虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞:虛擬仿真;高職教育;建筑工程;實(shí)訓(xùn)教學(xué)

我國(guó)正處于社會(huì)信息化深入發(fā)展階段，傳統(tǒng)建筑業(yè)也在進(jìn)行自我革新，朝著工業(yè)化、信息化以及智能化發(fā)展，衍生出工業(yè)裝配式技術(shù)、BIM信息模型技術(shù)等。高職教育也在不斷探索新技術(shù)新方法，2006年，教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》(教高［2006］16號(hào))中就實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方面提出了要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實(shí)驗(yàn)。2017年，國(guó)務(wù)院印發(fā)《國(guó)家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確指出我國(guó)教育進(jìn)入高質(zhì)量新階段，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)探索未來(lái)教育教學(xué)新模式。高職建筑工程技術(shù)專業(yè)需適應(yīng)時(shí)代的變遷與行業(yè)的發(fā)展。對(duì)此，本文將結(jié)合南京城市職業(yè)學(xué)院建設(shè)中的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)體系探討這項(xiàng)技術(shù)在建筑工程專業(yè)中的應(yīng)用。

一、虛擬仿真技術(shù)在建筑工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)體系中的應(yīng)用

(一)高職建筑工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)的困境簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，建筑工程技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的是基于施工員崗位的“懂建筑、精施工、會(huì)管理”的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，實(shí)訓(xùn)體系在整個(gè)人才培養(yǎng)方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行業(yè)的特殊性，校內(nèi)外實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)都普遍存在困難。校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地受限于場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)，難以重現(xiàn)建筑過程中各項(xiàng)技術(shù)，即使一些條件較好、投入較多的學(xué)校，建設(shè)的一些實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也是以展示觀摩為主，動(dòng)手實(shí)踐部分較少;采購(gòu)的設(shè)備數(shù)量有限，難以滿足全部學(xué)生的操作需求;一些操作難以反復(fù)，不利于學(xué)生探究性學(xué)習(xí)。在校外實(shí)習(xí)基地方面，由于建筑項(xiàng)目周期長(zhǎng)并且具有一次性特征，工程進(jìn)度難以和課程學(xué)習(xí)相匹配。此外，考慮施工現(xiàn)場(chǎng)的安全隱患和企業(yè)自身的經(jīng)濟(jì)效益，企業(yè)難以多次接待學(xué)生短期的參觀學(xué)習(xí)?；谝陨侠Ь常簧俑呗氃盒＝ㄖこ虒I(yè)更像是簡(jiǎn)配版本科土木工程的“學(xué)科型”教學(xué)體系，工學(xué)結(jié)合不緊密，學(xué)生難以將學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際工作崗位中去。

(二)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的分類基于以上因素考慮，有必要將虛擬仿真技術(shù)融入專業(yè)的實(shí)訓(xùn)體系建設(shè)。虛擬仿真技術(shù)主要有以下三種類型:1．桌面虛擬仿真系統(tǒng)利用平面顯示器呈現(xiàn)立體的虛擬環(huán)境，通常將施工二維平面圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，學(xué)生可通過鼠標(biāo)等設(shè)備與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，可以在環(huán)境中進(jìn)行觀察，將抽象的平面概念具象化，也可模擬某項(xiàng)施工技術(shù)過程，將書本枯燥生澀的理論知識(shí)轉(zhuǎn)換為更容易接受的立體影像。這項(xiàng)技術(shù)成本較低，目前也使用得較為廣泛。2．全沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)使用頭盔、機(jī)械手柄、身體動(dòng)作追蹤等儀器設(shè)備將使用者完全沉浸在虛擬的三維環(huán)境中，使用者可以精確的與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，視覺、聽覺、觸覺與實(shí)際環(huán)境完全隔離，完全置身于虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境中進(jìn)行操作、體驗(yàn)。這項(xiàng)技術(shù)成本較高，很多高職院校雖有投資，但數(shù)量有限。3．分布式虛擬系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建一個(gè)多用戶的虛擬環(huán)境平臺(tái)，采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫(kù)將不同時(shí)間空間的虛擬終端整合，多名用戶之間可以自由交互協(xié)同工作。這項(xiàng)技術(shù)目前在國(guó)外使用較多。

(三)構(gòu)建三階段虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)體系建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備識(shí)讀工程施工圖紙、查閱相關(guān)圖集、測(cè)量放線的基礎(chǔ)技能，參與工程施工、編制施工組織計(jì)劃及專項(xiàng)施工方案、工程預(yù)決算的核心能力以及BIM技術(shù)相關(guān)的拓展能力。南京城市職業(yè)學(xué)院建筑工程技術(shù)專業(yè)根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以施工員、資料員典型的工作任務(wù)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，構(gòu)建三階段虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)體系。校內(nèi)構(gòu)建虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)體系:實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目較為容易實(shí)現(xiàn)的，一般以實(shí)體操作為主，例如鋼筋加工、綁扎鋼筋、全站儀測(cè)量等;實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目周期長(zhǎng)，不易反復(fù)操作的，以虛擬仿真技術(shù)為主，如建筑工程項(xiàng)目施工———專業(yè)崗位仿真訓(xùn)練平臺(tái)。同時(shí)，還配有建筑工程項(xiàng)目管理、招投標(biāo)沙盤實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，大型施工現(xiàn)場(chǎng)布置實(shí)體模型。虛擬仿真技術(shù)填補(bǔ)了核心課程實(shí)訓(xùn)的空白，完善了校內(nèi)實(shí)訓(xùn)體系。校外構(gòu)建三階段的實(shí)習(xí)體系。第一階段認(rèn)崗。該階段主要在基礎(chǔ)技能的第一學(xué)年，學(xué)生通過工程制圖，建筑結(jié)構(gòu)等課程的學(xué)習(xí)后，進(jìn)入一線施工現(xiàn)場(chǎng)，與已學(xué)知識(shí)進(jìn)行匹配，對(duì)專業(yè)和崗位進(jìn)行感性認(rèn)知活動(dòng)。第二階段跟崗。學(xué)生在第二學(xué)年學(xué)習(xí)了核心課程后，在校外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行為期兩周的跟崗實(shí)習(xí)，在工程施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已學(xué)習(xí)的核心技能進(jìn)行驗(yàn)證和反思。第三階段頂崗。學(xué)生在完成學(xué)校的所有學(xué)習(xí)、獲得職業(yè)資格證書后，真正進(jìn)入一線，成為一名工作者，用專業(yè)技術(shù)解決實(shí)際問題，完成學(xué)生到專業(yè)從業(yè)人員的過渡。三階段的實(shí)習(xí)可以將校內(nèi)不同階段虛實(shí)結(jié)合的專項(xiàng)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目整合起來(lái)，體會(huì)各工序之間的聯(lián)系，將不同課程融會(huì)貫通，提升學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和技能的運(yùn)用。

二、虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用

(一)現(xiàn)有教學(xué)方法與學(xué)生不匹配隨著高考招生制度的不斷改革，高職生源不斷多樣化，學(xué)生素質(zhì)參差不齊，理論基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)主動(dòng)性不高。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，即便配合了多媒體資源、信息化教學(xué)平臺(tái)的使用，也很難集中學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力。一方面，這樣的教學(xué)方法本質(zhì)上還是以教師的灌輸為主，學(xué)生是被動(dòng)的接受知識(shí)，知識(shí)還是被填到大腦中去，一旦填鴨的過程中出現(xiàn)了不理解、聽不懂的環(huán)節(jié)，后面的學(xué)習(xí)全部崩塌。另一方面，高職學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯很少出現(xiàn)學(xué)習(xí)的高光時(shí)刻，學(xué)生對(duì)自己的學(xué)習(xí)能力持否定態(tài)度，從內(nèi)心排斥學(xué)習(xí)，畏難情緒嚴(yán)重，自信心不足。因此，不少學(xué)生在社團(tuán)活動(dòng)時(shí)候大放異彩，在上課學(xué)習(xí)時(shí)，大腦就停止思考。

(二)虛擬仿真技術(shù)下的情境化教學(xué)根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)生是學(xué)習(xí)的中心，是知識(shí)信息的加工主體。由建構(gòu)理論衍生出的情境化教學(xué)、探究性學(xué)習(xí)、問題導(dǎo)向等教學(xué)方法能夠不斷挑戰(zhàn)學(xué)習(xí)者已有的知識(shí)架構(gòu)和經(jīng)驗(yàn)，從而在交互的過程中形成新的知識(shí)。學(xué)生在活動(dòng)中主動(dòng)學(xué)習(xí)，而教師是建構(gòu)過程的引路人。虛擬仿真技術(shù)下的三維立體虛擬環(huán)境，具有沉浸性和交互性特征，學(xué)生置身其中，有很強(qiáng)的臨場(chǎng)感，促使學(xué)生主動(dòng)獲取知識(shí)信息。同時(shí)，三維具象化的事物降低了學(xué)習(xí)的難度，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。以建筑施工組織中的施工現(xiàn)場(chǎng)布置為例，傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師會(huì)引用工程案例將場(chǎng)布中涉及的規(guī)范進(jìn)行羅列。由于施工現(xiàn)場(chǎng)涉及多種對(duì)象，羅列的規(guī)范很多，注意事項(xiàng)瑣碎，學(xué)生的上課效果較差，難以完成課程目標(biāo)。在引入了桌面虛擬仿真技術(shù)的三維場(chǎng)布軟件后，場(chǎng)布理論課程就轉(zhuǎn)變?yōu)閳?chǎng)布實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。項(xiàng)目源自真實(shí)施工案例，在教師的指引下，學(xué)生依據(jù)施工工程所處城市位置、周圍道路環(huán)境，考慮風(fēng)向和天氣因素，借助軟件中已有的各種施工現(xiàn)場(chǎng)的模型(如在建建筑、圍擋、道路、臨時(shí)設(shè)施、工程車輛、大型機(jī)械等)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行搭建和布置。搭建施工現(xiàn)場(chǎng)的過程就是學(xué)習(xí)施工現(xiàn)場(chǎng)規(guī)范的過程，同時(shí)，在搭建的過程中，學(xué)生對(duì)規(guī)范的理解運(yùn)用各不相同。虛擬環(huán)境允許學(xué)生按個(gè)人理解對(duì)學(xué)習(xí)對(duì)象進(jìn)行操作，觀察不同操作下不同的結(jié)果，來(lái)驗(yàn)證自己對(duì)知識(shí)信息的接收加工是否正確，這是一個(gè)主動(dòng)學(xué)習(xí)和修正過程。虛擬仿真技術(shù)下的情境教學(xué)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度與主動(dòng)性，提升了學(xué)習(xí)效果。

(三)虛擬仿真競(jìng)賽由于專業(yè)的特殊性，高職建筑專業(yè)競(jìng)賽總體主要集中在建筑工程識(shí)圖、CAD軟件類等，如省級(jí)和國(guó)家級(jí)的技能大賽就有此類賽項(xiàng)。此外，還有一些工程測(cè)量和建筑模型類的比賽。而針對(duì)專業(yè)核心技能的施工技術(shù)、施工組織設(shè)計(jì)以及工程項(xiàng)目管理類較為少見。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，降低了這類競(jìng)賽的舉辦難度，只需電腦和網(wǎng)絡(luò)便可開展。如某BIM施工項(xiàng)目管理應(yīng)用技能大賽，包含施工組織設(shè)計(jì)、三維建模及建筑工程項(xiàng)目策劃等。以賽促教的同時(shí)也為專業(yè)營(yíng)造出濃厚的學(xué)習(xí)競(jìng)爭(zhēng)氛圍，走出去多比賽也拓寬了學(xué)生的眼界，增強(qiáng)了學(xué)生的自信心。

三、虛擬仿真技術(shù)的困境和發(fā)展

(一)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室投入成本過高虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室雖然能夠支持建筑工程技術(shù)專業(yè)不少實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，但是建設(shè)成本很高。以一款全景沉浸式虛擬仿真系統(tǒng)為例，雖然該設(shè)備可以模擬仿真全站儀測(cè)量各種不同地形，但建設(shè)投入達(dá)兩百萬(wàn)。同時(shí)，隨著建筑行業(yè)新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目也面臨軟硬件的升級(jí)改造，后期的運(yùn)行維護(hù)也需要學(xué)校持續(xù)的投入。

(二)虛擬仿真對(duì)空間想象能力的影響虛擬仿真技術(shù)利用信息化手段將抽象的符號(hào)具象化，建筑工程專業(yè)同樣要求學(xué)生具有將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維立體建筑物實(shí)體的能力。由于高職學(xué)生空間想象能力較差，所以虛擬仿真技術(shù)有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)，降低學(xué)習(xí)如建筑構(gòu)造等課程的難度。但是如果過分依賴虛擬仿真，學(xué)生的空間想象能力反而得不到鍛煉和提高。這就要求教師在教學(xué)時(shí)合理使用虛擬仿真這個(gè)工具，教學(xué)時(shí)需要安排學(xué)生進(jìn)行空間轉(zhuǎn)換的思考過程。

(三)虛擬仿真對(duì)注意力的影響虛擬技術(shù)打造的虛擬環(huán)境通過視覺、聽覺、體感向?qū)W生傳遞圖形、文字、聲音等信息。打造沉浸式體驗(yàn)學(xué)習(xí)的同時(shí)也傳遞了大量豐富的信息，學(xué)生會(huì)對(duì)情境中某些信息產(chǎn)生更強(qiáng)的臨場(chǎng)感，投入更多的注意力，而對(duì)其他信息的注意力減少，無(wú)法實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)的目的。例如，安全生產(chǎn)課程通過虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)技術(shù)讓學(xué)生體驗(yàn)了高空墜落、腳手架坍塌等情境，模擬情境很真實(shí)，但學(xué)生體驗(yàn)到的是墜樓的刺激，反而忽視了安全的意識(shí)、課程的目的。所以，在虛擬仿真的學(xué)習(xí)過程中，教師要加強(qiáng)引導(dǎo)，同時(shí)合理設(shè)計(jì)虛擬仿真學(xué)習(xí)的腳本和內(nèi)容。

