于獲得較豐富的感性認(rèn)識(shí)，從而激發(fā)學(xué)員自主擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維。
三、空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)
(一)虛擬實(shí)驗(yàn)室的主要功能
空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)可劃分為公共服務(wù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理、實(shí)驗(yàn)室管理、系統(tǒng)管理等四個(gè)子系統(tǒng)。
1.公共服務(wù)子系統(tǒng)
包括身份認(rèn)證、實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介、信息發(fā)布、相關(guān)下載、網(wǎng)上答疑、在線交流、系統(tǒng)幫助等功能模塊。其中，根據(jù)院校情況，將用戶身份按照教員、學(xué)員、系統(tǒng)管理員劃分為三類，不同的用戶具有不同的功能權(quán)限。
2.實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理子系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)教學(xué)子系統(tǒng)是整個(gè)網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室管理平臺(tái)的核心之一，用于創(chuàng)建、管理、學(xué)習(xí)網(wǎng)上的各種虛擬實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)根據(jù)用戶登錄身份，自動(dòng)授予相應(yīng)權(quán)限。教員具有信息發(fā)布、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容編輯、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱、在線答疑、在線交流功能;學(xué)員可以查看、下載實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)資料，使用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告和實(shí)驗(yàn)作業(yè)、查詢實(shí)驗(yàn)成績(jī)或指導(dǎo)教員評(píng)閱意見、瀏覽常見問題庫、在線交流、在線提問等;系統(tǒng)管理員可審核注冊(cè)用戶信息，確認(rèn)用戶身份并授予相應(yīng)權(quán)限，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)安全事務(wù)。 3.系統(tǒng)管理子系統(tǒng)
系統(tǒng)管理子系統(tǒng)應(yīng)為系統(tǒng)管理員提供對(duì)整個(gè)平臺(tái)進(jìn)行控制、管理的工具，保證平臺(tái)的安全和高效。
只有系統(tǒng)管理員可以進(jìn)入系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，并可對(duì)整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)進(jìn)行控制。系統(tǒng)管理子系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)室管理、用戶管理、系統(tǒng)配置管理三個(gè)功能模塊。
(二)應(yīng)用對(duì)象
空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室主要面向我院本科專業(yè)《流體力學(xué)》、《空氣動(dòng)力學(xué)》、《氣體動(dòng)力學(xué)》、《飛行原理》等課程空氣動(dòng)力學(xué)方面實(shí)驗(yàn)教學(xué)任務(wù)。
(三)可開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
目前“空氣動(dòng)力學(xué)”虛擬實(shí)驗(yàn)室共開設(shè)12個(gè)實(shí)驗(yàn)，可完全覆蓋我院各專業(yè)對(duì)空氣動(dòng)力學(xué)相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)需求。
開設(shè)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
四、空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐
空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)利用飛速發(fā)展的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，把多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)過程相結(jié)合，形成一個(gè)不受實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地、時(shí)間、環(huán)境等因素影響的經(jīng)濟(jì)、高效、逼真的虛擬實(shí)驗(yàn)室，無論是學(xué)員還是教員，隨時(shí)可以進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行儀器操作，開展各種實(shí)驗(yàn)，也可以作為學(xué)員網(wǎng)上自學(xué)的一個(gè)平臺(tái)，大大增強(qiáng)了空氣動(dòng)力學(xué)的教學(xué)效果。
(一)利用虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，改革教學(xué)手段
在空氣動(dòng)力學(xué)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)中，由于學(xué)時(shí)、場(chǎng)地的限制以及儀器設(shè)備的不足，實(shí)驗(yàn)的開展有一定的局限性。通過建立空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室，可增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將實(shí)驗(yàn)過程制作成虛擬實(shí)驗(yàn)供學(xué)員自學(xué)和實(shí)操，并可通過結(jié)合虛擬實(shí)驗(yàn)合理地安排真實(shí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，可開闊學(xué)員的視野、拓展學(xué)員的思維想象空間，使學(xué)員實(shí)驗(yàn)不再受實(shí)驗(yàn)條件和儀器設(shè)備的限制。如飛行器表面渦分布實(shí)驗(yàn)、激波和膨脹波演示實(shí)驗(yàn)、全機(jī)氣動(dòng)力系數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)等因受實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件的限制，真實(shí)實(shí)驗(yàn)很難實(shí)現(xiàn)，而通過虛擬實(shí)驗(yàn)就能較容易的了解這些實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并給出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使學(xué)員切實(shí)感受實(shí)驗(yàn)的最終結(jié)果。
