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虚拟实验室范文1
1 引言
虚拟实验室是一种借助计算机虚拟技术构建的实验环境，是独立于实体实验室之外的一种科学研究方法。在实际的应用中，学者根据不同的角度和不同的应用范畴给出了不同的定义。
从技术角度上来看，虚拟实验室是指在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的实验环境中一样完成各种预定的实验项目。
从功能角度来看，虚拟实验室是一个创造和引导模拟实验的交互环境，它由实验所依赖的模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成。
从教学应用角度来看，虚拟实验室是教师和相关设计者借助日益发展的计算机技术与传统的仪器仪表技术结合起来，使得学生可以通过操作计算机来操作自定义的仪器，对被测试量进行采集、分析、判断、显示、数据存储等，充分利用了最新的计算机技术来实现模块重组配置，异地实时操作，扩展传统实验仪器的功能，促进教学平台的适用性和实验内容的先进性。
2 虚拟实验室优势
2.1 学习不受时空约束
不受时间及空间的限制，可以利用网络教育提高教学效率。对于实验任务重、实验基地有限的中职院校而言，虚拟实验室有非常大的实用性。学生们无需到真实的实验室便可以完成专业课程实验所需要的实验作业，并能根据教师的布置，从网络上适时地从事实验，并从实验室老师那里得到及时的帮助。
2.2 节省资金，没有损耗
可以节省大量的实验设备的投入。目前中职院校普遍存在着实验室建设经费投入严重不足的问题，虚拟实验室能够充分发挥现有科学仪器的作用，提高使用效率，尤其是通过互联网后能实现大型科学仪器的资源共享，避免了大型仪器设备的重复添置、购买和浪费，并且虚拟实验室不存在设备老化问题。
2.3 开放性，效率高
虚拟实验具有开放性，因而容易实现网络及其他部件间的连接和重新组建，且组建系统的效率高。由于虚拟实验系统的硬件和软件的标准化、规范化，用户往往只需经历一次组建工作。软件技术是虚拟实验的关键，虚拟仪器由于在组建上具有高效性与灵活性，能够适应测试功能的多样化，以及可用表格、图形快速准确显示结果，达到一机多用，从而具备了传统实验难以比拟的优势。
3 虚拟实验室的搭建及教学应用
3.1 虚拟实验室搭建
是Microsoft XML Webservices平台，它允许应用程序通过Internet进行通信和共享数据。.NET技术极大地简化了开发、获取、网络化虚拟仪器，同时增强功能和服务互用性、集成性和扩展性。我们可以将LabView开发工具与.NET平台相集成，将虚拟仪器的开发优势与.NET平台的网络开发优势相结合，提供更快捷、更灵活、更安全的网络化虚拟实验室。搭建虚拟实验室的关键技术有：
⑴数据交换技术。在网络数据通信中，常使用TCP/IP、UDP等网络协议。LabView开发系统包含网络通信方面的工具包或方法。
⑵组件技术。组件技术是将大而复杂的应用软件分成一系列的可现行实现、易于开发、理解和调整的软件单元，即组件。虚拟实验室中常用的组件有COM和DCOM组件、ActiveX组件和.NET组件等。
⑶CGI技术。CGI是各种应用程序、数据库与WWW接口的方法和标准。利用CGI进行虚拟实验的设计时，首先通过相应的开发工具开发CGI程序。当客户端发出请求时，CGI程序在很短的时间间隔内产生并发送虚拟仪器的图像映射。这些图像映射中通常包含按钮和开关等热点区。当学生在浏览器端点击这些热点区时CGI程序根据点击区判断用户的输入，并处理相关命令，然后将结果发回浏览器。当用户请求较多时，服务器就会过载，因此，适合一些简单、学生交互量少的应用。
⑷Java技术。虚拟实验室是基于网络的，而且为不同的客户端服务，因此，对安全性和平台通用性要求极高。Java是一种面向对象的多媒体编程语言，具有平台无关性、可移植性、安全性、多线程和交互式语言等特点。开发网络虚拟实验室主要涉及的Java技术包括JavaApplet、AWT和SWING、JSP与Servlet。