(四)多用戶虛擬仿真環(huán)境“ActiveWorld”平臺(tái)是國(guó)外廣泛使用的一款多用戶虛擬環(huán)境。多名不同地點(diǎn)學(xué)習(xí)者可以在同一個(gè)虛擬環(huán)境中自由交互、協(xié)同工作。目前，國(guó)內(nèi)使用的虛擬仿真項(xiàng)目多為單人、單項(xiàng)。學(xué)習(xí)者只能與計(jì)算機(jī)虛擬的環(huán)境交互，實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容也是較為單一的觀察性學(xué)習(xí)或是操作性學(xué)習(xí)。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)朝著多用戶平臺(tái)發(fā)展，虛擬的環(huán)境更綜合、更完整，學(xué)習(xí)者彼此之間以虛擬身份共同探索、觀察、討論和分析，開展更富有效果的合作式學(xué)習(xí)，特別適合遠(yuǎn)程教學(xué)。同時(shí)，參與學(xué)習(xí)的各方可以共同建設(shè)虛擬環(huán)境，做到共建共享，節(jié)約資源，降低成本。

第2篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

醫(yī)學(xué)物理學(xué)是把物理學(xué)的原理和方法應(yīng)用于人類疾病預(yù)防、診斷、治療和保健的交叉學(xué)科。因?qū)W科的交叉性強(qiáng)，醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)在普通物理實(shí)驗(yàn)實(shí)難于完成，而建設(shè)專門醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室存在諸多方面的困難?，F(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，為醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的開展提供了較好的條件。

一 虛擬仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一種實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ健Ｎ锢韺?shí)驗(yàn)中所呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)儀器都是通過計(jì)算機(jī)程序軟件完全虛擬運(yùn)行產(chǎn)生的，雖然完全虛擬，但卻能通過虛擬的仿真操作， ，獲得物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，、分析物理實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。幫助學(xué)生更快速、有效、準(zhǔn)確地揭示自然界的本質(zhì)和規(guī)律。對(duì)一些復(fù)雜的、危險(xiǎn)的、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用昂貴的實(shí)驗(yàn)，在課堂和普通實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)，如醫(yī)學(xué)物理中的核磁共振實(shí)驗(yàn)等一些實(shí)驗(yàn)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ礁哂胁豢商娲莫?dú)特的實(shí)驗(yàn)教學(xué)優(yōu)勢(shì)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降闹饕攸c(diǎn)與優(yōu)勢(shì)如下：

1、將改變以教師為中心的傳授式教學(xué)模式

該模式通過教師指導(dǎo)性的虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和學(xué)生自主學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，可充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用。虛擬仿真技術(shù)可增強(qiáng)學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中的思考和創(chuàng)新。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種認(rèn)知技術(shù)，它不僅使學(xué)生能夠有效地通過觀察提出假想，而且，虛擬仿真技術(shù)提供的優(yōu)良的交互性使實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)能夠?yàn)閷W(xué)生提供必要的反饋，學(xué)生成才可自主地、個(gè)性化地實(shí)現(xiàn)。學(xué)生可以通過屏幕提示逐步思考、選擇，探索物理現(xiàn)象的本質(zhì)，大大增強(qiáng)學(xué)生的理解力和掌握能力。

2、可更加構(gòu)成開放性的教學(xué)環(huán)境。

它可以實(shí)現(xiàn)教材、方法、時(shí)間和空間等方面的開放性，使學(xué)生可以自行設(shè)計(jì)和選擇實(shí)驗(yàn)方式，可提供給學(xué)生充分發(fā)揮想象力的空間；它可以設(shè)計(jì)以學(xué)生探索為主的模式，允許學(xué)生探索和建構(gòu)虛擬環(huán)境，充分發(fā)揮學(xué)生的直覺思維能力、創(chuàng)造思維能力和實(shí)際的創(chuàng)造力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以通過驗(yàn)證型、測(cè)試型、設(shè)計(jì)型、糾錯(cuò)型和創(chuàng)新型等不同形式的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的分析、應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

3、可使教學(xué)內(nèi)容更加豐富

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可突破時(shí)空限制，恰如其分地演示一些復(fù)雜、抽象、遠(yuǎn)離人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗(yàn)、不便直接觀察的自然過程和現(xiàn)象，全方位、多角度地展示科學(xué)內(nèi)涵。這將有利于學(xué)生進(jìn)行擴(kuò)散思維，有利于學(xué)生將已有知識(shí)向新知識(shí)學(xué)習(xí)遷移。利用虛擬仿真技術(shù)可讓學(xué)生學(xué)習(xí)一些實(shí)際中具有時(shí)間性、可變性、距離性、抽象性且用別的方法很難觀察和驗(yàn)證的各種物理現(xiàn)象，使那些抽象、枯燥、難懂的學(xué)習(xí)內(nèi)容以生動(dòng)形象的形式表現(xiàn)出來(lái)，可大大增強(qiáng)學(xué)生的理解力和掌握能力。虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)可提高實(shí)驗(yàn)過程的可重復(fù)性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可鑒別性，以及減小技術(shù)水平差異帶來(lái)的影響，能讓更多的同學(xué)完成高水準(zhǔn)的物理實(shí)驗(yàn)，對(duì)提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量將起到促進(jìn)作用。

4、有利于改進(jìn)教學(xué)方式和手段

教師可通過身臨其境的和自主控制的人機(jī)交互，由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應(yīng)，開展啟發(fā)式教學(xué)；學(xué)生可通過自我組織、制定并執(zhí)行實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，進(jìn)行自我評(píng)價(jià)，開展適應(yīng)式學(xué)習(xí)。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過刺激學(xué)生的視覺、聽覺神經(jīng)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，提高教學(xué)效果。

5、能克服新技術(shù)更新對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的淘汰

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ娇梢钥朔?shí)驗(yàn)室器件品種、規(guī)格和數(shù)量不足和儀器損壞的困難，又可以在節(jié)約大量昂貴的實(shí)驗(yàn)儀器費(fèi)用的前提下，重復(fù)使用并時(shí)常更新實(shí)驗(yàn)“儀器”。運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，可以將現(xiàn)代科學(xué)研究與發(fā)展的最新技術(shù)所產(chǎn)生的大量教學(xué)信息，直接地表現(xiàn)出來(lái)，展示于學(xué)生眼前，便于學(xué)生了解和掌握?，F(xiàn)代物理理論的發(fā)展使得通常的實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)方法遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足現(xiàn)代物理理論的要求，隨著現(xiàn)代物理理論日益抽象的內(nèi)容和形式的多樣化，這種變化趨勢(shì)無(wú)疑會(huì)越來(lái)越大，而虛擬儀器將能彌補(bǔ)其不足。

6、有利于提高實(shí)驗(yàn)效率與效果

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ绞窃趯?shí)際的操作中完成物理實(shí)驗(yàn)，但在探索性實(shí)驗(yàn)中由于需要較長(zhǎng)時(shí)間的試做過程，學(xué)生必須通過在不同的實(shí)驗(yàn)條件下，采集與處理足量的數(shù)據(jù)資料，才有可能在比較與分析的基礎(chǔ)上歸納出適當(dāng)?shù)囊?guī)律形式。其實(shí)際效果是制約了實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)空環(huán)境和選題內(nèi)容上的開放性。而學(xué)生憑借現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)上就能快速地完成該種物理實(shí)驗(yàn)，減少了大量枯燥的需要反復(fù)進(jìn)行的步驟雷同的操作，不僅可以提高教學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)量與顯示的精度，而且還將大大節(jié)省在此環(huán)節(jié)上所消耗的時(shí)間，學(xué)生得以有更多機(jī)會(huì)去關(guān)注與實(shí)驗(yàn)任務(wù)密切相關(guān)的探索性設(shè)計(jì)問題。同時(shí)，它又能解決實(shí)驗(yàn)室開放的整體安排發(fā)生沖突的問題。

7、可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的遠(yuǎn)程教學(xué)

虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可安裝在遠(yuǎn)程服務(wù)器上的網(wǎng)絡(luò)版本，學(xué)生可以利用自己適合的時(shí)間在本地計(jì)算機(jī)上完成實(shí)驗(yàn)過程。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)更易實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，教師可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)與答疑。這種實(shí)驗(yàn)教學(xué)，一方面可以通過B/ S 模式架構(gòu)因特網(wǎng)上仿真物理實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)，實(shí)現(xiàn)多名異地學(xué)生同時(shí)在線實(shí)驗(yàn)，其新穎的實(shí)驗(yàn)方式也極易喚起學(xué)生的合作學(xué)習(xí)興趣；另一方面可以搭建諸如BBS、在線答疑等形式的師生之間或?qū)W生之間互動(dòng)的平臺(tái)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)將便于彼此之間交流實(shí)驗(yàn)中的問題與體會(huì)，增強(qiáng)合作學(xué)習(xí)的時(shí)空開放性，有利于團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)交互式遠(yuǎn)程教學(xué)， 高水平的名師由一?！蔼?dú)占”資源變?yōu)槎嘈！肮蚕怼?，促進(jìn)了物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的普遍提高。

二 虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)中應(yīng)探討的幾個(gè)問題

虛擬仿真技術(shù)是近些年才應(yīng)用于教育教學(xué)，與傳統(tǒng)的教學(xué)方法和理念相比，在觀念和理念都需改變。在目前虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用過程中，還有以下一些問題亟待解決。

1、虛擬仿真醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)軟件的開發(fā)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)要應(yīng)用于醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，首先必須要開發(fā)一套實(shí)驗(yàn)的虛擬仿真的應(yīng)用軟件，該應(yīng)用軟件應(yīng)能體現(xiàn)某個(gè)物理理論與物理現(xiàn)象，反映實(shí)驗(yàn)與理論的內(nèi)在聯(lián)系。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)可以借助于計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)儀器與實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，交互式地向?qū)W生展示實(shí)驗(yàn)設(shè)備的外觀與內(nèi)部工作過程，使物理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呈現(xiàn)在學(xué)生面前，從而得到更好的效果。

2、教師要轉(zhuǎn)變教學(xué)觀念

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)將會(huì)極大地促使教學(xué)觀念發(fā)生變化，從以教師為中心的授課形式改變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的個(gè)性化教學(xué)、合作化教學(xué)；學(xué)生由“要我學(xué)”轉(zhuǎn)變?yōu)椤拔乙獙W(xué)”，變“被動(dòng)聽講”為“主動(dòng)學(xué)習(xí)”， 由傳統(tǒng)“教材控制”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩W(xué)習(xí)者控制”，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中主動(dòng)參與、自我探究來(lái)構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)。

3、對(duì)教師業(yè)務(wù)水平要求較高

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)要很好實(shí)施，必須提高教師的業(yè)務(wù)水平與能力。教師必需要掌握虛擬仿真技術(shù)與現(xiàn)代化教學(xué)手段；設(shè)計(jì)性好虛擬仿真形式的物理實(shí)驗(yàn)，探索對(duì)學(xué)生的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)監(jiān)控、引導(dǎo)和及時(shí)掌握完成情況的方法；研究對(duì)學(xué)生進(jìn)行虛擬仿真形式的物理實(shí)驗(yàn)的水平和能力的評(píng)價(jià)和考核方式，尤其是對(duì)實(shí)驗(yàn)中的創(chuàng)新性能力如何評(píng)定成績(jī)等。因此，新型的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的考核方法與指標(biāo)也是一個(gè)需要研究的課題。

三 發(fā)何在醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中制作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

我校是一所衛(wèi)生類職業(yè)學(xué)校，學(xué)校沒有設(shè)置普通物理實(shí)驗(yàn)室，在醫(yī)學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，只能通過虛擬仿真技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)。如在講授透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)我通過FLASH制做了透鏡成像小實(shí)驗(yàn)，如圖1，學(xué)生雖然沒有通過實(shí)際鏡片成像，但以很直觀地了解了透鏡的成像特性。除了自已制作簡(jiǎn)單的物理小實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，我也利用《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》來(lái)設(shè)置物理實(shí)驗(yàn)。通過《仿真物理實(shí)驗(yàn)室》讓物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)變的輕松簡(jiǎn)單。

第3篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

[關(guān)鍵詞] 虛擬；仿真；穹頂；懸索預(yù)應(yīng)力；玻璃幕墻

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

（一）工程概況

全國(guó)組織干部學(xué)院E區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，采用型鋼混凝土框架-剪力墻混合結(jié)構(gòu)、鋼桁架結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力懸索鋼結(jié)構(gòu)和穹頂鋼結(jié)構(gòu)等多種結(jié)構(gòu)形式。

1屋面穹頂鋼結(jié)構(gòu)采用全隱框玻璃幕墻，共約3000 m2，幕墻玻璃采用8+1.52PVB+8mm和10+1.52PVB+10mm兩種鋼化夾膠玻璃，穹頂最頂部水平位置采用10+1.52PVB+10mm玻璃，共計(jì)32塊；開啟扇玻璃共3排，即第8排、第9排和最底部1排，共計(jì)144塊；其它玻璃共計(jì)476塊，合計(jì)穹頂夾膠玻璃為652塊，每塊玻璃面積約4.0m2至5.3 m2不等，玻璃自重約250/塊。

2 屋面穹頂高42.3m，施工中設(shè)計(jì)圖紙變更，在E區(qū)鋼桁架層與屋面穹頂之間增加一層懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)層，即多功能廳（二層）上增加屋面花園平臺(tái)（五層）。

懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)（圖4中紅色虛線部分）整體形狀為圓環(huán)形，由24榀鋼桁架以15°角度成放射狀均勻布置，圓環(huán)直徑28.90m，內(nèi)圓環(huán)鏤空，直徑7.30m，桁架高1.80m，上下弦為焊接H型鋼，中間為三根無(wú)縫鋼管與之焊接相連，每榀重量為6.1t，長(zhǎng)10.7m。結(jié)構(gòu)的下層由環(huán)向拉索和徑向拉索組成，構(gòu)成穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)受力體系。

3、E區(qū)屋面造型獨(dú)特，穹頂鋼結(jié)構(gòu)及玻璃幕墻、懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)層施工復(fù)雜，需利用虛擬仿真施工技術(shù)，對(duì)其施工及各階段受力情況、安裝精度、構(gòu)件尺寸等進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，并優(yōu)化設(shè)計(jì)、施工方案，以達(dá)到最好的工程效果。

3.1 為達(dá)到屋面穹頂完美的半球體效果，利用仿真技術(shù)，通過建立三維模型，確定玻璃幕墻空間分格尺寸，逐一確定每塊玻璃的具體加工、安裝尺寸；

3.2 施工前，為確保懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量安全可靠，對(duì)空間張弦結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行仿真計(jì)算，模擬懸索預(yù)應(yīng)力張拉，確保整個(gè)鋼平臺(tái)的施工萬(wàn)無(wú)一失；

3.3 為確保原竣工日期的實(shí)現(xiàn)，項(xiàng)目部成立QC小組進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)攻關(guān)，利用虛擬仿真施工技術(shù)，對(duì)比模擬鋼桁架層、懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)層、屋面穹頂施工工序，比選、優(yōu)化施工方案，從而確保了最終竣工工期目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）施工難點(diǎn)

1 本工程E區(qū)復(fù)雜的建筑造型和鋼結(jié)構(gòu)大跨度空間的設(shè)計(jì)，給穹頂玻璃幕墻的施工帶來(lái)很大難度。

1.1 屋面穹頂半球體造型，采用平面幕墻玻璃達(dá)到曲面圓弧效果，確定空間分格位置、大小難度大。

1.2 玻璃規(guī)格形狀多樣，加工難度大。

穹頂全部為鋼結(jié)構(gòu)，弧形鋼梁放射性設(shè)計(jì)致使幕墻玻璃成梯形規(guī)格，玻璃尺寸由上至下逐層遞變。同時(shí)，考慮鋼結(jié)構(gòu)施工偏差，幕墻玻璃無(wú)法提前批量加工，必須在鋼構(gòu)件焊接完對(duì)每個(gè)位置的玻璃尺寸現(xiàn)場(chǎng)實(shí)量、定位編號(hào)，加工周期長(zhǎng)。

1.3 幕墻玻璃吊裝難度大

本工程穹頂位于建筑物的中心位置，且幕墻玻璃單片面積最大的為5.3m2，施工時(shí)既要考慮汽車吊吊臂傾斜角度，又要保證玻璃本身不被損壞。同時(shí)，汽車吊無(wú)法覆蓋的區(qū)域還要由人工進(jìn)行二次倒運(yùn)。

1.4 穹頂打膠質(zhì)量要求高

五層屋面花園平臺(tái)位于穹頂以內(nèi)，雨水和積雪會(huì)完全淋灑在穹頂上，所以玻璃縫隙及遮陽(yáng)鋁板打膠質(zhì)量要求高，任何一點(diǎn)質(zhì)量隱患都會(huì)造成穹頂漏水。

2 模擬仿真受力計(jì)算多。

本工程懸索預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)造型新穎獨(dú)特、受力復(fù)雜，預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)的拼裝，到預(yù)應(yīng)力張拉完成以及最后支撐架的拆除，其間經(jīng)歷很多受力狀態(tài)，為了保證工程質(zhì)量能夠符合設(shè)計(jì)要求，必須進(jìn)行大量的施工模擬計(jì)算。

3 工程量大，工期緊張

3.1 本工程穹頂豎向弧梁為放射形布置，需高空拼裝焊接，對(duì)接角度、位置確定困難，吊裝、定位、焊接完成一榀完整的豎向弧梁需要6個(gè)小時(shí)，24榀共需15天時(shí)間；支撐體系及吊裝焊接操作平臺(tái)構(gòu)造復(fù)雜，搭設(shè)困難，搭設(shè)架體至少需要15天時(shí)間，嚴(yán)重影響施工速度。

3.2 鋼桁架層標(biāo)高為13.05m，共有大小桁架梁112榀，從單榀重量從0.304t至9.691t不等，長(zhǎng)度超過10m的鋼桁架梁，單段重量最大達(dá)到5.017t，需分成兩至三段運(yùn)送至進(jìn)場(chǎng)。桁架梁采用分段吊裝，起吊次數(shù)多，嚴(yán)重制約施工速度。

（三）虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

1 空間張弦結(jié)構(gòu)施工仿真計(jì)算

施工過程會(huì)使結(jié)構(gòu)經(jīng)歷不同的初始幾何態(tài)和預(yù)應(yīng)力態(tài)，兩個(gè)狀態(tài)的分析理論和方法都不同的，加載方式、加載次序及加載量級(jí)都對(duì)結(jié)構(gòu)受力具有很大影響，因此，施工仿真計(jì)算是預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)施工方案中極其重要的工作。實(shí)際施工過程必須和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初衷吻合，施工中必須嚴(yán)格組織施工順序，確定加載、提升方式，準(zhǔn)確實(shí)施加載量、提升量等。施工仿真具體項(xiàng)目如下：

（1）驗(yàn)證張拉方案的可行性，確保張拉過程的安全；

（2）給出每張拉步鋼索張拉力的大小，為實(shí)際張拉時(shí)的張拉力值的確定提供理論依據(jù)；

（3）給出每張拉步結(jié)構(gòu)的變形及應(yīng)力分布，為張拉過程中變形及應(yīng)力監(jiān)測(cè)提供理論依據(jù)；

（4）根據(jù)計(jì)算出來(lái)的張拉力的大小，選擇合適的張拉機(jī)具、設(shè)備，并設(shè)計(jì)合理的張拉工裝；

（5）確定合理的張拉順序，具體張拉步驟如下所示：

第1步：結(jié)構(gòu)全部安裝完成后

第2步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第3步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第4步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第5步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的30％

第6步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第7步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第8步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第9步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的70％

第10步：支撐塔架拆除后

第11步：第1批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

第12步：第2批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

第13步：第3批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

第14步：第4批拉索張拉到設(shè)計(jì)初張力的100％

2 虛擬仿真優(yōu)化施工工序

方案經(jīng)優(yōu)化后，懸索預(yù)應(yīng)力平臺(tái)層與穹頂鋼構(gòu)兩大施工區(qū)域間，由原來(lái)的順序施工，改為平行立體穿插施工，大大縮短了E區(qū)鋼結(jié)構(gòu)施工關(guān)鍵線路的總用時(shí)，大大縮短了工期。

我們運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體工業(yè)建筑技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、電子技術(shù)等高新技術(shù)，對(duì)懸索平臺(tái)層、屋面穹頂施工過程建立仿真模型，虛擬、對(duì)比原方案施工過程及優(yōu)化方案，利用計(jì)算機(jī)硬件、軟件及各種傳感器創(chuàng)造出一個(gè)四維空間虛擬環(huán)境， 使所需解決的問題得到清晰和直觀的認(rèn)識(shí)。

（四）實(shí)施效益

1全國(guó)組織干部學(xué)院E區(qū)鋼平臺(tái)懸索預(yù)應(yīng)力在實(shí)際施工過程中，通過詳實(shí)的理論計(jì)算和周密的施工部署，將困難考慮充分、問題解決在施工之前，最終施工質(zhì)量和裝修效果得到各方一致好評(píng)。平臺(tái)預(yù)應(yīng)力鋼索張拉檢測(cè)全部符合設(shè)計(jì)要求。

第4篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用研究

【中圖分類號(hào)】V448.15+3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672—5158（2012）08—0168-01

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬技術(shù)和仿真技術(shù)逐漸開始了有機(jī)整合，成功運(yùn)用在了建筑工程的設(shè)計(jì)與施工中，并且完全改變了傳統(tǒng)模式下的建筑設(shè)計(jì)和施工。究竟虛擬仿真技術(shù)是什么，它又是如何應(yīng)用于建筑施工中，這些都是本文接下來(lái)會(huì)探討的話題。

一、虛擬仿真技術(shù)概述

傳統(tǒng)的仿真技術(shù)不能夠模擬出人對(duì)于外界情況的感知，而虛擬仿真技術(shù)涉及到了關(guān)于仿真人的感知模型。虛擬仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、仿真技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，虛擬技術(shù)與仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬技術(shù)與仿真技術(shù)完美結(jié)合在了一起，則能利用虛擬的現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立與試驗(yàn)仿真的模擬模型，將仿真的過程和結(jié)果通過可視化、圖像化的方式呈現(xiàn)出來(lái)，強(qiáng)有力地推動(dòng)了仿真技術(shù)的高速發(fā)展。虛擬仿真技術(shù)具有四個(gè)基本特性，包括沉浸性、交互性、虛幻性與逼真性，這些特性在虛擬仿真技術(shù)中得到了有效的體現(xiàn)，同時(shí)也提升了虛擬仿真技術(shù)在仿真技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究分析

虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代建筑施工中的應(yīng)用越來(lái)越普遍，意義也越重大。本文將從以下幾個(gè)方面展開虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究分析：

（一）虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用研究

從一定層面上講，建筑施工過程實(shí)際上就是把施工的設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為實(shí)物的—個(gè)過程，只是這個(gè)“轉(zhuǎn)化”的含義及意義都非常重大。傳統(tǒng)的施工方法與方式太多，容易跟著實(shí)際情況產(chǎn)生變化，而且從圖紙的設(shè)計(jì)到具體的施工環(huán)節(jié)，一般都很難按照原計(jì)劃設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行。此外，傳統(tǒng)的施工技術(shù)為了確保施工順利完成，一般總是憑借經(jīng)驗(yàn)實(shí)施工程，然而某些經(jīng)驗(yàn)往往會(huì)給施工帶來(lái)決定性的失誤。當(dāng)前，大部分的建筑工程采用了全新結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的施工技術(shù)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)當(dāng)下復(fù)雜的施工條件，因此轉(zhuǎn)變施工技術(shù)才是重點(diǎn)。虛擬施工技術(shù)應(yīng)用于建筑施工中，能夠改善傳統(tǒng)技術(shù)下的盲目、主觀與隨意，能最大化地提高工程的質(zhì)量，減少成本、耗材，提高施工的安全。利用虛擬施工技術(shù)的交互性和高度仿真性，可以建立施工設(shè)計(jì)的幾何模型，建筑施工的相關(guān)人員能夠根據(jù)所需進(jìn)行施工的虛擬試驗(yàn)，從而篩選出最佳的設(shè)計(jì)方式。

（二）仿真技術(shù)的應(yīng)用研究

仿真系統(tǒng)是虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)之一，它能夠仿真虛擬建筑物施工周圍環(huán)境的外景，并且效果非常良好。通過仿真系統(tǒng)，可以將設(shè)計(jì)圖紙上的建筑物進(jìn)行詳細(xì)建模，并能對(duì)建筑物周圍的相關(guān)環(huán)境因素如道路、休閑場(chǎng)景等進(jìn)行建模。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員與業(yè)主可以從不同的視角觀察仿真系統(tǒng)建模下的建筑物，也可以通過不同的入口走進(jìn)虛擬建筑物中，還可以邊走邊看，相當(dāng)于一次賞心悅目的漫游，并且還能通過鼠標(biāo)與這個(gè)虛擬仿真建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。在虛擬場(chǎng)景中，每一個(gè)物體都與實(shí)體之間有著高度仿真效果，其中還有聲音與動(dòng)作等仿真特效，這就使得虛擬場(chǎng)景有著很強(qiáng)的真實(shí)感，讓人有種身臨其境之感。

（三）虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜空間的鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究

在某些建筑施工中，存在著復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工，它是從一個(gè)部分逐漸到整體的完善過程，因此耗時(shí)，同時(shí)必須注意細(xì)節(jié)。復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的不同施工階段，其負(fù)載情況、結(jié)構(gòu)的形態(tài)、受力特性以及邊界條件都不相同。在一個(gè)階段施工完成之后，暫時(shí)會(huì)處于一種平衡狀態(tài)，但是進(jìn)行下一階段施工時(shí)，原有的平衡就會(huì)被打破，只有新的階段完成，才能再次實(shí)現(xiàn)平衡。復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的施工是一個(gè)平衡不斷被打破繼而又保持平衡的過程，在處理過程中顯得有些復(fù)雜，受力的因素也比較多，加之使用的施工方法不同，往往無(wú)法有效進(jìn)行施工的指導(dǎo)。大量實(shí)踐證明，事故頻繁的高峰期往往就在施工階段，若處理不慎，極易釀成大禍。以往的施工過程中缺乏對(duì)施工的分析或者分析不夠詳細(xì)，致使施工中總是出現(xiàn)施工安全問題，而如今有了虛擬仿真技術(shù)，它可以對(duì)復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全程跟蹤，及時(shí)找出施工中哪個(gè)階段會(huì)是最危險(xiǎn)的，然后加以控制。

（四）虛擬仿真三維動(dòng)畫在施工中的應(yīng)用研究

虛擬仿真技術(shù)三維動(dòng)畫的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)施工只能依靠經(jīng)驗(yàn)分析施工過程的模式，為現(xiàn)代化的建筑施工提供了一個(gè)便捷有效的分析手段。通過三維動(dòng)畫對(duì)施工過程進(jìn)行分析，專家、施工的技術(shù)人員以及業(yè)主就能對(duì)施工全過程甚至是每一個(gè)細(xì)節(jié)都能清除了解。此外，工程中會(huì)遇到的重難點(diǎn)以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，都可以通過仿真技術(shù)以三維動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來(lái)，而且還可以根據(jù)業(yè)主的所需進(jìn)行合適的調(diào)整，并及時(shí)修改原有的施工方案。目前，這種手段已經(jīng)成功運(yùn)用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央電視臺(tái)的新址、上海環(huán)球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越來(lái)越多社會(huì)業(yè)界的關(guān)注。

