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【摘要】近几年来远程教育随科学技术的发展获得了极大进步，然而受自身特点、实验条件等因素制约，其中的实验教学面临了很大挑战。网上虚拟实验的开展是远程教育顺利进行的重要条件。本文将在阐述虚拟实验发展概括及其意义的基础上，提出远程教育中实行虚拟实验的可行性、必要性，并进一步分析虚拟实验系统的构建，以供参考。
【关键词】虚拟实验教学系统 远程教育 应用 评价
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0040-02
随着现代经济水平的快速提升和网络、多媒体、计算机技术的不断进步，现代远程教育得到了越来越好的发展，在对教育教学的探索与实践中取得了显著成绩。与此同时，由于现代远程教育发展还不够成熟，具体应用中有诸多亟待解决的问题，实验操作便是其中面临的一大难题。在远程教育活动逐步深入的背景下，怎样依靠网络环境构建起良好的实验教学环境，成为了当下了远程教育中所关注的焦点。
一、虚拟实验
虚拟实验是在虚拟现实与网络技术的基础上衍生而来的实验模式，它与真实实验相对存在，共同组成了科学实验。古往今来，各个领域的学者对虚拟实验的认识都不尽相同，一般认为虚拟实验是一种融合网络、传感、通信等多种技术来给使用者提供类似真实实验功能与逼真实验环境的电子平台，包含了文字资料、音视频资料、使用帮助和虚拟物体等多方面信息。
二、虚拟实验发展概况及在教育中的意义
20世纪末，虚拟实验技术在虚拟现实（VR）的基础上产生，实现了实验教学的远程化，使教学手段远距离性同实验近距离性之间的矛盾得到了根本性改变。经过数十年的改良，目前发达国家的虚拟实验室日益普及，吸引了许多科研机构与院校的大力支持。但我国的研究工作相对落后，直到近几年才慢慢重视虚拟实验，并建立起了部分较为完善的虚拟实验室。
虚拟实验突破了时空的限制，学生在有计算机与网络时便可随时随地展开实验，在交互性强、建模逼真的情况下，学生的积极性得到极大的调动，有效降低了实验成本，教学效果也大大提升。虚拟实验教学中丰富网络资源与灵活、自主、交互性实验环境的提供实现了实践、理论教学的紧密结合，提高了远程教学的效率。
三、远程教育中虚拟实验的可行性与必要性
1.可行性。首先，良好的开发工具给虚拟实验发展的前提，逐渐人性化、智能化、简单化、多功能化的开发工具给远程教育中虚拟实验的开展创造了可能；其次，计算机网络技术、虚拟现实技术、Web技术和硬件发展给虚拟实验带來了可靠保障，确保了虚拟实验的想象性、沉浸性及交互性，结合Java语言、CSS和HTML等的Web技术使虚拟实验有了强大的技术支持；再次，数据库的完善为虚拟实验教学提供了必要的数据支撑；最后，前人的经验也给虚拟实验的顺利建立带来了理论支持。
2.必要性。虚拟实验教学远程教育理念和现代远程教育深入发展的必然要求。现代远程教育是一种不受对象与时空限制的教育理念，倡导以学习者为中心展开个性化的自主学习。虚拟实验教学是远程教学中的关键环节，能够让学生在交互、自主的实验环境中融会贯通，有利于现代远程教育的发展。此外，虚拟实验的出现也改变了中学生参与远程教育的受限情况，学生依靠网络足不出户便可完成实验，在直观感受实验过程的同时也节省了大量的学习时间。
四、虚拟实验系统的构建分析
1.构建原则
在远程教育中构建虚拟实验系统时应当遵循以下几个设计原则：①界面友好。系统要在具有实用功能的同时为学生营造舒适、愉快和轻松的实验环境，令学生乐学、好学；②良好导航。学生一旦在虚拟实验中迷失方向便极易失去实验兴趣，故虚拟实验系统必须拥有足够精确的导航作用；③最佳反馈效果。实验效果反馈与学生接受、理解状况息息相关，虚拟实验教学要想真正实现因人而异，就必须要做到原因说明并提出意见，通过良好的反馈来鼓励、引导学生发现规律；④虚实结合。作为实验教学的一种辅助方法，虚拟实验并不能完全代替实际实验，针对Flash等不适合开展虚拟实验的课程，应当合理放弃。
