时间：2023-05-29 17:44:22
1.1能够激发学生的学习兴趣，使其发挥主观能动性
虚拟实验室具有3个特色，即沉浸性、交互性和构想性[4]：能够使学生沉浸在虚拟场景中，投身于实验活动中，并及时准确得到反馈信息，使学生从视听触摸各方面获得直观感受。虚拟实验技术是将文字、图形、声音、图像、动画有效的结合在一起全方位地呈现给学生，这样就可以不断地刺激学生的感官，激发学习兴趣。而且，虚拟实验技术采用问题式教学法，将学生带入问题存在的环境，有针对性启发性地引导学生思考；并能将抽象的学习和现实病例结合起来，诱导学生展开联想，主动思考；学生可以直接与周围虚拟环境进行交流，图文并茂的功能使其获得丰富的感性认识，加深对抽象概念的理解和记忆，逐步培养学生分析、综合、归纳等思维能力，并能最大程度激发学生的学习兴趣[5]。虚拟实验室应用于临床诊断学，打破传统教师在学习过程中的主导地位，使学生能够很好地发挥主观能动性，提高主动思考，逐步解决问题，培养临床思维的能力。将学习新知识、反复练习和自我测试有效地结合，形成一种积极、生动、高效的教学模式。这是以往传统教学方式无法比拟的，因此在教学中具有重要的、不可替代的作用。
1.2节约教学资源，弥补教学条件欠缺
传统的临床诊断学包括理论授课和实习教学两部分，主要以教师讲授、书写板书、结合幻灯片演示和示教来进行教学。面临教学场地限制、教学经费缺乏、师资力量不足等问题。而且，学生主要获得的是间接知识。虚拟实验室可以创建出虚拟的学习环境，解决上述存在的教学问题，使学生能够直观形象的进行观察和学习。而且能够反复利用，节约教学成本和资源。诊断学教学无论问诊、体格检查还是辅助检查的判读，都需要反复演练，逐步培养学生的临床思维和实践能力，利用虚拟实验技术可以解决日益增长的医学生数量和有限的教学资源之间的矛盾。
1.3提高医学生临床实践经验，减少医患矛盾
在医学院校中以往的传统教学以课堂授课为主，学生缺乏实践经验，纸上谈兵难以很好掌握诊断学基本功。虚拟实验技术的优势之一就是可以让学生们反复实践，改变原来只能听，而摸不着看不见的状态。能够模拟各种疾病，不同的症状和体征，医学生可以根据自己的情况，自由选择，因材施教，反复训练。另外，医学领域需要与患者、家属密切接触，而目前医患关系欠佳，学生很难单纯通过临床实习全面系统获得诊断学的实践经验，甚至存在增加医患矛盾和医疗隐患的风险。而虚拟现实技术既能提高教学质量，又可以规避矛盾，消除隐患，减少风险。
1.4完善临床技能考核综合评估体系
以往的医学考试通常重视理论知识的掌握，而轻视临床实际操作能力的检验。学生往往死记硬背，而不会活学活用。虚拟实验室应用于诊断学考核中，可以根据情况设计出各种模块，如某种疾病的问诊，阳性体征的查体，心电图的判读及临床基本穿刺操作，可以全面考核学生的临床技能的实际掌握情况，便于发现教学中存在的问题和遗漏，查漏补缺，及时修正，确保教学质量的提高。
2虚拟实验室在临床诊断学各部分教学中发挥的作用
医学教育涉及人体的复杂结构和功能，传统教育依靠教师口头讲授、板书、挂图，即使结合多媒体声音、图像等也无法将人体的立体结构呈现给学生。而虚拟实验技术可以将人体从整体到局部，从内部到外部，包括神经系统、血管系统等，均可立体形象的展示出来，使学生一目了然，从感性认识开始，逐步掌握相关知识[6-7]。临床诊断学作为各临床学科的基础，将虚拟实验技术贯穿至诊断学各部分教学内容中，可大大提高教学质量和效果。临床诊断学主要包括4个部分：
2.1问诊
问诊是医学生成长为临床医生前所必须掌握的重要技能，而且对于疾病的诊断至关重要。但初学诊断学的学生，在学习问诊阶段也会遇到很多问题，比如患者的配合、语言表达能力、沟通能力、受教育程度等都会影响问诊的效果。而利用虚拟患者，人机对话问诊，模拟问诊全过程，反复演练，有利于医学生掌握规范的问诊用语和正确的问诊方法。也能激发学生的学习兴趣，增强信心，有效地掌握问诊方法和技巧。
2.2系统体格检查
该部分是临床诊断学教学中的重点和难点，理论授课讲述内容多，必须结合实际演练才能很好掌握，而临床实习中，由于患者数量及病种的限制，常常出现实习内容与住院患者不匹配的现象。而且，目前医患关系紧张，患者维权意识强，很难充分配合。利用虚拟标准化病人可以解决这些问题。虚拟标准化病人系统是由两部分组成：电子标准化病人和多媒体软件。多媒体教学软件可将相关的文字、图片、声音等有机地结合在一起，尽可能模拟真实患者设计[8]。学生可以在虚拟标准化病人身上进行系统的体格检查，可以反复练习心肺腹部视触叩听4步查体操作；可以看到虚拟标准化病人疼痛、病理反射等反应；触到甲状腺肿大、肝脾肿大等阳性体征；叩出清音、浊音、鼓音、实音；听到正常或异常的心音、呼吸音、心脏杂音、肠鸣音等。其中，心脏听诊最为复杂抽象，学生难以很好掌握，虚拟标准化病人可设计各种类型的杂音反复对比，并结合多媒体技术可将杂音产生原理与心脏运动、心动周期、心电图相结合以动画的形式演示给学生，将抽象复杂的知识形象生动的呈献给学生。另外，虚拟标准化病人具有纠错功能，并给出评分，使学生们在反复演练中逐步掌握扎实的临床基本功。
2.3辅助检查
以心电图教学为例，在心电图学习过程中，学生往往感到抽象、难以理解记忆。要想提高心电图认识的水平与能力，就要让学生们从原理入手，了解心脏的结构，传导系统解剖以及心电图形成的原理。虚拟实验技术可以创建出心脏三维模型，让同学们直观地从不同角度、不同切面研究心脏结构，明确心电活动的产生原理[9]。另外，给虚拟标准化病人反复行心电图检查可使学生多动手、多练习、多思考，一边操作，一边学习图形，并结合具体病例判读各种异常心电图。理论联系实际，提高医学生的动手能力和临床思维能力。
2.4临床基本操作
关键词： 虚拟语气 教学案例 教学反思
因为下一节课我要教给学生一个新的语法现象――虚拟语气（用于条件状语从句中），所以在快下课时我请学生们翻译了两个句子：1.如果我是一只小鸟，我会在天空中自由的飞翔。2.如果我是你，现在我就会更加地努力学习。学生们翻译为：1.If I am a bird，I will fly freely in the sky.2.If I am you，I work harder now.而正确的翻译为：1.If I were a bird，I would fly freely in the sky.2.If I were you，I would work harder now.我及时纠正了他们的错误。学生们立刻表示疑惑或不解，因为这和中文有很大的差异，和以前学过的时态也有很大的不同。他们提出了一些问题：为什么条件状语从句不用一般现在时？主句为什么用过去将来时？如果从句用过去时I应和was相配，为何用were，这难道不是语法错误吗？你是用英语中的哪种句型来翻译的？学生们提出的问题引起了我的重视，带着这些疑问，我精心准备了一节虚拟语气（用于条件状语从句）的课，力争通过这节课的教授能帮助学生理解虚拟语气，解决他们的疑惑，并使其能在练习中灵活而正确地运用。
在教授虚拟语气前要考虑以下几个方面：
1.课前学情分析：教学对象为高中二年级上的学生，他们大都从没有接触过虚拟语气，对他们来说这是全新的，而且教授的是虚拟语气在条件状语从句中的运用，容易和以前学过的真实的条件状语从句混淆；会对谓语动词的几种表现形式混淆，不易掌握虚拟条件句的倒装。
2.教材分析：本课所教授的是虚拟语气在条件状语从句中的运用，有三种情况：与现在、过去、将来事实相反。重点：谓语动词的表现形式特别是were to，should+动词原形；虚拟条件句的倒装（were/should/had在条件状语从句的句首）；条件状语从句表示的行为和主句表示的行为所发生的时间不一致。
下面是虚拟语气（用于条件状语从句）的课堂教学设计：
教学目标：知识性目标：虚拟语气在条件状语从句中的运用。
技能性目标：通过小组合作学习提升学生的自学能力，帮助他们养成一种良好的学习英语语法的习惯。
情感性目标：通过学习，让学生们感到合作学习的快乐，增加学习的自信心，更加乐于学习，对英语学习更有兴趣。
教学重点：虚拟语气在条件状语从句中的三种形式和虚拟语气在条件状语从句中的倒装。
教学难点：条件状语从句表示的行为和主句表示的行为所发生的时间不一致。
教学过程：
Step 1：Lead-in
There are three moods in English.They are the indicative mood（陈述句），the imperative mood（祈使语气），and the subjunctive mood（虚拟语气）.
Look at the following sentences，try to indicate what kind of mood it belongs to.（学生活动：采用合作学习方法，四人一组进行讨论，选出一人来汇报）
1.There are two sides to every question.每个问题都有两个方面。
2.Were you busy all day yesterday?昨天一整天你都很忙吗？
3.How good a teacher she is!她是多好的一位老师啊！
The above sentences belong to the statement mood.
4.Never be late again!再也不要迟到了。
5.Don’t forget to turn off the light.别忘了关灯。
The above sentences belong to the imperative mood.
7.If I were a bird，I could fly freely in the air.如果我是一只小鸟，我就能在空中自由地飞翔。
8.If I were at school again，I would study harder.如果我现在在校的话，我会好好学习的。
9.If I were you，I should seize the chance to go abroad.如果我是你，我会抓住出国的机会。
The above sentences belong to the subjunctive mood.
语气（mood）是动词的一种形式，表示说话人对某一行为或事情的看法和态度。
（此处的目的是让学生初步感知英语中的三种语气，在昨天的课上也提到了虚拟语气，因此此时学生不难判断7―9句的语气。）
Step 2：Introduce the kinds of mood
语气的种类：
（1）陈述语气（the indicative mood）：表示动作或状态是现实的、确定的或符合事实的，用于陈述句、疑问句和某些感叹句。
（2）祈使语气（the imperative mood）：表示说话人对对方的请求或命令。
（3）虚拟语气（The subjunctive mood）：表示动作或状态不是客观存在的事实，而是说话人的主观愿望、假设或推测等。
（通过这一环节让学生进一步掌握三种语气的概念，从而为下面学习虚拟语气打下基础。）
Step 3：The subjunctive mood――unreal conditionals
虚拟条件句就是对现实条件的一种虚拟假设，所假设的条件一般不符合事实或与事实相反或在现实中发生的可能性极小。根据时间的不同，虚拟条件句可分为三种，即与现在事实相反的虚拟条件句、与过去事实相反的虚拟条件句及与将来事实相反的虚拟条件句。
The structure of the unreal conditionals
1.表示与现在事实相反
If I had enough money now，I would lend it to you.
If I were you，I would go to tell him the real feeling upon him.
2.表示与过去事实相反
If he had taken your advice，he wouldn’t have made such a bad mistake.
She would have come to enjoy the party if she hadn’t been very busy.
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3.表示与将来事实相反
If you came tomorrow，we would have the meeting.
If it were to rain tomorrow，the sports meeting would be put off.
If he should not come tomorrow，we should put off the meeting till next Monday.
注意：（1）在与将来事实相反的条件从句中，我们可以用过去式、were to或should+do来表示。
（2）当条件状语从句表示的行为和主句表示的行为所发生的时间不一致时，动词的形式要根据它所表示的时间作相应调整。如：
If they had worked hard，they would be very tired.（从句说的是过去，主句指的是现在）
If you had followed my advice，you would be better now.（从句说的是过去，主句指的是现在）
（3）在虚拟语气的从句中，动词“be”的过去时态一律用“were”，不用was，即在从句中be用were代替。
如：If he were here，everything would be all right.
Were I to do the work，I should do it some other day.