（五）虛擬仿真技術(shù)在施工安全方面的應(yīng)用研究

安全，不論在什么時(shí)代，都是必須保障的主題之一。傳統(tǒng)建筑模式下，很難預(yù)見安全隱患，但是虛擬技術(shù)的應(yīng)用，能讓安全隱患一目了然。

1、進(jìn)行施工安全控制的方案優(yōu)化

在建筑工程施工分析中，如果采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)很多傳統(tǒng)模式下無(wú)法發(fā)現(xiàn)的隱患，同時(shí)也能夠?qū)Σ煌愋偷氖┕ぐ踩刂品桨高M(jìn)行相應(yīng)的模擬演練，并進(jìn)行比較，最終確定出—個(gè)最佳的方案，實(shí)現(xiàn)安全控制方案同相關(guān)的成本控制、資金預(yù)算、損耗控制等方面的最大化。

2、實(shí)現(xiàn)安全演練與預(yù)防的最優(yōu)化

實(shí)現(xiàn)安全演練與預(yù)防的最優(yōu)化可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行：其一，工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師要充分去了解容易出現(xiàn)隱患和發(fā)生事故的工程環(huán)節(jié)，利用虛擬仿真技術(shù)建立三維動(dòng)態(tài)仿真模型，為類似事故的發(fā)生提前做好預(yù)防；其二，應(yīng)該進(jìn)行緊急逃生演練的模擬，通過模擬演練，訓(xùn)練現(xiàn)場(chǎng)工作人員的自救能力、逃生路線的抉擇以及應(yīng)急行動(dòng)的實(shí)施；其三，還能做好安全教育，比如通過事故過程模擬，讓大家感受事故，預(yù)先做好安全防范。

三、結(jié)語(yǔ)

從目前來(lái)看，虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中越來(lái)越普遍，這大大地降低了施工安全隱患、控制了施工的成本，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了施工控制的最優(yōu)化。我們應(yīng)該繼續(xù)探索虛擬仿真技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，以便更好的讓其為社會(huì)主義現(xiàn)代化服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]杜曉剛.虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析[J].中華民居，2011，（6）：161-162

第5篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】三維虛擬仿真；高等職業(yè)教育；實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)

The Researching in The Three-dimensional Virtual Simulation Technology Applied in Higher Vocational Education Teaching

ABSTRACT：This paper expounds the three-dimensional virtual simulation technology application in each industry，analysis of the virtual simulation technology in higher vocational teaching in urgent need and application prospect，the three-dimensional virtual simulation technology application in higher vocational teaching existing problems，put forward recommendations.

KEY WORDS：Three-dimensional virtual simulation；Higher vocational teaching；Experiment and Practice

1.前言

三維虛擬仿真技術(shù)在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家得到非常重視，在教育、科學(xué)研究、工業(yè)、交通、軍事、航空等領(lǐng)域得到大量的開發(fā)和應(yīng)用。韓國(guó)三星公司早已采用仿真虛擬技術(shù)在其網(wǎng)站上進(jìn)行新產(chǎn)品展示；英國(guó)陸虎汽車也采用了人性化的仿真虛擬技術(shù)向客戶提供模擬車型體驗(yàn)；雪佛蘭樂馳品牌的官方網(wǎng)站上提供了該車型生動(dòng)有趣的360?虛擬體驗(yàn)窗口；美國(guó)先靈葆雅公司出品的抗過敏藥開瑞坦在廣告中將三維虛擬技術(shù)應(yīng)用于廣告人物形象。

在我國(guó)，三維虛擬仿真技術(shù)也正在蓬勃發(fā)展。在這領(lǐng)域做出杰出貢獻(xiàn)的單位代表有中視典數(shù)字科技有限公司和上海景格汽車科技有限公司。中視典數(shù)字科技有限公司于2002年注冊(cè)于深圳高新技術(shù)園區(qū)，先后研發(fā)的產(chǎn)品有：虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器、三維網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)、工業(yè)仿真平臺(tái)等。這些虛擬仿真軟件能夠滿足不同領(lǐng)域不同層次對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)的需求。上海景格汽車科技有限公司，是近幾年新崛起的一家專業(yè)從事多媒體仿真系統(tǒng)、教學(xué)軟件開發(fā)等業(yè)務(wù)的高科技企業(yè)。該公司自主研發(fā)的數(shù)字化汽車實(shí)訓(xùn)中心具有強(qiáng)大的三維仿真虛擬功能。

綜上所述，三維虛擬仿真技術(shù)已廣泛應(yīng)用于教育教學(xué)培訓(xùn)及實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、軍事訓(xùn)練及軍事仿真演習(xí)、商業(yè)產(chǎn)品介紹及廣告宣傳等各行業(yè)。然而，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于教育教學(xué)的情況尚處于自發(fā)的狀態(tài)，尚未形成完善的、良性循環(huán)的、自覺開發(fā)和應(yīng)用的體制，尤其在高等職業(yè)教育方面的應(yīng)用，更是存在著許多問題。

因此，開展三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的研究，便顯得迫在眉睫以及具有深遠(yuǎn)的意義。

2.高職教育的現(xiàn)狀突出顯示了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題

高等職業(yè)教育的現(xiàn)狀突出顯示了實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題。這問題從以下兩方面進(jìn)行闡述。

（1）高等職業(yè)教育的辦學(xué)定位，決定了在人才培養(yǎng)過程中，需要大量的與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際相符的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

高等職業(yè)教育是國(guó)民教育體系中高等教育的一種類型和層次，是和高等本科教育不同類型不同層次的高等教育。高等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理與服務(wù)一線的高等技術(shù)應(yīng)用型人才，培養(yǎng)模式為“以能力為中心”，強(qiáng)調(diào)職業(yè)性和適應(yīng)性。這種辦學(xué)定位具有以下幾個(gè)特征：以培養(yǎng)適應(yīng)生產(chǎn)、建設(shè)、管理、服務(wù)第一線需要的高等技術(shù)應(yīng)用型人才為根本任務(wù)；以社會(huì)需求為目標(biāo)、技術(shù)應(yīng)用能力的培養(yǎng)為主線設(shè)計(jì)教學(xué)體系和培養(yǎng)方案；以“應(yīng)用”為主旨構(gòu)建課程和教學(xué)內(nèi)容體系，基礎(chǔ)理論教學(xué)以應(yīng)用為目的，以“必需、夠用”為度；專業(yè)課加強(qiáng)針對(duì)性和實(shí)用性；實(shí)踐教學(xué)的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)應(yīng)用能力，在教學(xué)計(jì)劃中占有較大比例。

高等職業(yè)教育的辦學(xué)定位決定了在人才培養(yǎng)過程中，需要大量的與社會(huì)生產(chǎn)實(shí)際相符的實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

（2）高等職業(yè)教育辦學(xué)規(guī)模及在校學(xué)生總數(shù)的大幅擴(kuò)大，迫切需要與之配套的大量實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

1995年深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院的創(chuàng)辦，標(biāo)志著中國(guó)高等職業(yè)教育的起步。十多年，我國(guó)高等職業(yè)教育實(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。如今高職教育已迅猛發(fā)展成為中國(guó)高等教育的“半壁江山”。近這兩三年，我國(guó)高等職業(yè)院校在數(shù)量上已基本穩(wěn)定，在辦學(xué)規(guī)模方面，許多院校正在加快擴(kuò)大發(fā)展，然而辦學(xué)規(guī)模及在校學(xué)生總數(shù)的大幅擴(kuò)大，給辦學(xué)條件帶來(lái)很大的壓力。尤其突出的是實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的不足與在校學(xué)生快速增長(zhǎng)的矛盾。

3.三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的分析

高等職業(yè)教育的辦學(xué)定位及發(fā)展現(xiàn)狀，迫切需要與之配套的大量實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，然而，這些設(shè)備大多數(shù)都是比較昂貴，高等職業(yè)院校的辦學(xué)經(jīng)費(fèi)相當(dāng)有限，能在這方面的投入更是不足。如何更好地解決實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題，成為當(dāng)今高等職業(yè)教育最關(guān)心的問題之一。

三維虛擬仿真技術(shù)是一種采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視、聽、可操控性一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備（鼠標(biāo)、方向盤等外部配件）以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對(duì)象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的方案是應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)開發(fā)出實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的仿真系統(tǒng)，將該仿真系統(tǒng)安裝在許多計(jì)算機(jī)上，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行仿真操作實(shí)訓(xùn)，待熟練后再安排少量時(shí)間到真實(shí)設(shè)備上進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。該教學(xué)解決方案主要優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：

1）仿真系統(tǒng)運(yùn)行操作平臺(tái)是計(jì)算機(jī)，不受場(chǎng)地限制。

2）仿真系統(tǒng)表現(xiàn)效果更為優(yōu)美、逼真，具有很強(qiáng)的交互性，走進(jìn)三維虛擬仿真中的虛擬環(huán)境，恰如身臨其境。

3）大多數(shù)真實(shí)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備比個(gè)人計(jì)算機(jī)昂貴。該教學(xué)解決方案可以做到每個(gè)學(xué)生使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行獨(dú)立操作實(shí)訓(xùn)，對(duì)于給每一個(gè)學(xué)生購(gòu)買一臺(tái)真實(shí)的實(shí)訓(xùn)設(shè)備，將大幅減少經(jīng)費(fèi)的投入。

4）該教學(xué)解決方案，可做到每個(gè)學(xué)生使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行獨(dú)立操作實(shí)訓(xùn)，教師可進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)教學(xué)，提高了教學(xué)效率。

5）該教學(xué)解決方案，相對(duì)于學(xué)生一開始就直接到真實(shí)的設(shè)備上進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，大幅降低了危險(xiǎn)性以及設(shè)備損耗率。

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，就教學(xué)效率、技術(shù)先進(jìn)性、資源利用、經(jīng)濟(jì)投入、節(jié)能環(huán)保方面，順應(yīng)國(guó)家關(guān)于職業(yè)教育的發(fā)展方向及職業(yè)教學(xué)理念，在整個(gè)教學(xué)過程貫穿了數(shù)字化教學(xué)方法，使學(xué)校教學(xué)資源充分利用。三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，有諸多優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，可以大幅減少真實(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的投入，能夠很好地解決高職教育中實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題。

4.三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)的成功案例

筆者工作所在單位廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，我校的豐田花冠A245E自動(dòng)變速器實(shí)訓(xùn)設(shè)備只有5臺(tái)，隨著我校汽車類專業(yè)的發(fā)展擴(kuò)大，花冠A245E自動(dòng)變速器實(shí)訓(xùn)設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了教學(xué)及實(shí)訓(xùn)的需要。教師通過科研立項(xiàng)研發(fā)了豐田花冠A245E自動(dòng)變速器的三維虛擬仿真模型，以軟件的形式展現(xiàn)，安裝在計(jì)算機(jī)上。有了該項(xiàng)目的仿真模型，改變了原來(lái)整個(gè)班學(xué)生圍觀在少數(shù)設(shè)備旁聽教師講解原理及檢修過程的教學(xué)模式，形成了一人一臺(tái)計(jì)算機(jī)，教師可進(jìn)行廣播教學(xué)的新模式，提高了教學(xué)質(zhì)量；同時(shí)，實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)可以讓學(xué)生先在計(jì)算機(jī)上像玩電腦游戲似的進(jìn)行仿真操作，待操作熟練時(shí)再到實(shí)物上進(jìn)行，這樣可大幅降低設(shè)備的損耗率，提高了學(xué)生進(jìn)行實(shí)訓(xùn)操作的興趣，而且可以很大程度上解決了汽車類專業(yè)的快速發(fā)展與實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的矛盾。

5.三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教育存在的問題及解決辦法

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，有諸多優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，然而，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育教學(xué)的情況尚處于自發(fā)的狀態(tài)，存在著許多問題。

（1）就單獨(dú)一所高等職業(yè)院校而言，可供應(yīng)用于教學(xué)的三維虛擬仿真軟件非常稀少，因此，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教學(xué)雖好，但無(wú)法在許多課程中普及。

（2）高等職業(yè)院校內(nèi)部，尚未形成能夠調(diào)動(dòng)教師隊(duì)伍積極參與開發(fā)和應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)的體制。

針對(duì)三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育存在的上述問題，提出擬解決問題的幾點(diǎn)建議：

（1）相關(guān)教育主管部門建立一個(gè)全國(guó)性的三維虛擬仿真軟件共享平臺(tái)，同時(shí)建立相應(yīng)的管理制度，讓每個(gè)高校都積極地貢獻(xiàn)出自己學(xué)校開發(fā)出的三維虛擬仿真軟件到該共享平臺(tái)，同時(shí)，每個(gè)高?？筛鶕?jù)自己的貢獻(xiàn)大小或通過付費(fèi)的方式獲得一定的分享權(quán)限，即相當(dāng)于參考“中國(guó)知網(wǎng)（http：///）”的運(yùn)營(yíng)模式來(lái)組織一個(gè)三維虛擬仿真軟件共享平臺(tái)，這樣我們就有了一個(gè)永不枯竭的三維虛擬仿真軟件庫(kù)。

（2）對(duì)于高校內(nèi)部，學(xué)?？芍贫ㄒ幌盗械囊?guī)章制度及獎(jiǎng)勵(lì)制度，促進(jìn)教師隊(duì)伍開發(fā)和應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)軟件，如鼓勵(lì)教師進(jìn)行三維虛擬仿真軟件開發(fā)方面的科研立項(xiàng)以及給予相應(yīng)的經(jīng)費(fèi)支持；將三維虛擬仿真軟件開發(fā)和應(yīng)用作為職稱評(píng)聘的條件之一。從而，學(xué)校內(nèi)部在三維虛擬仿真技術(shù)方面形成了良性循環(huán)的、自覺開發(fā)和應(yīng)用的體制。

6.結(jié)論

三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高等職業(yè)教育，有諸多優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，可以大幅減少真實(shí)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的投入，能夠很好地解決高職教育中實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的問題。然而，三維虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于高職教育教學(xué)的情況尚處于自發(fā)的狀態(tài)，尚未形成完善的、良性循環(huán)的、自覺開發(fā)和應(yīng)用的體制。因此，呼吁相關(guān)教育主管部門建立一個(gè)全國(guó)性的三維虛擬仿真軟件共享平臺(tái)，形成“眾人拾柴火焰高”的領(lǐng)域；同時(shí)，對(duì)于高校內(nèi)部，學(xué)校可制定一系列的規(guī)章制度及獎(jiǎng)勵(lì)制度，促進(jìn)教師隊(duì)伍開發(fā)和應(yīng)用三維虛擬仿真技術(shù)軟件。從而，全社會(huì)在三維虛擬仿真技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用方面，形成“百花齊放”人人共享的良性循環(huán)的局面。

參考文獻(xiàn)

[1]梁俊斌，蔣嬋.利用虛擬實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)獨(dú)立學(xué)院學(xué)生創(chuàng)新思維的研究[J].廣西教育，2011年12期.

