虚拟实验论文大全11篇

虚拟实验论文篇（1）

1.虚拟现实技术

虚拟现实VR(VirtualReality)是近几年来信息技术迅速发展的产物,毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境,即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。

虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性,是指观察者对虚拟世界的情感反映,这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界,这是虚拟现实的首要特征。交互性,是指虚拟现实是一个开放的环境,能对用户的输入作出响应,并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性,是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面,还是一个应用系统,它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同,可以分为三种类型:沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景,用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互,它的特点是结构简单、成本较低,易于推广。

2.网络虚拟实验室

所谓网络虚拟实验室,是指利用区域网或互联网,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,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现,也可以是虚拟构想的实验室,虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中,实验者有逼真的感觉,有身临其境的感受,好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中,没有一个有形的实验室,也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象,实验过程主要是对虚拟物的操作。

3.计算机专业虚拟实验室的创建

构建专业虚拟实验室,其实就是搭建一个网络平台系统,包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,

目前各校都建立了校园网络并接入了互联网,这些基础设施基本可以满足需求,不需要太多的投入。在软件方面,一个是实验室平台软件系统的开发,它与网站建设相联系;另一个是网站的内容(实验内容)建设,这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑,不然软件平台就是一个空架子,形同虚设。同时,该平台上还应有实验管理的支持,对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理,并对虚拟实验室进行监控,计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。

(1)实验管理模块,由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面,学生通过浏览器进行注册登录,登陆成功后可浏览实验项目,查看实验的详细资料,预约实验项目及做实验的时间,在线发送和接受消息,进行问题讨论,进行实验登记,实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面,可对实验内容添加、修改、整理、删除,对学生提交的实验报告列表,批改实验报告,填写评语和成绩,提交批改结果,与学生进行讨论。仪器管理方面,对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理,以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况(实验次数、实验报告及完成情况)给出成绩,并进行统计分析及提供查询等。

(2)仪器展示模块,对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理,以图形的方式直观呈现出来,供学生在实验时进行选择。

(3)实验指导模块,包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。

(4)实验报告模块,主要对学生完成实验后,提供相关的实验报告模板,供学生下载,由学生填写相关内容以及实验的结果,完成后上传电子版实验报告,由教师进行批阅,并进行记载。

(5)实验答疑模块,由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答,帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度,并及时反馈、调整教学。

(6)论坛交流模块,教师和学生可以通过论坛进行充分的交流,学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上,教师可以将一些典型的问题提出来,供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解,教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息,以便整改7)虚拟实验模块,是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验,医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件,可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设,可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单,容易实现,见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整,有一个磨合期。另一种是因地制宜,自主开发。根据本校的实际教学和实验情况,结合学生的实际水平,由任课教师或聘请部分专家组成开发小组,进行一系列的虚拟实验项目的开发研究,并将研究的成果连接到虚拟实验室中,逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活,能充分发挥教师的积极性,能有针对性地进行设计开发,适合学生的实际情况,学生容易接受,并且经费投入较少。缺点是开发周期较长,系统性不够,水平有限。也可以将上述两种方式结合起来,一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目,二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目,如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。

二、加强网络虚拟实验室的管理

1.加强用户管理,为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室,使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室,在上面提出问题、发表见解,做好实验,努力提高虚拟实验室的人气。

2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验,自己设计实验方案,动手完成实验,整理和总结实验数据,职称论文提交实验报告,培养学生的分析能力和创新能力,逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。

3.组织专业教师网上指导与答疑,参与论坛讨论交流,及时批改实验报告,为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中,教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答,并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点,提出问题让学生思考,使师生在虚拟实验室中有较强的互动性,教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。

4.对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行

评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况,给学生一个成绩和评价,反馈给学生,英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时,征求学生对虚拟实验室的意见,对学生反馈的信息进行整改。

计算机网络虚拟实验室的建立,可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题,对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系,不能一味地强调虚拟实验,要“虚实”结合,既相互补充,又各有侧重,这样才能取得很好的实验教学效果。同时,在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。

参考文献

[1]王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报,2005(4).

虚拟实验论文篇（2）

因为电脑更新速度快，学院拆装实验室现有设备均为早期其他机房淘汰下来的落后设备，在实验过程中一旦损坏很难在电脑配件市场上找到相同型号的配件。有些实验如CMOS设置、硬盘分区、操作系统安装、驱动程序安装、注册表修改等对于系统的稳定运行影响较大，破旧机型的相关设置比较复杂，学生在实验过程中很难找到合适的方法、驱动程序等，因操作不当轻则会损坏硬盘数据，重则导致不能正常开机，严重影响了正常的教学秩序。另外，由于光驱老化、光盘划伤严重导致实验中断，还容易挫伤学生的实验积极性。因为机器运行缓慢，无法在规定的时间内完成实验，降低了教学的质量和效率。

1.2实验效果不好，计算机难以管理

部分实验如操作系统的安装、注册表的修改、系统配置文件以及管理策略的修改等需要重启计算机，而安装了还原卡或还原软件的计算机是不能达到实验目的的。如果教师自己带笔记本电脑上课，就会在每次实验完成后影响到下一次开机使用，扰乱了正常的工作、学习。

1.3教师演示困难，学生观察吃力

一部分实验课的操作过程无法通过投影仪播放或使用凌波等电子教室软件进行屏幕广播来教学，不具备多媒体示范功能。比如CMOSE设置、硬盘分区、格式化、安装操作系统等试验，教师往往通过现场操作、讲解，学生通过围观来学习，对于大班上课，授课效果比较差，学生得不到有效的实操训练。

1.4虚拟机在教学中的应用

虚拟机是通过软件将计算机硬盘和内存的一部分虚拟成具有独立的CPU、硬盘、内存、声卡、显卡、网卡等功能的计算机的一种辅助技术。目前常用的有VirtualPC和VMware等虚拟机软件，前者安装快捷、操作简单、占用空间少，后者专业化程度高、对多种操作系统平台提供完美的支持、但操作起来相对复杂、占用空间较多，业内较为推崇，可以说这两种虚拟机平台技术各有千秋。在我院的计算机教学中，我们先后引入了这两种虚拟机平台进行教学，收到了独特的效果。在《计算机组装与维护》课程中很多实验都可以使用虚拟技术来实现，例如：

1.5硬盘的分区与格式化

新购置的硬盘必须进行分区和格式化后才能正常使用，这是《计算机组装与维护》课程的重要知识点。在虚拟机技术平台中，分区和格式化更加直观、真实。由于VMware对虚拟CD-ROM的支持，学生可以通过虚拟CD-ROM进入DOS系统，使用fdisk命令、format命令、PQMagic、DM等软件反复练习该部分实验，效果较好。

1.6操作系统的安装

硬盘格式化后，必须安装操作系统，使用VMware虚拟机完全支持MicrosoftWindows系列操作系统和Linux等操作系统。在虚拟机中，学生可以利用虚拟光驱使用镜像文件（ISO格式的文件）安装操作系统，同时具有快速、简便、不中断等优点，与真实的安装无异。对需要重启系统后才能使用的软件，比如杀毒软件、系统优化设置等系统软件的使用也同样有效。如果安装和使用时出现操作系统崩溃的情况，还可以通过复制、覆盖虚拟硬盘文件的方式迅速解决问题，不必担心对宿主机系统的破坏。另外，由于虚拟硬盘文件可以任意复制和转移，这对于教师在不同地点授课以及机房管理人员批量配置学生机都提供了极大的方便。

1.7修改CMOSE参数

CMOSE参数的设置也是学生学习的重点知识之一，但是这部分实验对系统影响极大，设置不当可能会导致开机故障，同时教师在讲解时也无法在投影机上显示出来，不利于教学。使用虚拟机后，学生可以放心大胆地做BIOS的设置实验，通过不断地练习熟悉BIOS界面和各种配置，而不必担心设置错误导致故障，而且教师可以将整个设置过程利用屏幕录制为AVI视频文件分享给学生，这样就实现了BIOS设置状态下视频制作的难题。

1.8系统备份和恢复

系统备份与还原在《计算机组装与维护》课程中应用广泛，其中赛门泰克公司的Ghost软件是常用的一个工具软件，我们要求学生必须掌握其使用方法。该软件功能强大，可以对硬盘进行分区、分区及整盘的备份和还原以及网络克隆，速度快但操作危险性很高，稍有不慎就会造成数据毁坏，引入虚拟机后学生可以反复练习操作而不必担心影响宿主机的系统。

