虚拟仿真教学资源建设范文

虚拟仿真教学资源建设篇1

[关键词] 地方高校；信息技术；虚拟仿真实验教学中心

[中图分类号] G647 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2017） 04-0068-02

一 政策背景

1 教育部对教育信息化建设的要求

2012年3月《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（下简称《意见》）提出了学校要加强高等教育实践环节教育力度，提高实验实训教学水平；加强实验室、实习实训基地、实践教学共享平台建设，重点建设一批部级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地；加强实践教学管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质量。《意见》也提出了学校要建设优质教育资源共享体系，加强信息化资源共享平台建设。同时，教育部印还发了《教育信息化十年发展规划（2011―2020）》（下简称《发展规划》）。《发展规划》要求推动信息技术与高等教育深度融合，创新人才培养模式；利用先进网络和信息技术，整合资源，推进教学实验平台信息化建设；建立优质数字教育资源和共建共享环境，遵循相关标准规范，建设优质网络课程和实验系统、虚拟实验室等。由以上教育部印发的两个文件内容可看出，教育部对高等教育信息化建设的重视，地方院校要紧跟国家教育信息化建设的步伐，加强实践教育力度。

2 部级虚拟仿真实验教学示范中心建设如火如荼

2013年起教育部启动了部级虚拟仿真实验教学中心建设工作，每年遴选100个，截止2015年共产生300个。这些部级虚拟仿真实验教学中心主要集中在部级直属院校和发达地区院校。地方高校也应借着部级虚拟仿真实验教学中心建设的东风发展自己的虚拟仿真实验教学，努力提高实践教学质量。

二 地方高校在开展实验教学中所面临的问题

随着经济的发展，社会对人才的需求量也越来越大，这就要求地方高校培养更多的高素质人才，以适应经济发展的需要。在地方高校办学规模不断扩大的同时，因财力、人力、物力等资源投入不足，造成地方高校实验教学存在诸多问题。

1 地方高校实验场所、设备和耗材短缺

实验教学经费投入的有限造成地方高校实验场所建设滞后，即使有了场地，购买设备和耗材经费的有限也导致很多实验无法开展。同时，老的实验场所由于设备陈旧，并多年失修和耗材不足，也导致不能正常开展实验教学。

2 地方高校验教学师资不足

在许多地方高校，由于历史和体制原因，不重视实验教学，实验老师的待遇和前途不如理论课教师。因此，许多高学历、高职称的人员不愿意留在实验室工作，而实验室工作人员往往又被当作教学辅助人员，高校对实验教师队伍建设重视不够，导致实验教师数量不足，水平不高。随着地方高校教学改革的深入，专业和学科建设也得到不断完善，新的仪器设备也不断增加，开展的实验类型也不断丰富，对实验教学队伍也提出了新的要求，现有师资队伍已不能满足新的实验教学任务。

3 地方高校实验教学内容不能满足人才培养的需要

由于传统的实验教学设备有限，部分实验的不可逆等原因，开展的很多实验项目已不能满足人才培养的要求。有些实验项目由于高危险性、高消耗等原因也无法开展，只能模拟演示，这样就降低了实验的效果，没有达到人才培养的目的。由于传统实验教学存在投入大、产出低、不可逆、部分项目危险性高等缺点，各高校逐步将实验教学转向虚拟化，开展虚拟仿真实验教学，弥补传统实验教学的不足。

三 建设虚拟仿真实验教学中心是地方高校加强实验实践教学的出路

1 地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的指导思想

地方高校在进行虚拟仿真实验教学中心建设时，应准确把握国家高等教育方针政策，充分结合地方高校实际情况。坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，以提升学生创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，以建设信息化实验教学资源为重点。

科学规划是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的前提。在制定规划时要吃透国家政策，结合本校的学科、地域、专业结构等情况，兼顾持续发展和服务支持等问题，按照部级虚拟仿真实验教学中心建设标准进行科学规划。

共享资源是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的核心。在建设中要体现从自己用到大家用的思想，改变过去服务少数学生状况，考虑服务多个专业、多个学校、多个地区。

突出重点是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的特色。在国家教育信息化背景下，结合地方高校办学特色，突出实验教学信息化的特点，建设教学资源信息化、教学管理信息化和支持服务信息化的虚拟仿真实验教学中心。

提高效益是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的目的。建设虚拟仿真实验教学中心是为了在提升优质实验教学资源利用率的同时，全面提高学生的创新能力和实践能力，提高地方高校实验教学质量。

持续发展是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的保证。地方高校在建设虚拟仿真实验教学中心时，要根据学校的专业规划和地方产业特点，充分考虑可持续发展，为学校人才培养和地方产业转型升级服务。

2 建设地方高校虚拟仿真实验教学中心的措施

地方高校虚拟仿真实验教学中心承担着实验教学和科研项目的任务，其建设也要围绕着实验教学和科学研究进行。

（1）紧密结合现有传统实验室，充分整合实验教学资源

地方高校虚拟仿真实验教学中心的建设应充分体现“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则。在建设时，地方高校应将真实实验项目与虚拟实验项目紧密结合起来，让学生熟悉虚拟环境中实验项目具体操作步骤，同时又让学生直观体会真实实验项目的具体操作过程。

（2）合理引进虚拟仿真技术及产品，补充完善现有实验教学资源

地方高校根据专业设置和现有教学资源情况，可从虚拟仿真服务提供商购买现成的虚拟仿真实验产品及服务，也可从技术成熟的高校引进相关产品及技术。不管从什么途径引进虚拟仿真实验相关资源，其目的都是为了补充和完善地方高校现有的实验教学资源，保证实验教学的正常开展，提高人才培养的质量，更好地为地方经济发展服务。

3 地方高校虚拟仿真实验教学中心的建设内容

（1）虚拟仿真实验教学资源建设是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的重点

地方高校要结合学科专业优势，积极利用企业和邻校的开发实力与服务能力，整合信息化实验教学资源，建设仪器共享、软件共享和远程控制虚拟实验的优秀教学资源。促进学生在信息化下的自主、探究、协作学习，提高教师教学能力，丰富教学内容，拓展实践领域，降低实验成本和风险，开展绿色实验教学。同时，地方高校也应积极开发拥有自主知识产权的虚拟仿真教学资源。

（2）虚拟仿真管理和共享平台是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的条件

虚拟仿真管理和共享平台是虚拟仿真实验教学活动开展的必备条件，没有平台虚拟仿真实验无从谈起。地方高校应根据自身情况，购买成熟的管理和共享软件平台，可与其他高校合作共建，有能力的地方高校也可自己开发。总之，就是要建设一套满足地方高校学科专业发展需要的虚拟仿真管理和共享平台，同时充分考虑平台开放性、扩展性、兼容性、前瞻性，实现可持续发展。

（3）虚拟仿真教学团队建设是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的关键

虚拟仿真教学团队建设是虚拟仿真实验教学中心建设基本条件，是虚拟仿真实验教学中心建设的关键。由于地方高校办学经费数量有限，虚拟仿真教学人员短缺问题也不可能完全靠引进人才来解决。因此，地方高校应立足于现状，制定相应的政策，引进与培养相结合，切实加强虚拟仿真教学队伍建设。首先，依据虚拟仿真教学需求，实行人才引进优惠政策，引进高级实验人员。其次，建立科学有效的虚拟仿真实验人才培养和培训制度，将现有实验人员培训成虚拟仿真实验人才。最终达到建设一支相对稳定，结构合理，理念先进，信息技术应用能力强，实践经验丰富，团结协作、勇于创新的虚拟仿真实验教学队伍。同时，制定业务考核和晋升办法，提高虚拟实验人员的待遇，稳定虚拟仿真教学队伍。

（4）健全的虚拟仿真教学管理体系是地方高校虚拟仿真实验教学中心运行的保证

健全的管理体系是虚拟仿真实验教学中心运行的重要保证。建设虚拟仿真实验教学中心应遵循“立足现实、着眼未来、分步实施”的原则，把握学科发展动向，根据主观和客观条件，制定近期、中期和远期的改革完善规划，依次完善管理体制。为达到充分利用拟仿真实验教学资源和平台的目的，制定相关教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施，建立有利于激发学生学习兴趣和提高学生创新能力的考核、评价和反馈的管理体系。

4 地方高校虚拟仿真实验教学中心的运行保障

虚拟仿真教学资源建设篇2

关键词:实验平台;虚拟仿真;虚实结合;开放共享;计算机网络类

计算机网络类实验教学内容包括系统组网、路由交换、信息安全和网络协议等[1G2],具有很强的工程性和实践性.但因实验设备不足、网络结构复杂、实验过程抽象、环境部署困难,网络类实验不但时间和空间受限,而且网络攻击等实验也很难在真实网络环境中进行[3G4].虚拟仿真实验通过构建高度仿真的虚拟环境和实验对象,达到真实实验效果,是网络类实验很好的解决方案.当前计算机网络类虚拟仿真实验主要通过模拟器(如IOU、GNS3、eNSP2、HCL等)实现,但存在虚拟实验资源不能开放共享、元件库没有虚实结合等不足之处.本文探讨虚拟仿真实验与传统实验融合(虚实结合)的计算机网络类实验平台的解决方案,以促进计算机网络类实验教学改革.

