学文网虚拟实验室篇1
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[2] 《虚拟化与云计算》小组.虚拟化与云计算[M].北京:电子工业出版社,2009.
[3] 赵立威,方国伟.让云计算触手可及微软云计算实践指南[M].北京:电子工业出版社,2010.
[4] 高宏卿,汪浩.基于云存储的教学资源整合研究与实现[J].现代教育技术,2010(3):97-101.
虚拟实验室篇2
1.1能够激发学生的学习兴趣，使其发挥主观能动性
虚拟实验室具有3个特色，即沉浸性、交互性和构想性[4]：能够使学生沉浸在虚拟场景中，投身于实验活动中，并及时准确得到反馈信息，使学生从视听触摸各方面获得直观感受。虚拟实验技术是将文字、***形、声音、***像、动画有效的结合在一起全方位地呈现给学生，这样就可以不断地刺激学生的感官，激发学习兴趣。而且，虚拟实验技术采用问题式教学法，将学生带入问题存在的环境，有针对性启发性地引导学生思考；并能将抽象的学习和现实病例结合起来，诱导学生展开联想，主动思考；学生可以直接与周围虚拟环境进行交流，***文并茂的功能使其获得丰富的感性认识，加深对抽象概念的理解和记忆，逐步培养学生分析、综合、归纳等思维能力，并能最大程度激发学生的学习兴趣[5]。虚拟实验室应用于临床诊断学，打破传统教师在学习过程中的主导地位，使学生能够很好地发挥主观能动性，提高主动思考，逐步解决问题，培养临床思维的能力。将学习新知识、反复练习和自我测试有效地结合，形成一种积极、生动、高效的教学模式。这是以往传统教学方式无法比拟的，因此在教学中具有重要的、不可替代的作用。
1.2节约教学资源，弥补教学条件欠缺
传统的临床诊断学包括理论授课和实习教学两部分，主要以教师讲授、书写板书、结合幻灯片演示和示教来进行教学。面临教学场地限制、教学经费缺乏、师资力量不足等问题。而且，学生主要获得的是间接知识。虚拟实验室可以创建出虚拟的学习环境，解决上述存在的教学问题，使学生能够直观形象的进行观察和学习。而且能够反复利用，节约教学成本和资源。诊断学教学无论问诊、体格检查还是辅助检查的判读，都需要反复演练，逐步培养学生的临床思维和实践能力，利用虚拟实验技术可以解决日益增长的医学生数量和有限的教学资源之间的矛盾。
1.3提高医学生临床实践经验，减少医患矛盾
在医学院校中以往的传统教学以课堂授课为主，学生缺乏实践经验，纸上谈兵难以很好掌握诊断学基本功。虚拟实验技术的优势之一就是可以让学生们反复实践，改变原来只能听，而摸不着看不见的状态。能够模拟各种疾病，不同的症状和体征，医学生可以根据自己的情况，自由选择，因材施教，反复训练。另外，医学领域需要与患者、家属密切接触，而目前医患关系欠佳，学生很难单纯通过临床实习全面系统获得诊断学的实践经验，甚至存在增加医患矛盾和医疗隐患的风险。而虚拟现实技术既能提高教学质量，又可以规避矛盾，消除隐患，减少风险。
1.4完善临床技能考核综合评估体系
以往的医学考试通常重视理论知识的掌握，而轻视临床实际操作能力的检验。学生往往死记硬背，而不会活学活用。虚拟实验室应用于诊断学考核中，可以根据情况设计出各种模块，如某种疾病的问诊，阳性体征的查体，心电***的判读及临床基本穿刺操作，可以全面考核学生的临床技能的实际掌握情况，便于发现教学中存在的问题和遗漏，查漏补缺，及时修正，确保教学质量的提高。
2虚拟实验室在临床诊断学各部分教学中发挥的作用
医学教育涉及人体的复杂结构和功能，传统教育依靠教师口头讲授、板书、挂***，即使结合多媒体声音、***像等也无法将人体的立体结构呈现给学生。而虚拟实验技术可以将人体从整体到局部，从内部到外部，包括神经系统、血管系统等，均可立体形象的展示出来，使学生一目了然，从感性认识开始，逐步掌握相关知识[6-7]。临床诊断学作为各临床学科的基础，将虚拟实验技术贯穿至诊断学各部分教学内容中，可大大提高教学质量和效果。临床诊断学主要包括4个部分：
2.1问诊
问诊是医学生成长为临床医生前所必须掌握的重要技能，而且对于疾病的诊断至关重要。但初学诊断学的学生，在学习问诊阶段也会遇到很多问题，比如患者的配合、语言表达能力、沟通能力、受教育程度等都会影响问诊的效果。而利用虚拟患者，人机对话问诊，模拟问诊全过程，反复演练，有利于医学生掌握规范的问诊用语和正确的问诊方法。也能激发学生的学习兴趣，增强信心，有效地掌握问诊方法和技巧。
2.2系统体格检查
该部分是临床诊断学教学中的重点和难点，理论授课讲述内容多，必须结合实际演练才能很好掌握，而临床实习中，由于患者数量及病种的限制，常常出现实习内容与住院患者不匹配的现象。而且，目前医患关系紧张，患者维权意识强，很难充分配合。利用虚拟标准化病人可以解决这些问题。虚拟标准化病人系统是由两部分组成：电子标准化病人和多媒体软件。多媒体教学软件可将相关的文字、***片、声音等有机地结合在一起，尽可能模拟真实患者设计[8]。学生可以在虚拟标准化病人身上进行系统的体格检查，可以反复练习心肺腹部视触叩听4步查体操作；可以看到虚拟标准化病人疼痛、病理反射等反应；触到甲状腺肿大、肝脾肿大等阳性体征；叩出清音、浊音、鼓音、实音；听到正常或异常的心音、呼吸音、心脏杂音、肠鸣音等。其中，心脏听诊最为复杂抽象，学生难以很好掌握，虚拟标准化病人可设计各种类型的杂音反复对比，并结合多媒体技术可将杂音产生原理与心脏运动、心动周期、心电***相结合以动画的形式演示给学生，将抽象复杂的知识形象生动的呈献给学生。另外，虚拟标准化病人具有纠错功能，并给出评分，使学生们在反复演练中逐步掌握扎实的临床基本功。
2.3辅助检查
