虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

【摘要】隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，虛擬仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的作用也越來(lái)越明顯。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。本論文通過(guò)闡論虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機(jī)器人機(jī)械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)，從而研究它的價(jià)值和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益，并探析了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)/平臺(tái)；虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)；實(shí)訓(xùn)教學(xué)

一、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究

虛擬仿真系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在它可以讓使用者借助于專用的視、聽(tīng)、觸覺(jué)等具有感知功能的設(shè)備，進(jìn)入仿真系統(tǒng)制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環(huán)境中的人和物體進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，從而感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象，最終達(dá)到身臨其境的效果。它的組成主要是把計(jì)算機(jī)作為主要的部分，其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術(shù)構(gòu)建起一個(gè)逼真的虛擬系統(tǒng)。從它的組成部分和應(yīng)用程序來(lái)看，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)對(duì)三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行重點(diǎn)研究。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人上的應(yīng)用設(shè)計(jì)主要是利用三維建模軟件，通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)言建立虛擬環(huán)境中的實(shí)體模型表現(xiàn)出來(lái)，最后通過(guò)描述它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，快速、真實(shí)地顯示三維虛擬工業(yè)機(jī)器人，并為工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)提供一個(gè)研究觀察平臺(tái)。本段主要通過(guò)對(duì)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究，來(lái)發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和研究其未來(lái)的發(fā)展方向。

Maya軟件是美國(guó)Autodesk公司出品的世界頂級(jí)的三維動(dòng)畫軟件，通過(guò)對(duì)Maya軟件的運(yùn)用，能夠使虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)在一定程度上提高制作三維動(dòng)畫的效率和品質(zhì)，調(diào)節(jié)出仿真的角色動(dòng)畫，使其得出更加真實(shí)的效果。這是因?yàn)镸aya軟件不僅僅包括一般三維和視覺(jué)效果制作的功能，而且還能夠和世界上最先進(jìn)的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運(yùn)動(dòng)匹配技術(shù)相結(jié)合，使得虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)所創(chuàng)造出的畫面更加真實(shí)有立體感。

二、虛擬仿真技術(shù)在各領(lǐng)域內(nèi)的作用

隨著科技的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在一些高科技等高端領(lǐng)域的地位越來(lái)越凸顯出來(lái)，地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與開(kāi)發(fā)、手機(jī)游戲設(shè)計(jì)及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價(jià)值更為突出。

Maya軟件是虛擬仿真技術(shù)的一種，它應(yīng)用的對(duì)象是專業(yè)的影視廣告，角色動(dòng)畫，電影特技等。它能夠在工作的過(guò)程中展現(xiàn)的比較靈活，易學(xué)易用，制作出動(dòng)畫的效率非常高，渲染出畫面的真實(shí)效果比較強(qiáng)，它對(duì)畫面中角色動(dòng)作的捕捉尤為清晰，與畫面角色的綁定的聯(lián)系性也十分緊密，是虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)中一個(gè)比較不錯(cuò)的系統(tǒng)軟件。MAX軟件它最開(kāi)始的應(yīng)用是在電腦游戲中的動(dòng)畫制作，后來(lái)又進(jìn)一步的開(kāi)始參與影視片的特效制作，MAX軟件還被廣泛地應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域，也就是虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)當(dāng)中。它強(qiáng)大的立體三維功能被新媒體、影視動(dòng)畫、游戲動(dòng)畫等領(lǐng)域廣泛運(yùn)用。

三、虛擬仿真技術(shù)為機(jī)器智能實(shí)驗(yàn)課帶來(lái)的好處

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代化的社會(huì)帶來(lái)了許多的方便，讓機(jī)器實(shí)驗(yàn)課、項(xiàng)目實(shí)訓(xùn)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)越來(lái)越豐富化。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。通過(guò)對(duì)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，使得上級(jí)和下級(jí)、老師和學(xué)生的客戶信息以及實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)、模擬操作、技能測(cè)評(píng)等等的信息存儲(chǔ)在管理信息庫(kù)中，與此同時(shí)，上級(jí)和下級(jí)或是老師和學(xué)生之間就可以通過(guò)客戶機(jī)對(duì)下級(jí)或者學(xué)生之間的實(shí)訓(xùn)進(jìn)行遠(yuǎn)程的指導(dǎo)與管理。

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，虛擬仿真技術(shù)在在現(xiàn)代職業(yè)技能教學(xué)中的作用也越來(lái)越明顯。虛擬仿真技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，將為機(jī)器智能實(shí)驗(yàn)課等實(shí)訓(xùn)課程帶來(lái)更多的方便和益處。由于它能夠?yàn)槿藗兲峁┮环N高級(jí)的人機(jī)接口，具備交互性、想象性、沉浸性等特點(diǎn)，所以它主要的應(yīng)用領(lǐng)域在政府、企業(yè)、學(xué)校等這些需要實(shí)訓(xùn)學(xué)習(xí)環(huán)境的地方。

四、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)

作為一項(xiàng)新興的科學(xué)技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)還處在一個(gè)不斷探索前進(jìn)與不斷完善的階段當(dāng)中，其發(fā)展趨勢(shì)呈一個(gè)不斷上升的大幅增長(zhǎng)的趨勢(shì)。從目前來(lái)看，雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了虛擬仿真技術(shù)對(duì)于職業(yè)教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實(shí)際中，依然存在著許多問(wèn)題亟待解決，因此虛擬仿真技術(shù)正在與教育、培訓(xùn)等領(lǐng)域不斷地相適應(yīng)和匹配。

其次，雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了虛擬仿真技術(shù)對(duì)于職業(yè)教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實(shí)際中，依然存在著許多問(wèn)題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都認(rèn)識(shí)到了虛擬仿真技術(shù)對(duì)于職業(yè)教育實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實(shí)際中，依然存在著許多問(wèn)題亟待解決。例如：虛擬仿真技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)硬件的要求比較高，但是這些方面的發(fā)展不能夠滿足人們對(duì)虛擬仿真技術(shù)的需要，虛擬仿真軟件數(shù)據(jù)是一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，三維立體仿真軟件的應(yīng)用對(duì)顯卡和顯示器等也有很高的要求，也就是說(shuō)，虛擬仿真系統(tǒng)對(duì)硬件的要求較高。因此需要對(duì)計(jì)算機(jī)及相關(guān)硬件的發(fā)展有一個(gè)更高的要求。最后，教學(xué)類虛擬仿真軟件的質(zhì)量還有待提高、對(duì)虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一和對(duì)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，這些都是需要發(fā)展改善的地方，也是未來(lái)虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大的趨勢(shì)。

五、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的價(jià)值和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)作為一個(gè)高端的科技系統(tǒng)，對(duì)政府、企業(yè)、學(xué)校等的發(fā)展，起到了至關(guān)重要的作用，并為其創(chuàng)造了更大的價(jià)值。同時(shí)虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，也在打開(kāi)了市場(chǎng)，擴(kuò)大了市場(chǎng)份額的同時(shí)為市場(chǎng)創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟(jì)利益。

在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)的今天，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)也為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做了一定的貢獻(xiàn)，為市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展添磚加瓦，在自己發(fā)展得同時(shí)也促進(jìn)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此，我們應(yīng)當(dāng)不斷地發(fā)展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，使其深入到更多的地方，讓更多的地方和人們體會(huì)到虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)為人們帶來(lái)的價(jià)值。

總結(jié)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的日漸完善，使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來(lái)，政府、企業(yè)、學(xué)校等地方對(duì)其的應(yīng)用，也促進(jìn)了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展。本論文通過(guò)闡論虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機(jī)器人機(jī)械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢(shì)的研究，探討了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的價(jià)值和市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，同時(shí)也為虛擬仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉仲波 李瑞濤 《擬仿真技術(shù)在城市軌道交通工程實(shí)訓(xùn)中的應(yīng)用》 吉林大學(xué)交通學(xué)院、吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2012年第12期

第2篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：工科院校；三維仿真技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)；教學(xué)應(yīng)用

1.引言

隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的要求。工業(yè)生產(chǎn)及其制造業(yè)愈發(fā)顯得重要。伴隨著德國(guó)工業(yè)4.0的提出，所謂的第四次工業(yè)革命已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)。為了時(shí)代的需求，世界各國(guó)相繼推出了工業(yè)改革計(jì)劃與發(fā)案，共同推動(dòng)世界工業(yè)化的再一次升級(jí)。這不僅是時(shí)代的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，也是國(guó)家的挑戰(zhàn)機(jī)遇。

在工業(yè)4.0的背景下，工科院校在人才培養(yǎng)方面顯得極其重要。這不僅是國(guó)內(nèi)工科院校的機(jī)遇更是挑戰(zhàn)；社會(huì)對(duì)工科類人才的要求，不僅僅在理論知識(shí)方面，更重要是能掌握先進(jìn)技術(shù)，擁有實(shí)際操作能力及工程經(jīng)驗(yàn)。工科教學(xué)要以實(shí)踐為基礎(chǔ)，培養(yǎng)其動(dòng)手能力[3]；首先優(yōu)化教學(xué)方式，根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，將三維仿真技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)中，改善傳統(tǒng)的教學(xué)方式，使學(xué)生從課堂上獲得實(shí)際的操作能力，如同在工廠一般，不僅是理論知識(shí)的獲得，更是實(shí)際能力獲得，充分體現(xiàn)工科學(xué)生的最基本素質(zhì)：主動(dòng)思維判斷與綜合分析能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、工程設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新與創(chuàng)造能力、復(fù)合能力[4]。通過(guò)三維仿真技術(shù)將實(shí)際的模型、設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)等實(shí)際場(chǎng)景與效果展示給學(xué)生，從而真正的實(shí)現(xiàn)解放課堂，優(yōu)化課堂，培養(yǎng)出真正的工科類的杰出人才。

2.三維仿真技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

2.1.國(guó)外

自從1962年，Morton？Heilig發(fā)明實(shí)感全景仿真機(jī)以來(lái)，三維仿真技術(shù)便在美國(guó)、歐洲、日本等一些國(guó)家和地區(qū)迅速開(kāi)展起來(lái)。隨著科技的進(jìn)步，時(shí)代的發(fā)展，三維仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)越來(lái)越受到世界各國(guó)的關(guān)注，以三個(gè)I為代表，即Immersion（沉浸感）、Interaction（交互性―）、Imagination（思維構(gòu)想性），作為三維仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最本質(zhì)的特點(diǎn)，在發(fā)展的過(guò)程中融入了其它相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)。近些年，三維仿真技術(shù)結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在世界各國(guó)普遍應(yīng)用，不僅在軍事、航空航天、地理地形、工業(yè)領(lǐng)域[1]，更在生活、交通、教學(xué)研究、旅游等領(lǐng)域普遍運(yùn)用起來(lái)；如英國(guó)路虎汽車采用人性化的仿真虛擬技術(shù)向客戶提供模擬車型體驗(yàn)；美國(guó)先靈葆雅公司生產(chǎn)的抗過(guò)敏藥開(kāi)瑞坦在廣告中將三維虛擬技術(shù)應(yīng)用于廣告人物形象等。