1平台的系统架构

虚实结合的计算机网络类实验平台依托锐捷网络实验室构建.遵循“虚实结合、能实不虚、开放共享”的原则,整合软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验,以实现多课程、全方位、开放共享的虚拟仿真实验教学.(1)实验室综合管理平台(LIMP).LIMP(laboGratoryintegratedmanagementplatform)是一个综合性虚拟实验管理平台,与RCMS、NTC和CVM相结合,实现实验教学全过程管理,包括实验室管理、实验管理、教学监控、实验结果管理、课程表和用户管理等6个主要功能模块.(2)云虚拟实验平台.CVM是一个基于云计算的虚拟实验平台,承载多台虚拟机,内置软件共享虚拟实验教学资源库,可根据实验项目灵活、快速地部署虚拟仿真实验环境[5G6].(3)虚拟拓扑连接器.NTC是一个虚拟组网平台,承载网络拓扑虚拟设计场景,内置仪器共享虚拟实验教学资源库,可根据实验要求选择虚拟元件、搭建虚拟逻辑机架、构建复杂的网络拓扑结构,实现可视化、自定义虚拟拓扑连接[7].(4)机架控制管理服务.RCMS是一个物理映射平台,承载网络设备管理和控制命令[8],内置远程控制虚拟实验教学资源库,可根据虚拟网络拓扑实现物理映射,配置物理网络拓扑结构,克服了传统手动连接PC和网络设备进行物理组网的缺点,可远程控制和管理网络设备.

2平台的关键实现

本虚实结合的计算机网络类实验平台以硬件构建为基础、以资源建设为重点,围绕实验资源的开放共享、网络拓扑的虚拟设计和虚拟拓扑的远程物理映射,实现虚拟仿真和传统实验的深度融合.

2．1硬件构建

(1)基于云计算和虚拟化技术构建云虚拟实验平台.云计算是一种资源使用模式,网络、服务器和存储等计算资源共享池按需提供服务.虚拟化是一种资源管理技术,实现计算资源灵活部署,提高其使用效率.云计算和虚拟化密切相关.云计算结合虚拟化技术,能使IT资源部署更灵活;而虚拟化引入云计算的理念,能使虚拟化资源更有效地按需使用.CVM配有1个Console口、1个MGT口和8个实验口,通过网络IP、子网掩码、网关和DNS等相关配置,生成和管理多个有独立操作系统的虚拟机[9],按需提供丰富的虚拟仿真实验环境,支持多用户同时进行实验,做到实验环境的自由切换和虚拟实验教学资源的开放共享.(2)基于虚拟现实技术,构建虚拟拓扑连接器.虚拟现实技术是仿真技术与计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术、传感技术和网络技术等多种技术的融合,所构建的三维动态视景仿真系统可以为学生提供生动、逼真的学习环境和虚拟体验,是实验教学信息化发展的一个重要飞跃.NTC配有1个Console口、2个1000BaseGXSFP口、2个以太网端口和48个以太网连接电口,通过网络IP、用户名和密码等相关配置,提供虚拟拓扑设计场景,构建虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架,实现可视化、自定义拓扑连接(见图2).(3)基于反向telnet技术,构建机架控制管理服务.反向telnet即反远程登录,是指从异步串行端口向外建立的连接(与一般外向内连接不同),是网络系统集成中常用的管理控制技术.反向telnet支持该功能的网络设备配置成终端服务器,利用其异步串口连接被控设备的Console口,实现多台网络设备的远程控制和管理.RCMS是一个基于反向telnet的智能化平台,配有1个Console端口、1个AUX端口、2个以太网口和1个8口异步口接口,通过水晶头线缆连接路由器、防火墙等物理网络设备,通过网络IP、用户名和密码等提供基于Web的操作界面.RCMS无需拔插控制线,实现网络设备的虚拟远程控制和管理

2．2资源建设

(1)开放共享,建设软件共享虚拟实验资源库.不同的网络类实验需要不同的实验环境,资源建设遵循开放共享的原则,分层、分类设计依托于CVM的虚拟机,构建软件共享虚拟实验资源库,构建流程如图3所示.首先,综合分析计算机网络类实验项目,提炼实验项目所需的实验环境配置清单,创建操作系统镜像库(．iso文件);其次,提炼操作系统和实验软件的公共部分,分类建立行业实验应用环境库,设计基础镜像库(．base文件);最后,在基础环境镜像基础上,融合网络拓扑和网络命令相关的微课视频、信息化课件、MOOC资源等信息化资源[11],配置具有特色的课件实验环境镜像库(2)虚实结合,建设仪器共享虚拟实验资源库.不同品牌、不同型号的网络设备增加了计算机网络实验的复杂性,资源建设遵循虚实结合的原则,同化物理网络设备,设计虚拟元件库和虚拟逻辑机架,重点突出拓扑结构的设计和组网原理的理解,构建仪器共享虚拟实验资源库,其流程如图4所示.首先,归一化处理各品牌的网络设备,通过系列管理、型号管理和接口管图4仪器共享虚拟实验资源库构建流程理,设计多厂商命令特征库,智能识别底层厂商设备和上层主流厂商命令集,构建标准的网络设备虚拟元件库,基于一家厂商设备实现多厂商命令行配置,做到不同品牌网络设备的无差别化;其次,根据实验项目的应用环境,选择相应的网络设备虚拟元件和实验PC虚拟元件,设计逻辑机架模板,配置对应的网络命令脚本,增加网络设备组网的可能性和便捷性,构建虚拟逻辑机架库.(3)能实不虚,建设远程控制虚拟实验资源库.不同网络拓扑需要不同的物理连线,单纯的虚拟拓扑不能体现工程性.资源建设遵循能实不虚的原则,实现反向telnet异步配置和虚拟拓扑物理映射,构建远程控制虚拟实验资源库.首先,将RCMS与物理网络设备的Console口连接,利用反向telnet原理实现图形化Web操作平台,实现远程管理和“一键清”功能,构建远程管理和控制命令特征库;其次,通过LIMP将NTC接口与真实网络设备接口进行一一映射,实现物理设备在NTC内部的相互连接,使虚拟拓扑真实映射到物理网络设备成为可能,实现真实的物理拓扑组网,构建拓扑映射配置脚本库和网络实验命令特征库.

3平台的实验教学

3．1实验教学

虚实结合的计算机网络类实验平台以虚拟机快速部署实验环境,以虚拟元件库灵活构建虚拟逻辑机架,以物理映射远程控制和管理网络设备,形成虚拟环境＋虚拟设计＋物理映射的虚实结合实验模式,切实提高了实验环境部署的便利性,突出了网络拓扑设计的可见性,加强了物理网络组网的工程性,提升了实验教学效果和学生实践动手能力[12].依托平台开展虚拟仿真实验的关键流程如下:(1)通过LIMP实验任务;(2)通过CVM调用虚拟机,快速部署虚拟实验环境;(3)通过NTC登录虚拟设计器,挑选虚拟元件构建虚拟逻辑机架,完成虚拟拓扑设计;(4)通过RCMS反向登录虚拟元件对应的网络设备,实现远程控制和管理,完成物理网络映射;(5)通过LIMP监控实验过程、批改实验报告.现在,嘉兴学院虚实结合的计算机网络类实验平台已整合了“计算机网络”“路由与交换技术”“网络安全技术”等11门计算机网络类课程实验和23个实验室的开放项目,形成了网络工程、网络攻防、信息安全、网络协议、密码与信息内容安全5大类、共计186个实验项目.软件共享虚拟实验资源库拥有9个操作系统镜像、32个基础环境镜像和108个课件环境镜像;仪器共享虚拟实验资源库拥有46个虚拟元件和133个虚拟逻辑机架;远程控制虚拟实验资源库拥有7组实验机柜(实验台)和91台物理网络设备.虚实结合实验教学改革已初具成效.

3．2建设意义

(1)虚拟仿真实验环境的开放共享有利于推广虚拟仿真实验教学模式[13].软件共享虚拟实验教学资源整合了计算机网络课程群的实验需求,分层次、分类别地构建了不同操作系统的虚拟机,形成了行业实验应用环境,不仅节省了教师管理和部署虚拟仿真实验环境的时间,而且扩展了学生参与网络虚拟仿真实验的时间和途径,有利于提升虚拟仿真实验覆盖面.(2)虚拟元件库和虚拟实验逻辑机架的虚拟设计有利于培养学生的创新意识.虚拟元件库屏蔽各型号、各品牌网络设备的差异性,实现物理设备的归一化处理,提升了实验设备的有效利用率.此外,虚拟实验逻辑机架的构建改变了传统网络机柜格局一成不变的情况,为学生进行网络拓扑设计提供了广阔的想象空间,为物理实验组网提供了更多的可能,激发了学生的学习积极性和求知欲望,有利于培养学生的创新意识和实践动手能力.(3)网络虚拟拓扑的现实映射有利于拓展虚拟实验空间和时间、提高学生的工程实践能力.远程控制虚拟实验教学资源平台遵循虚实结合、能实不虚的原则,实现了虚拟网络拓扑设计、虚拟网络命令执行、物理映射拓扑组网的功能,真正能够远程控制实验设备并突破实验空间和时间的限制,使学生可以在任何有网络的地方随时进行远程实验,不仅熟悉虚拟仿真实验层次,更是通过反向telnet技术真实控制实验设备,真正体验企业级网络工程,提高工程实践能力.

