虚拟仿真技术应用范文

虚拟仿真技术应用篇1

1虚拟仿真技术在基础医学教育中的应用

基础医学教育中的教学方式一般分为理论授课和实验操作两部分。其中理论教学的方式是课堂讲授加传统医学插图，学生大多感觉学习过程枯燥、不好理解、不好记忆。而利用虚拟仿真技术可以在虚拟的环境下，将人体各器官的解剖、生理学、病理学的数学模型存在数据库中，利用计算机显示屏上有意识地显示某些细节，学生可以将病人的各种病变部位分开或合在一起观察病变情况，同时可以利用此技术培养学生的人体解剖理论的认知能力。举例来说，目前解剖教学上应用的虚拟仿真人体解剖图的数字化的解剖图谱，利用这一图谱，学习者在虚拟的环境中可以自由地选择、观察、移动虚拟对象，并且虚拟的组织器官还能及时给予学习者感官上的反馈，这样就更容易理解和掌握解剖结构。比较典型的应用实例就是利用“虚拟人”数字化数据集进行三维重建，即“人体数字化解剖学”研究，创立虚拟仿真解剖学，同时提供CT、MRI及PET等方面的断层图像，进行一系列医学临床、教学及研究的虚拟模拟。具体步骤就是利用一台人体虚拟解剖电脑，教师可以讲授人体各部分结构的解剖知识，学生也可以在虚拟的组织和器官间的模拟操作感受触觉反馈，使学生更快地掌握手术要领和技术。学生在课堂上能以三维的形式看到人体数千个解剖结构的形状、位置及器官间的相互空间关系等，学习兴趣和效果显著提高。

2虚拟仿真技术在临床医学教育中的应用

在临床医学教育中，临床实践是重要的教学方式，临床实践是对医学学生动手能力培养的重要环节，加强实践技能训练已成为医学教育改革的重点。虚拟仿真技术引入医学临床实践教学是非常行之有效的教学方式。虚拟仿真技术在临床医学教育中最显著的应用是虚拟手术教学，即通过虚拟临床手术技术让学生在手术之前学习新的手术方法和流程，练习所制定的手术计划，在虚拟仿真手术之后，也能让学生温习或重复全部手术过程，并且能够对学生的临床技能进行一个客观的评定。现今医学院校的学生和教师都不能只是局限于书本的知识，必须不断地学习和提高自己的临床技能，而在实践中常会遇到教育资源有限的问题，解决这一问题行之有效的手段就是利用虚拟仿真技术模拟复制手术场景，让学生不断在虚拟现实场景中进行实践训练。这种应用虚拟仿真技术的临床实践教育方式不仅可以让教师在教学中演示不同策略的手术流程，教授学生应对各种突况、避免手术失误、降低手术风险、减少病人损伤、提高手术成功率，而且同时还节约了教育资源，具有零风险、可反复操作等优势，学生可利用它完成手术的各个操作步骤，并对操作的过程和结果进行分析和总结，达到更多地积累临床实践技巧和经验的目的。虚拟仿真技术应用于医学临床实践教学能使学生有更多接触临床的经验，可以提高学生临床技能操作的能力、临床综合诊断思维能力，还可以激发学生的学习热情和潜力，使他们能够运用课堂上所学的临床理论知识较快地掌握临床诊疗实践规律，还有利于学生职业道德和行为规范的养成。

3虚拟仿真技术在远程医学教育中的应用

在远程医学教学中，经常会由于教学设备、试验场地或教学经费等方面的原因，使得一些应该开设的教学内容无法进行。利用虚拟仿真技术可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以学习各种各样的知识，获得与现场学习一样的效果，从而加深对教学内容的理解。以往对于一些医学实验，在远程医学教学过程中一般采用电视录像的方式来取代实验课程，学生无法直接参与实验，利用虚拟仿真技术进行虚拟远程医学实验，则可以增加学生动手学习的机会。虚拟仿真技术应用于远程医学教育的基础是基于远程医疗的分支网真医学，即远程呈现医学，它把专家的知识通过通讯网络传输到需要的远程位置，在远程医疗应用领域发挥其独特的优势。网真医学是虚拟仿真技术的一个全新领域，它结合了高清视频、音频和交互式组件（计算机软件和硬件），在网络上创建独特的“面对面”体验的新型技术。使用者可以进入某个共享网络空间的图形环境，以远程控制操作或观察为目的的进行人机通信和交互，用这个方法帮助医生有效地进行手术和诊疗。网真医学应用与远程教育可以确保医学生以更有效的方式进行培训，例如记录操作过程、让学生探讨操作细节并拥有沉浸于运作房间的感觉。医学学生可以进入虚拟的手术是或实验室，在虚拟环境下激励一个完整的操作过程，教师也可以将操作中常见问题反馈给学生，从而提高每个人对某个问题的训练。利用虚拟仿真技术可以创建大量的三维人体组织结构，用于医学教学。随着网络技术的飞速发展，把创建的三维医学教学资源应用与远程医学教育，可以使学习者随时随地的学习，是资源得到充分利用。虚拟仿真技术应用于远程医学教育可以将生动的动态三维场景展现给学习者，提高了教学的质量和效果。

4虚拟仿真技术在医学教育中应用的意义

医学教育注重的是直观、形象、生动，传统的医学教学往往不够生动，难以具体化，难以直接展示人体的结构，疾病发生及发展过程等教学内容，同时又存在着医学教学成本大，不可重复执行的问题，这些弊端对学生更好的掌握医学知识极为不利。为了改善原有医学教学模式中存在的这些问题，使虚拟仿真技术应用于医学教学中的教学模式意义重大，该教学模式不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教师在教学中提供方便，从而达到提高教学水平和科研水平的目的。

作者:姜燕 李亢 单位:湖北医药学院

参考文献:

[1]赵群,娄岩主编.医学虚拟现实技术及应用[M].北京:人民邮电出版社,2014:200-203

[2]王晓,姜燕.计算机技术在医学领域中的应用[J].科技世界,2013(18):15,30

[3]张晗.虚拟现实技术在医学教育中的应用研[D].济南:山东师范大学,2011:39-43

[4]范敏,戴培山.人体解剖生理学课程引入虚拟现实技术的教改探索[J].科技文汇,2014(10):103-104,111

[5]王文军,李冰,安川林.虚拟仿真技术技术在医学教学中的应用初探[J].中国医学教育技术,2008:231-233

虚拟仿真技术应用篇2

关键词：虚拟仿真技术；印刷包装实验教学；印刷机操作

新工科和工程教育认证对学生的实践操作能力和科技创新能力提出了更高的要求，理工类高校开始着手探索新的实验实践方法，提高学生的动手操作能力，以适应快速发展的印刷行业[1]。印刷工程和包装工程专业都属于应用叉学科，学科属性的特点决定了本科层次人才培养定位在“培养具有较强实践能力和创新能力的，适应于行业发展需要的复合型高级专门人才”[2]。因此，在印刷包装专业教育过程中，实验实践教学的重要性不低于理论教学，并且经过多年的发展与探索，印刷包装专业教育不断规范，质量逐步提高，印刷包装实验实践教学也在逐渐完善。但是，针对大型印刷设备的实验实践教学一直都没有合理、合适、有效的教学手段。虚拟仿真教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境，因此，虚拟仿真技术是对传统实验实践教学有效补充[3]。将虚拟仿真技术引入印刷包装实验教学中，可以让每一位学生无成本体验印刷设备的操作，掌握设备相关参数的设置和故障解决方法，将大幅提高印刷包装实验教学的质量和效率。

