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虚拟实验室是一种基于Web技术

虚拟实验室是一种基于Web技术
虚拟实验室是一种基于Web技术

虚拟实验室是一种基于Web技术、虚拟仿真技术构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统,是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化。虚拟实验室由虚拟实验台、虚拟器材库和开放式实验室管理系统组成。虚拟实验室为开设各种虚拟实验课程提供了全新的教学环境。虚拟实验台与真实实验台类似,可供学生自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器没备。教师利用虚拟器材库中的器材自由搭建任意合理的典型实验,或实验案例,这一点是虚拟实验室有别于一般实验教学课件的重要特征。

在虚拟实验室中,学生既可以在虚拟实验台上动手操作,又可自主设计实验,有利于培养的操作能力、分析诊断能力、设计能力和创新意识。在虚拟实验室中,学生更易获得相关的知识,科学的指导和敏捷的反馈。虚拟实验室是未来实验室建设的发展方向。

虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究的重要载体。

随着虚拟实验技术的成熟,人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值,它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。比如VBL100虚拟实验室系统、OWVLab等。

发展方向

2 0 0 3年0 4月0 7日

单美贤

随着计算机技术和网络技术的飞速发展,人们在世界的任何地方通过互联网异地接受教育已成为了可能。但有个问题一直困扰着我们:如何在互联网上做实验呢?

佛罗里达Atlantic大学的Alhalabi和Hamza两位教授及一些计算机科学、教育技术研究领域的研究生为了回答这个问题,构建了一个新的实验样本(即虚拟实验室)。他们以一种空前的方式将模拟的仪器、数据和设备以及界面链接到客户的计算机端口上……[1]本文首先分析虚拟实验室的定义和作用,在分析麻省理工学院(MIT)的在线实验室和卡耐基·梅隆大学(CMU)的虚拟实验室的基础上,对虚拟实验室的发展走向进行初步探讨,以期能更好地促进实验教学的发展。

一、虚拟实验室概述

虚拟实验室可以说是教育领域应用信息技术的一种创新:允许人们访问和使用自己没有的设备资源,使得处于不同地理位置的学习者可以同时对一个实验项目进行实验工作,可以接触最新的仪器。

目前,有关虚拟实验室的定义主要有两种:

——所谓虚拟实验是指在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境,实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目,所取得的学习或训练效果等值于甚至优于在真实环境中所取得的效果。[2]

——虚拟实验室是一个创造和引导模拟实验的交互环境:即实验场所。它由实验所依赖的模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成。用户可以通过增加新的物体、建立新的实验并把它们转化成超文本文件来扩充实验室。[3]基于上述两个定义,笔者认为虚拟实验室是指:

采用“面向对象”的概念,创建与编辑能让实验者自然感知的基于原型技术的、实验的本质功能,由计算机模拟现实的实验环境。

把握虚拟实验室的这一概念应从两方面入手:

第一,在虚拟实验室中操作的不是真实存在的设备,而是由计算机模拟的设备。

第二,通过计算机进行的实验是虚拟的。

虽然虚拟实验室可以使学习者不受时空限制地进行实验,可以为真实的实验做准备,但并不能完全替代物质的设备,而只能代替真实实验室的部分功能。虚拟实验室的作用主要在以下方面:

①激发学生的学习兴趣,增强自信。

②理论验证,以支持理论学习。

③掌握相关技术和设备的知识,拓宽知识面。

④培养观察分析、计划组织和问题解决能力。

二、虚拟实验室实例分析

1.麻省理工学院的WebLab[4]

http://218.28.34.8/kj/sxzj/ycsys/doc/Welcome%20to%20iLab%E8%8B%B1%E6%B1%89%E5%AF%B9%E7%85%A7.htm

WebLab是一个在线实验室,于1988年开发并投入使用。基本结构如图1所示,包括设备检测器(一个HP4155B半导体参数分析器)和一台计算机(实现双重任务:设备控制器和Web服务器)。要检验的设备安放在链接到设备检测器上的测试固定设备上,设备和计算机之间的通信通过GPIB接口产生。HPE5250A转换矩阵为8个不同的设备链接到系统中提供多路复用技术。

在2000年秋季,SMA(Singapore MIT Alliance)微电子学科的学生,在新加坡(而讲师和助教却远在美国麻省理工学院)就可以访问和使用WebLab。学生只需点击“设备”菜单,就可以选择合适的仪器设备。学生们在实验中几乎没有遇到难题,普遍反映良好:“通过互联网,我们竟然能获得来自MIT实验室的实验数据,非常有趣。在信息传递过程中技术优势十分强大”;“这种训练真的很好,我们可以把真实的数据与模拟的数据相比较”。

