时间：2023-05-29 17:44:22
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇虚拟教学，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
1虚拟技术及其特征
虚拟现实（VirtualReality）即将本来不存在的事物和环境，通过各种技术虚拟为沉浸式交互环境，使人感觉如同处在真实世界一样，又称为灵境技术或临境技术。沉浸性、交互性、想象性是虚拟技术的三个突出特征，三者就像三个顶点，构成了虚拟技术的三角形，使参与者能够沉浸于虚拟世界之中并直观而自然地实时感知和交互。1）沉浸性：是指使用户感觉到好像完全置身于虚拟世界中一样，被虚拟世界所包围。虚拟技术的主要技术特征就是让用户由被动的观察者变成主动的参与者，觉得自己是计算机系统所创建的虚拟世界的一部分，沉浸于其中并参与虚拟世界的各种活动。视觉沉浸、听觉沉浸、触觉沉浸、嗅觉沉浸的感知技术目前己较为成熟，身体感觉沉浸、味觉沉浸还有待进一步开发。2）交互性：是指用户从过去只能通过键盘、鼠标与计算环境中的单维数字信息发生交互作用，到能用多种传感器，借助于虚拟现实系统殊的硬件设备，以自然的方式与多维化信息的虚拟世界进行交互，实时产生在真实世界中一样的感知，甚至连用户本人都意识不到计算机的存在。3）想象性：是指虚拟环境是人想象出来的，同时这种想象体现出设计者相应的思想，可用来实现一定的目标，如从定性和定量综合集成的环境中得到感性和理性的认识，进而使人能深化概念、产生新意和构想，主动地寻求探索接收信息，而不是被动地接收等，更有创意。
2虚拟技术在学科教育领域中的关键技术
VRML（VirtualRealityModelingLanguage）虚拟现实建模语言是在Internet上广泛流行的一种图形建模语言，用它可以在Inter-net上创建三维的虚拟场景。许多互联网上创建的具有可导航、超链接等功能的三维虚拟现实空间都是用这种技术创建的，其中网上虚拟大学用的主要技术就是虚拟现实建模语言技术，它已经成为在互联网上创建三维虚拟场景的事实上的标准。
2.1虚拟现实建模语言的场景描述
在虚拟场景建模的时候，一般把整个场景进行适当的分割，对分割的小场景再进行渲染。虚拟现实建模语言定义的三维场景由一个节点树表示，场景中的每个对象由一个或多个节点描述。从理论上来说，节点可以包括任何东西———3D几何体、MIDI数据、JPEG图像。虚拟现实建模语言标准节点集中定义了许多不同类型的节点，多数节点分为以下几类：1）外形类节点（shapenode），唯一一类能被绘制的节点。2）属性类节点（propertiesnode），这类节点的处理通过影响外形类节点进行。3）组节点（groupnode），组节点把其它节点收集在一起，允许把节点的集合当作一个节点来处理。其他的节点诸如材质节点（material）节点、纹理（Textual）节点、灯光节点（分为DirectionalLight节点和SpotLight节点）、背景（background）节点。每个小场景都可以形成虚拟现实建模语言文件，由多个小场景构成的多个虚拟现实建模语言文件用内联节点（Inline）之间的嵌套技术合并成一个虚拟现实建模语言文件，这个虚拟现实建模语言文件完成了整个场景的建模。这种场景的建模基本有两点好处：1）虚拟现实建模语言的小场景文件可以有机的整合，不会因为每个小场景的文件太大而不利于调试、检查。2）用户浏览的时候不用把整个场景文件都读入本地客户机中，这样就适应了网络带宽的限制，提高了在虚拟空间中浏览的速度。
2.2虚拟现实建模语言的文件组成
虚拟现实建模语言文件主要包括四个主要成分：虚拟现实建模语言文件头、原型、造型节点和脚本、路由。在这四个要素中，只有文件头部分是必须的，它用来告诉浏览器虚拟现实建模语言文件符合的规范、标准以及使用的字符集等信息。原型定义了创建带有指定名称、接口和整体的新节点类型，一旦成功地定义了原型，它就可以在虚拟现实建模语言文件的其他地方随意使用。造型节点是虚拟现实建模语言中的基本建造模块，它构成了虚拟现实建模语言文件的主体部分，正是由于造型节点的定义而产生了虚拟的虚拟现实建模语言空间。脚本可以看作是一个节点的外壳，它有域值、eventIn事件、eventOut事件。事件本身不能产生任何动作，但它可以通过程序脚本来赋予脚本节点值来产生各种动作。这里的程序脚本是一种简化了的应用程序，一个典型的脚本是由JAVA或JavaScript编程语言写成的程序。路由（Route）是一种文本描述消息，一旦在两个节点之间创建了一个路由，第一个节点可以顺着路由传递消息给第二个节点，这样的消息被称为事件。虚拟现实建模语言还可以包含下列条目：注释、节点和域值、定义的节点名、使用的节点名等。
2.3虚拟现实建模语言语言的编译
设计虚拟现实建模语言虚拟场景时，最简单的方法是直接使用文本编辑器来编辑描述文本。这种方法类似于程序设计，它简单方便，但不是很直观，对设计者的空间想象能力要求较高，设计的效率也不高。现在有很多可视化的虚拟现实建模语言设计工具，如CosmoWorld和HomeSpace等，这些工具将虚拟现实建模语言的标准节点都做成可视的组件，用户设计时，只需要将这些组件组合成自己需要的虚拟场景就可以了，而且设计的效果在设计时就可以看到。设计完毕后，系统自动将这个可视的虚拟场景生成标准的虚拟现实建模语言描述文本，这样，这些文本传送到用户的浏览器后，便会在用户的屏幕上重现这个虚拟场景。虚拟现实建模语言在各方面都展现出强大的应用潜力，蕴藏了无限生机。
3虚拟现实在教育领域中的应用
虚拟技术能够为参加教育的学生提供生动、逼真的学习坏境，学生能够成为虚拟环境的一名参与者，这对调动学生的学习积极性，突破教学的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。虚拟技术在远程教学中的应用主要有以下四个方面：
3.1探索学习
虚拟技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行虚拟，通过虚拟系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。如在虚拟化学系统中，学生可以按照自己的假设将不同的分子组合在一起，虚拟出组合的物质来。真正对虚拟现实学习环境的研究是对分布式真实虚拟现实感的教学环境的开发与应用进行研究，通过人体模型或者化合物等分子结构演示的虚拟体验，教育者和学习者之间，或者学习者和同伴之间可以在一个虚拟的现实空间中，进行虚拟人之间的面对面的情感交流。#p#分页标题#e#
3.2技能训练
利用虚拟技术，可以做各种各样的技能训练。由于这些虚拟训练系统无任何危险，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。如虚拟飞机驾驶训练中，学员可以反复操作控制设备，学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降落，通过反复训练，熟练掌握驾驶技术。虚拟技术在教学中应用几乎最成功的案例就是模拟训练系统的开发与研制。由于空间探索和军队战争训练需要高昂的费用，以及这些领域需要极高的安全性与可靠性，使得虚拟技术最早应用在了这个领域，并且发挥出了巨大的使用价值和商业价值。随着社会的进步，虚拟技术也延伸到的一般的医学教学、汽车驾驶以及电器维修等需要培养各种操作技能的领域。在动作技能的学习中，学习者只有从虚拟现实系统中接受到操作或动作的反馈才能起到积极的学习作用。因此在运用虚拟技术研发模拟训练系统时应该具体考虑学习产生的条件以及教学的效果，这种模拟训练系统应该能够提供真实的模拟训练的情景，校正学习者的错误以及跟踪学习者的学习过程等功能。
3.3虚拟实验
利用虚拟技术，还可以建立各种虚拟实验室，如地理、物理、化学、生物实验室，学生可以自由地做各种实验。利用虚拟技术建立的各种虚拟实验室（Virtuallab）在教育上应用前景广阔，尤其在物理、化学、生物等需要实验的学科中更是如此。创建这种虚拟环境的演示物体可以摆脱真正实验室所需要的昂贵的设备，减少了教育部门的实验开销，教学的效果基本接近运用真正的实验仪器设备进行实验所能达到的教学效果。虚拟实验室基本上分为两类：一种是由编程者设计只能插入并操作实验中有限的实物，这是现今大多数虚拟实验室系统的工作环境；另外一种是基于广泛学科领域知识的虚拟现实系统。
虚拟样机理念及对课程教学的意义
