時(shí)間：2022-02-24 10:50:01
序論：在您撰寫虛擬化學(xué)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
（一）實(shí)驗(yàn)分析
高錳酸鉀制取氧氣是利用酒精燈、試管、鐵架臺(tái)、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽等儀器，通過(guò)加熱高錳酸鉀制取氧氣，利用排水法來(lái)收集氧氣。學(xué)生不僅要掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的，實(shí)驗(yàn)儀器和藥品的使用方法及注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)步驟、化學(xué)方程式的書寫等內(nèi)容，還要培養(yǎng)觀察、分析能力和實(shí)踐操作能力。
（二）《高錳酸鉀制取氧氣》的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
（1）通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)中的文本展示工具，使學(xué)習(xí)者了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和方法?/p>
（2）通過(guò)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的操作，掌握藥品的選擇以及儀器連接的先后順序，能夠動(dòng)手制取氧氣。
（3）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象的觀察、分析實(shí)驗(yàn)反應(yīng)機(jī)制，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知和理解。
（三）《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)
學(xué)生要完成虛擬實(shí)驗(yàn)首先需要安裝Secondlife客戶端，進(jìn)入Secondlife虛擬環(huán)境，通過(guò)以下流程完成整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)。
（1）準(zhǔn)備階段：學(xué)習(xí)者通過(guò)Secondlife提供的地圖工具搜索到虛擬實(shí)驗(yàn)室地標(biāo)并通過(guò)瞬間移動(dòng)工具進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室。
（2）實(shí)驗(yàn)階段：學(xué)習(xí)者通過(guò)人-機(jī)交互選擇事先通過(guò)3D建模工具創(chuàng)建好的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器、藥品并通過(guò)資源工具查詢相關(guān)儀器的使用方法及實(shí)驗(yàn)裝置圖，完成實(shí)驗(yàn)儀器的裝置；點(diǎn)擊各個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器、添加藥品來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。
（3）評(píng)價(jià)反饋階段：教師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄對(duì)學(xué)習(xí)者本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一個(gè)綜合評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)評(píng)價(jià)反饋系統(tǒng)及時(shí)反饋給學(xué)習(xí)者。
二、《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)
本研究以《高錳酸鉀制取氧氣》為例設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。以實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)為理論基礎(chǔ)從場(chǎng)景及模型設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、支持工具設(shè)計(jì)、特效設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)這幾方面設(shè)計(jì)三維虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
（一）實(shí)驗(yàn)環(huán)境的場(chǎng)景及模型主要虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備組成
虛擬教室由講臺(tái)、桌椅、多媒體系統(tǒng)、音響設(shè)備、電子白板、書柜、書、電腦組成，供學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行交流、報(bào)告、探究、形成實(shí)驗(yàn)結(jié)論。虛擬實(shí)驗(yàn)室主要由實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、水池、藥品柜、滅火設(shè)備為為學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。儀器設(shè)備主要是酒精燈、試管、鐵架臺(tái)、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽、鐵夾、燒杯。藥品耗材主要是高錳酸鉀等。
（二）交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）人機(jī)交互設(shè)計(jì)：在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)操作交互，學(xué)習(xí)者能夠感受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的控制感和體驗(yàn)感。在Secondlife中，利用創(chuàng)建工具可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的“點(diǎn)擊”“移動(dòng)”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登腳本語(yǔ)言可以設(shè)置改變物體的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡、對(duì)外力的反應(yīng)等等，能夠較好地支持學(xué)習(xí)者的操作交互。
（2）交流工具：學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和老師、同伴交流的方式主要有在線的同步交流和異步交流。
（三）支持工具設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)支持工具是指支持學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、資源工具、實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具、評(píng)價(jià)反饋工具等。搜索工具主要是地圖工具和瞬間移動(dòng)工具通過(guò)它們是搜索定位各種學(xué)習(xí)場(chǎng)所、用戶，并瞬間移動(dòng)到目的地。資源工具包含Secondlife內(nèi)部資源和外部資源。內(nèi)部資源主要是3D瀏覽器；外部資源包括各大搜索引擎。這些工具可以搜索Secondlife內(nèi)部和外部各種信息資源實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具主要包括3D建模工具、拍攝工具、記事本工具主要為為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)習(xí)者觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、采集數(shù)據(jù)提供支持。評(píng)價(jià)反饋工具主要包括問(wèn)卷系統(tǒng)（choicer、Quizchair）、學(xué)習(xí)記錄系統(tǒng)（Tracker）、Web-Intercom，為實(shí)驗(yàn)后學(xué)習(xí)者自評(píng)、反思以及教師評(píng)價(jià)反饋提供支持。
（四）特效設(shè)計(jì)
在Secondlife中，通過(guò)粒子系統(tǒng)結(jié)合林登腳本語(yǔ)言可以營(yíng)造煙霧、火焰、氣體、雪花等各種現(xiàn)象。在本實(shí)驗(yàn)中酒精燈加熱的火焰、水槽里面的氣泡、集氣瓶中的氧氣、反應(yīng)過(guò)程中的煙霧、藥品晶體的狀態(tài)變化等效果都可以通過(guò)粒子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、結(jié)論
