仿真实验教学范文精选

摘 要：针对现有实验教学中存在的问题，探讨了计算机仿真在实验教学中的应用。以传热学实验教学为例，介绍了我们开发的一套传热学实验仿真软件以及取得的教学效果。

关键词：传热学 仿真实验 探讨

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1673-9795（2013）08（b）-0040-02

1 实验教学存在的问题

实验教学是工科类专业素质教育的重要组成部分，是巩固课堂所学知识、培养学生的科学研究方法、实验基本技能以及创新能力的重要途径。加强实验教学改革有助于提升整体教学水平。实验室硬件水平是开展教学实验的基本保障，但由于人力、物力、财力的限制，实验室硬件通常不能满足实际教学需求。比如，实验室缺乏必要的专业实验设备导致教学计划中的一些教学实验无法顺利开展，或者部分教学设备陈旧老化、数量严重不足，无法为每个学生提供全程动手操作的机会，另外某些专业实验设备价格昂贵甚至实验过程存在一定的危险性也导致许多学校在开设实验项目时常常有所保留。有些实验受到场地和课时限制，在规定的时间内无法完成实验或实验效果不理想，这些都直接影响了实验课的教学效果。上述问题除了通过合理的实验室建设和设备购置来解决外，还可借助现代计算机仿真技术开展仿真实验教学来解决。

2 仿真实验

仿真实验是指在交互状态下，借助编程软件、多媒体、仿真等技术在计算机上营造可辅助、部分替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，学生可以像在真实环境一样完成各种实验项目，所得的结果甚至优于实际实验结果。仿真实验具有很多的优点它营造了多样化的教学环境，能大大提高学生的学习兴趣；将仿真实验与网络链接后，学生可以利用校园网进行实验课程的学习，打破了传统实验教学时间和空间的限制；可以节省实验经费，实现多种实验目的。

一些高等院校和企业开发了适用于不同专业、实现不同功能的实验仿真软件，促进了仿真实验在工科实验教学中的应用。如能实现离心泵测定、精馏、吸收等功能的化工原理仿真实验、验证电工基本定理的电工电子仿真实验、大学物理仿真实验、建筑工程仿真实训系统等。在热能与动力工程专业中有西安交通大学[1]开发的制冷过程多媒体演示与模拟教学实验，浙江大学[2]开发的基于web的小型冷库教学系统，东南大学[3]开发的制冷空调综合创新模拟实验平台，长沙理工大学[4]开发的能够实现二维稳态导热、竖壁附近自然对流换热和辐射角计算3个虚拟实验的传热学虚拟实验等。这些仿真实验借助计算机仿真技术，通过声音、动画、彩色图像等丰富的表现力为学生提供了内容丰富、形象直观的学习环境，充分调动了学生的学习积极性，取得了较好的教学效果。

人因工程(humanfactorsengineering或ergonomics)是研究人与系统其他元素之间的交互作用的学科，是一个运用理论、原则、数据、方法进行设计，以提升人类福利并优化整体系统表现的专业。人因工程涉及的领域广，应用性和实践性很强。

培养学生具备人因学的眼光，去发现问题和解决现实问题的能力以及灵活运用人因理论方法和技术的能力，仅靠传统的人因工程教学实验是不够的。传统的人因工程教学大多侧重于某项内容的测定，形式比较单一，比如环境噪声的测定、环境照明的测定、心率与耗氧量的测定、劳动强度的测定等。仅这些测定内容，对于学生创新能力、综合能力的培养是远远不够的。

随着我国机动车的增长和交通系统的发展，道路交通形势极为严峻，应用人因工程专业知识解决道路及汽车驾驶问题是十分重要和必要的。而且，学生对现实生活中的交通系统问题感同身受，易于学生对问题的认识和理解。为此，我们以驾驶仿真为基础，通过开设实验培养学生从人因的角度去发现问题的能力，培养学生综合、系统地应用人因理论知识去分析和解决实际问题的能力，使学生加深对人因理论和方法的理解与掌握。

1实验实施基础

1．1硬件基础

清华大学工业工程系人因工程实验室自行研制了多通道宽屏幕固定式驾驶仿真系统，见图1所示。该系统由真车改造，具有可用性、柔性、整体性好和成本低等特点。系统的多个模块具有可配置性，能灵活地运用于各种驾驶仿真任务的模拟，可随时根据实验任务和研究对象的变化对系统的各个软硬件进行调整，以适用不同研究课题或实验教学的设计需要。