2.卡耐基·梅隆大学的虚拟实验室[5]

CMU(Carnegie Meilon University)的虚拟实验室为传统的实验室平台与未来的实验之间提供了一种独特的链接。基本结构如图2所示:

在虚拟实验室中,链接到工程测试设备上的计算机类似于示波器和函数发生器。无论在宿舍里还是在世界的其它地方,当学

生通过互联网链接到这些设备时,他们能控制计算机和设备。另外,使用视频器可以看到物质世界中所发生的一切。

CMU虚拟实验室的核心是一组一般用途或特殊用途的虚拟设备与互联网中的个人计算机相链接,通过参数的设定和数据分析,可以完成其它设备不能实现的功能。实验室的核心设备是函数发生器、数字万用表、数字示波器。这些设备由个人计算机上运行的HP VEE软件(Hewlett Packar公司)执行,并通过Timbuktu软件(Farallon Computing,Inc )进行远程控制。

无论是MIT的在线实验室,还是CMU的虚拟实验室,都是基于网络模式的,这使得远端的学生可以在虚拟实验室所提供的电路试验板上接线,然后给电路提交一个测试输入序列,并观察测试输出现象。实验不再局限在实验室中,可以通过网络不受时空限制利用实验设备,为实验教学环节提供了强有力的支持。

三、虚拟实验室的发展方向

1.协作式虚拟实验室

与同伴合作是实验过程中一个至关重要的环节,因为科学实验常常是种协作性的活动,一切科学均取决于思想理念,最终为人们所共有的以及人们对思想理念的论辩。

Mark等人[6]把协作技术分为两个主要部分:信息共享技术和通信技术。其中,信息共享技术使得用户能够让别的用户意识到他的活动以及活动的结果。通信技术(如聊天室、电子邮件等)使得人们能相互协作讨论他们的工作。通信技术现阶段已比较成熟,而信息共享技术则比较难以实现,因为它一方面要求实现复杂数据类型的转换;另一方面,它还没有较好的群件。原因一是CSCW(Computer Supported Cooperative Work)尚处未成熟阶段;二是协作任务的不同,开发一套普遍适用的规则较难。

因此,协作式虚拟实验室的目标设计很重要,其目标就是要减少地域障碍,使世界各地的学生能在网上一起进行科学实验和讨论。协作式虚拟实验室的结构框图如图3所示。在协作式虚拟实验室中,每个用户都有一个特定的个人域并共享一个群域,通过这种方式,个人和小组工作既可以个别发生,又可以同时发生。

麻省理工学院针对虚拟实验室中的协作效果进行了对比性研究,将21个使用过WebLab的MIT本科生分成三组:单独组、协作组和指导组。实验结果表明:人们独自工作时速度快,与他人协作时速度慢,但正确率比单独组高。因为在与他人协作时,实验是以讨论的方式展开的,提出自己的解决方法,通过交流、讨论和验证各自的观点,最终得出正确的解决方案。[7]协作式虚拟实验室要注意解决好以下三个方面的问题:

一是小组知情程度:小组知情程度会影响个人的工作能力。从个人角度出发,让小组成员知情的越少,越容易控制自己的工作;从小组角度考虑,不充分了解个人的情况会影响协作的效果。

二是同步还是异步:同步方式体现了及时交互性,但对网络通信要求较高。协作式虚拟实验室采用同步还是异步,主要取决于实验任务的属性。

三是角色定义:协作式虚拟实验室是否需要提供不同的角色?角色分配的灵活性?角色结构设计过程中,是否考虑到如果两个用户同时担任同一个角色,他们工作空间里的物体是否同时得到响应?

