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虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文第1篇

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；土建類專業(yè)；高職；

作者簡介：劉鎮(zhèn)（1978-），男，大連職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，碩士，注冊一級建造師、造價師，研究方向為工程管理、工程造價。

中圖分類號：G712

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001－7518（2012）17－0034－02

一、虛擬仿真技術(shù)的含義

仿真技術(shù)，也被人稱之為模擬技術(shù)，即用一個系統(tǒng)模仿另一個真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)則是在仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，當(dāng)前仿真系統(tǒng)正在向虛擬環(huán)境的系統(tǒng)演變。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和仿真技術(shù)作為對現(xiàn)實(shí)世界的模擬，都是基于模型而開展的，都是對現(xiàn)實(shí)世界盡可能的再現(xiàn)，因此，由仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)兩者相結(jié)合形成了虛擬仿真技術(shù)。

虛擬仿真技術(shù)是指運(yùn)用計算機(jī)和專用物理效應(yīng)設(shè)備，借助相應(yīng)的系統(tǒng)模型，對實(shí)際的或假想的系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)動態(tài)試驗研究的一種新技術(shù)，具有可控性、經(jīng)濟(jì)性、快速性等特點(diǎn)，有助于解決抽象與實(shí)體之間相互聯(lián)系的問題。

二、目前虛擬仿真教學(xué)與高職土建類專業(yè)教育的關(guān)系

職業(yè)教育是以就業(yè)為導(dǎo)向的教育，技能教育是職業(yè)教育的核心，同樣職業(yè)教育信息化也要為職業(yè)技能服務(wù)，信息技術(shù)已經(jīng)成為提高教育質(zhì)量的重要手段。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》（［2006］16號文件）指出，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。

當(dāng)前，建筑技術(shù)含量要求越來越高，不斷呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)多樣、工藝復(fù)雜、施工難度加大等特點(diǎn)，這就需要教育和培養(yǎng)出更多的建筑技術(shù)人才，不僅能進(jìn)行工程設(shè)計，而且具有較強(qiáng)的實(shí)踐技術(shù)指導(dǎo)和管理能力。根據(jù)2010年統(tǒng)計，開辦土建類高職學(xué)校達(dá)1099所、專業(yè)3423個、招生人數(shù)307412人。數(shù)據(jù)表明高職土建類教育不僅規(guī)模大、分布廣，而且發(fā)展速度快。高職土建類教育在強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)地設(shè)計基于學(xué)科系統(tǒng)性原則的理論教學(xué)體系基礎(chǔ)上，應(yīng)系統(tǒng)地設(shè)計基于工作過程化的實(shí)踐教學(xué)體系。而虛擬仿真技術(shù)通過交互式環(huán)境、情景復(fù)現(xiàn)功能，實(shí)現(xiàn)對抽象概念的具體化，對傳統(tǒng)教學(xué)進(jìn)行革新的一種方式，能夠很好的滿足“情景教學(xué)”與“項目教學(xué)”需要。目前，虛擬仿真技術(shù)已在多學(xué)科領(lǐng)域的教學(xué)及實(shí)踐中使用，并且虛擬仿真技術(shù)已運(yùn)用于工程建設(shè)。這些都表明了在土建類教學(xué)中采用虛擬仿真技術(shù)是可行的、必要的。

三、虛擬仿真技術(shù)在土建類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用

（一）形象直觀，利用情景教學(xué)

心理學(xué)指出：傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，學(xué)生一般只能吸收不到三成的內(nèi)容，并且隨著時間推移，所掌握的知識會逐步遺忘。[3]同時，研究證實(shí)：閱讀到的信息我們能學(xué)習(xí)到10%；聽到的信息我們能學(xué)習(xí)到18%，但所親身體驗過的事我們能學(xué)習(xí)到80%。毫無疑問，學(xué)習(xí)體驗是最好的方式。土建類學(xué)科是一門技術(shù)復(fù)雜多樣，設(shè)備材料繁多，實(shí)踐性強(qiáng)的學(xué)科，在教學(xué)中需要學(xué)生有親身經(jīng)歷體驗。虛擬仿真技術(shù)通過虛擬現(xiàn)場情景，仿真施工工藝和過程等，充分調(diào)動學(xué)生的積極性。將學(xué)習(xí)目標(biāo)與教學(xué)主題相結(jié)合，通過形象直觀的方式讓學(xué)生學(xué)習(xí)知識。在情景體驗教學(xué)中，教師與學(xué)生更加的積極主動，使教學(xué)效果得到明顯提高。

（二）提高學(xué)生空間想象能力

土建工程是將二維表現(xiàn)的設(shè)計圖紙實(shí)現(xiàn)為三維的、立體的、復(fù)雜的建筑物。這就對學(xué)生的空間立體想象能力提出了較高的要求。但剛接觸該專業(yè)的學(xué)生，總有想象不出或理解困難的感覺，以往授課中需要通過教師繪圖、模型展示等，但效果一般。利用虛擬仿真技術(shù)，能夠模擬出建筑物的建筑構(gòu)造，能夠真實(shí)展示建筑物的各個結(jié)點(diǎn)，空間布局、立體圖形的生成過程。通過虛擬仿真技術(shù)能夠使學(xué)生置身虛擬建筑空間內(nèi)，從而對這些建筑空間的認(rèn)識和理解更形象、更全面、更深刻。

（三）改進(jìn)管理類課程授課方式

在土建類專業(yè)課程體系中，存在很多管理類的課程，這些課程突出特點(diǎn)是很難看到真實(shí)場景，甚至在學(xué)習(xí)中也不可能親身經(jīng)歷，只能閱讀到成果性資料。以工程招投標(biāo)與合同管理為例，標(biāo)書制作、合同簽訂，開標(biāo)過程等，教學(xué)中很難體驗這類過程的工作流程和內(nèi)涵。虛擬仿真技術(shù)則能夠虛擬相關(guān)情景，讓學(xué)生在課堂中，分角色扮演，經(jīng)歷開標(biāo)、評標(biāo)、談判這些工作，使學(xué)生得到充分體驗，真實(shí)的領(lǐng)悟，從而有效的促進(jìn)管理類知識轉(zhuǎn)化，完成項目教學(xué)。

（四）促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)

土建類專業(yè)的實(shí)踐課程是非常重要的，對學(xué)生理解知識點(diǎn)，以及理論與實(shí)踐相結(jié)合有著很強(qiáng)的促進(jìn)作用。土建類專業(yè)需要的實(shí)訓(xùn)項目及設(shè)備種類數(shù)量繁多，各院校受資金、場地、安全教學(xué)管理等多方面的制約，很難具有全面的實(shí)踐條件，而虛擬仿真技術(shù)利用自身優(yōu)勢，能夠很好的促進(jìn)實(shí)踐教學(xué)。

第一，保證實(shí)訓(xùn)科目的質(zhì)量，節(jié)約成本。為確保實(shí)踐項目教學(xué)的效果，傳統(tǒng)的實(shí)踐教學(xué)模式需要巨大的資金投入及購置教學(xué)所用的設(shè)備，并且在教學(xué)過程中會消耗大量的材料，容易淘汰教學(xué)儀器和設(shè)備，因此很難滿足教學(xué)所需。從教學(xué)資源全過程管理來看，虛擬仿真技術(shù)實(shí)踐減少投入包括占地、建筑投入、設(shè)備投入、材料投入、指導(dǎo)教師投入，經(jīng)過考察統(tǒng)計可以降低30%~80%。同時也降低實(shí)訓(xùn)污染（如粉塵實(shí)訓(xùn)、噪聲污染等），而學(xué)生因為得到多次實(shí)踐機(jī)會，效果也遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)教學(xué)。

