論文關鍵詞：虛擬現實技術虛擬實驗室遠端開放教育
論文摘要：目前，實踐性教學是遠端開放教育的薄弱環節，虛擬現實技術的出現和深入發展為我們解決這一難題提供了一種有效的途徑。我們可以利用虛擬現實技術建設各種虛擬實驗室，為學生提供生動、逼真的實驗情境和方便、自然的實驗手段，更好的幫助學生理解知識、加深記憶，為遠端開放教育提高教學質量提供有效的技術支援。
遠端開放教育虛擬實驗室是虛擬現實技術在教學領域的—個良好探索，是遠端開放教育發展到新階段所提出的技術需求，而且伴隨著遠端開放教育的發展，它一定會被普遍地應用到遠端開放教育的各個專業和學科，成為遠端開放教育教學的重要組成部分。因此，全面認識虛擬實驗室，有針對性地設計開放虛擬實驗室就成為當前電大工作者的—項重要工作任務。從介紹虛擬實驗室入手，從虛擬實驗室建設的必要性、可行性以及建設的一般方法三個方面對遠端開放教育虛擬實驗室建設作一點淺顯的探討。
1虛擬實驗室概述
虛擬實驗室是虛擬現實技術在教學上的一項全新應用。虛擬現實技術是運用計算機對現實世界進行全面模擬的技術，它能夠建立與現實社會類似的環境，能夠解決學習媒體的情景化及自然互動性的要求。利用虛擬現實技術開發建設的虛擬實驗室允許人們訪問和使用自己沒有的裝置資源，使處於不同地理位置的學習者可以同時對—個實驗專案進行實驗工作。
2遠端開放教育虛擬實驗室建設的必要性
遠端開放教育的實踐性教學是指學習者在遠端開放學習過程中，按照教學計劃的要求，確定學習目標，在教師的組織和指導下，完成的練習、實驗、實習等一系列學習實踐活動。其環節主要包括：課程的實踐性教學環節，如課程作業、實驗、實習(設計)等；集中實踐性教學環節，如社會調查、各類實習(見習)以及畢業沒計(論文)等。
實踐性教學在遠端開放教育中佔據著特殊重要的位置，然而在具體的遠端教學過程中，實踐性教學活動卻是—個難點，有許多因素制約著實踐性教學活動的開展。例如，實驗的近距離和集中性要求與遠端教學的遠距離和分散性教學模式的矛盾，現在使用的線上教學平臺不能提供全面具體的實驗環境，在職學生不能很好的參加學校組織的相對集中的實驗教學等等。因此，怎樣解決這些問題、克服這些矛盾，以更好的推進實踐性教學活動的開展，自然就成為遠端開放教育工作者面臨的—個重要課蹶。
利用虛擬現實技術設計開發的虛擬實驗室在遠端開放教育的實踐性教學活動中可以解決以下幾方面的問題。
2.1學生可以不受空間和時間的限制來做課程實驗。
2.2虛擬實驗室可以避免真實實驗或操作所帶來的各種危險。
2.3虛擬實驗室可以節約教學成本，充分利用教學資源。
3遠端開放教育虛擬實驗室建設的可行性
3．1技術條件成熟，建設成本不高。在目前的技術條件下，遠端開放教育虛擬實驗室的系統多使用BSDA(BrowsenServeffDatabase&Applica—tion)，即客戶端有艮務器資料庫應用程式結構，這種系統組成的虛擬實驗室—般稱為網路虛擬實驗室。網路虛擬實驗室由客戶端、網頁伺服器端、應用伺服器端以及實驗儀器裝置四部分組成。網頁伺服器主要作用是提供web接人服務、使用者認證管理、開放式互動實驗環境以及動態網頁的生成；應用伺服器主要作用是控制和管理實驗儀器、採集和處理實驗資料；資料庫的主要作用則是配合使用者帳戶的管理、動態網頁的生成以及實驗資料的儲存和管理。這樣的網路虛擬實驗室的配套技術已經非常成熟，而且對系統的硬體要求不高，系統組成簡單，建設成本低。