2.自适应虚拟实验室

在日常语言中,“自适应”是指生物变更自己的习性以适应新的环境的一种特征。直观地说,“自适应实验”即指能修正自己的特征以响应规则原理的变化,并根据学习者的学习过程生成一个反馈回路,为学习者提供一个自适应的获取知识和技能的实验学习环境。

自适应实验室系统原理框图如图4所示,假定系统的输入u,经过预处理单元处理后其输出为y m,当被控对象结构变化或参数偏离时,自适应机构根据参考模型输出与被控对象输出之差及其变化,产生一个自适应信号,调整前馈、反馈调节器,使其参数收敛,即e=y m-y p→0。

该系统的基本特征是能从环境中获取信息并能自动改善其性能。其主要体现在两个方面:

一是为学生提供一个自适应的实验环境:把学生的实验过程记录下来,反馈其存在的问题,使得学生对自己遇到的问题反复练习、或向教师和同学寻求帮助,从而掌握相关知识和解决问题的技能。

二是当过程已知时,实验设计过程规定了一组参数;当处于未知领域时,自适应实验的参数应当收敛到希望的参数范围内,体现出系统的开放性和协同性,这是现阶段虚拟实验最难实现的。人工智能、模糊控制、神经网络技术的发展为谋求解决此类问题开辟了新的途径。

虚拟实验室增强并扩展了实验教学的功能,以前所未有的方式将学生和实验仪器联系起来,为学生提供了一种崭新的实验方式。

在使用虚拟实验室的过程中,如果能把模拟的与真实的相比较,加强学习者之间的相互合作,并注重激发学习者的兴趣、促使其进行探究,那必将会产生巨大的教育价值。

Web前端技术试题93400

[Web前端技术教学]《基于Web标准的网页设计与制作》试题及答案 一、单项选择:(每题1.5分,共69分) 1.html语言中,创建一个位于文档内部的锚点的语句是:( ) A. B. C. D. 答案:C 2.html中的元素可分为块级(block)元素和行内(inline)元素,下列哪个元素是块级元素:( ) A. B. C. D. 答案:A 3.下列哪条html语句的写法符合XHTML规范:() A.
B. C. D. 答案:B 4.在编辑网页时,按“Ctrl+Shift+空格键”插入的HTML源代码为:( )

A.   B.   C. &sbnp D. &sbnp; 答案:B 5.标记一般包含在_____标记中。( ) A. B. C. D.

答案:A 6.要在新窗口打开一个链接指向的网页需用到( ) A. href=“_blank” B. Name=“_blank” C. target=“_blank” D. href=“#blank” 答案:C 7.特殊符号?(版权符号)对应的源代码是:( ) A. Copy; B. ©; C. Copyright; D. ©right; 答案:B 8.在网页中经常用的图像格式是:( ) A. gif, jpg和png B. gif, bmp和png C. bmp, jpg和png D. psd, gif和png 答案:A 9.关于JavaScript语言,下列说法中错误是:( )

虚拟仿真(虚拟现实)实验室解决方案设计

数虎图像提供虚拟仿真实验室硬件设备搭建和内容制作整体解决 方案 虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。 随着虚拟实验技术的成熟,人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值,它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师,在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性! 下面请跟随数虎图像一起,让我们从头开始认识虚拟现实实验室。【虚拟现实实验室系统组成】: 建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键,而要建立一个完整的虚拟现实系统,首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。 数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征,并结合多年的虚拟现实实验室建设经验,最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成:

虚拟现实开发平台: 一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台,一般包括两个部分,一是硬件开发平台,即高性能图像生成及处理系统,通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站;另一部分为软件开发平台,即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分,负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台,同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转,与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此,虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少,而且至关重要。 虚拟现实显示系统: ·高性能图像生成及处理系统 ·具有沉浸感的虚拟三维显示系统 在虚拟现实应用系统中,通常有多种显示系统或设备,比如:大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统,

大学物理开放式虚拟仿真实验室建设方案新

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大学物理开放式仿真实验室 建设方案 项目名称:《大学物理开放式仿真实验室》 负责单位:安徽省科大奥锐科技有限公司 归属部门:中国科学技术大学 联系电话: 2016年6月29日