构建网络虚拟实验室，还需要考虑其它技术，如网站开发技术，需要一个专门的网站对网络虚拟实验室进行管理，包括实验项目管理、虚拟仪器的、维护、升级和培训等服务。实验者可以选择网站中已经设计好的实验，也可以根据网站中提供的虚拟仪器自行设计实验。另外，数据库连接技术、协同实验技术、网络安全技术等都是构建时必须考虑的因素。
3.2 教学中的应用
虚拟实验室在教学中的作用可分为三类：一是为进行真正的实验（或操作）做准备练习；二是替代传统的实物实验室；三是对传统的实物实验的结果和现象进行分析。因此，在实验内容的规划中，应大力开发实验、综合性实验、应用性实验和探索性实验。在教学设计上，突出以学生自主学习为主，重视交互操作的过程，强调情景创设的效果。网上虚拟实验室的建设，还必须按照实验教学规律，结合学校当前实际情况，逐步建立起功能完善的网上虚拟实验室系统。
[参考文献]
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1金属焊接实验教学面临的挑战
金属焊接是材料成型及控制工程专业的一门重要的专业基础课,也是一门实践性很强的课程.该课程以金属材料为研究对象,要求学生掌握冶金理论和石油石化生产领域金属材料的焊接方法、焊接性能以及焊接工艺.按照卓越计划中工程教育对课程的要求,传统的课程实验教学条件将面临很大的挑战[2]:(1)由于高校实验教学设备的数量有限、设备类型单一,无法满足大量学生同时做实验的需要;(2)一些大型金属焊接实验设备投入和维修成本高;(3)实验设备更新较慢,在用的实验设备往往与新技术设备差距较大;(4)部分特殊实验无法实现,如大型球罐焊接、在役管线焊接修复、事故模拟等.实验设备条件的不足成为金属焊接实验教学发展的一大阻力.
2虚拟实验室的优势
1989年,美国弗吉尼亚大学的WilliamWolf教授提出虚拟实验室概念后[3],引起世界各国实验教学工作者的重视.我国从2000年开始进行虚拟实验室的研究及建设.目前,依托卓越计划,高校积极建设虚拟实验室[4G5],虚拟实验与真实实验相互补充,提高教学效果.虚拟实验室的优势主要有以下4方面.(1)投资少.虚拟实验的教学资源是数字化资源,方便扩充和共享.一方面,它节省了学校采购大型实验设备和更新实验设备的资金投入,有效地解决了教学资源短缺、设备陈旧及更新缓慢等问题[6];另一方面,虚拟实验室可以通过网络实现资源共享,避免了实验仪器设备的重复购置.此外,虚拟实验室也节省了学生进行自主实验时购买材料的费用.(2)安全性高.当学生进行实际操作实验时,由于操作不当便可能造成人身伤害和财产的损失;而带压管道的在役焊接等一些危险性较大的实验,学生也无法亲自操作.借助虚拟实验室,不但可以对高危险性的实验进行仿真,弥补教学条件的不足,同时可以避免真实的高危险实验中的各种安全问题.(3)实现形象化教学,提高学生实验兴趣.采用虚拟技术构建的虚拟实验室,运用计算机图形、声音和图像创造逼真的实验环境,不受时间和空间的限制.以石油石化行业典型的大型压力容器焊接为例,采用虚拟实验,不但能以三维图形图像和声音将焊前准备、预热及焊接过程逼真地的表现出来,使学生有丰富的感性认识,还能通过模拟不同现场条件下的焊接实验(如球罐环焊缝焊接中的平焊、立焊和仰焊)加深学生对教学内容的理解.(4)激发学生的创新能力.“卓越计划”的一个典型特点是强化培养学生的工程能力和创新能力.其中创新能力的培养在于激发学生的创新思维,提高学习主动性,让学生从知识的接受者转变为知识的探究者[7].虚拟实验室使实验教学变得极富创造性,学生作为实验主体能够发挥自主创新性.虚拟实验室的开发和设计,是通过预设的实验步骤、语音、按键等引导学生进行实验.学生可以灵活选择实验方案和实验系统,根据实验目的,短时间内更换焊接材料、更改焊接方案、调整焊接工艺参数.虚拟实验引导学生正确地理解实验现象、总结分析实验结果,而不需要消耗太多时间和实验资源;学生在尝试和总结中进行探索、发现事物的本质和规律,有利于扩展思维空间,有助于提高实践创新能力.
