虛擬實驗平臺含義背景目的意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀

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(xué)生自己動手配置、連接、調(diào)節(jié)和使用實驗儀器沒備進(jìn)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(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行實驗可滿足教師對各層次實驗教學(xué)的需求。虛擬實驗平臺也為學(xué)生自由搭建實驗?zāi)Ｐ吞峁┝丝赡堋W(xué)生可通過虛擬實驗平臺動手操作。1.2虛擬實驗發(fā)展背景狀況隨著計算機多媒體

2、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(xué)習(xí)、生活方式都發(fā)生了重大變革。作為培養(yǎng)和提高學(xué)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(xué)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(xué)環(huán)節(jié)不足、實驗資源不均衡，學(xué)生創(chuàng)新能力不足，虛擬實驗教學(xué)環(huán)境研究與建設(shè)有利于解決當(dāng)前實驗教學(xué)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(xué)位論文，共 437 篇，以下從發(fā)表時間，研究內(nèi)同兩個方面進(jìn)行統(tǒng)計分析。從時間上看虛擬實驗教學(xué)環(huán)境研究受到的關(guān)注程度 如表1所示：從三個時間

3、段檢索的論文數(shù)量來看，近幾年虛擬實驗教學(xué)環(huán)境的研究已經(jīng)得到了眾多學(xué)者的廣泛關(guān)注?？梢姡瑢τ谔摂M實驗教學(xué)環(huán)境的研究已經(jīng)成為當(dāng)前教育研究一個新熱點。表1三個時間段檢索的論文數(shù)量從內(nèi)容上看虛擬實驗教學(xué)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(xué)位論文進(jìn)行研究內(nèi)容分析可以發(fā)現(xiàn)，虛擬實驗教學(xué)環(huán)境的研究主要集中在以下幾個方面：虛擬實驗平臺與系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)、虛擬實驗的設(shè)計、虛擬實驗的教學(xué)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。圖1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

4、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(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)帶來的不利影響，有利于學(xué)生實踐操作能力的培養(yǎng)，因此，虛擬實驗教學(xué)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(xué)者、專家的關(guān)注。2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀目前用于實驗教學(xué)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(xué)進(jìn)行了這方面的研究。印地安那州立大學(xué)的MBL化學(xué)實驗室該實驗室在給新生開化學(xué)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(xué)數(shù)字化有機化學(xué)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(xué)指導(dǎo)：在線實驗教材；實驗教學(xué)時間表；實驗測評方法、形式、時間；虛擬實驗；相關(guān)教學(xué)資源的鏈接等。他們還用計算機進(jìn)行實驗教學(xué)的教務(wù)管理?？_萊納州立大學(xué)的LAAP（Learn Anytime Anywhere Physics）他們利用Java技術(shù)建立了基于Web的探