Practice：
一、单选：
1.I didn’t see your sister at the meeting.If she ?摇?摇?摇，she would have met my brother.（D）
A.has come?摇 B.did come?摇 C.came?摇 D.had come
2.If he ?摇?摇?摇 quietly as the doctor instructed，he would not suffer so much now.（C）
A.lies?摇 B.lay?摇 C.had lain?摇 D.should lie
3.You didn’t let me drive.If we ?摇?摇 in turn，you ?摇?摇 so tired.（D）
A.drove；didn’t get?摇
B.drove；wouldn’t get
C.were driving；wouldn’t get?摇
D.had driven；wouldn’t have driven
4.If he ?摇?摇?摇，he ?摇?摇?摇 that food.Luckily he was sent to the hospital immediately.（B）
A.was warned；would not take?摇
B.had been warned；would not have taken
C.would be warned；had not taken?摇
D.would have been warned；had not take
5.If you ?摇?摇?摇 my advice，you would not have failed the exam.（C）
A.take?摇 B.took?摇 C.had taken?摇 D.will take
二、改错
1.If I were a bird，I will fly to Taiwan to have a look.（would）
2.If you listened to the teacher carefully yesterday，you would know how to answer the questions now.（had listened）
3.If you had studied before，you are a college student now.（would be）
（通过表格和这两个练习，让学生熟练虚拟语气在条件状语从句中的运用，加深对其的映像。在教的过程中尤其要强调与将来事实相反的虚拟语气的三种写法，以及虚拟语气的错综时间条件句，学生在练习的过程中会忘记主句和从句表达了两个不同的时间。）
Step 3：The inversion of the unreal conditionals（虚拟条件句的省略）
在虚拟条件句中，为了强调所假设条件的虚拟性，或突出说话人的一种主观愿望，虚拟条件句可用省略结构。虚拟条件句的倒装是通过去掉if，把条件从句谓语中的助动词、情态动词或系动词（had，were，should）放在句首实现的。例如：
Had I been in that situation，I would not have let the thief escape away with so much money.=If I had been in that situation，I would not have let the thief escape away with so much money.
Should there be a drought，what should we do at that time?=If there should be a drought，what should we do at that time?
Were I at school again，I would study harder.=If I were at school again，I would work harder.
Practice：
1.?摇?摇?摇 to do the work，I should do it some other day.（C）
A.If were I?摇 B.I were?摇 C.Were I?摇 D.Was I?摇?摇
2.?摇?摇?摇 tired，your health care and other benefits will not be immediately cut off.（B）
A.Would you be?摇B.Should you be?摇
C.Could you be?摇 D.Might you be?摇?摇
3.?摇?摇?摇?摇 I known it，I should have told him.（B）
A.Have?摇 B.Had?摇 C.If?摇 D.Having?摇?摇
（此练习是对上面学的知识的巩固）
Pay attention to：在省略if的条件句中，否定形式的谓语动词不能用动词的缩略形式。
（F）Weren’t it for the expense，I would go abroad.
（T）Were it not for the expense，I would go abroad.
Step 4：Conclusion：
After learning，make students conclude what they have learned in class so as to master these rules easily.
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（先请学生对本课所学的知识点进行小结，并谈谈学习本课的体会。让学生作课堂小结，突出以学生为本，学生主动学习的重要性；然后老师作综合陈述，在陈述过程中给予学生充分肯定，给学生增添学习英语的信心。）
Step 5：Feedback practice（此项为反馈练习，旨在通过练习发现学生的薄弱环节，在下节课的教学中加以巩固）
1.?摇?摇 today，he would get there by Friday.
A.Would he leave?摇B.Was he leaving?摇
C.Were he to leave?摇 D.If he leave
2.?摇?摇?摇 I be free tomorrow，I could go with you.
A.Could?摇 B.Should?摇 C.Might?摇 D.Must
3.?摇?摇?摇 to do the work，I should do it some other way.
A.If were I?摇 B.I were?摇 C.Were I?摇 D.Was I
4.?摇?摇?摇 your letter，I would have written back two days ago.
A.If I received?摇 B.Should I receive?摇
C.Had I received?摇D.If I could have received
5.?摇?摇?摇，he would have passed the exam.
A.If he were to study?摇B.If he studied hard?摇
C.Had he studied hard?摇D.Should he study hard
6.Should it rain，the crops ?摇?摇?摇.
A.would be saved?摇B.would have been saved?摇
C.will be saved?摇 D.had been saved
7.If you ?摇?摇?摇 at school，you ?摇?摇?摇 a college student now.
A.had studied hard；would have been
B.should have studied hard；should have been
C.had studied hard；would be
D.would study hard；must have been
8.Sir，if――if I ?摇?摇 your advice to practise more，I ?摇?摇 so sorry now.
A.followed；won’t feel?摇 B.had followed；won’t feel
C.followed；wouldn’t feel?摇 D.had followed；wouldn’t feel
9.If he ?摇?摇?摇?摇 to the teacher attentively，he ?摇?摇?摇 the answer to the problem now.
A.had listened，would have known?摇 B.listened，would know
C.listened，would have known?摇D.had listened，would know
10.If it ?摇?摇?摇 another ten minutes，the game would have been called off.
A.had rained?摇 B.would had rained?摇 C.have seen?摇D.did see
教后反思：
本课采用多媒体教学，通过学生小组活动判断句子的语气引出所讲内容，引起学生对即将学习虚拟语气的兴趣，减少陌生感。在教学过程中让学生充分参与，激发学生的学习积极性，接着让学生根据本课所学的知识进行总结，往往自己总结出的东西在脑海中能留下最深刻的印象。练习的设计由易到难，能够满足不同层次学生的需求，使他们得到不同层度的锻炼，加深了学生对所学内容的印象。练习反馈情况良好，学生反映通过这样系统的整理、练习，原来模糊的概念渐渐清晰多了，并且能较好地运用。
本课的薄弱环节是学生对虚拟语气在条件状语从句中的倒装（were，should，had在句首，条件状语从句省去if）以及条件状语从句表示的行为和主句表示的行为所发生的时间不一致掌握得不好。造成这种现象的原因是汉语是一种缺乏形态变化的语言，动词没有任何语态和时态的变化，中国学生在学习英语的过程中会受英汉两种语言之间的这种差别的影响而不可避免地产生一些偏误，因此在下节课的教学中要把以上易错的知识点作为重点进行讲授，帮助学生巩固所学知识，养成用英语思维的习惯。
参考文献：
晋江市养正中学 姚建议[内容摘要] 要使得Internet和电子邮件等相关内容的教学顺利进行，通过DDN专线联接Internet，一间电脑室里五、六十位学生同时联接Internet那样的速度是可想而知，这样既不利于教学，也谈不上课堂效率。因此我们可以采用虚拟Internet进行教学，为使实践过程更为逼真，可以在服务器上配置虚拟主机，即使没有校园网，只有一间网络电脑室，采用本文介绍的方法也可以轻松实现虚拟Internet教学。
[关键词] 计算机、Internet、虚拟主机、域名
目前很多学校拥有校园网，有条件的也都通过DDN专线联接Internet，但是在一间电脑室里五、六十位学生同时联接Internet那样的速度是可想而知，这样既不利于教学，也谈不上课堂效率。即使没有校园网，只有一间网络电脑室，采用本文介绍的方法也可以轻松实现虚拟Internet教学。虚拟主机是目前intranet上常用的一种技术与方法，它可以使一个IP地址对应多个域名。本文将介绍如何在IIS（Internet Information Server）4.0上配置虚拟主机，以实现虚拟Internet教学。
一、安装IIS 4.0
要在IIS 4.0上配置虚拟主机，首先需要在Windows NT 4.0上安装IIS 4.0，IIS 4.0是Microsoft推出的Windows NT 4.0 Option Pack中的一个组件，需要Windows NT Service Pack 3或以上版本的支持。因此，要成功地安装IIS 4.0，需要以下安装步骤：
①安装Windows NT 4.0； ②安装Windows NT 4.0 Service Pack 3或更高版本； ③安装Windows NT 4.0 Option Pack。
另外，最好还要安装浏览器IE 4或更高版本，可以用它来测试虚拟主机是否设置功能。对于安装了Windows NT 4.0以及IIS 4.0的主机要配备好网卡，安装TCP/IP协议，并给其分配一个IP地址，例如，我们给它分配的IP地址为192.168.0.1。
二、建立虚拟主机路径
现在，我们想建立一个虚拟主机，对应IP地址192.168.0.1。为此，我们要先建立虚拟主机的路径，也就是虚拟主机的实际目录。这样，在浏览器的URL中只要输入虚拟主机名，就会显示出它的实际目录下的缺省的页面文件。
成功安装了IIS 4.0后，在IIS所在的硬盘上将建立一个Inetpub目录。例如，把IIS安装在C盘上，则出现一个c:\Inetpub目录，在该目录下有一个wwwroot子目录，它用于存放页面文件。
三、新建与配置虚拟主机
有了虚拟主机的实际路径，接下来就可以在IIS中新建和配置虚拟主机了，步骤如下： 1.在Windows NT的"程序"中选择"Windows NT 4.0 Option Pack""Microsoft Internet Information Server""Internet服务管理器"，弹出"Microsoft管理控制台"窗口。
2.在"Microsoft管理控制台"窗口的计算机名上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择"新建"下的"Web站点"，弹出新建站点向导，在站点说明中输入虚拟域名，如：。
3.单击"下一步"，在IP地址栏中输入新站点的IP地址，即输入该服务器的IP地址，如：192.168.0.1。
4.单击"下一步"，在主目录栏中输入新建站点对应的主目录，如：主目录为c:\Inetpub\wwwroot。
5.单击"下一步"，选择"结束"，则在IIS上创建了一个新站点，此时，在"Microsoft管理控制台"窗口中将出现站点。
6.在站点上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择"属性" "Web站点" "高级" "高级多Web站点配置"，在对话框的第一行中显示了该站点的IP地址，选中该行，然后单击"编辑"按钮，在弹出对话框的主机标题名栏中输入，单击"确认"按钮返回。
通过以上步骤，我们建立了一个Web站点。
四、配置DNS
要在浏览器中访问虚拟主机，必须在NT上配置DNS服务，负责主机名到IP地址的解析。步骤如下：