3实验教学虚实结合的应用
3．1虚拟实验室的局限性
教学实践证明,虚拟实验室虽能在很大程度上辅助教学,但不能完全取代真实的实验室.这是因为:(1)虚拟实验室的教学模式过于强调学生的自主性,教师的主导作用难以体现,容易偏离教学目标;(2)过多的虚拟实验将导致学生和教师之间的情感联系减少,计算机网络终端成为师生之间面对面交流的障碍,削弱了直接交流的情感教育[8];(3)虚拟实验室是人为设计的,仿真实验环节、实验操作流程、文字说明及语音提示等皆受控于设计人员,导致实际焊接实验结果的细节化和多样化被掩盖,不利于学生发现实验中的问题和更细致地观察实验现象;(4)更重要的是,虚拟实验允许学生在实验中的出错,对于培养学生认真、谨慎、负责的实验态度是非常不利的.可见,对材料成型及控制工程专业而言,培养学生的动手能力离不开实际操作的训练,创新思想更需要实践的验证[9G10],“虚实结合”的教学模式能够做到优势互补.
3．2虚实结合的金属焊接实验教学
按照卓越计划对“卓越”的要求,金属焊接课程应以培养学生的能力为出发点.我校自主研发的金属焊接课程虚拟实验室系统,包含一个虚拟展厅和弧焊电源、焊接设备、焊接工艺和焊接检验等4个实验室[11G12].在金属焊接实验教学的实施过程中,采用虚实结合的教学模式.以金属焊接中“插销焊接实验”为例,通过“虚拟实验—实际实验操作—强化虚拟实验”的过程,循序渐进地培养学生的实践技能和创新能力.(1)实验准备.实验前先进行知识准备,通过虚拟实验室系统预习实验过程,了解实验目的.(2)虚拟实验.学生在网络终端进入虚拟实验室,根据文字及语音提示逐步完成实验,虚拟实验室系统可以对虚拟实验的操作错误给予提示和帮助.学生在完成插销的焊接以及加载荷的实验过程中,可进行多次操作练习.实验结束后,学生可以在线提交实验报告,实验教师根据学生的实验结果给予指导,为实际操作做好准备.(3)实际操作实验.学生在虚拟实验的基础上进行实物实验操作,减少了实验过程中时间和材料的浪费.通过直观的观察,学生能够更加深刻地理解插销焊接实验过程及评价氢致延迟裂纹敏感性的意义.(4)强化虚拟实验.通过实际实验操作,学生能够进一步完善焊接方案及焊接工艺,再依靠虚拟实验系统进行实验讨论、创新及改进.尤其是参加大学生创新实验项目的学生,通过“虚实结合”的实验模式能够举一反三,对金属焊接课程的理解也再次提升.
4结束语
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论文摘 要：随着时代的进步和信息化时代的到来，我国的网络虚拟技术得到了跨越式的发展。传统的教学实验室已不能满足当代教育发展的需要，被虚拟实验室所替代已逐步成为发展潮流。本文通过对电工电子虚拟实验室的概述和思考，分析电工电子虚拟实验室的重要功能，旨在与同行交流，以适应新时代下的教学实验需求。
我国中职学校在电工电子教学过程中，不仅应注重中职学生基本知识、基本技能和基本方法的培训，也注重中职学生自主实验的要求。这就要求必须配备相应的实验室，因为它是用于培养中职学生的创新能力和发展复合型人才的基本教学和科研场所。而传统的电工电子实验的投资相对较大、硬件设施依赖性强、运行与维护成本过高且效率不高，又由于受到实验课数、实验室的开放和环境等因素的影响，导致我国中职学校的电工电子教学效果不理想。因此，加强对电工电子虚拟实验室的功能探究，对虚拟实验室建设的认识具有十分重要的意义。
一、概述
随着计算机网络的普及与虚拟现实技术的不断完善，我国中职学校在虚拟实验室的建设方面得到了一定的普及。虚拟实验室的本质意义就是泛指计算机系统中，集虚拟现实、数据库、虚拟仪器、计算机网络与计算机实时监控等技术为一体的虚拟实验环境，用户通过一些渠道把控制信号和参数指令发送至仿真对象或物理设备，然后把实验结果通过文档、图片、视频和动画等形式发给用户，满足用户通过远程服务进行实验。虚拟实验室是集Internet网络技术、仪器控制技术和通信技术于一体的虚拟实验教学系统，用户只需拥有一台电脑，通过因特网就能访问这一虚拟实验教学系统，在Web页面上挑选有关实验实现远程操纵实验所需的仪器设备，并进行实验操作，另外用户还可以直接从网上获取实验数据，动态监控实验结果。目前很多中职学校的虚拟实验室的构造都是客户端在web的基础之上，运行在浏览器之中，由Web服务器自动下载用户系统所需的客户端程序；随后客户端程序与现实意义的服务器端的应用程序建立一个即时通信平台并进行实验。这个虚拟实验教学系统是由实验设备、客户端和服务器端组合而成。
