无机化学仿真虚拟实验室的构建论文

无机化学仿真虚拟实验室的构建论文

　　【摘要】想要实现科学有效的研究，就必须进行大量的实验，现如今，我国的实验室数量直线增长，绝大多数实验室都位于科研院所、企业以及学校。然而，现阶段，传统的实体的实验室已经难以满足研究者的需求了，而仿真虚拟实验室的构建则可以有效改变上述问题，为无机化学方针虚拟实验室的构建打下坚实而又牢固的基础。

　　【关键词】无机化学；仿真虚拟实验室；实验仪器

　　一、构建仿真虚拟实验室构建的优势

　　（1）仿真虚拟实验室的构建能够有效弥补远程教学条件的不足

　　在远程教学过程中往往会受到诸多因素的限制，例如实验设备落后、教学经费匮乏、试验场地狭小等。这些因素都在一定程度上导致了相关科研设备难以为继，为了有效解决上述问题，使科研人员在足不出户的前提下，进行试验，从实验中获得真实感受，能够将课堂上所学的知识应用到具体实践当中去。从而进一步丰富学生的感性认识，引导学生深入的了解相关知识内容。

　　（2）仿真虚拟实验室的建立能够极大的降低真实实验或操作给使用者带来的风险

　　在仿真虚拟实验室建立以前，人们通常采用电视录像的形式来替代那些对操作者健康有危害的实验，在这种教学模式下，学生是很难从学习过程中获得感性认识，更难以切实地的将课堂上所学的知识应用到具体的实践中。而仿真虚拟实验室的建立则能够极大的避免出现此类事件的发生。在仿真虚拟实验室进行实验的过程中，操作者可以放心的去做各种实验，不用再担心由于实验给自己带来危害。以我们大家都知道的元素性质实验为例，在进行该类实验的过程中，操作者经常会收到诸如燃烧、爆炸、有毒物质排放等因素的影响，给操作者带来身体的损害，而仿真虚拟实验室的建立则有效地解决了上述问题。

　　（3）仿真虚拟实验室的建立有效打破空间、时间对实验的限制

　　不论是宇宙天体还是原子、粒子亦或是其他什么物品，我们都可以将其带入到虚拟实验室进行实验，例如学生在进行“离子交换法制备纯水”这个实验室的过程中，我们可以用仿真虚拟实验室来对实验的全过程进行有效地监督，了解相关因素对离子交换效果的影响，这种传统的电视录像所难以实现的，这种仿真虚拟实验室能够进一步提高高校教学效果，打破传统实验对时间和空间的限制，不论什么时间也不论什么地点，我们都可以在仿真虚拟实验室中进行实验，极大的提高了实验效率。

　　（4）仿真虚拟实验室的建立有利于实现化学实验教学的一体化

　　网上虚拟实验室的建立一方面能够帮助学生在安全的环境下，进行“实验”，另一方面还能够为学生之间的交流和发展提供一个平台。学生可以在仿真虚拟实验室中进行预习，教师可以利用网络进行答疑，不仅如此，教师对于学生不理解的实验问题还可以进行网络演示，也就是说，实验教学的全过程我们都可以通过仿真虚拟实验室来完成。

　　（5）仿真虚拟实验室的建立远程实验的开放性和共享性使资源的可重复利用率

　　网上仿真虚拟实验室的建立一方面能够减少实验室的建设时间，另一方面也还可以将扩大仿真虚拟实验室的覆盖范围，从而提高资源的可重复利用率。将实验室的作用充分的发挥出来。

　　二、仿真虚拟实验室建立的技术路线

　　所谓的仿真虚拟实验室其实就是指以计算机为基础的虚拟原型系统，它既是一种全新的科学研究，又是一种工程设计方法，仿真虚拟实验室是除理论实验与实物实验之外的一种全新的实验手段。对于实验操作者来说，仿真虚拟实验室的构建可以说为其提供了一个以实验为基础的实验教学、技术交流、共同研究和协同工作的平台。从通常意义上来讲，虚拟实验的建立与真实实验而存在的，但是不得不说，这两者之间还是存在很多的区别，仿真虚拟实验室是创建一个可视化的三维环境，其中每一个实验室对象我们都可以通过每个可视化的三维物体来代表。实验操作者可以通过鼠标的点击或者是拖曳操作就可以进行虚拟的实验。学生在进入大学之后，就开始进行无机化学实验，这是高校大学生受到的系统实验方法和实验技能培养的起点，更是以后继续其他相关课程的基础。可以说，无机化学实验教学质量对高校大学生的后续学习具有直接影响。

