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虛擬教育范文第1篇

遠(yuǎn)程教育是為克服傳統(tǒng)的面對面教育模式的某些不足(招生人數(shù)有限、教育方法不靈活、教育資金浪費(fèi)等)而產(chǎn)生的一種新型教育模式.最初的遠(yuǎn)程教育是函授教育;此后出現(xiàn)了由廣播電臺傳播信息的廣播大學(xué);當(dāng)電視普及以后,電視大學(xué)應(yīng)運(yùn)而生.在上述三種遠(yuǎn)程教育方法中,以電視大學(xué)的教學(xué)方式最優(yōu).不僅能聽到聲音,而且可以看到圖像.我國從1978年開通了電視大學(xué)至今,已有數(shù)以百萬計(jì)的人接受了這種教育.但是,電視大學(xué)作為一種教學(xué)方法,也有其不足.首先,這種方式不靈活、不方便,授課須定點(diǎn)定時(shí).其次,教學(xué)內(nèi)容有局限性,文科專業(yè)(外語、財(cái)會、管理等)和部分理科專業(yè)(數(shù)學(xué)等)適于電視大學(xué).以實(shí)驗(yàn)為不可或缺的某些專業(yè)(多數(shù)工科專業(yè)、部分理科專業(yè))在電視大學(xué)中不能充分實(shí)現(xiàn)或根本無法實(shí)現(xiàn).近些年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的迅速發(fā)展,出現(xiàn)了教育多媒體系統(tǒng),它能夠交互地同時(shí)處理、傳輸、管理文本、圖形、圖像、語言、視頻、動(dòng)畫等多種形式的信息.多媒體遠(yuǎn)程教育系統(tǒng)在一定程度上彌補(bǔ)了電視大學(xué)的某些不足,但仍不能實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)操作.網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室的出現(xiàn),使遠(yuǎn)程教育更趨完善,為教育發(fā)展史寫下了光輝的一頁.在不足20年時(shí)間里,因特網(wǎng)在全球得到了迅速發(fā)展,已成為當(dāng)今世界上覆蓋面最大、信息資源最豐富的計(jì)算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò).作為遠(yuǎn)程教育的關(guān)鍵———教學(xué)信息的傳遞,因特網(wǎng)無疑具有明顯的優(yōu)勢.虛擬實(shí)驗(yàn)室正是建立在以因特網(wǎng)為信息載體的基礎(chǔ)上,它的產(chǎn)生向人們展示了信息時(shí)代一種全新的教育方式和科學(xué)研究方式[1].

二、虛擬實(shí)驗(yàn)室是今后高層次遠(yuǎn)程教育的發(fā)展主流

函授、廣播、電視等遠(yuǎn)程教育模式的所有功能,在因特網(wǎng)上均能輕易實(shí)現(xiàn).只要建立一個(gè)教育網(wǎng)站,用戶就不再受時(shí)空的限制,訪問教育網(wǎng)站就能夠接受到遠(yuǎn)程教育.但僅限于此還不能充分體現(xiàn)出因特網(wǎng)強(qiáng)大的信息傳遞功能.基于因特網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室的出現(xiàn),將遠(yuǎn)程教育提升到更高的層次上.虛擬實(shí)驗(yàn)室(VirtualLaboratory)概念,是由美國弗吉尼亞大學(xué)(UniversityofVirginia)的威廉•沃爾夫(WilliamWolf)教授于1989年首先提出的,它描述了一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化的虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境,致力于構(gòu)筑一個(gè)綜合不同工具和技術(shù)的信息化、網(wǎng)絡(luò)化的集成環(huán)境.在這個(gè)環(huán)境里,用戶可以非常有效地利用世界上分布的各種數(shù)據(jù)、信息、儀器設(shè)備及人力等資源[2].

虛擬實(shí)驗(yàn)室提出的初衷是為了方便科學(xué)研究工作,科研人員在遠(yuǎn)程即可從事研究工作:使用儀器設(shè)備、共享數(shù)據(jù)資源、交流信息等.虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)質(zhì)上是一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),在該系統(tǒng)中,配置有遙控、遙測能力的網(wǎng)絡(luò)化研究設(shè)備和數(shù)據(jù)采集平臺,有支持協(xié)作活動(dòng)的各種工具,建有可以支持?jǐn)?shù)據(jù)共享的數(shù)字式圖書館.加入到因特網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室可視為建立了一個(gè)可以演示、操縱、控制實(shí)驗(yàn)的特殊網(wǎng)站.用戶可以在任何時(shí)候,從任何地點(diǎn)訪問虛擬實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)站.它的建立大大提高了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的伸縮性和適應(yīng)性.不同的學(xué)科專業(yè)的虛擬實(shí)驗(yàn)室有各自的特點(diǎn).但無論是哪個(gè)學(xué)科專業(yè)的虛擬實(shí)驗(yàn)室都是由各自的虛擬儀器(VirtualInstrumentation)組成的.虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂?jì)算機(jī)與功能化硬件結(jié)合起來,用戶通過友好的圖形界面來操作計(jì)算機(jī),從而完成了對被測對象的數(shù)據(jù)采集、分析、判斷、顯示和數(shù)據(jù)存儲等.虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器相比,有其相同的一面,又有不同的一面.相同點(diǎn)是:虛擬儀器同樣具有三大功能,即數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析處理、結(jié)果顯示.虛擬儀器以透明的方式把計(jì)算機(jī)資源和儀器硬件的測控能力結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)儀器的功能運(yùn)作.

與傳統(tǒng)儀器不同的是:在給定計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力和必要的儀器硬件以后,構(gòu)造和使用虛擬儀器的關(guān)鍵技術(shù)在于軟件,“軟件即儀器”.應(yīng)用軟件程序?qū)⒖蛇x硬件(如GPIB、VXI、RS-232、DAQ等)和可重復(fù)使用源碼庫函數(shù)等軟件結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)模塊間的通信、定時(shí)與觸發(fā),源碼庫函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的虛擬儀器系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊[3].當(dāng)用戶的學(xué)習(xí)目的或測試要求改變時(shí),可以方便地由用戶自行增減硬軟件模塊或重新配置系統(tǒng)以滿足測試要求.綜上所述,虛擬儀器是由用戶自己定義、自由組合的計(jì)算機(jī)平臺、硬件、軟件以及完成系統(tǒng)功能的必需附件組成的.虛擬儀器的這個(gè)特點(diǎn)是功能固定、彼此分離的傳統(tǒng)儀器所不具備的.在虛擬實(shí)驗(yàn)室中所使用的儀器設(shè)備一般都具有可編程接口(例如GPIB接口等),終端的PC機(jī)通過GPIB接口和總線發(fā)送命令字符串控制儀器,也可通過GPIB接口和總線從儀器端獲得結(jié)果信息.為了實(shí)現(xiàn)通過計(jì)算機(jī)對可編程儀器的控制,美國國家儀器公司(NationalIn-struments,簡稱NI)開發(fā)了虛擬儀器軟件開發(fā)平臺———LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWork-bench).作為目前世界上惟一的編譯型圖形化編程語言,LabVIEW提供了虛擬儀器的圖形編程環(huán)境,把復(fù)雜、繁瑣、費(fèi)時(shí)的語言編程簡化成用菜單或圖標(biāo)提示的方法選擇功能或圖形,只需連接各個(gè)功能或圖形即可構(gòu)成程序.LabVIEW除了具備其他語言所提供的常規(guī)函數(shù)功能外,還集成了大量生成圖形界面的模板、豐富實(shí)用的數(shù)值分析、數(shù)字信號處理功能,以及多種硬件設(shè)備驅(qū)動(dòng)功能,包括RS-232、GPIB、VXI、VISA、數(shù)據(jù)采集卡DAQ等.虛擬儀器的出現(xiàn)不僅是實(shí)驗(yàn)室的一場革命,同時(shí)也為遠(yuǎn)程教育注入了活力.基于因特網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室必將成為今后遠(yuǎn)程教育發(fā)展的推動(dòng)力.

