（徐州師范大學(xué)信息傳播學(xué)院，江蘇徐州 221009）

一、引言

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)的重要途徑，是學(xué)校教學(xué)的重要輔助手段，是學(xué)生真正理解理論知識，并將其運(yùn)用于實(shí)踐的重要保證，是激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的主要源泉，更是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力和創(chuàng)新能力的重要方法和手段。由于資金、實(shí)驗(yàn)器材等各種因素的影響，目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能得以很好的開展，這就制約了學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式已迫在眉睫，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)構(gòu)建的各種虛擬實(shí)驗(yàn)室[1]，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了一種新的解決方法。

本文主要對虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行介紹，論述了國內(nèi)外虛擬實(shí)驗(yàn)發(fā)展的現(xiàn)狀，并對今后虛擬實(shí)驗(yàn)的前景進(jìn)行分析。

二、虛擬實(shí)驗(yàn)概述

（一）什么是虛擬實(shí)驗(yàn)

科學(xué)實(shí)驗(yàn)一般分為真實(shí)實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)，按照我們一般意義上的理解，虛擬實(shí)驗(yàn)是相對于真實(shí)實(shí)驗(yàn)而存在的，兩者的主要差別在于實(shí)驗(yàn)過程當(dāng)中所接觸的對象是否真實(shí)。但在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，什么是虛擬實(shí)驗(yàn)，人們往往結(jié)合自身的感受有不同的認(rèn)識。

1995年5月，美國愛荷華州立大學(xué)舉行的虛擬實(shí)驗(yàn)室專家會議上采用的定義是：虛擬實(shí)驗(yàn)室是利用分布式信息通信技術(shù)，為研究和創(chuàng)新活動提供遠(yuǎn)程協(xié)作和實(shí)驗(yàn)的一個電子平臺[2]。在這里，虛擬實(shí)驗(yàn)是作為網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的一部分予以描述的，側(cè)重于遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)這個角度。

也有從技術(shù)層面上進(jìn)行描述的：所謂虛擬實(shí)驗(yàn)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果[3]。

另外，從虛擬實(shí)驗(yàn)室的功能這一角度表述的定義有：虛擬實(shí)驗(yàn)室是一個創(chuàng)造和引導(dǎo)模擬實(shí)驗(yàn)的交互環(huán)境，即實(shí)驗(yàn)場所。它由實(shí)驗(yàn)所依賴的模擬程序、實(shí)驗(yàn)單元、工具和參考資料組成。用戶可以通過增加新的物體、建立新的實(shí)驗(yàn)并把它們轉(zhuǎn)化成超文本來擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)室[4]。

國內(nèi)的學(xué)者單美賢和李藝認(rèn)為虛擬實(shí)驗(yàn)是以數(shù)學(xué)理論、相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及與其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理設(shè)備為工具，采用“面向?qū)ο蟆彼枷雱?chuàng)建的，能夠?qū)崟r操作的，非實(shí)在的實(shí)驗(yàn)空間，在此環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[5]。

（二）虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的類型

根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的浸入程度不同可以把虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分為兩類[6]：

1.桌面式的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

它是利用個人計(jì)算機(jī)或圖形工作站綜合立體圖形、自然交互等技術(shù)，以營造與客觀世界類似的環(huán)境。用戶使用鼠標(biāo)、鍵盤、三維鼠標(biāo)等輸入設(shè)備與之進(jìn)行交互，通過計(jì)算機(jī)屏幕觀察并操縱虛擬環(huán)境的物體。在桌面式的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，參與者會受到周圍現(xiàn)實(shí)環(huán)境的干擾而缺乏沉浸感，是一種初級的虛擬狀態(tài)，其成本相對較低，因而在各領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。

2.投入式虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

利用數(shù)據(jù)手套、頭盔顯示器、傳感器等復(fù)雜的交互設(shè)備，為用戶提供完全投入的功能，使用戶有一種置身于虛擬境界之中的感覺。投入式的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)需要有相應(yīng)的軟硬件環(huán)境支持，限制了其在教育領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。

