虚拟仿真最初是应用于对一个事件的简单模拟，对事物或实践进行三维模拟以及回放。地理虚拟仿真教学最初是基于对小事物的模拟，如建筑物的3D模拟、山体滑坡等自然灾害的模拟。随着信息技术和人工智能技术的出现和发展，以及虚拟技术、VR技术和智能化的发展，虚拟仿真教学逐渐进入到真实场景、3D电影和三维仿真场景的构建中，让操作者有身临其境的真实体验。

在服务实践方面，虚拟仿真逐渐从建筑仿真、立体鸟瞰图转向社会建设，如虚拟校园、虚拟郑汴大道景观、虚拟古建筑等。随着3D虚拟场景构建在GIS技术中的融合，虚拟技术得到进一步提升，虚拟效果更加逼真，虚拟礼堂应运而生。2010年以来，国家在不断推进虚拟仿真实验教学中心建设的同时，也在积极开展示范性虚拟仿真实验教学工程建设。河南大学环境与规划学院积极探索虚实结合的实验教学改革，探索虚拟仿真技术的研究特色。

2012年，黄河下游科学数据共享平台建设和国家科技基础条件平台项目获批；同年，国家重点基础研究发展计划中国低碳发展区域差异化与情景模拟项目获批；2017年，国家自然科学基金项目“基于情景生活方式的城市低碳社区模拟与调控项目”获批。这些项目的建立，加上现有的野外观测、卫星遥感解译和GIS技术，为虚拟仿真实验的进一步发展提供了支撑。

由实到空，虚实结合

除了天气、环境等因素的影响外，有些实验是不可逆的、不安全的。因此，虚拟仿真技术为教学实践提供了强有力的支持，节省了时间和成本。同时，虚拟仿真技术的逼真度和实时交互性，可以真正模拟现实。因此，学生可以在室内模拟后进行实践，可以有效促进户外教学，有效支持线上线下混合课程的建设。

可以说，虚拟仿真实验教学系统的建设一方面可以改变传统的教学模式，优化高校地理教学的实践手段，为课堂实验、实地实践、规划设计等提供早期支持。以及不同专业的现场抽样，让学生“在自己的环境中”感受自然现象，分析可能出现的地理问题，做出“亲身”体验，从而加强学生理论付诸实践的能力，提高学生的学习效率，让学生在虚拟环境中进行实验，不受地点和环境的限制，降低真实现场实践的成本消耗，规避不可抗拒因素带来的风险；另一方面，虚拟仿真实验教学系统可以促进资源的优化，借助现代信息技术的优势，营造逼真的立体教学环境，让学生“深入环境”去理解理论知识。河南大学环境与规划学院积极探索虚拟仿真户外高难度模拟教学实验，例如对虚拟嵩山、黄河坳陷水库的建设，很好地解决了实际问题，真正实现了虚拟与现实的结合。

由内而外，与社会接轨

绝大多数虚拟仿真项目都是在室内搭建平台，供学生在室内观看、操作或体验，这往往是肤浅的。在地理学能够更好地为社会服务的新时代，土地规划与建设成为地理学“大有可为”的领域。因此，基于城市规划虚拟仿真的土地空间规划中的城市建设模拟可为规划提供切实可行的支持。以郑州建筑模型为基础的低碳模拟，以历史文化名城开封为基础的“城市叠城”演进，能够有效再现城市道路体系和功能区划，为城市商业和工业领域布局提供支撑。以基于城乡规划虚拟仿真的开封市空间结构演变为例，通过战国、隋唐、北宋、中清及近代开封的三维虚拟仿真，深入分析了城市城墙变化、河湖分割、路网变化和功能分区在空间结构中的主要影响因素，以提高学生对城市空间结构的概括和规划能力。在实践中，学生通过授权ID登录使用后，可以在虚拟仿真实验的基础上，通过小组合作和探究学习的方式，完成所在城市空间结构的虚拟实验操作，让学生真正将知识书籍转化为使用场所，为自己的家乡建设提供支持。

从学生到老师，智能化操作

虚拟仿真教学一开始只是简单的场景还原，在国家级黄金课程的背景下，不仅需要场景还原，还要形成线上虚拟资源、线下实操的实验教学新模式。在虚拟仿真开发系统的过程中，加强了问题设置、步骤设置和实际操作设置。智能系统在人机交互实践过程中逐渐扮演着教师的角色。在教师和智能虚拟仿真系统的共同指导下，学生需要判断客观题、回答延伸思考题、课后提交作业、撰写实习报告等，学生在互动过程中实现与“机器”教师的对话，从而巩固学生的知识体系。可以说，在虚拟仿真系统的支持下，学生不仅更快地掌握了专业知识，提高了科研方法、实验技能和实践能力，而且对相关虚拟仿真实验背后的科学问题有了更深入的了解。同时，他们在相关课程的虚拟仿真实验教学环节也提高了相应的实践能力和创新意识。