虚拟技术在高校计算机教学中的应用分析

摘要：在“互联网+”背景下, 人们的生活及工作与计算机应用越来越紧密, 计算机技术成为当下社会人才所必须具备的一项职业能力。因此, 必须要提高高校计算机教学质量, 为社会输送更多计算机领域人才。在高校计算机教学中应用虚拟技术满足了多元化的教学要求, 降低了教学成本, 提高了教学效率。本文主要分析了在高校计算机教学中虚拟技术的应用优势, 探讨了虚拟技术的具体应用。

　　关键词：虚拟技术; 高校教学; 计算机教学;

　　近年来, 社会对高科技人才的需求愈发迫切, 而高校承担着为国家、社会培养和输送优秀人才的责任, 因此加快高校计算机教学改革, 积极应用虚拟技术提高计算机教学质量, 培养计算机专业领域人才势在必行。虚拟技术是一种被广泛应用的计算机技术, 在高校计算机教学改革中应用虚拟技术, 模拟构建科学实验平台, 为学生提供实践操作机会, 降低资金成本投入, 推动计算机教学改革[1]。

　　1 计算机虚拟技术概述

　　虚拟技术是一种集多媒体技术、传感技术、网络技术、人机接口技术、仿真技术等多种技术为一体的计算机技术, 是仿真技术的重要发展方向, 是具有挑战性的交叉技术。计算机虚拟技术包括由计算机生成的动态实时的模拟环境, 视听触觉等感知, 传感设备、自然技能等。虚拟技术是实现用户与计算机之间理想化人机界面形式的一种计算机技术, 以计算机技术为核心, 集合多种技术共同生成逼真的虚拟环境, 用户借助传感设备进入虚拟环境, 与相应对象进行交互, 产生与真实环境相同的体验[2]。

　　虚拟技术具有诸多特征, 如:交互性、沉浸性、多感知性。交互性是指用户从虚拟环境中得到反馈信息的自然程度和虚拟环境中被操作对象的可操作性。借助数据手套、头盔显示器等传感专业设备, 用户虚拟环境中与操作对象进行交互, 计算机可以根据人的自然技能实时调整系统图像、声音, 从而让用户获得一种近乎于在现实环境中的真实感受体验[3]。而沉浸性则是指计算机虚拟技术模仿的现实事物过于逼真, 从而让用户产生面对真实事物、处于真实场景中的感受, 变为直接参与者, 用户仿佛成为虚拟环境组成部分, 导致其沉浸其中。至于多感知性则是借助传感装置, 虚拟系统对感知觉的反应, 在虚拟环境中让用户获得多种感知, 产生身临其境的感觉。

　　2 虚拟技术在高校计算机教学中的应用优势

　　随着信息技术的飞速发展, 高校计算机课程内容也在不断更新, 操作性和实践性也在不断提高, 要求理论与实践紧密结合, 且随着社会对计算机领域优秀人才的需求与日俱增, 高校计算机教学应加快改革创新, 合理选择教学模式。在高校计算机教学中应用虚拟技术, 利用其交互性、逼真性创建良好的教学环境, 营造良好的教学氛围, 提高计算机教学质量[4]。在高校计算机教学中应用虚拟技术, 通过虚拟现实技术的软硬件系统, 可以为学生创建一个逼真的虚拟环境, 刺激学生大脑的多种知觉, 让学生大脑处于兴奋状态并接收信息, 有效激发学生学习兴趣, 吸引学生注意力, 增强记忆。

　　此外, 借助专业传感设备加强虚拟环境中师生、学生之间的交互, 利用瞬时反馈教师可以更及时有效地处理和加工学生反馈信息, 加强师生互动交流, 构建教学氛围更融洽的虚拟教学环境, 激发学生学习积极性[5]。在高校计算机教学中应用虚拟技术还能加强学生的合作交流, 让学生在虚拟环境中互相探讨、合作, 共同解决学习问题, 深化对计算机知识的理解, 同时也方便了教师对学生学习情况的观察了解, 可以及时纠正和指导学生学习过程中的不足之处, 并实时参与到学生合作交流中, 引导学生, 激发学生潜能, 提高课堂教学质量。

