国内虚拟实验研究的知识图景及态势展望

吴华君 陈其铁 何聚厚

摘 要：实验教学是培养学生实践动手能力和创新能力的主要途径，虚拟实验基于多媒体、计算机仿真、虚拟现实等技术创设相关的软硬件实验操作环境，在实验教学中大有可为。为更好掌握我国虚拟实验研究的研究热点及发展趋势，笔者借助文献计量学和知识图谱研究方法，对在中国知网检索的近二十年与虚拟实验相关文献开展定量统计与定性分析。结果显示，我国虚拟实验研究呈现“逐年化递增、周期性回落”趋势，理工类科研院校及团队成为虚拟实验研究的主力军。基于研究关键词的可视化分析、聚类分析与多维尺度分析结果，发现虚拟实验研究领域主要涉及虚拟实验教育教学应用研究和虚拟实验设计、开发及相关技术研究两大板块，并由此衍生出虚拟实验教学环境建设研究、虚拟实验教学体系研究、虚拟实验设计与开发技术研究、虚拟实验设计与开发过程研究四个主要领域。文章预测未来虚拟实验研究主要围绕个性化虚拟实验教学环境建设、虚拟实验教学创新团队构建、混合环境下虚拟实验教学应用及虚拟实验设计、开发的新技术研究四个方面展开。

关键词：虚拟实验;虚拟仿真实验;虚拟现实技术;实验教学;高等教育;知识图谱

中图分类号：G434 文献标志码：A 文章编号：2096-0069（2022）02-0010-10

收稿日期：2022-01-03

基金项目：国家自然科学基金面上项目“师范生课堂教学表达能力自主实训与评价模型研究”（62177032）;陕西省社会科学基金项目“弹性教学模式研究”（2020P006）;贵州省教育科学规划重点课题“基于数学建模‘学、训、赛、创’的高职学生创新能力提升研究与实践”（2021A067）;贵州腾云教育科技有限公司校企合作课题“职业教育课程建设现状与实践路径研究”（GZTY2021002）

作者简介：吴华君（1993— ），男，贵州遵义人，贵州腾云教育科技有限公司教研中心研究员，硕士研究生，研究方向为教育技术学、教师专业能力发展;陈其铁（1980— ），男，贵州贵阳人，贵州腾云教育科技有限公司董事长，研究方向为虚拟仿真实验开发理论与实践;何聚厚（1970— ），男，甘肃天水人，博士、博士生导师，陕西师范大学现代教学教育部重点实验室副主任，研究方向为技术增强教学、虚拟现实教育应用。

虚拟实验是指基于多媒体、计算机仿真、虚拟现实等技术创设相关的软硬件操作环境，以辅助、部分替代甚至完全替代真实实验的仿真实验。其强调实验操作的交互性和实验结果的可模拟性，通过虚拟实验获得的实验效果相当于甚至优于在真实环境中的实验效果。伴随着虚拟技术的进步，虚拟实验的发展历程大致经历了以科学实验为基础的思想实验阶段、以程序建模为基础的计算机仿真实验阶段和以交互式环境为基础的沉浸式虚拟现实实验三个阶段[1]。信息技术的产生与应用为虚拟实验的发展提供了重要支撑，同时也推动了高等院校实验教学的技术融合发展，帮助学生在虚拟环境中开展教学实验和课程学习，有效解决传统实训实验教学中高危险、高损耗、高污染、难捕捉、难临场、难再现等问题[2]。

纵观我国虚拟实验的研究与实践，存在着起步较晚但发展快速的特点。自2013年以来，我国高校在有关文件指导和政府支持下大力加强虚拟仿真实训教学中心建设，不断推进现代信息技术与实验教学相融合，为高水平创新人才培养提供了重要支撑[3]。随着职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设系统化、体系化特征逐渐明晰，以及本科院校一流课程建设进入深水区，逐渐推动虚拟实验教学从关注软硬件建设到探索混合式实验教学体系、创新课程教学模式和开展虚拟教学教研嬗变。适时回首方能稳步前进，从宏观层面对虚拟实验发展与研究动态进行回顾总结，有助于把握虚拟实验发展路径及发展规律，推动形成完备的虚拟实验研究与实践体系，并进一步拓展相关研究领域。出于上述思考，研究基于文献计量学和知识图谱方法，通过虚拟实验相关文献的定量数据和内容分析呈现我国虚拟实验发展脉络、研究轨迹和前沿趋势，以期为虚拟实验及虚拟实验教学的创新发展和进一步研究提供借鉴参考。

