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虚拟教育范文1
该地区负责技术集成的克里斯・劳埃德和蕾拉・里昂教师说，这种探险可以为班级正在学习的主题提供一个很好的补充，且相关技术的部署和使用也非常简单。“当我们第一次在培训会上介绍这一概念时，教师们就非常兴奋，”里昂说，“当我们开始实施时，每个教师都想参与进来。”
敲门者
虚拟现实设备早已出现，不过并未在公立学校普及。现在更多消费级的虚拟现实产品开始销售，如HTC Vive和Oculus Rift。然而，它们在教室中有一席之地吗？
“早在上个世纪90年代就有廉价的虚拟现实设备，但其质量不尽如人意。”波士顿非营利组织PublicVR的执行总监杰夫・雅各布森说，现在开发的虚拟现实设备包含了头盔显示器，其效果也令人惊叹，但是其价格却高达500～1000美元，“显然这针对的是高端玩家。这样的设备可能对少数学校有意义，但目标并非真正面向K12学校。”PublicVR长期从事教育虚拟现实技术相关研究和软件开发。
雅各布森说：“现在谷歌纸板的价格已经是大多数K12学校负担得起的，不过还需要一个高性能的智能手机。”
风险投资者和科技巨头清楚地看到了虚拟现实的未来。2014年Facebook以20亿美元收购了虚拟现实公司Oculus。2016年，总部在佛罗里达的一家名为Magic Leap的技术公司获得了7.93亿美元的C轮风险投资。该公司正研发某种类型的可穿戴设备，能使虚拟现实具有身临其境的体验。
虚拟现实要进入学校可能还面临着一些障碍，如未来这些高性能的虚拟现实产品会降低到学校可以接受的价格吗？相关厂商会聚焦K12教育应用的开发吗？最关键的问题是，对学校来说，虚拟现实是否还有更多教育价值可以挖掘，而不仅是用于虚拟实地考察。
在过去的几年中，虚拟现实的应用范围已经从军事和航空领域进入到更多主流的专业领域，如经理人、教师、教练和治疗师等行业培训都受益于虚拟现实赋予的身临其境的体验。
虽然K12和大学使用虚拟现实技术的统计数据并未公布，但是致力于为学校课堂提供虚拟现实环境下的教学课程和内容、教师培训和技术工具的公司数量的快速增加，反映出这个市场的价值潜力。同时，许多文章、研究和会议也展示了欧洲和美国的数百间教室中沉浸式虚拟现实技术给教学带来的巨大进步。
早期使用虚拟现实的学习主要集中在硬科学课程――生物、解剖、地质和天文。在这些课程教学中，学生通过虚拟现实技术与三维物件、动物和环境交互使得学习变得丰富、有趣。捷克共和国的一所学校的生物课World of Comenius项目，就采用了三维体感控制器和定制的头戴式虚拟现实设备Oculus Rift DK2。这个项目被誉为是科学学习创新的典范。
在其他学科领域，虚拟现实工具还用来协同构建建筑物模型，探索历史遗迹和自然环境的空间效果。利用虚拟现实技术，有的教师还能提供身临其境的历史演变的时空场景，激发学生对文学、历史和经济等学科主题的学习。有些学生对事物内部有浓厚的兴趣，虚拟现实技术能够让学习者看到原子、磁场甚至发动机内部的运作情况。
不可否认，即便谷歌纸板的相关应用还很简单，但该公司在2015年9月启动的探险先锋计划让虚拟现实技术已经真正地敲开了K12学校的大门。一个20美元的纸盒子加上智能手机构成的虚拟现实设备，让教师们不用驾车送学生们到实体地点，就能够身临其境地参观世界各地的100多个神奇的地方。目前，全球数百万名学生体验到了虚拟现实的魅力，虚拟现实改变教育的第一步已经迈出。
尝鲜者
虽然高端的虚拟现实系统还很昂贵，但一些学区已经迫不及待地开始采购和应用。在美国佐治亚州的海恩斯维尔市，有近一万名学生的利伯蒂县学区花费了50万美元为六所学校建立了虚拟现实系统实验室。
其技术允许学生与仿真虚拟环境中的对象展开交互。每个实验室的典型配置包括：每两个学生一个虚拟现实工作站，以及一个教师工作站，每人配备追踪眼镜和交互式电子笔。虚拟全息图像可以从屏幕上升起，立体地展示，学生可用电子笔来对其进行操作。例如，学生操控虚拟心脏，可以看到它泵血的过程，并听到和感觉到它的跳动。
“当我头戴虚拟现实眼镜时，我感到触觉得到了延伸。我们认为这超越了学生们平常会接触到的事物，极大地拓宽了他们的视野。”学区主管Valya Lee说，这套虚拟现实系统内置了很多课程计划和学习支持，正好适合学区倡导的个性化学习。1998年的“虚拟现实技术在教育界的应用”的研究也为虚拟技术更适合学生的个性化学习提供了依据。该研究在多项试验中让来自不同背景、年龄的学生都通过虚拟现实获得了更好的体验。
除了新事物带来的新鲜感增强了学生的参与度，Valya Lee还深信这套虚拟现实系统能促进学生学业表现的改善。她认为衡量单一变化带来的影响不靠谱，必须要思考建立包含虚拟现实系统在内的一套全面的数字学习体验框架。尽管价格听起来很沉重，她补充道：“一旦推广普及到更多的学校，随着时间的推移，我们认为这将得到更为丰厚的回报。”