通过驾驶仿真系统可以对驾驶员在驾驶过程中的行为、感知、认知、决策和态度进行观察、测量和分析，具有安全性、可控制性、可重复性、易于采集客观数据等特点。

1．2软件及仿真场景模型库

一、引言

医学这门专业实践性强，而实验教学是培养学生动手能力的主要手段。虚拟仿真实验是依托计算机技术所发展而来的一种新型的实验方法，这是集触、听、嗅等多种感觉为一体的一个虚拟现实世界，营造出高度仿真的虚拟实验对象及实验环境，让用户能够在此环境下利用虚拟的实验器械完成预定实验项目，在医学各个学科中得到广泛应用，极大推动了医学发展。[1]

二、传统的医学实验教学的局限

医学院校传统的实验教学在方式方法上都存在局限，限制了医学的深层次提高及发展。[2]第一，实验模式无法充分调动学生积极性。医学院校传统的实验教学多采取的是遵循式的教学方式，这种方式是教师讲解为主的一种比较程序化的教学模式，所有的实验内容及步骤都是教师拟定好的，学生只是被动操作，教学属于“讲解—接受”这种单向的传输状态。学生对所有实验仅是实现了机械性完成，很多设计性实验在这种实验模式下都不能正常开展。且这种实验模式下，学生学习被动，知识掌握不灵活，思维不能科学创新，学习主观能动性受到极大压制，分析问题能力还有解决问题的能力不能获得应有提高。[3]第二，实验场地及经费限制实验正常开展。医用电子实验的实验对象是需要对患者进行检验的仪器，在实验过程中，学生稍有不慎出现操作性失误就可能导致仪器灵敏性降低，使得患者病情误诊，甚至会带来严重医疗纠纷。加之院校内实验场地有限，教学经费紧张，很多实验都知识涉及最简单的电子操作，而对于很多复杂性的电子操作，因仪器昂贵，多只是教学示教，学生基本没有动手机会，这种实验教学方法严重束缚了学生的动手能力。[3]

三、虚拟仿真实验在医用电子实验教学上的应用

将虚拟仿真实验应用到医用电子实验教学上极大改进了医学院校传统实验方法及实验模式，为学生提供了大量动手实践机会，有效培养了学生的动手能力，使学生思维不断创新，学习主观能动性高，分析问题及解决问题能力获得了长足发展，主要来讲，虚拟仿真实验在医用电子实验教学上的优势有如下几个方面：第一，虚拟仿真实验下教学设备极大改善。医用电子实验教学对电子设备要求高，需要学生对各种检验设备性能都深刻了解，但是鉴于设备本身昂贵性，很多实验都不能正常开展。而虚拟仿真实验下，各种复杂仪器都能够呈现在学生眼前，学生能够对这些仪器亲自操作，不必担心因操作失误给仪器造成的损坏，实验教学设备丰富，学生能够实现对各种仪器的亲身实践操作。第二，虚拟仿真实验提高学生学习积极性。虚拟仿真实验为学生提供了一个高度仿真的虚拟实验对象及实验环境，不仅能够让学生在此环境下，利用虚拟实验对象进行实验，同时还能够让学生在虚拟空间进行有效交流，且能够将声音、图像、多媒体等多种功能融合在一体，实验教学内容丰富，更生动形象，学生在这种视觉及听觉冲击下，学习兴趣高，能够积极主动学习，知识理解、掌握更为容易，实验教学质量大大提高。[2]第三，虚拟仿真实验能打破时间及空间限制。虚拟仿真实验改变了传统实验教学的方式方法，打破了传统实验中时间及空间上的限制，学生在虚拟仿真实验环境下能够对人体内部结构进行更细致全面观察，甚至是动态观察。比如说要了解药物在人体内的作用变化，传统实验教学只是教师对药物在人体内的吸收过程进行简单讲解，学生对这些内容只是机械记忆，记忆不深刻。而虚拟仿真实验下，学生能够通过仪器看到药物在人体每个消化器官内的消化吸收过程，能够看到药物变化过程，这些都能够通过图像显示清晰留在学生记忆力，使学生记忆更加深刻，对知识理解更为透彻。[3]第四，虚拟仿真实验能改革实验考核方法。学期考核为教学指挥棒，能够反映出学生学习的总体效果。在考核过程中需要宽严相济，不仅需要对学生进行理论知识的考核，同样需要对平时实验教学进行考核。而传统实验教学因仪器及经费限制，很多实验无法顺利完成，而虚拟仿真实验下，学生能够充分发挥自己想象力，去创造实验环境，将一些在传统仪器上不可能实现的操作及设计在虚拟情境中去实现，亲身去验证实验的可行性。且将实验考核列入最终考核成绩中，学生就能够充分利用虚拟仿真实验反复多次操作，全面提高自身的操作水平及操作熟练程度，可以帮助学生积累更多实践经验。