三、虛擬實(shí)驗(yàn)室在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬實(shí)驗(yàn)室概念的提出至今僅為十余年的時(shí)間,但因其誘人的應(yīng)用前景,各國均在大力開發(fā),已經(jīng)取得了一些進(jìn)展.目前,虛擬實(shí)驗(yàn)室在發(fā)達(dá)國家已十分普及.美國作為當(dāng)今的科技強(qiáng)國,為繼續(xù)保持其在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,尤其重視信息技術(shù)的研究,并已將虛擬實(shí)驗(yàn)室列入其科研發(fā)展的戰(zhàn)略規(guī)劃.在1991年底,美國科學(xué)基金會、美國國家科學(xué)研究顧問委員會所屬的計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程通信部組成了一個(gè)“全國(科學(xué))合作實(shí)驗(yàn)室委員會”,其任務(wù)是調(diào)查科學(xué)家對信息技術(shù)的需求,協(xié)調(diào)科研合作關(guān)系,組織并實(shí)施具體的信息技術(shù)開發(fā).此后,美國聯(lián)邦政府投入資金在海洋學(xué)、天體物理學(xué)和分子生物學(xué)三大領(lǐng)域建造了各自的虛擬實(shí)驗(yàn)室作為示范工程,開展了一系列探索性研究并取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展.

美國一些政府部門,如能源部,正在制定計(jì)劃將其所屬的科研機(jī)構(gòu)過渡到虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中.目前,越來越多的科學(xué)家正投身于構(gòu)筑一個(gè)覆蓋全美國的虛擬實(shí)驗(yàn)室的工作中來.作為首先提出虛擬實(shí)驗(yàn)室概念,并具有雄厚的科研實(shí)力和強(qiáng)大財(cái)力的美國,從一開始就十分重視虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究與開發(fā),在該領(lǐng)域的研究已處于領(lǐng)先地位.虛擬儀器系統(tǒng)及其圖形編程語言已成為各大學(xué)理工科學(xué)生的一門必修課,其普及程度是相當(dāng)廣泛的.國外的一些大學(xué)已組建了遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室.德國的漢諾威大學(xué)建立了虛擬自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室;西班牙大學(xué)電子系開發(fā)了電子儀器虛擬工作平臺;意大利帕瓦多大學(xué)建立了遠(yuǎn)程虛擬教育實(shí)驗(yàn)室;新加坡國立大學(xué)開發(fā)了遠(yuǎn)程示波器實(shí)驗(yàn)和壓力容器實(shí)驗(yàn)[4-7].

在國內(nèi),虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)也得到了應(yīng)有的重視.目前,已有部分高校初步建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室.例如:清華大學(xué)利用虛擬儀器構(gòu)建了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)檢測系統(tǒng);華中理工大學(xué)機(jī)械學(xué)院工程測試實(shí)驗(yàn)室將其虛擬實(shí)驗(yàn)室成果在網(wǎng)上公開展示,供遠(yuǎn)程教育使用;四川聯(lián)合大學(xué)基于虛擬儀器的設(shè)計(jì)思路,研制了“航空電臺二線綜合測試儀”,將8臺儀器集成于一體,組成虛擬儀器系統(tǒng);復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、廣州暨南大學(xué)等一批高校,也開發(fā)了一批新的虛擬儀器系統(tǒng)用于教學(xué)和科研[8-11].

四、虛擬實(shí)驗(yàn)室的功能特點(diǎn)及應(yīng)用前景

虛擬實(shí)驗(yàn)室具有傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無法比擬的功能特點(diǎn),決定了它在科研、教育(特別是遠(yuǎn)程教育)中的良好應(yīng)用前景.1.功能特點(diǎn)虛擬實(shí)驗(yàn)室具有以下特點(diǎn):(1)透明性虛擬實(shí)驗(yàn)室的所有數(shù)據(jù)庫、硬件,甚至人員集成于一個(gè)系統(tǒng),使用標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一命令來實(shí)現(xiàn)功能服務(wù),這種透明的結(jié)構(gòu)決定了虛擬實(shí)驗(yàn)室的透明特征.(2)資源共享性建立虛擬實(shí)驗(yàn)室的宗旨之一就是為了做到資源共享.為達(dá)到此目的,需要建立統(tǒng)一查詢標(biāo)準(zhǔn)的電子圖書館、數(shù)據(jù)庫、智能化檢索系統(tǒng)、應(yīng)用軟件庫等,用戶可以共享數(shù)據(jù)、軟件、硬件等相關(guān)資源.這個(gè)特性能夠減少重復(fù)投資,大大節(jié)約投資成本.(3)互動(dòng)操作性虛擬實(shí)驗(yàn)室一旦開放,即具有互動(dòng)性,遠(yuǎn)程用戶同樣可以操作本地實(shí)驗(yàn)室,同時(shí)用戶之間可以交流信息.

開放遠(yuǎn)程用戶程序需要有一系列軟硬件的支持,它們都是虛擬實(shí)驗(yàn)室的組成部分.(4)用戶自主性用戶可以制定自己使用的虛擬儀器的方式,允許用戶采取必要的措施保護(hù)自己的數(shù)據(jù)、資料,用戶具有充分的自主性.(5)擴(kuò)展性在當(dāng)今的信息時(shí)代里,知識更新速度十分迅速,新型的、性能更優(yōu)的儀器設(shè)備更新周期越來越短.因此,虛擬實(shí)驗(yàn)室的硬件必須隨時(shí)更新,軟件也要隨時(shí)升級,服務(wù)功能也要隨時(shí)增加,虛擬實(shí)驗(yàn)室必須具備性能升級、服務(wù)功能增加的特性.(6)安全性安全性是開放的、透明的、資源共享的合作環(huán)境所必需的保障條件.虛擬實(shí)驗(yàn)室采取必要的措施和技術(shù)手段維護(hù)系統(tǒng)軟件、硬件以及用戶知識產(chǎn)權(quán)的安全.通常采用用戶鑒別注冊、權(quán)限驗(yàn)證技術(shù),郵件、文獻(xiàn)加密技術(shù)等手段保證系統(tǒng)的安全性.具有安全措施的虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)能夠做到拒絕非法訪問者進(jìn)入虛擬實(shí)驗(yàn)室,也可以將合法訪問者的不當(dāng)操作及時(shí)中止[12].2.應(yīng)用前景因特網(wǎng)上的虛擬實(shí)驗(yàn)室在遠(yuǎn)程教育中具有良好的應(yīng)用前景.⑴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速普及為遠(yuǎn)程教育提供了有利條件目前我國上網(wǎng)計(jì)算機(jī)已超過2000萬臺,而且還將以每年增加20%的速度增長.這個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)為虛擬實(shí)驗(yàn)室的普及和發(fā)展提供了便利條件.⑵