二、关于电工电子虚拟实验室的思考
随着教学体制的改革，实践环节成为中职学生深刻理解理论知识的一个重要环节，实验成为教学环节中不可缺少的重要组成部分。许多中职学校的实验室存在教学设备陈旧、教育资金不足，难以满足日益增长中职学生的需求和跟上技术日新月异发展的步伐。并且有些实验危险性大，在实验室难以开展，使中职学生难以亲眼观察实验现象及结果。随着计算机的性价比和易用性的提高，使得虚拟实验室在教学、科普教育和技术研究领域应用将越来越广泛。在虚拟实验室中，实验者有逼真的感觉，他似乎是在真正的现实实验室里近距离进行现场操作。多媒体计算机技术与仪器技术的结合构成了虚拟实验室实现的基础，中职学生可以在计算机屏幕上通过场景式图形界面拥有自己的实验室。虚拟仪器技术与认知模拟方法的结合也赋予虚拟实验室智能化特征，通过网络中职学生可以身临其境地观察实验现象，并可以观察各实验仪器的详尽情况，不受时间和空间的限制。
近年来，随着电工电子虚拟实验室的不断发展。虚拟实验室表现在人们可以自主地、灵活地模拟操作各种实验仪器，完成各种分析测试任务，评价实验者的操作水平与实际能力。但是现在很多中职学校的电工电子虚拟实验室的实现和播放课件方式相似，中职学生只能通过虚拟实验室进行简单的浏览及实验结果曲线的动画显示。中职学生没有身临其境的感觉，没有真正动手通过实验仪器的操作而显示实验结果，而只是简单对实验数据的输入产生实验结果。
三、电工电子虚拟实验室的重要功能
我国中职学校的传统电工电子实验室一般有电工电子技术实验室、电路实验室和高频电路实验室等实验室。它们的主要功能是用于开设基础训练课目，培养中职学生了解和使用常用实验仪器设备的使用方法和技术，使中职学生具备最基本的实验能力，加以巩固理论课中的所学的电路工作原理，进一步证明理论的准确性。中职学校可以利用多媒体软件、电路仿真软件和虚拟仪器软件组建电工电子虚拟实验室，不仅可以解除实验教学的空间限制，还能使实验教学的实际内容和形式变得丰富多彩，从而提高实验教学的效果、培养中职学生的学习兴趣，使他们学会利用计算机网络技术进行自主学习，通过不断实践和学习，逐步摆脱传统实验室带来的时间、地点、设备和内容等方面的束缚。所以，中职学校应注意电工电子虚拟实验室在基础性实验、综合型设计实验和演示型实验教学中的重要作用。
（一）基础性实验
基础性实验的重要意义就在于能够培养中职学生了解和使用常规的仪器设备，并对理论课中的所学的电路工作原理进一步验证和巩固。借助电工电子虚拟实验室，中职学生通过一台计算机就可以熟悉常用仪器设备的性能及使用注意事项，分析电路的性质，从而提高中职学生的自学能力，减轻教师的教学负担，考验中职学生独立思考能力、分析问题能力和解决问题的能力。
（二）综合型设计实验
借助电工电子虚拟实验室进行课程设计。例如，在设计电路时，可以让中职学生先检验自己设计的电路能否符合仿真检验电路的性能要求，只有符合仿真检验电路的性能要求，才能输到protel进行电路板绘制工作，完成电路板制作、焊接与测试。从而大大节省设计时间、节约设计成本。
（三）演示性实验
对于一些开设成本高、仪器设备复杂的教学实验只能进行演示性实验。比如调频、调幅收发机的实验就十分复杂，不仅有高频电路，也有低频电路；不仅有时域分析，也有频域分析，在传统的实验室内是难以完成综合性强的实验。因此，只有借助于电工电子虚拟实验室进行实验演示，才能使中职学生掌握综合性复杂实验，逐步意识到虚拟实验室的重要作用。
总之，在中职学校的教学实践工作中，所构建的电工电子虚拟实验室应具备为实验教学提供重要的技术支持和服务，从而推动实验教改，替代传统的教学实验仪器设备，降低办学成本，助推学校健康和谐的飞速发展。
参考文献
[1]陈烨，袁小平.电工类专业中职学生创新能力培养的研究与实践[J].电气电子教学学报，2010，(S2) .
