虚拟教育

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虚拟教育范文第1篇

远程教育是为克服传统的面对面教育模式的某些不足(招生人数有限、教育方法不灵活、教育资金浪费等)而产生的一种新型教育模式.最初的远程教育是函授教育;此后出现了由广播电台传播信息的广播大学;当电视普及以后,电视大学应运而生.在上述三种远程教育方法中,以电视大学的教学方式最优.不仅能听到声音,而且可以看到图像.我国从1978年开通了电视大学至今,已有数以百万计的人接受了这种教育.但是,电视大学作为一种教学方法,也有其不足.首先,这种方式不灵活、不方便,授课须定点定时.其次,教学内容有局限性,文科专业(外语、财会、管理等)和部分理科专业(数学等)适于电视大学.以实验为不可或缺的某些专业(多数工科专业、部分理科专业)在电视大学中不能充分实现或根本无法实现.近些年来,随着计算机技术与通信技术的迅速发展,出现了教育多媒体系统,它能够交互地同时处理、传输、管理文本、图形、图像、语言、视频、动画等多种形式的信息.多媒体远程教育系统在一定程度上弥补了电视大学的某些不足,但仍不能实现实验操作.网上虚拟实验室的出现,使远程教育更趋完善,为教育发展史写下了光辉的一页.在不足20年时间里,因特网在全球得到了迅速发展,已成为当今世界上覆盖面最大、信息资源最丰富的计算机信息网络.作为远程教育的关键———教学信息的传递,因特网无疑具有明显的优势.虚拟实验室正是建立在以因特网为信息载体的基础上,它的产生向人们展示了信息时代一种全新的教育方式和科学研究方式[1].

二、虚拟实验室是今后高层次远程教育的发展主流

函授、广播、电视等远程教育模式的所有功能,在因特网上均能轻易实现.只要建立一个教育网站,用户就不再受时空的限制,访问教育网站就能够接受到远程教育.但仅限于此还不能充分体现出因特网强大的信息传递功能.基于因特网的虚拟实验室的出现,将远程教育提升到更高的层次上.虚拟实验室(VirtualLaboratory)概念,是由美国弗吉尼亚大学(UniversityofVirginia)的威廉•沃尔夫(WilliamWolf)教授于1989年首先提出的,它描述了一个计算机网络化的虚拟实验室环境,致力于构筑一个综合不同工具和技术的信息化、网络化的集成环境.在这个环境里,用户可以非常有效地利用世界上分布的各种数据、信息、仪器设备及人力等资源[2].

虚拟实验室提出的初衷是为了方便科学研究工作,科研人员在远程即可从事研究工作:使用仪器设备、共享数据资源、交流信息等.虚拟实验室实质上是一个分布式计算机系统,在该系统中,配置有遥控、遥测能力的网络化研究设备和数据采集平台,有支持协作活动的各种工具,建有可以支持数据共享的数字式图书馆.加入到因特网的虚拟实验室可视为建立了一个可以演示、操纵、控制实验的特殊网站.用户可以在任何时候,从任何地点访问虚拟实验室网站.它的建立大大提高了实验教学的伸缩性和适应性.不同的学科专业的虚拟实验室有各自的特点.但无论是哪个学科专业的虚拟实验室都是由各自的虚拟仪器(VirtualInstrumentation)组成的.虚拟仪器是指通过应用程序将计算机与功能化硬件结合起来,用户通过友好的图形界面来操作计算机,从而完成了对被测对象的数据采集、分析、判断、显示和数据存储等.虚拟仪器与传统仪器相比,有其相同的一面,又有不同的一面.相同点是:虚拟仪器同样具有三大功能,即数据采集、数据分析处理、结果显示.虚拟仪器以透明的方式把计算机资源和仪器硬件的测控能力结合起来,实现仪器的功能运作.

与传统仪器不同的是:在给定计算机运算能力和必要的仪器硬件以后,构造和使用虚拟仪器的关键技术在于软件,“软件即仪器”.应用软件程序将可选硬件(如GPIB、VXI、RS-232、DAQ等)和可重复使用源码库函数等软件结合起来实现模块间的通信、定时与触发,源码库函数为用户构造自己的虚拟仪器系统提供了基本的软件模块[3].当用户的学习目的或测试要求改变时,可以方便地由用户自行增减硬软件模块或重新配置系统以满足测试要求.综上所述,虚拟仪器是由用户自己定义、自由组合的计算机平台、硬件、软件以及完成系统功能的必需附件组成的.虚拟仪器的这个特点是功能固定、彼此分离的传统仪器所不具备的.在虚拟实验室中所使用的仪器设备一般都具有可编程接口(例如GPIB接口等),终端的PC机通过GPIB接口和总线发送命令字符串控制仪器,也可通过GPIB接口和总线从仪器端获得结果信息.为了实现通过计算机对可编程仪器的控制,美国国家仪器公司(NationalIn-struments,简称NI)开发了虚拟仪器软件开发平台———LabVIEW(LaboratoryVirtualInstrumentEngineeringWork-bench).作为目前世界上惟一的编译型图形化编程语言,LabVIEW提供了虚拟仪器的图形编程环境,把复杂、繁琐、费时的语言编程简化成用菜单或图标提示的方法选择功能或图形,只需连接各个功能或图形即可构成程序.LabVIEW除了具备其他语言所提供的常规函数功能外,还集成了大量生成图形界面的模板、丰富实用的数值分析、数字信号处理功能,以及多种硬件设备驱动功能,包括RS-232、GPIB、VXI、VISA、数据采集卡DAQ等.虚拟仪器的出现不仅是实验室的一场革命,同时也为远程教育注入了活力.基于因特网的虚拟实验室必将成为今后远程教育发展的推动力.