三、虛擬實(shí)驗(yàn)在國內(nèi)外的研究狀況

（一）國外概況

虛擬實(shí)驗(yàn)室概念的提出至今僅二十余年，但由于因其廣闊的應(yīng)用前景，各國均在大力開發(fā)，己經(jīng)取得了一些進(jìn)展。目前，虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)在發(fā)達(dá)國家已經(jīng)相當(dāng)普及。美國作為當(dāng)今的科技強(qiáng)國，為繼續(xù)保持其在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，尤其重視信息技術(shù)的研究，并已將虛擬實(shí)驗(yàn)室列入其科研發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃。在1991年底，美國科學(xué)基金會、美國國家科學(xué)研究顧問委員會所屬的計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程通信部組成了一個“全國（科學(xué)）合作實(shí)驗(yàn)室委員會”，其任務(wù)是調(diào)查科學(xué)家對信息技術(shù)開發(fā)的需求，協(xié)調(diào)科研合作關(guān)系，組織并實(shí)施具體的信息技術(shù)開發(fā)。此后，美國聯(lián)邦政府投入資金在相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域建造了各自的虛擬實(shí)驗(yàn)室作為示范工程，開展了一系列探索性研究并取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。美國一些政府部門（如能源部），正在制訂計(jì)劃將其所屬的科研機(jī)構(gòu)過渡到虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中。目前，越來越多的院校和科研機(jī)構(gòu)正投身于構(gòu)筑一個覆蓋美國的虛擬實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)的工作中來。

作為首先提出虛擬實(shí)驗(yàn)室概念，并具有雄厚的科研實(shí)力和強(qiáng)大財(cái)力的美國，從一開始就十分重視虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與開發(fā)，他們在該領(lǐng)域的研究己處于領(lǐng)先地位。虛擬儀器系統(tǒng)及其圖形編程語言己成為美國大學(xué)理工科學(xué)生的一門必修課，其普及程度是相當(dāng)廣泛的。另外，許多國外的大學(xué)己組建了遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室，例如：德國的漢諾威大學(xué)建立了虛擬自動化工作平臺；意大利帕瓦多大學(xué)建立了遠(yuǎn)程虛擬教育實(shí)驗(yàn)室；新加坡國立大學(xué)開發(fā)了遠(yuǎn)程示波器實(shí)驗(yàn)和壓力容器實(shí)驗(yàn)。

（二）國內(nèi)概況

在中國期刊全文數(shù)據(jù)庫、中國期刊全文數(shù)據(jù)庫－世紀(jì)期刊、中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫、中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，國內(nèi)最早出現(xiàn)有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)的文章是發(fā)表在《世界知識》1993年第18期上的《走進(jìn)奇妙的世界——淺談虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)》一文。對于當(dāng)時的普通中國人來講，連計(jì)算機(jī)都是很稀奇的東西，更何況是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，人們更是聞所未聞。該文作者柯文向人們介紹了一種新的技術(shù)并大膽預(yù)測：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以用于任何領(lǐng)域、任何行業(yè)。在不久的將來，這一技術(shù)就會像計(jì)算機(jī)一樣迅速得到推廣普及，極大地改變我們的生活。

國內(nèi)出現(xiàn)有關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)的最早一篇文章是發(fā)表在《國外電子測量技術(shù)》1997年第3期上的《虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺》，討論了以計(jì)算機(jī)為平臺的電子實(shí)驗(yàn)臺的構(gòu)成及原理，并給出了以ElectronicsWorkbenchV4.0為實(shí)驗(yàn)臺的電路實(shí)驗(yàn)例子和在計(jì)算機(jī)上做電路實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法。

與西方發(fā)達(dá)國家比較，國內(nèi)在虛擬實(shí)驗(yàn)方面開展的工作雖然還有所欠缺，但近年來得到了重視，一些院校與科研機(jī)構(gòu)也開發(fā)了一些比較成熟的虛擬實(shí)驗(yàn)室。例如：

1.中科院計(jì)算機(jī)化學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室[7]

它是由中國科學(xué)院、國家科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委員會、法國促進(jìn)科技研究中法協(xié)會資助，中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所計(jì)算機(jī)化學(xué)和化學(xué)信息學(xué)研究室計(jì)算機(jī)化學(xué)研究小組開發(fā)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，包括化合物致癌毒性預(yù)測系統(tǒng)、化合物C－13 NMR譜圖模擬、紅外波譜模擬、虛擬化合物結(jié)構(gòu)生成系統(tǒng)等多種虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，它的宗旨是創(chuàng)建虛擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)室以普及化學(xué)計(jì)算與模擬，促進(jìn)化學(xué)的嚴(yán)密化，提高化學(xué)創(chuàng)新能力，服務(wù)化學(xué)界，催產(chǎn)數(shù)字化學(xué)。

