虚拟仿真技术论文大全11篇

虚拟仿真技术论文篇（1）

 

当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具教育学论文，它广泛用于工程领域和非工程领域。高职院校的物流实训中心大多数是基于软件模拟的物流实训室，这类实训室是以物流软件模拟来搭建物流模拟平台，如仓储管理软件、运输管理软件、ERP、MRP、国际货代软件、TPL软件或基于上述几个软件集成起来的供应链软件等；然而对于基于设备的物流实训室来说，由于资金等方面的限制，比较先进的设备还尚欠缺教育学论文，这就造成了学生对立体库、高速分拣机、巷道式堆垛机、AGV、码垛机器人等先进的物流设备缺乏足够的感性认识论文格式模板。三维虚拟仿真技术等够对仓库、配送中心、企业生产线等进行简单的建模，能够加深学生对各种物流设备的认识，帮助学生理解工业、企业、生产线的布置与产出平衡、物料需求计划、企业资源计划等相关知识，更好地找出生产瓶颈，加深对现代化立体仓库、配送中心的了解。因此三维虚拟仿真技术在教学中的应用教育学论文，对于学生更好地学习物流专业理论知识、培养相应的职业技能是大有裨益的。

一、三维虚拟仿真技术概述

三维虚拟仿真（3D Virtual Simulation）就是利用三维建模技术，构建现实世界的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景，响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应，并在三维环境中显示出来。三维仿真的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术等论文格式模板。该软件提供了原始数据拟合、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真的实验、对结果进行优化、生产3D动画影像文件等功能。

利用三维虚拟仿真技术教学具有以下优点：

1、教学内容视觉化

2、学习中的交互性好

3、沉浸感真实感强

二、三维虚拟仿真技术在物流教学中的应用

基于青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室的应用系统及操作流程。

1．开机步骤

开机顺序依次为：

2 AP转换器（数量两台）：

按下电源按钮教育学论文，

2 工作站（数量两台）

2 投影机（数量四台）

进入控制工作站，进入中控程序，点击投影机控制，选择开

等投影机启动完毕后再进入下一步

2 边缘融合机（数量两台）：

按下电源按钮

关机顺序依次为：

立体图像工作站——边缘融合机——AP转换器——投影机——控制工作站

2．基本操作设置

立体图像工作站设置

（1）多显示器设置

鼠标在桌面上右键

进入NVIDIA控制面板

点击设置多个显示器

设置作为一个大水平桌面（水平平移模式）

显示的结果是，显卡双头输出两个通道的桌面。

（2）分辨率设置

单屏分辨率1024×768教育学论文，重叠像素为192

整体分辨率为1856×768（含边缘重叠区192个像素）

重叠像素设置图如下：

立体设置为管理3D设置里面，基本设置，选用立体启用

3 .基本演示操作

（1）立体电影

检查左右眼是否正确？

2 将图像移动分别移动到第一个通道和第二个通道进行检查论文格式模板。

如果第一个通道和第二个通道都不正常，点击一下软件里面L/R

2 如果图像只在第一个通道出现左右眼反的现象？

在第一台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼

2 如果图像只在第二个通道出现左右眼反的现象？

在第二台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼

（绿色按钮按两次表示切换左右眼）

（2）NVSG演示软件

同样观看立体是否正常，可以通过软件切换左右眼

（3）VEGA演示软件

同样观看立体是否正常教育学论文，可以通过软件切换左右眼

4系统连接图如下

5投影机图像不正确的调试方法

（1）首先检查画面比例是否正确

再点击高级：

水平位置和垂直位置，如图所示。

6融合机出现故障处理方法

出现基本问题首先重新启动融合机来解决

如重新无法解决可以采取如下步骤：

（1）找到是那台融合机出现的问题，并接入键盘鼠标

（2）ALT+F4退出融合服务软件

（3）点击桌面上的blend文件夹

（4）复制setting.cfg文件到其他地方

（5）将备份的该文件copy到blend这个文件夹下面

（6）双击STEREO_CAP程序

（7）按ESC，再点击开始扑捉、全屏幕、下一次开机启动，保存设置、开始

（8）重新启动

7注意事项

（1）投影机开启后遥控器上的auto、aspect两个按键不能按教育学论文，正常使用情况下不需要遥控器；

（2）投影机机械结构不能轻易触碰

（3）屏幕位置不能挪动，屏幕表面不能触碰，灰尘可用干净的柔软布沾水擦；

（4）投影机关机后不能立即断电，同时投影机电源需接入UPS稳压电源，UPS后备电池时间不小于10分钟；

（5）不能随意拔插设备连接线缆；

（6）立体工作站显卡、立体、分辨率等设置不能改变

（7）控制工作站IP：192.168.1.10不能改变。

开机先后顺序要严格按照技术要求顺利

三、结束语

三维虚拟仿真技术软件在高职的教学中能发挥出积极的作用，一方面能提高学生的学习兴趣，学生在学习的过程中能够对仓储、运输、配送、生产加工等有一个感性的认识，同时也提高了学生分析问题、解决问题的能力，实践证明三维虚拟仿真技术软件的应用对于高职物流专业的教学具有积极的意义。

参考文献：

[1]吕明哲，物流系统仿真，东北财经大学出版社，2008.10。

[2]贺国先，现代物流系统仿真，中国铁道出版社，2008.12.1。

虚拟仿真技术论文篇（2）

虚拟仿真技术作为一种新型的科学技术越来越为人们所关注，在中职电子技术教学中引进这项技术，是中职院校发展的需要，也是时展的必然趋势。

一、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中运用的重要性

虚拟仿真技术又称模拟技术或者虚拟现实技术，通俗上讲就是用一个虚拟的系统模仿一个真实系统的技术。随着计算机科学技术的迅猛发展，虚拟仿真技术已应用在生产生活的多个领域。近几年，在中职电子技术教学中也引入了虚拟仿真技术，它不仅提供了新型的教学手段，优化了教学模式，而且弥补了传统教学的不足，给教学带来了全新的体验。

二、满足电子技术教学的需要

电子技术是一门理论性和实践性都很强的学科。作为学生而言，首先必须要有扎实的理论知识作基础，掌握各种复杂的数学计算公式、识别各种电子元件并熟知其性能，同时还得掌握电子维修、电子技术开发等基本理论知识，最终才能将所学的知识运用于实践。要真正提高学生的电子技术水平，必须有大量的实践经验，没有丰富的实践经验，即使掌握再丰富的电子技术理论也无济于事。而虚拟仿真技术能够为学生模拟一个仿真情境，让学生在这个情境中进行电子技术操作，使学生将平时所学的电子技术理论知识运用于实践，并在实践操作中加深对理论知识的理解和巩固，让学生真正做到在“学中做，做中学”，不断提高自身的电子技术水平。

（一）创新教学方法

在中职电子技术教学中运用虚拟仿真技术属于实验教学法，改变了传统的以教师传授为主的枯燥乏味的教学方法，能够有效提高教学效率。虚拟仿真技术通过各种可操作的动态实例，能够比较有效地吸引学生的注意力，激发学生的学习兴趣，营造浓厚的学习氛围，让学生在实践操作中发散思维，提高学生的动手能力，从而实现电子技术教学的真正意义。

（二）符合学情需要

中职的学生大多数文化基础比较薄弱，对于课堂教师讲授的理论知识的接受能力较差，学习的积极性比较低，不喜欢枯燥乏味的课堂。与学习复杂的电子技术理论相比，中职学生显然更愿意动手操作。而虚拟仿真技术则刚好满足了学生这一方面的需求，给学生提供了动手操作的机会，它可以帮助学生积累实践经验，提高操作能力，为以后的工作奠定基础。

（三）减少意外情况的发生

电子技术在实践操作的过程中，由于操作人员的粗心或者不熟练，可能会出现电路起火、爆炸等意外情况，容易造成相关人员受伤。而虚拟仿真技术的运用，可以模拟操作情境，控制意外的发生，减少意外伤害，保障人员安全。

三、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的运用现状

目前，随着科学技术的不断发展，虚拟仿真技术水平也在不断提高，很多技术生产行业中大量引进这种虚拟技术。而在电子技术教学实践中，虚拟仿真技术也逐渐成为辅助教师教学的重要工具。

（一）教师教学的得力助手

虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的运用，在很大程度上减轻了教师的教学负担，成为教师教学的得力助手。在以往的电子技术教学中，教师仅靠课堂上的理论知识传授让学生掌握相应的电子技术应用水平，其难度较大。再加上学生消极学习的态度也让教学效果大打折扣，而虚拟仿真技术则在很大程度上解决了这一问题。虚拟仿真技术通过模拟真实的操作情境，将静态的知识转换为动态的知识，让学生更容易吸收。正所谓“说上一百遍，不如做一遍”，有时候复杂的理论讲解不如一个操作更容易让人明白。在虚拟仿真技术的辅助下，学生学得轻松，教师教得也轻松。

（二）学生喜爱的教学手段

虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的运用，将学生从复杂难懂的理论知识海洋中解放出来，凸显了学生的主体地位，学生学习的积极性也明显提高。虚拟仿真技术在电子技术教学中的应用，打破了理论知识一统课堂的局面，带来了教学模式和教学手段的创新，营造出更加适合学生学习的氛围，对提高学生的电子技能水平大有裨益。

（三）教师的虚拟仿真技术的操作能力有待加强

随着虚拟仿真技术的不断推广，这项技术也逐渐在中职的各项实验实训教学中得到广泛运用。但由于部分教师没有经过专门的培训，对虚拟仿真技术的不熟悉和操作方面的不熟练，导致对虚拟仿真技术的运用成效并不明显。

（四）教师和学生过度依赖虚拟仿真技术

虚拟仿真技术拥有明显的优势，深受学生的喜爱，它在中职电子技术教学中的运用，给课堂教学带来了全新的体验，但在虚拟仿真技术的运用中仍然存在一些问题。一些教师过度依赖虚拟仿真技术带来的便利，完全不考虑课堂的实际需要，即使在理论性很强的课堂上仍然依赖虚拟仿真技术。比如，有的教师在学生没有掌握扎实的理论知识的情况下就盲目使用虚拟仿真技术，不仅没有达到预期的教学效果，反而降低了教学效率。不仅教师如此，在学生身上也存在着过度依赖虚拟仿真技术的现象。虽然虚拟仿真技术能够有效地提高学生的动手操作能力，但是模拟操作与实际操作仍然有区别，模拟操作并不能完全取代实际操作。毕竟现实生活中和以后的工作中需要的是实际操作经验，无论是教师还是学生，在教学中绝不能用模拟操作完全取代实际操作。