三、虚拟实验室在国内外发展现状

虚拟实验室概念的提出至今仅为十余年的时间,但因其诱人的应用前景,各国均在大力开发,已经取得了一些进展.目前,虚拟实验室在发达国家已十分普及.美国作为当今的科技强国,为继续保持其在科学技术领域的领先地位,尤其重视信息技术的研究,并已将虚拟实验室列入其科研发展的战略规划.在1991年底,美国科学基金会、美国国家科学研究顾问委员会所属的计算机与远程通信部组成了一个“全国(科学)合作实验室委员会”,其任务是调查科学家对信息技术的需求,协调科研合作关系,组织并实施具体的信息技术开发.此后,美国联邦政府投入资金在海洋学、天体物理学和分子生物学三大领域建造了各自的虚拟实验室作为示范工程,开展了一系列探索性研究并取得了实质性进展.

美国一些政府部门,如能源部,正在制定计划将其所属的科研机构过渡到虚拟实验室环境中.目前,越来越多的科学家正投身于构筑一个覆盖全美国的虚拟实验室的工作中来.作为首先提出虚拟实验室概念,并具有雄厚的科研实力和强大财力的美国,从一开始就十分重视虚拟实验室的研究与开发,在该领域的研究已处于领先地位.虚拟仪器系统及其图形编程语言已成为各大学理工科学生的一门必修课,其普及程度是相当广泛的.国外的一些大学已组建了远程虚拟实验室.德国的汉诺威大学建立了虚拟自动化实验室;西班牙大学电子系开发了电子仪器虚拟工作平台;意大利帕瓦多大学建立了远程虚拟教育实验室;新加坡国立大学开发了远程示波器实验和压力容器实验[4-7].

在国内,虚拟实验室的建设也得到了应有的重视.目前,已有部分高校初步建立了虚拟实验室.例如:清华大学利用虚拟仪器构建了汽车发动机检测系统;华中理工大学机械学院工程测试实验室将其虚拟实验室成果在网上公开展示,供远程教育使用;四川联合大学基于虚拟仪器的设计思路,研制了“航空电台二线综合测试仪”,将8台仪器集成于一体,组成虚拟仪器系统;复旦大学、上海交通大学、广州暨南大学等一批高校,也开发了一批新的虚拟仪器系统用于教学和科研[8-11].

四、虚拟实验室的功能特点及应用前景

虚拟实验室具有传统实验室无法比拟的功能特点,决定了它在科研、教育(特别是远程教育)中的良好应用前景.1.功能特点虚拟实验室具有以下特点:(1)透明性虚拟实验室的所有数据库、硬件,甚至人员集成于一个系统,使用标准的统一命令来实现功能服务,这种透明的结构决定了虚拟实验室的透明特征.(2)资源共享性建立虚拟实验室的宗旨之一就是为了做到资源共享.为达到此目的,需要建立统一查询标准的电子图书馆、数据库、智能化检索系统、应用软件库等,用户可以共享数据、软件、硬件等相关资源.这个特性能够减少重复投资,大大节约投资成本.(3)互动操作性虚拟实验室一旦开放,即具有互动性,远程用户同样可以操作本地实验室,同时用户之间可以交流信息.

开放远程用户程序需要有一系列软硬件的支持,它们都是虚拟实验室的组成部分.(4)用户自主性用户可以制定自己使用的虚拟仪器的方式,允许用户采取必要的措施保护自己的数据、资料,用户具有充分的自主性.(5)扩展性在当今的信息时代里,知识更新速度十分迅速,新型的、性能更优的仪器设备更新周期越来越短.因此,虚拟实验室的硬件必须随时更新,软件也要随时升级,服务功能也要随时增加,虚拟实验室必须具备性能升级、服务功能增加的特性.(6)安全性安全性是开放的、透明的、资源共享的合作环境所必需的保障条件.虚拟实验室采取必要的措施和技术手段维护系统软件、硬件以及用户知识产权的安全.通常采用用户鉴别注册、权限验证技术,邮件、文献加密技术等手段保证系统的安全性.具有安全措施的虚拟实验室系统能够做到拒绝非法访问者进入虚拟实验室,也可以将合法访问者的不当操作及时中止[12].2.应用前景因特网上的虚拟实验室在远程教育中具有良好的应用前景.⑴计算机网络的迅速普及为远程教育提供了有利条件目前我国上网计算机已超过2000万台,而且还将以每年增加20%的速度增长.这个庞大的网络为虚拟实验室的普及和发展提供了便利条件.⑵