改良者
如果说高端的虚拟现实头盔过于超前和昂贵，那么这里有另外一套方案供学校选择。
亚当・纽曼是纽约地区的一位副校长，同时也是一家增强现实App公司Aug That的CEO。教师或学生在智能移动设备上通过增强现实App扫描一张图片，即可触发后续动作，让图片在屏幕上“活过来”。例如，扫描发动机的图纸，屏幕呈现发动机3D模型；扫描课堂照片，屏幕出现课堂的360度虚拟环境；扫描杂志上的新闻人物照片，屏幕出现该人物的演讲视频。“我清楚虚拟现实的魅力，但该技术还不完善，使用时间长了学生会感觉到眩晕和恶心。我觉得增强现实对学校更有成本效益，将会成为主流的教学技术。”有了几年的增强现实解决方案在商业领域的应用经验，纽曼决定推出针对K12的增强现实App。
在纽曼看来，增强现实的易用性比虚拟现实更好。“作为一个教育工作者，我最关注的是教师对新技术的接受度。如果教师能在教室里自如地使用技术，那么就能增加学生的参与度。”纽曼说，“如果它太复杂，教师则不会使用它。”
大多数教师面临时间的约束，不会过多地花时间来利用这些新兴技术；但如果容易上手，教师们就会推荐给学生。据纽曼介绍，增强现实受到了师生的欢迎，且还看到高中生们创建了可带回家继续探究的虚拟实验室。
科林・布鲁克斯是一位小学体育教师，他所在的学校每位学生都有一台iPad。学生们正在利用Daqri公司提供的增强现实4D解剖学App学习人体结构。利用软件公司提供的工作站，教师可以设计自己的课程。教师所要做的就是设计打印与课程内容匹配的目标图片，然后让学生通过特定的App来观看。通过iPad上的增强现实App扫描教师打印的图片，学生可以看到人体的4D模型和各种生理系统的视图。
布鲁克斯说他非常喜欢这套技术带给学生如此丰富的学习体验。在学习时，学生利用增强现实提供的极其强大的视觉来研究人体的不同器官和组件。学生只需按动模型中的开/关按钮即可隔离出肌肉、骨骼、血液循环等各类系统，观察每个细节以及了解其是如何协同运作的。“特别是动态的4D心脏，提供了很棒的视觉效果，激发了学生参与学习的积极性。”
创造者
毋庸置疑，不管是虚拟现实还是增强现实，其在学校中的教育价值正在逐渐地展现。不过相关技术的普及除了价格带来的资金压力，还有一个门槛就是对应课程内容的缺乏。美国图片社区500px的CEO安迪・杨（Andy Yang）评论道：“虚拟现实当前面临的主要挑战在于，内容制作成本很高。因此，简化内容制作技术，确保对用户而言虚拟现实内容触手可及，这是推广虚拟现实技术的关键。”
目前，一些教育初创公司已经看到了这一需求前景，相关的内容创造工具正在被开发出来。例如，服务于虚拟现实的平台Hashplay，面向所有人开放。作为一个虚拟现实内容的制作云平台，它允许任何人创建基于位置的360度交互式体验，并与他人分享。一家名为WakingAPP的以色列公司推出了一款名为ENTiTi Creator的工具软件，让那些毫无编程基础的人也能创作出VR/AR内容。
非盈利组织虚拟现实探索者（Virtual Reality Education Pathfinders）是由曾经担任过高中校长的雷克斯・科扎克创建的。这个组织目前与多个州近80所学校合作，帮助学区和教师们在课堂上实施虚拟现实和增强现实技术。该组织还激励学生们利用开源的三维建模软件Blender，研究和设计自己的虚拟项目，并创建2D和3D成像，然后转换成立体显示以创造身临其境的虚拟环境。
虚拟教育范文2
关键词：网络虚拟技术；公共艺术教育；虚拟现实
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2012）005-0112-02
0 引言
高校公共艺术教育是面对全体大学生的教育，不是对少数具有艺术天赋者的精英教育或专业技术教育，公共艺术教育应该是具有文化属性的人文教育，是针对国民人文素质的提高而言的，是培养学生获得感受美、创造美、鉴赏美的能力和健康的审美情趣的教育，使学生在提高艺术文化素质和艺术能力的同时在道德、情感、情操、意志、创新精神与创造能力、责任心、自尊心，以及促进不同专业发展等诸多方面发挥良好效用。高校公共艺术教育可以承担更多为其它行业培养人才的任务，但是，必须突出其教育设置的公共性特点，强调公共性，不是降低教育标准，而是恰恰相反。时代在呼唤伟大的科学家、文学家、企业家和政治家，公共艺术教育的历史使命是促使高校人才资源和谐持久发展为目的的，也就是说，在高校公共艺术教育中公共性和学术性是完全一致的。
1 高校公共艺术教育存在的问题
大部分高校开设了艺术教育课程，组建了大学生艺术团，成立了艺术教育组织，取得了可喜的成绩，但与此同时，艺术教育在发展中显露出一系列问题，比如，师资不足、课时被侵占、资金投入不足、学生不能均等、公平地接受相应的艺术教育等。