1目前印刷包装实验教学现状

印刷工程和包装工程专业的实验教学一直都是教学环节中不可或缺的部分，实验教学为理论知识的运用提供了方式方法，并且在新工科的教育背景下，印刷包装实验教学也得到了快速发展，但是仍面临着一些不足。

1.1小型印刷适性仪实验教学

目前对印刷设备的基本原理和工艺流程的实验教学基本依赖于小型印刷适性仪，印刷适性仪体积小、占地小、价格便宜，高校实验室可以购买多台套，以满足较多学生的需要。但是印刷适性仪与真实的印刷机在实操上差别较大，学生仅能对设备理论进行一定的实验验证，不能真实体验印刷设备的实操和故障分析。

1.2大型印刷机实验教学

印刷设备体积大、占地大、价格昂贵，购买的高校不多，即使有实力购买，也仅1台套，因此也存在一些问题：1）人机比太高。由于学生人数较多，而印刷设备仅1台套，人机比太高，在额定的实验学时里无法满足每一位学生系统性学习设备操作，对于印刷故障分析更是无法较好地完成，进而导致实验教学质量下降和效率低下。2）实验材料消耗大。印刷设备开机需要消耗大量的人力、电力及财力资源，相关耗材主要有：印版、承印物、油墨、润版液、清洗剂等，一旦开机后设备为连续工作状态，材料消耗量大，成本高。学生在初期学习时，操作不熟练会造成设备损坏，同时还会影响设备的精度，设备的折旧率较大，造成的损失比较严重。3）设备操作复杂。大型印刷设备操作环节复杂，需要有一定的操作经验和熟练程度，学生在初期学习时，尤其是女生在面对这个“庞然大物”时会有胆怯，这需要一个适应过程，任何贸然操作都会有一定的事故风险。另外，实验学时也满足不了积累经验的长时需要。

2基于虚拟仿真技术的印刷包装实验教学优势

2.1虚拟实验的理念

虚拟实验室(VirtualLaboratory)概念是由美国弗吉尼亚大学的威廉ꞏ沃尔夫(WilliamWolf)教授于1989年首先提出的,它描述了一个基于网络通信技术和多媒体仿真技术的虚拟实验室环境[4]。虚拟仿真技术可生成一个三维可视化虚拟环境，借助人机交互设备和位置跟踪设备，把人的控制信息和现实中的相关空间信息传递到虚拟现实环境，从而把人、现实世界和虚拟空间结合起来，融为一体[5,6]。虚拟仿真技术已被越来越多的学科引入，尤其是在大型、危险系数高的设备实操上，比如航天领域、化工领域、消防领域、各种车辆领域等。

2.2基于虚拟仿真技术的印刷包装实验教学优势

1）虚拟场景的真实化。印刷设备的虚拟场景以真实印刷车间为背景，较好地还原了印刷车间内部场景，这使学生在操作时更熟悉真实印刷车间，为后期实习和工作提供了适应期。虚拟印刷车间里除了有印刷设备，还有温湿度调节、看样台等，还可以根据需要增加纸库、印版打孔和清洁平台等。学生不仅可以进行印刷设备的操作，还可以进行上机印刷前的准备工作和印刷后的质量测控等操作，体验感更加真实。2）虚拟印刷机操作流程的可反复性。大型印刷机体积大，操作复杂，教师在实验学时中仅能讲解一遍设备操作流程，留给学生实操的学时较少，即使有一定的操作时间，也仅能让学生体验危险系数较低的操作环节。整个教学环节中，教师不仅需要进行讲授和操作，还需注意学生操作的安全性，实验负担较重，而学生大部分时间都在听和看，实操时间少，最后的实验教学效果远远达不到教学目标——通过该实验使学生能够掌握印刷设备的操作和故障解决。虚拟印刷机可保证每位同学一台套操作系统，与教师讲解同时进行操作学习，在后续的实验环节，可独自反复进行印刷设备操作，没有任何印刷耗材的成本，这种虚拟教学环境可大幅提高学生掌握印刷设备操作的效率。3）设备故障分析和解决的可操作性。对于印刷包装专业学生，掌握印刷设备操作流程仅是第一步，更关键也是更难的学习环节在于印刷设备故障的分析和解决，这需要学生积累一定的实操经验后才能真正掌握。通过对印刷设备故障进行分析，可以对理论知识有更深刻的理解，也可以更冷静地面对实际印刷设备操作过程中出现的各类故障。但小型印刷适性仪由于结构与印刷设备差别较大，不能体现出完整的印刷故障种类；大型印刷设备在实验教学中无法实现让学生学习多种印刷故障。虚拟印刷机拥有故障题库，基本包括了所有在实际印刷设备操作过程中遇到的故障，学生可通过反复、大量的故障分析操作，快速积累实操经验，为后期大型印刷机实操打下良好的基础。

3柔印虚拟仿真实验的应用

印刷工程和包装工程专业学生的柔印实验曾使用过柔印适性仪，但是满足不了印刷机实操的要求；也曾使用过柔性版印刷机，但是其体积大、操作复杂，在实验学时里无法让每一位同学进行实操，教学效果不理想。实验室引入虚拟仿真技术后，可以真实再现印刷机工作场景，也提供了印刷机反复实操的机会，学生通过虚拟印刷机的操作，可快速掌握印刷机操作流程，通过故障题库积累解决印刷机故障问题的经验。

3.1柔印虚拟仿真综合性实验

柔印虚拟仿真综合性实验包括实验设计、实验操作、印刷样张评价、故障练习四个方面。1）实验设计。柔性版印刷机在印刷过程中主要涉及到的参数有印刷压力、印刷速度、套准精度、墨量变化等方面，学生可以自主选择三个参数进行实验设计，比如：印刷压力的增大或减小、印刷速度增大或减小、某一颜色墨量减小或增大。2）实验操作。在本次实验中实验操作分两步，一是根据老师讲解学校虚拟印刷机的操作，二是根据实验设计进行虚拟印刷机的操作。掌握柔性版印刷机实操是本次实验项目的教学目的之一，虚拟印刷机形象地展示了柔性版印刷机的每一个细节，包括输纸结构、印刷单元、干燥单元、印后加工单元。每一位学生都可以在教师讲解下学习印刷机的操作步骤，再进行反复操作，这个过程没有任何印刷耗材的成本。掌握印刷机的实操后，可根据实验设计进行印刷参数的设置操作。3）印刷样张评价。印刷样张是体现印刷参数变化的载体，虚拟印刷机除了提供印刷机操作界面，还有可显示印刷样张的界面，每一步操作后都可获取一张新的印刷样张。同时也提供了可以进行印刷样张虚拟测量的仪器，可以测量密度、网点扩大、叠印率等质控指标。在印刷参数改变后可以获取新样张，通过虚拟测量仪器测试样张上各色的密度、网点扩大和叠印率，进而分析印刷压力、印刷速度和墨量变化对质控指标的影响。4）故障练习。为了提高印刷机操作的熟练度，虚拟印刷机提供了大量故障练习题，学生可以随意选择练习题进行实操，通过故障分析和解决的反复、大量操作，学生可快速积累一定的实操经验，为后期实习和工作奠定一定的基础。虚拟印刷机以印刷机操作时间和印刷耗材成本为基准，对每一道故障练习题进行成本核算。学生在进行故障练习题的操作时，只有时间短、操作准确、不浪费耗材才能获得较低成本，这也促使学生反复进行故障练习题的操作。在这个过程中，学生不仅可以收获印刷机操作的熟练度，还可以积累一定的故障分析和解决经验。