虚拟样机技术是机械产品开发的一种数字化设计方法，是在缩短机械产品开发周期、降低成本、改进设计质量、提高市场竞争力和计算机技术不断提高的背景下产生的[4]。物理样机制造和测试是设计过程中保证产品质量的重要一环，通过物理样机可以发现产品的设计问题，提供设计修改的依据，样机验证和设计修改往往是交替进行的，这一过程增加了产品的开发周期和成本。为了解决这一弊端，可以在制造物理样机之前，用物理样机的计算机数字化仿真模型（即虚拟样机）代替，在虚拟样机上进行各种对物理样机而言难以进行或根本无法进行的模拟试验，观测产品各组成部分的运行状态和预测系统的整体性能，快速分析多种设计方案，不断修改设计缺陷，直至得到最佳设计方案，并且这种应用贯穿于整个设计和制造过程中。虚拟样机技术的可靠性和有效性已为多数成功应用所证实，比如，美国波音公司采用虚拟样机技术成功地进行了波音777飞机的研发设计及制造，通用动力公司全数字化机车虚拟样机的使用，世界最大的工程机械制造商Caterpillar公司采用了虚拟样机技术对大型设备进行了改进设计和试验,降低了产品成本，提高了性能，等等。使用虚拟样机进行产品设计和制造具有下列优点。（1）从整体上把握产品的功能特性和设计要求。（2）协同物理样机对产品设计和制造进行测试和验证。（3）可以同时对多种设计方案模拟比较分析，寻找出最优设计。（4）贯穿于产品开发的整个过程，并不断得到完善。（5）不同于简单的单领域仿真，其涉及的知识领域广，考虑问题全面，可提高产品的整体设计质量。（6）支持不同工程领域人员对同一虚拟产品并行地进行全方位测试、分析与评估。（7）可以减少产品开发后期的设计更改，进而能最大程度减小整个产品的开发周期，缩短产品上市时间。（8）减少了设计费用。基于虚拟样机理念，在“液压与气压传动”课程教学中，引入虚拟样机仿真教学，对其进行研究，具有以下几方面的意义。1.提高课程的直观性，使学生易于理解课程内容，并产生学习兴趣。例如，在讲解液压元件或气压元件的组成、结构和工作原理的过程中，可以展示元件三维实体模型（不同组成部分用不同的透明度和色彩描述）的运动仿真动画，同时可用曲线的形式动态实时地显示与三维实体模型的运动状态相对应的任意参数，其直观性和仿真性可有效化解抽象理论的教学难度，便于学生理解，并激发他们的学习兴趣。2.用虚拟样机代替实物教学，节省了大量资金，且节省了教师的大量教学时间，增加了教学的信息量，充分调动了学生学习的主动积极性，培养了学生使用新技术新手段解决实际问题的自主创新能力。3.虚拟样机技术是工程领域中一种新的现代化设计手段，可以使企业缩短新产品的研发周期，提高产品质量、性能，降低开发成本，提高市场竞争力。目前国内缺少掌握虚拟样机技术的大量高级专业人才，造成企业许多课题只能交给科研院所或高校解决，因此，将虚拟样机技术引入到课程教学中，使学生掌握新技术领域的知识，可以大大提高学生就业的竞争力。
课程虚拟样机仿真教学的实现路径
虚拟样机仿真教学作为一种教学方法，同其他教学法一样，在保证和提升效果的前提下，做到教学成本与教学效果的平衡[5]。当成本高昂或存在条件限制时，就要考虑用其他的教学法代替或用几种教学法相结合的方式来保证教学质量，引入虚拟样机仿真法辅助“液压与气压传动”课程教学就是基于这样的思想和针对黑龙江科技学院的具体情况提出的。用好虚拟样机仿真教学法，首先要对授课对象和授课内容进行有效的分析，结合教学大纲要求，以树形图的形式对教学内容进行逐级分类，直到最后一级找出典型的液压元件、气压元件、液压系统、气压系统，并标出其中的难点和重点内容。然后，在树形图上标出适合用虚拟样机仿真教学法的部分。接下来就是建立液压气压元件和系统的虚拟样机仿真模型，这部分工作具体而繁杂。“液压与气压传动”课程的虚拟样机仿真教学法的实现离不开虚拟样机软件，包括三维实体建模软件、多体机械系统动力学仿真软件、数值分析软件和多领域仿真集成软件以及各软件之间的接口程序等。液压与气压传动是一个机械系统和流体系统的耦合系统，虚拟样机包括机械系统模型、流体系统模型和流固耦合特性接口三部分。1.机械系统模型可用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立。在ADAMS/View环境中建立机械系统几何模型，定义零部件的物理特性，并施加约束关系、驱动特征、载荷等要素得到。由于ADAMS/View中几何建模的局限性，复杂实体很难建模，所以，可在标准三维几何建模软件环境中完成，转换到ADAMS/View环境中。转换有直接转换和间接转换两种。在各种三维建模软件中，SolidWorks是较适合的，它采用的建模核心与ADAMS软件相同，都是Parasolid实体建模形式，在直接转换中不会产生或较少产生信息损失。在间接转换中，SolidWorks配有插件COSMOSMotion,可以输出为ADAMS直接读取使用的Cmd命令文件，避免信息丢失。2.流体系统模型可用多领域系统集成仿真软件AMESim建立。AMESim软件提供了多学科建模平台，具有模型库丰富、建模简单、分析工具齐全等特点。利用其中的液压和气动应用库，可以在不需要书写任何程序代码的情况下，建立流体系统的仿真模型。3.流固耦合特性数据实时传递接口可由ADAMS/Control模块建立。在ADAMS中将机械系统模型的位移、速度等定义为接口的输出变量，将来自流体模型的压力等定义为接口的输入变量，调用控制模块ADAMS/Control创建ADAMS与AMESim之间的接口子模块ADAMS_model。在AMESim中调用工具ImportAdamsmodel加载接口子模块ADAMS_model，并设置好仿真参数。仿真时，机械系统的动力学仿真与流体系统的流体传动仿真同时进行，计算结果由接口子模块ADAMS_model进行实时传输，从而完成联合仿真，构成“液压与气压传动”课程教学的虚拟样机。
作者：王本永 刘春生 孙月华 单位：黑龙江科技学院
【关键词】虚拟IT 创客实践教学 影响
一、创客与创客教育
创客源自英语单词“Maker”，原意是指“制造者”。现在，创客用于指代利用网络、3D打印以及其他新兴科技，把创意转换成现实，勇于创新的一群人。
随着互联网热潮和3D打印技术、微控制器等开源硬件平台日益成熟，创客教育（Maker Education）正在掀起一股席卷全球的教育变革。创客精神与学生旺盛的求知欲和“在实践中教学”的教育思想不谋而合，虽然在创客教育中不会直接教授学生基础知识，但在当创客的过程当中，学生将有机会运用到数学、物理、化学甚至艺术等多学科的知识，学生将扮演数学家、科学家、发明家等多重角色。
二、创客实践教学
计算机技术与各专业技术相融合早已成为新技术发展的主流。而软件研发无疑是此类新技术走向成熟的延展台。尤其随着智能手机、无线网络的进一步普及，软件研发需求日益增长，这将在无形中加速软件研发大众化的进程，使其不再仅仅是大型专业研发团队的专利，而是成为兴趣人士的一种基本技能。
（一）创客实践教学的核心理念
创客实践教学遵循自主发现、自主创新的核心理念，构建以学生为中心的面向应用的融合从创意、设计到制造的学习、创新环境。
以ACM程序设计大赛为牵引，依托虚拟IT企业的组织形式，打破专业、年级之间的壁垒，以兴趣为主导，有效组织学生进行长时间（贯穿学生的整个大学生活）、不间断的软件研发能力训练，营造一种崇尚创新、注重实践、乐于分享的学风教风。
（二）虚拟IT创客实践教学模式
为有效提升学生的软件研发能力，虚拟IT创客实践教学模式以信息技术与专业技术融合为核心，由组织、训练、生产、销售、沟通五大环节组成，具体模型如图1所示，其核心价值在于培养与提升学生的群创力。
1.组织管理形式
以虚拟IT企业的形式组织、分派、整合日常任务，管理软硬件资源，实施培训，基本宗旨是以学生为主导。虚拟IT企业内的各个职务均从学生中选拔，以能力为唯一考量，不论年龄和年。
2.创客空间建设
构建供内部交流互动的辅助平台――创客空间，实现各个研发兴趣组的在线开发、资料备份、进度管理、质量管控，为学生充分体验软件研发工程化管理提供基本环境。
3.培训课程设置与实施
培训课程随着创客课题的设置变化，以拟制层次性渐进的备选创客课题为基本宗旨，在此基础上设置培训课程。如表1所示即为一种简单基础的设定方案。
4.创客大赛
在创客空间中以排行榜的形式举办创客大赛，建立模拟创客市场、虚拟货币等机制，以各种丰富新颖的手段激发学生的创新力和群创力。
三、创客实践教学模式对工程技术类高校教学模式的影响
（一）对教学方式的影响
传统的教学以教师传授知识为核心，而在创客实践教学中，以学生自主发现、创新为核心，鼓励创新意识和团队精神，也提倡松散自由的学习空间。在这种环境下，每一个学生都有成为某一领域专家的潜力；教师不再机械地教授知识，而是变成了课堂的设计者和组织者。
首先，教师是教学设计者。教学设计任务更为深入也更为具体，如创建创客空间，选购相关科技产品，制定创客课题等。
其次，教师是学生完成创客课题的调节者和辅助者。虽然不用直接讲授知识，但教师却需要用自己丰富的知识和阅历及时对学生进行引导，给学生提供适当的支持和帮助。
此外，教师还是学习氛围的营造者。在学生互动合作的过程中，教师需起到引导和鼓励的作用，让小组内部形成良好自由的合作氛围。
（二）对学习方式的影响
传统的学习以听为主，以练为辅，而在创客实践教学中，学生以练为主，以讲为辅。这会在无形中提升学生的思考、表述、沟通、协作能力，最终形成群创力。
首先，学生是知识搜集者。学生需要根据不同的创客选题采用多种手段分工搜集资料，并以开报告会的形式在组内分享资源。
其次，学生是组织协作者。成员选择、任务分工、协作开发等环节的管理和沟通均由学生自主完成。当然，学生也是创客课题责任人。从选题、研发、定型到交易，学生对课题进行全过程协作管控。这种学习方式更强调学习过程，分享、协作、沟通是主要载体，而知识本身则成为学习过程的负载物，被吸收，被传递，被分享。
四、结束语
每个学生都期待自己在某方面是与众不同的，因此“成为创客”这件事本身就能激发学生的内在潜动力。本文提出的创客实践教学模式就是将学生自我训练成为创客的各种条件资源有效地组织起来，提供一个高效学习、交流展示的平台，营造一种注重实践、崇尚创新的学习氛围，使学生在美妙的碰撞中成长，在无尽的追寻中自我完善。正如麻省理工学院的Gershenfeld教授所说：与其让人们接受科学知识，不如给他们装备、相关的知识以及工具让他们自己来发现科学。
【参考文献】
[1]李凌，王颉.“创客”：柔软地改变教育[N].中国教育报，2014-09-23（005）.
[2]Martinez.S & Stager.G.S. How the Maker Movement is Transforming Education[EB/OL].http：///hot-topics/special-reports/how-the-maker-movement-is-transforming-education，2014-10-08.
[3]吴俊杰.创客运动与STEM教育――专访“创客教父”Mitch Altman[J].中小学信息教育，2013（12）：39-42.