虛擬技術(shù)是使相關(guān)工作在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)或通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)的技術(shù)[1]，早在20世紀(jì)70年代便開始將其應(yīng)用于宇航員培訓(xùn)。由于這是一種消耗低、安全有效的培訓(xùn)方法，現(xiàn)今已被推廣到各行各業(yè)的培訓(xùn)中，并已在科研、教育、商業(yè)、醫(yī)療、生物制藥、環(huán)境保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、娛樂等多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在此，只簡(jiǎn)單介紹它們?cè)诮逃?、生物制藥和醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用狀況。
1.1教育領(lǐng)域
隨著虛擬技術(shù)的發(fā)展和教學(xué)要求的不斷提高，虛擬技術(shù)已進(jìn)入教育領(lǐng)域，并且已成為完成教育工作的一種有效方式。例如利用化學(xué)教育軟件，展示化學(xué)實(shí)驗(yàn)的流程和結(jié)果。學(xué)生可以通過(guò)使用該軟件，了解和掌握整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，然后再進(jìn)行實(shí)踐操作。這樣，既可以減少實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，又可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和效率，減少不必要的浪費(fèi)。再如利用物理教學(xué)軟件，開展“歐姆定律”的講解，其效果生動(dòng)，且學(xué)生便于理解。
1.2生物制藥領(lǐng)域
虛擬技術(shù)在生物制藥方面的應(yīng)用主要是在藥物的設(shè)計(jì)階段：采用相關(guān)的分子設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)藥物小分子，模擬小分子與受體的相互作用，預(yù)測(cè)小分子的生物活性、毒性、排泄、吸收、代謝途徑、代謝物及其各類性質(zhì)。目前，這種藥物設(shè)計(jì)模式已被國(guó)際專業(yè)制藥公司在研發(fā)新藥時(shí)采用，并與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，以達(dá)到減少研發(fā)消耗，提高研發(fā)成功率的目標(biāo)。1.3醫(yī)療領(lǐng)域虛擬技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用主要有：手術(shù)培訓(xùn)、手術(shù)模擬、醫(yī)學(xué)影像檢查和臨床診斷。已經(jīng)報(bào)道的“上海交通大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院骨科專家成功完成真正意義上的3D打印骨盆重建手術(shù)”，是虛擬技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域成功應(yīng)用的又一案例。
2、化學(xué)信息學(xué)
化學(xué)信息學(xué)的研究領(lǐng)域并未經(jīng)過(guò)刻意界定，很多化學(xué)家在各自不同的研究領(lǐng)域中力爭(zhēng)發(fā)展和采用計(jì)算機(jī)的方法來(lái)處理大量涌現(xiàn)的化學(xué)信息，建立化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。在20世紀(jì)60年代，化學(xué)信息學(xué)的發(fā)展已初見端倪，到了70年代開始出現(xiàn)了颶風(fēng)式的發(fā)展。因此，相關(guān)的化學(xué)信息學(xué)的定義有多種。
比較典型的有以下一些論述。
（1）采用分子模擬和數(shù)據(jù)分析技術(shù)與高分辨圖形顯示組合，得到了令人驚訝的結(jié)果。因此，化學(xué)信息學(xué)是通過(guò)應(yīng)用信息技術(shù)幫助化學(xué)家研究新問(wèn)題、組織并分析科學(xué)數(shù)據(jù)，以研發(fā)新化合物、新材料的過(guò)程。
（2）很多人認(rèn)為化學(xué)信息學(xué)是化學(xué)信息的擴(kuò)展，它涵蓋了與化學(xué)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算方法相關(guān)的領(lǐng)域，如化合物登記系統(tǒng)、在線化學(xué)文獻(xiàn)、結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系分析和分子性質(zhì)計(jì)算[3]?；瘜W(xué)信息學(xué)作為一個(gè)學(xué)科名稱來(lái)說(shuō)是很新的，但我們可以體會(huì)到，它存在于我們周圍已經(jīng)有了一段時(shí)間。不同的階段常會(huì)給出不同的化學(xué)信息學(xué)的定義。
所以，在討論這些不同觀點(diǎn)的時(shí)候，我們認(rèn)為“化學(xué)信息學(xué)是一門應(yīng)用信息學(xué)方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)輔助解決化學(xué)問(wèn)題的學(xué)科”[4]這個(gè)論述更具有普適性。
化學(xué)信息學(xué)方法主要有三種，即基于數(shù)據(jù)、基于邏輯和基于原理。
（1）基于數(shù)據(jù)的方法建立和利用多種化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)。該方法主要的作用是在數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得已記錄的相關(guān)信息。
（2）基于邏輯的方法利用已有的化學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上，利用歸納、推理和分類等方法將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識(shí)，并對(duì)知識(shí)實(shí)施有效的管理，以便于知識(shí)得到廣泛的應(yīng)用。最終，能用于解決實(shí)際的化學(xué)問(wèn)題。該方法適用于大量數(shù)據(jù)的處理，對(duì)象具有比較強(qiáng)的規(guī)律性。同時(shí)，它能解決數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不能解決的問(wèn)題。
（3）基于原理的方法利用已有的量子化學(xué)的理論，對(duì)化學(xué)對(duì)象作相關(guān)的量化計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，研究對(duì)應(yīng)的化學(xué)問(wèn)題。該方法能從原理上解釋化學(xué)問(wèn)題，但不適用于大批數(shù)據(jù)和大的體系的處理。在化學(xué)研究中，這三種方法相輔相成。對(duì)于不同的研究對(duì)象或不同的研究階段，采用對(duì)應(yīng)的方法組合。
3、化學(xué)研究
化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化規(guī)律的科學(xué)。有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的來(lái)源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途和有關(guān)理論的一門學(xué)科，由于有機(jī)化合物都含有碳，同時(shí)以碳、氫化合物為母體，因此這門學(xué)科又可稱為“碳化合物的化學(xué)”或“碳?xì)浠衔锛捌溲苌锏幕瘜W(xué)”，隨著這門學(xué)科的發(fā)展，誕生出了高分子化學(xué)、元素有機(jī)化學(xué)等新學(xué)科，為合成染料、橡膠、纖維、藥物、塑料等有機(jī)化學(xué)工業(yè)建立了理論基礎(chǔ)?；瘜W(xué)的研究?jī)?nèi)容主要可歸納為三部分：分子設(shè)計(jì)、合成設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)確定。利用相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)具有特定功能的化合物即為分子設(shè)計(jì)[5]；利用相關(guān)技術(shù)設(shè)計(jì)特定化合物的合成路線即是合成設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)確定包括兩部分：結(jié)構(gòu)解析和譜圖模擬。結(jié)構(gòu)解析是根據(jù)已有的化學(xué)譜圖，推測(cè)對(duì)應(yīng)的化學(xué)結(jié)構(gòu)。譜圖模擬是基于化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，預(yù)測(cè)其化學(xué)譜圖。