無機化學仿真虛擬實驗室的構建論文

　　【摘要】想要實現科學有效的研究，就必須進行大量的實驗，現如今，我國的實驗室數量直線增長，絕大多數實驗室都位于科研院所、企業以及學校。然而，現階段，傳統的實體的實驗室已經難以滿足研究者的需求了，而仿真虛擬實驗室的構建則可以有效改變上述問題，為無機化學方針虛擬實驗室的構建打下堅實而又牢固的基礎。

　　【關鍵詞】無機化學；仿真虛擬實驗室；實驗儀器

　　一、構建仿真虛擬實驗室構建的優勢

　　（1）仿真虛擬實驗室的構建能夠有效彌補遠程教學條件的不足

　　在遠程教學過程中往往會受到諸多因素的限制，例如實驗設備落后、教學經費匱乏、試驗場地狹小等。這些因素都在一定程度上導致了相關科研設備難以為繼，為了有效解決上述問題，使科研人員在足不出戶的前提下，進行試驗，從實驗中獲得真實感受，能夠將課堂上所學的知識應用到具體實踐當中去。從而進一步豐富學生的感性認識，引導學生深入的了解相關知識內容。

　　（2）仿真虛擬實驗室的建立能夠極大的降低真實實驗或操作給使用者帶來的風險

　　在仿真虛擬實驗室建立以前，人們通常采用電視錄像的形式來替代那些對操作者健康有危害的實驗，在這種教學模式下，學生是很難從學習過程中獲得感性認識，更難以切實地的將課堂上所學的知識應用到具體的實踐中。而仿真虛擬實驗室的建立則能夠極大的避免出現此類事件的發生。在仿真虛擬實驗室進行實驗的過程中，操作者可以放心的去做各種實驗，不用再擔心由于實驗給自己帶來危害。以我們大家都知道的元素性質實驗為例，在進行該類實驗的過程中，操作者經常會收到諸如燃燒、爆炸、有毒物質排放等因素的影響，給操作者帶來身體的損害，而仿真虛擬實驗室的建立則有效地解決了上述問題。

　　（3）仿真虛擬實驗室的建立有效打破空間、時間對實驗的限制

　　不論是宇宙天體還是原子、粒子亦或是其他什么物品，我們都可以將其帶入到虛擬實驗室進行實驗，例如學生在進行“離子交換法制備純水”這個實驗室的過程中，我們可以用仿真虛擬實驗室來對實驗的全過程進行有效地監督，了解相關因素對離子交換效果的影響，這種傳統的電視錄像所難以實現的，這種仿真虛擬實驗室能夠進一步提高高校教學效果，打破傳統實驗對時間和空間的限制，不論什么時間也不論什么地點，我們都可以在仿真虛擬實驗室中進行實驗，極大的提高了實驗效率。

　　（4）仿真虛擬實驗室的建立有利于實現化學實驗教學的一體化

　　網上虛擬實驗室的建立一方面能夠幫助學生在安全的環境下，進行“實驗”，另一方面還能夠為學生之間的交流和發展提供一個平臺。學生可以在仿真虛擬實驗室中進行預習，教師可以利用網絡進行答疑，不僅如此，教師對于學生不理解的實驗問題還可以進行網絡演示，也就是說，實驗教學的全過程我們都可以通過仿真虛擬實驗室來完成。

　　（5）仿真虛擬實驗室的建立遠程實驗的開放性和共享性使資源的可重復利用率

　　網上仿真虛擬實驗室的建立一方面能夠減少實驗室的建設時間，另一方面也還可以將擴大仿真虛擬實驗室的覆蓋范圍，從而提高資源的可重復利用率。將實驗室的作用充分的發揮出來。