以心电***教学为例，在心电***学习过程中，学生往往感到抽象、难以理解记忆。要想提高心电***认识的水平与能力，就要让学生们从原理入手，了解心脏的结构，传导系统解剖以及心电***形成的原理。虚拟实验技术可以创建出心脏三维模型，让同学们直观地从不同角度、不同切面研究心脏结构，明确心电活动的产生原理[9]。另外，给虚拟标准化病人反复行心电***检查可使学生多动手、多练习、多思考，一边操作，一边学习***形，并结合具体病例判读各种异常心电***。理论联系实际，提高医学生的动手能力和临床思维能力。
2.4临床基本操作
虚拟实验室篇3
关键词：虚拟实验室；开放性；虚拟器件；建模方法；高效系统
0前言
在高等教学和许多远程教育甚至在科学普及中，实验是非常重要的教学内容的一部分，但是现在许多的教学实验是在实验室里完成的，这样的运作方式有着很多困难以及不足的地方，如：投资大、损耗大、周期长、维修困等因素。但是如果在虚拟实验室中，那么我们就可以利用计算机技术去完成教学中的实验，不仅是可以让实验者感觉到自己像是在真实的实验的环境中一样，这不仅会让学生很轻松的就学习到知识并且简单的达到了实验最初想要达到的目的，在这个过程中，实验者学会了更多的东西与平时实验相比，几乎是平时实验效果的几倍。伴随着科技快速的发展，网络技术也得到了全面的普及和猛速增长，我们需要快速的把这项有利于社会的技术快速的建立在虚拟实验室中，尤其是在远程教学模式中，快速建立起拥有各种功能设施和先进齐全以及拥有良好的设备的网络虚拟实验室，这已经成为了现代教育必须具备的教学设施。本次论文就从教学的需要为核心出发，解决虚拟实验室的系统设计与虚拟实验的建设实现方法，于是就提出了一种计算机的硬件的设计，主要是讲述调度算法在虚拟器件的仿真以及在建模技术和仿真方面的的应用。
1有关虚拟实验系统的概述
现在虚拟实验软件在课件中应用最广泛，它的优点是操作方便、研究费用低、不易损耗、灵活的表达方式[1]。但这种软件也有他的弊端，就是它只能是单纯的演示实验，不能实现用户按照自己的要求去设计想要的实验。但是，有一种方法可以让用户按照自己的要求来构造自己满意的实验方案，并且还能在虚拟实验环境下进行设计、运行和检验实验结果，这种方法就是以网络环境的开放性虚拟实验系统为基础。因此，想要克服一般的基于课件的虚拟实验软件的缺陷，我们就必须研发出具有通用性和交互性性能很好的软件。目前，在硬件的驱动、计算机的电路设计以及有关信息信号的检测方面主要用的系统便是虚拟实验系统。
2有关虚拟实验系统的设计框架
简单的举一例子来说，如果用户在计算机的组成原理的虚拟实验系统和数字逻辑下，那么用户将会有对电路进行编辑的权利，更有甚至，如果用户可以在交互层里面，那么他还能进行一些操作方法十分容易和方便的“所见所得”的功能。在交互层里面，用户还能能进行实验结果的处理，最后计算机再把各种形式的数据返还给用户。对虚拟器件库访问也将会是很简单的事，只要在虚拟实验仿真层上面，用户就可以通过分析电路拓扑结构，运用系统仿真调度器进行实验结果仿真的查询。虚拟器件是具有功能***而且彼此有着关联的一类实物。用户在虚拟实验的条件下还能有一个最真实的虚拟实验环境，它需要通过多个虚拟器件的协作完成。
3系统设计和实现
（1）有关对虚拟器件库的建模。虚拟器件库就是与客观的现实生活的相关器件进行直接的映射，其中虚拟器件哭模型的建立是最困难的对于虚拟实验室系统设计，因为一个模型的好与坏会直接影响到整个系统的性能以及仿真算法所需要的是时间。虚拟库模型的好与坏的判断：第一，拥有良好的封装性；在虚拟器件和外界之间，虽然有着简单与清晰的信息之间的交换，可虚拟器件对外界来说并不是完全可见的。第二，拥有完好的可延伸性；在虚拟库中的虚拟器件能动态添加的情况下，虚拟库能够简单的方便地进行信息的保护。第三，拥有正确的可重用性了；只要当我们在新的虚拟器件的时候，这时候以前有的成熟虚拟器件就可以帮助我们建立完好。
（2）有关于面向对象的虚拟器件的建模方法。面向对象的建模方式在虚拟器件是非常的实用，因为它拥有许多良好性质，比如说；1、可理解；2、可重用；3、可扩展等良好性质。如何去在面象对象的条件下建立一个虚拟器件？由于客观世界的器件是它的第一对象，所以在虚拟器件里，只要有的消息的传递就会产生一系列的系统活动，对于虚拟实验系统具有的功能的系统结构，他是通过虚拟器件的操作和一些信息间的互相作用进行完成的。通过静态数据和动态行为进行对象的封装，而且是属于某个范围类的，但是这样更具有特殊意义上的层次化的结构。它的本质是映射对象下的静态数据，并且有关虚拟器件的特殊行为主要是通过对象动态行为进行表达的。消息的相互协作也是对象间的一种方式。在面向对象中的继承和组合机制方面上，还能从以前的模型中生出许多从未有过的器件模型。因此，可重用性也是我们需要对虚拟器件进行完成的，比如说：我们可以通过建模的与非门的组成来代替在芯片上输入四与非门来运行。
（3）有关对系统仿真调度器的设计与实现。有关系统仿真调度器的设计，可以通过建立正确的虚拟器件库的去实现，根据电路有关的拓扑消息，电路上的仿真检查是通过用正确并且有成效的仿真调度算法教学实现的[2]。器件模拟次序的方法是调度算法的实质。像这样的调度方式是有许多的优点，比如说：方便操作、易于构造，但是它也有一些缺点的，比如说，只能简单的处理一些零延迟或者是单位延迟模型的实例，因为在他的内部模型里是只有相当少的功能对于精确的时序和延时信息而且效率十分低。像这样的仿真模式已经不能满足目前对仿真模式的要求了。
4结束语
对于当前来说，我们在远程教育中实验的进行与他的进展依然是一个很大的难题，在本文，我们提出了虚拟实验系统实现方案，当他在网络的计算机硬件条件下，我们可以看见有关虚拟实验系统的具体实现的方案是具有完美的开放性和交互性。并且该系统已经在生活得到很广的应用，很简单的就在互联网上得到快速的推广。
参考文献：