化學(xué)是重要的基礎(chǔ)科學(xué)之一，它也是一門建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上的科學(xué)。在化學(xué)研究中實(shí)驗(yàn)和理論這兩方面一直是相互依賴、彼此促進(jìn)的?；瘜W(xué)是一門古老而歷史悠久的科學(xué)，它的研究模式為靈感、經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)（見圖1）。長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的積累，為現(xiàn)在和今后的化學(xué)研究提供了寶貴的財(cái)富。截至2013年12月，已有記載的小分子化合物達(dá)7600多萬(wàn)個(gè)，化學(xué)反應(yīng)約5580萬(wàn)個(gè)。要有效應(yīng)用如此大量的研究和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只有采用信息技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)。在此，我們提出了化學(xué)研究的現(xiàn)代模式，即在化學(xué)研究的傳統(tǒng)模式中融入虛擬技術(shù)（見圖2）。分子設(shè)計(jì)是化學(xué)研究的內(nèi)容之一。傳統(tǒng)模式的分子設(shè)計(jì)流程如圖3所示，某種化合物的性質(zhì)，通常是在得到化合物之后，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試才可獲得對(duì)應(yīng)的性質(zhì)?，F(xiàn)代模式的分子設(shè)計(jì)流程如圖4所示，化合物的性質(zhì)，可以用相關(guān)軟件預(yù)測(cè)獲得。根據(jù)獲得的預(yù)測(cè)結(jié)果和經(jīng)驗(yàn)，決定是否要合成該化合物。圖3和圖4中的分子設(shè)計(jì)流程顯示，兩者的差異主要在合成之前。傳統(tǒng)模式在合成之前的分析工作僅以文獻(xiàn)信息作為判斷依據(jù)。而現(xiàn)代模式，既以文獻(xiàn)信息作為判斷依據(jù)，又以軟件預(yù)測(cè)結(jié)果作為分析判斷依據(jù)。從原理上講，采用現(xiàn)代模式合成的化合物，其符合需求的成功率要高于傳統(tǒng)模式，研究過(guò)程中產(chǎn)生污染的幾率要比傳統(tǒng)模式的低。
4、結(jié)論
（一）實(shí)驗(yàn)分析
高錳酸鉀制取氧氣是利用酒精燈、試管、鐵架臺(tái)、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽等儀器，通過(guò)加熱高錳酸鉀制取氧氣，利用排水法來(lái)收集氧氣。學(xué)生不僅要掌握實(shí)驗(yàn)原理、目的，實(shí)驗(yàn)儀器和藥品的使用方法及注意事項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)步驟、化學(xué)方程式的書寫等內(nèi)容，還要培養(yǎng)觀察、分析能力和實(shí)踐操作能力。
（二）《高錳酸鉀制取氧氣》的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
（1）通過(guò)虛擬實(shí)驗(yàn)中的文本展示工具，使學(xué)習(xí)者了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理和方法?/p>
（2）通過(guò)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)的操作，掌握藥品的選擇以及儀器連接的先后順序，能夠動(dòng)手制取氧氣。
（3）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程、現(xiàn)象的觀察、分析實(shí)驗(yàn)反應(yīng)機(jī)制，加深對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知和理解。
（三）《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)
學(xué)生要完成虛擬實(shí)驗(yàn)首先需要安裝Secondlife客戶端，進(jìn)入Secondlife虛擬環(huán)境，通過(guò)以下流程完成整個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)。
（1）準(zhǔn)備階段：學(xué)習(xí)者通過(guò)Secondlife提供的地圖工具搜索到虛擬實(shí)驗(yàn)室地標(biāo)并通過(guò)瞬間移動(dòng)工具進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室。
（2）實(shí)驗(yàn)階段：學(xué)習(xí)者通過(guò)人-機(jī)交互選擇事先通過(guò)3D建模工具創(chuàng)建好的虛擬實(shí)驗(yàn)儀器、藥品并通過(guò)資源工具查詢相關(guān)儀器的使用方法及實(shí)驗(yàn)裝置圖，完成實(shí)驗(yàn)儀器的裝置；點(diǎn)擊各個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器、添加藥品來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。
（3）評(píng)價(jià)反饋階段：教師根據(jù)學(xué)生提交的實(shí)驗(yàn)報(bào)告和學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)記錄對(duì)學(xué)習(xí)者本次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行一個(gè)綜合評(píng)價(jià)，并將評(píng)價(jià)結(jié)果通過(guò)評(píng)價(jià)反饋系統(tǒng)及時(shí)反饋給學(xué)習(xí)者。
二、《高錳酸鉀制取氧氣》的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境設(shè)計(jì)
本研究以《高錳酸鉀制取氧氣》為例設(shè)計(jì)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。以實(shí)驗(yàn)過(guò)程的設(shè)計(jì)為理論基礎(chǔ)從場(chǎng)景及模型設(shè)計(jì)、交互設(shè)計(jì)、支持工具設(shè)計(jì)、特效設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)這幾方面設(shè)計(jì)三維虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
（一）實(shí)驗(yàn)環(huán)境的場(chǎng)景及模型主要虛擬教室、虛擬實(shí)驗(yàn)室和儀器設(shè)備組成
虛擬教室由講臺(tái)、桌椅、多媒體系統(tǒng)、音響設(shè)備、電子白板、書柜、書、電腦組成，供學(xué)習(xí)者實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行交流、報(bào)告、探究、形成實(shí)驗(yàn)結(jié)論。虛擬實(shí)驗(yàn)室主要由實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)操作臺(tái)、水池、藥品柜、滅火設(shè)備為為學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)并獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。儀器設(shè)備主要是酒精燈、試管、鐵架臺(tái)、導(dǎo)管、集氣瓶、水槽、鐵夾、燒杯。藥品耗材主要是高錳酸鉀等。
（二）交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）人機(jī)交互設(shè)計(jì)：在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)操作交互，學(xué)習(xí)者能夠感受到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的控制感和體驗(yàn)感。在Secondlife中，利用創(chuàng)建工具可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的“點(diǎn)擊”“移動(dòng)”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登腳本語(yǔ)言可以設(shè)置改變物體的性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)軌跡、對(duì)外力的反應(yīng)等等，能夠較好地支持學(xué)習(xí)者的操作交互。
（2）交流工具：學(xué)習(xí)者在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中和老師、同伴交流的方式主要有在線的同步交流和異步交流。
（三）支持工具設(shè)計(jì)
