虚拟实验的研究现状以及在教学中的意义

虚 拟实验 的研究现状 以及在教 学 中的意义
杜 一 宁
（浙江海洋学院计算机 中心 ，浙江舟 山 ３１６００４）
摘 要：高校要培养高素质技能型人才 ，就必须重视专业实验教学。随着信息技术 的发展 ，作为传统 实验教学 的一种有
效的补充 ，虚拟实验教学已经成为加强实践教学 、提高教学质量的重要 手段 。开展虚拟实验 可以有效 地解决实验场地设备不
术 在实验教学中的应用进行了探索 。
关键词 ：虚拟实验 ；虚拟实验技术 ；实验教学 ；计算机仿真
中图分类号 ：ＴＰ ３９１．９
文献 标 识 码 ：Ａ
Ｔｈｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔ ａｎｄ Ｉ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｉ。ｎ Ｔ１ ｅａｃｈｍｉｎｇ￣
第 ２９卷 第 ４期 ２０１０年 ７月
浙江海洋学院学报（自然科 学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ）
文 章编 号：１００８—８３０Ｘ（２０１０）０４—０３９０—０４ · 研 究简 报 ·
Ｖｏ１．２９ Ｎｏ．４ Ｊｕｌｙ．，２０１０
足的问题 ，还可以利用虚拟实验开展科学研究。虚拟 实验是利用计算机及仿真软件来模拟实验的环境及 过程 。开展虚拟实
验 ，首先要了解虚拟实验的概念 、特征与作用 ；其次 ，要研究 目前 国内外开展虚 拟实验的现状 ，掌握虚拟实验 的发展 前景。本
文从分析虚拟实验技术 的理论基础出发 ，阐述了虚拟实验技术的分类 ，论述 了它 在实验教学 中的重要意义 ，并对 虚拟实验技
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｉｒｔｕａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ；ｖｉｒｔｕａｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ ｙ ；ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａ ｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ；ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
ห้องสมุดไป่ตู้
收 稿 日期 ：２０１０—０２—１５ 作者简介：杜一宁（１９８２一），男 ，河北 滦南人 ，助理实验师 ，研究方 向：计算机科学与技术
ＤＵ Ｙｉ－ｎｉｎｇ
（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｏｕｓｈａｎ ３１６００４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａ ｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｉｓ ｑｕｉｔｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆｏｒ ｕｎｉｖｅｒ ｓｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｏｌｌｅｇｅｓ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｈｉｇｈ——ｑｕａｌｉｔｙ ａｎｄ ｓｋｉｌｌｆｕｌ ｔａｌｅｎｔ，ａｎｄ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｈｉｇｈｌｙ ｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．Ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｖｉｒｔｕａｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ａｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａ ｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａ ｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｍｅａｎｓ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈ ｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｅａｃｈｉｎｇ．Ｖｉｒｔｕａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｓｏｌｖｅ ｔ ｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｉｎａｄｅｑ ｕ ａｔｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ａｎｄ ｃａｎ ａ ｌｓｏ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｓｃｉｅｎｔｉｆ ｉｃ ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｖｉｒ— ｔｕａ ｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｉｓ ｔ ｈａｔ ｕｓｉｎｇ ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔ ｈｅ ｌａｂｏｒａｔｏｒ ｙ ｃｏｎｄｉｔ ｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏ—— ｃｅｓｓｅｓ．Ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｖｉｒｔｕａｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ，ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｒ ｔｕａｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｕｎｄｅｒｓｔｏｏｄ ｆｉｒｓｔ；Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｖｉｒ ｔｕａ ｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｕｓｅｄ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｅｘ－ ａｍｉｎｅｄ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｖｉｒ ｔｕａｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｌａｓｓｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｒ ｔｕａｌ ｅｘｐｅｒｉ— ｍｅｎｔ，ａｎｄ ｔ ｈｅ ｓｉｇｎｉｆ ｉｃａｎｃｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｉｒ ｔｕａｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ ｉｎ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔａｌ ｔｅａｃｈｉｎｇ ａｙｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｔｈｅ ｖｉｒ ｔｕａｌ ｅｘｐｅｒ ｉｍｅｎｔ．
第 ４期
杜一 宁：虚拟实验的研究现状以及 在教学中的意义
３９１
１虚拟实验的概念及 发展 状ｉｌ｝
１．１虚拟 实验 的概 念 虚拟实验是借助多媒体 ，仿真 ，以及虚拟现实 （Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ，英文缩写 ｖｎ）技术而产生和发展的一
种实验模式 ，它起源 于 ２０世纪末 ，是以计算机为控制中心 ，利用软件技术构建系统的逻辑结构模型 ，协调 相关硬件设备技术形成虚拟实验系统 ，并通过计算机网络形成虚拟实验系统网络化 ，这样就可以让学生通 过计算机操作 ，像在真实的环境 中一样完成各种预定的实验项 目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优 于在真实环境 中所取得的效果。它是计算机技术 、虚拟现实技术 、人机交互技术结合的产物 ，也是教育领域 应用信息技术的一种创新 。虚拟实验一般是通过虚拟实验室而进行 的。虚拟实验室是 由虚拟现实技术生成 的一类适于进行虚拟实验 的实验系统 ，包括相应实验室环境 ，有关 的实验仪器设备 ，实验对象 以及实验信 息资源等 ，可以是某一现实实验室的真实实现 ，也可以是虚拟构想成的实验室。 １．２虚拟 实验 的发 展现 状