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1、虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)及其在遠(yuǎn)程教育當(dāng)中應(yīng)用 摘要：近幾年，遠(yuǎn)程教育在摸索和探討申取得了很大的進(jìn)步，但由于遠(yuǎn)程教育的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)條件的限制，遠(yuǎn)程教育中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為制約遠(yuǎn)程教育發(fā)展的瓶頸，開(kāi)展網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)成為遠(yuǎn)程教育的必然，如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供交互的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境成為遠(yuǎn)程教育關(guān)注的熱點(diǎn)。對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的意義進(jìn)行了闡述，分析了虛擬實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)程教育中的必要性和可行性，構(gòu)建了基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程教育虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和功能模塊，對(duì)相關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)具有借鑒意義。 關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；虛擬實(shí)驗(yàn)；遠(yuǎn)程教育 中圖分類(lèi)號(hào)：G727文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：10094156(2011)0607904 一、引言 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)

2、、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟與進(jìn)步，促進(jìn)了現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育快速發(fā)展，但目前現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育仍處于探索階段。雖然在教育教學(xué)過(guò)程中不斷實(shí)踐、探討，取得了不小的成績(jī)，但問(wèn)題也不斷出現(xiàn)，特別是遠(yuǎn)程教育中的實(shí)驗(yàn)操作問(wèn)題影響了遠(yuǎn)程教育的質(zhì)量。隨著遠(yuǎn)程教育實(shí)踐活動(dòng)的不斷深入發(fā)展，如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供交互、沉浸的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境成為遠(yuǎn)程教育關(guān)注的熱點(diǎn)。 二、虛擬實(shí)驗(yàn)及其意義 (一)虛擬實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)介 科學(xué)實(shí)驗(yàn)一般分為真實(shí)實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)，按照我們一般意義上的理解，虛擬實(shí)驗(yàn)是相對(duì)于真實(shí)實(shí)驗(yàn)而存在的，兩者的主要差別在于實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中所接觸的對(duì)象是否真實(shí)。對(duì)于虛擬實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，也是各有千秋，不同領(lǐng)域的人對(duì)它有著不盡

3、相同的認(rèn)識(shí)。總體來(lái)講，虛擬實(shí)驗(yàn)是采用通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及傳感技術(shù)等多種技術(shù)，提供給使用者逼真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和等同于真實(shí)實(shí)驗(yàn)功能的系統(tǒng)，為研究和創(chuàng)新活動(dòng)提供協(xié)作操作和實(shí)驗(yàn)的電子平臺(tái)。它不僅包含虛擬的物體，而且應(yīng)當(dāng)具備各種音視頻資料和文字資料以及使用幫助等信息，以便于用戶(hù)使用虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，提高實(shí)驗(yàn)效率。 (二)虛擬實(shí)驗(yàn)發(fā)展概況 虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)起源于20世紀(jì)末，是依托“虛擬現(xiàn)實(shí)”(Virtual Reality)技術(shù)而產(chǎn)生和發(fā)展的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?。?dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外一些遠(yuǎn)程教育機(jī)構(gòu)曾采用過(guò)各種方法來(lái)解決實(shí)驗(yàn)的近距離性與教學(xué)手段的遠(yuǎn)距離性的矛盾，在進(jìn)行的各種方法中，有的僅適合少數(shù)或簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)的情況，有的由于與理論教

4、學(xué)不相銜接而導(dǎo)致效果不佳。直到20世紀(jì)90年代崛起的虛擬實(shí)驗(yàn)才給遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)帶來(lái)了希望，它可使實(shí)驗(yàn)教學(xué)完全遠(yuǎn)程化，從根本上解決目前的實(shí)驗(yàn)教學(xué)與遠(yuǎn)程教育模式不相適應(yīng)的狀況。虛擬實(shí)驗(yàn)室概念的提出至今僅十余年，但由于因其廣闊的應(yīng)用前景。各國(guó)均在大力開(kāi)發(fā)，已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。目前，虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)相當(dāng)普及，越來(lái)越多的院校和科研機(jī)構(gòu)正投身于虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的工作中來(lái)。與西方發(fā)達(dá)國(guó)家比較，國(guó)內(nèi)在虛擬實(shí)驗(yàn)方面開(kāi)展的工作雖然還有所欠缺，但近年來(lái)得到了重視，一些院校與科研機(jī)構(gòu)也開(kāi)發(fā)了一些比較成熟的虛擬實(shí)驗(yàn)室。 (三)虛擬實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)程教育中的意義 實(shí)驗(yàn)教學(xué)是遠(yuǎn)程教育教學(xué)過(guò)程的一個(gè)重要組成部分。對(duì)于實(shí)踐性的