[2]周立元，石明忱，武立偉.利用VR技術(shù)開發(fā)三維虛擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目的研究[J].職教研究，2009年02期.

科研項(xiàng)目：豐田花冠A245E自動(dòng)變速器三維仿真模型的研發(fā)。

作者簡(jiǎn)介：

鄭軍龍（1978—），男，壯族，廣西南寧人，碩士，講師，主要從事汽車運(yùn)用領(lǐng)域的科研和教學(xué)工作。

羅黎（1981—），男，廣西羅城人，工程碩士，講師，廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程系教師，主要研究方向：汽車電子控制系統(tǒng)。

第6篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；電子技術(shù)課程；技術(shù)應(yīng)用

伴隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展從而形成的虛擬仿真技術(shù)是一種作用于實(shí)驗(yàn)研究的新的科學(xué)技術(shù)，在20世紀(jì)40年底被發(fā)現(xiàn)。在幾十年的革新、改進(jìn)、發(fā)展中慢慢走向成熟，被應(yīng)用于現(xiàn)代生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。同時(shí)教育部門發(fā)掘到虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)，作為一種新的教學(xué)方法用用于教學(xué)中。這一技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用滿足學(xué)生對(duì)教學(xué)的需要，對(duì)學(xué)生邏輯思維和動(dòng)手能力有很大的幫助，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。

1.虛擬仿真技術(shù)概念

虛擬仿真技術(shù)又被稱為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬技術(shù)，其技術(shù)核心就是利用一個(gè)虛擬系統(tǒng)去模仿一個(gè)相應(yīng)的真實(shí)系統(tǒng)。它是一種實(shí)驗(yàn)研究的新技術(shù)，而它也是一直存在于自然客觀規(guī)律中一直被使用，在計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展過程中被發(fā)現(xiàn)提煉出的新技術(shù)。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)，虛擬仿真技術(shù)也在不斷地進(jìn)行技術(shù)改革和發(fā)展，并不斷地成為必不可少的技術(shù)。

2.虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程中的應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，使得電子課程原有的教學(xué)模式不適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程，學(xué)生對(duì)電子技術(shù)知識(shí)的需求量也在不斷增加。虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程的應(yīng)用給教學(xué)帶來(lái)了新的教學(xué)手段，滿足學(xué)生對(duì)電子技術(shù)知識(shí)的強(qiáng)烈需求，適應(yīng)社會(huì)對(duì)技術(shù)人才的高要求。

2.1 虛擬仿真技術(shù)融入課堂

電子技術(shù)課程在之前的教學(xué)模式是重理論輕實(shí)踐，大部分的課堂時(shí)間放在理論知識(shí)的講授中，課堂氛圍死板顯得枯燥無(wú)味，使學(xué)生學(xué)習(xí)積極性被打消，產(chǎn)生排斥心理。而且理論知識(shí)沒有實(shí)踐進(jìn)行補(bǔ)充和認(rèn)證，增加學(xué)生學(xué)習(xí)難度，對(duì)電子技術(shù)停留在一知半解的階段。傳統(tǒng)的電子技術(shù)儀器比較笨重，每次上課搬來(lái)搬去很麻煩有浪費(fèi)課堂時(shí)間，課堂效率也不高。虛擬仿真技術(shù)英語(yǔ)與課堂解決了電子技術(shù)課堂實(shí)驗(yàn)難的窘境，教師在講解理論知識(shí)的同時(shí)利用多媒體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示，把抽象的理論概念通過演示變得很容易理解，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，愿意主動(dòng)去思考問題以及動(dòng)手實(shí)驗(yàn)鞏固知識(shí)點(diǎn)。虛擬仿真技術(shù)融入課堂提高課堂效率和教學(xué)質(zhì)量，更能提供學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。

2.2 革新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法

電子技術(shù)顧名思義是技術(shù)性很強(qiáng)的課程，技術(shù)能力是需要持續(xù)不斷的實(shí)踐進(jìn)行積累。所以電子技術(shù)課程是一門對(duì)實(shí)踐要求很高的學(xué)科，理論只是對(duì)技術(shù)實(shí)踐的知識(shí)補(bǔ)充。兩者要充分結(jié)合向應(yīng)用。傳統(tǒng)的教學(xué)手段就是對(duì)理論知識(shí)的死記硬背，只要能通過考試就可以，在實(shí)踐方面的經(jīng)驗(yàn)是少之又少。所以在電子技術(shù)的教學(xué)中要讓學(xué)生了解虛擬仿真軟件并學(xué)會(huì)在實(shí)驗(yàn)中使用，學(xué)生在進(jìn)行電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中可以對(duì)理論知識(shí)進(jìn)行強(qiáng)化，而且虛擬仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用然學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣提高，在實(shí)驗(yàn)的過程中學(xué)生與學(xué)生之間可以進(jìn)行跟好的交流，主動(dòng)地尋找知識(shí)支撐，制定更好的實(shí)驗(yàn)方案，鍛煉了學(xué)生主動(dòng)尋找問題和解決問題的能力。

2.3 增多課程設(shè)計(jì)實(shí)踐環(huán)節(jié)

原有的電子技術(shù)課程的實(shí)踐課程設(shè)計(jì)都比較單一，學(xué)生的實(shí)踐結(jié)果達(dá)不到預(yù)期好的效果。所以在虛擬仿真技術(shù)進(jìn)入電子技術(shù)教學(xué)中要逐漸增多實(shí)踐環(huán)節(jié)，對(duì)模擬電子技術(shù)內(nèi)容進(jìn)行多個(gè)單元的劃分，最初由老師帶領(lǐng)進(jìn)行模擬電子技術(shù)的實(shí)驗(yàn)，然后在接下來(lái)的額試驗(yàn)中把主動(dòng)權(quán)教給學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，然后對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行陳述，在陳述過程中會(huì)讓學(xué)生再次進(jìn)行思考，這樣對(duì)知識(shí)的記憶更牢固。

2.4 虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用注意問題

電子技術(shù)課程教學(xué)中引用虛擬仿真技術(shù)雖然在很大程度上改善了傳統(tǒng)的教學(xué)弊端，對(duì)教學(xué)內(nèi)容有了豐富的補(bǔ)充，讓學(xué)生對(duì)抽象的理論知識(shí)得到更好的理解，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和學(xué)習(xí)積極性。但是不能讓模擬仿真技術(shù)完全取代實(shí)際的技術(shù)機(jī)器進(jìn)行試驗(yàn)，這樣會(huì)讓學(xué)生依賴于計(jì)算機(jī)中的仿真技術(shù)應(yīng)用，在實(shí)際操作儀器過程中操作能力下降，不能滿足崗位的技術(shù)需求，不僅不能達(dá)到人才培養(yǎng)的目的，反而會(huì)起到教育的反作用。因此，在應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)教學(xué)的過程中也要加入傳統(tǒng)教育中積極的方面，做到虛擬技術(shù)的優(yōu)質(zhì)學(xué)習(xí)也能保證實(shí)物應(yīng)用 的操作能力，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和高技術(shù)素養(yǎng)。

3.虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于電子技術(shù)課程的意義

虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程中的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)應(yīng)試教育弊端，讓死板的電子技術(shù)課堂教學(xué)變得更加活躍，真正實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)課程教育理論聯(lián)系實(shí)際；該技術(shù)的應(yīng)用對(duì)教師的教學(xué)素質(zhì)也是一種考驗(yàn)，虛擬仿真技術(shù)是不斷發(fā)展更新的最新技術(shù)，教師要走在技術(shù)的最前沿，這樣才能在教學(xué)中更好的教授給學(xué)生，提高自身的教學(xué)能力；培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和興趣，讓學(xué)生學(xué)會(huì)獨(dú)立思考，主動(dòng)提出問題并主動(dòng)尋找解決方案，在實(shí)踐中鍛煉自己的動(dòng)手能力和思考能力，讓自己的綜合能力得到提高；適應(yīng)社會(huì)技術(shù)人才的高標(biāo)準(zhǔn)要求，學(xué)校跟注重學(xué)生在技術(shù)方面的實(shí)踐動(dòng)手能力，才能保證在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中保持較高的競(jìng)爭(zhēng)率，為企業(yè)培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)型人才。

4.結(jié)束語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中，成為必不可少的技術(shù)。作為實(shí)驗(yàn)研究的一門新技術(shù)，近年來(lái)被不斷應(yīng)用于教學(xué)領(lǐng)域，幫助學(xué)校培養(yǎng)專業(yè)綜合性技術(shù)人才。電子技術(shù)課程是理論與實(shí)踐綜合運(yùn)用的一門學(xué)科，在計(jì)算機(jī)上利用仿真軟件在課堂上進(jìn)行教學(xué)，把抽象的理論知識(shí)在演示的過程中簡(jiǎn)單化、直白化，讓學(xué)生對(duì)很難理解的知識(shí)點(diǎn)得到直觀的理解和學(xué)習(xí)。在實(shí)踐中使用虛擬技術(shù)軟件讓學(xué)生會(huì)更好把理論知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)踐能力，同時(shí)對(duì)理論教學(xué)中漏掉的知識(shí)點(diǎn)通過技術(shù)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充，減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)。這樣的新的教學(xué)方法讓學(xué)生更積極主動(dòng)的去學(xué)習(xí)，提高了對(duì)電子技術(shù)課程的學(xué)興趣，對(duì)學(xué)生的思維訓(xùn)練和動(dòng)手能力提高有很大的促進(jìn)作用；課堂氛圍得到改善，提高教學(xué)效率和質(zhì)量。適應(yīng)社會(huì)對(duì)人才需求，讓學(xué)生在強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)中也能憑借自身的技術(shù)能力和綜合素養(yǎng)脫穎而出，實(shí)現(xiàn)自己的價(jià)值。但是教學(xué)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)時(shí)也要注意他可能帶來(lái)的教學(xué)局限性，不能因?yàn)槭呛玫募夹g(shù)就無(wú)限制的偏重使用，這也會(huì)導(dǎo)致教學(xué)質(zhì)量的下降，對(duì)學(xué)生綜合能力的培養(yǎng)帶來(lái)弊端，所以要做到虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程中的合理應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]李松湘.虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].湖南師范大學(xué)，2012.

第7篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

[關(guān)鍵詞]多媒體；教育技術(shù)：光技術(shù)；虛擬仿真

[中圖分類號(hào)]G40―057

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

[論文編號(hào)]1009―8097(2009)13―0242―02

教學(xué)活動(dòng)中，教師的主導(dǎo)作用不容忽視，教師是教學(xué)活動(dòng)的組織者和引導(dǎo)者、是學(xué)習(xí)活動(dòng)的評(píng)價(jià)者、是漸進(jìn)層次學(xué)習(xí)的激發(fā)者；教學(xué)活動(dòng)中“學(xué)生為主體、教師為主導(dǎo)”，教師現(xiàn)場(chǎng)的言傳身教尤為重要，不要指望單靠學(xué)生個(gè)別化學(xué)習(xí)、自我學(xué)習(xí)機(jī)械操作，再好的學(xué)習(xí)資源未必帶來(lái)預(yù)期的成效。而正確運(yùn)用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)手段，實(shí)現(xiàn)師者，所以傳道授業(yè)解惑也，真正解決課堂和遠(yuǎn)程等教學(xué)存在問題。本文將在以下進(jìn)行探討。