目前虚拟模式在教学方面也得到广泛的应用。虚拟实验教学系统是一个基于网络环境下的实验教学系统，为学生搭建一个类似于实际实验的虚拟环境。虚拟实验教学系统的主要任务是实现虚拟实验功能，同时还应具有一定的辅助实验教学的功能，并能通过网络方便地访问远程教学系统中的相应资源。虚拟教学系统在一些教学中已被使用，并取得较好的教学效果，一些实验证明其教学成绩要比传统教育高20%。
虚拟地理环境（Virtual Geographical Environments，VGE）就是包括作为主体的化身——人类社会以及围绕该主体存在的一切客观环境，包括计算机、网络、传感器等硬件环境，软件环境，数据环境，虚拟图形境像环境，虚拟经济环境和虚拟社会、政治和文化环境。
地理教学的主要内容是环境中的地理事物，环境包括自然界中的大环境还有我们身边的小环境。在教学过程中，有时我们身边的小环境不能满足教学需求，所以教师在教学过程中需要适当地虚拟一些环境。教师引领学生从虚拟现实教学情境中探究知识，使学生真正地融入教学情境之中，激发学生学习地理课程的兴趣，启发学生的想象力，使学生由被动接受知识变为主动探索知识，培养其创新意识，从而取得较好的教学效果。下面以《面向海洋的开放地区——珠江三角洲》一节为例来说明这种教学方式在地理教学中的应用。
《面向海洋的开放地区——珠江三角洲》这一节可以采用“虚拟旅行”的方式进行教学，使学生有一种身临其境的感觉。在旅行之前旅游者通常要在地图上找到这个地区的位置，还可以聘一些导游，导游选择寒假期间做过珠江三角洲调查的学生。旅行时要注意时间的选择（通常选在1月末），为后面学习本区的气候作铺垫。这节课的主要教学内容包括：地形、气候、经济、土地利用类型和环境问题等五个部分，教学设计如下：
1.掌握地形类型的方法很多，如我们可以通过阅读、观察地图，或根据数据推理、实地考察，或口耳相传等方法。在这些方法中实地考察是最好的一种方法。但是我们在学习中国区域地理时，并不是每一部分内容的学习都会有这样有利的条件，但是我们可以创设可用的情境。如关于珠江三角洲地区地形的学习可以这样设计：“飞机于北京时间1月20日上午9：00到达珠江三角地区的上空，飞机即将降落，透过机窗，我们清楚地看到珠江三角洲的地面景观。”这样，学生可以很清楚地掌握本区的地形。（用flash演示，导游讲解）
2.我国气候类型复杂多样，尤其是冬季，高低纬度间气温差异显著，北方寒冷干燥，南方温暖湿润。基于南北方气候的明显差异，本区的气候可以这样设计：“北京时间上午9：10机舱门打开，我们走下飞机，呼吸到了这里的新鲜空气，尽管北方的这个季节已冰雪覆盖，而这里却绿意盎然。请两名学生说出他们的感受：‘虽然是冬天，但并不冷，而且空气湿度比较大。’”学生可以根据这一特点及本区的位置进行小组讨论，并推断本区的气候类型。（flash演示景观、服饰图片）
3.有人认为了解一个地区经济发展的水平可以通过观察这个地区公厕的设置情况，但我认为这个观点有些片面。要想更直观地了解一个地方的经济发展情况莫过于逛商场，通过物价的对比很容易就能推断出这个地区的经济发展状况。所以本区“经济发展水平”的教学内容的设计：让学生逛商场，在逛商场的过程中学生会发现这里的物价比同等级别其他的城市高，这足以说明本区的经济发展水平很高。同时可进一步分析原因（falsh演示、学生分组分析，请一名学生扮演导游），为学习本区的“经济类型”设置悬念。
4.本区“经济类型”的设计：学生带着本区属于何种经济类型的悬念模拟参观市区的一些工厂，参观的同时，注意观察有哪些工业部门。可以选择一个工业部门，如服装制造厂，让学生思考：“工厂除厂址要布置在珠江三角洲之外，其他方面，如技术人员、资金、劳动力、管理经验来源及产品的销售是通过什么渠道完成的？”从而引出珠江三角洲的经济类型及“前店后厂”的经济模式（flash模拟整个参观过程和工业生产过程）。
5.“土地利用类型”的设计：在旅行马上要结束的时候，学生都想近距离地领略本区的全景，于是登上了本区视野最广、高度最高的一座建筑物，在观察本区全景的同时，也清楚了本区的土地利用类型。（flash演示）
6.“城镇化带来的问题”的设计：在整个参观过程中，学生会发现本区存在一定的问题，如“人口过多、环境污染、生态破坏”等问题，从而引出城镇化带来的问题。
在地理学习过程中，学生无法切身体会课本中提及的每一种事物，但可以通过虚拟的方式使教学内容形象化、直观化，撇开传统教育枯燥乏味的弊端，有利于激发学习者的学习兴趣，培养学生的创新意识和创新精神，提高学生的创新能力和实践能力。
参考文献
［1］ 王杰. 大学生虚拟生存的道德困惑及其对策［J］.郑州航空工业管理学院学报（社会科学版）， 2010（29）.
［2］赵粤涛.虚拟建造技术在工程施工中的应用研究［J］.科技创新导报，2010.
［3］ 徐媛媛，丁奕峰.虚拟旅游体验与营销模式［J］.销售与市场（管理版），2010（05）.
［4］ Girardin， L.， 1995， "Mapping the virtual geography of the World-Wide Web"， poster presentation at the Fifth International World-Wide Web Conference， 6-10th May 1999， Paris.
【关键词】虚拟仿真教学；基础医学实验；应用
医学专业的实践性较高，也是具有较强的科学性，而且在医学的相关教育上所占的地位是十分重要的。在医学的实验室中有些受到一定制约，例如：试题、标本、试验试剂等等，在正常的试验内容上进行该规划，进行试验效果的预见和实验室物品的摆放，并且在过程中的还要考虑到运行的成本，这样的问题无疑是给医学院的教师们提出了一个巨大的挑战，无形之中提供了医学实践的质量要求。所以，对于医学实验来说，解放人力劳动力，提升学生们对于医学实践和理论的兴趣是促进实验成功的前提，依托互联网的资源共享是在医学教学系统中较为重要的一部分。对于现有的仿真教学平台与实践相结合进行良好的总结。
一、仿真技术的模拟
所谓的仿真技术就是创造一个提供体验的模拟社会，创建具有互动性和真实性的具有感知的计算机软件系统，对于医学的相关专业也是有辅助的功能，可以探索所有未知的领域及获得一定的计算机应用技术。对于虚拟的仿真技术要完全依靠电脑进行图形上的修正和再现，这与传统意义上的图形再现是不同的，更为高科技更能让大家所接受，例如：电影、电视等等。虚拟技术可以利用在查显示画面上，现在的计算机硬件发展的更为速度，并且也是遍及这个领域的，例如：实践上的教学和娱乐等等在操作上的预测等。但是现阶段的虚拟仿真是深受教育界的信赖的，这对于医学教育来说是质量上的改革。
二、仿真技术教学平台的建设
很多医科大学在申请了专利和科研经费，对医学院的计算机仿真技术与互联网之间的结合，是现代医学用处较为广泛的，针对每个不同的机构和低于，制定出不同的学习平台，对于医学形态学实验自主学习要在平台上设置3个实验教学方案，其中涵盖了基础教学和实验教学两个部分。大面积的提升了医学教学的深度和涉及的广度，扩展了医学教学的发展空间，加强学生自主学习的能力，形成较为有规模的实际场景医学教学体系。
（一）智能自主学习平台从1997年被研发开始，从计算机的仿真引擎到数据库的处理、虚拟的环境页面及互联网的硬件平台等等。学生和教师在实验过程中利用校园网在客户端进行真实场景的虚拟模仿，针对实验的标本进行网络上的虚拟操作。这样的系统可以不受任何的时间、场地和实验品的限制，可以在电脑上进行反复的操作，增加学生的学习兴趣和自主性的学习。这非常有利于学生进行复习和预习，并且在考试过程中的可以得到更好的补充。
（二）形态学实验在实验教学中计算机虚拟仿真技术在虚拟仿真技术被研发的过程中，利用计算机的图像处理和数据管理，通过多媒体的途径进行有形态的切片观察，还可以用标本展示的计算机系统。在没有显微镜的情况下，可以微观的进行虚拟操作，例如，三维、虚拟展示来进行具体操作，提升分倍率的技术上，还突破了纤维镜本身，与病人的病理进行充分结合，进行自我并诊断自测和考试测评。对于学生来说，进行管理端的功能模拟，例如：视频的点击量、对于虚拟环境的点播量、对于计算机的职能点读量、计算课堂的自测和自身考察的模块。
（三）人体解剖学实验在计算机虚拟仿真技术上进行自主评估人体解剖学实验通过自主学习进行互联网上的模拟测试，这是2006年经过长时间的实验性操作后，进行向许多高校进行使用。通过学生的自主学习，在考试上和正常的自主学习上都是辨识度较为高的，在题型的选择上和类型上都有较大的选择性。根据学生的等不同，提醒也会随着进行变化。系统中有加大量的标本展示和质量较高图像清晰的展示部分，这样能提高学生对于解剖学的理解，针对不同结构和自身出现的不同问题进行及时的调整和解决。
【关键词】虚拟现实;虚拟仪器;电子教学
2010年的年初，詹姆斯.卡梅隆的3D电影《阿凡达》席卷了全世界，这部电影完全颠覆了人们心目中传统电影的概念，艺术表现技术发生了质的飞跃，为全世界展现出了宏伟壮观的视觉效果，特别利用了三维立体的电影技术，现在的电影艺术里已经把这项技术作为重要的卖点。电影不仅让观众深深体验到前所未有的三维的视觉和心灵的冲击，同时3D技术也成为了人们关注的焦点。近年来，随着科学技术的成熟，3D技术应用于越来越多的领域，除了全国人民都比较熟悉的3D电影技术，电视与游戏的3D技术也正在兴起，同时虚拟社区的3D商店和虚拟现实技术也逐渐走进了高校的电子教学中。虚拟现实技术在电子测量领域的应用非常广泛，其中也包括电子设计和虚拟实验等。虚拟系统中的编程语言LabVIEW等课程是高校理工科学生和必修课程。目前国内的大学都配有虚拟电子实验室，其中大量应用虚拟现实技术的电子实验教学软件。为了方便教学，学校专门建立虚拟电子实验图像的交互式的教学平台，由电子计算机辅助教学，并且还可以对电路和虚拟实验的非损耗设备进行定期检测，教学设备的类型多样，实验成本低且效率高。
一、虚拟现实技术概述
一般来说，只要是通过三维模型实现人机交互的操作就都可以被称为虚拟现实的技术。虚拟现实的定义还可以用更为严格概念表述：就是指通过虚拟仪器的操作，然后应用到相应的实际场景中，并赋予这个场景一定的功能显示。例如3D汽车模型，当车辆的三维模型制作出来后，可以允许用户选择这个三维模型所处的背景，可以是运行在城市或乡村的路上，它允许用户编写动作脚本为这个虚拟模型进行定义，满足各个要素后得到的才是最完整的“虚拟现实”。
虚拟现实还应该具有以下的特点：
多感知性：这个特点是指虚拟现实不仅能够表现出来计算机技术赋予的特点，通常它还具有听觉、触觉、运动甚至包括味觉、嗅觉的感知功能。
浸没感：又称临场感知，这个特点是指模拟环境的仿真度达到理想的状态，使身临其境的用户难以分辨真假，用户全身心投入到计算机创建的三维虚拟环境中，所有的环境是真实的，就像在现实世界中一样。
互动性：用户在虚拟环境中的可操作程度以及反馈程度，具体的说就是用户可以通过直接接触的方式来控制虚拟环境中的对象，并能感觉到物体的重量等具体信息，用户也可以直接操控视觉对象。