5、學(xué)科而言，實(shí)驗(yàn)是獲取知識(shí)、培養(yǎng)觀察推理能力、提高實(shí)踐技能的必要環(huán)節(jié)。因此，將虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用到遠(yuǎn)程教育中，對(duì)優(yōu)化現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育教學(xué)過(guò)程，完善遠(yuǎn)程教育教學(xué)理論，充分發(fā)揮遠(yuǎn)程教育的優(yōu)勢(shì)，都具有重大的意義。 1突破時(shí)空限制 只要有網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)，學(xué)生可以隨時(shí)隨地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性、提高教學(xué)效果。 2提高遠(yuǎn)程教學(xué)效果 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)為遠(yuǎn)程學(xué)生提供自主的、靈活的、可交互的實(shí)驗(yàn)環(huán)境與豐富的網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源。作為學(xué)習(xí)主體，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者可隨時(shí)隨地通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)習(xí)者的主動(dòng)性與積極性，有效實(shí)現(xiàn)了理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的緊密結(jié)合，提高遠(yuǎn)程教學(xué)效果。 3完善遠(yuǎn)程教育理論，拓展遠(yuǎn)程教育的發(fā)展空間，充分發(fā)揮遠(yuǎn)程

6、教育的優(yōu)勢(shì) 目前，現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育仍處于“摸著石頭過(guò)河”的初探階段。雖然在教學(xué)過(guò)程中經(jīng)過(guò)不斷實(shí)踐和探討取得了不小的成績(jī)，但問(wèn)題也不斷出現(xiàn)。由于條件的限制，遠(yuǎn)程教育從專(zhuān)業(yè)設(shè)置上大多回避實(shí)驗(yàn)教學(xué)，只開(kāi)設(shè)文史、外語(yǔ)等實(shí)驗(yàn)設(shè)備需求少的專(zhuān)業(yè)，而對(duì)于實(shí)踐性強(qiáng)的理工科類(lèi)專(zhuān)業(yè)則退而避之，這種現(xiàn)象成了制約現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育發(fā)展的一個(gè)瓶頸。毫無(wú)疑問(wèn)，開(kāi)展網(wǎng)上實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為遠(yuǎn)程教學(xué)的必然，虛擬實(shí)驗(yàn)便是一種支持遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的教學(xué)系統(tǒng)，它利用多種新技術(shù)創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和設(shè)備，提供給學(xué)生仿真的、交互的、自主的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)境，拓展了遠(yuǎn)程教育的思路，為遠(yuǎn)程教育提供良好的愿景。 4學(xué)生可以“操作”最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)器材 只要實(shí)物建模足夠逼真和交

7、互性足夠強(qiáng)，學(xué)生就能夠沉浸其中并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行“操作”，提高他們的實(shí)驗(yàn)興趣，并且這種實(shí)驗(yàn)的成本較低。 三、虛擬實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)程教育中的必要性與可行性分析 (一)虛擬實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)程教育中的必要性 1虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是遠(yuǎn)程教育理念的需要 以網(wǎng)絡(luò)教學(xué)為特征的現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育是一種全新的教育理念。它不受時(shí)間、空間、對(duì)象的制約，強(qiáng)調(diào)以學(xué)習(xí)者為中心，以自主學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)為主，進(jìn)行實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)的交互性教學(xué)。在遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)是遠(yuǎn)程教育的核心，遠(yuǎn)程教學(xué)為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)提供資源和服務(wù)。作為遠(yuǎn)程教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以本著“以學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的遠(yuǎn)程教育基本思想，為學(xué)生提供自主、交互的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生可以在任何時(shí)候任何

8、地方選擇進(jìn)入實(shí)驗(yàn)，讓他們運(yùn)用基本的理論知識(shí)親自實(shí)踐、自我評(píng)價(jià)，充分體現(xiàn)學(xué)生在遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的主體作用。 2虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育深入發(fā)展的需要 虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)雖不是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的產(chǎn)物，但它是遠(yuǎn)程教學(xué)的重要組成部分，而且遠(yuǎn)程教育要進(jìn)一步發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施就越發(fā)顯得必要，因?yàn)樘摂M實(shí)驗(yàn)為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供有力的實(shí)驗(yàn)保障，可以促進(jìn)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育的協(xié)調(diào)發(fā)展。 3改變遠(yuǎn)程教育中學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)受到限制的狀況 目前，遠(yuǎn)程教育理論課程的教學(xué)已經(jīng)相當(dāng)成熟，參加遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)的學(xué)生可以通過(guò)下載教學(xué)課件、教學(xué)錄像、教學(xué)資料等形式進(jìn)行遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)，但由于學(xué)習(xí)形式和時(shí)空的限制，對(duì)于那些操作性比較強(qiáng)的知識(shí)，學(xué)生不能夠身臨其境地進(jìn)