虛擬實(shí)驗(yàn)室的性能優(yōu)勢與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室相比,虛擬實(shí)驗(yàn)室性能更為優(yōu)秀,組建虛擬實(shí)驗(yàn)室必須考慮到選用當(dāng)今世界上性能優(yōu)秀、儀器齊全的一流設(shè)備,這些設(shè)備并不是所有院校都能擁有的,而虛擬實(shí)驗(yàn)室卻能夠提供給用戶使用一流的設(shè)備.甚至像電子顯微鏡、天文望遠(yuǎn)鏡、邏輯分析儀、大型核裝置等這些昂貴、難以接觸到的儀器設(shè)備,用戶也能夠通過訪問虛擬實(shí)驗(yàn)室來進(jìn)行學(xué)習(xí)和使用.開發(fā)用于遠(yuǎn)程教育的虛擬實(shí)驗(yàn)室的重點(diǎn)放在電子、電工、機(jī)械、土木、環(huán)境等學(xué)科更為現(xiàn)實(shí).而像天體物理、核物理、海洋、分子生物學(xué)等學(xué)科的虛擬實(shí)驗(yàn)室用于遠(yuǎn)程科研較為適宜.⑶虛擬實(shí)驗(yàn)室的低成本特點(diǎn)有利于其發(fā)展遠(yuǎn)程教育通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)教育資源共享,某一學(xué)科的先進(jìn)教學(xué)方法和卓越的實(shí)驗(yàn)條件可以為校內(nèi)外的各學(xué)科廣泛使用,從而可以節(jié)省許多基礎(chǔ)設(shè)施的低水平重復(fù)建設(shè)和儀器設(shè)備重復(fù)引進(jìn)的資金投入,有利于從整體上改善辦學(xué)條件和提高教學(xué)水平.虛擬實(shí)驗(yàn)室在信息高速公路的運(yùn)行,必然帶來人們觀念的更新和實(shí)驗(yàn)室革命.⑷教學(xué)方式靈活、方便基于因特網(wǎng)的虛擬實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程教育模式不同于傳統(tǒng)的面對面的統(tǒng)一、死板的教學(xué)模式,它能夠靈活地提供給用戶(學(xué)生)不同的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,用戶(學(xué)生)可以根據(jù)實(shí)際情況確定學(xué)習(xí)內(nèi)容和安排學(xué)習(xí)進(jìn)程,從而可以最大限度地滿足用戶(學(xué)生)的不同需要.這樣,既可以普及知識,又能夠提高、更新知識.此外,遠(yuǎn)程教育不受時(shí)間、地域的限制,用戶(學(xué)生)只要通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)便可以及時(shí)獲得知識.⑸我國國情適合于發(fā)展網(wǎng)上遠(yuǎn)程教育我國人口眾多,國民平均知識水平相對較低.在知識經(jīng)濟(jì)時(shí)代和科教興國方針的指引下,國民中蘊(yùn)藏著接受高層次教育和知識更新的迫切需求.由于客觀條件的限制,能夠進(jìn)入高等院校接受教育的人畢竟有限.網(wǎng)上的遠(yuǎn)程教育可以滿足人們渴望獲得知識的要求,為因特網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室遠(yuǎn)程教育的發(fā)展提供了廣闊前景.

五、虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過程中的幾點(diǎn)建議

我國雖然與發(fā)達(dá)國家在虛擬實(shí)驗(yàn)室研究方面有一定差距,至今尚未建成大規(guī)模的可覆蓋全國的實(shí)用的虛擬實(shí)驗(yàn)室,但是已有許多高校重視并致力于虛擬實(shí)驗(yàn)室的研究、開發(fā)工作,并取得了一定的進(jìn)展.為了使我國虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)趕上發(fā)達(dá)國家,使其發(fā)揮應(yīng)有的作用,根據(jù)我國的現(xiàn)狀,提出如下建議:

⑴虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立必須有組織、有規(guī)劃地進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)室從其誕生起,就因其具有資源共享、多方合作、提供多種服務(wù)、信息交流等功能,而顯示出它的公益性和社會化屬性.因此,虛擬實(shí)驗(yàn)室是屬于全社會的.借鑒國外的經(jīng)驗(yàn),它應(yīng)由政府支持并由有關(guān)部門出面組織、統(tǒng)籌、規(guī)劃和協(xié)調(diào).

⑵認(rèn)真做好虛擬實(shí)驗(yàn)室的需求調(diào)查工作理工科的大多數(shù)學(xué)科專業(yè)是可以建立虛擬實(shí)驗(yàn)室的,但是社會對它們需求程度卻是差異甚大.根據(jù)我國的國情和資金支持能力,不可能全部學(xué)科專業(yè)都建立虛擬實(shí)驗(yàn)室,只能是在“有所為,有所不為”的原則下,選擇社會需求迫切的學(xué)科專業(yè)優(yōu)先建立.這就需要調(diào)查虛擬實(shí)驗(yàn)室的需求,根據(jù)需求程度,分出輕重緩急,進(jìn)行統(tǒng)籌安排.

虛擬教育范文第2篇

1 虛擬技術(shù)及其特征

虛擬現(xiàn)實(shí)(virtualreality)即將本來不存在的事物和環(huán)境,通過各種技術(shù)虛擬為沉浸式交互環(huán)境,使人感覺如同處在真實(shí)世界一樣,又稱為靈境技術(shù)或臨境技術(shù)。

沉浸性、交互性、想象性是虛擬技術(shù)的三個(gè)突出特征,三者就像三個(gè)頂點(diǎn),構(gòu)成了虛擬技術(shù)的三角形,使參與者能夠沉浸于虛擬世界之中并直觀而自然地實(shí)時(shí)感知和交互。

1)沉浸性:是指使用戶感覺到好像完全置身于虛擬世界中一樣,被虛擬世界所包圍。虛擬技術(shù)的主要技術(shù)特征就是讓用戶由被動(dòng)的觀察者變成主動(dòng)的參與者,覺得自己是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所創(chuàng)建的虛擬世界的一部分,沉浸于其中并參與虛擬世界的各種活動(dòng)。視覺沉浸、聽覺沉浸、觸覺沉浸、嗅覺沉浸的感知技術(shù)目前己較為成熟,身體感覺沉浸、味覺沉浸還有待進(jìn)一步開發(fā)。

2)交互性:是指用戶從過去只能通過鍵盤、鼠標(biāo)與計(jì)算環(huán)境中的單維數(shù)字信息發(fā)生交互作用,到能用多種傳感器,借助于虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)殊的硬件設(shè)備,以自然的方式與多維化信息的虛擬世界進(jìn)行交互,實(shí)時(shí)產(chǎn)生在真實(shí)世界中一樣的感知,甚至連用戶本人都意識不到計(jì)算機(jī)的存在。

3)想象性:是指虛擬環(huán)境是人想象出來的,同時(shí)這種想象體現(xiàn)出設(shè)計(jì)者相應(yīng)的思想,可用來實(shí)現(xiàn)一定的目標(biāo),如從定性和定量綜合集成的環(huán)境中得到感性和理性的認(rèn)識,進(jìn)而使人能深化概念、產(chǎn)生新意和構(gòu)想,主動(dòng)地尋求探索接收信息,而不是被動(dòng)地接收等,更有創(chuàng)意。

2 虛擬技術(shù)在學(xué)科教育領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)

vrml(virtual reality modeling language)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言是在internet上廣泛流行的一種圖形建模語言,用它可以在internet上創(chuàng)建三維的虛擬場景。許多互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建的具有可導(dǎo)航、超鏈接等功能的三維虛擬現(xiàn)實(shí)空間都是用這種技術(shù)創(chuàng)建的,其中網(wǎng)上虛擬大學(xué)用的主要技術(shù)就是虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言技術(shù),它已經(jīng)成為在互聯(lián)網(wǎng)上創(chuàng)建三維虛擬場景的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言的場景描述

在虛擬場景建模的時(shí)候,一般把整個(gè)場景進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆指?對分割的小場景再進(jìn)行渲染。

虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言定義的三維場景由一個(gè)節(jié)點(diǎn)樹表示,場景中的每個(gè)對象由一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)描述。從理論上來說,節(jié)點(diǎn)可以包括任何東西——3d幾何體、midi數(shù)據(jù)、jpeg圖像。虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)集中定義了許多不同類型的節(jié)點(diǎn),多數(shù)節(jié)點(diǎn)分為以下幾類:

1)外形類節(jié)點(diǎn)(shape node),唯一一類能被繪制的節(jié)點(diǎn)。

2)屬性類節(jié)點(diǎn)(properties node),這類節(jié)點(diǎn)的處理通過影響外形類節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。

3)組節(jié)點(diǎn)(group node),組節(jié)點(diǎn)把其它節(jié)點(diǎn)收集在一起,允許把節(jié)點(diǎn)的集合當(dāng)作一個(gè)節(jié)點(diǎn)來處理。其他的節(jié)點(diǎn)諸如材質(zhì)節(jié)點(diǎn)(material)節(jié)點(diǎn)、紋理(textual)節(jié)點(diǎn)、燈光節(jié)點(diǎn)(分為directionallight節(jié)點(diǎn)和spotlight節(jié)點(diǎn))、背景(background)節(jié)點(diǎn)。每個(gè)小場景都可以形成虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件,由多個(gè)小場景構(gòu)成的多個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件用內(nèi)聯(lián)節(jié)點(diǎn)(inline)之間的嵌套技術(shù)合并成一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件,這個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件完成了整個(gè)場景的建模。這種場景的建模基本有兩點(diǎn)好處:

1)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言的小場景文件可以有機(jī)的整合,不會因?yàn)槊總€(gè)小場景的文件太大而不利于調(diào)試、檢查。

轉(zhuǎn)貼于

2)用戶瀏覽的時(shí)候不用把整個(gè)場景文件都讀入本地客戶機(jī)中,這樣就適應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制,提高了在虛擬空間中瀏覽的速度。

2.2 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言的文件組成

虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件主要包括四個(gè)主要成分:虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件頭、原型、造型節(jié)點(diǎn)和腳本、路由。在這四個(gè)要素中,只有文件頭部分是必須的,它用來告訴瀏覽器虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件符合的規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)以及使用的字符集等信息。原型定義了創(chuàng)建帶有指定名稱、接口和整體的新節(jié)點(diǎn)類型,一旦成功地定義了原型,它就可以在虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件的其他地方隨意使用。造型節(jié)點(diǎn)是虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言中的基本建造模塊,它構(gòu)成了虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言文件的主體部分,正是由于造型節(jié)點(diǎn)的定義而產(chǎn)生了虛擬的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言空間。腳本可以看作是一個(gè)節(jié)點(diǎn)的外殼,它有域值、eventin事件、eventout事件。事件本身不能產(chǎn)生任何動(dòng)作,但它可以通過程序腳本來賦予腳本節(jié)點(diǎn)值來產(chǎn)生各種動(dòng)作。這里的程序腳本是一種簡化了的應(yīng)用程序,一個(gè)典型的腳本是由java或javascript編程語言寫成的程序。路由(route)是一種文本描述消息,一旦在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間創(chuàng)建了一個(gè)路由,第一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以順著路由傳遞消息給第二個(gè)節(jié)點(diǎn),這樣的消息被稱為事件。虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言還可以包含下列條目:注釋、節(jié)點(diǎn)和域值、定義的節(jié)點(diǎn)名、使用的節(jié)點(diǎn)名等。

2.3 虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言語言的編譯

設(shè)計(jì)虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言虛擬場景時(shí),最簡單的方法是直接使用文本編輯器來編輯描述文本。這種方法類似于程序設(shè)計(jì),它簡單方便,但不是很直觀,對設(shè)計(jì)者的空間想象能力要求較高,設(shè)計(jì)的效率也不高?，F(xiàn)在有很多可視化的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言設(shè)計(jì)工具,如cosmoworld和homespace等,這些工具將虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)都做成可視的組件,用戶設(shè)計(jì)時(shí),只需要將這些組件組合成自己需要的虛擬場景就可以了,而且設(shè)計(jì)的效果在設(shè)計(jì)時(shí)就可以看到。設(shè)計(jì)完畢后,系統(tǒng)自動(dòng)將這個(gè)可視的虛擬場景生成標(biāo)準(zhǔn)的虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言描述文本,這樣,這些文本傳送到用戶的瀏覽器后,便會在用戶的屏幕上重現(xiàn)這個(gè)虛擬場景。虛擬現(xiàn)實(shí)建模語言在各方面都展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力,蘊(yùn)藏了無限生機(jī)。

3 虛擬現(xiàn)實(shí)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用

虛擬技術(shù)能夠?yàn)閰⒓咏逃膶W(xué)生提供生動(dòng)、逼真的學(xué)習(xí)壞境,學(xué)生能夠成為虛擬環(huán)境的一名參與者,這對調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性,突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn),培養(yǎng)學(xué)生的技能都將起到積極的作用。虛擬技術(shù)在遠(yuǎn)程教學(xué)中的應(yīng)用主要有以下四個(gè)方面:

3.1 探索學(xué)習(xí)

虛擬技術(shù)可以對學(xué)生學(xué)習(xí)過程中所提出的各種假設(shè)模型進(jìn)行虛擬,通過虛擬系統(tǒng)便可直觀地觀察到這一假設(shè)所產(chǎn)生的結(jié)果或效果。如在虛擬化學(xué)系統(tǒng)中,學(xué)生可以按照自己的假設(shè)將不同的分子組合在一起,虛擬出組合的物質(zhì)來。真正對虛擬現(xiàn)實(shí)學(xué)習(xí)環(huán)境的研究是對分布式真實(shí)虛擬現(xiàn)實(shí)感的教學(xué)環(huán)境的開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行研究,通過人體模型或者化合物等分子結(jié)構(gòu)演示的虛擬體驗(yàn),教育者和學(xué)習(xí)者之間,或者學(xué)習(xí)者和同伴之間可以在一個(gè)虛擬的現(xiàn)實(shí)空間中,進(jìn)行虛擬人之間的面對面的情感交流。

3.2 技能訓(xùn)練

利用虛擬技術(shù),可以做各種各樣的技能訓(xùn)練。由于這些虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)無任何危險(xiǎn),學(xué)生可以不厭其煩地反復(fù)練習(xí),直至掌握操作技能為止。如虛擬飛機(jī)駕駛訓(xùn)練中,學(xué)員可以反復(fù)操作控制設(shè)備,學(xué)習(xí)在各種天氣情況下駕駛飛機(jī)起飛、降落,通過反復(fù)訓(xùn)練,熟練掌握駕駛技術(shù)。虛擬技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用幾乎最成功的案例就是模擬訓(xùn)練系統(tǒng)的開發(fā)與研制。由于空間探索和軍隊(duì)?wèi)?zhàn)爭訓(xùn)練需要高昂的費(fèi)用,以及這些領(lǐng)域需要極高的安全性與可靠性,使轉(zhuǎn)貼于

得虛擬技術(shù)最早應(yīng)用在了這個(gè)領(lǐng)域,并且發(fā)揮出了巨大的使用價(jià)值和商業(yè)價(jià)值。隨著社會的進(jìn)步,虛擬技術(shù)也延伸到的一般的醫(yī)學(xué)教學(xué)、汽車駕駛以及電器維修等需要培養(yǎng)各種操作技能的領(lǐng)域。在動(dòng)作技能的學(xué)習(xí)中,學(xué)習(xí)者只有從虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中接受到操作或動(dòng)作的反饋才能起到積極的學(xué)習(xí)作用。因此在運(yùn)用虛擬技術(shù)研發(fā)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該具體考慮學(xué)習(xí)產(chǎn)生的條件以及教學(xué)的效果,這種模擬訓(xùn)練系統(tǒng)應(yīng)該能夠提供真實(shí)的模擬訓(xùn)練的情景,校正學(xué)習(xí)者的錯(cuò)誤以及跟蹤學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)過程等功能。

3.3 虛擬實(shí)驗(yàn)

利用虛擬技術(shù),還可以建立各種虛擬實(shí)驗(yàn)室,如地理、物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以自由地做各種實(shí)驗(yàn)。利用虛擬技術(shù)建立的各種虛擬實(shí)驗(yàn)室(virtual lab)在教育上應(yīng)用前景廣闊,尤其在物理、化學(xué)、生物等需要實(shí)驗(yàn)的學(xué)科中更是如此。創(chuàng)建這種虛擬環(huán)境的演示物體可以擺脫真正實(shí)驗(yàn)室所需要的昂貴的設(shè)備,減少了教育部門的實(shí)驗(yàn)開銷,教學(xué)的效果基本接近運(yùn)用真正的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所能達(dá)到的教學(xué)效果。虛擬實(shí)驗(yàn)室基本上分為兩類:一種是由編程者設(shè)計(jì)只能插入并操作實(shí)驗(yàn)中有限的實(shí)物,這是現(xiàn)今大多數(shù)虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的工作環(huán)境;另外一種是基于廣泛學(xué)科領(lǐng)域知識的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。