2.构建方案
（1）主要结构。用户通过互联网对Web服务器进行访问，各地实验者利用本地电脑进行对虚拟世界的访问并实现协作或异地实验，获得相应的实验结果。实验者通过浏览器对实验现象、实验参数做出实时观察与修改，在此基础上完成实验操作。实验仪器、用户信息、虚拟实验数据储存于数据库中，本地平台所提供的插件与浏览器与硬件平台具有无关性。
（2）功能模块。虚拟实验主要有以下四个功能模块：①管理。包括实现虚拟实验室软硬件系统资源管理的系统管理、对用户进行管理员-老师-用户分级权限管理的用户管理、增加删除试验项目和更新内容的实验项目管理、添加或更新实验虚拟仪器的实验仪器管理；②实验。包括知识库、实验列表、实验展示和指导思考等子模块，其中知识库主要给师生提供实验相关名著、简史、人物等拓展知识，实验列表包含实验的目的、内容、简介和操作要点等，实验展示通过动画、视频等形式提示学生正确操作步骤，指导思考则为学生提供解题和出题服务；③结果评价。包含实验提交、评阅与老师答疑。该模块主要让教师结合评阅结果给学生学习提出针对性指导并安排下一步实验计划，解答实验中学生遇到的问题；④交流讨论。分为生生、师生交流，旨在通过零距离交流了解学生具体知识掌握情况与教学进度，引导学生对实验问题做出深入探讨。
五、讨论
作为一个支持远程实验的系统，虚拟实验技术的出现完善了远程教育的理论，进一步拓宽了教育思路。伴随网络技术、虚拟现实技术等先进科技的不断进步与硬件设备价格的逐步降低，这一新的远程教育媒体将以其巨大的教学优势与潜力在远程教育领域得到更加广泛的应用，获得越来越好的发展前景。
参考文献：
[1]叶小英. 虚拟实验教学系统在远程教育中的应用与评价研究[D].北京邮电大学，2011.
[2]张明文. 初中化学虚拟实验半自动实验报告系统的设计与实现研究[D].西北师范大学，2012.
[3]刘蒸蔚. 大型分析仪器虚拟实验训练系统设计与开发研究[D].第二军医大学，2014.
作者简介：赵媛（1991），性别：女，民族：汉，籍贯：四川广元，学历：研究生在读，单位：湖南师范大学教育科学学院，研究方向：远程与虚拟教学设计。
【关键词】虚拟实验教学系统 远程教育 应用 评价
【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0040-02
随着现代经济水平的快速提升和网络、多媒体、计算机技术的不断进步，现代远程教育得到了越来越好的发展，在对教育教学的探索与实践中取得了显著成绩。与此同时，由于现代远程教育发展还不够成熟，具体应用中有诸多亟待解决的问题，实验操作便是其中面临的一大难题。在远程教育活动逐步深入的背景下，怎样依靠网络环境构建起良好的实验教学环境，成为了当下了远程教育中所关注的焦点。
一、虚拟实验
虚拟实验是在虚拟现实与网络技术的基础上衍生而来的实验模式，它与真实实验相对存在，共同组成了科学实验。古往今来，各个领域的学者对虚拟实验的认识都不尽相同，一般认为虚拟实验是一种融合网络、传感、通信等多种技术来给使用者提供类似真实实验功能与逼真实验环境的电子平台，包含了文字资料、音视频资料、使用帮助和虚拟物体等多方面信息。
二、虚拟实验发展概况及在教育中的意义
20世纪末，虚拟实验技术在虚拟现实（VR）的基础上产生，实现了实验教学的远程化，使教学手段远距离性同实验近距离性之间的矛盾得到了根本性改变。经过数十年的改良，目前发达国家的虚拟实验室日益普及，吸引了许多科研机构与院校的大力支持。但我国的研究工作相对落后，直到近几年才慢慢重视虚拟实验，并建立起了部分较为完善的虚拟实验室。
虚拟实验突破了时空的限制，学生在有计算机与网络时便可随时随地展开实验，在交互性强、建模逼真的情况下，学生的积极性得到极大的调动，有效降低了实验成本，教学效果也大大提升。虚拟实验教学中丰富网络资源与灵活、自主、交互性实验环境的提供实现了实践、理论教学的紧密结合，提高了远程教学的效率。