虚拟实验室的性能优势与传统实验室相比,虚拟实验室性能更为优秀,组建虚拟实验室必须考虑到选用当今世界上性能优秀、仪器齐全的一流设备,这些设备并不是所有院校都能拥有的,而虚拟实验室却能够提供给用户使用一流的设备.甚至像电子显微镜、天文望远镜、逻辑分析仪、大型核装置等这些昂贵、难以接触到的仪器设备,用户也能够通过访问虚拟实验室来进行学习和使用.开发用于远程教育的虚拟实验室的重点放在电子、电工、机械、土木、环境等学科更为现实.而像天体物理、核物理、海洋、分子生物学等学科的虚拟实验室用于远程科研较为适宜.⑶虚拟实验室的低成本特点有利于其发展远程教育通过计算机网络实现教育资源共享,某一学科的先进教学方法和卓越的实验条件可以为校内外的各学科广泛使用,从而可以节省许多基础设施的低水平重复建设和仪器设备重复引进的资金投入,有利于从整体上改善办学条件和提高教学水平.虚拟实验室在信息高速公路的运行,必然带来人们观念的更新和实验室革命.⑷教学方式灵活、方便基于因特网的虚拟实验室远程教育模式不同于传统的面对面的统一、死板的教学模式,它能够灵活地提供给用户(学生)不同的实验教学内容,用户(学生)可以根据实际情况确定学习内容和安排学习进程,从而可以最大限度地满足用户(学生)的不同需要.这样,既可以普及知识,又能够提高、更新知识.此外,远程教育不受时间、地域的限制,用户(学生)只要通过计算机网络便可以及时获得知识.⑸我国国情适合于发展网上远程教育我国人口众多,国民平均知识水平相对较低.在知识经济时代和科教兴国方针的指引下,国民中蕴藏着接受高层次教育和知识更新的迫切需求.由于客观条件的限制,能够进入高等院校接受教育的人毕竟有限.网上的远程教育可以满足人们渴望获得知识的要求,为因特网上虚拟实验室远程教育的发展提供了广阔前景.

五、虚拟实验室建设过程中的几点建议

我国虽然与发达国家在虚拟实验室研究方面有一定差距,至今尚未建成大规模的可覆盖全国的实用的虚拟实验室,但是已有许多高校重视并致力于虚拟实验室的研究、开发工作,并取得了一定的进展.为了使我国虚拟实验室的建设赶上发达国家,使其发挥应有的作用,根据我国的现状,提出如下建议:

⑴虚拟实验室的建立必须有组织、有规划地进行虚拟实验室从其诞生起,就因其具有资源共享、多方合作、提供多种服务、信息交流等功能,而显示出它的公益性和社会化属性.因此,虚拟实验室是属于全社会的.借鉴国外的经验,它应由政府支持并由有关部门出面组织、统筹、规划和协调.

⑵认真做好虚拟实验室的需求调查工作理工科的大多数学科专业是可以建立虚拟实验室的,但是社会对它们需求程度却是差异甚大.根据我国的国情和资金支持能力,不可能全部学科专业都建立虚拟实验室,只能是在“有所为,有所不为”的原则下,选择社会需求迫切的学科专业优先建立.这就需要调查虚拟实验室的需求,根据需求程度,分出轻重缓急,进行统筹安排.

虚拟教育范文第2篇

1 虚拟技术及其特征

虚拟现实(virtualreality)即将本来不存在的事物和环境,通过各种技术虚拟为沉浸式交互环境,使人感觉如同处在真实世界一样,又称为灵境技术或临境技术。

沉浸性、交互性、想象性是虚拟技术的三个突出特征,三者就像三个顶点,构成了虚拟技术的三角形,使参与者能够沉浸于虚拟世界之中并直观而自然地实时感知和交互。

1)沉浸性:是指使用户感觉到好像完全置身于虚拟世界中一样,被虚拟世界所包围。虚拟技术的主要技术特征就是让用户由被动的观察者变成主动的参与者,觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界的一部分,沉浸于其中并参与虚拟世界的各种活动。视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸、嗅觉沉浸的感知技术目前己较为成熟,身体感觉沉浸、味觉沉浸还有待进一步开发。

2)交互性:是指用户从过去只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息发生交互作用,到能用多种传感器,借助于虚拟现实系统殊的硬件设备,以自然的方式与多维化信息的虚拟世界进行交互,实时产生在真实世界中一样的感知,甚至连用户本人都意识不到计算机的存在。

3)想象性:是指虚拟环境是人想象出来的,同时这种想象体现出设计者相应的思想,可用来实现一定的目标,如从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识,进而使人能深化概念、产生新意和构想,主动地寻求探索接收信息,而不是被动地接收等,更有创意。

2 虚拟技术在学科教育领域中的关键技术

vrml(virtual reality modeling language)虚拟现实建模语言是在internet上广泛流行的一种图形建模语言,用它可以在internet上创建三维的虚拟场景。许多互联网上创建的具有可导航、超链接等功能的三维虚拟现实空间都是用这种技术创建的,其中网上虚拟大学用的主要技术就是虚拟现实建模语言技术,它已经成为在互联网上创建三维虚拟场景的事实上的标准。

2.1 虚拟现实建模语言的场景描述

在虚拟场景建模的时候,一般把整个场景进行适当的分割,对分割的小场景再进行渲染。

虚拟现实建模语言定义的三维场景由一个节点树表示,场景中的每个对象由一个或多个节点描述。从理论上来说,节点可以包括任何东西——3d几何体、midi数据、jpeg图像。虚拟现实建模语言标准节点集中定义了许多不同类型的节点,多数节点分为以下几类:

1)外形类节点(shape node),唯一一类能被绘制的节点。

2)属性类节点(properties node),这类节点的处理通过影响外形类节点进行。

3)组节点(group node),组节点把其它节点收集在一起,允许把节点的集合当作一个节点来处理。其他的节点诸如材质节点(material)节点、纹理(textual)节点、灯光节点(分为directionallight节点和spotlight节点)、背景(background)节点。每个小场景都可以形成虚拟现实建模语言文件,由多个小场景构成的多个虚拟现实建模语言文件用内联节点(inline)之间的嵌套技术合并成一个虚拟现实建模语言文件,这个虚拟现实建模语言文件完成了整个场景的建模。这种场景的建模基本有两点好处:

1)虚拟现实建模语言的小场景文件可以有机的整合,不会因为每个小场景的文件太大而不利于调试、检查。

转贴于

2)用户浏览的时候不用把整个场景文件都读入本地客户机中,这样就适应了网络带宽的限制,提高了在虚拟空间中浏览的速度。

2.2 虚拟现实建模语言的文件组成

虚拟现实建模语言文件主要包括四个主要成分:虚拟现实建模语言文件头、原型、造型节点和脚本、路由。在这四个要素中,只有文件头部分是必须的,它用来告诉浏览器虚拟现实建模语言文件符合的规范、标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型,一旦成功地定义了原型,它就可以在虚拟现实建模语言文件的其他地方随意使用。造型节点是虚拟现实建模语言中的基本建造模块,它构成了虚拟现实建模语言文件的主体部分,正是由于造型节点的定义而产生了虚拟的虚拟现实建模语言空间。脚本可以看作是一个节点的外壳,它有域值、eventin事件、eventout事件。事件本身不能产生任何动作,但它可以通过程序脚本来赋予脚本节点值来产生各种动作。这里的程序脚本是一种简化了的应用程序,一个典型的脚本是由java或javascript编程语言写成的程序。路由(route)是一种文本描述消息,一旦在两个节点之间创建了一个路由,第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点,这样的消息被称为事件。虚拟现实建模语言还可以包含下列条目:注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。

2.3 虚拟现实建模语言语言的编译

设计虚拟现实建模语言虚拟场景时,最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本。这种方法类似于程序设计,它简单方便,但不是很直观,对设计者的空间想象能力要求较高,设计的效率也不高。现在有很多可视化的虚拟现实建模语言设计工具,如cosmoworld和homespace等,这些工具将虚拟现实建模语言的标准节点都做成可视的组件,用户设计时,只需要将这些组件组合成自己需要的虚拟场景就可以了,而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后,系统自动将这个可视的虚拟场景生成标准的虚拟现实建模语言描述文本,这样,这些文本传送到用户的浏览器后,便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。虚拟现实建模语言在各方面都展现出强大的应用潜力,蕴藏了无限生机。

3 虚拟现实在教育领域中的应用

虚拟技术能够为参加教育的学生提供生动、逼真的学习坏境,学生能够成为虚拟环境的一名参与者,这对调动学生的学习积极性,突破教学的重点、难点,培养学生的技能都将起到积极的作用。虚拟技术在远程教学中的应用主要有以下四个方面:

3.1 探索学习

虚拟技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟,通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。如在虚拟化学系统中,学生可以按照自己的假设将不同的分子组合在一起,虚拟出组合的物质来。真正对虚拟现实学习环境的研究是对分布式真实虚拟现实感的教学环境的开发与应用进行研究,通过人体模型或者化合物等分子结构演示的虚拟体验,教育者和学习者之间,或者学习者和同伴之间可以在一个虚拟的现实空间中,进行虚拟人之间的面对面的情感交流。

3.2 技能训练

利用虚拟技术,可以做各种各样的技能训练。由于这些虚拟训练系统无任何危险,学生可以不厌其烦地反复练习,直至掌握操作技能为止。如虚拟飞机驾驶训练中,学员可以反复操作控制设备,学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降落,通过反复训练,熟练掌握驾驶技术。虚拟技术在教学中应用几乎最成功的案例就是模拟训练系统的开发与研制。由于空间探索和军队战争训练需要高昂的费用,以及这些领域需要极高的安全性与可靠性,使转贴于

得虚拟技术最早应用在了这个领域,并且发挥出了巨大的使用价值和商业价值。随着社会的进步,虚拟技术也延伸到的一般的医学教学、汽车驾驶以及电器维修等需要培养各种操作技能的领域。在动作技能的学习中,学习者只有从虚拟现实系统中接受到操作或动作的反馈才能起到积极的学习作用。因此在运用虚拟技术研发模拟训练系统时应该具体考虑学习产生的条件以及教学的效果,这种模拟训练系统应该能够提供真实的模拟训练的情景,校正学习者的错误以及跟踪学习者的学习过程等功能。

3.3 虚拟实验

利用虚拟技术,还可以建立各种虚拟实验室,如地理、物理、化学、生物实验室,学生可以自由地做各种实验。利用虚拟技术建立的各种虚拟实验室(virtual lab)在教育上应用前景广阔,尤其在物理、化学、生物等需要实验的学科中更是如此。创建这种虚拟环境的演示物体可以摆脱真正实验室所需要的昂贵的设备,减少了教育部门的实验开销,教学的效果基本接近运用真正的实验仪器设备进行实验所能达到的教学效果。虚拟实验室基本上分为两类:一种是由编程者设计只能插入并操作实验中有限的实物,这是现今大多数虚拟实验室系统的工作环境;另外一种是基于广泛学科领域知识的虚拟现实系统。

虚拟教育范文第3篇

摘 要：虚拟演播室技术的应用为教育技术工作者把先进的教育思想整合到目前的教学实践中开拓了思路。本文通过叙述虚拟演播室的概念、基本原理，分析虚拟演播室技术在教育应用的优势与不足，从而指出虚拟演播室在教育应用中应用现状及未来发展。

关键词：虚拟演播室；教育应用；

1、概述

1.1 虚拟演播室的概念

虚拟演播室（Virtual Studio）是近年来虚拟现实技术和传统的色键抠像技术相结合的产物，是一种将真实摄像机所拍摄的画面实时地与计算机图形工作站生成的三维虚拟场景进行合成的新型电视节目前期制作系统。