第二，容錯功能強(qiáng)，可開展探究性實(shí)驗。土建類專業(yè)實(shí)踐存在較高的安全風(fēng)險，尤其是學(xué)生到施工現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)，而企業(yè)也為回避對安全事故的各種約束處罰而不愿意接收學(xué)生現(xiàn)場實(shí)訓(xùn)。為了防止意外事故的發(fā)生，通常是采取增加實(shí)訓(xùn)操作過程的相關(guān)約束條件來確保師生的安全。但限制的越多，與實(shí)踐就越脫節(jié)，教學(xué)質(zhì)量難以得到保障。虛擬仿真技術(shù)可引導(dǎo)學(xué)生積極在仿真實(shí)踐中進(jìn)行實(shí)訓(xùn)，不必?fù)?dān)心出現(xiàn)任何以外的風(fēng)險，保證實(shí)訓(xùn)安全性（設(shè)備安全、人身安全）。通過運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，教師在教學(xué)中可以設(shè)置各種不同的故障等狀態(tài)，“虛擬”不同的事故，學(xué)生通過反復(fù)試驗，運(yùn)用各種方式方法，分析問題、解決問題，在這方面實(shí)際實(shí)訓(xùn)是無法做到的。

第三，科學(xué)定量考核，與職業(yè)資格接軌。在土建類的實(shí)踐項目的考核常常僅是一份報告（施工組織設(shè)計、合同、招投標(biāo)文件等）或是實(shí)踐指導(dǎo)教師根據(jù)學(xué)生在實(shí)踐中的表現(xiàn)，依靠主觀給學(xué)生評定成績。而在虛擬仿真實(shí)踐的軟件中，可根據(jù)不同需求，設(shè)計不同性質(zhì)的考試、考核方式。而虛擬仿真實(shí)踐軟件通過采取隨機(jī)出題、海量題庫、在線考試等方式，保證考試考核的公平、真實(shí)。從而實(shí)現(xiàn)了考教分離、分量一致，實(shí)現(xiàn)了以考試、考核額成績來衡量教學(xué)質(zhì)量、評價教學(xué)效果、評估學(xué)生的學(xué)習(xí)能力的可能性。

四、如何制作虛擬仿真教學(xué)軟件

仿真教學(xué)軟件的研制的總體過程基本上可劃分為兩大階段，即教學(xué)設(shè)計階段和軟件制作階段，如圖1所示。

虛擬仿真教學(xué)軟件制作是一項復(fù)雜的項目管理工程。編制適應(yīng)高職教育的虛擬仿真軟件要把握以下幾點(diǎn):

（一）樹立職業(yè)教育理念

教學(xué)設(shè)計應(yīng)以教育科學(xué)的觀點(diǎn)和方法為指導(dǎo)，按照職業(yè)教育額教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)對象的特點(diǎn)等，結(jié)合國家相關(guān)職業(yè)（工種）標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化教學(xué)軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與模塊設(shè)計，并選擇適當(dāng)?shù)拿襟w信息，使其在系統(tǒng)中得到有機(jī)結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)課程與實(shí)訓(xùn)的教學(xué)目標(biāo)。

（二）創(chuàng)作團(tuán)隊進(jìn)行腳本編寫

腳本作為仿真教學(xué)軟件的第一關(guān)，事關(guān)教學(xué)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的正確性與科學(xué)性，貫穿于腳本編寫之中的教學(xué)設(shè)計，決定了教學(xué)軟件的生命。

土建類虛擬仿真軟件腳本通常由具有豐富教學(xué)與實(shí)訓(xùn)經(jīng)驗并了解現(xiàn)代教育技術(shù)的人來編寫。因此，需要組成專業(yè)教師、現(xiàn)場工程師、教育技術(shù)專家組成的創(chuàng)作隊伍。腳本創(chuàng)作中的整體結(jié)構(gòu)要依據(jù)研制大綱的要求進(jìn)行，除了在保證科學(xué)性的前提下，重視教學(xué)實(shí)訓(xùn)項目、任務(wù)、技能點(diǎn)、操作步驟的設(shè)計，重視文字符號圖形的標(biāo)準(zhǔn)化外，還要格外重視屏幕設(shè)計，重視交互性設(shè)計，重視操作工藝、安全規(guī)范等方面的設(shè)計。

（三）素材制作要保證質(zhì)量

素材不僅是構(gòu)成教學(xué)軟件的基本單元，也是教學(xué)軟件完成系統(tǒng)合成的重要前提與基礎(chǔ)。素材的制作（包括三維建模）是制作環(huán)節(jié)中耗費(fèi)時間最多的環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計，素材制作將占用70%~80%的制作工作量，因此，素材制作是數(shù)字化教學(xué)資源開發(fā)的重心，是制作的重要環(huán)節(jié)，是制約開發(fā)周期的主要環(huán)節(jié)之一。土建類虛擬仿真軟件中的素材要實(shí)物、現(xiàn)場場景嚴(yán)格匹配，這樣就能保證軟件的質(zhì)量，防止給后期合成帶來隱患。

五、虛擬仿真教學(xué)與實(shí)操教學(xué)之間的關(guān)系

（一）互補(bǔ)關(guān)系：實(shí)操教學(xué)不能實(shí)現(xiàn)的，利用仿真教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)。

（二）融入關(guān)系：—份完整的現(xiàn)代化的教學(xué)方案，必定是仿真教學(xué)與實(shí)操教學(xué)的完美融入的方案。

（三）順序關(guān)系：一般情況下，仿真教學(xué)在前，實(shí)操教學(xué)在后。

（四）不可替代關(guān)系：仿真教學(xué)與實(shí)操教學(xué)，二者不可替代。

（五）隨著計算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，仿真教學(xué)對實(shí)操教學(xué)的互補(bǔ)作用會越來越強(qiáng)，同時，實(shí)操教學(xué)對虛擬仿真教學(xué)的依賴程度會越來越高。對于實(shí)操教學(xué)的設(shè)備，有與虛擬仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一體化的趨勢。

六、結(jié)束語

從微觀層面看，高等職業(yè)教育是以技術(shù)人員的職業(yè)勞動為導(dǎo)向的，是產(chǎn)生于技術(shù)人員的能力、知識和素質(zhì)，是一種專業(yè)勞動。因此，作為高職土建類專業(yè)的教學(xué)，應(yīng)以生產(chǎn)目標(biāo)為導(dǎo)向，有針對性地對學(xué)生進(jìn)行體驗式教學(xué)。應(yīng)該通過虛擬仿真技術(shù)和赴實(shí)地現(xiàn)場進(jìn)行教學(xué)，在課本之外給學(xué)生更生動易懂的知識，并通過虛擬的或者真實(shí)的實(shí)驗、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)等實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)具備較高的知識、能力和素質(zhì)等綜合性的高端土建專業(yè)技能型人才。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂愛民，項秉人.生態(tài)建筑的數(shù)字化構(gòu)建[J].新建筑，2005（6）：7-9.

虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文第2篇

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真；實(shí)訓(xùn)教學(xué)；應(yīng)用方法

虛擬仿真技術(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，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，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(shí)體。虛擬仿真技術(shù)逐漸應(yīng)用于教育領(lǐng)域當(dāng)中，形成一種新的教學(xué)模式——虛擬仿真教學(xué)，即利用實(shí)物或計算機(jī)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的虛擬環(huán)境或工具，并模擬真實(shí)事例進(jìn)行操作、驗證、設(shè)計、運(yùn)行等實(shí)驗、實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方式。

1.背景分析

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》中指出：高職教育“人才培養(yǎng)模式改革的重點(diǎn)是教學(xué)過程的實(shí)踐性、開放性和職業(yè)性，實(shí)驗、實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)是三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)”，加強(qiáng)實(shí)訓(xùn)、實(shí)習(xí)基地建設(shè)是高職院校改善辦學(xué)條件、突出辦學(xué)特色、提高教學(xué)質(zhì)量的重點(diǎn)，高職院校在各個專業(yè)教學(xué)計劃中開設(shè)足夠的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐課程是對上述要求的積極響應(yīng)。

傳統(tǒng)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)過程大多圍繞硬件實(shí)物，在實(shí)驗室、實(shí)訓(xùn)室或企業(yè)車間等場所中實(shí)地展開實(shí)施，因其直觀易感和接近生產(chǎn)實(shí)際，向來都是高職實(shí)踐課程的主流教學(xué)方式。然而這種教學(xué)方式存在先天不足，投入大、適應(yīng)性差且難于開放等問題，往往使實(shí)踐教學(xué)進(jìn)程面臨窘境。充分利用計算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬實(shí)驗、虛擬工藝，是許多高職院校尋找行之有效的技術(shù)手段來緩解傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式所帶來的壓力的努力方向。虛擬仿真教學(xué)技術(shù)具有多感知性、沉浸性、交互性、構(gòu)想性等特點(diǎn)，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)技能的訓(xùn)練，為解決高職教育面臨的實(shí)訓(xùn)難、實(shí)習(xí)難和就業(yè)難等問題開辟了一條新思路，因此迅速發(fā)展起來的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗實(shí)訓(xùn)教學(xué)必然成為高職院校的最佳選擇。

2.虛擬仿真技術(shù)的比較優(yōu)勢

目前高職院校很多專業(yè)，如數(shù)控技術(shù)、焊接技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用化工技術(shù)等專業(yè)都引入了虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式。虛擬仿真技術(shù)非常適合高職院校的人才培養(yǎng)模式，高職教育采用虛擬仿真技術(shù)具有必要性、可行性和優(yōu)越性。虛擬仿真軟件在企業(yè)中也得到了廣泛應(yīng)用，很多企業(yè)都采用虛擬仿真軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計，如芯片設(shè)計采用的Tanner EDA軟件，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計采用的OPNET、NS2軟件等。因此，學(xué)生在學(xué)校使用虛擬仿真教學(xué)軟件所獲得的實(shí)踐技能，同樣可以應(yīng)用到以后的工作之中。

與傳統(tǒng)的實(shí)物形態(tài)實(shí)踐教學(xué)不同，虛擬仿真技術(shù)教學(xué)是通過計算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)的。與傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式相比，采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)踐課程教學(xué)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 節(jié)約教學(xué)成本，具有高效性

基于計算機(jī)軟件的虛擬仿真技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式與實(shí)物教學(xué)模式相比，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)平臺上，無需完成實(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)的時間。同時，針對存在的問題還可進(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。從教學(xué)資源規(guī)劃、建設(shè)和使用的全過程質(zhì)量管理角度看，虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)模式的綜合運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的實(shí)物操作教學(xué)模式。

2.2 廣泛的適應(yīng)性和適用性

傳統(tǒng)實(shí)踐課程教學(xué)模式的適應(yīng)性較差，虛擬仿真技術(shù)不受課程、學(xué)科門類和專業(yè)技術(shù)領(lǐng)域限制，是一種普遍適用的技術(shù)手段，具有廣泛的適用性。

（1）通用性、兼容性強(qiáng)

虛擬仿真技術(shù)具有極強(qiáng)的教學(xué)功能兼容性，適用于從教學(xué)設(shè)計直到考核測評的實(shí)踐教學(xué)全過程。對于工科實(shí)踐教學(xué)，多數(shù)通用型應(yīng)用軟件兼具仿真功能，通常一款軟件可以同時支持多門課程的仿真教學(xué)，一門課程的教學(xué)也可以由多款軟件來實(shí)現(xiàn)，并且凡能以實(shí)物方式展開的實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容，理論上虛擬仿真技術(shù)都可以做到。比如電類各專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗、實(shí)訓(xùn)項目教學(xué)，都能用通用型EDA軟件（如Multisim或Protel等）的仿真功能實(shí)現(xiàn)，化工類專業(yè)實(shí)訓(xùn)則可用化工仿真DCS操作系統(tǒng)的單元級、工段級仿真軟件實(shí)現(xiàn)。

（2）打破時空限制，具有靈活性，易于改進(jìn)升級

虛擬仿真教學(xué)可以擺脫傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)地點(diǎn)固定、時間有限、設(shè)備不足和內(nèi)容難改的局面，學(xué)生只要在計算機(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，突破了時間和空間的限制，也不受場地等外界條件的限制，使學(xué)習(xí)變得更加靈活。

虛擬仿真技術(shù)的改進(jìn)和升級在很大程度上就是軟件的改進(jìn)與升級，速度快、風(fēng)險小，利用網(wǎng)絡(luò)信息資源能夠緊隨技術(shù)進(jìn)步，更能切中時需，保證實(shí)踐教學(xué)的動態(tài)有效性，也更能彰顯出對實(shí)踐類課程教學(xué)的催化作用。

（3）容錯功能強(qiáng)

生源不理想、學(xué)生基礎(chǔ)較差是高職院校中普遍存在的實(shí)際問題，學(xué)生對一些偏深的理論知識點(diǎn)常常一知半解，實(shí)驗、實(shí)訓(xùn)過程中出現(xiàn)操作失誤在所難免。以實(shí)物為操作對象的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)，某些情況下誤操作有可能導(dǎo)致教學(xué)事故，危及儀器設(shè)備甚至是人身安全?；谔摂M仿真技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)操作對象是計算機(jī)軟件，教師盡可設(shè)置各種正常、故障甚至極端故障狀態(tài)以便“虛擬”地歷練學(xué)生，學(xué)生也盡可按部就班地執(zhí)行各種規(guī)范操作去“證明”或者嘗試誤操作去“證偽”，完全沒有損壞儀器設(shè)備或危及人身安全的顧慮。仿真可以通過參數(shù)控制模擬真實(shí)設(shè)備的機(jī)械性能，實(shí)時反饋實(shí)驗結(jié)果，檢驗各種指令的正確性，通過反復(fù)練習(xí)達(dá)到操作練習(xí)的目的。

3.虛擬仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 樹立虛實(shí)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)教學(xué)理念