[1]冯惠***,冯允成.一个面向对象的仿真建模框架系统工程理论与实践[J].1999,19(05):61-66
虚拟实验室篇4
工业工程(Industrial Engineering,IE)是研究组织如何用最有效的方式来使用包括人、机器、材料、信息及能源等基础因素来进行制造过程的学科[1-2]。工业工程具有管理学和工程学双重属性,它利用工程技术手段对研究对象进行观察、实验、分析、设计,是一门实践性极强的学科[3-5]。工业工程实验室始建于2002年,主要是为工业工程、电子商务、信息管理等本科专业学生开设专业基础实验和专业实验。现代工业工程综合实验室开设实验的总体层次结构见***1所示。工作研究实验属于基础工业工程层次,它的技术体系是着眼局部改造。
基础工业工程加上人因工程、制造系统、生产运作管理、质量管理与可靠性、物流工程这5个实验模块构成了传统工业工程,其特点是着眼于生产和管理的全过程和整体系统的效益提高。传统工业工程加上企业信息化及系统建模与仿真2个实验模块构成了现代工业工程,它在全面性、整体性的基础上,吸收了信息技术的特点,面向企业的柔性化、集成化、全面化服务。其中工业工程的一些共同核心实验设备群包括:机械加工单元、产品装配单元、原材料、产成品仓储单元及设计与管理单元,见***2。因场地面积、设备台套数、能耗等资源所限,也为了给更多的同学以更直观、更深入的工业工程实验沉浸式学习体验机会,我们希望我们的工业工程实验室能够有能力在网络上进行虚拟现实的展示。1虚拟现实展示虚拟现实(Virtual Reality,VR)是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境,采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的虚拟环境,用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响,从而产生亲临等同真实环境的感受和体验[6-7]。人的眼睛接收的信息量最大,所以虚拟现实中最重要的就是三维(3D)立体的展示。立体视觉就是需要两只眼睛看见的有所不同,从而形成视差产生立体感[8-9]。
形成3D立体视觉的方法,我们总结归纳为:
(1)色分法。这种方法又叫补色法,在接收机屏幕上用互补的两种颜色分别显示出供左、右两眼观看的***像,如***3所示。
(2)振分法。将左右眼***像分别用偏振方向正交的两个偏振光投射到人眼,通过戴上一副通透偏振光的眼镜,使两眼分别看到所需***像,见***4。
(3)时分法。以一定速度频率轮换传送左右眼***像,显像端在屏幕上轮流显示双眼应对应的各自***像,见***5。
(4)空分法。利用空间位置,把画素分配给左眼和右眼,见***6。
(5)真三维。立体视觉系统中最新的研究方向,可以直接观察到具有物理景深的三维***像,见***7。2经济型VR/3D改造方案研究型教学模式是相对于以单向知识传授为主的教学模式提出的[10-11],其目的归根结底是要培养出一种创造性地运用知识、观察问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力[12-13]。为了更有效地利用资源,也为了给同学提供一个低成本的工业工程实验沉浸式学习体验平台[14-15],我们提出了工业工程实验室经济型VR/3D改造方案,如***8所示。
整个系统业务流程由下向上可分为:“三维信息获取”、“三维信息处理”、“三维信息”与“三维信息接收”4个环节。
1)三维信息获取。获取实验系统三维展示的原始数据(源信息部分)。此环节中,我们采用的硬件是富士REAL 3D W1立体数码相机,见***9,设备造价约为3 000元。其有效像素1 000万像素,采用双潜望式镜头。可获取3D静止***像(多重画面格式的MPO及JPEG格式),也可获取3D动态视频(双***像通道的立体声3D-AVI格式)。
(2)三维信息处理。对获取的三维展示信息进行理以及格式转化,以获得我们所需格式的***像及视频。此环节,我们采用的软件为3DCombine软件,目前其最新版本为v5.33,造价为49.5美元。以3DCombiner软件对获取的双通道的***像及视频进行合成,处理为“Red/Blue Anaglyph(Color)”格式的***像及视频,见***10,以适应经济型三维信息接受(红蓝眼镜方式)。此环节的硬件部分,可采用普通的***形工作站结合红蓝眼镜(塑胶镜架、树脂镜片,约5元/副)等各种实验观测装置。
(3)三维信息。将处理完成的Red/BlueAnaglyph(Color)格式的***像及视频存储起来,上传至Web Server,通过网络将三维展示信息进行虚拟实验室的传输。
(4)三维信息接收。以PC机等个人设备通过校园网和Intranet/Extranet/Internet途径,接收虚拟实验室信息,并以多个红蓝眼镜等方式进行三维展示(纸质镜框、塑料薄膜镜片,约为1元/副)。整个系统造价低廉效果佳,只需在原有虚拟实验室软硬件的基础上增加不到1万元的投入,就可完成对工业工程虚拟实验室系统进行经济型VR-3D改造。
虚拟实验室篇5
关键词：机能实验学；虚拟实验室；建设
【中***分类号】G64【文献标识码】A【文章编号】1674-7526（2012）08-0376-01
1虚拟实验室的概念与现状
虚拟实验室是一种基于网络技术、虚拟仿真技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统，是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化，也是目前除理论与实验之外的第三种研究设计手段和形势。