1、项目建设背景 、物理实验教学国内概况 物理实验是物理学的基础,大学物理实验反映了理工科及各个学科科学实验共性和普遍性的问题。在培养学生严谨的科学思维、创新能力,培养学生理论联系实际,特别是与科学技术发展相适应的综合能力,以适应科技发展与社会进步对人才的需求方面有着不可替代的作用。当前我国高等教育已进入全面提高教育质量的新阶段。进一步更新教育理念、积极创造条件在教学实践中实质性地实施以教师为主导,以学生为主体的实验教学是进一步深化改革的重要内容,也是巩固十多年来的教学成果、提高教学质量、实现实验教学目标的重要保证。 教育部多次强调并要求:高校要大力加强实验、实践教学的改革,要重视实践环节,提高学生实践能力,推进实验内容和实验模式改革和创新,培养学生的动手能力、分析问题和解决问题的能力。要根据培养学生动手和实践能力需要,不断改善实验和实习教学条件。在《关于加强高等学校实验室工作的若干意见》中更明确指出:“大力推进实验室信息化建设,实现优质资源开放共享。持续投入必要的经费与人员,切实推进实验室信息化建设和信息化管理。建设科学、便捷使用的实验室网络管理系统,提升实验室在设备采购、资产管理、信息统计、开放共享等工作的管理水平。建设实验教学网络平台和实验教学资源共享平台,实现网上辅助教学和网络化、智能化教学管理,满足学生自主选课、自助实验、有效利用实验室资源的自主学习和个性化发展的需求。” 、我中心物理实验教学存在的问题 1.2.1实验预习、复习环节不完善 我中心实际教学中,由于实验室和师资力量等限制,很难提供给学生大面积实验预习、复习的环境。我校学生目前进行实验预习、复习时只能通过书本进行,只能对理

Web应用开发实践课程设计指导书

杭州电子科技大学《Web应用开发实践》课程设计手册姓名 学号 设计小组长 其他设计 小组成员 指导教师 设计时间至 杭州电子科技大学管理学院编制

《Web应用开发实践》课程设计指导书 一、任务和目的 本课程设计是在学习“Web应用开发技术”课程的基础上,应用https://www.sodocs.net/doc/f414762940.html,程序设计技术,通过开发一个模拟型的小型动态网站,以加强学生对https://www.sodocs.net/doc/f414762940.html,程序设计技术的掌握,并提高应用该技术解决实际问题的能力。 二、内容和要求 1、案例题目(具体要求请见后面的附录。) (1)网上购物商店 (2)在线考试系统 (3)博客网站的设计与开发 2、设计要求 ●系统分析和设计 (1)根据数据库结构设计画出E-R图。 (2)画出功能结构图。 (3)简单的界面设计。 (4)对可能遇到的技术问题的考虑及解决方案。 ●页面编程和调试。 ●小组内的系统联调。 ●撰写课程设计小结。 3、开发工具:https://www.sodocs.net/doc/f414762940.html, 4、数据库:ACCESS 三、日程安排(为时2周)

四、考核方式和成绩评定 1、对案例题目(1):以小组为单位,每组3-4人,自由组合,推举一位组长总体负责,小 组内协同完成课程设计;对案例题目(2):只能由一人单独组成一个小组独立完成;对案例题目(3):每组由2人组成一个小组独立完成,其中一人为组长。 2、成绩评定分为:优、良、中、及格和不及格五档,小组内组长的成绩可适当上浮,其他 组员的成绩相同。 3、课程设计成果上交方法 成果包括:课程设计小结、程序源代码和数据库,按班级及小组上交到“网上邻居/.../192.168.185.10/https://www.sodocs.net/doc/f414762940.html,/班级号”下面,每组一份即可,每组的子目录名应取为组内所有同学姓名,用“-”连接。(不必交打印的文档。) 五、课程设计小结的主要内容 1、组内各成员所承担的任务说明。 2、数据库E-R图和功能结构图。 3、系统使用的说明。 4、设计和开发的心得体会。 5、系统的特点。 六、备注 1、本课程设计也可应用其它如ASP、PHP或JSP等动态网页开发工具。 2、本文档可在“网上邻居/.../192.168.185.10/Web资料”目录中下载。

《Web开发技术》模拟题(C卷答案)