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)有助于學(xué)生理解實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，并在一定程度上提高學(xué)生的動手能力。不過虛擬仿真實(shí)訓(xùn)只是模擬真實(shí)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)，實(shí)訓(xùn)過程缺少“實(shí)物感”，并不能完全代替實(shí)物實(shí)訓(xùn)。因此，應(yīng)該認(rèn)識到虛擬仿真實(shí)訓(xùn)與實(shí)操實(shí)訓(xùn)各有特點(diǎn)，二者優(yōu)勢互補(bǔ)，不可相互取代。如在網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)教學(xué)項目中，用到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，包括路由器、交換機(jī)等種類、型號很多。采用虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件，學(xué)生雖然也能使用到這些設(shè)備，但仿真設(shè)備與實(shí)物還是有一定的區(qū)別，到真正的實(shí)操實(shí)訓(xùn)中可能會無從下手。因此，應(yīng)該注重將虛擬仿真實(shí)訓(xùn)與實(shí)物實(shí)訓(xùn)結(jié)合起來，相得益彰。在進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)的基礎(chǔ)上，有目的地安排一些實(shí)訓(xùn)內(nèi)容在真實(shí)環(huán)境中操作，這樣學(xué)生會對實(shí)訓(xùn)的設(shè)備有親身的體會，更能加深實(shí)訓(xùn)的印象，提高實(shí)訓(xùn)的效果和質(zhì)量。在實(shí)訓(xùn)內(nèi)容的安排上，可以讓低年級學(xué)生先進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)，在學(xué)生完全掌握實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容和流程之后，再進(jìn)行實(shí)物實(shí)訓(xùn)，這樣就能夠達(dá)到事半功倍的效果。

3.2 根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求建立仿真模型

仿真模型既包括電子裝備外觀、結(jié)構(gòu)的三維物理模型，也包括揭示其內(nèi)在工作機(jī)理及行為的數(shù)學(xué)模型。對三維物理模型的建立，主要依據(jù)裝備本身的物理狀態(tài)，其原則是在盡量減小面數(shù)的同時提高逼真度。對系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立，則需要視系統(tǒng)的復(fù)雜程度進(jìn)行取舍和優(yōu)化，本著夠用為度的原則，盡量減小運(yùn)算量。建立數(shù)學(xué)模型時，還應(yīng)考慮到系統(tǒng)運(yùn)行時的參數(shù)調(diào)整。

3.3 創(chuàng)建仿真裝備的虛擬場景并驅(qū)動

對于虛擬場景的驅(qū)動，應(yīng)根據(jù)使用方式的不同，采用不同的方式。如果進(jìn)行的僅是裝備外觀、結(jié)構(gòu)的展示，可使用EON進(jìn)行動作的編輯和驅(qū)動；如果需要對裝備進(jìn)行虛擬操作仿真，則使用GLStudio軟件先進(jìn)行操作面板、虛擬儀表的編輯和制作，然后再利用Vega Prime驅(qū)動以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的交互操作。

3.4 整合教學(xué)仿真軟件要素、系統(tǒng)集成

系統(tǒng)集成就是將上述做好的模型、場景按照教學(xué)軟件所需的形式其有機(jī)地整合在一起，使之成為一個完整的、規(guī)范的教學(xué)軟件。系統(tǒng)集成可以使用目前常用的軟件開發(fā)平臺（如VB、vc++等）。由于上述虛擬現(xiàn)實(shí)驅(qū)動軟件（如EON、GLStudio及VegaPrime等）均以ActiveX控件方式提供了可用于常用軟件開發(fā)平臺的運(yùn)行插件，因此，系統(tǒng)集成變得十分方便。編寫程序時，只需考慮軟件功能的安排，注意程序間的兼容性即可。在進(jìn)行系統(tǒng)集成時，還需要將系統(tǒng)行為仿真的結(jié)果通過視景仿真表現(xiàn)出來，即用行為仿真的數(shù)據(jù)來驅(qū)動三維物理模型的動作。由于系統(tǒng)行為仿真采用了專門的運(yùn)行平臺，與視景仿真處于不同的系統(tǒng)進(jìn)程中，因此這種驅(qū)動是通過兩進(jìn)程間的實(shí)時通信（需考慮進(jìn)程間的同步）來完成的。

4.虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)注意的問題

4.1 注重虛擬仿真系統(tǒng)設(shè)計和教學(xué)人才隊伍的建設(shè)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展，離不開高素質(zhì)高技能人才隊伍的支撐。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)科學(xué)合理設(shè)計和有效使用，需要教師在教學(xué)理念和教學(xué)能力上都達(dá)到一定的水平。目前，國內(nèi)各高職院校都有信息管理中心或者信息類專業(yè)，可以此為依托，培養(yǎng)虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)隊伍。與此同時，可考慮與企業(yè)合作進(jìn)行虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)人才隊伍的建設(shè)，聯(lián)合培養(yǎng)虛擬仿真教學(xué)軟件開發(fā)和設(shè)計人才。

4.2 虛擬仿真實(shí)訓(xùn)操作與現(xiàn)場操作的區(qū)別

仿真操作是模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真實(shí)生產(chǎn)過程的一種教學(xué)方法。其操作的模擬性和程序化與現(xiàn)場操作的靈活性和不可預(yù)見性還有距離。

仿真操作中的參數(shù)控制調(diào)節(jié)反復(fù)訓(xùn)練，與實(shí)際生產(chǎn)中的參數(shù)嚴(yán)格準(zhǔn)確控制相違背。這些問題在學(xué)生訓(xùn)練過程中一定做出正確的指導(dǎo)和說明，以使學(xué)生適應(yīng)實(shí)際的工廠現(xiàn)場操作。

4.3 構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)

虛擬仿真教學(xué)環(huán)境能夠有效利用網(wǎng)絡(luò)信息資源，緊隨技術(shù)進(jìn)步，保證實(shí)訓(xùn)教學(xué)的動態(tài)有效性。如Flash mx等工具可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上虛擬實(shí)訓(xùn)，由于可以在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽，因此其教學(xué)覆蓋面較廣，是一種具有發(fā)展前景的輔助實(shí)訓(xùn)教學(xué)手段之一。采用信息技術(shù)建設(shè)遠(yuǎn)程服務(wù)中心，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)，推進(jìn)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)的共享，是虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)建設(shè)的努力方向。

參考文獻(xiàn)

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虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文第3篇

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用從傳統(tǒng)角度來看，所謂的系統(tǒng)仿真技術(shù)很難對人的感知情況進(jìn)行模擬，也就是說這種仿真技術(shù)很少涉及到對人的感知進(jìn)行仿真建模。但是伴隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，仿真技術(shù)與傳感技術(shù)漸漸滲入到現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域，這也導(dǎo)致人們開始對外界環(huán)境感知進(jìn)行建模研究?，F(xiàn)如今，虛擬仿真技術(shù)越來越成熟，通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行仿真建模，使仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)了圖像化，人們甚至可以通過仿真立體模型有種身臨其境的感覺，此外，由于仿真系統(tǒng)與生俱來的三維屬性、實(shí)時交互等特點(diǎn)，給仿真技術(shù)的發(fā)展也來了極大的推動作用，這就使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在今后社會中更加具有生命力。

1.虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于建筑施工中的意義

近幾年來，由于國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求以及國民需要，建筑工程的開展如火如荼，我國在針對建筑工設(shè)計時，在套用規(guī)范的基礎(chǔ)上，仍然依據(jù)加大設(shè)計安全系數(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)對建筑受力與變形的控制，這就導(dǎo)致了建筑工程造價普遍過高的現(xiàn)象。建筑設(shè)計作為工程實(shí)施的基礎(chǔ)條件，對整個建筑工程系統(tǒng)以及周邊建筑環(huán)境都有著重要的意義和影響，并在總體的規(guī)劃目標(biāo)等方面給其他的專業(yè)設(shè)計提供了正確的引導(dǎo)?？紤]到建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與多變性，因此在研究時不得不在施工工藝方面謹(jǐn)慎考慮，從而涉及到信息化設(shè)計的全部內(nèi)容，在此方面，關(guān)于優(yōu)化方案、現(xiàn)場施工等較為少見，這就間接體現(xiàn)了我國建筑建設(shè)在信息化技術(shù)上存在的不足。

虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)大大彌補(bǔ)了這一不足，虛擬施工技術(shù)具備交互性、高度仿真性等優(yōu)點(diǎn)，通過它建立的設(shè)計數(shù)字幾何模型與施工，不但能同時滿足設(shè)計師、業(yè)主、施工方等參建單位的需要，對多種施工方案展開模擬、驗證、對比和優(yōu)化，并最終找到一種最優(yōu)的施工方法，實(shí)現(xiàn)低成本、短工期、高質(zhì)量的效益目的?？梢?，虛擬仿真技術(shù)給建筑工程帶來了一定的時代挑戰(zhàn)意義，虛擬仿真技術(shù)在施工中的應(yīng)用無疑決定著施工方案的優(yōu)劣與否，它一方面對建筑工程的施工產(chǎn)生影響，另一方面也決定著工程的設(shè)計方案。所以說，應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立建筑工程的三維模型，對施工的各個階段實(shí)施三維可視化的模擬，在施工前了解各種構(gòu)件在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的相對位置和相互關(guān)系，勢必有利于我國建設(shè)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，對建筑工程的設(shè)計與施工都會有非常好的借鑒與指導(dǎo)意義。

2.虛擬仿真技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用

伴隨現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和新型載體的應(yīng)用越來越廣泛，在這種趨勢下，傳統(tǒng)的園林設(shè)計模式必將被淘汰，新的設(shè)計理念也就呼之欲出了?！疤摂M仿真”設(shè)計概念的提出可以追溯道上世紀(jì)80年代，它從理論的角度上對園林布局進(jìn)行分析，認(rèn)為所有建筑的地理數(shù)據(jù)都能在多維的虛擬模型中得到表示，這些表示形式除一般的時空維數(shù)之外，色彩、光影、甚至聲音等因素也被歸納入額外的“維度”中，用以增強(qiáng)視覺信息效果。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)漸趨成熟，比較傳統(tǒng)模式下的設(shè)計理念，虛擬仿真技術(shù)打破了傳統(tǒng)思維上建筑的局限性，在系統(tǒng)作業(yè)上對設(shè)計的表達(dá)可以說是較為全面的。

如今，虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展方向極為明確，它通過操作系統(tǒng)的便捷性，圖形的設(shè)計時間快、質(zhì)量高、系統(tǒng)處理能力強(qiáng)。這些方面的改進(jìn)勢必對建筑設(shè)計中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用產(chǎn)生影響，也將進(jìn)一步領(lǐng)導(dǎo)建筑設(shè)計方法論和本質(zhì)革新，建筑設(shè)計者在園林設(shè)計領(lǐng)域的地位也將重新定論。我們可以試著想象，當(dāng)建筑設(shè)計者在挖掘虛擬仿真技術(shù)潛能的時候，他們對建筑的復(fù)雜性與微妙性的理解也將日益深刻，這不但有利于虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展，對現(xiàn)代建筑工程的設(shè)計創(chuàng)新也會有著莫大幫助。

3.虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用

計算機(jī)在全球范圍內(nèi)的運(yùn)用，推動了工程仿真模擬技術(shù)的迅猛發(fā)展，這一階段，虛擬仿真技術(shù)也不斷成熟，其優(yōu)點(diǎn)是可以對施工環(huán)境下的復(fù)雜環(huán)境條件（介質(zhì)的非均質(zhì)特性、不連續(xù)性和各向異性等因素）進(jìn)行綜合考慮。簡單地來說，建筑施工的過程就是把設(shè)計圖建成實(shí)物的過程，虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用步驟大抵可以分為四個階段，即工程調(diào)研階段、概念模型抽取階段、力學(xué)模型建立階段、數(shù)值計算以及結(jié)果檢驗階段。虛擬仿真技術(shù)可以將工程結(jié)構(gòu)同環(huán)境整合起來并建立理論模型，通過“仿真試驗”獲取最佳設(shè)計方案。

站在傳統(tǒng)的角度來看，建筑工程從設(shè)計階段開始，一直到施工執(zhí)行階段，由于施工方法的多樣性，并且現(xiàn)場情況的可變化性，很難按照設(shè)計者的初衷開展作業(yè)。而虛擬仿真技術(shù)中所建立的仿真系統(tǒng)，無論是施工前后，對工程環(huán)境的外景仿真都能做到很好的把握。在建筑工程施工階段，對于土層規(guī)律發(fā)生變化而產(chǎn)生沉降時，及時修改施工方案無疑是重要手段之一，在這種土質(zhì)變化的不確定性因素下，仿真模擬技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能僅靠簡單的運(yùn)算就能解決所面臨的問題，它更多地是要進(jìn)行野外地質(zhì)調(diào)查，到室內(nèi)試驗研究、計算模擬、地質(zhì)力學(xué)模型抽取以及野外驗證的全過程，在很大程度上，其準(zhǔn)確性與可靠性都決定了工程對地質(zhì)認(rèn)識的正確性。

在虛擬仿真系統(tǒng)中，場景中的一切物體，與實(shí)體都有著高度的仿真效果。對于建筑物模型，完完全全按照設(shè)計圖紙進(jìn)行仔細(xì)地建模，并把建筑物旁邊環(huán)境的場景、道路等也實(shí)施建模渲染，與真實(shí)場景可謂是如出一轍。虛擬仿真技術(shù)作為信息化設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，直接左右著信息的來源渠道，可以毫不過分地說，虛擬仿真技術(shù)直接影響到建筑信息化設(shè)計與施工的實(shí)施。它是監(jiān)督設(shè)計施工的法眼，是規(guī)避工程風(fēng)險的有力手段，更是建筑工程建設(shè)中不可或缺的內(nèi)容。其建模內(nèi)容涵蓋了地質(zhì)與支護(hù)的現(xiàn)狀觀察、位移監(jiān)測、應(yīng)力與應(yīng)變監(jiān)測、圍巖擾動及彈性波測試、支護(hù)質(zhì)量檢查等等，至于具體的量測手段、工具和時間，要根據(jù)工程現(xiàn)場具體要求而設(shè)定。

虛擬仿真技術(shù)滲入工程施工中，除了外形三維的仿真之外，聲音仿真、動作仿真等“三維外”的技術(shù)也有突破，這使得場景的真實(shí)感極強(qiáng)，給人的感受尤為逼真。觀察者可以從不同的入口進(jìn)入虛擬仿真系統(tǒng)，在虛擬的建筑模型中邊走邊看，并從不同的角度實(shí)施觀察，借助鼠標(biāo)等媒體工具同虛擬仿真模型實(shí)時交互，使漫游場景中所見到的各種實(shí)體可以切實(shí)地反映現(xiàn)實(shí)中的每種狀況，它對施工全過程進(jìn)行模擬，在施工前了解各種構(gòu)件在實(shí)際結(jié)構(gòu)中的相對位置及相互關(guān)系，試驗多種施工方法，并在一系列的應(yīng)用實(shí)踐之下，取得了舉世睹目的應(yīng)用成效。