1.2 虚拟演播室的基本原理

在虚拟演播室中，把摄像机拍摄到的人物、景物称为前景图像，而把通过计算机动画软件制作的二维或三维动画图形，称为虚拟背景或虚拟场景。我们知，虽然虚拟演播室前景、背景图像也是靠色键技术合成的，但二者之间却有“同步联动”关系，即将拍摄前景的摄像机进行摇移、俯仰、变焦、聚焦动作时，可以通过获取摄像机的各种运动参数（摇移、俯仰、变焦、聚焦、摄像机空间位置等），去控制背景图像生成装置，使之生成与前景图像保持透视关系的背景图像，最后通过色键将前景、背景图像合成输出。

2、虚拟演播室技术在教育应用中的优势与不足

2.1虚拟演播室技术的优势

虚拟演播室之所以能在教育应用中开辟新局面是因为其有着其他媒体和技术所没有的优点：

2.1.1创意自由，布景方便

随着信息技术和多媒体技术的发展，虚拟演播室产生的虚拟场景几乎不受限制，实现真实场景无法达到的许多效果，给创作人员带来了充足的创意空间，教学设计思路也不再被演播室的大小和节目组资金状况所限制。只要符合教学目的要求，创作人员可任意想象、自由发挥。同时，虚拟演播室技术在布景方面有得天独厚的能力，计算机能够生成在真实演播室中无法制作的背景。

2.1.2 生动有趣，提高效率

由于虚拟演播室技术中的布景都是合乎比例的立体设计，因此当摄像机移动时，虚拟的布景与前景画面都会出现相应的变化，形成“真实”的虚拟画面。演播室现场视频可以实时地与计算机产生的三维图形完美地组合在一起，人物和虚拟场景可以实现天衣无缝的结合，使播出的效果达到一种惊人的、传统技术望尘莫及的全新境界。借助虚拟演播室技术，不仅能将一些抽象的理论、烦琐的公式推导，用图形显示的方式和虚拟的场景展示在学生面前，而且活跃了课堂气氛，在寓教于乐的气氛中，达到了理解和掌握基本内容的目的，起到事半功倍的效果。

2.1.3 节约资金，省时省力

虚拟演播室只需一个蓝幕布景，利用虚拟现实技术，可以制作出各种形式的、能与主题相配的场景。利用虚拟演播室技术，可以方便地对虚拟场景（教具）增删、移位等变化，这为教学的设计创意提供了极大的方便。此外，同一演播室能为多套节目所用，不需要增加额外的制景费用，使演播室资源得到充分利用，从而大大降低了由于教育节目多样化带来的对空间、时间和财力的要求。

2.2 虚拟演播室技术的不足

2.2.1 真实性不足

这是因为虚拟场景的生成不仅受软件功能缺陷的限制，而且硬件速度问题也是一个制约因素。虽然现在能使用三维虚拟演播室达到逼真的三维效果，但价格昂贵仍是一个不可逾越的障碍。

2.2.2 对操作者有较高的要求

利用虚拟演播室进行节目创作更加复杂，对节目制作人员也提出了更高的要求，尤其是三维系统运作过于复杂，非专业人士很难胜任操作。

2.2.3 灯光问题

虚拟演播室的灯光效果不如实景具有亲和力，近景的光线“平”，没有层次，远、中、近景难以做到近实、远虚的真实效果，虚拟灯光与实际灯光存在位置、强弱、冷暖、数量等著异，容易导致主持人与生成的场景脱节。

2.2.4 延时问题

虚拟场景的生成不仅存在摄像跟踪延时，而且系统接受、处理和运算数据都需要时间。因此在前景与虚拟场景合成之前，首先要对前景进行相应的延时处理，另外声音信号也要做相同的延时处理，以保证演员的声音与口型一致，以确保观众看到的音视频同步。

3.虚拟演播室技术在教育中的应用现状与未来发展

3.1 应用现状

随着计算机图形处理技术、多媒体技术、视频数字化的发展，不仅虚拟演播室技术日趋完善，已经达到了实际应用的程度，而且虚拟演播室系统的性价比得到大幅提升，加快了虚拟演播室在教育领域的应用速度。虚拟演播室在教育领域中的应用，越来越引起了教育界人士的重视。虚拟演播室建设，已成为目前教育技术界人士所关注的问题之一。

在教育电视节目中，虚拟演播室技术在虚拟场景的生成方面的突出优势为教育节目提供了丰富的创作手段。虚拟演播室主要应用于场景的制作，场景的设计随教学形式或课程内容而变化。

在远程教学中，虚拟演播室技术可将远地演播室中专家的实况视频与本地演播室中教师的场景视频实时地结合在一个虚拟场景中，两人可以在虚拟场景中面对面地相互交谈、演示，学生觉察不到他们是身处异地，增强现场感、参与感。

3.2 未来发展

随着信息化、数字化平台的不断涌现，实时地将众多数据以图形、场景的模式加入到虚拟演播室系统中，是其中的一个重要发展方向。而利用这些新技术制作教育电视节目并非还很遥远，期待着它们的出现给我们带来全新的感受和冲击力。同时，近年来提出的MPEG-4 压缩技术是一种基于对象的编码方式,非常适合于教育虚拟演播室系统,它的出现必将对虚拟演播室技术的发展及应用起很大的推动作用。随着这项技术的发展，虚拟演播室系统将会在教育电视节目制作领域发挥出不可估量的重要作用。