构想性：它是指虚拟现实技术可以创造出一个广泛的空间，可以通过想象扩大用户的认知范围，可以不受真实环境限制而随意的想象，哪怕是现实环境中不可能发生的。
二、在电子教学中应用虚拟现实技术
现在我们所说的虚拟现实技术的本质主要是指人与计算机之间信息交流的技术，针对虚拟现实技术的特点，我们可以把这一技术应用于电子教学过程中，提高教学质量。
1.虚拟教学与虚拟实验
虚拟现实技术能够为为学习者提供丰富的学习资源和学习材料，借助于虚拟现实技术，教师和学生可以在虚拟环境中观察到一些关键问题，让学生在亲身体验中获得实践经验，大大提高了他们对抽象知识的理解能力和对所学内容的控制能力。虚拟实验主要是利用虚拟现实技术建立各种虚拟实验室，根据教学的需要可以在任何时间内，并以任何形式虚拟各种各样的教学设备，教学内容可以不断更新，使教学训练能够与科技的发展速度同步，为学生提供生动逼真的学习环境。
2.虚拟仿真校园
以虚拟现实技术为基础建立远程教育平台，为学生提供移动学习空间，因为高校扩招，目前学校的学生人数已经达到了一定的规模，相比而言学校的教学资源出现了紧张的现象，远程教育通过课程目录和网站程序的交互式远程教学，为每个远程终端开放继续教育，可以提供更多的学习机会和专业技术培训，也能为社会创造更多的经济效益。
三、虚拟仪器在电子教学中的优势
在教学过程中，完整的测试仪器会由许多不同的仪器组成， 这些虚拟仪器和计算机网络互连，网络模块可以建立通信系统与远程应用工具交流信息，通过互联网电子邮件系统的功能为远程实验教学创造了有利条件。
虚拟仪器拥有强大的数据处理功能，它以计算机技术为核心技术，使用虚拟仪器可以很容易地测量变量，并且清晰的显示测量分析的过程。而传统仪器的测量存在一定误差，虚拟仪器的测量速度快、精度高，优势比较明显。
虚拟实验的设计和测试是各种电子电路等电路虚拟实验的反馈，教师可以设计计算机“虚拟组件”和“虚拟测试仪”工作平台，学生通过远程网络学习后访问学校的虚拟实验室系统，执行应用程序即可进行虚拟实验，测试的结果和模拟分析过程都会存储在磁盘上，有且于学生对于学习结果的巩固。
虚拟电子实验室为学生创建了一个理想的测试环境，构建新的教学模式，促进学生的创新能力，教学结果的验证实验方案也可以选择解决具体生活中的问题，如数字电路课程结束后，学生可以把虚拟实验室中的操作用于声控灯、报警电路、控制电路和控制电子交通灯的电路设计，不仅可以提高学生学习的积极性，还有助于提高教学质量和学生的动手操作能力。教师还可以利用虚拟电子实验室设计一些高难度的综合设计，例如数字钟里的计数、译码和分频电路对于钟表数字显示的控制，集成的组合逻辑电路和时序逻辑电路等，进一步培养学生的能力。
参考文献
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关键词：仿真教学；组织领导；资源建设；培训推广
中图分类号：G424 文献标识码：B 文章编号：1673-8454(2012)01-0061-03
虚拟仿真技术包括仿真模拟技术和虚拟现实技术两个领域。仿真模拟技术是指使用仪器设备、模型、计算机虚拟技术，以及利用场地、环境的布置，模仿出真实工作程序、工作环境、技术指标、动作要求，进行科学研究、工业设计、模拟生产、教学训练和考核鉴定等的一项综合技术。虚拟现实技术是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己投入到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，成为这种环境的主宰。
虚拟仿真技术可以有效还原生产、建设、服务和管理岗位的“原生态”，为学习者提供技能训练所需要的“真实”环境、“真实”工艺、“真实”工具等，从而有效提高技能教学质量。同时，可以降低教学成本、规避实训危险、降低环境污染、实现绿色教育。因此，虚拟仿真教学是深化教育教学思想、内容、方法、手段、模式改革，推动职业院校内涵建设的一个重要突破口。为此，教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中明确提出“要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验”。各高职院校应多措并举，有力推进虚拟仿真教学改革。
一、加强组织领导，创造浓厚氛围
开展虚拟仿真教学是一项系统工程，其技术本身的高端性、复杂性等特点，决定其应用成本较高，资源建设和教学组织较难。因此，必须得到学校的大力支持，加强组织领导，落实责任任务。
1.成立分层领导组织
首先，要成立院级虚拟仿真教学工作领导小组，由主管院长牵头，各教学单位和教学管理单位的主要负责人为成员。各级负责人要高度重视虚拟仿真教学工作，做到有组织、有计划、有措施、有检查、有总结、有推广。
其次，要成立各重点专业的虚拟仿真教学工作组。由系主任牵头，专业带头人为主要负责人，骨干教师和合作企业负责人为主要成员。根据专业技能教学特点，通过购买引进、校企合作开发、自主开发等多种途径建设适用的虚拟仿真教学软件，科学布局虚拟仿真实训基地，开展虚拟仿真实训教学，总结实践经验并进行示范推广。
2.建立政策法规进行引导激励
首先，将开展虚拟仿真教学工作做为教育教学改革重要项目，结果做为考核教学单位工作的重要指标。其次，将教师开展虚拟仿真教学的成果做为评聘奖优倾斜条件，对于积极进行虚拟仿真教学软件开发及应用研究的教师，通过制定相关激励政策，从职称评聘、成果奖励、科研经费等方面进行鼓励，为他们提供必要的条件，在全院形成良好的风气和氛围。再次，给予虚拟仿真教学立项资金等条件扶持，为完成项目提供最大保障。要加大资金投入，加强资金管理，做到专款专用，接受监督检查，切实保障项目顺利完成。
通过以上举措，使“推广虚拟仿真技术，提高实践教学水平，加快实现教育现代化”的理念内化成广大教师的共识，并将其付诸于实际行动。
二、广辟渠道，建设虚拟仿真教学资源
虚拟仿真教学资源是利用现代信息技术开发的虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验等等，可以解决实践教学中“看不见、进不去、动不了、难再现”等客观难题，减少资源消耗与环境污染，实现人才培养的信息化、智能化、现代化。虚拟仿真教学资源是开展虚拟仿真教学的必要条件。“巧妇难为无米之炊”，所以，学校应该舍得投入，按照“引进一部分、合作开发一部分、自主研发一部分”的虚拟仿真资源建设新思路进行统筹安排。
1.购买引进
该决策依据是：所需求的软件已经被同类院校的专业广泛认可和应用，效果良好，尤其是那些教学急需的高端产品，应该采取这种“花钱拿来主义”的模式。
2.合作开发
此决策依据是，所需求的软件没有成熟的产品，专业教师能够提出明确的需求，能够提供科学准确的教学设计，借助专业IT公司的技术力量和项目组织能力，能够开发出专业级的应用软件。要探索创设高水平的合作模式，将优秀企业力量引进来，紧密合作，互惠互利，同步带动学校师资专业发展、技能人才培养、软件产品研发的水平提高。实践证明，院校的教学设计与优秀IT企业的实现技术有机结合，是研发优秀虚拟仿真资源的捷径。
虚拟仿真教学软件的研制过程一定要与相关企业紧密合作，软件设计应该是教学专家、行业专家和软件制作专家三方合作的结果。要以教学专家为主导，实施优秀的教学设计，编写制作脚本，要有行业专家实施技术指导，还要有软件专家实施创新制作，才能研发出科学的、适宜的、理实结合的虚拟仿真实训教学软件。
3.自主研发
此决策依据是，所需求软件的开发技术难度和复杂性相对较低，专业教师能够提出明确的需求，能够提供科学准确的教学设计，学校具有软件开发技术支持队伍。
威海职业学院作为首批国家示范性高职院校，非常重视虚拟仿真教学在技能人才培养中的作用，积极开展虚拟仿真教学资源建设，建设了专门的教学资源研发中心。目前购买引进、合作开发、自主研发的虚拟仿真资源已成规模，并广泛应用于数控技术、机械设计与制造、电气自动化技术等20多个专业，平均每学期有2000多名学生使用虚拟仿真软件进行知识和技能的学习，有效提高了实践教学的质量与效率。
三、加大技术支持和培训推广力度
1.建立专门的工作室和技术支持队伍
虚拟仿真教学资源开发技术较难，依赖教师个体不现实。专业教师应将主要精力用于教学设计、脚本撰写，开发制作应由专业技术人员完成。采用这种模式，既可以保证资源的质量，又有利于提高专业教师研发、使用虚拟仿真资源的积极性，否则，大多会“知难而退”。
威海职业学院成立了教学资源研发中心，组建了虚拟仿真资源开发技术团队，投资20多万元配备了高档次的开发硬软件，为开展虚拟仿真实训教学提供技术支持。目前已完成多个虚拟仿真资源建设，其中独立开发的“威海职业学院虚拟校园”，通过漫游和导游等方式，全方位立体逼真地展现了我院全貌，恢弘、美丽、壮观，成为学院参加全国大赛课件、软件的重要支撑载体。
2.开展形式多样的培训
尽管继多媒体、网络时代之后，人们已经开始进入虚拟现实时代，但是由于资源缺乏和宣传不够，很多地区和教育工作者对虚拟仿真技术了解不多。为了普及虚拟仿真技术，发展环保绿色实训，推动教学尤其是实践教学的信息化、现代化，应加大虚拟仿真技术培训力度，进行理论与政策宣传、开发与技术交流、应用与经验推广、成果展示与等，以推动教育教学改革，建立具有显著职业特征的，高质量、高效率、低消耗（低排放）全新的教育教学模式。
培训可以采取“请进来、走出去”等多种途径，包括聘请专家、专业技术人员来校讲座、实地考察、共同研讨建设方案；参加专门培训班等，多管齐下，提高教师应用和开发虚拟仿真教学软件的水平。
3.以研发项目为载体，带动虚拟仿真软件开发和应用实践与研究
“项目导向、任务驱动”不仅是有效的职业教学模式，也是开发与应用虚拟仿真教学软件的有效有段。仿真实训教学软件是以实际岗位为背景的，整个教学、实训内容紧紧围绕职业、岗位核心能力。如何实现培养目标，如何满足岗位需求，在进行虚拟仿真软件开发立项时，就直观地摆在了职业院校专业教师面前，项目研制老师会感到压力，感到教学改革的必要性与提高职业院校教师实操技能的紧迫性。所以，以研发项目为载体，可以激发广大职业院校教师自觉学技能、苦练真功夫的积极性。
四、以建设“仿真实训示范基地”为抓手，全面推进虚拟仿真教学改革
“仿真实训示范基地”是中国教育技术协会仿真技术专委会于2008年启动的项目，旨在在仿真技术专委会的指导下，在IT企业的帮助与大力支持下，通过3~5年的努力，使“基地”在使用虚拟仿真技术开展仿真实训教学方面取得明显的效果，成为使用现代教育技术促进职业教育现代化的窗口，对中国职业教育尤其在技能实训现代化教学方面起到示范与引领作用。
在“仿真实训示范基地”的建设中，职业院校需重新优化实训基地的布局，形成虚实结合的现代化技能实训模式，着力改善“实训成本高，效率低、资源消耗大、污染环境”等弊端，提高专业教师的教学设计能力和企业现场实践能力，推进高技能人才培养手段的信息化、现代化，同时形成校企合作新模式。
参考文献：
[1]宋强.数控加工实训中仿真软件的调研分析[J].科技信息，2009(32).