四、关于虚拟仿真技术在中职电子技术教学中运用

虚拟仿真技术在中职电子技术课程教学中的应用是我国教育信息化发展的必然趋势，同时也是提高电子课程教育教学质量和水平的重要途径。在中职电子技术教学中，应该充分发挥虚拟仿真技术的优势，提高教学效率和学生的实践应用能力。

（一）利用虚拟技术模拟教学情境，提高学习效率

利用虚拟技术模拟生产、生活中的实际场景，让学生有一种身临其境的感觉，使学生在这种教学情境中轻松愉快地获取知识。这种教学方法不仅能激发学生的学习兴趣，而且能使学生较快地融入到学习中，主动思考，积极合作，从而提高学生的学习效率。在中职电子技术教学中，教师完全可以通过虚拟仿真技术模拟一个教学情境。例如，教师可以模拟一个电路操作台，展现出现实中真实的电路数据，让学生积极参与到操作中，在操作中获取并巩固知识，从而提高实践能力。

（二）组织小组合作探究式学习

在运用虚拟仿真技术模拟操作时，可以将学生分成几个小组，通过小组内部的团结协作开展探究学习。在模拟操作时，一个人独自操作容易出现纰漏，而团体合作则可以利用集体的智慧，提高操作能力，往往能取得一加一大于二的效果。同时，为了提高小组合作的积极性，教师可以通过组织小组竞赛的方式激励学生的学习，从而有利于提高学生的学习效率和课堂教学效率。

（三）加强教师对虚拟仿真技术的运用能力

虚拟仿真技术对于中职学校来说是一种新型的教学辅助技术，许多教师对这种技术还不够熟悉，甚至不能熟练地运用。因此，中职学校应该建设一支能够熟练运用虚拟仿真技术的教师队伍，同时，电子技术专业的教师也应该积极地学习这项技术，让课堂教学因这一新技术的应用而变得更加生动活泼。

（四）模拟操作与实际操作相结合

虚拟仿真技术提供的模拟操作让学生在课堂上也能真切地体会到操作的滋味，但模拟操作并不能完全取代实际操作。模拟操作毕竟是人工模拟的，对于一些人们无法预料的情况并不能完全模拟出来，而真切实际的操作体验对于学生来说不仅是必要的，对于提高学生的电子技术应用水平也更为重要。因此，在电子技术教学中运用虚拟仿真技术时，绝不能忽视实际操作的重要性，应该将模拟操作与实际操作相结合，发挥二者的长处以提高学生的综合应用能力。总之，在中职电子技术教学中，我们应该充分发挥虚拟仿真技术的作用，合理利用虚拟仿真技术的优势，提高课堂教学效果和学生的学习效率，从而全面提高学生对电子技术的实际应用水平。

参考文献：

虚拟仿真技术论文篇（3）

Abstract: with the rapid development of social economy, the virtual simulation technology in architectural engineering in the construction of use, can prompt found construction, the deficiencies in the improvement of construction quality at the same time, still can fundamentally save the cost of construction project investment for the future of input use lay the foundation. In this, this article in view of the construction of the application of the virtual simulation technology development, do the following discusses.

Keywords: building engineering; The construction; Virtual simulation technology; Application development

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

在21实际科学技术迅速发展的时代，计算机技术的普及，在推动社会发展的同时，还极大的改变了人们的日常生活。计算机智能系统在建筑工程施工中的运用，能够有效的规范工程施工技术，提高工程的管理水平，为建筑工程的施工质量提供有效的保障。在当前我国建筑工程施工领域中，常用的软件系统主要包括专家系统、 智能管理系统、 办公自动化系统等几个方面，这些计算机技术的应用，在原有的基础上弥补了传统施工方法及理论上的不足，避免了工程施工中不必要的麻烦。在此，本文从虚拟仿真技术、虚拟仿真系统在建筑施工中的应用以及虚拟仿真技术在工程施工中的研究和应用展望等三个方面出发，针对虚拟仿真技术在工程施工中存在的问题及完善途径，做以下简要分析：

一．虚拟仿真技术

在当前工程施工建设中，虚拟仿真技术是指通过计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势，为人机 对话提供了更直接和更真实的三维界面，并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户身临其境。在虚拟技术使用的过程中，除了能够对制定技术进行虚拟模仿外，还能通过真实逼真的环境，为技术的实提供相应的环境支持，在当前社会发展的过程中，虚拟仿真技术在多个领域中得到了飞速发展。而虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，其核心在于通过同虚拟仿真技术，真实的再现工程施工中的各个环节，确保施工程序的规范化、科学化，在保障施工质量的同时，还能发现施工过程中存在的问题，以便在实际施工中能够将其造成的损失降到最低。由此可见，虚拟仿真技术在建筑工程施工中有着极其重要的作用。

二．虚拟仿真系统在建筑施工中的应用

在当前人们的日常生活中，虚拟仿真技术作为一门新兴的学科，已经广泛应用到各个行业中，而虚拟建造在形成使用的过程中，至今仍没有形成统一完善的体系，其中既包括技术原有，也在一定程度上存在着较大的资金投入。在当前我国虚拟建造理论形成的过程中，主要体现在以下几个方面：首先，通过对建筑理论的研究，将建筑理论融入到虚拟建造中，为其下一步的施工环节奠定基础。其次，在虚拟仿真技术在建筑施工领域的运用，能够凭借自身的可视化仿真优势，将施工过程中的整体施工体系，清晰的反映出来，以便在实际施工中能够及时的弥补施工过程中存在的不足，确保施工活动的顺利进行，在节省大量施工成本的同时，还能为其下一步的发展奠定基础。最后，虚拟仿真技术在建筑行业中的应用，其核心在于计算机软件研制与系统开发。

三．虚拟仿真技术在工程施工中的研究和展望

随着社会经济的迅速发展，建筑行业也在原有的基础上取得了进步，而虚拟仿真技术在建筑工程施工领域中的运用，不是一朝一夕就能形成的，而是需要长时间的积累与发展。且在其具体实施的过程中，其核心取决于计算机硬件和仿真软件本身的发展。在当前虚拟仿真技术实施的过程中，其存在的问题主要表现在以下几个方面：

首先，在虚拟仿真系统开发实施的过程中，对计算机的硬件平台提出了较高的要求，且在研究开发的同时，需要在专业的工作站及实验室中进行。由此不难看出，企业在进行虚拟系统研究开发的过程中，需要投入大量的资金建造实验室，同时还要购买国外先进的设备与软件，这些，都在一定程度上限制了虚拟仿真技术的应用。

其次，虚拟仿真技术在建造工程施工运用的过程中，需要借助国外进口的软件平台。然而在其实际实施的过程中，结合着我国当前社会的发展现状，在施工企业虚拟仿真系统的集中型软件几乎不存在，再加上建造工程本身施工周期长、规模大、施工程序多等影响因素，对项目开发的成本及技术都提出了较高的要求，而这些，都是当前从事虚拟仿真技术研究人员应解决的。

最后，在虚拟仿真技术研究开发的过程中，人才作为其研究的主体，不仅关系着虚拟仿真技术的研制开发，还在一定程度上关系着建造企业的生产发展。由此就需要建造企业在实施虚拟仿真技术的过程中，其核心基础自爱与培养自己的开发骨干，确保在软硬设施具备的前提下，能够全方面的开展虚拟仿真技术的研究。

面对当前社会经济的发展形式，虚拟仿真技术在建造工程施工中的运用，已经成为社会发展的必然形式，同时也是科技发展的必然结果。在我国一些大型施工企业，其工程技术人员具备高水平的软件研发能力，且在研究的过程中，加上计算机的辅助，能够结合着建造工程的实际状况，将虚拟仿真技术运用进去，真实的再现建筑施工中的每一个施工环节，通过逼真的环境渲染，能够使施工管理人员第一时间发现施工活动中存在的问题，并及时的采取措施进行避免，在减少建筑工程成本投入的同时，还能保障工程的施工质量，为其今后的投入使用奠定基础。

仿真技术的应用使仿真软件取得了飞速发展，新的并行计算方法、 新的仿真平台和编程技术使其具有更好的可扩展性。实行校企 （研） 联合是加快建筑业科技进步， 推进施工现代化的一个重要捷径。建筑企业采用与专门科研院所合作的方式， 充分利用高等院校的科研实力和人才优势， 建立起长期的合作伙伴关系， 积极开发和应用虚拟仿真系统。

总结：

综上所述，随着社会经济的迅速发展，虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，能够及时的发现施工过程中存在的问题，通过相应的措施将其避免；同时能够在原有的基础上规范施工程序，完善工程的施工管理，在确保工程施工质量的同时，还能在原有的基础上促进我国建筑行业的发展，为我国社会的发展做出杰出的贡献。

参考文献：

[1]禹禄君.探究虚拟仿真技术应用的新模式[J].长沙通信职业技术学院学报，2008，(04) .