四、结束语

虚拟仿真实验教学属于学科专业同信息技术有机结合的一个现代技术，应用在医用电子实验教学上改善了传统实验教学的方法及方法，打破传统实验中时间及空间限制，改革实验考核方法，提高了学生学习积极性，让学生思维得到了有效创新，具有传统医学实验所不可比拟的优越性。在医用电子实验教学过程中，如果能够将虚拟仿真实验教学同真实实验两者有机结合起来，让两种实验方式优势互补，势必能够大大提高学生创新能力及综合素质，提高教学质量。

摘 要：物理实验教学过程中,仿真实验可以起到缓解实验室硬件资源不足、提高实验教学效果的作用，并营造多元化教学模式；尽管仿真实验在实验教学过程中起到了一定的积极作用，但同时也存在一定的弊端。通过实际教学的探索和实践，讨论了物理仿真实验在教学中的积极作用和不足之处。

关键词：仿真实验；物理实验；创新

中图分类号：G642 文献标识码：A

文章编号：1009-0118（2012）06-0039-02

物理实验是物理学和科学实验的重要部分，在物理学的创立和发展中物理实验占有十分重要的地位，同时在推动其他科学、工程技术的发展中也起到重要的作用。

大学物理实验是学生进入大学后接收系统实验方法和实验技能训练的开端，是理工类各专业学生进行科学试验训练的重要基础。它的目的是:（1）培养学生的以下几方面的科学实验工作能力：即正确使用仪器、进行测量、出来数据、分析结果以及撰写实验报告等，使学生初步掌握实验科学的思想和方法；（2）培养学生的创新意识和科学思维，使学生掌握实验研究的基本方法，提高学生的创新能力和分析能力；（3）提高学生的科学素养，培养学生严格、细致、实事求是、认真严肃、一丝不苟的科学态度，培养学生积极主动的探索精神以及团结合作、爱护国家财产的道德品质；（4）培养学生善于动脑、乐于动手、讲究科学方法、遵守操作规程、注意安全等科学习惯［1］。总之，是为学生今后的学习和工作奠定一个良好的实验基础。

一、物理实验教学中存在的问题

（一）由于学校扩招及多很实验设备耗资太大、实验室不能购买等原因，很多高校实验室存在仪器设备落后、实验项目单一等问题［2］。严重制约了实验教学质量的提高及实验室的建设和发展，不利于培养与时俱进的人才。

摘 要：应对传统《物流仿真实验》实验课的教学内容进行改革，增加一些新颖性、趣味性、实用性的实验内容，在实验教学方法上进行优化，切实提高学生的实践能力和创新能力。

关键词：物流仿真实验 实验教学 改革

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）002-167-02

《物流仿真实验》是一门理论性和实践性都很强的课程，是物流管理专业的专业基础课，是培养学生工程控制设计与应用能力、创新能力的一门必修课。笔者依据普通本科院校学生的特点，结合教学实践，就《物流仿真实验》实验课教学内容、方法等方面的改革作如下探讨，旨在提高实践教学效果，加强对学生实践能力和创新能力的培养。

1 实验教学内容的改革

传统的《物流仿真实验》实验教学内容的特点传统的实验教学内容一般包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，有以下特点：(1)验证性质的基础性实验比重大，设计性和综合应用性实验偏少；(2)基础性实验偏重于理论知识验证，缺乏新颖性和趣味性，且与实际工作联系不紧密，而设计性和综合应用性实验由于要求学生在相对不多的学时内完成，难度较大，收不到应有的教学效果；(3)由于高校扩招，使得普通本科院校的生源质量逐年降低，学生的基础薄弱，接受能力不强，加之《物流仿真实验》理论教学的知识点多，每次实验结束，尤其是一些设计性实验，学生感觉不到有任何收获，产生厌学情绪。

