遠程開放教育虛擬實驗室建設的探討論文

時間：2024-06-19 03:16:35 教育學我要投稿

關(guān)于遠程開放教育虛擬實驗室建設的探討論文

　　論文關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬實驗室遠程開放教育

關(guān)于遠程開放教育虛擬實驗室建設的探討論文

　　論文摘要：目前，實踐性教學是遠程開放教育的薄弱環(huán)節(jié)，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)和深入發(fā)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(xiàn)實技術(shù)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，為遠程開放教育提高教學質(zhì)量提供有效的技術(shù)支持。

　　遠程開放教育虛擬實驗室是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學領域的—個良好探索，是遠程開放教育發(fā)展到新階段所提出的技術(shù)需求，而且伴隨著遠程開放教育的發(fā)展，它一定會被普遍地應用到遠程開放教育的各個專業(yè)和學科，成為遠程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程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(xiàn)實技術(shù)在教學上的一項全新應用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是運用計算機對現(xiàn)實世界進行全面仿真的技術(shù)，它能夠創(chuàng)建與現(xiàn)實社會類似的環(huán)境，能夠解決學習媒體的情景化及自然交互性的要求。利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)開發(fā)建設的虛擬實驗室允許人們訪問和使用自己沒有的設備資源，使處于不同地理位置的學習者可以同時對—個實驗項目進行實驗工作。

　　2遠程開放教育虛擬實驗室建設的必要性

　　遠程開放教育的實踐性教學是指學習者在遠程開放學習過程中，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(huán)節(jié)主要包括：課程的實踐性教學環(huán)節(jié)，如課程作業(yè)、實驗、實習(設計)等；集中實踐性教學環(huán)節(jié)，如社會調(diào)查、各類實習(見習)以及畢業(yè)沒計(論文)等。

　　實踐性教學在遠程開放教育中占據(jù)著特殊重要的位置，然而在具體的遠程教學過程中，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程教學的遠距離和分散性教學模式的矛盾，現(xiàn)在使用的在線教學平臺不能提供全面具體的實驗環(huán)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，自然就成為遠程開放教育工作者面臨的—個重要課蹶。

　　利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)設計開發(fā)的虛擬實驗室在遠程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(jié)約教學成本，充分利用教學資源。

　　3遠程開放教育虛擬實驗室建設的可行性

　　3．1技術(shù)條件成熟，建設成本不高。在目前的技術(shù)條件下，遠程開放教育虛擬實驗室的系統(tǒng)多使用BSDA(BrowsenServeffDatabase&Applica—tion)，即客戶端有艮務器數(shù)據(jù)庫應用程序結(jié)構(gòu)，這種系統(tǒng)組成的虛擬實驗室—般稱為網(wǎng)絡虛擬實驗室。網(wǎng)絡虛擬實驗室由客戶端、網(wǎng)頁服務器端、應用服務器端以及實驗儀器設備四部分組成。網(wǎng)頁服務器主要作用是提供web接人服務、用戶認證管理、開放式交互實驗環(huán)境以及動態(tài)網(wǎng)頁的生成；應用服務器主要作用是控制和管理實驗儀器、采集和處理實驗數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫的主要作用則是配合用戶帳戶的管理、動態(tài)網(wǎng)頁的生成以及實驗數(shù)據(jù)的存儲和管理。這樣的網(wǎng)絡虛擬實驗室的配套技術(shù)已經(jīng)非常成熟，而且對系統(tǒng)的硬件要求不高，系統(tǒng)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(wǎng)絡虛擬實驗室能夠向使用者提供—個在線參與、交互性的實驗環(huán)境。利用3D技術(shù)和VR技術(shù)可實現(xiàn)虛擬現(xiàn)實對于沉浸性、交互性的要求。在實驗內(nèi)容上，考慮到設計成本與具體實驗內(nèi)容的選取，最終設計為簡易型的虛擬現(xiàn)實技術(shù)，不需要特殊的頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設備，用戶只需用鼠標操作，操作簡便。實驗室實驗的過程清晰明了，實驗結(jié)束后獲得相應的數(shù)據(jù)，能夠進行分析和比皎并填寫實驗報告，完全滿足不同層次學習者的實驗要求。