虚拟实验室范文4
关键词：远程访问；虚拟实验室；Cisco IOU；文件操作
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）03-0487-04
1 概述
随着网络技术的进步，网络已经渗透到人类社会的各个领域。网络技术人才的需求量也随之大幅增长。一名合格的网络工程师不但要有坚实的理论基础，还要有丰富的实践经验。因此，高校网络教学中应提供相应的实验环境和较多的实践时间，以便让学生能够通过实验掌握所学知识。由于网络设备价格昂贵，所以高校普遍存在网络实验设备不能满足需求的问题[1]。如何解决网络实验环境问题已经成为近年来的研究热点。
参考文献[2-3]提出使用Dynamips搭建虚拟实验平台，优点是可以加载思科设备的IOS镜像，实验环境接近真实设备；参考文献[4-6]提出用NetSim组建虚拟网络实验室，NetSim不但支持CSICO的认证考试，同时还支持自定义网络实验。参考文献[7-9]提出用Packet Tracer搭建网络工程虚拟实验环境，Packet Tracer是思科公司开发的免费实验平台，方便易学。虽然上述方案都有效缓解了网络实验设备不足的问题，但都存在资源消耗大，不支持在线实验的问题。针对以上方案存在的不足，结合当前实验教学的需求，提出了构建远程虚拟网络实验室的方案，并详细阐述了实现该方案的关键技术。通过此实验平台学生可以随时随地完成各种类型的实验，包括基础实验和综合实验。教师可以灵活设计和管理教学中的实验，可以通过系统评分有效掌控学生的实验能力，最大限度地提高实验效果。
2 实验室的总体设计
2.1 功能模块设计
为了最大限度地满足学生实验的需求，不限制实验的时间和空间，系统采用B/S架构进行设计。与现有虚拟网络实验室架构相比，其优点是客户端无需安装任何软件，就可以通过IE浏览器远程访问实验室。系统的总体模块设计如图1所示。
2.2 实验流程设计
实验室的用户有教师和学生两种角色。为了安全，系统为他们分配不同的操作权限。教师可以对现有实验进行浏览、修改、删除和分发等管理，也可以添加新实验。学生利用此平台可以完成老师安排的必做实验，也可以完成自行设计的实验。只有教师添加了某个实验所需的文件，并将该实验进行了分发，学生才可以查看和练习此实验。教师分发实验和学生进行实验的流程如图2所示。
3 关键技术
3.1 实验模拟技术
整个实验平台的核心是运行于服务器上的网络设备模拟软件。目前，常用的设备模拟器有Dynamips、Bonson Netsim、GNS3、Packet Tracer、工大瑞普等。这些软件的主要缺点是不支持远程实验或占用系统资源严重，因此不适合作为服务器端的实验模拟器。Cisco IOU是市面上最新出现的一款思科模拟器，和其它模拟器相比，它有三个重要特点：一是用它跑多台虚拟路由器对CPU资源的占用率依然较低；二是支持用自定义的端口号进行远程连接；三是它是基于Unix平台的模拟软件，适合作为虚拟实验室的服务器端软件。因此，虚拟网络实验室系统选用它作为整个系统的核心模拟器。
3.2 网络安全技术
对于网络数据传输来说，其安全性是至关重要的。系统从防范非法用户侵入和避免合法用户误操作两个方面进行安全设计。防范非法用户侵入主要采用Session技术、MD5（Message-Digest Algorithm 5，信息摘要算法5）加密技术和防止SQL注入技术来实现。避免合法用户误操作主要通过权限限制和异常处理技术来实现。
3.3 文件上传技术
文件的上传与下载是系统的主要功能之一，常用的文件上传技术可分为无组件上传和用组件上传[10]。无组件上传的优点是程序员可以根据实际需求灵活设计上传方案，但缺点是程序员需要编写大量的代码。应用组件上传，实现起来比较简单而且功能较为强大，有效提高了程序开发的效率。常用的上传组件有jspSmartUpload和commons-fileupload，后者的实现方法如图3所示。
3.4 实验分发技术
教师通过实验分发功能将实验文件发送到学生文件夹中，之后学生才能进行该实验。实验管理功能如图4所示。分发功能所用到的技术有文件夹的批量生产技术和文件的复制技术。系统首先根据学生信息表中的学号为每个学生产生相应的实验文件夹，然后把实验文件拷贝到每个学生的文件夹中。
（1）文件夹批量生产技术
遍历学生信息表，根据每个学生的学号为其产生相应的文件夹，具体方法如下。