1.1 师资力量薄弱，难以进行普及性教育
由于高校近年来的扩大招生，师资力量明显缺乏，对于一个上万人的高校而言，所需公共艺术教育教师至少几十人，很多高校根本无法满足授课任务的需要。由于艺术教育是公共选修课程，学院没有给予固定人数的编配，更没有一支稳定的教师队伍，每学期授课人员安排不同，时常变化，缺乏统一的教学体系、教材和衡量标准。
1.2 校内有限场地和硬件设施难以满足公共普及教育
高校内的艺术教育固定教学场地主要针对专业课程的教学，普通教学场地难以满足艺术教育的需求；艺术教育的教学场地中需要大量的、昂贵的固定教学设施。硬件设施是高校保障公共艺术教育的一个必要条件。
1.3 经费问题
走向21世纪的中国艺术教育,在获得长足发展的同时,也日益面临经费紧张的严重困扰,这种局面甚至越来越突出成为制约艺术教育发展的重要瓶颈因素。学校公共艺术教育必须要配备必要的公共艺术教育场地、器材，才能保证公共艺术教育的正常开展。这些教育场地和器材的购买、扩充、维护保养都需要大量的资金投入，对于高校的经济现状而言，很难满足公共艺术教育的经费要求。
2 网络虚拟技术
网络虚拟技术是一种基于Web技术、虚拟仿真技术构建的开放式网络化的虚拟教学系统，将公共艺术教育活动数字化和虚拟化。虚拟课堂为开设公共艺术教育提供了全新的教学环境，虚拟课堂与真实课堂类似，可供学生自己动手配色、绘图、欣赏和虚拟使用仪器设备，在虚拟环境中，学生更易获得相关的知识。科学的指导和敏捷的反馈，有利于培养学生的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。将虚拟课堂挂接到校园网上，供学生在任何地点学习，不受时间、地点的限制。可以在寝室、实验室、图书馆等场地使用虚拟课堂，节约资源，不需专用的场地和硬件设备，使得教学资源的受益面更加广泛。
为了更好地检测学生学习情况，可设置虚拟在线考试系统，方便学生自我检测，巩固和消化所学知识，也方便教师及时了解教学效果。
根据网络虚拟技术的内在含义和技术特征，公共艺术教育虚拟现实系统提供以下组成：
2.1 虚拟现实开发平台
一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是高性能图像和音视频生成及处理系统，通常为高性能的多媒体虚拟现实工作站；另一部分为面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统各个子系统的工作与运转，共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。
2.2 高性能图像生成及处理系统
该系统除了拥有专业绘图操作功能，还可以实现编辑、交流等功能。使绘画和图像处理更加有效率，还可激发学生更多的创意。拥有模拟现实的各种绘画工具，不仅可以创作出与常规画法一样的作品，还可以制作出常规情况下无法实现的作品，比如同时使用油画和水彩画的技巧，在油画中实现透明技巧等。
2.3 具有沉浸感的虚拟三维显示系统
虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真的实现手段和方式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流。利用虚拟三维投影显示系统，可以替代部分展览、考察等艺术教育活动。
2.4 虚拟现实交互系统
多自由度实时交互是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时交互，虚拟现实应用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的区别。它借助一些面向特定应用的特殊虚拟外设实现虚拟现实交互应用。
2.5 场景空间系统
综合三维扫描仪、建筑建模、绿色建筑模拟分析以及地理信息系统等一系列最先进的技术，建设虚拟场景空间，根据场景的应用方向的不同，将整个场景空间系统分为两大系统，可以根据每个系统的功能完成从设计方案的评审评估、立体虚拟环境的展示到虚拟教学、虚拟方案设计等一系列工作，高效快速地完成规划设计等各方面任务。
3 结束语
网络虚拟技术在共公艺术教育教学中，对于提高教学质量有很大的作用，但网络虚拟技术的应用不能完全替代传统的教学方式，两者应该相互补充。网络虚拟技术交互性强、触发事件种类多、动态渲染及显示质量高、可任意链接、适宜网上应用、数据文件共享性强以及开发效率高等技术特征，突破了师资、场地、硬件设备、资金等瓶颈，对公共艺术教育的进一步发展起到了积极的促进作用。
参考文献：
\[1\] 张道森.论高校公共艺术教育［J］.美育学刊，2011（1）.