虚拟仿真技术论文篇（4）

中图分类号：S220.6 文献标识码：A

0 引言

随着全球化经济和计算机技术的高速发展，传统制造业开始了根本性变革。虚拟制造技术应运而生。它通过计算机建立虚拟和仿真环境对产品的设计开发、制造、装配等各方面进行模拟运行并实现，预先发现各种问题，完成产品的一次性制造成功。因此虚拟制造技术是现代制造技术发展的必然趋势。

1 虚拟制造技术的国内外研究现状

虚拟制造技术应用前景诱人，以美国为首的西方工业国家在95年前已基本完成应用基础技术的研究，正向实际应用全面过渡。目前已在飞机、汽车等领域获得了成功的应用，如波音777全面采用虚拟制造技术，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，使其开发周期从8年时间缩短到5年。福特和克莱斯勒公司与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新型车的研制，开发周期由36个月缩短至24个月。由此可见，国外的研究已经趋于成熟。

我国科研机构、高等院校和企业目前正处于理论体系初步研究阶段，与国外相比还有很大差距。

2 虚拟制造技术的内涵

2.1 虚拟制造技术的定义

虚拟制造技术是以虚拟现实和仿真技术为基础，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样可以模拟出产品及其性能和制造过程，优化产品的设计质量、制造过程、生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化[1]。

2.2虚拟制造技术的特点

虚拟制造技术可以对生产制造对象以及企业管理过程进行全面的模拟。特点如下所示[3]：

（1）模型为本

虚拟制造采用计算机仿真建模，所以必然涉及到产品模型，环境模型，过程模型。产品模型包含全部的产品信息；环境模型包括各种工装，厂房以及对产品起支撑及支持作用的信息；过程模型包含研发设计、工艺路径、加工参数、装配可行性、干涉检查、静动力学分析等信息。

（2）信息集成为本

虚拟制造技术的根基是仿真技术，所以它必须实现各种仿真软件的兼容，包括产品模型、环境模型、过程模型之间的信息集成。

（3）高精度仿真为本

高精度的仿真需要必然要求实现高准确度、高可信度、仿真结果的生成主要是依靠模型的VVA（Verification Validation and Accreditation）技术来实现。

2.3虚拟制造技术的关键技术

建模技术[2]

虚拟制造技术首先要通过对制造过程的统一建模才能用计算机仿真，所以建模技术是虚拟制造技术的基础支撑技术。

仿真技术

仿真就是将制造过程中建立的模型用计算机分析优化。包括产品性能仿真、生产规划仿真、实际制造过程仿真等。

控制技术[4]

控制技术指建模过程、仿真过程所用到的各种管理、组织与控制的技术和方法。包括模型部件的组织、调度策略及交换技术，仿真过程的工作流程与信息流程控制，成本估计技术。动态分布式协作模型的集成技术冲突求解及基于仿真的推及技术模型及仿真结果的验证和确认技术。

3 虚拟制造技术的发展趋势

随着制造战略的发展， 虚拟制造技术在产品制造、设计、装配等方面的应用已经越来越广泛。它也逐步从局部应用转化成向集成应用发展，在复杂的高科技产品的开发设计过程中逐步加大对基于虚拟现实技术的虚拟制造技术的应用。

4 结语

虚拟制造技术是一项极具发展前景的技术，它是多学科、多技术的综合产物，可以提高产品质量，缩短生产周期，提升企业的效益，从而增强企业的竞争力。随着我国对虚拟制造技术研究的深入，其广泛应用的趋势会日益明显，终将成为企业发展的必由之路和必然选择。

参考文献

[1]文明珠.浅谈虚拟制造技术及发展应用[J].信息与电脑·理论版,2010，(3)：21.

虚拟仿真技术论文篇（5）

虚拟仿真技术，是一种借助于计算机进行图形处理，实现图像再现的方法，将其引入电子信息类专业教学中，有助于提高教学质量与学生兴趣，拓展学生的知识面，丰富课堂的教学内容，培养学生的应用创新意识与能力。

一、虚拟仿真技术及其在电子信息类专业教学中的应用优势

虚拟仿真技术在电子信息类专业教学中的应用，主要体现在两个方面，一是虚拟仪器，二是仿真。其中，虚拟仪器利用“软件即仪器”的思路，借助于虚拟仿真软件，实现了一系列仪器的功能。仿真是指借助于模型开展电子信息类实验，通过仿真软件等的模拟功能，模拟实验环境与过程，达到教学实践与理论相结合的目的。

虚拟仿真技术在电子信息类专业教学中的应用，改变了传统的以教师为中心的单项输入式教学模式，通过指导性的虚拟实验设计与自主学习活动设计，增强了学生的主体地位，最大化地节约实验教学成本，打破了时空的限制，可在任何地点、任何时间进行电路仿真，便于利用便携式硬件及虚拟仪器验证仿真结果，极大地提升了实验效果。学生可以借助于虚拟仿真技术迅速完成实验，避免了大量枯燥的反复操作，提升了教学实验测量、显示精度，节约了该环节所需时间，为学生提供了更多实验探索设计的机会，同时，还确保了实验过程的安全性。

二、电子信息类专业教学中虚拟仿真技术的典型应用

1.Multisim软件

该软件是NI公司所研发的一款专业化电子仿真软件，具有操作简便、易上手等优势，其元器件十分丰富，而虚拟实验仪器更是功能强大，不仅提供了万用表、示波器等多种常用仪器，还兼具虚拟网络分析、频谱分析等功能，操作方便。该软件在电路类课程中的应用十分广泛，由于通信子线路课程具有较大的难度，理论知识过于抽象，因此，理论教学无法使学生深刻地理解。若想采用专业化通信设备，就要投入庞大的资金，这也是很多学校无法承担的，因此，可以借助于虚拟仿真软件模拟实验过程。

例如，在讲解调制解调器时，为了帮助学生理解三种调制，可以利用Multisim软件进行二极管桥型调幅电路的绘制，借助于“虚拟示波器”XSC1，就调幅信号所观测到的波形进行展示，这样学生可以清晰地看到波形变化与调载幅度变化保持一致，频率、相位并没有发生变化，学生可以对任意参数进行修改，并对波形变化规律进行观察，无需担心会对测试仪器造成破坏。利用该软件帮助学生学会如何使用虚拟示波器，再碰到实物示波器时，学生就能从容地操作了。

2.Proteus软件

该软件包括ISIS、ARES两个软件，其中，ISIS是一款电子系统仿真软件，能够对模拟、数字、模数混合电路进行仿真，并对微控制器系统及其电子元器件进行仿真，实现了软硬件的充分结合与实时仿真。以单片机课程中的LED点阵为例，其虽然结构较为简单，但加上驱动电路，要想使学生理解其显示原理仍较困难。可以利用Proteus软件，绘制8×8点阵电路图，点阵行采用74LS245作为驱动，由P2口进行控制，点阵列由P1口进行控制，并动态显示出来，再将源代码装入单片机，即可实现模拟仿真。采用该软件仿真极大地调动了学生的兴趣，便于其更好地理解LED显示原理。

3.MAX+plus II软件

该软件包括设计输入、处理、校验、编程下载等四大部分，提供诸如VHDL、AHDL等多种硬件设计的输入语言功能。该软件为硬件编程提供了条件，实现了硬件的在线升级，可以根据自身需求设计出独一无二的集成电路，因而在数字电子技术课程中有广泛的应用。例如，在设计一位全加器时，包括三种输入ain、bin、cin和两个输出sum、cout，通过绘制其内部原理图，软件可自动生成全加器逻辑符号，并对其逻辑波形进行观察。通过对波形时序关系进行分析，明确所设计全加器是否存在错误，是否需要修正。若无问题，可以选择菜单中的芯片型号，如选取EPM7128SLC84-15芯片，并对管脚重新加以分配、定位，将编程进行下载，完成操作过程。

三、结语

如今，虚拟仿真技术已经成为创新型电子信息类专业人才培养的必要手段。通过虚实结合、虚实互补模式，提高学生综合应用、工程实践与创新的能力，同时，实现了电子信息类专业教学资源的开放化与深度共享，全面提高电子通信类专业的教学效果。

虚拟仿真技术论文篇（6）

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）23-0120-02

一、虚拟仿真技术

虚拟仿真技术（virtual reality，VR）又称虚拟现实技术、灵境技术或模拟技术，是利用计算机技术、网络通信技术、人工智能技术、自动化控制技术仪器仪表c测量技术等交叉产生的一种现代信息技术，是虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，能够创造一种高端的人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉同等的实时模拟和交互，可以获得多维交互体验的虚拟环境。虚拟仿真技术有三个突出的特征：沉浸感、交互感和构想性。随着空间信息科学、计算机图形、多媒体技术、数字图像处理、人机接口技术、人工智能技术、传感器技术等的快速发展，虚拟仿真技术已经广泛应用于建筑、医疗、教育、军事、航天、服装、生产制造等领域。目前，也有一些文献论述了虚拟仿真技术在食品加工、食品检测、食品机械制造中的应用。

二、食品专业改革发展遇到的问题

1.传统教育方式无法激发学生对食品专业理论课的兴趣。兴趣是学习最好的老师。食品专业的理论课程中含有大量的基本概念、原理、公式推导，这些基础知识点比较抽象。即使教师结合实例讲解也很难激发学生对理论课的兴趣。例如：《食品工程原理》的基础知识比较广，理论公式比较多，主要教学目标是使学生利用数学、物理、化学及物理化学等学科知识去解决食品工业中所遇到的实际问题，该课程具有较强的设计、选型、安装和操作等工程特点。学生对课程中的理论、公式感觉很抽象，学习起来掌握不住要领，往往只能学习到一些简单的片段，在分析和解决具体问题时感到无从下手。

2.现有食品实验课程无法提高学生的食品专业实验技能。食品实验教学主要是教师讲解演示，学生模仿验证。这种“填鸭式”、完成任务式的实验教学，不能对学生针对性地进行创新和能力的培养。例如：食品化学实验课的教学通常是指定几个实验项目，如粉丝的制备与质量感官评价、蛋白质的盐析及透析、果蔬褐变机理等实验内容，老师将所需的试剂配置好，学生按四人一组分成若干小组，教师详细讲解实验原理、操作步骤，学生按部就班地模仿老师的操作步骤完成实验，最后撰写实验报告。这种教学方式使得学生主动学习的积极性不高，而且该教学方法在一定程度上限制了学生主观能动性的发挥和创新能力的培养。

3.食品工厂实习无法达到预期的教学效果。食品专业本科教学体系中有一个重要的环节就是工厂实习。但是，随着市场竞争日益激烈，工厂以不断提高企业效益为主要目标，而接收大学生实习已不再是必须履行的义务；其次，现代食品工厂趋向自动化、连续化，为了保证产品质量与安全，厂房绝对不允许学生动手操作；再次，学生在实习现场基本就是看和听，没有参与和动手的机会，学生也逐渐失去新鲜感，结果导致工厂实习形式化，无法达到预期的教学效果。

4.食品专业知识和实验技术片段化，没有形成一个整体的结构。现在食品学科被分割成多个课程进行学习，学生学习完各个课程后往往没有将食品学科整个知识点和实验技术整合起来。知识点和实验技术的片段化使得学生无法提高自身的综合水平，无法将所学知识和技能灵活应用于生产实践。例如：《食品加工》主要介绍了各个食品的加工方式和原理，《食品营养学》主要介绍了各个营养素的功能，这两个课程的内容似乎没有关联性，学生只能片段化地学习，无法将两者综合起来。