虛擬教育范文第3篇

摘 要：虛擬演播室技術(shù)的應(yīng)用為教育技術(shù)工作者把先進(jìn)的教育思想整合到目前的教學(xué)實(shí)踐中開拓了思路。本文通過敘述虛擬演播室的概念、基本原理，分析虛擬演播室技術(shù)在教育應(yīng)用的優(yōu)勢與不足，從而指出虛擬演播室在教育應(yīng)用中應(yīng)用現(xiàn)狀及未來發(fā)展。

關(guān)鍵詞：虛擬演播室；教育應(yīng)用；

1、概述

1.1 虛擬演播室的概念

虛擬演播室（Virtual Studio）是近年來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和傳統(tǒng)的色鍵摳像技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種將真實(shí)攝像機(jī)所拍攝的畫面實(shí)時(shí)地與計(jì)算機(jī)圖形工作站生成的三維虛擬場景進(jìn)行合成的新型電視節(jié)目前期制作系統(tǒng)。

1.2 虛擬演播室的基本原理

在虛擬演播室中，把攝像機(jī)拍攝到的人物、景物稱為前景圖像，而把通過計(jì)算機(jī)動(dòng)畫軟件制作的二維或三維動(dòng)畫圖形，稱為虛擬背景或虛擬場景。我們知，雖然虛擬演播室前景、背景圖像也是靠色鍵技術(shù)合成的，但二者之間卻有“同步聯(lián)動(dòng)”關(guān)系，即將拍攝前景的攝像機(jī)進(jìn)行搖移、俯仰、變焦、聚焦動(dòng)作時(shí)，可以通過獲取攝像機(jī)的各種運(yùn)動(dòng)參數(shù)（搖移、俯仰、變焦、聚焦、攝像機(jī)空間位置等），去控制背景圖像生成裝置，使之生成與前景圖像保持透視關(guān)系的背景圖像，最后通過色鍵將前景、背景圖像合成輸出。

2、虛擬演播室技術(shù)在教育應(yīng)用中的優(yōu)勢與不足

2.1虛擬演播室技術(shù)的優(yōu)勢

虛擬演播室之所以能在教育應(yīng)用中開辟新局面是因?yàn)槠溆兄渌襟w和技術(shù)所沒有的優(yōu)點(diǎn)：

2.1.1創(chuàng)意自由，布景方便

隨著信息技術(shù)和多媒體技術(shù)的發(fā)展，虛擬演播室產(chǎn)生的虛擬場景幾乎不受限制，實(shí)現(xiàn)真實(shí)場景無法達(dá)到的許多效果，給創(chuàng)作人員帶來了充足的創(chuàng)意空間，教學(xué)設(shè)計(jì)思路也不再被演播室的大小和節(jié)目組資金狀況所限制。只要符合教學(xué)目的要求，創(chuàng)作人員可任意想象、自由發(fā)揮。同時(shí)，虛擬演播室技術(shù)在布景方面有得天獨(dú)厚的能力，計(jì)算機(jī)能夠生成在真實(shí)演播室中無法制作的背景。

2.1.2 生動(dòng)有趣，提高效率

由于虛擬演播室技術(shù)中的布景都是合乎比例的立體設(shè)計(jì)，因此當(dāng)攝像機(jī)移動(dòng)時(shí)，虛擬的布景與前景畫面都會出現(xiàn)相應(yīng)的變化，形成“真實(shí)”的虛擬畫面。演播室現(xiàn)場視頻可以實(shí)時(shí)地與計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維圖形完美地組合在一起，人物和虛擬場景可以實(shí)現(xiàn)天衣無縫的結(jié)合，使播出的效果達(dá)到一種驚人的、傳統(tǒng)技術(shù)望塵莫及的全新境界。借助虛擬演播室技術(shù)，不僅能將一些抽象的理論、煩瑣的公式推導(dǎo)，用圖形顯示的方式和虛擬的場景展示在學(xué)生面前，而且活躍了課堂氣氛，在寓教于樂的氣氛中，達(dá)到了理解和掌握基本內(nèi)容的目的，起到事半功倍的效果。

2.1.3 節(jié)約資金，省時(shí)省力

虛擬演播室只需一個(gè)藍(lán)幕布景，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，可以制作出各種形式的、能與主題相配的場景。利用虛擬演播室技術(shù)，可以方便地對虛擬場景（教具）增刪、移位等變化，這為教學(xué)的設(shè)計(jì)創(chuàng)意提供了極大的方便。此外，同一演播室能為多套節(jié)目所用，不需要增加額外的制景費(fèi)用，使演播室資源得到充分利用，從而大大降低了由于教育節(jié)目多樣化帶來的對空間、時(shí)間和財(cái)力的要求。

2.2 虛擬演播室技術(shù)的不足

2.2.1 真實(shí)性不足

這是因?yàn)樘摂M場景的生成不僅受軟件功能缺陷的限制，而且硬件速度問題也是一個(gè)制約因素。雖然現(xiàn)在能使用三維虛擬演播室達(dá)到逼真的三維效果，但價(jià)格昂貴仍是一個(gè)不可逾越的障礙。

2.2.2 對操作者有較高的要求

利用虛擬演播室進(jìn)行節(jié)目創(chuàng)作更加復(fù)雜，對節(jié)目制作人員也提出了更高的要求，尤其是三維系統(tǒng)運(yùn)作過于復(fù)雜，非專業(yè)人士很難勝任操作。

2.2.3 燈光問題

虛擬演播室的燈光效果不如實(shí)景具有親和力，近景的光線“平”，沒有層次，遠(yuǎn)、中、近景難以做到近實(shí)、遠(yuǎn)虛的真實(shí)效果，虛擬燈光與實(shí)際燈光存在位置、強(qiáng)弱、冷暖、數(shù)量等著異，容易導(dǎo)致主持人與生成的場景脫節(jié)。

2.2.4 延時(shí)問題

虛擬場景的生成不僅存在攝像跟蹤延時(shí)，而且系統(tǒng)接受、處理和運(yùn)算數(shù)據(jù)都需要時(shí)間。因此在前景與虛擬場景合成之前，首先要對前景進(jìn)行相應(yīng)的延時(shí)處理，另外聲音信號也要做相同的延時(shí)處理，以保證演員的聲音與口型一致，以確保觀眾看到的音視頻同步。

3.虛擬演播室技術(shù)在教育中的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來發(fā)展

3.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)、多媒體技術(shù)、視頻數(shù)字化的發(fā)展，不僅虛擬演播室技術(shù)日趨完善，已經(jīng)達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用的程度，而且虛擬演播室系統(tǒng)的性價(jià)比得到大幅提升，加快了虛擬演播室在教育領(lǐng)域的應(yīng)用速度。虛擬演播室在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用，越來越引起了教育界人士的重視。虛擬演播室建設(shè)，已成為目前教育技術(shù)界人士所關(guān)注的問題之一。

在教育電視節(jié)目中，虛擬演播室技術(shù)在虛擬場景的生成方面的突出優(yōu)勢為教育節(jié)目提供了豐富的創(chuàng)作手段。虛擬演播室主要應(yīng)用于場景的制作，場景的設(shè)計(jì)隨教學(xué)形式或課程內(nèi)容而變化。

在遠(yuǎn)程教學(xué)中，虛擬演播室技術(shù)可將遠(yuǎn)地演播室中專家的實(shí)況視頻與本地演播室中教師的場景視頻實(shí)時(shí)地結(jié)合在一個(gè)虛擬場景中，兩人可以在虛擬場景中面對面地相互交談、演示，學(xué)生覺察不到他們是身處異地，增強(qiáng)現(xiàn)場感、參與感。

3.2 未來發(fā)展

隨著信息化、數(shù)字化平臺的不斷涌現(xiàn)，實(shí)時(shí)地將眾多數(shù)據(jù)以圖形、場景的模式加入到虛擬演播室系統(tǒng)中，是其中的一個(gè)重要發(fā)展方向。而利用這些新技術(shù)制作教育電視節(jié)目并非還很遙遠(yuǎn)，期待著它們的出現(xiàn)給我們帶來全新的感受和沖擊力。同時(shí)，近年來提出的MPEG-4 壓縮技術(shù)是一種基于對象的編碼方式,非常適合于教育虛擬演播室系統(tǒng),它的出現(xiàn)必將對虛擬演播室技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用起很大的推動(dòng)作用。隨著這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展，虛擬演播室系統(tǒng)將會在教育電視節(jié)目制作領(lǐng)域發(fā)揮出不可估量的重要作用。