4结语

虚拟仿真教学资源建设篇3

关键词：虚拟仿真 教学 桥梁施工技术

引 言

“桥梁施工技术”是路桥专业学习中的一门重要专业课程，在以往的教学中，因为受到教学条件和教学资源的限制，传统教学方法不能够满足这门课程的教学需求。这门课程的特点是实践性强，需在教学期间设置实训课程，加强对学生实践及创新能力的训练。但是，由于场地、设备有限，校内难以提供学生综合实践的场所，随着信息技术教学手段的发展，虚拟仿真为教学双方提供了很好的平台，突破了时空界限，实现了虚实结合、相互补充。虚拟仿真具有模拟性、低能耗、低投入、易共享等特点，能有效弥补传统教学的不足，使教学内容更加丰富完整，大大方便了学生的学习交流，也激发了学生主动学习的热情，提高了学生学习的兴趣。

1 虚拟仿真教学软件的开发思路

在进行“桥梁施工技术”虚拟仿真实训软件的开发中，我们必须弥补传统教学方法的不足，最大限度地发挥虚拟仿真的优势，这样才能最大限度地提高教学质量和教学效果，激发学生的学习兴趣，所以，在进行“桥梁施工技术”虚拟仿真软件的开发中，我们要弥补传统教学资源和教学场地的不足，掌握相关实训技能。为解决教学资源的限制造成日常教学中无法进行计划内的实践教学这一问题，开发该软件旨在提供一个虚拟教学平台，从而摆脱资源、时间、空间的限制，便于学生学习和使用。

“桥梁施工技术”是一门实践性比较强的专业课程，虚拟仿真教学要与传统实践环节相结合，提供基于信息技术的新型实践环境。虚拟仿真课程体系主要包括演示性和人机交互式两种类型。

第一，演示性教学。按照课程学纲的要求，制作相应的工程图片、文字、动画和施工视频，方便学生进行学习，同时，了解和掌握相关桥梁施工技术的操作步骤。

第二， 人机交互教学。开发相关的人机交互模拟软件程序，满足学生模拟实际情况的需求，给他们提供动手操作的机会，最后由系统记录其操作并自动生成成绩考核；教师可以根据课程教学的需要，给学生指定实训题目，由学生自行设计，最后提交电子成果。

我们通过基于虚拟平台系统的建设，为学生们提供一种基于信息技术的新型实践环境。在这种虚拟仿真的教学中，学生可以不用四处走访工地，更加安全地了解更多各类工程的实例，增加对桥梁工程施工的认识，虚拟仿真课程实训可以更贴近实际工作环境，使得教学实践c社会需求更加一致，避免教学与社会需求脱节。

2 虚拟仿真教学的开发过程

2.1 实训内容虚拟化

按照高职院校学生就业岗位的职业技能要求，通过虚拟仿真技术实现仿真实训教学，建设虚拟化、立体化、结构化展示专业机具设备及工程案例、工程项目施工流程工艺，实现学生游走在三维的虚拟空间中，通过趣味性的操作技能，让教学知识点深入浅出地被学生掌握，更好地培养学生的职业能力，增强岗位核心竞争力。

2.2 教学方式多样化

虚拟仿真教学打破了现实空间、时间、环境、资金等客观因素的限制，为教师提供了课程设置、任务设置、考核方式设置等多种功能，使教师能够轻松安排教学中所需的课程、任务和考核评价，并可以将施工企业的新材料、新技能、新工艺等知识及时录入系统，使教学内容始终保持与企业同步。同时，通过系统的任务设置、自动考核、数据自动分析等功能，让教师在第一时间得到学生技能掌握情况的信息反馈，更好地调整教学重点与教学方式，提升教师实践教学效率。

2.3 实训建设专项化

通过虚拟仿真和最先进的计算机软件技术建设桥梁施工的虚拟仿真教学资源，让每个课程都能够实现实践操作。同时，信息化实践教学课程的率先开展，实现了课程创新并完成了认证注册，有效提升了专业课程的质量。

3 桥梁施工虚拟仿真教学的具体开发过程

第一，通过问卷调查，询问已毕业踏上工作岗位的学生桥梁传统教学中有哪些优缺点，从而确定虚拟仿真实训教学需要重点关注哪些知识和能力，梳理出典型的工作任务，归纳出典型的实训项目，确定相应的资源模块。

第二，经过比较，选定典型的施工图纸和桥梁专项施工方案，以此为基础建立虚拟仿真实训的分项项目任务。如图1 所示。

第三，桥梁施工仿真教学系统根据行业典型案例，以虚拟仿真形式整体呈现涉及施工的所有知识点。避免传统教学中工程建造空间与时间问题，实现全面一体的课堂教学呈现。软件应遵循分项工程――施工流程――操作步骤的任务表达方式，进入单个任务模块进行学习操作时，操作任务本身需以某个案例工程为依托，结合标准的现场施工工艺流程，以具体化施工步骤的方式，通过调取系统为当前任务配置施工机具、材料的工具，最终完成该项施工操作任务体验。开发软件可以具备教学模式、学习模式、考核模式三种操作模式，教师可以进入“授课模式”进行教学，教学系统实操过程中有声音文字提示；学生可进入“学习模式”“考核模式”进行自主学习和参加考试。进入考核模式时，操作过程中无声音文字提示，并有完成操作计时的功能，同时，对学习考试结果进行分数统计及错题分析，以满足多样化教学应用的需求，如图2所示。

4 总结

虚拟仿真教学应用三维仿真技术，实现对施工工艺和施工细节的立体化展示，改变了教学中理论知识较抽象这一弊端，提高了学生学习的积极性和效率。通过趣味性的技能操作，让学生深入理解教学内容中的重点难点，提升学校教学水平。虚拟仿真教学通过平台整体架构及功能性设置，将最大限度地实现资源应用的范围和能力，实现学生在校内进行与施工企业工作任务相一致的虚拟仿真实训，丰富了学校信息化教学资源及实践操作实训设施，为学生提供了全方位的教学资源，帮助学生提升岗位核心竞争力，为学校提供了更多更好的教学条件和教学资源。虚拟仿真教学将成为未来十年实训教学的一大趋势。

参考文献：

[1]孙爱娟. 职教领域虚拟仿真教学资源建设与应用探析[J]. 中国电化教育，2012年第11期.

[2]刘国星，向勇，廖勇.浅谈高职院校基于云计算的虚拟仿真教学实训平台构建[J]. 电子测试，2015年18期.

[3]唐文锋. 高职建筑施工技术课程教学改革与实践[J]. 当代职业教育，2016年第2期.

虚拟仿真教学资源建设篇4

[关键词]虚拟仿真;实验教学;轨道交通;三位一体;一纵四横;三层六型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.20.157

[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）20-0-02

1 研究背景

随着我国高速铁路的迅猛发展以及“高铁出海”战略的提出，社会对轨道交通类人才的需求急剧增加。因此，为相关行业培养和培训技术人才和熟练技工的需求也日趋紧迫。地处淮海经济区和铁路交通枢纽（徐州）的江苏师范大学，立足于为区域经济社会发展提供技术人才和科技服务，加快了轨道交通类专业人才的培养，在理论教学的同时，也注重对学生的实验教学。

实验教学是理论教学的延续，学生通过亲历实验过程，能够加深对理论教学的理解，有助于对课堂教学知识的消化和吸收。实验室建设是实验教学的重要平台和保障基础，可以提升学科专业水平，提高人才培养质量。

目前，我国轨道交通专业实验教学和实践培训存在如下问题：真实平台设备价格高昂，占地面积大，难以同时实现多人的标准化实训和考核;对涉及不可逆的操作，极端的环境，不可控天气条件的运行状况无法进行真实教学和研究。然而，基于虚拟仿真技术的实验教学方法具有投资少、安全性高、拓展性强的优点，可为轨道交通专业实验教学的开展提供有力支持。

2 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术是以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托，用一个虚拟的仿真系统来模仿真实系统的技术。虚拟仿真实验教学中心是通过虚拟仿真技术，模拟真实的实验设备和实验场景，使学生通过人机交互的方式在模拟的实验场景、实验设备中开展相关实验，达到在虚拟现实环境中，完成各种实验教学活动的目的。它是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识等多学科融合的结晶。在实验教学中引入虚拟仿真技术，具有以下几点优势：第一，虚拟实验设备可以代替昂贵的真实设备，同时节约实验室用地，降低实验室建设成本，有利于缓解经费紧张压力;第二，仿真实验的引入突破了实验时间、空间的限制，有利于实验教学的开展和实验设备的利用，进而有利于推进实验教学的改革;第三，虚拟仿真技术可为实验教学提供良好的环境，有利于学生创新能力的培养;第四，虚拟仿真技术使得实验环境更接近现实，有利于缩短学生进入相关行业的适应期。

3 构建虚拟仿真实验教学平台

根据教育部公布的“十二五”发展规划，工程实验室应在信息集成技术、虚拟仿真技术和智能制造技术等方面寻求突破，并大力推广和应用虚拟仿真技术。构建虚拟仿真实验教学平台、开展网络实验教学，不仅可以改进实验教学方法，还可以缓解实验设备和实验硬件资源不足等问题，有利于改善和提升实验教学的效果。基于此，江苏师范大学利用现有实验室条件和软件平台，积极筹划轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，主要包括“三位一体”实验平台、“一纵四横多分支”实验体系和“三层六型”实验项目。