三、基于虚拟仿真技术促进食品专业改革，推动食品专业的发展

1.通过虚拟仿真技术激发学生对食品专业理论课程的兴趣。研究表明：在理论课程上应用虚拟仿真技术，可以将抽象的概念形象化，静态的知识点动态化，可以形象地展示结构功能，提高食品理论课的授课效果。例如：《食品工程原理》这门课结合虚拟仿真技术，让学生可以看到食品工业生产过程中各个单元操作的基本原理及典型设备的结构原理、操作性能，使学生将食品工程原理的知识与虚拟仿真平台上看到的生产设备和工艺过程联系起来，使学生深切体会到食品工程原理课程中所讲述的每个单元操作都与食品专业学习密切相关。生动形象的学习便于学生理解，提高教学质量。

2.将虚拟仿真技术与食品实验教学相结合，提高食品实验教学的效果，激发学生的创新性。随着虚拟仿真技术引入实验教学中，许多研究表明：虚拟实验可完善食品真实实验不具备或难以完成的教学功能，如一些成本较高、需要用高档仪器操作的实验等。食品实验教学中大部分是分组实验、分工合作，学生个人没有机会操作完整的实验。通过虚拟仿真技术平台，学生可完整地操作一遍实验技能，掌握每个实验细节。例如：食品化学实验通过虚拟仿真平台可以让学生自己思考做什么实验，用哪些试剂，设计实验方案。学生通过在虚拟仿真平台上操作，验证自己实验设计的合理性，激发了学生的思维能力和创新能力；同时，通过失败经验获取知识和要点，思考失败的原因，巩固了所学的知识，提高了动手能力。

3.构建实景虚拟仿真门户，增强食品工厂实习类课程的果效。实景虚拟仿真门户，可在食品工厂原地取景，从厂房布置、车间设备摆设等方面按照实习基地实际比例进行排布。结合实习基地的真实情形，提炼实习教学素材，配建厂房设计讲解、工厂设备操作讲解、实习提示等内容，让学生在进入工厂实习前，先通过实景虚拟仿真门户了解实习基地的完整情况，并提出专业问题。教师在后台收集这些问题，在实习基地现场进行讲解。以果蔬饮料生产实习为例，学生先通过虚拟仿真平台了解果蔬饮料生产的基本原理、工业化生产流程及各工序的主要参数，通过虚拟仿真平台向老师提出自己的疑问，在参观果蔬饮料工厂的时候，教师邀请企业技术人员通过现场讲解和专题讲座为学生答疑解惑，让学生了解到工厂的生产、企业的经营和管理。

4.利用虚拟仿真技术，综合食品专业课程，完善食品课程资源的建设。自从虚拟仿真技术在教学中广泛应用之后，大量研究表明利用虚拟仿真技术可优化教学资源的建设和积累，提高教学质量。食品专业课程可基于虚拟仿真技术，优化教学流程。例如：让学生在课前通过虚拟仿真平台自学课程内容，在课堂上与老师探讨自学过程中的疑点和难点，使得学生从被动学习转化为主动学习，教师从“填鸭式”授课转化为探讨式授课。其次，食品专业课程可基于虚拟仿真技术，优化教学内容。例如：食品专业的课程内容有一些是重复的，那么重复的内容可以让学生在虚拟仿真平台上自己巩固，而新的知识点可以作为课堂教学的主要内容。再次，通过虚拟仿真技术平台，片段化的食品专业课程可以被综合起来。例如：在平台上要求学生设计一款具备一定功能的产品，学生需要市场调研获得市场缺乏哪方面的产品，根据产品功能，再依据所学的食品原料学、食品营养学和食品化学等知识提出产品配方，依据食品工艺学、食品工程原理、食品加工学等知识提出产品工艺，依据食品毒理学和食品卫生学控制产品的安全性；最后，基于虚拟仿真技术，教师可跟踪学生的学习情况，收集学生的学习难点，这样可以使课堂教学内容有针对性，提高教学效率和效果。

⒖嘉南祝

[1]王宁.浅谈虚拟仿真技术[J].大观周刊，2011，（38）：18-19.

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The Influence of Virtual Reality Technology on the Reform and Development of Food Specialty

LI Jing，CHEN Nuo，DEND Ze-yuan，RUAN Zheng

虚拟仿真技术论文篇（7）

作者简介：路永婕（1981-），女，甘肃靖远人，石家庄铁道大学机械工程学院，讲师；陈娜（1979-），女，辽宁辽阳人，石家庄铁道大学信息学院，讲师。（河北　石家庄　050043）

基金项目：本文系石家庄铁道大学教育教学改革研究项目（项目编号：110408、110326）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0033-01

在20世纪80年代，随着计算机科学技术的进步与发展，导致了虚拟样机技术（VPT，virtual prototyping technology）的出现，从而加快了工业发展的步伐。虚拟样机技术以自身的优势大大提高了工业产品的设计和研发的效率，极大地缩短了产品的生产和制造周期。目前虚拟样机技术在各领域的企业和研究机构里已经取得了良好的经济效益，得到了广泛的应用。因此各企业单位对熟练掌握虚拟样机技术的人才需求不断增长，这就势必要求在高等教育过程中更加注重培养大量的此类人才，以满足人才市场的巨大需求，进一步促进我国工业水平的提高。

虚拟样机技术作为一种先进的技术，在推动工业发展的同时也为高等教育培养高质量、高水平的人才提供了良好的手段和思路。在机械工程类本科教学实践中充分应用虚拟样机技术将会有力地促进工科类教学方式和教学体系的改革，会大幅度地变革旧的教学模式，实现大学生学习的多元化和主体化，使学生跟随工业技术发展的步伐，牢固夯实知识要点，掌握学科体系。

一、虚拟样机技术的理论依据与应用前景

虚拟样机技术是一种基于虚拟样机的数字化设计方法，该技术结合了先进的建模技术、仿真技术、信息技术、优化技术、制造技术和先进的信息管理技术，涵盖了工业产品的概念、设计、实验、生产和制造的各个环节。可见，虚拟样机技术重点强调了工业产品的系统观，它针对产品的全生命周期，对产品进行全方位的测试、分析与评估，实现了不同领域的虚拟化的协同设计。

总之，虚拟样机技术是以虚拟样机为主体，可视化为界面，仿真分析为主要手段，三维造型软件为工具，建立起的多学科、多领域、多角度的协同设计平台。在机械领域中，虚拟样机技术以机械系统运动学、动力学、传热学和控制理论为核心理论，几乎涵盖了机械工程体系中的各个子系统。目前基于虚拟样机技术，涌现出来了大量成熟的商业化软件，大体可以分为几何建模（SolidWork，UG，Pro/E）、结构分析（ABAQUS，ANSYS，NATRA）、多体动力学（SIMPACK，ADAMS，DADS）、液压与控制（AMESIM）、振动与噪声（SYSNOISE，AUTOSEA）等几个范畴，在机械工程、航空航天、国防和医学等各个领域发挥越来越重要的作用，在企业中已经得到了普遍的应用，获得了很多的成功案例。

因此在运用虚拟样机技术进行工业生产时，需要具备扎实的计算机、运动学、动力学和控制学多个学科的知识，这就对高等教育人才的培养提出更高的要求。从上述虚拟样机技术的内涵和理论依据可以发现，该技术具有很强的实践性强、可重复性和操作直观的特点，所以这些特点既是学生最终学习的目的，也为教师提高教育水平提供了很好的手段。

二、充分发挥虚拟样机技术在机械工程类教学中的作用

1.培养学生的仿真分析意识

在计算机技术高速发展的今天，基于虚拟样机技术的仿真分析已经日趋完善，分析的结果可靠、逼真，在工业生产中已经被广泛认可。所以，在教学过程中应引导学生积极掌握和利用仿真分析的技巧，在学习和吸纳新知识时充分应用仿真的手段进行分析和验证，提升对知识的理解程度，提高对专业知识的认知水平，形成良好的仿真分析习惯。

由浅入深地让学生在学习过程中随时借助虚拟样机技术对书本中的例题、课程设计中的案例和毕业设计命题从仿真的角度预演解题过程，树立起良好的仿真意识，这不仅提高了学生分析、解决问题的能力，而且在反反复复的仿真实践中对虚拟样机的综合应用能力得到提高，对专业知识的准确应用也会有一个比较深刻的认识。

2.注重理论与仿真实践结合

在机械工程相关专业的学习中，“机械原理”、“机械设计”、“机电控制”、“测试技术”等都是必修的专业基础课程，在以往的教学中，学生在掌握这些课程时比较头疼，教师在教授过程中诠释概念、分析原理时也比较吃力。分析其中的原因，主要就是学生在认知这些专业知识之前，相应的背景知识比较欠缺，对难懂的知识点存在很大的陌生感，教学的效果差强人意。然而虚拟样机技术恰恰可以弥补这一点，可以在教学的各个阶段都发挥不同的效用，在每门课程学习之前，教师可通过基于虚拟样机技术的成功工程案例的展示，激发学生对本专业知识求知的欲望，对课程设计的过程产生浓厚的兴趣，以最短的时间融入到课堂中。

虚拟仿真技术论文篇（8）

所以基于计算机3D的虚拟仿真技术作为新的教学媒体，它的出现对现代篮球技战术的教学和训练提供了新的教学环境和工作平台，它产生了不可估量的影响。在这种背景下，采用虚拟技术对于积极探索现代篮球的技战术的发展和变革教学训练方式有着重要的意义。

2．研究方法

2．1 专家讨论法：在2004年11月25日来自中国科学院、清华大学、首信集团、浙江大学、北京航空航天大学、上海交通大学、曲阜师范大学、沈阳体育学院、南京大学、南京师范大学等几十个高校院所共40位专家学者在国家体育总局体育科学研究所就体育系统仿真与虚拟现实技术问题进行了学术讨论。

2．2 计算机模拟设计法：就虚拟现实技术在篮球中的应用方面在计算机中进行了模拟和设计。

2．3 文献资料法：就虚拟现实技术(VR)问题查阅了国内外相关资料。

3．结果与分析

3．1 虚拟现实的基本概念及基本特征

虚拟现实技术(Virtual Reality)是利用计算机技术建立一种逼真的虚拟环境，集成了计算机图形学、多媒体、人工智能、传感器、网络、并行处理等技术的最新发展成果，浏览者通过数字手套、立体头盔、立体眼镜和三维鼠标等传感器与计算机发生联系，从而减小人机差距，最终产生一个拟人化的三维信息环境，在这个环境中，人们的视觉、听觉和触觉等的感受像是在真实的环境中一样，即有“身临其境”的感觉，人们可以沉浸在这个环境中与环境进行实时交互。这就是它的所谓“沉浸性”、“实时性”和“主动的交互性”。虚拟现实技术是一项极具发展前途和实际应用前景的技术，已经运用到了很多领域，如生产监控、教育训练、教学导览、设计与规划等。