　　3.3實驗內(nèi)容完備，對學習者的實驗環(huán)節(jié)進行有效管理。網(wǎng)絡虛擬包括了實驗預習、實驗要求、實驗步驟、實驗內(nèi)容、實驗幫助、實驗測試等教學部分，按照模塊化設計的原則，網(wǎng)絡虛擬實驗室系統(tǒng)分為注冊與登錄漠塊、用戶管理模塊、成績管理模塊、測試模塊、公共信息模塊和進入實驗子模塊等，功能劃分清晰，但又互相聯(lián)系影響，保證學習者正確使用虛擬實驗室，完成課程實驗。

　　4遠程開放教育虛擬實驗室建設的一般方法

　　遠程開放教育虛擬實驗室是以網(wǎng)絡為載體的虛擬實驗室，網(wǎng)絡技術(shù)已相當成熟，所以遠程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(guān)鍵是采用計算機仿真技術(shù)來構(gòu)建實驗模型，設計出用于實驗的虛擬儀器設備、實驗流程、實驗元器件或構(gòu)件庫、實驗效果仿真等。

　　41選擇合適的仿真開發(fā)工具。從對虛擬實驗的要求看，仿真工具必須具有與多媒體相結(jié)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，然后將操作所產(chǎn)生的信息輸給后臺的仿真系統(tǒng)進行實時仿真，然后再實時地將仿真的結(jié)果回放到前臺的多媒體，通過多媒體的形式輸出。目前的仿真軟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(jù)具體需隸選用合適的仿真開發(fā)工具。比如，開發(fā)電子電路技術(shù)類虛擬實驗，可選用prote199、lab—view、labwindows／CVI等仿真軟件；開發(fā)自動控制原理類虛擬實驗，可選用Maflab等仿真軟件；開發(fā)電子系統(tǒng)和控制系統(tǒng)類虛擬實驗，可選用cadanee、Mentor、Matrix等仿真軟件開發(fā)含虛擬視境類虛擬實驗，可選用OpenGL、MultiGen等仿真建模軟件�？偲蛟谶x用仿真軟件時要把握好仿真軟件對虛擬實驗開發(fā)的針對性和適應性。

　　4．2開發(fā)研制仿真軟件與多媒體環(huán)境的接口。虛擬實驗實際上就是用虛擬化的操作界面向仿真軟件輸入數(shù)據(jù)或指令，經(jīng)過仿真軟件的實時仿真將仿真結(jié)果輸送到虛擬化的顯示設備。虛擬化的操作界面和顯示設備，通常是采用多媒體技術(shù)產(chǎn)生的。因此如何將計算機仿真技術(shù)與虛擬化的儀器或多媒體環(huán)境有機地結(jié)合起來是虛擬實驗建立的關(guān)鍵和核心技術(shù)，也是遠程開放教育虛擬實驗建設必須解決好的問題。由于當前國內(nèi)外的仿真軟件都是用來搞仿真設計的，所以都不具有與多媒體相結(jié)合的功能，該問題是當前影響虛擬實驗室建設發(fā)展的—個關(guān)鍵問題因此，開發(fā)研制仿真軟件與多媒體環(huán)境的接口是十分重要的。

　　從目前國際和國內(nèi)的情況看，虛擬實驗室在提高教學質(zhì)量，滿足不同類型學習者的個性化學習要求，解決硬件投資不足，節(jié)約教學成本方面具有廣闊的前景，特別是培養(yǎng)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(yǎng)技能型、應用型人才發(fā)揮不可估量的作用。但是建設真正意義上的沉浸式、交互式的虛擬實驗室還有很大困難，但我們相信，伴隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)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。

　　參考文獻

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