3.1 “三位一体”实验平台

轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设目标主要有三个，其一是提高学生的工程实践能力和创新能力;其二是培训职工的职业技术能力和应急处理能力;其三是提升科学研究与试验的支撑能力。因此，首先建立了实验教学虚拟仿真平台，进而搭建实践培训虚拟仿真平台，在此基础上，进一步建设了科研服务虚拟仿真平台。三部分功能互补、相辅相成，共同构成“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台（见图1），实现了“实验教学、实践培训、科研服务”的有机融合。

图1 “三位一体”实验平台

3.2 “一纵四横多分支”实验体系

在“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台的基础上，按照“能实不虚、虚实结合、相互补充”的原则，以专业核心课程知识点为依据，以轨道交通全过程过程操作规范为标准，以安全运行控制为要求，建设由“行车控制”“运行车辆”“牵引供电”和“运输组织”四大部分构成的“一纵四横多分支”实践教学资源体系（见图2），以满足学校、企业和区域的虚拟仿真实践教学需求，实现校内外、本地区及更广范围内的资源共享，形成虚拟仿真实验教学中心的可持续发展。

图2 “一纵四横多分支”实验体系

3.3 “三层六型”实验项目

根据教育部高等学校本科专业课程实验设置要求，轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心将虚拟仿真实验分为基础层、应用层、提高层三个层次，包含验证型、演示型、综合型、设计型、科研型、创新型六种实验类型。其中，教学虚拟仿真实验属于基础层，注重专业知识基本原理的理解和验证，有验证型、演示型仿真实验项目46个;实践培训虚拟仿真实验属于应用层，注重专业知识的综合应用，培养学生的工程实践能力，提高职工的专业技能与职业素质，共有综合型、设计型项目42个;科研服务虚拟仿真属于提高层实验，共有科研型、创新型项目14个，全部面向学生、教师、轨道交通相关企业和相关科研院所开放，注重研究能力和创新能力的提升。

4 结 语

虚拟仿真实验教学中心作为高校实验教学的一个发展方向，以其依托的虚拟现实技术、网络技术、仿真技术和专业知识，拥有了传统实验室难以具备的优势：建设维护成本低，平台扩展性好，利用效率高等。轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，充分利用了上述优点，改进了本学科本专业的实验室布局和结构，搭建了“三位一体”虚拟仿真实验平台，形成了“一纵四横多分支”的实验体系，开发了“三层六型”实验项目。通过虚拟仿真实验教学中心的建设和实验教学方法的改革，希望能够提高学生的创新能力和实践动手能力，提升相关企业职工技能培训的效果，进而为高校实验教学的改革和创新提供一定的参考和借鉴。

主要参考文献

[1]孙爱娟.职教领域虚拟仿真教学资源建设与应用探析[J].中国电化教育，2012（11）：109-112.

[2]李平，毛昌杰，徐进.开展部级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013（11）：5-8.

[3]马文顶，吴作武，万志军，等.采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践[J].实验技术与管理，2014（9）：14-18.

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[5]段齐文，刘芳，刘博科.基于化学仿真实验平台的化学实验教学模式的创新设计[J].中国电化教育，2012（8）：125-128.

虚拟仿真教学资源建设篇5

关键词：虚拟仿真实验中心;建设;管理

中图分类号：G647 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）07-0220-03

当前，随着信息技术、工程技术的飞速发展，全球经济一体化进程加快，为了顺应国际发展趋势，适应国家发展需求，坚持走中国特色新型工业化、信息化、城镇化、农业现代化道路，我国教育进入了前所未有的大发展时期。国家教育部确立教育信息化的战略地位，于2012年印发了《教育信息化十年发展规划（2011―2020）》，要求推动信息技术与高等教育深度融合，创新人才培养模式，提出要利用先进网络和信息技术，整合资源，构建先进、高效、实用的高等教育信息基础设施，开发整合各类优质教育教学资源，建立高等教育资源共建共享机制，推进教学实验平台等信息化建设。各类地方高校及军队院校纷纷转变办学思路，调整人才培养方向和定位，积极参与高等教育信息化建设。

虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（教高[2012]4号）精神，根据《教育信息化十年发展规划（2011―2020）》，教育部决定于2013年启动开展部级虚拟仿真实验教学中心建设工作。这种新的实验教学方式采用开放的实验教学模式，以信息化技术为标志，以充分反映学科特点和要求为出发点，为实验教学注入新内容，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，是对传统实验教学的延伸和扩展。从实施的情况来看，虚拟实验教学尤其对实验室的管理水平和网络化共享平台要求甚高，因此迫切需要借助完善的实验室管理办法来维护。为了高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验资源共享，保证虚拟仿真实验教学中心的可持续发展，本文围绕虚拟仿真实验中心的建设与管理进行探讨，有利于更好地发挥虚拟仿真实验在信息化背景下创新人才培养中的作用，为实验教学的改革与创新提供参考。

一、虚拟仿真实验概述

虚拟实验（室）（Virtual Laboratory，VL），也称合作实验（Collaboratory Laboratory，CL），这个概念于1989年由美国William Wolf教授最早提出，Wolf教授形象的把虚拟实验室称为“没有围墙的研究中心”。虚拟实验是指借助于图形图像、仿真和虚拟现实等技术在计算机上所营造的，可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验操作各环节的相关软硬件操作环境[1]。虚拟实验是相对真实实验而言的，它没有以实物形态存在的实验设备与实验对象，实验过程主要是利用鼠标的点击、拖动来设置实验条件，采集实验数据，分析处理实验结果，从而完成整个实验。

虚拟仿真实验实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，成功地解决了硬件条件与学生学习需求不断提高之间的矛盾，利用计算机网络的便捷及软件模型的真实可靠，基于面向对象的思想，构建可视化的管理平台，实现在线模拟实验、虚拟设备实验、远程实验及在线帮助等功能，通过在线提交实验报告及在线帮助等模块使教师与学生的交互性更强，突出学生的主体地位。

用于教学的虚拟实验室大致可分为两种类型。

1.基于虚拟仪器的实验室。这是直接由各种虚拟仪器代替物理设备所构成的实验室。构建该类实验室较为简单，易于实现，如虚拟示波器、数字万用表、信号发生器等虚拟仪器构成的实验室，成本低，易于管理。

2.基于网络的远程虚拟实验室。这类实验室构成相对复杂些，所需技术较多，但由于其有广阔的应用前景，这种形式也是教育方式发展的一个趋势，且现今计算机技术、网络技术发展迅速为其提供了必要的物质技术条件。

二、虚拟仿真实验的本质特征

长期以来，在全国普通本科高校实验室数量、面积持续增长的前提下，实验教学的现状依然不能满足当下各学院的学科专业发展和实验教学质量的提高。虚拟实验室打破了传统实验教学以教师为中心的局限，依托信息化技术，如虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等其他重要的信息化技术，填补了传统实验平台不能实现的实验内容。在虚拟实验室内构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在这个环境中不必担心损坏仪器设备，可大胆地尝试各种设计性实验、综合性实验和探索性实验，并可将相应的网络资源进行整合，开发出新的实验内容。不但能开拓学生视野，提高学生兴趣，而且拓展了学生的创新能力和想象能力。虚拟仿真实验充分反映了各学科的要求和特点，形式灵活多样。功能上与教学内容相契合，为本科教学服务，满足教学大纲要求，既巩固基本理论与操作，又能适应新形势下人才培养的需要。信息化技术特征、高度仿真和满足教学要求三个方面构成虚拟仿真实验教学中心的本质特征。

三、虚拟仿真实验中心建设的必要性

随着信息化技术的迅猛发展和普及应用，高校实验室建设得到了国家、各大高校的高度重视，通过近几年的建设已经取得了大量卓越的成果。然而，在如何体现信息化核心教学理念方面仍缺少实质性的方案和实践，特别是实验内容和实验手段，难以满足实验教学对于各学科支撑作用的需求。

虚拟仿真实验教学资源作为整个高校教学资源的一部分，在高等教育实验教学框架下系统运行，虚拟仿真实验中心的建设弥补了传统实验不能实现的教学功能，为当下实验教学质量的提高提供了一个有效的问题解决方案，其必要性在于：首先，网络化虚拟实验室比传统实验室更具有开放性，有效地打破了时间和空间的界限，学生可以灵活安排自己的实验时间，也可以根据专业、兴趣、爱好自主选择实验内容，对自己完成的综合设计性实验方案进行实验，有效拓展了实践渠道，丰富课外学习内容。其次，大大节省了实验室建设中人力、物力、财力的投入，降低了实验教学成本。实验仪器、实验耗材都是通过虚拟技术实现，实验教学的改革、实验项目的调整、实验方案的优化再也不受实验设备性能的制约，有效解决了传统实验平台建设周期长、投入大、设备功能缺乏、性能老化、更新补充不到位等问题，保障了教学的正常开展。再次，针对实践性强的理工类学科，利用虚拟仿真技术可以做到紧跟科学技术的发展趋势，通过课题研究、技术开发、工程实验、成果转化、产业化等产学研一体化的创新活动，将前沿技术融入教学，实现科研活动与教学活动、科技创新与人才培养的完美结合。

