虚拟技术在计算机实验教学中的应用

引言：随着我国经济以及科技的协同发展，对计算机实验教学的重视度逐步提高，在开展教学期间采用虚拟化技术，能够有效保证教学质量，满足教学实际需求。传统教学中受到课时、实验设备等影响，阻碍实验教学的有效开展。而通过虚拟技术可设计分层递进教学体系，以及构建虚拟沉浸式实验场景、设置智能化虚拟实验平台等，打破时间空间的限制，提高教学效果与质量。

一、设计分层递进虚拟实验教学体系

（一）基础层

基础层实验教学主要巩固学生基础技能，该层次中重视学生掌握计算机学科的理念，操作技能等。在进行教学期间，教师可在虚拟平台中对实验教学进行演示，并详细讲解每一个步骤的操作要点，使学生可熟练掌握实验的操作技能以及流程，降低对计算机操作的陌生感，培养学生基础实践能力以及操作习惯[1]。

例如，以操作系统安装实验为例，教师可通过虚拟实验平台进行演示操作，教师边操作边讲解每个步骤的操作目的以及要点。然后通过虚拟实验环境模拟多种操作系统的安装过程，通过直观的形式令学生对整个安装过程有清晰的认知，并且结合教师示范流程，在虚拟实验环境中模仿操作，而教师可为学生进行指导，纠正错误操作，进而可令学生均能熟练完成基础实验任务。

（二）提高层

提高层在学生基础层所掌握的知识与技能基础上，深化对计算机知识的应用能力，针对不同计算机实验操作课程，可为其提供针对性实验方案。通过实验可培养学生运用计算机知识解决实际问题，提高学生计算机综合应用水平，同时通过提高层实验教学的开展，令学生可深入了解计算机系统的工作原理，并可熟练运用计算机系统实现复杂功能，为创新实践奠定基础。

例如，以搭建小型企业内部网络为例，教师可将学生划分小组，分析任务的要求，并制定相关解决方案，在虚拟实验平台中进行操作。在任务实施期间，教师在面对学生遇到问题时，可引导学生通过计算机查阅资料，并分析问题出现的原因以及提出解决方案。在任务结束后，各个小组派出代表进行成果展示以及经验分享，教师则对各个小组的任务情况进行评估以及总结，重点讲解实验过程中的重点以及难点，提高学生对知识与技能的理解。

（三）创新层

创新层主要在基础层以及提高层基础上，培养学生创新思维以及综合能力，引导学生将所学习的计算机知识与其他学科进行结合，解决更具复杂性问题，或者开展创新型项目。在教学期间可采用项目式教学法或者自主探究学习法，教师为其制定出具有挑战性以及创新性的项目，令学生可自行查阅资料以及选择相应工具完成任务。通过该形式可激发学生的创新精神，提高学生的综合运用能力，并加强学生对多学科知识的了解[2]。

例如，以计算机图形学课程为例，教师在课程中引导学生运用虚拟实验平台设计具有创新性的图形动画。结合该任务学生可结合以往学习的图形处理、三维建模、动画制作等相关技术，完成图形动画的设计以及制作。在动画设计完成后，可在班级中进行示范讲解，令各个同学之间互相分享以及学习。

二、构建沉浸式虚拟实验场景

传统计算机实验教学期间需要既定的时间、地点开展实验，同时受到资金的影响，学校计算机实验设备有限，影响实验教学的开展。而虚拟技术的运用可在学校内构建沉浸式虚拟实验场景，结合实验内容为学生提供直观性实验情境，令学生身临其境地感受实验的过程，加深对计算机知识的理解与运用。同时在沉浸式虚拟实验情景中，教师可结合实验教学内容，设计出突发情况，令学生在虚拟场景中结合所学知识尽快做出反应，提高学生计算机知识的应用能力。此外，通过虚拟技术构建实验场景，可有效避免学生出现不良操作时，对计算机系统造成不可逆损伤。

例如，以网络安全实验为例，教师可采用 VR 技术建立沉浸式虚拟网络空间，学生在佩戴VR设备后，可置身于复杂的网络架构中，可看到服务器、防火墙、路由器等多种网络设备，通过直观的角度观察数据在设备之间的流动效果，以及线条、光影的传输路径。在面对网络攻击防御实验期间，学生可身临其境地参与到攻击场景中，可观察到攻击者的路线，而学生作为防御者需要充分运用自己所学知识迅速做出反应。操作虚拟控制台对防火墙进行调节，并观察防火墙如何拦截攻击流量以及攻击者改变策略后的状态。通过身临其境的体验可以令学生理解网络攻击以及防御的过程，提高学生网络安全实践能力。

三、建立智能化虚拟实验平台

计算机实验教学期间构建智能化虚拟实验平台，可有效提高教学质量，并且满足学生个性化学习需求，智能化虚拟实验平台在构建期间，充分运用信息技术为学生建立智能以及高效、个性化的实验学习情景。智能化虚拟实验平台中具有个性化实验定制功能，会结合学生学习进度、知识掌握程度等，为其自行选择实验项目以及实验难易程度。同时在平台中具有多场景模拟能力，蕴含计算机学科各个领域的实验场景，并可令学生能够共同参与到系统中进行团队协作。在学生进行实验操作期间，其中的智能系统会实时监测学生的操作步骤，若出现错误操作系统会直接产生提示，并提出相关解决建议，令学生及时纠正错误，顺利完成实验。同时，在学生参与实验期间，遇到概念模糊以及理解不透彻的知识点，可以点击相关元素或者是直接输入问题，则系统会为其详细讲解，进而拓展学生的知识掌握度，引导学生深入学习，提高学生综合素养。

例如，以计算机图形学实验为例，教师可通过数字技术分析学生在计算机图形学基础以及学习进度的情况，进而为其提供不同程度的实验项目，如初学者由于对知识的掌握相对比较薄弱，进而平台可设置基础图形绘制实验，如点、线、三角形等绘制等练习，利用学生能够熟悉图形学操作的理念以及技术。在平台中通过系统平台也可为其模拟多样图形学环境，如为学生建立虚拟游戏场景，令其在场景中添加多种图形设计，提高学生的学习兴趣。在实际操作的过程中，智能辅导系统会监测学生的操作行为，如学生在使用OpenGL 进行图形绘制期间，若顶点坐标的顺序设置错误，则系统会直接提示相关问题，并提供正确的代码，辅助学生改正错误，促进实验顺利开展。

结束语:

综上所述，计算机实验教学期间采用虚拟技术，可有效提高教学的效果与质量，在开展教学期间虚拟技术的实施，可摒弃传统教学模式，打破时间以及地点的限制，令学生可自由学习。同时在教学期间可结合教学内容，设计分层递进式实验教学体系，并且设置虚拟实验场景，以及建立智能化系统平台。提高学生学习兴趣以及加深对知识的理解程度，并通过实验虚拟情景的实践，提高计算机技术操作技能，促进学生全面发展。

参考文献：

[1] 刘敏杰 , 段方雪 . 基于虚拟仿真的计算机实验教学改革与研究 [J]. 数字通信世界 ,2025,(04):217-219.

[2] 戴菲 . 虚拟仿真技术在计算机实验教学中的应用 [J]. 电子技术 ,2024,53(12):427-429.