当前，大学中自然科学与人文科学的研究方法日益趋同，都更加依赖实验支撑。近年来发展起来的虚拟现实技术为探索个体在虚拟现实世界获得教育与技术提供了可能，虚拟现实学习环境(Virtual Reality Learning Environment，VRLE)对学生的学习具有巨大的辅助和促进作用[1]。面对新型冠状病毒肺炎疫情(简称疫情)的严峻形势，我国的线上理论教学获得大力发展、成熟应用，但是实践教学线上同步跟进环节却受到了阻碍。虽然教育部已于2018年5月30日发布了《关于开展国家虚拟仿真实验教学项目建设工作的通知》，但是针对课程内容的系统性虚拟实验教学还不够完善，因此非常有必要对于理论课程配套的实验的系统性虚拟仿真实验进行开发[2]。

　　现有的工程力学实验主要分为理论讲授与实验操作两大环节。一方面，理论教学模式主要是回顾课堂教学的基本内容，通过公式的推导、现象的分析来完成。该环节以教师为中心，学生参与意识薄弱。为调动学生的积极性，很多时候教师都以提问的形式进行讲解，因此耗费了大量的时间。另一方面，力学实验中涉及的大型设备较多，操作过程具有一定的危险性。例如，学生在操作微机控制电子万能试验机的过程中容易发生失误，可能因将手指送入夹头中而导致受伤;还有学生的误操作可能导致设备损坏[2]。一项针对100起影响较大、后果较为严重的实验室安全事故统计分析及对策的研究显示，就事故数而言，因违反操作规程或误操作引发的事故最多，占事故总数的27%，死伤人数高达527人[3]。更主要的问题是现有的实验学时不能完全覆盖到每名学生，如教师计划让更多的学生进行操作并分组做实验时会有同组的学生不得不充当观众的情况发生。

　　存在感、沉浸感、低成本、低危险、高关注度与参与感的学习是虚拟现实技术为教育教学带来的宝藏，它能给学生带来更加优质的学习条件和环境，达到提高人才培养水平的目的[4]。开发虚拟仿真实验可以消除线下实验教学的阻隔，即使存在疫情突发的状况，线上实验教学也可以进行，使每个学生都能完成操作。学生通过线上的虚拟实验场景，完成课程预习、实验操作和数据分析整理等工作[5]，以此节省线下实验操作的时间，让线下操作变得更轻松，提高效率并减少错误率。对学院的实验室管理制度而言，学生的操作错误率减少的最佳体现就是实验设备和元器件的损耗量降低而形成的双赢局面。该仿真实验系统将理论学习和实验验证相结合，降低了实验的成本，有助于提高学生的工程实践能力，激发学生的学习兴趣，进而促进学生开展探索性实验，发挥学习的积极性和自主性[6]。

　　1 基于虚拟仿真平台的工程力学课程实验课的教学改革方案

　　2 虚拟仿真实验建设目标与成效

　　3 结语

　　全面分析了原有的工程力学课程的基础实验教学现状[8]，结合新的技术手段进行虚拟仿真实验教学的改革[9-10]，开发了低碳钢和铸铁的虚拟仿真实验平台，满足严格的课程安全性要求[11]，优化了实验教学考评体系，革新了工程力学实验课程的教学方法、手段和内容，同时为边疆高校的在线实验教学提供了有效的资源。

　　现有的虚拟仿真实验平台需要进一步扩大使用范围，通过优化升级来满足知识加速更新的信息化时代学生的需求，加强持续改进力度，加速实验教学评估保障体系建设，加快实验教学内容更新，以新标准、新方法、新形势迎接未来实验教学的新局面[12]。

　　参考文献

　　[1] 周树道,王敏,叶松,等.虚拟现实视域下天气雷达教学系统构建与实现[J].中国现代教育装备,2020(23):42-45.

　　[2] 耿志挺,陈学军.材料力学虚拟仿真实验系统的设计与开发[J].实验室研究与探索,2019(5):98-101.

　　[3] 李志红.100起实验室安全事故统计分析及对策研究[J].实验技术与管理,2014,31(4):210-213,216.

　　[4] 付铁,宫琳,丁洪生,等.新时代背景下工程训练中心建设的探索与实践[J].实验技术与管理,2020(11):246-249.

　　[5] 薛黎明,李华清,王豪杰,等.矿业虚拟仿真教学实验室建设研究与探索[J].实验技术与管理,2020(8):233-235,242.

　　[6] 赵海滨,于清文,颜世玉,刘冲.控制输入受限的滑模控制仿真实验设计[J].中国现代教育装备,2020(21):35-37.

　　[7] 罗昊,张晓东.虚拟仿真实验教学中心开放共享模式的探索[J].实验技术与管理,2016(10):232-236.

　　[8] 徐明,熊宏齐,吴刚,等.土木工程虚拟仿真实验教学中心建设[J].实验室研究与探索,2016(2):139-142,216.

　　[9] 孙福,孙佳怡,刘国庆,等.虚拟仿真实验教学项目评价研究[J].实验技术与管理,2016(10):232-236.

　　[10] 陈清奎,魏鑫鑫,何芹,等.基于“VR+云平台”的机械类专业实验教学模式改革与实践[J].实验技术与管理,2020(7):1-4,30.

　　[11] 黄雪梅,杨立平,韩永杰,等.工程实践课程用车削刀具虚拟仿真教学系统设计[J].中国现代教育装备,2020(17):50-52.

　　[12] 张海军,闫琼,张睿,等.虚拟仿真实验项目建设质量评价研究[J].实验技术与管理,2020(9):269-272.

崔权维 孙耀宁　新疆大学机械工程学院