3.2实验考核

本实验考核分为三个部分：实验设计和操作、实验数据分析和故障练习成本。1）实验设计和操作。实验设计和操作部分主要考核实验设计的合理性和实验操作的正确性，实验设计是否能够体现出柔性版印刷机的重要印刷参数；虚拟印刷机操作的正确性，比如印刷参数设置的正确性；印刷样张获取和测量的准确性，样张变化与印刷参数的变化一致，虚拟测量仪器测量准确。2）实验数据分析。学生能够记录测量数据，对数据进行分析，表示出随着印刷参数的变化，质控指标的相应变化情况。数据记录完整，数据分析合情合理。3）故障练习成本。每一道故障练习题都会显示总成本，教师在服务器上就可以清晰看到每一位同学的印刷成本，以此作为实验考核的指标之一。

3.3实验完善

虚拟印刷机在印刷样张质控指标的测量方面有待完善，可以改善测量仪器显示真实度，测量数据模拟的多样性，增强学生的测量真实感。

4结语

虚拟仿真技术的引入改变了固有的印刷包装实验教学模式，解决了教师教学困扰和学生实验学习困难。教师在教学中可以更完整地讲解印刷机操作的细节，也有时间解决每一位同学的实验问题；而每一位同学都可以体验印刷机的操作，还可以反复、大量进行操作，这些都是以往的印刷机实验教学所不能实现的。未来，可以将更多的虚拟仿真技术引入到实验教学环节中，以培养学生综合设计和创新能力为出发点，构建高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟仿真实验和远程控制虚拟实验等教学资源，不仅可以提高教师教学能力，还有利于更好地调动学生的学习积极性，更好、更快地实现培养和锻炼创新型、复合型应用人才的目标。

参考文献：

[1]杨京渝,彭丽,蔡振华.新工科下虚拟仿真技术平台在电气类专业中的应用探讨[J].科技风,2021,10:111—113.

[2]焦利勇.印刷工程专业三层次递进式实验教学探索与实践[J].轻工科技,2013(3):139—140.

[3]陈润,孙界平,琚生根,等.构建计算机虚拟实验教学质量保障体系[J].实验技术与管理,2017,8(34):107—110.

[4]曾芬芳.虚拟现实技术[M].上海:上海交通大学出版社,1997:10—13.

[5]杨卓,郑亚雯,陈英,等.虚拟仿真技术在轻化工程(染整)实践教学中的应用[J].纺织服装教育,2021,5(36):482—486.

[6]孙福臻.虚拟现实在染整生产线设计中的应用研究[D].杨凌:西北农林科技大学,2010:50—56.

虚拟仿真技术应用篇3

1虚拟仿真技术能创造情景教学，充分调动学生学习的积极性

情景教学法是适合中职院校学生的一种教学方式，提升学生的学习兴趣，使学生可以更快的融入到课堂教学中，情景的设计可以和实际情况相结合。虚拟仿真技术就是实现可以在课堂上给学生模拟真实环境的平台，培养学生的实际操作能力，改变目前只能进行理论教学的现状。

电子技术教学中更多是进行电路的教学，虚拟仿真技术可以有效的将真实的电路工作情况给学生呈现出来，让学生可以亲自观察所有复杂的电路情况。使教学不再局限于苦思冥想的抽象理论教学中，而是能够更直观、更明了在虚拟平台上给学生展现出来，让学生直白的理解理论知識。例如利用flash动画将PN结的多子的扩散和少子的漂移直观的表现出来，以利于学生对PN结概念、形成过程以及导通条件的理解。

再如将电子技术教学中放大电路的电阻、电容、晶体管、电源通过虚拟技术multisim模拟出来，再采用multisim里模拟测量工具直观的测出电压、电流的关系，从而更好地理解晶体管的放大、饱和、截止，以及放大电路三种组态。有了直观的呈现，学生就会产生学习积极性，学习积极性得到提高就解决了学习的根本问题。

2虚拟仿真技术能架起理论与实践相结合的桥梁

课堂上学生的参与度直接影响着课堂气氛，虚拟仿真技术可以让学生有身临其境的感觉，让学生更主动的参与课堂教学，对知识的掌握更加牢固。中职院校进行电子技术教学时的重点就是电路教学，可以利用虚拟技术将实际的电路操作台在课堂上模拟出来，让学生可以真正的动手将电路中出现的各种问题进行解决，从实际操作中掌握知识点、理解理论知识，将理论教学和实践教学相结合，使学生毕业后更容易接手实际工作，达到出校园就有能力进入社会的培养目标。

3虚拟仿真技术中穿插小组探讨式教学，更有利于学生创造力的培养

探讨式教学可以培养学生的思考能力和自主学习的能力，电子技术教学仅仅依靠教师是不够的，更多的是需要学生自己进行探索，将教师讲授的知识自己实践、验证之后才能更好的掌握，虚拟仿真技术在课堂上的应用就是给学生提供一个自主学习、合作学习探讨的平台。

电子技术教学中对电路的分辨是所有教学的基础，对于电路的理解和学习，可以让学生以小组的形式利用仿真虚拟技术系统来进行自主学习，找到各种电路图之间的区别，加深学生的记忆，从而更好的掌握对电路图的分辨能力。例如同一个电路各组件可以有不同的取值，让学生一小组讨论各取值之间的理论情况，通过Multisim等仿真技术加以验证。

再例如让学生通过学习整流电路理论的学习，各自设计整流电路，最后在Multisim实现出来，以小组的形式讨论谁的设计更成功，成功了，成功在哪？失败了，错在什么地方。通过小组的探讨，与其他同学设计结果的对比，学生能找到自己的问题所在，从而更好地培养学生的创造力。

而且虚拟仿真不需要耗材，在虚拟仿真软件上面可以随意设置原件参数，也不会把设备烧坏，这样更有利于学生大胆的尝试和创新。

4应用虚拟仿真技术存在一定的挑战

目前虚拟仿真技术并没有在所有院校的电子技术教学中得到应用，主要原因就是没有专门的教师对这项技术进行学习，还无法完全掌握这门技术以便应用到实际教学中，因此，想要更好的应用虚拟仿真技术，首要条件就是要在学校内组建一支教师队伍专门进行该技术的研究学习，熟练掌握是基础，还要有能力对其他教师进行指导，使虚拟仿真技术在电子技术教学中得到普及。进行电子技术教学的教师更应该积极主动的进行学习，使课堂教学的气氛更加轻松愉快，学生的学习效果得到提升。

5虚拟的模拟操作应该与实际操作结合起来进行教学

虚拟仿真技术虽然可以在课堂上让学生体会实际操作的感觉，但是却不可以完全代替实际操作，因为模拟操作系统是人工设置的，很多实际操作中会出现的情况在虚拟系统中并不能够完全体现，所以仿真虚拟系统的应用在电子技术教学中只是起到了辅助作用，实际的操作练习也是很重要的，绝不可以将实际操作的重要性忽略掉，而是应该将两者的优点结合起来，进行综合教学，有效的提高学生的电子技术操作水平。

6结束语

我国科技的进步发展在中职教学中得到了充分的体现，尤其在电子技术的教学上更是有着很大的意义，虚拟仿真技术在中职的电子技术教学中得到应用是提升学生实际操作能力的途径之一，使学生未来适应工作的能力得到加强，让学生走出校园就可以得到企业单位的认可，增加学生的就业概率，使学生在竞争力极强的社会上更容易站稳脚跟，获得更大的发展机会。

参考文献：

[1]陈闽蜀.虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用分析[J].兰州教育学院学报，2015（03）：111-112.