3．2 现代篮球运动中虚拟现实技术的作用

3．2．1 弥补现代篮球教学训练条件的不足。在现代篮球教学训练中，往往因为天气、场地、器材、经费等方面的原因，从而使一些教学和训练课无法进行。利用虚拟现实系统，可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以了解篮球技战术，获得与真实感觉一样的体会，从而丰富感性认识，加深对教学内容的理解。

3．2．2 避免高难度和复杂的技术动作所带来的运动伤害。随着现代篮球技术的高度发展，篮球的对抗性和高空争夺的竞争越来越激烈，技术难度也越来越高。利用虚拟现实技术进行虚拟动作实验(必须与篮球运动实际相结合以及结合人体科学和人体运动规律等)，则可以免除这种顾虑。学生和运动员在虚拟实验环境中，可以放心地去做各种高难度的动作。例如，高空的高难度的扣篮动作。

3．2．3 彻底打破空间、时间的限制。利用虚拟现实技术，可以彻底打破时空的限制，足不出户就可以观看全世界优秀运动员的技战术和世界著名教练员的技术指导和体验现代篮球理念。

3．2．4 可以虚拟人物形象。虚拟现实系统可以虚拟世界上著名的运动员和教练员等各种人物形象，创设一个人性化的学习环境。例如NBA2005游戏就是这样的一个例子，在虚拟的游戏中我们可以选择自己喜欢的球队和运动员，我们还可以同虚拟的乔丹、科比、姚明等全世界著名的运动员同场竞技，在虚拟的课堂学习气氛中，我们还可以与虚拟的教练员、教师、运动员等一起交流、讨论，共同探讨学习训练中的各种技战术的问题，进行合作化学习。

3．3 篮球运动中虚拟现实技术的应用

虚拟现实技术能够为学生及运动员提供生动、逼真的学习环境，学生和运动员能够成为虚拟环境的一名参与者，在虚拟环境中扮演一个角色，可以和世界上著名的运动员和教练员一起同场竞技，这对调动学生和运动员的学习积极性，突破技战术的重点、难点，培养学生的技能都将起到积极的作用。虚拟仿真技术可以虚拟出世界上著名的运动员和教练员，还可以仿真出著名的运动员的技术和著名教练员的战术，使体育训练摆脱纯粹的依靠经验的状态，进入理论化、数字化的时代。还可以把成绩差的运动员的动作捕捉下来建立3D仿真技术，将其与优秀运动员的动作进行对比分析，从而帮助其训练。虚拟现实技术在远程教学中的应用主要有以下几个方面。

3．3．1 辅助教学

虚拟仿真技术作为一种崭新的科学技术，它不仅弥补了现代篮球教学方式的不足，同时也丰富了教学手段和方法，现代篮球技战术复杂多变，教师和教练员在教学和训练时，有时很难用简洁的语言来表达清楚这些复杂多变的技战术，如果用虚拟仿真技术逼真的去展示，那么就会起到意想不到的效果，真正做到事半功倍!

3．3．2 辅助设计

3．3．2．1 建立虚拟仿真人物和虚拟环境。用虚拟仿真技术可以仿真出世界上最优秀的运动员和教练员，利用交互的特点可以同他们同场竞技。

3．3．2．2 以三维方式虚拟仿真技术动作。通过形象化的方式让运动员更容易、更快速地掌握技术动作要领，从而大幅度地提高运动员整体运动技能水平。这项技术不仅可以用于日常训练，而且还可以用于(国际)教练员、运动员和裁判员培训。

3．3．2．3 新动作设计与技术动作标准化。可以编辑、修改、设计新动作(必须与篮球运动实际相结合以及结合人体科学和人体运动规律等)，通过该工具还可以让教练员设计出自己头脑中“理想”的动作，据此建立标准技术动作库，用于教学与(国际)培训，提高比赛成绩。

3．3．2．4 技术动作分析。可以对技术动作做量化分析，并以图形方式展示分析结果，包括位移、速度、力等。在此基础上，可以对“理想”动作与运动员技术动作做深层次的分析，并给出运动员改进技术动作的指导性意见。

3．3．2．5 战术模拟和分析。现代篮球技战术丰富而复杂多变，教练员可以利用仿真技术虚拟对手的战术变化和特点，以直观逼真的3D动画仿真技术展示出来，这样运动员便能很形象、生动地观察到对手的战术特点，从而教练员根据对手的特点，有针对的制定出相应的破解战术和对策，这样在比赛中更容易取得比赛的胜利。

3．3．3 应用培训

虚拟现实技术广泛的应用于教练员和裁判员培训中，虚拟现实技术作为一种崭新的技术，给我们带来了崭新的教育思维，解决了以前我们无法解决的问题。在传统的教练员岗位培训中以及裁判员培训中，往往采取传统的教学方式，室内的理论介绍和场地的临场指导这两种形式为主。而虚拟现实技术作为一种崭新的技术，不仅弥补了传统的篮球教学的不足，而且还提供了一种崭新的教学平台，我们足不出户就有身临其境的感觉，全新的3D虚拟动画技术使复杂的内容可以用简单的方式来表达，使教学者更容易地去表达自己的教学思想和内容，使学习者更直观，形象，更容易理解教学者的教学思想和教学内容。

3．3．4 成果展示

在以往的成果展示中，展示的方式往往采取文字、图片、幻灯片、视频等技术，而3D虚拟仿真技术的出现让参展者多了一种展示方式的选择，它给传统的展示注入了新鲜的血液，使得更加丰富多彩。例如：在大型的篮球比赛前，比赛组织者和赞助商往往要了解场地布置以及广告布置，以往大多采用二维的平面设计，以图片展示，现在我们就可以用3D虚拟仿真动画技术来展示!再如：在大型篮球场地建造前的效果图设计中，设计单位往往采取平面设计图纸来展示，而现在就可以采用3D虚拟仿真技术更好的来展示!又如：随着恐怖主义在世界上活动的猖獗，一些国家在举办大型的篮球比赛中，往往会做反恐布置和训练以及以最快速度疏散人群等，这样我们就可以预先用3D虚拟仿真技术来逼真的演示1

4．结论与建议

4．1 结论

虚拟现实技术作为一个新型教学平台，不但在篮球技术教学中可以应用，在其他技术动作项目的教学中亦可推行，特别在以下方面应用较为普及。

4．1．1 辅助教学：弥补传统教学方式的不足，丰富教学手段和方法。

4．1．2 辅助设计：虚拟仿真人物和环境以及仿真技术动作并进行技术动作分析以及战术模拟和分析等方面。

4．1．3 应用培训：虚拟现实技术可以应用于教练员和裁判员培训中。

4．1．4 成果展示：可以应用于场地布置以及战术布置和模拟等。

4．2 建议

4．2．1 虚拟现实技术只能作为篮球运动中的一种辅助手段，要适当的运用于辅助教学、技术设计和分析、战术模拟和分析，以及应用培训和成果展示等方面，不能过多的强调甚至取代传统的篮球教学和训练。

4．2．2 虚拟现实技术要与篮球运动实际相结合，如果脱离了实际那么犹如纸上谈兵，就失去了价值。

目前，尽管虚拟现实系统的硬件设备还比较昂贵，虚拟现实技术尚未普及。但是，随着虚拟现实技术的不断发展和完善，以及硬件设备价格的不断降低，我们相信，虚拟现实技术作为一个新型教学平台，以其自身强大的教学优势和潜力，不但在篮球技术教学中可以应用，在其他技术动作项目的教学中亦可推行，我们相信最终会在整个体育领域发挥其重要作用。

主要参考文献

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虚拟仿真技术论文篇（9）

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0244-02

基因工程技术在促进新产品的高质量产出方面具有非常大的优势，被认为是21世纪最具发展前途的技术之一。该学科不仅要求学生具有非常扎实的理论基础知识，而且还有精准的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。而基因工程相关技术的学习和技术操作实践需要借助于较大型的实验仪器反复的操作练习，并且实验所需试剂也非常昂贵，因此无论从设备试剂资源还是费用开支方面，都难以满足学生进行大量的实际动手培训和学习。随着高校人数的日益增加，实验设备和实验室空间显得越发不足和紧张。如何在有限的空间和经费的支持下，最大程度的让学生在实践操作中学习基因工程的理论知识，是每一所开设基因工程院校所亟待解决的问题。上个世纪80年代，美国的虚拟仿真技术的成功开发迅速引起了广大科技人员的关注。该技术通过计算机的3D建模计术计算实验室里不同视角下物体的间距和比例模拟生产一个虚拟的实验环境，即将真实的实验室环境模拟到计算机上形成一个虚拟实验室界面，让学生在线学习和操作。这种模拟技术如果应用于基因工程实验模拟开发上，即可很好的解决基因工程院校设备资源不足和经费开支巨大的问题。

一、虚拟仿真实验室的概念及其特点

虚拟仿真技术，出现于上个世纪的80年代末，当时美国弗吉尼亚大学的William Wolf教授提出了虚拟实验室的概念，他的目的是用来描述一个“以计算机网络化为基础”的虚拟实验室的环境。何为虚拟实验室？即以计算机网络为基础，通过编程和设计，实现真实实验室环境的再现，该环境的真实性一般要接近甚至优于真实环境。实验者可以通过该软件提供的虚拟实验室界面，完成实验前的培训以及预实验，并且软件会根据相应的程序对实验者的实验过程进行评价。相对真实实验室，虚拟仿真实验室具有非常明显的优点：（1）性价比高。虚拟仿真实验室只需特定的软件支撑，无序购买大量的昂贵设备，但是却能让学员感受到真实的实验室环境。（2）目标明确。真实实验室中，由于老师与学生都具有非常明显的主观行为，许多主观行为的出现会干扰教学效果，而虚拟仿真实验室可以直接进入主题，忽略许多无关紧要的细节，节约教学时间。（3）教学时间灵活。由于网络的共享或者软件的独立性，这种仿真实验室内的实践操作可以打破空间的局限性，使得学员随时随地可以进行学习。