虚拟教育范文3
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。
虚拟教育范文4
关键词 医学教育；虚拟实验；虚拟现实
中图分类号：G642.423 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2012）33-0134-02
1 引言
笔者以2010年和2011年公布的名单为准，对15个国家级医学基础实验教学中心的网站进行调查和分析，发现80%的网站设有教学课件和教学视频，3%设有虚拟实验的演示。
世界医学教育联合会执行委员会于2001年6月通过并的《本科医学教育全球标准》指出：“医学毕业生的质量是衡量医学院校教育质量的最终标准，本科临床医学专业教育的目标是不仅包括思想道德与职业素质目标、知识目标，还包括技能目标。”医学是一门实践性很强的学科，实验和实习贯穿整个教学过程，实验教学环境的好坏对学好这门课程更是至关重要，因此，在医学教育中加入虚拟实验对学习者的学习有很大的帮助。虚拟现实技术作为一种新型的教学媒体，因其强大的沉浸性、交互性等，有益于锻炼学生的实验技能，将成为医学教育必要的补充。
2 虚拟实验概述
虚拟实验是指借助于多媒体、虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目，对实验结果的性能和实验过程中产生的现象进行预测和评价，从而缩短实验操作时间和设计周期，降低实验成本。
2.1 虚拟实验类型
1）演示型。演示型虚拟实验对学生交互性操作的要求不高，以线性的演示过程为主，使学生能够清晰地感知实验现象、实验物体等。例如，在计算机上，利用3ds Max软件来模拟真实的人体器官，利用Virtools三维交互软件来展示人体新陈代谢的整个过程，较为真实地显示出人体的正常生理状态和出现的各种变化，将抽象的知识形象化，有利于学生理解和记忆。
2）虚拟操作型。该类型实验可让学生自己来设计实验，有一定的交互性，但相对来讲投入成本高一些。将真实的实验环境仿真成三维模型，使学生沉浸在实验环境中，进一步增强学生的感性认识。以“人体解剖实验”为例，通过3ds Max建立的人体结构模型，可以使学生通过人机交互对人体模型进行浏览，在模型内部“漫游”，让学生非常直观轻松地学习人体解剖结构。
3）分布式。将网络和虚拟现实技术结合起来，将不同地域的虚拟实验环境互联起来，支持各地学习者之间进行实时交互，共享相同的虚拟实验环境。基于一种分布式的网络环境，系统运行在多台计算机上，学生之间可以进行实时交互，共享相同的虚拟实验环境，适合于在线讨论式学习，是未来发展的方向之一。
2.2 虚拟实验的特点
虚拟实验除了利用虚拟现实技术的沉浸性、交互性和多感知性以外，相比传统实验，还具有其他一些特点。
1）虚拟实验的开发成本比较低。在实验教学中，大部分实验仪器价格昂贵，并具有一定的使用期限，然而虚拟实验只需一定的硬件和软件设备，就能模拟真实仪器的实验效果，在一定程度上满足教学的需要。
2）虚拟实验可被大范围使用。虚拟实验对应用环境的要求不高，只需提供网络和相应的计算机，每个学生都有实验操作的机会，克服时间和空间的限制。学习者可在任何时间、任何地点进行实验知识的学习，拓宽了学习的时间和空间。
3）避免真实实验或操作所带来的各种危险。在微生物这门课中，模拟有害生物对人体攻击的全过程，有利于学生对此问题的理解与记忆，不必接触危险性较强的病原体，也不存任何安全隐患。
2.3 目前网络虚拟实验所存在的问题