關(guān)注虛擬演播室技術(shù)的發(fā)展，探索虛擬演播室技術(shù)在教育中的運(yùn)用方法、模式和基本原則是教育技術(shù)工作者的新任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

虛擬教育范文第4篇

[關(guān)鍵詞] 云計(jì)算；云教育平臺；桌面虛擬化

[中圖分類號] TP316 [HT5H][文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A [文章編號] 1008-4738（2012）05-0110-03

從云計(jì)算的起源來看，它最初出現(xiàn)就是為教育與科研服務(wù)的。該技術(shù)源于GOOGLE與IBM在美國大學(xué)校園推廣的項(xiàng)目，通過該項(xiàng)目降低了分布式計(jì)算技術(shù)在學(xué)術(shù)研究方面的成本，并為這些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支持。云計(jì)算技術(shù)的關(guān)鍵是虛擬化技術(shù)，它包括服務(wù)器的虛擬化、存儲虛擬化、應(yīng)用程序的虛擬化和桌面虛擬化。虛擬化技術(shù)所來帶的好處體現(xiàn)在兩個(gè)大的方面：一是大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)行的成本，提高網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中硬件的使用效率，真正實(shí)現(xiàn)資源共享、節(jié)能降耗。二是簡化了網(wǎng)絡(luò)管理員的管理操作和應(yīng)用配置操作，使網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)的復(fù)雜程度降低。

對于云計(jì)算當(dāng)中的虛擬化技術(shù)，與用戶直接相關(guān)的是桌面虛擬化技術(shù)，該技術(shù)關(guān)系到用戶能否得到最佳的使用體驗(yàn)，同時(shí)也是能否實(shí)現(xiàn)降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行成本，真正發(fā)揮云平臺優(yōu)勢的關(guān)鍵。

1 桌面虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)出現(xiàn)的原因，就是解決日益突出的硬件資源浪費(fèi)的問題。隨著計(jì)算機(jī)硬件性能的不斷提升，用戶軟件對硬件的要求并沒有隨之提高，由此帶來了硬件資源——主要是CPU計(jì)算能力和存儲器存儲能力的大量閑置。采用虛擬化的技術(shù)可以合并服務(wù)器并使多個(gè)操作系統(tǒng)運(yùn)行在一個(gè)虛擬服務(wù)器中，多用戶可以共享硬件資源，使硬件資源浪費(fèi)的問題得到解決。

桌面虛擬化是指將計(jì)算機(jī)的桌面進(jìn)行虛擬化，以達(dá)到桌面使用的安全性和靈活性?？梢酝ㄟ^任何設(shè)備，在任何地點(diǎn)，任何時(shí)間訪問在網(wǎng)絡(luò)上的屬于我們個(gè)人的桌面系統(tǒng)。通俗地講就是使用不同接入設(shè)備的用戶在接入云平臺后，都能獲得和使用個(gè)人計(jì)算機(jī)一樣的使用效果[1]。

桌面虛擬化技術(shù)從工作方式上來看和無盤工作站很相似。無盤工作站是指沒有硬盤的計(jì)算機(jī)，性能較低，成本比配置齊全的個(gè)人計(jì)算機(jī)低很多，它采用終端方式與性能強(qiáng)大的服務(wù)器相聯(lián)，由服務(wù)器提供主要的運(yùn)算和存儲，可以得到與個(gè)人計(jì)算機(jī)差不多的操作體驗(yàn)，組成網(wǎng)絡(luò)后，總投資要比全部由個(gè)人計(jì)算機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)低的多。硬件資源浪費(fèi)的問題存在已久，最典型的就是在教育培訓(xùn)領(lǐng)域，因?yàn)榻虒W(xué)用的計(jì)算機(jī)一般不需要大量的運(yùn)算和高性能的硬件。為解決這一問題，一些資金比較缺乏的學(xué)校就是采用無盤工作站組成教學(xué)網(wǎng)絡(luò)的工作方式，減少資金投入，同樣可以取得較好的教學(xué)效果。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，桌面虛擬化技術(shù)比無盤工作站使用更穩(wěn)定、更方便，效果更好。因此桌面虛擬化技術(shù)很適合在學(xué)校推廣使用。并且有許多廠家的豐富產(chǎn)品支持這項(xiàng)技術(shù)。

2 桌面虛擬化方案的比較

隨著云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，虛擬化技術(shù)的產(chǎn)品也很豐富，以市場占有率來說，當(dāng)前虛擬化的主要產(chǎn)品是VMware的vSphere、微軟的Hyper-V 以及Citrix的XenServer/XenDesktop。

VMware是全世界第三大軟件公司，全球500強(qiáng)企業(yè)中，有98%都使用VMware，可見其影響力，其產(chǎn)品VSphere號稱是一個(gè)云端操作系統(tǒng)。Citrix則是桌面虛擬架構(gòu)的領(lǐng)域中最有名的公司，其中文名字是“思杰”，該公司創(chuàng)建于1989年，是應(yīng)用交付基礎(chǔ)架構(gòu)解決方案提供商。微軟的大名相信大家都知道。這三家公司都有虛擬化技術(shù)從服務(wù)器端到桌面端的一整套產(chǎn)品，每一家的產(chǎn)品都各有其特點(diǎn)。為了能夠更清晰地進(jìn)行對比，我們用表1列出三家公司桌面虛擬化產(chǎn)品的特性：

方案提供商VMwareCitrix微軟

桌面虛擬化產(chǎn)品名稱Vmware ViewCitrix XenDesktopMED-V

使用技術(shù)PcoIPICA/HDXVirtual PC

用戶體驗(yàn)較好很好一般

部署方式簡單簡單復(fù)雜

管理功能完善、強(qiáng)大完善、強(qiáng)大較弱

支持的接入設(shè)備PC、瘦客戶機(jī)、Android平板電腦、iPAD包括胖客戶端、瘦客戶端、智能手機(jī)在內(nèi)的各種設(shè)備MED-V的客戶機(jī)

產(chǎn)品種類軟件、硬件軟件、硬件只有軟件

通過該表我們看到，微軟的MED-V主要是解決自身產(chǎn)品兼容的問題，與我們的需要還相距甚遠(yuǎn)。Citrix XenDesktop則是一個(gè)用戶口碑良好的產(chǎn)品，具有最好的用戶體驗(yàn)，該產(chǎn)品的用戶反映，使用iPAD連入云平臺都能獲得和使用個(gè)人計(jì)算機(jī)一樣的效果。而且由于Citrix公司與微軟結(jié)盟，使其產(chǎn)品極具競爭力。Vmware View則依靠Vmware服務(wù)器產(chǎn)品更大的市場占有率，擁有龐大的忠實(shí)用戶群，并且Vmware公司也在不斷地改進(jìn)它們產(chǎn)品的性能。在選擇方案時(shí)我們需要根據(jù)項(xiàng)目的規(guī)模，包括軟件授權(quán)費(fèi)用等因素綜合考慮。對于學(xué)校教學(xué)來說，我們認(rèn)為Citrix XenDesktop更能滿足需要。

3 云教育平臺接入設(shè)備的選擇

桌面虛擬化技術(shù)的使用，使連入云平臺的設(shè)備有了多種選擇。無論是Vmware View還是Citrix XenDesktop都支持從瘦客戶機(jī)到智能手機(jī)的多種設(shè)備。瘦客戶機(jī)是一種廉價(jià)、低功耗、配置有限的計(jì)算機(jī)，但在云平臺中，使用瘦客戶機(jī)的用戶可以得到和平常使用個(gè)人計(jì)算機(jī)一樣的體驗(yàn)。對于一個(gè)成熟的云計(jì)算平臺而言，它的用戶端可以是瘦客戶機(jī)、數(shù)據(jù)終端，甚至是智能手機(jī)、平板電腦這類便攜式設(shè)備。這類設(shè)備與普通的個(gè)人電腦相比，價(jià)格和能耗都要低得多[3]。

