同步虚拟仿真实验室简介
高校虚拟仿真实验室的建设浅析
高校虚拟仿真实验室的建设浅析随着现代科学技术的发展，虚拟仿真技术的应用越来越广泛，特别是在高校教学与科研中的应用得到了广泛的认同和支持。
高校虚拟仿真实验室是一种基于计算机技术，运用虚拟现实技术实现的实验室，其利用计算机、模拟技术等手段结合教育、科研和产品分析，使学生在虚拟环境下进行实验研究，从而实现全过程的仿真和模拟，为培养学生的实验技能和实验意识提供了一个全新的平台，本文就高校虚拟仿真实验室的建设进行浅析。
一、高校虚拟仿真实验室的意义高校虚拟仿真实验室的建设意义重大。
首先，它可以提供一个安全可靠的实验环境。
由于某些实验具有一定的危险性，因此在某些实验中，使用虚拟仿真技术比使用实际实验设备更为安全，这将大大减少学生和教师在实验中面临的安全风险。
其次，它可以提高教学和研究效率。
虚拟仿真实验室可以根据所需的实验需求，在虚拟环境下设计、模拟和实现，可以大大提高实验效率，减少实验时间，从而提高学生和教师的工作效率。
此外，它可以使实验教学更加形象生动。
虚拟仿真实验室可以模拟各种实验情况和参数变化，展示实验结果和实验过程，使学生理解和掌握实验的过程和原理成为可能。
二、高校虚拟仿真实验室的建设高校虚拟仿真实验室的建设应该遵循以下几点：一是确定虚拟仿真实验室的建设目标和规划。
虚拟仿真实验室的建设应该根据学院和专业的特点和教学需求来确定建设目标及规划，明确虚拟仿真实验室的设备、系统和实验内容，制定和执行相应的计划和步骤。
二是选购适合的虚拟仿真设备和系统。
选择适合的虚拟仿真设备和系统是虚拟仿真实验室建设的一个重要环节，需要考虑设备和系统的质量、性能、价格、维护和支持等多个方面。
三是进行实验教师的培训。
实验教师需要掌握虚拟仿真设备和系统的使用和操作技能，熟悉实验内容和实验过程，熟悉实验教学的特点和方法，全面了解虚拟仿真实验室的教学和研究工作，才能更好地开展虚拟仿真实验室的教学和研究工作。
四是推广虚拟仿真实验室的教学和研究成果。
虚拟仿真实验室解决方案设计
虚拟仿真实验室解决方案设计背景介绍：虚拟仿真实验室是一个用于模拟真实环境的虚拟现实系统，可以在虚拟环境中进行各种实验和训练。
由于其具有真实感、互动性和安全性等特点，虚拟仿真实验室已广泛应用于教育、医疗、工业等领域。
本篇文章将介绍一个虚拟仿真实验室的解决方案设计，以满足实验室的需求。
解决方案设计：1.系统硬件配置：根据实验室需求确定系统硬件配置，包括计算机、虚拟现实头盔、手柄等设备。
计算机性能要求高，能够流畅运行虚拟环境，并支持多个用户同时进行实验。
虚拟现实头盔应具备高清晰度和流畅的显示效果，手柄应能够准确捕捉用户的动作。
2. 软件平台选择：选择适合实验室需求的虚拟仿真软件平台，如Unity、Unreal Engine等。
根据实验内容选择合适的开发工具和语言，如C#、Python等。
同时，还需考虑平台的兼容性和易用性，以便教师和学生能够快速上手和进行操作。
3.虚拟环境建模：根据实验室需求，设计和建立虚拟环境。
可利用虚拟现实技术实现实验物体的逼真模拟，如建立一个工业装配线的虚拟环境，让学生能够在虚拟环境中进行装配实验，并观察流程和效果。
同时，还可以添加交互元素，如按钮、开关等，增加实验的互动性。
4.实验内容设计：根据学科要求和实验目标，设计合适的实验内容。
实验内容应具备一定难度和挑战性，能够培养学生的实践能力和解决问题的能力。
同时，还需设计实验评估体系，对学生的实验过程和结果进行评估，为学生提供反馈和改进意见。
