中职虚拟实验平台设计、开发和应用

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1、中职虚拟实验平台设计、开发和应用　　虚拟实验技术产生于20世纪60年代，随着虚拟现实技术的发展以及学科交叉融合，其在职业教育领域的应用正在兴起。1虚拟实验平台设计1.1学习者特征分析1）多元智力类型。根据多元智能理论，利用多元智能自我评估表，研究对天津中华职专、天津现代职业技术学院、天津轻工职业技术学院3所学校高职二年级计算机应用专业228名学生进行问卷调查。每份调查问卷中有64道题，每种智力类型设置8道题，每题1分，选择就得1分，不选0分。利用SPSS对实验数据输入与整理，生成表格，如表1所示。从学生

2、智力发展总体发展趋势来看，实验对象在智力发展类型分布中的音乐韵律能力、视觉空间能力以及自我观察方面有着优势，而在言语语言、数理逻辑、人际交往方面还存在发展的空间。这也就是说，职业教育学习者主要具有形象思维的特点，而通常形象思维较强的人，能够较快地掌握经验性和策略性的知识，对陈述性的理论知识却相对排斥。这并非职业学校学生的弱势，而恰恰是其优势所在。72）学习风格。研究根据学习风格的3种典型分类方法（视觉型、听觉型和动觉型），利用学习风格测量表，对上述实验班学生进行问卷调查，每份问卷设置24道题，每题3个选

3、项（分别是经常、有时、很少），分值设置分别是5、3、1分。利用SPSS统计数据，生成饼状图，如图1所示。从学生调查情况来看，中职的学生更喜欢通过视觉刺激以及动觉来达到好的学习效果。视觉型学习者的典型特征是通过视觉刺激手段接受信息，直观形象的视觉材料能在学习者脑海里形成清晰的视觉表象，使其具有用此感官学习的优势；动觉型学习者的主要特征是喜欢动手尝试，他们乐于在“做中学”，往往在操作性技能的学习中表现突出。以上从职业教育学生智力类型发展、学习风格等层面对学生学习特点进行分析和定位，在整个虚拟实验设计过程中，

4、对如何选取教学内容、选择合适的媒体以及交互的总体设计将起到指导作用。1.2职业教育教学分析基于工作过程导向的课程开发逐渐成为职业教育学与教的发展方向。计算机组装与维修课程即是典型的以工作任务为基础、以工作过程为导向、以项目教学为典型表现形式的任务引领式学习领域课程。1.3功能模块设计7依据对中职计算机组装与维修课程的分析，结合中职学生学习特点，本文选择适合虚拟实验教学的硬件组装部分为例，通过创设3个实验情境促进学生理论与实践技能的发展。整个虚拟实验平台各个模块设置如图2所示。1）实验指导。实验平台首先强

5、调实验的目的性，这里分别对实验目的、内容及平台操作进行说明，该模块主要以文字说明为主，目标明确，内容简洁有条理。2）模型介绍。实验平台为学生提供一定的组装知识基础，即计算机各硬件的外形特点、分类、安装技巧等。学生通过对模型直接操作如放大、分离、旋转、拖拽等，对组装部件进行三维整体与部分的认识。3）组装演示。针对学生对视频和动手操作的不同需要，分别设置视频演示与有序组装的动画演示。所谓有序组装是指组装实验中，一些零件存在相互影响的关系，必须按照一定的顺序进行安装。该动画演示是根据实验指导的安装步骤进行的一

6、般有序安装，学生点选相应的模型后即可根据自己的喜好，选择观看视频或动画演示。同时针对组装过程中的演示细节如CPU拉杆拉起呈90°，在实验场景中加入主板视角、整体环绕视角等不同观察角度切换，使学生在三维空间内的学习更加灵活。74）虚拟组装。虚拟组装模块是中职学生动手实践的主要场景，也是本虚拟实验重点设计模块。计算机硬件组装过程中具有一定的有序性与无序性。所谓无序组装是指在实验过程中，部分零件之间无必然关系，可自选安装顺序，强调组装的灵活性。在提高学生创新与思考的同时，需给予学生必要的组装引导，并对组装结果

7、提供及时反馈，增强学生自主学习效果。5）实验测试。实验测试是测试学生在虚拟实验学习后的结果，不仅仅是帮助学生了解自己的学习情况，调整学习进度的一个依据，而且是学生能否进入现实实验的一个关口。1.4开发工具选取根据对虚拟实验平台总体性能的分析，该虚拟实验平台选择PC机作为该平台的开发平台，涉及的开发工具有图形图像处理工具、视频处理工具、建模工具、虚拟现实交互工具四大类，主要包含Photoshop、Premiere、3DSMax、Virtools等工具。2虚拟实验平台开发在虚拟实验平台设计的基础上，实验平台

8、开发流程如图3所示。2.1素材准备在计算机组装与维修组装实验中，需要收集整理的素材包括实验各个零件基本文字介绍、图像，各个零部件组装演示视频，以便后面三维模型贴图以及实验交互实现。除此之外，应结合前期对实验功能模块的分析，对整个实验平台的界面进行设计，包括实验背景、交互链接、反馈提示等。2.2模型创建7创建的模型是学生直接操作的对象，在硬件组装实验平台中需要创建的模型包括CPU、CPU风扇、内存条、主板、显卡、声卡、网卡、主机箱等零件。为了