摘 要：这些年来，随着计算机网络和计算机软件的不断发展，众多高校纷纷提出了自己的虚拟实验室的建设方案，虚拟实验室在高校中的作用越来越明显，成为高校教学中得重要组成部分，本文介绍了构建高校虚拟实验室的体系机构、构建平台、组成和功能。
关键词：虚拟实验室；模式；平台；架构
这些年来，随着高校的不断扩招，给高校的实验室造成了很大的压力，高校中的实验是学生学习和实践的重要一环，各高校想尽一切办法，开源节流，但由于一些实验成本太高和各种条件的限制，高校实验室对教学实验来说仍然捉襟见肘，严重的影响了学校的教学和学生对知识的掌握。但随着计算机和网络不断发展，在高校建立虚拟的实验室，用计算机仿真软件来替代部分实物实验成为可能。在虚拟实验室里，学生既可以在虚拟实验台上动手操作，又可自主设计实验，方便快捷的从事各种实验，有利于培养他们的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。在虚拟实验室中，学生更易获得相关的知识、科学的指导和敏捷的反馈。虚拟实验室是未来实验室建设的发展方向，具有很高的实用价值和现实意义。1.高校虚拟实验室的网络模式 在现在的网络中存在两种模式： B/S模式和 C/S模式。在高校中推荐采用B/S模式。因为B/S模式有以下特点：1.1B/S模式建立在广域网之上，不必需要专门的网络硬件环境，可以宽带上网，租用设备．信息自己管理．有比C/S更强的适应范围，一般只要有操作系统和浏览器就行。现在的学生宿舍基本上都可以使用网络，且B/S模式下基本上不用装其他的客户端软件，使用起来比较方便，设计人员也无需开发过多的客户端程序，减轻了开发人员的负担。1.2C/S模式一般面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强．一般高度机密的信息系统采用C/S模式结构适宜。 B/S模式建立在广域网之上，对安全的控制能力相对弱，面向不可知的用户群．而学生实验的保密性一般要求不高，且学生群体比较大，流动也比较强，所以比较适合B/S模式的网络。1.3C/S模式程序应用逻辑在客户端实现，对于虚拟实验系统来说，客户端需要配置支持虚拟实验的虚拟机软件，安装支持虚拟机软件对初学的学生来说是一件麻烦的事情，而B/S模式除了浏览器和一些浏览特殊资料格式的插件以外一般不需要其它的客户端软件支持，分布在学校各个角落的的学生用户只要输入访问特定的网址便可以进入这个虚拟环境中进行相关实验课程学习。
2.虚拟实验室架构和网络平台的实现 2.1网络虚拟实验室应是一个集虚拟实验教学管理系统、实验课教学指导系统，网络实验仿真等为一体的功能强大的网上运行系统。各部分之间既相互独立又相互联系。学生通过鼠标点击、拖曳和键盘输入等操作就能进行实验。微软的.NET平台为架构,使用语言开发实现,后台数据库使用SQL Server 2008,采用三层架构的形式，可以用来设计虚拟实验室的实验平台。一个完整的虚拟实验室系统功能模块结构如图1 2.2 网络虚拟实验室系统化主要由三大部分组成：第一部分是远程客户端程用户通过浏览器发出请求，二部分是中间传输的环节信号经过校内局域网，并通过防火墙；第三部分是WEB服务器，它需启动仪器控制服务器，通过程序分析和处理从客户端采集来的数据得出结果返回给客户端。这个虚拟实验室系统的关键技术是实现远程控制，学生在客户端的浏览器发出实验请求，服务器能驱动电机启动相关的实验设备，按照学生设置的参数，运行实验得出相应的结果。并将实验结果以视频，文字、图表的形式返回给学生，最终形成实验报告。3.虚拟实验室不仅在节省实验教学资金、提高教学资源利用率，节约学生实验时间、提高实验效率上起到很好的作用，而且对于现实的常规实验教学仍具有重要的意义体现在：（1）弥补教学条件的不足。有些常规实验的一些实验效果因为实验设备、实验场地、实验环境的原因不能很好的观察到，一些实验微小的变化在实际实验中往往很难观察到，而在虚拟实验能够很好的反应出来，从而丰富感性认识，加深对知识的理解。（2）避免了危险性实验真实操作所带来的各种危险。有些常规实验带有危险性例如：化学反应所产生的燃烧、爆炸所带来的危险，生物实验的细菌病毒带来的危险等，在虚拟实验室中学生可以放心大胆的去做实验。（3）虚拟实验室重复性好。存虚拟实验中，可以像玩电子游戏一样，用鼠标键盘去控制实验，一边改变实验条件，一边观察实验结果。虚拟软件可以按我们的要求，任意放慢实验的过程，让学生看到在传统实验中看不到的变化过程，也可以在很短的时间内完成几百次或几千次的实验，让学生看到只有经过成百上千次的实验才能看到的结果，从而使学生在操作的过程中，在变化的过程中学习知识、验证知识、探索知识。4.教学型虚拟实验室的建设的几点建议：（1）选择合理的开发技术，开发出封装性强、界面友好、响应速度快的虚拟系统。 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择实可行的虚拟现实系统解决方案。虚拟实验平台的界面要友好、丰富、直观，以提高学生的实验兴趣。 （2）更新实验教学观念,重新认识虚拟实验室 受传统的实验观念的影响，很多学校和学生比较注重看的见摸得着的实体实验，并且认为虚拟实验室是网络技术、虚拟仪器技术、虚拟现实技术等新技术共同的产物,因此容易被理解为技术要求高、建设投入大的教学资源，从而让人望而生畏,不敢问津。（3）真实性 仿真系统要能够最大限度真实的反应实验的情况，这一点是虚拟实验室系统的基础。（4） 交互性强 在仿真实验在运行的过程中提供和学生交互的友好界面，完全按照学生的意图和学生设置的实验参数进行实验，增强学生对实验的控制力度和操作力度，同时记录实验的结果和数据，最终形成实验报告。这样可以大大的方便学生做实验。5.结束语 随着网络和通讯技术的不断发展，高校网络虚拟实验室必将有广阔的发展前景，高校网络虚拟实验具有众多的优点，为加强高校网络虚拟实验室的建设，为了提高高校的教学质量，我们应不断探索网络虚拟技术的应用方法，以使高校网络虚拟实验室建设实现更优化更现代化。参考文献：[1]贾银军、李新华，网上虚拟实验室的构建，《硅谷》，2011年17期.[2]曾创奇，关于高校教学型虚拟实验室构建，《电化教育研究》，2005年第09期.[3] [1]杨乐平、李海涛，《虚拟仪器技术概论》，电子工业出版社，2003. [4]牛文兴、张鹏，李俊芳，高强，网络教学系统的构建[J].河北工业大学学报，2003年 第32卷 第2期.
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