一、研究设计

（一）研究方法

共词分析法（也叫关键词共现分析）是基于所选文献关键词的一种内容分析方法，实现对某一研究主题的关键词在同一篇文献中共同出现情况的分析，并在关键词矩阵基础上构建关键词共现网络，进一步开展社会网络分析和聚类分析。聚类分析是对研究主题包含的关键词在不同分类标准下的类别划分，使得具有较高相似度的关键词聚集在同一主题下，而较高相异度的关键词分散在不同主题下。多维尺度分析主要是通过测定关键词在概念空间的距离以确定各关键词之间的结构并对研究问题进行聚类，以明确各个研究聚类的联系密切程度和聚类内部的紧密情况。本研究基于知识图谱可视化方法对我国虚拟实验研究热点进行分析呈现，采用EXCEL和SPSS 22.0统计软件、BICOMB 2.0共词分析软件、UCINET 6.0社会网络分析软件等开展共词分析、聚类分析和多维尺度分析等计量分析，确保研究结果的科学性和有效性。

（二）研究過程

1.数据获取

为了解我国虚拟实验研究进展，以CNKI中国知网检索库为数据来源，通过高级检索设计检索关键词为虚拟实验或虚拟实验室或虚拟仿真实验执行精确检索，文献来源限定为核心期刊，检索时间截至2021年8月31日，共检索到1348篇文献用于研究分析。

2.数据处理

本研究基于以下五个步骤开展数据处理：①在CNKI导出NoteFirst格式的检索题录;②利用BICOMB 2.0共词分析软件提取并分析文献关键词等信息，构建高频关键词共现矩阵;③利用UCINET 6.0社会网络分析软件进行高频关键词共现网络分析，确立关键词网络关系;④使用SPSS 22.0软件进行高频关键词样本聚类分析，绘制高频关键词聚类图;⑤基于相异系数矩阵开展多维尺度分析，绘制高频关键词研究热点战略坐标图。

二、数据分析

（一）研究文献描述统计

研究文献在不同年代的数量分布情况反映了该研究主题在某段时间的研究热度和关注度。从文献发表年份统计结果（见下页图2）来看，文献数量总体上呈现出“逐年化递增、周期性回落”的趋势，相关研究在2019年达到顶峰。而关于虚拟实验的研究最早出现在赵时亮于1999年发表在《科学技术与辩证法》杂志上的《虚拟实验：从思想实验到虚拟现实》一文中。

从期刊分布看，文献主要分布于49个核心期刊，且20.41%的核心期刊刊载65.21%的研究成果。从期刊类别来看，相关研究主要分布在实验研究类专业期刊（如《实验技术与管理》《实验室研究与探索》等）和计算机应用类期刊（如《计算机工程与设计》《计算机工程与应用》等），以及计算机教育类期刊（如《现代教育技术》《中国远程教育》等）。早期关于虚拟实验的研究更多集中在计算机教育与计算机应用类期刊中，主要探讨虚拟实验及虚拟实验系统的设计与开发。而随着虚拟实验研究和应用的持续推进与不断深入，研究主题向系统化的虚拟实验教学中心和虚拟实验教学体系构建转变。整体来看，《实验技术与管理》和《实验室研究与探索》是载文量较大的兩个核心期刊，引领和推动着我国虚拟实验领域的研究进程（见表1）。