1.打开"控制面板" "网络" "服务" "添加" "DNS服务"，确认后即可安装DNS服务。
2.从Windows NT的"程序"中选择"管理工具"下的"域名服务管理器"，弹出"域名服务管理器"窗口。
3.在"域名服务管理器"窗口中选择"DNS"菜单下的"新建服务器"选项，在弹出的对话框中输入服务器IP地址或名称，如：输入IP地址192.168.0.1。确定后返回"域名服务管理器"窗口。
4.在服务器的IP地址上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择"新建区域"，出现新建区域向导，在"区域选择"栏中选择"主要"，单击"下一步"，在区域名处输入net，单击区域文件栏，则自动显示区域文件为net.dns，单击"下一步"，完成新建区域的操作，返回"域名服务管理器"窗口。
5． 在区域net上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择"新建域"，在弹出对话框的域名处输入yzzx，确认后返回。
6． 在新建域yzzx上单击鼠标右键，从弹出菜单中选择"新建主机"，在弹出对话框的主机名处输入www，在主机IP地址处输入192.168.0.1，确认后返回。
通过以上步骤，完成了虚拟主机的DNS配置。这样，就可以把虚拟主机解析为IP地址192.168.0.1。
五、客户机
在局域网中，要想在Windows 95/98以及Windows NT等操作系统的客户机上通过浏览器访问虚拟主机，需要客户机安装并配置DNS。客户机需要配置好网卡，并安装TCP/IP协议。打开客户机的"控制面板"中的"网络"，选择TCP/IP，然后单击"属性"按钮，在弹出的"TCP/IP属性"对话框中选择"DNS配置"页，选择"启用DNS"，并在"DNS的搜索顺序"中添加服务器的IP地址，如上述配置虚拟主机的服务器IP地址192.168.0.1。
要测试是否成功地在IIS上实现了虚拟主机，可以在客户机上执行ping命令，如：
ping
把主页放在虚拟主机的主目录下，如在c:\Inetpub\wwwroot下放置了一个名为default.htm的默认页面文件，打开浏览器，在URL中输入就可以浏览该主页了。
另外，IIS直接支持ASP，在网上可以找到很多免费ASP源程序，那么我们可以在此基础上增加虚拟主机的功能，如聊天室、留言薄、邮件系统（如：邮件服务器 CmailServer软件构造形如***的邮箱）等以充实虚拟Internet，因为我们是在一间电脑室或者是校园网上进行，因此浏览速度相当快，比较现实地进行Internet的虚拟教学。如果通过DDN专线联接Internet，再把服务器的网卡绑定一个Internet IP地址，安装离线浏览软件（如：Offline Explorer）并设置定
关键词：虚拟交互；传统教学；比较
中图分类号：G632 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2013）08-028-01
一、传统教学方法的最大特点是封闭式
在对过去知识的传授，那么把其俗称为“满堂灌”或“填鸭式”教学，就为学生被动地接受教师讲授的已经是经典的知识系统。在这样的教学方法下，学生煅炼的只是较强的对知识的记忆力，但是学生的创造性思维，主动思考能力相对遭到抑制。就教师这方面而言， 在某种程度上教师更少地考虑学生能否接受， 而更多地把精力仅仅放在讲授课本知识， 甚至是走向极端——为教而教，这就导致一些教师的教案的更新程度低， 教师教学的惰性大大增强。
二、虚拟交互教学的最大特点是开放式
利用虚拟现实技术，教师可以通过“借用”，“移植”，“仿真”，“模拟”等新型教学方式，使教学媒体逼近客观事实，并用于教学过程，向学生揭示事物的现象和本质，事物运动的形式和规律，事物间的联系及相互作用。进行虚拟现实教学能有效的发挥学生的各种感观作用，使学生接受更多，更具体，更完整的信息，从而更加深刻的认识事物，更加牢固的记住所学的知识，更加熟练的掌握专业技能。虚拟教学在教育实践中是一个史无前例的创举。
1、虚拟教学交互的系统构成
①分布式计算机系统、计算机图形的采样系统与图形交互作用技术；②虚拟教学交互环境发生器；③INTERNET；④3D视景图形生成器及立体图形显示系统，基于图形之上的视景生成技术是用来显示模型及生成建立在该模型之上的图形；⑤多媒体音响设备和高品质的扬声器输出系统，这是虚拟交互环境里各层面信息中的一个不可或缺的构成部分；⑥触觉感知的生成是通过力反馈实现的；⑦身体的的动作、头部、眼睛、手移动的追踪监测系统，位置移动的动态追踪是人和虚拟交互系统之间信息交互的一个关键动态变量；⑧INTERFACE环境及3D的信息交互方式；⑨各种数据库；⑩软件支撑环境，需建立并开发出虚拟世界数据库。
2、软、硬件条件：
硬件方面，由于分布式VE要求极大的带宽，支持多用户、录象、录音，三维图形交换和实时模型。此外要求开发新技术，处理在网络上数据的混合。我们的系统采用单服务器技术，一台服务器分别与各台客户机建立通讯路径。这需要中央服务器具有较高的速度和可靠性。
软件方面，采用通讯软件把虚拟教学交互中的信息变化传给网上其它用户，并允许新用户进入该系统。在网络化的环境下，需要把图形和接口软件扩充到涉及数据库一致性的复杂系统。工作站间的标准信息协议需要世界变化的通讯。对小的系统，重要的是确保网上所有用户有同样的世界模型和描述。采用SIMNET系统，使用以太网和T1链，使虚拟环境中每个节点有完全的世界模型。
3、VR的关键技术
与传统的信息系统相比，VR系统属于一种新型多维化人机和谐的信息系统。在此种VR系统内，人们感受到的最突出的特点是其沉浸性、交互性和构想性。为实现这种新型的信息处理系统，满足人们对沉浸性、交互性和构想性日趋增高的需求，在众多技术难题中至少应重点提高3项关键技术的水平。
（1）提高“身临其境”的沉浸感
VR的沉浸性是使人具有逼真感之根本。为了逼真地模拟视觉功能，在很大程度上是依赖于VR技术的图像处理和理解能力，图像处理的质量愈高，图像处理的速度愈快，图像识别的能力愈强，系统的理解能力愈完善，系统的视觉沉浸感便愈佳。
（2）开发高性能的传感器
VR的交互性是达到人机和谐之关键，其性能优劣在很大程度上取决于与计算机相连的高性能传感器及其相应的软件。交互技术研究的主要任务是设计出交互技术并评估其性能，目前至关重要的两种设计方法是：依据应用程序的特殊需求，凭直觉或想象设计出交互技术；按任务的结构划分来指导进行设计。
（3）研制高性能的计算机
VR的构想性是辅助人类进行创造性思维的基础。因此，高效的计算机信息处理技术是直接影响VR系统性能优劣之关键。高性能计算机是构建VR系统的“基石”，是对多维信息进行处理的“加工厂”，是实现各种软硬设备的集成及控制人机协调一致的“工作平台”。未来VR技术的发展必将会对计算机的性能提出更高的要求，主要是网络技术、信息压缩与数据融合、系统集成技术等3个方面。
4、意义
（1）虚拟教学的现实已构成对传统教育教学模式的现实性否定和解构。
（2）虚拟教学开创了崭新的教学模式和学习方式，丰富了教学手段和方法，提升了实践形式的多样性。
（3）虚拟教学拓展了学习主体的认识视界，突破了认识的物理空间和一元线性思维模式，丰富了学习主体的感知手段，和经验世界及精神纬度。
（4）虚拟教学加速了教育信息化过程，促进了教学改革的发展和教学质量的提高。
（5）虚拟教学促进形成了不同的学习网络和学习群体，使不同的学习者建立了学习的网缘人关系，有利于学习化社会的构建和学习主题协作性格，开放性人格的塑造
参考文献：
[1] 陈 丽.术语教学交互的本质及其相关概念的辨析[J].中国远程教育，2004，（2）：24-28.
关键词:创新创业教育;虚拟仿真实验;实验教学
总理在«2017年国务院政府工作报告»中指出:“创新对发展的支撑作用明显增强”,并强调唯有改革创新才是出路[1].创新的核心要素是人才,高校创新创业教育(以下简称双创教育)的根本目标就是培养创新型人才,造就“大众创业、万众创新”的主力军[2].实验教学是高校培养创新型人才的重要途径,云计算、互联网＋、大数据等现代信息技术为高校提供了新的实验教学手段,基于现代信息技术的虚拟仿真实验教学已成为高校实验教学的重要组成部分,并在双创教育中发挥着越来越重要的作用.
1双创教育及其存在的困局
广义的双创教育是指培养具有开创性素质的人,包括首创精神、创新意识、创业能力、独立工作能力以及技术、社交和管理技能的培养[3].美国经济学家彼得德鲁克认为创新就是为客户创造出新的价值,它是企业家特有的工具;创业是创新的主要载体[4].创新创业始于创意的产生和创业的意愿,但更需要能力、勤奋和坚持.双创教育的目的不仅是教大学生如何创立一个企业,更重要的是培养大学生的创新意识和企业家精神,提高他们的创业就业能力.创新意识包括创造动机、创造兴趣、创造情感和创造意志;创业能力是一种综合能力,它包括对市场机会的挖掘能力、资本筹措的融资能力、企业运营的决策执行能力、管理团队的协调能力、适应环境和承受压力的应变能力、解决问题的专业能力和务实求变的创新能力[5].学生的创新创业能力只有在实践过程中才能获得.但在实际教学中,有些实验如弹药保障、文物修复、集成电路设计等因为涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作、高成本、高消耗而不能实际进行,新创企业的育成也具有周期长、成本高、实际流程不可逆的问题而难以解决.虚拟仿真实验教学采用虚拟现实、多媒体、人机交互等技术,可以逼真地模拟现实世界的事物和环境,有利于学生在专业实验环节的创新实践能力培养[6].另外,虚拟仿真实验可以仿真企业生产经营管理和社会服务的流程,帮助学生提高创新创业能力.因此,虚拟仿真实验教学有助于解决双创教育存在的困局.
2虚拟仿真实验教学在双创教育中的作用
教育部办公厅«关于开展2015年国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知»(以下简称«通知»)提出:高校要加强虚拟仿真实验教学资源、平台、队伍和制度建设[7],将虚拟仿真实验教学在人才培养中的作用充分发挥出来.虚拟仿真实验在双创教育中具有非常重要的作用,主要体现在3方面.
2．1有利于资源共享、提高双创教育的覆盖面
现代信息技术的普及和教育信息技术的发展,使得知识传授方式发生了根本性变化,利用互联网和移动设备进行网络学习已成为当代大学生的重要学习方式.采用云技术、移动互联、大数据、3D仿真等先进信息技术开发的虚拟仿真实验教学平台提供了远程学习共享机制,有助于学生突破时空限制和利用碎片化时间,开放、自主地完成创新创业实践活动,扩大了双创教育的广度和深度.
2．2可以弥补企业接待教学能力的缺口“
大众创业,万众创新”对高校的人才培养提出了更高的要求,高校应通过开展企业实践、岗位实习等实践活动,帮助学生牢固掌握专业理论知识、提高岗位技能和实践动手能力,培养创新精神、创业意识与创业能力.但目前企业接待学生实习的意愿和能力均较弱,所提供的实习岗位数量不足、任务零散,且缺乏成熟的岗位培养计划与职业发展通道.采用虚拟仿真技术能够模拟企业的环境和工作流程,系统开展创新创业实验教学与实践活动,对于提升学生的职业素养和就业创业能力具有十分重要的作用.
2．3降低双创教育和学生创业的成本
如前文所述,在实际教学中,很多实验实践因为涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作,或因周期长、成本高、实际流程不可逆而难以开展,或参加实验实践的人数受限;学生创业成本高、失败率高,并且承担很大的经济和精神压力,因而选择规避或放弃自主创业.虚拟仿真实验通过现代信息技术,能够提供安全、经济的实验项目,帮助学生掌握专业知识和技能、培养创新思维、提升创业就业能力,实现真实实验条件不具备或难以完成的教学功能[7].
3双创教育虚拟仿真实验教学建设及经验
北京联合大学是一所应用型大学,以培养适应国家(特别是首都经济社会发展)需要的高素质应用型人才为己任.北京联合大学管理学院虚拟仿真实验教学中心(以下简称中心)贯彻落实国家关于虚拟仿真实验教学建设和双创教育的精神,根据学校的总体规划,构建了以企业创新育成为主线、重在培养学生创新意识和创新创业能力的虚拟仿真实验教学体系.中心面向京津冀一体化建设和首都现代服务业的发展,从学生初创企业的实际情况和双创教育的需求出发,以培养学生的实践创新能力为主线,利用云计算、虚拟仿真等信息技术,全面模拟了中、小、微企业的创建、运营、管理和利润再分配4个业务流程,开设了基础、专业、综合和创新实践4个层次的实验项目,开展了岗位实践、创意开发、创业体验、综合实践、创新项目、专业竞赛、科技活动、社会实践、自主性学习等9大类的学生创新实践活动.双创教育虚拟仿真实验教学从根本上解决了目前经管专业学生在社会上统一安排实习难度大、局限性大的困局[8],使学生逐步完成创新意识培养、能力提升、环境认知、实践模拟及创新孵化的创新历程,极大地推动了学生双创教育的开展.
3．1虚拟仿真教学资源建设
中心以创新人才培养为主线,利用现代信息技术开展虚拟仿真实验中心建设.2014—2016年相继建成了虚拟技术研究室、虚拟企业实验室、移动商务实验室、数据分析实验室、蜂巢创意空间等特色实验室;搭建了高度集成、开放共享的综合虚拟仿真实验教学平台,将真实实验、模拟实验和虚拟仿真实验深度融合,建设了基于现代服务业,贯穿企业创新育成全过程、全周期的实验教学模块和实验项目.目前共设计开发了8个3D虚拟仿真实验系统,开放了9大类学生创新实践活动,营造了模拟企业与产业园区的体验式文化氛围
3．2管理与共享平台
针对学校多校区办学的特点,中心以“中央控制、柔性组合、模拟仿真、资源共享”为建设思路,整合资源,充分利用现有场地和设备,利用云计算、虚拟仿真等信息技术构建了虚拟仿真实验教学资源管理平台.硬件设备包括46台服务器(CPU的主频为2THz,5TB存储)和无间断校园网络等,有效地保障了多校区、远距离、全天候、开放式、精细化的创新实验教学的组织与实施,支撑了校内8个学院、17个专业学生的虚拟仿真实验课程和创新实践活动
3．3师资队伍建设
中心坚持“以人为本、绩效评价、创新发展”的方针,以学生双创教育需求为指引,构建了一支由国内外行业专家、企业一线岗位人员、专业教师和实验教师组成的多维度的虚拟仿真实验教学队伍.一方面,通过学科专业建设、教学科研攻关、社会实践锻炼、核心骨干培养,提高了专业教师的综合素质[9],例如组织专业教师参加东软集团创业讲师实践营;另一方面,引入行业企业导师资源,并重视与企业导师互通,建立校企共建师资队伍制度,加强企业导师的规范管理,例如聘请慈文传媒集团专家担任影视制片与管理专业的专业课教师,并负责指导该专业学生的科技创新活动.