1）网络虚拟实验的设计与开发没能和如何实施实验教学过程相结合。已有网络虚拟实验的一般模式大致包括预习、操作、考核三个部分，如果按照它来设计与开发，显然背离了实验教学的本质意向。实验教学的宗旨在于缩短理论与实践的差距，应采取将实验原理和实际应用结合的方式来讲授实验原理，再现知识赖以产生的客观事实，引导并激发学习者的学习兴趣和创新意识。
2）以“技术为中心”的构建方法所导致的问题。随着虚拟现实技术在教育领域的推广，软件开发人员无意中应用“以技术为中心”的设计理念，以软件功能为出发点，以技术功能与实验现象为中心设计，侧重从呈现方式、实现技术等角度进行设计开发，将教学内容罗列到虚拟实验系统中，而较少综合考虑学习者特征、教学内容等因素进行设计，无形中使“教育产品”变成“技术产品”。
通过对15个医学基础实验教学中心网站的调查与分析，大部分网络虚拟实验提供“看”的经验，致使学生根本没有兴趣继续学习，它并不是真正意义上的远程教育中的实验教学，与真实教学中实验活动的展开相差甚远。因此，从教学设计的视角，参照真实教学活动，研究网络环境下的虚拟实验教学活动展开前的教学设计以及网络虚拟实验教学的一般过程显得非常重要。
3 虚拟实验的设计与实现过程
3.1 实验分析
根据学科特点，细致剖析实验的具体设计思路。了解实验的本身目的、原理、过程及特点等，更重要的是分析实验难点，要根据实验目的，确定虚拟实验中需要制作的模型及其精细程度、交互和反馈环节，从而确定进行问题情境设计所要解决的问题和切入点。
3.2 学习者分析
学习者分析是教学设计过程中的一个重要环节，教学目标能否实现体现在学习者的学习活动中。主要目的是为学习内容的组织、教学活动的设计等提供依据，从而使教学真正促进学习者智力的发展。
3.3 界面设计
大部分网络虚拟实验都以网页的形式呈现。因此，根据实验内容的主题来确定具体的功能，从而进行页面布局的设定。当教学信息的呈现布局不够明朗时，很容易使信息加工系统的认知负担过重，学习者就势必需要分散一部分精力用于思考这方面问题，从而加重认知负荷。一般情况下，目标用户都是确定的，但因安装不同的浏览器会造成显示样式不统一的情况，故要提前考虑相关CSS样式的影响。
3.4 技术选择与开发
遵循技术适当性原则，综合考虑具体实验内容及所需交互方式，来选择最合适的技术来开发虚拟实验。涉及多种技术，包括页面控制技术、3D建模及交互控制、数据库开发技术等。现今主流的建模工具主要有3ds Max、Maya、AutoCAD、CATIA等；3D交互技术有VRML、Cult3D、Flash、Virtools等，要视个人的熟练程度与问题的复杂性而定。
3.5 测试与评价
开发出来的虚拟实验产品，需要进行一定的性能测试。在一定程度上，评估该系统是否存在内存泄露及死锁等情况，为系统性能优化提供依据。性能测试脚本是描述单个浏览器向Web服务器发送的HTTP请求序列，常用的工具有ApacheBench、Load Runner、TestDirector与Rational Robot等。
参考文献
[1]郑颖丽.体验式虚拟实验[D].上海：华东师范大学，2008（4）.
[2]欧阳玲莉，等.PBL与传统医学教育模式之比较[J].广西医科大学学报，2003（20）：28-29.
[3]王晓燕，宋效先.计算机虚拟仿真技术在医学领域中的应用[J].张家口医学院学报，2003，20（5）：82，F003.
[4]杨宏伟.虚拟仿真技术在物理实验中的应用[J].实验室研究与探索，2005，24（9）：38-39.
[5]马蓓，夏金辉.计算机仿真与模拟技术在医学教育中的应用[J].中国医学高等教育，2008（1）：104-105.
