时间：2022-02-24 10:50:01
序论：在您撰写虚拟化学论文时，参考他人的优秀作品可以开阔视野，小编为您整理的7篇范文，希望这些建议能够激发您的创作热情，引导您走向新的创作高度。
（一）实验分析
高锰酸钾制取氧气是利用酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽等仪器，通过加热高锰酸钾制取氧气，利用排水法来收集氧气。学生不仅要掌握实验原理、目的，实验仪器和药品的使用方法及注意事项，实验步骤、化学方程式的书写等内容，还要培养观察、分析能力和实践操作能力。
（二）《高锰酸钾制取氧气》的实验目的
（1）通过虚拟实验中的文本展示工具，使学习者了解实验目的、原理和方法。
（2）通过对虚拟实验的操作，掌握药品的选择以及仪器连接的先后顺序，能够动手制取氧气。
（3）通过对实验过程、现象的观察、分析实验反应机制，加深对实验的认知和理解。
（三）《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验活动设计
学生要完成虚拟实验首先需要安装Secondlife客户端，进入Secondlife虚拟环境，通过以下流程完成整个虚拟实验。
（1）准备阶段：学习者通过Secondlife提供的地图工具搜索到虚拟实验室地标并通过瞬间移动工具进入虚拟实验室。
（2）实验阶段：学习者通过人-机交互选择事先通过3D建模工具创建好的虚拟实验仪器、药品并通过资源工具查询相关仪器的使用方法及实验装置图，完成实验仪器的装置；点击各个实验仪器、添加药品来完成实验。
（3）评价反馈阶段：教师根据学生提交的实验报告和学习者的学习记录对学习者本次实验进行一个综合评价，并将评价结果通过评价反馈系统及时反馈给学习者。
二、《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验环境设计
本研究以《高锰酸钾制取氧气》为例设计的虚拟实验环境。以实验过程的设计为理论基础从场景及模型设计、交互设计、支持工具设计、特效设计、评价设计这几方面设计三维虚拟实验环境。
（一）实验环境的场景及模型主要虚拟教室、虚拟实验室和仪器设备组成
虚拟教室由讲台、桌椅、多媒体系统、音响设备、电子白板、书柜、书、电脑组成，供学习者实验后进行交流、报告、探究、形成实验结论。虚拟实验室主要由实验环境、实验操作台、水池、药品柜、灭火设备为为学习者完成实验并获取实验数据。仪器设备主要是酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽、铁夹、烧杯。药品耗材主要是高锰酸钾等。
（二）交互系统设计
（1）人机交互设计：在实验中通过操作交互，学习者能够感受到实验设备的控制感和体验感。在Secondlife中，利用创建工具可以实现简单的“点击”“移动”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登脚本语言可以设置改变物体的性质、运动方式、运动轨迹、对外力的反应等等，能够较好地支持学习者的操作交互。
（2）交流工具：学习者在实验过程中和老师、同伴交流的方式主要有在线的同步交流和异步交流。
（三）支持工具设计
实验支持工具是指支持学习者完成实验的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、资源工具、实验认知工具、评价反馈工具等。搜索工具主要是地图工具和瞬间移动工具通过它们是搜索定位各种学习场所、用户，并瞬间移动到目的地。资源工具包含Secondlife内部资源和外部资源。内部资源主要是3D浏览器；外部资源包括各大搜索引擎。这些工具可以搜索Secondlife内部和外部各种信息资源实验认知工具主要包括3D建模工具、拍摄工具、记事本工具主要为为实验过程中学习者观察记录实验现象、采集数据提供支持。评价反馈工具主要包括问卷系统（choicer、Quizchair）、学习记录系统（Tracker）、Web-Intercom，为实验后学习者自评、反思以及教师评价反馈提供支持。
（四）特效设计
在Secondlife中，通过粒子系统结合林登脚本语言可以营造烟雾、火焰、气体、雪花等各种现象。在本实验中酒精灯加热的火焰、水槽里面的气泡、集气瓶中的氧气、反应过程中的烟雾、药品晶体的状态变化等效果都可以通过粒子系统来实现。