5.数据采集和分析：在虚拟仿真实验室中，可以方便地采集学生的实验数据，如学生的操作记录、实验结果等。
通过数据分析，可以评估学生的实验能力和学习效果，及时发现问题和提供改进措施。
此外，还可以将学生的实验数据进行比较和统计，为教师提供教学参考。
6.系统维护和更新：虚拟仿真实验室的系统需要定期进行维护和更新。
包括软件和硬件的维护，确保系统的正常运行和安全性。
同时，还需及时跟进虚拟现实技术的发展，了解新的功能和应用，进行系统的更新和升级。
同步虚拟仿真实验室简介
同步虚拟仿真实验室简介同步虚拟仿真实验室简介●同步实验室是⼴州市同实⽹络科技有限公司精⼼打造的，与初⾼中化学、物理、⽣物教材相对应的虚拟仿真实验平台。
它把计算机应⽤技术和交互动画Flash技术应⽤到中学化学、物理、⽣物实验课程中，以⾼度仿真技术提供与实际实验操作⼀模⼀样的模拟实验，实现完全动⼿仿真。
实验模式分为《化学实验室》、《物理实验室》、《⽣物实验室》三个部分。
●同步实验系统是与新课改⼤纲和教材完全相对应的虚拟仿真实验，由近百位国内知名理化特级教师，耗时近3年时间，精⼼设计校准实验内容，制作成100%真实模拟实验室环境和各实验器材的效果。
⽼师和学⽣只需要动动电脑⿏标，就可以完成化学、物理、⽣物课本上所有的实验，⽽且对实验的规范操作进⾏严格要求，即⽅便让学⽣掌握知识，⼜培养学⽣规范操作实验的技能。
让⽼师在实验课教学中、学⽣在实验课学习中再也不⽤受场地、实验器材和时间上的限制，在课堂上就可以和同学⼀起互动进⾏实验操作。
实验平台的实验内容是根据新课程标准（实验）要求，配合教科书的内容制作⽽成的通⽤实验平台。
是⽼师教学的必备⼯具，是学⽣理化课学习的必备利器。
●化学仿真实验●物理仿真实验●⽣物仿真实验功能及优势●⾼度仿真改变传统仿真实验⽤⿏标操作的不真实感，全过程⽤⼿操作，仿佛学⽣⽼师在⽤⾃⼰的双⼿在做实验⼀样逼真●寓教于乐动漫的表现形式，配合各种特效声效，寓教于乐，极⼤的提⾼了学⽣兴趣●对应新课程标准内容涵盖新课改后教材及⼤纲要求的全部实验。
必修选修⼀⽹打尽●数字化优势使⼀些难开展的实验、耗时长的时间、反应不明显的实验得到呈现。
并且可以突破时间及空间的束缚，灵活地放⼤或缩⼩场景，对实验进⾏细微的观察●重点突出根据⼤纲要求，再精选出重点实验。
有限节约学⽣时间●实验测评完成实验操作后有专门针对章节的理论测评，有效考察章节掌握情况●重复性强根据预习、学习、复习的不同需要，可有⽬的针对性学习和操作⽽不需消耗耗材使⽤⽰范●使⽤⽰范1●使⽤⽰范2●使⽤⽰范3●使⽤⽰范4技术框架实验软件使⽤Flash脚本语⾔ActionScript3.0开发，舞台⼤⼩为980*500.实验软件主类:Main类Main是程序⼊⼝：1.初始化，获取加载地址URL2.进⼊加载程序。
高中教学中的虚拟实验室
02
虚拟实验室的建设与配置
硬件设备
01
02
03
高性能计算机
提供强大的计算能力和图 形处理能力，支持虚拟实 验室的流畅运行。
大屏幕显示器
展示虚拟实验场景和操作 界面，提供沉浸式学习体 验。
数据采集设备
如传感器、数据采集卡等 ，用于采集实验数据并与 虚拟实验室进行交互。
软件系统
虚拟实验室软件
提供虚拟实验场景、实验 器材和实验操作等功能， 支持学生进行自主探究和 合作学习。
高中教学中的虚拟实验室
2024-01-13
• 虚拟实验室概述 • 虚拟实验室的建设与配置 • 虚拟实验室在高中教学中的应用案例 • 虚拟实验室的教学效果评估