虚拟教育范文5
课件首先展现的是实验相关的背景知识，然后展开完整的实验原理和方法的讲解，课本上抽象的示意图被装置实物照片所代替，实验有全程录像。接下来，学生可以在由三维动画所展现的虚拟实验室中进行虚拟操作，获得身临其境的感受。图1和图2以“氨基甲酸铵分解平衡常数测定”实验为例，［6，7］展示了虚拟实验教学体系在预习中的作用。当然，也有那么一部分学生，他们不太愿意花费较多的时间与精力在实验预习上，再好的虚拟实验课件对于他们来说只是摆设，不去看也不去操作。为了保证这部分学生也必须掌握所要做实验必备的基本知识，在所有学生正式进入实验环境前，我们增加了一个过滤环节。教学体系中设定，学生必须在规定时间内先回答一些系统随机提出的问题，达到一定的正确率后才可以进入实验环境，否则必须再进行一段时间的预习，然后再回答问题，直到达到规定的正确率后方可继续选课。
实验中帮助环节
为了实现整个虚拟实验操作的高度仿真，虚拟实验操作的流程设计就必须是非线性的，也就是说不对学生的虚拟操作设定太多的条条框框，整个系统都是开放性的，学生的正确操作和错误操作都会产生不同的结果，因此教学体系中的仿真虚拟操作：1．以高仿真虚拟实验操作为主，减少演示类动画；2．充分考虑实验的非线性，包容错误操作，学生出现误操作，系统通过提示方式，指出实验错误；3．实验数据来源于学生实际虚拟操作，数据处理过程可在确认的数据基础上由系统自动完成。在虚拟操作过程中，系统适当的提示是对学生实验操作的有效帮助。以“可燃气－氧气－氮气三元系爆炸极限测定”实验为例，［8］整个虚拟操作流程如下（图略）：1．学生进入系统时，系统在后台自动生成可燃气体的爆炸临界值。在后续操作中系统以此值为基准，判断学生操作所得混合气体是否在爆炸区间内；2．使用不同颜色区分各种不同气体，覆盖在气体可充满区域（空气－蓝色，氧气－红色，氮气－绿色，可燃气体－紫色），混合气体区域根据学生操作所得各组分的比例进行调色后显示；3．假设真空泵开启后，直到实验结束才会关闭。如中途学生关闭，系统则会给出提示：“实验中，真空泵应常开。确认关闭吗？”如学生选择关闭则实验强制结束；4．学生完成每个操作后，系统对该操作可能带来管路和各容器中气体比例的变化进行评估，同时对气体显示颜色作出调整。对于关键处的操作，系统还会对学生的操作进行实时监控，如放入气体的活塞打开时间的长短，根据时间长短需判断气体流量大小，进而计算该操作对混合气体比例的影响；5．学生选择点火试爆后，系统会根据当时爆炸室内混合气体的比例判断是否爆炸。如爆炸，当量是大还是小，系统会给出火焰、声音、爆炸动作等程度不同的爆炸现象反馈，如不爆炸，则给出提示：“未爆炸”。无论爆炸与否，都会弹出对话框：“是否记录下该组数据？”若学生选择记录，则该组数据将录入在线实验报告数据处理栏目中。
实验后测试环节
虚拟教育范文6
关键词：存储 虚拟化 教育数据
中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1674-2117（2014）06-0006-03
1 教育行业数据中心存储虚拟化方案设计
1.1 教育行业数据中心存储虚拟化需求
众所周知，存储虚拟化技术能够实现对不同结构的存储设备进行集中化管理。用户可以将存储设备集中在一起形成一个存储池，这样一个存储池中的所有存储卷都拥有相同的属性，同时也可以使一些重复性的工作实现自动化。基于策略的集中存储管理，简化了存储容量分配，提高了容量的有效利用，并且容量扩展非常容易。因此，存储虚拟化技术可以减少存储系统的管理开销、实现存储系统的数据共享、提供透明的高可靠性和可扩展性、优化使用存储系统。
同时，存储资源的自动化管理为用户提供更高层次策略的选择。在存储池中可以定义多种存储级别来代表不同业务领域或存储用户的不同服务等级。另外，还允许客户以单元的方式管理每一存储池内部的存储资源，根据需要添加、删除或改变，同时保持对应用服务器的透明性。基于策略的存储虚拟化能够管理整个存储基础单元，不论是SAS或者FC还是iSCSI设备，存储虚拟化能够保持合理分配存储资源，高优先级的应用有更高的存储优先级，使用性能最好的存储，低优先级地使用便宜的存储。
各种存储设备只需配置好RAID，直接接入存储虚拟化平台中。由存储管理引擎进行统一管理操作，建立存储池，配置虚拟卷，再针对不同的应用需求设置存储高可用对业务连续性的支撑，动态池对应用的支撑、自动分层对存储介质的支撑、CDP对数据的实时保护，容量的划分和应用功能的实现将非常灵活和高效。
所以，教育行业的数据中心虚拟化需要满足的目标包括：降低运行成本、扩展性强并能保证新应用的快速部署、提供业务的连续性保障、提供对资源的安全可靠的访问。希望通过存储虚拟化，可以满足： ①改变每种应用资源的孤岛模式，建立虚拟资源池，按需逻辑的分配给应用。② 简化管理，提供灵活性，优化资源利用率，降低维护成本。③支持部署统一的部署策略。