三、结论
虚拟技术是使相关工作在计算机上实现或通过计算机模拟实现的技术[1]，早在20世纪70年代便开始将其应用于宇航员培训。由于这是一种消耗低、安全有效的培训方法，现今已被推广到各行各业的培训中，并已在科研、教育、商业、医疗、生物制药、环境保护、农业生产、娱乐等多个领域得到广泛应用。在此，只简单介绍它们在教育、生物制药和医疗领域的应用状况。
1.1教育领域
随着虚拟技术的发展和教学要求的不断提高，虚拟技术已进入教育领域，并且已成为完成教育工作的一种有效方式。例如利用化学教育软件，展示化学实验的流程和结果。学生可以通过使用该软件，了解和掌握整个实验过程，然后再进行实践操作。这样，既可以减少实验的危险性，又可以提高学生的学习兴趣和效率，减少不必要的浪费。再如利用物理教学软件，开展“欧姆定律”的讲解，其效果生动，且学生便于理解。
1.2生物制药领域
虚拟技术在生物制药方面的应用主要是在药物的设计阶段：采用相关的分子设计软件，设计药物小分子，模拟小分子与受体的相互作用，预测小分子的生物活性、毒性、排泄、吸收、代谢途径、代谢物及其各类性质。目前，这种药物设计模式已被国际专业制药公司在研发新药时采用，并与实验相结合，以达到减少研发消耗，提高研发成功率的目标。1.3医疗领域虚拟技术在医疗领域的应用主要有：手术培训、手术模拟、医学影像检查和临床诊断。已经报道的“上海交通大学附属第九人民医院骨科专家成功完成真正意义上的3D打印骨盆重建手术”，是虚拟技术在医疗领域成功应用的又一案例。
2、化学信息学
化学信息学的研究领域并未经过刻意界定，很多化学家在各自不同的研究领域中力争发展和采用计算机的方法来处理大量涌现的化学信息，建立化合物的结构与性质的关系。在20世纪60年代，化学信息学的发展已初见端倪，到了70年代开始出现了飓风式的发展。因此，相关的化学信息学的定义有多种。
比较典型的有以下一些论述。
（1）采用分子模拟和数据分析技术与高分辨图形显示组合，得到了令人惊讶的结果。因此，化学信息学是通过应用信息技术帮助化学家研究新问题、组织并分析科学数据，以研发新化合物、新材料的过程。
（2）很多人认为化学信息学是化学信息的扩展，它涵盖了与化学结构、数据存储和计算方法相关的领域，如化合物登记系统、在线化学文献、结构-活性关系分析和分子性质计算[3]。化学信息学作为一个学科名称来说是很新的，但我们可以体会到，它存在于我们周围已经有了一段时间。不同的阶段常会给出不同的化学信息学的定义。
所以，在讨论这些不同观点的时候，我们认为“化学信息学是一门应用信息学方法和计算机技术来辅助解决化学问题的学科”[4]这个论述更具有普适性。
化学信息学方法主要有三种，即基于数据、基于逻辑和基于原理。
（1）基于数据的方法建立和利用多种化学数据库管理系统和化学数据库中的数据。该方法主要的作用是在数据库中获得已记录的相关信息。
（2）基于逻辑的方法利用已有的化学数据库中的数据，并在此基础上，利用归纳、推理和分类等方法将数据转化为知识，并对知识实施有效的管理，以便于知识得到广泛的应用。最终，能用于解决实际的化学问题。该方法适用于大量数据的处理，对象具有比较强的规律性。同时，它能解决数据库系统不能解决的问题。
（3）基于原理的方法利用已有的量子化学的理论，对化学对象作相关的量化计算，并根据计算结果，研究对应的化学问题。该方法能从原理上解释化学问题，但不适用于大批数据和大的体系的处理。在化学研究中，这三种方法相辅相成。对于不同的研究对象或不同的研究阶段，采用对应的方法组合。
3、化学研究
化学是研究物质的组成、结构、性质和变化规律的科学。有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性质、用途和有关理论的一门学科，由于有机化合物都含有碳，同时以碳、氢化合物为母体，因此这门学科又可称为“碳化合物的化学”或“碳氢化合物及其衍生物的化学”，随着这门学科的发展，诞生出了高分子化学、元素有机化学等新学科，为合成染料、橡胶、纤维、药物、塑料等有机化学工业建立了理论基础。化学的研究内容主要可归纳为三部分：分子设计、合成设计和结构确定。利用相关技术设计具有特定功能的化合物即为分子设计[5]；利用相关技术设计特定化合物的合成路线即是合成设计；结构确定包括两部分：结构解析和谱图模拟。