3.2使用簡便，對學習者的計算機操作水平要求不高。網路虛擬實驗室能夠向使用者提供—個線上參與、互動性的實驗環境。利用3D技術和VR技術可實現虛擬現實對於沉浸性、互動性的要求。在實驗內容上，考慮到設計成本與具體實驗內容的選取，最終設計為簡易型的虛擬現實技術，不需要特殊的頭盔、資料手套等感測裝置，使用者只需用滑鼠操作，操作簡便。實驗室實驗的過程清晰明瞭，實驗結束後獲得相應的資料，能夠進行分析和比皎並填寫實驗報告，完全滿足不同層次學習者的實驗要求。
3.3實驗內容完備，對學習者的實驗環節進行有效管理。網路虛擬包括了實驗預習、實驗要求、實驗步驟、實驗內容、實驗幫助、實驗測試等教學部分，按照模組化設計的'原則，網路虛擬實驗室系統分為註冊與登入漠塊、使用者管理模組、成績管理模組、測試模組、公共資訊模組和進入實驗子模組等，功能劃分清晰，但又互相聯絡影響，保證學習者正確使用虛擬實驗室，完成課程實驗。
4遠端開放教育虛擬實驗室建設的一般方法
遠端開放教育虛擬實驗室是以網路為載體的虛擬實驗室，網路技術已相當成熟，所以遠端開放教育虛擬實驗室建設實際上就是虛擬實驗室的建設。虛擬實驗建設的關鍵是採用計算機模擬技術來構建實驗模型，設計出用於實驗的虛擬儀器裝置、實驗流程、實驗元器件或構件庫、實驗效果模擬等。
41選擇合適的模擬開發工具。從對虛擬實驗的要求看，模擬工具必須具有與多媒體相結合的功能，也就是做實驗的人員，做實驗時是在多媒體下進行實驗操作，然後將操作所產生的資訊輸給後臺的模擬系統進行實時模擬，然後再實時地將模擬的結果回放到前臺的多媒體，通過多媒體的形式輸出。目前的模擬軟f牛彳艮多，有EASY-T、VT-I』NK3．3、SPW、cadance、Mentor、Matrix、Matlab、prote199、labview、labwindows／CVI、OpenGL、MuhiGen等，建立虛擬實驗時，應根據具體需隸選用合適的模擬開發工具。比如，開發電子電路技術類虛擬實驗，可選用prote199、lab—view、labwindows／CVI等模擬軟體；開發自動控制原理類虛擬實驗，可選用Maflab等模擬軟體；開發電子系統和控制系統類虛擬實驗，可選用cadanee、Mentor、Matrix等模擬軟體開發含虛擬視境類虛擬實驗，可選用OpenGL、MultiGen等模擬建模軟體。總乞在選用模擬軟體時要把握好模擬軟體對虛擬實驗開發的針對性和適應性。
4．2開發研製模擬軟體與多媒體環境的介面。虛擬實驗實際上就是用虛擬化的操作介面向模擬軟體輸入資料或指令，經過模擬軟體的實時模擬將模擬結果輸送到虛擬化的顯示裝置。虛擬化的操作介面和顯示裝置，通常是採用多媒體技術產生的。因此如何將計算機模擬技術與虛擬化的儀器或多媒體環境有機地結合起來是虛擬實驗建立的關鍵和核心技術，也是遠端開放教育虛擬實驗建設必須解決好的問題。由於當前國內外的模擬軟體都是用來搞模擬設計的，所以都不具有與多媒體相結合的功能，該問題是當前影響虛擬實驗室建設發展的—個關鍵問題因此，開發研製模擬軟體與多媒體環境的介面是十分重要的。
從目前國際和國內的情況看，虛擬實驗室在提高教學質量，滿足不同型別學習者的個性化學習要求，解決硬體投資不足，節約教學成本方面具有廣闊的前景，特別是培養學習者的實踐動手能力，提高分析問題和解決問題的能力方面具有重要的意義，為培養技能型、應用型人才發揮不可估量的作用。但是建設真正意義上的沉浸式、互動式的虛擬實驗室還有很大困難，但我們相信，伴隨著虛擬現實技術的提高，在人們孜孜不懈的努力下，真正的虛擬實驗室一定會與我們見面。
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