[2]朱达凯.水利虚拟仿真实训平台建设的研究与实践[J].中国现代教育装备，2010(19).
[3]赵士滨.高校实训教学的虚拟现实技术研究[J].长沙电力学院学报（自然科学版）,2001(1).
【关键词】虚拟现实课程；教学；应用研究
传统的教学模式中，教师们多沿用指导法，传授法等文字教导方式。随着信息科学与技术的发展与进步，虚拟现实课程开始走进了教学课堂，通过结合学科课程的课程特点，虚拟现实课程可以创造出一个“引人入胜”的情景，学生不但能够通过虚拟现实掌握课程知识，还能进一步提高学习的积极性和创造性。虚拟现实课程应用到教学中去，一方面可以充分发挥出学生的主体性，让学生在虚拟环境中得到真实感受；另一方面也可以加强学生自身对课程的认识，化被动学习为主动学习。目前，虚拟现实课程在教学中的应用主要涉及以下方面：
一、虚拟现实课程在课堂教学中的应用
课堂教学是进行教学活动的主要手段，而课堂也是进行虚拟现实课程教学的最重要场所。虚拟现实可以根据课程学科的不同，在课堂教学发挥出不同的功效。
（一）呈现一个立体感
课堂教学的过程中经常要涉及到一些实物的展示和立体空间的重现等情况。传统的教学因为条件限制的因素，在实物展示方面：老师往往只能通过FLASH技术展示一些图片，或者去找一些相关物体让学生有一个大概的了解。在空间重现方面：也只能够通过教师的文字描绘来激发学生的想象，在学生的脑海中建立一个模糊的空间。
通过虚拟现实课堂，老师可以在课堂上呈现出立体感，让学生有真实感受。
首先，在实物展示方面：可以通过虚拟现实，创造一个跟实物一样的三维物体。例如使用Cult3D动态显示高质量的图像给以学生更为真实的实物感受，又如使用VRML动态显示已经制作好的集合模型和实时建模，学生通过多角度去观察，自然会得到更好的学习效果。这样一来，一方面教师可以省略制作实物的时间，另一方面，也可以促进学生学习的积极性。
其次，在空间重现方面：通过虚拟现实技术，可以彻底打破空间对学生想象力的限制，不仅能在学生头脑中建立空间，还可以让学生看得见，摸得着。例如机电专业进行教学时，可以让学生进入虚拟发电厂内，这样学生就可以通过对发电机的仔细研究，了解发电机内的各部件工作情况和部件之间的关系，并对发电机的发电过程进行更为详细的了解。虚拟现实带来的这些视觉冲击，给以人的真实感受，是独一无二的，是普通的网络技术无法比拟的。
（二）构造虚拟场景
所谓虚拟场景，实际上也就是虚构一个人文环境。顾名思义，教学中的虚拟场景，就是指构造一个适合进行教学活动的场景，虚拟情景的构造，有助于调动学生的想象和联想能力。在这一过程中，教师可帮助学生开启思维，让学生学会去感受去体验。同时也有助于激发学生的学习兴趣，“兴趣是最好的老师”，没有兴趣，也就不会具有学习的欲望，所以只有浓厚的学习兴趣，学生才不会觉得学习是一种负担，而是一种乐趣，才会有探究的欲望与动力。
在传统的课程教学活动中，老师经常通过语言文字或者视频图片等辅助资料来创设课程情景，在这样的情境中，学生只能机械化被动的接受知识，对于场景的真实性更是无从考究。但是，通过虚拟现实课程的实现可以弥补这些不足，例如在英语教学中，学生可以和虚拟的外国朋友一起进行外语交流，通过外语交流的不断加深，能有效提高学生的口语水平。再如，在现代历史课教学中，学生可以通过和虚拟的历史伟大人物如总理等一起进行交流，通过历史伟大人物的事迹感化学生，了解历史，从而达到激发自己前进的目的。无疑，这些真实的虚拟场景是传统的课程教学方式所无法给与的。
二、虚拟现实课程在实验教学中的应用
由于条件限制的原因，学校往往会因为经费问题而没有完善的实验设备和实验场地，进而导致一些实验性较强的实验无法正常进行。通过虚拟现实课程，可以弥补实验这些方面的不足，还学生一个实验战场，学生可以正常进行各种实验，并且能获得与平常实验一样的真实感受。
例如，可以在计算机网络上建立虚拟实验室，那么学生就可以通过计算机网络计入到虚拟的实验室，进行实验操作，实验仪器虽然是虚拟而成的，但是学生却能感受到实验的真实性，这样学生就可以通过操作来求证实验并得出相应的实验论证结果。虚拟实验只是一个空间感受，既不占用器材，也不会因为时间或者空间场地问题而受到限制，可供学生多次操作使用，直到学生得出实验论证结果。其外，虚拟实验室的绝对安全性这一大优点，可以让学生免除受伤害顾虑，可以放手去做一些平时觉得危害性和危险性强而不敢动手的实验，例如物理实验中的涉及到放射性物质和有毒物质的核反应实验。通过这种实验性的学习方式，不但可以提高学生的动手能力，还可培养学习学习探究能力。
三、虚拟现实课程在教学场地的应用
一直以来，进行课程教学的教学场地仅仅局限于课堂，在课堂这样一个枯燥狭窄的空间下，不但不利于学生思维的发散，更不利于学生学习兴趣的培养。
试想一下，如果你终日处于一个只有四面墙，毫无生气活力的环境氛围下，你还会有学习的兴致吗？你还会有学习的斗志吗？就算有，也许也会被周围的枯燥单一化的气味给盖过。例如：在进行教学时，学生仅仅能在黑板上看到老师列出的文字资料，条件好些的，或许还能看到多媒体技术播放出来的图片或者视频等，这样的教学场地条件，带给学生和老师的仅仅是文字上的交流，对于老师和学生之间的灵活流严重缺少催化作用。通过应用虚拟现实课程，构建虚拟教室，可以解决教学场地问题，让因教学场地单一化而产生的问题得到一定程度上的解决。虚拟教室是通过虚拟构造的学习环境，其允许身处异地的教师和学生进行大多数教学活动。虚拟教室的出现彻底打破了传统教学中人机互动的局限性，它能促进学生与机器之间进行互动性学习，学生面对的不再是屏幕上，黑板上冷冰冰的文字图片信息，而是活生生的人。这种学习模式是双向性的，学生可以看到老师的板书，老师的对课程的讲解；老师也可以看到学生在课堂上的表现，可以听到学生提出的问题并未知解答。就如老师和学生进行“面对面”学习一样。学生和老师无论在任何地方都可以通过网络和老师建立虚拟教室，进行随心所欲的学习，顺利完成教学的各项活动。虚拟教室把教学场所从课堂延伸到课外，从校园延伸到校外，从家中延伸到户外，这一种突破空间局限性的学习模式，不但可以拉近师生之间的距离，同时对于提高学生的学习兴趣和教学效率也有一定的成效。
四、结语
虚拟现实课程可以从多视角进行教学，其超越真实的高度模拟性能十分适合应用到各级别的教学活动中。
教学活动是一个传授知识的过程，通过虚拟现实课程的实现能让学生亲身感受进而对所学过的知识进行巩固。随着信息科学与技术的不断进步，虚拟现实课程的实施将会成为教师进行有效教学中的一件利器，发挥出其特有的光芒。
参考文献
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[2]刘明辉.有机化学虚拟实验的多媒体设计和开发[J].中国科教创新导刊，2010.