结构解析是根据已有的化学谱图，推测对应的化学结构。谱图模拟是基于化合物的化学结构，预测其化学谱图。化学是重要的基础科学之一，它也是一门建立在实验基础上的科学。在化学研究中实验和理论这两方面一直是相互依赖、彼此促进的。化学是一门古老而历史悠久的科学，它的研究模式为灵感、经验和实验（见图1）。长期实验数据的积累，为现在和今后的化学研究提供了宝贵的财富。截至2013年12月，已有记载的小分子化合物达7600多万个，化学反应约5580万个。要有效应用如此大量的研究和实验数据，只有采用信息技术才能实现。在此，我们提出了化学研究的现代模式，即在化学研究的传统模式中融入虚拟技术（见图2）。分子设计是化学研究的内容之一。传统模式的分子设计流程如图3所示，某种化合物的性质，通常是在得到化合物之后，经过实验测试才可获得对应的性质。现代模式的分子设计流程如图4所示，化合物的性质，可以用相关软件预测获得。根据获得的预测结果和经验，决定是否要合成该化合物。图3和图4中的分子设计流程显示，两者的差异主要在合成之前。传统模式在合成之前的分析工作仅以文献信息作为判断依据。而现代模式，既以文献信息作为判断依据，又以软件预测结果作为分析判断依据。从原理上讲，采用现代模式合成的化合物，其符合需求的成功率要高于传统模式，研究过程中产生污染的几率要比传统模式的低。
4、结论
（一）实验分析
高锰酸钾制取氧气是利用酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽等仪器，通过加热高锰酸钾制取氧气，利用排水法来收集氧气。学生不仅要掌握实验原理、目的，实验仪器和药品的使用方法及注意事项，实验步骤、化学方程式的书写等内容，还要培养观察、分析能力和实践操作能力。
（二）《高锰酸钾制取氧气》的实验目的
（1）通过虚拟实验中的文本展示工具，使学习者了解实验目的、原理和方法。
（2）通过对虚拟实验的操作，掌握药品的选择以及仪器连接的先后顺序，能够动手制取氧气。
（3）通过对实验过程、现象的观察、分析实验反应机制，加深对实验的认知和理解。
（三）《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验活动设计
学生要完成虚拟实验首先需要安装Secondlife客户端，进入Secondlife虚拟环境，通过以下流程完成整个虚拟实验。
（1）准备阶段：学习者通过Secondlife提供的地图工具搜索到虚拟实验室地标并通过瞬间移动工具进入虚拟实验室。
（2）实验阶段：学习者通过人-机交互选择事先通过3D建模工具创建好的虚拟实验仪器、药品并通过资源工具查询相关仪器的使用方法及实验装置图，完成实验仪器的装置；点击各个实验仪器、添加药品来完成实验。
（3）评价反馈阶段：教师根据学生提交的实验报告和学习者的学习记录对学习者本次实验进行一个综合评价，并将评价结果通过评价反馈系统及时反馈给学习者。
二、《高锰酸钾制取氧气》的虚拟实验环境设计
本研究以《高锰酸钾制取氧气》为例设计的虚拟实验环境。以实验过程的设计为理论基础从场景及模型设计、交互设计、支持工具设计、特效设计、评价设计这几方面设计三维虚拟实验环境。
（一）实验环境的场景及模型主要虚拟教室、虚拟实验室和仪器设备组成
虚拟教室由讲台、桌椅、多媒体系统、音响设备、电子白板、书柜、书、电脑组成，供学习者实验后进行交流、报告、探究、形成实验结论。虚拟实验室主要由实验环境、实验操作台、水池、药品柜、灭火设备为为学习者完成实验并获取实验数据。仪器设备主要是酒精灯、试管、铁架台、导管、集气瓶、水槽、铁夹、烧杯。药品耗材主要是高锰酸钾等。
（二）交互系统设计
（1）人机交互设计：在实验中通过操作交互，学习者能够感受到实验设备的控制感和体验感。在Secondlife中，利用创建工具可以实现简单的“点击”“移动”“坐在上面”等操作，Secondlife提供的林登脚本语言可以设置改变物体的性质、运动方式、运动轨迹、对外力的反应等等，能够较好地支持学习者的操作交互。
（2）交流工具：学习者在实验过程中和老师、同伴交流的方式主要有在线的同步交流和异步交流。
（三）支持工具设计