虚拟实验室在发达国家已十分普及。虚拟实验室（virtual laboratory，VL）的概念，是由美国弗吉尼亚大学（University of Virginia）的威廉・沃尔夫（Wil-liam wolf）教授于1989年首先提出的，其初衷是为了方便不同实验室中的科研人员共享彼此的数据、仪器，并能交流思想和进行远程科研合作。美国作为当今的科技强国，为继续保持其在科学技术领域的领先地位，尤其重视信息技术的研究，并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划。在国内，虚拟实验室的建设也得到了应有的重视。目前从网上可查到的信息和各院校开放的对外服务看，清华大学、北京大学、上海交通大学、华南理工大学等高校已陆续在网上设立了自己的电子教室。随着互联网与多媒体技术的迅速发展，虚拟实验室的应用范围逐步扩大到各个领域的科研、教学、商业决策之中，其卓越的功能也由真实设备的远程共享转变为提供由虚拟仪器、虚拟材料、虚拟场景及数值模型所搭建起来的科研、教学和决策的网络化互动平台[5]。
2建立虚拟实验室的必要性
随着我国高校体制的改革和招生规模的不断扩大，以实验操作为依托的院校在实验场所、实验设备和实验制剂等方面面临着日益严峻的考验。因此实验室建设需全面革新，在加强实验室建设的同时应开辟新的实验途径，以解决实验教学问题。而虚拟实验室是通过计算机程序来模拟实验的，实验内容不受仪器设备和实验材料的限制，可以很方便的更新、增加实验内容。于是虚拟实验室便成了实验教学的一种新手段，不仅促进了实验室的改革，丰富了实验教学的方法和内容，并为实验教学提供了一个崭新的平台。
3我校机能实验学虚拟实验室建设的内容
机能实验学做为融合了生理学、病理生理学与药理学三门学科实验教学内容和手段的一门综合性实验学科，无论是实验教学还是实验操作方面都需要开辟一条经济投入少、教师教学积极性高、适合学生学习与发展的实验新途径。而我校虚拟实验室的引进在各方面都满足了机能实验学这门课程实验教学的需求。自虚拟实验系统引进以来，我校对虚拟实验室的建设做了诸多努力：
3.1教学体系的建设：在教学过程中，我校机能实验室将传统教学与虚拟实验教学相结合，第一堂基础课上就对虚拟实验室的主要内容进行讲授，将各个模块的功能进行讲解，要求学生在课前和课后都能主动利用虚拟实验室进行课程的预习和复习。这样不仅很大程度的节省了实验教学的成本，也调动了学生主动学习的积极性，提前熟悉了实验内容与实验的基本操作步骤，保证了后面实验动手操作的成功率。
为了保证学生日常的学习，我校机能实验室在校园网站上提供了虚拟实验室的客户端***，使学生可以自行在寝室***，不用去实验室，在寝室就可以进行机能实验的操作，这样就为学生的课前预习和课后复习提供了方便。另外，我校机能实验室还有严格的虚拟实验考试体系。由理论考试、操作考试和虚拟实验考试组成，要求学生必须学习和掌握虚拟实验的基本操作方法，可以进入系统进行相关的虚拟实验操作，并在期末考试中测试学生的掌握程度，以促进虚拟实验室的发展与建设，使学生主动使用虚拟实验室进行日常的学习与科研。
3.2管理体系的建设
3.2.1设备管理：虚拟实验室是基于网络平台的，所以它的管理尤其重要，需要专门的维护人员。而我校机能实验室的老师在熟悉了虚拟实验的操作后，成立了一支维护小组，承担了虚拟实验室软件的日常维护。每周定期对各个实验室的虚拟软件进行检测、安装与维护，以保证虚拟实验室在日常教学中的正常运行。
3.2.2学生管理：为了克服学生的惰性心理，提高学生自主学习能力，我校机能实验室虚拟实验室对学生实行全方位的开放。学生在上课之余，如晚上或者周末，都可以自行到我校机能实验室进行虚拟实验的学习与操作。每周安排一位值班教师，将来进行虚拟实验的学生姓名、班级登记好，分配好实验室，让学生自己进行虚拟实验操作，预习或者复习实验内容，进行实验设计与研究，并对学生实验过程中遇到的问题进行解答。这样不仅有效利用了虚拟实验室的优势资源，也使学生在课余时间有更多的学习机会。
4机能实验学虚拟实验室在教学中应用的优缺点
虚拟实验室作为一项新颖的教学手段，在教学中的应用有利也有弊。它节省了实验开支，缓解了实验动物的缺乏与实验器械、实验药品的损耗，解决了实验资源的过度浪费问题。对于教学，虚拟实验室的引进不仅使教师上课更趋于现代化与科技化，也使学生的学习从课上到课后，从被动学习到主动研究，极大的提高了实验的成功率。
另外，它也有一些地方有待提高。在实验内容方面，可以增加更多与临床相结合的版块，有利于医学生在下临床之前就把基础知识与临床相结合。但是，过多的使用虚拟实验系统会使学生产生依赖心理而忽略动手操作能力的培养，因此在日后的教学中，应更多的注意如何使传统的实验教学与先进的虚拟网络教学相结合，充分发挥虚拟实验教学的优势。
参考文献
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[3]缪晓芸，吴正明.虚拟实验室的研究与讨论[J].福建电脑，2009，11
[4]白洋，张树亮.浅谈虚拟实验室的建设[J].吉林教育，2009，11
虚拟实验室篇6
一、网络虚拟实验室的建立
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***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,***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***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***,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).