2.武漢大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室[8]

由武漢大學(xué)投資1200多萬元建成的虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室將為國內(nèi)外有關(guān)數(shù)字地球、航空航天、汽車工業(yè)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)和化學(xué)等諸多領(lǐng)域的教學(xué)與科研工作提供開放的展示和實(shí)驗(yàn)平臺。他們開發(fā)的虛擬地理環(huán)境信息系統(tǒng)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)三維可視化導(dǎo)航與操作、可視化查詢與三維分析、范圍的海量地形數(shù)據(jù)分析、輸入與輸出等功能，支持基于數(shù)據(jù)庫的交互式三維動態(tài)可視化，支持多種類型、多種分辨率的海量數(shù)據(jù)一體化管理，方便的二次開發(fā)平臺，為教學(xué)提供巨大的幫助。

3.中南大學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室[9]

主要針對基于構(gòu)件和Web服務(wù)的虛擬實(shí)驗(yàn)平臺中關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)、通信和信息安全專業(yè)主要專業(yè)課程的虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。目前已經(jīng)成功開發(fā)了《數(shù)字圖像處理》、《計(jì)算機(jī)組成原理》、《數(shù)字通信原理》、《數(shù)字信號處理》、《密碼學(xué)》、《C語言程序設(shè)計(jì)》等多個虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)。這些系統(tǒng)為教師和學(xué)生提供了一個可以通過Internet在任何地點(diǎn)任何時間進(jìn)行開放性、設(shè)計(jì)性、創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)的環(huán)境。

4.北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[10]

它依靠北京航空航天大學(xué)機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)和控制科學(xué)與工程三個學(xué)科的交叉與合作，開展虛擬現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)、應(yīng)用基礎(chǔ)、關(guān)鍵技術(shù)等方面的創(chuàng)新。擁有從事虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域高水平研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和軟件系統(tǒng)，包括高性能計(jì)算機(jī)、各種虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)交互設(shè)備、數(shù)據(jù)采集與建模設(shè)施、有線和無線自組織網(wǎng)絡(luò)、大屏幕多元化演播環(huán)境等。該實(shí)驗(yàn)室還開發(fā)研制了若干支撐虛擬現(xiàn)實(shí)理論與技術(shù)研究的硬件設(shè)備和軟件平臺。例如：建立了我國第一個基于廣域?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布式虛擬現(xiàn)實(shí)支撐環(huán)境DVENET。研究開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的分布交互仿真應(yīng)用程序開發(fā)與運(yùn)行平臺BH HLA／RTI、實(shí)時三維圖形平臺BH＿GRAPH和一批虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具。

此外，我們通過網(wǎng)上的搜索引擎還可以發(fā)現(xiàn)其它很多的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，如：清華大學(xué)利用虛擬實(shí)驗(yàn)儀器構(gòu)建了汽車發(fā)動機(jī)檢測系統(tǒng)；華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院工程測試實(shí)驗(yàn)室將其虛擬實(shí)驗(yàn)室成果在網(wǎng)上公開展示，供遠(yuǎn)程教育使用；四川聯(lián)合大學(xué)基于虛擬儀器的設(shè)計(jì)思路，研制了航空電臺二線綜合測試儀，將8臺儀器集成于一體，組成虛擬儀器系統(tǒng)；復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、廣州暨南大學(xué)等一批高校也開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研?？傮w來講，我國的虛擬實(shí)驗(yàn)建設(shè)同發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的差距，國外的虛擬實(shí)驗(yàn)建設(shè)對我國有一定的借鑒意義。

四、虛擬實(shí)驗(yàn)的研究前景

虛擬實(shí)驗(yàn)是在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，目前虛擬實(shí)驗(yàn)的發(fā)展雖然取得不小的成績，但歷史的車輪是不斷向前滾動的，虛擬實(shí)驗(yàn)的發(fā)展肯定也不能停滯不前，必須有自己的發(fā)展方向和發(fā)展前景。從目前趨勢看，虛擬實(shí)驗(yàn)今后的主要研究方向如下:

（一）虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)在遠(yuǎn)程教育中的運(yùn)用

近幾年遠(yuǎn)程教育在摸索和探討中取得了很大的進(jìn)步，但由于遠(yuǎn)程教育的特點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)條件的限制，遠(yuǎn)程教育中的實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為制約遠(yuǎn)程教育發(fā)展的瓶頸，開展網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)成為遠(yuǎn)程教育的必然，如何在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下建立為遠(yuǎn)程學(xué)習(xí)者提供交互的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境成為遠(yuǎn)程教育關(guān)注的熱點(diǎn)?；谔摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)的遠(yuǎn)程教育是現(xiàn)代教育發(fā)展的主要方向之一，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及硬件設(shè)備價格的不斷降低，我們相信，虛擬實(shí)驗(yàn)作為一個新型的遠(yuǎn)程教育媒體，以其自身強(qiáng)大的教學(xué)優(yōu)勢和潛力，將會逐漸受到遠(yuǎn)程教育工作者的重視和青睞，最終在遠(yuǎn)程教育領(lǐng)域廣泛應(yīng)用并發(fā)揮其重要作用。

（二）協(xié)同式虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作（Computer Supported Cooperative Work，簡稱CSCW）這一概念最早是在1984年由美國MIT的Irene Greif和DEC的Paul Cashman等提出的，用于描述如何用計(jì)算機(jī)支持來自不同領(lǐng)域與學(xué)科的人們共同工作[11]。科學(xué)的實(shí)驗(yàn)離不開協(xié)作，與同伴的合作是科學(xué)實(shí)驗(yàn)過程中至關(guān)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，世界上許多的發(fā)明創(chuàng)造都離不開相互合作。隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)特別是分布式虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，人們自然地聯(lián)想到能否用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)來構(gòu)造一個CSCW虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使得參與協(xié)作的人能夠在一起協(xié)同實(shí)驗(yàn)，如同是在本地的同一個實(shí)驗(yàn)室內(nèi)一樣。這樣的虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)就是協(xié)同式虛擬實(shí)驗(yàn)室。在CSCW虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，人們可以相互交談、分享資料甚至是協(xié)同完成一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。目前，國內(nèi)某些高校和研究機(jī)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的研究方面取得了一定的成果，但研究主要偏重于在本機(jī)仿真、虛擬儀器實(shí)現(xiàn)、虛擬現(xiàn)實(shí)、實(shí)驗(yàn)演示等方面，很少有虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)能夠提供不同實(shí)驗(yàn)者之間的協(xié)同工作，易于擴(kuò)充的、基于分布式協(xié)作的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究還較少。因此，基于協(xié)作的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)將必然成為虛擬實(shí)驗(yàn)的一個發(fā)展方向，協(xié)作式虛擬實(shí)驗(yàn)室可以減少地域障礙，使世界各地的學(xué)生能一起進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)和討論。

（三）虛擬實(shí)驗(yàn)中教學(xué)理論、學(xué)習(xí)理論的研究

在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，我們究竟該怎樣學(xué)習(xí)？它的依據(jù)是什么？如何與教育相聯(lián)系？這都是教育理論與學(xué)習(xí)理論要研究的內(nèi)容。虛擬實(shí)驗(yàn)中教學(xué)理論、學(xué)習(xí)理論的研究主要包括虛擬實(shí)驗(yàn)與學(xué)科整合的研究；虛擬實(shí)驗(yàn)的正面作用、負(fù)面作用；虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)模式及實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?；虛擬實(shí)驗(yàn)中教師、學(xué)生的行動變化；虛擬實(shí)驗(yàn)在遠(yuǎn)程教育中的應(yīng)用等[12]。由于虛擬實(shí)驗(yàn)在教育中的應(yīng)用通常是在一定的教育理論指導(dǎo)下進(jìn)行的，而在教育理論體系中，學(xué)習(xí)理論處于核心地位，對虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的教育影響最大、最直接的學(xué)習(xí)理論是行為主義、認(rèn)知主義、建構(gòu)主義和人本主義學(xué)習(xí)理論[13]。因此，虛擬實(shí)驗(yàn)中學(xué)習(xí)理論的研究就顯得尤為重要。如何利用教育理論和學(xué)習(xí)理論促進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)和學(xué)習(xí)，是虛擬實(shí)驗(yàn)取得良好效果的關(guān)鍵。所以，在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)開發(fā)技術(shù)研究的同時，應(yīng)當(dāng)也要重視虛擬實(shí)驗(yàn)中教學(xué)理論與學(xué)習(xí)理論的研究，利用這些理論指導(dǎo)虛擬實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，促進(jìn)虛擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，將虛擬實(shí)驗(yàn)的功能最大化。

