虚拟化学论文范文

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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。

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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

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蝴蝶身上的鳞片多种多样，按照色彩原理来分，可以分成三类，一类称为“化学色”鳞片，一类叫做“结构色”鳞片，而第三类则是前二者的结合。古诗中提到“儿童急走追黄蝶，飞入菜花无处寻”，这些黄色的蝴蝶翅膀实际上就是由深浅不一的黄色鳞片组成，这些黄色鳞片含有黄蝶啶等物质，类似的还有产生红色的异黄蝶啶、胡萝卜素、产生黑色的黑色素，产生蓝色的胆色素等，这些通过化学物质着色的，便是化学色鳞片。有些蝴蝶色彩闪耀异常，以南美洲闪蝶类为例，它们的翅膀上有反光强烈的蓝色，这种蓝色实际上是由鳞片中的纳米级微观构造对光产生干涉作用后形成的。不仅闪蝶有这类鳞片，在中国广泛分布的大紫蛱蝶的翅膀上也有产生暗紫色光泽的结构色鳞片，翠凤蝶类的各种蝴蝶则在翅膀不同位置点缀着不同颜色的结构色鳞片。

蝴蝶翅膀的鳞片除了色彩各异，形态也变化多多，比如有些蝴蝶翅膀上的细碎白点，其实就是形如小手的鳞片。有些鳞片长着兔子耳朵，而有些鳞片边缘犬牙交错。最有意思的是一些中国高原地区生活的绢蝶，它们身上的鳞片又扁又圆，这会不会和寒冷的气候有关呢？蝴蝶不仅仅是玩转鳞片的画师，精美翅膀中还隐藏着它们在自然环境中的生存之道。

全新火山岛

2013年年底，日本小笠原诸岛的西之岛附近海域海底火山喷发，一座崭新的小岛诞生。隔了一段时间之后，日本海上保安厅派遣飞机探查该岛的情形时发现，由于火山熔岩填埋，该新岛面积居然比刚发现的时候又增加了50%。目前，有地震学家认为这是下一场强地震的征兆。

火星湖泊的新证据

“好奇号”火星地表探测器在一个干涸的淡水湖底部对岩石进行分析，发现其含有碳、氢、氧、氨与硫的蛛丝马迹，而这些元素极有可能为简单的微生物提供完美的生存环境。关于淡水湖，

“好奇号”虽然未能找到水，但发现了黏土矿物，而这或可证明曾经有河流汇入该湖泊。

触摸虚拟

麻省理工大学实验媒体小组Daniel Lelfhinger和SeanFollmer两位科学家坚信，可以通过某种手段让人得以触摸到电脑屏幕中的虚拟事物。在他们的导师石井裕教授的指导下，他们开发出了Inform——一台可以在实体环境中表达三维坐标的触控器。通过这样一台机器，就能以接近完美的方式展现屏幕中物体的触感。

“盖亚”升空

2013年12月19日，欧洲空间局的“盖亚探测器”通过俄罗斯“联盟”运载火箭，于南美洲的法属圭亚那库鲁航天中心发射升空。“盖亚计划”是欧空局2000年以后的远期科学计划，将对超过10亿颗恒星完成观测任务。科学家预计，“盖亚”将会发现许多以前未被观测到的恒星，并有助于人类进一步了解暗物质与暗能量。

飞行摩托车

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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 数字图书馆与虚拟学习环境整合概述

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。

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。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。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。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，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，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，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

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提供给读者。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。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。

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。

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。