就我院現(xiàn)有的電腦使用情況來看，除個(gè)別部門外，辦公用的電腦大部分都用于文字處理（使用Word和Excel等軟件）、上網(wǎng)（使用IE等瀏覽器軟件）和即時(shí)通信（使用QQ或飛信等軟件），即使使用一些專用的辦公軟件，對計(jì)算機(jī)性能的要求也不高。在云教育平臺下，這些辦公電腦完全可以采用瘦客戶機(jī)或終端設(shè)備。這些辦公電腦占到我院全部辦公電腦的90%以上。

而我院教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)所用的電腦，除信息與智能工程系圖形與圖像專業(yè)和藝術(shù)設(shè)計(jì)系外，其他各系的實(shí)訓(xùn)用電腦對性能的要求都不高，在云教育平臺下，這些電腦也可以采用瘦客戶機(jī)或終端設(shè)備。

也就是說，在云教育平臺下，我院原有的教學(xué)和辦公電腦大部分可采用瘦客戶機(jī)或終端設(shè)備來代替。

4 桌面虛擬化可以降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行費(fèi)用

在云教育平臺的建設(shè)中，因?yàn)橛性O(shè)備投資，還有正版軟件的投資，因此，初次建設(shè)時(shí)在經(jīng)濟(jì)上恐怕一時(shí)難以顯現(xiàn)出比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)教育平臺的優(yōu)勢。但是，如果從長遠(yuǎn)的角度來看，由于運(yùn)行費(fèi)用降低而產(chǎn)生出來的效益是巨大的。

以我院為例，教學(xué)實(shí)驗(yàn)用的電腦有二千多臺，一般的淘汰周期為六年，現(xiàn)在全部為個(gè)人電腦，以平均每臺三千元計(jì)算，平均每年用于電腦更新的資金至少為一百多萬元。而如果在云教育平臺下采用桌面虛擬化技術(shù)，有90%以上的教學(xué)電腦可以用瘦客戶機(jī)或終端替換，如果購買全新的瘦客戶機(jī)或終端，每臺的平均價(jià)格一般不會超過一千元，而且一些淘汰的電腦也可以改造成瘦客戶機(jī)。粗略估算，每年電腦更新的費(fèi)用至少節(jié)約70%以上。另外瘦客戶機(jī)及終端比普通臺式電腦更加節(jié)能。一臺終端的耗電量只有幾十瓦，一臺瘦客戶機(jī)的耗電量只有胖客戶機(jī)的一半。假設(shè)原有電腦平均功率為200W，每天運(yùn)行5小時(shí)，改造成瘦客戶機(jī)后，每臺每天節(jié)電0.5度，2000臺電腦每年節(jié)約的電費(fèi)就會超過30萬元。

另外從保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的角度看，采用瘦客戶機(jī)或終端的共享方式，需要正版軟件的授權(quán)，軟件的投資折算到每臺機(jī)器并不高，而且對于解決軟件的盜版問題具有正面的意義。

5 桌面虛擬化需要合理推進(jìn)

既然采用桌面虛擬化技術(shù)，用戶端大多采用瘦客戶機(jī)或終端設(shè)備，是不是在云教育平臺建設(shè)中原有的計(jì)算機(jī)設(shè)備都要立即進(jìn)行更換呢？如果是那樣，新的浪費(fèi)就產(chǎn)生了。為了達(dá)到節(jié)約投入的目的，原有的計(jì)算機(jī)設(shè)備要有一個(gè)合理的處理方式。如果原有計(jì)算機(jī)性能良好，強(qiáng)行更換必將造成浪費(fèi)，即使性能無法滿足需要，只要是沒有完全損壞，還是可以改造成瘦客戶機(jī)，接入云計(jì)算平臺，繼續(xù)發(fā)揮作用。

在我院，根據(jù)計(jì)算機(jī)的使用壽命和計(jì)算機(jī)硬件對軟件的支持程度，辦公用電腦大約平均六到八年就要更換，實(shí)驗(yàn)教學(xué)用電腦大約平均四到六年就要更換一批。當(dāng)云教育平臺建成后，對于狀況良好的電腦，可以以胖客戶機(jī)（功能完善的計(jì)算機(jī)，是相對于瘦客戶機(jī)而言）的方式連接到網(wǎng)絡(luò)中，云端服務(wù)器可以根據(jù)需要減少開機(jī)數(shù)量，降低能源消耗。雖然以閑置部分云端服務(wù)器為代價(jià)，但是可以為今后設(shè)備更新?lián)Q代留有余量。而對于新添置的，無需強(qiáng)大計(jì)算能力的電腦，可以采用瘦客戶機(jī)和終端設(shè)備。對于需要更新淘汰的電腦，首先考慮改造成瘦客戶機(jī)，如果無法改造，才更新為全新的瘦客戶機(jī)或終端設(shè)備。

另外，各系的機(jī)房一般來說都會有一兩臺性能突出的計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器。在云教育平臺建設(shè)完成后，這些服務(wù)器的作用就不大了?？梢栽谠平逃脚_整體規(guī)劃時(shí)將這些機(jī)器劃入數(shù)據(jù)中心，這樣在云教育平臺建設(shè)投入時(shí)，減少購買服務(wù)器的數(shù)量，更進(jìn)一步地節(jié)約投資。

6 桌面虛擬化技術(shù)與用戶觀念轉(zhuǎn)變

目前來看，云計(jì)算對于大部分國內(nèi)高校來說還是陌生的，尚缺乏成熟的樣板，用戶思想轉(zhuǎn)變也很重要。在桌面虛擬化技術(shù)的應(yīng)用中，用戶對瘦客戶機(jī)和終端的操作可能和原來操作個(gè)人計(jì)算機(jī)方法略有不同，文件的存儲需要放在云端的存儲器（也就是網(wǎng)盤）上，軟件的安裝采用集中安裝、統(tǒng)一管理的方式。從個(gè)人計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)移到云平臺下，用戶一開始會有些不適應(yīng)，而且也有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的心態(tài)，認(rèn)為使用的用戶端設(shè)備檔次下降了，會抱有抵觸心理。因此在云教育平臺投入使用前就需要對用戶進(jìn)行培訓(xùn)，讓用戶認(rèn)識到云教育平臺的優(yōu)越性，了解云教育平臺下用戶端瘦客戶機(jī)或終端與個(gè)人計(jì)算機(jī)操作的一致性，能夠輕松地從傳統(tǒng)操作方式過渡到云教育平臺的虛擬桌面。對于計(jì)算機(jī)使用非常普及的現(xiàn)在，這種轉(zhuǎn)變應(yīng)該是很容易完成的。

學(xué)校的校園網(wǎng)管理部門也要認(rèn)識到采用桌面虛擬化技術(shù)后，用戶的工作方式和傳統(tǒng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)的工作方式是有不同的，應(yīng)當(dāng)編寫針對云教育平臺客戶端的操作使用說明，以保證每一個(gè)初次接觸云教育平臺的人都能很快地掌握使用方法。另外，還要在應(yīng)用程序虛擬化方面做足文章，讓用戶得到完善的操作環(huán)境，盡情地享用云教育平臺帶來的便利和豐富的資源。

[參考文獻(xiàn)]

虛擬教育范文第5篇

隨著高校信息化建設(shè)的深入開展，計(jì)算機(jī)技術(shù)、虛擬桌面技術(shù)、云桌面技術(shù)等先進(jìn)的教學(xué)技術(shù)和管理理念廣泛應(yīng)用于高校教育模式的改革。高校的多媒體教室、計(jì)算機(jī)機(jī)房也在技術(shù)的改革浪潮中，不斷地更新與升級，它們在教學(xué)中占據(jù)了越來越重要的地位，其運(yùn)行正常、穩(wěn)定與否直接影響著教學(xué)工作的開展。然而隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)難以滿足日益增長的教育教學(xué)需求。如何提升系統(tǒng)模式，提升管理水平，保證多媒體、機(jī)房教學(xué)平臺的平穩(wěn)運(yùn)行，已成為高校現(xiàn)代教育技術(shù)管理者需要研究的重要課題。桌面虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)，突破了設(shè)備管理的傳統(tǒng)理念，大大降低了設(shè)備在時(shí)間和空間上的限制。本文結(jié)合廈門大學(xué)翔安校區(qū)的管理現(xiàn)狀，對在多媒體教室、計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理中使用桌面虛擬化技術(shù)產(chǎn)生的效果進(jìn)行了深入研究。