3．4制度建设
中心为助力大学生双创教育,本着“以人为本,智慧管理”的指导思想,贯彻学校关于虚拟仿真实验教学和双创教育的规定,制定了细致可行的管理制度,最大限度地发挥了中心在场地、设施、教学资源、人员配置等方面的作用.(1)建立了顺畅、高效的运行机制.实行“学院管理G中心管理G学生自主管理”的运行模式,理顺了学生双创活动的管理机制;实行了全面的教学效果考核、评价、反馈机制;通过开放实验室制度建设,促进了线上线下创新实践活动的开展.(2)建设了内容完备的管理规章制度.为保证中心高效运行,除严格执行学校的相关政策和规定外,还制定了实验队伍培养与管理、资源开放与共享、运行管理及质量保障等一系列相关制度,主要有«关于提高教师专业实践与应用能力的实施办法»«企业创新育成虚拟仿真实验教学中心开放实验课程实施办法(试行)»«实验教学中心开放实验室管理规则»和«虚拟仿真实验资源开放管理规则»等.中心通过虚拟仿真实验教学资源、平台、师资及制度建设,为学生创新实践活动提供了强有力的保障,双创教育成效显著,使学生创新创业能力显著增强.近3年,学生在全国大学生服务外包大赛、电子商务“三创”大赛、“挑战杯”大学生科技大赛等全国性系列赛事中累计获得市级及以上奖项65项;在“启明星”科技立项中成功立项224项,包括国家级项目15项、市级项目99项;已有多支学生自主组建的创业团队通过竞争、选拔,入驻中心的蜂巢创意空间,孵化成功后注册公司正式运营.例如电子商务专业学生李承学带领的创业团队“四麦活动社”已孵化为创业公司,梁磊老师指导学生开展的“寸草心———基于时间银行理念的互助式养老公益平台”项目获批北京市朝阳区协同创新项目,并与公司合作共同开发互助式养老公益平台,在朝阳区常营社区开展试验.
4增强双创虚拟仿真实验教学实效性的对策
目前,基于双创教育的虚拟仿真实验教学还存在着教学资源不丰富、平台功能不完善、开放共享程度低、师资水平有待提高、制度不健全等问题.可以采取以下改进措施加以改进.
4．1构建专业能力与双创素质一体化实验教学体系
结合本校的专业特色和优势,在实验教学体系建设中以培养学生的创新创业能力为出发点,把实验资源和管理平台建设、实验课程建设、师资队伍建设等有机融入实验教学体系框架中.将双创教育切实融入基础实验课程、专业实验课程、综合实验课程和创新实践项目中,逐步、分层次开展创新创业思维训练、创新创业综合技能训练、创新创业实践,将双创教育贯穿于从理论、实验到实践的创业型人才培养全过程[10].对那些真实实验不具备或难以达到实验效果的实验项目和实践环节,则由虚拟仿真实验来完成,将真实实验、模拟实验与虚拟仿真实验有机结合,做到“虚实结合、能实不虚”.
4．2丰富虚拟仿真教学资源并持续共享
中心的建设经验表明:虚拟仿真实验对于推进双创教育具有非常重要的作用,应以提高学生双创教育成效为目标,通过多种途径开展虚拟仿真教学资源建设.(1)校企协同开发虚拟仿真教学软件和项目;(2)注重虚拟仿真软件的产业特色和专业深度;(3)构建更加兼容的虚拟仿真软件使用环境,整合现有资源,对软件进行二次开发[11];(4)扩大共享范围,将虚拟仿真资源从校内扩展到校外,实现双创教育作用的最大化.
4．3扩展平台功能
一个良性发展的虚拟仿真实验教学平台,在保证完成基于双创教育的虚拟仿真实验教学任务的同时,还应是一个“集合各方创业动态、政策和信息的生态系统”[12],应具有开放性、扩展性、兼容性和前瞻性.这就要求高校合理组织、校企协同,利用现代信息技术拓展虚拟仿真实验教学共享平台的功能,在时间、空间和实验内容上全面开放[13],并实现更大范围内的资源共享.
4．4提高双创教师的教育教学意识和能力
打造一支双创教育理念先进、信息技术应用能力强、有丰富企业实践经验的虚拟仿真实验教学队伍.(1)加强双创教育理论学习,探索双创教育与专业教学深度融合;(2)加强企业实践,提高专业教师的创新实践能力和创新意识;(3)专业教师参与虚拟仿真实验项目建设,在虚拟仿真实验平台、实验项目建设中发挥作用;(4)企业导师进校园,在实验教学中传播企业创业和运营经验,全程参与并指导学生创新实践活动.
4．5加快健全制度建设
要保证虚拟仿真实验教学持续服务于双创教育,需要一整套完备的管理制度和激励制度.(1)管理制度.目前学生双创活动一般归口校团委、校招生就业办公室等不同管理部门,双创教育与虚拟仿真实验教学建设之间、学生双创活动开展与实验教学中心运行之间存在着管理脱节现象,学校有必要建立高效、顺畅的协同机制,为学生的双创教育活动提供强有力的支撑.(2)激励机制.虚拟仿真实验教学项目的建设不仅需要经费支持,还需要教师投入大量精力进行设计开发.因此,应建立、健全激励制度,鼓励教师参与虚拟仿真教学资源建设.
5结语
虚拟仿真实验教学是提高大学生实践创新能力的重要途径.云计算、人工智能技术、虚拟现实技术、物联网、大数据等技术为虚拟仿真实验教学提供了强有力的技术支持.随着现代信息技术的发展,更多基于双创教育的虚拟仿真实验教学资源将会被设计开发出来,虚拟仿真实验教学在双创教育中的作用会益发凸显.
参考文献(References)
[1]．2017年政府工作报告[EB/OL]．(2017G03G16)．
[2]国务院办公厅．关于深化高等学校创新创业教育改革的实施意见[EB/OL]．(2015G05G04)．
[3]刘月秀．中美高校创业教育生态因子比较研究[J]．实验室研究与探索,2012,31(7):372G375,383．
[4]彼得德鲁克．创新与企业家精神[M]．蔡文燕,译．北京:机械工业出版社,2009．
[5]雷振香,杨柳．大学生创业能力培养:意义、困境与实现路径[J]．扬州大学学报,2017,21(1):44G48．
[6]罗晓东,尹立孟,王庆峡,等．基于虚拟仿真技术的实验教学平台设计[J]．实验室研究与探索,2016,35(4):104G107．
[7]教育部高等教育司．关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知[EB/OL]．(2013G08G21)．
[8]郭馨梅,房成鑫．国家级经济管理虚拟仿真实验教学中心建设的经验借鉴[J]．实验技术与管理,2014,31(11):8G12．
[9]杜辉,何勤,董焱．基于实践创新型人才培养的实验教学队伍建设:一个案例的视角[J]．创新科技,2016(6):41G44．
[10]初汉芳,朱燕空．创业虚拟仿真实验教学中心的实践与探索[J]．实验技术与管理,2014,31(12):97G100．
[11]朱科蓉．文科类虚拟仿真实验教学中心建设的问题与思考[J]．现代教育管理,2016(1):87G91．
[12]徐晓辉,兰草,张东祥．综合性大学创业虚拟仿真实验教学平台体系建设[J]．实验室科学,2016,19(5):90G93．
关键词：英语语法 虚拟语气 教学
虚拟语气是中学阶段语法教学的重点，也是语法教学的一大难点，许多学生对虚拟语气的学习和运用存在着极大的困惑。作为英语老师，我们有责任帮助学生突破这一重点和难点，使学生轻松掌握虚拟语气的用法。
一、 虚拟语气的定义及要求
顾名思义，虚拟语气就是与现实相反的假设。学生首先必需掌握的就是与各种事实相反的假设的几种固定结构，即：与现在事实相反的假设中，条件从句要用“If + 主语 + 动词的过去式（be动词用were）”， 主句要用“主语 + should/would/could/might + 动词原形”；与过去事实相反的假设中，条件从句要用“If + 主语 + had + 过去分词”，主句要用“主语 + should/would/could/might + have + 过去分词”；与将来事实相反的假设中，条件从句要用“If + 主语 + 动词的过去式/were to + 动词原形/should + 动词原形”，主句用“主语 + should/would/could/might + 动词原形”。其次是要掌握虚拟语气在主语从句、宾语从句、同位语从句和表语从句中的应用。
二、 虚拟语气教学的步骤
1. 利用歌曲意境感知虚拟语气
在学习虚拟语气前，让学生听一首英文歌曲If I were a boy， 让学生在歌曲的意境中感知虚拟语气。歌词如下：
If I were a boy Even just for a day
Id roll outta bed in the morning
And throw on what I wanted then go
Drink beer with the guys
And chase after girls Id kick it with who I wanted
And Id never get confronted for it
Cause theyd stick up for me.
