從教育發(fā)展的歷史變革來(lái)看，文字、造紙、印刷、計(jì)算機(jī)等都引起了教育的重大變革，而虛擬現(xiàn)實(shí)與教育的結(jié)合，勢(shì)必也將推進(jìn)教育領(lǐng)域的飛速發(fā)展，早在1985年，美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書(shū)館(The National Library of Medicine，簡(jiǎn)稱(chēng)NLM)就嘗試?yán)锰摂M現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)展部位解剖的仿真教學(xué);進(jìn)入世紀(jì)年代，洛賓比得迪和馬克英格里伯格提出創(chuàng)建一個(gè)虛擬現(xiàn)實(shí)物理實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)想，用于模仿復(fù)雜物理實(shí)驗(yàn)的反應(yīng)機(jī)理，使學(xué)生能夠在虛擬仿真的情況下進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn)操作;進(jìn)入21世紀(jì)，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬仿真教學(xué)得以大范圍的推廣應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的“虛擬現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室”內(nèi)，參與者可以暢所欲言，發(fā)表自己的觀點(diǎn)與看法，同時(shí)，還可以從任意的角度觀察和縮放圖形，進(jìn)行學(xué)習(xí)。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)可以有效降低實(shí)訓(xùn)成本，使得教育資源更加均衡。廣州智能工廠虛擬仿真科學(xué)教育

從教學(xué)環(huán)節(jié)上來(lái)講，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的儀器分析實(shí)驗(yàn)課程，可以實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)：為學(xué)生提供了更多實(shí)踐操作機(jī)會(huì)。課堂上教師只需強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)即可，將課堂充分留給學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)，真正意義上實(shí)踐“以學(xué)生為中心”的教育理念。實(shí)現(xiàn)探究性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究和創(chuàng)新意識(shí)。“錯(cuò)誤操作會(huì)損害儀器設(shè)備甚至引發(fā)實(shí)驗(yàn)安全事故”，這也是實(shí)驗(yàn)教學(xué)中驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)較多的重要原因之一，而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)則能彌補(bǔ)這一不足，為學(xué)生提供“試錯(cuò)”的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生單獨(dú)自主完成實(shí)驗(yàn)探究，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)設(shè)想，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。鄭州自動(dòng)化虛擬仿真專(zhuān)業(yè)建設(shè)虛擬仿真訓(xùn)練可以模擬真實(shí)情況下的各種難題和挑戰(zhàn)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目還可以打破地理限制，讓學(xué)生們跨越時(shí)空進(jìn)行合作學(xué)習(xí)。學(xué)生們可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和數(shù)據(jù)交流，與遠(yuǎn)在他處的同學(xué)一起進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果討論。這種合作學(xué)習(xí)的方式不僅拓寬了學(xué)生們的視野，還培養(yǎng)了他們的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的打破時(shí)空限制也給教育者帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。教育者需要充分了解和掌握虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目的技術(shù)和操作方法，為學(xué)生們提供良好的指導(dǎo)和支持。此外，教育者還需要?jiǎng)?chuàng)新教學(xué)設(shè)計(jì)，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相結(jié)合，提供全方面的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和知識(shí)掌握。

在過(guò)程控制虛擬仿真中，學(xué)生可以安全地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，而無(wú)需擔(dān)心可能的事故和損壞。實(shí)際工廠環(huán)境中的一些工藝過(guò)程可能涉及高溫、高壓、有毒物質(zhì)等危險(xiǎn)因素，但虛擬仿真提供了一個(gè)安全的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生可以放心地進(jìn)行試驗(yàn)和調(diào)試，探索不同的控制策略，優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，并觀察系統(tǒng)的響應(yīng)。這種安全性使得學(xué)生能夠更加自信和勇敢地進(jìn)行實(shí)踐，發(fā)展他們的實(shí)踐技能。過(guò)程控制虛擬仿真還提供了多樣性和復(fù)雜性的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。它可以模擬各種不同類(lèi)型的工業(yè)過(guò)程，包括化工、能源、制造等領(lǐng)域。虛擬仿真訓(xùn)練可以提高學(xué)習(xí)者的記憶能力和理解深度。

根據(jù)沉浸式體驗(yàn)角度分類(lèi)：人——虛擬環(huán)境交互式體驗(yàn)系統(tǒng)中，用戶(hù)則可用過(guò)諸如數(shù)據(jù)手套，數(shù)字手術(shù)刀等的設(shè)備與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，如駕駛戰(zhàn)斗機(jī)模擬器等，此時(shí)的用戶(hù)可感知虛擬環(huán)境的變化，進(jìn)而也就能產(chǎn)生在相應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界中可能產(chǎn)生的各種感受。如果將該套系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、多機(jī)化，使多個(gè)用戶(hù)共享一套虛擬環(huán)境，便得到群體—虛擬環(huán)境交互式體驗(yàn)系統(tǒng)，如大型網(wǎng)絡(luò)交互游戲等，此時(shí)的VR系統(tǒng)與真實(shí)世界無(wú)甚差異。根據(jù)系統(tǒng)功能角度分類(lèi)：系統(tǒng)功能分為規(guī)劃設(shè)計(jì)、展示娛樂(lè)、訓(xùn)練演練等幾類(lèi)。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，建筑師和設(shè)計(jì)師可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬，從而避免了實(shí)際建造工程中的錯(cuò)誤和成本浪費(fèi)。土木建筑虛擬仿真科學(xué)教育

利用虛擬仿真技術(shù)，科研人員可以在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行試驗(yàn)，避免了大量的實(shí)驗(yàn)成本和時(shí)間浪費(fèi)。廣州智能工廠虛擬仿真科學(xué)教育

超越實(shí)體實(shí)驗(yàn)室：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室改變教育格局：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室還可以跨越時(shí)空，將學(xué)生帶入到平常無(wú)法親臨的場(chǎng)景和領(lǐng)域。例如，學(xué)生們可以通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室參觀古代文明的遺址、探索宇宙的奧秘、體驗(yàn)不同氣候和地理環(huán)境等。這種虛擬旅程讓學(xué)生們能夠開(kāi)闊眼界、拓寬知識(shí)領(lǐng)域，并更好地理解科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用和意義。除了學(xué)生的受益，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室還為教師提供了全新的教學(xué)工具和資源。教師們可以根據(jù)不同的課程和學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)和創(chuàng)建自己的虛擬實(shí)驗(yàn)室，定制實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景和模擬器。他們可以監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程，及時(shí)提供指導(dǎo)和反饋，并利用虛擬環(huán)境進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示和講解。這種個(gè)性化的教學(xué)方式可以更好地滿(mǎn)足學(xué)生的需求，提高教學(xué)效果。廣州智能工廠虛擬仿真科學(xué)教育