1.9测试计算机病毒

在虚拟环境中，我们可以将虚拟的CPU、寄存器、硬件端口用调试软件传送病毒程序，通过观察寄存器和端口的变化，加深学生对病毒程序运行过程的理解。在虚拟机中进行此类实验，无需担心计算机的数据安全性，而实验效果和真机上的效果是一样的。通过观察研究，学生可以详细了解病毒的工作原理，提高了病毒查杀能力。

虚拟实验论文篇（3）

1移动通信实验教学现状

移动通信课程的教学内容比较复杂，除了要求学生要学会相关的专业知识，比如通信系统的组成原理、应用原理之外，还要求学生要有实践操作能力，也就是能将掌握的原理应用到通信课程实验中[1]。在我国移动通信技术不断发展的大背景下，职业院校的学生更要提高学习的积极主动性，主动学习并掌握新的知识，并将知识可以应用到实践中。高等教育的核心是培养学生的综合能力，而实验教学就是重要的方式。实验教学不仅可以培养学生的专业技术能力，而且可以拓展学生的综合分析和创新能力，培养出符合社会需要的具有创新思维和高技术水平的专业移动通信人才[2]。传统的移动通信技术教学存在很多不足之处，主要体现在以下4个方面：首先，课程的教学重点多集中在理论知识的教学上，忽视了实验教学的作用。实验教学作为检验学生是否充分理解并掌握理论知识的方式，应该与理论教学相辅相成；其次，有些职业院校缺乏新型的实验设备以及最新的移动通信器件和装置，这导致不能满足学生开展实验的需要；再次，学校开展的实验教学采取的多数是验证性实验，学生只需要根据已有的实验步骤进行模仿训练即可，无法激发学生学习的热情和拓展学生的创新思维[3]。

2移动通信虚拟仿真实验引入教学的效果

2.1方便学生理解课堂知识。在以前的移动通信课程理论教学中，教师一般会将教学重点放在对通信课程中某种技术或者算法原理进行讲解，让学生逐步了解并能够掌握调制解调器的相关原理以及无线电波是通过何种方式进行变换[4]。学生在了解这些知识点之后，再学习后面课程中的信源编码、无线电波发射等知识点时会更加容易接受。教师在以往的实验课上，一般会选择按部就班、循规蹈矩的方式对实验原理进行说明，多数情况下会采用传统板书的形式，这样的教学方法虽然有利于教师方便快捷地完成知识点的讲解，但却不容易让学生直观清楚地理解教学内容。而且实验课的内容中会有很多波形分析的知识点，教师仅仅凭借板书的形式，很难达到理想的教学效果[5]。而将移动通信虚拟仿真实验引入教学之后，有利于学生对枯燥的技术、信号原理有更为直观的认识，也更容易让学生牢牢把握相关的知识点。教师在移动通信实验课程的教学准备过程中，应该从高职学生的理解能力、分析能力出发，为学生构建更便于理解教学内容的情境，这样有利于达到比较好的教学效果。在进行移动通信虚拟仿真实验的过程中，通过使用SystemView软件，可以为学生创设清晰明确、一目了然的可视化平台，并根据实验需求构造相应系统，然后让学生积极主动地参与到实验过程中，通过调整不同的参数，观察波形、功率谱的变化，并由此得出相应结果。在这个实验过程中，学生就切实体验到真实电路工作的流程，更有助于学生理解课堂知识，并将课堂上掌握的理论知识运用到实践中去[6]。2.2引导学生主动探索知识。以往职业院校组织学生进行的多数是验证性实验，这种实验方式会让学生根据固定的实验设备和步骤来完成实验过程，学生在实验过程中，只能按照既定的实验思路进行实验，不能将自己的一些想法运用到实验中去，这样不但使学生对参与实验的兴趣不高，而且在电路调试过程中也非常容易损坏元器件及实验设备，实验效果必然不理想。所以，将移动通信虚拟仿真实验引入教学是非常必要和及时的。虚拟仿真实验软件具有非常强大的功能，如数据的收集、分析及传输等。学生通过进行虚拟仿真实验，可以更多参与到实验过程中，比如可以通过改变实验参数来观察电路的不同，并通过总结分析实验过程中存在的问题，经过推理、论证，最后设计出较好的电路；或者学生可通过观测输出电路的波形变化，通过记录分析，对如何进行真实电路调试有更为直观的认识。同时，通过虚拟仿真实验，可以实现以往一些课堂上无法实现的创新性实验，大大增加了实验教学的广度[7]。由此可见，通过将移动通信虚拟仿真实验引入教学，不仅能够扩展学生对原理知识的理解程度，而且可以通过实验让学生对实际电路的运行情况有更清晰的认识，有利于学生将理论知识运用到实践中去。同时，将移动通信领域的新技术引入到课堂中来，可以大大提高学生的学习热情，推动学生更积极地探索新知识，培养学生的创新思维，为学生以后更加灵活地调试电路奠定良好基础。

3虚拟仿真实验教学实例分析

本文以正交相移键控（QuadraturePhaseShiftKeying，QPSK）调制为例，展开移动通信虚拟仿真教学实验。QPSK的特点是频谱利用率较高，而且有不错的抗干扰性能。3.1理论分析。QPSK通过分别对2个相互正交的同频载波进行PSK调制，并将调制完成后所得到的两路信号进行叠加，生成QPSK信号。在这个过程中，至关重要的一步就是要将需要进行传输的二进制序列，进行串/并转化，并获得两路并行的双极性码元数据。然后，在依据相应要求，细化电路。3.2绘制仿真模型。利用SystemView进行仿真实验。在QPSK调制仿真电路图中的各个图符模块都被设定了编号，这样做的目的是方便在进行实验教学时，方便学生更好的理解并进行操作[8]。原始输入的信号属于低频数字信号（500Hz），首先需要对数字信号进行取样，然后在取样结束后要对信号保持一定时间，最后对数字信号做延迟处理，通过这3个步骤之后，可以获得两路并行数据，然后分别与两个相正交的高频载波（1000Hz）作QSK调制，最后经过相加器叠加输出QPSK信号。3.3结果观测。在通过QPSK调制之后，将仿真电路运行之后，我们可以在不同的观察窗口对电路的不同情况进行分析，比传统的实验更具有可视性和多角度观察。通过实验发现，当二位码元随机产生不同状态时，电路输出也会随之改变，QPSK信号也会出现相位跳变点，这符合仿真实验的定义。而电路输出信号的功率在1000Hz左右。由此可见，本次实验中的大部分电路功率主要可以应用于信号传输。在实验完成后，可以让学生思考：如果对移动通信虚拟仿真实验的系统参数进行一定的改动，那会取得何种结果？通过提问的方式，让学生在课后可以继续通过实验来探索电路的频率范围。引导学生的发散性思维，激发学生课后自主学习的热情。有条件的情况下可以把仿真软件安装到学生的电脑中，打破学习的空间时间限制，提高学习的灵活性。

4结语

本文从传统移动通信实验教学中存在的限制因素出发，分析了将虚拟仿真软件引入课程的必要之处，并将虚拟仿真实验引入到移动通信课程的实验教学之中，使得此课程的实验方式突破了传统的验证试验，而且使学生进行综合创新性实验，将课程理论知识与实践操作相结合，以着重培养学生的创新性思维及动手操作能力。将移动通信虚拟仿真实验引入教学之中，使枯燥的通信原理知识更加形象，既利于教师进行课堂内容展示，也便于激发学生的学习热情，拓展学生的创新思维，进而提高移动通信课程的教学效果。

作者:周晓红 单位:贵州电子信息职业技术学院

[参考文献]

[1]孙爱晶，卢光跃，刘毓.通信专业核心实践教学的研究与实践[J].实验室研究与探索，2011（5）：91-93.

[2]李新春.移动通信实习实验教学系统的研究与实践[J].实验室科学，2009（6）：33-34.

[3]谭平.地方高校应用型人才工程实践能力的培养[J].实验室研究与探索，2009（5）：93-95.

[4]周霞，陈奎庆.工科院校学生创新思维培养[J].江苏工业学院学报，2009（4）：92-95.

