徐 峰

（1.长沙民政职业技术学院，湖南 长沙 410001；2.蒙古CITI大学，蒙古 乌兰巴托 17024）

教育是国之大计，也是国民素质提升的重要保证。随着科技的飞速发展，数字化教育已经成为教育领域的一个重要趋势，并给教育的改革和发展带来新的机遇和挑战。数字化教育的一个重要方向是利用虚拟仿真技术为学生提供更加直观、生动、丰富的学习体验，从而提高学生的学习兴趣和学习效果。

传统教材往往过于抽象，学生难以理解和掌握。而基于虚拟仿真技术的新形态教材数字化应用则能够将抽象的知识概念转化为直观的、可视化的形式，通过模拟实验、情景模拟、虚拟现实等方式为学生创造生动的学习场景，激发学生的学习兴趣和动力，使得学习过程更加轻松、高效和有趣。因此，研究基于虚拟仿真技术的新形态教材数字化应用，对于推动教育教学改革、提高教育教学质量和培养人才具有重要的意义和价值。

1 虚拟仿真技术的概念和发展现状

1.1 虚拟仿真技术的定义

虚拟仿真技术是一种基于计算机和现代传感技术，利用数字化的手段对真实世界进行建模、仿真、实验和预测的技术。虚拟仿真技术可以在虚拟环境中模拟真实世界的各种物理、化学、生物等现象和过程，并通过虚拟实验、虚拟场景、虚拟实践等形式，为学生提供更加生动、形象、深入的学习体验，从而提高学习效果和质量。虚拟仿真技术在教育、医疗、工业、军事等领域都有广泛应用，是数字化时代不可或缺的一种技术手段[1]。

1.2 虚拟仿真技术的发展历程

虚拟仿真技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代的计算机图形学和虚拟现实技术的起步阶段。随着计算机硬件和软件技术的不断进步，虚拟仿真技术也得到了飞速发展[2]。20世纪90年代，虚拟仿真技术开始应用于教育领域。最初的应用主要是针对中小学教育和科研领域，用于模拟实验和研究。

随着计算机硬件和软件的不断升级，以及虚拟现实技术的快速发展，虚拟仿真技术开始在职业教育领域得到广泛应用。现在，虚拟仿真技术已经成为教育领域的重要工具，被广泛应用于各种职业的教学中，如汽车、机械、土建等专业。虚拟仿真技术不仅为学生提供了更加直观、生动、丰富的学习体验，也为教师提供了更加灵活、多样化的教学手段。

1.3 虚拟仿真技术在教育中的应用

虚拟仿真技术在教育中的应用非常广泛，以下是一些典型的应用场景和案例。

（1）实验模拟：虚拟仿真技术能够模拟实验场景，为学生提供更加安全、经济、可控的实验环境[3]。例如，学生可以在虚拟实验室中进行各种技能实验等。

（2）情景模拟：虚拟仿真技术能够模拟各种情景，为学生创造出真实的学习环境。例如，在医学教育中，可以使用虚拟仿真技术模拟手术场景，让学生进行手术操作训练，提高操作技能和安全性。

（3）虚拟实践：虚拟仿真技术可以帮助学生进行虚拟实践，例如，学生可以在虚拟环境中进行模拟驾驶、模拟飞行等，提高技能水平，降低安全风险。

（4）数字化教材：虚拟仿真技术可以将传统教材数字化，增加交互性和趣味性，帮助学生更好地理解和掌握知识。例如，可以利用虚拟仿真技术制作生物模拟、历史模拟、物理模拟等数字化教材，让学生在互动中学习。

（5）跨职业教学：虚拟仿真技术能够帮助教师实现跨职业教学，例如，可以将汽车专业、机械、土建专业等多职业知识融合在虚拟实验中，让学生综合应用知识，提高创新能力和解决问题的能力。

2 基于虚拟仿真技术的新形态教材数字化应用

2.1 教材数字化的概念和意义

教材数字化是指将传统纸质教材转化为数字教材的过程。它不仅是简单地将教材扫描成电子版，而是采用数字化技术和多媒体技术，将教材内容、教学资源以及教学活动等数字化，从而使教学更加生动、丰富和个性化。教材数字化在当今的教育中具有重要的意义。首先，它可以提高教学效率和质量，使教学更具有针对性和个性化。其次，它可以促进学生的积极参与和互动，提高学生的学习兴趣和学习效果。此外，教材数字化还可以降低教学成本，节约教材资源，并且符合现代社会信息化的发展趋势。综合来看，教材数字化是促进教育现代化和提高教学水平的重要途径。

教材数字化能够突破传统教学的时间和空间限制，让学生可以在任何地方、任何时间学习，并提供更加个性化的学习服务。数字化教材还能够提供更加丰富的学习资源和互动方式，例如多媒体教学、互动教学、虚拟实验等，增加学生的学习兴趣和参与度。