实验支持工具是指支持学习者完成实验的所有工具，本研究的支持工具主要包括搜索工具、资源工具、实验认知工具、评价反馈工具等。搜索工具主要是地图工具和瞬间移动工具通过它们是搜索定位各种学习场所、用户，并瞬间移动到目的地。资源工具包含Secondlife内部资源和外部资源。内部资源主要是3D浏览器；外部资源包括各大搜索引擎。这些工具可以搜索Secondlife内部和外部各种信息资源实验认知工具主要包括3D建模工具、拍摄工具、记事本工具主要为为实验过程中学习者观察记录实验现象、采集数据提供支持。评价反馈工具主要包括问卷系统（choicer、Quizchair）、学习记录系统（Tracker）、Web-Intercom，为实验后学习者自评、反思以及教师评价反馈提供支持。
（四）特效设计
在Secondlife中，通过粒子系统结合林登脚本语言可以营造烟雾、火焰、气体、雪花等各种现象。在本实验中酒精灯加热的火焰、水槽里面的气泡、集气瓶中的氧气、反应过程中的烟雾、药品晶体的状态变化等效果都可以通过粒子系统来实现。
三、结论
虚拟机可以通过软件来模拟完整的硬件系统，在一台物理计算机上可以利用虚拟机同时安装、运行多个虚拟的操作系统（以下简称GuestOS，即安装在虚拟机中的操作系统），如WinXP、Win7、WindowServer2008、Linux等，各系统间可以同时运行且互不干扰，也可以组建成一个网络，多系统间也可以进行灵活切换，从而在节约资源的情况下方便地完成各种测试与开发。目前在信息化教学中比较常用的虚拟机软件主要有VirtualPC、VMware。两种虚拟机均能支持Dos、Windows、Unix、Linux等GuestOS，安装GuestOS时均可采用物理光盘或使用ISO镜像文件，GuestOS均有bridged(桥接模式)、NAT(网络地址转换模式)和host-only(仅主机模式)三种网络工作模式，安装后的GuestOS和HostOS（即物理计算机上安装的操作系统）是相互隔离的，但鼠标指针均可以在二者之间随意移动、拖放文件，而且GuestOS均具有磁盘还原功能。VirtualPC是微软开发的虚拟机，对Windows操作系统具有较强的兼容性；最新版本VirtualPC2007汉化安装包仅27MB左右，安装快速，约90秒即可完成安装；GuestOS的硬盘和内存大小按实际使用动态增减，VirutalPC虚拟了一个通用的显卡：S3Trio32/64(4M)，还虚拟了串口和并口。而VMwareWorkStaion6.0之后的各版本安装包均在400MB以上，安装时间较长、较繁；GuestOS的硬盘容量在设定后不可调整，但可增加硬盘数量；分配多少内存，即使不用，也占用着，不可被其他地方调用，因而基于VMware的GuestOS比较耗资源。但VMware更新最快，支持最新的各种操作系统，可以虚拟出除串口、并口外的USB、打印机等，而且VMwareWorkStation自9.0起具有更出色的3D图形技术。VMwareWorkstation具有更快的3D图形处理能力，支持在Windows和最新Linux虚拟机中使用DirectX9.0cShaderModel3和OpenGL2.13D图形技术，因此可以轻松地满足AutoCAD、Solidworks和许多最新游戏等3D应用的严苛要求[1]。对比VirtualPC和VMware，如果要安装Windows系统，且所要使用的软件对显存要求不高，对GuestOS的设置也比较简单，则建议使用轻巧型的VirutalPC；若是需要安装非Windows系统，或体验最新的各种操作系统，或软件对显存要求较高，或需要更多的硬件虚拟时，建议使用VMware。
2虚拟机在中职信息化教学中应用
2.1应用一：教学环境随身带
GuestOS在HostOS中只是一个虚拟硬盘文件，文件大小即GuestOS实际消耗的硬盘空间，如GuestOS为纯净的WindowsXP或WindowsServer2003，虚拟硬盘文件大小一般不超过2GB，便于存储在U盘或移动硬盘随身携带。由于VirtualPC和VMware都可以直接使用虚拟硬盘文件打开相应的GuestOS，所以对于一些特殊的教学环境，教师可以事先在GuestOS中配置好，或直接将实训室的实训环境通过镜像方式Ghost安装到GuestOS中，然后将虚拟硬盘文件存放在U盘或移动硬盘中，随身携带，这样只要所用计算机上安装了相应的虚拟机就可以把虚拟硬盘文件拷到计算机上使用，这样既方便了备课，又方便了上课。当然，经实践证明，如果是存放在USB3.0的U盘或移动硬盘上，则可在USB3.0的移动设备上直接运行GuestOS，这样省去了拷贝虚拟硬盘文件时间，大大提高使用效率和便灵活性。VirutalPC安装快速，操作简单，相对于VirutalPC，VMware的硬件虚拟更强大，磁盘使用效率更高，更突出优势，若某些软件在VirtualPC无法运行时，不妨使用VMware。但由于VMware安装较繁琐、耗时，若要使用VMware，则建议先在常用的多媒体教室或实训室安装好VMware，以免影响课堂进度。