三、远程教育中虚拟实验的可行性与必要性
1.可行性。首先，良好的开发工具给虚拟实验发展的前提，逐渐人性化、智能化、简单化、多功能化的开发工具给远程教育中虚拟实验的开展创造了可能；其次，计算机网络技术、虚拟现实技术、Web技术和硬件发展给虚拟实验带來了可靠保障，确保了虚拟实验的想象性、沉浸性及交互性，结合Java语言、CSS和HTML等的Web技术使虚拟实验有了强大的技术支持；再次，数据库的完善为虚拟实验教学提供了必要的数据支撑；最后，前人的经验也给虚拟实验的顺利建立带来了理论支持。
2.必要性。虚拟实验教学远程教育理念和现代远程教育深入发展的必然要求。现代远程教育是一种不受对象与时空限制的教育理念，倡导以学习者为中心展开个性化的自主学习。虚拟实验教学是远程教学中的关键环节，能够让学生在交互、自主的实验环境中融会贯通，有利于现代远程教育的发展。此外，虚拟实验的出现也改变了中学生参与远程教育的受限情况，学生依靠网络足不出户便可完成实验，在直观感受实验过程的同时也节省了大量的学习时间。
四、虚拟实验系统的构建分析
1.构建原则
在远程教育中构建虚拟实验系统时应当遵循以下几个设计原则：①界面友好。系统要在具有实用功能的同时为学生营造舒适、愉快和轻松的实验环境，令学生乐学、好学；②良好导航。学生一旦在虚拟实验中迷失方向便极易失去实验兴趣，故虚拟实验系统必须拥有足够精确的导航作用；③最佳反馈效果。实验效果反馈与学生接受、理解状况息息相关，虚拟实验教学要想真正实现因人而异，就必须要做到原因说明并提出意见，通过良好的反馈来鼓励、引导学生发现规律；④虚实结合。作为实验教学的一种辅助方法，虚拟实验并不能完全代替实际实验，针对Flash等不适合开展虚拟实验的课程，应当合理放弃。
2.构建方案
（1）主要结构。用户通过互联网对Web服务器进行访问，各地实验者利用本地电脑进行对虚拟世界的访问并实现协作或异地实验，获得相应的实验结果。实验者通过浏览器对实验现象、实验参数做出实时观察与修改，在此基础上完成实验操作。实验仪器、用户信息、虚拟实验数据储存于数据库中，本地平台所提供的插件与浏览器与硬件平台具有无关性。
（2）功能模块。虚拟实验主要有以下四个功能模块：①管理。包括实现虚拟实验室软硬件系统资源管理的系统管理、对用户进行管理员-老师-用户分级权限管理的用户管理、增加删除试验项目和更新内容的实验项目管理、添加或更新实验虚拟仪器的实验仪器管理；②实验。包括知识库、实验列表、实验展示和指导思考等子模块，其中知识库主要给师生提供实验相关名著、简史、人物等拓展知识，实验列表包含实验的目的、内容、简介和操作要点等，实验展示通过动画、视频等形式提示学生正确操作步骤，指导思考则为学生提供解题和出题服务；③结果评价。包含实验提交、评阅与老师答疑。该模块主要让教师结合评阅结果给学生学习提出针对性指导并安排下一步实验计划，解答实验中学生遇到的问题；④交流讨论。分为生生、师生交流，旨在通过零距离交流了解学生具体知识掌握情况与教学进度，引导学生对实验问题做出深入探讨。
五、讨论
作为一个支持远程实验的系统，虚拟实验技术的出现完善了远程教育的理论，进一步拓宽了教育思路。伴随网络技术、虚拟现实技术等先进科技的不断进步与硬件设备价格的逐步降低，这一新的远程教育媒体将以其巨大的教学优势与潜力在远程教育领域得到更加广泛的应用，获得越来越好的发展前景。
参考文献：
[1]叶小英. 虚拟实验教学系统在远程教育中的应用与评价研究[D].北京邮电大学，2011.
[2]张明文. 初中化学虚拟实验半自动实验报告系统的设计与实现研究[D].西北师范大学，2012.
[3]刘蒸蔚. 大型分析仪器虚拟实验训练系统设计与开发研究[D].第二军医大学，2014.
作者简介：赵媛（1991），性别：女，民族：汉，籍贯：四川广元，学历：研究生在读，单位：湖南师范大学教育科学学院，研究方向：远程与虚拟教学设计。