，

(天津公安警官職業(yè)學(xué)院，天津 300382)

網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室是一種基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，是傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的數(shù)字化和虛擬化。虛擬實(shí)驗(yàn)室是虛擬實(shí)驗(yàn)的運(yùn)行載體。它以計(jì)算機(jī)硬件和軟件作為支撐，通過(guò)虛擬儀器技術(shù)或真實(shí)再現(xiàn)，或形象模擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備和對(duì)象。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室用軟件代替硬件，用編程模擬實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)大大簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)的操作過(guò)程，節(jié)省實(shí)驗(yàn)中各種儀器的使用費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的電子化，打破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室在地域空間和時(shí)間上的約束。虛擬儀器技術(shù)與認(rèn)知模擬方法的結(jié)合也賦予虛擬實(shí)驗(yàn)室的智能化特性，無(wú)論是學(xué)生還是科研人員，都可以自由進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室操作虛擬儀器，不但為實(shí)驗(yàn)類課程的教學(xué)改革及遠(yuǎn)程教育提供了條件和技術(shù)支持，還可以隨時(shí)為學(xué)生提供更多、更新、更好的儀器。同時(shí)，網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)還可以借助現(xiàn)代通訊和信息處理技術(shù)，將教育資源共享的范圍擴(kuò)大化、優(yōu)質(zhì)化，將教育資源的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮得淋漓盡致。

一、網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室的主要功能特點(diǎn)

(一)節(jié)省教育投資保障實(shí)驗(yàn)室效益

因?yàn)樵谔摂M實(shí)驗(yàn)室里實(shí)現(xiàn)了虛擬狀態(tài)的儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)材料，所以解決了因經(jīng)費(fèi)短缺、使用不當(dāng)、管理不善等諸多因素對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的影響。虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)不涉及到儀器折舊，能夠通過(guò)軟件升級(jí)保持實(shí)驗(yàn)的先進(jìn)性，從根本上克服了由于實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備和材料在品種、規(guī)格、數(shù)量上的限制。在虛擬實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證型、測(cè)試型、設(shè)計(jì)型、創(chuàng)新型等多種類型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，節(jié)省了教育投資。所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以多次重復(fù)、多人共享，提高了實(shí)驗(yàn)室效益。

(二)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情景，增強(qiáng)學(xué)生直觀感受

網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室給學(xué)生提供了一個(gè)直觀感受，通過(guò)畫(huà)面、圖片、聲音等綜合性多媒體技術(shù)，把抽象、難懂的理論知識(shí)具體化，把空間放大或縮小，把時(shí)間的間隔縮短或延長(zhǎng)。帶給學(xué)生生動(dòng)、真實(shí)的形象，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，幫助學(xué)生更好地理解學(xué)習(xí)重點(diǎn)，提高教學(xué)質(zhì)量。

(三)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提供自主探索的平臺(tái)

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方式是純硬件的，實(shí)驗(yàn)教學(xué)由教師全程控制，知識(shí)的傳遞主要靠教師對(duì)學(xué)生的灌輸，作為認(rèn)知主體的學(xué)生在教學(xué)過(guò)程中自始至終處于被動(dòng)狀態(tài)，其主動(dòng)性和創(chuàng)造性難以發(fā)揮。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室依靠豐富的數(shù)字化教學(xué)資源，給學(xué)生營(yíng)造了一個(gè)逼真、強(qiáng)交互的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。在這樣的環(huán)境中，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的框架是不固定的，不同知識(shí)背景的學(xué)生可以根據(jù)其能力大小、實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)、個(gè)人興趣和需要，更直接、更自然地參與到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，利用虛擬實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛶?kù)，自由搭接、組合、拆裝實(shí)驗(yàn)框架，自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)步驟，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

(四)實(shí)驗(yàn)安全無(wú)危險(xiǎn)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中很多實(shí)驗(yàn)因?yàn)椴僮髡叩腻e(cuò)誤操作而造成對(duì)實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的危害，如因?qū)嶒?yàn)者沒(méi)有按照正常操作方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)而帶來(lái)的爆炸、漏電、以及有毒氣體釋放等。而借助于網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，完全可以消除這些問(wèn)題，保障了實(shí)驗(yàn)者和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全。

二、基于網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享的策略

基于網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享的策略要能保證共享有效穩(wěn)定地運(yùn)行，以先進(jìn)的技術(shù)作為基礎(chǔ)，以系統(tǒng)的組織管理機(jī)構(gòu)作為協(xié)調(diào)，以合理的共享方式作為依托，以完善的法律保護(hù)制度和行政干預(yù)機(jī)制作為保障，以公平的利益分配機(jī)制和有效的激勵(lì)政策及測(cè)評(píng)體系作為促進(jìn)。共享過(guò)程中設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)、共享方式、組織結(jié)構(gòu)、法律保障、激勵(lì)政策等多個(gè)方面。