实验教学内容的改革思路为了克服传统实验内容的不足，突出实验课在整个教学过程中的重要地位，必须重新审定实验课的内容。既要保证实验课能够为理论教学提供支撑作用，又要实现培养学生实际设计能力的目的，从而使学生的综合实践能力在实验过程中得到有效的锻炼。

实验教学内容的重新定位在重新确定实验内容时，必须考虑到两个方面：(1)《物流仿真实验》课的知识体系结构和技能训练目标；(2)学生的兴趣和实验效果。经过认真的研讨，选用Flexsim软件作为实验教学的主要工具，实验内容仍然包括基础性实验、设计性实验和综合应用性实验三个部分，且做到循序渐进。在实际操作中，选定了托盘数据绑定、仓库布局设计、交通流量控制、货物包装控制、货物分拣控制、货物合并控制、多通道数据采集、数据分析等8个项目，并将这些项目分成若干个子模块。在每次单元实验时，从中选取1~2个子模块作为学生的实验内容。这样，将一些有实际意义的研究项目融入到单元实验中，一方面有效地激发了学生的学习兴趣，另一方面也使学生的感性认识大大增强，实验更具针对性，实验效果良好。在实验内容的组织形式上采用阶段式结构，即将实验教学过程分为三个阶段：单元实验阶段、小型设计性实验阶段和大型综合性设计实验阶段。单元实验阶段以选取项目的子模块为主，实验任务单一；小型设计性实验穿插在若干个单元实验之后，要求学生采用单元电路模块组合的设计方法，实现具有一定控制功能的简单物流系统建模。例如，交通流量控制实验就必须考虑到仓库布局以及货物处理速率。实验时学生很容易将之前所学的相关内容通过组合、调整与改进，完成相应的实验任务。大型综合性设计实验也可以称为课程设计，一般为期一周，安排在实验教学的后期阶段，选题主要围绕上述8个项目的相关子模块，但系统构成相对复杂些，如生产线仿真应用。这一阶段的目标是培养学生的综合设计能力。

（西安石油大学，陕西 西安 710065）

摘要：将计算机仿真技术运用于大学物理实验教学是提高教学质量促进物理实验改革的重要举措。仿真实验完善了物理实验的教学过程、丰富了教学模式，是新形势下科技进步的产物。结合西安石油大学仿真实验的教学实践，总结分析了现阶段仿真实验的教学特点和教学现状以及运行过程中出现的问题。通过阐述仿真实验的积极意义和不足之处，说明其在实验教学中的辅助地位，并给出完善仿真实验的建议。

关键词：仿真试验；大学物理实验；教学实践

中图分类号：O4-33；G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）49-0262-02

一、引言

物理学对于人们科学素质的培养有着重要的地位，其中物理实验教学做为一门基础实验课程肩负提高学生的综合素质、培养学生的实践能力与创新能力的工作，成为大学教育阶段人才培养必不可少的一部分[1]。传统物理实验教学由于受教学资源、教学时间等各种因素的限制，满足不了现阶段不断提高的教学要求。伴随着仿真技术的迅速发展，计算机仿真实验系统在物理实验教学中得到了广泛的应用。仿真实验系统是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其他相关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具创建的非实物形态的实验体系。在仿真实验中没有以实物形态存在的实验仪器，实验者通过对虚拟的软件进行操作得到类似于真实实验的实验结果，以这种方法去认知真实的世界[2]，虚拟实验环境下进行的计算机仿真实验，让物理实验教学走出实验室，在最大可能节约实验室硬件资源的同时，克服了实验教学长期受到场地、课时等等条件的制约 [3，4]，为大学物理实验开辟了开放性、设计性甚至研究性实验教学的新途径[5，6]。为了适应物理实验教学的发展，提高学生综合实验技能以及培养广大学生对物理实验课程的兴趣，西安石油大学于2013-2014学年第二学期开始将仿真实验纳入全校理工科物理实验课程教学大纲，形成了在传统物理实验的基础上结合开设仿真实验的综合教学模式，教学实践完善了物理实验教学方法和教学内容，提高了物理实验课程教学质量，仿真实验教学实践收到了良好的教学效果，在实践过程中出现的各种问题也值得我们思考和探索.

