1、概述
《公路隧道工程》是道橋專業的專業課程。我國高等級公路的發展，公路隧道得到長足發展，截止到2010年底，全國公路隧道為7384處、512.26萬米，比“十五”末增加4495處、359.55萬米。其中，特長隧道265處、113.80萬米，長隧道1218處、202.08萬米。“十一五”期內，秦嶺終南山隧道、廈門翔安海底隧道等重大工程相繼建成。因此公路建設中對隧道專業人才的需要日益增加，道橋專業《公路隧道工程》的教學工作突顯重要。
隧道工程的優點是: 縮短線路長度，減少能耗;節約土地;有利于環境保護。缺點是：工藝復雜，造價高;施工周期長;施工環境與條件差。由于地質因素不確定導致隧道施工時常發生各種事故，如圍巖失穩、透水、瓦斯爆炸、高地應力等;同時隧道施工中廣泛采用新奧法施工時使用炸藥爆炸碎巖有相當大的危險性。這些因素都危害著施工人員的身體健康。所以在《隧道工程》教學中很難突出實訓教學環節，學生得不到實踐教學訓練，限制了學生施工能力的培養。
虛擬現實技術是隨著計算機技術發展而出現的一種新的綜合技術，它恰好能彌補《隧道工程》教學中實訓環節的不足。
2、虛擬現實技術及其在《隧道工程》課程教學中的應用
上世紀八十年代，杰倫·拉尼爾提出了"虛擬現實"VR(Virtual Reality)的觀點，目的在于建立一種新的用戶界面，使用戶可以置身于計算機所表示的三維空間資料庫環境中，并可以通過眼、手、耳或特殊的空間三維裝置在這個環境中"環游"，創造出一種"親臨其境"的感覺。這項技術提出之后在科學界和工程界首先得到關注的技術，此項技術的發展不僅為人機交互發展做出了巨大貢獻，更為各種大型工程數據的整理和分析提供了一種新的途徑，它實現了工程數據的可視化。
虛擬現實技術涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感器技術、人工智能等領域，它用計算機生成逼真的三維視聽感覺，使人作為參與者通過各種傳感裝置，對計算機虛擬世界進行體驗和交互作用。當用戶有運動時，計算機可以進行復雜的運算，將三維影像傳回大腦產生現實感。該技術集成了計算機圖形學、人工智能、傳感技術、顯示技術、云計算處理等技術的發展成果，是一種由計算機技術輔助生成的高技術模擬系統。
虛擬現實是人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式，具有多感知性、沉浸性、交互性、構想性及安全性等特點，使使用者能沉浸其中，形成具有交互效能多維化的信息環境。
在《隧道工程》課程教學中，教師利用虛擬現實技術有效地整合項目工程的信息并加以集成，形成虛擬實訓課程，實現課程的可視化、智能化并能交互運行。教師將三維模型、設備材料源、場地布置等施工要素結合起來，并在虛擬課程中加入各項工序的先后順序，使學生對隧道施工工藝有整體認識并能，同時又確保了學生的人身安全;按時間模擬施工進度，可以對工期進行比較精確的計算和控制，有助于人、材、物的統籌和調度，實現了對建筑施工的交互式可視化和信息化管理。
教師利用虛擬現實軟件建立周圍場景、混凝土結構及施工設備等的三維模型，在虛擬的遂道教學環境中形成基于計算機的具有交互功能的仿真系統，讓交互系統中的模型具有可操作性能，并對虛擬系統中的模型進行虛擬施工與安裝，同時根據學生虛擬的結果，可以對學生的學習情況進行評價，達到優化教學的目的。同時，教師運用虛擬現實技術可以根據特定遂道條件，結合氣體的運動規律，模擬隧道工程發生火災時有害氣體或汽車尾氣的消散分布情況，結合隧道通風設備系統運行情況，檢驗通風系統能否滿足隧道正常營運要求。而這些特殊情況要學生進行實際實驗是不可能的，通過學生對虛擬現實軟件的學習，極大的提高了學生的能力。再次，虛擬現實軟件的出現降低了真實實驗室的建設成本，減少實踐環節長期存在的消耗大量人力物力、能源以及實驗場地不足等問題，同時還解決了新技術新設備的出現就必須更新現有實驗設備器材的問題，對于創建節約型社會起著積極作用。
3、結語
虛擬現實技術是一門嶄新的綜合的計算機技術，它涉及到圖像處理、三維動畫、人機交互等方面，已經越來越多地應用于教育、科研、施工、游戲娛樂等領域。應用虛擬現實技術可以解決現有的實驗實訓設備已相對陳舊，難以培養出現有工程施工單位所需要的應用型人才;另外，利用虛擬現實技術建設成虛擬實驗室，可以教師進步，教師不僅要掌握本專業知識，還要掌握先進的計算機技術使得教師的教學更上一層樓，加快課程建設的步伐。最后，虛擬現實技術的應用可以節約資源，確保安全。其發展前景非常美好。
參考文獻
[1]譚恒松;胡晨輝;虛擬現實技術在課堂教學中的應用研究[J].福建電腦,2011,(07).
[2]朱毅. 網絡虛擬現實技術在實驗教學中的運用[J]. 三峽論壇(三峽文學.理論版),2011,(4).
[3]邱文. 虛擬現實技術在遂道建設中的應用[J]. 科技信息,2009,(30).
[4]徐靜. 基于虛擬現實技術的隧道視景仿真系統研究[D]. 長安大學: 長安大學,2004.
