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网上实验教学系统的研究与实践 　　摘要：对几种基于WEB的网上实验系统的功能特点、适用范围及优缺点进行了分析，并给出了具体的实现方法，对实验环节的自动化管理具有一定的参考和借鉴作用。 　　关键词：网上实验；虚拟实验；实验教学；预习检测 　　中图分类号：G642.423 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）03-0232-03 　　随着高校招生规模的不断扩大，学生人数的增加与实验场地和仪器设备套数的局限形成了日益鲜明的矛盾；其次，教师指导学生的单位时间量与教学质量的矛盾难以调和；设备损坏率与维护率、设备更新率与投入率的矛盾日益严重。建立网上实验平台，以现代化的网络教学手段解决传统实验教学的不足成为各高校实验教学改革的一个重要方向[1]。随着网络信息技术的迅猛发展及相关技术的日益完善，以Internet为代表的计算机网络正在越来越多的领域得到广泛的应用。在此基础上发展起来的基于Web的网络实验教学，作为对传统实验教学的一种有效补充，已经成为加强实践、提高教学质量的重要手段[2]。 　　一、网上实验系统应考虑的几个因素[3-4] 　　1.系统要简单易操作，一般学生只需要普通的浏览器即可访问和使用。 　　2.提供的内容应尽量直观、易懂，最好具有一定的交互性。因为部分实验仪器构造复杂、操作繁琐，难以通过看实验教材就学会使用方法；或者实验教材介绍仪器型号与实验室实际仪器不同，操作方法不同导致预习效果不好。所以动画、视频、图片等比技术手册更为有效。 　　3.对实验情况提供有效的监控机制。传统的实验教学中很多学生出于应付，预习报告“抄”得非常好，实做却做得很差。如果缺乏有效的监督机制，在实施网上实验教学时，学生抄袭应付检查的情况将更加严重。 　　4.实验效果的检测应主要由系统自动完成，这样可以大大减轻老师的负担。 　　二、网上实验系统分析 　　作者所在实验室采用了四种形式实现网上实验教学：网络演示实验系统、基于桌面仿真软件的文件上传系统、基于网络答卷的预习检测系统和基于网络虚拟实验的预习与检测系统。 　　1.网络演示实验系统[5-6]。网络演示实验系统的特点如图1所示，它的优点是可以利用大量现成的动画、视频、图片、PPT、文本等资料。缺点由于缺乏师生间的交互、反馈，老师无法掌握学生的实验情况。 　　网络演示实验系统主要功能在于对课堂和书本知识的补充。学生可以根据自己的兴趣和需求选择部分内容进行学习。 　　图2是作者实验室所用网络演示实验系统。在学生客户端，采用了类似资源管理器的树状目录，学生很容易快速找到需要的资源；二是建立资源上传、更新和管理的机制，可以采取按课程组分级负责管理的机制。 　　2.基于桌面仿真软件的文件上传系统。基于桌面仿真软件的文件上传系统如图3所示。利用桌面仿真软件（如Multisim等）可以模拟完成整个实验过程[7-8]，实验结果也能与老师进行交互反馈。存在的问题是：状态①没有有效的监控机制，学生很容易通过拷贝等方式应付检查；状态③老师检查实验情况的工作量较大。所以系统主要应用于规模较大的较为复杂的实验，同时学生人数也比较少的情况。 　　基于桌面仿真软件的文件上传系统在实现上与一般的文件上传系统没有本质区别，在实现时主要应注意上传的作业与学生实验记录相关联，这样便于老师检查并反馈评阅结果。 　　3.基于网络答卷的预习检测系统[9]。基于网络答卷的预习检测系统如图4所示。它可以完全由计算机实现预习情况的检查，也易于通过技术手段防止舞弊行为。主要问题是没有提供对实验操作的训练和检测，而这一点却是实验教学中最为重要的环节之一。 　　图4？摇基于网络答卷的预习检测系统示意图，图5是作者实验室所用基于网络答卷的预习检测系统，在实现时采取了几点措施：一是预习题目从多个题目中随机选取；二是每个题目选项从多个备选项中随机选取；三是进行时间限制；四是系统自动检查答卷并在学生选课记录上标记。 　　4.基于网络虚拟实验的预习与检测系统[10-16]。基于网络虚拟实验的预习与检测系统如图6所示。在网络虚拟实验环境下能够实现对实验操作过程的模拟，通过客户端和服务器端验证既可以保证实验过程和实验数据的真实性，也能大大减少老师的工作量。存在的主要问题：一是网络虚拟实验平台相比桌面仿真软件在元器件的模型支持和对较大规模较为复杂的实验环境模拟上还有一定差距；二是一般都需要额外安装特定的浏览器插件和数字证书才能正常浏览和使用。 　　图7和图8是作者实验室所用网络虚拟实验系统，对多数实验室而言，一般不具备独立开发的技术实力，可以采取购买或与软件企业联合开发的方式实现。 　　网上实验系统是对传统实验教学的补充和完善。随着现代网络技术、计算机应用技术等的发展，网上实验系统也出现了多种形式，这些形式贯穿