9、行試驗(yàn)操作，即使有的遠(yuǎn)程教育機(jī)構(gòu)會(huì)提供集中的一段時(shí)間讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但是時(shí)間一般都有限，只能是杯水車(chē)薪，而且由于遠(yuǎn)程教育中的學(xué)生時(shí)間不是很充裕，他們對(duì)這些實(shí)驗(yàn)的參與度不高。在網(wǎng)絡(luò)上創(chuàng)建虛擬實(shí)驗(yàn)室，使遠(yuǎn)程教育中的學(xué)生能夠足不出戶(hù)地在網(wǎng)上自己動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，能夠大量節(jié)省他們的學(xué)習(xí)時(shí)間，并且獲得現(xiàn)場(chǎng)操作的臨場(chǎng)感和直觀的經(jīng)驗(yàn)感受。 (二)虛擬實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)程教育中的可行性 1良好開(kāi)發(fā)工具為虛擬實(shí)驗(yàn)提供優(yōu)良的條件 早期的虛擬實(shí)驗(yàn)由于條件的限制，往往一個(gè)簡(jiǎn)單虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)會(huì)花費(fèi)研究人員大量的心血，而且這些虛擬實(shí)驗(yàn)還不能達(dá)到預(yù)想中的效果。隨著虛擬 實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)工具的日益簡(jiǎn)單化、智能化、人性化以及多功能化，進(jìn)行復(fù)雜虛擬實(shí)驗(yàn)

10、的開(kāi)發(fā)不再是一件可望而不可即的事情，虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)也越來(lái)越具有交互性和沉浸性，相信隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，將會(huì)出現(xiàn)更多、更好、更實(shí)用的虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)工具。 2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與硬件的發(fā)展是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)有力的保障 虛擬實(shí)驗(yàn)最大的特點(diǎn)就是交互性、沉浸性、想象性，但以往的遠(yuǎn)程教育因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)帶寬窄，數(shù)據(jù)傳送速度慢，難以滿(mǎn)足虛擬實(shí)驗(yàn)最基本的要求，這制約了虛擬實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)程教育中的發(fā)展。但近些年由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的改進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度得到了很大的提升，為虛擬實(shí)驗(yàn)在網(wǎng)上流暢運(yùn)行創(chuàng)造了有利的條件，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的高速發(fā)展，用高性能的處理器來(lái)處理復(fù)雜的三維圖像將更加得心應(yīng)手，能夠帶給用戶(hù)全新的感受和體驗(yàn)，同時(shí)虛擬實(shí)驗(yàn)配套設(shè)備

11、的發(fā)展讓虛擬實(shí)驗(yàn)的沉浸性得到更加極致的發(fā)揮，使用者在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中身臨其境的感覺(jué)將會(huì)更加強(qiáng)烈。 3Web技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)日新月異的發(fā)展為遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)提供有力的技術(shù)支持 Web技術(shù)主要借助于Java語(yǔ)言，結(jié)合HTML、CSS、JSP、Java Script等來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)借助計(jì)算機(jī)構(gòu)建一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，通過(guò)刺激多種感官，使人沉浸于其中，同時(shí)與這個(gè)逼真的環(huán)境進(jìn)行交互。 4數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的不斷完善為虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支撐 一個(gè)功能強(qiáng)大的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)包括學(xué)生信息數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)知識(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)對(duì)象資料庫(kù)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程參數(shù)庫(kù)等龐大的數(shù)據(jù)體系，需要健壯的數(shù)據(jù)庫(kù)支持。目前，數(shù)據(jù)庫(kù)種類(lèi)繁多，其

