虛擬仿真實驗技術(shù)精選(九篇)
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第1篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
>> 東北大學(xué)采礦工程國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)與實踐 土木類專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心的探索與實踐 法庭科學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)與實踐 計算機虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)與實踐 淺介《電力電子技術(shù)》虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)工作 機電類專業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè) 基于虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)工作探究 軌道交通虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)探討 化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)探索 地方高校虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè) 面向地方院校工程教育類專業(yè)的虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè) 地方高校國家級實驗教學(xué)中心特色發(fā)展探析 國家級生物實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的研究與實踐 國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的實踐與思考 國家級力學(xué)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)研究與實踐 國家級電工電子基礎(chǔ)實驗教學(xué)示范中心建設(shè)研究與實踐① 信息技術(shù)與管理類綜合實驗教學(xué)中心建設(shè) 創(chuàng)建國家級實驗教學(xué)示范中心的探索與實踐 農(nóng)業(yè)生物學(xué)國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè) 國家級實驗教學(xué)示范中心建設(shè)經(jīng)驗淺談 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l.
[8]李平，毛昌杰，徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)提高高校實驗教學(xué)信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：5-8.
[9]沈建華，李飛，程崇虎，等.通信與信息網(wǎng)絡(luò)國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)與實踐[J].實驗室研究與探索，2015，34（1）：161-164.
[10]張增明，王中平，張憲鋒.國家級物理虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2015，32（12）：146-149.
[11]藺智挺.基于虛擬仿真實驗的模擬集成電路實驗教學(xué)[J].實驗技術(shù)與管理，2016，33（1）：122-126.
第2篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
隨著社會的發(fā)展和進步,人們的生活水平和生活質(zhì)量都得到了很大的改善,因此,對醫(yī)學(xué)的發(fā)展也提高了關(guān)注。目前,醫(yī)學(xué)教學(xué)觀念和教學(xué)模式都發(fā)生了很大的轉(zhuǎn)變,學(xué)校也開始了對高素質(zhì)人才的有效培養(yǎng)和教學(xué),其中,虛擬仿真技術(shù)是醫(yī)學(xué)教學(xué)中的重要手段和方式,對傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)提出了很大的改進。虛擬仿真技術(shù)對推動醫(yī)學(xué)教學(xué)改革、創(chuàng)新教學(xué)模式和培養(yǎng)學(xué)生的綜合技能都有著重要的作用和影響。本文主要介紹了虛擬仿真技術(shù)的概念,并分析了虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中的具體應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:
虛擬仿真技術(shù)；醫(yī)學(xué)；實驗教學(xué)
隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)方面出現(xiàn)了許多的新技術(shù)和應(yīng)用,對醫(yī)學(xué)教學(xué)產(chǎn)生了很大的影響。其中虛擬仿真技術(shù)是目前比較先進的技術(shù)應(yīng)用,且獲得了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展,特別是對計算機技術(shù)和多媒體技術(shù)的應(yīng)用,提高了醫(yī)學(xué)實驗的教學(xué)質(zhì)量,創(chuàng)新了醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)的模式。虛擬實驗教學(xué)是一種在計算機技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的情景模擬技術(shù),能夠讓用戶體驗到一種身臨其境的感覺,實現(xiàn)和具體的情景接觸,產(chǎn)生一定的體驗,為實際的操作提供一定的基礎(chǔ)。
1虛擬仿真技術(shù)的概述
虛擬仿真技術(shù)是在計算機技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新興的科學(xué)技術(shù),是指利用多媒體技術(shù)的結(jié)合,創(chuàng)造形成一個有視覺、聽覺和觸覺的虛擬現(xiàn)實環(huán)境,讓用戶體驗到一種身臨其境的感覺。在這個虛擬的環(huán)境中,用戶能夠感受到空間中客體的存在,也可以和虛擬空間中的客體進行相關(guān)的互動,這項技術(shù)的應(yīng)用,主要是加快用戶對相關(guān)知識的認識效率。虛擬仿真技術(shù)涉及的方面比較多,主要包括計算機技術(shù)、多媒體技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能技術(shù)等,另外,還有計算機的圖像處理和模式的識別等,是現(xiàn)代仿真技術(shù)的有效發(fā)展和外延[1]。虛擬仿真技術(shù)的主要特點就是,讓用戶獲得真實的體驗,和虛構(gòu)的客體進行交互,并產(chǎn)生一定的想象。在虛擬的空間中,實驗人員可以進行和現(xiàn)實世界中同樣的活動和實驗,而且受到的外界影響因素比較小,實驗產(chǎn)生的效果也更好一些。特別是在醫(yī)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用,能夠有效的提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新能力,因此,虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義。
2虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用
虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用對醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)產(chǎn)生了很大的影響,特別是對傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)方式和實驗?zāi)Ｊ竭M行了很大的改進。傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中,缺少實驗的設(shè)備和實驗的客體,學(xué)生的實際操作能力得不到有效的鍛煉,所以,對學(xué)生的學(xué)習(xí)和操作能力培養(yǎng)不到位[2]。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為學(xué)生進行實驗操作提供了一定的基礎(chǔ),也實現(xiàn)了對學(xué)生的有效培養(yǎng)。目前虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下四個方面。
2.1虛擬仿真技術(shù)改善了醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)設(shè)備在醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中,對設(shè)備的要求比較高,主要包括一些實驗用的動物或者尸體、實驗用到的儀器和設(shè)備以及相關(guān)的實驗經(jīng)費等,都對實驗教學(xué)的有效進行產(chǎn)生了一定的影響。隨著社會的發(fā)展,解剖學(xué)在目前獲得了很大的發(fā)展,也是醫(yī)學(xué)教學(xué)中最基礎(chǔ)和最重要的課程,所以,一定的實驗設(shè)備在教學(xué)中是非常關(guān)鍵的,對教學(xué)的有效性影響也很大。目前,虛擬仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展,很好的解決了醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)中的這些問題,不但豐富了實驗教學(xué)設(shè)備,學(xué)生可以利用虛擬的“尸體”進行操作和實踐,也很好的鍛煉了學(xué)生的實踐動手操作能力。
2.2虛擬仿真技術(shù)能夠提高學(xué)生的興趣虛擬仿真技術(shù)能夠為學(xué)生提供相關(guān)的實驗環(huán)境,創(chuàng)造一定的基礎(chǔ)性實驗條件,同時,還能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生在虛擬的空間環(huán)境中和客體進行有效的交流,提高學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的認識和理解。虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)試驗教學(xué)中的應(yīng)用,能夠?qū)⒙曇?、圖像和相關(guān)的多媒體演示功能進行結(jié)合,豐富實驗教學(xué)過程和教學(xué)內(nèi)容,充分的提高了學(xué)生的興趣[3]。同時,將具體的教學(xué)內(nèi)容變得形象和生動,而且有一定的視覺沖擊力,方便了學(xué)生的理解和掌握,因此,提高了實驗教學(xué)的效率和質(zhì)量。比如,在進行細胞膜的教學(xué)時,可以利用虛擬仿真技術(shù)建立細胞結(jié)構(gòu),動態(tài)化的展示,可以讓學(xué)生更好的觀察和學(xué)習(xí)。
2.3虛擬仿真技術(shù)突破了時間和空間上的限制虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,對傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)產(chǎn)生了很大改變,打破了時間和空間上的限制,學(xué)生可以通過虛擬仿真技術(shù)對動物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行有效的觀察,以及實現(xiàn)動態(tài)化的觀察[4]。比如要了解一些藥物的成分和產(chǎn)生的身體反應(yīng),在傳統(tǒng)的教學(xué)中,通過一定的講述過程是無法實現(xiàn)有效教學(xué)的,學(xué)生也難以理解。因此,虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,實現(xiàn)了這些過程的快速進行和變化,同時,將這些反應(yīng)過程和變化情況能夠清晰的表現(xiàn)出來,幫助學(xué)生進行學(xué)習(xí)和理解。
2.4虛擬仿真技術(shù)避免了在具體實驗中的危險情況醫(yī)學(xué)實驗過程存在一定的危險性,會對人體的健康產(chǎn)生一定的危害,比如一些感染性的疾病等。所以,隨著虛擬仿真技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用,避免了學(xué)生和實驗對象的直接接觸,而是通過虛擬的方式產(chǎn)生實驗的客體,所以,不需要考慮實驗過程中產(chǎn)生一些危險性的因素,因此,對相關(guān)的實驗進行有很大的幫助。除此之外,虛擬仿真技術(shù)也很好的幫助學(xué)生積累了臨床經(jīng)驗,有效的鍛煉了學(xué)生的實際操作能力,有利于學(xué)生的綜合水平提高和發(fā)展。
3結(jié)語
隨著虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,改善了醫(yī)學(xué)實驗教學(xué),虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用,加深了學(xué)生對于醫(yī)學(xué)知識的認識和理解,提高了醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率。另外,虛擬仿真技術(shù)打破了時間和空間上的限制,完善了實驗教學(xué)的設(shè)備,并有效的避免了在試驗中的不安全因素,對醫(yī)學(xué)實驗教學(xué)具有重要的意義。
參考文獻
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第3篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
關(guān)鍵詞 虛擬仿真 大學(xué)物理實驗 教學(xué)改革
中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2017.01.055
Influence of Virtual Simulation Technology on the Teaching of
College Physics Experiment
GUO Xiaochun
（National Police University of China， Shenyang， Liaoning110854）
Abstract The college physics experiment course is a basic course for students of science and engineering ins universities， which is also a necessary link in the cultivation of students' practical ability and innovative ability. With the advancement of information technology education reform， virtual simulation technology and the traditional university physics experiment teaching mode integrate with each other to construct a new model of three-dimensional teaching， which will have a significant effect on teaching， as well as a profound influence on the college physics experiment teaching reform.