发文机构分布体现了该机构在虚拟实验研究领域的成果数量和研究实力，高校作为科技创新的主力军，在虚拟实验的研究和推动中起着核心作用。基于第一作者所在机构的分布统计（见表2），吉林大学、大连理工大学和华中科技大学分别占据机构分布的前三席，尤其是吉林大学以51篇核心期刊文献居于榜首，这主要源于吉林大学高等教育研究所杨雪教授团队长期对虚拟实验教学理论及实践应用的研究探索。理工类研究型高校和行业特色院校由于实训实验受到空间、设备和技术安全性等限制，其对虚拟实验和虚拟实验环境的需求更大，相关研究成果更加集中，如大连理工大学、上海交通大学和中国矿业大学等。

研究文献的基金资助情况体现了该研究领域的受重视情况和发展水平，基于基金支持分析结果（见表3），有148项研究成果受到国家自然科学基金支持，支持占比10.98%，其余基金如国家科技支撑计划（33篇）、国家高技术研究发展计划（17篇）也支撑了虚拟实验研究的发展，表明我国科研机构对于虚拟实验的研究相当重视。

（二）研究关键词统计

高频关键词可以较好地反映研究主题在某一领域的研究热点，研究选取词频大于15的关键词为高频关键词，以较为全面地反映虚拟实验的研究热点。由表4可知，虚拟实验研究领域前10个高频关键词分别是虚拟实验（403）、虚拟仿真技术（300）、仿真实验教学（278）、虚拟实验室（266）、虚拟仿真实验（126）、虚拟实验系统（85）、虚拟仪器（59）、VRML（Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言）（50）、网络（47）、远程教育（41），排在前10位的高频关键词反映了虚拟实验主要是以虚拟仿真技术为基础，进行虚拟实验、虚拟实验环境开发及其教学应用研究。

（三）关键词可视化分析

为进一步探讨虚拟实验研究主题下各研究关键词的关系特征，在高频关键词统计分析基础上，使用BICOMB 2.0软件构建高频关键词共现矩阵，然后使用UCINET 6.0社会网络分析软件绘制高频关键词社会网络分析图（见下页图3）。图中节点大小表示该关键词出现的频率高低，节点间的连线粗细代表两个关键词联系的紧密程度，连线越粗则表示关系越强，节点间距离表示两个关键词之间联系的紧密程度，距离越近则表示联系越紧密。

从图3可看出，虚拟实验、虚拟仿真实验、虚拟实验室、虚拟仿真技术位于图谱的中间，即这些词与其他关键词共同出现在文献中的次数最多，它们在虚拟实验的研究中处于核心地位。虚拟实验系统、仿真实验教学、虚拟现实技术、远程教育等处于网络中间，围绕在虚拟实验、虚拟实验室、虚拟仿真技术周围，并分别与它们有较近的距离，连线也比较粗，说明它们与虚拟实验研究的联系较为紧密，相关的研究成果也比较丰富。而教学模式、教学方法、实验教学改革、VRML等位于边缘的网络节点，虽然目前与虚拟实验、虚拟实验室、虚拟仿真技术的联系不很紧密，但与虚拟实验有直接的关系，是未来虚拟实验的研究热点。

（四）关键词聚类分析

将关键词共现矩阵导入SPSS 22.0中构建相关矩阵，然后通过计算得到关键词相异矩阵，将相异矩阵导入SPSS 22.0中进行关键词聚类分析。根据聚类分析结果，可将关键词聚类分为4类（见下页图4）。

主题一主要涉及虚拟实验教学环境建设研究，包括虚拟仿真技术、仿真实验教学、实验教学平台、虚拟仿真实验、虚拟仿真实验教学中心、虚拟实验系统共6个关键词。宏观来看，虚拟实验教学平台、虚拟实验系统与虚拟仿真实验教学中心都属于虚拟实验教学环境的范畴，而虚拟仿真技术是开展虚拟实验教学与实践的基础性支撑，没有虚拟仿真技术的研究与发展，虚拟实验教学环境建设就是空中楼阁。

主题二主要涉及虚拟实验教学体系研究，包括实践教学、教学方法、实验教学体系、实验教学改革和教学模式共5个关键词。随着虚拟实验教学环境建设和虚拟实验教学活动开展愈加深入，必然会对原有实验教学体系和教学模式带来更新与重构。因此，如何重构虚拟环境下实验教学体系、创新虚拟实验教学模式和方式方法成为该领域研究的重点。