（四）虛擬實(shí)驗(yàn)與真實(shí)實(shí)驗(yàn)整合研究

實(shí)驗(yàn)不僅是自然科學(xué)發(fā)展的基本動力，也是自然科學(xué)教學(xué)的主要內(nèi)容、方法和手段。正所謂“紙上得來終覺淺，要知此事須躬行”，自然科學(xué)的教學(xué)離不開實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中習(xí)得經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中獲得知識，在實(shí)驗(yàn)中迸發(fā)靈感。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，虛擬實(shí)驗(yàn)已成為一種新的實(shí)驗(yàn)方式，虛擬實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，拓展了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的范圍，眾多的高校和科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)將虛擬實(shí)驗(yàn)納入研究范圍內(nèi)。虛擬實(shí)驗(yàn)有著諸如成本低、安全性高、不損耗器材、突破時空局限等一系列的優(yōu)點(diǎn)，這一點(diǎn)大家都不否認(rèn)，但看物應(yīng)當(dāng)一分為二，與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)相比，虛擬實(shí)驗(yàn)還是存在一些缺陷的，比如：缺少“實(shí)物感”、一些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯、實(shí)驗(yàn)精度難以控制等等。因此在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)做到“虛實(shí)相結(jié)”、相互補(bǔ)充。針對一些現(xiàn)象不明顯的實(shí)驗(yàn)可以以虛擬實(shí)驗(yàn)為主，例如：分子的碰撞實(shí)驗(yàn)在實(shí)際生活中較難進(jìn)行，用虛擬實(shí)驗(yàn)就可較清晰地感受這一過程；針對簡單的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，利用真實(shí)實(shí)驗(yàn)的效果就更好些?？傊趯?shí)際的應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)將虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行整合，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展，培養(yǎng)創(chuàng)造性的人才。

五、結(jié)束語

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動了虛擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步，隨著教育的大眾化發(fā)展，教學(xué)質(zhì)量問題成為關(guān)鍵，創(chuàng)建沒有圍墻的學(xué)校和基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種新的辦學(xué)理念，它不僅投入少、產(chǎn)出多，而且還能夠提升學(xué)習(xí)者的實(shí)踐能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維。在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)不再局限在物理空間內(nèi)，實(shí)驗(yàn)者可以通過網(wǎng)絡(luò)不受時空限制地利用虛擬設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，和其他實(shí)驗(yàn)者共享資源，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)提供了強(qiáng)有力的支持。虛擬實(shí)驗(yàn)將在教育、科研等方面有著廣闊的發(fā)展前景。

[1]TURON R,PICOS R,ROCAM,et a.l Electronic instrumentation laboratory through Internet[C]∥Proceedings of the fifth IEEE InternationalCaracasConference on Devices, Circuitsand Systems,2004,1:147－151.

[2] International Council for Science: Committee on Data for Science and Technology[EB ／OL]. http:／／www.codata.org／codata／conference／africaweb／,2003－5－12／2009－10－12.

[3]汪詩林,吳泉源.開放虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué),2000,(2):33.

[4]Algorithmic Botony at the University of calgary[EB ／OL].http:／／www.cpsc.ucalgary.ca／Projects／bmv／vlab／.2009－11－09／2009－10－01.

[5][6]單美賢，李藝.虛擬實(shí)驗(yàn)原理與教學(xué)應(yīng)用[M].北京:教育科學(xué)出版社,2004:22－23.

[7]中科院計(jì)算機(jī)化學(xué)開放實(shí)驗(yàn)室[EB／OL].http:／／202.127.145.116／index.php.2009－10－12／2009－10－12.

[8]武漢大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室[EB／OL].http:／／vrlab.whu.edu.cn／.2009－10－04／2009－10－12.

[9]中南大學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室[EB／OL].http:／／vlab.csu.edu.cn／,2009－10－01／2009－10－12.

[10]北京航空航天大學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室[EB ／OL].http:／／www.vrlab.buaa.edu.Cn ／index.html,2009－10－06／2009－10－12.

[11]張茂軍.虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)[M].北京:科學(xué)出版社,2002:260.

[12]李耀麟,張呂彥.虛擬實(shí)驗(yàn)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景[J].隴東學(xué)院學(xué)報(bào),2009,(2):118－121.

[13]李欣.虛擬現(xiàn)實(shí)及其教育應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2008:85.