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1網絡虛擬實驗室建設
學生通過實驗室虛擬平臺，可以了解實驗大體流程，并對實驗原理和實驗所需儀器進行有效預習，減少實驗過程中的出錯率，降低儀器損毀率，另外，實驗前的預習可以節省實驗時間，提高實驗室運轉效率。網絡虛擬實驗室的建設依賴于計算機、網絡、Flash、物理等多學科專業的交叉和綜合，需要不同專業教師共同研究開發，其中最重要的是虛擬儀器素材庫的建立和虛擬實驗過程的控制。
1.1虛擬儀器素材庫建立
采用動畫、三維軟件等手段，對大學物理實驗中用到的實驗儀器和元器件進行虛擬化，建立大學物理實驗儀器素材庫，方便實驗過程的模擬和動畫制作。素材庫既要體現物理儀器的基本物理特征，還要新穎別致，容易激發學生學習興趣。例如，在大學物理長度測量的實驗中，游標卡尺和螺旋測微器是學生必用的長度測量儀器，而在實際實驗過程中，由于學生操作不當，極易損壞儀器。若學生結合虛擬素材提前預習儀器使用規則，則可以增加學生對儀器的感性認識，大大降低儀器的損壞率。
1.2虛擬實驗過程控制
結合實驗原理和實驗步驟，利用虛擬儀器模擬實際實驗過程，可以使學生在實驗前更深入地理解實驗原理，在熟悉實驗步驟的基礎上完成實際實驗操作過程。虛擬實驗平臺要在物理實驗教師和計算機專業教師共同配合下制作，充分融合物理學和計算機技術的特長，利用軟件和儀器素材制作三維動畫，并配以原理和步驟的解說，讓學生猶如身臨其境，既感興趣又長知識。特別是對于抽象的電場、磁場、光線傳輸等不能直觀觀察到的物理實驗，采用虛擬實驗更具感官上的優勢。同時，虛擬實驗具有重放功能，對于較難理解的實驗原理或者一閃而過的實驗現象，利用重放功能實現現場再現，便于學生更好的理解和掌握實驗。例如，在驗證動量守恒定律的實驗中，通過設置不同參數，利用虛擬素材模擬三種不同碰撞狀態，可以使學生形象觀察到完全彈性、非完全彈性和完全非彈性碰撞的過程，加深對碰撞中動量和動能的理解，做到課本知識的簡單化。
1.3虛擬實驗室網絡化
信息化和網絡化是現代社會發展的必然趨勢，影響著社會生活的各個方面，在大學物理實驗教學領域，信息化和網絡化也可以大有作為。如果將大學物理實驗虛擬化后，形成分離的實驗模塊，學生下載實驗模塊到手機或電腦，實驗預習將變得更簡單有趣，有效激發學生學習興趣。虛擬實驗室可以實現網絡共享，學生進行遠程實驗，在網上了解實驗儀器和實驗過程，節約實驗時間，提高實驗效率。另外，遠程實驗室有效利用學生的手機、電腦等硬件資源，使得手機等電子產品不再僅是通話、娛樂的工具，減少學生對手機聊天、視頻、游戲等不良因素的依賴，使學生的精力專注于課程學習。網絡化的實驗室24h對學生開放，不再受到實體實驗室開放時間的限制，網絡平臺鏈接實驗原理、儀器使用說明以及相關閱讀材料，沒有時空約束，更適合大學生隨時關注實驗動態，以便輕松愉快地進行實驗教學。教師可以將實驗中的注意事項公布在網絡平臺上，供學生預習時參考，一方面提醒學生在將要進行的實驗中需要注意的問題;另一方面可以減少教師在實驗中的工作量，提高實驗室的利用效率。
2實驗綜合管理系統開發
實驗室管理是一項復雜的工程，包括儀器設備、教學安排、實驗教師和學生管理等多個方面，隨著高校管理變革的逐步推進，實驗室建設進一步規范化和復雜化，高校實驗室管理工作也變得更加繁重，于是實驗室信息化建設越來越受到高校的重視。開發實驗綜合管理系統，可以有效管理儀器設備和實驗人員，最優化利用現有實驗資源，在教師實驗安排和學生選課、作用提交等方面優化實驗過程。
2.1實驗資源管理系統
大學物理實驗室包含了力、熱、聲、光、電等眾多實驗內容，儀器設備和實驗耗材繁多，并且實驗室要向學校所有理工科學生開放，所以，需要及時掌握儀器運行狀態，制定行之有效的儀器使用和管理制度。對儀器借用、損壞、維修等事項實行網上登記，實驗教師可以實時跟蹤儀器情況，以便對課程安排做出調整。不同實驗室的通用儀器，如示波器、萬用表、穩壓電源等，執行嚴格的借用登記記錄，可以減少儀器的重復購置，節約實驗經費。在實驗教學方面，教務人員通過信息系統設置實驗場所、實驗時間和開課教師，實驗教師登陸自己的賬號，可以方便地查詢上課時間、地點及學生人數，并可以在線提出實驗中需要注意的問題，供學生預習時回答。根據學生登陸虛擬實驗平臺的時間和回答問題情況，大致了解學生對實驗的預習和熟悉程度，實驗結束后，教師可以設置復習題，考查學生實驗實踐能力。