(一)共享方式

要實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)共享，各相關(guān)單位之間就要相互溝通，交互服務(wù)信息，進(jìn)行合作，這是優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共享內(nèi)在的組織機(jī)制。如果實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享的方式選擇失誤，會(huì)導(dǎo)致資源共享的效果不佳或失敗，影響其作用的充分發(fā)揮。因此，要綜合多方面因素合理選擇恰當(dāng)?shù)馁Y源共享方式。

網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享基于以下三種方式：一是開(kāi)放式。由政府權(quán)威機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)和維護(hù)，在某一個(gè)地區(qū)或全球范圍內(nèi)，在保證質(zhì)量和尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)的前提下，以免費(fèi)的、公開(kāi)的方式實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)共享。二是共建共享式。幾個(gè)單位共同開(kāi)發(fā)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，并只在其范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)資源共享。三是中介主導(dǎo)式。以某一學(xué)校、社會(huì)組織或企業(yè)為主體開(kāi)發(fā)和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制協(xié)調(diào)教育資源共享。中介機(jī)構(gòu)是一種“教育超市”，掌握優(yōu)質(zhì)教育資源的單位可以通過(guò)這個(gè)“教育超市”推廣和出售自己的資源，有教育資源需求的單位則可以通過(guò)“教育超市”購(gòu)買資源。

(二)共享模式

網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室使得各種優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)資源在更廣闊的范圍內(nèi)得到了合理共享，提高了實(shí)驗(yàn)資源利用率，節(jié)約了人力、物力，有效地改善了現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)資源使用模式。網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室?guī)?lái)實(shí)驗(yàn)資源的充分共享模式有兩種：

1.軟件資源共享模式。軟件資源共享模式是用軟件來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)的全過(guò)程，不涉及具體的實(shí)驗(yàn)儀器硬件設(shè)備，各種軟件模塊可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)橫向可重組配置和縱向可定位修改等模塊化和層次化的設(shè)計(jì)方法，提高了軟件模塊的利用率，避免了重復(fù)的設(shè)計(jì)過(guò)程，減少設(shè)計(jì)人員的重復(fù)性工作。

2.硬件資源共享模式。在虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，硬件資源主要包括實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和一些實(shí)驗(yàn)輔助工具。在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，需要為每一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目配備一套甚至多套硬件資源，并且由于不容易修改和拆卸等原因，每一個(gè)硬件只能夠?yàn)橐粋€(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目服務(wù)，重復(fù)利用率低，重組功能差。在網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，每個(gè)硬件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)計(jì)算機(jī)接口技術(shù)和更多其它的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)連接在一起，在計(jì)算機(jī)的有效控制下，每一個(gè)硬件都可以被一個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多次或不同網(wǎng)絡(luò)終端的多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目多次調(diào)用，大大提高了硬件資源的重復(fù)使用率。

(三)保障機(jī)制

要保證在不同管理模式下資源共享的合理性、可操作性，首先，需要建立和推廣學(xué)分互認(rèn)制度。歐美國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)表明，學(xué)分互認(rèn)制度是推行資源共享的前提，任何一個(gè)層面的資源共享模式都是在學(xué)分互認(rèn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。只有保障學(xué)分在學(xué)校之間以及相近專業(yè)之間的相互轉(zhuǎn)化和承認(rèn)，才能實(shí)現(xiàn)資源的共享。

(四)激勵(lì)機(jī)制

建立完善、公正、科學(xué)的組員共享激勵(lì)機(jī)制是促進(jìn)資源共享行為的有效手段。對(duì)參與資源共享的人員實(shí)施激勵(lì)，可以使他們直接從資源共享活動(dòng)中得到合理的回報(bào)，增強(qiáng)其對(duì)資源共享收益的意識(shí)，從而以積極的心態(tài)投入到資源共享的相關(guān)活動(dòng)中。因此，需要制定相應(yīng)的策略，對(duì)在資源共享過(guò)程中具有突出貢獻(xiàn)的單位與個(gè)人予以獎(jiǎng)勵(lì)或補(bǔ)貼，同時(shí)對(duì)阻礙推進(jìn)資源共享或置之事外的單位與個(gè)人予以告誡或懲罰，提高他們參與資源共享的積極性。

(五)評(píng)價(jià)機(jī)制

資源共享是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，面臨諸多不確定的因素，為了能在不斷變化的內(nèi)外環(huán)境中實(shí)現(xiàn)資源的有效、長(zhǎng)效共享，有必要建立評(píng)價(jià)機(jī)制。評(píng)價(jià)有利于引導(dǎo)全體教職員工特別是資源共享管理工作者及時(shí)發(fā)現(xiàn)資源共享中存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)不同類型教育資源共享的最優(yōu)化。評(píng)價(jià)機(jī)制的建立重點(diǎn)在于制定一份科學(xué)合理的資源共享考核指標(biāo)，并隨著教學(xué)質(zhì)量和規(guī)模的發(fā)展變化，定期進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