[2]徐冬冬.中职电子技术教学中虚拟仿真技术的运用[J].大东方，2016（04）：195.

作者简介：李承玉（1983-），男，云南保山人，讲师，理学学士，研究方向：电气自动化。

来源：山东工业技术 2017年13期

虚拟仿真技术应用篇4

关键词：虚拟仿真技术；实践教学；学习场景；教学训练

一、概述

虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。虚拟现实技术是先进的人――计算机接口技术，其实质是利用计算机产生一个三维的、基于感知信息的临场环境。人可以参与和控制环境，同时环境能够对人的控制行为做出动态的交互反应。系统仿真技术是随着计算机技术的发展而形成的新兴学科，它是通过建立真实系统的数学模型，利用计算机来达成对系统的分析、研究、设计等目的。目前，虚拟仿真技术在军事、教育、医学、工业设计等多个领域都得到了应用。在教育教学领域，虚拟仿真技术能够进行教学活动或实验操作的模拟，具有经济性好、安全性高以及可重复等多种优势，已经开始替代某些费时、费力、费钱的真实试验和教学演示，对传统的教学活动产生了强烈冲击，引发了教学领域产生一系列深刻的变化。

虚拟现实仿真技术在高职实践教学中应用研究的意义：利用虚拟仿真技术可以构建一个虚拟的实训场地和教学场景，在没有实际设备的情况下可以有效提高教学效果。并且可以减少高职院校因设备不足的高额开支。通过仿真技术可以进一步整合教学资源，提高实训设备的利用率，提高学生知识和技能。在教学中对仿真技术感兴趣的学生可以做再次开发，这样能更好的提高实践教学效果和学生的实践应用能力。

二、虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的研究内容

传统设计是设计者根据产品用户的需要，将所设计产品的结构通过图纸表现出来，经过计算或者经验认证后，再投入生产试制中进一步检验其结构设计的正确性与合理性。而虚拟现实仿真技术在实践教学应用研究中主要体现在以下几个方面：

1. 利用虚拟现实仿真技术开展三维模块实践教学的应用研究

Solidworks作为一款三维设计软件，功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，学生能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的设计应用到虚拟设备中。

在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。

（1）全动感用户界面：

①只有SolidWorks 才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了界面的零乱。

②崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。

③用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。

④特征模版为标准件和标准特征，提供了良好的环境。用户可以直接从特征模版上调用标准的零件和特征，并与同事共享。

⑤SolidWorks 提供的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。

（2）装配设计：

①在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。

②SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。

③用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。

④镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。

2. 利用虚拟现实仿真技术开展三维动画交互实践教学的应用研究

虚拟现实系统的目的是为了开发虚拟现实应用，所以任何一个完整的细腻显示系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能的图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或者虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟显示应用软件开发平台。VRP（Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP）即虚拟现实平台，VRP是一款由中视典数字科技有限公司独立开发的具有完全自主知识产权的直接面向三维美工的一款虚拟现实软件。VRP可广泛的应用于城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害等众多领域，为其提供切实可行的解决方案。

三、虚拟现实仿真技术在实践教学中拟解决的关键问题

1. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，有效地避免了高校实验实训设备不足的影响因素。学生通过虚拟实验项目的学习与训练，减少其真机操作时出现许多失误问题。

2. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，教师利用虚拟现实仿真技术教学时，与实训室技师经常切磋技艺、探讨操作问题，提高了教师的实践教学水平。

3. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，改变了学生被动学习的方式，提高了学生学习兴趣、综合实践能力和高职实践课堂教学效果。

四、结束语

随着科学技术的不断进步，虚拟现实仿真技术也进入了一个充满活力和具有广阔市场前景的高新技术领域，它的出现也渐渐取代了传统模式中许多教学的新方法与新手段。目前，利用我院现有和二次开发虚拟现实仿真实训软件系统，进一步完善学院虚拟仿真实训室的硬件和软件设施，构建虚拟实训室崭新的教学与学习场景，实施机电产品虚拟仿真设计、制造、装配等模块实践教学的应用与研究。对提高我院课堂教学改革实践效果，具有深远的意义。

参考文献

[1] 尹湛华，朱海洋. 虚拟仿真技术在高职实践教学中的比较优势[J]. 南昌高专学报，2008（08）

[2] 王岚等. 虚拟实现EON Studio应用教程[M]. 天津：南开大学出版社，2007

[3] 何江华. 计算机仿真导论[M]. 北京：科学出版社，2001

虚拟仿真技术应用篇5

【关键词】虚拟仿真技术建筑工程工程施工

中图分类号：TU198文献标识码： A

工程建筑的信息技术研究与开发，包括工程信息化技术和括管理信息化技术。在建筑工程生产的过程中加强信息化技术的开发，不仅可以提高工程建筑的生产效率，还可以有效提高工程的生产力，提高建筑企业的管理水平。从建筑企业施工应用的需要，结合信息化技术的发展，对虚拟仿真技术实际应用于工程建筑施工中的现状进行分析。

一、虚拟仿真技术概述

仿真是基础学科，通过对理论和相似原理及模型、信息等相关技术作为基础，借助计算机设备作为工具，进行实际的或者设想的动态的综合实验技术研究。有着可控性和无损坏性等优势，而且耗费小，可以多次重复试验，具有强大的生命力与潜力，是目前比较经济有效的综合技术集成法，可以推动科学技术的进步与发展[1]。

仿真是系统模型的创建，通过对模型的试验与研究，进行各种技术的设计，系统的创建可以是机械、土木、电子等类型，也可能是社会、经济与管理非技术的系统类型。虚拟仿真技术已实现了深入的研究也发展，并且和控制、系统及计算机的发展有着十分密切的关系。控制、系统等工程技术的发展推动了虚拟仿真技术发展的脚步，计算机技术则为仿真技术的实现提供了基础的工具和表现方法。

仿真模型可以类似预测器，通过系统的运行，为用户提供系统运行的信息与资料，使用户更好的进行项目的更改与决策实施效果分析。仿真模型就是一种训练器，通过系统的操纵，实现对技术人员或者管理人员的控制。尤其应用于建筑工程领域，虚拟仿真技术能大幅度降低系统研制的成本，使系统保证安全、可靠的运行[2]。