　　二、仿真虛擬實驗室建立的技術路線

　　所謂的仿真虛擬實驗室其實就是指以計算機為基礎的虛擬原型系統，它既是一種全新的科學研究，又是一種工程設計方法，仿真虛擬實驗室是除理論實驗與實物實驗之外的一種全新的實驗手段。對于實驗操作者來說，仿真虛擬實驗室的構建可以說為其提供了一個以實驗為基礎的實驗教學、技術交流、共同研究和協同工作的平臺。從通常意義上來講，虛擬實驗的建立與真實實驗而存在的，但是不得不說，這兩者之間還是存在很多的區別，仿真虛擬實驗室是創建一個可視化的三維環境，其中每一個實驗室對象我們都可以通過每個可視化的三維物體來代表。實驗操作者可以通過鼠標的點擊或者是拖曳操作就可以進行虛擬的實驗。學生在進入大學之后，就開始進行無機化學實驗，這是高校大學生受到的系統實驗方法和實驗技能培養的起點，更是以后繼續其他相關課程的基礎。可以說，無機化學實驗教學質量對高校大學生的后續學習具有直接影響。

　　三、無機化學虛擬實驗室系統的實現技術

　　我們可以采用多種方法構建以網絡為基礎的虛擬實驗室，但是，條條大路通羅馬，不論什么樣的構建方法，我們最終的目標就是為了構建仿真虛擬實驗室，提高實驗效率，提高實驗安全性。

　　（一）VRML技術

　　VRML就是指虛擬現實建模語言，它是一種對三維造型與交互環境進行簡單描述的文本語言，該種建模語言是以Internet為基礎所建立的3D多媒體和共享虛擬世界的一個開放標準。VRML具有無可比擬的優勢，例如易用性、完善的外部接口等等，但是值得注意的是，VRML技術必須借助其他語言才能夠實現網絡功能，換句話說，其不具備必要的網絡功能，不僅如此，開發VRML技術所需要的相關技術比較零碎，通常情況下，技術人員難以熟練的掌握。

　　（二）ActiveX技術

　　ActiveX與具體的編程語言沒有必要的關系，它是指用一組使用COM軟件部件在網絡環境中所提出的技術集。ActiveX的應用范圍非常廣泛，可以被廣泛應用于WEB服務器以及客戶端的各個方面。通過構建ActiveX控件，該技術能夠實現應用，然而作為OLE控制的最新版本，Ac－tiveX控制能夠在所有COM規范的容器中進行應用，不同的軟件開發商可以同時間在網絡上進行操作，在構建無機化學仿真實驗的過程中，我們可以將該技術應用到其中，從而實現數字化簽名，通過鑲嵌在網頁中運行。該技術在首次運行的時候，應當在相關位置進行注冊，這樣才能夠更好的為使用者提供方便。

　　（三）QuickTimeVR技術

　　美國蘋果公司研制開發了QuickTimeVR技術，它是一種跨平臺的多媒體套件,不論什么形式的影片或是圖片，亦或是流媒體等多種形式的文件都可以通過該技術進行虛擬實境技術。它是以圖像的三維建模與動態顯示技術為基礎的一種技術,即使我們比給他配備昂貴的硬件設備，我們也能夠通過該技術獲得一定程度上的VR體驗。但是值得注意的是我們在利用QuickTimeVR來實現虛擬實驗室,首先要將相應的圖片轉換文本形式，通常轉換為1mov格式的文件,這樣，客戶通過瀏覽器才能夠獲得良好的觀看效果，不僅如此，該技術還有一個缺點，就是文件的網絡傳遞速度相對較慢。

　　（四）Java技術

　　Java語言是一種程序設計語言。Java語言與其他語言相比，具有無不可比擬的優勢，例如簡單、平臺無關性、安全性等等，不僅如此，由于其能夠編制嵌入HTML文件中，所以得到了廣泛的應用。與此同時，Java技術還吸取了Smalltalk和C++語言的優點，并在此基礎上增加了其他方面的特性，例如支持并發程序設計、網絡通信和多媒體數據控制等。但是該技術也存在一定的缺點，例如難以同不同的瀏覽器進行兼容。

　　四、結語

　　無機化學仿真虛擬實驗室的構建有利于進一步降低實驗室的建設時間，有利于避免出現危險實驗給實驗操作者帶來健康損傷，有利于打破傳統實驗模式對時間和空間的限制，因此，我們必須對其予以高度的重視。創新教學理念，改變教學方法，不斷提高無機化學實驗水平，為社會輸送大量的專業人才。

　　參考文獻

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