同时，由于我国区域经济发展的不平衡，导致教育资源分布差异很大，一些地区短时间内难以建立良好的实验环境和优质的教学资源。因此，依托互联网的应用普及，虚实结合地开展虚拟仿真实验，将会极大地拓展课程受益面，成为一种非常迅速、有效、值得推广的教育资源辐射形式。

四、虚拟仿真实验中心的建设思路

（一）定位明确，特色鲜明

科学和技术发展离不开先进的研究手段，人才的培养更离不开先进的实习和实验条件。高等学校以培养人才为中心，同时承担着知识产出和社会服务的重要任务。因此，高校实验教学在人才培养中的地位和作用显而易见。虚拟仿真实验教学中心的建设以坚持信息化技术与教育教学深度融合为核心理念，以培养学生实践能力、创新能力和提高教学质量为宗旨，以实验资源开放共享为目标，坚持特点建设，创新管理机制，推动教学改革，带动实验教学水平的总体提升。

（二）制定规划，分期建设

首先对虚拟实验教学体系总体规划，对实验中心建设、组织机构、管理体系进行总体设计，特别强调进行“顶层设计”。既要避免实验室或某些实验功能的重复建设，又要考虑与其他地方院校实验室及研究机构、企业等组织上下、纵横结合。其次是对教学内容、课程设置和培养目标进行整体设计，像设计理论教学那样独立设计实验教学课程。各院系专业按自身教学结构设置实验室体系，注意将综合性实验室与专业实验室相结合。

要把虚拟实验室建设与教学（训练）基地建设统一规划，统一实施，把虚拟实验教学与基地化实验教学结合进行，并且要边建设边使用，边使用边完善。

（三）面向未来，开放发展

虚拟仿真实验中心是基于网络的全面开放发展的系统，具有较强的交互性。在前期整理思路、摸索经验的基础上，要建立起全方位的合作模式，产生良好的社会效益和经济效益，使资源共享可持续。某校开发的软件系统，既能为其他合作实验室和院校机构所使用，其他科研机构开发的系统也能为该校提供依据和帮助。

五、虚拟仿真实验中心的管理建设

（一）完善虚拟仿真实验中心的管理机制

1.理顺管理体制。从宏观层面上看，学校集中管理的同时，各学院具有一定的独立自。组织机构、设备管理、实验教学、信息技术平台、人员配置等机构各司其职，相互协作，建立信息化管理体制。各实验室的建设与升级由各院各实验教学中心统一时间节点，制定相应计划，做好预算，统一进行建设与管理，这样既有效地实现了有限资源的协调与共享，较好了节约资金，又能统一各实验室建设的进度及管理办法，全面推进各个学科虚拟实验室的建设与使用。

2.制定全面的管理制度。从微观层面上看，为了确保实验教学的顺利开展，制定一套统一的科学化的管理制度和工作规范，实现对虚拟实验中心管理、实验室资源分配、使用情况、实验实践教学及人员流动等全方位的管理。具体制度既包含传统的实验中心管理人员和教师岗位职责、实验中心工作规程、实验中心工作条例、实验室开放实施办法、实验教学工作条例等管理措施，还包含虚拟仿真实验特点的课题负责人责任制、登记实验室开发人员和管理人员名单、针对不同职责人员的培训计划和大型精密仪器设备开放共享管理办法。

3.建立项目申报常态机制，设立创新升级专项基金。从可持续发展层面上看，按照学科方向、课程内容应建立相应的实验项目申报机制。特别是创新实验建设，每学期组织一次项目申报，由每个教研中心按照课程实验教学目标及内容要求设计一定数量、切实可行、具有创新意义的仿真实验、设计性实验，填写《虚拟实验室项目申请表》，由学校审批后，将项目列表公布在校园网上，供学生选择。每个项目建立相应的项目情况登记表、项目进度表，由学院定期检查项目进展。

学校和学院设立实验中心创新升级专项基金，用于硬件设备的添置，软件系统升级维护等费用。精简行政审批手续，改变非专业人员决策的问题。组织专门的专家委员会定期评审，评审通过后由实验室相关人员实施采购、升级或委托专门的采购部门直接采购。同时，作为一种激励方式，为了鼓励教师和学生积极参与创新实验，基金可贴补津贴。

（二）建立虚拟仿真实验教学新体系

1.设置相应的学分，鼓励学生积极参加虚拟实验的学习。随着教学改革的进一步深化，课程总学时特别是专业基础课程学时数大幅度压缩，因此迫切需要课程体系进一步整合。在理论课时压缩的背景下，实验课程的比例需要适当的增加。根据理论知识的要求，开设一定数量、难度的虚拟实验，给予相应的学分，规定各专业本科生的最低实验学分。这样的学时安排给学生提供了更为充裕的时间发挥学习的主动性和创造性，培养学生的自我管理能力和动手操作能力，进一步促进理论知识的理解和应用。

2.优化实验教学资源，促进创新能力的培养。按照信息化条件下对新型人才的培养要求，在传统实验的基础上，删减陈旧过时或与新专业特点不符的实验内容，关注市场需求和学生兴趣点，将产学研相结合，通过引进或自主研发等方式丰富虚拟仿真实验教学资源，研讨论证虚拟实验内容，科学分配学时数。从内容上将实验分为基础实验、设计性实验和专题研究等几个层次。从性质上分为必选、任选和限选实验等。单独制定虚拟实验教学计划和教学大纲。坚持以反映新技术、新知识，注重培养创新能力为目的，使实验课程体系得到整合优化，突出专业特点，保证实验教学的系统、完整与科学。

（三）加强教师水平与实验教学水平建设

为了保障实验室的质量，各实验室负责人要求教学水平与科研水平兼备。以核心技术队伍建设为重点，带动实验技术队伍综合素质的整体提高。选拔骨干教师充实实验教学、管理队伍。根据工作需要和岗位规划，吸引不同学历、不同能力、不同技术特点的人才应聘不同岗位，优化实验教学中心人员组成结构。建立科学合理的青年教师培养计划，发扬传帮带的优良传统。确保实验室长期有序的建设与可持续发展。

（四）建立科学合理的虚拟仿真实验中心评价机制

围绕学生综合素质发展和创新能力提高这一目标，制定包含实验教学资源、信息平台、实验教学队伍、实验教学效果、管理保障的全方位、规范化的评价体系。实验教学资源中教学平台建设与信息平台是构建虚拟实验室的基础，科研成果转化为教学内容是特色建设及可持续发展的不竭动力。组织建设与规范管理是发展好实验室建设的有力保障。在评价的过程中，既要兼顾全面，也要突出重点。

（五）完善教学管理与共享平台

虚拟仿真实验教学系统是依托学校校园网的公共实验教学平台，要保证虚拟仿真实验教学资源的开放共享和充分使用，必须坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，结合学校办学理念和培养目标的特点，采用引进或自制的方式打造适应现代教育新发展的教学平台，建成包含实验室资产、设备维护、课程体系管理、实验室日常管理等内容的信息化管理平台，构筑教育信息化体系。

依托虚拟实验信息化管理平台建立实验室优质资源共享系统，通过激励机制，调动各级单位参与共享的积极性。一方面要推进区域内校际资源共享，另一方面要整合校内实验资源，促进院系间实验资源共享。

六、小结

总之，在传统教学不能满足信息化时代教学要求的背景下，建立基于计算机网络资源的虚拟仿真实验中心成为解决硬件设施不足、教学时空受限、实验内容与实际脱节等现实问题，提高教学质量的重要选择。目前虚拟仿真实验中心的建设得到了国家的重视和大力支持，在各高校及科研机构等组织中得到了不同程度的发展。不断推进虚拟仿真实验中心管理建设，提升管理水平将在未来的实践中证明是虚拟仿真实验中心建设的重要内容和保障。

参考文献：

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[3]梅加化.基于LabVIEW的虚拟实验教学系统的研究[D].合肥工业大学，2012.

虚拟仿真教学资源建设篇6

关键词：森林防火；虚拟仿真；实验教学；林业；自主创新

中图分类号：S762.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）07-1351-05

DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2017.07.039

Exploration and Practice of Virtual Simulation Experimental Teaching System Construction for Forest Fire Prevention

WANG Ying， YANG Zhi-gao， LIU Jiang-long， ZHANG Gui， CAO Xiao-yu

（School of Science，Central South University of Foresty and Technology， Changsha 410004，China）

Abstract： In recent years， virtual simulation experiment solves many problems that can not be solved by traditional experiment， and more and more attentions focus on it by educators. It becomes an important part of Experiment Teaching. The forestry characteristics are given full play in the Virtual Simulation Experiment Teaching Center of Forest Fire Prevention of CSUFT. A high qualified virtual simulation’s teaching team was built， and a large of virtual simulation experimental resources are reserved through independent innovation， sharing and openness. The fact indicates that virtual simulation experiment teaching， which develop students’ comprehensive abilities， brings a lot of convenience and benefits for students， including forestry major and information major in experiment class.