在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，教員的身份作用也發(fā)生了本質(zhì)的變化。教員不在是傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者和信息提供者而應(yīng)是學(xué)員學(xué)習(xí)任務(wù)的輔導(dǎo)者和設(shè)計(jì)者。虛擬實(shí)驗(yàn)中的教員應(yīng)主導(dǎo)主體教育， 先練后講或先學(xué)再教，堅(jiān)持“學(xué)員自定步調(diào)、教員異步指導(dǎo)”，學(xué)員可以根據(jù)自身的進(jìn)度自主學(xué)習(xí)，而不必再齊步走。通過創(chuàng)造寬松、自主的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，把學(xué)員培養(yǎng)成能夠創(chuàng)造性地、能動(dòng)地進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)的主體。
(二)改革教學(xué)方式，提高學(xué)員自主學(xué)習(xí)的能力
學(xué)員在實(shí)驗(yàn)課前預(yù)習(xí)或教員講解時(shí)，如果對(duì)實(shí)驗(yàn)原理理解不透，勢(shì)必會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)效果。而虛擬實(shí)驗(yàn)課件可以無限量反復(fù)，學(xué)員可以根據(jù)自己的需求，隨時(shí)隨地選擇完成實(shí)驗(yàn)。通過“身臨其境”地操作實(shí)驗(yàn)儀器、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，這對(duì)于充分理解實(shí)驗(yàn)原理、掌握實(shí)驗(yàn)過程和儀器設(shè)備的使用，及課后復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)內(nèi)容具有極大的好處，客觀上實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室時(shí)間和空間的延伸?？諝鈩?dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，激發(fā)了學(xué)員的學(xué)習(xí)興趣，利于學(xué)員進(jìn)行自主探索和協(xié)作學(xué)習(xí)，學(xué)員由被動(dòng)的知識(shí)受體轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)習(xí)的主體[8]。例如，空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室建有“實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)介”、“實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”、“實(shí)驗(yàn)內(nèi)容”、“趣味知識(shí)”、“個(gè)人主頁”、“論壇”等板塊，學(xué)員可根據(jù)興趣自主選擇相應(yīng)功能，即可完成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，又拓展了知識(shí)面，如圖1所示。
圖1：空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室
(三)利用虛擬實(shí)驗(yàn)優(yōu)勢(shì)，開展交互式教學(xué)
空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室主要包括實(shí)驗(yàn)室參觀、實(shí)驗(yàn)裝置三維瀏覽(圖2)、實(shí)驗(yàn)裝置介紹和虛擬實(shí)驗(yàn)部分(圖3)。
進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室后，可以通過鍵盤上的“↑”、“↓”、“←”、“→”箭頭對(duì)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所、實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行漫步式瀏覽，實(shí)驗(yàn)者可以自由穿梭于各種虛擬實(shí)驗(yàn)裝置之中，當(dāng)靠近實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，在其上方有此實(shí)驗(yàn)名稱的說明，便于實(shí)驗(yàn)者對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置的掌握和了解。通過點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)裝置上的控件，可以查看實(shí)驗(yàn)裝置部件的功能、組成和基本參數(shù)介紹等。這種在虛擬場(chǎng)景中人機(jī)的交互性，使瀏覽者不僅可以在場(chǎng)景中隨意漫步以切身感受虛擬環(huán)境，同時(shí)還可以通過自己的行為影響虛擬環(huán)境。
進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，通過點(diǎn)擊“開始實(shí)驗(yàn)”按鈕，便可進(jìn)入相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置后，便可按實(shí)驗(yàn)要求和實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，同時(shí)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行結(jié)果分析和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫。
(四)基于校園網(wǎng)資源，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)教學(xué)
