探索网络虚拟实验与高校实验教学的整合

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1、探索网络虚拟实验与高校实验教学的整合［论文摘要］文章分析了虚拟实验的特点，并详细论述了虚拟实验进入学校教学的作用，综合虚拟实验和传统实验的优势，建立了“虚实互补、优化整合”的整合模式，旨在培养学生在真实情景下的实际实验技能，通过虚拟实验在实验理论和实践之间架起一座桥梁，实现教学从以教师为中心转为以学生为主体，最终形成教育的服务理念。　　［论文关键词］虚拟实验　虚拟技术　实验教学　　　　一、引言　　　　网络虚拟实验是一种基于计算机技术并利用现代网络进行知识传输和学习知识的新型教育形式，它是以网络、现代媒体为主进行的一种教与学分离的现代教育模式。在传统的实验教学中，

2、由于实验系统的构建模式不够完善，实验项目的开发受到影响，限制了学生参与实验的开发和独立操作，学生的动手能力和创新思维能力没有得到有效的训练和培养。因而，如何更好地发展网络虚拟实验、什么样的教学方式更为先进，成为越来越多人关心和探讨的课题。　　现代信息技术为实验教学的设计与实施提供了新的手段，拓展了实验设计和开发的范围。在网络虚拟实验环境下，通过计算机在网络中模拟一些实验现象，不仅仅能够提高远程教育的教学效果，更加重要的是对一些缺乏实验条件的学生，通过网络同样能够“身临其境”地观察实验现象，甚至和异地的学生合作进行实验。基于网络的虚拟实验教学，在时空开放的虚拟环境

3、中完成实验教学，按照实验要求，可无顾虑地随时进入虚拟实验环境，自由地进行实验和实验研究。它在很大程度上将改造传统实验教学条件和环境，为高等教育的现代化带来新的机遇、需求与挑战。　　　　二、虚拟实验的发展和基本特点　　　　1.虚拟现实技术。虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是以计算机技术为主，由高速计算机系统创建的一种令人感到身临其境、可以获得与环境交互体验的虚拟世界。通过视、听、触觉等作用于使用者，对使用者的控制行为作出动态的交互反应。由于多维信息系统具有亲临其境的真实感和超越现实的虚拟性，一改人与机器之间生硬、被动的交互形式，展现的是一个开放和

4、谐、更加人性化和个性化的环境，带来了人机交互的新概念和新方法。　　2.虚拟实验。虚拟实验作为近年来随着计算机技术和网络技术的发展而兴起的一种实验技术或实验方法还处在不断深化和不断发展的阶段。虚拟实验应包括这样几个方面：数字化的实验教学资源（虚拟实验、在线辅导材料等）、实验教学指导，计算机化的面向过程实验教学管理以及计算机化的实验室管理。从实验教师来看，数字化实验室是实验教学、实验教学教务管理、实验室设备管理、实验室开放教学管理为一体的管理系统；从学生来看，数字化实验室更是一个以学生为中心的、开放性的、人性化的实验教学支持服务系统。　　3.虚拟实验的发展概况。我国

5、在基于虚拟现实技术的虚拟实验方面，起步较晚，但取得了较好的研究成果，尤其是近几年有了长足的发展，受到广泛的重视。在中国科技期刊数据库（重庆维普）中我们检索到与“虚拟实验”相关的研究论文（1998年2月～2007年12月）共861篇，分别分布在431种刊物上。从年代分布上看，文献量在逐年增加。统计结果表明：从1998年开始，我国的学者、专家开始对与“虚拟实验”有关的领域进行了研究。自2000年以来，研究论文逐年增加，呈现迅速增长趋势，2006、2007年发表论文分别是2000年的9.7倍和7.5倍，是1998年的97倍和75倍。这反映了1998年到至今为止“虚拟实

6、验”的研究已受到人们的关注和重视，研究成果迅速增长，同时在学校实验教学中得到了广泛的应用，占有非常重要的地位。　　4.虚拟实验的基本特点。概括起来，虚拟实验具有以下特点：（1）开放性。一个数字化实验应该是开放的，它的开放不仅是时间和空间上的开放，更为重要的是教学内容与教学方式的开放。时间上的开放是指利用常规教学时间外的空余时间对外开放教学，充分利用实验资源；空间的开放是指尽可能开放实验室的实验场所；而教学内容的开放是指在实验内容安排上应做到在验证性实验基础上开发更多的综合性、开发性、研究性的实验；教学方式的开放是指学生可以结合自身情况，有针对性地选择实时晚上实验

7、教学、实验模拟演示、虚拟实验指导、实验答疑与讨论、虚拟实验测试与考核等教学方式来学习，以达到最佳效果。（2）人性化。借助虚拟现实技术“建设”起来的虚拟实验室，视觉环境生动逼真，极富感染力，人机交互友好和谐。通过计算机网络系统，研究人员或学生将不受时空的限制，随时随地与同行协作，共享仪器设备、数据、资源，得到远程指导及与同行相互研讨。（3）交互性。学生进行实验学习时，还可以通过实验教材、在线实验大纲、实验指导书、BBS讨论区、实验教师E-mail、同学等各种渠道获得学习上的帮助。在实际操作中，也可以通过联网计算机、实验台板、实验指导教师等获取帮助，真正做到LAA（

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