Key words： forest fire prevention；virtual simulation；experimental teaching；forestry；independent innovation

包括森林防火在鹊牧盅ёㄒ担是一门实践性非常强的学科。无论是森林培育，还是森林经营管理，其理论和方法都是千百年来劳动人民和林学科研工作者从实践中萃取的精华。

森林防火作为森林经营管理的一个重要部分，实践对其具有重要作用。然而，专科生、本科生森林防火实践教学面临许多现实困境。首先，林火发生具有偶然性，同时起火地点多位于偏僻的林区，不容易及时赶赴现场；其次，林火蔓延的面积广、危险系数高、专业性强、时间紧迫，近距离的观摩指挥与扑救过程是不现实的；再次，学校缺乏消防演习场所和器材，如果从消防部门借用，庞大的开支无法负担，因而操作实践也无从谈起。因此，林业院校的森林防火类教学往往停留在理论层面，观看图片和视频成为主要的“实践”方式[1-3]。

近年来，随着虚拟仿真技术的兴起与广泛应用，应急类虚拟仿真教学与培训在多个行业得到应用，如消防、电力、水利、石油等行业。这些成果为森林防火虚拟仿真实验的开发和应用提供了良好的基础。

1 森林防火虚拟仿真实验教学中心建设历程

中南林业科技大学是一所以林业为特色，多学科协调发展的综合性大学。学校拥有1个国家重点野外科学观测研究站，2个国家工程实验室，3个部级实验教学示范中心，一个教育部重点实验室，1个国家林业局重点开放性实验室。

2004年学校对实验室进行优化整合，组建了森林植物实验教学中心，2007年被评为部级实验教学示范中心。示范中心是中国南方最大的森林植物实验中心，依托中国亚热带丰富的森林植物资源和独特区位优势，为培养高质量、高素质、具有创新能力的人才与建设支撑学科发挥了辐射与示范作用。

2011年学校以部级森林植物实验教学示范中心为依托，整合森林培育、动植物标本室、遥感中心、计算机科学与技术、信息管理与信息系统、测量等实验室的相关资源组建了森林防火虚拟仿真实验教学中心。中心是目前国内第一个森林防火虚拟仿真实验教学中心，通过对虚拟森林植物生长过程、虚拟森林植物生长与林火干扰与恢复过程、虚拟三维场景、林火蔓延模拟、火灾指挥扑救模拟等的研究及软件和信息系统的开发，不但为本科教学提供了直观、互动性强的实验教学平台，也为中国林业部门人员的培训提供了丰富的教学资源，为林火的扑救教学提供了信息化手段。

2014年，中心凭借在森林防火领域长期的实践探索，以及在虚拟仿真实验教学领域获得的成果，成为首批入选的部级虚拟仿真实验教学中心。

2 森林防火虚拟仿真实验教学体系建设

中南林业科技大学在林学领域发展近60年，在林木育种、森林培育、森林保护、森林经理、动植物保护、水土保持和经济林等领域进行了长期的探索与科学研究，取得了丰硕的教学与科研成果。同时，学校在中国南方森林防火研究中占有很重要的地位。学校森林防火专家经常受邀参与森林火灾的规划设计与评审、火案侦破、损失评估与人员培训等工作。制作的林火模拟案例连续四年均入选国家森林防火指挥部森林防火案例教学库，开发的软件与信息系统在湖南、广西、广东、云南、大兴安岭等地进行了推广与应用，效果良好。

2.1 构建具有林业特色的虚拟仿真实践教学模式

根据学校专业特色，中心着力打造具有林业特色的虚拟仿真实践教学。中心坚持以人才培养为目的，以虚拟仿真实验为手段，构建了“层次多样、内容丰富、师生共建”的创新型虚拟仿真实验教学模式，如图1所示。即教学方式上由易到难逐步推进；教学内容以森林防火为主，辅以动画、三维建模等知识的教学；实验项目的建设立足自身，以本校师生作为实验室建设的绝对主力[4]。

2.1.1 设计循序渐进的教学方式 森林防火教学分为基础理论教学、进阶实训教学和自主创新实践三个层次。基础理论教学阶段的实验项目，主要针对理论教学中的演示性内容开展，确保学生对教学内容有个直观了解；进阶实训教学主要满足学生的上机实验，通过可交互的、动态的实验项目，加深学生对课堂内容的理解，强化学生实际动手操作能力；自主创新实践主要结合中心建设与学科建设项目，教师主导，学生作为主力军，师生合力完成森林防火教学实验项目的设计与开发[5]。

因此，各个教学阶段对应的实验项目，并不是严格区分的，实际上，同一个实验项目，可能是在第三阶段由师生共同开发出来的，但在第一阶段被用来做演示实验使用，在第二阶段则成了实验中的操作对象。

2.1.2 提供丰富的能满足各个专业需求的教学内容 森林防火虚拟仿真实验教学中心为林学、风景园林、地理信息、计算机等专业提供虚拟仿真教学。考虑到不同学生个体的爱好、专业、就业方向，中心在设计实验项目时，尽可能提供多种实验教学内容，以满足不同专业学生的学习。通过多年的探索，中心实验项目日益丰富。主要包括：①三维模型制作教学，中心提供3Ds Max、Maya等3D建模软件的培训学习，利用上述软件，学生可以学习制作简单几何模型、建筑家居模型、人物模型、地形模型、粒子系统（火焰烟雾水体）等；②三维动画制作教学，中心购置了Unit 3D、VRP_Builder等国内外优秀的三维交互式动画软件，并提供上述软件的教学培训，如人物、动物动作仿真，消防器材使用仿真，场景漫游等等；③林学方面教学，因为主要涉及森林培育、森林保护、森林经理、动植物保护、经济林等方向的教学，因此，中心着力打造了植物生长仿真、森林资源仿真、森林公园场景仿真、植物三维建模、地形快速建模等实验项目；④森林防火方面教学是中心的建设重点，主要针对森林火灾现场的仿真，借助高分辨率的大屏幕，使学生获得沉浸式森林火灾实践体验。同时，森林防火实验项目主要结合科研项目与学科建设项目成果，因而综合程度、仿真度都很高，如林火扑救指挥仿真、林火蔓延仿真、林火避险仿真及森林火灾卫星监控预警系统仿真等综合实验项目。

2.1.3 设计开发自主产权的虚拟仿真创新实验项目 通常，虚拟仿真的实验项目大部分都是由专业公司使用专门软件制作而成，在制作过程中，师生的参与程度低、制作费用高；在教学过程中，维护困难，难以根据实际场景对实验进行修改。基于上述问题，森林防火虚拟仿真实验教学中心师生充分利用实验中心提供的软硬件条件，选用业界常用的3D制作软件，自主开发了多个实验项目。

师生自主开发虚拟仿真实验项目，有以下意义：①体现了教与学的“相长”。以往的实验设计，都是从教师教学的角度来进行。学生的参与程度低，缺乏学生意愿的表达，而中心的实验从设计到制作均由师生共同完成，既兼顾教师对森林防火知识和3D建模知识的传授，又更多的站在学生学习知识的角度来考虑实验的设计制作。②体现了理论与实际的结合。每个实验项目在开始制作之前，都会对相应理论进行认真研究，对相关实体进行亲身体验。如林火扑救指挥仿真的开发，首先就对林火蔓延、林火扑救等理论进行了深入研究，然后对森林植物与林火发生发展等实地进行考查与验证。在此基础上，制成森林火钠司戎富尤维虚拟仿真系统，接着应用到教学中，在这个过程中，师生会对系统提出改进意见，根据这些意见，制作人员进行反复修改，直至真正符合教学要求，于是在应用、完善、再应用过程中形成良性循环。③体现了科研与学科建设的相互促进。绝大部分实验项目在制作过程中，都充分借鉴和吸收了老师前期的科研成果。得益于中南林业科技大学在林业和森林防火方面的大量科研成果，几乎所有实验项目的制作都能在前人的成果中找到理论源泉，甚至部分成果可以直接利用，如森林公园三维漫游等[6，7]。

2.2 建立健全开放的实验教学资源共享长效机制

在《关于开展部级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》中，教育部明确要求“优质实验资源共享”是虚拟仿真实验教学中心建设的核心工作之一。森林防火虚拟仿真实验教学中心自成立之初，就十分重视资源共享建设。

1）资源丰富、覆盖面广。中心为林业类、信息类（林学、森林保护、测绘工程、地理信息科学、土地资源管理、信息与计算科学、软件工程、通信工程、电子科学与技术、电子信息工程、机械制造及自动化、土木工程等）本科生、硕士生及博士生提供直观互动的实验教学平台。该中心所建平台同时也可为我校所有理、工、农、管等门类本科专业进行虚拟仿真实验教学，覆盖了全校6成以上的学生。另外，中心还对林业消防部门提供虚拟仿真消防培训，产生了较好的社会效益。

2）所有实验项目均为自主研发，共享时无产权限制。中心除了硬件及通用基础开发软件外，所有实验资源（模型及实验项目）均为自主研发，因此不同于商业软件，存在知识产权限制而不能充分共享的问题。

3）建设了完善的共享平台作为支撑。中心建立了WEB服务平台，学校师生足不出户，就可以通过服务平台使用、、管理相应实验资源。同时，服务平台提供了完善的实验教学辅助功能，协助管理者与教师完成实验管理与教学工作。

4）建立了合理的激励机制。中心建立了交换与补偿机制，鼓励师生对实验资源“多使用多贡献”。如积分模式，用户可以通过购买或贡献资源的方式获得积分，然后用积分兑换实验资源。同时，对在实验室建设与管理中做出重大贡献的师生，中心在制度允许的范围内给予一定的物质奖励。同时，中心制定了严格的考核制度，对出现的问题予以相应处罚[8-10]。