[5]戴翠琴，由海霞，鲍宁海.移动通信课程实验教学改革与平台建设[J].实验技术与管理，2012（2）：144-147.

虚拟实验论文篇（4）

二、模拟各种实验现象，引导学生展开主动学习

物理基本的概念与定理并不是凭空产生的，而是科学家在大量的实验中总结出来的，是透过大量表象达到对事物的本质认知。只有将基础知识的教学与实验结合起来，再现真理发现全过程，这样才能达到学生对知识的真正理解与掌握。而在现实条件中许多实验是无法完成的。如微观粒子的运动、存在安全隐患的实验以及对实验条件有严格要求的实验等，在以往的教学中这些实验都难以完成，就只能采用机械的灌输，让学生来记忆结论性认知。这样的结果就是学生背得流利，但就是不懂、不会用，只知其然而不知其所以然。网络虚拟实验室可以模拟各种实验现象，可以完成以往教学中所难以完成的各类实验，将这些抽象而枯燥的物理知识寓于直观而形象的实验现象中，让学生通过操作与观察来获取感性认知，并由此上升为理性认知，这样才能达到对抽象知识的深刻理解与灵活运用。

三、开辟师生互动学习平台，实现探究性学习

新课改倡导自主合作探究式学习方式，明确提出了以学生为中心的教学理念，我们的教学要更加关注学生学习方式的转变，要由以教师为中心转为以学生为中心，要将重点由教师如何教转向学生如何学上来，构建以教师为主导、学生为主体的双主型教学模式，确立学生在学习中的主体地位，引导学生展开主动探究，实现教学的双向互动。网络虚拟实验室为师生开辟了一个全新的网络互动学习平台，在这里教师与学生可以一起来展开积极的实验探究，通过师生之间的积极思维与主动操作来完成更多的实验方案，并就实验现象与结果在师生之间、生生之间展开积极的交流与讨论，进行思想的交汇与思维的碰撞。这样更加利于学生深刻掌握基本的概念与定理，同时也可以提高学生的实验技能，让学生学会实验操作，这样才能真正地学会物理学习。因此，在具体的教学中，遇到有分歧的问题，我们可以引导学生来制定不同的实验方案，借助网络虚拟实验室这个平台来将实验方案付诸于实践，实现理论与实践同步，这样学生通过这些实验可以获取更多的直观认知，再通过师生之间的共同交流与讨论，就可以达到对这些基本知识点的深刻理解。

虚拟实验论文篇（5）

2虚拟仿真实验教学的优势与不足

在引入虚拟仿真实验教学平台以后，我们开始尝试使用新的虚拟实验室，选取了部分学生参与虚拟实验的教学过程，让学生和老师共同参与虚拟实验的设计、调试和研究。经过几年的教学实践，我们取得了一些初步的经验和结论。

2．1虚拟仿真实验可以丰富实验教学的内容

作为传统物理实验内容的重要补充，虚拟仿真实验也是学生认识物理现象，掌握物理知识的，培养实验能力的一个重要的途径。我们通过教学实践发现，虚拟仿真实验具有很强的可设计性，既可以完成一些传统的验证性实验，也能开发成为具有创新性的设计性实验和综合性实验，特别是对于一些物理原理较复杂的、实验图像较明显的力学和光学实验，使用虚拟仿真教学，更能激发学生学习物理实验的兴趣，增强学生的求知欲望。因此，恰当地使用虚拟仿真的实验内容不仅可以丰富传统的实验教学内容，也可以提高学生学习物理实验的兴趣。

2．2虚拟仿真实验有助于转变单一的教学方式

虚拟仿真实验的优势还在于可以转变单一的实验教学方式，学生通过计算机仿真软件，进入交互式的，友好的仿真界面，可以在无教师指导的情况下，自主地完成一些较为简单的仿真实验，得到相关的实验结论。因为所有的实验仪器都是虚拟的，因此学生可以进行多次尝试，也不会造成仪器的损坏，特别是对于一些复杂地，较危险的实验，虚拟仿真实验更是不可替代的。另外虚拟仿真实验还可以打破时间和空间的限制，仿真实验可以不用在实验室里完成，也可以在课后独立完成，这对于学生进一步学习和探索物理实验是非常重要，也可以极大锻炼学生的动手能力和创新能力。

2．3虚拟仿真实验有助于客观地反映学生的实验水平

除了让学生独立地完成普通的虚拟实验，我们还进一步鼓励学生参与虚拟仿真实验的设计和开发，让他们学习一些虚拟仿真软件(例如LAB-VIEW，MATLAB/SIMULINK)的基本知识，通过对实验原理的深入理解，抽象出物理模型，利用虚拟仿真环境，构建虚拟的实验仪器，最后调试仪器，得到正确的实验结论。这样既能客观地反映学生对实验目的、实验原理、实验步骤、实验图像和实验结论认知的全过程，也能全面反映学生完成实验的真实水平，也有利于对学生实验成绩客观评价，形成个体差异，提高学生学习物理实验的兴趣和成就感，从而提高物理实验课的教学质量。

2．4虚拟仿真实验在教学和管理上的不足

虚拟仿真实验不能完全取代传统的实验教学方式，它只是传统实验教学方式的重要的补充。在教学中我们也发现虚拟仿真实验的开设需要学生预先学习和掌握一些基本的计算机知识，需要学生对物理原理和物理模型有较深入的理解，另外学生参与虚拟仿真的信心和经验也是制约虚拟仿真实验教学成败的主要原因。此外，在虚拟仿真实验室的管理上也存在一些困难，特别是对虚拟仿真系统的开发和维护上更需要一些专业的管理人员，这也对实验室设备的管理上提出了更高的要求。

虚拟实验论文篇（6）

1.2虚拟实验关注学生全面和谐发展通过引入仿真实验，学生消除了畏惧心理，大胆的进行各种实验模型的测试，开拓了视野，从而学生学习更加主动，学生由被动的知识容器和知识受体转变为知识的主宰、学习的主体。学生在模拟的世界中得到分析问题、解决问题的能力，在疑问中掌握并巩固所学的知识，记住重要的概念和定律应用，从而达到举一反三的效果。课堂上师生共同交流合作，和谐互动，在轻松愉悦的氛围中进行教学活动，在有效激发学生学习兴趣，提高学习效率的同时，培养了主动探索、自主创新的能力和团结合作的精神。理实一体化教学模式旨在使理论教学与实践教学交互进行，融为一体，让学生在“学中做、做中学”，在学练中理解理论知识、掌握技能。虚拟实验教学的引入，恰是帮助了学生更好得在学中做、更好的在做中学，虚拟实验的无危险性、易操作性大大激发学生学习的热忱，虚拟实验的逼真环境增强学生的学习兴趣，学生边学边练边积极总结，培养了学生的学习能力，达到事半功倍的教学效果。

2通过引入虚拟实验，拓展实验教学的时空性

通过引入虚拟实验教学，打破传统实验教学的局限，优化了教学资源，拓展了实验教学的时空性，为学生提供了一个开放性的实验平台，使学生快速、便捷地获取各种所需的知识和技能。

2.1虚拟实验拓宽了实验室的空间虚拟实验以计算机仿真技术为核心，融合了现代教育技术教学手段，具有建设速度快、成本低、易于管理的特点。传统的实验教学常常由于资金不足导致实验设备紧缺且落伍，学生招收人数多引起设备数量、实验场地的不足等等，这些因素都限制实验室的发展。虚拟实验作为现有实验室功能的一个重要补充，它以自身独有的计算机仿真技术优势，以及虚拟实验室中实验仪器可复原、无限次使用的特点，大大降低了实验成本，一定程度上弥补了真实实验场地、设备数量的限制和资金的不足，拓宽了实验室的建设空间，为学生提供一个身临其境的实验环境的同时，优化了实验教学资源。

虚拟实验论文篇（7）

    1.虚拟现实技术

    虚拟现实VR( Virtual Reality) 是近几年来信息技术迅速发展的产物, 毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境, 即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。

    虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性, 是指观察者对虚拟世界的情感反映, 这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界, 这是虚拟现实的首要特征。交互性, 是指虚拟现实是一个开放的环境, 能对用户的输入作出响应, 并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性, 是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面, 还是一个应用系统, 它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同, 可以分为三种类型: 沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景, 用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互, 它的特点是结构简单、成本较低, 易于推广。