（2）文件复制技术
每个实验都有若干个必须的文件，教师在添加实验后，文件被保存在服务器的实验文件夹中。教师在执行分发功能后，实验文件被复制到每个学生的文件夹中，具体实现方法如图4所示[11]。
3.5 远程访问技术
Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员，是Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序，用它连接到服务器。学生进入某个实验时，系统会根据设备数量为其批量生成对应的超链接。不同于一般的超链接，本处采用基于Telnet协议的超链接来登录每个设备。实现代码如下：
4 结论
首次提出基于Cisco IOU搭建远程虚拟网络实验室，无论是实验模拟平台还是系统功能架构都较现有方案更加优越。此实验平台的实现可以较好解决学校实验设备不足和学生实验时间少的问题，能够在一定程度上提高学生的动手能力和实验教学的效果。不足之处在于系统还不支持在线设计拓扑，教师需要离线设计拓扑，然后上传至服务器。下一步的工作是研究如何实现在线设计拓扑图，使得学生不但可以完成教师预先安排的实验，也可自主设计新实验，从而使得系统功能更加完善，操作更加人性化。
参考文献：
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虚拟实验室范文5
1虚拟实验室概述
虚拟实验室是虚拟现实技术在教学上的一项全新应用。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，它能够创建与现实社会类似的环境，能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求。利用虚拟现实技术开发建设的虚拟实验室允许人们访问和使用自己没有的设备资源，使处于不同地理位置的学习者可以同时对—个实验项目进行实验工作。
2远程开放教育虚拟实验室建设的必要性
远程开放教育的实践性教学是指学习者在远程开放学习过程中，按照教学计划的要求，确定学习目标，在教师的组织和指导下，完成的练习、实验、实习等一系列学习实践活动。其环节主要包括：课程的实践性教学环节，如课程作业、实验、实习(设计)等；集中实践性教学环节，如社会调查、各类实习(见习)以及毕业没计(论文)等。
实践性教学在远程开放教育中占据着特殊重要的位置，然而在具体的远程教学过程中，实践性教学活动却是—个难点，有许多因素制约着实践性教学活动的开展。例如，实验的近距离和集中性要求与远程教学的远距离和分散性教学模式的矛盾，现在使用的在线教学平台不能提供全面具体的实验环境，在职学生不能很好的参加学校组织的相对集中的实验教学等等。因此，怎样解决这些问题、克服这些矛盾，以更好的推进实践性教学活动的开展，自然就成为远程开放教育工作者面临的—个重要课蹶。
利用虚拟现实技术设计开发的虚拟实验室在远程开放教育的实践性教学活动中可以解决以下几方面的问题。
2.1学生可以不受空间和时间的限制来做课程实验。
2.2虚拟实验室可以避免真实实验或操作所带来的各种危险。
2.3虚拟实验室可以节约教学成本，充分利用教学资源。
3远程开放教育虚拟实验室建设的可行性
3．1技术条件成熟，建设成本不高。在目前的技术条件下，远程开放教育虚拟实验室的系统多使用BSDA(BrowsenServeffDatabase&Applica—tion)，即客户端有艮务器数据库应用程序结构，这种系统组成的虚拟实验室—般称为网络虚拟实验室。网络虚拟实验室由客户端、网页服务器端、应用服务器端以及实验仪器设备四部分组成。网页服务器主要作用是提供web接人服务、用户认证管理、开放式交互实验环境以及动态网页的生成；应用服务器主要作用是控制和管理实验仪器、采集和处理实验数据；数据库的主要作用则是配合用户帐户的管理、动态网页的生成以及实验数据的存储和管理。这样的网络虚拟实验室的配套技术已经非常成熟，而且对系统的硬件要求不高，系统组成简单，建设成本低。
3.2使用简便，对学习者的计算机操作水平要求不高。网络虚拟实验室能够向使用者提供—个在线参与、交互性的实验环境。利用3D技术和VR技术可实现虚拟现实对于沉浸性、交互性的要求。在实验内容上，考虑到设计成本与具体实验内容的选取，最终设计为简易型的虚拟现实技术，不需要特殊的头盔、数据手套等传感设备，用户只需用鼠标操作，操作简便。实验室实验的过程清晰明了，实验结束后获得相应的数据，能够进行分析和比皎并填写实验报告，完全满足不同层次学习者的实验要求。
