中职信息技术课程开放式虚拟仿真教学系统构建研究

李 圆

（惠州商贸旅游高级职业技术学校，广东 惠州 516001）

中职信息技术课程开放式虚拟仿真教学系统构建研究

李 圆

（惠州商贸旅游高级职业技术学校，广东 惠州 516001）

当前中职院校信息技术课程教学面临着实训设备更新升级资金短缺、实训教学系统不统一等教学困境，文章提出在信息技术类课程实践教学平台的搭建中，融入虚拟仿真技术以破解上述教学难题，介绍虚拟仿真技术的特性和优势，分析在实训课程中开展虚拟仿真教学的意义。

虚拟仿真；开放式；教学系统构建；信息技术专业

1 虚拟仿真技术的概念及特性

虚拟仿真技术（也称为模拟技术），就是在计算机中构建出一个形象逼真的模型系统来模拟另外一个真实系统的现代化技术，可以在这个虚拟的模型系统所创设的情景中进行交互，学习者如同身临其境，获得真实体验。

虚拟仿真技术有以下4点特性：（1）沉浸性（Immersion），通过计算机图形构建出一个模拟真实环境的逼真的虚拟情景，给学习者强烈的感官冲击，让学习者沉浸到计算机系统所创建的虚拟环境中，成为虚拟系统的一部分，获得身临其境的体验；（2）交互性（Interaction），虚拟仿真技术创设的是一个开放的、动态的、交互的仿真环境，学习者可凭借视觉、听觉及触觉等传感器如同身临其境般与虚拟仿真环境中的对象发生交互关系；（3）虚幻性（Imagination），虚拟仿真技术模拟的现实环境，是模拟、演练媒体，更是重要的设计工具，学习者能从虚拟环境中得到感性和理性的认识，进而深化概念、产生新的创造理念和思想；（4）逼真性（Reality），对设计方案的真实“再现”的虚拟环境，是基于真实数据、运用虚拟仿真软件、利用数字模型形成逼真三维场景构建而成的。

2 虚拟仿真技术运用于职业教育信息技术课程实训课堂的意义

在信息技术高速发展的环境下，职业院校面临兼顾控制技术设备成本和实验设备更新升级的困境。尤其是以实验实操为主的信息技术类课程，教师在实训课需要通过讲解现场演示相结合，才能使课程更直观形象，让学生掌握操作技巧；同时，学生也必须在实训室中亲自动手实操，才能真正理解并消化老师所授的知识。然而搭建专门的网络实训室需要大量资金支持，而且要同时满足众多学生共同实操，存在很大压力，虚拟仿真技术在其中的应用很大程度缓解了实验实操教学压力。

在信息技术实训课程中运用虚拟仿真技术，降低实训成本的同时，在提高实训教学的安全性方面也发挥了重要作用。在传统的实训教学中，由于学生对实际的实操环境欠缺把握和了解，导致实训事故频发；而今在实训教学中让学生在虚拟仿真系统真实体验实践操作环境，可以让学生预先了解实训内容的大概流程和实操环境，从而有效改变实训教学过程中事故频发的状况。

另外，在课堂教学中增加虚拟仿真技术，能够促进学生学习的积极性和主动性，更有效地激发学生的学习热情。虚拟仿真教学为学生构建了一个沉浸式、交互式的、生动形象且集音乐、色彩、图片于一体多样化的虚拟仿真环境模式，在这样的实训场景中实施教学能更有效地激发学生探索知识的欲望，从而让学生更积极主动地投入到学习中，例如在“计算机网络基础”课程中进行网络拓扑结构设计实验中，构建基于真实情况的虚拟化网络拓扑结构时，通过Packet Tracer网络仿真软件来搭建系统，再运用于实验中，学生可以在课堂中利用Packet Tracer提供的可视化的仿真平台构建虚拟网络拓扑结构，可以在虚拟化网络环境中对网络设备及各个实体的参数进行灵活的配置和设置，还可以进行大中型计算机网络的虚拟组建。学生在网络模拟环境中设计网络拓扑结构，对其进行配置，观察网络协议的工作过程及协议数据单元（Protocol Data Unit，PDU）在网络中的传送过程，查看交换机的交换表及路由器的路由表的转发情况，实时跟踪PDU在网络各节点的详细处理过程[1]。虚拟的网络教学平台还可以为学生提供网络地理标识，学生可在其中以实际的企业和单位的需求为基础，进行总体规划和网络布局，构建城市、楼宇、办公室、配线间等虚拟设置，达到了与真实环境的统一，提高学生的学习兴趣和信心。