此外，針對我國建設(shè)工程中的一些不安全因素，如基礎(chǔ)沉降、塌方、滲水等不利于工程實(shí)施的一系列現(xiàn)象，虛擬仿真技術(shù)在工程施工上的應(yīng)用能夠很好的解決此類問題，它不但可以通過建模很好地掌握基礎(chǔ)和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)，利用測量數(shù)據(jù)對設(shè)計進(jìn)行整改，并指導(dǎo)施工作業(yè)；還可以預(yù)見事故風(fēng)險，采取一系列的事前措施，給工程的安全施工提供信息，將工程的事故突發(fā)率降至最低；在分析處理量測數(shù)據(jù)后，通過反饋上來的信息，可以很好地保障施工環(huán)境的安全與穩(wěn)定；另外，通過積累相關(guān)的工程資料，也可以作為以后相似工程的實(shí)施的重點(diǎn)依據(jù)。

虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文第4篇

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真 現(xiàn)場實(shí)習(xí) 教學(xué)效果

【中圖分類號】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2016）10-0189-02

【Abstract】This paper briefly describes the necessity of introducing virtual simulation technology into the field practice， the characteristics of virtual simulation technology and the implementation method of the virtual simulation teaching； the effect of the introduction of virtual simulation technology on the field practice teaching was also summarized in this article.

【Key words】 Virtual simulation； Field practice； The teaching effect

化工虛擬仿真是通過數(shù)學(xué)模型的方法，將集散控制DCS操作與化工生產(chǎn)相結(jié)合，對過程參數(shù)進(jìn)行精確控制與調(diào)節(jié)，建立一個與真實(shí)系統(tǒng)相似的操作控制系統(tǒng)，模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真實(shí)的生產(chǎn)過程。目前，仿真軟件琳瑯滿目，挑選合適的虛擬仿真軟件與學(xué)生的認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)相結(jié)合，既可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識的同時，學(xué)習(xí)實(shí)踐知識，理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識，解決學(xué)生對實(shí)際應(yīng)用知識的欠缺問題，又能在進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)前使學(xué)生首先了解原料、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、流程和重要工段的主要問題，節(jié)省了學(xué)生需要在工廠實(shí)習(xí)的時間和學(xué)校在這方面所需花費(fèi)的資金。因此，引入虛擬仿真技術(shù)用于實(shí)踐教學(xué)是增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識、實(shí)際操作技能和提升實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)效果的重要手段。重點(diǎn)結(jié)合我院實(shí)際情況分析虛擬仿真技術(shù)在實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用。

一、引入虛擬仿真技術(shù)的必要性

1.化工專業(yè)課程門類多，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重，很少有時間被安排到工廠中進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用知識的學(xué)習(xí)，盡管在大四上學(xué)期通過認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)被安排到化工廠中，但由于化工生產(chǎn)具有易燃易爆、高溫高壓、有毒有害等特點(diǎn)，生產(chǎn)過程都是在相對封閉的環(huán)境中進(jìn)行，學(xué)生們不能動手操作，只能是看看設(shè)備、摸摸流程，被動地聽講解員講解一遍，難以深入掌握實(shí)際的知識，短暫的實(shí)習(xí)結(jié)束回到學(xué)校，幾乎沒有理解和記住任何東西，使該十分重要的環(huán)節(jié)成為了過場，造成了理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的脫節(jié)[1]。

2.作為工科，化工專業(yè)培養(yǎng)出來的學(xué)生除了應(yīng)該具有比較扎實(shí)的專業(yè)知識外，還應(yīng)該具有較強(qiáng)的實(shí)踐動手能力，化工虛擬仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)設(shè)備的冷態(tài)開車、正常運(yùn)行、故障處理和正常停車等操作，學(xué)生在進(jìn)入工廠前就能搶先了解化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)備操作過程，從而帶著問題去有目的進(jìn)行認(rèn)知和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。

因此，無論從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度，還是從培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動手能力和分析解決實(shí)際問題的能力的角度，在化工認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入化工虛擬仿真技術(shù)都是很有必要的。

二、化工虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)

1.化工虛擬仿真技術(shù)首先可以實(shí)現(xiàn)理論知識和實(shí)踐知識的結(jié)合，在理論知識的學(xué)習(xí)過程中，由于無法看到實(shí)物，老師對設(shè)備和單元操作的講解比較抽象，學(xué)生也很難對設(shè)備產(chǎn)生實(shí)際的感官理念，無法真正理解基本的原理并與實(shí)際工 業(yè)生產(chǎn)中的裝置相聯(lián)系?；ぬ摂M仿真可以將各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式等直觀地顯示在計算機(jī)上，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)理論知識對設(shè)備進(jìn)行操作。操作錯誤，系統(tǒng)會做出提示并將錯誤的原因一一列出，指導(dǎo)學(xué)生去進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試，直到得到正確的結(jié)果[2]。讓學(xué)生進(jìn)一步理解生產(chǎn)過程的基本原理，使理論知識與實(shí)踐緊密的聯(lián)系起來。

2.化工虛擬仿真技術(shù)具有直觀性和可調(diào)節(jié)性，它能夠模擬真實(shí)的生產(chǎn)設(shè)備，通過冷態(tài)開車、正常運(yùn)行、停車以及出現(xiàn)事故時數(shù)據(jù)的波動，再現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)際動態(tài)特性，使學(xué)生直觀地看到生產(chǎn)過程中涉及的參數(shù)及其變化，形象生動展現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、基本原理和工藝流程等。仿真軟件還可以設(shè)定各種故障、極限運(yùn)行狀態(tài)等，鍛煉學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

3.化工虛擬仿真技術(shù)還具有安全、綠色、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，通過仿真系統(tǒng)模擬實(shí)際生產(chǎn)過程，因不會生產(chǎn)出實(shí)際的化工產(chǎn)品，故不會造成設(shè)備破壞和環(huán)境污染，也不會發(fā)生人身傷亡。另外，通過一次購買軟件可以節(jié)省大量的空間和購買設(shè)備、每次設(shè)備運(yùn)行、購買原料的大量費(fèi)用。因此，采用虛擬仿真軟件是最安全、綠色、經(jīng)濟(jì)的實(shí)習(xí)方法。

4.虛擬仿真技術(shù)也具有不足之處，首先它缺乏真實(shí)性，畢竟只是輔助培訓(xùn)，只是學(xué)生接觸實(shí)際過程的一種手段，其與現(xiàn)場操作靈活性、不可預(yù)見性還有相當(dāng)?shù)木嚯x[3]。這往往需要操作人員憑借豐富的經(jīng)驗和技術(shù)迅速反應(yīng)并及時果斷處理。其次是實(shí)踐性差，即使開始選擇的數(shù)據(jù)有很大的偏差，也可以通過后續(xù)的調(diào)整，彌補(bǔ)前一次的過失。而在實(shí)際生產(chǎn)中參數(shù)控制比較嚴(yán)格，如果在實(shí)際生產(chǎn)中控制參數(shù)隨意變化，后續(xù)生產(chǎn)將無法進(jìn)行下去。

