【关键词】虚拟现实技术 虚拟实验室 远程开放教育
【摘 要】目前，实践性教学是远程开放教育的薄弱环节，虚拟现实技术的出现和深入发展为我们解决这一难题提供了一种有效的途径。我们可以利用虚拟现实技术建设各种虚拟实验室，为学生提供生动、逼真的实验情境和方便、自然的实验手段，更好的帮助学生理解知识、加深记忆，为远程开放教育提高教学质量提供有效的技术支持。
远程开放教育虚拟实验室是虚拟现实技术在教学领域的—个良好探索，是远程开放教育发展到新阶段所提出的技术需求，而且伴随着远程开放教育的发展，它一定会被普遍地应用到远程开放教育的各个专业和学科，成为远程开放教育教学的重要组成部分。因此，全面认识虚拟实验室，有针对性地设计开放虚拟实验室就成为当前电大工作者的—项重要工作任务。从介绍虚拟实验室^手，从虚拟实验室建设的必要性、可行性以及建设的一般方法三个方面对远程开放教育虚拟实验室建设作一点浅显的探讨。
1虚拟实验室概述
虚拟实验室是虚拟现实技术在教学上的一项全新应用。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，它能够创建与现实社会类似的环境，能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求。利用虚拟现实技术开发建设的虚拟实验室允许人们访问和使用自己没有的设备资源，使处于不同地理位置的学习者可以同时对—个实验项目进行实验工作。
2远程开放教育虚拟实验室建设的必要性
远程开放教育的实践性教学是指学习者在远程开放学习过程中，按照教学计划的要求，确定学习目标，在教师的组织和指导下，完成的练习、实验、实习等一系列学习实践活动。其环节主要包括：课程的实践性教学环节，如课程作业、实验、实习(设计)等；集中实践性教学环节，如社会调查、各类实习(见习)以及毕业没计(论文)等。
实践性教学在远程开放教育中占据着特殊重要的位置，然而在具体的远程教学过程中，实践性教学活动却是—个难点，有许多因素制约着实践性教学活动的开展。例如，实验的近距离和集中性要求与远程教学的远距离和分散性教学模式的矛盾，现在使用的在线教学平台不能提供全面具体的实验环境，在职学生不能很好的参加学校组织的相对集中的实验教学等等。因此，怎样解决这些问题、克服这些矛盾，以更好的推进实践性教学活动的开展，自然就成为远程开放教育工作者面临的—个重要课蹶。
利用虚拟现实技术设计开发的虚拟实验室在远程开放教育的实践性教学活动中可以解决以下几方面的问题。
2.1学生可以不受空间和时间的限制来做课程实验。
2.2虚拟实验室可以避免真实实验或操作所带来的各种危险。
2.3虚拟实验室可以节约教学成本，充分利用教学资源。
3远程开放教育虚拟实验室建设的可行性
3．1技术条件成熟，建设成本不高。在目前的技术条件下，远程开放教育虚拟实验室的系统多使用 BSDA(BrowsenServeffDatabase&Applica— tion) ，即客户端有艮务器数据库应用程序结构， 这种系统组成的虚拟实验室—般称为网络虚拟实 验室。网络虚拟实验室由客户端、网页服务器端、 应用服务器端以及实验仪器设备四部分组成。网页服务器主要作用是提供web接人服务、用户认 证管理、开放式交互实验环境以及动态网页的生 成；应用服务器主要作用是控制和管理实验仪器、采集和处理实验数据；数据库的主要作用则是配合用户帐户的管理、动态网页的生成以及实验数据的存储和管理。这样的网络虚拟实验室的配套技术已经非常成熟，而且对系统的硬件要求不高， 系统组成简单，建设成本低。