《Web开发技术》模拟题 一、单项选择题 1、下列哪个标记包含文档信息,包括它的标题、使用的脚本文件、样式定义和文档的描述? B a) b) c) d) 2、下列哪一项是<FONT>标记的缺省大小?D a) 5 b) 4 c)10 d) 3 3、下列哪个标记设置文档的文本特性?D a)<FONT> b)<SIZE> c)<COLOR> d)<BASEFONT> 4、锚点是URL的另一个名称B。 a)正确 b)错误 5、插入电子邮件链接的协议为:D a)http b)ftp c)file d)mailto: 6、在HTML文档中插入文本区域的标记是:C a)<input></p><p>b)<select> c)<textarea> d)<option> 7、CELLPADDING指定单元格间距的大小。A a)正确 b)错误 8、SRC标记用来指向图像的(D)。 a)文件夹 b)文件 c)URL d)地址 9、下列哪一项是图像的较小版本同时是图像较大版本的链接?D a)小型图像 b)图像副本 c)小图块 d)替换图像 10、下列哪个属性定义HTML文档中的样式表区域?C a)SIZE b)STYLEAREA c)STYLESIZE d)STYLE 11、JavaScript用作什么?C a)客户端脚本语言 b)服务器端脚本语言 c)a和b两者都是 d)以上都不是 12、文档中的所有图像都存储在下列哪个对象中A a)Image b)Form c)Anchor</p><p>d)Link 13、调用一个特定JavaScript函数的语法是什么?C a)call function <function_name> b)call_function <function name> c)call <function_name> d)以上都不是 14、关于history.back(2)下列哪种表述是正确的?C a)根据历史记录列表返回两个页面 b)它的功能和history.go(-2)相同 c)错误。back方法不会接受任何参量 d)以上都不是 15、语句setTimeout(“display ”,3000)I每()执行一次显示方法。B a)三分钟 b)三秒钟 c)五十秒 d)以上都不是 16、navigator.platform显示Win16,但是您运行的是Win NT。这可能吗?A a)这是不可能的 b)userAgent属性反映正确的操作系统 c)属性可以修改 d)navigator.platform显示浏览器编译时的操作系统 17、用来创建JavaScriptCustom对象实例的关键字是什么?A a)Key b)new c)function d)以上都不是 18、以下哪一项是子例程的返回类型?C a)date子类型 b)time子类型 c)datetime子类型</p><h2>建筑工程学院虚拟仿真实验室建设方案要求</h2><p>建筑工程学院虚拟仿真实验室建设方案要求 一、硬件设备及功能要求 在针对BIM设计/办公场景评估并实现能够替代PC电脑/工作站方案,降低学校设备运维成本,优化使用体验,提升设计/教学效率和效果。结合目前学校现状、需求及挑战,建设一个完善的软件定义的BIM云平台,最终将达到以下目标: 1、统一的BIM云平台 根据BIM业务需要建设统一的基础设施云平台(IaaS),整合计算、存储、GPU和网络资源,将业务应用整合,云化部署迁移到数据中心的云计算平台,在实现数据统一的基础上通过统一的云平台管理界面进行资源的调度和管理。通过集中管理的桌面云提供随时随地的桌面访问、灵活的教育教学和统一的后端运维管理,同时实现更高的安全性、控制能力并节省IT运维费用。 2、资源全面池化 将计算、存储、GPU、网络资源整合成为可以统一管理、弹性调度、灵活分配的资源池,每个应用系统不再占用独立的物理服务器、存储和网络资源,而是与其他应用系统一起,共享基础平台的资源,以虚拟机的形式独占其中部分逻辑资源。 3、提供标准化的资源服务 合理划分计算存储网络等资源,针对各类业务需求提供标准化且可按需调整的支撑资源配置,进行自动化部署和维护,快速提供标准、安全和稳定的资源服务。统一管理各种资源,并根据业务系统对计算能力、存储I/O、网络带宽等需求,提供不同级别的资源服务。 4、随需分配和回收资源 未来新建应用系统或扩容、迁移应用系统,只需根据需求从资源池中直接获取资源即可快速完成,而不必额外申请购买硬件设备。在业务系统生命周期完结后,也可释放资源回到资源池。这样既提升了业务部署效率,又提升了资源利用率,降低了运维复杂度,从而降低了总体拥有成本。</p><h2>WEB个人主页课程设计</h2><p>Web应用开发技术 实验报告 专业:计算机科学与技术 班级: 学号: 姓名:</p><p>一、设计题目 个人网站 二、目的 1、本次设计是学生在学完ASP动态网站开发课程后的一次实践性很强的课程设计,是对ASP进行动态网站开发所学知识的综合运用。 2、掌握使用ASP技术进行网站开发设计。 3、通过本次实习,使学生加深所学知识内容的理解,并能积极地调动学生的学习兴趣,结合实际应用操作环境,真正做到理论与实际相结合。 三、功能需求描述 此网站可以对主人留言,来发表自己的心情,也可以把自己的联系方式写入其中,达到和睦相处、心灵的驿站的目的等。 四、总体设计</p><p>五、详细设计 (一)、我的主页 此页面为网站的主页,通过发布新心情,点击通讯录可以查看通讯录好友信息,点击留言板可以查看好友留言。 主要代码:<!DOCTYPE HTML> <html lang="zh-CN"> <head> <meta charset="UTF-8"> <title>个人空间