中职综合布线课程虚拟实验室的设计
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作者: 孙虔
摘要：2010年，全国中等职业学校已经发展到14500所左右，年招生规模873.6万人，在校生2178.7万人，直接导致学校的教学设备严重不足。同时近年来，虚拟技术广泛的应用到了教学方面，本文主要论述了中职综合布线虚拟实验室的设计。
关键词：虚拟实验室；虚拟技术；综合布线
中图分类号：TP393 文献标识码：A文章编号：1007-9599(2011)24-0000-01
The Virtual Laboratory Design of the Vocational Integrated Wiring Courses
Sun Qian
(Hangzhou Diyi Jishi Xueyuan,Hangzhou310023,China)
Abstract:In 2010,secondary vocational schools has been developed to about 14,500,the size of the annual enrollment of 873.6 million,2178.7 million students direct result of a serious shortage of teaching facilities in schools.At the same time in recent years,a wide range of applications of virtual technology to teaching,this paper discusses the design of the virtual laboratory of integrated wiring in vocational.
Keywords:Virtual laboratories;Virtual technology;Integrated wiring
随着中国对职业教育越来越重视，更多的学生就读中等、高等职业院校，据相关部门统计，2010年，全国仅中等职业学校已经发展到14500所左右，年招生规模873.6万人，在校生2178.7万人，随着规模的扩大，职业学校的实验教学出现了一些新的问题，这在某种程度上束缚了教育的发展。
首先，招生规模的不断扩大，导致学校的教学设备严重不足，往往2-3个学生使用一台设备，练习时间大大缩短，影响学生的掌握情况。其次受时间的限制，中职教学的特点是实验时间较长，比如数控专业，一个工件的实验加工有可能需要5-6个小时，甚至更长，由于设备的不足，这就限制了需要长时间实验的开设。第三，受空间的限制，这在工程类课程中相当普遍，比如医药专业的药剂生产加工线，比如综合布线课程，学校不可能提供一个建造的楼房供学生实验，也存在安全隐患。第四，受设备的限制，一些价格昂贵或易损的设备，在实验中不可能大规模的铺开，往往是教师演示，学生观看。学生在实验中只是个观看者，而不是参与者。比如综合布线课程中的光纤机。第五，受实验经费的限制，随着学生人数不断增多，实验开始的频率不断增加，导致实验耗材增多，实验经费增加。有些学校，特别是民办学校，由于经费上的原因，不得不减少实验开设。作为一名中等职业学校的计算机老师，从事综合布线课程教学已经多年，在教学过程中，也深受以上限制困扰。为了解决上述问题，提出了综合布线虚拟实验室的设计思想，力图以虚拟现实技术解决以上问题。
一、虚拟实验室的概念
虚拟实验室(Virtual Laboratory)概念，是由美国的William Wolf教授1989年提出的，用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境。美国国家研究委员会的定义为：虚拟实验室是一个无墙的中心。研究人员能在其中从事科学研究和工程设计，不必顾及地理位置的限制，实现同行间、同事间的互动；共享仪器、设备、数据、计算资源以及数字图书馆的信息。
二、虚拟实训室的分类
按照不同的标准可以把虚拟实验分为不同的类别。“沉浸性”是虚拟实验的一个重要特征，这里按照沉浸程度的不同，将虚拟实验分为两类：
（一）桌面式的虚拟实验。主要利用计算机营造与客观世界相类似的环境，学习者通过鼠标、键盘等与屏幕上的虚拟物体进行交互，沉浸度不高。（二）浸入式的虚拟实验。利用数据手套、头盔显示器等复杂的交互设备，使学习者有完全浸入其中的感觉。需很强的计算机软件及硬件的支持，成本很高。本文所涉及的虚拟实验就是桌面式的虚拟实验。
三、综合布线虚拟实验室设计
（一）综合布线虚拟实验室系统需求
第一、能处理大量模拟操作数据处理的服务器，例如：高性能计算机系统。第二、用于存储模拟数据初始条件和边界条件以及实验结果数据的数据库系统；第三、用于虚拟实验的虚拟仪器和虚拟场景；第四、实验处理软件，每一个虚拟实验室系统都是基于专业的仿真软件系统的，它们用于数据处理、分析、存储并使这几个过程可视化。这几个部分的紧密结合就组成了一个虚拟实验室。
（二）虚拟实验室的界面设计。本实验室由两部分组成：菜单栏和实验区。菜单栏由文件、编辑、工具、场景、设置、帮助六个项组成。1.菜单栏各项的组成内容：文件菜单：新建实验、打开实验、保存实验、提交实验文档、退出系统五项组成。编辑菜单：撤销、移动、旋转、删除。工具菜单：线槽，线管，网线、电脑、电视、电话模块及面板，管卡，集线器，配线架。场景菜单：室内、楼道、楼层、多楼层、建筑群。设置菜单：工具栏、场景库设置。帮助菜单：关于、意见反馈。2.菜单栏各项功能：文件菜单：可新建实验，保存当前实验内容并可以恢复已保存过的实验，保存实验中生成的相关文本文件和退出实验系统。编辑菜单：可对工具中的元件进行移动、旋转、删除和编辑属性。工具菜单：实验中需要的元件，在运行程序时，自动从工具库中生成。场景菜单：模拟综合布线实验时需要的场景，已水平子系统，垂直子系统和建筑群子系统为主。设置项菜单：设置工具栏、场景库的属性。帮助菜单：提供帮助信息和提交意见。（三）虚拟实验室的功能。在现实综合布线实验中，实验效果情况只能利用AUTOCAD软件制作平面图，无法看到真实线路的走向，信息点的摆放，耗材的使用，布线是否规范等情况。而实验设备，不能体现建筑物的特点，导致学生在布线中目的性不是很明确。虚拟实验室模拟了现实场景，只要有布线要求，不论是文字说明的还是平面设计图，实验者都可以模拟布线。线路的走向，信息点的摆放一目了然，系统还封装了多个公式，有关布线器件的使用数量在实验最终的报告里都以表格的形式显示。最关键的是学生知道自己在做什么，知道线路为什么这么布，在以后工作中，就不会出现没学过这个知识的想法。系统还封装了多个综合布线工程施工中的规范，实验者在操作中，如果不符合规范，系统也会提示。
四、结束语
目前虚拟现实技术在中职学校的教学领域的应用还只是刚刚开始，但效果非常明显，学生比较喜欢。随着时间的推移，虚拟现实技术及相应软件的更加发展，这种新的教学媒体必将广泛应用于教学。
参考文献：
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[2]张莜兰,张微.虚拟实验室的类型及发展趋势,计算机应用研究,2004,11
[3]许微,虚拟现实技术的国内外研究现状与发展,现代商贸工业,2009,(2)
[4]王树君.虚拟现实技术及其应用现状研究[J].黑龙江科技信息.2008,(26)
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