3.3实验内容完备，对学习者的实验环节进行有效管理。网络虚拟包括了实验预习、实验要求、实验步骤、实验内容、实验帮助、实验测试等教学部分，按照模块化设计的原则，网络虚拟实验室系统分为注册与登录漠块、用户管理模块、成绩管理模块、测试模块、公共信息模块和进入实验子模块等，功能划分清晰，但又互相联系影响，保证学习者正确使用虚拟实验室，完成课程实验。
4远程开放教育虚拟实验室建设的一般方法
远程开放教育虚拟实验室是以网络为载体的虚拟实验室，网络技术已相当成熟，所以远程开放教育虚拟实验室建设实际上就是虚拟实验室的建设。虚拟实验建设的关键是采用计算机仿真技术来构建实验模型，设计出用于实验的虚拟仪器设备、实验流程、实验元器件或构件库、实验效果仿真等。
41选择合适的仿真开发工具。从对虚拟实验的要求看，仿真工具必须具有与多媒体相结合的功能，也就是做实验的人员，做实验时是在多媒体下进行实验操作，然后将操作所产生的信息输给后台的仿真系统进行实时仿真，然后再实时地将仿真的结果回放到前台的多媒体，通过多媒体的形式输出。目前的仿真软f牛彳艮多，有EASY-T、VT-INK3．3、SPW、cadance、Mentor、Matrix、Matlab、prote199、labview、labwindows／CVI、OpenGL、MuhiGen等，建立虚拟实验时，应根据具体需隶选用合适的仿真开发工具。比如，开发电子电路技术类虚拟实验，可选用prote199、lab—view、labwindows／CVI等仿真软件；开发自动控制原理类虚拟实验，可选用Maflab等仿真软件；开发电子系统和控制系统类虚拟实验，可选用cadanee、Mentor、Matrix等仿真软件开发含虚拟视境类虚拟实验，可选用OpenGL、MultiGen等仿真建模软件。总乞在选用仿真软件时要把握好仿真软件对虚拟实验开发的针对性和适应性。
虚拟实验室范文6
【关键词】无机化学；仿真虚拟实验室；实验仪器
一、构建仿真虚拟实验室构建的优势
（1）仿真虚拟实验室的构建能够有效弥补远程教学条件的不足。在远程教学过程中往往会受到诸多因素的限制，例如实验设备落后、教学经费匮乏、试验场地狭小等。这些因素都在一定程度上导致了相关科研设备难以为继，为了有效解决上述问题，使科研人员在足不出户的前提下，进行试验，从实验中获得真实感受，能够将课堂上所学的知识应用到具体实践当中去。从而进一步丰富学生的感性认识，引导学生深入的了解相关知识内容。
（2）仿真虚拟实验室的建立能够极大的降低真实实验或操作给使用者带来的风险。在仿真虚拟实验室建立以前，人们通常采用电视录像的形式来替代那些对操作者健康有危害的实验，在这种教学模式下，学生是很难从学习过程中获得感性认识，更难以切实地的将课堂上所学的知识应用到具体的实践中。而仿真虚拟实验室的建立则能够极大的避免出现此类事件的发生。在仿真虚拟实验室进行实验的过程中，操作者可以放心的去做各种实验，不用再担心由于实验给自己带来危害。以我们大家都知道的元素性质实验为例，在进行该类实验的过程中，操作者经常会收到诸如燃烧、爆炸、有毒物质排放等因素的影响，给操作者带来身体的损害，而仿真虚拟实验室的建立则有效地解决了上述问题。
（3）仿真虚拟实验室的建立有效打破空间、时间对实验的限制。不论是宇宙天体还是原子、粒子亦或是其他什么物品，我们都可以将其带入到虚拟实验室进行实验，例如学生在进行“离子交换法制备纯水”这个实验室的过程中，我们可以用仿真虚拟实验室来对实验的全过程进行有效地监督，了解相关因素对离子交换效果的影响，这种传统的电视录像所难以实现的，这种仿真虚拟实验室能够进一步提高高校教学效果，打破传统实验对时间和空间的限制，不论什么时间也不论什么地点，我们都可以在仿真虚拟实验室中进行实验，极大的提高了实验效率。
（4）仿真虚拟实验室的建立有利于实现化学实验教学的一体化。网上虚拟实验室的建立一方面能够帮助学生在安全的环境下，进行“实验”，另一方面还能够为学生之间的交流和发展提供一个平台。学生可以在仿真虚拟实验室中进行预习，教师可以利用网络进行答疑，不仅如此，教师对于学生不理解的实验问题还可以进行网络演示，也就是说，实验教学的全过程我们都可以通过仿真虚拟实验室来完成。