关键词：虚拟教学系统；结构；功能
一、虚拟教学系统的内涵与特征分析
(一)虚拟教学系统的内涵
1.虚拟的内涵
什么是虚拟，虚拟可以看着是对现实的一种模仿、模拟、虚构等。在这里我们主要讨论的是基于数字化技术的虚拟，数字化的虚拟是建立在现代数字技术的基础上的一种具有时空超越性的虚拟。因此，我们把虚拟界定为：以数字化方式对自然事物或社会事务及其过程的模拟，其中也包括在客观基础上通过发挥人的想象力而产生的对于某些非现实的事物的数字化建构。数字化虚拟具有超现实的特征，但它不等于现实。
2.虚拟教学系统的内涵
虚拟教学系统是建立在虚拟现实技术基础之上的，虚拟教学系统与传统教学系统不同，它通过刺激多种感官，使人沉浸于其中，同时与这个逼真的环境进行交互，从而达到快速学习、真实体验生活经验和提高能力的目的。系统科学认为，系统结构是系统整体存在的基础，结构的变化导致系统整体性能的变化，系统结构决定系统的功能。从系统科学的角度上来看，虚拟教学系统与传统教学系统相比结构发生了变化，其中虚拟现实技术在虚拟教学系统中起着举足轻重的作用；其次，从系统结构要素之间关系的变化来看，虚拟教学系统要素之间的相互作用和内在联系更紧密更复杂。
(二)虚拟教学系统的特征分析
1.沉浸性(immersion)
沉浸性(immersion)又称临场感，指学习者感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。沉浸性是学习者对虚拟世界中的真实感，此种真实感将使学习者难以觉察、分辨出其自身正处于一个由计算机生成的虚拟环境中，沉浸性是使人具有逼真感之根本。建构主义学习理论提倡给学习者提够真实的学习环境，使学习者主动形成意义建构，虚拟教学系统优势就在于它能使学习者沉浸具有逼真感的三维立体学习环境中。这样为学习者主动形成意义建构提供了可靠的保证。
2.交互性(interaction)
交互性(interaction)是指学习者对虚拟世界中的物体的可操作性，交互性不仅要有人机交互，更重要的是数字技术使人们通过网络轻松实现人与人之间的沟通与交流。交互可以理解为一种双向的交流，在教学过程中体现为学生与教师、学生与学习资源、学生与学生之间的相互交流。在虚拟教学系统中，通过学生与老师之间的有效交流，帮助学生将新知识同旧知识联系起来，从而达到构建新的认知结构的目的。
3.构想性(imagination)
构想性(imagination)是指学习者在虚拟世界的多维信息空间中，依靠自身的感知和认知能力可全方位地获取知识，发挥主观能动性，寻求对问题的完美解决。研究和开发虚拟教学系统的根本目的旨在扩展人类的认知与感知能力，建立和谐的人机环境，在虚拟教学系统提供和谐的人机环境中，学习者主体地位充分得到体现。构想性强调虚拟现实技术应具有广阔的可想象空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
4.多感知性(Multi－Sensory)
所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。从虚拟现实技术的发展角度上来看，理想的虚拟现实技术应该具有一切人所具有的感知功能。由于相关技术，特别是传感技术的限制，目前虚拟现实技术所具有的感知功能仅限于视觉、听觉、力觉、触觉、运动等几种。
二、虚拟教学系统的结构探讨
(一)虚拟教学系统的设计思路
虚拟教学系统的设计是建立在虚拟现实技术的基础之上的，让学习者沉浸具有逼真感的三维立体学习环境中是我们设计的主要目标之一。因此，我们的设计就是要在网络环境下给学习者建立一个逼真的三维学习环境和情景，让学习者开展自主性学习、协作性学习、探究性学习的学习思想下开发出来，充分利用三维学习环境和情景，通过漫游、协作、会话、研讨，使学习者主动形成意义建构。
(二)虚拟教学系统的结构设计
虚拟教学系统的结构设计，主要是能给学习者建立一个逼真的三维学习环境，让学生在“真实”的环境下学习。因此，本系统由虚拟角色、虚拟课堂、虚拟课外、虚拟实验、虚拟社区等模块组成。如图1所示。
1.虚拟角色
在虚拟教学系统中，学习者可以设定或者选定自己喜欢的虚拟角色，如同三维游戏一样，虚拟角色模块能让学习者有身临其境的沉浸感，学习者能以第一人称方式在虚拟教学系统中漫游，积极主动学习。
2.虚拟课堂
与传统课堂相比，虚拟课堂模块能给学生创建类似真实世界的三维场景，让学生沉浸其中，让课堂教学更加轻松、自然。
3.虚拟课外
众所周知开展高质量的课外活动和课堂教学是一件很难的事情，其中一个重要的原因就是缺乏必要的场所和条件，而虚拟课外模块能提供一切可能的学习条件。
4.虚拟实验
虚拟实验有成本低、无危险、功能全、网路化等优点。虚拟实验模块能给学生提供一种全新的实验方式，在时间上，学生能随时随地地做实验；在内容上，虚拟实验提供的内容更加丰富；在方式上，虚拟实验的方式更加灵活。
5.虚拟社区
在校学生缺乏社会生活经验，我们可以通过虚拟社区模块给学生创建真实的社会生活场景，例如爬山、野外露营、过马路、购物、礼仪活动等。虚拟社区就如同一个社会大家庭，学习者可以在这里增加生活经验、增长知识、丰富情感体验，等等。
三、虚拟教学系统的功能探讨
(一)虚拟课堂教学――全方位、多角度呈现方式
虚拟教学系统可以进行实物虚拟化，虚拟各种人物，创建虚拟课堂。利用虚拟教学系统。可以突破传统教科书的限制，使每一位学习者都可以根据自己的学习特点，按照适合于自己的方式和速度进行学习。利用虚拟教学系统，使学生自主控制人机交互和身临其境在虚拟场景中。利用虚拟教学系统，还可恰如其分地演示一些复杂的、抽象的、不宜直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示教学内容。
(二)虚拟实验教学――高效率模拟真实环境下的实验
在教学中，由于受昂贵价格的限制而无法普及或有许多实验是根本不可能做的，如果利用虚拟教学系统，建立虚拟实验室，学习者身临其境般的操作虚拟仪器，进行各种虚拟实验。虚拟实验既不消耗器材，也不受场地等外界条件限制，有绝对的安全性。因此，虚拟实验可以解决在教学中，因为实验设备、实验场地、实验安全性、教学经费等方面的原因而无法进行的教学实验，从而提高实验效率，有效节约教育成本。
(三)虚拟远程教育――“真实”环境中远程教育
虚拟教学系统在远程教育中的作用尤为重要，在远程教育中最大的难点就是师生之间交互难的问题。由于师生之间缺乏类似传统教育中师生面对面的交流和交互，远程教育中的学习者缺乏认同感和归属感，学习效率低下。而虚拟教学系统可以给远程教育创造一个“真实”的教育教学环境，虚拟教学系统模拟真实的教学课堂和教学场景，学习者如身临其境，能最大限度地找到认同感和归属感，从而提高学习效率。
[论文摘要]在教学中运用虚拟现实技术不但能有效的提高教学效果，激发学生的学习兴趣，而且还能提升教学过程中的科技含量。阐述虚拟现实技术在教学中的重要作用，重点探讨在各基础学科中虚拟现实技术的运用。
一、引言
随着计算机技术的飞速发展，虚拟现实技术已经从前沿的航天、军事领域开始进入教育领域，并涉及高等教育的各个学科。计算机变成实验台，软件变成仪器，网络变成实验室的虚拟现实技术能形象生动地表现各个学科的教学内容， 有效地营造随技术发展的教学环境，提高教学质量。
二、虚拟现实技术概述
虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术利用三维图形生成技术、多传感交互技术以及显示技术，生成三维的虚拟环境，介入者利用键盘、鼠标等输入设备，或者带上头盔、数据手套等传感设备进入虚拟环境，在虚拟环境中进行实时交互，并且能够感知和操作虚拟环境中的各种对象，获得身临其境的感受和体验。
虚拟现实技术具有沉浸感、交互性和想象力三个基本特征。在具体的教学实验中，学生可以作为主角存在于虚拟环境中，对虚拟环境内的物体进行操作并从环境中得到自然的反馈，而且当学生沉浸在多维信息空间中时，能够主动地获取知识，寻求解答，形成新的概念。
虚拟现实技术以其诸多的优点决定了它在教育领域中的重要作用。一是避免真实实验或操作所带来的各种危险并降低真实实验的实验用品损耗；二是在虚拟实验中可以获得与真实实验一样的学习效果，还可根据实验教学发展需求“引入”新设备，不断对新设备进行扩展。三是彻底打破空间与时间的限制。总之，虚拟现实技术结合多媒体技术和计算机网络，能提高实验效果与效率，充分发挥教学优势。
三、虚拟实验室的实现
虚拟实验室是由虚拟现实技术生成的一类适于进行虚拟实验的实验系统，包括相应实验室环境、有关的实验仪器设备、实验对象以及实验信息资源等。在虚拟实验室中，学生能够在计算机建立的三维的模拟实验场景中从不同的视角观察一个实验对象，通过鼠标的选择或者拖曳操作便可完成与虚拟实验对象之间的交互。
（一）仿真实验
虚拟实验室实际上就是数字化的仿真技术在实验教学中的应用，一个真正的虚拟实验教学系统的前台是多媒体或是虚拟化的环境，后台是实时仿真的过程。
目前的仿真软件很多，如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel2004、LabView、OpenGL、MultiGen等。在构建虚拟实验时，应根据具体需求，选择合适的开发工具。如何将计算机仿真技术与虚拟化的仪器或多媒体环境有机的结合起来是虚拟实验室建立的关键和核心技术。
（二）支持技术
目前国内外对虚拟实验室的开发大致采用以下几种方法 ：
1．使用JAVA+VRML进行开发。Java目前已经成为跨平台应用软件开发的一种规范，主要讨论对象行为。VRML 是一种虚拟现实建模语言，着重于虚拟场景中对象的特征。采用JAVA+VRML混合编程是实现较复杂动态场景控制等高级交互功能的有效方法。但基于VRML虚拟现实的虚拟实验在制作上较复杂，客户端需要有大量的专业的设备（如头盔、触觉手套等），附加成本较高，并且运行VRML对客户端计算机的性能要求也很高。
