虚拟仪器技术及其在远程教学中的应用

虚拟仪器技术及其在远程教学中的应用
 摘  要：虚拟仪器是多媒体计算机的一个重要应用领域，是多学科交叉、渗透的产物，其中浓缩了许多高、精、尖的科学技术。如何利用虚拟仪器技术构建远程虚拟实验室系统并有效应用于教学中，是现代远距离教育一个新兴的研究方向。
 关键词：虚拟仪器技术、远程教学、远程虚拟实验室
 
 随着科学技术的迅猛发展，新的教学媒体不断涌现，继多媒体技术、虚拟现实技术之后，教学技术领域又出现了一个新型媒体，它就是虚拟仪器技术(Virtual Instrument——VI)。虚拟仪器技术是虚拟现实在仪器仪表领域中的一个重要应用，它是以多媒体计算机为基础，使用图形界面编程技术，模拟实际仪器的面板、功能和操作，从而生成完成各种任务的专用仪器。
 近年来随着网络的普及，远程教学以一种全新的教学方式越来越受欢迎。由于课程实验是学习课程的基础，因此如何在远程教学中实现实验教学成为近年来的研究热点，远程虚拟实验室较好地解决了这个问题，它能够使学生在互联网上通过实验室平台更加深入地学习相关专业课程。
 一、虚拟仪器技术概述
 虚似仪器及其系统是测控技术与计算机技术相结合的产物，它从根本上更新了仪器的概念，并且在实际应用中表现出许多传统仪器无法比拟的优势，例如：具有资源共享性，造价低廉，易实现，易扩展升级，并且仪器功能可由用户自定义等优点。
 在实验教学中，采用远程虚拟实验室不但可以节约大量的经费投入，能够提高教学科研的质量与效率，而且，虚拟仪器可由用户自己定义功能，又不怕损坏，这在很大程度上调动了教师和学生的实验积极性，可以实现更大范围的资源共享，学生随时随地都能进行实验操作。
 二、虚拟仪器技术在远程教学中的应用
 虚拟仪器技术能够为学生提供生动、逼真的实验学习环境，使他们能够成为远程虚拟实验室的一名参与者，在虚拟实验中扮演一个角色，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。
 1.基于日益发展的计算机技术，使实验具备先进性和精确性
 要使得学生能够接触到前沿的科学知识，就必须提供先进的实验仪器帮助学生学习和理解。如何在现有基础上提升实验仪器性能，在不增加或增加少量开支的基础上使实验仪器在精确性、灵敏度、可测范围等方面有一个大的飞跃，让先进的实验内容走进实验教学课堂是摆在从事实验课程教学的教育者面前的一个难题。远程虚拟实验室充分利用了最先进的计算机技术来提升和完善实验仪器的性能，具备精确性和科学性， 同时使用成本又相对低廉，这为前沿科学知识走进实验教学课堂提供了基本却是非常重要的条件。
 2.软硬件结合，功能模块重组配置，具备灵活性和开放性
 远程虚拟实验室包括两大部分: 硬件和软件，硬件是仪器的基础，软件是仪器的灵魂，软硬件结合的方式使得仪器功能易于增减和修改，改变了以前仪器功能固化在硬件上无法升级的缺点。
 在实验课程教学中，引入先进的教学内容、开发新的实验项目、开设学生自学基地等都需要完备的实验平台作为基础。目前的实验教学设备一直存在着易损坏、功能单一、重复利用率低等问题，远程虚拟实验室采用软硬件结合、功能模块重组配置的方法，大大提升了实验仪器设备的功能和重复利用率，增强了实验课程教学平台的可扩展性。
 3.网络传输和远程控制，具备时间和空间可扩展性
 运用虚拟仪器软件，如LabVIEW 自带的网络发布功能，可将 Internet 与虚拟仪器结合起来，通过网络来传输数据和控制仪器，从而实现异地实时操作，使得实验项目的进行具备了时间和空间的扩展性。
 在远程虚拟实验室里，学生可以在个人电脑上安装虚拟仪器软件，即可以基于网络的远程操作和实验仪器控制，以及实时真实的数据传输，如同实地操作实验仪器一样方便灵活，同时由于教师或设计者事先定义了虚拟仪器的功能和实验步骤，可以有效地帮助学生完成预定的教学目标。从这个意义上说，虚拟仪器技术在实验教学上的应用是实验课程远程教育发展的突破点和转折点。
 三、结语
 目前，尽管虚拟仪器系统的硬件设备还比较昂贵，虚拟仪器技术尚未能普及。但是，随着技术的不断发展和完善，以及硬件价格的不断降低，虚拟仪器作为一个新型的远教媒体，以其自身强大的教学优势和潜力，将会逐渐受到远教工作者的重视和青睐，最终得到广泛应用并发挥其重要作用, 并以其独特的优势成为今后远程虚拟实验室建设的重要方向。

参考文献：
[1]彭晖,王宇栋,远程虚拟教学实验室设计[J].湘潭师范学院学报(自然科学版),2003,(12).
[2]罗贵娥,杨欣荣等,虚拟仪器技术在教学上的应用[J].电气电子教学学报,2002,(12).
[3]邓英,李琨,吕游,基于www的网络远程教学环境的研究与设计[J].四川工业学院学报,2002,(21).

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