关注虚拟演播室技术的发展，探索虚拟演播室技术在教育中的运用方法、模式和基本原则是教育技术工作者的新任务。

参考文献：

虚拟教育范文第4篇

[关键词] 云计算；云教育平台；桌面虚拟化

[中图分类号] TP316 [HT5H][文献标识码] A [文章编号] 1008-4738（2012）05-0110-03

从云计算的起源来看，它最初出现就是为教育与科研服务的。该技术源于GOOGLE与IBM在美国大学校园推广的项目，通过该项目降低了分布式计算技术在学术研究方面的成本，并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持。云计算技术的关键是虚拟化技术，它包括服务器的虚拟化、存储虚拟化、应用程序的虚拟化和桌面虚拟化。虚拟化技术所来带的好处体现在两个大的方面：一是大大降低网络建设和运行的成本，提高网络当中硬件的使用效率，真正实现资源共享、节能降耗。二是简化了网络管理员的管理操作和应用配置操作，使网络管理维护的复杂程度降低。

对于云计算当中的虚拟化技术，与用户直接相关的是桌面虚拟化技术，该技术关系到用户能否得到最佳的使用体验，同时也是能否实现降低网络运行成本，真正发挥云平台优势的关键。

1 桌面虚拟化技术

虚拟化技术出现的原因，就是解决日益突出的硬件资源浪费的问题。随着计算机硬件性能的不断提升，用户软件对硬件的要求并没有随之提高，由此带来了硬件资源——主要是CPU计算能力和存储器存储能力的大量闲置。采用虚拟化的技术可以合并服务器并使多个操作系统运行在一个虚拟服务器中，多用户可以共享硬件资源，使硬件资源浪费的问题得到解决。

桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化，以达到桌面使用的安全性和灵活性。可以通过任何设备，在任何地点，任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统。通俗地讲就是使用不同接入设备的用户在接入云平台后，都能获得和使用个人计算机一样的使用效果[1]。

桌面虚拟化技术从工作方式上来看和无盘工作站很相似。无盘工作站是指没有硬盘的计算机，性能较低，成本比配置齐全的个人计算机低很多，它采用终端方式与性能强大的服务器相联，由服务器提供主要的运算和存储，可以得到与个人计算机差不多的操作体验，组成网络后，总投资要比全部由个人计算机组成的网络低的多。硬件资源浪费的问题存在已久，最典型的就是在教育培训领域，因为教学用的计算机一般不需要大量的运算和高性能的硬件。为解决这一问题，一些资金比较缺乏的学校就是采用无盘工作站组成教学网络的工作方式，减少资金投入，同样可以取得较好的教学效果。

随着计算机技术的发展，桌面虚拟化技术比无盘工作站使用更稳定、更方便，效果更好。因此桌面虚拟化技术很适合在学校推广使用。并且有许多厂家的丰富产品支持这项技术。

2 桌面虚拟化方案的比较

随着云计算技术的发展，虚拟化技术的产品也很丰富，以市场占有率来说，当前虚拟化的主要产品是VMware的vSphere、微软的Hyper-V 以及Citrix的XenServer/XenDesktop。

VMware是全世界第三大软件公司，全球500强企业中，有98%都使用VMware，可见其影响力，其产品VSphere号称是一个云端操作系统。Citrix则是桌面虚拟架构的领域中最有名的公司，其中文名字是“思杰”，该公司创建于1989年，是应用交付基础架构解决方案提供商。微软的大名相信大家都知道。这三家公司都有虚拟化技术从服务器端到桌面端的一整套产品，每一家的产品都各有其特点。为了能够更清晰地进行对比，我们用表1列出三家公司桌面虚拟化产品的特性：

方案提供商VMwareCitrix微软

桌面虚拟化产品名称Vmware ViewCitrix XenDesktopMED-V

使用技术PcoIPICA/HDXVirtual PC

用户体验较好很好一般

部署方式简单简单复杂

管理功能完善、强大完善、强大较弱

支持的接入设备PC、瘦客户机、Android平板电脑、iPAD包括胖客户端、瘦客户端、智能手机在内的各种设备MED-V的客户机

产品种类软件、硬件软件、硬件只有软件

通过该表我们看到，微软的MED-V主要是解决自身产品兼容的问题，与我们的需要还相距甚远。Citrix XenDesktop则是一个用户口碑良好的产品，具有最好的用户体验，该产品的用户反映，使用iPAD连入云平台都能获得和使用个人计算机一样的效果。而且由于Citrix公司与微软结盟，使其产品极具竞争力。Vmware View则依靠Vmware服务器产品更大的市场占有率，拥有庞大的忠实用户群，并且Vmware公司也在不断地改进它们产品的性能。在选择方案时我们需要根据项目的规模，包括软件授权费用等因素综合考虑。对于学校教学来说，我们认为Citrix XenDesktop更能满足需要。

3 云教育平台接入设备的选择

桌面虚拟化技术的使用，使连入云平台的设备有了多种选择。无论是Vmware View还是Citrix XenDesktop都支持从瘦客户机到智能手机的多种设备。瘦客户机是一种廉价、低功耗、配置有限的计算机，但在云平台中，使用瘦客户机的用户可以得到和平常使用个人计算机一样的体验。对于一个成熟的云计算平台而言，它的用户端可以是瘦客户机、数据终端，甚至是智能手机、平板电脑这类便携式设备。这类设备与普通的个人电脑相比，价格和能耗都要低得多[3]。

