学/科/建/设/与/教/学/研/究 2.1虚拟实验的可行性 是占用的存贮空间小,适合于在网络上传播。但是其 随着计算机和网络通讯技术的发展和成熟,在20面向对象脚本语言 ActionScript实现的交互性尚有不 世纪80年代,美国国家仪器有限公司在科技界首先提 足,而且 Action Script的指令虽然也可以完成实验的 出了“虚拟仪器”的崭新概念,并不断开发出基于计后台计算,但是由于 Flash采用矢量图,无形中增加 算机的测试测量仪器。经过约30年的发展,目前,国了许多计算量,难以完成大量图像的快速更新。由此, 内外有几百家研制、生产和销售虚拟仪器的公司,上 Flash只适用于实现较为简单的虚拟实验。 千种虚拟仪器产品,应用遍布电子、机械、通信、汽3.2 Activex实现方法 车制造、生物、医药、化工、科研、教育等各个行业 Activex是一种体系结构,它允许使用不同编程 领域。在科技界,虚拟仪器已经不是一个陌生的概念。语言开发的软件组件在网络环境中相互操作。开发者 目前,利用计算机软件来表现实验过程已被高校教师可以创建自己的 Activex控件,其中包含片断或独立 普遍接受,并应用于教学。所以,开发虚拟实验课件,的组件,不但可以在程序中重复调用,也可以嵌入其 对网络教育的学生开设虚拟实验课程具有现实意义和他应用程序而成为其一部分,这种技术为虚拟实验的 实际作用 创建带来了极大的便利。但每一种 ActiveX控件在初 2.2编制网络教育虚拟实验课件的基本要求次运行时都需要进行下载并注册,这给用户的使用带 网络教学的特点就是远程教学,因此对虚拟实验来了不少麻烦。 课件的制作有以下要求 3Java实现方法 *必须在网络环境下制作虚拟实验课件,使得学 Java是一种通用的网络编程语言,它不但具有强 生能够通过网络在异地完成虚拟实验。 大的编程能力和良好的可移植性,而且也具有很好的 *具备实验指导模块。内容包括文字指导和实验稳定性和安全性,这些特性对于构建虚拟实验来说都 指导教师真实实验的视频录像,以便学生通过是非常重要的。但是对于纯粹的Java平台来说,开发 教师的实际操作和文字阅读加深对实验的理和维护代价很高。 解,顺利完成虚拟试验。 *具备虚拟试验模块,即本文讨论的内容。在该3.4VRML实现方法 模块中,除了正常实验外,还应具备智能操作 虚拟现实建模语言一—VRML( Virtual real- 判断功能,即在实验中,学生操作失误,系统 ity Modeling language)是三维造型和渲染的图形 会自动指出错误并要求返回上一步,继续试验。描述性语言。利用其可以在 Internet建立交互式的,三 *具备反馈模块。要求实验课件系统能够把实验维多媒体的境界,国际标准化组织1998年1月正式将 结果自动存入服务器,以便教师批阅后反馈给其批准为国际标准。VRML的基本特征包括分布式 学生。 交互式、平台无关、三维、多媒体集成、逼真自然等, 3虚拟实验实现方法比较 被称为“第二代Web”。其应用范围相当广泛,包括 科学研究、教学、工程、建筑、商业、娱乐、广告、电 目前,虚拟实验的实现应有多种途径,按照其实子商务等,已经被越来越多的人们所重视 现的技术手段可以分为基于 Flash交互技术的网络虚 通过以上几种实现方法的比较看出,VRML能更 拟实验,基于 Activex技术的网络虚拟实验,基于Java 好地实现虚拟实验。虽然VRML的出现为基于Web 技术的网络虚拟实验,基于VRM技术的网络虚拟实的虚拟实验提供了新的解决途径然而其在复杂计算、 精确控制以及文件操作等方面仍存在不足。如果单纯 使用其来实现虚拟实验,在大型虚拟实验的实现方面 3.1 Flash实现方法 受到很大限制。目前,在VRML2.0中已添加了对 Flash技术采用矢量图形技术生成动画,其优点Java、 JavaScript等接口的支持,使得我们能够通过 C136计算机教育e20073中clectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http:/www.cnki.net学 / 科 / 建 / 设 / 与 / 教 / 学 / 研 / 究 3 6 计算机教育 2007.3 2.1 虚拟实验的可行性 随着计算机和网络通讯技术的发展和成熟，在20 世纪80年代，美国国家仪器有限公司在科技界首先提 出了“虚拟仪器”的崭新概念，并不断开发出基于计 算机的测试测量仪器。