虛擬實驗平臺含義背景目的意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀資料

1、虛擬實驗平臺含義背景目的意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀 1 含義、背景、目的、意義 1.1 虛擬實驗平臺含義 1.2 虛擬實驗發(fā)展背景狀況 1.3 虛擬實驗平臺實現(xiàn)的意義 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 含義、背景、目的、意義 1.1 虛擬實驗平臺含義 虛擬實驗平臺與真實實驗臺類似。 用來供學生自己動手配置、 連接、調(diào)節(jié)和 使用實驗儀器沒備進行實驗。 虛擬實驗平臺允許根據(jù)平臺上提供的器材自由搭建 任意合理的典型實驗， 或?qū)嶒炏到y(tǒng)案例。 典型實驗通常是由精通相關(guān)課程的教師 設(shè)計的。要求學生在此基礎(chǔ)上進行實驗可滿足教師對各層次實驗教學的需求。 虛擬實驗平臺也為學生自由搭建實驗?zāi)Ｐ吞峁┝丝赡堋?學生可通過虛擬實驗平臺 動

2、手操作。 1.2 虛擬實驗發(fā)展背景狀況 隨著計算機多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展， 信息時代的學習、 生活 方式都發(fā)生了重大變革。 作為培養(yǎng)和提高學生動手實踐能力、 觀察能力、 分析問 題和解決問題能力等方面有著先天優(yōu)勢的實驗教學是高校教育改革的關(guān)鍵問題 之一。目前，我國傳統(tǒng)實驗教學環(huán)節(jié)不足、 實驗資源不均衡， 學生創(chuàng)新能力不足， 虛擬實驗教學環(huán)境研究與建設(shè)有利于解決當前實驗教學中存在的問題。 研究材料來源于 “中國知識資源總庫” ，時間從 2005 年至 2009 年 1 月 公開發(fā)表的主題中含有 “虛擬實驗”的期刊論文、 會議論文以及學位論文， 共 437 篇，以下從發(fā)表時間，研究內(nèi)同

3、兩個方面進行統(tǒng)計分析。 從時間上看虛擬實驗教學環(huán)境研究受到的關(guān)注程度 如表 1 所示：從三個時間段檢索的論文數(shù)量來看， 近幾年虛擬實驗教學環(huán)境 的研究已經(jīng)得到了眾多學者的廣泛關(guān)注。 可見，對于虛擬實驗教學環(huán)境的研究已 經(jīng)成為當前教育研究一個新熱點。 表 1 三個時間段檢索的論文數(shù)量 檢索時間段n 論文數(shù)量篇） )979 年I9W 年 1 2000年2004年 175 2M5 2609 年 1 月 437 從內(nèi)容上看虛擬實驗教學環(huán)境研究的現(xiàn)狀及其分析 通過對2005年以來檢索的437篇期刊論文、會議論文以及學位論文進行研 究內(nèi)容分析可以發(fā)現(xiàn)，虛擬實驗教學環(huán)境的研究主要集中在以下幾個方面：虛擬 實

4、驗平臺與系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)、虛擬實驗的設(shè)計、虛擬實驗的教學研究及虛擬實 驗相關(guān)開發(fā)技術(shù)研究等，在檢索的論文中各個方面的研究內(nèi)容所占比例情況如圖 1所示。 200 150 ioo 圖i虛擬實驗研究內(nèi)容情況 1.3虛擬實驗平臺實現(xiàn)的意義 信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展已經(jīng)使部分虛擬實驗環(huán)境的設(shè)計與開發(fā)成為現(xiàn)實，并在 一定的理論指導(dǎo)下應(yīng)用于實踐，使各類虛擬實驗室建設(shè)成為可能。 而且，虛擬實 驗環(huán)境的研究與實現(xiàn)，極大地降低了實驗室建設(shè)成本，緩解了由于財政壓力給實 驗實訓教學環(huán)節(jié)帶來的不利影響， 有利于學生實踐操作能力的培養(yǎng)，因此，虛擬 實驗教學環(huán)境的研究也就具有了極大的經(jīng)濟效益和社會效益，從而引起了更多學 者、專家

5、的關(guān)注。 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 目前用于實驗教學的計算機虛擬實驗軟件非常豐富， 加上高校計算機及網(wǎng)絡(luò) 資源，為虛擬實驗的開設(shè)提供了必要的基礎(chǔ)條件。 目前國內(nèi)的虛擬實驗室研究還 處于萌芽階段，國外已經(jīng)有很多大學進行了這方面的研究。 印地安那州立大學的 MBL 化學實驗室 該實驗室在給新生開化學實驗課時用計算機來輔助做這樣一些事， 用計算機 采集與分析實驗數(shù)據(jù)，用計算機展示實驗，在網(wǎng)上發(fā)布相關(guān)的實驗指導(dǎo)材料。 芝加哥伊利諾伊大學數(shù)字化有機化學實驗室 該實驗室充分利用網(wǎng)絡(luò)資源， 在網(wǎng)上提供了一系列的實驗教學指導(dǎo)： 在線實 驗教材；實驗教學時間表；實驗測評方法、形式、時間；虛擬實驗；相關(guān)教學資 源的鏈接等。他們還用計算機進行實驗教學的教務(wù)管理。 卡羅萊納州立大學的 LAAP (Learn Anytime Anywhere Physics) 他們利用Java技術(shù)建立了基