摘 要：本文指出实验是网络（远程）教学的有机组成部分，是提高和保证网络（远程）教育质量的重要基础。目前我国网络（远程）教育虽然有了较大的发展，但在实验环节上仍然存在明显不足。同时指出建立网上虚拟实验（室）资源是网络（远程）教育方式特性的重要体现和内在要求，并对目前虚拟实验室主要类型进行阐述，在对虚拟实验（室）资源建设技术条件分析的基础上，认为硬件以及技术支持不是主要问题，而认为虚拟实验（室）资源建设主要问题在于学校的统一规划、组织和领导，并就此提出了解决的思路和办法。

关键字：虚拟实验室  网络教育   资源  建设

Abstract：This text pointing out experiment is organic component of network ( distance ) teaching , is raise and the important foundation of guarantee network branchery ( distance ) education quality . Our country network ( distance ) education  at present still exists clear shortcoming though having had the bigger development in the experiment link . Point out at the same time to build on net the virtual experiment ( room ) resources to be that network ( distance ) education method property  important embodies and the inherent requirement . To at present the major type of virtual laboratory is expounded , is building on the foundation of technical specifications analysis to the virtual experiment ( room ) resources , and is thinking that hardware as well as technical support  are not the major problems . And thinks that the major problem of virtual experiment ( room ) resources constructions depends on the unified planning of school , organisation and the leader , the train of thought and method put forward to understand definitely to this .

Key Words：Network education  Virtual laboratory  Resources   Construction

一、引言

Internet的不断发展和广泛应用，为各种资源共享提供了基础，同时也为共享高校优质教学资源提供了条件。于是国家在一些重点高校相继成立了网络教育学院，开展远程学历教育。这种教学方式不受地域和时间上的限制，可进行实时或非实时的跨越时空的教与学，为学习者提供了很大的方便。再加上这种新的教育模式以现代计算机技术、网络技术、WWW浏览器技术和数据库技术作为其技术保障。因此，这种学历教育方式在短短的几年里得到了快速的发展，但在发展的过程中也逐步暴露出一些问题，其中之一就是如何更好地保证和完成课程所要求的实验，且已经成为急需解决的问题。

二、网上虚拟实验是提高和保证网络（远程）教育质量的重要保证

对于网络教育方式来说，学生主要是通过学校网站上的课程教学资源来完成课程学习的，这是网络教育不同于其它教学方式的本质特点，因为通过网络教育方式学习的学生，大多是在职的，而且这些人的分布又比较分散，作息时间又不统一，这就很难组织在统一的时间、固定的地点作实验。因此，网上课程虚拟实验是解决这一问题的有效途径，同时它也是网络教育资源的有机组成部分。

我们知道，高校办学层次的一个重要支撑就是实验室的规模与质量。越来越多的高校已深刻认识到“实验室是现代化大学的心脏”。由此可以看出，实验及实验室对于从事科研活动和提高教学质量的重要性。许多学校都在不断强化了实验环节的教学，与在校生的实验条件相比，网络教育更应当加强学生的实验。

虽然开展网络学历教育的学校大多是国家重点高校，但今天看来要想让全社会真正认可其网络教育这一新型培养模式还需时日，这就要求这些学校首先从网络教育最基本教学环节入手，完善落实教学计划，根据网络教育特点切实加强资源尤其是网上课程虚拟实验资源建设。

三、目前网络教学资源的主要形式

当我们打开一个学校的网络教学网站时，一般有如下形式的教学资源：

（一）视频教学资源

这种形式的教学资源是大多数网络教育网站都有的，主要以完整的教师授课录像来完成课程的理论教学。学生可以在学习网站进行点播学习，但大多只能听和看不能与教师进行交流。

（二）课件教学资源

主要是用一些工具软件开发制作的课程学习课件，以动画、图片、文字等来呈现。如PPT幻灯片等。这种形式的资源在有些网络教育网站中占有一定的数量。

（三）“课件 + 听”的教学资源

这种资源在学习时可以看到教师所制作的课件，同时可以听到任课教师与课件内容对应讲解的声音。以这种方式的网上课程资源，可以减少对带宽的压力又可以克服纯粹课件资源形式的单调。

