遠(yuǎn)程開放教育范文

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遠(yuǎn)程開放教育虛擬實驗室是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的—個良好探索，是遠(yuǎn)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(yuǎn)程開放教育的發(fā)展，它一定會被普遍地應(yīng)用到遠(yuǎn)程開放教育的各個專業(yè)和學(xué)科，成為遠(yuǎn)程開放教育教學(xué)的重要組成部分。因此，全面認(rèn)識虛擬實驗室，有針對性地設(shè)計開放虛擬實驗室就成為當(dāng)前電大工作者的—項重要工作任務(wù)。從介紹虛擬實驗室^手，從虛擬實驗室建設(shè)的必要性、可行性以及建設(shè)的一般方法三個方面對遠(yuǎn)程開放教育虛擬實驗室建設(shè)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(xué)上的一項全新應(yīng)用。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是運用計算機對現(xiàn)實世界進(jìn)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(xué)習(xí)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(shè)的虛擬實驗室允許人們訪問和使用自己沒有的設(shè)備資源，使處于不同地理位置的學(xué)習(xí)者可以同時對—個實驗項目進(jìn)行實驗工作。

2遠(yuǎn)程開放教育虛擬實驗室建設(shè)的必要性

遠(yuǎn)程開放教育的實踐性教學(xué)是指學(xué)習(xí)者在遠(yuǎn)程開放學(xué)習(xí)過程中，按照教學(xué)計劃的要求，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)，在教師的組織和指導(dǎo)下，完成的練習(xí)、實驗、實習(xí)等一系列學(xué)習(xí)實踐活動。其環(huán)節(jié)主要包括：課程的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，如課程作業(yè)、實驗、實習(xí)(設(shè)計)等；集中實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，如社會調(diào)查、各類實習(xí)(見習(xí))以及畢業(yè)沒計(論文)等。

實踐性教學(xué)在遠(yuǎn)程開放教育中占據(jù)著特殊重要的位置，然而在具體的遠(yuǎn)程教學(xué)過程中，實踐性教學(xué)活動卻是—個難點，有許多因素制約著實踐性教學(xué)活動的開展。例如，實驗的近距離和集中性要求與遠(yuǎn)程教學(xué)的遠(yuǎn)距離和分散性教學(xué)模式的矛盾，現(xiàn)在使用的在線教學(xué)平臺不能提供全面具體的實驗環(huán)境，在職學(xué)生不能很好的參加學(xué)校組織的相對集中的實驗教學(xué)等等。因此，怎樣解決這些問題、克服這些矛盾，以更好的推進(jìn)實踐性教學(xué)活動的開展，自然就成為遠(yuǎn)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(shè)計開發(fā)的虛擬實驗室在遠(yuǎn)程開放教育的實踐性教學(xué)活動中可以解決以下幾方面的問題。

2.1學(xué)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(xué)成本，充分利用教學(xué)資源。

3遠(yuǎn)程開放教育虛擬實驗室建設(shè)的可行性

3．1技術(shù)條件成熟，建設(shè)成本不高。在目前的技術(shù)條件下，遠(yuǎn)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(wù)器數(shù)據(jù)庫應(yīng)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(luò)虛擬實驗室。網(wǎng)絡(luò)虛擬實驗室由客戶端、網(wǎng)頁服務(wù)器端、應(yīng)用服務(wù)器端以及實驗儀器設(shè)備四部分組成。網(wǎng)頁服務(wù)器主要作用是提供web接人服務(wù)、用戶認(rèn)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(yīng)用服務(wù)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(luò)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(shè)成本低。

3.2使用簡便，對學(xué)習(xí)者的計算機操作水平要求不高。網(wǎng)絡(luò)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(shè)計成本與具體實驗內(nèi)容的選取，最終設(shè)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(shè)備，用戶只需用鼠標(biāo)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(yīng)的數(shù)據(jù)，能夠進(jìn)行分析和比皎并填寫實驗報告，完全滿足不同層次學(xué)習(xí)者的實驗要求。

3.3實驗內(nèi)容完備，對學(xué)習(xí)者的實驗環(huán)節(jié)進(jìn)行有效管理。網(wǎng)絡(luò)虛擬包括了實驗預(yù)習(xí)、實驗要求、實驗步驟、實驗內(nèi)容、實驗幫助、實驗測試等教學(xué)部分，按照模塊化設(shè)計的原則，網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(xué)習(xí)者正確使用虛擬實驗室，完成課程實驗。

4遠(yuǎn)程開放教育虛擬實驗室建設(shè)的一般方法

遠(yuǎn)程開放教育虛擬實驗室是以網(wǎng)絡(luò)為載體的虛擬實驗室，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已相當(dāng)成熟，所以遠(yuǎn)程開放教育虛擬實驗室建設(shè)實際上就是虛擬實驗室的建設(shè)。虛擬實驗建設(shè)的關(guān)鍵是采用計算機仿真技術(shù)來構(gòu)建實驗?zāi)Ｐ停O(shè)計出用于實驗的虛擬儀器設(shè)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(jìn)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(jìn)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(yīng)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。總乞在選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(yīng)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(shè)備。虛擬化的操作界面和顯示設(shè)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(yuǎn)程開放教育虛擬實驗建設(shè)必須解決好的問題。由于當(dāng)前國內(nèi)外的仿真軟件都是用來搞仿真設(shè)計的，所以都不具有與多媒體相結(jié)合的功能，該問題是當(dāng)前影響虛擬實驗室建設(shè)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(xué)質(zhì)量，滿足不同類型學(xué)習(xí)者的個性化學(xué)習(xí)要求，解決硬件投資不足，節(jié)約教學(xué)成本方面具有廣闊的前景，特別是培養(yǎng)學(xué)習(xí)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(yīng)用型人才發(fā)揮不可估量的作用。但是建設(shè)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。