理論探討
作者：苗誌剛 曹瑩
【摘要】由於高校實驗室設備使用率低下，學生動手能力不高，學習能力與創新能力受到限製等問題，高等院校自身具有開放實驗室的強烈願望。不僅如此，企業人員培訓、科研都要尋求一個良好的實驗環境，開放高校實驗室是也企業的強烈願望。
【關鍵詞】實驗室 虛擬現實 流媒體技術 雲計算
隨著社會的進步，企業對人才的需求在逐步升溫，各高等院校將培養富於創新精神的應用型人才作為人才培養目標，並且針對這一目標製訂了科學的、詳盡的培養方案。增加實驗、實訓課程比例就是一項重要舉措。實驗、實訓教學部分在培養學生實踐能力以及創新能力等方麵具有不可替代的作用，然而受到諸多因素的影響，實驗室建設的步伐卻跟不上實驗教學的實際需求。開放實驗室就成為有效緩解這一矛盾的重要途徑之一。除此之外，開放實驗室還能夠做到因材施教，有效促進學生的自主學習和協作學習；開放實驗室還可以為大學生的創業活動提供良好的實驗環境；實驗室的進一步開放可以助力當地高新產業搭建企業人才孵化的環境，服務社會必將為高校帶來客觀的經濟效益和良好的社會效益。
一、開放實驗室的基本條件
開放實驗室不僅是提高學生實踐能力的重要手段，而且為學生在實驗教學活動中提供優良的自主學習和協作學習的環境與條件。開放實驗室必須滿足以下基本條件：
第一、時間上的開放：實驗室在時間方麵的供與需恐怕是最深刻的矛盾。實驗室開放時間的保障是一個“硬條件”。高等院校應從實驗室管理製度、人事聘用製度和激勵製度上有所傾斜，最大限度地保障實驗室的開放時間以及指導教師的指導時間和指導效果。
第二、方法上的開放：在傳統實驗教學中，所有的學生隻能按教師演示的方法一種進行實際操作，實驗方法單一。這種模式不利於培養學生的探索精神與創新精神。開放實驗室，教師隻提供實驗項目和參考資源，並進行實時指導，學生在實驗操作上有最大化的自主權。
第三、內容上的開放：學生可以按實際需求選擇實驗類型。既可以選擇強調結果與結論的驗證性試驗，也可以選擇強調實施過程的綜合性實驗；既可以選擇針對某門課程的設計性實驗，也可以選擇針對某一學科或領域的研究性實驗。
第四、操作上的開放：實驗操作的傳統方式是依據真實的實驗室及實物進行過程實施和結果驗證。隨著計算機相關技術的不斷發展和完善，學生不必走進真正的實驗室，利用身邊的計算機就可以輕鬆完成從準備到實施再到結論的一整套實驗過程。這就是我們所說的虛擬實驗。
二、技術群落在開放實驗室中的作用
利用虛擬現實技術模擬真實的實驗情境，利用流媒體技術展現海量的信息資源，利用雲計算采集實驗數據，輔助教師完成實驗績效評價。技術群落的應用為實驗提供了更廣闊的平台，同時也大大促進了實驗室的開放。
1、虛擬現實技術
虛擬現實技術對於開放實驗室起到了情境支撐作用。虛擬現實技術應用於實驗室，無疑能在一定層麵上大大提高實驗室的開放性。一方麵，由於受到場地、資金、人員等條件製約，實驗室的規模和數量受到了很大限製。另一方麵為了滿足高校對綜合型、創新型人才的培養的需求，需要不斷增加學生實驗項目和實驗課時數量。開放實驗室的初衷無疑是要解決這一矛盾。同時，遠程教學形式方興未艾，身處異地的學生進入實驗室參與實驗實施也存在一定困難。建立虛擬實驗室是利用虛擬現實技術最直觀的表現，虛擬實驗具有真實實驗不可比擬的優越性，展現了全新的實驗教學理念。虛擬實驗優勢可大致概括為：
1.1虛擬實驗具有臨場感。在虛擬現實技術的幫助下，學生在這實驗過程中，可以翻閱資料、觀摩他人實驗、自己實際操作、演練。虛擬教師在一旁指導實驗操作，合作夥伴和自己協同完成實驗項目，甚至會有對手和自己進行競爭。這一切操作也僅僅是動動鼠標而已。
1.2虛擬實驗具有自主性。學生能夠自主地選擇實驗項目、實驗場地、實驗設備、參考資料、參加實驗人數、實驗角色、競爭對手或合作夥伴的水平、有無指導教師等等。這一特性，能夠充分發揮學生學習的積極性，促進學生自主學習能力以及分組協作學習能力的培養。
1.3虛擬實驗具有逼真性。逼真性具有兩層含義：一是能夠高仿真的模擬真實的實驗景象，二是學生在實施實驗項目時，能夠產生與真實環境中一樣的視覺、聽覺、觸覺、甚至包括味覺和嗅覺。