2.2应用二：节省设备投入，提高实训教学效果
2.2.1方便教师搭建服务器，提高实训教学效果
在实训教学中，将用于考试或文件共享等专门用途的ServerOS安装在教师机的虚拟机上，则每间实训室可节省1台服务器计算机。在虚拟机上安装ServerOS后，教师可方便地实现在WindowServer2003的GuestOS中搭建各种服务器，如文件服务器。在建好文件服务器后，可以通过特定软件实现为每个学生机建立一块相互隔离的个人空间，这样既方便了学生提交作业，也方便每次课将上次未完成的作业对应地发送给学生。
2.2.2方便学生搭建实训平台，进行实训、测试，强化技能
（1）在计算机实训中，每个学生均可利用一台计算机同时操作多个GuestOS，进行完整的实训测试，不仅提高了实训设备的使用效率，还可以让每个学生系统、全面地掌握相关技能，而不局限于分工合作后的局部技能，如网站建设与测试、网络攻防测试等。（2）由于HostOS与GuestOS是隔离的，所以在GuestOS中不管是分区、中病毒、死机，还是安装各种软件，都不会影响HostOS。在HostOS中，GuestOS仅表现为一个或多个数据文件，所以诸如系统安装、磁盘操作、分区调整、数据删除与恢复测试、病毒防治、网络安全攻防测试之类会损坏HostOS的实训，就可以放心地让学生在GuestOS中进行反复实训，这样学生的专业技能也能得到更好的强化。
2.2.3方便准备不固定实训场所的实训环境
（1）对于临时调整实训室时，经常会遇到学生机缺少实训环境，教师可以利用如凌波多媒体网络教室软件、飞鸽传书等局域网文件传送软件，快速地将配置好实训环境的虚拟硬盘文件传送给学生，学生就能在虚拟机的实训环境中正常完成实训。（2）对于一些非正常教学的培训，学生机中缺少培训所需软件，或软件版本不同，则可将培训所要的软件安装到GuestOS中，传送到学生机上，从而减少了对所有学生机因不同需求反复安装的麻烦。
2.3应用三：录制实训教学视频
合理搭配实验内容。要想在有限的学时内,完成更多的实验内容,以实现免费师范生知识与经验的沉淀,就必须要尽可能合理安排每个实验的时间,以实现实验效益最大化。例如某些实验需要等较长时间,那么可以适当地在这个实验间隙,合理地安排一些时间短的实验充实这段时间。像“聚丙烯酰胺凝胶电泳”这一常规实验。其实验步骤及需要时间大约为:教师讲解实验所需时间大致为30分钟、灌制分离胶需要1小时左右、灌制浓缩胶大致需1小时、点样大致需30分钟、电泳时间为2.5小时、卸胶约需要10分钟左右、洗胶约需30分钟、染色大致需要30分钟,实验总共耗时大约7小时左右。其中像在灌制分离胶与浓缩胶、电泳时,学生其实是在等待。如果在等待的这段时间中合理安排一些时间较短的实验内容,如:酶的特性检验或糖类性质测定实验,就可以在有限的学时内,完成更多的实验内容,从而增加了免费师范生实践操作时间,锻炼了他们的技能。
2虚拟实验
视频虚拟生物化学实验视频其实质就是通过录制教师示范试验或者在教师指导下一些学生所做实验。做实验时,教师通过视频给学生讲解需要哪些仪器、详细说明操作过程以及实验要点。这样可带给学生对于实验的直观认识。并可结合视频,让学生分组讨论实验过程中易错之处,以及对实验结果进行分析。虚拟生物化学实验视频优势之一,在于对一些价格昂贵的大型精密仪器,诸如透射电镜、流式细胞仪、核磁共振等,可以在虚拟实验中得到全面展现。优势之二在于学生通过虚拟生物化学实验视频,可以掌握一些先进的在生物化学中属于前沿的一些技术实验技术,例如蛋白质双向电泳技术等。优势之三在于通过虚拟生物化学实验视频,在做实验时学生可以不受场地以及时间限制,就几乎可以完成所有的传统实验,还可以在教师的带领下模拟一些综合性和探究性实验,从而可加深学生对实验的认识,开拓了他们的视野,增强学生的动手能力。优势之四在于通过虚拟生物化学实验视频,还可以让学生独立进行模拟和设计实验,既节省试剂,又可免除了实验中的一些意外伤害2深化教学方式。只有站的高才能看得远,作为培养免费师范生的教师只有不断更新自身知识结构,提高自己的科研水平,才有可能开阔学生的知识视野、激活学生的思维。作为培养免费师范生的教师应海纳百川,不仅要不断创新教学内容,而且要不断地把自己的、他人的、以及世界的最新科研成果融进生物化学实验课中,这样才能形成以培养学生做学问做研究为主的新模式。