Keywords virtual simulation； college physics experiment； teaching reform
0 引言
大W物理實驗課一般在一、二年級學(xué)生中開設(shè)，著力培養(yǎng)學(xué)生的理論分析能力、動手實踐能力和創(chuàng)新能力，是學(xué)生系統(tǒng)接受實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，為學(xué)生之后的專業(yè)實驗課打基礎(chǔ)，因此作用和地位極其重要。然而在實驗教學(xué)過程中，由于教學(xué)條件和一些客觀原因的限制，實驗教學(xué)效果并不理想，致使傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)方式的弊端逐漸突顯。教育信息化是高等學(xué)校促進教學(xué)改革和提升教學(xué)質(zhì)量的重要舉措，虛擬仿真技術(shù)為代表的教育信息化手段迅速發(fā)展，為大學(xué)物理實驗教學(xué)開辟了一條新的路徑。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實驗教學(xué)，必將極大地改善教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。①
1 傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及困難
1.1 實驗教學(xué)模式單一
傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)方式，學(xué)生完成一個實驗題目的學(xué)習(xí)任務(wù)都要經(jīng)歷實驗預(yù)習(xí)、課上操作、數(shù)據(jù)處理、撰寫報告這一流程。課前，教師要求學(xué)生認真預(yù)習(xí)并撰寫預(yù)習(xí)報告。實驗預(yù)習(xí)是整個實驗環(huán)節(jié)的起點，也是重中之重。然而實際中，在課前預(yù)習(xí)時沒有實驗儀器作為參照，面對教材中抽象、枯燥的原理講述，大部分學(xué)生出現(xiàn)了畏難情緒，直接體現(xiàn)就是實驗預(yù)習(xí)敷衍了事，在預(yù)習(xí)報告中機械性地照搬照抄教材，充當(dāng)“復(fù)印機”的角色，并沒有去深刻地了解、探究實驗的原理和過程，導(dǎo)致在實驗的一開始就留有隱患。課上，教師講解和演示實驗的操作，學(xué)生只是復(fù)制教師的操作過程完成實驗任務(wù)。這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，使學(xué)生處于被動的地位，即使完成了實驗也是不知其所以然，更別提對實驗更深層次的思考、探索和創(chuàng)新了。課后，處理數(shù)據(jù)和撰寫實驗報告，學(xué)生更是敷衍了事，甚至相互抄襲，其數(shù)據(jù)處理的計算過程和結(jié)果經(jīng)不起實踐的檢驗。
1.2 學(xué)生消極對待物理實驗
在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對于基礎(chǔ)課程的重視程度明顯低于專業(yè)課程。一堂完整的實驗課通常是3個學(xué)時，在這短暫的3個學(xué)時中，教師要講解實驗的操作并演示，學(xué)生要熟悉儀器和完成實驗操作，學(xué)生很難再有時間去分析和獨立思考，更談不上去設(shè)計實驗，這無疑使教學(xué)效果大打折扣。不少學(xué)生在實驗課上就是走一個過場，實驗課上并不認真聽講，實驗中胡亂操作，得到的實驗結(jié)論與理論值相差較大，甚至造成儀器損壞。在實際的教學(xué)中，我們也探索選擇每個班級較為優(yōu)秀的學(xué)生來充當(dāng)教師的角色，先給這部分學(xué)生詳細講解實驗的原理和操作，再由他們用課余時間給班級的其他學(xué)生講解，學(xué)生之間相互交流溝通較為便利，這樣的教學(xué)模式也取得了一定的效果，但是由于學(xué)生相互講解時沒有實驗儀器作為參照，同樣也很難調(diào)動學(xué)生們的積極性。
1.3 實驗成績評定難以把握
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，教師評定成績的時候通常依照學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、數(shù)據(jù)處理的綜合情況來考量，每部分各占一定的分值。但是在實際的執(zhí)行過程中，由于學(xué)生人數(shù)多、師資力量有限、教師教學(xué)任務(wù)繁重等諸多原因，教師對學(xué)生實驗成績的判定主要憑借實驗報告和學(xué)生表現(xiàn)，主觀性強，并不能客觀充分地反映出不同學(xué)生實驗?zāi)芰Φ牟町悺＂?/p>
1.4 理論滯后實驗
大學(xué)物理實驗課與大學(xué)物理課程同步開設(shè)，但是上課時間受到實驗室場地、實驗儀器、實驗教師安排、學(xué)生安排等多種因素的影響，時常會導(dǎo)致實驗所涉及的理論知識學(xué)生在課前并未接觸，而實驗教師又不能利用有限的實驗課時去深入講解理論支撐。③
1.5 教學(xué)狀態(tài)封閉
目前，部分學(xué)校的實驗課都是由學(xué)校教務(wù)部門按照教學(xué)計劃統(tǒng)一安排，受實驗人員有限，實驗儀器需要前期準備和后期維護等因素的影響，學(xué)生很難在課前預(yù)習(xí)實驗和課程結(jié)束后進入實驗室自主學(xué)習(xí)。
2 大學(xué)物理虛擬仿真實驗的優(yōu)勢與不足
虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality technology）④⑤是運用計算機仿真技術(shù)，在使用者眼前營造一個虛擬環(huán)境，并且可以真實反映操作對象的變化。
2.1 虛擬仿真實驗教學(xué)是教育信息化的新模式
虛擬仿真實驗教學(xué)，是信息時代高等教育變革的必然產(chǎn)物，為學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)、進行創(chuàng)新實踐訓(xùn)練提供了先進手段和優(yōu)質(zhì)平臺。⑥
物理虛擬仿真實驗并不復(fù)雜，也不高深。就是把現(xiàn)有的實驗原理、過程及相關(guān)儀器設(shè)備性能進行整合，形成文字、圖像、音像資料掛在網(wǎng)上，供學(xué)生預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)，使他們對實驗總體情況有個客觀把握?；?qū)δ硞€具體細節(jié)（包括具體操作步驟、現(xiàn)象）進行學(xué)習(xí)、理解，為實際操作打下一個良好基礎(chǔ)。虛擬仿真實驗可實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，⑦學(xué)生在任何一臺計算機上通過互聯(lián)網(wǎng)便可訪問安裝在學(xué)校服務(wù)器上的擬仿真實驗系統(tǒng)，完成虛擬實驗操作過程，不受時間和空間的影響。
2.2 虛擬仿真技術(shù)有助于轉(zhuǎn)變單一的實驗教學(xué)模式
將虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式相融合，有利于轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的以教師為主導(dǎo)的單一實驗教學(xué)模式。學(xué)生親自動手用真實的儀器完成實驗，是物理實驗教學(xué)不可或缺的一個流程。然而，虛擬仿真實驗在學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)大有作為。高校校園網(wǎng)的全覆蓋已成為普遍現(xiàn)象，開放式的預(yù)習(xí)環(huán)境可以使學(xué)生在任何地方通過計算機在沒有教師指導(dǎo)的情況下完成實驗的虛擬仿真預(yù)習(xí)，完全不受時間和實驗室開放的限制。實驗的操作是計算機虛擬完成的，因此實驗操作具有較強的重復(fù)性，無需考慮實驗的消耗，也不會出現(xiàn)操作錯誤所導(dǎo)致的儀器損壞，同時減輕了實驗教師批改預(yù)習(xí)報告的繁重工作量。虛擬仿真實驗系統(tǒng)，能夠讓學(xué)生在課前對整個實驗有一個全面充分的了解，能夠豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，有助于提高課堂教學(xué)質(zhì)量和效率，同時更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。
2.3 虛擬仿真實驗有助于客觀評定學(xué)生的實驗?zāi)芰?/p>
虛擬仿真實驗系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，通過計算機輔助將儀器設(shè)備、實驗內(nèi)容、教師指導(dǎo)、學(xué)生操作、實驗數(shù)據(jù)處理有機融為一體，打造成一本可操作的實驗教科書。⑧虛擬仿真系統(tǒng)中的實驗儀器以模塊化構(gòu)成，可進行任意選擇和自由組合，可以達到用不同的操作方法完成同一實驗任務(wù)的目的。系統(tǒng)中隨機產(chǎn)生待測物理量，可以對實驗誤差進行模擬，也可適應(yīng)同時進行實驗操作的不同學(xué)生和同一學(xué)生的不同次操作。在實驗過程中，計算機會自動記錄學(xué)生的操作過程和數(shù)據(jù)內(nèi)容，并對此進行評判，有助于客觀評定學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰?。同時，還可以借助實驗報告自動評判系統(tǒng)定制實驗報告模板，對學(xué)生完成的實驗數(shù)據(jù)處理進行計算機自動評判，更加客觀、公正。
2.4 虛擬仿真實驗存在的不足
目前，市面上的虛擬仿真實驗系統(tǒng)主要是針對部分高校所使用的物理實驗儀器研制的。然而，物理實驗儀器生產(chǎn)廠家眾多，不同廠家生產(chǎn)的儀器在面板結(jié)構(gòu)、操作方法上都是有區(qū)別的，每所高校選用的實驗儀器也是不同的。因此，購買的虛擬仿真實驗系統(tǒng)肯定不會與本校的每一個實驗項目的實驗儀器都匹配，導(dǎo)致教師和學(xué)生在使用過程中達不到預(yù)期的理想教學(xué)效果，如果專門定制適合本校的系統(tǒng)則會大大增加投入。
3 結(jié)論
根據(jù)大學(xué)物理實驗課程特點和教學(xué)需求，構(gòu)建真實實驗與虛擬仿真實驗相結(jié)合的實驗教學(xué)體系，充分發(fā)揮真實實驗與虛擬仿真實驗的各自優(yōu)勢，實現(xiàn)虛實結(jié)合、相互補充，重點培養(yǎng)學(xué)生的掌握知識能力、動手操作能力、獨立思考能力、綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新思維能力，將素質(zhì)能力培養(yǎng)貫穿于實驗教學(xué)的全過程，勢必會在大學(xué)物理實驗教學(xué)改革中取得顯著效果，進一步推動高等學(xué)校教學(xué)信息化向前發(fā)展。
基金項目：遼寧省社會科學(xué)規(guī)劃基金項目（L14CGL042）
注釋
① 郭文閣.仿真實驗在大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)用探討[J].大學(xué)物理實驗，2015.28（3）：124-127.