• 虚拟实验室在高中教学中的挑战与对 策
• 虚拟实验室在高中教学中的前景展望
01
虚拟实验室概述
定义与发展
虚拟实验室定义
虚拟实验室是一种基于计算机技术和 网络技术构建的仿真实验环境，学生 可以通过操作虚拟实验仪器和设备， 进行各种实验操作和科学探究。
教师教学能力提升情况
01
教学方法创新
虚拟实验室的引入促使教师不断探索和尝试新的教学方法，如基于问题
的学习、合作学习等，从而提高了他们的教学能力和水平。
02
教学效率提高
虚拟实验室可以模拟真实的实验环境和过程，使得教师可以在课堂上进
行演示和讲解，大大提高了教学效率。
03
教师科研能力增强
虚拟实验室不仅可以用于教学，还可以用于科研。教师可以通过虚拟实
虚拟实验室的优势与局限性
• 可重复性强：虚拟实验室可以方便地重复进行实验，有利 于学生加深对实验原理和方法的理解。
虚拟实验室的优势与局限性
虚拟仿真实验室在高中生物实验教学中的运用——以“植物细胞的吸水和失水”实验为例
虚拟仿真实验室在高中生物实验教学中的运用———以“植物细胞的吸水和失水”实验为例祁大林摘要：虚拟仿真实验室是借助图形、图像、仿真和虚拟现实等技术，在计算机上创建一个可视化虚拟实验环境。
不但可以演示逼真的实验动画，还可以在演示和操作的同时提供相关的实验数据。
本文基于东师理想“虚拟仿真实验室”，探讨了“植物细胞的吸水和失水”探究实验。
关键词：高中生物；虚拟仿真实验室；实验设计虚拟仿真实验室是借助图形、图像、仿真和虚拟现实等技术，在计算机上创建一个可视化虚拟实验环境，是一个实验器材完备、可交互的综合性实验平台。
不但可以演示逼真的实验动画，还可以在演示和操作的同时提供相关的实验数据。
目前，中小学使用的虚拟仿真实验室有多种，如“N O B O O K虚拟实验室”、东北师大理想软件股份有限公司开发的（以下简称“东师理想”）“虚拟仿真实验室”。
西宁市教育公共服务平台的“资源服务平台应用”栏目使用的是东师理想“虚拟仿真实验室”。
旧版主要包括初高中两个学段的物理、化学、生物三科实验，新版增加了小学科学实验。
其中高中生物部分旧版由“分子与细胞”“遗传与进化”“稳态与环境”“生物科技”几个模块组成，共28个实验。
新版仅包括必修教材的3个模块，实验数目24个。
本文基于东师理想“虚拟仿真实验室”，探讨了“植物细胞的吸水和失水”探究实验。
一、“植物细胞的吸水和失水”探究实验“植物细胞的吸水和失水”实验是人教版高中生物教材分子与细胞（必修1）第四章第1节“物质跨膜运输的实例”中的探究实验。
本实验以紫色洋葱为实验材料，通过质壁分离和质壁分离复原现象呈现了植物细胞失水和吸水的事实，使学生通过对细胞代谢中最基本的一种物质“水”的出入现象研究，体验实验的科学方法和思维过程，认识到细胞吸水和失水的外因、内因及膜具有选择透过性，为接下来学习了解细胞代谢基本知识做好铺垫。
在实际的实验教学中，对紫色洋葱外表皮的原生质团与细胞壁的分离，由于细胞生活状态的差异、配置的外界溶液浓度、实验处理等方面的原因，难以看到大面积的质壁分离状况，也就是很多时候分离并不明显。
同步虚拟仿真实验室系统解决方案
同步虚拟仿真实验室系统解决方案同步虚拟仿真实验室系统是一种基于计算机网络技术的虚拟实验室解决方案，它将实际实验室中的实验设备、仪器和实验操作，通过网络同步到虚拟环境中进行仿真实验。
通过同步虚拟仿真实验室系统，学生们可以在没有实际设备、仪器和实验材料的情况下，进行真实的实验操作和数据采集。
1.虚拟实验设备和仪器：通过虚拟技术，将实际实验设备和仪器模拟成虚拟设备和仪器。