这首歌中有一句if引导的虚拟语气， If I were a boy， even just for a day， Id roll outta bed in the morning. 这是一句典型的与现在事实相反的虚拟语气句，通过歌曲让学生去体会虚拟语气的含义，即表达说话人的一种美好的愿望，激发学生的学习热情，为虚拟语气的学习打下良好的基础。
2. 有条理地呈现虚拟语气的各种表达方式
虚拟语气有着不同的表达方式，学生容易弄混，因此，这就要求英语教师要系统性、概括性地给学生呈现教学内容，这样才能有利于学生掌握。
（1） 非真实条件句中的虚拟语气
非真实条件句中的虚拟语气要跟学生讲清楚是对哪个时间段内的事实的假设，要求学生记住各个时间段内假设的表达形式。一些例句可以帮助学生记忆、理解非真实条件的虚拟。例如，在与现在事实相反的假设中的例句If I were a girl， I would do up my hair. 和If you lived in the school， you would see him every day. 就非常方便学生理解和记忆，让枯燥的语法学习有些许的生机。
（2） 宾语从句中的虚拟语气
用于wish后面的宾语从句用虚拟语气表示一种不可能实现的愿望；用于表示请求、建议、命令的宾语从句中，宾语从句中的虚拟语气结构为“should + 动词原形”， should可以省略；在would rather后的宾语从句中，也要用虚拟语气。
（3） 主语从句中的虚拟语气
由“It is suggested/proposed/recommended/necessary等 + that从句”，从句的谓语动词用“should + 动词原形”， should可以省略。
（4） 表语从句和同位语从句中的虚拟语气
当主语是suggestion， order， advice等表示请求、命令、建议等的词语时，其后的表语从句要用虚拟语气；同样， suggestion， order， advice等词语后的同位语从句也要用虚拟语气，从句中的谓语动词仍然用“should + 动词原型”，而且should可以省略。
3. 通过针对性的练习，帮助学生掌握虚拟语气
适量的有针对性的练习可以帮助学生更好地掌握虚拟语气的用法。通过练习，教师可以了解到学生在哪些方面还有欠缺，哪些方面还没有完全掌握，从而针对这一点做适当的练习，帮助学生巩固提高。
总之，虚拟语气是学生感到比较困难的一个语法现象，作为英语教师，我们应当通过一定的教学过程帮助学生克服学习中的困难，通过一定量的练习帮助学生理解虚拟语气的用法，通过特定的语言环境帮助学生练习使用虚拟语气，只有这样，才能提高学生的虚拟语气的应用能力，从而提高学生的语言应用能力。
参考文献：
关键词：虚拟工业设计美学应用
一、工业设计的教学过程中要贯彻艺术美是工业设计不可或缺的理念
工业产品设计是人类创造的物化形态，是一种造物艺术，同时它已经成为一种综合艺术语言。作为人类造物活动的延续和发展，它同样是一种艺术文化，在技术手段上，它拥有以往任何一个时代都无可比拟的现代工业文明；在审美精神上，它又是传承人类创造力与文化传统的延伸与发展。工业产品进行外观设计时，不仅要研究工业产品制造的可能性、操作时的可靠性、经济上的合理性，同时还要研究工业产品形态表现的美学艺术性等。这里的“艺术性”是一种综合性的概念，它不仅包括产品的造型处理、色彩处理、纹饰处理与视觉效果相关的结构处理、纹理效果处理，还包括人的触觉、听觉等综合感觉效果的处理。到了现在的数字化时代，随着虚拟现实和工业设计的发展，虚拟工业设计应运而生，而虚拟工业设计美学也随之跟进。
美学是伴随着虚拟工业设计的理论与实践而形成和发展的。从19世纪中叶便产生了一门旨在协调产品实用、美观、经济综合统一的新学科——工业设计，VID在数字化时代中产生，它的基本任务就是在科学基础上对技术生产和技术产品的审美掌握，建立未来产品以及由产品组成的实体系统与人的和谐关系，将产品、劳动条件和环境塑造为具有艺术性的形态，以满足人们不断增长、发展变化的和谐审美需要。在虚拟工业设计艺术的创作中，艺术并不是作为独立的个体艺术形式存在的，它不具有独立观赏性，这有别于传统意义上对艺术的概念。虚拟化设计艺术首先必须是服从于数字技术的方法，成功的创作既要强调艺术表现力，又要避免技术上的喧宾夺主；既要突出艺术家的独特个性，又要避免艺术风格化与技术功能化的不协调。需要指出的是，在数字化虚拟设计艺术的创作中，技术将不是决定高低的唯一标准，我们更应注重的是各方面艺术素质的兼备和作品思想内涵的提高。
“当设计解决了物质技术产品的技术课题与使用功能,艺术便成为它永无止境的追求”。诸葛铠先生在《图案设计原理》中提出，设计其本质是“按照美的规律来造型”，决定了工业设计的研究不能脱离美学的范畴。因此，在工业设计的教学过程中要贯彻这样一种理念，即对工业设计而言，艺术美学是不可或缺的。
二、工业设计课程教学中值得探讨的两个问题
工业设计的出发点是以人为中心，这也是虚拟工业设计美学的出发点。人的特定目的，决定了美学和工业设计为人服务的宗旨和目标。产品的创造美是以生产和消费这两种形式存在的，如机器和设备直接进入劳动过程，而厂房、车间、环境等不直接进入劳动过程，但它们是条件，没有它们，劳动过程不可能进行。概括地说，虚拟工业设计美学教学过程中所要探讨的问题有两个：第一是虚拟工业设计中如何按照美的规律来创造产品；第二是虚拟工业设计中如何按照美的规律建造合乎人性的生产条件和环境。
虚拟工业设计美学特征属于虚拟美学的一部分。根据十四届国际美学大会的讨论，把针对诸如电子人、电子人空间以及数字化的二维、三维模拟等虚拟现实现象的美学研究称为虚拟美学或者数字化美学。尽管传统的美学理论是虚拟美学的基石，支撑着整个虚拟工业设计美学的大厦，但是作为数字化技术范畴的虚拟工业设计美学有它自身的特性。虚拟工业设计作为采用虚拟现实技术进行新产品开发的一种时空连续的新型设计方式，蕴含着无与伦比的、丰富多彩的审美特性。
在数字化技术飞速发展的同时，虚拟工业设计艺术的美学研究却没有得到应有的发展。虽然虚拟工业设计美学可以从传统的艺术与设计作品的美学理论里找到身影，但完全用传统的美学理论来注释数字化设计艺术审美领域则显得不够全面。由于数字化设计艺术里的审美思维的变化，数字空间里的审美主体在审美互动、审美体验、审美创作等审美行为中得到了提高和改进，甚至审美主体本身也发生了本质的变化。
不难想象，随着科学技术的进一步发展，虚拟设计将通过更多的技术手段，在一个突破性变革的高维空间里得到更多的审美体验，获得更多的审美方式。设想人类如果生存在一个二维平面上，那么对该平面上发生的事情就会了解甚微，就是像分辨出平面上的三角形、四边形、圆形之类的简单问题，也会是困难的。而在三维空间看这个平面上的东西，则一目了然。这就是说，维数这个概念对理解大自然是至关重要的。假如人类有可能在更高维的空间考察现在的世界，则会发现更多目前一无所知的，然而却是“一目了然”的事情。这就需要虚拟设计的帮助，同时也体现了其巨大的发展潜力。虚拟设计艺术是一个新时代艺术的标志，它能使我们在数字化空间里遨游，体验并创造天人合一的新的美学境界。
目前，数字化设计艺术的研究只能停留在技术层面上进行，同时就导致了虚拟工业设计美学的发展相对于数字化技术的发展长期滞后，这就很需要一套系统性的美学理论来推动和支持技术的发展，使数字化设计艺术出现新的局面，使得人的自由化生存和情感得以全面的展露。由于技术的原因，数字化程度目前的局限性，人们目前能够虚拟化的东西还十分有限，因此工业设计美学的探讨可以作为一种具有巨大发展空间的前瞻性研究，意义重大，也代表了人类发展的基本方向，这是工业设计课程教学中值得探讨的课题。
三、虚拟工业设计之美学在教学过程中的应用
产品的审美功能是工业设计的目的之一,是要满足人们对产品所希望的生活情趣和美感的追求。我们知道审美标准具有历史具体性,所以工业设计风格流派在历史长河中也呈现出丰富多彩的变化。这种变化也应该体现在当前的教育模式中。艺术设计也是全球化课程，我们应该在知识经济引发的全球化、数字化的国际大背景下，改革课程体系，将自身置于世界、了解自己所处的学术位置，以世界性标准检验自己。培养学生应付快速、全球范围的变革能力和更大的包容性和理解的多样性，使设计教育能适应时展的需要，为本国培养具有国际竞争能力的人才。
时间性和空间性应该是虚拟数字化信息区别于其他信息的重要特征。现在，虚拟技术被广泛运用于设计作品中，我们可以将亿万年前“侏罗纪恐龙”带到我们面前，以此获得生物体的再次创造，也可以通过让“变形金刚”的儿时回忆奏成机器与人类共同保卫地球的凯歌，甚至我们可以在作品中忘却时间和空间的羁绊，去遨游宇宙。在虚拟技术中，造型的创造变得如此简单而具可重复性，只要我们具有足够的想象力，这是以往工业设计所不能企及的。同样，我们也可以在工业设计的教学过程中引入虚拟化设计艺术，避免教学模式的教条化，促进工业设计教育的生动化和现实化的结合。培养工业设计人才，对于从事教学的设计院校或科系来说，受着社会环境、市场需求的影响。由于工业设计教育艺术性、技术性与人文科学的共同需要，有它理性的、实践性的一面；又需要有它相对独立的、有预见性的或者说实验性的一面。
高等教育正发生变革，知识经济中的人力资本和科技创新都与高等教育密切相关。特别是近20年以来，高科技及其产业化促使高等教育发生新的大的改革，教育、科技、经济与社会发展一体化的趋势显而易见。工业设计教学研究和实践工作要着眼于设计人才培养的全过程，着眼于设计教学要素的优化配置，寻找设计教育与社会需求的最佳结合点，做到设计教学目标清晰，教学内容广博而深入，优化课堂教学，扩大学生视野，在教学中把握市场经济和科技发展动态，创新和生动教学内容是非常必要的。
参考文献：
[1]尹定邦.设计学概论.湖南科学技术出版社，203.
[2]孔寿山.技术美学概论.上海科学技术出版社，1992.
关键词：虚拟实验；化学实验；教学设计
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）007017403
0 引言
化学是一门以实验为基础的自然学科，实验是学生获取化学经验知识和检验化学知识的重要手段，是培养学生化学实验能力的重要途径。由于真实实验受成本、安全性、有些实验现象不易观察等方面的限制使得一些实验无法有效开展，尤其是含有毒药品和易燃易爆的危险实验难以让每个学生都动手操作。而虚拟实验不仅成本低、能模拟危险性实验、能让学生更加清楚地观察在真实实验中不易观察到的实验现象，而且方便灵活，能满足学生随时随地自主学习和复习。因此，应充分发挥虚拟实验的优势最大程度地提高学生的实验能力。
1 教学设计思想
“以实验为基础”是化学教学的最基本特征，通过化学实验教学策略设计，明确实验教学的形式、手段和方法，把化学教学重点放在学生需要学习的知识和技能上。因此，化学实验教学设计是化学教学设计中最重要的内容之一[1]。
“镁带燃烧”是最基本的金属与氧气燃烧的实验之一，由于实验受到成本、安全性等条件的约束，很难让每个学生都动手做实验，因此结合VCE（Virtual Chemical Experiment）网站提供的资源，使用虚拟实验进行教学。学生通过访问VCE网站，先预习实验，阅读实验说明并谨记注意事项；然后观看“实验演示”中的真实实验视频，获取真实的实验体验；最后进入“实验操作”模块，通过鼠标交互、文本交互等方式操作虚拟实验。包括选择实验仪器、药品、组装仪器、进行分步实验、观察并填写实验现象、书写化学方程式、填写实验报告、进入论坛发帖等。具体的虚拟实验教学设计如图1所示。
2 教学目标
知识与技能：了解镁带燃烧的原理，能够写出镁带与氧气反应的化学方程式；能准确全面地描述镁带的物理性质；明确镁带燃烧后产物的化学性质及物理性质；掌握实验装置拆卸的程序及实验中的注意事项。