實(shí)驗(yàn)支持工具是指支持學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、資源工具、實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具、評(píng)價(jià)反饋工具等。搜索工具主要是地圖工具和瞬間移動(dòng)工具通過(guò)它們是搜索定位各種學(xué)習(xí)場(chǎng)所、用戶，并瞬間移動(dòng)到目的地。資源工具包含Secondlife內(nèi)部資源和外部資源。內(nèi)部資源主要是3D瀏覽器；外部資源包括各大搜索引擎。這些工具可以搜索Secondlife內(nèi)部和外部各種信息資源實(shí)驗(yàn)認(rèn)知工具主要包括3D建模工具、拍攝工具、記事本工具主要為為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中學(xué)習(xí)者觀察記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、采集數(shù)據(jù)提供支持。評(píng)價(jià)反饋工具主要包括問(wèn)卷系統(tǒng)（choicer、Quizchair）、學(xué)習(xí)記錄系統(tǒng)（Tracker）、Web-Intercom，為實(shí)驗(yàn)后學(xué)習(xí)者自評(píng)、反思以及教師評(píng)價(jià)反饋提供支持。
（四）特效設(shè)計(jì)
在Secondlife中，通過(guò)粒子系統(tǒng)結(jié)合林登腳本語(yǔ)言可以營(yíng)造煙霧、火焰、氣體、雪花等各種現(xiàn)象。在本實(shí)驗(yàn)中酒精燈加熱的火焰、水槽里面的氣泡、集氣瓶中的氧氣、反應(yīng)過(guò)程中的煙霧、藥品晶體的狀態(tài)變化等效果都可以通過(guò)粒子系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、結(jié)論
虛擬機(jī)可以通過(guò)軟件來(lái)模擬完整的硬件系統(tǒng)，在一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)上可以利用虛擬機(jī)同時(shí)安裝、運(yùn)行多個(gè)虛擬的操作系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱GuestOS，即安裝在虛擬機(jī)中的操作系統(tǒng)），如WinXP、Win7、WindowServer2008、Linux等，各系統(tǒng)間可以同時(shí)運(yùn)行且互不干擾，也可以組建成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，多系統(tǒng)間也可以進(jìn)行靈活切換，從而在節(jié)約資源的情況下方便地完成各種測(cè)試與開發(fā)。目前在信息化教學(xué)中比較常用的虛擬機(jī)軟件主要有VirtualPC、VMware。兩種虛擬機(jī)均能支持Dos、Windows、Unix、Linux等GuestOS，安裝GuestOS時(shí)均可采用物理光盤或使用ISO鏡像文件，GuestOS均有bridged(橋接模式)、NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換模式)和host-only(僅主機(jī)模式)三種網(wǎng)絡(luò)工作模式，安裝后的GuestOS和HostOS（即物理計(jì)算機(jī)上安裝的操作系統(tǒng)）是相互隔離的，但鼠標(biāo)指針均可以在二者之間隨意移動(dòng)、拖放文件，而且GuestOS均具有磁盤還原功能。VirtualPC是微軟開發(fā)的虛擬機(jī)，對(duì)Windows操作系統(tǒng)具有較強(qiáng)的兼容性；最新版本VirtualPC2007漢化安裝包僅27MB左右，安裝快速，約90秒即可完成安裝；GuestOS的硬盤和內(nèi)存大小按實(shí)際使用動(dòng)態(tài)增減，VirutalPC虛擬了一個(gè)通用的顯卡：S3Trio32/64(4M)，還虛擬了串口和并口。而VMwareWorkStaion6.0之后的各版本安裝包均在400MB以上，安裝時(shí)間較長(zhǎng)、較繁；GuestOS的硬盤容量在設(shè)定后不可調(diào)整，但可增加硬盤數(shù)量；分配多少內(nèi)存，即使不用，也占用著，不可被其他地方調(diào)用，因而基于VMware的GuestOS比較耗資源。但VMware更新最快，支持最新的各種操作系統(tǒng)，可以虛擬出除串口、并口外的USB、打印機(jī)等，而且VMwareWorkStation自9.0起具有更出色的3D圖形技術(shù)。VMwareWorkstation具有更快的3D圖形處理能力，支持在Windows和最新Linux虛擬機(jī)中使用DirectX9.0cShaderModel3和OpenGL2.13D圖形技術(shù)，因此可以輕松地滿足AutoCAD、Solidworks和許多最新游戲等3D應(yīng)用的嚴(yán)苛要求[1]。對(duì)比VirtualPC和VMware，如果要安裝Windows系統(tǒng)，且所要使用的軟件對(duì)顯存要求不高，對(duì)GuestOS的設(shè)置也比較簡(jiǎn)單，則建議使用輕巧型的VirutalPC；若是需要安裝非Windows系統(tǒng)，或體驗(yàn)最新的各種操作系統(tǒng)，或軟件對(duì)顯存要求較高，或需要更多的硬件虛擬時(shí)，建議使用VMware。
2虛擬機(jī)在中職信息化教學(xué)中應(yīng)用
2.1應(yīng)用一：教學(xué)環(huán)境隨身帶
GuestOS在HostOS中只是一個(gè)虛擬硬盤文件，文件大小即GuestOS實(shí)際消耗的硬盤空間，如GuestOS為純凈的WindowsXP或WindowsServer2003，虛擬硬盤文件大小一般不超過(guò)2GB，便于存儲(chǔ)在U盤或移動(dòng)硬盤隨身攜帶。由于VirtualPC和VMware都可以直接使用虛擬硬盤文件打開相應(yīng)的GuestOS，所以對(duì)于一些特殊的教學(xué)環(huán)境，教師可以事先在GuestOS中配置好，或直接將實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)環(huán)境通過(guò)鏡像方式Ghost安裝到GuestOS中，然后將虛擬硬盤文件存放在U盤或移動(dòng)硬盤中，隨身攜帶，這樣只要所用計(jì)算機(jī)上安裝了相應(yīng)的虛擬機(jī)就可以把虛擬硬盤文件拷到計(jì)算機(jī)上使用，這樣既方便了備課，又方便了上課。當(dāng)然，經(jīng)實(shí)踐證明，如果是存放在USB3.0的U盤或移動(dòng)硬盤上，則可在USB3.0的移動(dòng)設(shè)備上直接運(yùn)行GuestOS，這樣省去了拷貝虛擬硬盤文件時(shí)間，大大提高使用效率和便靈活性。VirutalPC安裝快速，操作簡(jiǎn)單，相對(duì)于VirutalPC，VMware的硬件虛擬更強(qiáng)大，磁盤使用效率更高，更突出優(yōu)勢(shì)，若某些軟件在VirtualPC無(wú)法運(yùn)行時(shí)，不妨使用VMware。但由于VMware安裝較繁瑣、耗時(shí)，若要使用VMware，則建議先在常用的多媒體教室或?qū)嵱?xùn)室安裝好VMware，以免影響課堂進(jìn)度。
2.2應(yīng)用二：節(jié)省設(shè)備投入，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果
2.2.1方便教師搭建服務(wù)器，提高實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果
在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中，將用于考試或文件共享等專門用途的ServerOS安裝在教師機(jī)的虛擬機(jī)上，則每間實(shí)訓(xùn)室可節(jié)省1臺(tái)服務(wù)器計(jì)算機(jī)。在虛擬機(jī)上安裝ServerOS后，教師可方便地實(shí)現(xiàn)在WindowServer2003的GuestOS中搭建各種服務(wù)器，如文件服務(wù)器。在建好文件服務(wù)器后，可以通過(guò)特定軟件實(shí)現(xiàn)為每個(gè)學(xué)生機(jī)建立一塊相互隔離的個(gè)人空間，這樣既方便了學(xué)生提交作業(yè)，也方便每次課將上次未完成的作業(yè)對(duì)應(yīng)地發(fā)送給學(xué)生。
2.2.2方便學(xué)生搭建實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)訓(xùn)、測(cè)試，強(qiáng)化技能