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虚拟实验室篇7
【关键字】网络虚拟实验室；过程流体机械；WebCT平台；虚拟现实技术
【中***分类号】G40057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097（2008）13―0052―03
在高等教育教学过程中，实验教学占有非常重要的地位，它是对学生进行创新素质教育的一个重要手段。目前，各高校的实验教学，大都存在着实验形式、内容、要求越来越高与实验设备、器材、场地、经费的保障相对滞后的矛盾，这在一定程度上影响了实验教学的开展和学生实践创新能力的培养。“网络虚拟实验室”是指在互联网环境下建立的“虚拟实验室”，即利用网络技术、数学建模技术和多媒体技术等在计算机上所营造的可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关操作环境。“网络虚拟实验室”以其开放性、实用性、动态特性、经济性和扩展性等特点，已成为高校实验教学改革的发展方向[1,2]。
《过程流体机械》是过程装备与控制工程专业的核心课程，经过多年的不断建设，该课程于2006年被评为黑龙江省省级精品课程。在课程建设过程中，实验教学环节一直是课程建设的重点内容。由于过程流体机械课程实验设备复杂，成本高等诸多客观原因，限制了实验教学水平的提高，部分主要实验项目仍停留在演示教学的层次上，不利于学生实践创新能力的培养，也制约了课程建设水平的提高。为此，课程组采用现代网络及计算机虚拟仿真技术，构建“过程流体机械网络虚拟实验室”，突破时间与空间的限制，为学生提供更加灵活的实验手段，为探索新型的现代实验教学模式提供指导。
一 网络虚拟实验室总体结构及教学方案设计
1 过程流体机械网络虚拟实验室设计指导思想
实验教学作为高校人才培养的重要环节之一，是一个相对***的教学过程。网络虚拟实验室的主要功能是通过现代计算机相关技术，实现远程实验教学任务。根据这一目的，过程流体机械网络虚拟实验室的设计指导思想是：以现代网络教学平台为依托，综合采用虚拟现实技术、仿真设计技术和动画制作技术相结合的方法，建设集实验教学管理、学生管理、虚拟实验教学、虚拟实验辅导和虚拟实验考核等功能与一体的过程流体机械网络虚拟实验教学系统，实现远程虚拟实验教学。
2 过程流体机械网络虚拟实验室总体结构设计
根据过程流体机械网络虚拟实验室设计的指导思想，进行网络虚拟实验室的总体结构设计，其功能框***如***1所示。其中，根据虚拟实验项目是网络虚拟实验室建设的主要内容。根据过程流体机械课程实验的特点和要求，将虚拟实验项目分为三种类型，即：
（1） 虚拟设计型实验：包括建立“活塞压缩机综合性能测试及调节”、“离心压缩机综合性能测试及调节”和“离心泵综合性能测试及调节”虚拟设计型实验；
（2） 虚拟仿真型实验：包括建立“活塞式压缩机结构拆装（2D型，L型）”、“水平剖分式离心压缩机结构拆装”、“离心泵结构拆装（单级和多级）”以及“其它类型流体机械的结构拆装（如螺杆泵、齿轮泵等）”虚拟仿真型实验；
（3） 模拟演示型实验：包括建立“典型过程流体机械工作原理”和“典型过程流体机械特殊工况产生机理”等模拟演示型实验。
3 过程流体机械网络虚拟实验室教学方案设计
远程虚拟实验教学正处于实践探索阶段，如何实现网络虚拟实验的学、做、考、辅等教学环节，是过程流体机械网络虚拟实验室教学方案设计考虑的主要内容。根据实验教学过程，结合远程教学实践经验，设计了过程流体机械网络虚拟实验室教学方案，如***2所示。
二 网络虚拟实验室的开发
随着计算机硬件性能的迅速提高，计算机及其附属设备的价格也随之降低；同时，虚拟现实技术的实现手段也越来越丰富。因此，以虚拟现实为主要技术基础的网络虚拟实验室的研制与应用在教育领域广泛开展。经过充分调研，项目组确定以校园网为硬件基础，依托WebCT网络课程开发平台，综合利用虚拟现实技术、计算机仿真技术及现代多媒体制技术，完成了过程流体机械网络虚拟实验室的建设工作。过程流体机械网络虚拟实验室建设中采用的关键技术如下：
1 网络虚拟实验室的系统平台
根据过程流体机械网络虚拟实验室建设的原则，网络虚拟实验室应具备系统的远程教学管理功能。WebCT（Web Course Tools）网络课程建设平台是一套功能完备、易用、高效的网上教学支撑系统。可提供系统的课程开发工具、全面的教学管理工具、强大的交流工具、完善的测验功能以及定期的统计功能等。[3]因此，过程流体机械网络虚拟实验室选择WebCT网络课程建设平台为开发工具。
2 虚拟实验项目的设计及实现
虚拟实验项目的设计是网络虚拟实验室的核心内容，也是技术上的主要难点。以“营造真实的实验场景，制作准确的仿真过程，培养学生的创新意识”为原则，提出综合采用虚拟现实制作技术、Flas仿真制作技术和三维动画制作技术相结合的方法，完成过程流体机械虚拟实验项目的研制工作。
通过对比分析，确定选用MultiGen Creator/Vega 虚拟现实制作软件，完成虚拟实验场景的制作和实时漫游工作。MultiGen是SGI***形工作站上著名的实时三维仿真建模工具软件，在拥有强大建模工具的同时，MultiGen的突出特点是拥有强大的兼容性，例如可以转换VRML，3DS，AutoCAD，Photoshop，Wavefront的数据。这为制作过程带来方便。Vega是MultiGen Paradigm公司应用于实时视景仿真、声音仿真和虚拟现实等领域的软件环境,它将易用的工具和高级仿真功能巧妙地结合起来,可使用户简单迅速地创建、编辑、运行复杂的仿真应用。[4]