三、虛擬仿真教學(xué)的實(shí)施

1.虛擬仿真設(shè)備的接入。我學(xué)院是化學(xué)化工學(xué)院，本科專業(yè)包括化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、材料科學(xué)與工程、環(huán)境與生物工程等?？紤]到距離問題，我院選擇實(shí)習(xí)單位為新疆心連心能源化工有限公司、新疆大全新能源有限公司、石河子污水處理廠等，針對這些單位的產(chǎn)品生產(chǎn)情況，我們從東方仿真軟件技術(shù)有限公司相應(yīng)購買了尿素工藝仿真軟件（煤頭）、多晶硅生產(chǎn)工藝仿真實(shí)訓(xùn)軟件、城市污水處理工藝仿真軟件和企業(yè)運(yùn)營教學(xué)模擬平臺等幾款軟件，同時，學(xué)院配套有 70多臺電腦，每臺都配套了高性能的CPU、顯卡及顯示器。并且對既懂專業(yè)又懂計算機(jī)的專任教師進(jìn)行培訓(xùn)[4]。

2.生產(chǎn)過程仿真內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在現(xiàn)場實(shí)習(xí)前的兩周內(nèi)，安排學(xué)生進(jìn)入化工仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)中心有目的地進(jìn)行仿真軟件和工藝過程的學(xué)習(xí)，內(nèi)容包括化工生產(chǎn)設(shè)備的冷態(tài)開車、正常運(yùn)行、故障處理和正常停車等操作生產(chǎn)過程中涉及的參數(shù)及其變化，讓學(xué)生熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)、基本原理和工藝流程等[5]；最后，老師通過教師站管理系統(tǒng)自由組卷（思考題和工藝題），向?qū)W生編輯及下發(fā)考題，考察學(xué)生對工藝過程的掌握情況，合格后準(zhǔn)備開始現(xiàn)場實(shí)習(xí)。

3.開展現(xiàn)場實(shí)習(xí)。根據(jù)仿真工藝內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況，分配學(xué)生到相應(yīng)的工廠進(jìn)行有目的的現(xiàn)場實(shí)習(xí)。目前，大多數(shù)化工廠不愿意接收實(shí)習(xí)學(xué)生，一方面是由于化工企業(yè)具有易燃易爆、有毒有害的特點(diǎn)。另一方面是由于工作人員比較緊張，還要抽身顧及實(shí)習(xí)學(xué)生的講解和安全[6]；所以，得到來之不易的機(jī)會，首先就必須要求學(xué)生做好計劃，實(shí)地驗證自己學(xué)習(xí)到的知識，帶著化工仿真中遇到的問題去現(xiàn)場向師傅請教。其次對學(xué)生高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。到化工企業(yè)實(shí)習(xí)最大的要求是強(qiáng)調(diào)安全性，必須要求學(xué)生嚴(yán)格遵守企業(yè)規(guī)定。

四、結(jié)語

一線生產(chǎn)過程中復(fù)雜化和連續(xù)性程度比較高，現(xiàn)場實(shí)習(xí)使學(xué)生親臨現(xiàn)場掌握全方面知識，這是化工虛擬仿真所不可比擬的；化工虛擬仿真雖只是對生產(chǎn)操作的初步接觸，但其因具有很強(qiáng)的直觀性、安全、綠色和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)而對現(xiàn)場實(shí)習(xí)效果起到極大的提升作用。虛擬仿真技術(shù)與現(xiàn)場實(shí)習(xí)相結(jié)合可以做到理論聯(lián)系應(yīng)用實(shí)踐，鍛煉學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和就業(yè)競爭力，真正培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)的技能人才，為化工企業(yè)注入新鮮血液。

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虛擬仿真技術(shù)特點(diǎn)范文第5篇

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；醫(yī)學(xué)；實(shí)踐操作

中圖分類號：G642.0 ？搖文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）39-0043-03

隨著高等教育改革的不斷深化，傳統(tǒng)的教學(xué)模式受到場地、設(shè)備、師資等眾多因素的限制，極大地制約著學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。新興的虛擬仿真技術(shù)在高等學(xué)校教學(xué)、實(shí)驗中向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化以及互動化等方向發(fā)展，可以發(fā)展現(xiàn)代教育思想、提高教學(xué)水平、改善實(shí)驗環(huán)境以及優(yōu)化教學(xué)過程，從而增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)驗動手能力。虛擬仿真化教學(xué)模式可以極大地克服傳統(tǒng)教學(xué)模式的一些弊端，必將成為現(xiàn)代化高等教育的重要途徑和方式之一，并在飛速發(fā)展的信息化時代日趨完善和成熟，承擔(dān)起培養(yǎng)現(xiàn)代化創(chuàng)新人才的重任。

一、虛擬仿真教學(xué)平臺

虛擬仿真（Virtual Reality，VR）是一種可以創(chuàng)建和體驗虛擬世界的計算機(jī)系統(tǒng)，具有交互性、真實(shí)性以及多感知性等特點(diǎn)。其以計算機(jī)軟件及硬件為基礎(chǔ)，相關(guān)的技術(shù)手段為輔助，通過對己知或未知世界的仿真，使人獲得真實(shí)感受的一種先進(jìn)的計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)可以依靠計算機(jī)的圖形處理進(jìn)行圖像再現(xiàn)，與傳統(tǒng)的圖像再現(xiàn)手段，如電影、電視以及DV等相比，有著本質(zhì)的飛躍。虛擬仿真技術(shù)對于圖像的再現(xiàn)不僅僅局限在對實(shí)物的再現(xiàn)，它更多地被應(yīng)用在超現(xiàn)實(shí)畫面的再現(xiàn)上。隨著計算機(jī)硬件技術(shù)發(fā)展的突飛猛進(jìn)，虛擬仿真技術(shù)已普遍應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如訓(xùn)練、教學(xué)、仿真、娛樂、遙控操作以及模擬預(yù)測等方面。[4]現(xiàn)階段，盡管虛擬仿真技術(shù)優(yōu)點(diǎn)諸多，越來越受教育界所青睞，但是虛擬仿真教學(xué)平臺在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段。如果能將虛擬仿真技術(shù)成功地運(yùn)用到醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域，勢必會具有廣闊的發(fā)展前景。

二、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育引入虛擬仿真教學(xué)平臺的迫切性

醫(yī)學(xué)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，實(shí)驗室操作和臨床實(shí)習(xí)貫穿著整個教學(xué)的過程。實(shí)驗教學(xué)環(huán)境的優(yōu)良與否直接關(guān)系到學(xué)生們能否掌握好該門課程。心理學(xué)家瑞特拉研究表明，同樣的知識采用不同的教學(xué)方式呈現(xiàn)時，其效果有著顯著的差異，采取對不同感官進(jìn)行多方面的刺激，所達(dá)到的記憶效果會有所不同。因此，現(xiàn)代教育技術(shù)有必要把多媒體技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及控制技術(shù)等進(jìn)行綜合運(yùn)用并引入課堂，虛擬各種實(shí)驗設(shè)備和實(shí)訓(xùn)環(huán)境；充分發(fā)揮現(xiàn)代信息技術(shù)的集成性、交互性和控制性，生動形象地展示教學(xué)內(nèi)容，綜合處理超文本、圖形、圖像、動畫、視頻、聲音等多媒體信息，展現(xiàn)那些在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中無法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過程?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育也是如此，虛擬仿真教學(xué)平臺正是在現(xiàn)代教育思想的指導(dǎo)下，使用新技術(shù)改進(jìn)教學(xué)方法的嘗試。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育課程中，醫(yī)學(xué)生只有通過足夠的實(shí)驗室訓(xùn)練操作才能獲得必要的綜合技能，并初步具備一定的臨床實(shí)際工作能力。在虛擬仿真技術(shù)平臺中，教師能夠采用“做中學(xué)”的教學(xué)模式，多種媒介的信息同時作用于學(xué)生的各個感官，有助于提高學(xué)生的理解能力和實(shí)踐能力，直到形成合適的行為模式以及行為系統(tǒng)。同時，循序漸進(jìn)的教學(xué)過程也符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。三維虛擬仿真教學(xué)平臺的引入，可對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育起到很大的促進(jìn)和推動作用。虛擬仿真教學(xué)平臺和虛擬課堂系統(tǒng)相結(jié)合，能夠突破課堂實(shí)驗教學(xué)的制約，打破時間和空間的局限性，充分發(fā)揮學(xué)生的自覺性，利用其各自適合的時間在本地計算機(jī)上完成實(shí)驗過程，為學(xué)生提供真正“開放性”的教學(xué)環(huán)境。但是，由于虛擬仿真技術(shù)是20世紀(jì)末才興起的一門嶄新的綜合性信息技術(shù)。[7]同時，醫(yī)學(xué)領(lǐng)域又有著極強(qiáng)的專業(yè)性，其專業(yè)技術(shù)的要求比較高；另一方面，人體是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，即使超大型的計算機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)也與醫(yī)學(xué)的模擬要求有相當(dāng)?shù)牟罹唷，F(xiàn)階段，虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育中的應(yīng)用仍處于比較早期的純畫面展示類型，僅僅是將傳統(tǒng)的圖片、圖譜變成了3D動畫，缺乏應(yīng)有的交互性。在少量有一定交互性的使用中，也局限于多角度的觀看。因此，有必要在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教學(xué)中引入虛擬仿真教學(xué)平臺，充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢。