主题三主要涉及虚拟实验设计与开发技术研究，包括Virtools、Simulink、LabVIEW、Flash、Matlab和VRML共6个关键词。虚拟实验设计与开发是虚拟实验教学实施与开展的前提条件，而计算机硬件发展和计算机软件开发技术为虚拟实验设计开发研究提供了重要的技术支撑和工具支撑，Virtools、Simulink、LabVIEW、Flash、Matlab和VRML等各种虚拟技术的发展，促进了从技术角度探讨虚拟实验的开发应用，进一步丰富虚拟实验的研究和实践。

主题四主要涉及虚拟实验设计与开发过程研究，包括虚拟实验室、虚拟仪器、网络、虚拟实验、远程教育、交互共6个关键词。一个完整虚拟实验的设计开发包括虚拟实验仪器、虚拟实验交互过程与虚拟实验空间（虚拟实验室）三个层次。此外，基于网络技术的虚拟交互为异步学习和异地实验提供了技术支撑，这进一步促进了网络实验教学和远程教育的发展。

（五）关键词多维尺度分析

关键词聚类分析可以得到虚拟实验研究各领域之间的相关性，有助于明确虚拟实验的研究趋势。为得到更加明确的聚类结果，研究使用多维尺度分析对聚类分析结果进行验证，以更加直观地呈现虚拟实验的研究热点（见图5）。

在图5关于虚拟实验研究热点战略坐标图中，小圆圈表示各个高频关键词所处位置，圆圈距离中心越近越能反映其核心地位，同时圆圈之间距离越近，表示它们的相关性越大。横轴为向心度，表示研究聚类内部各要素联系密切程度;纵轴为密度，表示研究聚类间相互作用强度。横轴和纵轴将坐标图分为四个象限，主题一跨第二、第三象限，但主要位于第三象限，该象限向心度和密度都比较低，表示虚拟实验教学环境建设研究内部联系不够紧密，且与其他聚类相互作用较弱。主題二同样跨第二、第三象限，但主要位于第二象限，该象限向心度较低，但密度较高，表示关于虚拟实验教学体系和教学模式的研究较为紧密，但与其他聚类的联系不够。主题三主要位于第四象限，该象限向心度较高但密度较低，说明虚拟实验研究中关于虚拟实验开发技术的研究虽然和其他领域关系密切，但内部研究还不够成熟。主题四位于第一象限，该象限密度和向心度都比较高，说明虚拟实验研究中关于虚拟实验应用的研究关联性强，研究结构也比较成熟稳定。

三、研究热点

虚拟实验研究领域知识图谱可以较好地反映该领域下各个研究主题之间关联密切程度，并由此分析得出该领域未来的发展趋势。从上述分析可以看出，虚拟实验相关研究主要围绕虚拟实验的教育应用研究和虚拟实验设计、开发及相关技术研究两大板块展开，并由此延伸出四个主要研究领域，即虚拟实验教学环境建设研究、虚拟实验教学体系研究、虚拟实验设计与开发技术研究和虚拟实验设计与开发过程研究。

（一）虚拟实验教学环境建设研究

信息技术的不断进步促进了教育教学方式的持续变革，传统实验教学环境受限于时间、地点、经费和设备的约束，极大制约了学生的动手能力和创新能力。我国最早在《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》中提出要加强优质网络课程和实验系统、虚拟实验室建设，并将虚拟仿真实训教学软件建设情况作为高等院校教育信息化发展水平框架的主要指标[4]。实验教学环境从实景到虚拟的变化，推动着实验教学方式从以师生语言交互为主转变为以多感官沉浸式交互为主，有效提升学生学习兴趣，促进实验教学信息传输的高效性和保真性，提升实验教学效果。因此，虚拟实验教学环境建设研究成为虚拟实验研究的一大热点。

