[摘要]针对职业类院校实验建设现状及困境，利用虚拟实验室技术对实践教学进行改革，分析了虚拟实验室特点，对虚拟实验室功能模块进行详尽的划分及设计。并对网络虚拟实验室的管理提出合理建议。

[关键词]网络虚拟实验室 模块 管理

中图分类号：G48 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2009）0720136－01

随着职业教育的发展，学生规模急剧膨胀，职业类院校实验室建设规模严重滞后于迅速膨胀的学生规模。如果仍然采用传统的实验教学方法，就目前职业类学校经济状况，想通过扩大实验室的规模添大量仪器设备来满足传统的实验教学，一般是难以实现的，因此改变传统实验教学模式迫在眉睫。

建立基于虚拟仪器技术的虚拟实验室系统，以软件编程代替实际实验，并提供实验项目的远程访问服务，能够有效解决职业类院校中由于实验资源紧张带来的一系列问题，已成为职业类院校实验室建设的一种必然趋势。

一、网络虚拟实验室的建立

（一）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，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。

（二）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。与传统实验教学相比，网络虚拟实验室具有如下特点：

1．突破了传统实践教学模式受时间、地点的限制，并且可以利用计算机网络网络提高实践教学效率，更好地培养学生独立分析问题、解决问题的能力。进一步提高学生的实践技能。

2．强调“网络就是实验仪器”的概念。网络在实验中充当了以往由操作台和设备实现的角色。通过建立网络虚拟实验室，远程教育的学习者不必担心缺乏实验条件，也不必为实验到处奔波，他们通过网络中的基于虚拟仪器的虚拟实验环境，同样能够“身临其境”地观察实验现象和进行“实际”操作，甚至和异地的学习者合作进行实验。

3．鉴于网络虚拟实实验的开放性和共享性，资源的可重复利用率提高，系统组建时间缩短，功能易于扩展和管理，使学生的实验操作机会得以增加，实验范围和科目得以扩大，高新技术在教育领域内的优势可以充分发挥出来。

（三）计算机专业虚拟实验室的创建。一个完整意义上网络虚拟实验室不仅能完成相关的虚拟实验仿真，还应能完成相关实验数据的处理，所以网络的虚拟实验室在功能具体设计应包含以下模块：

1．公共模块。在该模块中，系统主要完成的功能：系统提供实验室的一些公告信息，通过实验设备实体的三维展示，使学生对实验设备实体的相关知识有一个直观的了解；学生在该模块可以完成真实实验的预约；教师可提供相应的实验安排信息，提交相应的实验报告模板。

2．虚拟仿真实验模块。通过本模块，学生应能通过虚拟实验系统，不仅可以按实验教学的计划，完成老师规定的实验，而且能根据自己的想法，设计实验并完成，这要求虚拟实验系统设计应考虑实验的自主性问题，不能规定虚拟实验系统只能按规定的步骤去完成；在该模块还能完成实验相关数据保存，通过保存的数据，学生可通过实验报告模块产生电子的实验报告；教师可以通过仿真系统，调用学生的实验数据，去动态检查学生的实验情况。

3．实验报告处理模块。在本模块中，学生根据教师提交的实验报告模板，填写相关的内容，实验数据从服务器获取自动添加，并能完成相关数据的处理，实验报告最终提交给服务器；教师通过该模块，下载学生的实验报告进行批阅。针对学生自主实验给出相应的模板，除提交实验数据外，学生还应提交实验设计，实验相关设计图（电路图、网络拓扑图等）。

4．交流模块。该模块完成两大功能，其一：实验的在线交流，在实验过程中，学生间可以通过该模块，相互之间进行实验情况交流；其二：在留言部分，学生可以将实验中遇到的问题及实验情况反馈给教师，老师可以通过本模块与学生进行交互，回答学生提问。

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，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，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]林川、刘胜永、潘盛辉，基于Web的虚拟实验系统的设计[J].软件导刊，2007（1）：39-40.

[2]刘红玲、杨凯，基于VRML的网络虚拟实验室建设，徐州工程学院学报，2005（5）.

作者简介：

罗晓东（1971-），男，硕士，淄博职业学院讲师，研究方向：计算机教学及实验室管理。