12、中，大中型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)如oracle、SQL Sever、Sybase和DBZ等，它們各具特色，可以滿(mǎn)足不同的需求，因此。數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)也不再是難題。 5前人的經(jīng)驗(yàn)給我們啟發(fā)，為順利建立虛擬實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造了條件 虛擬實(shí)驗(yàn)概念的提出至今僅二十余年，但由于其發(fā)展迅速，前景廣闊，各國(guó)均在大力開(kāi)發(fā)，已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。目前，虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)相當(dāng)普及，國(guó)外的一些大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)已組建了自己的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室。近幾年，我國(guó)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的建設(shè)也非常重視，一些院校與科研機(jī)構(gòu)也開(kāi)發(fā)了一些比較成熟的虛擬實(shí)驗(yàn)室。這些都為優(yōu)質(zhì)虛擬實(shí)驗(yàn)的建立創(chuàng)造了良好的條件。 四、遠(yuǎn)程教育中虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建構(gòu) 虛擬實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)出來(lái)應(yīng)當(dāng)具有教

13、育意義，不能花費(fèi)了大量的時(shí)間而實(shí)際應(yīng)用性不強(qiáng)，因此，在開(kāi)發(fā)虛擬實(shí)驗(yàn)之前，一定要做好規(guī)劃，了解學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。只有前期工作做好了，才能按部就班地進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)，否則一切都前功盡棄。 (一)設(shè)計(jì)原則 1界面友好原則 虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)除了具備強(qiáng)大的實(shí)用功能，還應(yīng)當(dāng)盡可能地為學(xué)生們提供一個(gè)輕松、愉快、感覺(jué)良好的操作環(huán)境，讓學(xué)生們樂(lè)意在虛擬的世界中漫游、學(xué)習(xí)知識(shí)，達(dá)到良好的學(xué)習(xí)效果。 2良好的導(dǎo)航功能 目前，有許多虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)雖然花了很大的工夫，但效果不是很明顯，并不是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的功能不齊全，而是因?yàn)樵谔摂M實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)上有所欠缺，學(xué)習(xí)者在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程當(dāng)中容易迷失方向，導(dǎo)致喪失實(shí)驗(yàn)興趣

14、。因此，一個(gè)好的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)該具備精確的導(dǎo)航功能，能夠讓實(shí)驗(yàn)者很快找到想要的東西，隨時(shí)隨地都能夠知道自己所處的位置，隨時(shí)隨地能夠回到想要的地方，不至于在虛擬世界中迷航。 3最佳反饋效果原則 虛擬實(shí)驗(yàn)的反饋直接影響到學(xué)生的接受和理解，如果虛擬實(shí)驗(yàn)?zāi)茉诜e極的人機(jī)交互活動(dòng)中真正達(dá)到因人而異的教學(xué)，那么它決不能只簡(jiǎn)單地告訴學(xué)生是或不是，而要說(shuō)明原因，提出建議。良好的反饋可以鼓勵(lì)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，增強(qiáng)學(xué)生自信心，糾正學(xué)生錯(cuò)誤和鞏固所學(xué)的知識(shí)和技能，還可以鼓勵(lì)學(xué)生去“發(fā)現(xiàn)”某種規(guī)律。糟糕的反饋可能增加學(xué)生焦慮，使學(xué)生感到枯燥無(wú)味，甚至引起學(xué)生對(duì)某些概念的誤解。因此，我們要高度重視虛擬實(shí)驗(yàn)反饋的設(shè)計(jì)。 4

15、以實(shí)為本，虛實(shí)結(jié)合 虛擬實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的輔助手段，決不能取代實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作。對(duì)于那些不適合做成虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)，比如，F(xiàn)lash、Photoshop等基于軟件操作的實(shí)驗(yàn)課程，不宜用三維虛擬實(shí)驗(yàn)的形式，對(duì)于此類(lèi)實(shí)驗(yàn)在三維虛擬實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該大膽放棄，不能舍本逐末。 (二)設(shè)計(jì)方案 虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)方案是搭建一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，能夠根據(jù)實(shí)際情況方便地進(jìn)行增加、刪除和管理實(shí)驗(yàn)子模塊的功能等。 1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 遠(yuǎn)程教育中的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示： 通過(guò)Internet用戶(hù)可以訪問(wèn)Web服務(wù)器，分布在不同地域的實(shí)驗(yàn)者通過(guò)本地電腦訪問(wèn)虛擬世界，實(shí)現(xiàn)異地實(shí)驗(yàn)或者協(xié)作實(shí)驗(yàn)并獲取實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過(guò)We