1.2 基于NSTOR DC的存储虚拟化整体架构
根据目前区域教育部门数据中心的现状与应用业务高可用的迫切需求，以瓯海教育数据中心存储气虚拟化和应用高可用建设为例，利用NSTOR DC智能的存储虚拟化解决方案，使存储虚拟化与服务器虚拟化相结合，为教育应用提供高性能、高可用的业务保障。
瓯海教育数据中心存储虚拟化解决方案利用NSTOR DC存储管理平台，整合异构存储环境，由统一界面进行集中存储管理，使得存储空间利用率最大化，同时整合应用服务器，跨越SAN的孤岛联接，或者进行数据迁移。同时，通过存储虚拟化选项，将关联的存储设备整合起来，在此基础上，还可以提供与之相关的存储服务，如快照、镜像、复制等，满足用户复杂的存储服务需求。
在具体实施规划中，原有存储系统配置了12块600GB SAS硬盘，24块450GB SAS硬盘，共计15TB实际使用空间，新增了36块600GB SAS硬盘的存储设备作为其高可用节点空间。通过NSTOR DC管理平台统一管理33TB的使用空间，按应用的安全级别不同定义每个镜像卷及共享卷，如核心数据库的2TB左右数据由于其高度的在线要求我们定义其为一级数据配以高可用功能，无论原有磁盘阵列或是新增磁盘阵列故障都可以做到在线切换保证前端业务不中断。此类设定也可以同时用于虚拟机信息等其他关键应用。一般应用共享卷的设定也可以分为几层，按照数据的热度在不同存储层间自由跳转迁移。动态存储池的介入可以使每个具体应用的理论使用容量大于其实际使用容量的数倍，避免了由于使用空间不足造成的再次分配过程中存在的数据丢失风险。利用NSTOR DC分级存储的架构特性预留备份归档等存储应用功能，在性能提高的同时大幅度的降低成本。
通过NSTOR DC存储虚拟化管理引擎进行存储资源整体规划，优化存储资源利用率并大幅提高性能，使整个存储数据中心具有良好的性能效率和可维护性，最大程度减少用户的管理难度和成本。
1.3 基于NSTOR DC的存储虚拟化方案设计
具体而言，可以以刀片服务器虚拟化和存储虚拟化技术作为数据中心的基础，通过统一业务平台实现生产中心的持续运行保障，通过NSTOR DC存储虚拟化技术实现对现有存储设备及新增存储设备的统一管理，提高存储资源的灵活调配和共享能力；通过NSTOR DC存储高可用技术实现对核心业务数据的同步镜像，配合主机多路径软件实现存储服务的不间断供给，消除存储单点故障造成的业务运行中断；通过NSTOR DC动态资源管理技术，消除应用对存储的独占性，充分提高存储资源利用率，减低存储设备能耗；通过VMware服务器虚拟化技术实现应用资源共享，提高服务器利用率，减低应用设备能耗；通过VMware HA集群技术实现虚拟主机切换，消除主机故障造成的运行中断。
具体的机制描述如下：
（1）引入NSTOR DC存储管理平台及部分新增存储空间，原有磁盘阵列及其所存数据经由光纤线直接接入存储管理平台，与新增存储空间组建动态存储池。
（2）按应用的不同部署高可用卷、共享卷及数据实时保护空间。
（3）采用存储高可用分别管理两组存储设备，利用光纤直连方式，保证数据读写性能。
（4）NSTOR DC存储管理引擎通过存储虚拟化技术统一管理存储资源，实现存储资源共享。NSTOR DC存储管理引擎通过动态资源配置功能，实现超物理资源容量分配，实现资源的虚拟化统一管理、配置，提高资源利用率。
（5）NSTOR DC存储管理引擎通过存储高可用技术实现数据的同步镜像，确保两台存储设备分别存储一份数据。结合主机多路径软件，实现单点故障时，数据读写路径的自动切换，消除存储系统单点故障造成的业务中断。
（6）应用服务器和存储管理引擎之间通过FC SAN连接。应用服务器、存储管理引擎进行全网冗余连接，消除设备单点故障，将业务系统和存储设备融合在一起，实现存储和数据的统一管理。
（7）应用服务器采用16台高性能机架式刀片服务器，分别安装VMware服务器虚拟化软件，切分计算资源，实现多个业务系统运行在一台物理主机上。
（8）NSTOR DC存储管理引擎通过FC链路将虚拟存储资源分配给前端应用服务器，应用服务器基于虚拟存储资源构建虚拟主机。同时，虚拟主机的数据存储资源也通过NSTOR DC存储管理引擎提供。
（9）应用服务器配置VMware HA功能，实现虚拟主机在物理主机之间的切换。通过VMware HA可以实现故障状态下虚拟主机的自动切换，保障业务运行的连续性。
（10）在NSTOR DC存储控制器上配置持续数据保护功能，对集中复制的数据设置持续数据保护点，确保复制数据的可恢复性。