    2.网络虚拟实验室

    所谓网络虚拟实验室, 是指利用区域网或互联网, 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, 包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现, 也可以是虚拟构想的实验室, 虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中, 实验者有逼真的感觉, 有身临其境的感受, 好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中, 没有一个有形的实验室, 也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象, 实验过程主要是对虚拟物的操作。

    3.计算机专业虚拟实验室的创建

    构建专业虚拟实验室, 其实就是搭建一个网络平台系统, 包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,

    目前各校都建立了校园网络并接入了互联网, 这些基础设施基本可以满足需求, 不需要太多的投入。在软件方面, 一个是实验室平台软件系统的开发, 它与网站建设相联系; 另一个是网站的内容( 实验内容) 建设, 这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑, 不然软件平台就是一个空架子, 形同虚设。同时, 该平台上还应有实验管理的支持, 对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理, 并对虚拟实验室进行监控, 计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。

    ( 1) 实验管理模块, 由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面, 学生通过浏览器进行注册登录, 登陆成功后可浏览实验项目, 查看实验的详细资料, 预约实验项目及做实验的时间, 在线发送和接受消息, 进行问题讨论, 进行实验登记, 实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面, 可对实验内容添加、修改、整理、删除, 对学生提交的实验报告列表, 批改实验报告, 填写评语和成绩, 提交批改结果, 与学生进行讨论。仪器管理方面, 对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理, 以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况( 实验次数、实验报告及完成情况) 给出成绩, 并进行统计分析及提供查询等。

    ( 2) 仪器展示模块, 对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理, 以图形的方式直观呈现出来, 供学生在实验时进行选择。

    ( 3) 实验指导模块, 包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。

    ( 4) 实验报告模块, 主要对学生完成实验后, 提供相关的实验报告模板, 供学生下载, 由学生填写相关内容以及实验的结果, 完成后上传电子版实验报告, 由教师进行批阅, 并进行记载。

    ( 5) 实验答疑模块, 由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答, 帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度, 并及时反馈、调整教学。

    ( 6) 论坛交流模块, 教师和学生可以通过论坛进行充分的交流, 学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上, 教师可以将一些典型的问题提出来, 供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解, 教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息, 以便整改。

    ( 7) 虚拟实验模块, 是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验, 医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件, 可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设, 可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单, 容易实现, 见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整, 有一个磨合期。另一种是因地制宜, 自主开发。根据本校的实际教学和实验情况, 结合学生的实际水平, 由任课教师或聘请部分专家组成开发小组, 进行一系列的虚拟实验项目的开发研究, 并将研究的成果连接到虚拟实验室中, 逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活, 能充分发挥教师的积极性, 能有针对性地进行设计开发, 适合学生的实际情况, 学生容易接受, 并且经费投入较少。缺点是开发周期较长, 系统性不够, 水平有限。也可以将上述两种方式结合起来, 一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目, 二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目, 如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。

    二、加强网络虚拟实验室的管理

    1.加强用户管理, 为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室, 使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室, 在上面提出问题、发表见解, 做好实验, 努力提高虚拟实验室的人气。

    2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验, 自己设计实验方案, 动手完成实验, 整理和总结实验数据, 职称论文提交实验报告, 培养学生的分析能力和创新能力, 逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。

    3.组织专业教师网上指导与答疑, 参与论坛讨论交流, 及时批改实验报告, 为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中, 教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答, 并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点, 提出问题让学生思考, 使师生在虚拟实验室中有较强的互动性, 教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。

    4. 对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行

    评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况, 给学生一个成绩和评价, 反馈给学生, 英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时, 征求学生对虚拟实验室的意见, 对学生反馈的信息进行整改。

    计算机网络虚拟实验室的建立, 可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题, 对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系, 不能一味地强调虚拟实验, 要“虚实”结合, 既相互补充, 又各有侧重, 这样才能取得很好的实验教学效果。同时, 在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。

    参考文献

    [ 1] 王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报, 2005( 4) .

虚拟实验论文篇（8）

1.虚拟现实技术

虚拟现实VR(VirtualReality)是近几年来信息技术迅速发展的产物,毕业论文是一门在计算机图形学、计算机仿真技术、人机接口技术、多媒体技术和传感技术的基础上发展起来的交叉学科。其基本方法和目标是集成并利用高性能的计算机软硬件及各类传感器创建一个使参与者处于身临其境的、具有完善的交互能力、能帮助和启发构思的信息环境,即让用户在人工合成的环境里获得角色的体验。

虚拟现实具有三个基本特征。沉浸性,是指观察者对虚拟世界的情感反映,这种感觉能使用户全方位地投入这个虚拟世界,这是虚拟现实的首要特征。交互性,是指虚拟现实是一个开放的环境,能对用户的输入作出响应,并能通过监控装置来影响用户和被用户影响。想象性,是指虚拟现实不仅是一个媒体、一个高级用户界面,还是一个应用系统,它以生动形象的形式反映设计者的思想。虚拟现实的三个基本特征强调了人在这个系统中的主导作用。虚拟现实系统按其功能不同,可以分为三种类型:沉浸式虚拟现实系统、桌面式虚拟现实系统和分布式虚拟现实系统。其中,桌面式虚拟现实系统是运用软件编程方法在显示器上显示三维场景,用户通过键盘、鼠标等设备与虚拟场景交互,它的特点是结构简单、成本较低,易于推广。

2.网络虚拟实验室

所谓网络虚拟实验室,是指利用区域网或互联网,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,包括相应的实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象及实验信息资源等。虚拟实验室可以是某一现实实验室的真实实现,也可以是虚拟构想的实验室,虚拟实验通过虚拟实验室进行。在虚拟实验中,实验者有逼真的感觉,有身临其境的感受,好像是真正在现实实验室里近距离进行现场操作。在虚拟实验中,没有一个有形的实验室,也没有以实物形态存在的实验工具与实验对象,实验过程主要是对虚拟物的操作。

3.计算机专业虚拟实验室的创建

构建专业虚拟实验室,其实就是搭建一个网络平台系统,包括硬件、软件及管理三个方面。在硬件上,

目前各校都建立了校园网络并接入了互联网,这些基础设施基本可以满足需求,不需要太多的投入。在软件方面,一个是实验室平台软件系统的开发,它与网站建设相联系;另一个是网站的内容(实验内容)建设,这是实验室建设的关键。虚拟实验室应有可以做的实验来支撑,不然软件平台就是一个空架子,形同虚设。同时,该平台上还应有实验管理的支持,对实验仪器、实验报告、实验指导、实验成绩及网上答疑等进行有效管理,并对虚拟实验室进行监控,计算机网络虚拟实验室系统各模块的主要功能如下。

(1)实验管理模块,由学生管理、教师管理、仪器管理和学生成绩管理等组成。硕士论文在学生管理方面,学生通过浏览器进行注册登录,登陆成功后可浏览实验项目,查看实验的详细资料,预约实验项目及做实验的时间,在线发送和接受消息,进行问题讨论,进行实验登记,实验完成后可通过网络写实验报告并提交报告。教师管理方面,可对实验内容添加、修改、整理、删除,对学生提交的实验报告列表,批改实验报告,填写评语和成绩,提交批改结果,与学生进行讨论。仪器管理方面,对新设计开发的虚拟仪器上传并进行分类整理,以便实验使用。成绩管理方面对学生的实验情况(实验次数、实验报告及完成情况)给出成绩,并进行统计分析及提供查询等。

(2)仪器展示模块,对虚拟实验室可用虚拟元器件、虚拟仪器设备分门别类地进行管理,以图形的方式直观呈现出来,供学生在实验时进行选择。

(3)实验指导模块,包括实验介绍、实验方法、实验项目的重点及难点、实验目的、实验原理、实验准备、实验任务、实验过程、实验报告的要求及实验应注意的事项等。

(4)实验报告模块,主要对学生完成实验后,提供相关的实验报告模板,供学生下载,由学生填写相关内容以及实验的结果,完成后上传电子版实验报告,由教师进行批阅,并进行记载。