就我院现有的电脑使用情况来看，除个别部门外，办公用的电脑大部分都用于文字处理（使用Word和Excel等软件）、上网（使用IE等浏览器软件）和即时通信（使用QQ或飞信等软件），即使使用一些专用的办公软件，对计算机性能的要求也不高。在云教育平台下，这些办公电脑完全可以采用瘦客户机或终端设备。这些办公电脑占到我院全部办公电脑的90%以上。

而我院教学实验实训所用的电脑，除信息与智能工程系图形与图像专业和艺术设计系外，其他各系的实训用电脑对性能的要求都不高，在云教育平台下，这些电脑也可以采用瘦客户机或终端设备。

也就是说，在云教育平台下，我院原有的教学和办公电脑大部分可采用瘦客户机或终端设备来代替。

4 桌面虚拟化可以降低网络运行费用

在云教育平台的建设中，因为有设备投资，还有正版软件的投资，因此，初次建设时在经济上恐怕一时难以显现出比传统网络教育平台的优势。但是，如果从长远的角度来看，由于运行费用降低而产生出来的效益是巨大的。

以我院为例，教学实验用的电脑有二千多台，一般的淘汰周期为六年，现在全部为个人电脑，以平均每台三千元计算，平均每年用于电脑更新的资金至少为一百多万元。而如果在云教育平台下采用桌面虚拟化技术，有90%以上的教学电脑可以用瘦客户机或终端替换，如果购买全新的瘦客户机或终端，每台的平均价格一般不会超过一千元，而且一些淘汰的电脑也可以改造成瘦客户机。粗略估算，每年电脑更新的费用至少节约70%以上。另外瘦客户机及终端比普通台式电脑更加节能。一台终端的耗电量只有几十瓦，一台瘦客户机的耗电量只有胖客户机的一半。假设原有电脑平均功率为200W，每天运行5小时，改造成瘦客户机后，每台每天节电0.5度，2000台电脑每年节约的电费就会超过30万元。

另外从保护知识产权的角度看，采用瘦客户机或终端的共享方式，需要正版软件的授权，软件的投资折算到每台机器并不高，而且对于解决软件的盗版问题具有正面的意义。

5 桌面虚拟化需要合理推进

既然采用桌面虚拟化技术，用户端大多采用瘦客户机或终端设备，是不是在云教育平台建设中原有的计算机设备都要立即进行更换呢？如果是那样，新的浪费就产生了。为了达到节约投入的目的，原有的计算机设备要有一个合理的处理方式。如果原有计算机性能良好，强行更换必将造成浪费，即使性能无法满足需要，只要是没有完全损坏，还是可以改造成瘦客户机，接入云计算平台，继续发挥作用。

在我院，根据计算机的使用寿命和计算机硬件对软件的支持程度，办公用电脑大约平均六到八年就要更换，实验教学用电脑大约平均四到六年就要更换一批。当云教育平台建成后，对于状况良好的电脑，可以以胖客户机（功能完善的计算机，是相对于瘦客户机而言）的方式连接到网络中，云端服务器可以根据需要减少开机数量，降低能源消耗。虽然以闲置部分云端服务器为代价，但是可以为今后设备更新换代留有余量。而对于新添置的，无需强大计算能力的电脑，可以采用瘦客户机和终端设备。对于需要更新淘汰的电脑，首先考虑改造成瘦客户机，如果无法改造，才更新为全新的瘦客户机或终端设备。

另外，各系的机房一般来说都会有一两台性能突出的计算机作为服务器。在云教育平台建设完成后，这些服务器的作用就不大了。可以在云教育平台整体规划时将这些机器划入数据中心，这样在云教育平台建设投入时，减少购买服务器的数量，更进一步地节约投资。

6 桌面虚拟化技术与用户观念转变

目前来看，云计算对于大部分国内高校来说还是陌生的，尚缺乏成熟的样板，用户思想转变也很重要。在桌面虚拟化技术的应用中，用户对瘦客户机和终端的操作可能和原来操作个人计算机方法略有不同，文件的存储需要放在云端的存储器（也就是网盘）上，软件的安装采用集中安装、统一管理的方式。从个人计算机转移到云平台下，用户一开始会有些不适应，而且也有可能产生错误的心态，认为使用的用户端设备档次下降了，会抱有抵触心理。因此在云教育平台投入使用前就需要对用户进行培训，让用户认识到云教育平台的优越性，了解云教育平台下用户端瘦客户机或终端与个人计算机操作的一致性，能够轻松地从传统操作方式过渡到云教育平台的虚拟桌面。对于计算机使用非常普及的现在，这种转变应该是很容易完成的。

学校的校园网管理部门也要认识到采用桌面虚拟化技术后，用户的工作方式和传统的个人计算机连入网络的工作方式是有不同的，应当编写针对云教育平台客户端的操作使用说明，以保证每一个初次接触云教育平台的人都能很快地掌握使用方法。另外，还要在应用程序虚拟化方面做足文章，让用户得到完善的操作环境，尽情地享用云教育平台带来的便利和丰富的资源。

[参考文献]

虚拟教育范文第5篇

随着高校信息化建设的深入开展，计算机技术、虚拟桌面技术、云桌面技术等先进的教学技术和管理理念广泛应用于高校教育模式的改革。高校的多媒体教室、计算机机房也在技术的改革浪潮中，不断地更新与升级，它们在教学中占据了越来越重要的地位，其运行正常、稳定与否直接影响着教学工作的开展。然而随着教育事业的不断发展，传统的管理模式已经难以满足日益增长的教育教学需求。如何提升系统模式，提升管理水平，保证多媒体、机房教学平台的平稳运行，已成为高校现代教育技术管理者需要研究的重要课题。桌面虚拟化技术的出现，突破了设备管理的传统理念，大大降低了设备在时间和空间上的限制。本文结合厦门大学翔安校区的管理现状，对在多媒体教室、计算机实验室管理中使用桌面虚拟化技术产生的效果进行了深入研究。

