高中數學虛擬實驗室的評價目錄一、虛擬實驗室的研究現況二、虛擬實驗室的總體設計三、中學數學虛擬實驗室的實現技術1.Flash交互技術是一種交互式矢量圖編輯和多媒體創作軟件四、虛擬實驗室的開發流程(1)制做虛擬儀器庫五、虛擬實驗室的系統界面六、虛擬實驗室的使用療效調查及評價七、結束語正文查看更多：數學論文一、虛擬實驗室的研究現況虛擬實驗室因為其廣泛的應用前景，許多研究機構都在大力開發，而且取得了很大進展。基于虛擬實驗室的特性，它在實際中還常被用于輔助教學的舉辦。許多中學依照自身實際教學需求早已構建了虛擬實驗室，比較典型的有:(1)遼寧師范學院的數學虛擬仿真實驗室，[4]其目的是為了解決數學實驗教學中存在的一些問題。實驗室包括實驗儀器、實驗步驟、數據處理等子模塊，選用和Flash作為其主要的開發工具，但是通過在這兩種技術之間構建通訊，為中學生提供了一個操作便捷的虛擬實驗系統;(2)四川學院的虛擬物理實驗室，是基于Web的虛擬實驗室，以VRML為基礎構建虛擬實驗環境，并借助Java技術來實現虛擬實驗場景的人機交互。[5](3)文獻[6]所介紹的學校數學實驗室，則是基于相結合進行開發，由顧客端、Web服務器、應用服務器和數據庫服務器四大部份組成，集實驗教學、實驗操作與實驗報告于一體。
雖然虛擬實驗室呈現出欣欣向榮的發展景色，并且目前用于輔助教學的系統大多是為院校和中職高校的實驗教學而量身定制的。而在學校數學教學中，開發者常常只是制做單個虛擬實驗講義使用者借助這種實驗可以實現基本的模擬功能，但這種單個的虛擬實驗卻不能滿足使用者交流互動的須要，也未能實現班主任對實驗教學的管理。針對那些不足，我們設計了學校數學虛擬實驗室，上面除了包含基本的數學實驗，還為師生提供了中心、交流中心等輔助功能，讓系統更加人性化，更能滿足師生的實際需求。二、虛擬實驗室的總體設計通過中學生的問卷調查以及與一線班主任的實際采訪，按照師生的實際須要。該結構實現的主要功能為:(1)模擬實驗。小學數學虛擬實驗室的核心部份是虛擬實驗室。在儀器庫中，有各類實體儀器的模型，用戶在使用時只需將須要的儀器從庫中拖到實驗界面上，就可以對其進行操作。在本系統中，我們借助交互技術來模擬實驗動態，使中學生和實驗環境之間進行充分的交互。(2)實驗報告。本系統為每位實驗都提供一個實驗報告模板。中學生在實驗過程中記錄形成的數據及圖形，但是按照實驗原理進行必要的數據處理。實驗完成后，用戶可以到中心對應實驗的報告模板，按要求編撰后，在登陸情況下遞交。
遞交后，系統會將實驗報告發送至相應的任課老師那兒進行批閱。(3)交流互動。本系統在模擬實驗之外，還為用戶提供了一個交流互動的平臺。在這個平臺上，已登入的用戶之間可以進行在線提問和在線答疑，同時還可以進行留言，提出自己的意見等。用戶在這個版塊上，還可以查看問答匯總，借助其他同事的經驗來提升自己的實驗能力。(4)資源共享。本系統還為用戶，提供了一些習題和實驗資料，用戶可以在線瀏覽，也可以。假如想共享資源，可以選擇上傳。上傳的資料在經過管理員初審后，即可顯示在資源共享欄中。(5)用戶模塊。該功能具體包括注冊新用戶、修改用戶密碼、找回用戶密碼、已注冊用戶登入和退出系統。和大部份系統一樣，化學虛擬實驗室為每位注冊用戶分配一個帳號，并記錄用戶的相應信息，并保存至數據庫中，便捷用戶查看個人之前的實驗記錄。其中應用程序中的用戶注冊和登陸模塊啟用了Forms身分驗證機制，并充分運用了成員資格和角色管理功能。(6)實驗管理。本系統在開發過程中遵循可擴充性原則，為班主任用戶提供了降低和刪節實驗的功能。班主任可以通過設計新實驗來擴展實驗庫。同時班主任還可以對儀器庫進行管理，按照實驗的實際須要，往儀器庫里降低或降低實驗儀器。
(7)實驗指導。在做實驗之前，必須先了解該實驗使用儀器的參數設置、實驗原理及注意事項等。本系統為每位實驗都構建了一個文本方式的Web頁面，頁面包含了那些項目的詳盡內容。中學生在實驗過程中可以隨時瀏覽來指導實驗的順利進行。三、中學數學虛擬實驗室的實現技術1.Flash交互技術是一種交互式矢量圖編輯和多媒體創作軟件，具有儲存空間較小、效果和交互性能強悍、跨媒體性強、成本低廉等特性。[7]是Flash的腳本語言，借助它來控制Flash動漫中的對象，通過制做通用器件，將其編撰的代碼封裝上去。[8]這樣可以便捷其他人使用。，在開發的過程中，我們使用了ASP.NET開發模式。3.數據庫技術的安全性好，它提供了強悍的數據庫備份和恢復功能，當故障發生時，能依照備份和日志迅速恢復到某一正確時刻;還提供了更好的并發控制功能以及大量的監控和管理數據庫系統的工具。[9]在本系統中，使用行開發，數據表由中學生表、教師表、儀器表、報告表、資源表等組成。4.開發語言化學虛擬實驗室采用C#進行開發。C#是衍生于C/C++的一種面向對象的語言，有速率快、類型安全、靈活度高等特性。