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第4篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
【關(guān)鍵詞】 虛擬仿真；新聞傳播實驗室；實驗教學(xué)；應(yīng)用
一、虛擬仿真技術(shù)
虛擬仿真技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實和仿真兩部分，其中，虛擬現(xiàn)實是指利用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等現(xiàn)代科技進行的高級人機交互技術(shù)。仿真則是指利用建模進行實驗，模擬真實的實驗步驟和流程，從而達到實驗?zāi)康摹?/p>
在我國，虛擬仿真技術(shù)主要在化工、機械、工程類學(xué)科中應(yīng)用較多，如北京化工大學(xué)、沈陽化工大學(xué)、廣西大學(xué)等高校獲批的化工類虛擬仿真實驗教學(xué)中心；北京航空航天大學(xué)、吉林大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)等高校獲批的機械類虛擬仿真實驗教學(xué)中心；北京理工大學(xué)、南開大學(xué)、同濟大學(xué)等高校獲批的工程類虛擬仿真實驗教學(xué)中心。在這些學(xué)科領(lǐng)域，實驗成本較高，實驗設(shè)備、場地、時間等諸多客觀因素都受到制約，因此通過虛擬仿真技術(shù)，模仿實驗過程，虛擬儀器操控面板及操作流程，用軟件實現(xiàn)儀器的功能，從而達到學(xué)生實踐、實訓(xùn)的效果。
虛擬仿真實驗突破了原有課程實驗的界限，增加了趣味性、綜合性、設(shè)計性及創(chuàng)新性實驗，加強現(xiàn)代實驗方法、實驗手段的應(yīng)用，提出有代表性的、啟發(fā)性的問題，加深學(xué)生對實驗的理解，激發(fā)創(chuàng)新思維與興趣。虛擬仿真實驗為學(xué)生獨立自主地進行學(xué)習(xí)與實踐創(chuàng)造良好的條件，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)。[1]
二、虛擬仿真技術(shù)在新聞傳播實驗教學(xué)中的應(yīng)用
對新聞傳播實驗教學(xué)而言，例如舞臺燈光設(shè)計、戲劇影視場景搭建等教學(xué)高度依賴于活動情景；而攝影、攝像課程的教學(xué)實驗又局限于器材數(shù)量、天氣、人員操作等因素，因此，全媒體虛擬仿真教學(xué)主要采用以虛擬場景的虛擬現(xiàn)實技術(shù)和模擬流程的虛擬仿真技術(shù)，通過創(chuàng)建多類型的場景與多元化的操作界面，實現(xiàn)人機互動，完成虛擬仿真教學(xué)。
虛擬仿真在實驗教學(xué)中主要分為環(huán)境虛擬和過程仿真兩大部分，其中，環(huán)境虛擬是利用計算機生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真。實際應(yīng)用體現(xiàn)在，利用虛擬仿真技術(shù)，對舞臺燈光、會議場景、采訪情境等現(xiàn)實要素進行虛擬，改善教學(xué)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)手段、增強教學(xué)效果。過程仿真則是利用虛擬演播廳，構(gòu)建一個虛擬電視節(jié)目制的全部流程，以真實拍攝電視節(jié)目所處的內(nèi)外部環(huán)境定義為規(guī)則，由進行實驗的學(xué)生模擬各種場景中的主持、訪談、采訪等工作，使學(xué)生能夠模仿真實電視節(jié)目攝制的核心業(yè)務(wù)。在實踐中是通過運營虛擬演播廳、虛擬攝像師等，創(chuàng)建虛擬的操作界面及環(huán)境，將真實過程運用其中，使學(xué)生觸及攝影攝像及節(jié)目制作的核心業(yè)務(wù)。
“虛實結(jié)合”是其特色，按照虛擬仿真與現(xiàn)實存在相結(jié)合的原則，將不同類型場景的虛擬仿真與實體場景相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)資源多元化；將不同類型節(jié)目制作過程虛擬仿真與教學(xué)實體相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)情景多樣化；將不同類型教學(xué)情景虛擬仿真與省臺、市臺節(jié)目要求相結(jié)合，實現(xiàn)教學(xué)素材本地化、教學(xué)成果社會化。
三、虛擬仿真技術(shù)對新傳實驗室建設(shè)的必要性
1、有助于解決實景燈光、場景等一經(jīng)建設(shè)完成便不可更改的問題，豐富傳媒實驗教學(xué)資源，降低實驗教學(xué)成本
傳媒類本科生培養(yǎng)，具有很強的應(yīng)用性和實踐性。然而，在校內(nèi)教學(xué)實踐中，大多數(shù)專業(yè)存在理論與實踐的嚴重脫節(jié)，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，知識掌握模糊，理論和實踐難以達到有效結(jié)合。例如播音主持、攝影、攝像、電視節(jié)目制作等課程，不同的教學(xué)理論需要不同的室內(nèi)場景、燈光設(shè)置進行相應(yīng)配合，而場景搭建耗時耗力，不同場景之間無法迅速變換，而且建造成本高，管理復(fù)雜，也制約了實體實驗室的長遠發(fā)展。因此，通過全媒體虛擬仿真技術(shù)，能夠迅速為學(xué)生展現(xiàn)出真實、多元、可變的場景，學(xué)生亦可通過自身需要去對場景進行調(diào)節(jié)變換，使學(xué)生多方位去感受拍攝、主持、表演等業(yè)務(wù)的真實情景，領(lǐng)悟行業(yè)規(guī)律，提高實戰(zhàn)能力。
2、有助于解決數(shù)字出版、電視節(jié)目從策劃、拍攝、制作到生產(chǎn)、播出運營難以完整體驗的問題，增強學(xué)生實戰(zhàn)能力
在電視臺，電視節(jié)目從策劃、拍攝、制作到生產(chǎn)、播出運營需要很多部門通力協(xié)作才能順利進行。在高校的教學(xué)體系中，涵蓋以上節(jié)目制作生產(chǎn)步驟會涉及到多門課程，不同的課程又由不同的教師傳授，課程一般會覆蓋多個學(xué)期，因此學(xué)生所掌握的知識往往是碎片化的、缺少整體性。全媒體虛擬仿真教學(xué)中心通過虛擬整個電視節(jié)目從制作到的流程，讓學(xué)生能夠完整的體驗電視臺各個部門的工作，使培養(yǎng)出的學(xué)生一進入媒體工作能立刻將學(xué)校所學(xué)的技能投入運用。
3、有助于增強交互式的體驗，提高學(xué)生傳媒素養(yǎng)及應(yīng)對變化的能力
以互動出版物模塊為例，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生與出版物進行互動交流，打破傳統(tǒng)媒體單向傳播的壁壘，使出版物能夠有聲播放，可以通過PC端、ipad端進行交互，使讀者更加直觀地了解文章的相關(guān)背景知R及概況。通過互動出版物的交互式體驗，不但能夠讓使用者在體驗時有更深刻的沉浸感，而且為數(shù)字出版在電子書的發(fā)展上提供了一個具有發(fā)展?jié)摿Φ姆较?。學(xué)生通過模擬實踐，能夠到提升媒介素養(yǎng)，培養(yǎng)應(yīng)對媒介內(nèi)容變化的能力。
4、有助于完善實踐教學(xué)體系，提升實驗教學(xué)效果
新聞傳播專業(yè)課程的實驗教學(xué)涉及各類環(huán)境與場景，存在隱蔽性、復(fù)雜性、突發(fā)性等問題，而實驗教學(xué)又受到器材設(shè)備、天氣因素、傳媒行業(yè)規(guī)則等眾多因素影響，使得很多教師在帶領(lǐng)學(xué)生實驗時避重就輕，實驗設(shè)計不能很好地與傳媒業(yè)界接軌，也使得學(xué)生的實驗成果良莠不齊。通過建立全媒體虛擬仿真教學(xué)中心，能夠全方位虛擬業(yè)界實操流程，有助于完善實踐教學(xué)體系，使每一個學(xué)生都獲得如臨實地、如觸實物的真實體驗。
5、有助于讓學(xué)生結(jié)合自身特點掌握學(xué)習(xí)進度，同時降低實驗損耗率
在全媒體虛擬仿真教學(xué)中心，指導(dǎo)教師可以為每一位學(xué)生量身定做自主實驗，學(xué)生可以對同一模塊進行反復(fù)實驗，也可根據(jù)自身情況進行分層次分階段的實驗。學(xué)生不同的操作流程會造成不同的實驗結(jié)果。通過仿真實驗，學(xué)生能夠準備找出自己在技術(shù)層面的問題在哪里；同時，即使操作失誤，其實驗結(jié)果也不會對實驗室造成損耗。
四、虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢
1、虛擬仿真有利實踐驗證，節(jié)約成本
根據(jù)實驗設(shè)計案例，思考其所具有的會議要素后，必須根據(jù)會場的具體情況來設(shè)計會議布置場景，此時策劃虛擬仿真實驗平臺，將免除我們實際教學(xué)中所需動用大量桌椅，杯具，麥克風(fēng)，鮮花等等道具，仿真實踐場景，讓學(xué)生輕而易舉的可以進行實踐驗證，有利于節(jié)約成本。
2、虛擬仿真場景，有利學(xué)生嘗試
通過虛擬仿真實驗平臺，學(xué)生可以輕松地應(yīng)用軟件不斷地去驗證自己所設(shè)計的實驗是否符合理論實踐。通過虛擬仿真，可以全面地展示各種場景布置的特點及應(yīng)用范圍，同時可以讓學(xué)生直觀了解不同場景下可采取的措施，達到以虛促實的作用。讓學(xué)生能敢于嘗試不同組合的可能性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，最終達到實踐教學(xué)的目的。
五、結(jié)語
將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于新聞傳播類學(xué)科的實踐教學(xué)中，彌補了傳統(tǒng)實驗教學(xué)的不足，能夠提高學(xué)生理解問題、分析問題的能力以及專業(yè)實踐的能力。實驗室作為平臺能夠給虛擬仿真技術(shù)不斷拓展、升級的空間，同時，虛擬仿真技術(shù)也會給實驗室?guī)韽膶嶒灧绞降綄嶒瀮?nèi)容的創(chuàng)新。
【注 釋】
[1] 程思寧，耿強，姜文波，占永寧. 虛擬仿真技術(shù)在電類實驗教學(xué)中的應(yīng)用與實踐[J].實驗技術(shù)與管理，2013.30（7）94-97.