與此同時(shí)，眾多世界名校也運(yùn)用三維仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，開(kāi)展教學(xué)與科技研究，如：美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)（UNC）、麻省理工學(xué)院（MIT） 、華盛頓大學(xué)、喬治梅森大學(xué)；日本奈良尖端技術(shù)研究生院大學(xué)、東京大學(xué)等世界名校早已在上個(gè)世紀(jì)就開(kāi)始了相關(guān)方面的技術(shù)研究。幾十年的發(fā)展使美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、日本等一些發(fā)達(dá)國(guó)家，在這個(gè)領(lǐng)域已走在世界前列，并迅速融合到生活的各個(gè)方面。不僅使國(guó)家經(jīng)濟(jì)有所提升，更從科技及教學(xué)等眾多方面有了極大的突破。

2.2.國(guó)內(nèi)

隨著國(guó)際間的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，國(guó)家對(duì)科技的重視更加重視，國(guó)內(nèi)部分研究機(jī)構(gòu)開(kāi)始發(fā)展中國(guó)的三維虛擬仿真技術(shù)。由于國(guó)情的原因，中國(guó)在這方面的技術(shù)與世界的發(fā)展水平有一定的差距[1]，但近些年的努力使我國(guó)在三維虛擬仿真技術(shù)也取得了一些相應(yīng)的成就，建立以一些科技研究機(jī)構(gòu)，將三維虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用到工業(yè)設(shè)計(jì)與科學(xué)教研工作中。逐步走進(jìn)其它領(lǐng)域：比如教學(xué)課堂，將三維虛擬仿真技術(shù)與理論教學(xué)只是相結(jié)合，進(jìn)一步提升教學(xué)的質(zhì)量。

尤其一些工科類的大學(xué)，根據(jù)學(xué)校的具體情況與實(shí)際能力，制定相關(guān)的工作計(jì)劃，融入教學(xué)工作與研究中例如：北京航空航天大學(xué)的計(jì)算機(jī)系根據(jù)自身特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了分布式三維虛擬環(huán)境網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，可以創(chuàng)造實(shí)時(shí)三維動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、虛擬現(xiàn)實(shí)演示環(huán)境、適用行員訓(xùn)練的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)；浙江大學(xué)CAD&CG國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了一套桌面型虛擬建筑環(huán)境實(shí)時(shí)漫游系統(tǒng)；清華大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)系對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)和臨場(chǎng)感的方面進(jìn)行了研究；一些相關(guān)高校取得了很大的成果，但在國(guó)內(nèi)眾多學(xué)校中還未廣泛運(yùn)用。傳統(tǒng)的教學(xué)體系依舊存在于很多高校中。

3.教學(xué)中的應(yīng)用

隨著科技的進(jìn)步，技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，工科院校傳統(tǒng)的教學(xué)方式已經(jīng)不滿足現(xiàn)代化工業(yè)對(duì)人才的要求，培養(yǎng)高素質(zhì)的工科類學(xué)生是學(xué)校的目標(biāo)，也是當(dāng)代工科院校的責(zé)任與義務(wù)。傳統(tǒng)課堂以老師講授為主，教授理論知識(shí)[2]，由于教學(xué)設(shè)備的不足、學(xué)生眾多、實(shí)踐地點(diǎn)不足、實(shí)驗(yàn)室不足等一些問(wèn)題制約之教學(xué)，使學(xué)生實(shí)際操作能力不足[3]，直接影響學(xué)生的創(chuàng)新與工程設(shè)計(jì)能力。

利用計(jì)算機(jī)作為基本工具，將三維仿真技術(shù)運(yùn)用到實(shí)際教學(xué)工作中，把抽象的概念與模型用電腦展示給學(xué)生，直觀感受與真實(shí)的效果。將實(shí)踐課程運(yùn)用三維虛擬仿真技術(shù)，創(chuàng)造虛擬空間，使學(xué)生感覺(jué)如同真實(shí)環(huán)境一般[2]，同時(shí)能進(jìn)行實(shí)際操作，鍛煉學(xué)生操作能力，展開(kāi)學(xué)生立體化想象空間，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力與想象力更加便于創(chuàng)造與創(chuàng)新[4]。例如機(jī)械設(shè)計(jì)，通過(guò)三維軟件如solidworks等創(chuàng)造模型，通過(guò)設(shè)計(jì)、模擬、分析等各方面的仿真的出實(shí)際效果。通過(guò)有限元分析，展示零件實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中效果。使學(xué)生更加清晰、具體的了解實(shí)際現(xiàn)實(shí)中的特點(diǎn)，同時(shí)學(xué)生能自作，培養(yǎng)其動(dòng)手能力，提升實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)。

如圖1 LED 燈受熱分布

如圖2 受熱后位移變化

運(yùn)用三維仿真技術(shù)（solidworks軟件），對(duì)模型進(jìn)行實(shí)體分析，通過(guò)模擬把抽象的現(xiàn)象直觀的展示在課堂上，避免只有理論沒(méi)有實(shí)際的模擬的教學(xué)課堂，同時(shí)解決了實(shí)驗(yàn)室不足的問(wèn)題。

如圖3 聚氯乙烯的懸浮聚合的模擬仿真流程圖[2]

如圖4 熱電廠生產(chǎn)框架圖

圖3、4是傳統(tǒng)教學(xué)課堂上的講授化工操作的實(shí)際流程圖與電力大學(xué)講授電廠發(fā)電過(guò)程的機(jī)構(gòu)框圖，學(xué)生不能深入了解其實(shí)際過(guò)程中的現(xiàn)象。

理論過(guò)程與實(shí)際現(xiàn)實(shí)總是有一定的差別[2]。通過(guò)三維虛擬仿真技術(shù)，運(yùn)用Solidworks、 3Dmax、Flunent等軟件模擬實(shí)際場(chǎng)景效果，創(chuàng)造立體環(huán)境，將實(shí)際過(guò)程的每個(gè)用動(dòng)畫場(chǎng)景展示，避免工廠實(shí)踐和一些實(shí)踐過(guò)程存在的問(wèn)題[2]，更加直觀了解生產(chǎn)的環(huán)節(jié)，從而達(dá)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的效果。培養(yǎng)出具有創(chuàng)新與創(chuàng)造能力以及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工科類人才，適應(yīng)社會(huì)的需求，顯示工科類院校的特點(diǎn)。

4.結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)單闡述了三維仿真技術(shù)國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，以及在工科教學(xué)中的應(yīng)用及相關(guān)成果。三維仿真技術(shù)應(yīng)用于工科教學(xué)中，優(yōu)化教學(xué)資源，極大的提高教學(xué)的質(zhì)量，同時(shí)解決院校資金不足與教學(xué)設(shè)備不齊全的問(wèn)題。解放了學(xué)生思想空間，在教學(xué)中從分的發(fā)揮了學(xué)生的主體地位與作用[1]，激發(fā)學(xué)生積極、主動(dòng)地參與教學(xué)過(guò)程中；培養(yǎng)其獨(dú)立創(chuàng)新素質(zhì)與實(shí)踐的能力。將工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中流程及原理，通過(guò)三維仿真技術(shù)直觀、具體的展示給學(xué)生，發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。

然而三維仿真技術(shù)在國(guó)內(nèi)教育領(lǐng)域還處于自發(fā)狀態(tài)，尚未形成完善的、良性循環(huán)的、自覺(jué)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的體制[1]，這將是教學(xué)改革的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 李 穎1，張 亮2，后振中1，張 立3，魯 杰1，梁 晨1，魏?jiǎn)⒈瑒?dòng)態(tài)模擬仿真在高校工科教學(xué)中的探索與應(yīng)用[J]. 陜西 西安1.西安科技大學(xué)，2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院， 3.西安電子科技大學(xué)幼兒園，2015 ；1-2.

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作者簡(jiǎn)介：

第3篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

[關(guān)鍵詞]游戲引擎；機(jī)械動(dòng)力仿真；虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391.9；TD672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）33-0225-02

一、引言

三維游戲由于引擎技術(shù)在建模技術(shù)、物理引擎技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境的高質(zhì)量實(shí)時(shí)渲染技術(shù)、動(dòng)畫技術(shù)、人工智能技術(shù)、對(duì)象的行為控制技術(shù)等各方面不斷的完善和強(qiáng)大，已經(jīng)極大地引起了人們的關(guān)注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)，更多的滲透到了教育軟件開(kāi)發(fā)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、動(dòng)畫影視（特技）制作、軍事訓(xùn)練、實(shí)時(shí)模擬等人類生活的各個(gè)領(lǐng)域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。

游戲引擎技術(shù)尤其物理引擎技術(shù)不斷的研究發(fā)展，讓我們意識(shí)到仿真虛擬機(jī)械動(dòng)力的可能性。利用游戲引擎虛擬機(jī)械運(yùn)動(dòng)，將為開(kāi)發(fā)教育游戲中的虛擬物理實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上數(shù)字科技館、娛樂(lè)型游戲中的機(jī)械道具和多樣化游戲任務(wù)等具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。

傳統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然在一定程度上也能虛擬機(jī)械的運(yùn)動(dòng)，但是由于那些技術(shù)不可避免的弊端對(duì)機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)應(yīng)用在其他領(lǐng)域形成了瓶頸。傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)仿真技術(shù)缺乏交互性，設(shè)計(jì)復(fù)雜，表現(xiàn)單調(diào)。隨著多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)的滲入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言）或Cult3D為代表的技術(shù)給機(jī)械仿真領(lǐng)域帶來(lái)了交互性，但是由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)固有的特性，如運(yùn)動(dòng)行為的硬編碼、交互性差、畫面不流暢、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜等，使得基于游戲引擎技術(shù)虛擬機(jī)械動(dòng)力的技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)和更大的發(fā)展前景。

本論文研究的技術(shù)充分利用了游戲平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，它不僅具有傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所有的優(yōu)點(diǎn)，而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動(dòng)力學(xué)模擬。從開(kāi)發(fā)角度而言，游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染能力、快速的計(jì)算能力、組件化、可重用性以及面向?qū)ο蟮木幊谭绞降?，都使得?yīng)用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術(shù)手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡(jiǎn)單的機(jī)械動(dòng)力實(shí)例的核心技術(shù)。

