《国家中长期教育改革和发展规划纲要2010-2020》指出“信息技术对教育发展具有革命行动影响，必须予以高度重视”。国家级虚拟仿真实验教学中心建设是实验教学示范中心建设工作的延伸，也是高等教育信息化建设工作的重中之重。根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》的安排，教育部自2013年起在全国启动国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，有力地推动了实验教学示范中心建设。

2017年教育部发布了关于《教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知》，该报告面向各普通本科高等学校，预计在2020年之前认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目。我国的虚拟仿真实验教学中心建设在最近3年内取得了长足的进步，2019年1月31日，目前已经获批了近300个国家级虚拟仿真实验教学中心，这表明了国家对国家级示范性虚拟仿真实验教学中心的高度重视。虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学目的。

虚拟仿真实验教学项目是综合应用多媒体、大数据、三维建模、人工智能、人机交互、传感器、超级计算、虚拟现实、增强现实、云计算等网络化、数字化、智能化技术手段，重点解决真实实验项目条件不具备或实际运行困难，涉及高危或极端环境，高成本、高消耗、不可逆操作、大型综合训练等问题的实验教学项目。

物联网继计算机、互联网与移动通信网之后在世界信息产业掀起第三次浪潮。如果说互联网完成了人与人的远程交流，物联网则完成人与物、物与物的即时交流，开发应用前景巨大，目前已被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。根据权威机构预测，物联网终端的规模将是互联网的数十倍，2020年物联网终端的规模很可能达到千亿量级，2030年有可能达到万亿量级。发展之迅速、规模之庞大是任何产业都不可比拟的。目前，在我国这方面的人才非常短缺，社会迫切需要该方面的专业人才。物联网专业人才需要建立支撑专业需要的物联网实验室。然而传统物联网实验建设中存在着重硬件、轻资源建设、师资力量不够等问题，所以建设物联网虚拟仿真实验室势在必行。

由于物联网的应用领域非常广阔，可以广泛应用于军事、农业、医疗、环境、建筑、交通、工业等领域，因此社会对于物联网工程人才的需求是很大的。要解决这种供需矛盾，必须加快物联网工程人才的培养。而物联网工程专业不仅具有很强的理论性，同时也具有非常强的实践性，许多物联网技术与手段需要在实践过程中去认识、去体会。很多工程实践问题可以通过物联网实验设备去实际体会，但受实验设备与实验室场地限制，还有很多实验现象及应用场景只靠实际设备无法验证，只能依靠虚拟仿真手段去观察体会。为此，虚拟仿真实验教学中心建设就成为物联网工程专业建设的重中之重。

在物联网专业的实验教学和设计教学过程中包括了大量常规实验教学条件下无法开展的、不可及和不可逆、高成本的实验内容。由于以下因素，在物联网专业实验教学中采用虚拟仿真实验手段非常重要和必要。

（1）降低物联网实验室建设与维护成本

物联网工程实体实验设备通常价格高昂，不仅初期建设成本高，而且设备运行过程中的维修费用也相应较高；其次，网络技术变化快，产品生命周期有限、更新换代频繁，及时跟进更新需要大量的建设经费投入，若不及时更新则导致产品与技术陈旧过时，无法满足教学需要；第三，实体设备不仅占有较大的物理空间，而且能耗指数高，散热量大，运行维持成本高，也制约了实体实验室的长时间开放。虚拟仿真实验教学平台只用较低的设备成本，就可通过硬件虚拟、软件仿真的方式实现设备的更新换代，且更新周期短、频度高；借助于云计算技术，大量的虚拟化网络设备共同运行于数量有限的物理服务器上，可大幅降低能耗与运维成本，提供绿色、低碳、环保的实验环境。

（2）物联网虚拟仿真实验平台维护管理更加便捷

使用物联网工程实体实验室的设备资源，学习地点固定于实验室所提供的物理空间，学习时间受限于实验室的开放时间，而且通常只能通过机房给定的PC主机，依赖指定的操作系统使用与访问设备，无法实现随时、随地地访问与利用设备资源，也不能支持通过多种可选终端使用实验设备资源。而虚拟实验平台提供了一年365天、每天24小时的全天候开放，学生可通过网络随时、随地访问平台中的虚拟实验教学资源，并可使用台式PC、笔记本电脑、手持智能移动终端等多种访问工具；为学生根据自己的学习兴趣、学习能力与学习节奏，选择个性化的学习内容、学习时间与学习地点提供了现实可行性。

（3）实验的可扩展性强

物联网设备类型、数量和通信控制是反映与衡量物联网实验教学功能与特性的重要因素，设备类型越丰富、数量越多、通信越多样，可提供的实验教学功能与特性越完备。由于成本因素，实体实验室可提供的设备数量往往有限，而且设备类型固定受限，一般局限于少数厂商、有限类型、固定配置的若干设备，可实现的设备组合少、特性丰富度低。这将导致：1)实验教学规模受限，每个实验可容纳的学生数、每个学生可用的设备类型与数量均受到限制；2)网络拓扑构造与拓展的灵活性低，只能支持有限类型的实验，难以支持设备规模较大、类型较多的大中型实验项目；3)难以支撑基于多厂商、多类型和多特性设备的综合性、设计性或创新性实验教学项目。而虚拟实验教学平台，通过有效的硬件虚拟、软件仿真和云计算平台作底层支撑，不仅设备类型不受限制，数量与规模扩大便捷，可支持灵活自主的网络拓扑构造，而且建设成本低，可很好地解决实体实验室可扩展性弱、完备性差问题。

（4）更好实现创新人才培养

创新人才的培养不同于引进，可以通过一定的标准一次性筛选，创新人才的培养是一个长期、长效的过程。创新教育不是一种新的教育类型，也不是一个专业方向，而是渗透到教学和实验各个环节。在信息化、智能化的时代背景下，虚拟现实技术在现代信息产业中的应用日趋广泛，依托虚拟仿真、人工智能等技术手段的物联网技术已经成为行业发展的重要趋势，在实验教学和设计教学中必须进行针对性的进阶式训练，为培养创新型的设计人才奠定基础。

（5）提高资源的开放共享性

物联网工程专业是信息网络产业方向重点支持的专业之一。目前全国已有300多所院校获准开设物联网相关专业，并从2011年起开始陆续招生。受经费投入的限制，尚无法基于实体设备提供涵盖主要课程的实验教学条件与环境。通过虚拟仿真实验教学平台可以共享优质实验教学资源解决实体实验室的不足与限制，实现虚拟与实体实验之间的优势互补，并提供校内外开放共享的实验教学服务。

针对上述物联网学科对虚拟现实实验教学的需求与特点，中心逐步开发基于虚拟现实技术的一系列实验设备，探索有效的教学内容和模式，目前已基本实现对常规实验教学模式下难以开展的实验教学内容的有效完善和补充，通过虚实结合的模式提高实验的深度和广度，并且通过数字技术的全面应用极大提升了学生的设计创新潜力。