论文关键词：数字图书馆 虚拟学习环境 整合
论文摘 要：虚拟学习环境和数字图书馆的整合是近几年高校图书馆推行的新型服务模式。本文探讨了利用图书馆现有数字资源，实现数字图书馆与虚拟学习环境的整合。分析了数字图书馆与虚拟学习环境整合后对图书馆服务所起的作用和存在的问题，以及如何完善这些问题等。
1 数字图书馆与虚拟学习环境整合概述
数字图书馆与虚拟学习环境的整合是将学生的学习资源、教师的课件资源和图书馆的数字资源融合在一起。学生通过教学过程获取知识的方式和通过图书馆获取信息的方式均发生了巨大变化，导致了图书馆服务从传统服务向虚拟服务的扩展。
1.1 有利于图书馆服务角色的改变
图书馆的服务从传统对图书资料的开发利用，重视对教师课件资源和考卷资源的开发，到承担起利用元数据对其组织、描述、加工和整理的任务，将学生的学习资源、教师的课件资源和图书馆资源与服务融合在一起，并建立一个统一的信息访问平台。对来源各异、不同媒体的信息资源进行整合，利用统一的界面为读者提供一个一站式学习、无缝检索的数字化学习环境。
1.2 拓展了图书馆的服务模式
数字图书馆的建设是为了高效率利用图书馆资源，解决传统图书馆信息搜集、整理、加工服务过程中的局限性和低效率，以满足读者对图书馆信息资源的需求。与传统图书馆的服务相比，数字图书馆与虚拟学习环境的整合建立起了以数字图书馆为平台发展起来的虚拟服务、个性化服务、虚拟参考服务、网络导航服务。它包括：馆际互借与电子文献的传播、公共书目查询、数字资源全文的获取、在线阅读、用户培训课件等等。如：一个读者想续借、预约、馆际互借图书，这些都可以在网上通过图书馆网页得以完成。
1.3 有利于培养学生的学习能力
虚拟学习环境是在网络条件下产生的，它具有明显的特征：技术性、开放性、学习资源的丰富性及共享性、学习的自主性等等。数字图书馆与虚拟学习环境的整合可以满足不同读者的不同的学习需求。数字图书馆具有的便于储存、组织、检索、复制和传输等特点，使读者可以按照自己的意愿来进行，没有了条条框框的束缚。通过网络虚拟学习调动读者的感官认识，使其产生学习兴趣，并能变被动为主动。借助网络这个平台，大家在这种学习环境中，可以借助于各种先进的学习软件、工具和平台，对共同感兴趣的东西和学习过程中遇到的难题，进行自由交流、互动、讨论和协作，共享彼此的观点、思想、资源、知识、学习经验和集体智慧。不仅学习到了知识，而且获得了学习能力的提升。
1.4 有利于同学之间，学生与教师之间的交流
传统的教育方式是受教育者与施教者，两者之间根本不可能实现所有学生与教师之间的互动。虚拟学习环境下，教育不再是单纯的只在校园或者在教室内的行为模式，学生对教师的依赖性减少了。虽然虚拟学习环境中学生与教师在空间上是分离的，但他们通过电子邮件、语音聊天等诸多形式相互联系，甚至可以在网上组织学习小组。在这个学习环境中，他们可以很自由的和老师、同学进行在线交流，相互学习。学生可以向老师提出问题，寻求老师的帮助。老师也可以随时抽查学生作业，并对作业提出意见和要求。所以说虚拟学习环境更能启发学生的创造性、互动性。
2 数字图书馆与虚拟学习环境整合中存在的问题
2.1 技术层次低
虚拟学习环境依托于数字图书馆的发展，但数字图书馆涉及到图书馆本身结构的数字化以及管理程序、信息传递过程的数字化。它的形成必须依靠馆藏信息资源的信息数字化。数字图书馆是以数字化的形式，将文字、图像、声音、动画等多种形式的信息存储在光、磁等非纸质载体上，通过计算机和其它外部设备再现的信息资源。在发展过程中一些技术问题还不够完善。如：信息编码技术、通讯技术、服务器技术和用户接口技术等。这些技术问题涉及到资源的内容、结构，造成了读者下载资料困难。可获取的资源太少，因而不能真正提供“一站式”的服务。
2.2 资源有限