隨著我院軍網(wǎng)、校園網(wǎng)功能的不斷完善，空氣動(dòng)力學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室充分利用現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)資源，學(xué)員可以在任何有電腦，有網(wǎng)絡(luò)的地方做實(shí)驗(yàn)，也可以自由安排自己的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，在任何時(shí)候做自己想做的實(shí)驗(yàn)。學(xué)員的任何一個(gè)突發(fā)的思考和想法，都可以及時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)室仿真、驗(yàn)證，為學(xué)員的創(chuàng)造性思維提供了保障。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)全天候在網(wǎng)上開放，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容更加靈活、設(shè)計(jì)更加多樣，自我發(fā)揮的余地也更大。這種新型實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式大大豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，并使教學(xué)資源得到進(jìn)一步優(yōu)化。
例如在空氣動(dòng)力學(xué)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)施過程中，學(xué)員可以遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)，遇到問題可以在線提問，教員在線回答，也可以利用“論壇”功能，開展個(gè)別化學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)，教員將易于出現(xiàn)分歧、學(xué)員反映較多或興趣較濃的問題以公告的形式提出，讓學(xué)員在論壇中討論，各抒己見、暢所欲言、相互提高，營造學(xué)員對(duì)學(xué)習(xí)空氣動(dòng)力學(xué)課題的良好氛圍。在線實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)員通過“實(shí)驗(yàn)報(bào)告上交”功能模塊實(shí)現(xiàn)在線提交。教員收到實(shí)驗(yàn)報(bào)告后，可在線評(píng)閱，對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的內(nèi)容進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)，并給出評(píng)語及成績(jī)。同時(shí)，該系統(tǒng)還包括網(wǎng)絡(luò)試題庫功能、學(xué)員自測(cè)、課程考核功能等。通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的實(shí)施，大大改進(jìn)了教學(xué)方法和教學(xué)手段，提高了教學(xué)質(zhì)量，取得了較好的教學(xué)效果。
五、虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)注意的問題
(一)虛擬實(shí)驗(yàn)只是實(shí)際實(shí)驗(yàn)的補(bǔ)充，不能取代真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過程
雖然虛擬實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中有不可替代的優(yōu)勢(shì)，但也有其明顯的不足。真實(shí)實(shí)驗(yàn)可以直接培養(yǎng)學(xué)員解決實(shí)際問題的能力，這種優(yōu)勢(shì)正是虛擬實(shí)驗(yàn)的不足。因此，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中要注意如何虛實(shí)并存，優(yōu)化整合[9]。例如，一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)中所用到的儀器并不復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)單、操作容易，能夠用真實(shí)實(shí)驗(yàn)較好地完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容并達(dá)到滿意的教學(xué)效果，我們就用真實(shí)實(shí)驗(yàn)來完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。而對(duì)于一些技術(shù)先進(jìn)、復(fù)雜或要用元器件費(fèi)用較高的“貴族儀器”才能完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可采用虛擬實(shí)驗(yàn)來協(xié)助完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)。 (二)虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)應(yīng)切合實(shí)際，為教學(xué)服務(wù)
開設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)室的目的是為實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)，所以虛擬實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)，應(yīng)該操作方便、形式簡(jiǎn)潔，能形象生動(dòng)地反應(yīng)整個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程即可，不一定需要多么復(fù)雜、專門的開發(fā)技術(shù)和開放工具。設(shè)計(jì)時(shí)為了保證對(duì)某一部分知識(shí)的完整性，除實(shí)驗(yàn)內(nèi)容外還可通過對(duì)相關(guān)背景知識(shí)的介紹，實(shí)例應(yīng)用分析等擴(kuò)展學(xué)員的知識(shí)面以加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解和掌握。
(三)結(jié)合實(shí)際情況，循序漸進(jìn)
虛擬實(shí)驗(yàn)在高校發(fā)展迅速，各個(gè)院校應(yīng)結(jié)合自身情況和自身特點(diǎn)，將實(shí)驗(yàn)需求與專業(yè)相結(jié)合，不能原封不動(dòng)地照抄照搬他人的模式，結(jié)合學(xué)院現(xiàn)有的實(shí)際情況，循序漸進(jìn)、逐步開展[10]。例如：可先在個(gè)別專業(yè)進(jìn)行試點(diǎn)，從中摸索經(jīng)驗(yàn)和規(guī)律、逐步完善，合理安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、流程等，探索適合本校的最佳模式后再推廣。
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(作者單位：海軍航空工程學(xué)院 飛行器工程系 煙臺(tái)山東)
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