二、基因工程虚拟实验室功能特点

基因工程虚拟仿真实验室的设计与建立，一方面可以解决学校内部空间以及经费的紧张的问题，另一方面还可以使得学员在虚拟仿真实验环境中学习基因工程相应的操作技术，做到学有所用，加强理论与实践的结合。基因工程虚拟仿真实验室的建设不仅需要生物技术专业知识，还需要计算机软件编程设计相关知识，如何将二者有效的结合起来完成基因工程虚拟仿真实验室的建设是该平台落成的关键和难点。

1.“基因工程虚拟仿真实验室”可实现网络资源共享。软件设计一方面可脱离网络环境，软件安装在电脑上后，可以直接运行，让学员可自由自主的学习和上机操作，且不受网络的限制。另一方面，软件可实现网上资源共享，通过个人账户登录，学员之间可将成绩、数据结果、疑难问题上传实现远程交流学习和讨论，也可求助在线教师的指导。

2.“基因工程虚拟仿真实验室”可实现软件教学。学习平台上除了有一个虚拟的操作平台还可提供精简优秀的教学频频及资料信息，让学员能够迅速地对抽象的理论概率有更直观形象的理解，真正让学员实现理论和实践学习的结合。

3.“基因工程虚拟仿真实验室”可具有良好的评价功能，这种评价应该分为“软件自评”以及“教师评价”两种层次。软件自评可方便学员的自学，还会对实验过程中出现的问题进行整理，以方便学员能够及时更正，归纳和提升。教师评价可方便教师对学生的操作过程进行评定和指导。

4.“基因工程虚拟仿真实验室”可具有干净整洁甚至更加舒适的视觉美感。实验本身是比较枯燥的，这在实际的实验环境中是无法避免的；但是模拟环境中，我们可以充分的发挥设计人员的主观能动性，增添模拟环境的一些美感和舒适感。

三、基因工程模拟仿真实验室设计内容

本文主要是从总体上对“基因工程虚拟仿真实验室”进行介绍，对于其中涉及到基因工程和计算机编程设计中相关专业知识不做详细介绍。基于以上设计理念，我们将“基因工程仿真实验室”的建设细分为以下几个方面。

1.软件主页的设计。其实对于软件本身而言，主页界面可帮助学员迅速了解软件的内容和如何使用该软件。学员在该界面可以找到所有的操作命令，引导学员进一步的学习。主页应该包括软件版权问题的确认、软件使用说明、学员账号的注册、“基因工程技术理论介绍”、“基因工程技术真实人员的操作过程演示”、“基因工程技术仿真模拟自练模块”、“技术仿真模拟考核界面”、“操作人员实际操作情况评价界面”以及“群内操作人员操作情况对比界面”。

2.“基因工程技术理论介绍部分”内容的设计。该部分主要将基因工程技术所涉及到的生物化学、微生物相关的背景以图示加简明扼要的文字组成，学院进行模拟实验操作前可以先对理论知识进行简单的回顾，如果在理解时有其他问题需要寻求帮助时，可以启动网络连接窗口，进行网上搜索。这部分内容由于以教学为目的，可以考虑多增加动画的演示，以使学员对理论知识有比较全面的认识。

3.“基因工程技术真实人员操作演示”内容的设计。该部分内容主要是首先向学员展示实际环境中，基因工程技术试验操作的规范步骤。它的意义在于为学院实践设定一个标准，同时可附有专业技师规范操作视频，便于学员快速的学习和模仿。

4.“基因工程技术仿真模拟自练模块”的设计。这一部分主要是为了模拟真实实验课堂上学员对实验步骤反复操作的过程。这个模块设定了很多既定的操作规范，当学员操作不规范时，系统会发出警示，提醒和规范学员的操作，指导学员将该技术掌握规范。这个模块也存在一个最终评价指标，只有学员达到了这个指标后才能进入下一步的考核阶段。

5.“基因工程技术仿真模拟考核界面”的设计。该部分主要的目的就是考察学员对基因工程相关操作技术的掌握情况。这种界面主要包括考核日期的选择、理论知识的考核，考核阶段实验器材的领取、实验步骤的操作以及考核成绩的查询。学员可以根据自己的时间安排选择合适的考核日期；并且还应该根据实验需要选择所需实验器材等。

6.“群内交流”界面的设计。该模块主要是为了方便注册学员之间就技术难题，自己的操作体验进行交流，这种交流信息的整合一方面可以帮助老师了解学员所关注的问题以及感兴趣的话题，另一方面还有助于软件功能的升级。

四、基因工程模拟仿真实验室的运行管理规范

基因工程模拟仿真实验室的运行也需要像专业实验室一样有一定的管理运行体制，以保证仿真实验室顺利运行。本仿真实验室设置了以下几个岗位：实验室主任、软件客户端管理人员、软件后台数据处理与维护人员。与实际实验室主任职责不同的是，仿真实验室主任主要负责前期实验室仿真软件的规划与人员的协调，当软件设置成功后，主任主要是考察软件运行时所涉及到的基因工程技术专业以及为了将来技术升级做好前期的考察，并且有能力组织相应的人员进行软件的维护和更新。软件客户端管理主要负责客户端界面的维护与升级。比如软件是学校本身的资源，考虑到产权和专利所有权的问题，可设计相关密码保护。一般在用户界面会设有登录界面，以及头像或者指纹鉴别系统，帮助系统对操作人员的鉴别。软件后台数据处理与维护人员主要负责软件前台搜集到的数据的处理，包括数据结构的分析以及算法的优化，整理出相应的数据报告，报告给主任，以此帮助新软件开发。虽然基因工程模拟仿真实验室的建设具有很强的实践意义，它可以帮助学校节省建造专业实验室以及购买新设备的经费，还可以方便学生对该技术的学习和反复的操作练习，但是现阶段由于技术上的不足，仿真实验室与真实实验室之间还是存在较大差距。主要有以下几点：（1）实验过程有删减。仿真实验室为了节省时间，一般会省去许多无关紧要的细节部分，但是这些细节往往在真实实验中是存在的，比如灭菌过程、平板的洗涤、以及实验试剂的配备和存放等。而实验试剂的配备和存放以及灭菌等相关过程需要实验者的耐心和细心的能力是软件平台上还无法真实模拟的。（2）电脑操作和实际操作的差距。这是目前仿真实验室建立过程中遇到的典型的问题。因为学员主要依靠鼠标或者触摸的办法对模拟一起进行操作，但是真实实验中很多的操作是需要手感的，因此仿真无法做到这一点。

总之，基因工程仿真模拟实验室在帮助学员做到理论与实践相结合，增加其对该部分知识的认知方面将会发挥很大的作用，虽然该实验室的建立还会存在很多的问题，但是我们也坚信随着计算机技术的迅速发展，还会有更加全面的技术会面世。

虚拟仿真技术论文篇（10）

本文设计的基于互联网和计算机虚拟仿真技术的实验教学平台，将理论分析与实验教学融合于一身，能够从理论和实践的双重视角分析工程机械运动的原理，利用虚拟仿真实验平台实现工程机械理论与实践的统一，为工程机械专业教学活动提供了一个动态化、智能化、交互性的教学与实验环境[8-9]。该虚拟仿真实验教学平台能够通过视频、图像等方式将机械设备的工作过程进行动态化展现，产生更加直观和生动的教学效果，使学生更容易掌握工程机械运动的原理。

依托于互联网和大数据的计算机仿真平台的突出特点是智能化，可以提供更多种类的教学模式和实验模式；在交互性的表现方面具有强大的AI性能[10-11]，易于教师与学生的互动和交流，学生在选择性学习方面有了更大的自主性。由于虚拟仿真实验教学平台的教学资源由网络和大数据平台提供，一方面可以保证所提供的工程机械模型的科学性、时效性和多样化，能够应对不同方向的教育教学任务；另一方面也提高了教学资源网络的共享性和开放性，节约了教育教学成本。

本文设计的基于网络与计算机虚拟仿真技术的工程机械实验教学平台，是在工程机械设计与机械运动原理的基础上，结合计算机仿真技术和多媒体技术，以更为直观和透彻的方式展现工程机械设备的工作原理。它改变传统实验教学平台中过于抽象和单一的表现方式，具有更好的交互性和实验教学效果。计算机虚拟仿真实验教学平台作为一种新型教育教学系统和媒介，为工程机械实验教学提供了一个高效、稳定和经济的教学方式。该虚拟仿真实验教学平台的最大特点是以虚拟3D的方式呈现，可以在虚拟与现实之间进行转换，是多媒体VR技术在教学中应用价值的体现[12]。学生和教师都可以以用户的身份登录该平台，基于输入/输出设备向虚拟实验平台传达指令并获取相关的结果，反馈的结果包括视频输出、图形输出和文字输出等不同的形式。平台还能够依据登录者的要求提供更加完整的实验数据、实验图形及工程机械各种参数变化曲线拟合等。

工程机械虚拟仿真实验教学平台总体框架主要由平台信息导入模块、实验教学虚拟交互系统和平台信息导出界面等3部分构成。工程机械虚拟仿真指令从输入界面导入，用户的指令需要转换为虚拟的计算机语言并进入虚拟仿真实验教学系统。虚拟交互系统是虚拟仿真实验教学平台的核心模块，按照用户的指令提供平台控制功能、场景虚拟功能、场景选择功能及各种指令操控功能。平台信息导出模块将实验教学虚拟交互系统模块计算和处理过的数据信息、仿真模型以图像或视频的模式显示出来，从理论和实践两个视角展现工程机械运动的过程和基本原理。

2虚拟仿真实验教学平台的基础硬件设计

工程机械虚拟仿真实验教学平台由硬件系统和软件系统两个部分构成，其中硬件部分是实现虚拟仿真系统基础功能的前提和保证，也是软件功能得以实施的实物载体。

用于工程机械虚拟仿真的实验教学平台核心硬件模块包括虚拟上位机、信号控制模块、信号驱动模块、仿真运动平台、信号感应模块和LED显示模块。当用户开始操作平台时，信号模块会将用户的要求和信息以控制信号的模式导入驱动模块，同时虚拟上位机系统参与协同控制，共同控制虚拟仿真平台的工作与运行。虚拟仿真实验教学平台除了具有必要的电机结构、联轴器结构、台体结构、电控装置及运动结构之外，还通过编码器、光栅尺、传感器等与上位机系统连接，以虚拟现实技术为依托，实现工程机械实验教学平台系统的更新与变革。工程机械虚拟平台系统依靠编码器、传感器等读取用户的指令信息，再利用信息控制模块及平台的电控装置，传导信号、输出指令和导出实验教学用的相关数据和虚拟模型。