二、機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)研究背景

概念設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的最初階段，主要目的是獲得產(chǎn)品的本質(zhì)形狀。[3]機(jī)械仿真技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械工業(yè)概念設(shè)計(jì)注入了新的活力。計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理能力的提高為機(jī)械系統(tǒng)的仿真提供了更好的基礎(chǔ)。

我國(guó)機(jī)械系統(tǒng)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助工具多數(shù)是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D軟件，此類建模軟件含有大量的圖形文件，容量較大，不利于網(wǎng)上傳輸和遠(yuǎn)程控制。同時(shí)這種方式建立的三維模型是靜態(tài)的，動(dòng)畫是設(shè)計(jì)者事先設(shè)計(jì)好的一副副二維動(dòng)畫，用戶只是被動(dòng)的接受，而不能按照自己的意愿進(jìn)行實(shí)時(shí)交互式仿真。

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種更為人性化的交互技術(shù)，近幾年來(lái)逐漸滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸特征、交互特征和構(gòu)想特征，剛好彌補(bǔ)了上述傳統(tǒng)方法的不足。因此，運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)成為必然。傳統(tǒng)的機(jī)械仿真都是代碼編寫控制的運(yùn)動(dòng)效果，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)通過(guò)物體間力的作用而讓物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，所以不免比較生硬，不能具有可復(fù)用性和柔性。

綜上可知，機(jī)械工業(yè)虛擬仿真技術(shù)由于其復(fù)雜性、綜合性決定了開(kāi)發(fā)的困難，因此勢(shì)必需要一些工具來(lái)輔助開(kāi)發(fā)，游戲引擎由于其本身的特點(diǎn)，成為開(kāi)發(fā)機(jī)械工業(yè)虛擬系統(tǒng)的有力工具。

三、游戲引擎技術(shù)

1.三維游戲引擎

一般而言，三維游戲引擎包括：引擎內(nèi)核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統(tǒng)、3D模型和圖像庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)引擎、輸入系統(tǒng)。三維游戲引擎中各子系統(tǒng)關(guān)系可由（圖1）表示。

2.游戲引擎技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

（1）利用游戲引擎可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低制作成本。

（2）游戲引擎中強(qiáng)大的物理引擎為該機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng)提供了保障，這也是不同于其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的閃光點(diǎn)。

（3）該游戲引擎能快速嵌入到網(wǎng)頁(yè)中運(yùn)行，因此，極大的活躍了網(wǎng)頁(yè)式三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的三維網(wǎng)頁(yè)虛擬技術(shù)在WEB中運(yùn)行效果不是很好，運(yùn)行緩慢，效果單調(diào)，交互性差，游戲引擎技術(shù)的支持在一定程度上可彌補(bǔ)這些不足。

（4）游戲引擎的最大特點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)渲染，這樣使得開(kāi)發(fā)者可以及時(shí)瀏覽和調(diào)整系統(tǒng)。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運(yùn)行時(shí)改動(dòng)場(chǎng)景中物體的屬性。這樣的實(shí)時(shí)性改變，使得開(kāi)發(fā)者能迅速獲得最佳的設(shè)置效果值。

（5）基于游戲引擎技術(shù)開(kāi)發(fā)的機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng)，具有游戲般的交互能力，活躍了機(jī)械展示的表達(dá)方式。

（6）在游戲引擎平臺(tái)上的二次編程代碼被稱為“腳本”，大多數(shù)腳本語(yǔ)言都是面向?qū)ο蟮木幊烫攸c(diǎn)，具有封裝、多態(tài)、可復(fù)用性等特性。簡(jiǎn)單易學(xué)，使虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)者易于開(kāi)發(fā)應(yīng)用。

四、主要結(jié)論

3D游戲引擎技術(shù)最大的特點(diǎn)就是它把一個(gè)程序中可以重復(fù)利用的部分，以精巧的模塊組織起來(lái)，將其規(guī)格化、最佳化，以利于程序重用技術(shù)。利用引擎不僅可以開(kāi)發(fā)出“景物真實(shí)、動(dòng)作真實(shí)、感覺(jué)真實(shí)”的三維系統(tǒng)，更重要的是利用它我們可以節(jié)省大量的人員和資金，簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低制作成本，并且游戲引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人稱射擊游戲）特性，這一特點(diǎn)可以巧妙的應(yīng)用于交互設(shè)計(jì)中。游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染、動(dòng)態(tài)編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中存在的渲染耗費(fèi)時(shí)間和硬件成本的問(wèn)題。

3D游戲引擎最吸引人的是它的強(qiáng)大的PhysX物理引擎和真實(shí)的圖形渲染引擎。強(qiáng)大的功能會(huì)提升研究的成功性。從開(kāi)發(fā)方面考慮，該引擎的腳本語(yǔ)言近似c#或javascript，使得開(kāi)發(fā)輕車熟路，而且腳本是動(dòng)態(tài)編譯的，運(yùn)行速度和匯編接近，不會(huì)因?yàn)槟_本的問(wèn)題而影響系統(tǒng)的執(zhí)行效率。從方面考慮，該引擎支持跨平臺(tái)，而且用該引擎開(kāi)發(fā)的作品可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)直接運(yùn)行，是3D虛擬現(xiàn)實(shí)作品輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)漫游的良好解決方案。

參考文獻(xiàn)

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第4篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；職校教育；電子技術(shù)教學(xué)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子技術(shù)在企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，這對(duì)電子技術(shù)教育工作提出了更高要求。而職校電子技術(shù)課程作為培養(yǎng)學(xué)生電子技術(shù)實(shí)踐操作能力的重要途徑，直接關(guān)乎學(xué)生的未來(lái)發(fā)展。然而，傳統(tǒng)的電子技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足新形勢(shì)下的職校教育需求，所以創(chuàng)新其應(yīng)用策略刻不容緩，以便不斷提升職校電子技術(shù)教學(xué)有效性。

1.引入虛擬仿真技術(shù)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

在當(dāng)前的職校電子技術(shù)課程教學(xué)中，教師大都注重理論知識(shí)的講解，卻忽視了實(shí)踐指導(dǎo)在提升學(xué)生電子技術(shù)操作能力方面的積極作用。但是單純地講解電子技術(shù)方面的公式、原理等理論知識(shí)，職校學(xué)生很容易感覺(jué)到枯燥、乏味，并會(huì)逐步產(chǎn)生厭學(xué)情緒，以至于無(wú)法促進(jìn)學(xué)生投入到電子技術(shù)教學(xué)活動(dòng)中來(lái)。而此時(shí)如果教師可以在課堂教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)，則可以徹底打破傳統(tǒng)單一教學(xué)模式的束縛，增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手操作體驗(yàn)。與此同時(shí)，在學(xué)生的實(shí)踐操作過(guò)程中，學(xué)生也更加容易獲取更多的教學(xué)知識(shí)，并可以借助學(xué)生的實(shí)踐教學(xué)來(lái)逐步形成科學(xué)的思維和創(chuàng)新意識(shí)。而借助虛擬仿真技術(shù)的合理運(yùn)用，學(xué)生可以更好地進(jìn)行電子電路的實(shí)驗(yàn)和操作方面的教學(xué)，從而借助實(shí)踐操作來(lái)幫助學(xué)生更好地了解相關(guān)的理論知識(shí)，提升他們的實(shí)踐操作能力。

為了進(jìn)一步提升職校電子技術(shù)課程教學(xué)有效性，教師需要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)開(kāi)展理論知識(shí)方面的教學(xué)，以便深化學(xué)生對(duì)于電子技術(shù)課程方面理論知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，以為后續(xù)的理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)工作奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。但是如果教師只是一味地借助實(shí)驗(yàn)操作的方式來(lái)開(kāi)展教學(xué)，那么就會(huì)浪費(fèi)材料和時(shí)間。而此時(shí)如果可以合理運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，那么可以借助多媒體等信心技術(shù)軟件來(lái)將那些抽象的理論教學(xué)知識(shí)以更加直觀、生動(dòng)地方式展示給學(xué)生，從而可以深化學(xué)生對(duì)于職校技術(shù)課程教學(xué)知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。例如，在講解“放大電路”這部分教學(xué)內(nèi)容的時(shí)候，授課教師可以采用虛擬仿真技術(shù)來(lái)引導(dǎo)學(xué)生探究教材上有關(guān)共射極放大電路的三種組態(tài)，深化學(xué)生對(duì)于放大電路方面知識(shí)的理解和認(rèn)識(shí)，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

2.創(chuàng)設(shè)仿真電子實(shí)驗(yàn)，增強(qiáng)操作能力

在職校電子技術(shù)課程教學(xué)中，為了檢驗(yàn)虛擬仿真技術(shù)引入的教學(xué)效果，必須要借助實(shí)驗(yàn)開(kāi)展來(lái)進(jìn)行檢驗(yàn)。因此，在引入虛擬仿真技術(shù)的時(shí)候，教師可以通過(guò)電子電路的實(shí)驗(yàn)操作來(lái)幫助學(xué)生在模擬場(chǎng)景中去驗(yàn)證相關(guān)理論知識(shí)的科學(xué)性和合理性，同時(shí)也可以使職校學(xué)生更好地體驗(yàn)電子技術(shù)學(xué)習(xí)的魅力，提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力。但是必須要結(jié)合實(shí)際的教學(xué)內(nèi)容或者實(shí)驗(yàn)知識(shí)等方面的知識(shí)來(lái)合理開(kāi)展仿真實(shí)驗(yàn)，以便可以更好地開(kāi)展電子技術(shù)課程教學(xué)。此外，在職校電子技術(shù)課程教學(xué)中，授課教師需要結(jié)合職校電子技術(shù)課程教學(xué)的特點(diǎn)以及學(xué)生學(xué)習(xí)需求和性格特征來(lái)對(duì)現(xiàn)有的教學(xué)方式和活動(dòng)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，以便切實(shí)將虛擬仿真技術(shù)引入到中職電子技術(shù)課程教學(xué)中來(lái)，不斷提升學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作能力。

例如，在講解《彩色電視機(jī)原理與維修》這部分教學(xué)內(nèi)容的時(shí)候，授課教師可以先借助多媒體等信息技術(shù)軟件來(lái)為學(xué)生展示電視機(jī)從上世紀(jì)七十年代末到今天的發(fā)展歷程，同時(shí)還要為學(xué)生講解全球彩色電視市場(chǎng)的現(xiàn)有特點(diǎn)。實(shí)際上，彩色電視機(jī)和學(xué)生的生活之間具有緊密聯(lián)系，其是生活中經(jīng)常接觸的一種事物，所以授課教師在開(kāi)展這部分知識(shí)授課的時(shí)候，結(jié)合生活實(shí)際來(lái)為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一些富有啟發(fā)性的教學(xué)問(wèn)題。比如：“你家中所用電視機(jī)是哪種型號(hào)呢？有什么功能呢？”等，以便借此來(lái)充分加強(qiáng)師生互動(dòng)。此外，授課教師還可以借助多媒體等信息技術(shù)軟件來(lái)為學(xué)生展示一個(gè)立體化的電視機(jī)模型，使學(xué)生借助真實(shí)的模型來(lái)了解彩色電視機(jī)的整體結(jié)構(gòu)及其構(gòu)成部件，同時(shí)還可以組織學(xué)生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)操作來(lái)完成有關(guān)電視機(jī)零件的整合操作，從而可以提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力。