2．使用ActiveX控件进行开发。ActiveX技术是Microsoft为适应网络发展的需要而将OLE技术在Internet上的重定义。在虚拟实验室的开发过程中，代码复用性对于持续开发过程尤为重要。可以利用VB、VC++、Delphi、Builder等任何一种支持COM规范的开发工具来进行ActiveX控件的开发。由于ActiveX控件只能运行在基于Microsoft Windows的操作系统，因而移植性和通用性较差。
3．使用QuickTime VR进行开发。QuickTime VR（简称QTVR）是新一代的、基于静态图像处理的实景建模的虚拟现实技术。QTVR可以应用照片、录像或数字图像等离散数据来创建虚拟环境，完成三维空间及三维物体的造型，并实现全方位观察。具有更高的真实感、更丰富的图像和更鲜明的细节特征。QTVR制作简单、周期较短、可控性也很强，对开发一些简单的网络实验教学软件的难度不大。
4．使用FLASH进行开发。FLASH是一种基于矢量的图形系统，具有短小精悍、任意缩放、兼容性良好、嵌入ActionScript脚本功能等特点。而且Flash中的工作组功能极为强大，包含一套新的工作流程，可自动更新Flash网站的数据驱动，从而大大节约了开发者的时间。因此，FlashActionScript是网上教学虚拟实验室开发的最佳平台。
（三）功能模块设计
无论建设哪个学科的虚拟实验系统，从功能模块上均可划分为三个部分。
1．网络服务。用户可通过网络注册个人信息并经过验证后登录虚拟实验系统。登录该系统后学生可自主选择将要进行的实验，并根据实际需要获得相关的指导。
2．仿真实验。采用计算机仿真技术来构建实验模型，设计出用于测试的虚拟仪器设备、实验线路或回路、实验元器件或构件库、判别实验效果的评价标准等。用户选择相关的仿真实验以后，根据提示进行相关的操作，观察实验现象并记录实验结果。
3．数据库。为虚拟实验系统提供相关的数据服务。维护虚拟实验系统的数据信息及用户的相关权限，为仿真实验提供支持。
四、结束语
如何将虚拟现实技术很好地运用于教学中是目前教育领域发展的一个新热点。虚拟现实技术在教学中具有广阔的应用和发展前景。虚拟实验的普及能更好的提高教学效率，优化教学过程，达到更好的教学效果。
参考文献
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关键词： 虚拟旅游 旅游实训教学 应用
虚拟旅游是指以包括虚拟现实在内的多种可视化方式，形成逼真的虚拟现实景区，使旅游者获得有关旅游景点信息、知识和体验的过程，同时又结合了GIS（地理信息系统）、三维可视化和网络等技术，运用三维实景展示，将现实中的旅游场景制作成用于互联网、多媒体、触摸屏等多种载体进行展示的电子文件，可以按固定路线或自选路线从不同角度观赏，获得身临其境般的体验，主要用于旅游规划、再现旅游景观、弥补了现实的缺陷［1］。虚拟旅游具有临场性、自主性、超越时空、多感知性、交互性、经济性、安全性等特征和优势，越来越受到人们的关注和欢迎［2］。
1.虚拟旅游在旅游实训教学中的应用现状
利用虚拟现实来模拟三维的仿真旅游场景和沉浸其中的旅行经历，从而实现对著名景观、博物馆、地质公园等的游览；甚至轻轻点击鼠标，就可进国际空间站遨游，获得身临其境的满足。可以说，虚拟旅游让人们足不出户便可饱览到世界风貌，并大大降低了旅游成本，且对旅游地本身的品牌建设和文化遗产数字化保护起到了关键性的推动作用。国外虚拟现实旅游起步比中国早，当前的发展趋势主要集中在交互式的设计方面。我国在虚拟旅游方面的研究起步较晚，正处于探索与逐步完善阶段，国内一些重点院校已积极投入到了这一领域的研究工作。一句话概括就是：国内刚刚“完成了概念导入”，正向大量应用开发迈进。当前主流的虚拟旅游的技术主要集中在基于实景的虚拟现实技术的发展，通过摄像机拍摄一组连续的实景照片，然后进行处理生成一张360度的全景实景的照片，嵌入到系统中，加入多媒体技术及二维图形技术，形成伪三维的虚拟旅游系统。另一种技术是基于预生成技术的三维虚拟旅游技术，利用预生成好的三维景观设计图形作为底图，加入对图像的互操作［3］。目前，我国很多高校的旅游管理专业把虚拟旅游应用到旅游实训教学中，并取得了一定的教学成果。主要表现在：教师或学生可直接利用其直观地查询场景内各景点、相关信息资料，进行教学或模拟实训，这给教师和学生提供了广阔交互的空间，使旅游景点可以操作在手掌之间。
2.传统旅游教学模式与虚拟旅游实训教学模式比较分析
2.1传统旅游教学模式的缺陷［4］
2.1.1教学手段局限性，情景教学难以实现。
传统多媒体教学技术难以满足旅游专业情景教学的需要。目前旅游专业教学中的多媒体技术，还是单一的图像、图片展示，对于国内、国外的旅游景点与旅游知识，在现在的旅游教学中只能依靠文字、照片、图片、风光片等给学生展示。文字学起来很抽象，图片和照片展示都是平面的，缺乏立体感和现场感。较为形象一点的只有风光片，而现有教学上的风光片，角度单一，信息量小，知识含量远远不够，对于需要学生深入了解的专业知识很难全方位、立体地展示。如在古建筑知识的教学中，斗拱、悬梁是非常重要的建筑构件，在教学中是重点也是难点。但是教师很难用语言和文字去形象描述它，用图片展示也只能看到平面，往往花费很长时间学生也不能完全理解它的构造特征。对于旅游景点中的复杂的导游线路，只是靠文字、图片介绍，学生在头脑中更是难以形成明晰轮廓。而传统的沙盘模型实训教学方式由于受学校教学空间、场地限制，难以大规模制作。另外，在沙盘上也不能够产生沉浸感、场景感。
2.1.2教学主体单一，以学生为认知主体的教学模式无法实现。
现代教育要求在教学活动中能够构建一种既能发挥教师的主导作用，又能充分体现学生认知主体作用的新型教学模式。目前我国旅游教学模式依然没有摆脱以教师作为主导者控制多媒体系统，向学生展开传授知识和技能的教学活动，教师作为教学主体的传统模式。
2.1.3教学成本高、风险大，无法反复实地训练。
专业操作技能是学生未来就业之本，在实际场景中进行导游业务的操作与能力训练是提高学生职业素质的有效途径。在学生上实训课时，学校要花费大量的经费用于租用车辆及其他各种费用，花费大量时间到各个景点往返，期间还要充分考虑到学生的安全问题、天气问题等诸多因素。所以，由于这些条件的限制，学生往往不可能到很远的景点去实习，即使是本地景点，也不可能去反复训练。
2.1.4教学功能单一，难以满足实训教学与考核多种要求。
传统的教学模式中教师和学生的教学活动是单向流动，只能平行地通过多媒体系统进行知识的传授和认知，学生不能通过教学系统将信息反馈。另外，旅游专业模拟教学的考试仍然停留在室内教师与学生的面对面考试，机械呆板，学生缺乏实战感。
2.2虚拟旅游实训教学模式的优越性
飞速发展的科学技术，为传统教育观念和教育模式的转变提供了新的可能。虚拟旅游实训系统采用多媒体和虚拟现实等先进的技术手段，为满足旅游教学和实训需要而设计的虚拟现实教学演示系统。其优势性主要表现在以下几个方面［5］。
2.2.1改善教学环境。
学生坐在多媒体教室内就可以身临其境地畅游名胜古迹。
2.2.2增加办学效益。
不必反复组织学生到旅游景点实地讲解，节约了教学经费；虚拟旅游实训教学系统的投入无疑将使旅游职业教育成为全国旅游教学高科技典范，极大提高学校知名度并吸引大量学生就学，同时大大节约旅游景点实地培训的成本，节约教学场地使用面积，从而提高学校的办学效益。
2.2.3提高教学效率。
教师在系统中可以根据课程内容迅速调出相应的图片、短片、电子文档等各种多媒体资源做补充性讲解，将旅游景点的建筑、风光和环境真实、清晰地展现在学生面前，使更多的学生有机会近距离、多角度学习教师的教学演示，有利于学生的正确理解和掌握。学生独自练习时可以进行反复的实景模拟训练，较熟练后可以到真实的景点实地训练，可大大提高教学效率。
2.2.4激发学习兴趣。
旅游景点实训教学由于采用虚拟现实教学系统，学生完全是在一个真实旅游景点实景模拟的虚拟环境下学习，不再是传统的书本教育和普通的多媒体教学，从而极大地提高了学习热情和兴趣。
2.2.5提高综合能力。
系统内置的考试模式能科学地考核并提高学生的实际导游水平和综合能力。
2.2.6弥补传统教学弊端。
采用虚拟现实教学系统，将改变教师单向灌输知识的模式，以及以考试分数为衡量教育成果的唯一标准的状况。虚拟现实教学系统的交互功能，能够增强学生的实际能力，提高学生的专业技能。
2.3虚拟旅游技术与传统教学技术在教学中的应用比较［4］
3.虚拟旅游在旅游实训教学中应用前景展望
虚拟旅游教学实训系统在旅游实训教学中的应用，在很大程度上弥补了旅游教学中存在的不足，对旅游教学起到了很好的辅助作用。目前三维虚拟漫游系统的感觉距离真实地对人的行为动作、景物的动态特征与视觉感观进行全真重现还是有相当的距离。然而，无论是清晰如照片般真实的虚拟景点旅游，还是如同电脑游戏般华丽绚烂的三维场景模型，已经能让人看出“虚拟现实”的绮丽风采，享受“虚拟现实”世界带来的时空移位或时光倒流的乐趣。虚拟现实技术已经在旅游专业教学中得到尝试和应用，许多旅游院校已经在旅游实训室中运用虚拟现实技术建立了完整的旅游实训系统，取得了不错的效果。目前，很多教育专业人士已经关注到虚拟现实技术与旅游实训教学的结合，并且投入到其教学功能的深度研究和开发方面。因此，随着信息技术的快速发展，网络技术、多媒体技术和虚拟现实技术必将具有更加广阔的应用领域和发展前景，在教育领域亦是如此，我们需要紧密关注，大胆应用，才能使教育技术专业充满活力，为教育事业增添强大的生命力。
参考文献：
［1］张威，马鹏，张磊.虚拟旅游的功能结构、盈利模式与运营策略研究［J］.经济问题探索，2009，（9）：156-158.