（四）文本资源

采用将对某门课程重点、难点内容的讲解并以文本方式放在网站上，供学生在自己学习课本时进行参考。或者将课程的总复习、模拟试题和辅导材料等以此方式放在网站上。

（五）简单的网上虚拟实验

有些学校的网络教育网站有这样的资源，但仍处于建设阶段。无论从虚拟实验的制作手段、数量、完整性、灵活性、交互性、可管理性以及对学生实验操作的可考核性上都存在明显的不足。而其它一些网络学历教育的网站大多没有这样的虚拟实验资源。

（六）其它一些资源

如，网上友情链接，网内BBS中的交流资源，以及在指定时间的网上答疑所保存的内容等。

以上列出的是目前网络教育网站中一些主要的课程资源形式。从制作的难易程度来看，网上虚拟实验（室）资源制作相对来说是比较难的，而网上课程录像反而是比较简单的一种形式。

四、目前网络教育网上虚拟实验（室）建设已具备的技术条件

就目前来看，从事网上虚拟实验开发以及使用网上虚拟实验室的技术条件都已具备。主要体现在以下几个方面：

（一）网络硬件环境

随着计算机、网络通信与多媒体技术的不断发展，为整个社会的网络化奠定了基础。现今各高校都已建立了自己的计算机网络，为网上虚拟实验的开发和应用提供了必要的基础条件。如何加强网络教育网上虚拟实验室网络平台的构建，如何充分应用计算机技术、网络通信技术以及管理科学与工程技术来构建网上虚拟实验室已经成为各高校网络教育学院所面临的重要课题。

（二）网上虚拟开发技术

1、Java技术

Java是一个广泛使用的网络编程语言，它是一种新的计算概念。首先，作为一种程序设计语言，它简单、不依赖于机器的结构、具有可移植性、安全性、并且提供了并发的机制、具有很高的性能。其次，它最大限度地利用了网络，Java的小应用程序（applet）可在网络上运行而不受CPU和环境的限制。再就是，Java还提供了丰富的类库，使程序设计者可以很方便地建立自己的系统，这一点对于构建网上虚拟实验室系统来说也是非常关键的。转

2、ActiveX控件

ActiveX技术允许不同软件开发的组件在网络上可以互相进行操作。ActiveX使用了微软的组件对象技术使得本地的组件可以和网络上的组件进行通信，使用ActiveX开发的另一个好处在于它的代码复用性，也就是说在虚拟实验室的开发过程中，一个实验仪器可以在多个实验环境中重复使用，这一点对于持续开发过程尤为重要。可以开发ActiveX组件的环境有很多，其中开发效率最高和最易上手的是Visual Basic，这也是大家比较熟悉的软件。

3、VRML技术

VRML是虚拟实境描述模型语言 (Virtual Reality Modeling Language) 的简称。它是描述虚拟环境中场景的一种标准，也是在网上实现虚拟现实的关键性技术。VRML的基本特征包括分布式、交互式、平台无关、三维、多媒体集成、逼真自然等，被成为“第二代WEB”，已经被越来越多的人们所重视。VRML是一种建模语言，其基本目标是建立Internet上的交互式三维多媒体，也就是说，它是用来描述三维物体及其行为的，可以构建虚拟境界。可见，将VRML融合到网上虚拟实验室的开发过程中，既可以增强表现力和用户的接受力，又可以实现较好的协同工作虚拟化环境。

4、ASP技术

ASP（Active Server Pages，动态服务器端网页），内含在Internet Information Server 3.0及其以上版本中，提供一个服务器端的脚本环境，用于产生和执行动态、高效率的网络服务器应用程序。ASP不只是动态的网页，它更是当今众多的Web应用程序实作方式之一，它负责整个Web应用程序的控制部分。

5、QuickTime VR技术

QuickTime的苹果公司的一个重要产品，在QuickTime 3.0之后就开始支持QuickTime VR。这是一种实景建模的虚拟现实技术，和传统的虚拟现实技术的不同之处在于其实现平台只需PC机，而不需要图形工作站或者数据手套等高额昂贵的硬件设备支持。