3.開(kāi)展虛擬項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)，提升綜合素養(yǎng)

第5篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：仿真； 實(shí)訓(xùn)； 教學(xué)模式

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-3315（2012）05-123-002

虛擬仿真技術(shù)在教育教學(xué)中的應(yīng)用，給課程改革注入了新鮮的血液，逐漸被越來(lái)越多的專家、學(xué)者所接受。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室采用軟硬件結(jié)合、功能模塊重組配置的方式是增加教學(xué)平臺(tái)適用性和實(shí)驗(yàn)技術(shù)可擴(kuò)展性的有效手段，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)新精神;虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能有助于革新傳統(tǒng)的教學(xué)模式，推動(dòng)實(shí)訓(xùn)課程遠(yuǎn)程教育的發(fā)展。作為一項(xiàng)未來(lái)普及化近幾年在國(guó)內(nèi)新興的技術(shù)，研究構(gòu)建適合虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)的教學(xué)模式，使教學(xué)過(guò)程達(dá)到最優(yōu)化，顯得尤為重要。筆者根據(jù)教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用與經(jīng)驗(yàn)，以《電子線路》課程為例，從學(xué)時(shí)安排、教學(xué)流程、課題整合三方面探索總結(jié)引入虛擬仿真技術(shù)后實(shí)踐教學(xué)模式的變化。

一、教學(xué)學(xué)時(shí)的重新分配

1．傳統(tǒng)的學(xué)科本位課程模式，以學(xué)科為中心，以傳授知識(shí)為主要目的，具有嚴(yán)密有序的教學(xué)程序

其課時(shí)分配參考表如下：（《電子線路》陳其純主編高等教育出版社2006年4月第2版）

內(nèi)容 理論 實(shí)驗(yàn) 機(jī)動(dòng) 總計(jì)

課時(shí)數(shù) 138 34 14 186

從表中觀察，理論與實(shí)踐結(jié)合明顯失衡，課程過(guò)分強(qiáng)調(diào)知識(shí)的系統(tǒng)性和完整性，偏重于知識(shí)內(nèi)在的邏輯系統(tǒng)，不利于學(xué)生關(guān)鍵能力和職業(yè)實(shí)踐能力的培養(yǎng)，難以達(dá)到熟練的技能。

2.《江蘇省職業(yè)教育課程改革行動(dòng)計(jì)劃》規(guī)定，探索構(gòu)建以為能力本位、以職業(yè)實(shí)踐為主線、以項(xiàng)目課程為主體的模塊化的專業(yè)課程體系

新課改提出后，學(xué)校電子專業(yè)中專班采用《新編電子技術(shù)項(xiàng)目教程》（李傳珊主編電子工業(yè)出版社2007年8月）教材，其課時(shí)參考表如下：

內(nèi)容 理論 實(shí)踐 機(jī)動(dòng) 總計(jì)

課時(shí)數(shù) 92 86 4 182

從表中可看出，課程中實(shí)踐與理論設(shè)制平分秋色，突出能力為本位，體現(xiàn)實(shí)踐主線，通過(guò)項(xiàng)目化、模塊化的課程實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體，項(xiàng)目引領(lǐng)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)的教學(xué)方式，有利于培養(yǎng)學(xué)生的技能水平和專業(yè)能力。但學(xué)校的實(shí)際情況是電子實(shí)訓(xùn)室嚴(yán)重不足，以及實(shí)踐操作中會(huì)出現(xiàn)難以預(yù)測(cè)的故障浪費(fèi)了大量的時(shí)間，難以按質(zhì)按量地完成既定的教學(xué)任務(wù)。

3．教育部在《基礎(chǔ)教育課程改革綱要（試行）》中提出：“大力推進(jìn)信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中的普遍應(yīng)用……

充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)……”基于以上觀點(diǎn)，虛擬仿真等信息技術(shù)在電子專業(yè)課程中得以充分應(yīng)用，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)融入課程的各個(gè)項(xiàng)目和小節(jié)，難以分割。其課時(shí)如下：（參考《電子技術(shù)仿真與實(shí)訓(xùn)》趙玉菊主編電子工業(yè)出版社2009年6月）

內(nèi)容 仿真實(shí)踐與理論 機(jī)動(dòng) 總計(jì)

課時(shí)數(shù) 100 10 110

教學(xué)過(guò)程最優(yōu)化的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別是時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)和效率標(biāo)準(zhǔn)，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、仿真，大大地縮短了學(xué)時(shí)，有效地體現(xiàn)了以上兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

二、教學(xué)流程的重新設(shè)計(jì)

1．傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)手段落后、方法單一，常常采用的都是“三步法”，一是集中上課，二是教師示范，三是學(xué)生模仿制作

學(xué)生非常機(jī)械地焊接、插件、調(diào)試，能認(rèn)知一些元器件，掌握一些焊接技能，但缺乏對(duì)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。這同時(shí)也導(dǎo)致學(xué)生認(rèn)為電子工藝實(shí)習(xí)太容易或者太枯燥乏味，因此對(duì)實(shí)習(xí)興趣索然。而且由于自身能力水平的差異和實(shí)踐場(chǎng)地時(shí)間的限制，遇到電路調(diào)試或故障，很多學(xué)生都不愿意動(dòng)腦思考，所以實(shí)踐效果并不盡如人意。

2．針對(duì)現(xiàn)實(shí)的實(shí)踐教學(xué)效果，需要教師轉(zhuǎn)變思想，引入新鮮的科學(xué)的教學(xué)方法，合理地重新規(guī)劃教學(xué)流程

虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，打破了傳統(tǒng)教學(xué)的流程，勢(shì)必要求制定出新的教學(xué)模式以適應(yīng)發(fā)展的需要。課程內(nèi)容排序要堅(jiān)決遵循工作過(guò)程，要著眼于蘊(yùn)含在動(dòng)態(tài)行動(dòng)體系之中的隱性實(shí)踐知識(shí)的生成與構(gòu)建，要符合人的認(rèn)知心理順序。根據(jù)建構(gòu)主義理論和教學(xué)設(shè)計(jì)理論的有關(guān)知識(shí)，虛擬仿真技術(shù)可建立以下兩個(gè)教學(xué)模式：實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式（先做1~2次實(shí)物實(shí)驗(yàn)，學(xué)生有了形象體驗(yàn)后再做虛擬實(shí)驗(yàn)）和虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式（先進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)再做實(shí)物實(shí)驗(yàn)）。

筆者在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中，采用研究型課程的模式，摒棄了先前那種在固定線路板上跟著老師做的呆板形式，采用“虛實(shí)結(jié)合式”教學(xué)流程，按“認(rèn)識(shí)實(shí)物虛擬仿真實(shí)驗(yàn)總結(jié)現(xiàn)象學(xué)習(xí)理論實(shí)物制作調(diào)制電路評(píng)價(jià)反饋”組織課堂活動(dòng)。僅以《簡(jiǎn)單直流穩(wěn)壓電源的制作與檢測(cè)》為例，筆者先讓學(xué)生觀察二極管實(shí)物，認(rèn)識(shí)二極管。設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)《二極管單向?qū)щ娦浴?，根?jù)現(xiàn)象學(xué)生自己就能總出二極管的單向?qū)щ娦浴ＴO(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)《整流電路》《濾波電路》《硅二極管穩(wěn)壓電路》，讓學(xué)生對(duì)比虛擬示波器輸入輸出波形總結(jié)整流、濾波、穩(wěn)壓電路的作用，并設(shè)計(jì)可能出現(xiàn)的各種故障，觀察結(jié)果，使抽象的理論變得一目了然。當(dāng)原理都條理清晰，再焊接制作簡(jiǎn)單的直流穩(wěn)壓電源，就顯得很簡(jiǎn)單了。

眾所周知，心理學(xué)赤瑞特拉研究表明，采用不同的教學(xué)方式呈現(xiàn)之時(shí)，其效果的差異是很大的，對(duì)不同感官進(jìn)行刺激，所達(dá)到的記憶效果不同。利用虛擬仿真技術(shù)，采用“做中學(xué)”的教學(xué)方式，訓(xùn)練分步進(jìn)行，先接觸簡(jiǎn)單的任務(wù)，然后是復(fù)雜的任務(wù)，直到形成合適的行為系統(tǒng)。循序漸進(jìn)的教學(xué)過(guò)程，符合學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律。

三、基于仿真技術(shù)的課程整合

1．整合的必要性

傳統(tǒng)的實(shí)物實(shí)訓(xùn)存在嚴(yán)重的實(shí)訓(xùn)工位不足、實(shí)訓(xùn)教師不足、實(shí)訓(xùn)器材不足等現(xiàn)象。在實(shí)習(xí)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的環(huán)境污染，與現(xiàn)在提倡的低碳環(huán)保有一定的偏差。由于生源素質(zhì)的差異，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中易損壞儀器儀表等器件，造成巨大的資源浪費(fèi)。儀器設(shè)備磨損厲害老化嚴(yán)重，常常跟不上課程的更新。實(shí)物器件離散性大，參數(shù)易受溫度影響造成誤差。鑒于上述種種現(xiàn)象，電子專業(yè)課在迫切地呼喚仿真技術(shù)與課程的整合。