第5篇：虛擬仿真實驗技術(shù)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】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
數(shù)字電子技術(shù)是計算機及通信類專業(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)生的實踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學(xué)和全面的實驗體系對教學(xué)效果和知識的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實驗儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實驗的開出率以及實驗內(nèi)容的擴展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實施的現(xiàn)代化遠程開放教育,將計算機虛擬仿真技術(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)知識和理論形象地表現(xiàn)出來,有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實驗教學(xué)都利用計算機虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實際,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 計算機虛擬仿真技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality)技術(shù),簡稱VR,涉及計算機圖形學(xué)、人機交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個領(lǐng)域。它由計算機硬件、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,并可親自操作,與虛擬環(huán)境進行交互[1]。
計算機虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(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,利用計算機技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級的仿真技術(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,并通過虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實體。實體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計算機。實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)的若干問題及改革研究
對于理論教學(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。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒用,用的沒學(xué)。現(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識的實用性,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)中要及時更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時多介紹一些現(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。這些方法對有些課程很有效,但是對計算機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、原理和推理過程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應(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際應(yīng)用,有些是針對某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對于學(xué)生理解和掌握此部分知識非常有用。任務(wù)驅(qū)動法,就是教師布置一些運用某個知識點的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學(xué)生對該節(jié)課所學(xué)知識從理論到應(yīng)用有了一個全方位的認識,而且對每個知識點掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學(xué)方法,也是計算機專業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對提升教學(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)合計算機專業(yè)特點引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計算機仿真軟件在課堂驗證,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。
對于實驗教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實驗設(shè)備簡陋。很多高校數(shù)字電路實驗設(shè)備包括我校仍然使用老式實驗箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實驗,學(xué)生只能按實驗教材設(shè)計的實驗按步驟做固定的實驗,實驗內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進行驗證。因此學(xué)生把實驗課當(dāng)完成任務(wù),實驗環(huán)節(jié)沒有促進教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認識和實踐,使得實驗教學(xué)方法與實際應(yīng)用的要求嚴重脫節(jié)。其次在實驗教學(xué)過程中,由于實驗設(shè)備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實驗中,出現(xiàn)一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費了很多時間去排除故障,這樣做實驗當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會阻礙他們進一步探索。再次,由于實驗條件的限制,實驗項目只能停留在驗證性實驗層次,學(xué)生的設(shè)計能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計算機虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設(shè)計集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實驗[4]。在教學(xué)實施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗證性實驗、設(shè)計性實驗和綜合性實驗三個層次完成實驗教學(xué)目標。
四 計算機虛擬仿真技術(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,可以現(xiàn)場用計算機仿真軟件演示電路的工作過程,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)過程是由原理到應(yīng)用,由簡單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實,循序漸進地完成理論知識的學(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,但是此部分對于大部分同學(xué)來說都是難點,如何突破這個難點呢?利用軟件建立仿真電路,真實地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實例:
(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 實驗教學(xué)中的應(yīng)用
大學(xué)生需要有獨立的設(shè)計能力和對電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實驗體系應(yīng)該是三個層次,在簡單的驗證性實驗的基礎(chǔ)上必須開設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計性實驗和綜合性實驗。然而實驗室有限的數(shù)字電路實驗箱只能做幾個簡單的驗證性實驗,無法滿足設(shè)計性實驗和綜合性實驗的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計算機仿真軟件就可以擴展實驗室,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,并驗證其正確性。同時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。在實驗課程中,提前給出了三種實驗的一些題目和內(nèi)容,要求驗證性實驗必須都完成,設(shè)計性實驗可選做一至兩個,綜合性實驗選做一個。下面簡要說明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計實例。
要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計一臺能顯示日、時、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算機若干臺,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、開關(guān)若干。
提示設(shè)計方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實現(xiàn)細節(jié),學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計邏輯電路圖,并將其在虛擬實驗環(huán)境中用仿真電路實現(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,但是通過這個實例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實驗中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購置費用,不受地點和環(huán)境的限制,而且和真實實驗具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?
五 總結(jié)