二、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的意义

虚拟仿真技术应用于建筑工程施工中，可能使工程施工前对工程实际的结构位置进行了解，对多种工程施工方法进行尝试，计算出详细的工况应力，使工程设计方案进一步优化，对于工程施工来说具有重要意义。

1、优化施工方案

建筑工程施工中选择何种施工方案，如何对施工方案进一步优化，是工程施工中一直难以解决的问题，这是由于工程施工的鲜明特点决定的，工程施工具有不可重复性，所以，只是凭借工程施工经验，对施工方案的选择进行预估就具有十分明显的局限性。

2、技术革新与引进

建筑工程施工的虚拟仿真技术可以使施工的技术人员实现低成本的施工工艺试验，为新工艺的创新提供了广阔的发展空间，使工程设计人员更好的发挥设计的优势，设计出真正具有实际效果的新技术，使建筑工程施工能够对技术进行大胆的革新，对新技术更快的引进，降低由于使用新技术为工程施工带来的风险。

3、工程施工及建筑市场的管理

工程施工的虚拟仿真技术可以通过预前的模拟仿真施工，对工程施工管理中管理质量、管理安全等进行隐患的排查与预防，强化管理使工程施工质量得到进一步的提高。

建筑市场需要建立规范的标准，虚拟技术可以应用于建筑工程的招投标过程中，通过仿真施工对评标起着重要的参考作用，也可以实现评标的透明化与公正化。

4、安全与生产的培训

建筑工程施工过程中，通过虚拟仿真技术的直观显示，可以更好的应用于工程生产技术流程的培训与安全生产的培训，使施工人员更好的了解工程施工，保证施工安全。

5、虚拟仿真技术带动建筑行业的发展

建筑工程施工行业引入虚拟仿真技术，可以使建筑工程行业全面的发展与进步，使城市规划与市政规划进一步的完善，实现投资意图，更好的开展市场营销。

三、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的现状

虚拟仿真技术作为新兴的学科，并没有形成体系。目前为止，对虚拟仿真技术的应用与研究主要在三方面开展：

虚拟仿真技术建造理论研究，通过建造理论研究，为虚拟仿真技术提供了坚实的理论基础。为建筑工程领域实现可视化的仿真再现，使工程建筑实现更精益的建造、更敏捷的建造等研究方向。这些研究方向，组成虚拟建造核心的技术。

虚拟仿真技术应用于建筑工程中，一般应用于软件研究与系统的开发，例如：CAD技术与虚拟仿真技术的应用结合等方面如对虚拟技术于建筑的设计、建模与仿真中的研究与应用。我国对虚拟仿真技术建筑工程的应用也有了很大的发展，例如：上海正大广场，通过创建虚拟仿真系统，实现了商业建筑与城市场景的虚拟和温游，在建筑物真正建成前，就实现了建筑物建成后的环境虚拟显示。对正大广场钢结构的施工方案，也进一步的选择与优化，通过虚拟仿真技术的应用，为工程施工带来了十分重要的资料与信息经验[3]。

四、虚拟仿真技术在我国建筑工程施工中应用的展望

虚拟仿真技术可以在建筑工程行业取得重大的发展和进步，与计算机行业的发展有着重要的联系，可以说是计算机技术的发展，带动了虚拟仿真技术在工程施工中的应用。

1、虚拟仿真系统对于开发与应用的硬件要求比较高，所以，有必要建造专业的实验室进行虚拟系统的研究，这需要从国外进口设备与软件，需要投入大量资金。而且系统实验的演示效果受研究设备限制，并不适合到处移动。

2、我国对建筑工程的单项开发，也需要国外进口的VR软件平台。我国缺少建筑工程施工中的虚拟仿真系统集成软件，建筑工程施工受很多条件的限制，如果开发项目需要提高工程成本，满足建筑工程集成的软件系统，可以使单项的工程开发提供开发的平台。

3、建筑企业需要引进大量专业的软件人才，进行培养，使软件人才成长为建筑企业发展的主力，但是，专业人才的引进，需要建筑企业投入大量的资金。我国很多大型的建筑企业都有自己企业的设计研究院，这就为技术骨干的培养创造了条件。而且我国建筑工程技术人员已经掌握了一定的软件开发能力，高等院校与技术研究院也对工程中计算机设计软件进行了开发与研究，为计算机集成技术进行了深入的探索与实践，取得了重大的成果。可以说，我国的建筑工程施工行业伴随着计算机技术的发展逐渐完善，使仿真技术获得了实际推广的可行性。

虚拟技术中应用了并行计算的新方法，使仿真平台与编程技术得到更大的开发性，可以应用于更广阔的领域。

建筑企业可以和专业研究院进行合作，对高校与科研机构的专业人才进行合理利用，对虚拟仿真系统进一步的开发与应用。当前社会发展是高新技术的发展，也是信息技术的发展，建筑工程企业一定要对新信息和新技术进行吸收和利用，使工程施工技术实现更大的进步与发展，使建筑工程企业早日实现现代化的管理与施工，使建筑企业提高经济效益，获得更大的市场竞争力。

参考文献：

[1]张利,张希黔,陶全军,等.虚拟建造技术及其应用展望[J].建筑技术,2013, 34(5).

[2]王红兵.虚拟现实技术回顾与展望印[J].计算机工程与应用,2011(1).

虚拟仿真技术应用篇6

关键词：系统仿真 设计

一、系统仿真技术

所谓仿真就是建立系统的模型（数学模型、物理效应模型或数学-物理效应模型），并在模型上进行实验和研究一个存在的或设计中的系统。这里的系统包括技术系统，如土木、机械、电子、水力、声学、热学等，也包括社会、经济、生态、生物和管理系统等非技术系统。仿真技术的实质也就是进行建模、实验。现代仿真技术的发展是与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关联的。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用，而计算机出现及计算技术的迅猛发展，则为仿真提供了强有力的手段和工具。因此，计算机仿真在仿真中占有越来越重要的地位。

仿真技术得以发展的主要原因是它带来了重大的社会和经济效益。系统仿真的应用大致可分为：对已有系统进行分析时采用仿真技术；对尚未有的系统进行设计时采用仿真技术；在系统运行时，利用仿真模型作为观测器，给用户提供有关系统过去的、现在的、甚至是未来的信息，以便用户实时作出正确的决策；

在系统运行前，利用仿真模型作为预测器，向用户提供系统运行起来后，可能产生什么现象，以便用户修 订计划或决策；利用仿真模型作为训练器，训练系统操纵人员或管理人员。在工程领域仿真技术可以降低系统的研制成本，可以提高系统实验、调试和训练过程的安全。

一般认为，建立模型是仿真的第一步，也是十分重要的一步。传统仿真技术中，一个仿真系统要首先建立起系统的数学模型--一次仿真模型，然后再改写成适合计算机处理的形式-仿真模型。仿真模型可以说是系统二次近似模型。建立起仿真模型后，才能书写相应的程序。

仿真基本上是一种通过实验来求解的技术。通过仿真实验要了解系统中各变量之间的关系，要观察系统模型变量变化的全过程，此外，为了对仿真模型进行深入研究和结果优化，还必须进行多次运行，系统优化等工作，因此，良好的人机交互性是系统仿真的一个重要特性。