2.2 虚拟仿真技术的发展历程

虚拟仿真技术的发展历程可以追溯到20世纪60年代的计算机图形学和虚拟现实技术的起步阶段。随着计算机硬件和软件技术的不断进步，虚拟仿真技术也得到了飞速发展[2]。20世纪90年代，虚拟仿真技术开始应用于教育领域。最初的应用主要是针对中小学教育和科研领域，用于模拟实验和研究。

随着计算机硬件和软件的不断升级，以及虚拟现实技术的快速发展，虚拟仿真技术也开始在职业教育领域得到广泛应用。现在，虚拟仿真技术已经成为教育领域的重要工具，被广泛应用于各种职业的教学中，例如汽车、机械、土建等专业。虚拟仿真技术不仅为学生提供了更加直观、生动、丰富的学习体验，也为教师提供了更加灵活、多样化的教学手段。

2.3 新形态教材数字化应用的特点和优势

新形态教材数字化应用在职业教育中具有以下特点和优势。

（1）实用性强：新形态教材数字化应用以职业技能为导向，注重实践操作和技能训练，教材内容紧贴职业需求和实际工作中的问题，使学生能够更好地适应工作。

（2）交互性好：新形态教材数字化过程中采用了多媒体技术和互联网技术，使教学变得更加生动形象，具有很强的交互性，可以让学生在学习中进行更多的互动和探索。

（3）个性化学习：新形态教材数字化应用可以根据学生的实际情况进行个性化教学，为学生提供个性化的学习内容和学习路径，使学生能够更好地发挥自身的优势，提高学习效果。

（4）多样化教学：新形态教材数字化应用可以采用多种教学形式，如课堂教学、实践操作、远程教学等，以满足学生的不同需求和教学目标，从而使教学更加灵活和多样化。

（5）资源共享：新形态教材数字化应用可以实现教学资源的共享，教师可以利用网络资源进行教学，学生可以通过网络学习知识，从而提高教学效果和学习效率[4]。

3 虚拟仿真技术在新形态教材数字化应用中的优势和问题

3.1 虚拟仿真技术在新形态教材数字化应用中的优势

（1）提高学习效果和质量：虚拟仿真技术能够创造出真实的学习环境和情境，让学生更加直观地感受和理解职业知识，提高学习兴趣和效果。此外，虚拟实验和虚拟实践等应用可以让学生在虚拟环境中进行实践训练，提高实践能力和安全性。

（2）提高教学灵活性：虚拟仿真技术可以灵活地创建各种场景和情境，为教师提供更多的教学选择和工具。教师可以根据学生的需求和职业特点，自由选择虚拟场景、虚拟实验和虚拟实践等应用，以达到最佳的教学效果。

（3）提高教材可视化和互动性：虚拟仿真技术能够让教材更加生动、形象，提高教材的可视化和互动性。学生可以在虚拟环境中进行互动式学习，例如，与虚拟实验室中的设备互动、与虚拟实践场景中的对象互动等。

（4）节约成本和资源：虚拟仿真技术能够避免传统实验和实践中存在的安全问题和成本问题，同时也能够避免过度破坏自然资源和环境。

3.2 虚拟仿真技术在新形态教材数字化应用中存在的问题

（1）技术要求较高：虚拟仿真技术需要较高的技术要求，包括硬件和软件方面，这可能会限制虚拟仿真技术的普及和推广。

（2）内容不足或不够丰富：当前的虚拟仿真技术在某些领域的应用可能还不够丰富和成熟，导致虚拟教材的内容不足或不够丰富，无法满足学生的需求和教学要求。

（3）无法替代实践和实验：虽然虚拟仿真技术可以模拟实践和实验的过程，但仍然无法完全替代实践和实验。特别是在一些需要实际操作和体验的职业中，虚拟仿真技术的效果可能不如实际实践和实验。

（4）缺乏互动性：一些虚拟教材可能缺乏互动性，无法满足学生的个性化学习需求和探究性学习的要求。此外，虚拟教材也可能缺乏互动性，无法满足学生与教师之间的互动和交流需求。

4 结束语

总的来说，虚拟仿真技术在教育领域的应用已经取得了令人瞩目的成果，并且在数字化教育的浪潮下，其应用前景更加广阔。通过对虚拟仿真技术在教育中的应用现状以及优势和问题的分析我们可以看到虚拟仿真技术已经逐渐走向成熟，并成为提高教学效果、培养学生创新能力和实践能力的重要手段。虚拟仿真技术在教育中的应用是一个不断发展和完善的过程。随着技术的不断创新和应用，虚拟仿真技术在教育中的应用将会越来越广泛，越来越深入。通过虚拟仿真技术，学生可以更加生动地理解和掌握知识，教师可以更加灵活地设计和组织教学内容，而学校也可以更加高效地管理和传播教育资源。但是，虚拟仿真技术的推广和应用仍然面临着一些挑战，包括技术要求较高、内容不足或不够丰富、无法替代实践和实验等问题。因此，我们需要不断地完善虚拟仿真技术的应用内容，探索更好的应用模式和教学方法，以期为学生提供更加丰富、多样化的数字化教育资源，推动数字化教育的发展。■