三、構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享

(一)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源共享的廣度和深度

1.網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室基于因特網(wǎng)，擴(kuò)展了優(yōu)質(zhì)教育資源共享的廣度。對(duì)資源的使用不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)可以在任何時(shí)候的任何網(wǎng)絡(luò)終端上進(jìn)行，使實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地在時(shí)間和空間上得到有效的延伸。只要獲得實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)管理員的許可，實(shí)驗(yàn)者均有資格進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在這里實(shí)驗(yàn)者沒(méi)有年齡、性別、認(rèn)知程度等其他相關(guān)因素的制約，擴(kuò)展了優(yōu)質(zhì)教育資源受體的廣度。

2.網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，擴(kuò)展了優(yōu)質(zhì)教育資源共享的深度。虛擬實(shí)驗(yàn)室依托現(xiàn)代信息技術(shù)生成了一類適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象、實(shí)驗(yàn)信息資源以及相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境。虛擬實(shí)驗(yàn)室除具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室所具備的正?；顒?dòng)的虛擬場(chǎng)所外，還擁有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室不可能擁有的環(huán)境，大大擴(kuò)展了優(yōu)質(zhì)教育資源共享的深度。

(二)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，提高優(yōu)質(zhì)教育資源共享的綜合效率

虛擬實(shí)驗(yàn)室包含的所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都經(jīng)過(guò)了系統(tǒng)、科學(xué)的程序化設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)者能夠迅速掌握實(shí)驗(yàn)研究本身，直接達(dá)到實(shí)驗(yàn)研究的具體目標(biāo)和要求，省去了大量的基于實(shí)物實(shí)驗(yàn)的簡(jiǎn)單勞動(dòng)，大大提高學(xué)習(xí)和研究的效率；實(shí)驗(yàn)者可以共享數(shù)據(jù)、軟件、硬件等相關(guān)資源，利用互聯(lián)網(wǎng)可以在世界上各個(gè)不同的地方(甚至不同的時(shí)間)觀看或操作同一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)共同參觀、合作研究，提高資源的綜合效率。

(三)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室，保證優(yōu)質(zhì)教育資源共享的優(yōu)質(zhì)性和動(dòng)態(tài)性

虛擬實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)資源是數(shù)字化資源, 系統(tǒng)組建時(shí)間縮短，功能易于擴(kuò)展和管理，方便擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)范圍和科目，高新技術(shù)在教育領(lǐng)域內(nèi)的優(yōu)勢(shì)可以充分發(fā)揮出來(lái)，能夠開(kāi)展包括創(chuàng)新性、綜合性、研究性的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，通過(guò)軟件升級(jí)能夠保證實(shí)驗(yàn)室的先進(jìn)性。虛擬實(shí)驗(yàn)室采用組件的設(shè)計(jì)思想，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)需要構(gòu)造新的實(shí)驗(yàn)?zāi)K，添加新的實(shí)驗(yàn)儀器或在已有的功能模塊的基礎(chǔ)上用改進(jìn)、組合或混合方法構(gòu)建新的模塊。使優(yōu)質(zhì)教育資源的共享具有動(dòng)態(tài)靈活性。

四、結(jié)束語(yǔ)

虛擬實(shí)驗(yàn)室是信息時(shí)代的產(chǎn)物，多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展為虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建和發(fā)展奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室促進(jìn)了優(yōu)質(zhì)教育資源共享的廣度和深度，提高了優(yōu)質(zhì)教育資源共享的綜合效率，保證優(yōu)質(zhì)教育資源共享的優(yōu)質(zhì)性和動(dòng)態(tài)性，是解決目前教學(xué)資源緊張、提高教學(xué)質(zhì)量、擺脫實(shí)驗(yàn)教學(xué)所面臨困境的行之有效的途徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪詩(shī)林,吳泉源.開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與可科學(xué)，2000，(03).

[2]王涌,等.建設(shè)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)室深化實(shí)驗(yàn)技術(shù)改革[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2010，(09).

[3]劉曉林,徐明.高校數(shù)字教育資源共享模式研究[J].江蘇廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào),2011，(02).

[4]黃瓊珍,等.高校網(wǎng)絡(luò)教育資源共建共享機(jī)制探究[J].高教探索,2010，(03).

[5]宋象軍.虛擬實(shí)驗(yàn)室在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用前景[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2005，(01).

[6]韓強(qiáng).虛擬實(shí)驗(yàn)室在高校實(shí)踐教學(xué)中中的應(yīng)用與研究[J].吉林工程技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，(06).