虚拟实验教学环境包含开展虚拟实验教学的硬件（计算机终端、虚拟实验设备、网络服务器和设备场地等）环境和软件（基础软件、虚拟实验操作系统和虚拟实验教学平台）环境两部分，硬件环境主要用于为虚拟实验教学开展提供物理设备支持，软件环境主要包括虚拟实验操作控制中心、虚拟实验教学与管理中心和虚拟实验教学资源中心。虚拟仿真实验教学中心是集虚拟仿真实验教学资源、平台、队伍和制度建设于一体，以虚拟仿真技术等计算机技术服务实验教学，促进优质实验教学资源开放共享的虚拟实验教学环境。截至目前，我国已建成1000余个国家级虚拟仿真实验教学中心和虚拟实验教学项目，在整合各类实验教学资源，推进高校实验教学模式改革，促进信息技术在教育教学的规范应用方面具有重要作用。

（二）虚拟实验教学体系研究

虚拟实验教学体系是指促进创新型人才培养的虚拟实验教学包含的实验教学目标、实验教学内容、实验教学过程、实验教学评价及实验教学管理等因素综合构成的相互联系的有机系统。虚拟实验教学体系建设是虚拟实验研究和开展的核心工作。虚拟仿真技术等计算机信息技术在促进虚拟实验教学环境建设和虚拟仿真实验教学活动的开展上的逐渐深入，给传统实验教学体系和教学模式带来影响。因此，探索如何重构虚拟环境下的实验教学体系、推动虚拟实验教学模式重构成为虚拟实验研究的重点领域。相关研究人员已对虚拟实验教学体系和教学模式开展系列探索，如构建远程教育环境下的“实验前预习—实验中帮助—实验后测试”三阶段教学体系[5]，基于虚拟仿真实验教学中心开展“理论授课—虚拟实验—实验室教学”的“虚实结合”实验教学模式[6]，还有研究人员提出在虚拟实验教学体系构建中存在重虚仿轻实践、重验证轻创新、重购置轻研发和重导学轻自学的“四重四轻”问题[7]，为推进虚拟实验教学研究和实验教学环境建设提供了指导方案。

（三）虚拟实验设计与开发技术研究

计算机软硬件技术的快速发展为虚拟实验研究提供了技术支持和平台工具支撑，虚拟仿真技术通过计算机模拟真实实验环境和人机交互促进学生探究性学习、分析能力和创新实践能力的发展。关于虚拟实验设计与开发技术的研究，大致可以分为基于网络通信技术的探索尝试阶段、基于程序建模技术的开发建设阶段和基于系统性建设的应用创新阶段。探索尝试阶段以DCOM（Distributed Component Object Model，分布式组件对象模型）、WWW（World Wide Web，万维网）和VRML探索远程虚拟实验教学通信与管理。开发建设阶段基于LabVIEW、Virtools、Simulink、Flash和Unity 3D等虚拟程序开发环境和可视化仿真软件构建虚拟实验系统，增强虚拟实验仿真效果和交互能力，有效促进虚拟实验教学水平提升。应用创新阶段不以某种单一的软件或技术为主，而是综合运用网络通信技术、三维建模、体感交互等多种虚拟技术，构建系统化、集成化虚拟实验系统或虚拟实验环境，对整合虚拟实验资源、创新人才培养、促进虚拟实验的跨越发展起重要的推动作用。

（四）虚拟实验设计与开发过程研究

由于虚拟实验的趣味性、虚拟性、易维护性和跨时空等特点，目前主要应用在课程教学、实习实训和企业实践等教学培训活动方面。关于虚拟实验设计與开发研究，主要涉及如何基于学习理论和教学理论设计虚拟实验改善课程实验教学质量，如何通过交互设计提升虚拟实验及实验系统的交互感知水平，以及如何在网络在线课程中结合虚拟实验优化实践性教学效果。实验是实践性学科重要的教学过程，虚拟实验基于仿真的虚拟仪器和虚拟设备，目前广泛地应用在医学、工程、建筑等实践性学科和物理、化学等理论性学科领域。以具身认知理论、迁移理论、认知负荷理论等教学理论为指导的虚拟实验开发有助于更好满足实验教学要求，更好提升实验教学效果。交互性是虚拟实验应用过程中关注的主要方面，因此关于虚拟实验交互设计及交互设计应用效果的研究有助于激发学生实验兴趣和提升实验体验[8]。另外，在以慕课课程主导的网络在线课程学习中，普遍存在重理论轻实践的现象，这不利于学生知识体系的完整构建。而融入虚拟实验的在线课程可以较好地弥补异步空间实践环境和实验设备缺失的弊端，实现课程资源开放共享，促进在线学习效果提升[9]。