数字图书馆与虚拟学习环境的整合是为了让读者获取更多图书馆资源，为读者提供经数字化处理的多样化、全球共享的学习材料和学习对象。而在具体使用过程中，由于受到各种因素的制约，如：图书馆经费制约、传统图书馆的制约、知识产权等等，造成向读者提供资源有限。目前，高校馆藏数字化主要集中在学位论文、会议论文等电子资源(电子期刊、电子图书等)，对多媒体资源及网络资源收集加工比较少，对图片、音频、视频、光盘等类型的资源提供的检索途径比较少。
2.3 读者利用的效率不高
在虚拟学习环境中，数字化学习平台与图书馆管理系统的整合面临较大困难，如果不对他们进行整合，或者整合不合理，都会给读者造成极大的不便。目前国内许多图书馆资源与服务分布较散，一站式信息服务未能实现。一方面高校数字图书馆在资源整合过程中普遍存着数据缺乏规范，造成用户获取资料困难；另一方面图书馆资源内容采集不全，有些数据库的期刊在整合系统中没有收集。这些都是造成读者利用效率不高的重要原因。
3 加强数字图书馆与虚拟学习环境整合的举措
3.1 提高整合技术，完善整合后的系统功能
3.1.1 信息资源整合
信息资源的整合应以馆藏书目资源为核心，选择本校特色主题制作成独具特色的文献数据库或者专题数据库，对数目数据库、全文数据库和一些免费提供短期服务的数据库、自建数据库等多种载体进行全方位的提示与整合。对读者比较常用的资源，如电子期刊、电子图书、学位论文、会议论文等数字资源通过图书馆主页提供给读者。
3.1.2教师课件的整合
对全校优秀教师的教学方法、课程需要的资源等加以整合，以充实到虚拟学习环境中。
3.1.3 建立信息资源导航库
根据读者需求，搜索、选择、挖掘Internet中的信息资源，下载到本馆或本地网络中，经过分类、标引、组织，通过网络或其他方式提供给用户。
图书馆将这些整合出来的数字资源，通过一定的检索方法，如关键词、题名以及学科分类等检索点提供给读者。对数据库的检索界面应遵循简单、友好的原则。对于教师课件参考文献及教学参考书目与图书馆目录建立技术上的链接，达到虚拟学习环境和数字图书馆相融合的结合体。
3.2 加强读者信息检索技能的培训
对读者群的培训。从低年级的入馆教育到高年级的文献检索课的教育要分层次逐步开展，以达到即对学生进行培训，又对图书馆资源起到宣传作用。目前高校文献检索课还不普及，而且大都是选修课，参加的人数不多。为拓展图书馆的宣传力度，培养学生利用文献信息资源的主动性，应在全校范围内提高文献检索课教学力度，将文献检索课纳入必修的范畴，让文献信息检索知识成为学生走向社会后必不可少的知识点。
加强对读者检索能力的培训。培训内容包括具体的操作，如计算机检索、网络查询及网络通讯方法等方面。使光盘数据库、多媒体网络资源成为读者获取信息的主要渠道。
3.3 对读者信息需求的分析
3.3.1依赖心理
随着图书馆服务的更新，读者可以通过计算机、网络等技术查找他所需要资料。但读者还是希望通过一个界面能方便快捷的查找资料以及教学课件等。
3.3.2 求便心里
读者在利用虚拟学习环境时，倾向于手续简便、网络搜索引擎与入口提供单一的检索点。
3.3.3 求新心里
由于信息量大，更新快，读者在利用时希望获取的是最新的、经过筛选、具有高质量的资源与环境。
对读者信息需求的分析，是了解读者在虚拟学习环境中学习过程的一般需要，以便在虚拟学习环境的创建中更好地整合各种数字资源、教学资源，做到有的放矢。
3.4 馆员素质能力的提高
数字图书馆与虚拟学习环境的整合，改变了图书馆员原有的服务模式。如何改变传统的工作方法，需要进行一定的尝试。
3.4.1 改变工作模式
图书馆原有的工作主要是对图书馆购买的资源进行整理加工，然后提供给读者使用。现在要重视对教师的课件资源、学校优秀论文、学术动态进行收集、整理、描述和加工。使读者能够像利用图书馆资源一样很方便利用网络资源、教师的课件资源和与课程相关的参考资料。
3.4.2 改变服务模式
在虚拟学习环境中，学生的学习方式跨出了传统的课堂授课模式，学生的学习能力在这一环境中得到了培养和锻炼。图书馆的服务模式也由过去通过图书流通、阅览、咨询等实体服务而转向通过网络向读者提供形式多样的虚拟服务，图书馆员要主动参与，发挥图书馆信息资源优势。
虚拟学习环境是新兴的、不断发展的信息服务体系，教师、图书馆员和学生在这一学习环境过程中，将对数字图书馆和虚拟学习环境提出更多、更高的要求。
参考文献
［1］ 薛调等.一体化学习环境下的高校图书馆用户需求分析研究［J］.图书馆工作与研究，2005（2）.