（1）在計(jì)算機(jī)實(shí)訓(xùn)中，每個(gè)學(xué)生均可利用一臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)操作多個(gè)GuestOS，進(jìn)行完整的實(shí)訓(xùn)測(cè)試，不僅提高了實(shí)訓(xùn)設(shè)備的使用效率，還可以讓每個(gè)學(xué)生系統(tǒng)、全面地掌握相關(guān)技能，而不局限于分工合作后的局部技能，如網(wǎng)站建設(shè)與測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)攻防測(cè)試等。（2）由于HostOS與GuestOS是隔離的，所以在GuestOS中不管是分區(qū)、中病毒、死機(jī)，還是安裝各種軟件，都不會(huì)影響HostOS。在HostOS中，GuestOS僅表現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)文件，所以諸如系統(tǒng)安裝、磁盤操作、分區(qū)調(diào)整、數(shù)據(jù)刪除與恢復(fù)測(cè)試、病毒防治、網(wǎng)絡(luò)安全攻防測(cè)試之類會(huì)損壞HostOS的實(shí)訓(xùn)，就可以放心地讓學(xué)生在GuestOS中進(jìn)行反復(fù)實(shí)訓(xùn)，這樣學(xué)生的專業(yè)技能也能得到更好的強(qiáng)化。
2.2.3方便準(zhǔn)備不固定實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所的實(shí)訓(xùn)環(huán)境
（1）對(duì)于臨時(shí)調(diào)整實(shí)訓(xùn)室時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到學(xué)生機(jī)缺少實(shí)訓(xùn)環(huán)境，教師可以利用如凌波多媒體網(wǎng)絡(luò)教室軟件、飛鴿傳書等局域網(wǎng)文件傳送軟件，快速地將配置好實(shí)訓(xùn)環(huán)境的虛擬硬盤文件傳送給學(xué)生，學(xué)生就能在虛擬機(jī)的實(shí)訓(xùn)環(huán)境中正常完成實(shí)訓(xùn)。（2）對(duì)于一些非正常教學(xué)的培訓(xùn)，學(xué)生機(jī)中缺少培訓(xùn)所需軟件，或軟件版本不同，則可將培訓(xùn)所要的軟件安裝到GuestOS中，傳送到學(xué)生機(jī)上，從而減少了對(duì)所有學(xué)生機(jī)因不同需求反復(fù)安裝的麻煩。
2.3應(yīng)用三：錄制實(shí)訓(xùn)教學(xué)視頻
合理搭配實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。要想在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),完成更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,以實(shí)現(xiàn)免費(fèi)師范生知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)的沉淀,就必須要盡可能合理安排每個(gè)實(shí)驗(yàn)的時(shí)間,以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)效益最大化。例如某些實(shí)驗(yàn)需要等較長(zhǎng)時(shí)間,那么可以適當(dāng)?shù)卦谶@個(gè)實(shí)驗(yàn)間隙,合理地安排一些時(shí)間短的實(shí)驗(yàn)充實(shí)這段時(shí)間。像“聚丙烯酰胺凝膠電泳”這一常規(guī)實(shí)驗(yàn)。其實(shí)驗(yàn)步驟及需要時(shí)間大約為:教師講解實(shí)驗(yàn)所需時(shí)間大致為30分鐘、灌制分離膠需要1小時(shí)左右、灌制濃縮膠大致需1小時(shí)、點(diǎn)樣大致需30分鐘、電泳時(shí)間為2.5小時(shí)、卸膠約需要10分鐘左右、洗膠約需30分鐘、染色大致需要30分鐘,實(shí)驗(yàn)總共耗時(shí)大約7小時(shí)左右。其中像在灌制分離膠與濃縮膠、電泳時(shí),學(xué)生其實(shí)是在等待。如果在等待的這段時(shí)間中合理安排一些時(shí)間較短的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,如:酶的特性檢驗(yàn)或糖類性質(zhì)測(cè)定實(shí)驗(yàn),就可以在有限的學(xué)時(shí)內(nèi),完成更多的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,從而增加了免費(fèi)師范生實(shí)踐操作時(shí)間,鍛煉了他們的技能。
2虛擬實(shí)驗(yàn)
視頻虛擬生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻其實(shí)質(zhì)就是通過(guò)錄制教師示范試驗(yàn)或者在教師指導(dǎo)下一些學(xué)生所做實(shí)驗(yàn)。做實(shí)驗(yàn)時(shí),教師通過(guò)視頻給學(xué)生講解需要哪些儀器、詳細(xì)說(shuō)明操作過(guò)程以及實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)。這樣可帶給學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的直觀認(rèn)識(shí)。并可結(jié)合視頻,讓學(xué)生分組討論實(shí)驗(yàn)過(guò)程中易錯(cuò)之處,以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。虛擬生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻優(yōu)勢(shì)之一,在于對(duì)一些價(jià)格昂貴的大型精密儀器,諸如透射電鏡、流式細(xì)胞儀、核磁共振等,可以在虛擬實(shí)驗(yàn)中得到全面展現(xiàn)。優(yōu)勢(shì)之二在于學(xué)生通過(guò)虛擬生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻,可以掌握一些先進(jìn)的在生物化學(xué)中屬于前沿的一些技術(shù)實(shí)驗(yàn)技術(shù),例如蛋白質(zhì)雙向電泳技術(shù)等。優(yōu)勢(shì)之三在于通過(guò)虛擬生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻,在做實(shí)驗(yàn)時(shí)學(xué)生可以不受場(chǎng)地以及時(shí)間限制,就幾乎可以完成所有的傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn),還可以在教師的帶領(lǐng)下模擬一些綜合性和探究性實(shí)驗(yàn),從而可加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí),開拓了他們的視野,增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力。優(yōu)勢(shì)之四在于通過(guò)虛擬生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻,還可以讓學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),既節(jié)省試劑,又可免除了實(shí)驗(yàn)中的一些意外傷害2深化教學(xué)方式。只有站的高才能看得遠(yuǎn),作為培養(yǎng)免費(fèi)師范生的教師只有不斷更新自身知識(shí)結(jié)構(gòu),提高自己的科研水平,才有可能開闊學(xué)生的知識(shí)視野、激活學(xué)生的思維。作為培養(yǎng)免費(fèi)師范生的教師應(yīng)海納百川,不僅要不斷創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容,而且要不斷地把自己的、他人的、以及世界的最新科研成果融進(jìn)生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中,這樣才能形成以培養(yǎng)學(xué)生做學(xué)問(wèn)做研究為主的新模式。
論文關(guān)鍵詞：數(shù)字圖書館 虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境 整合
論文摘 要：虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境和數(shù)字圖書館的整合是近幾年高校圖書館推行的新型服務(wù)模式。本文探討了利用圖書館現(xiàn)有數(shù)字資源，實(shí)現(xiàn)數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的整合。分析了數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境整合后對(duì)圖書館服務(wù)所起的作用和存在的問(wèn)題，以及如何完善這些問(wèn)題等。
1 數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境整合概述
數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的整合是將學(xué)生的學(xué)習(xí)資源、教師的課件資源和圖書館的數(shù)字資源融合在一起。學(xué)生通過(guò)教學(xué)過(guò)程獲取知識(shí)的方式和通過(guò)圖書館獲取信息的方式均發(fā)生了巨大變化，導(dǎo)致了圖書館服務(wù)從傳統(tǒng)服務(wù)向虛擬服務(wù)的擴(kuò)展。
1.1 有利于圖書館服務(wù)角色的改變