二、虚拟现实技术

虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境--虚拟环境，用户投入这种环境中，就可与之交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而也大大推进了计算机技术的发展。目前，虚拟现实技术已在建筑、教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，渐已成为21世纪广泛应用的一种新技术。

虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，它具有以下主要特征：

（1）依托学科的高度综合化；

（2）人的临场化；

（3）系统或环境的大规模集成化；

（4）数据表示的多样化和标准化，数据存储的大容量、数据传输的高速化与数据处理的分布式和并行化。正是这些特征，使操作者沉浸其中，并通过多种媒体对感官的刺激，对所需解决的问题有了清晰和直观的认识，从而，也使模型的建立和验证更加方便。

三、系统仿真技术与虚拟现实技术的结合

传统的系统仿真技术很少研究人的感知模型的仿真，因而无法模拟人对外界环境的感知(听觉、视觉、触觉) 随着多媒体技术、计算机动画、传感技术的发展，计算机模拟外界环境对人的感官刺激开始成为可能。事实证明，人类对于图像、声音等感官信息的理解能力远远大于数字和文字等抽象信息的理解能力。将仿真技术与虚拟现实技术相结合，利用虚拟现实技术进行仿真模型的建立和实验的模拟，使仿真的过程和结果可以实现图象化、可视化，使仿真的系统具有了三维、实时交互、属性提取等特征，极大地促进了仿真技术的发展，同时也使虚拟现实技术更加具有生命力。

四、仿真与虚拟现实技术在结构工程中的应用

仿真与虚拟现实技术近年来在机械、电子、水利、社会、经济、生态、生物等各个领域都得到了广泛的应用。

在结构工程中，仿真与虚拟现实技术已经应用于如下几个方面：

1．在工程结构分析中的应用

工程结构在各种荷载作用下的反应，其破坏特征和极限承载力是人们所关心的。当结构形式特殊，荷载及材料特性复杂时，人们往往求助于模型试验来测定其受力性能，但模型试验往往受到场地和设备的限制，只能做小比例模型试验，难以完全反映结构的实际情况。若用仿真与虚拟现实技术，则可以进行足尺寸的试验，还可以很方便地修改参数。此外，有些结构难于进行直接试验，用计算机模拟仿真就更能体现出优越性，如建筑物及构筑物在地震作用下的倒塌分析，桥梁受到汽车高速碰撞的检验试验等只有采用仿真与虚拟现实技术，分析才能大量进行。又如在高速荷载作用下，结构反应很快，人们在真实试验中只能观察到最终结果，而不能观察试验的全过程。如果采用计算机模拟仿真试验，则可观察其破坏的全过程，便于破坏机理的研究。对于长期的徐变过程则可在模拟中加快其变化过程，让人们清楚地看到其过程。在运用传统的有限元法进行结构分析时，结构应力的结果通常采用内力图等力线的形式描绘出来，给人以直观的印象。利用仿真与虚拟现实技术则可以通过颜色的深浅给出三维物体中各点力的大小，用不同颜色表示出不同的等力面；也可以任意变换角度，从任何点去观察。还可以利用VR的交互性能，实时修改各种数据，以便对各种方案及结果进行比较。这样就使工程师的思维更加形象化，概念更易于理解。

2． 在岩土工程中的应用

岩土工程处于地下，往往难于直接观察，而仿真与虚拟现实技术则可把内部过程展现出来，有很大实用价值。例如，地下工程开挖经常会塌方冒项。根据地质勘察，我们可以知道断层、裂隙和节理的走向密度，通过小型试验，可以确定岩体本身的力学性能及岩体夹层界面的力学特性、强度条件，并存入计算机中。

在数值模型中，除了有限元方法外，还可采用分离单元。分离单元在平衡状态下的性能与有限元相仿，而当它失去平衡时，则在外力和重力作用下产生运动直到获得新的平衡为止。分析地下工程的围岩结构，边坡稳定等问题时，可以把节理断层划分为许多离散单元。这一过程可以在显示器和大型屏幕上显示出来，最终可以看到塌方的区域及范围，这就为支护设计提供了可靠依据。

3. 防灾工程中的应用

长期以来，人类一直与洪水、火灾、地震等自然灾害进行着坚持不懈的斗争。由于自然灾害的原型重复实验几乎是不可能的，因而仿真与虚拟现实技术在这一领域的应用就更有意义。目前已有不少抗灾、防灾的模拟仿真系统制作成功，例如洪水泛滥淹没区的洪水发展过程演示系统。该系统预先存储了泛滥区的地形地貌和地物，有高程数据可确定等高线，只要输入洪水标准(如百年一遇的洪水)及预定河堤决口位置，计算机就可根据水量、流速区域面积及高程数据算出不同时刻的淹没地区，并在显示器和大型屏幕上显示出来。人们从屏幕上可以看到水势从低处向高处逐渐淹没的过程，这样对防洪规划以及遭遇洪水时指导人员疏散是很有作用的。又如在火灾方面，对森林火灾的蔓延，建筑物中火灾的传播均已开发出相应的模拟仿真系统，这对消防工程起到了很好的指导作用。

4． 在模拟施工过程中的应用

建筑施工是复杂的大型的动态系统，它通常包括立模、架设钢筋、浇注、振捣、拆模、养护等多道工序，而这些工序中涉及的因素繁多，其间关系复杂，直接影响着混凝土浇筑的进程。模拟施工过程是为了通过仿真手段，去发现实际施工中存在的问题或可能出现的问题，这就需要对实际施工进行仿真。而目前施工过程的模拟只是从几何形体方面模拟施工的过程，即按楼层关系由下而上，每一层按柱、梁、板的几何形状加以着色来实现对施工过程的模拟。现有的模拟只是对进度计划起到了一定作用，并没有对施工过程起到真正的作用。基于以上原因，需对施工过程建立合适的模型，以达到模拟仿真的效果。例如，大型水利枢纽混凝土在运输浇筑系统的模拟仿真模型，是由运输子系统和浇注子系统构成的，模型是按进程交互的仿真策略建立的，按这种条件建立的模型能与仿真程序间保持紧密的对应关系，程序所要模仿的行为比较 直观、清晰。程序流程直接与模型结构和系统状态相对应。

另外，仿真与虚拟现实技术在结构工程领域内，还可应用在建筑系统工程管理、建筑信息管理、建筑物及构筑物的空气流场、空气品质分析等方面。

我国是一个发展中国家，有着大量繁重的基本建设任务，特别是在十五计划纲要中，提出进一步加强水利交通、能源等基础设施建设和西部大开发战略。这一大好形势，为结构工程高新技术的信息化和集成化，为结构工程学科及相关学科的发展提供了良好的机遇。仿真与虚拟现实技术作为结构工程高新技术之一，开创了结构工程学科的新纪元，其技术潜力巨大、应用前景十分广阔。

参考文献

（1） 汪成为、高文、王行仁.灵境(虚拟现实)技术的理论、实现及其应用.清华大学出版社，1997

（2） 陈清来.建筑结构的现代设计设计思想和发展.工程设计CAD及自动化，1996年，（4）

（3） 张跃、张丛哲。土木工程中虚拟现实技术的发展与展望，计算机世界，1998，（5）D版：1-3.

