虚拟实验室是一种利用虚拟现实技术(VR)和网页技术(Web)构建的开放式网络化的虚拟实验教学系统,是现有各种教学实验室的数字化和虚拟化。虚拟现实实验室由虚拟实验台、虚拟器材库和开放式实验室管理系统组成。
虚拟现实技术将视觉反馈技术、计算机图形技术、力觉反馈技术以及广角立体显示等技术融合一起,对现实环境进行虚拟化和数字化处理,给人身临其境的感受。该技术可以将人在自然条件下的触觉、视觉、听觉感受近乎真实地体现出来,并做出相应的交互行为。虚拟现实技术有以下几个主要特征。
交互性。用户进入虚拟现实环境后,所有感受靠传感器传递给系统,系统又将检测到的信号反馈给用户,从而产生非常真实的体验。例如,用户挥动手臂用虚拟环境中的球拍击打网球,在击打的过程中,用户手臂不同的挥动速度和角度,可以产生不同的击球力量和感受。
沉浸感。人在虚拟环境中的视觉和听觉感受将取代现实中的感觉,虚拟设备能检测到人的反应,从而产生一种新的完全真实的感受。
虚拟实验室为开设各种虚拟实验课程提供了全新的教学环境。虚拟实验台与真实实验台类似,可供学生自己动手配置、连接、调节和使用实验仪器设备。教师利用虚拟器材库中的器材自由搭建任意合理的典型实验,或实验案例,这一点是虚拟实验室有别于一般实验教学课件的重要特征。