（5）仿真虚拟实验室的建立远程实验的开放性和共享性使资源的可重复利用率。网上仿真虚拟实验室的建立一方面能够减少实验室的建设时间，另一方面也还可以将扩大仿真虚拟实验室的覆盖范围，从而提高资源的可重复利用率。将实验室的作用充分的发挥出来。
二、仿真虚拟实验室建立的技术路线
所谓的仿真虚拟实验室其实就是指以计算机为基础的虚拟原型系统，它既是一种全新的科学研究，又是一种工程设计方法，仿真虚拟实验室是除理论实验与实物实验之外的一种全新的实验手段。对于实验操作者来说，仿真虚拟实验室的构建可以说为其提供了一个以实验为基础的实验教学、技术交流、共同研究和协同工作的平台。从通常意义上来讲，虚拟实验的建立与真实实验而存在的，但是不得不说，这两者之间还是存在很多的区别，仿真虚拟实验室是创建一个可视化的三维环境，其中每一个实验室对象我们都可以通过每个可视化的三维物体来代表。实验操作者可以通过鼠标的点击或者是拖曳操作就可以进行虚拟的实验。学生在进入大学之后，就开始进行无机化学实验，这是高校大学生受到的系统实验方法和实验技能培养的起点，更是以后继续其他相关课程的基础。可以说，无机化学实验教学质量对高校大学生的后续学习具有直接影响。
三、无机化学虚拟实验室系统的实现技术
我们可以采用多种方法构建以网络为基础的虚拟实验室，但是，条条大路通罗马，不论什么样的构建方法，我们最终的目标就是为了构建仿真虚拟实验室，提高实验效率，提高实验安全性。
（一）VRML技术
VRML就是指虚拟现实建模语言，它是一种对三维造型与交互环境进行简单描述的文本语言，该种建模语言是以Internet为基础所建立的3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。VRML具有无可比拟的优势，例如易用性、完善的外部接口等等，但是值得注意的是，VRML技术必须借助其他语言才能够实现网络功能，换句话说，其不具备必要的网络功能，不仅如此，开发VRML技术所需要的相关技术比较零碎，通常情况下，技术人员难以熟练的掌握。
（二）ActiveX技术
ActiveX与具体的编程语言没有必要的关系，它是指用一组使用COM软件部件在网络环境中所提出的技术集。ActiveX的应用范围非常广泛，可以被广泛应用于WEB服务器以及客户端的各个方面。通过构建ActiveX控件，该技术能够实现应用，然而作为OLE控制的最新版本，Ac－tiveX控制能够在所有COM规范的容器中进行应用，不同的软件开发商可以同时间在网络上进行操作，在构建无机化学仿真实验的过程中，我们可以将该技术应用到其中，从而实现数字化签名，通过镶嵌在网页中运行。该技术在首次运行的时候，应当在相关位置进行注册，这样才能够更好的为使用者提供方便。
（三）QuickTimeVR技术
美国苹果公司研制开发了QuickTimeVR技术，它是一种跨平台的多媒体套件,不论什么形式的影片或是图片，亦或是流媒体等多种形式的文件都可以通过该技术进行虚拟实境技术。它是以图像的三维建模与动态显示技术为基础的一种技术,即使我们比给他配备昂贵的硬件设备，我们也能够通过该技术获得一定程度上的VR体验。但是值得注意的是我们在利用QuickTimeVR来实现虚拟实验室,首先要将相应的图片转换文本形式，通常转换为1mov格式的文件,这样，客户通过浏览器才能够获得良好的观看效果，不仅如此，该技术还有一个缺点，就是文件的网络传递速度相对较慢。
（四）Java技术
Java语言是一种程序设计语言。Java语言与其他语言相比，具有无不可比拟的优势，例如简单、平台无关性、安全性等等，不仅如此，由于其能够编制嵌入HTML文件中，所以得到了广泛的应用。与此同时，Java技术还吸取了Smalltalk和C++语言的优点，并在此基础上增加了其他方面的特性，例如支持并发程序设计、网络通信和多媒体数据控制等。但是该技术也存在一定的缺点，例如难以同不同的浏览器进行兼容。
四、结语
无机化学仿真虚拟实验室的构建有利于进一步降低实验室的建设时间，有利于避免出现危险实验给实验操作者带来健康损伤，有利于打破传统实验模式对时间和空间的限制，因此，我们必须对其予以高度的重视。创新教学理念，改变教学方法，不断提高无机化学实验水平，为社会输送大量的专业人才。
参考文献
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