通过对当前硬件和软件工具的分析，可以看到客观条件是成熟的，而且各高校具有相关专业和人才的优势，关键看学校怎样进行规划和组织实施。

五、网络虚拟实验室体系结构

一个完整的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。各部分之间相互联系相互补充，又具有相对独立性。开发虚拟环境，实现实验仿真应是虚拟实验室建设的核心部分。网络虚拟实验系统的构建使用BSDA ( Brow ser/ Server/ Database/ A pplication)结构，即客户端/服务器/数据库/应用程序结构。

网络通信方面采用C/S(客户端/服务器)和B/S(浏览器/服务器)模式相结合的方式来完成本系统。现在多采用WEB作为虚拟实验室的实现提供了一种基础平台，基于WEB的B/S计算模式也是实现网上虚拟实验室的一种基本模式。系统由客户端、Web服务器端、应用服务器端以及实验仪器4部分组成。服务器端通过软件技术对各种实验环境进行仿真，并接收来自客户端的实验操作请求，根据客户端不同的实验请求，模拟产生实验的现象，输出对应的实验数据。其中实验过程中的数据和实验结果数据可以放置于服务器端，对于一些保密数据也可以在客户端独立存放。为了在多人合作实验过程保持同步，实验学生可以利用WEB或利用其它途径进行联系，服务器端的后台数据库提供了可以共享的实验数据和实验方法。

六、目前虚拟实验室的主要方式

（一）遥控型实验

遥控型实验是利用计算机多媒体技术和通讯技术，将实验室内真实的实验设备及控制系统，转换成三维图像、声音、状态等传输到远端的学生计算机中，参加实验的学生可以在自己的计算机中进行操作，通过通讯线路遥控真实实验室现场中的实验设备，进行编程、校对、启停、测试、监控等操作，使远程实验过程在实验学生实时遥控下运作。而学生执行操作的结果如，文字、图像、数据等又会实时地回传给学生，从而使实验学生可对实验数据实时采集并进行处理。

（二）模拟型实验

模拟型实验是在计算机中用软件模拟仪器、设备、元器件、药品等实验器材和实验条件，并以文字、图形或动画方式显示出来。实验的学生登陆虚拟实验室后，与实验软件进行交互，充分利用虚拟器材库中十分丰富的实验器材，根据实验要求进行实验流程设计、实验装置搭建、实验内容操作、实验结果统计分析等，最后写出实验报告，全部实验过程在计算机内完成。观察记录实验数据和结果，可以取得与实物实验相同的实验结果。

（三）仿真型实验

这种形式的实验采用计算机技术、虚拟现实技术等构建网上虚拟实验环境、虚拟仪器和设备的方法，为学生提供一种仿真的实验“情境”，它不仅可以控制学习情境的复杂度和逼真度，还可以弱化甚至剔除真实情境中无关的干扰因素；学生可以“随机进入”，身临其境地进行实时操作。在高级的仿真型实验中，采用虚拟现实技术构建达到足以“乱真”境地的实验环境，学生不仅可以“做”实验，可以“亲身体验”实验的运作，甚至达到比现实实验环境中更好的实验效果。

以上是目前比较流行的虚拟实验方式，至于别的虚拟实验方式，这里就不一一例举了。

七、我国网络教育虚拟实验室建设应当解决的问题

网络虚拟实验在网络学历教育中的重要性已不用多说了，近年来，由于多媒体计算机技术、现代通讯技术、网络技术、仪器技术、虚拟现实技术等的飞速发展，通过软件或网络来创设网上虚拟仪器和构建虚拟实验室已经成为可能，许多建立在计算机和现代通讯技术基础上的虚拟实验已经开发成功，并已逐渐成为网络（远程）实验教学的一个重要方面。尽管如此，我国网络教育虚拟实验（室）资源建设仍然比较缓慢。跟不上网络教育发展的要求。我个人认为应当从以下方面加强网络教育虚拟实验（室）资源的建设。

（一）学校应当重视本校网络教育教学

现代网络（远程）教育以信息交流快、内容丰富、交互性强等特点成为一种新的教育模式，而网上虚拟实验己经成为保证网络教育质量不可缺少的有机组成部分。既然许多学校将网络教育列为本校独立的教学部门，那就应当与其它院系一样对待，切实在思想上给予重视，在行动上有所作为。