选用Flash MX 2004作为虚拟实验仿真设计软件，该软件是Macromedia公司的一个网页交互动画制作工具，利用它所提供的面向对象程序设计语言ActionSeript2.0，可开发出交互性较强的过程流体机械虚拟仿真实验。同时，该软件还具有强大的二维动画制作技术，与3D MX5.0三维制作软件配合使用，可完成虚拟实验中所需的各种仪器、仪表和实验器材的制作。
三 离心泵综合性能测试虚拟实验实例
综合应用现代网络技术、虚拟现实技术、计算机仿真设计技术和多媒体技术，完成过程流体机械网络虚拟实验室的建设工作。下面以离心泵综合性能测试虚拟实验为例，说明综合应用上述技术建设虚拟实验项目的过程。
离心泵综合性能测试实验是过程流体机械课程的一个重要实验。目前实验教学中所用实验装置是大庆石油学院与北京化工大学联合研制的离心泵综合性能测试实验台。该实验台在硬件和软件方面涉及了变频控制技术、温度、液位、转速及转矩的测试技术、计算机数据采集技术、化工过程PID控制技术以及计算机通讯技术等，是比较典型的集过程、设备及控制于一体的多学科交叉实验装置。
由于客观条件的限制，本专业仅有一套离心泵综合性能测试实验装置，无法满足专业实验教学的需要。因此，在网络虚拟实验室中，该实验项目是重点研制的内容之一。
离心泵综合性能测试虚拟实验由实验装置浏览、实验装置部件库、实验项目操作演示和实验项目虚拟仿真等四项内容组成。其中实验装置浏览部分利用MultiGen Creator/Vega 虚拟现实软件制作完成，通过键盘控制可模拟进行实验装置的浏览，给学生以一种身临其境的视觉效果，其虚拟实验装置场景如***3所示；实验装置部件库则采用3D制作技术，完成各种实验装置部件的制作，并可显示其相关性能参数；采用Flas技术完成预定实验项目的操作演示，使学生对开放性实验项目进行预习，以掌握虚拟实验装置的正确使用；采用Flas仿真技术完成离心泵综合性能测试实验的教学工作，学生可根据实验内容，自己动手调用实验装置部件库中的相关部件组成实验装置，完成相应的实验内容。离心泵综合性能测试仿真实验装置如***4所示。
四 结束语
综合采用现代网络技术、虚拟仿真技术、数学建模技术和多媒体技术，以校园网络为平台，以“过程流体机械”省级精品课程为背景，构建“过程流体机械网络虚拟实验室”。完成“典型过程流体机械虚拟结构拆装实验”、“典型过程流体机械综合性能测试及调节虚拟设计型实验”、“典型过程流体机械工作原理及特殊工况模拟实验”等共6项过程流体机械课程主要实验项目的建设；建设“虚拟实验室”实验管理及学生管理体系；实现“过程流体机械虚拟实验”的资源共享。
参考文献
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[2] 朱敏,张际平.虚拟实验室及其教学应用[J].实验室研究与探索,2006,25(5):626-628.
虚拟实验室篇8
关键词：3dmax；有机化学；虚拟实验室
虚拟实验室的概念最早由美国的WilliamWolf教授于1989年提出，用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境。Wolf教授形象地把虚拟实验室称为“没有围墙的研究中心”[1]。随着网络技术的发展，虚拟实验室逐渐成为一种新的教学形式，基于其特点，在电工电子、医学、建筑、生化等学科教育教学中起着重要作用。据了解，目前我国很多高校根据自身教学需求，建立了虚拟实验室，典型的有：（1）中国科技大学在虚拟实验室的建设和使用方面形成了如物理仿真实验软件、广播电视大学物理虚拟实验、几何光学设计实验平台、大学物理虚拟实验远程教学系统；（2）浙江大学的虚拟化学实验，是基于Web的虚拟实验，以VRML为基础构筑虚拟实验环境，并利用Java技术来实现虚拟实验场景的人机交互；（3）同济大学建筑学院建成的可以对建筑景观、结构进行仿真的虚拟现实实验室等。这些利用计算机的虚拟实验，部分替代了在现实世界中难以进行或成本高昂的实验。此外，复旦大学、上海交通大学、陕西师范大学等高校，也相继开发出一批新的虚拟仪器系统供实验教学和科研使用[2，3]。2015年初我校开始进行“基于3dmax的有机化学虚拟实验室的设计与构建”课题研究，探索医学院校有机化学虚拟实验室的设计与构建。
1有机化学虚拟实验室构建的必要性
（1）突出“以学生为主体”教育思想。有机化学是一门依托实验教学的实用性很强的学科，是医学院校重要的基础学科，可为学生学习医学专业课程奠定基础。在教学过程中信息大部分是通过实验来传递，相较于传统教学中单一、被动的方式，虚拟实验系统能够对每个实验操作最大程度地进行仿真，将实验过程中的***像、文字、声音以及动画等因素融为一体，具有智能性、仿真性、形象性和趣味性[4]。尤其是在实验初期，学生会遇到仪器调试、管理、损坏等问题，涉及实验过程、试剂、中间产物、终产物等环节，而这些是传统实验方式无法解决的问题。（2）虚拟现实技术作为一种新兴的技术手段[5]，能够对实验内容进行模拟仿真，不仅可以增加学生的感性认识、提高动手能力，而且节约实验成本、减少实验危害，尤其是能解决化学实验室高污染问题。（3）虚拟实验室是教育教学资源不可或缺的组成部分，通过有机化学虚拟实验室的设计与构建，积累经验和技术，为本校其他医学化学类学科（如高分子化学、药物化学）及专业学科（如药用植物学、生理学、药理学等）教学做好准备，为构建具有医学特色的虚拟实验室奠定基础。
2有机化学虚拟实验室的构建（见***1）
2.1梳理文字内容
通过对医学院校有机化学实验项目进行分类、整理，设计有机化学虚拟实验室所开设的实验项目，同时研究教学大纲，编写文字内容。主要包括有机化学实验常用仪器用途使用方法和注意事项、实验基本操作、有机化学实验基本操作技术、有机化学实验讲义、有机化学实验装置组装，为构建虚拟实验室打好基础[6，7]。
2.2实验视频及照片制作