（4） 袁耀明.从可视化到视算一体化.系统仿真学报，1996（5）

（5） 张丛哲、张跃. 计算机辅助设计(CAD)中虚拟现实技术.计算机世界, 1998，（5）D版：5。

（6） 黄柯隶.系统仿真技术，国防科技大学出版社，1998

虚拟仿真技术应用篇7

【关键词】传统教学，虚拟仿真技术

科技发展带动着教育方式的更新。传统课堂教学方式已经远远不能满足现代教学发展的需求。多媒体虚拟仿真技术逐渐应用到现代课堂教学中。

一、传统教学的弊端

首先，传统课堂教学方式重理论讲授，实践操作没有提升到同等高度。但实际上，知识本身就是具有生动的、丰富的实际内容，而作为他的表述性的语言文字、符号图表等等则是抽象和简约的。学生在课堂上学习的教材只是由汉字和语法汇集成的书本知识，这就要求学生不论学习什么知识，都要透过语言文字、符号图表把它们所代表的实际内容想清楚，以至想"活"起来，按照教育心理学的观点，这样的学习才是有意义的学习，即理解性的学习。

其次，传统课堂教学方式重理性认识、轻感性认识。在传统课堂教学中，感性认识被认为是只能提供认识的具体材料，唯有理性认识才能把握事物的本质。这种感性认识与理性认识之间被人为地设置一道鸿沟。这种重理性、轻感性的理念会影响教学追求理论化、抽象化，不利于学生对知识的掌握。教育心理学研究表明，学生掌握知识的过程是一个感性认识和理性认识相结合的过程。如果学生的感性认识丰富，表象清晰，想象生动，形成理性认识及理解书本知识就比较容易。反之，要掌握书本上的概念、公式、原理等就比较困难。

从心理学的角度看，感性是指人的感知、想象、情感、灵感、直觉等心理机制与功能；理性是指人运用概念进行推理、判断的心理机制与功能。传统课堂教学缺乏对人的感性因素的刺激和满足，从而也使其自身丧失了应有的感染力和召唤力。再次，传统课堂教学方式重视结论，轻视过程。在很多学科的学习过程中结论与过程的关系是学生求知过程中的一个十分重要的关系。重结论、轻过程正是传统静态知识观的反映和体现。重结论、轻过程的教学只是一种形式上走捷径的教学，把形成结论的生动过程变成了单调刻板的条文背诵，它从源头上剥离了知识与智力的内在联系。就认识活动而言，它主要是学生自主阅读独立思考的过程。现代教育心理学研究指出，学生的学习过程和科学家的探索过程在本质上是一样的，都是一个发现问题、分析问题、解决问题的过程。这个过程一方面是暴露学生各种疑问、思维、障碍和矛盾的过程，另一方面是展示学生聪明才智、独特个性、创新成果的过程。

重理论、轻实践，重理性、轻感性，重结论、轻过程，使以书本知识为本位的课堂教学丧失了素质教育的功能。改革课堂教学首先要进行价值本位的转移，即由以知识为本位，转向以发展为本位。以发展为本位并非不要传授书本知识，而是要把传授书本知识服从、服务于学生的发展。为此必须着眼于更新知识观和学习现。知识的直观化、形象化、情感化、个性化、活动化、智慧化是通往素质的必经之路，是教学通向发展的必经之路。

二、现代教学方式进步

现代教学方法有了很大的进步与发展，无论从形式还是内容都较传统教学有所提高。随着计算机技术，多媒体技术和网络技术的深入发展，虚拟技术逐渐由商业环境走向现代的教育教学领域。无论是幼儿园、小学、初中、高中、大学，还是各种各样的培训机构，都涉及到现代多媒体虚拟仿真技术的产物。大众对虚拟教学仪器环境和人类文明的认知不能仅仅局限于一般的浏览，在试验、教学仪器、管理、校园生活等因素基础上三维立体仿真教育系统应运而生。一个完整的虚拟校园教育体系真实、交互的特点正好是虚拟仿真技术的精髓和魅力所在，也将会对教育方式的变革起到极大推动作用，将会为教育事业增添强大的生命力。

当今社会已经步入数字科技信息时代。加快虚拟仿真技术在现代教育领域开发应用。如虚拟仿真实训平台、网络课程、虚拟仿真动画（工作过程模拟软件）、通用素材库等多种形式的教育数字化信息资源。

三、现代的教育数字化发展

虚拟仿真技术周期短、安全性高、真实感强等特点 ，已逐渐成为现代教育领域不可缺少的组成部分。原来老师黑板写，学生底下记的时代已近过去。各种层出不穷的虚拟仿真实训平台、虚拟仿真动画、网络课程，提升了现代教育的实力，改变了现代教育的理念，升华了现代教育的层次。一系列计算机虚拟仿真技术在现代教育的应用发挥着不可取代的作用。

现代教育数字化研究和开发是迎合科技发展，将仿真技术应用到教育教学中，提高现代教育数字化信息化进程，完善了现代教育的结构。虚拟仿真技术的发展影响着现代教育。一个具备高素质的教育平台，不单单是对硬件的需求，教育软实力的发展程度同样制约着该教育平台的高度。现代教育机构的竞争、学习、发展，在多方面体现在多媒体虚拟技术的发展程度。做好现在教育领域多媒体仿真技术的研究与应用，是对当代教育领域新的发展空间的拓展，具有划时代的意义。

多媒体仿真技术在现代高校教学过程中虚拟平台的搭建，如虚拟仿真动画的设计与制作。特别是针对“课堂上无法实际操作”高难度教学内容，例如：建筑外立面效果替换、某生产工艺的生产流程、某建筑的建造流程展示、某仪器设备的使用、维护、保养。提高教学质量，真正实现《教育部关于加快推进职业教育信息化发展的意见》中，加快开发现代课堂教育数字化优质信息资源。

通过多媒体虚拟仿真技术形象化模型信息的特点，针对实际课程有的放矢。依据课程特点设计合理有效的多媒体仿真平台，针对教育教学方法提出实际改革方法。（促进教育教学观念转变，引领教学内容和教学方法改革； 推动多媒体仿真技术在现代高校数字信息化进程。

虚拟仿真技术的交互性、逼真性、虚拟性、沉浸性在现代课堂教学中，充分发挥其特色，有效的辅助教师现代课堂教学。切实推进现代教育广泛、深入、有效地应用数字信息技术，不断提升现代高校虚拟仿真平台、虚拟仿真动画、网络课程、虚拟环境的建设，全面加强数字信息技术支撑现代课堂教学改革发展的能力，以先进的现代教育数字信息技术改造传统教育教学模式，以信息化促进现代该等教育现代化的进程。

参考文献：

[1]姜大源，关于职业教育课程体系的思考[J].中国职业技术教育，2003（5）.

[2]何向彤.高等职业教育实践教学管理特质初探[J].教育与职业，2007（17）.