論文對數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問題,在實際的教學(xué)實踐中對這些問題進行了探索,將計算機虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進行課程改革。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算機仿真演示,部分例題的計算機仿真驗證,增強其直觀性和真實性,加強學(xué)生的理解。實驗教學(xué)也利用計算機仿真軟件,采用虛擬實驗和真實實驗相結(jié)合的方式,擴充建立了虛擬實驗室,擴展了實驗內(nèi)容,在無需花費很大代價的情況下,滿足了設(shè)計性實驗和綜合性實驗的條件,從而完成三個層次實驗體系的建設(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6篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
關(guān)鍵字：虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用
中途分類號：TU7 文獻標識碼：A
系統(tǒng)仿真是以多種學(xué)科理論為基礎(chǔ)，以計算機及其軟件為工具進行試驗研究的理論和方法論體系。仿真技術(shù)顧名思義，是把自然界中的物理現(xiàn)象通過一定的物理和數(shù)學(xué)模型在計算機上模擬來得到實際場變量的分析，有助于預(yù)知關(guān)心的物理現(xiàn)象。簡單的說，仿真技術(shù)是對系統(tǒng)模型的一種試驗技術(shù)(是對系統(tǒng)動態(tài)模型的一種實驗手段)，在安全性和經(jīng)濟性方面有較大的優(yōu)越性。
一、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在國際上是一個熱門研究課題，其應(yīng)用已取得引人注目的成效，在國內(nèi)也引起了廣泛的重視。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境、人類不可能到達的環(huán)境或構(gòu)造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實環(huán)境時，虛擬現(xiàn)實技術(shù)是必不可少的。隨著計算機硬件、軟件技術(shù)的發(fā)展以及人們越來越認識到它的重要作用，虛擬仿真技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展，并且越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實的廣泛應(yīng)用前景使之成為目前最具影響力的技術(shù)之一。軍事領(lǐng)域、航天技術(shù)、建筑設(shè)計、工業(yè)設(shè)計、教育培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、石油化工等等，虛擬戰(zhàn)場、虛擬城市、甚至“數(shù)字地球”，無一不是虛擬技術(shù)的應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)將使眾多傳統(tǒng)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的改變。虛擬仿真技術(shù)在建筑方面的應(yīng)用主要有：大型建筑先期演示和論證；建筑設(shè)計領(lǐng)域；結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域(工程結(jié)構(gòu)分析、巖土工程分析)；房地產(chǎn)展示領(lǐng)域(全方位的數(shù)字化沙盤、數(shù)字化投標領(lǐng)域、房地產(chǎn)展示、施工流程的數(shù)字化模擬)。本文主要闡述虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用。
二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用方式
（一）用當(dāng)前流行的三維動畫軟件3DS MAX、虛擬現(xiàn)實軟件3DVRI、多媒體編排軟件NeoBook、編程工具C#來實現(xiàn)模擬施工和虛擬建筑場景漫游。
3DVRI制作出來的虛擬仿真系統(tǒng)主要功能有：全方位互動漫游功能；即時輸出功能；數(shù)據(jù)實時查詢及修改功能；語音定位功能；導(dǎo)航圖功能。
事先用3DSMAX軟件做好建筑場景及主體的3D模型以及各施工模塊的3D模型，然后用3DVRI虛擬現(xiàn)實軟件對動畫場景進行處理轉(zhuǎn)換為3DVRI實時三維系統(tǒng)，最后用NeoBook軟件在3DVRI實時三維系統(tǒng)中按照需求寫入不同的指令，為實時三維系統(tǒng)添加交互功能，可以利用專業(yè)編程工具如C#等軟件對實時三維系統(tǒng)中的模型及動畫進行精確控制，并可編寫更復(fù)雜的交互功能程序，最終為可獨立運行的3DVRI施工模擬虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)。此方案對于多種施工方案的展示、施工工序的編排比較有用，但無法對于施工方案進行預(yù)見性的模擬。
（二）用專業(yè)的建筑虛擬現(xiàn)實軟件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，結(jié)合部分編程技術(shù)，實現(xiàn)具有較強人機交互能力、模擬建筑施工過程，以選擇合理的設(shè)計方案以及合理的施工方案。
本方案更為專業(yè)和智能，能預(yù)見性地發(fā)現(xiàn)施工方案中的不足，便于指導(dǎo)施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隱患、防止施工事故、減少施工成本與時間。此方案的軟件購置費用比較高。
比較著名的是英國Bentley建筑工程系列軟件公司提供的系列建筑仿真軟件，目前已經(jīng)在中國建筑、工程以及建造領(lǐng)域得到一些應(yīng)用，主要在各建筑設(shè)計院使用，在施工中企業(yè)的應(yīng)用還屬于起步階段。Bentley工程軟件系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官Greg Bentley宣布了兩項新的中國計劃，以支持中國的大規(guī)模基建投資。首先，Bentley亞洲總部將進駐北京，為中國的基建領(lǐng)域提供全面配套的軟件產(chǎn)品；其次，即將啟動的Bentley Power計劃，使中國用戶可在初期免費注冊專業(yè)的計算機輔助制圖／設(shè)計(CADD)軟件服務(wù)。
三、建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)的意義
（一）建筑工程施工方案的選擇和優(yōu)化。
建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優(yōu)化主要是建立在施工經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，存在一定局限性。同時，現(xiàn)代建筑基本都具有鮮明的個性，建筑工程施工成為不可完全重復(fù)的過程。使用施工虛擬仿真技術(shù)將可以直觀、科學(xué)地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對比，有助于施工方案的選擇和優(yōu)化，真正實現(xiàn)最優(yōu)施工。
（二）施工技術(shù)革新和新技術(shù)引入。
施工虛擬仿真技術(shù)一方面能使廣大施工技術(shù)人員低成本地試驗施工新工藝和革新思路，有助于創(chuàng)造性的充分發(fā)揮，同時能真切展示新技術(shù)的成效，縮短建筑業(yè)新技術(shù)的引入期和推廣期，降低新技術(shù)、新工藝的實驗風(fēng)險。
（三）施工管理
施工虛擬仿真技術(shù)能事先模擬施工全過程，能提前發(fā)現(xiàn)施工管理中質(zhì)量、安全等方面存在的隱患，因而可以采取有效的預(yù)防和強化措施，提高工程施工質(zhì)量和施工現(xiàn)場管理效果。
（四）安全、生產(chǎn)培訓(xùn)
施工虛擬仿真技術(shù)能實時、直觀地顯示施工過程的實際情況，有助于操作人員全面了解操作流程，優(yōu)質(zhì)安全地完成施工任務(wù)。
（五）大型工程設(shè)計
施工虛擬仿真技術(shù)可以考察建筑設(shè)計是否合理，可以方便地對擬改進部位進行修改，從而得到滿意的設(shè)計結(jié)果。設(shè)計的仿真也有利于設(shè)計單位與業(yè)主、施工單位進行設(shè)計交底。
（六）建筑市場管理
施工虛擬技術(shù)在招投標過程中能直觀對比各方的施工方法和成效，增加評標的透明度和公正性，有利于建筑市場的規(guī)范管理。
（七）其它方面
開發(fā)施工虛擬仿真技術(shù)必然帶動虛擬現(xiàn)實技術(shù)廣泛地應(yīng)用于建筑業(yè)其它方面，帶動以下幾方面的進步：城市和市政規(guī)劃的優(yōu)化；投資者的投資意圖及市場推銷；建筑機械設(shè)計；仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)。
四、總結(jié)：
總而言之，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型技術(shù)都已經(jīng)開始投入實踐。建筑業(yè)也必須敢于創(chuàng)新，勇于嘗試，這是建筑行業(yè)發(fā)展自身、壯大自身并適應(yīng)時展的唯一途徑。
參考文獻：
第7篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
1工程機械虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的總體架構(gòu)
本文設(shè)計的基于互聯(lián)網(wǎng)和計算機虛擬仿真技術(shù)的實驗教學(xué)平臺，將理論分析與實驗教學(xué)融合于一身，能夠從理論和實踐的雙重視角分析工程機械運動的原理，利用虛擬仿真實驗平臺實現(xiàn)工程機械理論與實踐的統(tǒng)一，為工程機械專業(yè)教學(xué)活動提供了一個動態(tài)化、智能化、交互性的教學(xué)與實驗環(huán)境[8-9]。該虛擬仿真實驗教學(xué)平臺能夠通過視頻、圖像等方式將機械設(shè)備的工作過程進行動態(tài)化展現(xiàn)，產(chǎn)生更加直觀和生動的教學(xué)效果，使學(xué)生更容易掌握工程機械運動的原理。
依托于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的計算機仿真平臺的突出特點是智能化，可以提供更多種類的教學(xué)模式和實驗?zāi)Ｊ剑辉诮换バ缘谋憩F(xiàn)方面具有強大的AI性能[10-11]，易于教師與學(xué)生的互動和交流，學(xué)生在選擇性學(xué)習(xí)方面有了更大的自主性。由于虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的教學(xué)資源由網(wǎng)絡(luò)和大數(shù)據(jù)平臺提供，一方面可以保證所提供的工程機械模型的科學(xué)性、時效性和多樣化，能夠應(yīng)對不同方向的教育教學(xué)任務(wù)；另一方面也提高了教學(xué)資源網(wǎng)絡(luò)的共享性和開放性，節(jié)約了教育教學(xué)成本。