圖書館的服務(wù)從傳統(tǒng)對(duì)圖書資料的開發(fā)利用，重視對(duì)教師課件資源和考卷資源的開發(fā)，到承擔(dān)起利用元數(shù)據(jù)對(duì)其組織、描述、加工和整理的任務(wù)，將學(xué)生的學(xué)習(xí)資源、教師的課件資源和圖書館資源與服務(wù)融合在一起，并建立一個(gè)統(tǒng)一的信息訪問(wèn)平臺(tái)。對(duì)來(lái)源各異、不同媒體的信息資源進(jìn)行整合，利用統(tǒng)一的界面為讀者提供一個(gè)一站式學(xué)習(xí)、無(wú)縫檢索的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境。
1.2 拓展了圖書館的服務(wù)模式
數(shù)字圖書館的建設(shè)是為了高效率利用圖書館資源，解決傳統(tǒng)圖書館信息搜集、整理、加工服務(wù)過(guò)程中的局限性和低效率，以滿足讀者對(duì)圖書館信息資源的需求。與傳統(tǒng)圖書館的服務(wù)相比，數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的整合建立起了以數(shù)字圖書館為平臺(tái)發(fā)展起來(lái)的虛擬服務(wù)、個(gè)性化服務(wù)、虛擬參考服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)航服務(wù)。它包括：館際互借與電子文獻(xiàn)的傳播、公共書目查詢、數(shù)字資源全文的獲取、在線閱讀、用戶培訓(xùn)課件等等。如：一個(gè)讀者想續(xù)借、預(yù)約、館際互借圖書，這些都可以在網(wǎng)上通過(guò)圖書館網(wǎng)頁(yè)得以完成。
1.3 有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力
虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是在網(wǎng)絡(luò)條件下產(chǎn)生的，它具有明顯的特征：技術(shù)性、開放性、學(xué)習(xí)資源的豐富性及共享性、學(xué)習(xí)的自主性等等。數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的整合可以滿足不同讀者的不同的學(xué)習(xí)需求。數(shù)字圖書館具有的便于儲(chǔ)存、組織、檢索、復(fù)制和傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，使讀者可以按照自己的意愿來(lái)進(jìn)行，沒有了條條框框的束縛。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬學(xué)習(xí)調(diào)動(dòng)讀者的感官認(rèn)識(shí)，使其產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，并能變被動(dòng)為主動(dòng)。借助網(wǎng)絡(luò)這個(gè)平臺(tái)，大家在這種學(xué)習(xí)環(huán)境中，可以借助于各種先進(jìn)的學(xué)習(xí)軟件、工具和平臺(tái)，對(duì)共同感興趣的東西和學(xué)習(xí)過(guò)程中遇到的難題，進(jìn)行自由交流、互動(dòng)、討論和協(xié)作，共享彼此的觀點(diǎn)、思想、資源、知識(shí)、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和集體智慧。不僅學(xué)習(xí)到了知識(shí)，而且獲得了學(xué)習(xí)能力的提升。
1.4 有利于同學(xué)之間，學(xué)生與教師之間的交流
傳統(tǒng)的教育方式是受教育者與施教者，兩者之間根本不可能實(shí)現(xiàn)所有學(xué)生與教師之間的互動(dòng)。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下，教育不再是單純的只在校園或者在教室內(nèi)的行為模式，學(xué)生對(duì)教師的依賴性減少了。雖然虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)生與教師在空間上是分離的，但他們通過(guò)電子郵件、語(yǔ)音聊天等諸多形式相互聯(lián)系，甚至可以在網(wǎng)上組織學(xué)習(xí)小組。在這個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)境中，他們可以很自由的和老師、同學(xué)進(jìn)行在線交流，相互學(xué)習(xí)。學(xué)生可以向老師提出問(wèn)題，尋求老師的幫助。老師也可以隨時(shí)抽查學(xué)生作業(yè)，并對(duì)作業(yè)提出意見和要求。所以說(shuō)虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境更能啟發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性、互動(dòng)性。
2 數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境整合中存在的問(wèn)題
2.1 技術(shù)層次低
虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境依托于數(shù)字圖書館的發(fā)展，但數(shù)字圖書館涉及到圖書館本身結(jié)構(gòu)的數(shù)字化以及管理程序、信息傳遞過(guò)程的數(shù)字化。它的形成必須依靠館藏信息資源的信息數(shù)字化。數(shù)字圖書館是以數(shù)字化的形式，將文字、圖像、聲音、動(dòng)畫等多種形式的信息存儲(chǔ)在光、磁等非紙質(zhì)載體上，通過(guò)計(jì)算機(jī)和其它外部設(shè)備再現(xiàn)的信息資源。在發(fā)展過(guò)程中一些技術(shù)問(wèn)題還不夠完善。如：信息編碼技術(shù)、通訊技術(shù)、服務(wù)器技術(shù)和用戶接口技術(shù)等。這些技術(shù)問(wèn)題涉及到資源的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)，造成了讀者下載資料困難?？色@取的資源太少，因而不能真正提供“一站式”的服務(wù)。
2.2 資源有限
數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的整合是為了讓讀者獲取更多圖書館資源，為讀者提供經(jīng)數(shù)字化處理的多樣化、全球共享的學(xué)習(xí)材料和學(xué)習(xí)對(duì)象。而在具體使用過(guò)程中，由于受到各種因素的制約，如：圖書館經(jīng)費(fèi)制約、傳統(tǒng)圖書館的制約、知識(shí)產(chǎn)權(quán)等等，造成向讀者提供資源有限。目前，高校館藏?cái)?shù)字化主要集中在學(xué)位論文、會(huì)議論文等電子資源(電子期刊、電子圖書等)，對(duì)多媒體資源及網(wǎng)絡(luò)資源收集加工比較少，對(duì)圖片、音頻、視頻、光盤等類型的資源提供的檢索途徑比較少。
2.3 讀者利用的效率不高
在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，數(shù)字化學(xué)習(xí)平臺(tái)與圖書館管理系統(tǒng)的整合面臨較大困難，如果不對(duì)他們進(jìn)行整合，或者整合不合理，都會(huì)給讀者造成極大的不便。目前國(guó)內(nèi)許多圖書館資源與服務(wù)分布較散，一站式信息服務(wù)未能實(shí)現(xiàn)。一方面高校數(shù)字圖書館在資源整合過(guò)程中普遍存著數(shù)據(jù)缺乏規(guī)范，造成用戶獲取資料困難；另一方面圖書館資源內(nèi)容采集不全，有些數(shù)據(jù)庫(kù)的期刊在整合系統(tǒng)中沒有收集。這些都是造成讀者利用效率不高的重要原因。
3 加強(qiáng)數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境整合的舉措
3.1 提高整合技術(shù)，完善整合后的系統(tǒng)功能
3.1.1 信息資源整合
信息資源的整合應(yīng)以館藏書目資源為核心，選擇本校特色主題制作成獨(dú)具特色的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)或者專題數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)數(shù)目數(shù)據(jù)庫(kù)、全文數(shù)據(jù)庫(kù)和一些免費(fèi)提供短期服務(wù)的數(shù)據(jù)庫(kù)、自建數(shù)據(jù)庫(kù)等多種載體進(jìn)行全方位的提示與整合。對(duì)讀者比較常用的資源，如電子期刊、電子圖書、學(xué)位論文、會(huì)議論文等數(shù)字資源通過(guò)圖書館主頁(yè)提供給讀者。
3.1.2教師課件的整合
對(duì)全校優(yōu)秀教師的教學(xué)方法、課程需要的資源等加以整合，以充實(shí)到虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中。
3.1.3 建立信息資源導(dǎo)航庫(kù)