2．整合的途徑

在新課程背景下，學(xué)科教學(xué)與虛擬技術(shù)的整合實(shí)際上就是在學(xué)科的教學(xué)過(guò)程中，在先進(jìn)的教育思想和理論的指導(dǎo)下，把虛擬仿真技術(shù)作為學(xué)生自主學(xué)習(xí)的信知工具、激勵(lì)工具與教學(xué)環(huán)境創(chuàng)設(shè)工具，使各種教學(xué)資源、各個(gè)教學(xué)要素和教學(xué)環(huán)節(jié)經(jīng)過(guò)整理、組合，相互融合，在整體優(yōu)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生聚集效應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力的目標(biāo)【6】整合要以學(xué)生的認(rèn)識(shí)活動(dòng)為本，以虛擬仿真技術(shù)克服學(xué)生認(rèn)知困難為目標(biāo)，要以教學(xué)活動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)為本，以運(yùn)用虛擬仿真實(shí)現(xiàn)教學(xué)整體優(yōu)化為目標(biāo)，要以虛擬仿真技術(shù)的開(kāi)發(fā)，應(yīng)用為本，以運(yùn)用多種溝通機(jī)制促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)改革與發(fā)展為目標(biāo)。要達(dá)到以上目標(biāo)，首先學(xué)校要提供滿足教師“教”和學(xué)生“學(xué)”的硬件環(huán)境：多媒體教室和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教室，以及相應(yīng)的軟件資源。再次教師要提高教育理論修養(yǎng)水平，具有新的教學(xué)理念和豐富的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，掌握虛擬技術(shù)的教學(xué)功能特點(diǎn)，學(xué)習(xí)相關(guān)軟件，并充分利用可共享的資源，開(kāi)發(fā)創(chuàng)作將課程學(xué)習(xí)內(nèi)容和虛擬仿真技術(shù)有機(jī)地融合在一起，讓仿真技術(shù)不再僅是輔助教學(xué)的手段，而成為學(xué)習(xí)內(nèi)容或教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)組成部分，從而達(dá)到和諧統(tǒng)一。

3．整合的意義

整合豐富了課程資源，促進(jìn)了教材的現(xiàn)代化和多樣化，將學(xué)習(xí)者帶入自主學(xué)習(xí)的教學(xué)情境中，給予每個(gè)學(xué)生平等參與教學(xué)活動(dòng)的機(jī)會(huì)。學(xué)生親自操作，在主動(dòng)參與學(xué)習(xí)中獲得體驗(yàn)，培養(yǎng)了學(xué)生積極參與、不斷探索的創(chuàng)新精神和科學(xué)的研究方法及終身學(xué)習(xí)的態(tài)度和能力。尊重和支持學(xué)生在學(xué)習(xí)活動(dòng)中對(duì)學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)策略、學(xué)習(xí)方法的選擇，并對(duì)學(xué)習(xí)結(jié)果及時(shí)給予評(píng)價(jià)，提高學(xué)生的綜合水平，促進(jìn)學(xué)生智能水平和信息素養(yǎng)的提高。

整合促使教師信息能力水平增強(qiáng)，備課方式發(fā)生變化。教師可以突破課堂教學(xué)的封閉性，將教材的內(nèi)容進(jìn)行自主選擇和重組，制訂出適合不同水平學(xué)生的各層次的教學(xué)目標(biāo)和要求。把傳統(tǒng)教學(xué)中優(yōu)勢(shì)的理論、行為、方法策略繼承下來(lái)，在新課改理論下以虛擬技術(shù)創(chuàng)新教學(xué)活動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)，以便更有效地促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展，優(yōu)化課堂教學(xué)過(guò)程。

參考文獻(xiàn)：

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[3]岑盈盈，楊志衛(wèi).電工電子實(shí)習(xí)教學(xué)的改革與實(shí)踐.浙江科技學(xué)院學(xué)報(bào)，第18卷第1期，2006年3月

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第6篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

[關(guān)鍵詞]虛擬仿真技術(shù) 運(yùn)動(dòng)生理學(xué) 實(shí)驗(yàn) 立體化

[中圖分類號(hào)]G712 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1009-5349（2016）06-0236-02

運(yùn)動(dòng)生理學(xué)主要是研究人體在體育活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練影響下機(jī)體在結(jié)構(gòu)和機(jī)能方面的各種變化，探索人體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)能變化的規(guī)律，以及形成和發(fā)展運(yùn)動(dòng)技能的生理學(xué)規(guī)律，探討人體運(yùn)動(dòng)能力發(fā)展和完善的生理學(xué)機(jī)理，論證并確立各種科學(xué)的訓(xùn)練制度和訓(xùn)練方法。人體在體育活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練影響下機(jī)體機(jī)能變化的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)是運(yùn)動(dòng)生理學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因其變化的動(dòng)態(tài)性和不易感知性，使學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)特別抽象，難以理解。單純的依據(jù)課本的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，就更加沒(méi)有說(shuō)服力，極大增加了學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握的難度。在運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課堂上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程是增加降低理論學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的有效措施，但在目前的運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，由于受實(shí)驗(yàn)標(biāo)本的采集與存放、試劑的調(diào)配與更新、實(shí)驗(yàn)器材的種類限制、教師預(yù)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備、場(chǎng)所與時(shí)間限制和一些復(fù)雜設(shè)備的影響等，很多實(shí)驗(yàn)課開(kāi)展的效果并不理想，學(xué)生獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較少并且缺乏說(shuō)服力，后期重復(fù)實(shí)驗(yàn)更是無(wú)法獨(dú)立操作完成。很多大型實(shí)驗(yàn)由于沒(méi)有時(shí)間準(zhǔn)備預(yù)實(shí)驗(yàn)，教師操作的效果也不理想，開(kāi)設(shè)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)大型實(shí)驗(yàn)的成本較高，耗費(fèi)人力、物力較大卻收效甚微，使學(xué)生深刻理解運(yùn)動(dòng)生理學(xué)知識(shí)受到很大限制。

為了節(jié)約成本，很多學(xué)校就只開(kāi)展幾個(gè)傳統(tǒng)型的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，但是最新的理論知識(shí)和科學(xué)研究，學(xué)生就難以接觸，且這幾個(gè)實(shí)驗(yàn)由于脫離高端技術(shù)使學(xué)生難以對(duì)實(shí)驗(yàn)印象深刻。實(shí)驗(yàn)知識(shí)的匱乏也影響了學(xué)生獨(dú)立感知，自主研究的積極性，理論應(yīng)用起來(lái)更加捉襟見(jiàn)肘。因此，我們迫切需要一項(xiàng)技術(shù)既可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)成本，提高實(shí)驗(yàn)成功率，又能使學(xué)生自主感知，自主鉆研，使學(xué)生得到專業(yè)便捷的技能訓(xùn)練，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。他不但簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)課程準(zhǔn)備工作，而且高速的數(shù)據(jù)處理庫(kù)提高了實(shí)驗(yàn)的精確度和動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)機(jī)體對(duì)刺激反應(yīng)的敏感度，大大激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，大量數(shù)據(jù)的多角度呈現(xiàn)，更加激起學(xué)生探索的欲望，可以說(shuō)完美解決了運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)所必須的多項(xiàng)技術(shù)。

一、虛擬仿真技術(shù)簡(jiǎn)介

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)又稱虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)或模擬技術(shù)，就是通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)將一個(gè)真實(shí)的系統(tǒng)在另一個(gè)占用空間比較小的、制作相對(duì)容易的虛擬系統(tǒng)中進(jìn)行模仿實(shí)現(xiàn)真實(shí)人機(jī)對(duì)話體驗(yàn)的技術(shù)。隨著計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)越來(lái)越精良并逐步自成體系，成為繼數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實(shí)驗(yàn)之后人類認(rèn)識(shí)自然界客觀規(guī)律的第三類基本方法。人投入到這種環(huán)境中，立即有“身臨其境”的感覺(jué)，并可親自操作，自然地與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，虛擬環(huán)境還能夠?qū)崟r(shí)地做出相應(yīng)的反應(yīng)。

虛擬仿真技術(shù)，是仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合而產(chǎn)生的一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征，并通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器，也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng)，也可用一些簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型表示。實(shí)體在虛擬環(huán)境中相互作用，或與虛擬環(huán)境作用，以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征，充分滿足了現(xiàn)代仿真技術(shù)的發(fā)展需求。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)：首先虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的仿真引擎代替了實(shí)物，實(shí)驗(yàn)過(guò)程不再需要反復(fù)消耗標(biāo)本和試劑，且實(shí)驗(yàn)結(jié)束不需要廢料收集和處理，完美解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所缺乏的節(jié)能和環(huán)保處理；第二，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)不再受到實(shí)驗(yàn)器材的限制，學(xué)生沒(méi)有理解的實(shí)驗(yàn)允許反復(fù)操作，增強(qiáng)了學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的實(shí)踐能力，大型實(shí)驗(yàn)也省去了繁瑣的準(zhǔn)備過(guò)程，節(jié)約了教師的準(zhǔn)備工作；第三，虛擬仿真技術(shù)因其技術(shù)的成熟性，允許學(xué)生自我提升與拓展，課本之外的實(shí)驗(yàn)，學(xué)生也可以自主鉆研，不受材料限制，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)與思考的積極性。此外，虛擬仿真技術(shù)平臺(tái)還為學(xué)生提供在線測(cè)評(píng)功能，網(wǎng)絡(luò)化的學(xué)習(xí)模式，為學(xué)生自我鞏固與提升提供了一個(gè)良好空間，抓住了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣點(diǎn)。

二、運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)與虛擬仿真技術(shù)相結(jié)合

以前學(xué)校進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)課本理論的教授進(jìn)行理論學(xué)習(xí)，然后再通過(guò)小白鼠、青蛙等動(dòng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這種探究方法單一而且讓學(xué)生很難完全信服。幾乎所有運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的理論，都來(lái)自觀察動(dòng)物在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)能活動(dòng)并對(duì)其因果關(guān)系的分析來(lái)實(shí)現(xiàn)。放到人體之后的結(jié)論顯得單薄而且缺乏說(shuō)服力。另外，由于人力及物力資源的種種限制，實(shí)驗(yàn)課本身課時(shí)較短，很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果本身缺乏科學(xué)性和完整系統(tǒng)性，所以很多實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與最終需要印證的結(jié)論相關(guān)性不符，做得有名無(wú)實(shí)。

近年來(lái)虛擬仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用大大提高了運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用廣度和深度，很多難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)經(jīng)過(guò)模式過(guò)程之后學(xué)生可以真切地感受到學(xué)習(xí)起來(lái)更加容易，記憶也更加深刻。將虛擬仿真技術(shù)運(yùn)用到運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是傳統(tǒng)教育手段與現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)的創(chuàng)造性結(jié)合。虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在：多媒體展示的集成性、人機(jī)交互的操作性、大容量存儲(chǔ)的豐富性、高速傳輸?shù)谋憬菪?、超時(shí)空交流的共享性等。

虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)可以分為三個(gè)階段：一是初級(jí)階段，即學(xué)生剛開(kāi)始接觸系統(tǒng)階段，這個(gè)時(shí)期學(xué)生對(duì)虛擬仿真系統(tǒng)還比較陌生，很多的功能還不熟悉，教師需要對(duì)學(xué)生加以引導(dǎo)，根據(jù)學(xué)生的反饋對(duì)系統(tǒng)加以修改和調(diào)整，盡量達(dá)到彼此合作融洽；二是模塊建立階段，當(dāng)學(xué)生對(duì)系統(tǒng)有了初步的了解之后，就需要根據(jù)教學(xué)的進(jìn)度和學(xué)生學(xué)習(xí)的側(cè)重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)里面的實(shí)驗(yàn)加以增減和調(diào)整，做到既能滿足學(xué)生知識(shí)掌握，又可以達(dá)到能力提升效果，并將最前沿的知識(shí)嵌入實(shí)驗(yàn)?zāi)K，讓學(xué)生一起走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室觀摩也是很好的教學(xué)方式，觀摩過(guò)程中學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用會(huì)更加深刻，讓學(xué)生明白科學(xué)探索的過(guò)程其實(shí)就是知識(shí)應(yīng)用的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程真正存在并不是遙不可及，培養(yǎng)起多思考多動(dòng)腦的習(xí)慣；三是模塊應(yīng)用階段，即通過(guò)所學(xué)的知識(shí)，所做的實(shí)驗(yàn)，探究人體運(yùn)動(dòng)生理學(xué)知識(shí)的運(yùn)用與開(kāi)發(fā)，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)開(kāi)放的過(guò)程，根據(jù)每個(gè)人理解的不同，所能探索的結(jié)果也各有千秋，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的答案，探索永無(wú)止境。

例如在學(xué)習(xí)“人體安靜與運(yùn)動(dòng)過(guò)程中心率和動(dòng)脈血壓變化”課程時(shí)，單純的文字說(shuō)明和表格對(duì)比雖然可以使學(xué)生直觀的看到數(shù)值的變化，但是體現(xiàn)在人體中的動(dòng)態(tài)變化卻很難發(fā)現(xiàn)和感受。通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)，進(jìn)行總結(jié)歸納，并通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)把實(shí)驗(yàn)課的內(nèi)容搬到理論課上，經(jīng)過(guò)文本、圖片、動(dòng)畫、視頻、仿真空間體驗(yàn)等幾步的動(dòng)態(tài)體感之后，讓學(xué)生直觀地觀察到人體從靜態(tài)到運(yùn)動(dòng)再到運(yùn)動(dòng)逐步加快的過(guò)程中心率和動(dòng)脈血壓的直觀的、動(dòng)態(tài)的、連續(xù)的變化過(guò)程，把實(shí)驗(yàn)的結(jié)論與學(xué)生的多種感官相互關(guān)聯(lián)，把知識(shí)的傳授過(guò)程由被動(dòng)的灌輸、被迫接受轉(zhuǎn)化為學(xué)生自己總結(jié)、歸納、探索，使學(xué)習(xí)過(guò)程變得快樂(lè)且學(xué)生更加容易接受。運(yùn)動(dòng)的方法有好多種，速跑和慢跑是兩種不同的運(yùn)動(dòng)方式，他所牽動(dòng)的器官不同，達(dá)到的效果不同，學(xué)生為此進(jìn)行了一次愉快的辯論，最終大家都為自己的觀點(diǎn)鼓掌叫好。每種運(yùn)動(dòng)背后都包含著大量的科學(xué)知識(shí)，合理的運(yùn)動(dòng)就是最好的科學(xué)。

三、現(xiàn)狀與前景展望

實(shí)驗(yàn)課一定要“重視學(xué)生在教學(xué)活動(dòng)中的主體地位，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性和創(chuàng)造性”，一門課程的學(xué)習(xí)，結(jié)果只是一方面，重視學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的參與度和知識(shí)獲得過(guò)程，才是我們教學(xué)的目的。對(duì)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的掌握我們完全可以直接告訴學(xué)生結(jié)果：做擴(kuò)胸訓(xùn)練有助于增加肺活量，做引體向上可以鍛煉背闊肌，仰臥起坐可以鍛煉腹肌，等等，我們單純的教授完畢對(duì)學(xué)生有什么效果呢？他的擴(kuò)胸運(yùn)動(dòng)很到位，肺活量大有增加；他的引體向上很到位，卻導(dǎo)致了肌肉拉傷；他的仰臥起坐連貫而有力，卻導(dǎo)致脊柱受損……這種風(fēng)險(xiǎn)不僅對(duì)普通人是存在的，而且對(duì)那些經(jīng)常鍛煉的人亦然。現(xiàn)代人的養(yǎng)生觀念很強(qiáng)，每個(gè)人都需要運(yùn)動(dòng)，但是運(yùn)動(dòng)也需要講究技巧與方法，我們學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)的目的就是知其然，更要知其所以然。大量逼真完備的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，解放了學(xué)生的思想，相應(yīng)的研究過(guò)程中碰到的問(wèn)題也就越多，為了滿足學(xué)生探索的需求與我們?nèi)粘Ｃ媾R的挑戰(zhàn)，我們的路任重而道遠(yuǎn)。

隨著人們對(duì)虛擬仿真技術(shù)的逐步完善，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，下一步我們將搜集更多的文字、圖片、音頻、動(dòng)畫等素材，組建更多的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，讓虛擬仿真技術(shù)更好地服務(wù)于運(yùn)動(dòng)生理學(xué)及各個(gè)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)，尤其是以后更可以豐富中小學(xué)課堂的教學(xué)課堂。通過(guò)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用讓學(xué)生處于一種多層次、多角度、立體化的學(xué)習(xí)空間中，直觀真切地感受到外部因素變化對(duì)身體的影響，改善了學(xué)生對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的理解形式，提高了運(yùn)動(dòng)生理學(xué)課程的趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的積極性，也提高了學(xué)習(xí)效率。虛擬仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用，必將使運(yùn)動(dòng)生理學(xué)迎來(lái)新的生機(jī)和活力，根據(jù)教師的指導(dǎo)得到更加專業(yè)的技能訓(xùn)練，使人們更加科學(xué)的通過(guò)體育訓(xùn)練，改善人體技能，提高身體素質(zhì)。

四、小結(jié)

體育學(xué)科是一門理論與實(shí)踐完美結(jié)合的基礎(chǔ)學(xué)科，越來(lái)越受到學(xué)生及普通民眾的歡迎。運(yùn)動(dòng)生理學(xué)作為體育科學(xué)的輔助學(xué)科也是一門非常重要的理論課程，他主要研究人體在體育活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練影響下機(jī)體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和機(jī)能的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，進(jìn)而探討出完善人體運(yùn)動(dòng)能力發(fā)展的科學(xué)機(jī)理，指導(dǎo)人們科學(xué)準(zhǔn)確的完成各種訓(xùn)練。虛擬仿真技術(shù)作為一門理論與科學(xué)結(jié)合的科學(xué)手段，極大地提高了運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的可操作性和趣味性，滿足了當(dāng)前運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作需求，可以加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生通過(guò)豐富多彩的教學(xué)手段，多層次、多角度、立體化、真實(shí)化的得到專業(yè)便捷的技能訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的理解和鞏固，提高學(xué)習(xí)的效率和應(yīng)用的直觀性，更加深刻地理解所研究的內(nèi)容和意義，從而提高運(yùn)動(dòng)生理學(xué)實(shí)驗(yàn)課的應(yīng)用效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]張敬南，張謬鐘.實(shí)驗(yàn)教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013（12）：101-104.

[2]柯中爐，牟惠康，楊林生.以虛擬仿真技術(shù)提升高職實(shí)踐教學(xué)有效性的探索――以生化制藥技術(shù)專業(yè)實(shí)踐教學(xué)為例[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2009（05）：64-66.

第7篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真;數(shù)字電路;課程改革;教學(xué)方法

【中圖分類號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

數(shù)字電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)及通信類專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力,因此,生動(dòng)形象的課堂教學(xué)和全面的實(shí)驗(yàn)體系對(duì)教學(xué)效果和知識(shí)的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實(shí)施的現(xiàn)代化遠(yuǎn)程開(kāi)放教育,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中。其中理論教學(xué)結(jié)合多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎(chǔ)知識(shí)和理論形象地表現(xiàn)出來(lái),有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際,并加以應(yīng)用,在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式。

二 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)技術(shù),簡(jiǎn)稱VR,涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺(jué),并可親自操作,與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互[1]。

計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計(jì)算機(jī)。實(shí)體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征,可以滿足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。

三 課程教學(xué)的若干問(wèn)題及改革研究

對(duì)于理論教學(xué)環(huán)節(jié),首先是教學(xué)內(nèi)容陳舊。當(dāng)前大中專院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說(shuō)明的74LS系列的芯片在目前實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒(méi)用,用的沒(méi)學(xué)?，F(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性,如果不能學(xué)以致用,就影響到學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。因而在課程教學(xué)中要及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時(shí)多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當(dāng)然也要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)程度,最大可能激發(fā)學(xué)生的興趣[3]。

其次是教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法無(wú)非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導(dǎo)法。根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這些方法對(duì)有些課程很有效,但是對(duì)計(jì)算機(jī)課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學(xué)方法。筆者在教學(xué)中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師口述基本事實(shí)、原理和推理過(guò)程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說(shuō)明某個(gè)定理或元件的應(yīng)用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實(shí)際應(yīng)用,有些是針對(duì)某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對(duì)于學(xué)生理解和掌握此部分知識(shí)非常有用。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,就是教師布置一些運(yùn)用某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時(shí)間里做出來(lái),并檢查完成情況。這樣學(xué)生對(duì)該節(jié)課所學(xué)知識(shí)從理論到應(yīng)用有了一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí),而且對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握得都比較透徹,這是近年來(lái)比較流行的一種教學(xué)方法,也是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對(duì)提升教學(xué)效果有顯著作用。

再次是教學(xué)手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)特點(diǎn)引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計(jì)算機(jī)仿真軟件在課堂驗(yàn)證,讓學(xué)生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應(yīng)用。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)陋。很多高校數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括我校仍然使用老式實(shí)驗(yàn)箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按實(shí)驗(yàn)教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)按步驟做固定的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對(duì)芯片功能進(jìn)行驗(yàn)證。因此學(xué)生把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)完成任務(wù),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒(méi)有促進(jìn)教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認(rèn)識(shí)和實(shí)踐,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)際應(yīng)用的要求嚴(yán)重脫節(jié)。其次在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化,個(gè)別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,出現(xiàn)一些問(wèn)題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費(fèi)了很多時(shí)間去排除故障,這樣做實(shí)驗(yàn)當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會(huì)阻礙他們進(jìn)一步探索。再次,由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)層次,學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個(gè)問(wèn)題,利用這個(gè)軟件可以自行設(shè)計(jì)集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)[4]。在教學(xué)實(shí)施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

四 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用

1 課堂教學(xué)中的應(yīng)用

在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應(yīng)用時(shí),可以現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件演示電路的工作過(guò)程,使學(xué)生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應(yīng)用。這樣,教學(xué)過(guò)程是由原理到應(yīng)用,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實(shí),循序漸進(jìn)地完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。數(shù)字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對(duì)于大部分同學(xué)來(lái)說(shuō)都是難點(diǎn),如何突破這個(gè)難點(diǎn)呢?利用軟件建立仿真電路,真實(shí)地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會(huì)獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說(shuō)明TTL與非門工作原理的課堂實(shí)例:

(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導(dǎo)通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導(dǎo)致Q2、Q5導(dǎo)通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

大學(xué)生需要有獨(dú)立的設(shè)計(jì)能力和對(duì)電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實(shí)驗(yàn)體系應(yīng)該是三個(gè)層次,在簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上必須開(kāi)設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。然而實(shí)驗(yàn)室有限的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱只能做幾個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無(wú)法滿足設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件就可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復(fù)雜的電路,并驗(yàn)證其正確性。同時(shí)利用仿真軟件的可配置性,配合適當(dāng)?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)課程中,提前給出了三種實(shí)驗(yàn)的一些題目和內(nèi)容,要求驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必須都完成,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可選做一至兩個(gè),綜合性實(shí)驗(yàn)選做一個(gè)。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)例。

要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計(jì)算機(jī)若干臺(tái),集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開(kāi)關(guān)若干。

提示設(shè)計(jì)方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個(gè)主要模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計(jì)邏輯電路圖,并將其在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中用仿真電路實(shí)現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。

篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過(guò)這個(gè)實(shí)例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實(shí)驗(yàn)中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用,不受地點(diǎn)和環(huán)境的限制,而且和真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?