虚拟设备和仪器可以提供与实际设备和仪器相同的功能和操作方式，学生们可以通过虚拟设备和仪器进行实验操作。
2.虚拟实验材料和试剂：在虚拟实验平台中，通过模拟实验材料的性质和实验过程，提供给学生们进行实验的材料和试剂。
学生们可以通过虚拟实验材料和试剂进行实验操作，完成数据采集和分析。
3.虚拟实验操作指导：通过虚拟实验平台，提供给学生们实验操作指导。
在学生进行实验操作时，系统可以显示实验操作步骤和要求，并提供对实验现象和结果进行解释的指导。
这样可以帮助学生们更好地理解实验原理和掌握实验技能。
4.数据采集和分析：通过虚拟实验平台，可以实现对实验数据的采集和分析。
学生们可以在虚拟实验环境中进行数据采集，并通过系统提供的工具和功能进行数据分析和处理。
这样可以让学生们更加方便地进行数据的收集和分析，提高实验结果的准确性和可靠性。
5.实验共享和交流：通过虚拟实验平台，学生们可以方便地进行实验结果的共享和交流。
他们可以将自己的实验结果共享给其他学生，也可以查看其他学生的实验结果。
这样可以促进学生之间的交流和互动，提高学习效果。
同步虚拟仿真实验室系统解决方案的优势在于其灵活性和可扩展性。
虚拟实验平台的构建可以根据实际需求进行定制，并且可以根据实际情况进行扩展和升级。
另外，虚拟实验平台还可以支持远程实验和在线实验，使学生们可以在任何时间、任何地点进行实验操作。
总之，同步虚拟仿真实验室系统解决方案的出现，为实验教学提供了一个全新的方式。
它不仅可以提供真实的实验操作和数据采集，还可以提供实验操作指导和实验结果的共享和交流。
仿真实验室简介
仿真实验室简介
仿真实验室是化学与生物系的基础实验室之一，承担着化学类、生物工程、轻化工程、食品质量与安全专业《化工仿真实训》的教学任务，同时承担本科毕业生的论文实验及相关专业教师的科研任务。
实验室现有仿真软件主要有：大型分析仪器仿真软件、机理型通用气相色谱仿真软件、化工原理实验仿真软件、化工单元实习仿真软件、合成氨工艺仿真软件、尿素工艺仿真软件、啤酒发酵工艺仿真软件等。
目前，本实验室可开出仿真项目有：大型分析仪器仿真实验（5个）、机理型通用气相色谱仿真实验、化工原理仿真实验（12个）、化工单元仿真操作（18个）、合成氨工艺仿真操作、尿素工艺仿真操作、啤酒发酵工艺仿真操作。
仿真实验室介绍
仿真实验室介绍仿真实验室是新建的一个设备齐全、功能先进、科技含量较高的实验室，位于土木楼交通土建实验中心B座四楼，总投资额为 200 多万元，是地理信息系统专业和测绘工程重点实验室之一。
该实验室主要满足《遥感图像处理》、《计算机图形学》、《地图数据库》、《地理信息系统基础》、《组件式GIS》、《计算机地图制图》、《Web-GIS》、《地理信息系统工程》、《摄影测量》、《城市地理信息系统》、《土地信息系统》、《多媒体技术及应用》、《AutoCAD》、《遥感软件应用》、《嵌入式GIS》、《旅游信息系统》、《数字测图》、《计算机辅助设计》等课程的教学、实习和科研工作。
实习项目有地理信息系统设计、遥感、数字测图及应用型地理信息开发等，是一个既满足教学实习，又可进行开发研究的实验室。
仿真实验室拥有GPS接收机、全站仪、精密水准仪、扫描仪、数字化仪、绘图仪、全数字摄影测量工作站等多种现代化的测绘仪器设备；130台联想计算机与浪潮服务器组成的计算机网络、HP图形工作站等硬件平台。
