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無機(jī)化學(xué)仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建論文
【摘要】想要實(shí)現(xiàn)科學(xué)有效的研究，就必須進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)如今，我國(guó)的實(shí)驗(yàn)室數(shù)量直線增長(zhǎng)，絕大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室都位于科研院所、企業(yè)以及學(xué)校。然而，現(xiàn)階段，傳統(tǒng)的實(shí)體的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)難以滿足研究者的需求了，而仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建則可以有效改變上述問題，為無機(jī)化學(xué)方針虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建打下堅(jiān)實(shí)而又牢固的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】無機(jī)化學(xué)；仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)儀器
一、構(gòu)建仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室構(gòu)建的優(yōu)勢(shì)
（1）仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建能夠有效彌補(bǔ)遠(yuǎn)程教學(xué)條件的不足
在遠(yuǎn)程教學(xué)過程中往往會(huì)受到諸多因素的限制，例如實(shí)驗(yàn)設(shè)備落后、教學(xué)經(jīng)費(fèi)匱乏、試驗(yàn)場(chǎng)地狹小等。這些因素都在一定程度上導(dǎo)致了相關(guān)科研設(shè)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(jìn)行試驗(yàn)，從實(shí)驗(yàn)中獲得真實(shí)感受，能夠?qū)⒄n堂上所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到具體實(shí)踐當(dāng)中去。從而進(jìn)一步豐富學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生深入的了解相關(guān)知識(shí)內(nèi)容。
（2）仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立能夠極大的降低真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作給使用者帶來的風(fēng)險(xiǎn)
在仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室建立以前，人們通常采用電視錄像的形式來替代那些對(duì)操作者健康有危害的實(shí)驗(yàn)，在這種教學(xué)模式下，學(xué)生是很難從學(xué)習(xí)過程中獲得感性認(rèn)識(shí)，更難以切實(shí)地的將課堂上所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到具體的實(shí)踐中。而仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立則能夠極大的避免出現(xiàn)此類事件的發(fā)生。在仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過程中，操作者可以放心的去做各種實(shí)驗(yàn)，不用再擔(dān)心由于實(shí)驗(yàn)給自己帶來危害。以我們大家都知道的元素性質(zhì)實(shí)驗(yàn)為例，在進(jìn)行該類實(shí)驗(yàn)的過程中，操作者經(jīng)常會(huì)收到諸如燃燒、爆炸、有毒物質(zhì)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(shí)驗(yàn)室的建立則有效地解決了上述問題。
（3）仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立有效打破空間、時(shí)間對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，例如學(xué)生在進(jìn)行“離子交換法制備純水”這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的過程中，我們可以用仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室來對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過程進(jìn)行有效地監(jiān)督，了解相關(guān)因素對(duì)離子交換效果的影響，這種傳統(tǒng)的電視錄像所難以實(shí)現(xiàn)的，這種仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠進(jìn)一步提高高校教學(xué)效果，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)對(duì)時(shí)間和空間的限制，不論什么時(shí)間也不論什么地點(diǎn)，我們都可以在仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，極大的提高了實(shí)驗(yàn)效率。
（4）仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立有利于實(shí)現(xiàn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一體化
網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立一方面能夠幫助學(xué)生在安全的環(huán)境下，進(jìn)行“實(shí)驗(yàn)”，另一方面還能夠?yàn)閷W(xué)生之間的交流和發(fā)展提供一個(gè)平臺(tái)。學(xué)生可以在仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行預(yù)習(xí)，教師可以利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行答疑，不僅如此，教師對(duì)于學(xué)生不理解的實(shí)驗(yàn)問題還可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)演示，也就是說，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全過程我們都可以通過仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室來完成。
（5）仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)的開放性和共享性使資源的可重復(fù)利用率
網(wǎng)上仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立一方面能夠減少實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)時(shí)間，另一方面也還可以將擴(kuò)大仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的覆蓋范圍，從而提高資源的可重復(fù)利用率。將實(shí)驗(yàn)室的作用充分的發(fā)揮出來。
二、仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室建立的技術(shù)路線
