网上虚拟实验室的构建技术研究

2 技术方案的比较分析

上述无论哪一种技术，其宗旨都是一致的，即用软件方法模拟硬件设备的功能，使虚拟设备与实际设备具有同样的特性，具有良好的交互性和实时反馈能力。与Java相比，VRML生成的是三维场景，既能增强表现力和用户的接受力，又可以实现较好的协同工作虚拟化环境，但一般需要昂贵的设备，花费巨大，用户难以承担。当对媒体表现形式、用户界面、图像的立体感要求不很苛刻的情况下，不必动用VRML，能够生成二维场景的ActiveX、Java和Flash就将完全满足要求。Java以其平台的独立性、安全性、以及面向对象的特征成为虚拟实验室建设的重要工具，但在制作动画演示实验过程方面，与Flash相比，工作量大，文件占据空间大，运行效果较为逊色。值得注意的是ActiveX技术为我们引入了“软件组件”的新概念，为使软件完成更大更复杂的任务，可将它分割成小的组件分别开发。组件思想为构造虚拟实验室带来极大的方便。表1是五种远程虚拟实验室构建方式的性能对比。

表1 五种远程虚拟实验构建技术的性能对比

3 技术方案的选择

从以上讨论可以看出几种方法各有特点，选择何种方法构建虚拟实验室需要根据设计目标来确定合适的实现技术。当设计的功能比较强大时，ActiveX技术可能是首选；如果追求三维视觉效果时，VRML技术具有不可取代的地位；而强调界面美观时，则非Flash技术莫属等等。例如，文献[1]描述了虚拟生物学实验室的设计与开发，该系统是以Java Applet作为客户端，以JavaBean的形式实现实验组件，用XML来描述应用和实验数据；文献[2]中介绍了远程虚拟实验室的设计，客户端采用HTML、JavaApplet技术实现，服务器端采用CGI、Java Servlet技术实现，用户首先在实验室中写好程序代码，客户端以文本的方式发送给服务器，服务器接收到源代码后，调用相应的语言编译器编译执行，再将结果返回客户端；文献[3]提出了基于Web的分布式虚拟实验室。该系统允许服务器端的组件数据库分布在不同的主机上，客户端的请求通过远程连接管理者来定位服务组件，服务组件的开发采用LabView平台；文献[4]中提出了基于CORBA技术的虚拟实验环境，可以有效集成第三方提供的仿真环境，如MATLAB。

事实上，在实际应用中往往采用几种技术的结合。我们研制开发的“军队院校网上虚拟实验室”重点建设项目“电工电子网上虚拟实验室”[5,6]，采用VBScript＋XML＋ActiveX的开发模式。VBScript主要实现客户端动态网页的生成；XML主要用来描述客户端和服务器端数据交换模型；ActiveX技术主要实现模拟仿真的核心模块，包括仿真实验平台组件、虚拟仪器组件、各种接口程序的开发，以及SPICE二次开发等。很好地解决了仿真技术与多媒体技术的融合设计问题，使系统具有良好的可设计性、操作的任意性和具有真实感的交互功能。

ActiveX通常包括两部分控件：客户端控件（ActiveX）和服务器端控件（ActiveX DLL）。其中，客户端控件提供仿真实验环境，即与用户交互的界面，包括实验操作和显示分析结果等功能。在服务器端，放置核心控件即仿真计算模块，负责输入数据的处理，大量的模拟计算，并向输出界面传送结果。将仿真计算部分单独做成一个控件并放置在服务器端的优点是：提高了安全性，即可在处理前检查用户身份，可对有效期和权限进行有效的设置；提高了可维护性，加强了与数据库的交互。免费论文。

4 结束语

目前，该虚拟实验系统已在20多所军内外高校使用，取得了良好的效果，实现了电路与电子技术基础实验教学方法和手段的创新，为探索现代化实验教学的新路子提供了有益的经验。同时该成果将在军队院校推广使用，并由高等教育出版社正式出版发行，具有良好的推广前景。

参 考 文 献
1 SubramanianR and Marsic I. ViBE: virtual biology experiments. In Proceedings of the Ten InternationalWorld Wide Web Conference (WWW10), Hong Kong, 2001.5
2 CaoJian-nong,AlvinChan, CaoWei-dong, and Cassidy Yeung. Virtual programming lab for online distancelearning. LNICS2436, First International Conference, ICWL2002 Hong Kong, China,2002
3 BenetazzoL, Bertocco M, Ferraris F, et al. A web-based distributed virtual educational laboratory.IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, 2000, 49(2)
4 WangJianxin, Lu Weini, Jia Weijia. A New Architecture for Web-Based VirtualLaboratory with CORBA Technology. In: The 2nd International Conference onWeb-based Learning (ICWL2003), Melbourne, Australia, 2003.8
5 杨彦明, 魏振钢, 吴为团等. 一种智能化电路与电子技术虚拟实验系统. 计算机科学, 2004, 31(9增)
6 杨彦明, 吴为团, 于宝良. 网上虚拟实验室的研究与实现. 东北师大学报(自然科学版), 2004, 36(12)
 

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