16、b瀏覽器，實(shí)驗(yàn)者可以實(shí)時(shí)觀察和瀏覽實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)，借助虛擬儀器和虛擬外設(shè)組建各種實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)操作。數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中存儲(chǔ)了用戶(hù)信息、實(shí)驗(yàn)儀器以及與虛擬實(shí)驗(yàn)相關(guān)的各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外，由于瀏覽器和插件是本地平臺(tái)提供的，從而實(shí)現(xiàn)了和硬件平臺(tái)的無(wú)關(guān)性。 2虛擬實(shí)驗(yàn)功能模塊圖 虛擬實(shí)驗(yàn)功能模塊由若干子功能模塊組成，協(xié)作完成虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的管理和功能實(shí)現(xiàn)，其功能模塊如圖2所示： 虛擬實(shí)驗(yàn)的功能模塊包括四個(gè)方面：管理模塊、實(shí)驗(yàn)?zāi)K、結(jié)果評(píng)價(jià)模塊和交流討論模塊，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系以學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)為核心，學(xué)生能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并獲得實(shí)驗(yàn)幫助與支持、能與師生相互交流溝通，教師與管理員能對(duì)系統(tǒng)、教學(xué)、安全等按權(quán)限管理。 (1)管

17、理模塊 包括系統(tǒng)管理、用戶(hù)管理、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理與實(shí)驗(yàn)儀器管理，其中，系統(tǒng)管理實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室軟、硬件系統(tǒng)的資源管理，如系統(tǒng)硬件的配置、實(shí)驗(yàn)室虛擬元件及設(shè)備屬性的設(shè)置、系統(tǒng)使用狀況統(tǒng)計(jì)等。用戶(hù)管理則對(duì)使用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù)進(jìn)行權(quán)限管理，從高至低依次為管理員、教師、學(xué)生三級(jí)，管理員能對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行全局管理，維護(hù)系統(tǒng)安全性與數(shù)據(jù)完整性，教師能添加、刪除與管理學(xué)生信息，而學(xué)生默認(rèn)的權(quán)限是能進(jìn)入各個(gè)子系統(tǒng)，但不能修改系統(tǒng)內(nèi)容，對(duì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)庫(kù)只能讀不能寫(xiě)。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目管理主要包括試驗(yàn)項(xiàng)目的增加、刪除與內(nèi)容更新等。實(shí)驗(yàn)儀器的管理則是對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)中的虛擬儀器進(jìn)行添加、更新等操作。 (2)實(shí)驗(yàn)?zāi)K 實(shí)驗(yàn)?zāi)K是實(shí)驗(yàn)

18、教學(xué)的重要模塊，由實(shí)驗(yàn)列表、知識(shí)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)展示、指導(dǎo)與思考等于模塊組成。其中，實(shí)驗(yàn)列表子模塊包括實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)介紹、實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)以及自主實(shí)驗(yàn)等，讓學(xué)生在了解實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的操作，其中，自主實(shí)驗(yàn)是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的核心。知識(shí)庫(kù)為師生提供相關(guān)實(shí)驗(yàn)科目的擴(kuò)展知識(shí)，如有關(guān)實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)史、名著、名人、優(yōu)秀站點(diǎn)等，拓寬學(xué)生視野，增長(zhǎng)學(xué)生見(jiàn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)展示為學(xué)生提供正確的實(shí)驗(yàn)操作步驟，可以是視頻或者動(dòng)畫(huà)等形式的，讓學(xué)生知道自己操作是否 正確。指導(dǎo)與思考針對(duì)學(xué)生常見(jiàn)的問(wèn)題提供解答，并提出各種思考題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維。 (3)結(jié)果評(píng)價(jià)模塊 結(jié)果評(píng)價(jià)模塊包括實(shí)驗(yàn)提交、實(shí)驗(yàn)評(píng)閱以及教師答疑子模塊。學(xué)習(xí)

19、者可以將實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和結(jié)果保存下來(lái)并提交到網(wǎng)上，教師對(duì)這些過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行評(píng)閱，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，教師根據(jù)這些評(píng)閱結(jié)果指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生安排實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，選擇實(shí)驗(yàn)層次。對(duì)于學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的疑問(wèn)，老師給予解答。 (4)交流討論模塊 交流討論模塊是虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基本功能模塊，包括師生交流和生生交流，為師生提供一個(gè)共同探討實(shí)驗(yàn)問(wèn)題、技術(shù)問(wèn)題的空間，將學(xué)生帶進(jìn)一個(gè)相互獨(dú)立又相互影響的通信實(shí)體中，學(xué)生之間、師生之間可以進(jìn)行“零距離”的交流，在交流中學(xué)習(xí)，同時(shí)在交流過(guò)程中教師也能了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，把握教學(xué)進(jìn)度。 五、結(jié)束語(yǔ) 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程教育是現(xiàn)代教育發(fā)展的主要方向之一。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步以