一　光技術(shù)在多媒體虛擬仿真課堂教學(xué)的應(yīng)用

從認(rèn)識(shí)論來(lái)看，學(xué)習(xí)的本質(zhì)是立體的、精神的、多向的、開放的。真實(shí)的學(xué)習(xí)是人與自然、與人相互作用，在開放系統(tǒng)中進(jìn)行互動(dòng)，而教育技術(shù)則要通過創(chuàng)建學(xué)習(xí)環(huán)境來(lái)達(dá)到目的。學(xué)習(xí)環(huán)境由內(nèi)容、媒體(包括軟件和硬件)、人員(包括教育工作者和其他學(xué)習(xí)者)、方法和場(chǎng)所等要素組成，構(gòu)成一個(gè)教育信息傳播的系統(tǒng)，即：傳播什么信息(內(nèi)容)，通過什么來(lái)儲(chǔ)存和傳遞信息(媒體和人員)，如何傳遞(方法)，在哪里傳遞(場(chǎng)所)。在課堂上用何種技術(shù)、方法才能做到教師現(xiàn)場(chǎng)仿真的言傳身教、師生互動(dòng)和教師的主導(dǎo)作用呢?有沒有一種理想的技術(shù)手段和方法能真實(shí)再現(xiàn)教學(xué)情景呢?本人認(rèn)為采用光電三維成像技術(shù)能最好的虛擬仿真課堂真實(shí)的教學(xué)情景，促進(jìn)學(xué)生個(gè)別化學(xué)習(xí)、自我學(xué)習(xí)。由于情景逼真，互動(dòng)性好，虛擬地建立起與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，開發(fā)基于網(wǎng)絡(luò)的、具有自然語(yǔ)言理解與產(chǎn)生功能的“人一機(jī)”交互學(xué)習(xí)環(huán)境，對(duì)多個(gè)不同課室教學(xué)、網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程個(gè)體或集中教學(xué)，尤其是在職成年人學(xué)習(xí)最佳。適應(yīng)當(dāng)今信息化發(fā)展進(jìn)程，適應(yīng)未來(lái)教學(xué)模式向著更深層次發(fā)展的要求。本文只從觀念技術(shù)的角度來(lái)探究光技術(shù)在多媒體虛擬仿真教學(xué)的應(yīng)用，主要是在課堂教學(xué)，運(yùn)用恰當(dāng)?shù)娜斯ぶ悄芗夹g(shù)手段，再配合有線、無(wú)線、衛(wèi)星、微波等網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)仿真互動(dòng)，起到教師的主導(dǎo)作用，教師現(xiàn)場(chǎng)的言傳身教逼真，實(shí)現(xiàn)教育人性化的活動(dòng)，再現(xiàn)與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，符合教育技術(shù)理論邏輯起點(diǎn)教與學(xué)的屬性。

二　光技術(shù)及其應(yīng)用效果

1　光電子新技術(shù)

常說(shuō)的光學(xué)是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到X射線的寬廣波段范圍內(nèi)的，關(guān)于電磁輻射的發(fā)生、傳播、接收和顯示，以及跟物質(zhì)相互作用的科學(xué)。光學(xué)是物理學(xué)的一個(gè)重要組成部分，也是與其他應(yīng)用技術(shù)緊密相關(guān)的學(xué)科。光電子技術(shù)是以先進(jìn)探測(cè)器和激光器為基礎(chǔ)，由光學(xué)技術(shù)、電子技術(shù)、精密機(jī)械技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等密切結(jié)合而形成的一項(xiàng)高技術(shù)。它既改變了傳統(tǒng)光學(xué)的單純觀察功能，又大大擴(kuò)展了電子技術(shù)的功能。由于光電子技術(shù)具有探測(cè)精度高、傳遞信息速度快、信息容量大、抗干擾和保密能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在軍事上得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中已顯示了其特有的威力。

而光電子三維成像技術(shù)和全息攝影術(shù)不同，不需要依靠連貫的激光束產(chǎn)生圖像。它使用普通光束即可。普通照相機(jī)的鏡頭工作原理類似模擬計(jì)算機(jī)，通過程序的運(yùn)行將外界傳來(lái)的信息(光線)轉(zhuǎn)換成平面媒介上(通常是膠片)的圖像。

[因特網(wǎng)消息1999年7月7日?qǐng)?bào)道]，美國(guó)伊利諾依州大學(xué)電氣工程師大衛(wèi)布萊迪在數(shù)字計(jì)算機(jī)而非光學(xué)鏡頭的幫助下，利用射電天文學(xué)家繪制天空的數(shù)學(xué)方法從光線中提取出足夠的信息來(lái)生成三維圖像。研究人員用鹵燈照亮一只小小的塑料恐龍，將來(lái)自恐龍的光線分離成兩束。當(dāng)這兩束光線再度會(huì)合時(shí)，它們相互干擾，雖然強(qiáng)度不如沒有受到過干擾的光線，但是所有的波型卻都很和諧。在恐龍模型轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，科學(xué)家們記錄下來(lái)了128種干擾波。這些干擾波中包含有該物體三維圖像的全部信息，計(jì)算機(jī)程序可以對(duì)它們作還原處理。

這項(xiàng)技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)論景深多大，它都能保持清晰的聚焦，這一點(diǎn)與傳統(tǒng)光學(xué)鏡頭相比表現(xiàn)出極大的優(yōu)勢(shì)。決定圖像解晰度的唯一因素就是物體離開鏡頭的距離。這一特點(diǎn)使其對(duì)于三維顯微具有特別的應(yīng)用意義。布萊迪設(shè)想他發(fā)明的技術(shù)可用來(lái)拍攝細(xì)胞在產(chǎn)生交互作用時(shí)的高清晰度圖像。共焦顯微技術(shù)采用的是掃描技術(shù)，聚焦平臺(tái)來(lái)回移動(dòng)，以獲得細(xì)胞的細(xì)部信息，從而生成三維圖像。利用這種方法，當(dāng)細(xì)胞在移動(dòng)時(shí)，要拍攝到細(xì)胞的移動(dòng)過程就是非常困難的。有了布萊迪發(fā)明的科學(xué)方法，記錄裝置就可利用排列成圓圈的光學(xué)感應(yīng)器幫助研究人員記錄實(shí)時(shí)的三維數(shù)據(jù)。

科學(xué)家們指出，即使要拍攝的對(duì)象遠(yuǎn)離感應(yīng)器，這項(xiàng)技術(shù)仍然有用。麻省理工學(xué)院電氣工程師喬治說(shuō)：“這個(gè)系統(tǒng)同樣可以用來(lái)拍攝籃球比賽的三維影片。如果你的家中有三維播放機(jī)，你就可以在虛擬現(xiàn)實(shí)狀態(tài)下觀看籃球比賽，觀看者會(huì)感覺自己仿佛就在場(chǎng)內(nèi)一樣?！?/p>

2　光電三維成像技術(shù)在多媒體虛擬仿真課堂教學(xué)的具體應(yīng)用及效果

現(xiàn)在的有線、無(wú)線、衛(wèi)星和微波等網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程教學(xué)，學(xué)生面對(duì)的都是單向平面銀幕，一是沒有互動(dòng)缺乏雙向交流，而是畫面平面呆板與真實(shí)情景差別太大，很難調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣。就是普通的現(xiàn)場(chǎng)課堂教學(xué)，應(yīng)用多媒體課件，也由于畫面內(nèi)容很難反饋真實(shí)形象化的情景而大打折扣。如果能將課堂教學(xué)情景、課件內(nèi)容立體可視化，再配合聲音、資源庫(kù)雙向互動(dòng)，完全模擬真實(shí)情景，與現(xiàn)場(chǎng)無(wú)異，那將是教育教學(xué)新的飛躍。有什么適當(dāng)?shù)募夹g(shù)能實(shí)現(xiàn)刺激鼓勵(lì)指導(dǎo)學(xué)生的思考和自動(dòng)學(xué)習(xí)方法呢?光電三維成像技術(shù)就能在課堂教學(xué)應(yīng)用中虛擬仿真真實(shí)場(chǎng)景，而虛擬現(xiàn)實(shí)是指通過特殊的輸入設(shè)備和一些能實(shí)現(xiàn)三維圖形和三維音效的特殊輸出設(shè)備來(lái)模擬人和環(huán)境之間的交互技術(shù)。假如遠(yuǎn)程課堂教學(xué)，通過有線、無(wú)線、衛(wèi)星、微波等通信傳輸，使用課堂多媒體光電三維成像設(shè)備，主教室和各分教室雙方的三維立體全息圖像便瞬間出現(xiàn)在對(duì)方面前，就好像一個(gè)真人站在你面前一樣，然后你便可以和他隨意交談，使用各種表情，那是一種呈現(xiàn)在空氣中的光學(xué)立體影像，不需要任何屏幕之類的媒質(zhì)，不像今天的網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)星遠(yuǎn)程教學(xué)、可視電話還需要一個(gè)屏幕才能顯像。光虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可很好地應(yīng)用到虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的建立。它可以虛擬地建立起與真實(shí)環(huán)境相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，使學(xué)生似乎已處于真實(shí)環(huán)境之中。

當(dāng)然，屏幕還有作用，顯示課件文本等其它信息。過去的所謂三維顯像技術(shù)顯示的并不是真正的三維圖像，而是在二維平面上利用人體肉眼的雙眼像差而虛擬出的“偽三維圖像”，長(zhǎng)期觀看這種偽三維圖像，會(huì)損傷視力或造成視覺疲勞。這樣，教學(xué)所使用的各式方法(如演講法、問題教學(xué)法、設(shè)計(jì)教學(xué)法、復(fù)述背誦法、小組研討法、訪問式教學(xué)法、辯論法、座談研討法、甚至實(shí)驗(yàn)教學(xué))都能應(yīng)用光電三維多媒體

虛擬仿真成像技術(shù)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)[手段]。當(dāng)然，要真正將光技術(shù)應(yīng)用于實(shí)踐非一朝一夕，但可以采取過度方法，如先實(shí)現(xiàn)屏幕顯示三維立體畫面，學(xué)生觀看而無(wú)需頭盔等輔助設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)師生聲像遠(yuǎn)程互動(dòng)，虛擬地建立起與真實(shí)環(huán)境比較相近的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，再隨光技術(shù)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)，使學(xué)生似乎處于真實(shí)環(huán)境之中將成為現(xiàn)實(shí)。光電三維成像技術(shù)不但可以應(yīng)用于多媒體虛擬仿真課堂教學(xué)，還可以應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程在線教學(xué)、虛擬學(xué)習(xí)社區(qū)等。由于有教師和學(xué)習(xí)者之間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行社會(huì)交互的一種虛擬仿真環(huán)境建構(gòu)，有強(qiáng)烈的社交真實(shí)感和虛擬社區(qū)歸屬感，不僅可增強(qiáng)學(xué)生的在線學(xué)習(xí)的持久性，提高學(xué)習(xí)績(jī)效，而且能加強(qiáng)合作和學(xué)習(xí)滿足感，提升合作學(xué)習(xí)水平?，F(xiàn)在，在線學(xué)習(xí)者只是獨(dú)立的個(gè)體，容易產(chǎn)生焦慮、逆反心理和喪失學(xué)習(xí)動(dòng)力，會(huì)導(dǎo)致學(xué)習(xí)的挫折感和低效率。

3　采用中間件技術(shù)

中間件(middleware)是一種獨(dú)立的系統(tǒng)軟件或服務(wù)程序，分布式應(yīng)用軟件借助這種軟件在不同的技術(shù)之間共享資源，中間件位于客戶機(jī)服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)通信。滿足大量應(yīng)用的需要運(yùn)行于多種硬件和OS平臺(tái)支持分布計(jì)算，提供跨網(wǎng)絡(luò)、硬件和OS平臺(tái)的透明性的應(yīng)用或服務(wù)的交互支持標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議支持標(biāo)準(zhǔn)的接口。利用中間件技術(shù)，將多媒體虛擬仿真應(yīng)用類似于中間件，任何設(shè)計(jì)制作軟件，包括現(xiàn)在應(yīng)用的課程教學(xué)所需軟件，如PowerPoint、Photoshop、Dreamweavcr、Flash等，都可無(wú)縫應(yīng)用。教師無(wú)需專門培訓(xùn)，教學(xué)應(yīng)用與以前無(wú)異，只是效果大為改觀，真實(shí)再現(xiàn)場(chǎng)景，其它技術(shù)工作則由人工智能管理平臺(tái)后的多媒體和課程制作人員負(fù)責(zé)，避免和改善教師計(jì)算機(jī)焦慮現(xiàn)象。

三　結(jié)合我校實(shí)踐探討多媒體人工智能課堂教學(xué)的管理模式

我校現(xiàn)有四個(gè)校區(qū)，分布在越秀區(qū)、海珠區(qū)、番禺區(qū)和珠海市，多媒體課室有279間，都基本配置了多媒設(shè)備，部分校區(qū)具有初級(jí)的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)平臺(tái)。網(wǎng)絡(luò)學(xué)院在省內(nèi)有50來(lái)個(gè)教學(xué)點(diǎn)，上萬(wàn)名在讀生，使用的是目前市場(chǎng)上唯一支持百萬(wàn)級(jí)用戶的Blackboard網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。不過由于校區(qū)距離較遠(yuǎn)，不少老師要長(zhǎng)年往返于各校區(qū)上課，雖然教師身臨現(xiàn)場(chǎng)授課，但運(yùn)作成本較高。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)點(diǎn)分布較廣，學(xué)員分散，對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)，多媒體屬于模擬交際而非學(xué)生直接參與的自然交際，缺乏自然語(yǔ)言進(jìn)行人際交流的環(huán)境。而遠(yuǎn)程教育更需要互動(dòng)和教師的主導(dǎo)作用，教師現(xiàn)場(chǎng)的言傳身教尤為重要。

未來(lái)的新型多媒體教學(xué)將是以多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)、光技術(shù)、人工智能和虛擬仿真技術(shù)等的有機(jī)結(jié)合，能夠全面整合網(wǎng)絡(luò)各種“資源”而形成先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)多媒體教學(xué)平臺(tái)。在這種教學(xué)平臺(tái)上.多媒體教室不再是孤立的，它已融入到校園網(wǎng)教學(xué)系統(tǒng)中，并以校園網(wǎng)資源為“背景”構(gòu)建出一個(gè)富有時(shí)代特色的現(xiàn)代化教學(xué)環(huán)境：即集教學(xué)、管理、娛樂為一體的“數(shù)字化校園”。多媒體課室是現(xiàn)代教學(xué)環(huán)境建設(shè)的重要組成部分，是教育技術(shù)信息傳遞的展示平臺(tái)，是教師了解、聯(lián)系、應(yīng)用教育技術(shù)的橋梁。既然新型多媒體教學(xué)、特別是網(wǎng)絡(luò)課堂教學(xué)如此重要，一般的管理就遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代化的課堂教學(xué)應(yīng)用。

