近年来，随着计算机和网络技术的飞速发展，传统的以实体素材为主的教学方式得到了发展和变化，越来越多的教学材料被上传到网络上，供学生自由地查阅和学习。互联网为学生带来了便利，也将改变学生的学习习惯。但现有的大多数教学资源仍然属于传统的课件、相关书籍和视频等形式，没有完全利用好计算机与网络技术优越特性。
实践出真知，通过实践获得的知识能更为深刻地留在学生的脑海中，但在一些特殊的情况下学生无法参与到实际的实践中。其掣肘的原因可能是因为实践成本(设备、场地、人员等)太高，抑或是实践环境属于高危场景，此时，学生只能退而求其次，从课本及从前辈的总结中探究、想象完成自我的认知过程。学习过程中，视频材料是学生想象与现实认证的有效途径，但毕竟信息有限，学生被动地接受信息，效果有限。虚拟技术通过计算机技术，在电子环境下营造一个现实的子集。针对教学内容，进行教学内容的虚拟扩展，则可允许学生在虚拟教学中参与到内容的实践中来。学生获得知识与认证知识更为自由，并能从中获得更为深刻的学习细节和实践印象。尤其是对于包含有昂贵设备或高危现场的教学情境，使用虚拟教学，可以大为减少教学准备的资金投入，并能为学生的安全提供保障。
由于学生用来访问网络的设备是多样化的，虚拟教学的具体实现必须拥有良好的平台独立性。而最新的网络图形标准WebGL，由于拥有可以在浏览器中直接调用底层图形显卡的API进行渲染的特性，具有优秀的跨平台、轻量化的特点。本文基于WebGL技术针对铸造过程进行虚拟教学系统的研发，在该系统下，学生通过浏览器就可以参与到虚拟教学场景中，与其中的内容对象进行交互和学习。
1 铸造虚拟系统设计
2 虚拟教学系统关键技术
3 虚拟系统实现
4 结束语
本文实现了铸造虚拟教学系统的研究和开发。该系统以WebGL技术为基，并以B/S模式作为架构原则，拥有良好的跨平台、轻量化等特点。学生可以在个人计算机、移动设备上访问，并且系统的更新和维护都由服务器负责，大大便利了学生的使用。
在该虚拟教学系统中，学生可以自由调整教学内容的进度，控制学习进度。同时在场景中，学生可以调整自身的观察视角和精度，随意发现细节。学生沉浸式地进行学习，将得到对教学内容更为详尽的认知和更为深刻的理解。
本文为虚拟教学系统的开发提供了基本思路和可行方向。并验证了虚拟教学系统可以对教学内容进行多元化的丰富和补充，在一定程度上解决实践教学的难点和痛点，完成教学任务的要求。
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廖敦明 张兆创 孙飞 陈涛 范淑媛 毛有武 樊自田 华中科技大学材料科学与工程学院 |
