亞太科學教育論壇,第八期,第一冊,文章九(二零零七年六月)
程敏熙、吳先球
網路技術輔助物理實驗教學的探索與實踐
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在傳統實驗教學中,學生必須在指定的時間和地點到實驗室現場操作儀器設備。而遠端控制物理實驗,解決了這一由於實空差異帶來的實驗教學的問題,開創了一種全新的實驗方式。
遠端實驗是用戶通過一台連接了互聯網的電腦,遠端操作實驗室現場的儀器、在異地完成原來必須在實驗室內進行人機互動式的真實實驗過程。用戶在異地訪問實驗室的伺服器來即時控制實驗室的真實儀器並調節參數;實驗現象和結果動態地反饋給操作者;攝像機將實驗室現場的情景遠端傳輸給操作者。系統框圖如圖7所示。它不但彌補了仿真與虛擬實驗的不足,在實現軟體共用的同時,更重要的是做到了實驗硬體資源分享。它是一種“虛擬儀器面板+硬體設備實體+真實實驗場景”的新模式。學生通過互聯網控制實驗室的真實儀器,見到的是由攝像機反饋的實驗現場的即時視頻圖像,得到的是實驗的真實客觀資料,實現了真實的實驗操作。目前,華南師範大學物理學科基礎課實驗教學示範中心已成功開發了6個遠端控制物理實驗。
圖 7 遠端控制實驗系統框圖
遠端控制實驗是仿真、虛擬實驗的延伸和擴展,是電腦網路應用於物理實驗教學的一個發展方向,提供給教師和學生一種全新的實驗教學和學習的模式。實驗者通過網路直接對實驗儀器進行真實控制,具有傳統實驗的真實感,它與仿真實驗和虛擬實驗有著本質的不同。
目前許多高校都有多個校區,遠端控制實驗教學的意義在於學生不需在校區間奔波,專程到實驗室做實驗,而使實驗不受時空限制,增加教學的靈活性;使實驗實現了教學的軟、硬體資源分享,做到了貴重儀器和實驗的共用,有助於改善教學資源缺乏的教學現狀。這樣的教學模式,在實際的實驗教學中,有著很好的應用前景。
Copyright (C) 2007 HKIEd APFSLT. Volume 8, Issue 1, Article 9 (June, 2007). All Rights Reserved.