1.4 基于NSTOR DC存储虚拟化方案的验证
1.4.1 存储整合及虚拟化功能测试
现有环境中存在已有使用的其他品牌的存储设备，将已有存储设备接入NSTOR DC存储管理引擎后端，同时配置有新增的存储设备也接入到NSTOR DC存储管理引擎后端，NSTOR DC存储管理引擎正确识别到接入的所有存储设备。将所有物理存储整合建立为虚拟的动态存储池，运用存储自动分级功能在同一个存储池内为不同性能磁盘进行分层。通过Thin Provisioning技术创建可以超过存储池实际容量的虚拟卷，映射到前端服务器。
1.4.2 存储高可用功能测试
从前端服务器向存储系统中建立的高可用镜像卷，进行持续拷贝大文件或者循环播放视频文件，然后模拟制造故障，比如将后端的存储单元关闭其中一台；或关闭一台DC存储管理引擎；或破坏一条存储路径，会发现服务器端的文件拷贝进度依然是活跃的，而视频也是持续播放的，再将故障修复还原，存储系统即刻会自动同步镜像数据，保证了数据的高可用性和一致性。
通过高强度、多方法测试结，我们成功验证了NSTOR DC存储虚拟化系统与存储之间的兼容性，并在此基础上实现了NSTOR DC存储虚拟化系统的虚拟化数据管理功能。主要结论如下：①NSTOR DC存储虚拟化系统兼容多种不同类型和品牌的存储。②NSTOR DC存储虚拟化系统具有功能强大的卷快照、复制、CDP等功能，保证了在线操作下的数据一致性。③NSTOR DC存储虚拟化系统具备存储高可用冗余切换的能力。
存储虚拟化与服务器虚拟化协同应用为我们带来了更强大的能量，高效、优化的IT架构，在帮助降低成本的同时，也为我们带来了更为强大的数据服务，如资源供给、保护、复制及数据恢复。经过简化的IT架构在耗电、制冷、数据中心占地和持续运行方面都达到了绿色IT的要求。当所有这些结果都加在一起，我们的结论已经非常清晰：存储虚拟化对于数据中心整合非常重要。
1.5 基于NSTOR DC的异地远程灾备系统的架构设计
除了常规的存储部署和虚拟化设计外，数据中心还需要考虑搭建异地远程灾备系统。
在基础教育数据中心建设中，很少见到有数据中心做异地灾备，原因是多方面的，但数据的核心价值已形成共识，数据中心的异地灾备建设越来越重要，越来越迫切。可以利用NSTOR DC来搭建异地远程灾备中心，使用方便管理、节约建设成本的目的。通过NSTOR DC存储管理引擎与本地数据中心组成灾备系统，两地之间配置成DR，通过利用两节点间数据双向复制（同步或异步）策略，实现对数据的全量或增量复制，以确保原数据发生错误时，实现数据的异地保存，有备份数据支撑业务运行。同时，配合数据复制卷的时间点快照技术（CDP），通过时间指针的方式，按增量快照的方式记录下数据复制卷的变化，每一个快照对应一个时间点，记住了数据多个时刻的历史变化过程，产生多个基于时间点数据影像（分钟级，甚至秒级，可根据具体应用自由配置），这些数据影像不仅时间点细致精确，而且通过快照的回滚操作还可以直接使用，用户经过简单的设置就可以对快照数据进行操作，以此保证数据的可追溯性。
建立这样的异地实时备份方案，即使遭遇极端的灾难，如自然灾害、火灾、恐怖事件等，客户的关键数据仍能保存完好，也能完整快速地重建本地数据中心系统。
当中间链路具有足够大的带宽时，可以自由定义本地两台存储设备中的任意一台与灾备中心存储设备再续建一组高可用系统，达到灾难发生时可以自动启用远程存储系统，不需要人工干预保证业务的实时和连续。
2 教育行业数据中心存储虚拟化方案收益
存储虚拟化能显著降低数据中心的复杂性，也能减少SAN设备的数量，提供更多的存储能力。存储虚拟化能让不同的存储资源整合在一起。以前孤立分散未被充分利用的SAN和NAS设备在存储虚拟化条件下可以得到有效整合并满足日益增长的存储需要。
存储虚拟化也能极大减少部署新设备和执行数据保存的时间，而它对于数据恢复来说更具有现实意义——特别对于IT部分所倡导的绿色IT来说更具有说服力。通过对存储虚拟化产品的投资来满足存储增长的需要和消除管理数据中心的复杂性。存储虚拟化不仅能显著减少对设备的依赖，也能简化数据和设备的管理工作。
3 结语
虚拟化技术的出现，很大程度上增强了组织的IT能力，增高了资产利用率，并有效地管理各类应用运行环境，不同的虚拟化技术提供给用户不同方面的支持。正如存储虚拟化不同类别之间的界限日渐模糊，业内人士已经充分认识到通过交换机、磁盘阵列及应用设备实现虚拟化的争辩是没有意义的，未来的虚拟化应该是通过这几种技术来实现，然后由某一种主要的虚拟层结合起来。同样，存储虚拟化和服务器虚拟化之间的界限也日益模糊，虚拟化软件正变得日益有活力且更加趋于完整，它的发展方向更像是一个全面的操作系统，未来的虚拟化操作系统也应该是一个高度分布式的、企业级的操作系统。