国务院学位委员会于1998年修订研究生专业目录时，特别设立了材料物理和化学专业。材料物理和材料化学是材料科学的重要基础。现代材料科学的发展已经由过去的宏观研究和发展进入到微观分析和研究，用电子、原子、分子的尺度来研究改变物质的性质，发展新兴的材料。特别是当今以服务于高科技，现代工业和国防为主的现代材料或新材料的需求量越来越大，新材料的研制与开发速度也越来越快，因而涌现出的新概念、新理论、新技术、新方法、新工艺、新产品和新问题越来越需要材料学家和物理学家等共同努力来归纳、整理、总结及创新。由此产生的材料化学新专业无疑是多学科知识交叉、渗透的结果。它给现代材料的研究、开发和应用以及相关科学的发展带来了新的空间，为新材料的可持续发展提供完善而系统的理论指导和技术保障。因为材料化学专业是技能性、实践性极强的学科领域。如何通过材料化学各实验课程的改革，深化学生对课堂知识的理解，培养学生的科学思维方式和实践能力，从而提高学生创新能力和综合能力，是我们面临的一个重要问题。如何通过实验培养学生多层次、多方向的掌握材料物理性能与材料的制备、工艺和测试手段的关系。并且通过独立操作和控制实验进程，培养学生的研究精神和创造能力是我们材料化学专业需要迫切解决的问题。我们通过分层次实验教学，取得了良好的教学效果。
分层次实验教学法研究
通过分层次开设实验，培养学生的合理的思维方式和实践能力，从而提高学生研究精神和创造性能力。具体过程分为以下三个步骤：
1.加强有关材料化学专业基础性实验
在材料化学专业本科生具有了初步的化学和物理实验能力的基础上，首先将材料化学专业实验课程从相关理论课程剥离，综合成材料化学专业专门的基础实验课程，集中训练学生的材料制备和材料性能检测技能，并以此为实验室的开发重点，使学生的实验基本技能得以巩固和提高。
2.开展综合性实验并结合本专业开展远程网络虚拟实验教学
在材料化学专业本科生已经具有初步的材料制备和性能检测的实验技能基础上，第二步开设综合性实验并结合远程网络虚拟实验教学。综合性实验的开设是为了适应社会的发展和需求，在综合实验新体系中，要求开设的综合性实验尽可能反映材料、生命、环境、信息等学科的内容；了解和学习材料化学研究方法与现代实验技术在高新科技学科中的应用成为我们新的建设目标。因此，不仅要打破专业的界限，还要打破学科的界限，使综合性实验成为跨学科、多技能的综合训练。在我们材料化学专业开设的综合性实验中，与材料、信息相关的实验有新型能源材料的合成，SDC（固体氧化物燃料电池电解质材料）的合成和表征，压电陶瓷的制备和表征等等；与生物相关的实验是天然物或中草药物的提取及指纹图谱等。这样可以使学生掌握无机非金属材料的制备方法和相关性能测试方法，掌握天然生成物质的提取方法和结构确定的手段，从而有效地提高学生的专业知识并扩展了知识面。为今后学生进行主导型研究性实验奠定基础。
目前，网络建设日益完善，网络速度和宽带不再成为制约网络虚拟实验教学的瓶颈。计算机软、硬件的飞速发展无疑使得虚拟实验环境更加逼真、智能。当然，虚拟实验在培养学生的动手能力、培养学生的误差分析能力等方面还不可能取代传统的实物实验教学方式。但是开设远程网络虚拟实验教学可以使接受远程教育的学生获得与在校生一样的从感知到理解的过程。有利于培养学生网络学习的能力，为终身学习打下良好基础。对我们专业来说，因为是新开的专业，很多实验还缺乏必要的实验器材，很多综合性实验课程无法开出。但借助远程教育平台，可以与兄弟院校和我校其他院系的实验教学资源实现共享，从而使相关实验得以进行，实现了学生对相关实验的认知。
3.开展学生主导型研究性实验的模式
学生主导型研究性实验是在综合性实验的基础上由学生自己选题、查阅文献和设计实验，在教师指导下完成研究性实验论文并进行论文答辩。该模式的主要目的是全方位地锻炼学生实验研究的能力，充分调动学生的主动性和积极性，激发他们从事材料科学研究的兴趣和热情，为其今后的毕业设计和将来从事科研工作打下良好的基础。同时这种新的实验模式也提高了实验室在学生学习中所占的地位，建立了进实验室学习的意识。设计性实验对开发学生智力和创新能力有着重要作用。但在具体实施时，对学生的培养要有一个由浅入深的过程，我们材料化学专业的主导型研究性实验采取在大学中后期开设，在学生已经完成材料化学基础性实验和综合性实验的基础上结合指导教师的课题或相关专业后开设（可参考材料化学实验教程中的设计性实验）。具体过程一般为以下几个步骤：（1）选题； （2）查阅文献收集资料； （3）研究方案。学生设计实验原理，方法和步骤，拟定实验所需药品、仪器，探讨实验时可能产生的现象和容易发生的失误以及安全等应注意的问题，最后独立设计实验方案。实验方案包括：实验题目、仪器、药品、操作步骤和实验表征仪器等。然后将审阅实验设计方案交给教师，教师在尊重学生创造精神的原则下选出几种最佳方法，同时纠正某些实验方案的错误指出某些实验方案的缺陷，再将设计方案反馈给学生，将教师选中的方案交由全班同学讨论、完善。然后采取论文答辩的方式检验实验效果。在整个形式上基本是本科生毕业设计的模型，通过这样的实验为学生的毕业设计和将来的进一步深造奠定基础。
最后，在整个分层次法实验教学中，我们的实验室采取的是开放式实验管理模式，在时间方面，我们安排了中午、晚上和双休日对学生开放，让学生对实验结果进行一些探索，对实验基本技能进行巩固和掌握。同时，有2~3周开展专门的实验时间。在人员配备方面，采用专业课教师和实验室教师结合的方式，使每个实验都有专业教师进行指导，以保证实验的顺利进行。