結(jié)合我校的教學(xué)實(shí)際，本人認(rèn)為，未來(lái)的新型多媒體課堂教學(xué)將是一個(gè)系統(tǒng)集成，不但要從后端課堂教學(xué)管理考慮，還要聯(lián)系前端課件制作。即多媒體課室管理人員既要參與后端維護(hù)保養(yǎng)，也要了解甚至參與前端課件制作，這就需要先進(jìn)的多媒體人工智能管理平臺(tái)管理，從制作到應(yīng)用一條龍服務(wù)，時(shí)刻把握教師課堂教學(xué)需求的命脈，為管理和新技術(shù)應(yīng)用于課堂教學(xué)提供依據(jù)。即教師只需在其中一個(gè)教室就可通過網(wǎng)絡(luò)開啟其它多個(gè)接收教室的多媒體設(shè)備(無(wú)須電教人員參與)，對(duì)教師上課教室實(shí)施“直播”方式，通過安裝在課室的特殊的多媒體光電三維成像、自動(dòng)跟蹤拾音等攝錄設(shè)備，實(shí)現(xiàn)三維圖形和三維音效來(lái)模擬人和環(huán)境之間場(chǎng)景的拾取，多個(gè)教室通過特殊的輸入設(shè)備和一些能實(shí)現(xiàn)三維圖形和三維音效的特殊輸出設(shè)備，真實(shí)呈現(xiàn)在空氣中的主課室教學(xué)光學(xué)立體影像，各分教室還可以現(xiàn)場(chǎng)與主講教師交流。并同步錄制仿真教學(xué)內(nèi)容，作為課件保存錄入資源庫(kù)中。網(wǎng)絡(luò)學(xué)院的學(xué)生可在課堂或家中電腦上，調(diào)用資源，遠(yuǎn)程課堂上的特殊設(shè)備也真實(shí)呈現(xiàn)在空氣中的主課室教學(xué)光學(xué)立體影像，與現(xiàn)場(chǎng)無(wú)誤。人工智能管理平臺(tái)集中監(jiān)測(cè)、控制和管理，教師可在辦公室或家中的計(jì)算機(jī)上，利用人工智能管理平臺(tái)的多媒體教學(xué)系統(tǒng)，遠(yuǎn)程開啟網(wǎng)絡(luò)教室，同在網(wǎng)絡(luò)多媒體教室中的學(xué)生們實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)虛擬仿真場(chǎng)景答疑。可將多次答疑場(chǎng)景自動(dòng)匯編入庫(kù)，與相關(guān)課程智能結(jié)合，當(dāng)點(diǎn)播網(wǎng)絡(luò)虛擬課程，真實(shí)再現(xiàn)上課場(chǎng)景，學(xué)生有疑問時(shí)，可即時(shí)點(diǎn)擊提問，人工智能管理平臺(tái)隨即快速智能搜索虛擬課程答疑庫(kù)，如有相關(guān)知識(shí)即刻虛擬回復(fù)場(chǎng)景，如沒有隨即跳過繼續(xù)上課，而此問題現(xiàn)場(chǎng)攝錄保存到虛擬仿真場(chǎng)景答疑系統(tǒng)，在下次相關(guān)教師登陸遠(yuǎn)程點(diǎn)對(duì)點(diǎn)虛擬仿真場(chǎng)景答疑系統(tǒng)時(shí)，人工智能管理平臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)插入其中，與現(xiàn)場(chǎng)答疑無(wú)異，隨答疑量增多，人工智能管理平臺(tái)上的智能搜索虛擬課程答疑庫(kù)容量增大，將能即時(shí)回復(fù)大多數(shù)疑難需求。

四　結(jié)束語(yǔ)

信息時(shí)代的到來(lái)，社會(huì)節(jié)奏的加快，知識(shí)呈現(xiàn)出高速增長(zhǎng)和快速更新之勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，還會(huì)有更多的新技術(shù)應(yīng)用在教育技術(shù)中，光技術(shù)就是其中重要的一項(xiàng)，21世紀(jì)將是光技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的時(shí)代。

參考文獻(xiàn)

[1]張祖忻.教育技術(shù)是一項(xiàng)解決教育問題的系統(tǒng)技術(shù)[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2006，(2)：5―10.

第8篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：三維模型，Creator，LOD，DOF

 

1 引言

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，簡(jiǎn)稱VR）是20世紀(jì)80 年代末90 年代初崛起的一種實(shí)用技

術(shù)，它以構(gòu)想性(Imagination)、交互性(Interaction)、沉浸性（Immersion）三大特點(diǎn)為用戶

提供臨場(chǎng)感。場(chǎng)景建模是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最重要的表現(xiàn)形式之一，它匯集了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、多媒體技術(shù)等多項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)。場(chǎng)景建模用計(jì)算機(jī)軟、硬件對(duì)事物進(jìn)行模擬，這種模擬要?jiǎng)?chuàng)造一個(gè)由三維數(shù)據(jù)信息所構(gòu)成的可操控的空間。其最重要的目標(biāo)是真實(shí)體驗(yàn)和后期的方便自然的人機(jī)交互。目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景與科學(xué)價(jià)值已引起了人們的廣泛關(guān)注，特別是在軍事、教育訓(xùn)練、工程技術(shù)、建筑工程、醫(yī)學(xué)等方面有廣泛的應(yīng)用前景。

高架庫(kù)仿真系統(tǒng)可以作為部隊(duì)倉(cāng)庫(kù)管理人員的訓(xùn)練系統(tǒng)，本文主要是探討虛擬現(xiàn)實(shí)軟件Multigen Creator（以下簡(jiǎn)稱Creator）在高架庫(kù)場(chǎng)景建模（如圖1所示）的中的應(yīng)用。

2 Creator簡(jiǎn)介

Creator是美國(guó)MultiGen-Paradigm公司推出的一種建模軟件系統(tǒng)，專門創(chuàng)建用于視景仿真的實(shí)時(shí)三維模型。它性能優(yōu)越、系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定性好，具有其它建模軟件無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在可視化仿真領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，如圖2所示。它具有強(qiáng)大的建模功能，可為眾多的不同圖像發(fā)生器提供建模系統(tǒng)及工具；同時(shí)，它提供更靈活的Open Flight格式，該格式成為三維建模領(lǐng)域中流行的圖像生成格式，并成為仿真領(lǐng)域的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Creator的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）具有多種視圖結(jié)構(gòu)與開發(fā)工具，有類似于AutoCAD以及3Dmax的菜單及視圖架構(gòu)，使用方便。

（2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)清晰，便于快速建模與維護(hù)。作為一種層次性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，Creator使用幾何層次結(jié)構(gòu)和屬性來(lái)描述三維物體，可以對(duì)幾何層的數(shù)據(jù)進(jìn)行直接操作。

（3）采用LOD（Level of Detail）節(jié)點(diǎn)技術(shù)使創(chuàng)建、結(jié)構(gòu)化、修改和優(yōu)化模型數(shù)據(jù)庫(kù)更容易，數(shù)據(jù)處理更加合理，高效，非常適用于大型的視景仿真建模。LOD是Creator數(shù)據(jù)處理的主要技術(shù)之一，它根據(jù)觀察視點(diǎn)的位置，來(lái)確定模型的精細(xì)程度，距離視點(diǎn)近的模型精細(xì)度高，而距離視點(diǎn)遠(yuǎn)的模型精細(xì)度低。

（4）采用DOF（Degree of Freedom）節(jié)點(diǎn)技術(shù)以實(shí)現(xiàn)后期的人機(jī)交互。DOF技術(shù)也是Creator數(shù)據(jù)處理的主要技術(shù)之一，它是通過為動(dòng)態(tài)模型設(shè)置一個(gè)DOF父節(jié)點(diǎn)，然后，在Vega（視景驅(qū)動(dòng)軟件）中通過控制DOF節(jié)點(diǎn)來(lái)控制其子節(jié)點(diǎn)（該動(dòng)態(tài)模型）在虛擬場(chǎng)景中運(yùn)動(dòng)。

另外，Creator完成三維建模與傳統(tǒng)的AutoCAD、3Dmax建模方法有很大的不同，Creator更多的考慮系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性，它采用紋理、光照等技術(shù)來(lái)提高逼真度，減小數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)冗余性，使存儲(chǔ)格式更精煉，滿足觀眾和仿真之間的動(dòng)態(tài)交互。

3 場(chǎng)景建模

高架庫(kù)場(chǎng)景建模的流程圖如圖3所示。

（1）模型設(shè)計(jì)

高架庫(kù)需要建立的場(chǎng)景三維模型劃分為兩大部分：靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型。。靜態(tài)模型主要包括：庫(kù)房、控制臺(tái)、高架、軌道等。動(dòng)態(tài)模型主要包括：分揀帶、RGV車、傳送帶、垛機(jī)、轉(zhuǎn)向車、戰(zhàn)儲(chǔ)箱等。另外，還需要掌握整個(gè)倉(cāng)庫(kù)的物體的布局以及哪些物體的表面需要使用貼圖以增加逼真度。對(duì)于需要實(shí)時(shí)交互控制的物體要重點(diǎn)考慮，比如垛機(jī)、控制屏，其中控制屏內(nèi)的每一個(gè)按鈕都需要建模，這是因?yàn)閷?shí)時(shí)交互時(shí)需要操縱它來(lái)控制垛機(jī)的運(yùn)動(dòng)。

（2）實(shí)物數(shù)據(jù)收集

實(shí)地考察高架庫(kù)，采集實(shí)物屬性數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)：通過測(cè)量獲得庫(kù)房、內(nèi)部設(shè)備的尺寸和位置坐標(biāo)等屬性數(shù)據(jù)，通過拍攝獲得實(shí)物的真實(shí)紋理數(shù)據(jù)和參數(shù)。需要說(shuō)明的是，根據(jù)模型設(shè)計(jì)所述，對(duì)于具有比較復(fù)雜的表面或者無(wú)足輕重、可使用貼圖建模的物體，比如控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)屏幕、地面紋理、戰(zhàn)儲(chǔ)箱的表面迷彩，需要拍下其表面的圖像，處理后用于最后的紋理建模。拍攝時(shí)盡量正面拍，不要開閃光燈，因?yàn)殚W光燈所造成的光斑可能會(huì)和虛擬環(huán)境及所設(shè)燈光不符。

（3）實(shí)物建模

建模的關(guān)鍵技術(shù)是坐標(biāo)系的各種變換，這是使用Creator進(jìn)行建模的基礎(chǔ)。建模的一般方法是：首先，利用所獲得的屬性數(shù)據(jù)在Creator中分別建立各實(shí)物的模型，然后，把它們集成到場(chǎng)景中。下面僅對(duì)高架庫(kù)建模的特點(diǎn)及其方法介紹如下：

① 高架庫(kù)組成元素的多樣性決定了其三維模型的復(fù)雜程度非常高，其數(shù)據(jù)庫(kù)的面片數(shù)量很大，要驅(qū)動(dòng)這么大的場(chǎng)景，計(jì)算機(jī)要顯示的面片數(shù)是很多的，為了能夠節(jié)省系統(tǒng)資源，可以將一些離瀏覽者比較遠(yuǎn)的模型進(jìn)行一些顯示上的細(xì)節(jié)調(diào)整，這就需要用到LOD節(jié)點(diǎn)技術(shù)。通過LOD節(jié)點(diǎn)我們可以將高架、戰(zhàn)儲(chǔ)箱、傳送帶的轉(zhuǎn)軸（它們占了整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的50%）進(jìn)行一些細(xì)節(jié)顯示的控制，讓它們?cè)陔x瀏覽者不同的距離時(shí)顯示不同精度的模型。

以戰(zhàn)儲(chǔ)箱為例，當(dāng)距離很近時(shí)應(yīng)顯示最高精度的細(xì)節(jié)，比如，這時(shí)因?yàn)樾枰蜷_它的門取放器材，所以它的門要顯示出來(lái)；距離稍遠(yuǎn)時(shí)，只能看到其外表，所以可以把門所在面上的所有面片合并為一個(gè)面片；當(dāng)距離再遠(yuǎn)些，其頂部的面片可以去掉，漫游到倉(cāng)庫(kù)庫(kù)房外時(shí)，則不再顯示該戰(zhàn)儲(chǔ)箱。那么，可以使用LOD技術(shù)實(shí)現(xiàn)這三個(gè)細(xì)節(jié)層次，具體設(shè)置步驟如下：

首先，在數(shù)據(jù)庫(kù)中該戰(zhàn)儲(chǔ)箱DOF節(jié)點(diǎn)（其名稱為4_1_2）下創(chuàng)建三個(gè)LOD節(jié)點(diǎn)，分別為：LOD_1作為最近距離節(jié)點(diǎn)，LOD_2作為中距離節(jié)點(diǎn)，LOD_3作為遠(yuǎn)距離節(jié)點(diǎn)，如圖4所示。LOD的有效距離范圍是SwitchOut-Switch In，Switch Out表示模型距離瀏覽者的最近距離，SwitchIn表示模型距離瀏覽者的最遠(yuǎn)距離，在圖4中，它們的有效距離分別為0-50米、50米-80米、80米-200米。當(dāng)距離超出200米時(shí)就看不到它了，因?yàn)閳?chǎng)景不再渲染它了，這就加快了漫游的速度。

然后，根據(jù)距離越近精度越高的原則設(shè)置三個(gè)LOD節(jié)點(diǎn)下的戰(zhàn)儲(chǔ)箱模型的細(xì)節(jié)。

最后，需要在視景仿真軟件中調(diào)用該文件，以查看該戰(zhàn)儲(chǔ)箱的細(xì)節(jié)控制的效果，然后適當(dāng)調(diào)整各LOD節(jié)點(diǎn)的SwitchOut和Switch In參數(shù)值即可。