3.2使用简便，对学习者的计算机操作水平要求不高。网络虚拟实验室能够向使用者提供—个在线参与、交互性的实验环境。利用3D技术和VR 技术可实现虚拟现实对于沉浸性、交互性的要求。 在实验内容上，考虑到设计成本与具体实验内容 的选取，最终设计为简易型的虚拟现实技术，不需要特殊的头盔、数据手套等传感设备，用户只需用鼠标操作，操作简便。实验室实验的过程清晰明了，实验结束后获得相应的数据，能够进行分析和 比皎并填写实验报告，完全满足不同层次学习者 的实验要求。
3.3实验内容完备，对学习者的实验环节进行有效管理。网络虚拟 包括了实验预习、实验要求、实验步骤、实验内容、实验帮助、实验测试等教学部分，按照模块化设计的原则，网络虚拟实验室系统分为注册与登录漠块、用户管理模块、成绩管理模块、测试模块、公共 信息模块和进入实验子模块等，功能划分清晰，但又互相联系影响，保证学习者正确使用虚拟实验 室，完成课程实验。
4远程开放教育虚拟实验室建设的一般方法
远程开放教育虚拟实验室是以网络为载体的虚拟实验室，网络技术已相当成熟，所以远程 开放教育虚拟实验室建设实际上就是虚拟实验室的建设。虚拟实验建设的关键是采用计算机仿真 技术来构建实验模型，设计出用于实验的虚拟仪器设备、实验流程、实验元器件或构件库、实验效果仿真等。
41选择合适的仿真开发工具。从对虚拟实验的要求看，仿真工具必须具有与多媒体相结合的功能，也就是做实验的人员，做实验时是在多媒体下进行实验操作，然后将操作所产生的信息输给后台的仿真系统进行实时仿真，然后再实时地将仿真的结果回放到前台的多媒体，通过多媒体的形式输出。目前的仿真软f牛彳艮多，有 EASY-T、VT -I』NK3．3、SPW、cadance、Mento r、Matrix、 Matlab、prote199、labview、labwindow s／CVI、OpenGL、MuhiGen等，建立虚拟实验时，应根据具体需隶 选用合适的仿真开发工具。比如，开发 电子电路技术类虚拟实验，可选用 prote199、lab— view、labwindow s／CVI等仿真软件；开发自动控制 原理类虚拟实验，可选用Maflab等仿真软件；开发电子系统和控制系统类虚拟实验，可选用 cadanee、Mentor、M atrix等仿真软件 开发 含 虚拟视境类虚拟实验，可选用 OpenGL、MultiGen 等仿真建模软件。总乞 在选用仿真软件时要把握 好仿真软件对虚拟实验开发的针对性和适应性。
4．2开发研制仿真软件与多媒体环境的接口。虚拟实验实际上就是用虚拟化的操作界面向仿真软件输入数据或指令，经过仿真软件的实时仿真 将仿真结果输送到虚拟化的显示设备。虚拟化的 操作界面和显示设备，通常是采用多媒体技术产生的。因此 如何将计算机仿真技术与虚拟化的仪 器或多媒体环境有机地结合起来是虚拟实验建立 的关键和核心技术，也是远程开放教育虚拟实验 建设必须解决好的问题。由于当前国内外的仿真软件都是用来搞仿真设计的，所以都不具有与多 媒体相结合的功能，该问题是当前影响虚拟实验 室建设发展的—个关键问题 因此，开发研制仿真 软件与多媒体环境的接口是十分重要的。
从目前国际和国内的情况看，虚拟实验室在提高教学质量，满足不同类型学习者的个性化学习要求，解决硬件投资不足，节约教学成本方面具 有广阔的前景，特别是培养学习者的实践动手能 力，提高分析问题和解决问题的能力方面具有重要的意义，为培养技能型、应用型人才发挥不可估 量的作用。但是建设真正意义上的沉浸式、交互式 的虚拟实验室还有很大困难，但我们相信，伴随着 虚拟现实技术的提高，在人们孜孜不懈的努力下，真正的虚拟实验室一定会与我们见面。
参考文献
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【2】 克抗运 用新一代 VR技术建立高质量教育与培训系统的研究．1997年度国家自然科学基金申请书．
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