［2］蒋文燕，朱晓华，陈晨.虚拟旅游研究进展［J］.科技导报，2007，14（25）：53-57.
［3］何晓琳.虚拟旅游的优势分析及其运作策略［J］.商业研究，2007，（511）：82-83.
［4］魏凯.虚拟现实技术在旅游实训教学中的辅助作用［J］.山东省青年管理干部学院学报，2007，128（4）：135-137.
[关键词]PE管焊接；教育；虚拟仿真技术；PE管焊接教学虚拟仿真；
中图分类号：TN0-4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0234-02
PE是指聚乙烯塑料，是基础的一种塑料制品，塑料袋和保鲜膜等都是PE材料，PE管具有优良的耐大多数生活和工业用化学品的特性，所用范围非常广，一般可用于PE燃气管道、PE给水管道和PE排污管道等，对于焊接技术，国家有关部门专门为此设立焊接工技术考试，设置专门的技术证明，可见国家对这项技术的重视及认可，不少高校将焊接技术列入工科学生的认识实习当中，让学生接触焊接技术，从大学开始培养学生的焊接技术，培养能从事燃气和居民用水的输送、存运等同时具备多种高素质技能型人才。
一、虚拟仿真与PE管焊接教学结合的必要性
关于国家教育部的《教育部2016年工作要点》内容第10点“优化高校人才培养机制”提及加强国家建设虚拟仿真实验中心，《教育信息化十年发展规划（2011-2020年）》内容提及教育信息化改革的具体措施及发展规划，着重强调了关于增强开发虚拟仿真实训教学软件、虚拟仿真实训实验系统以及建立虚拟仿真实训基地的力度。
虚拟仿真技术是由计算机系统创建的一种令人感到身临其境及获得与环境交互体验的虚拟世界。营造一个三维的教学环境，提高学生掌握知识、技能的效率，真正使教学者更容易地去表达自己的教学思想和教学内容，具体表现为如下：（1）在教学模式方面，有利于情境创设和大量知识的获取与保持；（2）在教学手段方面，以一种直接的信息传递方式，提供直观形象的思维材料；（3）在教学内容方面，用文字、语音和三位实景虚拟现实过程协同描述。 因此，虚拟仿真技术作为一项前瞻的科学技术，是继多媒体、计算机网络之后，在教育领域最具有应用前景的“明星技术”。
目前的焊接教学内容，主要为多媒体视频播放及PPT的讲解，但并没有让学生有一种身临其境的体会，错误的操作，失误的操作时常发生，学生的焊接技术并没有质的提升，因此，为有效培养出高等技术应用型专业人才，提供学生的焊接技术，西南石油大学率先开发出PE管焊接实训系统，应用于焊接技术教学，并获得了很好的教学效果。
二、虚拟仿真技术的应用
1.虚拟仿真技术
虚拟仿真即虚拟现实技术或模拟技术，就是用一个虚拟的系统模仿另一个真实系统。其虚拟系统由计算机产生，而使用者可“进入”到该环境中，有身临其境之感，并可借助视觉、听觉及触觉等多种传感通道与虚拟世界进行自然的交互。虚拟现实（Virtual Reality）有其四个特性：（1）沉浸性（Immersion）：使用者能有视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等多种感知，应该具有能够给人所有感知信息的功能。（2）交互性（Interaction）：即不仅环境能够作用于人，人也可以对环境进行控制，并且人是以近乎自然的行为（自身的语言、肢体的动作等）进行控制的，而虚拟环境还能够对人的操作回以实时的反应。 （3）虚幻性（Imagination）：系统中的环境是虚幻的，是模拟出来的。既可以模拟客观世界中以前存在过的或是现在真实存在的环境，也可模拟出当前并不存在的但将来可能出现的环境，或仅属于人们幻想的环境。（4）逼真性（reality）：虚拟仿真系统的逼真性表现在两个方面：一方面，给人的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像，就如真实世界一样；另一方面，当人以自然的行为作用于虚拟环境时，环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。
2.PE管焊接仿真实训系统的应用
（1）工艺流程
根据焊接方法的不同，设置了电熔焊接和热熔焊接不同的工艺流程。在应用之前，先让学生首先大致了解PE管及各种设备的大概信息，和不同的焊接有哪些步骤。例如电源电压的范围，机架管材的放置，铣刀夹具的开启取下等。其后就是针对各个小步骤的工艺，如各种信息的录入，压力的记录等进行更为详细的讲解。
仿真系统的操作中，通过点击鼠标实现设备的开启，夹取，信息的录入情况等。教师可设置不同的工艺流程参数，准确地模拟出现场不同的管材设备。如此，那么在老师授课轻松便捷的同时，学生不仅会轻松掌握一般PE管焊接的相关操作步骤，更会全面的让学生处理各种不同条件状况下的实际情况。
（2）仿真软件的互动性
1.用软件进行操作时，在相应的单元内通过鼠标、键盘等输入相应的型号及参数后，会在场景内自动生成管件模型，用鼠标点击可以进行拖动，继续下一步操作。例如在进行PE管的选用时，直接在相应菜单输入管径、材料和壁厚等参数就可以在场景内直接生成相应的管道。
2.同时在场景内，当鼠标悬停在设备上时，可显示设备参数、工作状态等信息。例如在进行加热管材的过程中，可以把鼠标悬停在PE管上，查看管道的参数，也可以悬停在泵站上查看压力等数据。
3.操作进行的过程中，使用者可以得到部件及机器的工作状态的视觉动画和音频信息的反馈。例如在打开铣刀之后，铣刀部件将会旋转，开启信息直接反馈给使用者，达到良好的培训效果。
4.当进行软件操作之时，如果出现错误、不当的操作时，那么便会在界面弹出错误信息提示框，会提示具体错误情况，并给予相应的规范提示，且在错误之处的相关部件或者信息参数以高亮等明显颜色显示，让操作者不仅能够明白自己哪些地方错误，还能知道规范以及如何改正。例如，半自动热熔焊接时，加热板在加热后，要进行需要等待一定的时间的吸热，软件会有相关的提示；如果忽视提示，直接取下加热板，那么便会进行相关预警，提示时间不足和会造成的后果，给出正确做法，加强操作者的意识。
5.本系统采用了一人一号登录的方法，当每个学员在实际使用中出现操作错误时，系统不仅能够给出提醒，以便学员能够发现自己的错误，还能自动记录下该学员发生错误的步骤，随着学员使用本系统的次数增加，会自动为该学员生成一个易错点数据库，在该学员碎片化时间的训练中，可以针对这些易错点进行单独的训练。使训练更加有针对性。该数据库还会自动匿名上传使用该培训机构的服务器，随着学员样本的增多，逐渐会形成有代表性的易错点数据库，使学员知道PE管焊接过程中的易错点，更有针对性的练习。
（3）主要设备
进入PE管仿真实训系统，点击主要设备菜单，学习人员可以看到各种焊接设备的简介、内部结构详解以及工作原理模拟。通过全方位无死角浏览各个单体设备结构以及详细学习设备工作原理，提高了学习人员对设备构造、工作原理的认知度，为学习人员将来实际操作工艺设备奠定了扎实的理论基础。
（4）操作流程
PE管焊接技术虽然现在有专门的人员培训机制，但是存在培训流程不完善，参与性、安全性较差，效率低，对管材损耗较大，培训成本较高等问题，学习人员实际操作效果不够理想。针对这些难题，培训方可以利用PE管仿真实训系统中的各工艺单元操作流程进行具体的讲解。
（5）技能培训
PE管焊接技能培训包括理论培训与实践培训，理论培训可用实际教学班的形式进行，并在PE管焊接虚拟仿真软件中添加题库和成绩评判模块，以便学员进行PE管焊接理论的自我检测。
实践操作能力的提高是PE管焊接人才技能培训的主题，应重点突出操作技能的培训，加大实践性教学环节的比重，坚持理论与虚拟操作实践的结合，促进PE管焊接技能人才在虚拟实践操作中不断增长知识，提升能力。虚拟仿真系统教学可以彻底打破时空限制，对学员学习中可能出现的各种问题进行虚拟仿真，可直接观察到这种焊接问题在以后的使用中产生的后果。在技能培训方面，它不仅更加形象生动，使学员更容易理解学习的内容，更能够直接获取技能操作方面的实践经验，提升技能操作的熟练程度。而且针对PE管焊接技能训练，由于训练的特殊性，在实践操作训练中，当学员的操作不当，会导致焊接的直接失败，没有挽回的余地。焊接失败的管段不能继续用于焊接，使技能培训成本大大增加。使用虚拟仿真系统对PE管焊接进行培训，能节省训练的开支和成本。
在虚拟焊接系统中，应该考虑训练产生的结果以及教学的效果，这套系统能提供真实的虚拟训练的情景，校正学员错误等功能，真正做到“干什么、学什么、缺什么、补什么；弱什么、强什么”，确保PE管焊接虚拟培训系统达到最好的效果。
三、结语与展望
为达到安全实训的目的，培养出符合焊接要求的技术性专业人才，提高学习就业竞争力，将虚拟仿真技术应用到实际课堂教学已成为高校教学改革必不可少的重要部分。对推动焊接教学来说，PE管焊接仿真实训系统的开发，有以下几点重要意义：
（1）改变了传统焊接技术教学培训的教学模式，提高了学生焊接技术学习的效率，大大提高了学生的学习兴趣。
（2）将“二维”的学习环境转变为
“三维”的学习环境，学生通过浏览三维虚拟场景、模拟操作公益流程以及考核学习成果，学生能较快的熟悉PE管焊接的现场环境、设备、安全规范及相关操作，降低了高校实训成本，避免了操作风险。
因此，在PE管焊接的教学中引入虚拟仿真技术，进一步完成完全互动型PE管焊接仿真教学系统的研发，对焊接教学的培训具有深远意义。进一步形成一套先进性、实用性、教学性、科学性于一体的全方位PE管焊接仿真教学系统，是一个长期的目标，具有及其深远的意义。
参考文献
[1] 吴晓南.虚拟仿真在城市燃气教学中的应用与实践[J].石油教育， 2013，（5）：44-48.
[2] 胡卫红.虚拟现实技术在教育教学中的应用和研究[J].山东省青年管理干部学院学报，2007，（6）：139-140.
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