五 總結(jié)

論文對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問(wèn)題,在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探索,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進(jìn)行課程改革。課堂教學(xué)提出了很多適合本課程并行之有效的教學(xué)方法,重要電路工作情況的計(jì)算機(jī)仿真演示,部分例題的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證,增強(qiáng)其直觀性和真實(shí)性,加強(qiáng)學(xué)生的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也利用計(jì)算機(jī)仿真軟件,采用虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,擴(kuò)充建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室,擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在無(wú)需花費(fèi)很大代價(jià)的情況下,滿足了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的條件,從而完成三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)。在本文的研究基礎(chǔ)上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應(yīng)用到所有電子技術(shù)課程教學(xué)中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。

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第8篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；市政工程技術(shù)；實(shí)踐教學(xué)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）45-0257-03

Abstract：Occupation education is employment oriented education，vocational education is the core problem of occupation education in higher vocational colleges，how to better complete municipal engineering technology students practice teaching is an important issue at present，with the rapid development of virtual simulation technology and application in high vocational colleges practical teaching，greatly accelerated the modernization of education in the process，improve the level and quality of practice teaching，practical teaching itself also has a very important theoretical and practical significance，this technology can also be used to the application in the practice of municipal engineering technology professional teaching.

Keywords：Virtual simulation technology，Municipal Engineering Technology，Practice Teaching

職業(yè)學(xué)校市政工程技術(shù)專業(yè)課程教學(xué)是融專業(yè)理論基礎(chǔ)知識(shí)的學(xué)習(xí)與實(shí)踐教學(xué)于一體的學(xué)科，具有較強(qiáng)的實(shí)踐性。面向企業(yè)、市場(chǎng)根據(jù)其所需，強(qiáng)化專業(yè)實(shí)踐教學(xué)功能，為企業(yè)與市場(chǎng)培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)型實(shí)用人才，是當(dāng)前市政工程技術(shù)專業(yè)教學(xué)的主要任務(wù)。市政工程專業(yè)人才的培養(yǎng)離不開(kāi)技能的實(shí)訓(xùn)，但是由于施工檔期、條件、交通、安全等條件的限制，大多數(shù)的實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)不得不在校內(nèi)解決，然而校內(nèi)實(shí)訓(xùn)也僅限于土工實(shí)訓(xùn)、鋼筋實(shí)訓(xùn)、砌筑實(shí)訓(xùn)等一些基本的基礎(chǔ)操作，并沒(méi)有涉及到像樁基礎(chǔ)的施工一樣的整個(gè)工程施工操作流程及施工工藝，而對(duì)于市政工程專業(yè)，道路的施工技術(shù)、管道的施工技術(shù)以及橋涵的施工技術(shù)這三門專業(yè)課程的實(shí)踐教學(xué)對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，如何實(shí)現(xiàn)這三門課程的實(shí)踐教學(xué)是我們職業(yè)教育市政工程專業(yè)要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。

一、虛擬仿真教學(xué)及其特點(diǎn)

虛擬仿真教學(xué)[1]是隨著計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)在教育中的應(yīng)用而逐漸發(fā)展起來(lái)的一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)方式。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)[2]是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽(tīng)、觸覺(jué)等一體化的虛擬環(huán)境。用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬世界中的物體進(jìn)行交互并相互影響，從而獲得身臨其境的感受和體驗(yàn)。虛擬仿真教學(xué)就是基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所生成的虛擬仿真環(huán)境，并依據(jù)真實(shí)環(huán)境中的相關(guān)理論和實(shí)踐操作規(guī)程在虛擬仿真環(huán)境中進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)、操作、驗(yàn)證和運(yùn)行等的教學(xué)方式。

虛擬仿真教學(xué)技術(shù)以提高學(xué)生的技能水平為核心，具有如下特點(diǎn)[3]。

1.打破時(shí)空限制，具有靈活性。虛擬仿真教學(xué)可以擺脫傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)地點(diǎn)固定、時(shí)間有限、設(shè)備不足和內(nèi)容難改的局面，學(xué)生只要在計(jì)算機(jī)中安裝了虛擬仿真軟件，就可以把虛擬仿真教學(xué)延伸到教室、宿舍甚至家庭，隨時(shí)隨地的運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索，突破了時(shí)間和空間的限制，使學(xué)習(xí)變得更加靈活。

2.節(jié)約教學(xué)成本，具有高效性。虛擬仿真教學(xué)與實(shí)物教學(xué)相比，設(shè)備和資金投入少，更新、維護(hù)方便。學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)平臺(tái)上，無(wú)需完成實(shí)物教學(xué)中的許多重復(fù)性工作，縮短了學(xué)生完成工作任務(wù)的時(shí)間。同時(shí)，針對(duì)存在的問(wèn)題還可進(jìn)行反復(fù)的操作訓(xùn)練，也不用考慮設(shè)備的損壞和材料的消耗，極大地節(jié)約教學(xué)成本，提高了學(xué)習(xí)效率。

3.避免各種危險(xiǎn)，具有安全性。眾所周知，土工工程等企業(yè)由于生產(chǎn)規(guī)模龐大，并且具有高溫、環(huán)境惡劣、噪聲高、施工條件復(fù)雜多等特點(diǎn)，使現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)存在較大的危險(xiǎn)。而虛擬仿真教學(xué)，可以使學(xué)生沉浸在仿真實(shí)訓(xùn)室的虛擬仿真環(huán)境中，身臨其境地去完成各種危險(xiǎn)的或?qū)θ梭w有害的操作，而不用擔(dān)心操作失誤所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)，消除學(xué)生的思想顧慮，減少誤操作的幾率，提高操作質(zhì)量。

4.激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，具有自主性。虛擬仿真教學(xué)可以調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)環(huán)境中，自主控制學(xué)習(xí)行為，完成學(xué)習(xí)任務(wù)，在自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)的過(guò)程中獲得全新的感受，啟發(fā)學(xué)生思維，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，充分體現(xiàn)學(xué)習(xí)的自主性。

這些特點(diǎn)有益于教師的實(shí)訓(xùn)教學(xué)和學(xué)生專業(yè)核心技能的訓(xùn)練，為解決職業(yè)教育面臨的實(shí)訓(xùn)難、實(shí)習(xí)難和就業(yè)難等問(wèn)題開(kāi)辟了一條新思路。

二、虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)技術(shù)源于國(guó)外，在國(guó)外已經(jīng)取得廣泛的應(yīng)用，也發(fā)展到了一個(gè)相對(duì)較高的水平。國(guó)內(nèi)高職院校也在大力發(fā)展虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)，并取得了一定的進(jìn)展，很多高職院校都建立了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室。一些社會(huì)資源也投入到虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件的開(kāi)發(fā)之中，專門從事虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的企業(yè)也應(yīng)運(yùn)而生。

目前，高職院校很多專業(yè)，如數(shù)控技術(shù)、焊接技術(shù)、機(jī)電技術(shù)、食品加工、服裝設(shè)計(jì)等專業(yè)都引入了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式[4]。國(guó)內(nèi)陸續(xù)成立了一些開(kāi)發(fā)虛擬仿真教學(xué)軟件的公司，開(kāi)發(fā)出一些仿真教學(xué)軟件平臺(tái)，如廣州迪客信息科技有限公司為物流、市場(chǎng)營(yíng)銷和電子商務(wù)等專業(yè)提供了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件。部分高職院校采購(gòu)了虛擬仿真軟件公司的產(chǎn)品，為學(xué)校虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)的發(fā)展注入了新的活力。

隨著虛擬仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容、實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段、實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)備也將發(fā)生新的變革，傳統(tǒng)的校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)基地模式也將向著校內(nèi)、外實(shí)訓(xùn)基地與虛擬仿真實(shí)訓(xùn)相結(jié)合的實(shí)訓(xùn)模式方向發(fā)展。只有制訂虛實(shí)結(jié)合、融人信息化要素的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案，才能符合職業(yè)教育教學(xué)技能實(shí)訓(xùn)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)訓(xùn)教學(xué)的目的，使學(xué)生提早了解工廠、了解崗位、了解工作環(huán)境。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件可以再現(xiàn)崗位、現(xiàn)場(chǎng)、作業(yè)過(guò)程，為職業(yè)教育課程改革提供了重要的支撐。

虛擬仿真教學(xué)的另一個(gè)重要功能是它能夠滿足學(xué)生自我測(cè)試學(xué)習(xí)成績(jī)的客觀需求[5]，同時(shí)，教師也可以通過(guò)隨機(jī)搜索達(dá)到即時(shí)考核的目的，隨時(shí)監(jiān)控學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)，分析學(xué)生在線學(xué)習(xí)能力，等等。這種形式各異、種類繁多和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)與社會(huì)接軌的考試考核，能夠調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自覺(jué)性，激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