2.3 打造高水平的、创新型的虚拟仿真实验教学和管理团队

森林防火虚拟仿真实验教学中心的建设，离不开一支优秀的团队。建设团队包括实验技术人员、专业教师、部分学生。实验技术人员主要负责中心日常管理与实验教学，专业教师主要负责教学与实验项目开发，学生主要是在教师的指导下开展实验项目开发。

在组建团队时，中心以学科专业带头人牵头组织本专业的实验教学小组。每个专业由专人设计编写各自的虚拟仿真实验课程、实验内容和实验教材，然后由中心熟悉虚拟仿真软件开发的师生进行具体开发，最后将上述成果交由专业教师进行教学。由此，中心形成了相对稳定的实验教学队伍。目前，中心拥有专职教师12人，兼职教师19人，所有教师均具有硕士以上学历，博士占到80%。大胆启用在校学生是中心一大特色。中心比较固定的学生团队16人，本科生、研究生各占一半。另外，中心还组织了虚拟仿真协会，协会拥有注册会员120多人，固定成员与协会会员均采取老带新的模式进行培养。中心全部的三维模型及大部分实验项目主要由学生在中心实验室完成，教师主要负责指导与技术难点攻关。这样做的好处是增强了学生的就业技能，为教师节约了大量科研教学时间，提高了实验项目的开发效率，且师生在协助开发的过程中加深了相互了解，从而有助于提高教学质量。从中心走出的学生，就业率达到100%，而且就业质量远高于其同专业平均水平。

3 建设内容与成果

经过近5年的发展，尤其是入选教育部首批虚拟仿真实验教学中心以来，森林防火虚拟仿真实验教学中心在软硬件建设上成绩裴然，成果丰硕。中心拥有实验室5间，面积达360 m2，分别是2个实验机房、沉浸式虚拟现实实验室、工作人员办公室以及实验项目开发人员工作室。拥有高性能图形工作站45台，高性能服务器4台，配备3D高清LED大屏的沉浸式虚拟现实系统1套，360度全景摄像机2台，红外热像仪1台。另外，中心还购置了Unity 3D、3Ds MAX、Photshop、VRP_Builder、SkyLine等一批图形开发软件。

目前为止，中心最大的成果来自于自主研发的实验资源。中心师生已经自主开发了8个完整的实验项目，400多个三维模型，另外，尚有多个实验项目正在制作当中。模型主要分为以下几类（图2）：

1）简单模型。主要是用来作为3D建模学习，包括建筑、家居、汽车等常见模型，共100多种。

2）植物模型。3D植物模型200多种，以树木为主。

3）消防器材模型。3D消防器材模型30多种，包括风力灭火机模型、消防车模型、飞机模型、遥感卫星模型等。

4）人物模型。3D人物模型25种，涵盖男女、老中青各种角色，同时包括跳、走、跑、卧、坐等通用动作以及灭火、捂鼻、砍树等专用动作。

5）粒子模型。包括烟、雾、水、雪、火等各种用粒子模拟的模型共28种。

实验项目主要包括（图3）：

1）3D校园漫游。以中南林业科技大学校园为蓝本，具有位置导航等交互功能的3D校园漫游导航系统。

2）森林公园仿真。模拟广州市白云山森林公园，重要景点提供高清360°视频或图片，并具有一定的交互性。

3）林火蔓延仿真。模拟林火在不同地形（平地、山地、丘陵）、气象（不同的风速、风向）、植被（草地、灌木、疏林地）条件下的蔓延火行为，包括火烧速度，火烧强度等，并具有一定的交互性。

4）林火紧急避险仿真。模拟几种主要危险环境条件下的避险逃生方法和过程，具有简单的交互功能。

5）林火扑救仿真。模拟几种主要环境条件下间接扑救指挥过程和结果，具有简单的交互功能。

6）森林火灾卫星监控预警系统仿真。模拟遥感卫星拍摄图片，地面接收站接受图片，解码图片，发现火点，发送火点警报整个流程，具有简单的交互功能。

4 结语

由于受实际情况限制，过往的森林防火教学通常停留在纸上谈兵阶段，极少涉及实践。虚拟仿真实验教学中心的建立，为森林防火实验教学提供了一个不可或缺的平台。同时，它不仅仅是一个森林防火的教学平台，还是一个虚拟仿真技术的培训平台，不同专业的同学，在这里学到了各自想要的知识，开阔了视野，锻炼了能力。事实表明，广泛开展虚拟仿真实验教学是今后实验教学的一个发展趋势，虚拟仿真实验是实验教学的一个重要组成部分。

森林防火虚拟仿真实验教学中心将根据教育部“科学规范、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的精神，加强校企合作，进一步强化队伍建设，持续提升自主创新能力。具体来讲，完善以树木为主的模型库，增强模型的仿真度，改善实验项目的交互性与可操作性，开发更多的实验项目是今后中心工作的重点。

参考文I：

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虚拟仿真教学资源建设篇7

一、规划的重要性。虚拟仿真实训技术是建立在虚拟现实与网络技术基础之上的，多感知性、沉浸性、互动性和构想性决定了其高技术、高难度、高投入，这就需要站在全局的基础上，发挥教学指导委员会与行业指导委员会的作用，做好总体规划。搞清楚哪些专业、哪些课程适合搞，哪些不适合搞。防止无序的低水平重复建设，使有限的资金用在刀刃上。

二、选题的必要性。辽宁省总结要选择实操实训存在的“三高（高投入、高危险、高污染）、四难（难进入、难看见、难运行、难再现）”现象进行开发，要具有不可或缺性，要有所为有所不为。否则，将大大增加教学成本，搞不好还会弄巧成拙。

三、作品的科学性。仿真实训围绕着实操实训做资源，在现场的真实性、项目的典型性、工艺的先进性、动作的示范性、准确性等方面对设计者都有很高的要求，对现场不够精通的教师是很难胜任的。因此，仿真要真，就要吸收行业专家加入创作与指导队伍，还要吸收教育技术专家参加设计，选择有教育背景的软件企业一起开发制作，否则会误导学生，不仅无利，反而有害。

四、标准的紧迫性。虚拟仿真实训基地建设在职业教育信息化领域技术含量最高，需要标准先行。所包括的项目选题、教学设计、开发流程、稿本与脚本编写、电脑制作、产品合成包装、产品验收、评价等各个环节既有电脑制作与作品验收方面的技术问题，也有仿真实训软件的设计理念方面的问题。有人推崇将游戏软件作为教育软件，我们理解教师想用游戏软件把职校学生拉回课堂的主观意愿，但二者在开发目的、表现形式、教学策略、教学设计、技术路线及学习效果上有很大的不同。我们强调教师主导与学生主体的统一，而前者重视了学生的主体性，却忽略了教师的主导性。

五、与“课”的整合性。虚拟仿真实训资源的开发是手段，教学应用才是目的，要特别注重仿真实训资源与专业、课程的整合与创新。多年来，我们在课程改革的方向上是没有错的，项目教学、任务驱动、理实一体化等。但是，成效似乎不如想象的那样大，究其原因，我们缺少一个抓手，这个抓手就是虚拟仿真实训资源的支撑。以教材与数字化资源的关系为例。过去，是“书配盘”，先有书，后有盘（书后配备的数字化教学资源光盘），光盘只是书的附属物，真正理实一体化的好教材并不多见。现在是否能来个观念创新——“盘配书”呢？换言之，我们先从仿真实训教学资源抓起，有了好用的资源，教材的编写是否就更有的放矢、更有水平、更加便捷？理实一体化（先课堂仿真演示教学，后学生交互自主仿真学习，再实操实训）是否就可以落到了实处？有了仿真实训数字化资源，往前可用于课堂演示教学，往后可用于实操实训的导训，还可以用于课程与专业的实践环节以及职业技能应知应会的考核。这样一来，信息技术对教学的支撑作用就可以显现，信息技术对教学内容的整合，对教学方法、内容、模式的创新作用就可以凸显，职业教育进入内涵建设时代就有了方向，有了抓手。

六、资源的共享性。信息化大赛中涌现了一批好的仿真实训软件素材，它们是否已经产品化、可以在更大范围内共享并不断完善升级，值得关注，这也是大赛成果评价的指标之一。实践证明，虚拟仿真实训基地建设缺了教师不行，但是单纯依靠教师是难以完成的，还要依靠政府的规划、资金的支持，更要依靠行业与软件制作企业的参与和努力。要制定知识产权保护等相关激励政策，鼓励民族教育软件企业做强做大。要建立一个良好的准入与评价制度，净化环境，让真正的教育软件企业专注事业发展。相信相关政策的出台会促进中国职业教育数字化教学资源的快速发展，使职业教育办出特色，使我国虚拟仿真实训资源的开发迈入世界先进行列。■