根據(jù)讀者需求，搜索、選擇、挖掘Internet中的信息資源，下載到本館或本地網(wǎng)絡(luò)中，經(jīng)過(guò)分類、標(biāo)引、組織，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或其他方式提供給用戶。
圖書館將這些整合出來(lái)的數(shù)字資源，通過(guò)一定的檢索方法，如關(guān)鍵詞、題名以及學(xué)科分類等檢索點(diǎn)提供給讀者。對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的檢索界面應(yīng)遵循簡(jiǎn)單、友好的原則。對(duì)于教師課件參考文獻(xiàn)及教學(xué)參考書目與圖書館目錄建立技術(shù)上的鏈接，達(dá)到虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境和數(shù)字圖書館相融合的結(jié)合體。
3.2 加強(qiáng)讀者信息檢索技能的培訓(xùn)
對(duì)讀者群的培訓(xùn)。從低年級(jí)的入館教育到高年級(jí)的文獻(xiàn)檢索課的教育要分層次逐步開展，以達(dá)到即對(duì)學(xué)生進(jìn)行培訓(xùn)，又對(duì)圖書館資源起到宣傳作用。目前高校文獻(xiàn)檢索課還不普及，而且大都是選修課，參加的人數(shù)不多。為拓展圖書館的宣傳力度，培養(yǎng)學(xué)生利用文獻(xiàn)信息資源的主動(dòng)性，應(yīng)在全校范圍內(nèi)提高文獻(xiàn)檢索課教學(xué)力度，將文獻(xiàn)檢索課納入必修的范疇，讓文獻(xiàn)信息檢索知識(shí)成為學(xué)生走向社會(huì)后必不可少的知識(shí)點(diǎn)。
加強(qiáng)對(duì)讀者檢索能力的培訓(xùn)。培訓(xùn)內(nèi)容包括具體的操作，如計(jì)算機(jī)檢索、網(wǎng)絡(luò)查詢及網(wǎng)絡(luò)通訊方法等方面。使光盤數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體網(wǎng)絡(luò)資源成為讀者獲取信息的主要渠道。
3.3 對(duì)讀者信息需求的分析
3.3.1依賴心理
隨著圖書館服務(wù)的更新，讀者可以通過(guò)計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)查找他所需要資料。但讀者還是希望通過(guò)一個(gè)界面能方便快捷的查找資料以及教學(xué)課件等。
3.3.2 求便心里
讀者在利用虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境時(shí)，傾向于手續(xù)簡(jiǎn)便、網(wǎng)絡(luò)搜索引擎與入口提供單一的檢索點(diǎn)。
3.3.3 求新心里
由于信息量大，更新快，讀者在利用時(shí)希望獲取的是最新的、經(jīng)過(guò)篩選、具有高質(zhì)量的資源與環(huán)境。
對(duì)讀者信息需求的分析，是了解讀者在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)過(guò)程的一般需要，以便在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的創(chuàng)建中更好地整合各種數(shù)字資源、教學(xué)資源，做到有的放矢。
3.4 館員素質(zhì)能力的提高
數(shù)字圖書館與虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的整合，改變了圖書館員原有的服務(wù)模式。如何改變傳統(tǒng)的工作方法，需要進(jìn)行一定的嘗試。
3.4.1 改變工作模式
圖書館原有的工作主要是對(duì)圖書館購(gòu)買的資源進(jìn)行整理加工，然后提供給讀者使用。現(xiàn)在要重視對(duì)教師的課件資源、學(xué)校優(yōu)秀論文、學(xué)術(shù)動(dòng)態(tài)進(jìn)行收集、整理、描述和加工。使讀者能夠像利用圖書館資源一樣很方便利用網(wǎng)絡(luò)資源、教師的課件資源和與課程相關(guān)的參考資料。
3.4.2 改變服務(wù)模式
在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，學(xué)生的學(xué)習(xí)方式跨出了傳統(tǒng)的課堂授課模式，學(xué)生的學(xué)習(xí)能力在這一環(huán)境中得到了培養(yǎng)和鍛煉。圖書館的服務(wù)模式也由過(guò)去通過(guò)圖書流通、閱覽、咨詢等實(shí)體服務(wù)而轉(zhuǎn)向通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向讀者提供形式多樣的虛擬服務(wù)，圖書館員要主動(dòng)參與，發(fā)揮圖書館信息資源優(yōu)勢(shì)。
虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境是新興的、不斷發(fā)展的信息服務(wù)體系，教師、圖書館員和學(xué)生在這一學(xué)習(xí)環(huán)境過(guò)程中，將對(duì)數(shù)字圖書館和虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境提出更多、更高的要求。
參考文獻(xiàn)
［1］ 薛調(diào)等.一體化學(xué)習(xí)環(huán)境下的高校圖書館用戶需求分析研究［J］.圖書館工作與研究，2005（2）.
國(guó)務(wù)院學(xué)位委員會(huì)于1998年修訂研究生專業(yè)目錄時(shí)，特別設(shè)立了材料物理和化學(xué)專業(yè)。材料物理和材料化學(xué)是材料科學(xué)的重要基礎(chǔ)?，F(xiàn)代材料科學(xué)的發(fā)展已經(jīng)由過(guò)去的宏觀研究和發(fā)展進(jìn)入到微觀分析和研究，用電子、原子、分子的尺度來(lái)研究改變物質(zhì)的性質(zhì)，發(fā)展新興的材料。特別是當(dāng)今以服務(wù)于高科技，現(xiàn)代工業(yè)和國(guó)防為主的現(xiàn)代材料或新材料的需求量越來(lái)越大，新材料的研制與開發(fā)速度也越來(lái)越快，因而涌現(xiàn)出的新概念、新理論、新技術(shù)、新方法、新工藝、新產(chǎn)品和新問(wèn)題越來(lái)越需要材料學(xué)家和物理學(xué)家等共同努力來(lái)歸納、整理、總結(jié)及創(chuàng)新。由此產(chǎn)生的材料化學(xué)新專業(yè)無(wú)疑是多學(xué)科知識(shí)交叉、滲透的結(jié)果。它給現(xiàn)代材料的研究、開發(fā)和應(yīng)用以及相關(guān)科學(xué)的發(fā)展帶來(lái)了新的空間，為新材料的可持續(xù)發(fā)展提供完善而系統(tǒng)的理論指導(dǎo)和技術(shù)保障。因?yàn)椴牧匣瘜W(xué)專業(yè)是技能性、實(shí)踐性極強(qiáng)的學(xué)科領(lǐng)域。如何通過(guò)材料化學(xué)各實(shí)驗(yàn)課程的改革，深化學(xué)生對(duì)課堂知識(shí)的理解，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式和實(shí)踐能力，從而提高學(xué)生創(chuàng)新能力和綜合能力，是我們面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。如何通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生多層次、多方向的掌握材料物理性能與材料的制備、工藝和測(cè)試手段的關(guān)系。并且通過(guò)獨(dú)立操作和控制實(shí)驗(yàn)進(jìn)程，培養(yǎng)學(xué)生的研究精神和創(chuàng)造能力是我們材料化學(xué)專業(yè)需要迫切解決的問(wèn)題。我們通過(guò)分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)，取得了良好的教學(xué)效果。
分層次實(shí)驗(yàn)教學(xué)法研究
通過(guò)分層次開設(shè)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的合理的思維方式和實(shí)踐能力，從而提高學(xué)生研究精神和創(chuàng)造性能力。具體過(guò)程分為以下三個(gè)步驟：
1.加強(qiáng)有關(guān)材料化學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)
在材料化學(xué)專業(yè)本科生具有了初步的化學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ幕A(chǔ)上，首先將材料化學(xué)專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程從相關(guān)理論課程剝離，綜合成材料化學(xué)專業(yè)專門的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課程，集中訓(xùn)練學(xué)生的材料制備和材料性能檢測(cè)技能，并以此為實(shí)驗(yàn)室的開發(fā)重點(diǎn)，使學(xué)生的實(shí)驗(yàn)基本技能得以鞏固和提高。
2.開展綜合性實(shí)驗(yàn)并結(jié)合本專業(yè)開展遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)