(5)实验答疑模块,由专业教师对学生实验中出现的疑难问题进行及时解答,帮助学生顺利通过实验。同时了解学生对实验的掌握程度,并及时反馈、调整教学。

(6)论坛交流模块,教师和学生可以通过论坛进行充分的交流,学生可以将实验中的收获、经验和体会及问题到论坛上,教师可以将一些典型的问题提出来,供大家探讨。学生在这样宽松的环境下发表自己的见解,教师从中可以得到及时的实验教学反馈信息,以便整改。

(7)虚拟实验模块,是虚拟实验室建设的重要部分。学生通过该模块进行虚拟实验,医学论文以达到巩固强化知识的目的。该模块内容根据专业学习的具体情况及实验建设条件,可不断增加。计算机专业网络虚拟实验室系统的建设,可以引入其他学校的虚拟实验室中。这种方式比较简单,容易实现,见效较快。但需要投入较多的软件购置费用,同时也需要结合本校的实际情况进行一些调整,有一个磨合期。另一种是因地制宜,自主开发。根据本校的实际教学和实验情况,结合学生的实际水平,由任课教师或聘请部分专家组成开发小组,进行一系列的虚拟实验项目的开发研究,并将研究的成果连接到虚拟实验室中,逐渐扩充直至完善。这种方式比较灵活,能充分发挥教师的积极性,能有针对性地进行设计开发,适合学生的实际情况,学生容易接受,并且经费投入较少。缺点是开发周期较长,系统性不够,水平有限。也可以将上述两种方式结合起来,一是引入、购置部分自己不宜开发的实验项目,二是结合自身的优势和长处开发一些实验项目,如非交互性的、演示性的虚拟实验项目等。

二、加强网络虚拟实验室的管理

1.加强用户管理,为每个学生分配账号。对学生进入虚拟实验室,使用实验室做虚拟实验等进行登记保存。鼓励学生经常访问虚拟实验室,在上面提出问题、发表见解,做好实验,努力提高虚拟实验室的人气。

2.全天候开放虚拟实验室。学生可以随时进入虚拟实验实自己动手组织实验,自己设计实验方案,动手完成实验,整理和总结实验数据,职称论文提交实验报告,培养学生的分析能力和创新能力,逐步向以“学生为中心”的自主个性发展模式转变。

3.组织专业教师网上指导与答疑,参与论坛讨论交流,及时批改实验报告,为学生顺利完成实验提供服务。在虚拟实验室中,教师应对学生提出的疑问尽快给出帮助和解答,并进行必要的指导。在实验室论坛上发表观点,提出问题让学生思考,使师生在虚拟实验室中有较强的互动性,教师应充当好学生实验的合作者和知识的建构者的角色。

4.对学生在虚拟实验室的表现及实验效果进行

评价。针对学生每一门课程的虚拟实验完成情况、实验报告、网上提问、论坛发帖的情况,给学生一个成绩和评价,反馈给学生,英语论文并与该课程的正常实物实验一起记入实验总分。教师也要在对学生评价的同时,征求学生对虚拟实验室的意见,对学生反馈的信息进行整改。

计算机网络虚拟实验室的建立,可以很好地解决目前硬件设备跟不上实验的要求、学生实验时间不够用等问题,对于提高学生的动手能力、分析问题和解决实际问题的能力具有非常重要的意义。但在具体应用中还要注意处理好“虚拟实验”和“实物实验”的关系,不能一味地强调虚拟实验,要“虚实”结合,既相互补充,又各有侧重,这样才能取得很好的实验教学效果。同时,在虚拟实验中要注意培养学生严谨的、一丝不苟的科学实验作风。

参考文献

[1]王嗣源.虚拟实验室建设的初步探讨.西安邮电学院学报,2005(4).

虚拟实验论文篇（9）

【中图分类号】G420【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2011）02―0132―05

《初中化学新课程标准》中倡导化学教学应多采用以科学探究为主的多样化的学习方式，强化评价的诊断、激励与发展功能[1]。但是要实现标准中提倡的内容，单靠传统课堂实验教学还远远不够。此时以计算机网络为平台的虚拟实验开始与真实实验进行整合，并应用到中学化学等学科教学中，以激发学习者的学习动机、提高课堂教学效果。但是在整合的过程中却出现了很多问题，比如在整合时教师找不到一种理想的结合点，往往是顾此失彼。笔者认为在进行虚拟实验与真实实验整合时应先分析实验目标、类型等，把握好整合的时机和度。

一 虚拟实验与真实实验整合的现状

笔者在查阅文献的过程中，发现关于虚拟实验方面的研究很多。国外的有麻省理工学院的WEBLAB、Science Space等，国内的有中科院上海有机化学研究所的虚拟化学实验室、浙江大学的虚拟化学实验等。然而，关于虚拟实验与真实实验整合的研究较少，其中有“整合资源构建‘虚实结合’的计算机网络课程实验室[2]”、“电工电子虚拟实验与真实实验的互补性[3]”、“基于虚拟实验与真实实验整合的计算机网络实验教学改革[4]”等文献。以上这些文章指出了二者整合在理论层次上的优势，但是关于实践应用的却很少。另外，上述文献大多将虚拟实验应用于课前预习与课后复习，教学过程中应用的较少，对于何时整合、整合什么、为什么整合、如何整合等更实际的问题，几乎很少涉及。

二 整合中存在的问题及反思

虚拟实验可以弥补真实实验的不足，从而达到优势互补。任何新的事物在投入使用的过程中，难免会出现一些问题。虚拟实验与真实实验的整合也不例外：

1 侧重理论的阐述，缺乏实践操作性

现有的整合研究的一般思路是先阐述虚拟实验和真实实验的概念、类型、优势和不足，再说明如何将二者优势互补。这种研究思路也在一定程度上发挥了作用，但是这些纯理论的阐述究竟能给一线教师带来什么？能否促使他们在实际的教学过程中有效运用虚拟实验？何时整合？如何进行有效地整合？一线教师真正需要什么？这些问题在上述的研究中却不曾提到。理论提的固然好，却不具备实践操作性。这是现有的以理论为主的虚拟实验与真实实验的整合在推广过程中常常会遇到的尴尬处境，究竟如何解决这些问题才是我们应当考虑的当务之急。

2 夸大虚拟实验的作用，忽视真实实验

现有的整合研究中，有的盲目夸大虚拟实验的作用，一定程度上忽视了真实实验的重要性。但是笔者认为，虚拟实验不能代替真实实验，因为虚拟实验毕竟会使学生产生“虚拟感”，而真实实验能消除学生在理论学习和虚拟实验中“不真实”的感觉，真实实验在这方面以及在培养学生的动手操作能力方面是虚拟实验无法取代的。虚拟实验是对真实实验的模拟，真实实验是虚拟实验的基础，虚拟实验的局限性恰恰又是真实实验的优点，二者是相辅相成的。只有发挥各自的优势，精心组织实验教学，才会收到更好的效果。

3 缺乏优质资源，不利于整合

目前虚拟实验多是演示性的，交互程度低。造成这种现象的原因可能是开发这些实验的人员多是计算机方面的技术人员，他们缺乏相应的学科背景知识和一定的教学设计能力；或者是开发这些实验的是学科教师，但是由于他们缺乏相应的信息技术能力，纵然他们有很丰富的学科知识和很强的教学设计能力，也不能开发出高质量的虚拟实验。归根结底，如果没有优质的资源，整合就是纸上谈兵。

4 缺乏系统的教学设计能力

教学设计是以学习理论、教学理论和传播理论为基础，应用系统科学理论的观点和方法，调查、分析教学中的问题和需求，确定教学目标，建立解决教学问题的步骤，选择相应的教学活动和教学资源，评价其结果，从而优化教学效果[5]。但是，有一些教师在虚拟实验与真实实验整合的过程中只是为了使用虚拟实验而使用虚拟实验，缺乏将虚拟实验与教学过程有机结合的意识与方法。因此，如何进行系统的、整体的教学设计，如何对教学过程中的各个要素及其关系进行统一的协调和安排，如何用一种新的教学设计思想与方法来指导虚拟实验与真实实验进行有效的整合，以改进教学工作，是目前教师亟待发展的一种新能力。