虚拟仿真教学资源建设篇8

1建立虚拟仿真实验室的必要性

实验室是现代大学的心脏，是实践创新设想、产生创新思维和培养创新能力的重要场所。21世纪信息化的快速发展使教育发生了重大变革，教育信息化受到了国家的高度重视。《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010—2020年）》指出：信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视［2］。教育部印发了《教育信息化十年发展规划（2011—2020）》，要求“利用先进网络和信息技术，整合资源，构建先进、高效、实用的高等教育信息基础设施”，推进“实验教学平台等信息化建设”［3］。虚拟仿真实验室的建设顺应了新常态下高等教育的发展趋势，是高等学校实验教学信息化的最新举措。以华中师范大学为例，近年来，学校坚持“一体两翼，建设高水平大学”的办学思想，大力推进信息化、国际化两项重点改革举措。在数字化建设和网络教育建设的基础上，华中师范大学整合心理、信息、工程等学科资源，依托2010年获批的“青少年网络心理与行为教育部重点实验室”和2012年获批的“部级心理学实验教学示范中心”，大力推进心理与行为虚拟仿真实验室的建设，并于2014年1月获批建设“部级心理与行为虚拟仿真实验教学中心”（以下简称“中心”）。该中心旨在贯彻教育部“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，将虚拟仿真技术引入心理学的教学和科研，更好地促进对处于多维信息空间中的个体如何与外部世界进行信息交流的理解和探索，成功模拟、实现了一批在传统实验室中无法做到，或者具有高风险和高成本的心理学实验教学项目，体现了绿色实验教学的理念，有效地拓展了实验的时间和空间，提高了心理学实验教学质量。

2虚拟仿真实验室在心理学实验中的作用

1989年，美国的Wulf教授提出了虚拟仿真实验室概念。虚拟仿真实验室使用虚拟现实（virtualreal－ity，VR）技术，综合了各种计算机技术和网络技术，是现代仿真技术的延伸。它是由计算机模拟真实的环境，参与人员对虚拟环境中的目标进行操控和交流，从而产生与真实环境相同或相近的体验［4］。对于心理学实验来说，虚拟现实技术可以很好地呈现视觉图形，也能呈现听觉刺激，而这两种通道是人获得外部世界信息的主要通道，占人所获得外部信息量的95％，是进行心理学研究的主要领域。VR技术不但可以较好地模拟、再现现实场景，构建某些基于伦理学原因无法通过其他手段使用的实验场景（例如道德两难问题的实验场景），还可以对其所模拟场景中的元素（包括刺激的内容和表象、任务的复杂度和被试的响应等）实施精确、实时、全面的控制与记录。总之，以虚拟现实为代表的虚拟仿真技术在心理学实验教学、研究中具有广泛的应用价值和深远的意义。

2．1突破时空和各种因素的限制

虚拟仿真实验室是基于网络平台的实验室，因此学生可随时随地进行学习和交流，不受时间、空间和实验次数的限制。对于某些传统实验教学中需要数天或更长时间才能观察到的变化过程，虚拟仿真实验室则可在较短的时间内将全部过程及结果模拟、呈现给学生进行观察分析［5］。以虚拟“数字化生理心理实验平台”为例，它的界面设置简洁、选单操作清晰，只需进行点选就能完成高度复杂的虚拟解剖实验操作，获得连续人体断层扫描数据信息（每个断层厚度约1mm），能涵盖人体所有的解剖结构。该系统有助于教师和学生全方位观察人体任一器官的形态、内部结构、在人体中的位置以及断层中的位置，并且可以做任意角度的旋转观察，可方便地用于系统解剖学、局部解剖学、断层解剖学以及运动解剖学等多门课程的教学，摆脱了传统生理解剖实验对实验动物和人体器官模型实物的依赖。此外，通过借助校园高速无线网络，学生在校园各场所（教室、图书馆、宿舍、运动场等）都可以随时随地登录客户端，高速、快捷、互动地开展生理心理实验项目，从而达到突破实验课时空限制，随时随地开展数字化生理、心理实验操作。

2．2创新虚拟仿真实验项目，丰富实验教学内容

实验项目建设是实验教学的灵魂。虚拟仿真实验室在改进、完善传统实验项目的基础上，重点补充了有助于提高学生研究、创新能力和动手能力的创新型虚拟仿真实验项目。中心在实验课程建设方面明确提出：在虚拟仿真实验项目建设中体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。中心明确要求骨干实验课教师根据自己实验课程的专业特色，将传统实验项目与虚拟现实技术相融合，将每门实验课程安排20％～30％的学时开展虚拟仿真实验教学。在实验内容方面，新增加的虚拟仿真实验项目既包括相关学科最新、最前沿的一些实验，也包括一些利用已有科研成果转化的实验教学内容。通过持续的实验项目建设，实验项目库不断扩大和创新，大大地丰富了实验教学内容，为学生提供了实验的多样性和灵活性［6］。目前，实验项目库中已增加了近30项心理学综合性、创新型实验，例如：“虚拟学习情境中注意多动障碍儿童认知加工特征”、“虚拟现实在社交焦虑症治疗中的应用”、“虚拟现实在恐高症治疗中的应用”、“虚拟创造性问题解决实验”、“虚拟儿童养育系统”、“虚拟情境下执行功能检测和训练”、“虚拟情景中人类空间导航”等实验项目。

2．3模拟高危环境，避免实验风险

利用虚拟仿真实验室可以模拟一些在传统实验室中无法做到的有高度风险、高成本的实验教学项目。以虚拟心理咨询与治疗实验平台为例，通过构建一系列能够使恐高症患者产生恐高心理的模拟实验场景（例如观光电梯、高楼顶层、空中索道、悬崖顶端等），然后让患者反复暴露在这些场景中，利用系统脱敏法减少患者的恐高心理。虚拟仿真治疗中的任何一个恐高症模拟场景，都可以应患者要求随时开始、暂停、中止和结束。这使得虚拟场景治疗方法更安全、也更具有弹性。虚拟仿真实验对真实事物的模拟，使危险系数较真实实验降低很多，学生无需为自己的失误承担后果，给他们带来更多的安全感，满足学生心理安全的需要。

2．4开放性和共享性

虚拟仿真实验打破了传统实验的模式。学生利用课余时间登录网站，输入正确的用户名、密码就可进入虚拟仿真实验室，选择相应的实验项目就可以进行虚拟仿真实验操作。以虚拟现实心理实验平台为例，该平台依托虚拟现实、多媒体呈现、人机交互、数据库和高速网络通信等技术，构建高度仿真的心理与行为虚拟仿真实验环境，让学生在虚拟环境中进行实验，达到教学大纲所要求的教学效果［7］。在实验教学中，教师和学生无需亲历每个真实环境，却能最大化地体验真实环境，开展实验教学和示范应用。中心的虚拟仿真平台还可以帮助尚不具备真实实验条件和心理学应用服务条件的地区，大幅度提高实验教学和心理学应用服务水平，实现心理学实验教学资源的地区平衡和最大化共享。再以“数字化生理心理实验平台”为例，该平台所有教学过程的中间环节都能够以图像方式输出，并支持音频、视频文件导入。因此，教师的教学过程、学生的学习过程以及师生的互动过程都可以通过添加语音、视频标签的方式保留记录。该设计思路旨在方便教师编辑教案和解答学生提出的疑问。教师和学生也可以就虚拟仿真实验教学和学习过程中遇到的问题，在中心教学管理平台的“互动交流”频道开展反馈与交流。

2．5提供多项虚拟心理学实践技能训练项目

华中师范大学是一所具有鲜明的“教师教育”特色的部属重点师范大学，不但重视培养学生较强的基础教育和基础研究能力，也高度重视培养面向社会、面向市场的理论与实践结合的复合型、高技术人才。利用本中心的专业资源优势和虚拟仿真技术，华中师范大学心理与行为虚拟仿真实验教学中心面向校内高年级本科生、研究生，提供了多项以实践技能为导向的大型综合性心理学实训项目。这些大型实训项目，依托当代最前沿的虚拟现实技术，广泛采用网络视频、在线交流、多媒体演示等信息化教育手段，模拟学生在课堂管理、教学技术、心理咨询与治疗等过程中所接触的实践场景与环节。通过数字化教学演示和学生在虚拟实践平台中的反复练习，让学生将心理学理论知识与解决实际问题的实践技能相结合［8］。这种虚拟仿真的实训方式既生动又安全，又可对场景多次重复，有助于培养学生的实践创新能力。

2．6绿色环保，降低成本

传统的实验需要借助于具体实验设备，然而实际使用的一些实验设备昂贵、损耗大、实验成本较高；而虚拟仿真实验室最大的优点是成本低。虚拟设备只是概念上的设备，没有磨损、损坏，可供学生无限次重复使用。另外，由于虚拟仿真实验室设备是由软件虚拟出来的，因此可有效避免大型设备重复购置，在同一计算机中运行不同的实验系统就可构建不同的虚拟仿真实验室，使实验室建设成本降低。此外，虚拟仿真实验室不会出现传统实验室因管理不善造成的仪器损坏、器械丢失等问题，使实验室运行成本降低。虚拟仿真实验室在教学前无须准备各种器械、材料，教学结束也无须进行琐碎的整理工作，维护管理工作量减少，使实验室管理成本降低［9－14］。

3结束语

将以虚拟现实为代表的虚拟仿真技术应用于心理学实验教学和科学研究，发挥了其独特、不可替代的作用，极大地促进了对处于多维信息空间中的个体与外部世界进行信息交流的理解和探索，拓展了实践研究领域、丰富了实验教学内容，全面提高了学生的创新精神和创新能力。实践证明，虚拟仿真技术在教育领域具有重要的作用，虚拟仿真实验室是现代教育信息化的重要组成部分，是新常态下高校实验教学改革的必然发展方向。