（二）网络教育学院应加大与本校其它院系之间的合作

虽然各高校都成立了网络教育学院，并由网络教育学院负责日常网络教学和管理工作，大多数网络教育学院由许多不同的学科和专业组成，所以大多没有自己固定的教师队伍，任课教师主要来自本校其它院系。显然仅靠网院自己的力量来完成相关课程的网络虚拟实验（室）资源的开发和建设是比较困难的。因此，网络教育学院应当发挥组织协调的作用，尤其应当协调好与其它院系专业的责任和利益关系问题。发挥其它院系教师的积极性，使其成为虚拟实验资源建设的主力军，尤其应当发挥那些有较多专业实验课程的院系和专业教师的作用。制定长期的网络虚拟实验（室）资源建设的长效机制，要把录制完一门课程的录像看成是良好合作的开始，而不是终结。

（三）学校可采用科研立项的方式来加快网络虚拟实验（室）资源的建设

开展网络教育的高校大多是国家重点高校，有的还是著名大学，这些学校完全有能力开发出高质量的网络虚拟实验资源。应充分发挥本校计算机学院以及本校从事人工智能、虚拟现实、网络和通信教学和研究部门的作用。为有效激发大家开发网络虚拟实验资源的积极性，可采用校内科研立项并给予资金资助，对于完成网络虚拟实验资源建设项目的人在职称评定中可给予加分，同时再折合成一定课时记入个人教学工作量等。从而使本校网络教育虚拟实验资源建设走上可持续发展之路。

（四）加大开展网络教育的各高校之间在网络虚拟实验（室）资源建设方面的协作力度

在网络教学中各高校同一专业所开设的课程大多区别不大，尤其是一些实验也基本相同，对于网络虚拟实验资源的开发可根据某一学校在某一课程方面的优势进行分工开发，然后进行交换。这样可以减少由于重复开发造成的人力和财力的浪费，要作好这件事情，首先就要成立一个共同的组织来进行协调。对于协作开发的网络虚拟实验（室）资源可放在一个可共享服务器上进行统一管理，这是比较好的形式，但由于目前各高校的网络教育和管理自成体系互不相干，同时进行集中式的网上实验，对不同学校学生实验的统一管理也比较麻烦。所以就目前来看，网络虚拟实验只能由各网络教育学院来管理，但从长远来看，各远程教育高校联合起来进行网络虚拟实验的统一管理和使用是一种不错的方式。

（五）加大对现有的公共网络虚拟实验资源的利用

对于目前还没有或仅有少部分网络虚拟实验资源的网络教育学院来说，可以在自己的网站中给学生链接可时行部分网络虚拟实验的公共网站，如中国教育资源网等。尽管这些网络虚拟实验并不是十分完整相对比较简单，但让学生先把实验作起来总比不作要好。但在许多的网络教育网站中却看不到有这样的提示。这也从一个侧面反映出对基于网络教育课程实验重要性认识不够的问题。

总之，只要各高校能认真对待网络（远程）教育中虚拟资源建设的重要性，就会找到更多更好办法来解决网络教育中虚拟实验（室）资源建设滞后的问题。

八、结束语

总之，作为网络（远程）教育实验教学中的网络虚拟实验，是网络教学中不可缺少的重要环节，是提高网络教学质量的重要保证，也是网络技术在学习中的最好运用，网络虚拟较好地解决了以往网络教育模式中理论教学的远距离性和实验教学的近距离性的矛盾，从而真正实现了网络教育的完全远程化。网络虚拟实验不仅在远程教育中发挥了很好的作用，而且也是其它常规实验教学改革的新思路。网络教育虚拟实验室和虚拟实验的产生及应用使网络教育真正实现其完整性的要求。而网络虚拟实验（室）资源建设的关键不完全在于硬件环境，而主要在于开设网络教育学校对此重视的程度和组织实施的措施。随着虚拟实验教学系统的进一步形成，必将促进网络教育学生学习的自主性和动手能力的提高，并为学生创新能力的培养发挥重要的作用，从而提高网络教育的质量。

参考文献

<1>裘伟廷，《虚拟实验在远程实验教学中的前景》.当代电大，1999年第3期

<2>王河、顾君忠，《Internet上协同环境的虚拟现实交互技术》．计算机应用，1999年10期

<3> 齐新战，《网络虚拟实验室体系结构研究》