2虚拟桌面技术

虚拟桌面是一种基于服务器的计算模型，它是以服务器为基础，结合传统的客户端模型，将用户桌面进行虚拟化，在服务器端托管并统一管理。用户可以使用不同的终端设备，利用网络对桌面环境进行访问，不受时间和地点的限制。虚拟桌面技术的应用主要有虚拟桌面基础构架（VirtualDesktopInfrastructure，VDI）和虚拟操作系统基础构架（VirtualOSInfrastructure，VOI）两种构建模式。由于桌面虚拟化技术本身是一种利用网络、实现模式对用户透明的虚拟化资源池计算模式，符合“云计算”的特点，所以通常也称虚拟桌面技术为桌面云技术。对于众多客户机的管理，系统维护部门并不是在每个用户的桌面进行管理，而是从数据中心直接进行管理。通过这种方式，现场技术支持的工作得以减少，同时也提高了故障问题解决的效率。此外，虚拟桌面能够在外部存储设备中存储桌面环境，随身携带和使用。桌面上已经下载的软件，通过虚拟桌面技术，不用再次安装，就能够在其他计算机上使用。同时，虚拟桌面同样能保存不同教师的操作习惯，方便教师在教学、备课中的教学应用。由于计算发生在服务器端，所有桌面的管理和配置都在服务器进行，管理员可以在服务器端对所有教室的桌面和应用进行统一安装和管理。例如系统升级、软件安装等等。对于学校机房、多媒体教室多变需求的应用场景，非常适合。

3传统教室的管理缺点

3.1传统多媒体教室的设计盲点

传统多媒体教室，大多采用本地硬盘启动，系统独立，无法兼顾到不同课程的需求。老师的软件需求不尽相同，无法提供个性化服务。由于不同课程会安排在同一间教室，软件需要重复安装，数量过多的软件和各类软件间的兼容问题会造成计算机的各类故障，降低系统运转的效率，对系统的兼容性、稳定性造成隐患。

3.2高成本的安装、部署、维护

由于大多高校的教学楼较为分散，为尽量降低多媒体教室的故障率，保障教育教学的顺利进行，学校需要在每栋教学楼安排专业技术人员，而在同时管理50甚至上百间多媒体教室时，需要挨个对每台计算机进行配置、维护，在用人成本、时间成本上，都十分巨大。计算机机房的维护成本则更为高昂，在需要升级系统或重新部署时，需要挨个对几百台电脑重做系统，工作量非同寻常。

3.3安全患

多媒体教室、机房使用频繁，虽然安装有病毒防护、防火墙等各类软件，但由于病毒程序的不断升级，且公用电脑经常插拔各类U盘、移动硬盘等随身存储设备，操作系统极易感染各类病毒，仅靠软件还原或硬件保护卡的系统还原方式，不能有效、稳定地保证操作系统的安全。

4虚拟桌面技术的设计实现

我校公共多媒体教室68间、计算机机房5间，机位340台，均采用了集智桌面云管理系统，如图1所示，运用云计算和磁盘虚拟化技术，将终端的管理和维护变为仅针对虚拟磁盘模板的管理与维护。ADS系统将终端及软件环境管理抽象为镜像、磁盘、分组3个核心模块，交由一台服务器进行统一管理，将传统的分散管理变为以中央服务器为主的集中统一管理、后台智能部署、自动维护更新、远程管理于一体的完整解决方案。管理员可在服务器端创造多个系统镜像及多个分组应用于不同环境的使用。终端裸机开机即可直接使用服务器中的模板，在终端正常使用中，ADS系统可按需或完全将该磁盘模板自动部署到终端本地。实现终端联网、本地、无盘状态下均可使用。

5虚拟化技术在教育教学中的应用效果

5.1优化管理，提高效率

虚拟化技术为专业技术人员提供了极大的便利，使技术人员能够在服务器端对各教室终端及机房机位的系统进行统一部署，分组和多操作系统使教师在不同应用场景选择不同操作系统带来了更好的用户体验。相对单机位安装操作系统的时间人力成本，虚拟化技术带来的效率提升不言而喻。

5.2数据更安全，操作更便捷

安装了虚拟化桌面云管理系统后，系统所有的数据、运算都在服务器端运行，更好地保护了所有用户数据的安全，为教师正常行课提供了有力的保障。在服务器端发生故障时，客户端可运行本地硬盘上的操作系统，待服务器故障解决后，系统会自动选择从服务器端运行系统，更加安全和便捷。

6结语

在现代教育技术发展越来越快的今天，如何让教室、计算机机房的管理维护从被动劳动型转化为服务管理型，提高管理维护效率，降低管理维护工作量，是教育技术工作者的主要任务和挑战。“云计算”的应用对今后高校教室、机房的维护和管理模式起到了极大的发展和推动作用。

作者:孙飞龙 单位:厦门大学

[参考文献]

[1]郑玉清，刘瑾.基于桌面云的多媒体教室改造研究[J].数码世界，2015（12）：29-32.

[2]王提.基于虚拟桌面技术的高校多媒体教室设计实现研究[J].无线互联科技，2015（22）：71-72.