3 当前虚拟仿真系统在教学中的局限性

目前大多数的职业院校都有针对某一课程使用虚拟实验系统，通用性和集成性方面的研究相对比较少，但由于每个专业或课程的情况不同，所购入使用的虚拟系统都是基于不同的工作环境、编程语言、体系结构开发而成，各实验平台本身的兼容性、扩展性、交互性等方面都比较差。导致校内各专业的实训教学建设大都自成体系，各自为政，很难在统一的平台中进行整合，形成了“信息孤岛”[2]。当前虚拟仿真系统在教学中的局限性主要有以下几类：（1）各课程的虚拟仿真系统采购成品比较多，缺乏二次开发的接口和权限。教师无法进入到核心虚拟仿真课件二次开发领域，对提升专业水平不利；（2）各厂家提供的虚拟仿真教学软件，由于各自开发方法不同而无法对接；（3）购置的虚拟仿真软件对课程的支持和实验的扩展差强人意，可扩展性较差；（4）各种虚拟仿真系统之间，多数情况下并没有进行统一身份认证处理，学生和教师需要使用不同的账号登录不同的系统；（5）计算机专业的虚拟仿真教学系统，因为点数的限制，通常只能给校内提供服务，无法服务社会，无法将优质的教学资源提供给社会有需要的受众。因此，建立开放式的计算机专业虚拟仿真教学资源是当前中职学校面临的重要课题。

4 构建开放式的计算机专业虚拟仿真系统的必要性

构建共享式的信息技术类专业虚拟仿真系统，如图1所示。

图1 共享式的信息技术类专业虚拟仿真系统

共享式的信息技术类专业虚拟仿真系统可以解决如下几个问题：（1）实现本校与外校或更大范围内的信息技术类特色优质教学资源的及时披露和共享；（2）实现统一身份管理，使学校购置的各种实验软件能够实现统一接入，通过促进系统间的耦合度，让学生能够在统一平台进行实验，解决“信息孤岛”的问题；（3）实现兼容性，学校通过部署系统平台，有效实施第三方的虚拟仿真实验教学软件；（4）实现教学过程管理，包括教学实训的教学安排、实训配套的理论学习、常见的实训维护、实训教学过程的智能指导及在线答疑、对实操作业的自动批改、实操成绩统计查询、实训教学效果评估等功能，同时该平台可扩展集成第三方的虚拟实验课程资源或自建课程资源；（5）发挥服务社会的功能，将优质的虚拟仿真教学资源推送给广大市民，让有需要的人群在线使用实验实训资源。

中职学校构建计算机专业虚拟仿真系统主要需要关注如下几个问题：（1）做好计算机专业相关课程的岗位分析；（2）结合学校人才培养方案，形成“计算机专业”课程的典型工作任务，根据典型工作任务，设计计算机专业虚拟仿真的实训实验情景；（3）选择平台软件，根据专业和学科的具体要求进行配置，搭建功能完善的开发式虚拟仿真平台；（4）结合学校的教学管理工作要求，制定计算机虚拟仿真系统的的功能模块需求，包括实训课配套的理论学习模块、实训排课管理模块、典型实验库的维护模块、实训智能指导及答疑模块、实验结果的自动批改模块、实验成绩统计查询模块、数字化资源管理模块、师生互动交流模块和管理模块；（5）虚拟仿真教学必须以专业素质精良、技术能力精湛的专业教师队伍为基础，建立虚拟仿真系统课件开发团队，不断推送优质的虚拟仿真教学资源；（6）搭建统一身份认证平台；（7）实现校内师生和校外企业单位服务共享。

5 结语

开放式虚拟仿真教学系统有效地解决了“信息技术”课程教学过程中遇到的难题，兼备沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性特点的虚拟化仿真平台，为学生提供了多样化的实践手段和实验环境，为传统实训教学给予了良好的、必要的补充，吸引学生自主学习和探索、主动进行实操和研究，提高学生实训效果，有效提升教学质量。

[1]蔡群英，黄镇建.搭建网络实验环境的探索与实践[J].计算机与数字工程，2009（6）：195-197．

[2]周英飚，冯玉才.分布式虚拟环境设计[J].小型微型计算机系统，1999（4）：287-291.

Study on the construction of open virtual simulation teaching system of information technology course in secondary vocational school

Li Yuan
（Huizhou College of Business, Huizhou 516001, China）

At present, the teaching of information technology course in secondary vocational colleges is facing the shortage of training equipment updating and upgrading funds and the training teaching system is not uni fi ed. The paper puts forward that in the construction of the teaching platform in information technology courses, it should integrate the virtual simulation technology to solve the above-mentioned problems, introduce the characteristics and advantages of virtual simulation technology, and analyze the signi fi cance of virtual simulation teaching in practical training courses.

virtual simulation; open type; construction of teaching system; information technology specialty

李圆（1984— ），女，广东河源。