本文設(shè)計的基于網(wǎng)絡(luò)與計算機虛擬仿真技術(shù)的工程機械實驗教學(xué)平臺，是在工程機械設(shè)計與機械運動原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合計算機仿真技術(shù)和多媒體技術(shù)，以更為直觀和透徹的方式展現(xiàn)工程機械設(shè)備的工作原理。它改變傳統(tǒng)實驗教學(xué)平臺中過于抽象和單一的表現(xiàn)方式，具有更好的交互性和實驗教學(xué)效果。計算機虛擬仿真實驗教學(xué)平臺作為一種新型教育教學(xué)系統(tǒng)和媒介，為工程機械實驗教學(xué)提供了一個高效、穩(wěn)定和經(jīng)濟的教學(xué)方式。該虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的最大特點是以虛擬3D的方式呈現(xiàn)，可以在虛擬與現(xiàn)實之間進行轉(zhuǎn)換，是多媒體VR技術(shù)在教學(xué)中應(yīng)用價值的體現(xiàn)[12]。學(xué)生和教師都可以以用戶的身份登錄該平臺，基于輸入/輸出設(shè)備向虛擬實驗平臺傳達指令并獲取相關(guān)的結(jié)果，反饋的結(jié)果包括視頻輸出、圖形輸出和文字輸出等不同的形式。平臺還能夠依據(jù)登錄者的要求提供更加完整的實驗數(shù)據(jù)、實驗圖形及工程機械各種參數(shù)變化曲線擬合等。
工程機械虛擬仿真實驗教學(xué)平臺總體框架主要由平臺信息導(dǎo)入模塊、實驗教學(xué)虛擬交互系統(tǒng)和平臺信息導(dǎo)出界面等3部分構(gòu)成。工程機械虛擬仿真指令從輸入界面導(dǎo)入，用戶的指令需要轉(zhuǎn)換為虛擬的計算機語言并進入虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)。虛擬交互系統(tǒng)是虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的核心模塊，按照用戶的指令提供平臺控制功能、場景虛擬功能、場景選擇功能及各種指令操控功能。平臺信息導(dǎo)出模塊將實驗教學(xué)虛擬交互系統(tǒng)模塊計算和處理過的數(shù)據(jù)信息、仿真模型以圖像或視頻的模式顯示出來，從理論和實踐兩個視角展現(xiàn)工程機械運動的過程和基本原理。
2虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的基礎(chǔ)硬件設(shè)計
工程機械虛擬仿真實驗教學(xué)平臺由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分構(gòu)成，其中硬件部分是實現(xiàn)虛擬仿真系統(tǒng)基礎(chǔ)功能的前提和保證，也是軟件功能得以實施的實物載體。
用于工程機械虛擬仿真的實驗教學(xué)平臺核心硬件模塊包括虛擬上位機、信號控制模塊、信號驅(qū)動模塊、仿真運動平臺、信號感應(yīng)模塊和LED顯示模塊。當(dāng)用戶開始操作平臺時，信號模塊會將用戶的要求和信息以控制信號的模式導(dǎo)入驅(qū)動模塊，同時虛擬上位機系統(tǒng)參與協(xié)同控制，共同控制虛擬仿真平臺的工作與運行。虛擬仿真實驗教學(xué)平臺除了具有必要的電機結(jié)構(gòu)、聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)、臺體結(jié)構(gòu)、電控裝置及運動結(jié)構(gòu)之外，還通過編碼器、光柵尺、傳感器等與上位機系統(tǒng)連接，以虛擬現(xiàn)實技術(shù)為依托，實現(xiàn)工程機械實驗教學(xué)平臺系統(tǒng)的更新與變革。工程機械虛擬平臺系統(tǒng)依靠編碼器、傳感器等讀取用戶的指令信息，再利用信息控制模塊及平臺的電控裝置，傳導(dǎo)信號、輸出指令和導(dǎo)出實驗教學(xué)用的相關(guān)數(shù)據(jù)和虛擬模型。
3實現(xiàn)流程與關(guān)鍵技術(shù)
工程機械虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的系統(tǒng)軟件程序設(shè)計，與系統(tǒng)整體框架設(shè)計及硬件模塊設(shè)計相匹配，平臺的各軟件模塊都圍繞著工程機械設(shè)計的基本理論展開。平臺軟件的實現(xiàn)流程包括系統(tǒng)用戶時域信號的分析和系統(tǒng)頻域特征的分析，最終通過對用戶需求的分析和平臺虛擬程序的運轉(zhuǎn)，輸出各類工程機械工作原理視頻或圖片，以達到提高教育、教學(xué)效果的最終目的。
平臺啟動后，用戶按照自己的教學(xué)需求和平臺使用規(guī)則載入原始數(shù)據(jù)，并開始進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，提取符合工程機械標準的性能指標值及相關(guān)數(shù)字信號的空間坐標值。系統(tǒng)的軟件模塊和軟件實現(xiàn)流程能夠以程序的方式寫入平臺系統(tǒng)，也可以按照用戶的需求及工程機械的基本原理進行修正，以呈現(xiàn)出不同的信號頻域特征和工程機械模型。
虛擬仿真實驗教學(xué)平臺信號的響應(yīng)速度是衡量平臺軟件系統(tǒng)功能性的主要指標之一。平臺系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信號和系統(tǒng)本身固有特性共同作用下，可以將用戶的實驗?zāi)康募皩嶒炓筠D(zhuǎn)化為最終的工程機械虛擬仿真實驗結(jié)果，并在顯示模塊中顯示出來。初始階段由用戶數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過來的信號為階躍信號，階躍信號可以直接調(diào)動系統(tǒng)平臺的資源，但受到虛擬仿真實驗教學(xué)平臺硬件兼容性的限制。當(dāng)信號無法調(diào)動系統(tǒng)平臺資源時，就需要將階躍信號轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖信號。平臺的響應(yīng)信號實質(zhì)上由系統(tǒng)內(nèi)部軟件程序的微分方程及其全部的解構(gòu)成，在系統(tǒng)平臺開始進行仿真實驗的過程中，基于對仿真信號的傳遞、識別和處理，能夠得到實際的工程機械仿真模擬輸出，但在繪制信號的仿真輸出曲線時會出現(xiàn)一定程度的系統(tǒng)誤差(t)，影響微分方程正確解的總體數(shù)量，因而需要對信號傳輸誤差進行有效控制。系統(tǒng)信號輸出誤差的控制可以通過調(diào)整系統(tǒng)硬件參數(shù)設(shè)定或更新軟件程序的方法實現(xiàn)。虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的頻率響應(yīng)效率是影響平臺信號諧波輸入及系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的一個重要因素，輸出曲線的正弦波相位變化及幅值的變化，是顯示虛擬仿真平臺基礎(chǔ)性能的重要指標之一。當(dāng)進行虛擬仿真實驗時，可以通過修改信號頻率的模式，得到若干組數(shù)據(jù)信號輸出值，使虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的誤差最小化，得到結(jié)果最為真實、準確。
在工程機械虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的實際應(yīng)用中，本文采用的UGNX虛擬技術(shù)，能夠?qū)敫鞣N3D模型制作軟件，具有更加良好的適配性和兼容性。在虛擬仿真實驗教學(xué)中，軟件程序的設(shè)計主要基于UGNX虛擬技術(shù)來實現(xiàn)，包括3D建模、3D渲染和仿真教學(xué)模型的優(yōu)化。利用UGNX虛擬技術(shù)進行工程機械仿真實驗教學(xué)，基于UGNX技術(shù)優(yōu)化虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的系統(tǒng)屬性和軟件實現(xiàn)流程，并按照用戶的需求模擬真實的工程機械設(shè)備進行場景的選擇與設(shè)定，添加各種屬性和行為。
虛擬仿真軟件程序在UGNX內(nèi)創(chuàng)建并內(nèi)嵌于虛擬仿真實驗教學(xué)平臺之中，實現(xiàn)工程機械的3D建模。創(chuàng)建仿真程序需要對原始的數(shù)據(jù)信號進行標準化處理及虛擬場景的交互，導(dǎo)入機械設(shè)備模型的三維數(shù)據(jù)，其中工程機械設(shè)備的格式是以系統(tǒng)插件的形式完成的，在數(shù)據(jù)信號格式的轉(zhuǎn)換中，基于網(wǎng)絡(luò)和校園內(nèi)部瀏覽器向平臺輸出相關(guān)的實驗教學(xué)數(shù)據(jù)，確定虛擬仿真實驗教學(xué)的實施路徑，并將最終的虛擬仿真結(jié)果以視頻或圖像的形式更為直觀地展現(xiàn)出來。
在工程機械虛擬仿真實驗教學(xué)中，為了提高三維展示的直觀性，工程機械內(nèi)部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技術(shù)將不同的零件輔以不同的顏色，在實驗教學(xué)中有助于使用者更為細致地觀察工程機械的運行原理，認識各個內(nèi)部零件之間及與設(shè)備整體的邏輯關(guān)系。與傳統(tǒng)的工程機械類實驗平臺相比，本文設(shè)計的仿真實驗平臺，在仿真的直觀性、準確性、交互性及實驗課堂教學(xué)效果方面都具有較大的優(yōu)勢。特別是在平臺系統(tǒng)交互性能方面，利用UGNX技術(shù)平衡虛擬仿真平臺總體的架構(gòu)與節(jié)點安排，使工程機械設(shè)備結(jié)構(gòu)的各種特性都能夠全面地展示出來，顯著提高教育教學(xué)的交互性與智能性。
4實證結(jié)果與分析
4.1虛擬平臺的功能性驗證
首先驗證虛擬仿真實驗平臺的功能性。采用問卷調(diào)查的方式對使用了平臺的師生進行問卷調(diào)查，對于文中提出平臺設(shè)計的滿意度問卷調(diào)查統(tǒng)計情況問卷調(diào)查結(jié)果顯示，各專業(yè)教師和學(xué)生對于虛擬仿真平臺的滿意度均在95%以上，說明文中提出的虛擬仿真平臺相對于傳統(tǒng)平臺具有良好的功能性和實用性，能夠獲得更好的實驗教學(xué)效果。
4.2虛擬仿真平臺的性能驗證
教學(xué)實驗平臺的信號響應(yīng)值是衡量系統(tǒng)平臺性能的重要指標，信號響應(yīng)值越小則證明實驗平臺的信號響應(yīng)越快速、性能越強。本文以車輛工程專業(yè)教學(xué)中的底盤設(shè)計為例，分析傳統(tǒng)實驗教學(xué)平臺和虛擬仿真實驗平臺的信號傳輸響應(yīng)值分布情況。該基于互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的工程機械虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的信號響應(yīng)值被控制在±1.0之內(nèi)，最高值和最低值分別為0.65和–0.65。從實驗結(jié)果可知：本文設(shè)計的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺在系統(tǒng)響應(yīng)時間上更有優(yōu)勢，尤其是在復(fù)雜三維建模中可以提高仿真教學(xué)的效率和效果。
第8篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：虛擬仿真；經(jīng)濟管理；實驗教學(xué)；O2O協(xié)同
虛擬仿真實驗教學(xué)平臺體現(xiàn)了信息技術(shù)與學(xué)科專業(yè)融合帶來的實驗教學(xué)創(chuàng)新,能夠從根本上提升實驗教學(xué)質(zhì)量。為了加強虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)，重慶工商大學(xué)經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學(xué)中心以培養(yǎng)學(xué)生能力為導(dǎo)向搭建了“經(jīng)濟管理+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，使學(xué)生在虛擬世界里實驗經(jīng)濟管理、在仿真環(huán)境中實踐創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)，切實提升了學(xué)生的綜合能力。