所謂的仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室其實(shí)就是指以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的虛擬原型系統(tǒng)，它既是一種全新的科學(xué)研究，又是一種工程設(shè)計(jì)方法，仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室是除理論實(shí)驗(yàn)與實(shí)物實(shí)驗(yàn)之外的一種全新的實(shí)驗(yàn)手段。對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作者來說，仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建可以說為其提供了一個(gè)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)、技術(shù)交流、共同研究和協(xié)同工作的平臺(tái)。從通常意義上來講，虛擬實(shí)驗(yàn)的建立與真實(shí)實(shí)驗(yàn)而存在的，但是不得不說，這兩者之間還是存在很多的區(qū)別，仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室是創(chuàng)建一個(gè)可視化的三維環(huán)境，其中每一個(gè)實(shí)驗(yàn)室對(duì)象我們都可以通過每個(gè)可視化的三維物體來代表。實(shí)驗(yàn)操作者可以通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊或者是拖曳操作就可以進(jìn)行虛擬的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在進(jìn)入大學(xué)之后，就開始進(jìn)行無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，這是高校大學(xué)生受到的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能培養(yǎng)的起點(diǎn)，更是以后繼續(xù)其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)�？梢哉f，無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量對(duì)高校大學(xué)生的后續(xù)學(xué)習(xí)具有直接影響。
三、無機(jī)化學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)
我們可以采用多種方法構(gòu)建以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的虛擬實(shí)驗(yàn)室，但是，條條大路通羅馬，不論什么樣的構(gòu)建方法，我們最終的目標(biāo)就是為了構(gòu)建仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室，提高實(shí)驗(yàn)效率，提高實(shí)驗(yàn)安全性。
（一）VRML技術(shù)
VRML就是指虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言，它是一種對(duì)三維造型與交互環(huán)境進(jìn)行簡(jiǎn)單描述的文本語言，該種建模語言是以Internet為基礎(chǔ)所建立的3D多媒體和共享虛擬世界的一個(gè)開放標(biāo)準(zhǔn)。VRML具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)，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(shù)必須借助其他語言才能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能，換句話說，其不具備必要的網(wǎng)絡(luò)功能，不僅如此，開發(fā)VRML技術(shù)所需要的相關(guān)技術(shù)比較零碎，通常情況下，技術(shù)人員難以熟練的掌握。
（二）ActiveX技術(shù)
ActiveX與具體的編程語言沒有必要的關(guān)系，它是指用一組使用COM軟件部件在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中所提出的技術(shù)集。ActiveX的應(yīng)用范圍非常廣泛，可以被廣泛應(yīng)用于WEB服務(wù)器以及客戶端的各個(gè)方面。通過構(gòu)建ActiveX控件，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用，然而作為OLE控制的最新版本，Ac－tiveX控制能夠在所有COM規(guī)范的容器中進(jìn)行應(yīng)用，不同的軟件開發(fā)商可以同時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行操作，在構(gòu)建無機(jī)化學(xué)仿真實(shí)驗(yàn)的過程中，我們可以將該技術(shù)應(yīng)用到其中，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字化簽名，通過鑲嵌在網(wǎng)頁中運(yùn)行。該技術(shù)在首次運(yùn)行的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)在相關(guān)位置進(jìn)行注冊(cè)，這樣才能夠更好的為使用者提供方便。
（三）QuickTimeVR技術(shù)
美國(guó)蘋果公司研制開發(fā)了QuickTimeVR技術(shù)，它是一種跨平臺(tái)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(shù)進(jìn)行虛擬實(shí)境技術(shù)。它是以圖像的三維建模與動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)為基礎(chǔ)的一種技術(shù),即使我們比給他配備昂貴的硬件設(shè)備，我們也能夠通過該技術(shù)獲得一定程度上的VR體驗(yàn)。但是值得注意的是我們?cè)诶肣uickTimeVR來實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)室,首先要將相應(yīng)的圖片轉(zhuǎn)換文本形式，通常轉(zhuǎn)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(shù)還有一個(gè)缺點(diǎn)，就是文件的網(wǎng)絡(luò)傳遞速度相對(duì)較慢。
（四）Java技術(shù)
Java語言是一種程序設(shè)計(jì)語言。Java語言與其他語言相比，具有無不可比擬的優(yōu)勢(shì)，例如簡(jiǎn)單、平臺(tái)無關(guān)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(yīng)用。與此同時(shí)，Java技術(shù)還吸取了Smalltalk和C++語言的優(yōu)點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上增加了其他方面的特性，例如支持并發(fā)程序設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)通信和多媒體數(shù)據(jù)控制等。但是該技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)，例如難以同不同的瀏覽器進(jìn)行兼容。
四、結(jié)語
無機(jī)化學(xué)仿真虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建有利于進(jìn)一步降低實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)時(shí)間，有利于避免出現(xiàn)危險(xiǎn)實(shí)驗(yàn)給實(shí)驗(yàn)操作者帶來健康損傷，有利于打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ綄?duì)時(shí)間和空間的限制，因此，我們必須對(duì)其予以高度的重視。創(chuàng)新教學(xué)理念，改變教學(xué)方法，不斷提高無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)水平，為社會(huì)輸送大量的專業(yè)人才。
參考文獻(xiàn)
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