过程与方法：在教师的引导下，学生能够自主提出问题，设计解决问题的方案，探究解决问题，最后得出结论；能够在VCE实验论坛中发表自己的观点，和同学共同探讨镁带燃烧实验的知识点与注意事项；通过实验观察与分析， 提高学生用科学方法分析问题的能力。
情感态度价值观：培养学生实事求是、严肃认真的科学态度和良好的实验习惯；体验观察实验现象的重要性；保持对化学实验的浓厚兴趣，从而激发学生学习化学的自觉性和积极性。
3 教学流程
在教学过程设计上，遵循学生的认知规律，由易到难，循序渐进。从学生进入VCE网站预习新课开始，再通过创设情境，提出问题；导拨释疑，探究新知；操作虚拟实验，强化新知；完善实验报告，教师批阅；自我测试，及时反馈；在线论坛，讨论交流；联系生活实际，拓展深化等教学环节，全面展开教学内容。
3.1 了解VCE网站，预习实验
教师首先应指导学生熟悉VCE系统的使用方法，如怎样进入虚拟实验系统，如何操作虚拟实验，如何填写实验报告，如何根据虚拟实验中提供的反馈改进自己的学习，如何使用VCE网站提供的资源等。学生进行实验预习，了解实验的原理、现象、仪器的使用等，有助于实验教学的进行以及学生对实验内容的理解。
3.2 创设情境，提出问题
让学生先回忆“蜡烛在空气中燃烧”、“铁丝在氧气中的燃烧”等实验的实验原理和现象，然后教师在黑板上写出思考问题（如图2所示），让学生带着疑问和周围的同学进行交流。这样既为学生创设了探索问题的情境，激发了学生学习的兴趣，又巩固了“燃烧”的相关知识，让学生在轻松愉快氛围里自然而然地进入到新课的学习中。
3.3 导拨释疑，探究新知
[教师]：先让学生利用已有的科学知识和经验做预测，大胆猜想镁带和其它物质燃烧的现象，并借助多媒体提供若干个燃烧现象的画面，如发出耀眼的白光、发出黄色的强烈刺眼的光等，然后提问镁带燃烧可能会出现什么现象？
[设计意图]：利用幻灯片、投影实验在教学过程中具有真实性、直观性、高效性的特点，可辅助化学实验；通过计算机课件生动逼真的动态图像，全面演示化学实验或创设实验情景。利用单个实物、模型、图表、教学录像片和多媒体课件为学生学习化学新知识提供丰富的感性材料，这样有利于认识过程的飞跃转化，适合青年学生的心理特征，进而促进学生观察力、思维力和想象力的发展。[1]
[教师]：为了让大家能够观看到镁带燃烧现象及操作过程，教师引导学生通过VCE虚拟实验平台一起学习，并解决相关问题。教师打开VCE网站，登录教师系统，并指导学生登陆学生系统（如图3所示），打开真实实验视频。
[学生]：登录自己的账号，进入学习界面，打开“实验准备”一栏，点击 “镁带燃烧” 中的“实验演示”视频。如图4所示。
[教师]：实验中应该提醒学生观察镁带是先受热软化后燃烧，只有软化的部分才能燃烧。
[设计意图]：信息技术与课程整合的创新教学模式，改变了学生对传统教学的看法，能够充分利用学生的感官功能，激发学生对化学学习的兴趣。
[教师]：看完了“镁带燃烧”这个实验的演示视频后，教师引导学生一起解决黑板上的问题，并试着写出镁带燃烧的化学方程式。
[学生]：回忆刚才看过的演示实验，并结合自己的预习笔记，与周围的同学进行交流，依次回答相应问题。
[教师]：根据学生的回答进行讲解和总结，并进一步强调和提出问题如下：
（1）镁带的物理性质有：银白色固体金属、硬度较大、具有展性、无磁性。
（2）镁带的产物是白色粉末状物质，请同学们思考一下这个物质是什么，它有什么化学性质？
（3）镁带燃烧过程中发出耀眼的强光，火星四溅，生成白色粉末状物质。还有没有其它的实验现象呢？
（4）镁带燃烧的化学方程式为2Mg+O2点火器2MgO。
（5）关于镁带燃烧的实验仪器及操作的注意事项，同学们回答得不够全面，现在通过操作虚拟实验来学习镁带燃烧的真实原理和化学性质等相关知识。
3.4 操作虚拟实验，强化新知
VCE系统中学生进行的选择、拖动等操作及输入的文本答案，系统都能同步记录到实验报告中，供教师批改指导。
[学生]：带着疑问，打开镁带燃烧的界面，并进入虚拟实验中。打开仪器选择界面（如图5），看到几种不同的仪器，思考镁带燃烧需要哪些仪器。学生选择相应的仪器，点击提交按钮，如果没有选对，系统给学生3次机会，并录入数据库，记录实验过程。
[教师]：让学生自主完成，教师观察并记录学生选择实验仪器的情况。
[学生]：学生按照提示进入实验操作。
第一步：取镁带4～5cm。
第二步：擦拭镁带，仔细观察镁带在用砂纸擦拭前后颜色有什么变化。
[学生]：思考VCE系统提出的问题：镁带为何要擦拭？镁带表面出现的灰暗色物质的主要成分是什么？
[教师]：镁带表面出现的灰暗色物质的来源是什么？ 让学生提出两个预测，并设计一个或几个实验来证明预测的正确性。
[提示]：学生在面对这类题目时，经常会瞎想、乱猜，不着边际。教师应强调：猜想要有一定依据，不能凭空想象，真正做到科学探究。[2]
第三步：点燃酒精灯，观察酒精灯火焰的颜色，思考系统提出的问题“酒精灯燃烧后的火焰有几层，并且每层的颜色为何不同？”在文本框中输入答案，如果回答错误，系统给予提示，回答正确则进入下一步。
第四步：学生观察实验现象，了解燃烧灰烬的物理性质，思考“这个实验中最重要的一个仪器是什么？” 然后在文本框中输入答案“坩埚钳”。
第五步：熄灭酒精灯。
第六步：写出化学方程式2Mg+O2点燃2MgO。
3.5 完善实验报告，教师批阅
[学生]：学生打开“镁带燃烧”实验报告（图6），仔细阅读已经生成的实验报告，并完善“注意事项”等主观题。
[教师] ：打开实验报告数据库进行批阅（图7），并对实验报告中所反应出来的问题进行讲解指导。
3.6 自我测试，及时反馈
本网站还提供了虚拟实验的在线考试套题，在规定的时间范围内完成试题，提交后显示成绩，以方便学生检测自己对相关知识的掌握情况。学生进入VCE系统的“在线考试”一栏，完成测试题（图8）。
3.7 在线论坛，讨论交流
[教师]：在学生观看了实验演示视频，通过VCE平台进行虚拟实验，并填写了实验报告后，引导学生一起进入“在线论坛”，鼓励学生自由发表观点或者问题，并进行交流，最后选出精华帖。
[学生]：进入在线论坛界面，进行讨论交流 （图9）。
在线论坛为教师和学生、学生和学生之间的交流提供了平台，教师从师道尊严的神坛上走下来，学会以朋友的身份与学生交流，把自己看作是学习活动的组织者，学生学习的帮助者、能主动与学生交换思想，引起学生间的讨论[2] ，让学生在平等民主的学习氛围中各抒己见，发表自己的见解，展现自己的思想，使学生有了表现自我的空间和时间，激发了学生学习的兴趣和欲望，学生在学习中遇到的问题能及时得到解决，学习能力也不断得到提高。
3.8 联系生活实际，拓展深化
化学源于生活，服务于社会，应联系生活实际学好化学。VCE系统有“实验拓展”模块，让学生学习“镁在水中的燃烧”和“镁在二氧化碳中的燃烧”，并了解金属镁及氧化镁在航天材料、化工产品及建筑业等方面的用途。学生还可以在网上查找更多的资料，然后对镁及氧化镁的其它用途进行讨论交流。
4 结语
本节课的教学目标一是了解常见仪器的用途和注意事项，这个环节穿插在学生操作实验及完成实验报告的过程中，使学生掌握相关的知识点；二是了解镁带的物理性质和化学性质，了解镁带燃烧的原理和实验现象。在这个环节学生不仅做实验，而且填完实验报告后在平台上还进行在线讨论，系统评定出相应的等级，鼓励学生积极地参加实验讨论，锻炼学生的交流能力。本节课以问题为线索，在整个教学过程中，以学生的自主探究为主，教师担任引导者、辅导员和组织者，体现了现代教学理论，即以“学生为主体，教师为主导”。
尽管虚拟实验脱离了真实的实验环境，但是虚拟实验经济又安全，并且能让学生很方便地进行实验预习、复习。虚拟实验人机交互能让每一个学生进行实验操作且实验次数不限，容易实现相同条件下的重复。当然，虚拟实验是实验教学的辅助手段，决不能取代实际实验操作而忽视对学生动手能力的培养。因此，应充分发挥虚拟实验的优势让其辅助真实实验以提高学生的综合实验能力。
参考文献：
关键词：虚拟现实技术；医学教育；桌面式虚拟现实；沉浸式虚拟现实；增强现实
目前虚拟现实技术已经应用到娱乐、制造、军工、医疗、教育等各个行业。医学教育与其他教育有所不同，医学教育不仅要讲述医学知识，还要结合医学领域的最新发展动态，更要着重培养学生的动手能力。医学教育具有实验资源和临床机会有限、教学内容抽象等特点，可通过具有虚拟性、沉浸性、互动性、多感性等特点的虚拟现实技术更真实、形象地展示教学内容，从而增强学习者的积极性、提高其感知力和想像力，甚至可以让学生自己调控学习节奏，进而提高教学质量。
1虚拟现实技术的特点与种类
虚拟现实是通过计算机技术生成一个接近于真实世界的虚拟环境。这个虚拟环境不仅可以提供逼真立体的视觉，还能提供听觉、味觉、触觉、嗅觉等多种感觉，使得用户可以完全沉浸其中，并且可以与其进行交互。通常根据用户对虚拟世界沉浸度和交互方式的不同，将虚拟现实技术分为三大类：桌面式虚拟现实、沉浸式虚拟现实和增强现实。本文详细介绍这3种技术的概念和特征，分别探讨这3种虚拟现实技术在医学教育领域的应用及其优缺点。
1.1桌面式虚拟现实
桌面式虚拟现实系统利用计算机图像等技术构建一个模拟的3D空间，一般可通过显示器在二维平面显示三维模型图像，通过键盘和鼠标实现人机交互。桌面式虚拟现实系统的实现较为简单、技术相对成熟，但它不能完全与现实空间相隔离，用户还是会受到外界环境的干扰，与虚拟模型的交互也只是简单的选择、拖拽、旋转等操作，相较于真实环境的互动还有很大差距。
1.2沉浸式虚拟现实
沉浸式虚拟现实技术利用计算机3D图像处理技术、传感技术、多媒体技术模拟产生一个3D的虚拟空间，用户可以借助特定的输入设备（工作站、虚拟现实手套、虚拟现实手柄、三维位置传感器等）和输出设备（头盔显示器、PC显示器、手机、耳机等）与该虚拟空间进行交互。通过3D图像处理技术，用户带上头盔显示器能产生立体的视觉；通过音频处理技术，用户的左右耳可以感受到不同的立体声音；在虚拟手套中增加触点等方式让用户体验到触觉。因此，沉浸式虚拟现实使得用户在虚拟空间中沉浸度更高，达到视觉、听觉和触觉等多感官的模拟。通过虚拟现实手柄和虚拟现实手套，用户可以进行自由操作；通过位置传感器对用户的运动进行实时跟踪，根据用户的运动轨迹实时变换用户的视角；通过虚拟现实手套实时获得用户手部的姿态；通过力学反馈装置用户可以施加不同大小的力，系统根据用户力的大小使虚拟物体发生形变。因此，沉浸式的虚拟现实可以让用户实时操控一个虚拟世界，如同在真实世界中的互动。沉浸式虚拟现实技术与桌面式虚拟现实的区别在于：（1）多感知：桌面式虚拟现实只能给用户提供视觉这一种感觉，而沉浸式虚拟现实通过虚拟现实头盔提供视觉，通过耳机实现听觉，通过虚拟现实手套实现触觉，通过手柄实现力觉，可为用户提供多种感觉的互动。（2）沉浸感：沉浸式虚拟现实完全与现实世界相隔离，创建的虚拟空间十分逼真，并通过多感知让用户如同在真实世界中。（3）交互性：沉浸式虚拟现实可让用户的手通过虚拟现实手套等设备在虚拟空间内部与虚拟对象进行交互，同时可感觉到虚拟对象的重量等。桌面式虚拟现实系统只能通过鼠标在虚拟对象的外部进行操作。
1.3增强现实
增强现实（AugmentedReality，AR）技术是沉浸式虚拟现实的一种变体，区别在于增强现实将虚拟的3D对象和真实环境相结合[1]。AR技术仍需使用头盔显示器、虚拟现实手套等设备。AR技术还具备虚实结合、互动性、实时性和三维配准的特点。（1）虚实结合：沉浸式虚拟现实形成了一个完全合成的3D空间，用户无法感知到真实的世界。AR技术允许用户看到真实的世界，它将虚拟出来的物体叠加到真实世界。（2）互动性和实时性：AR技术将现实和虚拟世界相结合，就需要AR技术可以准确地根据现实世界的情况来合成虚拟对象，用户借助虚拟对象来完成现实世界的任务，因此需要AR技术必须具备实时性和互动性。（3）三维配准：可以实现虚拟对象和真实世界相互匹配，通过进行三维坐标的配准来实现。