三、虛擬仿真教學(xué)在市政工程專業(yè)教學(xué)中應(yīng)用的可能性

伴隨著國(guó)家示范性學(xué)校建設(shè)工作的展開(kāi)，蘇州建設(shè)交通高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校在建筑工程技術(shù)專業(yè)中也與虛擬仿真教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)公司合作開(kāi)發(fā)了建筑工程虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)軟件，該仿真教學(xué)系統(tǒng)以分部分項(xiàng)工程為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了22個(gè)較為典型的分項(xiàng)工程的施工工藝仿真操作，其內(nèi)容包含地基與基礎(chǔ)施工工藝仿真系統(tǒng)、砌體結(jié)構(gòu)工程施工工藝仿真系統(tǒng)、混凝土結(jié)構(gòu)工程施工工藝仿真系統(tǒng)、腳手架施工工藝仿真系統(tǒng)等，并且還在進(jìn)一步的完善過(guò)程中。整個(gè)仿真教學(xué)系統(tǒng)以實(shí)際工程項(xiàng)目為主線，以施工任務(wù)為引領(lǐng)，突出技能訓(xùn)練；強(qiáng)調(diào)職場(chǎng)情景，全部在三維場(chǎng)景下進(jìn)行，重視教學(xué)設(shè)計(jì)，不同的知識(shí)單元含有諸如教學(xué)資源、工程圖紙、施工準(zhǔn)備、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)等多種情境和技能訓(xùn)練教學(xué)模塊。

運(yùn)用現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)，把工程現(xiàn)場(chǎng)情景化，創(chuàng)造了施工過(guò)程交互性的功能，能很好的解決當(dāng)前土建類專業(yè)的傳統(tǒng)教學(xué)難題。這種實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式的應(yīng)用只需學(xué)生在計(jì)算機(jī)中安裝虛擬仿真軟件，就可以把虛擬仿真教學(xué)延伸到教室、宿舍甚至家庭，隨時(shí)隨地運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索，打破了時(shí)空的限制，具有靈活性。與實(shí)訓(xùn)基地教學(xué)相比，設(shè)備和資金投入少，更新、維護(hù)方便，無(wú)需完成實(shí)物教學(xué)中的許多重復(fù)性工作，縮短了學(xué)生完成工作任務(wù)的時(shí)間，針對(duì)存在的問(wèn)題還可進(jìn)行反復(fù)的操作訓(xùn)練，不用考慮設(shè)備的損壞和材料的消耗，極大地節(jié)約了教學(xué)成本，提高了學(xué)習(xí)效率。

高職市政工程技術(shù)專業(yè)與建筑工程技術(shù)專業(yè)存在很多共同點(diǎn)，比如職業(yè)崗位生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜、生產(chǎn)設(shè)備龐大昂貴且危險(xiǎn)性大等。企業(yè)出于經(jīng)濟(jì)效益和安全考慮，不可能同意將課程的全部教學(xué)內(nèi)容都安排在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，學(xué)校也不可能將生產(chǎn)車間搬進(jìn)課堂，工學(xué)結(jié)合問(wèn)題較為突出。在高職市政工程技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)環(huán)節(jié)中引入虛擬仿真技術(shù)，不僅能夠降低教學(xué)成本，還能以其廣泛的適用性、開(kāi)放性等特點(diǎn)，豐富教學(xué)形式，優(yōu)化教學(xué)效果，加快高素質(zhì)技能型人才培養(yǎng)的速度和質(zhì)量。另外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于革新高職市政工程專業(yè)教學(xué)理念、推動(dòng)高職市政工程專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)改革、解決部分實(shí)訓(xùn)教學(xué)難題等方面都有非常重要的意義。無(wú)論作為一種教學(xué)技術(shù)，還是作為獨(dú)立的教學(xué)媒介，虛擬仿真技術(shù)都是非常重要的教學(xué)手段，在市政工程專業(yè)中應(yīng)用前景十分廣闊，亟待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用。

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第9篇：虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真；三維模型；排水施工；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：G623文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

前言

排水工程是我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重要的項(xiàng)目，不僅關(guān)系到我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還關(guān)系到百姓的生活，是一項(xiàng)利國(guó)利民的工程項(xiàng)目。排水工程施工過(guò)程十分復(fù)雜，為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)該要與時(shí)代接軌，引入更多先進(jìn)的技術(shù)和手段。傳統(tǒng)的排水施工過(guò)程中，進(jìn)行方案的設(shè)計(jì)，主要是依靠人工的設(shè)計(jì)方式，出錯(cuò)率較高，效率比較低，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及普及，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與排水工程領(lǐng)域之間的結(jié)合，推進(jìn)排水工程建設(shè)的進(jìn)度，也提高了施工的效率以及質(zhì)量。隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的不斷完善，在排水工程中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越普遍。

一、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在我們的生產(chǎn)生活過(guò)程中的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)就是其中的一個(gè)重要方面。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)一種人可以通過(guò)一定感知方式所感受到的虛擬環(huán)境，它集成了計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，由計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成三維數(shù)字模型，提供給人們通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。這種技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中最大的一個(gè)特點(diǎn)就是能夠?qū)崿F(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境之間的一種交互，人類傳統(tǒng)的認(rèn)知方式主要是通過(guò)親身接觸大自然來(lái)實(shí)現(xiàn)的，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，擴(kuò)大了人們對(duì)自然環(huán)境的認(rèn)知的范圍。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)特征，第一，利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以快速地對(duì)多種施工方案進(jìn)行比較和分析，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在排水工程施工中的應(yīng)用，一個(gè)最重要的方面就是能夠快速地對(duì)各種方案進(jìn)行比較分析，從而選出最合適的一個(gè)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行施工。在仿真階段，基于仿真的結(jié)果，可以進(jìn)行相應(yīng)的探討，從而決定出哪些因素對(duì)施工過(guò)程有較大的影響，哪些施工階段的影響最大，從而采取政策的預(yù)防措施。第二，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的成本較低。與傳統(tǒng)的真實(shí)的原型實(shí)驗(yàn)不同的是，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是利用軟件的開(kāi)發(fā)以及應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的一種模擬實(shí)驗(yàn)方式，其中需要支出的費(fèi)用主要是計(jì)算機(jī)硬件以及軟件的費(fèi)用，相對(duì)于真實(shí)的模型實(shí)驗(yàn)而言，成本比較低。第三，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的可靠性比較高，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的效率主要取決于系統(tǒng)模型以及軟件的正確性，在系統(tǒng)模型以及軟件編制是正確無(wú)誤的前提下，排水工程施工過(guò)程中的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，會(huì)對(duì)各種約束條件進(jìn)行分析和考慮，與傳統(tǒng)的人工操作過(guò)程中的可靠性進(jìn)行比較而言，可靠性和穩(wěn)定性更高。第四，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)用性更強(qiáng)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在很多方面都可以應(yīng)用，只要是可以通過(guò)數(shù)學(xué)進(jìn)行描述的模型，都可以利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行仿真，比如在排水工程施工過(guò)程中的應(yīng)用，可以對(duì)各個(gè)過(guò)程進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)成本進(jìn)行預(yù)測(cè)等，提高排水工程施工管理過(guò)程中的效率。

二、計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在排水工程施工過(guò)程中的應(yīng)用

（一）計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟

計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)是以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的，就計(jì)算機(jī)本身而言，是不能對(duì)施工過(guò)程中的問(wèn)題進(jìn)行分析和處理，需要建立一個(gè)能夠反映出事物的本質(zhì)特征的模型，在排水工程施工過(guò)程中的應(yīng)用，主要分為四個(gè)步驟。

1、建立相應(yīng)的模型

在建模的過(guò)程中，應(yīng)該要對(duì)排水工程的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析，將施工過(guò)程中應(yīng)該要注意的各種問(wèn)題、限制條件、約束內(nèi)容等進(jìn)行考慮，然后利用數(shù)學(xué)、力學(xué)等理論將誰(shuí)理工本工程施工過(guò)程中的數(shù)字模型描繪出來(lái)，利用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，將各種預(yù)定的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中去，對(duì)于各種數(shù)據(jù)應(yīng)該要保證建模的精確性。此外，還可以通過(guò)人工干預(yù)的手段在建立的模型中進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，保證各種數(shù)據(jù)的完整性。各種數(shù)據(jù)應(yīng)該要涉及到施工階段的總體場(chǎng)地布置情況、施工進(jìn)度、材料用量等情況。

2、輸入模型

輸入模型指的是將建立起來(lái)的模型輸入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理的一種方式，計(jì)算機(jī)仿真模擬的模型就是最終體現(xiàn)出來(lái)的模型內(nèi)容，這個(gè)步驟是計(jì)算機(jī)模擬仿真過(guò)程中的一個(gè)十分重要的步驟和環(huán)節(jié)，模型就是把建立的模型通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的處理，這種形式所體現(xiàn)的模型內(nèi)容也就是計(jì)算機(jī)仿真模擬模型，同時(shí)也是進(jìn)行計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬計(jì)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3、計(jì)算機(jī)仿真模擬

將模型放置到計(jì)算機(jī)模塊中，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)排水工程方案的模擬分析，是排水工程施工過(guò)程中的一個(gè)十分重要的步驟，這個(gè)環(huán)節(jié)是將排水施工過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的一個(gè)過(guò)程，通過(guò)對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，得到相應(yīng)的模擬結(jié)果，從而為施工過(guò)程中的各種問(wèn)題的預(yù)測(cè)奠定基礎(chǔ)，確保施工過(guò)程中的精確度。

（二）計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)首先需要建立排水工程的虛擬環(huán)境，這是進(jìn)行仿真的第一步，比如地形、施工場(chǎng)地、電站建筑物、擋水地下建筑物等，都需要進(jìn)行模擬，同時(shí)還要對(duì)各種排水工程的設(shè)備進(jìn)行模擬，當(dāng)前的排水工程模擬過(guò)程中，三維仿真技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于排水工程施工過(guò)程中的各種運(yùn)行狀況進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控，有助于進(jìn)行智能化以及可視化管理。

計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要建立相應(yīng)的三維模型。建立三維模型，主要是以排水工程為研究的對(duì)象，利用對(duì)應(yīng)的模擬軟件以及實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)軟件，將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成逼真的三維模型。三維幾何模型是整個(gè)工程虛擬場(chǎng)景中的一個(gè)基礎(chǔ)，模型的建立包括三維地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工過(guò)程中會(huì)遇到很多擋水地下建筑物、管道等，模型建立的過(guò)程中應(yīng)該要對(duì)各種建模任務(wù)進(jìn)行劃分，建立一個(gè)比較完整的仿真系統(tǒng)，還需要對(duì)各種植物、橋梁、公路、碼頭等場(chǎng)景進(jìn)行描述，利用仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬建模軟件會(huì)根據(jù)二維平面文件，建筑物的立面圖、剖面圖建立三維模型，然后建立與模型相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的各種屬性進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)三維模型的完善。

結(jié)語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的普及，各種信息技術(shù)在我們的生產(chǎn)生活中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)就是一種比較常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)排水工程施工具有十分重要的意義。在模擬過(guò)程中，通過(guò)模型的建立、仿真以及仿真結(jié)果的分析，有助于對(duì)排水工程的施工進(jìn)行高效管理，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本、提高施工效率的目的。

參考文獻(xiàn)

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