2虛擬桌面技術(shù)

虛擬桌面是一種基于服務(wù)器的計(jì)算模型，它是以服務(wù)器為基礎(chǔ)，結(jié)合傳統(tǒng)的客戶端模型，將用戶桌面進(jìn)行虛擬化，在服務(wù)器端托管并統(tǒng)一管理。用戶可以使用不同的終端設(shè)備，利用網(wǎng)絡(luò)對桌面環(huán)境進(jìn)行訪問，不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制。虛擬桌面技術(shù)的應(yīng)用主要有虛擬桌面基礎(chǔ)構(gòu)架（VirtualDesktopInfrastructure，VDI）和虛擬操作系統(tǒng)基礎(chǔ)構(gòu)架（VirtualOSInfrastructure，VOI）兩種構(gòu)建模式。由于桌面虛擬化技術(shù)本身是一種利用網(wǎng)絡(luò)、實(shí)現(xiàn)模式對用戶透明的虛擬化資源池計(jì)算模式，符合“云計(jì)算”的特點(diǎn)，所以通常也稱虛擬桌面技術(shù)為桌面云技術(shù)。對于眾多客戶機(jī)的管理，系統(tǒng)維護(hù)部門并不是在每個(gè)用戶的桌面進(jìn)行管理，而是從數(shù)據(jù)中心直接進(jìn)行管理。通過這種方式，現(xiàn)場技術(shù)支持的工作得以減少，同時(shí)也提高了故障問題解決的效率。此外，虛擬桌面能夠在外部存儲設(shè)備中存儲桌面環(huán)境，隨身攜帶和使用。桌面上已經(jīng)下載的軟件，通過虛擬桌面技術(shù)，不用再次安裝，就能夠在其他計(jì)算機(jī)上使用。同時(shí)，虛擬桌面同樣能保存不同教師的操作習(xí)慣，方便教師在教學(xué)、備課中的教學(xué)應(yīng)用。由于計(jì)算發(fā)生在服務(wù)器端，所有桌面的管理和配置都在服務(wù)器進(jìn)行，管理員可以在服務(wù)器端對所有教室的桌面和應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)一安裝和管理。例如系統(tǒng)升級、軟件安裝等等。對于學(xué)校機(jī)房、多媒體教室多變需求的應(yīng)用場景，非常適合。

3傳統(tǒng)教室的管理缺點(diǎn)

3.1傳統(tǒng)多媒體教室的設(shè)計(jì)盲點(diǎn)

傳統(tǒng)多媒體教室，大多采用本地硬盤啟動(dòng)，系統(tǒng)獨(dú)立，無法兼顧到不同課程的需求。老師的軟件需求不盡相同，無法提供個(gè)性化服務(wù)。由于不同課程會安排在同一間教室，軟件需要重復(fù)安裝，數(shù)量過多的軟件和各類軟件間的兼容問題會造成計(jì)算機(jī)的各類故障，降低系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率，對系統(tǒng)的兼容性、穩(wěn)定性造成隱患。

3.2高成本的安裝、部署、維護(hù)

由于大多高校的教學(xué)樓較為分散，為盡量降低多媒體教室的故障率，保障教育教學(xué)的順利進(jìn)行，學(xué)校需要在每棟教學(xué)樓安排專業(yè)技術(shù)人員，而在同時(shí)管理50甚至上百間多媒體教室時(shí)，需要挨個(gè)對每臺計(jì)算機(jī)進(jìn)行配置、維護(hù)，在用人成本、時(shí)間成本上，都十分巨大。計(jì)算機(jī)機(jī)房的維護(hù)成本則更為高昂，在需要升級系統(tǒng)或重新部署時(shí)，需要挨個(gè)對幾百臺電腦重做系統(tǒng)，工作量非同尋常。

3.3安全患

多媒體教室、機(jī)房使用頻繁，雖然安裝有病毒防護(hù)、防火墻等各類軟件，但由于病毒程序的不斷升級，且公用電腦經(jīng)常插拔各類U盤、移動(dòng)硬盤等隨身存儲設(shè)備，操作系統(tǒng)極易感染各類病毒，僅靠軟件還原或硬件保護(hù)卡的系統(tǒng)還原方式，不能有效、穩(wěn)定地保證操作系統(tǒng)的安全。

4虛擬桌面技術(shù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

我校公共多媒體教室68間、計(jì)算機(jī)機(jī)房5間，機(jī)位340臺，均采用了集智桌面云管理系統(tǒng)，如圖1所示，運(yùn)用云計(jì)算和磁盤虛擬化技術(shù)，將終端的管理和維護(hù)變?yōu)閮H針對虛擬磁盤模板的管理與維護(hù)。ADS系統(tǒng)將終端及軟件環(huán)境管理抽象為鏡像、磁盤、分組3個(gè)核心模塊，交由一臺服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)一管理，將傳統(tǒng)的分散管理變?yōu)橐灾醒敕?wù)器為主的集中統(tǒng)一管理、后臺智能部署、自動(dòng)維護(hù)更新、遠(yuǎn)程管理于一體的完整解決方案。管理員可在服務(wù)器端創(chuàng)造多個(gè)系統(tǒng)鏡像及多個(gè)分組應(yīng)用于不同環(huán)境的使用。終端裸機(jī)開機(jī)即可直接使用服務(wù)器中的模板，在終端正常使用中，ADS系統(tǒng)可按需或完全將該磁盤模板自動(dòng)部署到終端本地。實(shí)現(xiàn)終端聯(lián)網(wǎng)、本地、無盤狀態(tài)下均可使用。

5虛擬化技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用效果

5.1優(yōu)化管理，提高效率

虛擬化技術(shù)為專業(yè)技術(shù)人員提供了極大的便利，使技術(shù)人員能夠在服務(wù)器端對各教室終端及機(jī)房機(jī)位的系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一部署，分組和多操作系統(tǒng)使教師在不同應(yīng)用場景選擇不同操作系統(tǒng)帶來了更好的用戶體驗(yàn)。相對單機(jī)位安裝操作系統(tǒng)的時(shí)間人力成本，虛擬化技術(shù)帶來的效率提升不言而喻。

5.2數(shù)據(jù)更安全，操作更便捷

安裝了虛擬化桌面云管理系統(tǒng)后，系統(tǒng)所有的數(shù)據(jù)、運(yùn)算都在服務(wù)器端運(yùn)行，更好地保護(hù)了所有用戶數(shù)據(jù)的安全，為教師正常行課提供了有力的保障。在服務(wù)器端發(fā)生故障時(shí)，客戶端可運(yùn)行本地硬盤上的操作系統(tǒng)，待服務(wù)器故障解決后，系統(tǒng)會自動(dòng)選擇從服務(wù)器端運(yùn)行系統(tǒng)，更加安全和便捷。

6結(jié)語

在現(xiàn)代教育技術(shù)發(fā)展越來越快的今天，如何讓教室、計(jì)算機(jī)機(jī)房的管理維護(hù)從被動(dòng)勞動(dòng)型轉(zhuǎn)化為服務(wù)管理型，提高管理維護(hù)效率，降低管理維護(hù)工作量，是教育技術(shù)工作者的主要任務(wù)和挑戰(zhàn)?！霸朴?jì)算”的應(yīng)用對今后高校教室、機(jī)房的維護(hù)和管理模式起到了極大的發(fā)展和推動(dòng)作用。

作者:孫飛龍 單位:廈門大學(xué)

[參考文獻(xiàn)]

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