仿真实验室还拥有SuperMap、Geostar 、Arc GIS、MapInfo、MapGIS等多种主流地理信息系统软件平台； ENVI、PCI、ERMapper、ERDAS等遥感图象处理平台； VirtuoZo NT摄影测量软件； CASS等数字化测图软件。
目前，该实验室还拥有大量的电子地图、地形图和遥感数据等数字图形资料，同时利用现有的仪器和人力资源对外承担地理信息系统和遥感软件的培训和相关的科研课题研究工作。
该实验室已与多家单位建立了教学实习基地。
依托该实验平台，形成了具有特色的教学模式，为培养专业能力强的高素养优秀人才奠定了良好基础。
仿真实验室主要为地理信息系统与测绘工程专业的理论教学、实验教学与科研服务。
地理信息系统学科研究方向以应用型地理信息系统开发为主，涉及桌面GIS、WebGIS、嵌入式GIS、虚拟现实、交通导航、ITS、遥感应用、土地资源管理等方面。
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Main是程序入口：
1.初始化，获取加载地址URL
2•进入加载程序。
3.等待用户选择相应的页面。
4.开始实验，进入实验操作流程。
5.实验结束，系统评分。
实验开发主要类和类库包：
实验主类（Main类）：程序入口。
资源加载（LoadAsset类）负责加载程序所用的资源。
页面管理（PageContainer类）管理页面之间的切换。
•同步实验系统是与新课改大纲和教材完全相对应的虚拟仿真实验，由近百位国内知
名理化 特级教师，耗时近3年时间，精心设计校准实验内容，制作成100%真实模拟实验室
环境和各实验 器材的效果。老师和学生只需要动动电脑鼠标，就可以完成化学、物理、生
物课本上所有的实验 ，而且对实验的规范操作进行严格要求，即方便让学生掌握知识，又 培养学生规范操作实验的技能。让老师在实验课教学中、学生在实验课学习中再也不用受
同步虚拟仿真实验室简介
•同步实验室是广州市同实网络科技有限公司精心打造的，与初高中化学、物理、生
物教材 相对应的虚拟仿真实验平台。它把计算机应用技术和交互动画Flash技术应用到中
学化学、物理、生物实验课程中，以高度仿真技术提供与实际实验操作一模一样的模拟实 验，实现完全动手 仿真。实验模式分为《化学实验室》、《物理实验室》、《生物实验室》 三个部分。
接下来，对具体的实验操作方法进行介绍。
当我们选择开始实验时，出现以下的实验步骤，如图三:
•寓教于乐
动漫的表现形式，配合各种特效声效，寓教于乐，极大的提高了学生兴趣
•对应新课程标准
内容涵盖新课改后教材及大纲要求的全部实验。必修选修一网打尽
•数字化优势
使一些难开展的实验、耗时长的时间、反应不明显的实验得到呈现。并且可以突
破时间及空间的束缚，灵活地放大或缩小场景，对实验进行细微的观察
•重点突出
场地、实验器材和时间上的限制，在课堂上就可以和同学一起互动进行实验操作。实验平
台的实验内容是根据新课程标准（实验）要求，配合教科书的内容制作而成的通用实验平
台。是老师教学的必备工具，是学生理化课学习的必备利器。
•化学仿真实验
•物理仿真实验
•生物仿真实验
功能及优势
•高度仿真
改变传统仿真实验用鼠标操作的不真实感，全过程用手操作，仿佛学生老师在用 自己的双手在做实验一样逼真
（2）每个实验都有明确的栏目，例如化学实验有：实验目的、实验用品、实验步骤、开始 实验、实验现象与分析、实验结论。
（3）实验的所有操作均可通过鼠标的点击或者拖动实现，也要通过触摸屏实现。
（4）实验的每一步操作都带有错误提示，当学生错误三次以上时自动给出提示。