2.2學生網上選課系統
普通高等院校理工科學生眾多，需要進行的大學物理實驗也越來越豐富和接近科學前沿，在實驗課程多元化和復雜化的情況下，建立一個方便快捷和符合學分管理制度的選課平臺和應用系統就尤為重要。特別是學校規模的不斷擴大，專業、班級、學生的數量急劇增加，有關學生選課的各種信息量也成倍增長，而目前許多高校的學生選課管理仍停留在復雜的人工操作上，重復工作較多，工作量大，效率低，因此，迫切需要開發基于互聯網的選課信息管理系統來提高管理工作的效率。在網絡實驗平臺下，學生不再有固定的實驗課程表，可以根據自己的興趣和時間，提前一周在網上選定想做的實驗，實驗個數達到一定程度即可得到大學物理實驗課程學分。選課系統摒棄一刀切式的實驗安排，充分考慮到學生的特長和愛好，定制個性化的實驗菜單。學生可用選課系統及時、準確地查詢和修改選課情況，使選課工作規范化、程序化，避免選課管理的隨意性，同時實現網上提交預習報告和實驗報告，在線與教師交流實驗感受，或對實驗過程和實驗平臺提出改進意見。
2.3開放創新實驗室系統
大學物理實驗教學除了驗證物理定律和培養學生實踐能力之外，還擔負著培養學生創新能力的重任。實驗室信息化管理使得師資和儀器等資源合理配置、高效利用，在此基礎上，可以建立開放式大學生創新實驗室，支持學生充分利用課余時間積極參加科研創新實踐。創新實驗室實行全天候開放，主要以學生自我管理為主，實驗教師輔助監管，使大學物理實驗室成為鍛煉學生實驗和創新技能的最佳場所。開放創新實驗室利用信息化手段進行管理，可以充分發揮大學物理實驗室的作用。
3網絡虛擬實驗室評價指標
網絡虛擬實驗室的建設，是為了更好的服務于大學物理實體實驗室，使大學物理實驗教學的各個環節效能最大化，簡化教師和學生的預習和作業過程，優化學生動手操作流程，保證學生的實踐能力在實驗過程中大幅提高。然而，虛擬實驗室不可能完全替代實體實驗室，需要建立評價網絡虛擬實驗室的技術指標。
3.1虛擬實驗室的可靠性和實用性
虛擬實驗室依賴于計算機軟、硬件的協同運行，對服務器等設備的定期維護和更新是至關重要的，它是虛擬實驗室可靠工作的硬件保障。在軟件方面，必須專人負責實驗過程控制軟件的開發和升級。另外，在網絡建設方面，要充分考慮服務器的穩定性和訪問速度等問題，只有軟硬件和網絡協調工作，才能實現虛擬實驗室的可靠運轉。虛擬實驗室不應成為虛無縹緲的概念，實用性是其重要的評價指標。虛擬實驗室的建立需要解決儀器配置、師資緊張等實體實驗室存在的問題，所以，虛擬實驗室必須具備實用性，彌補實體實驗室的不足，更好的服務于大學物理實驗教學，在學生學習和教師教授之間搭建橋梁，方便大學物理實驗教學的各個環節。
3.2虛擬實驗室的師生交互程度
虛擬實驗室在實驗預習和作業提交環節，主要依靠網絡和電腦終端完成，在方便實驗教學的同時，也在某種程度上減少了師生面對面的交流和互動，不利于師生感情的培養。為了彌補這一不足，設計友好的師生交流界面，增加師生互動環節，在方便師生交流的同時，也能提高學生對實驗課程的興趣，使學生不再簡單地面對電腦，猶如與教師面對面交流，隨時可以得到教師的指導和幫助。教師通過交互界面可以隨時了解學生學習動態，找準學生對儀器和實驗原理掌握情況的薄弱環節，使隨后的實體實驗教學更具針對性，不僅可以節省實驗占用時間，而且根據學生預習遇到的問題，有的放矢，大大提高實驗教學效率，充分發揮虛擬實驗室在儀器和師資資源利用方面的優勢。
4結語
將先進的網絡平臺和信息化管理手段引入大學物理實驗，是實驗教學改革的有效途徑。實驗平臺充分利用現有儀器設備和師資力量，實現資源的有效配置，緩解了實驗資源和經費緊張的壓力。虛擬儀器和網絡的建立，在方便教師和學生的同時，降低了儀器的損壞維修率，提高了實驗室的利用效率。規范化的實驗綜合管理系統和學生網上選課系統，提高了大學物理實驗教學效率和管理水平，有效實現了教學資源共享，為今后建設高水平開放實驗室提供了技術保障。
作者：齊紅霞 單位：江蘇師范大學物理與電子工程學院