二、仿真实验的特点

仿真实验解决了实验室师资与学生规模失调的问题，仿真实验不受实验课时的限制，只要仿真实验服务器在运行，任何配有计算机设备和网络的地方学生都可以进行操作，延长了实验时间，具有可操作性强、重复性好的特点[7]。随着计算机软硬件及校园网的发展，大学物理仿真实验在开发技术和功能各方面都在不断提升，仿真实验软件利用组件的理念开发出物理仿真仪器库，使仿真实验实现了可自主设计实验方案，自主选择实验仪器，不仅满足了基础实验教学的开展，同时为设计性实验、研究型实验的开展提供了条件。仿真试验采用学生为主体、教师为主导的教学方法。学生根据不同测量结果的要求，可自拟实验方案，根据实验方案灵活选择实验仪器，激发学生实验兴趣的同时引导学生创新思维，创新能力的形成。仿真实验软件提供实验数据接口，能够得到实时实验状态，给出实验结果评判，实验灵活度高、针对性强，界面友好、实验指导信息丰富，实验提示栏在学生操作实验时，实时提示相关仪器的名称、功能、操作方法等信息，实验帮助文档融合了实验简介、实验原理、实验仪器、实验内容，实验指导。学生可在提供的实验提示信息及实验帮助文档的指导下顺利完成实验内容。

摘要：在大学物理力学教学中采用仿真教学的方式，能够有效地提高教学效率、开放学生的思维。学校面向理工科学生开设力学仿真实验教学，其目的是为了帮助学生更加直观、简便地参与到实验当中。但在实际的教学当中，还存在一些问题。主要针对大学物理教学中力学实验教学的相关问题进行分析，并结合现代化的计算机仿真实验教学手段，对大学物理中的力学实验教学作出一些思考。

关键词：力学仿真实验；大学物理；问题；作用

高校理工科专业所开设的课程中，不乏实验教学的内容，但随着高校学生数量的逐年增加，实验室的使用比较紧张，难以满足现如今实际教学需求。传统实验室的开设需要经费、场地、实验仪器和实验人员的支持，而理工科专业学生的增加以及学生对实验课程的热情和兴趣，使得传统实验室的不足逐渐明显。通过计算机对大学物理力学实验进行仿真模拟教学，能够解决实验室在场地、实验仪器以及实验人员上的不足。计算机仿真教学这一新兴的科技手段为现今的教学工作带来极大便利。

一、传统的物理力学实验教学存在的问题

（一）实验内容不够丰富和创新

在大学物理力学实验教学上，教学内容与理论课相得益彰，但同时也受到了相应的限制，使得物理力学的实验内容比较单一、陈旧。通过动手操作，理工科专业的学生虽然也能够提高一些操作技能，但在对待实验课程的态度上，却较为敷衍，不利于学生对这门课程知识的掌握。

（二）教学方式陈旧

在大学物理力学实验教学的方式上，以往的经验是指导教师在现场对学生进行理论讲解后，再亲手将实验的流程操作一遍，演示给学生看，学生将教师的操作对照课本重复操作。这种传统的实验教学方式，在一定程度上能够提高学生的动手能力。但长此以往，学生实验的积极性和自主学习能力得不到提升，特别是学生在预习的过程中，对实验中涉及的教学仪器不够熟悉，对实验理论的理解不够深刻，这样在实际的操作中就会产生操作失误的现象，不利于学生科学素养的培养。

摘 要随着科技的高速进步，大量新型技术问世，对社会发展产生了深远的影响。虚拟现实技术是一门应用范围广阔、应用效果卓越的新型技术，在仿真实验教学等工作中发挥了不可或缺的作用。在仿真实验及教学过程中应用先进的虚拟现实技术，有利于显现模拟那些客观存在，而在课堂教学环境中难以实现的事物，从而大幅缩减仿真实验教学的成本，保障仿真实验教学的质量。本文主要研究了虚拟现实在仿真实验教学中的应用，供读者参考借鉴。