经过约30年的发展，目前，国 内外有几百家研制、生产和销售虚拟仪器的公司，上 千种虚拟仪器产品，应用遍布电子、机械、通信、汽 车制造、生物、医药、化工、科研、教育等各个行业 领域。在科技界，虚拟仪器已经不是一个陌生的概念。 目前，利用计算机软件来表现实验过程已被高校教师 普遍接受，并应用于教学。所以，开发虚拟实验课件， 对网络教育的学生开设虚拟实验课程具有现实意义和 实际作用。 2.2 编制网络教育虚拟实验课件的基本要求 网络教学的特点就是远程教学，因此对虚拟实验 课件的制作有以下要求： * 必须在网络环境下制作虚拟实验课件，使得学 生能够通过网络在异地完成虚拟实验。 * 具备实验指导模块。内容包括文字指导和实验 指导教师真实实验的视频录像，以便学生通过 教师的实际操作和文字阅读加深对实验的理 解，顺利完成虚拟试验。 * 具备虚拟试验模块，即本文讨论的内容。在该 模块中，除了正常实验外，还应具备智能操作 判断功能，即在实验中，学生操作失误，系统 会自动指出错误并要求返回上一步，继续试验。 * 具备反馈模块。要求实验课件系统能够把实验 结果自动存入服务器，以便教师批阅后反馈给 学生。 3 虚拟实验实现方法比较 目前，虚拟实验的实现应有多种途径，按照其实 现的技术手段可以分为基于Flash交互技术的网络虚 拟实验，基于ActiveX技术的网络虚拟实验，基于Java 技术的网络虚拟实验，基于 VRML 技术的网络虚拟实 验。 3.1 Flash 实现方法 Flash 技术采用矢量图形技术生成动画，其优点 是占用的存贮空间小，适合于在网络上传播。但是其 面向对象脚本语言ActionScript实现的交互性尚有不 足，而且ActionScript的指令虽然也可以完成实验的 后台计算，但是由于Flash 采用矢量图，无形中增加 了许多计算量，难以完成大量图像的快速更新。由此， Flash只适用于实现较为简单的虚拟实验。 3.2 ActiveX 实现方法 ActiveX 是一种体系结构，它允许使用不同编程 语言开发的软件组件在网络环境中相互操作。开发者 可以创建自己的ActiveX控件，其中包含片断或独立 的组件，不但可以在程序中重复调用，也可以嵌入其 他应用程序而成为其一部分，这种技术为虚拟实验的 创建带来了极大的便利。但每一种ActiveX控件在初 次运行时都需要进行下载并注册，这给用户的使用带 来了不少麻烦。 3.3 Java 实现方法 Java是一种通用的网络编程语言，它不但具有强 大的编程能力和良好的可移植性，而且也具有很好的 稳定性和安全性，这些特性对于构建虚拟实验来说都 是非常重要的。但是对于纯粹的Java平台来说，开发 和维护代价很高。 3.4 VRML 实现方法 虚拟现实建模语言—— VRML（Virtual Real￾ity Modeling Language）是三维造型和渲染的图形 描述性语言。利用其可以在Internet建立交互式的，三 维多媒体的境界，国际标准化组织1998年1月正式将 其批准为国际标准。VRML 的基本特征包括分布式、 交互式、平台无关、三维、多媒体集成、逼真自然等， 被称为“第二代 Web”。其应用范围相当广泛，包括 科学研究、教学、工程、建筑、商业、娱乐、广告、电 子商务等，已经被越来越多的人们所重视。 通过以上几种实现方法的比较看出，VRML 能更 好地实现虚拟实验。虽然 VRML 的出现为基于 Web 的虚拟实验提供了新的解决途径，然而其在复杂计算、 精确控制以及文件操作等方面仍存在不足。如果单纯 使用其来实现虚拟实验，在大型虚拟实验的实现方面 受到很大限制。目前，在 VRML 2.0 中已添加了对 Java、JavaScript等接口的支持，使得我们能够通过