淺論計算機虛擬實驗室的建設(shè)

淺論計算機虛擬實驗室的建設(shè)

計算機教學(xué)除了課堂理論教學(xué)，還有大量的實驗教學(xué)，實驗教學(xué)是教學(xué)活動的重要環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)和課堂理論教學(xué)相輔相成。實驗室主要對課程的理論作出科學(xué)驗證或展開演繹，讓學(xué)生加深對理論的認識，同時通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和科學(xué)嚴謹?shù)淖黠L。但從目前情況來看，很多學(xué)校安排了較多的驗證性實驗、演示性實驗，而讓學(xué)生唱主角、自己動手的實驗開設(shè)很少。因此，在不同程度上影響到學(xué)生動手能力的培養(yǎng)，尤其是在硬件動手能力方面。為了提高實驗的教學(xué)效果，提高學(xué)生的專業(yè)實踐能力，鑒于目前學(xué)校建有校園網(wǎng)并接入互聯(lián)網(wǎng)的情況，行之有效的方法是建立專業(yè)的網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)。一、網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室的建立1.虛擬現(xiàn)實技術(shù)虛擬現(xiàn)實VR(VirtualReality)是近幾年來信息技術(shù)迅速發(fā)展的產(chǎn)物，代寫畢業(yè)論文是一門在計算機圖形學(xué)、計算機仿真技術(shù)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)和傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的交叉學(xué)科。其基本方法和目標是集成并利用高性能的計算機軟硬件及各類傳感器創(chuàng)建一個使參與者處于身臨其境的、具有完善的交互能力、能幫助和啟發(fā)構(gòu)思的信息環(huán)境，即讓用戶在人工合成的環(huán)境里獲得角色的體驗。虛擬現(xiàn)實具有三個基本特征。沉浸性，是指觀察者對虛擬世界的情感反映，這種感覺能使用戶全方位地投入這個虛擬世界，這是虛擬現(xiàn)實的首要特征。交互性，是指虛擬現(xiàn)實是一個開放的環(huán)境，能對用戶的輸入作出響應(yīng)，并能通過監(jiān)控裝置來影響用戶和被用戶影響。想象性，是指虛擬現(xiàn)實不僅是一個媒體、一個高級用戶界面，還是一個應(yīng)用系統(tǒng)，它以生動形象的形式反映設(shè)計者的思想。虛擬現(xiàn)實的三個基本特征強調(diào)了人在這個系統(tǒng)中的主導(dǎo)作用。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)按其功能不同，可以分為三種類型:沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)、桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)和分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。其中，桌面式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是運用軟件編程方法在顯示器上顯示三維場景，用戶通過鍵盤、鼠標等設(shè)備與虛擬場景交互，它的特點是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低，易于推廣。2.網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室所謂網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室，是指利用區(qū)域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)，由虛擬現(xiàn)實技術(shù)生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)，包括相應(yīng)的實驗室環(huán)境、有關(guān)的實驗儀器設(shè)備、實驗對象及實驗信息資源等。虛擬實驗室可以是某一現(xiàn)實實驗室的真實實現(xiàn)，也可以是虛擬構(gòu)想的實驗室，虛擬實驗通過虛擬實驗室進行。在虛擬實驗中，實驗者有逼真的感覺，有身臨其境的感受，好像是真正在現(xiàn)實實驗室里近距離進行現(xiàn)場操作。在虛擬實驗中，沒有一個有形的實驗室，也沒有以實物形態(tài)存在的實驗工具與實驗對象，實驗過程主要是對虛擬物的操作。3.計算機專業(yè)虛擬實驗室的創(chuàng)建構(gòu)建專業(yè)虛擬實驗室，其實就是搭建一個網(wǎng)絡(luò)平臺系統(tǒng)，包括硬件、軟件及管理三個方面。在硬件上，目前各校都建立了校園網(wǎng)絡(luò)并接入了互聯(lián)網(wǎng)，這些基礎(chǔ)設(shè)施基本可以滿足需求，不需要太多的投入。在軟件方面，一個是實驗室平臺軟件系統(tǒng)的開發(fā)，它與網(wǎng)站建設(shè)相聯(lián)系;另一個是網(wǎng)站的內(nèi)容(實驗內(nèi)容)建設(shè)，這是實驗室建設(shè)的關(guān)鍵。虛擬實驗室應(yīng)有可以做的實驗來支撐，不然軟件平臺就是一個空架子，形同虛設(shè)。同時，該平臺上還應(yīng)有實驗管理的支持，對實驗儀器、實驗報告、實驗指導(dǎo)、實驗成績及網(wǎng)上答疑等進行有效管理，并對虛擬實驗室進行監(jiān)控，計算機網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室系統(tǒng)各模塊的主要功能如下。(1)實驗管理模塊，由學(xué)生管理、教師管理、儀器管理和學(xué)生成績管理等組成。代寫碩士論文在學(xué)生管理方面，學(xué)生通過瀏覽器進行注冊登錄，登陸成功后可瀏覽實驗項目，查看實驗的詳細資料，預(yù)約實驗項目及做實驗的時間，在線發(fā)送和接受消息，進行問題討論，進行實驗登記，實驗完成后可通過網(wǎng)絡(luò)寫實驗報告并提交報告。教師管理方面，可對實驗內(nèi)容添加、修改、整理、刪除，對學(xué)生提交的實驗報告列表，批改實驗報告，填寫評語和成績，提交批改結(jié)果，與學(xué)生進行討論。儀器管理方面，對新設(shè)計開發(fā)的虛擬儀器上傳并進行分類整理，以便實驗使用。成績管理方面對學(xué)生的實驗情況(實驗次數(shù)、實驗報告及完成情況)給出成績，并進行統(tǒng)計分析及提供查詢等。(2)儀器展示模塊，對虛擬實驗室可用虛擬元器件、虛擬儀器設(shè)備分門別類地進行管理，以圖形的方式直觀呈現(xiàn)出來，供學(xué)生在實驗時進行選擇。(3)實驗指導(dǎo)模塊，包括實驗介紹、實驗方法、實驗項目的重點及難點、實驗?zāi)康?、實驗原理、實驗準備、實驗任?wù)、實驗過程、實驗報告的要求及實驗應(yīng)注意的事項等。(4)實驗報告模塊，主要對學(xué)生完成實驗后，提供相關(guān)的實驗報告模板，供學(xué)生下載，由學(xué)生填寫相關(guān)內(nèi)容以及實驗的結(jié)果，完成后上傳電子版實驗報告，由教師進行批閱，并進行記載。(5)實驗答疑模塊，由專業(yè)教師對學(xué)生實驗中出現(xiàn)的疑難問題進行及時解答，幫助學(xué)生順利通過實驗。同時了解學(xué)生對實驗的掌握程度，并及時反饋、調(diào)整教學(xué)。(6)論壇交流模塊，教師和學(xué)生可以通過論壇進行充分的交流，學(xué)生可以將實驗中的收獲、經(jīng)驗和體會及問題發(fā)布到論壇上，教師可以將一些典型的問題提出來，供大家探討。學(xué)生在這樣寬松的環(huán)境下發(fā)表自己的見解，教師從中可以得到及時的實驗教學(xué)反饋信息，以便整改。參考文獻[1]王嗣源.虛擬實驗室建設(shè)的初步探討.西安郵電學(xué)院學(xué)報，2005(4).[2]蔣光明.基于互聯(lián)網(wǎng)的開放式虛擬實驗?zāi)Ｐ脱芯?西南師范大學(xué)學(xué)報(