從教育發(fā)展的歷史變革來看，文字、造紙、印刷、計算機等都引起了教育的重大變革，而虛擬現(xiàn)實與教育的結(jié)合，勢必也將推進教育領(lǐng)域的飛速發(fā)展，早在1985年，美國國立醫(yī)學(xué)圖書館(The National Library of Medicine，簡稱NLM)就嘗試?yán)锰摂M現(xiàn)實技術(shù)開展部位解剖的仿真教學(xué);進入世紀(jì)年代，洛賓比得迪和馬克英格里伯格提出創(chuàng)建一個虛擬現(xiàn)實物理實驗室的構(gòu)想，用于模仿復(fù)雜物理實驗的反應(yīng)機理，使學(xué)生能夠在虛擬仿真的情況下進行物理實驗操作;進入21世紀(jì)，隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬仿真教學(xué)得以大范圍的推廣應(yīng)用，在網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的“虛擬現(xiàn)實實驗室”內(nèi)，參與者可以暢所欲言，發(fā)表自己的觀點與看法，同時，還可以從任意的角度觀察和縮放圖形，進行學(xué)習(xí)。虛擬仿真實訓(xùn)可以有效降低實訓(xùn)成本，使得教育資源更加均衡。廣州智能工廠虛擬仿真科學(xué)教育
從教學(xué)環(huán)節(jié)上來講，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)的儀器分析實驗課程，可以實現(xiàn)以下幾點：為學(xué)生提供了更多實踐操作機會。課堂上教師只需強調(diào)實驗注意事項即可，將課堂充分留給學(xué)生自主實驗，真正意義上實踐“以學(xué)生為中心”的教育理念。實現(xiàn)探究性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生實驗探究和創(chuàng)新意識。“錯誤操作會損害儀器設(shè)備甚至引發(fā)實驗安全事故”，這也是實驗教學(xué)中驗證性實驗較多的重要原因之一，而虛擬仿真實驗則能彌補這一不足，為學(xué)生提供“試錯”的機會，讓學(xué)生單獨自主完成實驗探究，改進實驗設(shè)想，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。鄭州自動化虛擬仿真專業(yè)建設(shè)虛擬仿真訓(xùn)練可以模擬真實情況下的各種難題和挑戰(zhàn)。
虛擬仿真實驗教學(xué)項目還可以打破地理限制，讓學(xué)生們跨越時空進行合作學(xué)習(xí)。學(xué)生們可以通過網(wǎng)絡(luò)平臺進行實驗操作和數(shù)據(jù)交流，與遠在他處的同學(xué)一起進行實驗設(shè)計和結(jié)果討論。這種合作學(xué)習(xí)的方式不僅拓寬了學(xué)生們的視野，還培養(yǎng)了他們的團隊合作和溝通能力。虛擬仿真實驗教學(xué)項目的打破時空限制也給教育者帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇。教育者需要充分了解和掌握虛擬仿真實驗教學(xué)項目的技術(shù)和操作方法，為學(xué)生們提供良好的指導(dǎo)和支持。此外，教育者還需要創(chuàng)新教學(xué)設(shè)計，將虛擬仿真實驗教學(xué)項目與傳統(tǒng)課堂教學(xué)相結(jié)合，提供全方面的學(xué)習(xí)體驗和知識掌握。
在過程控制虛擬仿真中，學(xué)生可以安全地進行實驗和調(diào)試，而無需擔(dān)心可能的事故和損壞。實際工廠環(huán)境中的一些工藝過程可能涉及高溫、高壓、有毒物質(zhì)等危險因素，但虛擬仿真提供了一個安全的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)生可以放心地進行試驗和調(diào)試，探索不同的控制策略，優(yōu)化參數(shù)設(shè)置，并觀察系統(tǒng)的響應(yīng)。這種安全性使得學(xué)生能夠更加自信和勇敢地進行實踐，發(fā)展他們的實踐技能。過程控制虛擬仿真還提供了多樣性和復(fù)雜性的學(xué)習(xí)機會。它可以模擬各種不同類型的工業(yè)過程，包括化工、能源、制造等領(lǐng)域。虛擬仿真訓(xùn)練可以提高學(xué)習(xí)者的記憶能力和理解深度。
根據(jù)沉浸式體驗角度分類：人——虛擬環(huán)境交互式體驗系統(tǒng)中，用戶則可用過諸如數(shù)據(jù)手套，數(shù)字手術(shù)刀等的設(shè)備與虛擬環(huán)境進行交互，如駕駛戰(zhàn)斗機模擬器等，此時的用戶可感知虛擬環(huán)境的變化，進而也就能產(chǎn)生在相應(yīng)現(xiàn)實世界中可能產(chǎn)生的各種感受。如果將該套系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、多機化，使多個用戶共享一套虛擬環(huán)境，便得到群體—虛擬環(huán)境交互式體驗系統(tǒng)，如大型網(wǎng)絡(luò)交互游戲等，此時的VR系統(tǒng)與真實世界無甚差異。根據(jù)系統(tǒng)功能角度分類：系統(tǒng)功能分為規(guī)劃設(shè)計、展示娛樂、訓(xùn)練演練等幾類。通過虛擬仿真技術(shù)，建筑師和設(shè)計師可以在計算機上進行模擬，從而避免了實際建造工程中的錯誤和成本浪費。土木建筑虛擬仿真科學(xué)教育
利用虛擬仿真技術(shù)，科研人員可以在計算機中進行試驗，避免了大量的實驗成本和時間浪費。廣州智能工廠虛擬仿真科學(xué)教育
超越實體實驗室：虛擬仿真實驗室改變教育格局：虛擬仿真實驗室還可以跨越時空，將學(xué)生帶入到平常無法親臨的場景和領(lǐng)域。例如，學(xué)生們可以通過虛擬仿真實驗室參觀古代文明的遺址、探索宇宙的奧秘、體驗不同氣候和地理環(huán)境等。這種虛擬旅程讓學(xué)生們能夠開闊眼界、拓寬知識領(lǐng)域，并更好地理解科學(xué)知識的應(yīng)用和意義。除了學(xué)生的受益，虛擬仿真實驗室還為教師提供了全新的教學(xué)工具和資源。教師們可以根據(jù)不同的課程和學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計和創(chuàng)建自己的虛擬實驗室，定制實驗場景和模擬器。他們可以監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)過程，及時提供指導(dǎo)和反饋，并利用虛擬環(huán)境進行實驗演示和講解。這種個性化的教學(xué)方式可以更好地滿足學(xué)生的需求，提高教學(xué)效果。廣州智能工廠虛擬仿真科學(xué)教育