2虚拟现实技术在医学教学中的应用及其优势
医学教学存在专业名词多、结构复杂、实验对象特殊的特点。传统的医学教学一般采用理论及实验教学的方法，教学资源有多媒体课件、教科书、图谱、视频、尸体标本、教学模型等。这些传统的教学资源一直沿用到现在，但在教学中存在一些问题，如教科书、图谱、课件等只能呈现二维平面的图像，没有立体效果也不能进行实时互动。应用虚拟现实技术能够克服这些缺点，为医学教学提供先进的教学方法。
2.1桌面式虚拟现实的应用及其优势
目前，桌面式虚拟现实系统已经在基础医学、中医等多个领域发挥着重要的作用。基础医学应用较广泛的是虚拟解剖人体。随着美国、中国、韩国等相继开发了本国的虚拟数字人，国内外已经先后建立了多套桌面式的人体解剖学虚拟仿真软件，如中国数字人公司中国数字人系统、上海桥媒公司3Dbody软件等。这些软件既可以弥补尸体标本的不足，方便教师进行课堂教学，又可以更加直观、灵活地让学生进行课堂和课外学习。除此之外，桌面式虚拟现实系统还包括基础医学实验的仿真软件、中医穴位的虚拟仿真系统等。这些应用可以作为学生实验和操作前的指导工具，模拟实验的操作过程，学生可以不限次数的重复操作演练虚拟模型，教师在一旁加以指导，纠正他们在操作过程中的错误。这样既可以有效降低实验风险，又有助于提高教学质量。在医学教学中使用桌面式虚拟现实系统有以下优势：（1）使用方便：只需要一台PC机就可以显示出3D效果，方便教师进行课堂教学和学生进行课下学习。（2）立体直观：桌面式虚拟现实软件可以提供虚拟的3D场景，如在解剖学实验中，学生可以看到各个组织器官的名称、位置结构以及周围神经血管的分布状态，各个组织器官的位置关系，也可以移动、分割、放大、缩小、旋转各个组织器官。这样学生可以非常直观地学习人体结构。（3）提高教学效率：桌面式虚拟现实可以提供多视角的3D模型，让学生了解解剖结构并建立组织器官之间的结构关系，进而加强对人体结构名词的记忆。学生可以反复在课下进行医学实验的演练，进一步提高教学效果。（4）降低教学成本：桌面式虚拟现实系统开发难度远低于沉浸式虚拟现实和增强现实，可以节约实验资源，提高学生的学习效率与质量。当然，桌面式虚拟现实系统也存在不足。在模拟实验及手术时，桌面式虚拟现实系统无法让用户触摸到真实的物体，如在中医针灸疗法的学习中，学习者无法感知到施针的方向和力度，仅能通过鼠标进行点击，与医学真实的实验及手术差距较大。
2.2沉浸式虚拟现实在医学中的应用及其优势
随着VR硬件设备的不断升级和配套计算机技术的逐渐成熟，沉浸式虚拟现实在各领域的应用产品层出不穷。Google、Oculus、HTC等公司保持着高密度VR产品的推出，国内也开发出了3Glasses、蚁视、暴风魔镜等VR头盔显示器。沉浸式虚拟现实硬件的价格逐渐降低，VR配套开发软件逐渐成熟，开发应用于医学教学和临床手术指导的沉浸式虚拟系统已成为可能。在医学教学实践中，学生佩戴头盔显示器，通过沉浸式虚拟现实系统，避免现实世界的干扰，完全沉浸在虚拟教学当中，可以把书本的知识立体地呈现在三维场景当中。2016年，DeFaria等[2]在进行神经解剖课程的教学中运用了沉浸式虚拟现实技术，采用VRWorx2.6软件制作海马体心室表面的虚拟现实3D互动视频。学生在学习后分别进行理论和实验操作测试，结果显示沉浸式虚拟现实系统相较于传统教学而言，并不是单纯地为了让学生记忆人体解剖结构名称，而是让学生更好地了解人体解剖结构。2016年，HuangHM等[3]对使用VR4-MAX沉浸式虚拟现实系统进行医学课程学习的167名大学生进行问卷调查，通过调查学生的学习态度，发现沉浸式虚拟现实技术对学生的感知性有积极的影响。在临床手术培训过程中，沉浸式虚拟现实系统已经应用于眼科手术、微创手术、内窥镜手术、骨科手术、牙科手术等医疗培训[4]。
相比于桌面式虚拟现实系统只能通过鼠标在二维平面的拖拽进行临床操作，沉浸式虚拟现实系统通过VR图像技术、力学反馈、运动捕捉等模拟器创设更加真实的临床实验场景，该场景可无限次重复使用来弥补在临床实践中机会不均等、经验积累缓慢等不足，从而达到临床技能培训的目的。2008年，MacielA等[5]开发了腹腔镜手术的模拟器VBLAST。通过图像处理技术、力学反馈设备和运动捕捉系统构建的虚拟腹腔镜模拟器取代物理腹腔镜手术模拟箱。外科医生可以通过VBLAST实现腹腔镜手术中缝合、剪切等基本操作的练习。该系统具有良好的图形渲染、力学交互能力，可以根据力的方向和大小显示物体形变过程，还能将手术操作技能进行客观量化并且能更好地适应达芬奇手术机器人的使用。2011年，Chalasani等[6]开发了超声引导下的前列腺活检模拟器，它可以根据使用者的动作及技能好坏区分使用者是新手还是专家。随着科技的发展，结合机器学习研究者又提出了虚拟现实自适应系统，这些系统可以根据使用者的水平及使用需求制订相应难度的培训内容[7]。在基础医学和临床医学教学中，沉浸式虚拟现实系统还有很多不足之处：（1）模型的真实度欠佳；（2）不具备对比和评判不同模型的教学效果的标准；（3）长期观看VR图像会造成视觉疲劳，力学反馈的真实度和实时性欠佳。
2.3增强现实的应用及其优势
AR技术能增强用户与现实世界的感知和互动，通过虚拟对象所传递的信息帮助用户完成现实世界的任务。目前，AR在医学领域的应用包括医学可视化、手术辅助等。增强现实不仅仅是一项新的技术，它还可以用来提高医学教育水平，最终影响患者的治疗效果[8]。早在1992年，北科罗拉多大学就将超声影像叠加在患者身上，使医生具有“透视眼”。目前增强现实系统已经被医生用作辅助手术的可视化工具。如可以帮助护士更好地找到静脉；实时地采集MRI和CT数据进行图像融合，与患者体表形态相对应，还可以根据患者的运动情况进行相应调整，呈现给医生患者身体的内部视图。AR技术还被应用于机器人辅助技术。Renaissance机器人被广泛地应用于脊柱外科手术当中[9]。术前，将CT数据合成3D图像，规划手术区域和螺钉的长度、方位和角度。术中，透视机器人软件分析患者的患病位置，并与术前的CT图像进行配准，根据实际手术情况微调螺钉的角度及位置，机器人会自动置入螺钉。Renaissance机器人可以降低学习难度，帮助学习者建立脊柱立体概念，增强椎弓根置钉的安全性，缩短学习周期[10]。MAKOplasty机器人手臂辅助医生进行膝关节和髋关节置换。术前通过CT数据建立3D视图，手术中使用NDI运动捕捉系统进行三维配准，机器人根据患者情况个性化精准设计假体，真正实现手术的微创化和精准化。随着机器人辅助手术技术的发展，已经有越来越多的基于AR技术的辅助手术机器人被投入临床教学中。
3结语
虚拟现实技术应用于医学教育可以提高教学质量，丰富教学手段。本文提到的3种不同的虚拟现实技术有其各自的优缺点，可以根据学习者的实际情况设置不同的学习难度。桌面式虚拟现实设备价格较低廉、操作较简单，通过二维平面展现3D图像，更适用于医学教学中基本概念的学习。沉浸式虚拟现实系统随着硬件设备的不断发展，设备的价格逐渐趋于大众化。沉浸式虚拟现实系统创建的模型给学生提供的触觉、声音、图像更加逼真，更接近真实的临床、实验场景。相比于桌面式虚拟现实系统，更适合启发式教学。增强现实在医学教学中的应用是虚拟现实技术未来的发展方向，随着医学对精准化的要求，增强现实仍需要解决一些问题，才能使其在医学教育领域应用得更加广泛和有效。
参考文献：
1工程机械虚拟仿真实验教学平台的总体架构
本文设计的基于互联网和计算机虚拟仿真技术的实验教学平台，将理论分析与实验教学融合于一身，能够从理论和实践的双重视角分析工程机械运动的原理，利用虚拟仿真实验平台实现工程机械理论与实践的统一，为工程机械专业教学活动提供了一个动态化、智能化、交互性的教学与实验环境[8-9]。该虚拟仿真实验教学平台能够通过视频、图像等方式将机械设备的工作过程进行动态化展现，产生更加直观和生动的教学效果，使学生更容易掌握工程机械运动的原理。
依托于互联网和大数据的计算机仿真平台的突出特点是智能化，可以提供更多种类的教学模式和实验模式；在交互性的表现方面具有强大的AI性能[10-11]，易于教师与学生的互动和交流，学生在选择性学习方面有了更大的自主性。由于虚拟仿真实验教学平台的教学资源由网络和大数据平台提供，一方面可以保证所提供的工程机械模型的科学性、时效性和多样化，能够应对不同方向的教育教学任务；另一方面也提高了教学资源网络的共享性和开放性，节约了教育教学成本。
本文设计的基于网络与计算机虚拟仿真技术的工程机械实验教学平台，是在工程机械设计与机械运动原理的基础上，结合计算机仿真技术和多媒体技术，以更为直观和透彻的方式展现工程机械设备的工作原理。它改变传统实验教学平台中过于抽象和单一的表现方式，具有更好的交互性和实验教学效果。计算机虚拟仿真实验教学平台作为一种新型教育教学系统和媒介，为工程机械实验教学提供了一个高效、稳定和经济的教学方式。该虚拟仿真实验教学平台的最大特点是以虚拟3D的方式呈现，可以在虚拟与现实之间进行转换，是多媒体VR技术在教学中应用价值的体现[12]。学生和教师都可以以用户的身份登录该平台，基于输入/输出设备向虚拟实验平台传达指令并获取相关的结果，反馈的结果包括视频输出、图形输出和文字输出等不同的形式。平台还能够依据登录者的要求提供更加完整的实验数据、实验图形及工程机械各种参数变化曲线拟合等。
工程机械虚拟仿真实验教学平台总体框架主要由平台信息导入模块、实验教学虚拟交互系统和平台信息导出界面等3部分构成。工程机械虚拟仿真指令从输入界面导入，用户的指令需要转换为虚拟的计算机语言并进入虚拟仿真实验教学系统。虚拟交互系统是虚拟仿真实验教学平台的核心模块，按照用户的指令提供平台控制功能、场景虚拟功能、场景选择功能及各种指令操控功能。平台信息导出模块将实验教学虚拟交互系统模块计算和处理过的数据信息、仿真模型以图像或视频的模式显示出来，从理论和实践两个视角展现工程机械运动的过程和基本原理。
2虚拟仿真实验教学平台的基础硬件设计
工程机械虚拟仿真实验教学平台由硬件系统和软件系统两个部分构成，其中硬件部分是实现虚拟仿真系统基础功能的前提和保证，也是软件功能得以实施的实物载体。
用于工程机械虚拟仿真的实验教学平台核心硬件模块包括虚拟上位机、信号控制模块、信号驱动模块、仿真运动平台、信号感应模块和LED显示模块。当用户开始操作平台时，信号模块会将用户的要求和信息以控制信号的模式导入驱动模块，同时虚拟上位机系统参与协同控制，共同控制虚拟仿真平台的工作与运行。虚拟仿真实验教学平台除了具有必要的电机结构、联轴器结构、台体结构、电控装置及运动结构之外，还通过编码器、光栅尺、传感器等与上位机系统连接，以虚拟现实技术为依托，实现工程机械实验教学平台系统的更新与变革。工程机械虚拟平台系统依靠编码器、传感器等读取用户的指令信息，再利用信息控制模块及平台的电控装置，传导信号、输出指令和导出实验教学用的相关数据和虚拟模型。
3实现流程与关键技术
工程机械虚拟仿真实验教学平台的系统软件程序设计，与系统整体框架设计及硬件模块设计相匹配，平台的各软件模块都围绕着工程机械设计的基本理论展开。平台软件的实现流程包括系统用户时域信号的分析和系统频域特征的分析，最终通过对用户需求的分析和平台虚拟程序的运转，输出各类工程机械工作原理视频或图片，以达到提高教育、教学效果的最终目的。
平台启动后，用户按照自己的教学需求和平台使用规则载入原始数据，并开始进行数据转换，提取符合工程机械标准的性能指标值及相关数字信号的空间坐标值。系统的软件模块和软件实现流程能够以程序的方式写入平台系统，也可以按照用户的需求及工程机械的基本原理进行修正，以呈现出不同的信号频域特征和工程机械模型。