三 虚拟实验与真实实验有效整合的模式

当前的关于虚拟实验与真实实验整合的研究，多采用如图1所示的模式。虚拟实验多用于课前预习和课后复习之中，在课堂教学过程中却很少涉及。虚拟实验可以为学生提供一个实战前演习的场所，让学生对实验的原理、现象、仪器的使用等有一定的了解，从而在进行真实实验时可以减少失误的次数。在课后复习的过程中，学习者可能还会遇到一些关于实验仪器的操作技巧、实验现象观察等方面的问题，一般情况下，由于受实验时间、空间和实验仪器药品的限制，再去重复真实实验的过程是不可能的。这时，虚拟实验以其高度的资源共享性、可重复利用性成了学生的好帮手，学习者可以在任何时间、任何地点进行自主学习和复习。

难道虚拟实验与真实实验整合的过程中，虚拟实验只能用于课前预习和课后复习吗？显然不是，在整合的过程中不能拘泥于固有的模式，应以系统科学理论的观点和方法，调查、分析整个教学过程，找出虚拟实验与真实实验进行整合的最佳契合点。当然由于教学目标、教学内容的不同，相应的教学过程阶段的划分也有所差异。但是一般情况下，可以将整个化学教学过程划分为以下四个阶段分别为：（1）创设情境，激发动机；（2）演示讲解，探求新知；（3）设计练习，巩固新知；（4）联系实际，拓展深化。在这四个阶段中，我们该如何整合？怎么才能使二者真正实现优势互补呢？经过研究，我们提出了如图2所示的模式。

下面我们从教学设计的角度来探讨。首先，分析实验教学的目标，以确定当前必需学习与掌握的知识。其次，分析学习者的特征，教学设计的目的是为了有效促进学习者的学习，进行学习者分析，目的是为了了解学生的学习准备和学习风格，以便为后续的教学设计步骤提供依据。再次，确定实验教学的起点，这一项的目的是明确学习者是否具备了相应的行为能力；了解学习者对所要学习的知识已经知道了多少[6]。最后，根据实验内容和实验类型确定是以虚拟实验或者真实实验为主进行教学。

四 虚拟实验与真实实验整合案例

下面以“实验室制取氢气”为例，来阐述虚拟实验与真实实验的整合模式在初中化学实验教学中的运用。

1 创设情境，激发动机

虚拟实验可以将抽象化为具体，将局部的实验现象放大显示，以利于学习者观察实验现象，增强课堂教学的表现力，提高学习兴趣，使教学更贴近生活和生产实际，这就在一定程度上弥补了真实实验的不足。在此之前，学生已经学过 “实验室制取氧气”的内容，而且气体的制取具有相似性，因此我们可以使用它来创设情境。例如：让学生回忆在实验室制取氧气的过程中，必须先做什么？这时学生可能回答检验气密性等。然后教师提问引导“实验室制取氢气需要检验气密性吗”？此时教师可采用实验室制取氧气的虚拟实验来展示检验气密性的过程。若采用真实实验，需要花费大量的时间，另外也受实验药品和仪器的限制。而虚拟实验操作简便、节省资源、时间，是一个比较好的选择。教师引导提问实验室制取氧气的检查气密性的操作与制取氢气的有什么不同？提出问题，引起学习者注意，激发其学习动机。

2 课堂演示讲解，探求新知

可以采用虚拟实验辅助讲解，例如：利用排水法制取氢气时，怎么判断氢气已经收集满了呢？由于这个问题比较抽象，可以利用虚拟实验展示过程并让学生思考，在设计时我们在旁边加入了一个文本输入框，让学生输入观察到的现象。输入之后提交，紧接着会有一个反馈，在设计反馈这一环节时，我们采取了一些激励性的、暗示性的图片或者语言，引导学生去发现问题并找出解决问题的方法，点燃学生思考问题的火花，培养学生的创新思维能力。

另外，学生也可以反复操作虚拟实验，为进入真实实验打好基础。但是这种反复的操作并不是简简单单的重复点击鼠标，因为我们在设计虚拟实验的过程中，添加了很多交互动作。比如，在如图3 的“实验操作”项“仪器的选择”中，添加实验所需的仪器和一些干扰项（干扰项的设计与实验中用到的仪器相似，是学生的认知模糊点）。同时为了减小选择的难度，使学生做起来不至于太吃力，我们添加了文字提示，例如“有三次选择的机会，共需6种”。为了避免学生漫无目的的操作，采取了这样的设计方法即在本步没有完成之前，“下一步”的按钮或者链接就不会出现，只有在学生做了本步实验才能进入下一步的操作。并且如果操作不正确或者是不规范，相应的步骤都会有反馈。这样设计有利于学生加深印象，掌握相应的知识，也体现了过程性评价的思想。

3 学习者进入真实实验操作

在以往的整合过程中，有些人认为学生已经在虚拟的环境中操作过多次，此环节就可有可无了，其实这种观念是相当不可取的。因为虚拟实验系统毕竟是一个虚拟的环境，重要的操作技能的获得还需要在真实的实验室中进行。并且由于虚拟实验设计能考虑到的意外情况有限，而在真实的实验室中，学生每操作一次实验可能都会遇到不同的问题，这些都需要学生去思考。这些思考的过程本身就是实践能力和动手操作能力提高的过程，是虚拟实验无法取代的。在进行真实实验的过程中，学生可能会遇到一些问题，而这些问题由于时空或者实验仪器药品的限制，不能利用真实实验解决，这时可以继续使用虚拟实验来探究产生问题的原因，以及解决问题的方法。并且可以利用虚拟实验中的“在线讨论”模块就某一问题与同学交流讨论，协同解决。

4 半自动生成实验报告

实验报告是做任何实验必不可少的一部分，它可以记录学生的实验步骤、结论、实验中出现的问题。由于纸质的实验报告中有很多是重复性劳动，这既加重了学生的负担，也给老师的批阅带来了一定的困难。为了解决该问题，在“实验报告”模块的设计中，我们将虚拟实验与数据库连接起来，学生在做虚拟实验的过程中，实验仪器药品的选择次数、现象和化学方程式的填写会在实验报告中自动生成。比如检验氢气的纯度时，我们设计了一个输入文本框，学生在做实验的过程中，需要将观察到的实验现象输入文本框内，这时用一个变量a来记录学生输入的内容，再将变量a保存到数据库中，就可自动生成。此处呈灰色显示，学生在提取实验报告时不能随意修改，这种设计方法能在一定程度上防止学生在做完实验之后，互相抄袭实验报告，也减少了学生的工作量，更有利于教师对学生进行评价，提高了评价的信度。

5 实验教学的修改、效果的评价

虽然将这一环节放在了最后，但是并不意味着评价是在教学之后进行的，而是始终贯穿于实验教学过程的始终，是检查、总结和指导教学的先决条件和重要依据，它的科学性、导向性直接影响着课堂教学的质量和效率，更是实验教学能否取得成功的保障[7]。

为了更好地进行评价我们设计了两种类型的虚拟实验：一种用于让学生反复操作，培养能力；另外一种考查学生知识、技能的掌握程度，并将相关要考查的知识、实验技能一一做了统计，设计了不同类型的考查方法。当学生完成实验之后，相应的实验时间、说明，填写的实验现象、方程式等会在实验报告中自动生成，并且客观选择试题的得分也是自动生成的，一些主观性试题答案则呈灰色显示，教师在调取实验报告时只需批阅主观性试题部分并给出相应的分值，最后按“提交”按钮，系统会自动统计得分，并给出相应的反馈提示，如：学生的哪些知识技能比较薄弱，需要强化等。

五 整合应用的原则

1 依据实验目标、内容和类型

在整合的过程中，必须要考虑到实验的教学目标、内容和实验类型。只有这样才能确定学生当前必需学习与掌握的知识，确定实验教学的起点，明确学习者是否具备了相应的行为能力，为选择以虚拟实验或真实实验为主提供操作依据。

2 依据教师能力和学习者特征

进行整合时，必须考虑到教师的知识能力结构，比如信息技术能力、信息化教学设计能力。教师是否具备相应的能力，是整合成功与否的关键。进行学习者特征分析，目的是为了了解学生的学习准备和学习风格，对所要学习的知识已经知道了多少，以便为后续如何整合、何时整合提供依据。

3 依据学校现有条件

在整合时，必须依据学校现有条件，即是否具备优质的教学资源。比如性能较好的计算机硬件、虚拟实验软件等，这些是整合所必需的物质基础。

4 虚拟实验与真实实验优势互补

进行整合时，应当首先明确虚拟实验和真实实验各自的优缺点，只有这样才能做到扬长补短、优势互补。以上是笔者在研究基于虚拟实验与真实实验的整合在初中化学实验教学中应用的一些看法，并对于为什么整合、整合什么、何时整合、如何整合等问题，给出了笔者的一些观点，以期能为初中实验教学提供一些有益的帮助。

参考文献

[1] 初中化学新课程标准[OL].