　　三、无机化学虚拟实验室系统的实现技术

　　我们可以采用多种方法构建以网络为基础的虚拟实验室，但是，条条大路通罗马，不论什么样的构建方法，我们最终的目标就是为了构建仿真虚拟实验室，提高实验效率，提高实验安全性。

　　（一）VRML技术

　　VRML就是指虚拟现实建模语言，它是一种对三维造型与交互环境进行简单描述的文本语言，该种建模语言是以Internet为基础所建立的3D多媒体和共享虚拟世界的一个开放标准。VRML具有无可比拟的优势，例如易用性、完善的外部接口等等，但是值得注意的是，VRML技术必须借助其他语言才能够实现网络功能，换句话说，其不具备必要的网络功能，不仅如此，开发VRML技术所需要的相关技术比较零碎，通常情况下，技术人员难以熟练的掌握。

　　（二）ActiveX技术

　　ActiveX与具体的编程语言没有必要的关系，它是指用一组使用COM软件部件在网络环境中所提出的技术集。ActiveX的应用范围非常广泛，可以被广泛应用于WEB服务器以及客户端的各个方面。通过构建ActiveX控件，该技术能够实现应用，然而作为OLE控制的最新版本，Ac－tiveX控制能够在所有COM规范的容器中进行应用，不同的软件开发商可以同时间在网络上进行操作，在构建无机化学仿真实验的过程中，我们可以将该技术应用到其中，从而实现数字化签名，通过镶嵌在网页中运行。该技术在首次运行的时候，应当在相关位置进行注册，这样才能够更好的为使用者提供方便。

　　（三）QuickTimeVR技术

　　美国苹果公司研制开发了QuickTimeVR技术，它是一种跨平台的多媒体套件,不论什么形式的影片或是图片，亦或是流媒体等多种形式的文件都可以通过该技术进行虚拟实境技术。它是以图像的三维建模与动态显示技术为基础的一种技术,即使我们比给他配备昂贵的硬件设备，我们也能够通过该技术获得一定程度上的VR体验。但是值得注意的是我们在利用QuickTimeVR来实现虚拟实验室,首先要将相应的图片转换文本形式，通常转换为1mov格式的文件,这样，客户通过浏览器才能够获得良好的观看效果，不仅如此，该技术还有一个缺点，就是文件的网络传递速度相对较慢。

　　（四）Java技术

　　Java语言是一种程序设计语言。Java语言与其他语言相比，具有无不可比拟的优势，例如简单、平台无关性、安全性等等，不仅如此，由于其能够编制嵌入HTML文件中，所以得到了广泛的应用。与此同时，Java技术还吸取了Smalltalk和C++语言的优点，并在此基础上增加了其他方面的特性，例如支持并发程序设计、网络通信和多媒体数据控制等。但是该技术也存在一定的缺点，例如难以同不同的浏览器进行兼容。

　　四、结语

　　无机化学仿真虚拟实验室的构建有利于进一步降低实验室的建设时间，有利于避免出现危险实验给实验操作者带来健康损伤，有利于打破传统实验模式对时间和空间的限制，因此，我们必须对其予以高度的重视。创新教学理念，改变教学方法，不断提高无机化学实验水平，为社会输送大量的专业人才。

　　参考文献

　　[1]杨昱,徐雅琴,杨玉玲,白靖文.无机化学仿真虚拟实验室构建和实现方法研究[J].高等农业教育,2011,03:50-52.

　　[2]吴品昌,史锐,方德宇,张晓丽.无机化学虚拟实验室的构建[J].中国教育技术装备,2015,04:38-39.

　　[3]刘志广,胡照琴,王海勇,李健.基于Flash技术的电位分析仿真虚拟实验室的构建方法研究[J].计算机与应用化学,2006,10:1026-1030.

　　[4]杨景琴,陈坚.VRML中粒子系统在虚拟化学实验室构建中的应用研究[J].计算机光盘软件与应用,2012,04:102-103

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