三、虛擬仿真教學(xué)平臺在醫(yī)學(xué)教育中的優(yōu)勢

醫(yī)學(xué)虛擬仿真教學(xué)平臺環(huán)境是虛擬仿真技術(shù)與醫(yī)學(xué)教學(xué)實(shí)踐高級復(fù)雜的結(jié)合，是信息化教學(xué)的高級應(yīng)用。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展、軟硬件性價比的大幅度提高，醫(yī)學(xué)虛擬仿真技術(shù)正逐漸從科研院所、實(shí)驗室走向?qū)嶋H的臨床教學(xué)應(yīng)用中，有著傳統(tǒng)教學(xué)手段所沒有的眾多優(yōu)勢。

1.虛擬仿真教學(xué)平臺運(yùn)用計算機(jī)全面仿真臨床中現(xiàn)實(shí)的世界，為醫(yī)學(xué)生提供生動、逼真的學(xué)習(xí)環(huán)境，在虛擬環(huán)境中模擬給患者進(jìn)行操作。例如在口腔醫(yī)學(xué)實(shí)踐教學(xué)中，由于口腔視野狹窄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、與顱頜面又是一個整體，學(xué)生掌握實(shí)驗操作技能比較困難。然而醫(yī)學(xué)虛擬仿真技術(shù)可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢，利用仿真軟件進(jìn)行現(xiàn)場模擬構(gòu)建，使教學(xué)活動更加生動形象、直觀易懂，以此激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和提高教學(xué)的效率。

2.虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)能夠使學(xué)生們主動成為虛擬教學(xué)環(huán)境中的一名參與者，不僅僅成為教學(xué)“教”的工具，也起到與“學(xué)”的互動作用。這對調(diào)動其學(xué)習(xí)積極性、突破教學(xué)的重點(diǎn)難點(diǎn)、培養(yǎng)學(xué)生的臨床操作技能都將起到積極的作用。同時，虛擬仿真教學(xué)平臺可以解決許多真實(shí)實(shí)驗中實(shí)現(xiàn)不了的困難，使學(xué)生在虛擬環(huán)境中接受多感官的刺激，并進(jìn)行具體操作、感受和體驗，更容易調(diào)動學(xué)生的情感參與，將抽象的內(nèi)容具體化、形象化，留下深刻的記憶，以提高學(xué)習(xí)效率。

3.虛擬仿真教學(xué)平臺提供開放性的實(shí)驗平臺，能夠解除課堂實(shí)驗教學(xué)時間、地點(diǎn)的限制，打破時間和空間的局限性，充分發(fā)揮學(xué)生的自覺性，利用其各自適合的時間在本地計算機(jī)上完成實(shí)驗過程，為學(xué)生提供真正“開放性”的教學(xué)環(huán)境。在課堂上沒能按要求通過實(shí)驗的學(xué)生可以在課余時間利用網(wǎng)上虛擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行模擬實(shí)驗，隨時隨地進(jìn)行實(shí)踐操作訓(xùn)練。

4.虛擬仿真教學(xué)平臺為學(xué)生提供平等的實(shí)踐操作資源。實(shí)驗室操作與實(shí)踐教學(xué)在整個教學(xué)過程中起著舉足輕重的作用，能夠促使學(xué)生將所學(xué)知識進(jìn)行靈活運(yùn)用，引導(dǎo)學(xué)生掌握規(guī)范操作的技能技巧，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和動手操作的能力。由于醫(yī)學(xué)院校教學(xué)條件依然存在其多變性、復(fù)雜性等客觀原因，各個學(xué)校實(shí)驗環(huán)境存在一定的差異，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)能夠充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢，使教學(xué)實(shí)驗資源共享，以彌補(bǔ)實(shí)驗室資源的不足。

5.虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用還能在實(shí)驗教學(xué)中節(jié)約相當(dāng)?shù)某杀?。在虛擬系統(tǒng)中訓(xùn)練可以為學(xué)生在實(shí)驗室的實(shí)踐操作奠定一定的基礎(chǔ)，能在實(shí)踐中收獲更多，體會更加深刻。其次，虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)也可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)實(shí)驗條件下無法完成的實(shí)驗操作，或由于實(shí)驗設(shè)備昂貴而難以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗訓(xùn)練。因此，虛擬教學(xué)和實(shí)驗室相結(jié)合也是合理地利用、開發(fā)教育資源的一種途徑。盡管計算機(jī)虛擬仿真系統(tǒng)與臨床醫(yī)學(xué)中的模擬要求還有相當(dāng)?shù)牟罹?，但是也可以作為醫(yī)學(xué)實(shí)驗室操作訓(xùn)練的另一種補(bǔ)充。通過運(yùn)用形象、直觀、生動的現(xiàn)代教育技術(shù)手段為學(xué)生們創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境，開拓教育信息交流的新渠道，使課堂教學(xué)具有交互性，其組織形式更加豐富和完善，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮其主觀能動性、獨(dú)立性和創(chuàng)造性，讓他們盡快熟練掌握臨床操作技能。

四、虛擬仿真教學(xué)平臺在醫(yī)學(xué)教育中的前景

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實(shí)驗室操作與實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)也將不斷推陳出新，給教育的發(fā)展和改革帶來了機(jī)遇、動力和挑戰(zhàn)。虛擬仿真教學(xué)平臺為學(xué)習(xí)者提供了一個既先進(jìn)又靈活的環(huán)境，可以鍛煉學(xué)生的獨(dú)立構(gòu)思和設(shè)計能力，激發(fā)其學(xué)習(xí)的興趣，對提高教育技術(shù)水平、改善教學(xué)及實(shí)驗實(shí)訓(xùn)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)過程、提高教學(xué)效率、節(jié)約教學(xué)成本、加速培養(yǎng)現(xiàn)代化的醫(yī)學(xué)專業(yè)技術(shù)人才產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，并將推動學(xué)科研究，促進(jìn)教學(xué)改革。

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