一、經(jīng)濟管理虛擬仿真教學(xué)平臺建設(shè)思路
經(jīng)濟管理類專業(yè)以培養(yǎng)具有扎實的專業(yè)知識和較強的實踐能力、創(chuàng)新精神的高素質(zhì)應(yīng)用型人才為目標。虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)應(yīng)將理論知識與能力培養(yǎng)相結(jié)合，遵循能力導(dǎo)向原則，通過多主體建設(shè)、多層次推進、全過程培養(yǎng)，將經(jīng)濟管理多學(xué)科專業(yè)知識和技能融入虛擬仿真教學(xué)，提升學(xué)生的實踐和創(chuàng)新能力。1.建設(shè)主體多元化。經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學(xué)平臺的建設(shè)應(yīng)實施多主體驅(qū)動，將經(jīng)濟管理學(xué)科專業(yè)知識和技能作為虛擬仿真實驗的第一融入者，為開展虛擬仿真實驗提供項目孵化思想，通過實體實驗為虛擬仿真項目落地提供動力，通過科研機構(gòu)為科研成果向創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項目轉(zhuǎn)化提供平臺，通過校企合作為虛擬仿真實驗提供方向和支撐。2.建設(shè)內(nèi)容層次化。按照“基礎(chǔ)虛擬仿真—綜合虛擬仿真—創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)綜合商務(wù)虛擬仿真”的層次關(guān)系，建設(shè)學(xué)科專業(yè)開放實驗平臺、跨學(xué)科綜合實訓(xùn)及競賽平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)仿真商務(wù)平臺和實驗教學(xué)研發(fā)平臺，通過各層次內(nèi)部及相互間線上與線下、虛擬與實體、指導(dǎo)與操作的有機銜接，共同構(gòu)成互聯(lián)互通的經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學(xué)平臺。3.建設(shè)內(nèi)涵全程化。通過“雙對接”構(gòu)建虛擬仿真實驗教學(xué)平臺。即一端對接實驗課程和實體課堂，實現(xiàn)經(jīng)濟管理學(xué)科專業(yè)對創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的引領(lǐng)，一端對接地方政府和企業(yè)，將大學(xué)生創(chuàng)業(yè)者和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)公司輸送到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化園、“眾創(chuàng)空間”和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地，形成分工明確、循序遞進、涵蓋從經(jīng)濟管理到創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)全過程的虛擬仿真實驗教學(xué)平臺。
二、經(jīng)濟管理虛擬仿真教學(xué)平臺建設(shè)內(nèi)容
重慶工商大學(xué)經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學(xué)平臺以培養(yǎng)提升學(xué)生的分析力、創(chuàng)造力、領(lǐng)導(dǎo)力及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力為宗旨，以“過程仿真+O2O協(xié)同”為理念，借助虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗環(huán)境和實驗對象，形成由學(xué)科專業(yè)開放實驗平臺、跨學(xué)科綜合實訓(xùn)及競賽平臺、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)仿真商務(wù)平臺、實驗教學(xué)研發(fā)平臺組成，教學(xué)與研發(fā)相融合、基地與平臺相結(jié)合、線上與線下一體化的“實驗—實訓(xùn)—實戰(zhàn)—研發(fā)”虛擬仿真教學(xué)平臺，使學(xué)生的綜合競爭力在從虛擬到仿真的全過程中得到提升。1.學(xué)科專業(yè)開放實驗平臺。利用“項目超市”開放實驗項目平臺，對原有的獨立實驗項目和實驗課程內(nèi)含項目進行整合。按照“分以自主搭配實現(xiàn)‘菜單式’自選實驗、合以知識點為脈串成實驗課程”的原則合理重構(gòu)，形成自選開放實驗項目庫，并基于項目庫構(gòu)建學(xué)科專業(yè)開放實驗平臺。在該平臺中，學(xué)生可以按照已有的學(xué)科專業(yè)導(dǎo)向選修課程和項目，也可以根據(jù)自身需求自由組合課程和項目，形成滿足自己需要的課程模塊，真正實現(xiàn)了時間、空間、項目的全面開放，有效提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。2.跨學(xué)科綜合實訓(xùn)與競賽平臺。通過將跨學(xué)科綜合實訓(xùn)與學(xué)科競賽相結(jié)合，實現(xiàn)以訓(xùn)備賽，以賽促學(xué)，切實提升學(xué)生跨學(xué)科、跨專業(yè)的綜合能力。該平臺依托信息技術(shù)虛擬仿真經(jīng)濟環(huán)境、政務(wù)環(huán)境和公共服務(wù)環(huán)境，為學(xué)生營造與真實經(jīng)濟活動相近的實戰(zhàn)情景，提供角色演練、指導(dǎo)訓(xùn)練、討論答疑等全過程實訓(xùn)環(huán)境。同時，利用各級學(xué)科競賽平臺，鼓勵學(xué)生利用實驗室資源和網(wǎng)絡(luò)平臺參加競賽，實現(xiàn)“教賽學(xué)”一體化培養(yǎng)。3.創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)仿真商務(wù)平臺。以專業(yè)能力訓(xùn)練、創(chuàng)新思維訓(xùn)練、創(chuàng)業(yè)項目訓(xùn)練和公司經(jīng)營實戰(zhàn)為主要內(nèi)容，實現(xiàn)虛擬仿真與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的有效結(jié)合、專業(yè)實驗與創(chuàng)業(yè)實踐的有機融合。該平臺按照“3+X”模式構(gòu)建，依托“經(jīng)濟管理創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實訓(xùn)基地”、“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)孵化基地”、“大學(xué)生創(chuàng)業(yè)經(jīng)營集團有限公司”，采用專業(yè)公司型、跨境電商型、集團控股型等模式培育孵化大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實戰(zhàn)仿真公司。同時，利用該平臺培育孵化“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目”，組織指導(dǎo)學(xué)生參加創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，實現(xiàn)“教賽學(xué)創(chuàng)”一體化發(fā)展。4.虛擬仿真實驗教學(xué)研發(fā)與交流平臺。以實驗教學(xué)研究所和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)研究所為基礎(chǔ)，依托長江上游經(jīng)濟研究中心、重慶市發(fā)展信息管理工程技術(shù)研究中心、成渝經(jīng)濟區(qū)城市群產(chǎn)業(yè)發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心，實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)研發(fā)與科學(xué)研究的有機融合。目前，該平臺自主研發(fā)了《宏觀經(jīng)濟運行虛擬仿真》、《大學(xué)生創(chuàng)業(yè)仿真與小微企業(yè)成長》等虛擬仿真實驗課程，出版了系列實驗教材、專著，定期出版《經(jīng)管實驗創(chuàng)新論壇》，舉辦《啟智學(xué)創(chuàng)論壇》，為經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新提供智力支撐。
三、經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學(xué)平臺建設(shè)特色
1.基于云技術(shù)打造虛擬仿真實驗教學(xué)平臺。運用分布式和虛擬化技術(shù)，促進數(shù)據(jù)中心云化，形成獨立的云計算數(shù)據(jù)中心，將教學(xué)資源、軟件、實驗教學(xué)管理與服務(wù)、虛擬仿真實驗教學(xué)資源交互共享管理等數(shù)據(jù)和管理系統(tǒng)存放在云存儲系統(tǒng)中，實現(xiàn)各種教學(xué)活動在云計算數(shù)據(jù)中心的運行，通過虛擬化共享提升資源的利用率，提升教學(xué)交流與互動功能。2.基于信息化手段實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)資源共享。構(gòu)建基于信息化環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)平臺的實驗教學(xué)資源共享架構(gòu)，按照線上、線下的不同需求，將能在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)的資源共享和教學(xué)活動放到網(wǎng)絡(luò)上完成，不能在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)的放在線下完成，實現(xiàn)了實驗課程、項目、軟件、數(shù)據(jù)庫、案例庫及其他資源的有機協(xié)同，實現(xiàn)實驗教學(xué)資源線上線下一體化的平臺互動。3.結(jié)合課程特點打造虛擬仿真實驗教學(xué)環(huán)境。依據(jù)經(jīng)濟管理虛擬仿真實驗教學(xué)的特殊性，依托虛擬現(xiàn)實、多媒體、人機交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等技術(shù)，根據(jù)每個實驗項目的實驗學(xué)時、類型、內(nèi)容、流程的不同特點，通過虛擬實驗設(shè)備，構(gòu)建了虛擬要素、虛擬場景、虛擬空間和過程仿真、模型仿真、情景仿真、角色扮演、O2O操練等虛擬仿真實驗教學(xué)環(huán)境。4.借助仿真手段構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗對象。深入經(jīng)濟社會發(fā)展和企業(yè)管理實際，將行業(yè)、企業(yè)發(fā)展與市場經(jīng)營的真實數(shù)據(jù)和案例融入實驗教學(xué)，賦予實驗資源真實內(nèi)涵，構(gòu)建以真實的區(qū)域行業(yè)、企業(yè)和市場發(fā)展數(shù)據(jù)為驅(qū)動、可進行過程再現(xiàn)和角色扮演、能夠根據(jù)各種模型進行分析決策仿真的虛擬仿真實驗對象，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中實驗，在實戰(zhàn)仿真中提升能力。