通过教师讲解与示范，对有机化学实验项目进行正确操作，记录每一步的实验现象和结果（主要通过照片或视频形式记录）。有机化学实验涉及很多危险试剂，实验过程中会产生某些危险物质，稍不注意就会造成一定伤害。此外，还有些关键步骤，如熔点测定中晶体的熔化过程，很难用文字表达清楚，因此可以通过***片、视频展现实验过程和关键步骤，对实验危险进行预估和操作认知，以有效避免实验危害。
2.3有机化学实验设备建模[8]
所谓建模就是在三维空间内创建出所需物件的三维模型，这是虚拟实验室的基础。有机化学实验涉及的很多玻璃仪器立体形象特殊，如蛇形冷凝管、加液漏斗等，应用3dmax软件制作出逼真的玻璃仪器是虚拟实验成败的关键。
2.4实验动画的制作
在3D建模基础上，在3dmax软件动画制作系统中，根据实验视频、照片进行动画制作。2.5虚拟实验室的合成有机化学虚拟实验室以动画为核心，通过运用3dmax中摄像机、灯光、场景等技巧，以及动画的制作、火焰和烟雾效果的渲染、视频编辑等专业知识与技术，能更好地表现三维立体的实验环境和实验方法，通过鼠标拖拽完成实验装置的组装、仪器使用的练习，以仿真形式强化感知。
3基于3dmax的有机化学虚拟实验室的创新性
[9]（1）3dmax是一种PC机的三维动画制作软件，用于影视制作、工业建筑设计。利用3dmax创建三维虚拟实验室，一旦模型建成就可以从各方位以任意视点与角度对实验进行观察，例如索氏提取器，通过展示明晰工作原理，这是***片、视频无法实现的。因此，有机化学虚拟实验室在有效提高课件质量与使用效果的同时，又解决了因缺少仪器设备等而无法实际操作实验的问题，一方面节省了学校在实验室建设方面的投入，另一方面也节省了在实验器材维护方面的投入。（2）由于有机化学的很多实验具有高度危险性，涉及的试剂、产物均具有较高污染性，后期处理成本很高（例如有机化学性质实验），虚拟实验室能最大限度地解决上述问题，符合目前我国各高校所提倡的“绿色化学”理念，也适应教育教学改革需要。（3）根据教学改革要求，需要不断设计和补充实验课程内容，而相关计算机技术也需要重新开发，虚拟现实技术良好的二次开发性能够很好地适应这些变化。设计人员（教师）只需将新的实验建模后放入虚拟实验室即可，这在很大程度上解决了重新开发导致的资源浪费问题，具有良好的可延续性。（4）随着网络技术的迅猛发展与校园网的建立，对于***教学视频、***实验动画演示等全方位立体化教学模式，无论教师还是学生，都可以不受时间、地点、条件限制进行基本操作练习、仪器组装等，实现了实验教学资源的共享性和开放性。
4结语
通过课前对有机化学虚拟实验室的应用，在正式进行实验时，学生自主性明显增强，实验进度明显加快，实验操作熟练程度显著提高，仪器损坏率和试剂消耗率明显下降。有机化学虚拟实验室的建立，在创新人才培养和教学质量提高中发挥着重要作用，学生实验动手能力和实践能力有效提高，创新意识、创新精神和创新能力得到明显提升，从而对提升学校办学实力、办学水平和教学质量起到有力的推动作用[10]。
参考文献：
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虚拟实验室篇9
1989年，美国的William Wolf教授提出了虚拟实验室（Virtual Laboratory）概念，用来描述一个计算机网络化的虚拟实验室环境[1]。所谓虚拟实验室，即是在虚拟现实技术下产生的可以进行虚拟实验操作的一类实验系统，它包含实验仪器设备、实验对象、实验室环境及相关实验信息资源等元素。它不仅可以是现实实验室的体现，也可以通过虚拟构想来形成。
2 虚拟实验室的基本特征
虚拟实验室应具备一些基本特征[2]：（l）与现实的一致性（或现实的延伸）；（2）高度交互性；（3）实施的信息反馈；（4）多人合作使用的功能；（5）具备一定的智能特性。近几年来，个人计算机的性能已迅速增强，在很大程度上满足了虚拟实验室的要求。对于一些在现实世界难以进行，或耗时、耗力、耗资金的实验，可以通过计算机建立能够客观反映其现实世界规律的虚拟仪器，进行虚拟实验来代替。建立虚拟实验室可以使实验人员在计算机上进行虚拟实验和虚拟预测分析，亲自操作实验仪器，观察动态过程，还可以改变实验条件和数据，总结变化规律。虚拟实验室三维立体的空间创造使实验者如同身临其境。
3 WebGL的相关技术及知识
WebGL是一种3D绘***标准，这种绘***技术标准允许把JavaScript和OpenGL ES 2.0结合在一起，通过增加OpenGL ES 2.0的一个JavaScript绑定，WebGL可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，这样Web开发人员就可以借助系统显卡来在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型了，还能创建复杂的导航和数据视觉化。WebGL技术标准免去了开发网页专用渲染插件的麻烦，可被用于创建具有复杂3D结构的网站页面，甚至可以用来设计3D网页游戏等等。WebGL完美地解决了现有的Web交互式三维动画的两个问题：第一，它通过HTML脚本本身实现Web交互式三维动画的制作，无需任何浏览器插件支持；第二，它利用底层的***形硬件加速功能进行的***形渲染，是通过统一的、标准的、跨平台的OpenGL接口实现的[3]。
4 虚拟实验室平台的设计
本虚拟实验室是一种基于WebGL标准的虚拟实验教学平台的，这在国内还是一个新的尝试。以往Web3D开发的应用程序，在运行时要安装插件，安装专有客户端软件，而本虚拟实验系统可直接访问WebGL支持的浏览器，并具有更高的三维效果，具有较强沉浸体验，的实验场景，进行相关实验操作的体验和学习[4]。
4.1 实验系统平台架构***
该虚拟实训室是基于WebGL技术开发的平台，学生操作的过程中需要使用JS的库，它可以直接调用JS的库，完成***形***像处理。分别为：
