虚拟实验的定义

2．1　虚拟实验的定义

虚拟实验作为近年来随着计算机技术和网络技术的发展而兴起的一种实验技术和实验方法，其实现技术和研究方法还处在不断深化与发展的阶段。因此，关于什么是虚拟实验，如何对虚拟实验的定义进行研究和定位，人们往往会根据在实际应用中的具体情况，从不同层面和不同角度进行思考。以下是关于虚拟实验的几种不同的定义和表述：

（1）从实验的效果来看，虚拟实验是指在计算机系统中采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果^[1]。

（2）从基本组成形式来看，虚拟实验是由实验所依赖的模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成的一个创造和引导模拟实验的交互环境：即实验场所。用户可以通过增加新的物体、建立新的实验并把它们转化成超文本文件来扩充实验室^[2]。

（3）从实现原理和工具来看，虚拟实验是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及与其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，采用“面向对象”思想创建的能够实时操作的、非实在的实验空间，在此环境中，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目^[3]。

（4）从远程协作的角度来看，1999年5月，美国爱荷华州立大学举行的虚拟实验室专家会议上采用的定义是：虚拟实验是利用分布式信息通信技术构建一个电子平台，实现研究和创新活动的多方协作和远程实验^[4]。

下面，综合以上对虚拟实验的定义，并结合本文讨论的内容，从技术和教学应用的双重角度对虚拟实验的含义进行描述。

虚拟实验是以计算机为控制中心，利用软件技术构建系统的逻辑结构模型，基于模块化和层次化的设计思想，采用软硬件结合的方式，协调相关硬件和效应设备形成虚拟实验系统，并利用网络技术实现虚拟实验系统的网络化，形成运行在个人计算机上、实现自行设计与开发，以及远程控制与协作的实验方式。