四、发展趋势

综上所述，虚拟实验作为当前实验教学的重要组成部分，在促进实验教学资源均衡、推动学生问题分析能力和创新能力发展等方面有较为广阔的发展前景。结合虚拟实验的研究和实践现状，提出以下四点研究趋势。

（一）个性化虚拟实验教学环境设计与开发研究

虚拟实验教学环境下学习者具有的个性化学习目标和需求是虚拟实验教学持续发展和价值最大化的影响因素，所以在虚拟实验教学环境建设中应充分考虑并支持学生轻松、投入的学习体验和个性化学习过程。当前对于虚拟实验教学环境的设计多是基于固定的实验目标、规范的实验操作过程和预定的实验结论的验证性实验，这是一种教师本位和知识本位的实验教学逻辑，忽略了学生的主观能动性和创造性思维能力发展，不利于当前高等教育领域提倡的复合型、创新型人才培养目标的实现[10]。因此，要促进复合型、创新型人才培养，首先要具备个性化学习过程和学习活动，而个性化虚拟实验教学环境作为开展个性化、沉浸式虚拟实验教学活动的重要支撑平台，支持和帮助学习者知识的自主建构和创新发展[11]。未来的虚拟实验教学环境应立足于个性化实验教学平台开发打造、个性化虚拟实验教学方式方法构建、个性化实验教学管理机制创新和个性化实验教学支持服务保障等视角开展研究及探索实践，提升实践性教学人才培养质量。

（二）虚拟实验教学团队构建研究

已有研究通过打造高质量虚拟实验平台和虚拟实验教学系统提升虚拟实验教学环境建设质量，促进学生学习兴趣激发，同时培养学习者的问题分析能力、问题解决能力和创新能力。如果在虚拟实验教学环境研究中过多关注软硬件为主的实验环境建设，忽视了作为人才培养第一要素的教师队伍的建设，同时由于实验教学团队教师比较擅长学科研究与实践，而缺乏信息技术和虚拟实验研发的能力，甚至直接向企业购买标准化虚拟实验产品，无法突出学科和专业特色，那么高水平、高素质的创造型人才培养就是空中楼阁。同时，相关文件也指出，虚拟实验教学团队应同时具备虚拟实验教学和虚拟实验资源开发与环境维护的双重功能，这是虚拟实验持续发展的重要保障[12]。所以，从提升团队教学水平、实验水平、技术水平和管理水平等角度加强虚拟实验教学团队建设是促进虚拟实验教学发展的重要路径。如通过师资互聘、校企合作等手段打造一支具有先进教育教学理念、高水平实验操作能力、较强信息技术开发能力，能准确把握技术发展方向和专业建设方向，包含学科理论专家、实验教学专家、平台维护人员和实验管理人员的虚拟实验教学团队。或采用从校内虚拟实验教学团队中遴选实验教学经验丰富的教师参加虚拟实验开发技术培训的“内培”模式，以及从校外虚拟现实技术企业中引进具有丰富开发经验的技术骨干的“外引”模式，支撑虚拟实验教学资源开发，促进虚拟实验教学团队建设发展。

