延秀娟1,邢书宝2
1西安科技大学，陕西省西安市雁塔路58号，710054，
2西安科技大学，陕西省西安市雁塔路58号，710054
【摘要】随着现代信息技术的不断发展，“大数据”“人工智能”在在教育方面的应用越来越深入，虚拟仿真实验室被国内各院校应用，对实验教学进行改革，本文主要探析虚拟仿真实验室对创新性教学改革方法的指引，以推动虚拟仿真实验发挥出更高的价值 。
关键词：虚拟仿真实验室；创新性；实验教学
新技术、新媒体的出现使得信息获取的方式更加便捷，人们的教学观念突破旧的理念和方式，进一步强调学生需要自我导向的学习能力。虚拟实验教学是利用虚拟现实，大数据和网络技术来构建实验操作环境和测试对象，且操作环境和测试对象等同真实实验场景，学生在虚拟的环境中开展高效的实验。虚拟实验可以达到传统实验无法达到的效果，相比于传统实验教学，虚拟教学能够安全的开展在极端环境或者毒性高、有有害物质环境完成的实验。虚拟仿真实验技术应用于教学，是高等教育信息化的重要表现之一 ，虚拟仿真实验技术在教学的方式方法、效果和手段等方面都有超越性的优势，虚拟仿真实验技术，充分体现了实验教学过程的改革与创新。国家重视对人才创新意识的培养，虚拟仿真平台 对学生的创新意识进行激发，调动学生参与实践的积极性，在实践中锻炼创新能力 ，满足国家对于创新性人才培养的需要。
1虚拟仿真实验教学的特点
虚拟仿真实验平台具有良好的可扩充性，随着研究的深入新的知识出现，实践课程也需要跟上知识的发展 ，在传统实验教学中，实验器材实验对象都是实体的，搭建新的实验台 ，更新实验设备 ，需要大量经济支撑。而虚拟仿真实验平台 更新成本较低 。虚拟仿真实验平台 有助于接受老师和同学的在线指导 ，实践就是一个探索新知识、开发新东西的过程 。在实践过程中 遇到一些超出自己能力范围的难题使得实验无法继续进行 的现象十分普遍，在线寻求老师和同学的帮助 ，大大提高实验效率。虚拟仿真实验平台能够节省实验成本 ，虚拟仿真实验仿真真实的实验环境 ，做实验的人可以体验到实物实验的感觉 ，因为自己的操作失误 的造成的后果也都是虚拟的，操作的错误通过提示的形式显现，不会真的消耗实验器材和实验设备而增加实践成本，虚拟仿真实验平台与传统实验室相比，运行和维护成本比较低 。
2基于虚拟仿真实验室的创新性培养模式
2.1高仿真度实验环境
虚拟仿真概念进入学校实验室 ，能够大大改善学校实验设备落后的局面 ，是学校实验室随时保持更新 ，是学校实验室对学生的培养与社会需求接轨。新型虚拟仿真实验室给予学生更多的机会了解最新的科技成果和市场产品，为学生提供更良好的实验环境，满足学生对不同实验内容的诉求 。对于人才的培养要满足实际生产的对人才需要，这要求学校提升学生的生产方面的实践能力和实践经验 ，因为真正的一线生产存在危险，无法完全保证学生的安全性，许多学校的实验训练无法与企业生产对接 。通过虚拟仿真验室模拟仿真的实验环境 ，在这样的仿真环境中对学生进行实践培训 ，能够满足学校培养人才的需求。这一技术下我国人才的培养提供最真实有效的帮助。虚拟仿真实验室也为教师提供许多便利 教师的教学与测试可以直接针对某一实验环节，用受限于实验中实验反应时间、实验对象保存时间和实验要求的环境，必要时可以通过回放的方式对某一场景进行多层次的分析。学生在此过程中，一方面通过近似实际生产实践的训练，对生产环节加强了解，分阶段适应未来的实际工作环境。另一方面能完全规避危险，无需为安全分散注意力，全身心投入实验。
2.2创新实验教学模式