在材料化學(xué)專業(yè)本科生已經(jīng)具有初步的材料制備和性能檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)技能基礎(chǔ)上，第二步開設(shè)綜合性實(shí)驗(yàn)并結(jié)合遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)。綜合性實(shí)驗(yàn)的開設(shè)是為了適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展和需求，在綜合實(shí)驗(yàn)新體系中，要求開設(shè)的綜合性實(shí)驗(yàn)盡可能反映材料、生命、環(huán)境、信息等學(xué)科的內(nèi)容；了解和學(xué)習(xí)材料化學(xué)研究方法與現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)在高新科技學(xué)科中的應(yīng)用成為我們新的建設(shè)目標(biāo)。因此，不僅要打破專業(yè)的界限，還要打破學(xué)科的界限，使綜合性實(shí)驗(yàn)成為跨學(xué)科、多技能的綜合訓(xùn)練。在我們材料化學(xué)專業(yè)開設(shè)的綜合性實(shí)驗(yàn)中，與材料、信息相關(guān)的實(shí)驗(yàn)有新型能源材料的合成，SDC（固體氧化物燃料電池電解質(zhì)材料）的合成和表征，壓電陶瓷的制備和表征等等；與生物相關(guān)的實(shí)驗(yàn)是天然物或中草藥物的提取及指紋圖譜等。這樣可以使學(xué)生掌握無(wú)機(jī)非金屬材料的制備方法和相關(guān)性能測(cè)試方法，掌握天然生成物質(zhì)的提取方法和結(jié)構(gòu)確定的手段，從而有效地提高學(xué)生的專業(yè)知識(shí)并擴(kuò)展了知識(shí)面。為今后學(xué)生進(jìn)行主導(dǎo)型研究性實(shí)驗(yàn)奠定基礎(chǔ)。
目前，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)日益完善，網(wǎng)絡(luò)速度和寬帶不再成為制約網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的瓶頸。計(jì)算機(jī)軟、硬件的飛速發(fā)展無(wú)疑使得虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境更加逼真、智能。當(dāng)然，虛擬實(shí)驗(yàn)在培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、培養(yǎng)學(xué)生的誤差分析能力等方面還不可能取代傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式。但是開設(shè)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以使接受遠(yuǎn)程教育的學(xué)生獲得與在校生一樣的從感知到理解的過(guò)程。有利于培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的能力，為終身學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)。對(duì)我們專業(yè)來(lái)說(shuō)，因?yàn)槭切麻_的專業(yè)，很多實(shí)驗(yàn)還缺乏必要的實(shí)驗(yàn)器材，很多綜合性實(shí)驗(yàn)課程無(wú)法開出。但借助遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，可以與兄弟院校和我校其他院系的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源實(shí)現(xiàn)共享，從而使相關(guān)實(shí)驗(yàn)得以進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生對(duì)相關(guān)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知。
3.開展學(xué)生主導(dǎo)型研究性實(shí)驗(yàn)的模式
學(xué)生主導(dǎo)型研究性實(shí)驗(yàn)是在綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上由學(xué)生自己選題、查閱文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，在教師指導(dǎo)下完成研究性實(shí)驗(yàn)論文并進(jìn)行論文答辯。該模式的主要目的是全方位地鍛煉學(xué)生實(shí)驗(yàn)研究的能力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性，激發(fā)他們從事材料科學(xué)研究的興趣和熱情，為其今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來(lái)從事科研工作打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)這種新的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ揭蔡岣吡藢?shí)驗(yàn)室在學(xué)生學(xué)習(xí)中所占的地位，建立了進(jìn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)的意識(shí)。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)對(duì)開發(fā)學(xué)生智力和創(chuàng)新能力有著重要作用。但在具體實(shí)施時(shí)，對(duì)學(xué)生的培養(yǎng)要有一個(gè)由淺入深的過(guò)程，我們材料化學(xué)專業(yè)的主導(dǎo)型研究性實(shí)驗(yàn)采取在大學(xué)中后期開設(shè)，在學(xué)生已經(jīng)完成材料化學(xué)基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上結(jié)合指導(dǎo)教師的課題或相關(guān)專業(yè)后開設(shè)（可參考材料化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程中的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）。具體過(guò)程一般為以下幾個(gè)步驟：（1）選題； （2）查閱文獻(xiàn)收集資料； （3）研究方案。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理，方法和步驟，擬定實(shí)驗(yàn)所需藥品、儀器，探討實(shí)驗(yàn)時(shí)可能產(chǎn)生的現(xiàn)象和容易發(fā)生的失誤以及安全等應(yīng)注意的問(wèn)題，最后獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)方案包括：實(shí)驗(yàn)題目、儀器、藥品、操作步驟和實(shí)驗(yàn)表征儀器等。然后將審閱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案交給教師，教師在尊重學(xué)生創(chuàng)造精神的原則下選出幾種最佳方法，同時(shí)糾正某些實(shí)驗(yàn)方案的錯(cuò)誤指出某些實(shí)驗(yàn)方案的缺陷，再將設(shè)計(jì)方案反饋給學(xué)生，將教師選中的方案交由全班同學(xué)討論、完善。然后采取論文答辯的方式檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)效果。在整個(gè)形式上基本是本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)的模型，通過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)為學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)和將來(lái)的進(jìn)一步深造奠定基礎(chǔ)。
最后，在整個(gè)分層次法實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，我們的實(shí)驗(yàn)室采取的是開放式實(shí)驗(yàn)管理模式，在時(shí)間方面，我們安排了中午、晚上和雙休日對(duì)學(xué)生開放，讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行一些探索，對(duì)實(shí)驗(yàn)基本技能進(jìn)行鞏固和掌握。同時(shí)，有2~3周開展專門的實(shí)驗(yàn)時(shí)間。在人員配備方面，采用專業(yè)課教師和實(shí)驗(yàn)室教師結(jié)合的方式，使每個(gè)實(shí)驗(yàn)都有專業(yè)教師進(jìn)行指導(dǎo)，以保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。