　　3 虚拟技术在高校计算机教学中的具体应用

　　3.1 在理论教学中应用虚拟技术

　　计算机课程无疑是一门实践性极强的课程, 教师在讲述理论知识后, 还会带学生到计算机实验室结合计算机进行操作, 让学生在实际操作中深化理解所学计算机理论知识, 但这种教学模式依然存在弊端, 学生在起初就对过于抽象的计算机理论知识感到困惑, 难以产生深刻认识, 进而直接影响后面的实践教学质量。在计算机理论教学中, 教师应积极应用虚拟技术, 借助虚拟现实系统将抽象的知识形象化、具体化, 结合多种媒体表现形式增强课堂教学的交互性和沉浸感, 让学生可以更加直观、清晰地认识到所学知识。例如:教师在讲解计算机结构和组装过程的相关知识内容时, 通过简单的文字和图片难以将知识直观传递, 而教师带领学生到实验室进行操作实践, 虽然可以让学生切实感受到计算机结构和组装过程, 但由于时间并不充裕, 教师无法对每个学生进行现场指导, 学生只能按照自己想法实践, 这无疑导致了学生的一些问题难以解决, 存在学习障碍。而利用虚拟技术, 将图片、声音、动画等有机结合, 设计制作出生动的教学课件, 加强交互性, 让学生沉浸其中, 满足学生多角度学习、实践的教学需求, 营造逼真的教学环境, 深化学生对所学计算机知识的理解。

　　在《操作系统》课程教学中, 针对进程管理、处理机调度这一学生难以理解的地方, 尤其是生产者、消费者、死锁问题。教师可以利用虚拟技术, 结合3Ds Max制作VR课件, 通过逼真的课件形象生动地展示生产者、消费者、死锁问题的原理, 加深学生印象, 对原理产生深刻理解。常见的数据结构算法思想较为抽象, 单纯的数据结构讲解、算法演示难以让学生快速掌握, 教师可以利用虚拟技术处理, 将抽象的算法过程直观呈现, 方便学生理解。在讲解信息编码教学内容时, 教师可以利用虚拟技术制作一些游戏案例, 信息编码、二进制、十进制等基本概念融入其中, 通过设置游戏问题激发学生学习兴趣, 促进学生主动探索。

　　3.2 在实验教学中应用虚拟技术

　　在高校计算机实验教学中, 应用虚拟技术可以生成相关的实验系统, 实验仪器设备、实验室环境、实验对象、以及测试、导航等实验信息资源, 可以虚拟出构想的实验室, 也可以模拟现实实验室, 打破实际教学中物力设备的限制。例如:在计算机操作系统安装、调试实验教学中, 教师可以通过VMware软件创建一台具有独立硬盘、操作系统、独立运行的虚拟机, 在它上面进行实验操作即便出现问题、导致发生故障也不会影响其它虚拟机和物理机, 能有效降低教学投入成本, 保护现实计算机。可以根据不同需求为虚拟机安装不同操作系统, 实现一机多用, 满足计算机实验教学多种要求。不同于传统物理网络实验室, 虚拟机具有良好的隔离性和独立性, 且在使用虚拟机的过程中, 每个学生都是管理员身份, 使得学生产生设计的上机体验。

　　虚拟机具有良好的独立性, 当配置设定之后, 不会受到其它虚拟机影响, 也不会对其它虚拟机产生影响, 因此适应型更强, 可以根据不同的计算机实验教学要求随时改变虚拟机配置, 使得资源分配更合理, 在满足各种计算机实验教学要求的同时, 节省物理机配置, 降低高校计算机教学成本。

　　4 结束语

　　在高校计算机教学中, 虚拟技术应用越来越广泛, 将其应用在计算机理论教学中, 能将抽象计算机理论知识直观化、生动化展示, 营造真实情境, 促进学生的理解和掌握。应用在计算机实验教学中, 根据不同计算机实验教学要求创设独立性和隔离性良好的虚拟机, 根据需求改变配置, 在满足实验教学的同时, 降低教学成本。

　　参考文献
　　[1]肖祥.计算机虚拟现实技术在计算机教学中的应用研究[J].湖南邮电职业技术学院学报, 2018, 17 (3) :38-40.
　　[2]张大伟.虚拟技术在高校计算机教学改革中的应用研究[J].计算机产品与流通, 2018 (5) :212.
　　[3]田静君.试论虚拟技术在高校计算机教学中的应用[J].数字通信世界, 2018 (5) :201.