培训技术人员和工程师会涉及到高成本、易碎有时甚至是危险的设备。不过，虚拟实验室可提供强大的数字化学习工具，让师生能够克服物理世界的种种局限性，实现安全培训。
作者：Martin Koppe
互联网正推动教育发生革命性变化，支持大规模开放式在线课程(MOOC) 教学、远程教学、翻转教学等多种模式。实践证明，在线学习工具非常有效，不过一些技能仍需要实际操作培训。不管是学习核电站工作还是钻油平台操作，虚拟实验室都能提供实际操作体验，而且即便犯错仍能确保安全性，避免爆炸等事故发生。
利用3D仿真，学员能与数字设备互动，就好像操作实际设备一样，这种灵活的环境，让学员能够通过实践练习更好地理解。这种教学理念早在20多年前一直是人们的梦想，随着计算工具日益强大，足以运行这些高计算强度的程序，此类全新的教学模式终于梦想成真。
法国Nogent-sur-Marne的路易斯阿曼德高级学校(Louis Armand High School)机械工程专业教师FrédéricXerri指出：“物理系统是很好的教学工具，但学生数量众多，要让每个学员同时都使用物理系统，就需要购置成倍的物理系统。为了在我的工业产品设计课程中提供实际操作练习，我采用高科技设备，一些物理模型成本高达1万到1.5万欧元（1.35到2.05万美元），即便把学生分成小组进行培训，这在财务上也是个问题。有了虚拟实验室，学生们能在计算机上用真实工具模型进行操作，然后再轮流到物理系统进行操作。这种虚拟与物理相结合的方式既可优化实际演示时间，又能提供更好的教学体验。”学员在虚拟世界中即便犯错，也不会造成什么危险，而且通过虚拟世界的体验能帮助他们做好准备，更好地操作物理设备。
机器人领域的应用
佐治亚理工学院(The Georgia Institute of Technology)是亚特兰大的一所大学，该校高度重视虚拟工程设计，并将此作为该校特色课程之一，每年夏天都会组织高中生夏令营培训。夏令营期间，学生们用深受欢迎的编程和机器人入门套件L EGO Mindstorms NXT2进行虚拟化实际操作培训。
“ 物理系统是很好的教学工具，但学生数量众多，要让每个学生同时都使用物理系统，就需要购置成倍物理系统。”
FRÉDÉRIC XERRI
法国路易斯阿曼德高级学校机械工程教师
指导学生实践的研究工程师Srujal Patel指出：“学生们必须构建能够穿越越障训练场的机器人。不过光用LEGO是不行的，学生们还必须自己设计出缺少的元件。”学生们在计算机上测试所有元素，直到完成所有虚拟测试之后才3D打印出机器人。不同地点的学生能同时共享统一数字模型开展设计，而且不必围着同一台电脑，就能修改调整模型，从而在制造前实现机器人的优化。
优势和团队协作
教师的热情也很高，深信这种方法能取得成功。Xerri表示：“我们希望用虚拟方式完成一切工作，尤其是在数字时代成长起来的学生对此乐此不疲。幸运的是，我们不断检查，并实现学生创意的实体表达。看到我们设想的对象真的能工作，那种成就感简直无法言表。”这种教学模式还有一大优势，就是能够避免物理模型的误操作和损坏，避免学生因为粗心造成事故。
教学培训设备生产商也认识到数字世界的这一强劲发展趋势。总部位于加拿大安大略省的教学设备领先制造商Quanser主要生产陀螺仪、直升机、机械臂和钟摆等设备。该公司的首席教育官Tom Lee博士指出：“我们在提供高质量设备的同时也关心投资回报。为了降低每个学生的使用成本，我们同CAD专业人士协作在提供实体工具的同时还提供虚拟设备。这样我们就能进军此前所无法企及的市场。”
虚拟培训先驱正在另辟蹊径，许多教育工作者很可能会效仿跟进。特别在教育资源有限的国家，虚拟培训能开启一扇大门，满足迫切的知识需求并创造大量商机。
本文摘自3DEXPERIENCE杂志《COMPASS》，第五期
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