[2] 何秀全,韩耀军.整合资源构建“虚实结合”的计算机网络课程实验室[J].现代教育技术,2010,20(9):143-145.

[3] 李升源,刘宏,周克良,肖发远,黄朝志.电工电子虚拟实验与真实实验的互补性[J].实验技术与管理,2010,27(4): 74-76.

[4] 丁美荣,柴少明.基于虚拟实验与真实实验整合的计算机网络实验教学改革[J].现代教育技术,2007,17(7):99-102.

[5] 南国农.信息化教育概论[M].北京:高等教育出版社,2004:195-196.

[6] 何克抗,郑永柏,谢幼如.教学系统设计[M].北京:北京师范大学出版社,2002:52-55.

[7] 王后雄.新理念化学教学论 [M].北京:北京大学出版社,2009:242-245.

Further Discussion of Integration of Both Virtual Experiment and True Experiment

―The Case of ‘To Produce Hydrogen on the Condition of the Laboratory ’in the Chemistry of the Junior Middle School

ZHANG Xue-jun WANG A-xi

(The College Of Educational Technology And Communication, Northwest Normal University, Lanzhou,Gansu 730070,China)

Abstract：The thesis firstly analyzes the current research status and the problems in the process of integration, then proposes the general integration mode of virtual experiment and true experiment in the process of experimental teaching in middle schools, and the case about the model applied to chemical experimental teaching. Finally some application principles of integration are proposed.

虚拟实验论文篇（10）

引言

从20世纪90年代开始，美国国防部为了更好、更快、更省地采购和部署满足21世纪军事需求的武器系统，进行了一系列卓有成效的防务采办改革，提出了基于仿真的采办（Simulation Based Acquisition，SBA）的概念。基于仿真的采办的核心思想是通过采用建模与仿真技术，以并行、迭代、柔性的思想指导武器系统的开发与采办，实现武器系统全生命周期各阶段的协同工作，是对传统采办在过程、支持环境和采办文化上的变革与创新。经过多年的实践与发展，基于仿真的采办得到美国军方和工业界的充分肯定，他们认为，基于仿真的采办可为切实缩短武器装备的研制周期、减少资源消耗、降低采办风险、提高装备质量。

虚拟样机（Virtual Prototype，VP）是基于仿真的采办中的一个重要概念，是建模与仿真技术在其中的一个最重要的应用形式。它利用虚拟样机代替物理样机对产品进行创新设计、测试、评估和人员训练，成为缩短产品开发周期，降低成本，改进产品设计质量，提高面向客户与市场需求能力的重要手段。

随着高新技术成果大量地应用于武器装备，武器装备变得越来越复杂。传统的串行采办过程，论证方、用户方、研制方和评估方分离的采办制度将很难适应未来武器装备的发展需求。因此，可以借鉴美军基于仿真的采办的成功经验，以并行、迭代、柔性的思想指导武器装备的开发与采办，用虚拟样机代替物理样机参与武器装备的预研、方案论证、工程研制、定型试验等过程阶段的试验与评估，并将试验与评估的结果直接反馈于武器装备的设计与研制，通过并行、迭代、柔性的方式不断地改进和完善武器装备的设计，更好地适应与满足未来不断变化的军事作战需求，降低武器装备的开发风险和开发成本，缩短研制周期，提高产品质量。

1虚拟样机技术

根据美国国防部建模与仿真办公室（DefenseModeling and Simulation office，DMSO）的定义，武器装备的虚拟样机是指在需求分析、方案论证、系统设计、演示验证等阶段使用的、代替武器装备实物样机的数字模拟产品。虚拟样机将建模与仿真技术扩展到新产品研制开发的全过程。它以计算机支持的协同工作为技术基础，通过支持协同工作、CAD、CAM、建模与仿真、产品分析、计算可视化、虚拟现实的计算机工具，将各个集成化产品小组（IntegratedProduct Team，IPT）的设计与分析人员联系在一起，共同完成新产品的概念探讨、运作分析、初步设计、详细设计、可制造性分析、性能评估、生产计划和生产管理等工作。

利用虚拟样机代替物理样机，可缩短开发周期，降低开发和测试成本，改进设计质量。利用虚拟样机，可使产品的设计者、使用者和评估者在产品研制的早期，在虚拟环境中，直观形象地对虚拟样机进行优化设计、性能测试、制造和使用仿真，对启迪设计创新、减少设计错误有着重要意义。

1.1虚拟样机技术的特点

1.1.1虚拟样机在产品的全生命周期中是不断进化的

李伯虎院士等学者认为，利用虚拟样机技术开发虚拟样机的过程，实质上是一种产品全生命周期基于模型的不断提炼与完善的过程。不仅如此，作者还认为，在产品的全生命周期内，随着论证方、研制方、使用方和评估方对产品认识的不断加深，虚拟样机的开发是一个不断进化、不断完善的过程。虚拟样机经过不断地迭代，逐步完善，逐渐逼近最终的实际物理样机，最后研制方根据最终的虚拟样机生产制造出满足设计目标的物理样机。

在进行系统论证时，由于对产品的认识还不深入，论证方仅仅能够勾勒出产品的大概轮廓，提出产品的主要战技指标要求，对于虚拟样机的许多细节，暂时还无法进行确定。当进行系统设计时，随着对产品设计的全面展开，虚拟样机的细节逐步丰满，产品的组成、工作流程、内外部接口等内容不断丰富，虚拟样机得到了初步地进化与完善。在后续的虚拟制造、虚拟试验、虚拟使用等环节，制造方、试验方和使用方会发现产品在论证与设计中的许多问题与缺陷，不断地提出产品的改进意见。这些都反馈到产品的论证方与设计方，对虚拟样机的设计进行修改完善，实现虚拟样机的不断进化，最后形成最终的虚拟样机产品，如图1所示。

1.1.2虚拟样机成为论证方、用户方、研制方和评估方之间直观的交流语言

以往，产品的论证方、用户方、研制方和评估方之间的交流主要通过各种文书实现，包括研制任务书、设计方案、设计图样、试验报告和使用说明书等文件。一方面，这些文件数量庞大，读完并理解需要耗费较长时间；另一方面，这些文书不直观，各方对文书的理解存在偏差，很难使各方对产品形成统一完整的认识。这些不利于各方之间的交流沟通，也直接影响到武器装备的作战使用。

利用虚拟样机，就很容易使各方对产品的认识具体化，形象化。论证方向研制方说明研制目标和要求时，可以将其论证的虚拟样机运行于仿真作战环境中，直观形象地展现武器装备的作战环境、作战目标、作战过程、使用要求、战技指标等，使双方沟通更通畅，更容易达到一致的认识；当用户培训操作手时，就可以直接利用虚拟样机，这样不仅能够比较容易地发现武器装备的设计问题和缺陷，而且武器装备的技术特点、使用特点也会直观立现，也使得部队能够在战时更好地运用武器装备，使用武器装备。

1.1.3虚拟样机利于增量式开发的实现

增量式开发是指，已经识别了武器装备的预期能力，对于其终能力的需求是明确的。最终能力需求是可以通过多次增量开发得到满足，但武器装备的每次增量开发取决于当前的技术成熟度。这是为了平衡技术成熟度和研发风险、费用以及用户能力需求紧迫性之间的关系。这样就允许核心作战能力可以快速投入战场来满足作战需求。这种策略可以随着技术的逐步成熟，将作战能力以连续增量的方式投入战场。增量式开发可以加快技术进步到战斗生成之间的转化，缩短武器装备的采办周期，形成“研制一批、生成一批、装备一批”的武器装备持续发展局面，使得关键技术进步可以快速形成战斗力。

虚拟样机的并行、迭代、柔性的开发过程与增量式的开发过程非常吻合，使增量式开发的过程较容易实现。另一方面，虚拟样机的模型复用技术也可以与增量式开发相结合，在增量式的开发过程中大量地使用模型复用技术，进一步加快开发过程，缩短开发周期，快速技术进步向战斗力的转换。