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第9篇：虛擬仿真實驗技術(shù)范文
關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)；虛擬；仿真；教學(xué)改革
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）11-0273-02
引言：隨著云計算、大數(shù)據(jù)、移動辦公、虛擬現(xiàn)實、體感設(shè)備以及3D打印等信息技術(shù)的逐步發(fā)展，微軟的新虛擬現(xiàn)實技術(shù)Holograms、索尼Project Morpheus游戲仿真平臺、寓教于樂的碎片化知識教學(xué)資源等新技術(shù)也相繼出現(xiàn)，平板電腦、智能手機、智能家居和智能穿戴設(shè)備（典型產(chǎn)品Google眼鏡和Apple Watch）等新產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。這些新媒體、新技術(shù)和新產(chǎn)品的出現(xiàn)使得信息的獲得更加便捷，使得人們對傳統(tǒng)教學(xué)理念和方式有了新的理解，更加強調(diào)學(xué)生需具有自我導(dǎo)向?qū)W習(xí)的能力[1-3]。
虛擬實驗教學(xué)系統(tǒng)通過綜合應(yīng)用虛擬現(xiàn)實、大數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計算機編程等技術(shù)，構(gòu)建與真實實驗場景等同的操作環(huán)境和測試對象，使得學(xué)生在高度自主性和交互性的虛擬環(huán)境中開展充滿開放性、經(jīng)濟性和高效性的實驗，進而可以達到實物實驗無法實現(xiàn)的效果。尤其是在極端的環(huán)境下或毒性較高的有害環(huán)境下進行實驗操作以及耗時耗力的大型或綜合性的復(fù)雜實驗場景，虛擬仿真實驗優(yōu)勢更為明顯。相比傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，虛擬仿真實驗技術(shù)在實驗教學(xué)的方式、方法、效果、手段和模式等方面均有顛覆性的改變。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010-2020年）》[4]中提到，“信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”，專門強調(diào)了“加快教育信息化進程”這一部分內(nèi)容。虛擬仿真實驗技術(shù)是高等教育信息化的重要實現(xiàn)載體之一，充分體現(xiàn)了實驗教學(xué)過程的改革與創(chuàng)新。
虛擬仿真實驗通過在計算機系統(tǒng)中進行實驗，仿真真實的實驗環(huán)境，做實驗的人可以體驗到實物實驗的感覺，在計算機環(huán)境中完成預(yù)定的各種實驗項目，虛擬仿真的實驗效果等同于真實實驗甚至超過真實實物實驗的效果[5-6]。
一、虛擬仿真實驗教學(xué)的特點
虛擬仿真實驗平臺具有良好的可擴充性。各個學(xué)科新的知識層出不窮，大部分課程內(nèi)容需要跟上科技發(fā)展的步伐，而傳統(tǒng)的實驗教學(xué)需要在實物試驗臺上進行，碰到新的實驗教學(xué)內(nèi)容需要重新搭建試驗臺，更換實驗設(shè)備，實驗成本往往都比較高。
虛擬仿真實驗平臺可實現(xiàn)在線指導(dǎo)。實驗是一個探索和追求新鮮知識的過程，在此過程中有時會碰到自己不會操作或者無法解決的問題，甚至是一個簡單的誤操作而導(dǎo)致整個實驗無法進行下去的窘境。這需要借助于虛擬實驗仿真平臺的在線指導(dǎo)功能，可以在線尋求老師和同學(xué)的幫助，指導(dǎo)老師也可以通過線上直播課程講解實驗的流程和注意事項。
虛擬仿真實驗平臺是一個運行和維護成本均較低的平臺。實驗室建設(shè)投資是學(xué)校教學(xué)投資的重要組成部分，為了兼顧實驗室的成本和學(xué)生的實驗機會，虛擬仿真實驗平臺通過虛擬出實際實驗過程相同的實驗環(huán)境，使得實驗效果和現(xiàn)實中設(shè)備實驗效果一樣，在這樣的平臺上實驗時操作錯誤只會有適當(dāng)?shù)奶崾?，而不會損壞設(shè)備造成增加實驗成本。
當(dāng)然，虛擬仿真實驗教學(xué)也存在一些不足的地方，比如：虛擬仿真實驗畢竟不是在實際的實物實驗平臺進行操作，所以會降低學(xué)生對實物的感性認識，對于實驗過程涉及的元器件性能及⑹的了解也不如實物實驗來得那么深入，在培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力和實驗誤差分析能力方面也是一個弱項。
二、虛擬仿真實驗室在實驗教學(xué)中的作用
打造良好的虛擬實驗平臺，有助提高實驗教學(xué)水平。傳統(tǒng)的教學(xué)過程中，理論課程教學(xué)與課程涉及實驗的教學(xué)是分開進行的，上理論課的時候沒有實驗演示。借助虛擬實驗平臺，就可以一邊進行課程的講授一邊進行實驗。教師在上課的過程中，碰到可以通過實驗驗證的理論，借助虛擬仿真實驗技術(shù)，通過實驗輔助理論的教學(xué)，使得學(xué)生更容易理解所學(xué)的知識。
通過建立虛擬實驗室，既是完成教學(xué)信息化的一個重要環(huán)節(jié)，又能使得實驗教學(xué)有一個本質(zhì)的提升，跟上國際化的發(fā)展步伐，使得學(xué)科的優(yōu)勢能得到充分發(fā)揮。虛擬仿真實驗可以提供開放式實驗環(huán)境，真真正正實現(xiàn)實驗室向?qū)W生長時期開放。學(xué)生可以不用受到時間和空間的約束，隨時隨地進行實驗，這樣能較好地培養(yǎng)學(xué)生自主創(chuàng)新能力，對學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣能起到正面的激發(fā)作用。
面對復(fù)雜的實驗系統(tǒng)，虛擬實驗室方便搭建規(guī)模宏大的實驗平臺。有的課程的實驗會比較復(fù)雜，搭建整個實驗平臺需要耗費較長的時間。而在傳統(tǒng)給學(xué)生開設(shè)的實驗課程中，由于學(xué)生人數(shù)一般比較多，給每個學(xué)生安排的實驗時間都比較有限，在這有限的時間內(nèi)要完成大型實驗臺的搭建是一件不可能完成的事情，這帶來的后果是大型實驗往往開展起來非常困難。如復(fù)雜電路的設(shè)計實驗，一般學(xué)生進行這樣的實驗需要花費2～3天的時間。學(xué)校一般無法給予學(xué)生這么長的時間完成一個實驗，迫使取消這樣的實驗或者改為簡單的對結(jié)果進行驗證的實驗。針對這樣一個問題，虛擬實驗平臺能給出完美的解決方案，為學(xué)生進行大型實驗提供條件，只要學(xué)生實時保存搭建實驗過程的實驗流程，該實驗流程可在其他地方打開繼續(xù)進行實驗。
三、虛擬仿真實驗教學(xué)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)
給予學(xué)生無限的實驗環(huán)境，拓寬學(xué)生的知識視野?？茖W(xué)技術(shù)的進步帶來各個學(xué)科的飛速發(fā)展，新技術(shù)產(chǎn)品、設(shè)備和器件飛速迭代，傳統(tǒng)的實驗室很難跟上科學(xué)技術(shù)發(fā)展的節(jié)奏，不可能為所有新鮮的東西提供實驗，而虛擬仿真實驗在一定程度上可以彌補此缺陷。隨著仿真技術(shù)和軟件的連續(xù)更新發(fā)展，仿真系統(tǒng)可以加入一些新的設(shè)備和元件。因此虛擬仿真實驗可以方便對實驗系統(tǒng)進行更新迭代，快速適應(yīng)高新技術(shù)的發(fā)展，使得學(xué)生能隨時追蹤新技術(shù)和新設(shè)備，對學(xué)生的知識視野開闊起到了非常積極的作用，同時還節(jié)省了實驗的經(jīng)費。
創(chuàng)新實驗教學(xué)方法，培養(yǎng)優(yōu)秀創(chuàng)新人才。傳統(tǒng)實驗教學(xué)的實驗內(nèi)容一般較為單一，且一般都為驗證性實驗，學(xué)生不需要考慮實驗臺的搭建，只要按照實驗的操作步驟完成實驗，缺乏對學(xué)生創(chuàng)造力的培養(yǎng)。通過建立虛擬實驗平臺，可以增加學(xué)生自行設(shè)計實驗的內(nèi)容，使得學(xué)生能夠依據(jù)實驗?zāi)康?，設(shè)計實驗實施方案，分析實驗結(jié)果。由此可見，通過建立虛擬仿真實驗室，不僅可以鍛煉學(xué)生的獨立工作能力和創(chuàng)造性思維，而且有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，對于培養(yǎng)創(chuàng)新和實踐能力出眾的人才非常有幫助。
通過虛擬仿真實驗平臺自行設(shè)計實驗項目，進行科學(xué)研究的實驗探索。實驗在教學(xué)活動中的作用不容忽視，理論教學(xué)和實驗環(huán)節(jié)相輔相成，實驗可以對理論進行驗證和擴展應(yīng)用，使得學(xué)生對抽象的理論有深入的理解，同時有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴謹求實和創(chuàng)新的學(xué)習(xí)態(tài)度。但是，有的傳統(tǒng)實驗時間和資金成本均較高，而且有時還有破壞性、毒性和不可再現(xiàn)性等缺點。虛擬仿真實驗平臺可以解決這方面的問題。因此，應(yīng)該鼓勵學(xué)生通過虛擬實驗平臺進行實驗研究，引導(dǎo)學(xué)生通過發(fā)散性思維進行科學(xué)問題的探索。
四、結(jié)語
專業(yè)課的理論教學(xué)存在一些共性的問題，有些理論非常抽象，現(xiàn)實世界很難找到一些實例來進行演示。專業(yè)課中有一類理論體系非?？b密，知識點錯綜復(fù)雜，學(xué)生一般缺乏對知識體系整體架構(gòu)能力，會產(chǎn)生一種“亂花漸欲迷人眼”的感覺。還有一類課程的理論教學(xué)的實驗演示系統(tǒng)成本非常高，操作起來較為困難，不具備讓學(xué)生進行實的條件。為解決理論教學(xué)過程中的這些問題，需要對實驗教學(xué)的內(nèi)容進行拓展，實現(xiàn)理論教學(xué)和實驗教學(xué)的無縫銜接，并且盡可能在課堂上同步進行。采用虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，呈現(xiàn)具有操作性好、真實感強和直觀精確的實驗場景，對高校進行創(chuàng)新性實驗教學(xué)起到至關(guān)重要的作用。
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Research on Innovation Experiment Teaching Reform Based on Virtual Simulation Laboratory
ZHANG Ren-ping
（School of Materials Science and Engineering，Jingdezhen Ceramic Institute，Jingdezhen，Jiangxi 333403，China）