虚拟仿真技术应用篇8

关键词：虚拟仿真技术 数控 应用

数控专业综合性和实践性强，涉及机床结构、编程与操作、数控原理等课程，涵盖了计算机技术、电力电子技术、自动控制技术、精密机械等多种W科。数控系统种类繁多，规格也各不相同。学校的设备一般受场地和资金所限，种类不多，学生实操的时间较短，知识一般较片面，对全面掌握相关的操作技能有较大的影响。近年以来，虚拟仿真技术获得了较快的发展，出现了各种各样与数控教学需求对接的虚拟仿真系统，恰当地选择和应用这些虚拟仿真系统，可以较好地解决数控专业教学工作中存在的各种问题，收到较为理想的教学效果。

一、虚拟仿真系统的作用

具体到数控来说，就是利用计算机图形技术、网络技术、人工智能等数控设备的工作环境和工作过程。目前，世界各国都在加工过仿真方面做出了各种努力，如美国的马里兰大学开发出了虚拟数控机床仿真器来对数控操作人员进行培训；同济大学和清华大学也开发出了国产的数控加工仿真动画系统。将虚拟仿真技术应用于数控专业当中，主要具有以下作用。

一是真实显示三维数控机床和操作面板，在虚拟仿真系统当中，可以真实地模拟出零件加工过程，通过三维动画展示切削详细场景。在该环境当中，可以完成基准对刀、手动对刀和零件切削操作，可以利用千分尺、卡尺等完成测量操作，甚至还可以根据零件图纸进行手工编程或CAD/CAM设计。

二是涵盖各类常见的数控操作系统，可以满足日常教学和适应不同数控系统的学习需要。

三是在虚拟仿真系统当中，可以完成回参考点、点动、快速移动、手动输入、编程、程序输入、进给倍率调节、模式选择等。可以说只要是实际机床上需要进行的操作，都可以在虚拟仿真系统当中实现。

四是在虚拟仿真系统当中，用户可以自由选择机床规格，自己确定工件毛坯的大小，自己选择刀具的形状和尺寸。可以对加工后的成品质量进行检测，加工完成之后，用户可以完成工件的三维测量，并检测零件表面的粗糙度，实现切削参数的验证。

当然，以上作用并不能在单一的系统当中全部达到，实际应用过程中需要灵活地进行选择和使用。整体来看，这些虚拟仿真系统都属于几何范畴的仿真，刀具和零件都被当成了刚体处理，没有考虑切削参数、切削力等物理因素的影响，单纯翻译的数控程序、刀具位置数据和刀架运动，没有实现真正的物理仿真。

二、虚拟仿真系统在数控教学中的应用

1.在理论教学中的应用

数控指令格式是严谨的，通过ISO代码所定义出来的轨迹与日常的感性认识并不相同，这给记忆造成了困难，借助虚拟仿真系统则可以将两者的不同真实地表现出来。如在FANUC OI系统当中，G02（G03）指令的功能就是使刀具沿圆弧从起点移动到终点，其中G02是顺时针插补，而G03是逆时针插补。由于插补时需要涉及两个方向、三个平面和多个参数，学生难以记清楚。借助虚拟仿真软件CIMCOEdit输入相关的程序代码，而后执行模拟功能，就可以在虚拟仿真窗口里直接看到刀具的运行情况，更改参数值还可以看到轨迹的变化，这将有助于学生正确理解编程之后刀具的运行轨迹，并能使学生通过该程序不断修正自己的程序设计，迅速提高手工编程能力。

2.在软件编程中的应用

CAD/CAM软件和自动编程是数控专业的基本技能之一，也是重要的教学内容。UG、PRO/e、CAXA等软件可以实现CAD/CAM的功能，其中的CAM模块还具有刀位点的计算、轨迹编辑、工艺文档生成等诸多功能，适用于各种复杂零件的粗、精加工。借助该软件，操作者可以按照加工表面形状、零件结构和加工精度要求，合理地选择加工类型。操作中，可以根据需要在图形方式下完成刀具路径的编辑和演示，对运动轨迹进行分析，模拟零件的真实加工过程，检测参数设置的准确性。

3.在实操教学中的应用

数控专业是典型的应用类专业，具有明显的岗位需求和职业能力需求特色，重视实践技能的训练。目前，越来越多的学校加大了数控设备的购置力度，校内实训条件有了较好的改善，但仍远远不能满足教学和实践的需要，实际教学中仍然需要“黑板上开机床，练习本上学编程”，学生的学习重理论而轻实践的现象没有得到根本上的改变，一旦上机操作危险性可想而知。由于学校数控机床数量少，实训时一名教师往往需要同时指导十多名学生进行操作，实训车间内环境嘈杂，如此多的学生围着同一台机床观摩学习，有的学生根本就看不到老师如何操作的，其教学效果可想而知了。与普通机床相比，数控机床的结构更为复杂和紧凑，过多的学生同时围绕同一台机床观摩，必然难以清楚地看到机床的工作机构和工作状态。在真正上机操作之前，借助虚拟住址系统，在计算机上完成模拟操作可以使技能训练达到事半而功倍的教学效果。现在国内已经出现了大量的数控加工仿真教学软件，如宇龙、宇航、斯沃等等。这些教学软件可以完成数控机床操作的全过程仿真呈现。

三、虚拟仿真实操具有三大优势

1.成本低

购置一台教学用的数控铣床价格为10万元人民币左右，两台机床所需要的费用就可以装配一个标准较高的、拥有40台高配电脑的新机房。基本上可以实现一人一机，保证学生都能熟悉设备，都有充足的时间来运行机床。由于一套仿真软件当中就包含了多种数控系统，教学时教师可以根据需要选择授课所需系统，学生则可以通过自学掌握其他的数控系统，有助于学生的自主探究能力、实践能力和创新能力的提高。

2.效果好

受实训空间限制，在操作真实机床时，学生难以观察到老师操作的细节过程，如如何对刀、如何设置工件坐标系等，在手轮模式、手动模式、增量模式的讲解过程中还要涉及试切、寻边器的使用等很多内容，知识点多且细碎，一定程度上影响了学生的学习效果，难以完成独立操作。使用虚拟仿真系统进行实操教学，既可以通过多媒体教室，使学生在自己的电脑上观看老师的操作过程，也可以将整个过程录制下来通过大屏幕播放，所有的学生都能清楚地看到详细的操作。在学生进行练习时，教师也可以通过自己的电脑监控学生的操作细节，实时了解学生的掌握情况，实时地给予反馈和指导。

3.安全性好

从实践来看，真实的数控操作对学生的操作技巧和熟练程度都有很高的要求，否则就容易出现安全事故。而虚拟仿真系统则大不相同，遇有操作失误，系统会及时报警，并提示错误的位置，这就可以避免安全事故的发生，有效地保障学生的人身安全。当学生在虚拟仿真系统当中经过重复练习，达到一定的熟练程度之后，再进行真实的机床操作，就会减少错误的发生，更好地保证学生的人身安全和设备安全。

综合运用好虚拟仿真系统，增强学生的学习自主性，再结合数控机床的系统实操训练，更便于学生理解和掌握，更容易更安全地掌握机床的各项操作技能，大胆地进行实践探索和实践创新。这些都将为培养实用型、创新型人才提供保障。

参考文献：

[1]孙慧.宇龙数控虚拟仿真在SIEMENS810D铣削系统中的应用[J].包头职业技术学院学报，2014，（15）.

[2]周文.虚拟仿真技术在中职数控教学中的应用[J].计算机光盘软件与应用，2013（8）.