3实现流程与关键技术

工程机械虚拟仿真实验教学平台的系统软件程序设计，与系统整体框架设计及硬件模块设计相匹配，平台的各软件模块都围绕着工程机械设计的基本理论展开。平台软件的实现流程包括系统用户时域信号的分析和系统频域特征的分析，最终通过对用户需求的分析和平台虚拟程序的运转，输出各类工程机械工作原理视频或图片，以达到提高教育、教学效果的最终目的。

平台启动后，用户按照自己的教学需求和平台使用规则载入原始数据，并开始进行数据转换，提取符合工程机械标准的性能指标值及相关数字信号的空间坐标值。系统的软件模块和软件实现流程能够以程序的方式写入平台系统，也可以按照用户的需求及工程机械的基本原理进行修正，以呈现出不同的信号频域特征和工程机械模型。

虚拟仿真实验教学平台信号的响应速度是衡量平台软件系统功能性的主要指标之一。平台系统在数据信号和系统本身固有特性共同作用下，可以将用户的实验目的及实验要求转化为最终的工程机械虚拟仿真实验结果，并在显示模块中显示出来。初始阶段由用户数据转换过来的信号为阶跃信号，阶跃信号可以直接调动系统平台的资源，但受到虚拟仿真实验教学平台硬件兼容性的限制。当信号无法调动系统平台资源时，就需要将阶跃信号转变为脉冲信号。平台的响应信号实质上由系统内部软件程序的微分方程及其全部的解构成，在系统平台开始进行仿真实验的过程中，基于对仿真信号的传递、识别和处理，能够得到实际的工程机械仿真模拟输出，但在绘制信号的仿真输出曲线时会出现一定程度的系统误差(t)，影响微分方程正确解的总体数量，因而需要对信号传输误差进行有效控制。系统信号输出误差的控制可以通过调整系统硬件参数设定或更新软件程序的方法实现。虚拟仿真实验教学平台的频率响应效率是影响平台信号谐波输入及系统稳态响应的一个重要因素，输出曲线的正弦波相位变化及幅值的变化，是显示虚拟仿真平台基础性能的重要指标之一。当进行虚拟仿真实验时，可以通过修改信号频率的模式，得到若干组数据信号输出值，使虚拟仿真实验教学平台的误差最小化，得到结果最为真实、准确。

在工程机械虚拟仿真实验教学平台的实际应用中，本文采用的UGNX虚拟技术，能够导入各种3D模型制作软件，具有更加良好的适配性和兼容性。在虚拟仿真实验教学中，软件程序的设计主要基于UGNX虚拟技术来实现，包括3D建模、3D渲染和仿真教学模型的优化。利用UGNX虚拟技术进行工程机械仿真实验教学，基于UGNX技术优化虚拟仿真实验教学平台的系统属性和软件实现流程，并按照用户的需求模拟真实的工程机械设备进行场景的选择与设定，添加各种属性和行为。

虚拟仿真软件程序在UGNX内创建并内嵌于虚拟仿真实验教学平台之中，实现工程机械的3D建模。创建仿真程序需要对原始的数据信号进行标准化处理及虚拟场景的交互，导入机械设备模型的三维数据，其中工程机械设备的格式是以系统插件的形式完成的，在数据信号格式的转换中，基于网络和校园内部浏览器向平台输出相关的实验教学数据，确定虚拟仿真实验教学的实施路径，并将最终的虚拟仿真结果以视频或图像的形式更为直观地展现出来。

在工程机械虚拟仿真实验教学中，为了提高三维展示的直观性，工程机械内部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技术将不同的零件辅以不同的颜色，在实验教学中有助于使用者更为细致地观察工程机械的运行原理，认识各个内部零件之间及与设备整体的逻辑关系。与传统的工程机械类实验平台相比，本文设计的仿真实验平台，在仿真的直观性、准确性、交互性及实验课堂教学效果方面都具有较大的优势。特别是在平台系统交互性能方面，利用UGNX技术平衡虚拟仿真平台总体的架构与节点安排，使工程机械设备结构的各种特性都能够全面地展示出来，显著提高教育教学的交互性与智能性。

4实证结果与分析

4.1虚拟平台的功能性验证

首先验证虚拟仿真实验平台的功能性。采用问卷调查的方式对使用了平台的师生进行问卷调查，对于文中提出平台设计的满意度问卷调查统计情况问卷调查结果显示，各专业教师和学生对于虚拟仿真平台的满意度均在95%以上，说明文中提出的虚拟仿真平台相对于传统平台具有良好的功能性和实用性，能够获得更好的实验教学效果。

4.2虚拟仿真平台的性能验证

虚拟仿真技术论文篇（11）

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2012）33-0004-04

1 引言

为贯彻落实北京市教育委员会《关于北京“十二五”时期职业教育信息化规划》的文件精神，利用云计算技术、3G无线网络技术、虚拟现实技术和物联网技术——这些技术催生了应用，应用孕育了技术，探索开发职业院校的虚拟项目、虚拟工艺、虚拟流程、虚拟实验、虚拟车间、虚拟工厂，形成虚拟对象与真实对象的有效对接，虚拟实训与真实实训的有机互补，全面提升职业院校的实训教学的可操性、实效性，避免危险性，降低高成本性、不可逆性和高耗费，为实验与实训提供有力支撑。

2 虚拟实训资源

虚拟实训的概念是利用虚拟现实技术仿真或虚构某些情境，供学生观察、操纵、建构其中的对象，使他们获得类似真实的体验或者掌握知识理论体系的规律。

目前虚拟实训资源是非常丰富的，各大公司开发了很多虚拟仿真软件与开发平台，尤其是网络版游戏仿真软件风起云涌，给开发商和网吧的投资者带来丰厚利润。而职业教育的虚拟仿真软件与开发平台显得相对匮乏，这是因为职业教育涉及各行各业，一个权威的、界面友好的、能满足各种用户需求的仿真平台编辑器尚未产生，而能满足某一领域的虚拟仿真软件与开发仿真平台编辑器很多，如Pro E机械三维仿真平台、VR-Platform三维互动仿真平台和Tina电子线路三维互动仿真平台等。这是因为虚拟技术具有沉浸性、交互性、构想性特征：沉浸性指人能够沉浸到计算机系统所创建的环境中，由观察者变为参与者，成为虚拟现实系统的一部分；交互性指是人能用多种传感器与多维化信息的环境发生交互，如同在真实的环境中一样与虚拟环境中的对象发生交互关系；构想性指人能从虚拟环境中得到感性和理性的认识，进而深化概念、产生新意和构想。上述这些软件都能满足沉浸性、交互性、构想性的特征。

3 职业教育虚拟仿真四层步骤

3.1 专业仿真软件的应用

专业仿真软件很多，其特点是：在调试上，面向图符对象的仿真软件，不须任何编程学习，只需要填充控件或对象，就能仿真大量的应用系统，几乎囊括现代所有领域的可视化、动态仿真系统、图符表示的功能模块。目前职业院校的教师在授课中常使用各自专业的虚拟仿真软件进行辅助教学。例如，TINA Design Suite v8专业仿真软件是针对电路分析、设计和实时测试的软件，它功能强大，易用性极高，具有模拟、数字、VHDL语言、单片机、电子电路和混合电路板以及PCB Layout布线仿真设计环境。学生可以便捷地快速分析开关电源、射频、通讯、光电电路的各种真实情况，生成和调试使用集成的微控制器代码流程图，并在混合电路的微控制器应用环境中进行联动测试。

TINA仿真系统独特之处在于可以通过USB总线控制的TINA Lab II硬件，使计算机变成一个强大的多功能测试与测量仪器，完成从“设计需求”到“物理实现”的自动化设计过程。TINA技术大致分为电气原理图设计输入、混合电路仿真分析、PLD设计、印制板（PCB）自动布线设计等环节。学生会发现TINA是一个易用性极高的高性能电子电路仿真设计工具，而教师更喜爱TINA中包含的结合仿真内核的训练环境等独特功能。如图1、图2如示，分别是电路原理图和面包板上实物元件连线、电路原理图在面包板和PCB仿真。

另外，Pro E仿真软件在机械零件、装配及工艺处理上有强大功能，这些仿真软件在行业内是工程师工作的主要工具。但是这些仿真软件都具有强烈的专业性，专业之间互通较少。还有VMware Workstation虚拟机软件、硬盘分区、Boson NetSim模拟器等仿真软件。

3.2 具有开发功能的专业仿真软件的应用

目前社会上大型3D游戏仿真软件已经很多，制作这些仿真软件的公司开始瞄准职业教育市场，推出许多虚拟仿真软件，它的特点是可以针对不同专业，根据教师的专业需求，设计出某专业课的某些知识点和实训项目的仿真。

首先，采用仿真技术研究可节约大量的研究经费，在一定程度上可替代真实的测试技术研究，至少可以起到相当的指导作用。

其次，能够帮助科研单位把科研工作中积累的许多宝贵知识和经验加以总结，建立相应数据库，得以长期保存和便于检索。

第三，全三维的场景交互有很好的可视作用，其直观性和可交互性得到良好的体现。

例如VR-Platform三维虚拟现实平台软件，该软件适用性强、操作简单、功能强大、高度可视化、所见即所得，可广泛应用于城市规划、室内设计、环境艺术、产品设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、互动广告设计、军事模拟等行业，它的出现将给正在发展的3D仿真产业注入新的活力。

VR-Platform的目标是：低成本、高性能，让每一个学生都能够从“虚拟现实”中发掘出计算机三维的新乐趣，能与自己专业有效融合。

VR-Platform具有良好的系统架构，无论是学生、教师，还是软件开发人员，都可以在不同层次上以不同的开发方式，开发出满足自己需要的各种应用程序。如图3所示，航模发动三维运行与零件装配仿真。

在进行仿真专业课程制作过程中要以行业需求为基准，以专业实训要求为依据，根据不同的行业特点探索行业通用性的操作规范，确保开发的课程能够得到行业认可，最终建立起一批满足行业要求，符合企业操作流程和规范的虚拟技术实训资源。要建立一套完整的虚拟技术实训中心，其硬件条件可根据学校不同条件自行组织，建议釆用主动式立体投影机、无缝软边融合技术的沉浸式环幕、虚拟现实成像及播放仿真平台系统——三通道环幕立体投影系统、高端VR专业图形工作站等设备。