【关键词】虚拟现实 仿真实验教学 应用

实验教学工作在理工科教学活动中扮演了重要的角色，有利于巩固学生的理论知识学习成果、深化学生掌握及理解知识的能力，培养并强化学生分析及解决问题的能力。现阶段，受实验室条件的限制，在实际的理工科实验教学活动中，学生们往往借助虚拟现实技术在相关模型上开展实验研究工作。目前，虚拟现实技术在仿真实验教学中广泛应用，收到了显著的成效，极大地推动了仿真实验教学的进步。

1 虚拟现实技术的内涵及主要语言

虚拟现实技术简称VR，其是一类可以体验及创建虚拟世界的计算机仿真系统，借助计算机生成相应的模拟环境并使用户沉浸至该环境之中。虚拟现实技术是仿真技术研究与发展的一个重要方向，其是计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人机接口技术及网络技术的高度融合，是一门复杂程度极高、应用空间广阔的新型技术。

就目前状况而言，VBML语言是虚拟环境构建工作所使用的主要语言，其能够有效灵活地将二维图形、三维图形、视频及音频等效果调和于一起，从而创造出一个综合性极强的虚拟场景，并为虚拟场景赋予较强的实时感及空间感。用户可以在虚拟场景中随意巡行，而且能够对场景中的相关对象进行交互式的操作。

2 虚拟倒立摆三维场景的构造

VRML是重要的虚拟现实建模语言，人们利用VBML语言能够快捷、有效地建立虚拟三维场景。作为虚拟空间的文本性描述，VBML文件可以由任意一个记事本生成，而“.wrl”是VBML文件的扩展名。经验表明，在建模工作中运用VBML较为困难，需要经历大量的必要程序，不仅无法实现所见即所得，还要编写大量的程序代码，工作量极大。

摘要：

分析将仿真实验应用到医学物理实验教学中的作用，并通过调查问卷形式了解学生对仿真实验应用于物理实验教学的需求度。

关键词：

医学物理实验；仿真实验；操作技能

物理实验教学是提高学生科学素质的重要手段，其对于培养学生的探索和创造能力、理论联系实际的科学思维方式及研究技能是理论教学所不能企及的。与理论教学相比，实验教学更容易体现出学生学习的主动性，但由于很多实验耗资较大，尤其是在医学院校物理属基础课程，一些价格昂贵的实验仪器学校不会购买，而已有仪器如果在使用过程中全交由学生摸索操作，必然会加速损耗。因此，诸多因素制约着实验教学质量的提高[1，2]，而设计性和研究性实验更是难以开展。物理仿真实验系统就是用计算机将实验条件、教学内容、教师指导和学生操作等融为一体，借助计算机编程和3D动画营造一种仿真实验环境，学生可以通过操作电脑进行相关实验操作。通过图形化界面联系理论条件与实验过程，加深学生对实验物理思想和方法、仪器结构及原理的掌握，培养学生设计思考能力和分析问题能力，这就为教师和学生进行传统物理实验及自由实验探索提供了平台，节省了很多实验仪器更新费用。为此，个别高校也进行了物理实验仿真教学的尝试[3～5]。

1研究目标及对象

为提高医学物理实验教学质量，并考虑到学生作为学习的主体，我们设计了调查问卷和访谈内容，了解学生对物理实验中开设仿真实验的看法，从而探讨应用仿真实验进行物理实验教学改革的有效途径[6]。围绕该目的自编调查问卷，由10道选择题、14道填空题和1道问答题组成。1～4题是对学习者基本情况的调查，5～10题是调查学习者对实物实验教学的看法，11～24题是调查学习者对仿真实验应用效果的评价，问答题为开放性试题，旨在获得一些意见和反馈。分别对我校2012、2013级本科生物医学工程班和2013级本科信息班共129名学生进行了问卷调查，发放问卷129份，收回有效问卷121份；同时对几名有丰富实验教学经验的物理教师进行了访谈。

2研究发现

心理学是一门实验科学，它是探讨人的行为的发生、发展及变化规律的科学。科学的心理学的诞生是以德国心理学家冯特于1879年在莱比锡大学创建第一个心理学实验室为标志的，独立的心理学实验室使心理学被确立为一门实验科学［1］。在现代教育信息化新常态下开展心理学教学和研究，绝不能忽视实验教学和实验室的建设。

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“国家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“国家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