（三）混合学习环境下虚拟实验教学应用研究

混合环境下的虚拟实验教学是基于混合式学习理念，融合在线学习平台、虚拟实验教学环境和线下实验室并发挥虚拟实验和传统实验优势的实验教学方式[13]。从线下实验室教学到虚拟实验教学再到混合虚拟实验教学的进化路径是实验教学发展的趋势所在。当前研究对线上、线下虚实结合的实验教学已有初步探讨，如在大学计算机课程教学上提出“MOOC+虚拟实验”的混合教学模式[14]，基于具身认知理论设计开发健康教育VR游戏[15]，在一定程度上为混合环境下虚拟实验教学研究提供了理论思路。但相关研究缺乏虚拟实验教学模式应用及教学效果、教学质量评价的实证研究，以及关于虚拟实验环境下的教师专业发展和虚拟教研研究。未来希望基于我国虚拟实验教学的发展现状和教学实践现状，增强以实证研究范式探讨虚拟实验教学应用的促进机制。

（四）虚拟实验及实验环境开发的新技术研究

虚拟实验环境中高沉浸感、强交互性的实验操作让学习者专注于体验虚拟实验活动，加强对虚拟实验及实验环境开发、集成的关键技术研究，有助于提升虚拟实验操作体验的沉浸感和交互性，促进实验目的达成。尽管目前的虚拟技术可以较好地应对虚拟实验开发及实验环境构建，但仍存在一些问题。如有学者提到当前在虚拟实验技术上主要存在三个方面的问题：第一是核心技术开发深度的问题，第二是实验环境中用户信息安全性的问题，第三是实验环境的可访性问题[16]。另外，还有如虚拟实验道德伦理等问题。目前也有一部分研究开始致力于探讨新技术与虚拟实验的融合应用，如杨思等人将数字全息虚拟投影技术应用在服装测试上，有效增强空间视觉效果和沉浸感[17]。刘东奇等提出基于边缘计算信息网架构的配电台虚拟电站运行控制策略，在虚拟电站实验中有效克服信号延迟和远程传输成本等问题[18];在虚拟实验环境及用户信息安全方面，区块链技术的非对称加密机制可以为用户信息和实验数据安全提供保障[19]。基于此，作为新兴信息技术，未来虚拟实验技术会带来更多高价值应用。

參考文献

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[4]中华人民共和国教育部.教育部关于印发《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》的通知[EB/OL].（2012-03-13）[2021-09-01].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A16/s3342/201203/t20120313_133322.html.

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（责任编辑 王策）

Knowledge Landscape and Prospect for the Status and Trends of Domestic Virtual Experimental Research

—Based on the Perspective of Bibliometric over the Past 20 Years

WU Huajun 1，CHEN Qitie 1，HE Juhou 2

（1.Guizhou Tengyun Education Technology Co.， Ltd.，Guiyang，Guizhou，China 550081; 2.Key Laboratory of Modern Teaching Technology，Ministry of Education，Shaanxi Normal University，Xi’an，Shaanxi，China 710062）

Abstract： Experimental teaching is the main approach for training students’ practical ability and creative ability.Based on technologies like media，computer simulation and virtual realtiy，etc.to create related hardware and software experimental operating environment，virtual experiment can complete great things in experimental teaching.In order to master the research hotspots and developing trends of national virtual experiment research in a better way，the author has borrowed the bibliometrics and knowledge map research methods to carry out quantitative statistics and qualitative analysis towards literatures related to virtual experiment over the past years retrieved in CNKI.The results show that national virtual experiment research has presented the trend of “increasing year by year and declining periodically”，and research institutions and teams of science and engineering have become the main force of virtual experiment research.Based on the results of visualized analysis，cluster analysis and multi-dimensional scale analysis of key words，the research has found that virtual experiment research field mainly involves two sections like the application research of virtual experiment education and teaching，and the design，development and related technology research of virtual experiment，hence deriving into four main areas like research on the construction of virtual experimental teaching environment， research on the virtual experimental teaching system，research on virtual experiment design and development technology，and research on the virtual experimental design and development process.The article has predicted that the future virtual experiment research will revolve around four aspects like the construction of personalized virtual experiment teaching environment， construction of virtual experimental teaching innovation team，application of virtual experiment teaching and virtual experiment design in a mixed environment， and research on new technologies of virtual experimental design and development.

Key words：  virtual experiment;virtual simulation experiment;virtual reality technology;experimental teaching;higher education;knowledge map