虚拟技术（Virtual Reality）是借助计算机技术及最新研制的传感装置所创建的一种崭新的模拟环境。它是一项综合集成技术，涉及计算机图形学、人机交互技术等领域。它用计算机生成逼真的三维视、听、嗅觉等感觉，使人作为参与者自然地对仿真世界进行体验和交互，最终使得参与者产生身临其境的感觉，并且能直接参与该环境中事物的变化与相互作用。其最大特点是根据教师的不同专业需求，设计出精美的3D仿真。如图4所示，旅游专业介绍圆明园正大光明景区虚拟3D仿真。

3D技术模式主要釆用max、3ds、flt、obj、dxf、dwg、dem，其中flt文件格式是专业虚拟仿真软件MultiGen的专业格式，在实现过中，定义一个3DS Object类就可实现三维建模与仿真。

3.3 物理介入式的仿真软件的应用

由于仿真软件平台开发人员大多是软件工程师，应用仿真软件平台人员只需要关注脚本的编写和项目的真实可操作性，如需美观应要大量的照片，也称之为皮肤，增强3D的可视性。但是人们又提出更进一步的要求——实物操作与虚拟仿真一一对应，而且要求仿真软件能够控制实物的动作，甚至能模拟或预测实物动作的危险，如核燃料棒的泄漏、地震等。这就要求实物的动作过程中有大量的传感器的物理量，经过V/I转换，以及RS232或485的通讯协议，与仿真软件平台中的I/O函数构成事件，形成仿真软件能够控制实物的动作。以机器人为例，如图5所示。

目前通用开发型的仿真软件平台是通过游戏软件移植过来的，已有游戏手柄，它是一种开关量，利用GeyKey（）函数就能调用，还有一种是游戏手套，手套内放置了压力传感器可模拟CS游戏中许多武器的仿真。所以说物理介入式仿真软件的开发应用已近在眼前，但是难度较大，这不但需要开发人员与设计应用人员必须具备软硬件的综合素质，而且应具备相当水平的美术观。

有实物介入式计算机仿真系统将成为职业教育仿真实训教学中的又一个亮点。随着实训仿真技术的发展，实训内容、实训手段、实训设备将发生变革，传统的校内、外实训基地模式将向校内、外实训基地与虚拟实验实训相结合的教育实践模式发展。职业教育对仿真技术的需求异常迫切，这必将会带动一批人加入到仿真在职业教育中的应用研究队伍之中。

3.4 全场景式真实仿真软件的应用

1）大连海事大学船舱模拟驾驶仿真系统。该船舱模拟驾驶仿真系统是仿真的最高境界，实现了实物与虚拟的有机结合。笔者参观了该实训中心，但是没有图片，只能粗略地分析船舱模拟驾驶仿真系统。它是在原有的机舱三维模型基础上，采用MultiGen Creator对相关设备的可操作部件重新建模，并依需对其进行层次结构优化；结合船舶机舱的具体情况，采用Vega对船舶虚拟机舱内相关技术进行实现；并在MFC平台上开发具有实时仿真及交互控制功能的视景仿真系统。

概括起来，该船舱模拟驾驶仿真系统主要包括以下几个部分。

①自定义运动模型的实现。对自定义运动模型的设计思路作了详细分析，并实现了一种运动模型。

②虚拟驾驶舱碰撞检测的实现。对虚拟驾驶舱碰撞检测模型的Volume方法的设计作了详细分析，对碰撞检测模型实现总流程作了详细规划，设计出一种结合BUMP和Z的碰撞检测方法。

③对虚拟设备进行拾取操作的实现。对进行设备拾取操作前的模型部件的创建和处理方法作了详细讲述，并根据机舱内部模型部件的特征，制定操作方案，最后实现模型部件操作和SE2000之间的通讯。

④基于MFC的虚拟机舱视景仿真系统相关功能的实现。对在MFC上的系统总体实现流程做了详细规划，并讲述了基于MFC的虚拟机舱视景仿真系统的相关功能的实现方法，如用户视点在各虚拟设备间切换、视景仿真窗口的全屏显示、场景中各参数能根据用户需要进行设定等。

2）北京石油化工学院的炼油厂模拟仿真。该工业仿真系统是针对真实工业系统的复杂工艺推出的加水模拟系统的解决方案，用实时三维可视化的方式，有针对性地解决工业领域中展览展示、宣传介绍、实时监控、技能培训及技术服务等方面的难题。

该工业仿真系统用真实和缩小的系统模拟了炼油厂的工艺各系统及整体厂区环境外观，并模拟仿真了各设备的结构、工作过程。同时，该工业仿真系统还综合了OpenGL技术、数据库，以及其他多媒体技术、程序开发技术、显示技术、互动控制技术、网络技术。笔者参观了该实训中心，但是没有图片资料，故而也只能粗略地对其进行分析。

①展示功能：可模拟展示工艺系统、机械设备的外观、结构、性能、工作原理等。

②互动功能：可与操作人员互动，具有较好的操作性，操作人员可以第一人称的方式随意地浏览、展示、学习；

③体验功能：操作人员可体验真实工艺系统和设备的所有功能（操作使用、安装施工、故障排除等）。

④教育功能：具有完整的知识库，并具有完善的教育功能（教学、指导、培训、实训、考核）。

4 职业教育虚拟实训资源开发的方法

4.1 成立虚拟实训中心

虽然职业院校虚拟仿真软件的开发与应用都已展开，但大多是教师的个人行为，没有形成职业院校自己的特色，绝大多数的虚拟仿真软件都是购买公司的产品或定制的。在此，笔者提出虚拟实训资源开发的方法。

1）由院、系两级实训基地构成。

2）建议成立院级虚拟实训管理中心，由教务处和信息中心联合管理，系部虚拟实训基地由各系部及相关专业教师组成。职责与任务：教务处负责管理实训中心总体方案制定及相关文件的起草；信息中心担负基于网络环境下的软硬件技术实施和支撑；具有虚拟仿真软件专业背景的教师负责学院虚拟教学的教研和教改工作；同时职业院校的系部负责对各专业的课程、项目、虚拟实验进行宏观指导。

3）各系以专业为依托，构建其虚拟实训基地，由主管实践教学的系主任直接负责。

4）建立专业或专业群的虚拟实训实验室

5）开展对口企业合作

4.2 虚拟实训的方案

1）对来源于实际企业或单位的工作任务或子任务进行虚拟，实现部分核心技能的核心教学；

2）对专业有关实际岗位的某些技能或操作进行虚拟仿真；

3）对某些技能证书的考核环境及操作进行虚拟仿真，实现技能证书的高通过率；

4）对源于企业的真实设计方案、设计工艺、流程、设计策略或算法进行虚拟仿真，实现计算机类的课程实践教学；

5）对源于企业岗位的操作流程或操作规范进行虚拟仿真，实现基于网络环境下就业岗位的实训需求；

6）建立与真实企业环境一致的虚拟工厂和车间，实现校内生产实训和企业实际生产的有机统一。

4.3 提交虚拟实训的成效及成果

1）有关虚拟实践的教学设计、教学方法、教学手段和科研论文；

2）有关学生虚拟实践的作品与成果；

3）有关虚拟实践的仿真平台编辑器建设或案例展示；

4）有关虚拟实践的教学科研立项与成果；

5）有关虚拟实践的教材与专著；

6）有关虚拟实践教学的专业建设、课程建设、基地建设的整体方案及成功经验。

4.4 虚拟实训的教学模式

1）构建“理论学习——虚拟演练——实操训练”的教学模式；

2）虚拟仿真教学能将抽象理论形象化、直观化；

3）虚拟仿真教学为学生提供自由探索的学习环境，培养学生认知能力、理解能力和创新能力。

5 结论

虚拟仿真建设解决方案是特别针对教学资源建设要求和标准进行顶层规划和设计的，虚拟仿真平台编辑器是促进主动式、协作式、研究型、自主型学习，形成开放、高效的新型教学模式的重要途径，是示范性院校和骨干院校展示和推广本校教学改革成果的重要平台。

虚拟仿真平台编辑器是以资源共建共享为目的，以创建精品资源和进行网络教学为核心，面向海量资源处理，集资源分布式存储、资源管理、资源评价、知识管理为一体的资源管理仿真平台编辑器。该编辑器实现资源的快速上传、检索、归档并运用到教学中，实现资源的多级分布式存储、学校加盟共建等，具有虚拟仿真建设管理并能实现精品课程资源和网络教学之间无缝联接。

1）技术特点。虚拟仿真架构合理，安全可靠，具有先进性、实用性、开放性、通用性、标准化等特点。

2）先进性。虚拟仿真平台编辑器运用国际主流的技术，具有先进的技术方案，提高系统的生存周期和运用。

3）规范性。基于国际、国家、行业标准，实现资源的互通互导。根据专业教学资源内容、形式、标准、所需存储空间等特点，遵循通用的网络教育技术标准，通过网络开发和数据库技术，将虚拟仿真资源集成为资源库。

4）安全性。系统方案中考虑的安全策略和安全机制包括：根据不同的业务要求，采用不同的安全措施；设备、数据介质等某些关键部分考虑备份和冗余配置，保证其发生故障时不影响整个系统的正常运行等。

5）开放性。采用.net开发架构和三层B/S系统结构，实现跨越UNIX、LINUX和Windows仿真平台编辑器运行。

6）扩展性。在硬件方面，对用户设备支持对系统进行灵活配置和组合，相关软件能方便地升级和更新，系统容量保证满足用户量的考虑；在软件方面，提供二次开发功能函数包，适应不断拓展的应用空间。

7）自主学习。提供完善的讲授型网络课程库、多媒体课件库、素材和案例库、专家答疑辅导系统，使用者可以自主完成专业课程学习。

最后感谢大连海事大学、北京石油化工学院、北京掌宇集电科技有限公司、中视典数字科技有限公司和北京森汉科技有限公司提供的有关资料。

参考文献

[1]王洪兴.虚拟现实技术在高等职业教育中的应用探讨[J].中国教育技术装备，2011（30）：132-133.

[2]续志学.关于高等院校建立虚拟教学实验室网络平台的探讨[J].中国教育技术装备，2011（18）：124-126.