计算机虚拟仿真技术在教学中的应用

肖霞

摘要 虚拟仿真技术是随着计算机技术的发展而逐步形成的一类试验研究型新技术。随着社会的发展和科技的进步，传统教学已难以满足现实教育的需求，在现代教学中引入以计算机技术为基础与核心的新兴技术已是势在必行，尤其是计算机虚拟仿真技术在教学中发挥的作用越来越突出。本文首先介绍了计算机虚拟仿真技术及其在教学中的作用，并重点分析了其在教学中的应用，以推动现代教学质量的提升，为社会培养更多的具有创新精神与创造能力的高素质人才。

[关键词]计算机虚拟仿真技术 教学 作用应用分析

1 计算机虚拟仿真技术及其在教学中的作用

所谓计算机虚拟仿真技术，就是基于计算机、多媒体、虚拟现实以及网络通信等技术，将虚拟现实技术与仿真技术相结合的一种技术，可以说是一种更高级的仿真技术。虚拟仿真技术旨在构建全系统统一、完整的虚拟环境，并以此来集成与控制数量众多的模拟器、其他虚拟仿真系统甚或简单的数学模型等实体。这些实体与虚拟环境通过交互或者它们相互作业，来表达客观世界的真实特征。

1.1 虚拟仿真技术的基本特性

1.1.1 沉浸性

人们可在虚拟仿真系统中获得多种感知，如视觉、听觉、嗅觉、触觉、运动感觉等，从而有身临其境、沉浸其中之感。

1.1.2 交互性

人与虚拟仿真系统能够进行交互，即人能以近乎自然的行为（如语言、动作等）控制虚拟环境，虚拟环境也能够对人的操作进行实时反应。

1.1.3 虚幻性

虚拟仿真系统中的环境是人们通过计算机等工具为实现某一目标或用途而模拟出来的，因此是虚幻的。

1.1.4 逼真性

虚拟仿真系统中的环境与所模拟的客观世界十分相像;同时，虚拟环境对人所做的自然行为能给出符合客观世界规律的反应，因此给人的各种感觉十分逼真。

1.2 虚拟仿真技术在教学中的作用

1.2.1 能够促进教学观念的改革

教师要通过学习、研究、使用虚拟仿真技术及平台，在教学中设计合理的教学策略，帮助学生建立互助互学团队，鼓励学生进行自主创新，以培养学生的团队精神、探索精神和创新能力等。

1.2.2 能够促进教学内容的更新

教师可通过虚拟仿真技术及平台，解决教学中由于时空不允许、设备不齐全、地域不合适、资金不充裕等一系列因素所引起的问题，进而有助于完善教师的教学目标、计划，促进教学内容的更新换代，使学生更深入、清晰、形象地理解问题，使整个教学过程更加科学、专业以及更有影响力。

1.2.3 能够节省实验教学的投资

虚拟实验室（或虚拟仿真实验平台）具有集成性与重复性等，因此利用虚拟仿真技术软件不但可以使学生获得更好的教育，还能减少建设实验室或购置实验设备的投资。

1.2.4 能够激发学生学习的兴趣

教师利用虚拟仿真技术可以将教学中的重难点轻易地化抽象为具体、化晦涩为明晰，并能够充分调动学生的课堂注意力，使学生沉浸其中，还能充分发挥学生的想象力，使课堂极有趣味性。

2 计算机虚拟仿真技术在教学中的应用分析

计算机虚拟仿真技术己广泛应用于各个学科、各个专业的教学之中，如机械加工、医疗实验、汽车设计等等，但不论如何细分，计算机虚拟仿真技术在教学中的应用基本都可归入以下三类。

2.1 虚拟学校

利用计算机虚拟仿真技术，可以建立各种新型的虚拟学校，如虚拟医务学校、虚拟体育学校、虚拟驾驶学校、虚拟军事学校等。在这些虚拟学校中，学生可通过虚拟环境接受各种传统学校由于时空、设备、资金等限制而难以实现的课程或训练，如医务人员、运动员、驾驶员、交管人员等可通过由虚拟仿真技术所支撑的学习或训练平台，在科学、安全的虚拟环境中获取相关的感性知识与实际的操作经验。

虚拟学校有以下几种特殊的优势与魅力：

（1）虚拟学校的培训系统是对真实的培训设施与平台的仿真，具有相同的操作方法与系统反应;

（2）虚拟学校的培训系统既能模拟过去或现在的客观环境，也能模拟未来可能出现的未来世界，还能模拟仅存在于人们幻想中的奇幻世界，还能对不停世界中存在的物体或事件进行有机组合或单独呈现，总之表现出超时空性。

（3）虚拟学校的培训系统能通过传感器等设备，对学生用自然技能所做出的操作做出反应。

（4）虚拟学校的培训系统能针对学生的基础知识与潜在能力等各种复杂情况提供个性化学习方案，使教学内容与学生实际一一对应，从而提高教学效果。

2.2 虚拟课堂

利用计算机虚拟仿真技术可以建立一个突破时空限制、能够通过网络实时互动的虚拟课堂。在虚拟课堂上，通过音视频等多媒体技术进行授课，不仅能够有效提升学生的学习效果，而且能满足网络上大规模学习的需求，扩大虚拟课堂的受益群体，还能通过网友广泛的互动与交流，逐步完善虚拟课堂系统，建立起先进且具有竞争力的虚拟直播课堂体系。例如，基于虚拟仿真技术建立虚拟网络教室，不但能有效实现对虚拟机的隔离，增强其独立性，进而更好地解决资源分配问题，还能提高计算机系统的运行效率。

2.3 虚拟实验

利用计算机虚拟仿真技术，可以将实验相关的数据输入相关程序，并做出各种实验物品模型，并基于计算机平台实现组合与集成，进而实现真实的实验中中进行实验的效果，即虚拟实验。通过虚拟实验，可以尽可能地规避实际实验操作中的不安全因素，避免实验器材的损耗与浪费，解决实验教学设备缺乏与资金投入的问题。例如，基于虚拟仿真技术构建便携式计算机，则能使学生在任何有物理计算机的环境中，通过安全虚拟仿真软件，就可有效模拟真实的实验室环境，为师生打破真实实验室的时空限制，提供了很大便利。

3 结束语

总之，在教学中引入计算机虚拟仿真技术，对进一步提升教学质量，培养社会所需的高素质人才意义重大。对于计算机虚拟仿真技术及其相关设备在教学中的应用，教师要与时俱进，加强学习，对待不同教学内容，要合理、科学地进行应用，使其成为现代化教学的一种重要手段，来实现教学质量、教学效率的提高。

参考文献

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