1.2虚拟样机技术的应用

目前虚拟样机技术已经显示出其强大的生命力，广泛的应用于航空、航天、车辆、机械等领域。波音777就是一个采用虚拟样机技术的典范，它首次采用虚拟样机技术实现了包含300万个零件的波音777飞机全过程无图纸设计。在11个月的时间里，设计小组利用虚拟样机完成了751个飞行小时的机翼测试，730个地面小时的飞行性能测试，1088个飞行小时的推进器性能测试，770个飞行小时的飞行稳定性测试，830个地面小时的飞行开发，1280个飞行小时用于ETOP，913个地面小时用于系统验证，共8384个测试小时，他们耗费了最短的时间进行了历史上最长时间的测试，减少了94%的费用和93%的设计更改。

随着仿真技术的发展，虚拟样机技术与武器系统的结合也越来越紧密。例如美国麦道公司采用虚拟样机技术研究F/A-18战斗机的发动机装配问题，可以在30分钟内确定发动机是否能够完全适应飞机及维修设备的需要；美国研制第4代战斗机F22的过程中，虚拟样机试验与评估以及风洞试验的经费比是6：4；美国“响尾蛇”空空导弹的三个型号，由于采用了虚拟样机技术，靶试的实弹数由129发减少到35发；在“爱国者”、“罗兰特”和“尾刺”地空导弹的研制过程中，节省研制经费10%～40%，缩短研制周期30%～40%，这三个地空导弹的靶试情况如表1所示。

李伯虎院士等人是在国内较早开展虚拟样机研究的技术团队之一。他们基于国家863/CIMS航天并行工程项目，开展了复杂系统的虚拟样机技术研究、应用与初步实践，并开发了具有自主知识产权的虚拟样机支撑平台，并将虚拟样机技术成功地应用于航天飞行器的设计与制造。

另外，虚拟样机技术在国内已成功地应用于导弹、火炮、轻武器等武器系统的设计与制造领域，也成功应用于机器人、数控机床、拖拉机等装备的设计与制造领域，甚至也应用于过山车和乒乓球发球机等娱乐设备的设计与制造领域。

2虚拟样机试验

2.1虚拟样机试验可以使传统的串行采办过程并行化

由图2可知，传统的采办过程是一种串行的采办过程，装备试验与评价活动并未贯穿装备的整个采办寿命周期，主要处于工程研制阶段之后，生产部署之前。传统的装备试验与评价活动基本上是以单件装备型号产品为试验对象，试验目的基本上是为了检验装备型号产品的各个单项性能指标是否达到了初始设计要求。利用虚拟样机试验就可以将传统的串行采办过程转变为如图3所示的并行的采办过程。

2.2虚拟样机可以弥补试验时物理样机数量上的不足

一般来说，装备在进行定型试验之前，生产的数量都极少，不能满足今后体系效能试验的数量要求。由于经费、生产能力等方面的原因，研制方又不可能生产出符合体系效能试验数量要求的装备。因此，在体系效能试验之前，对虚拟样机进行验模与评估，确保虚拟样机能够代替物理样机参加试验；试验时，利用虚拟样机代替部分物理样机，构建体系效能试验环境，驱动试验运行；试验后，对虚拟样机和物理样机的表现进行综合分析，评估装备的体系对抗效能。

2.3可以将LVC仿真资源进行综合集成构建逼真的虚拟样机试验环境

虚拟实验论文篇（11）

虚拟实验技术是基于一定技术进行的实验，是信息时代 发展 的产物，是人类的实验技术和研究能力进入一个新发展阶段的标志．学生通过虚拟实验 ，可以对实验的思想和方法、仪器的结构及原理的理解取得较好的效果，达到培养能力、学习技能、深化知识的目的．

1 虚拟实验的设计

1．1 虚拟实验室的实现模式

虚拟实验室的建立，使得处于不同位置的学习者可以同时对一个实验项 目进行实验工作．web为虚拟实验室的实现提供了一种基础平台，基于 web的 b／s构建模式是实现虚拟实验室的一种基本模式．

完善的虚拟实验室包含下面几个重要的组成部分 ：第一，能处理大量模拟操作数据的服务器(女口超级 计算 机中心高性能的计算机系统)；第二，用于存储模拟数据初始条件和边界条件以及实验结果数据的数据库系统；第三，连接于 网络 的 科学 实验仪器及合作工具等；第四，实验处理软件 ，每一个虚拟实验系统都是基于专业的仿真软件系统的，它们用于数据处理、分析 、存储并使这几个过程可视化．这几个部分的紧密结合就组成了一个虚拟实验室．

1．2 虚拟实验的体系结构

虚拟实验根据参与感知交互方式的不同，主要分为三类：桌面虚拟现实系统、座舱式虚拟现实系统、沉浸式虚拟现实系统后 两类虚拟实验系统需要昂贵的设备 ，创建一个虚拟现实系统的花费是相当巨大的，无论是从软件还是从硬件 ，普通的用户都无法承担．因此在 目前阶段还不可能大规模应用，其仅仅运用在军事和航空航天等方面囝i本文研究的虚拟实验系统属于第一类，即桌面虚拟现实系统．和用软件编程方法在输出设备(如显示器)上输出逼真的具有虚拟现实系统特征的三维场景．网络虚拟实验平 台采用的是vrml-java同步协调技术．总体的设计思想如下：

(1)系统结构为 3层 b／s结构，由客户端、网络服务器和数据库服务器组成．b／s结构简化了客户端软件，只须安装web 浏览器作为客户端的运行平台，采用该结构实现的共享虚拟环境比较稳定和健壮 ，可扩展性较好．系统版本的升级及维护均在web服务器端进行的，用户需要访问时才动态下载，这就保证了用户每次使用的都是最新版本．

(2)客户端与服务器端的通信采用基于tcp//p 协议的．1ava socket通信技术 ，java对网络通信提供了强有力的支待，其中 java．net包中的 inetaddress 、url、socket 等类对tcp／ip 协议提供了良好的支持．

独立运行的服务器应用程序主线程负责监听客户端的连接请求 ，连接上后生成另外一个线程与客户端通过‘iep／ip进行通信．在服务器上建立一个共享对象的数据库上面有所有变动对象的当前信息．当一个新用户连接进来的时候，他的信息将写入该共享对象数据库中，同时通过该数据库读取共享对象的信息，并将这些信息在本地机器上的vrml世界中表现出来．

(3)服务器与数据库的通信技术是基于jdbc．

(4)vrml与java间的通信是基于 sai．

综上所述，系统采用 web、vrml、sai、java、jdbc、sql等主要开发技术．虚拟单元作为实验的主体，提供不同的设定参数，以java applet形式运行 ，并通过 vrml脚本编程接口sai与 java进行通信翻．

1．3 虚拟实验的功能层次结构

虚拟实验系统遵循模块化设计的原则，采取类 iso协议的分层技术，无论是什么课程的虚拟实验系统，最终的程序遵循以下的层次结构：上层是实验接 口层；中间是 web服务接口、仿真服务接 口以及中间件等．下层是后台服务程序．

(1)用户实验接口的主要功能：作为虚拟实验室客户端模块的一部分，主要完成“所见即所得”功能，给用户提供一个良好的界面(实验环境)．同时引导用户 了解 、熟悉、掌握虚拟实验软件的基本使用方法；收集用户设置的实验参数和数据；检查用户的实验环境是否配置正确．提供与web服务接 口的相关函数．另外 ，还要完成实验结果的采集、处理、优化和显示 ，可以包括各种数据的图形化、图表、动画显示及打印输出．具备简单的智能分析功能，给用户提供方便的处理接口．

(2)web服务接口的主要功能：负责管理虚拟实验系统的一般 web服务请求，负责接受虚拟实验原始数据 ，向客户端发送虚拟实验结果．负责通知消息的 ，统计 网络 状态信息，调整用户权限等．

(3)服务接 口的主要功能：负责调度后台虚拟服务程序，接收上层接口传递的实验数据 ，记录用户的实验过程．

(4)a0间件模块的主要功能：为仿真后台程序和仿真服务接口模块提供通用的接口，向下负责发送调度指令和接收结果，向上负责接收调度指令和发送结果．

(5)服务程序的主要功能：第三方服务程序，提供相应的服务． [