5.系統體系結構C(，即顧客端/服務器)中，服務器是核心，顧客端則是基礎。用戶界面、業務處理都在顧客端實現，而服務器則負責數據處理和維護的功能。進行實驗的操作、仿真各類化學現象都須要本地機參與工作，以提升工作效率。[10]四、虛擬實驗室的開發流程(1)制做虛擬儀器庫。Flash素材庫可以導出外部的素材與創建的器件。這種器件可以是從其他地方找來的素材圖片，也可以是用Flash制做出來的電影剪輯或圖形。在制做動漫時，只需從儀器庫上將器件拖放在實驗場景中，并通過添加腳本來控制儀器的運行。器件只需創建一次就可以反復使用。(2)設計與制做實驗場景。Flash動漫中，所有的實驗儀器都須要實驗場景來呈現，因而為用戶提供一個接近真實的實驗環境。每位場景都有獨立的時間軸和蒙版，拿來放置不同的實驗對象，主要包括空間背景、實驗儀器、實驗臺等。(3)添加交互。在這個過程中，我們使用來給動漫添加交互性，實現人機交互。(4)集成優化和發布。完成Flash動漫的制做后，還要對動漫進行優化。例如壓縮，使動漫就能更快地和播放。用戶可以發布、HTML、、Gif、以及可執行文件的格式，這樣可以使Flash動漫以不同的格式播放，以滿足不同平臺的須要。
五、虛擬實驗室的系統界面使用者在不登陸的情況下，可以瀏覽本系統的任何信息，也可以步入不同的實驗模塊，了解相關知識。要步入虛擬中心，使用者必須登陸，登陸后可以選擇點擊導航欄上的“虛擬中心”進入，也可以通過選擇所要做的實驗歸屬的類別直接步入相應的模塊。圖3為虛擬中心中熱學模塊《電路聯接》的實驗打算界面:實驗開始前，使用者可以在“實驗原理”中心查看信息，上面包含實驗電路圖以及不同的實驗電路聯接形式，電壓表和電流表的參考示數。使用者在聯接電路后，單擊“開始”按鈕進行實驗，實驗過程中用戶可以通過電壓表和電流表觀察示數，還可以通過“停止”和“復位”按鈕對電路進行重新連六、虛擬實驗室的使用療效調查及評價為了測試本系統的使用療效，我們抽取了某校小學二年級的810班為調查對象。這兩個班級人數相等，知識水平以及結構組成接近，其中8班為實驗班，10班為對照班。實驗內容為實物電路的連接，即按照給出的實驗電路圖物理虛擬仿真實驗室，將所示各器材的實物圖正確聯接。這部份實驗的難點在于滑動變阻器的接法。在實際教學中發覺物理虛擬仿真實驗室，有些學生畫電路圖時頭頭是道，可在實物聯接時卻束手無策，動手能力差。所以，針對這部份問題，本系統提供了實驗提醒功能，即在實驗元件相同的情況下，為每一組實驗電路圖提供了供參考的電流表和電壓表的示數。
中學生在實驗過程中，假如實驗數據與參考數據不一樣，系統則提醒中學生出錯，建議中學生自行檢測電路并改正，直到結果正確。這樣的過程原則上可以提升中學生實物聯接的能力。針對這次調查，事先設計了兩份問卷。問卷1注重知識與能力的檢查，測試內容為依據實驗電路進行實物聯接，這份問卷同時投放給8班和10班;而問卷2七、結束語學校數學虛擬實驗室為廣大師生提供了一個實驗室以外的操作實驗的平臺。作為化學實驗教學的一個輔助系統，它具有易用性、可交互、可擴充性等特征。具體表現在:(1)本實驗室嚴格上說是一個網站，用戶只需注冊即可成為會員。每次登入后，即可步入顧客端界面，但是按照提示選擇須要進行的操作，界面友好，步驟簡單;(2)本實驗室不僅提供虛擬實驗功能，還可以在線交流、資源共享、資料等;(3)班主任在管理實驗室時，可以往系統降低新設計的實驗，不斷地建立實驗庫。本實驗室采用Flash交互技術進行開發，交互性能強，實驗室自身的可擴充性促使它能得到及時更新，保證了實驗室的先進性。隨著社會的快速發展，化學實驗在培養中學生的動手能力和創新能力方面的作用越來越大，這也為虛擬實驗室的不斷建立提供了寬廣的平臺，進而更好地輔助教學的舉辦。