(5)实验仪器和物品的使用均有手势演示。
(6)实验结束系统会自动评分。
实验管理（GameManager类）包括实验设定，音乐，背景默认设定。
应用构架
“同步虚拟仿真实验室”包括化学实验、生物实验、物理实验。根据新课程标准制作的一
个实验系统。
（1）实验活动界面
每个实验活动都划分为六个栏目：
化学实验划分为：实验目的、实验用品、实验步骤、开始实验、实验现象与分析、实验 结论。
仿真实验软件操作演示
同步虚拟仿真实验室分为化学仿真实验室，物理仿真实验室，生物仿真实验室三部分。
实验操作演示如下：
选择需要操作的试验，如图一，选择活动1:粗盐的提纯
初中比学
阻藍的(S翅■可:iff ■
实“
钠占飢气的反医
丸聊级上劇
实验？
■盐中soF的檢監〔可滴示：
实鲨12
丸年&T«r
实监3
萩tH
寛竝“
禹■書SM1料霊copi-r 2MB-2H3 H期焙串丽广鼻1.融E AH H咖弼
图一
出现如下操作界面:
由左向右，依次点选下方的工具条，分别显示实验目的、实验用品、实验步骤，开始
实验。注意，必须选择“开始实验“并做完该项下的实验内容后，才可以进入到现象与分析、
实验结论选项中。因为在常规的实验操作中，实现结论是需要通过实验来进行求证的，所以, 没有做完实验的情况下的，无法对实验现象进行分析，也无法得到实验结论。
根据大纲要求，再精选出重点实验。有限节约学生时间
•实验测评
完成实验操作后有专门针对章节的理论测评，有效考察章节掌握情况
•重复性强
根据预习、学习、复习的不同需要，可有目的针对性学习和操作而不需消耗耗材
使用示范
•使用示范2
•使用示范3
技术框架
实验软件使用Flash脚本语言ActionScript3.0开发，舞台大小为980*500.
鬲中化堂
实监4
草取和弁會
实验14
羞腸幣与氷前反应
富辭
吧解水
宸■苗
桂烧G水蒸气阪应
配制一建将阪的・滋直的沼浪
將与盐的辰亶
监审一
光貶通辺港灌和瞪CS时旳现款
实卸7
S3氯化矚与*反应
实验日
需玻"
区战柚与哇■累柚的悭馬
实验9
蛊子搅应方建瓷
9纠-呂
S3&10
鬲于反应世生旳杲件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实睹宣制気氯世扫
下-更
*用户可自主螂铮验目晕和糸
导航管理（NavigationBar类）侦听导航按钮的点击。
声音管理（SoundManager类）用于管理实验声音，包括加载音乐，设置音乐特效等。
事件管理（EventManager类）每一个实验请节作为一个类进行管理。
通信管理（communionManager类）soket通信，链接服务器。
操作管理（ControlManager类）用于设定实验的操作键盘，和鼠标。
实验用品：陈列出本次实验要用的实验仪器和药品。
实验步骤：告诉学生实验的操作步骤是什么。
开始实验：正式开始实验操作，在这里学生可以按照实验的要求来挪动实验器具，例如：
点燃酒精灯。往试管里面倾倒实验的情况。
实验结论：最终得出实验的结论，需要学生完成实验方可查看。
标准设定
（1）每一个实验都与教材配套，内容紧扣新课程标准。
生物实验划分为：提出问题、作出假设、制定计划、实施计划、实验探究、分析与结论
（目的要求、实验原理、材料器具、方法步骤、开始实验、实验结果与结论）。
物理实验划分为：实验目的、实验原理、参考器材、实验过程、开始实验、实验结论。
（2）实验室功能实现
以化学为例：
实验目的：告诉学生本次实验要达到什么样的目的。