虚拟仿真实验教学平台信号的响应速度是衡量平台软件系统功能性的主要指标之一。平台系统在数据信号和系统本身固有特性共同作用下，可以将用户的实验目的及实验要求转化为最终的工程机械虚拟仿真实验结果，并在显示模块中显示出来。初始阶段由用户数据转换过来的信号为阶跃信号，阶跃信号可以直接调动系统平台的资源，但受到虚拟仿真实验教学平台硬件兼容性的限制。当信号无法调动系统平台资源时，就需要将阶跃信号转变为脉冲信号。平台的响应信号实质上由系统内部软件程序的微分方程及其全部的解构成，在系统平台开始进行仿真实验的过程中，基于对仿真信号的传递、识别和处理，能够得到实际的工程机械仿真模拟输出，但在绘制信号的仿真输出曲线时会出现一定程度的系统误差(t)，影响微分方程正确解的总体数量，因而需要对信号传输误差进行有效控制。系统信号输出误差的控制可以通过调整系统硬件参数设定或更新软件程序的方法实现。虚拟仿真实验教学平台的频率响应效率是影响平台信号谐波输入及系统稳态响应的一个重要因素，输出曲线的正弦波相位变化及幅值的变化，是显示虚拟仿真平台基础性能的重要指标之一。当进行虚拟仿真实验时，可以通过修改信号频率的模式，得到若干组数据信号输出值，使虚拟仿真实验教学平台的误差最小化，得到结果最为真实、准确。
在工程机械虚拟仿真实验教学平台的实际应用中，本文采用的UGNX虚拟技术，能够导入各种3D模型制作软件，具有更加良好的适配性和兼容性。在虚拟仿真实验教学中，软件程序的设计主要基于UGNX虚拟技术来实现，包括3D建模、3D渲染和仿真教学模型的优化。利用UGNX虚拟技术进行工程机械仿真实验教学，基于UGNX技术优化虚拟仿真实验教学平台的系统属性和软件实现流程，并按照用户的需求模拟真实的工程机械设备进行场景的选择与设定，添加各种属性和行为。
虚拟仿真软件程序在UGNX内创建并内嵌于虚拟仿真实验教学平台之中，实现工程机械的3D建模。创建仿真程序需要对原始的数据信号进行标准化处理及虚拟场景的交互，导入机械设备模型的三维数据，其中工程机械设备的格式是以系统插件的形式完成的，在数据信号格式的转换中，基于网络和校园内部浏览器向平台输出相关的实验教学数据，确定虚拟仿真实验教学的实施路径，并将最终的虚拟仿真结果以视频或图像的形式更为直观地展现出来。
在工程机械虚拟仿真实验教学中，为了提高三维展示的直观性，工程机械内部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技术将不同的零件辅以不同的颜色，在实验教学中有助于使用者更为细致地观察工程机械的运行原理，认识各个内部零件之间及与设备整体的逻辑关系。与传统的工程机械类实验平台相比，本文设计的仿真实验平台，在仿真的直观性、准确性、交互性及实验课堂教学效果方面都具有较大的优势。特别是在平台系统交互性能方面，利用UGNX技术平衡虚拟仿真平台总体的架构与节点安排，使工程机械设备结构的各种特性都能够全面地展示出来，显著提高教育教学的交互性与智能性。
4实证结果与分析
4.1虚拟平台的功能性验证
首先验证虚拟仿真实验平台的功能性。采用问卷调查的方式对使用了平台的师生进行问卷调查，对于文中提出平台设计的满意度问卷调查统计情况问卷调查结果显示，各专业教师和学生对于虚拟仿真平台的满意度均在95%以上，说明文中提出的虚拟仿真平台相对于传统平台具有良好的功能性和实用性，能够获得更好的实验教学效果。
4.2虚拟仿真平台的性能验证
教学实验平台的信号响应值是衡量系统平台性能的重要指标，信号响应值越小则证明实验平台的信号响应越快速、性能越强。本文以车辆工程专业教学中的底盘设计为例，分析传统实验教学平台和虚拟仿真实验平台的信号传输响应值分布情况。该基于互联网和大数据的工程机械虚拟仿真实验教学平台的信号响应值被控制在±1.0之内，最高值和最低值分别为0.65和–0.65。从实验结果可知：本文设计的虚拟仿真实验教学平台在系统响应时间上更有优势，尤其是在复杂三维建模中可以提高仿真教学的效率和效果。
一、实施情境虚拟教学的意义
1.从教学主导因素看，情境虚拟教学有利于提高中学历史教师的专业化水平。虚拟情境的创设对教师的专业水平有相当高的要求。每一个情境的虚拟，不是老师凭借教科书上干瘪的语句海阔天空地想出来的，而是教师在掌握大量第一手资料的基础上，从宏观上俯视教学内容，从学生学习需要出发，精心地创设出来的。要创造一个优秀的虚拟情境，教师必须要查阅大量资料，把握情境与教学目标的关系，避免创设的情境存在种种硬伤，这对于历史教师提高专业化水平，提高历史素养有很大的帮助。
2.从教学主体因素看，情境虚拟教学有利于激发学生的历史学习兴趣。虚拟情境的创设，可以帮助学生“神人历史”，让学生在情境中体验历史，在创设的氛围中探讨历史，使“历史”不再是掩埋于千年尘埃下毫无生气的“干尸”，也不再是教科书上平面展开整齐排列的铅字，开始变得“鲜活”、“立体”、“有生命”了！课堂也不再是“蜻蜓点水”“踏雪无痕”练轻功的场所，开始变得兴趣盎然、充满生气、富有生命的活力了，从而激发了学生学习历史的兴趣。
3.从教学效果因素看，情境虚拟教学有利于增强历史课堂教学的高效性。新课程改革下历史学习的重要目标之一是培养学生具有丰富的历史想象力，能在已学的知识和没有学的知识之间发生迁移，即用已学过的知识、已形成的能力去解决新的问题，形成新的认识。虚拟情境的创设，让历史课堂呈现出轻松愉悦的学习气氛，能激发学生学习热情，用热情和兴趣点燃智慧，让学生以饱满的精神状态积极参与课堂教学活动，使学生思维活跃，自觉地融入到历史课堂教学中来，有利于提高历史课堂的有效性和高效性。
二、实施情境虚拟教学的注意事项
情境虚拟在教学中的效果是显而易见的，因此，它已成为新课程改革背景下兴起的一种非常流行的教学方法，在课堂教学中随处可见。但从教学效果上来看，虚拟情境的创设水平参差不齐，既有高效的情境创设，也有低效、甚至无效的情境创设。笔者根据自己的教学实践以及对众多公开课的观摩，认为要创设一个高效的虚拟情境，必须注意以下三个方面：
1.虚拟情境必须符合历史史实和历史史实应有的时代背景。虚拟情境不等于虚构情景。我们在虚拟情境时要符合历史史实及历史史实应有的时代背景，而不应该是臆造出来的。如在网上看到的一个优秀的虚拟情境：美国马文·L·诺森在1929年因经济危机的爆发，迫于生计告别大学生涯时，仅差1个化学学分就能拿到贝勒大学学士学位，只好在70多年后已经满百岁时终于迎来迟到的毕业证书。老师借诺森之口，讲述经济大危机前后的残酷—转机一幸福的经历。学生仿佛感受到了诺森一家大起大落的生活，仿佛回到了1929年的美国。这一情境的设立，符合了历史事实，还原了当年的社会现实，使学生切实感受到了历史的魅力。
2.虚拟情境必须符合教学内容和学生实际水平的需要。情境虚拟不是万金丹，不会适用于所有的教学内容，也不会适用于所有的学生。我们不能一味地为了赶时髦，为了追求课堂形式上的效果而大量采用虚拟情境进行教学，把课堂教学当成展示虚拟情境的舞台和作秀场，这样的课堂不会是有效的课堂，因此我们在进行情境虚拟教学时要有所选择。只有那些教学内容零散、繁多、枯燥，而学生又无法在历史知识目标和自身经验之间建立高效的联系桥梁的时候，才有必要通过虚拟符合学生的心理水平、知识水平和思维水平的情境，将教学内容进行高度浓缩，在较短的时间和较少的人物场景中，凸现冲突，提升兴趣，激发学生的思维冲动和探究意识，增强现实感，引超情感共鸣。
3.虚拟情境必须选择最佳创设形式。虚拟情境形式多种多样，较为常见的有角色扮演、换位思考、虚拟故事、虚拟史料，等等。教师应根据教学内容和学生的实际水平，结合实际环境，选择最优方案。例如在讲述诸子百家思想的时候，可以虚拟一个关于审判小偷的情境：“如果一个人因赋税过重，生活困难，偷走了邻人的钱财。假如你们是儒家、道家、墨家和法家的派出的代表，面对窃贼，你们会主张如何处理”？组织学生分角色扮演崇尚儒家、道家、墨家和法家思想的官员，对小偷进行审判。在虚拟的故事中，通过角色的扮演、趣味盎然的“判决”，学生深深地理解了各家的思想精髓。这一虚拟情境的创设，既能完成教学目标的要求，又符合学生的认知水平，具有可行性。
关键词：虚拟技术；技工院校；计算机教学；应用
最近几年来，由于第三次科学技术的到来，计算机与网络技术这两大核心的现代技术发展得非常迅速。因此，许多技工院校把计算机教学列入培养人才的基本要求。
一、技工院校计算机教学的现状
伴随着技工院校规模的不断扩大，学生的人数在不断地增多，技工院校的计算机教学也要面对越来越多的问题。这当中，电脑设备的量不能够让计算机教学得到满足就是最重要的一项。设备的缺少不单单会影响技工院校的计算机教学的水平，还阻碍了技工院校的长期发展。在校的学生计算机知识的掌握有很大的差别。技工院校的学生有一些来自农村，在农村经济条件相对比较差，学生们家里多数是没钱买电脑的。学生们对计算机的认识就很模糊，对于计算机的实际操作更是不了解。虽然有的学生之前接触过计算机，但是由于学习比较差，再加上学生们多数是利用计算机进行上网聊天打游戏等，造成计算机专业知识不扎实。学生的计算机知识掌握不牢，学校在计算机教学过程里存在一些困难。学生自身思想的问题，导致学习的误区。技工院校的大多数学生对于接受理论知识的能力不好，很多学生对于理论知识不感兴趣。学校采用理论知识来学习造成学生们的学习积极主动性不强。如果技工院校在教学中依然采取以老师讲课为核心的传统式教学方法，学生们就会一直在被动学习。这样会直接影响学生们对计算机学习的兴趣，从而影响了教学的成效。
二、虚拟技术在计算机教学中的应用以及虚拟技术引入计算机教学中的优势
计算机维护实验运用了虚拟技术。我们在使用电脑的时候，如果把电脑进行了格式化或者磁盘分区以及操作系统安装等操作，这样就会给系统的硬件带来很大的破坏，长此以往，一定会造成电脑的使用时间大大缩短。但是如果把虚拟技术运用在计算机的维护当中，就可以解决这个问题。这是由于虚拟化技术可以给学生的实践操作提供一个虚拟环境。在这个虚拟的环境中，学生们能够随意把电脑进行格式化或者磁盘分区以及操作系统安装等操作，即便是在操作程序里发生了问题，也不会对电脑的系统硬件造成破坏。这样，不仅可以让学生们学习掌握了相关的知识技能，同时保证了电脑系统硬件的安全。例如：我们在课上可以进行虚拟光驱实验。老师将学生分成小组，之前同学们已经在老师教的试验中知道了虚拟技术可以虚拟主机，不会对硬件系统造成损坏。所以老师可以引导学生开发想象，可以进行光驱的虚拟。学生们分小组来做实验。通过实验学生们可以了解生成的和电脑上的安装的是一样的，一般光驱能做的虚拟化技术也可以。学生们通过自己动手实践，可以对专业知识掌握得更加扎实，也激发学生主动学习的积极性和热情。运用虚拟化技术能够减少成本的花费，提升安全性。虚拟电脑可以依据不一样的需求应用在不相同的地方，让电脑实现一机多用。与此同时也减少了维护时的花费。技工院校也可以不需要再单独去找场地和购买硬件设备了。虚拟机可以随时改变操作系统的操作环境。在教学实验中运用虚拟技术也是为教学实验供应了一个有效的器材。这种虚拟技术在计算机教学中的应用不但可以让设备不够以及场地不足等的问题得到很好的解决，而且在计算机教学实际操作的时候也不怕会损坏主机。这样能够提升设备的安全性，使实验室的管理难度大大减小，可有效提升计算机教学效率，节省了资源，同时减少了成本。虚拟机是有网络连接性能的。关于网络管理与维护等方面的教学都可以通过虚拟机来构建虚拟网络教学环境，可以让学生们直观地掌握课程知识。虚拟技术的应用能激发学生的学习兴趣和积极性。学生们可以在驾驭了关于虚拟机的使用之后，回到寝室与其他同学自主进行网络组建等一些计算机实验的联系，有效地提升了计算机的专业知识。
三、小结
随着我们国家的虚拟化技术的逐渐成熟，虚拟技术在技工院校计算机教学中的应用也一定会受到社会高度关注。学校为了从根本上提升计算机实践教学的力度，就一定要将虚拟技术应用到电脑教学中来。对虚拟技术在技工院校计算机教学中的应用研究的阐述，希望可以给计算机教育方面提供帮助。
参考文献：
[1]黎佳.虚拟技术在高职院校计算机教学中的应用研究[D].天津大学,2012.