GLGE库：GLGE是一个封装了 WebGL 的JavaScript库，可以降低WebGL使用的难度。他提供了一个本地的browser JavaScript API，可以直接访问，允许在没有***任何插件的情况下使用2D/3D硬件加速应用。
WebGLU库：WebGLU是WebGL与GLU的结合，提供封装，在场景中放置Camera或者提供简单的几何***形元素。
这两个库的调用可以完成多个功能，分别是摄像机控制、模型建模、场景搭建、射线碰撞、线段绘制、光影投射、场景边界检测、UI结构与实现等。
Ajax引擎：Ajax 不是编程语言，它的作用是创建更好更快以及交互性更强的 Web 应用程序的技术。通过 Ajax引擎，本虚拟实验室的JavaScript 可使用 XMLHttpRequest 对象来直接与服务器进行通信。这样 JavaScript 就可在不重载页面的情况与 Web 服务器交换数据，使网页从服务器请求少量的信息，而不是整个页面。并可使因特网应用程序更小、更快，更友好[5]。
4.2 虚拟实验过程设计
以往的虚拟实验的操作方式过程和步骤是，首先步骤是操作者点击鼠标或点击键盘“进入”虚拟实验室，接着步骤是“来到”规定的操作平台，根据实验内容用鼠标或键盘点击、拖动、添加虚拟元件等操作方式来完成实验，最终步骤是获得实验结果，归纳总结实验。而本试验系统在完成刚才的步骤后，还有不“虚拟”的部分，既根据刚才归纳的要点，去实训场地在实训设备上操作验证。虚拟实验室和实训室连在一起，类似一体化工作室的模式[6]。
4.3 虚拟实验室所需的场景及器件的建立
建立XML文件，取名level.xml，该文件的作用就是建立虚拟实验室所需的场景及资源。
4.3.1 定义mesh
（1）建立1*1*1像素的立方体，36个定点矩阵。
-1.000000，1.000000，0.000000，
1.000000，1.000000，0.000000，
1.000000，1.000000，1.000000，
.
.
（2）建立法线。
（3）建立UV。
4.3.2 定义material
（1）材质贴***建立
（2）UV模型建立
4.3.3 定义camera
建立camera，需要调整位置，及旋转，达到三维的视***效果。
4.3.4 定义scene
（1）建立主场景名。
（2）建立主摄像机
（3）建立环境颜色
4.3.5 定义object
（1）定义场景中的实体对象模型。
（2）定义场景中的实体对象材质。
（3）定义场景中的实体对象位置。
（4）定义场景中的实体对象缩放。
（5）定义场景中的实体对象旋转。
5 总结
近年来，人工智能、网络技术、模糊控制等技术发展迅速，也为解决此类问题开辟了许多新途径。三维虚拟实验室为学生提供了崭新的实验方法，将学生和实验仪器联系起来，起到了增强扩展实验教学功能的作用[7]，这对改革传统教学方法、提高教学质量、教育资源共享等方面都具有前所未有的重要意义。
参考文献：
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[2]刘志广，吕保和，吴海霞，岳锌.《智能化虚拟实验室实现方法的研究》.
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[4]梁勇，Java语言程序设计[M].北京：机械工业出版社，2011.
虚拟实验室篇10
(1)彻底打破传统实验对时空的限制、突破传统实验对设备场地和经费的依赖。学生足不出户便可以做各种实验，获得与真实实验几乎一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。
(2)实现了实验教学的一体化。网上虚拟实验平台除能进行实验外，还能够进行实验预习、教师讲授、实验数据检验与分析、提交实验报告、教学考核与教学评价、实验中的相互交流与讨论等。整个实验教学的过程均可在网上实现。
(3)易于开设创新型实验项目。便于开设反映新技术、新成果的创新型实验是网上虚拟实验平台又一重要优势。
(4)易于不同学科不专业的同学共享虚拟实验室资源，有助于提高学生的自主学习兴趣、创新能力、实际动手能力和综合素质。
2.工业工程虚拟实验的设计
虚拟实验室的设计方法很多，基本是根据实际教学情况和技术件来确定。一般来说，有以下三种技术来实现虚拟实验室:(1)基于LabVIEW;(2)基于VRML;(3)基于Web。其中在远程教中多用基于Web的虚拟实验室，它可以网站的形式实现，各个模块内容采用DHTML、CSJ、JavaScript、ASP与数据库等技术制作成网页，包含了丰富的文字、***片、视频、动画等多媒体内容。
工业工程虚拟实验室设计从以下及格方面进行:
(1)体系结构设计:虚拟实验系统应能使处于不同地方的学生同时对某个实验项目进行实验，要求实验的所有参与者能共享该实验环境，容易在Web平台上实现。
(2)功能模块设计:按照B/S系统结构，重点采用结构化、模块化的设计方法。一个完整的虚拟实验系统一般应包括5个基本功能模块，即系统管理模块、实验管理模块、辅助功能模块、设备管理模块及***交流模块。
(3)模型的建立和优化:在建立虚拟实验系统模型的过程中，需要根据模型的复杂程度，采用不同的建模方法。对于简单的模型，采用在VRML中编程的方法建立模型;重点对于复杂的模型，则首先在专业的建模软件(如3DstudioMax、Solidworks、Pro/E等)中建立模型，然后再将其转化为VRML格式的文件。
(4)虚拟实验中的交互:交互性是虚拟现实技术最重要的特征之一，VRML的交互方式有:基于VRML自身功能的交互、基于脚本编程接口基于外部编程接口的交互。
(5)交互过程中对数据库的访问:重点是在进行虚拟实验的操作过程中，需要将相关的参数值记录在数据库中，以便能及时掌握参数的变化，并在实验结束时进行实验分析和生成实验报告。
3.结论