② 高架庫(kù)需要?jiǎng)?chuàng)建的動(dòng)態(tài)模型數(shù)量很多，如果在Vega中通過為這些設(shè)備（包括設(shè)備上局部的動(dòng)態(tài)構(gòu)件）設(shè)置不同的Player（Vega中可被驅(qū)動(dòng)的對(duì)象），那么任務(wù)量太大，而且不便于人機(jī)交互以及模型之間的關(guān)聯(lián)動(dòng)作的設(shè)置。Creator的DOF節(jié)點(diǎn)技術(shù)可以很好的解決這個(gè)問題。。下面以垛機(jī)（如圖5所示）為例說(shuō)明DOF的設(shè)置方法。

垛機(jī)需要?jiǎng)討B(tài)控制的部分包括：垛機(jī)、載物平臺(tái)、叉桿（包括低、中、高三組，作用是從高架上取送戰(zhàn)儲(chǔ)箱等）。它們之間的關(guān)系是“父子”關(guān)系，“父”帶著“子”一起運(yùn)動(dòng)，“子”的運(yùn)動(dòng)不影響“父”的運(yùn)動(dòng)。所以，在數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建DOF節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，需要按照它們之間的“父子”順序，自上而下建立5個(gè)DOF節(jié)點(diǎn)，名稱分別為duoji、pingtai、cha_down、cha_middle、cha_up，然后把垛機(jī)、載物平臺(tái)、低叉桿、中叉桿、高叉桿的模型分別設(shè)置為這五個(gè)DOF節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)即可，如圖6所示。這樣，在視景仿真軟件（比如Vega）中就可以通過DOF節(jié)點(diǎn)來(lái)分別控制垛機(jī)、載物平臺(tái)、低叉桿、中叉桿、高叉桿等模型的運(yùn)動(dòng)了。

（4）編輯紋理

由于高架庫(kù)模型數(shù)量很大，需要使用大量的貼圖，所以在編輯紋理時(shí)，一定要用圖形處理軟件將圖像處理得盡可能最小，以圖像不失真為準(zhǔn)。否則，圖像太大會(huì)消耗掉大量的顯存，影響實(shí)時(shí)渲染的速度。

對(duì)紋理貼圖寬高比只要求和所應(yīng)用的面相同或大致相同的圖像來(lái)說(shuō)，只要把它的寬高比、明亮度、色調(diào)等稍作調(diào)整就可以了，如戰(zhàn)儲(chǔ)箱的貼圖處理。

圖形格式要和后期使用的實(shí)時(shí)場(chǎng)景仿真軟件所支持的格式相符，比如Vega 支持的紋理的格式有RGB、RGBA、INT、INTA、BMP、JPG。

（5）紋理建模

紋理建模就是把編輯好的真實(shí)場(chǎng)景的紋理貼圖應(yīng)用到相應(yīng)的模型上，所有使用的貼圖都放在貼圖庫(kù)里進(jìn)行統(tǒng)一管理。圖7所示是將編輯好的戰(zhàn)儲(chǔ)箱的正面紋理作為貼圖應(yīng)用到它的模型表面。。

最后，導(dǎo)出為.flt文件。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以基于Creator建模工具進(jìn)行高架庫(kù)的場(chǎng)景建模的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，說(shuō)明了Creator在創(chuàng)建用于視景仿真的實(shí)時(shí)三維模型方面，具有其他建模軟件沒有的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，非常適合像高架庫(kù)一樣海量數(shù)據(jù)的大場(chǎng)景的建模。另外，本文所闡述的建模流程、高架庫(kù)建模中的實(shí)際要求及其解決方法對(duì)所有基于Creator進(jìn)行的場(chǎng)景建模都有一定的借鑒意義和實(shí)用價(jià)值。

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第9篇：虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)；森林培育

中圖分類號(hào)：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）03-0283-02

森林培育學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，包括林木種苗繁育、森林營(yíng)造、森林撫育、主伐更新等技術(shù)內(nèi)容[1，2]。實(shí)踐教學(xué)作為理論教學(xué)延伸和驗(yàn)證，更具有直觀性，在提高學(xué)生吸收理論知識(shí)、掌握基本技能、增強(qiáng)操作能力方面起著重要作用[3]。如何將新的教學(xué)手段與這門傳統(tǒng)課程結(jié)合、更好地服務(wù)于教學(xué)活動(dòng)、提高森林培育學(xué)實(shí)踐教學(xué)效果是當(dāng)務(wù)之急。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)將網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、多媒體教學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，能夠?qū)崿F(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式不能達(dá)到或難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)效果。隨著虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)在各種教育領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸增多，必將對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)體系、教學(xué)模式、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)手段等產(chǎn)生深刻的影響[4]。

一、森林培育虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)建設(shè)提出的背景

森林培育是從林木種子、苗木、造林到林木成林、成熟的整個(gè)培育過程中按既定培育目標(biāo)和客觀自然規(guī)律所進(jìn)行的綜合培育活動(dòng)，是森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的主要組成部分和基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。森林培育學(xué)包括良種壯苗培育、造林、林分撫育、主伐更新等內(nèi)容，具有明顯的技術(shù)性、實(shí)踐性、區(qū)域性和學(xué)科前沿性，是林學(xué)專業(yè)的主干課程和重點(diǎn)課程。由于森林培育過程周期長(zhǎng)、工序復(fù)雜，有些實(shí)驗(yàn)因存在危險(xiǎn)性而難以在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中實(shí)施，理論教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)實(shí)踐需求不同步，使得學(xué)生不能全程參與和體驗(yàn)生產(chǎn)實(shí)踐技術(shù)與效果，而靜態(tài)的多媒體課堂教學(xué)和片斷化的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)容易導(dǎo)致學(xué)生形成惰性，造成思維能力下降?，F(xiàn)代林業(yè)的整體發(fā)展，森林培育規(guī)模和質(zhì)量的提高，科技成果在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，生產(chǎn)基地的布局和項(xiàng)目管理的運(yùn)行等所提供的經(jīng)驗(yàn)沒有完全充實(shí)到森林培育的教學(xué)去，也限制了學(xué)生生產(chǎn)實(shí)踐能力的提高。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，將森林營(yíng)造與培育過程置于直觀、生動(dòng)、形象的生產(chǎn)實(shí)踐場(chǎng)景中，課程教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)相吻合，實(shí)現(xiàn)教與學(xué)的互動(dòng)性，使學(xué)生的想象力、思維能力得以充分發(fā)揮，在此過程中思考如何利用森林培育技術(shù)提高森林生產(chǎn)力，從而進(jìn)一步完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和技能培養(yǎng)、提升教學(xué)質(zhì)量和效果。

二、森林培育虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)

1.森林培育虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)模塊設(shè)計(jì)。森林培育是一門綜合性的實(shí)踐性強(qiáng)的課程，涉及與林木生長(zhǎng)相關(guān)的基礎(chǔ)理論及林分經(jīng)營(yíng)的專業(yè)課程，同時(shí)又需要應(yīng)用3S技術(shù)以解決營(yíng)林設(shè)計(jì)的問題，因此在進(jìn)行森林培育虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)林木的生長(zhǎng)發(fā)育階段及相應(yīng)的技術(shù)要點(diǎn)，設(shè)置了三個(gè)模塊的仿真實(shí)驗(yàn)，見表1。

2.林木工廠化育苗技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。隨著林業(yè)科技的發(fā)展，在林木良種化和無(wú)性系化的基礎(chǔ)上，林木育苗已實(shí)現(xiàn)了工廠化生產(chǎn)，包括組培育苗和輕基質(zhì)容器育苗技術(shù)。該部分對(duì)于學(xué)生學(xué)習(xí)現(xiàn)代化育苗生產(chǎn)作業(yè)方式、掌握規(guī)?；M織苗木生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)具有重要的指導(dǎo)作用。由于育苗技術(shù)繁鎖、培育時(shí)間長(zhǎng)，學(xué)生難以完成整個(gè)苗木培育過程的實(shí)驗(yàn)，往往不能理解或掌握育苗關(guān)鍵技術(shù)。通過模擬林木組織培養(yǎng)以及容器育苗等過程，使學(xué)生在學(xué)習(xí)理論課的同時(shí)，通過直觀演示與操作，系統(tǒng)地掌握工廠化育苗的全過程。

3.人工林造林技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。人工林造林技術(shù)包括造林規(guī)劃設(shè)計(jì)、林地清理、整地、種植點(diǎn)配置、施基肥、密度設(shè)置、栽植等環(huán)節(jié)，這是人工林高產(chǎn)栽培的首要部分。在課程授課中講解了造林技術(shù)，并進(jìn)行了部分環(huán)節(jié)的操作，但由于造林技術(shù)環(huán)節(jié)跨越冬季、春季以至夏季三個(gè)季節(jié)，生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，個(gè)別工序與理論教學(xué)時(shí)間不能匹配，且涉及范圍廣、技術(shù)內(nèi)容多、實(shí)習(xí)成本高等因素，使學(xué)生不能深刻理解和感知工程造林的環(huán)境與技術(shù)要求，不能將基礎(chǔ)理論與實(shí)踐相結(jié)合。選擇南方種植面積最大的桉樹、杉木、馬尾松作為培育對(duì)象，采用虛擬仿真技術(shù)對(duì)人工林造林各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性，提高學(xué)習(xí)效果。

4.人工林撫育技術(shù)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)。加強(qiáng)人工林的撫育管理，創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，及時(shí)調(diào)控林木的生長(zhǎng)發(fā)育，是保證桉樹成活、成材的關(guān)鍵。一般在造林后的三年內(nèi)需要進(jìn)行林分撫育，主要包括除草、施肥、修枝、間伐等技術(shù)。各技術(shù)環(huán)節(jié)所實(shí)施的季節(jié)不同，而且林木資源消耗大、技術(shù)復(fù)雜、成本高，在有限的學(xué)習(xí)周期內(nèi)，無(wú)法全程參與、跟蹤和感知林分撫育的實(shí)施及效果，并且除草劑的使用涉及用藥危險(xiǎn)性和林分安全性的問題，這些因素學(xué)生實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)受到限制。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過人機(jī)互動(dòng)、場(chǎng)景重現(xiàn)的方式，綜合運(yùn)用相關(guān)的理論知識(shí)，體驗(yàn)和掌握人工林撫育各個(gè)環(huán)節(jié)過程。

三、森林培育虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的功能與效果

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建設(shè)，是豐富森林培育實(shí)踐教學(xué)資源，推動(dòng)信息化條件下傳統(tǒng)教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，同時(shí)也提高了教師的教學(xué)能力，增強(qiáng)服務(wù)社會(huì)和校企協(xié)同創(chuàng)新能力。

1.改善以教師講授為中心的教學(xué)模式。通過人機(jī)交互進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作與數(shù)據(jù)處理，真實(shí)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過程，將枯燥的學(xué)習(xí)過程游戲化，極大地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的師生互動(dòng)平臺(tái)可以不受時(shí)間和地點(diǎn)的限制，學(xué)生和教師可以通過互動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行交流，在節(jié)約教學(xué)資源與教學(xué)師資的情況下，很好地完成教學(xué)目的，提高教學(xué)的質(zhì)量。

2.預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)和復(fù)習(xí)實(shí)驗(yàn)的功能。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)中，學(xué)生跟著設(shè)定好的實(shí)驗(yàn)步驟做，缺乏主觀能動(dòng)性，而純文字的預(yù)習(xí)理解加大了預(yù)習(xí)的難度。森林培育學(xué)中的林木工廠化育苗技術(shù)部分，雖然在課堂上教師系統(tǒng)地介紹了工廠化育苗的流程，但沒有實(shí)際場(chǎng)景的情況下，學(xué)生仍不能掌握好育苗技術(shù)。如果學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容文字的同時(shí)，在電腦上操作虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)林木組織培養(yǎng)以及容器育苗技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬操作，再通過虛實(shí)結(jié)合，學(xué)生可以在理論授課及實(shí)踐活動(dòng)之前或之后，較系統(tǒng)地掌握現(xiàn)代林木育苗技術(shù)，加深對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解程度，提高動(dòng)手能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)于學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理、明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒗砬鍖?shí)驗(yàn)步驟、理解實(shí)驗(yàn)知識(shí)起到很好的作用。

3.可進(jìn)行周期長(zhǎng)、危險(xiǎn)性高、成本高的實(shí)驗(yàn)。把抽象的概念形象化透過現(xiàn)象看本質(zhì)，能直觀地進(jìn)行無(wú)法全程參與的實(shí)驗(yàn)或?qū)嵺`活動(dòng)，例如人工林造林和人工林撫育技術(shù)仿真實(shí)驗(yàn)，通過模擬操作造林技術(shù)工序、林分撫育措施，并可進(jìn)行演示和重復(fù)操作，對(duì)林分撫育后林木生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析，達(dá)到身臨其境的模擬效果。此實(shí)驗(yàn)解決了因撫育周期長(zhǎng)、成本高而無(wú)法開設(shè)相關(guān)實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)課的問題，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，更加深刻理解理論教學(xué)內(nèi)容。同時(shí)也節(jié)約了實(shí)踐教學(xué)的成本。

《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010―2020年》和《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020年）》對(duì)高等教育信息化建設(shè)提出了明確的要求[5]。將信息技術(shù)與教學(xué)深度融合，挖掘?qū)W生自主學(xué)習(xí)、自主管理和自主服務(wù)的潛能，是現(xiàn)代教育模式和現(xiàn)代教育技術(shù)的要求。在教學(xué)中，將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與學(xué)生動(dòng)手操作的真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)行，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源的共享，更好地服務(wù)于卓越農(nóng)林工程師的培養(yǎng)目標(biāo)。

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