复杂工程系统虚拟实验的构建探索

史 靖， 吕顺利， 曾 云， 钱 晶

（昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093）

0 引 言

虚拟仿真实验教学已成为实验室建设的热点话题。虚拟仿真实验教学以信息技术应用为本质特征，包括单一信息技术实现方式和多种技术融合的实现等多种形式［1-2］。近年来虚拟现实（VR）技术由于其独特的场景互动特性，在虚拟实验开发中取得越来越多的应用，虚拟实验系统从二维逐步向三维发展［3-5］。然而，由于基于VR的虚拟实验系统开发成本较高，尤其是对于复杂工程系统的虚拟实验大多不具备通用性，属于针对性较强的单项开发项目，其费用不是一般高校能够承受的。而一些大型企业开发的虚拟仿真系统［5］，高校很难免费获取。尽管从国家层面布局了一些国家级的虚拟仿真实验室，在各高校起到引领示范的作用［6-8］，但是，对于大多数专业尚需探索新的实践教学途径。文献［9］中在分析国家级虚拟仿真实验教学中心建设现状的基础上，提出从学校层面构建特色鲜明的虚拟仿真实验教学的思路。

复杂工业系统大多采用计算机监控，其核心工具就是控制组态软件。借助于控制组态软件的界面设计工具开发运行模拟和工作原理演示用于实践教学已有许多成功的实例［10-13］。基于工业组态软件开发的虚拟控制操作和运行模拟系统具有良好的开放性，可在实验学习的基础上，让学生自主进行局部修改等操作，提高实验参与度、增加实践教学的挑战性和创新性，符合“金课”建设的指导思想［14-15］。……