传统实验中学生先掌握相关的实验原理 ，然后在按照固定的流程进行实验，验证已经得知的结论。在此过程中学生不用设计实验流程，对学生不能起到任何创新方面的帮助，而当下需要的正是对学生创新能力和创新思维的培养。在虚拟实验室中，学生可以自行设定情景，在设定的情景下了解实验内容，对实验进行探究，这一模式在避免意外 事故的同时，增加实验的趣味性，提升教学质量。创新实验教学模式，在实验中实现对传统教学中完全不敢考虑忽视意外的完全规避，提升教学效率，是实现创新人才目标的重要进步。虚拟实验室有多样的教学模式，为学生提供个性化的实验条件，学生自行带入情景 ，在情景中自由发散自己的思维，发挥自己的想法 ，在实验中灵活运用已学知识 ，提高自己的实践分析能力和解决问题的能力。
2.3精心设计研究项目
理论知识往往是在实践中总结出来的并在事件中应用，实验教学也体现这一理念，学生加强知识的理解，同时是在提高自身创新能力和实践能力。实践教学需要相应的可实验性的环境，对于建设实验需要的环境的经济投入是不可逆的、高风险的，虚拟实验环境可以对教学实验的算法过程进行验证，同时可以改变实验的设置条件、顺序和环节，得出实验流程后进行真实实验，可以减少实验中的不可控因素。这样的实验教学过程是更加开放的，对学生创新意识的培养更加强有力。
3优化教学实践平台
3.1 时间、空间、设备
虚拟实践平台要实现价值的最大化，可以扩大开放范围，面相全体师生，也可以与一些社会组织对接，向组织人员开放。开放实验室，提供虚拟实验设备，对某些学科的发展非常有益。实验室在延长开放时间的同时设立门禁制度，延长时间是为学生在空闲时间进行实验和学习提供便利，这样一来，能让学生在节假日时间利用实验室，提高假期实验室的利用率，在鼓励学生学习的同时避免资源闲置和浪费。建立门禁制度是为了学校便于管理，相关工作人员对开放人群进行授权，凭借使用权限作用虚拟仿真实验平台，出现问题寻找使用人员与负责人员，避免责任不清的问题。将虚拟仿真实验平台仅对学生开放，学生按照教材进行实验，但教材内的实验任务非常有局限性，很难做到将实验设备的价值发挥出来。给予更多的学生更多的机会学生参与实践 ，学生在实践中进行交流 ，交换不同的想法 ，有助于实践的创新 ，将设备的价值完全发挥出来 。
3.2实验内容
在虚拟仿真实验室的教学中，可以把使用人群划分成不同的等级，然后实行分层教学。可以根据年级划分，低年级学生专业能力还比较低，为他们开放基础的权限，帮助他们了解基本的仪器设 。中年级的学生相比于低年级的学生 ，专业能力有所加强 ，能够自己完成一定难度的与教学有关的实验，为这部分学生的实验教学和自己设计的实验开放权限 。为高年级学生能够根据自身的需要选择实践内容，发挥其创造力，要为高年级的学生提供更高的权限 为他们的实践提供帮助 。还可以根据实践教学的类型进行层次划分，为实践人员提供权限，利用虚拟仿真实验室对实验的难度进行估测然后划分层次，第一个层次基础层级，主要是教材提供的验证性实验的教学。第二层是自己设计的实验教学，自己设计的实验中未知行较大。第三层次是创新性的实验教学，学生创新实验过程，实验内容根据自身需求，能够培养其创新能力和实践能力。第四层是研究性实验，学生跟随教师完成项目而进行实验，虚拟仿真实验室要为他们提供很好的权限，确保项目不受限制。无论以何种标准划分层级，都有助于虚拟仿真实验室实验教学的完成课程目标。
结语
利用虚拟仿真实验教学平台进行创新性实验教学，提供学生操作性能好、真实感强烈、能直观观察的实验场景，有利于培养创新性人才。
参考文献
[1]冯元,海鹏博,吴宏岐. 虚拟仿真实验室的创新性实验教学改革探索[J]. 发明与创新·职业教育,2020(8):76,78.
[2]朱亚玲,毛得奖,李艳. 基于制药工程虚拟仿真实验室的创新性实验教学改革探索[J]. 数码世界,2020(4):119.
[3]张任平. 基于虚拟仿真实验室的创新性实验教学改革探索[J]. 教育教学论坛,2017(11):273-274.?