虚拟仿真技术特点精选(九篇)

第1篇：虚拟仿真技术特点范文

【关键词】虚拟仿真；实训教学；应用方法

虚拟仿真技术在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，虚拟仿真技术以构建全系统统一的完整的虚拟环境为典型特征，并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体。虚拟仿真技术逐渐应用于教育领域当中，形成一种新的教学模式——虚拟仿真教学，即利用实物或计算机创设相应的虚拟环境或工具，并模拟真实事例进行操作、验证、设计、运行等实验、实训的教学方式。

1.背景分析

教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中指出：高职教育“人才培养模式改革的重点是教学过程的实践性、开放性和职业性，实验、实训、实习是三个关键环节”，加强实训、实习基地建设是高职院校改善办学条件、突出办学特色、提高教学质量的重点，高职院校在各个专业教学计划中开设足够的实训实践课程是对上述要求的积极响应。

传统的实训教学过程大多围绕硬件实物，在实验室、实训室或企业车间等场所中实地展开实施，因其直观易感和接近生产实际，向来都是高职实践课程的主流教学方式。然而这种教学方式存在先天不足，投入大、适应性差且难于开放等问题，往往使实践教学进程面临窘境。充分利用计算机技术和现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟实验、虚拟工艺，是许多高职院校寻找行之有效的技术手段来缓解传统实践教学模式所带来的压力的努力方向。虚拟仿真教学技术具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点，这些特点有益于教师的实训教学和学生专业技能的训练，为解决高职教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路，因此迅速发展起来的虚拟仿真技术应用于实验实训教学必然成为高职院校的最佳选择。

2.虚拟仿真技术的比较优势

目前高职院校很多专业，如数控技术、焊接技术、计算机网络技术、应用化工技术等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。虚拟仿真技术非常适合高职院校的人才培养模式，高职教育采用虚拟仿真技术具有必要性、可行性和优越性。虚拟仿真软件在企业中也得到了广泛应用，很多企业都采用虚拟仿真软件进行产品设计，如芯片设计采用的Tanner EDA软件，网络设计采用的OPNET、NS2软件等。因此，学生在学校使用虚拟仿真教学软件所获得的实践技能，同样可以应用到以后的工作之中。

与传统的实物形态实践教学不同，虚拟仿真技术教学是通过计算机软件实现的。与传统实践教学模式相比，采用虚拟仿真技术进行实践课程教学具有明显的技术优势。主要体现在以下几个方面：

2.1 节约教学成本，具有高效性

基于计算机软件的虚拟仿真技术实训教学模式与实物教学模式相比，设备和资金投入少，更新、维护方便。学生在虚拟仿真教学平台上，无需完成实物教学中的许多重复性工作，缩短了学生完成工作任务的时间。同时，针对存在的问题还可进行反复的操作训练，也不用考虑设备的损坏和材料的消耗，极大地节约教学成本，提高了学习效率。从教学资源规划、建设和使用的全过程质量管理角度看，虚拟仿真实践教学模式的综合运行成本远低于传统的实物操作教学模式。

2.2 广泛的适应性和适用性

传统实践课程教学模式的适应性较差，虚拟仿真技术不受课程、学科门类和专业技术领域限制，是一种普遍适用的技术手段，具有广泛的适用性。

（1）通用性、兼容性强

虚拟仿真技术具有极强的教学功能兼容性，适用于从教学设计直到考核测评的实践教学全过程。对于工科实践教学，多数通用型应用软件兼具仿真功能，通常一款软件可以同时支持多门课程的仿真教学，一门课程的教学也可以由多款软件来实现，并且凡能以实物方式展开的实践教学内容，理论上虚拟仿真技术都可以做到。比如电类各专业基础实验、实训项目教学，都能用通用型EDA软件（如Multisim或Protel等）的仿真功能实现，化工类专业实训则可用化工仿真DCS操作系统的单元级、工段级仿真软件实现。

（2）打破时空限制，具有灵活性，易于改进升级

虚拟仿真教学可以摆脱传统现场教学地点固定、时间有限、设备不足和内容难改的局面，学生只要在计算机中安装了虚拟仿真软件，就可以把虚拟仿真教学延伸到教室、宿舍甚至家庭，随时随地的运用虚拟仿真教学软件进行学习和探索，突破了时间和空间的限制，也不受场地等外界条件的限制，使学习变得更加灵活。

虚拟仿真技术的改进和升级在很大程度上就是软件的改进与升级，速度快、风险小，利用网络信息资源能够紧随技术进步，更能切中时需，保证实践教学的动态有效性，也更能彰显出对实践类课程教学的催化作用。

（3）容错功能强

生源不理想、学生基础较差是高职院校中普遍存在的实际问题，学生对一些偏深的理论知识点常常一知半解，实验、实训过程中出现操作失误在所难免。以实物为操作对象的传统实践教学，某些情况下误操作有可能导致教学事故，危及仪器设备甚至是人身安全。基于虚拟仿真技术的实践教学操作对象是计算机软件，教师尽可设置各种正常、故障甚至极端故障状态以便“虚拟”地历练学生，学生也尽可按部就班地执行各种规范操作去“证明”或者尝试误操作去“证伪”，完全没有损坏仪器设备或危及人身安全的顾虑。仿真可以通过参数控制模拟真实设备的机械性能，实时反馈实验结果，检验各种指令的正确性，通过反复练习达到操作练习的目的。

3.虚拟仿真技术在实训教学中的应用

3.1 树立虚实结合的实训教学理念

虚拟仿真实训教学有助于学生理解实训内容，并在一定程度上提高学生的动手能力。不过虚拟仿真实训只是模拟真实的实训教学，实训过程缺少“实物感”，并不能完全代替实物实训。因此，应该认识到虚拟仿真实训与实操实训各有特点，二者优势互补，不可相互取代。如在网络实训教学项目中，用到的网络设备，包括路由器、交换机等种类、型号很多。采用虚拟仿真实训教学软件，学生虽然也能使用到这些设备，但仿真设备与实物还是有一定的区别，到真正的实操实训中可能会无从下手。因此，应该注重将虚拟仿真实训与实物实训结合起来，相得益彰。在进行虚拟仿真实训的基础上，有目的地安排一些实训内容在真实环境中操作，这样学生会对实训的设备有亲身的体会，更能加深实训的印象，提高实训的效果和质量。在实训内容的安排上，可以让低年级学生先进行虚拟仿真实训，在学生完全掌握实训的内容和流程之后，再进行实物实训，这样就能够达到事半功倍的效果。

3.2 根据实训要求建立仿真模型

仿真模型既包括电子装备外观、结构的三维物理模型，也包括揭示其内在工作机理及行为的数学模型。对三维物理模型的建立，主要依据装备本身的物理状态，其原则是在尽量减小面数的同时提高逼真度。对系统数学模型的建立，则需要视系统的复杂程度进行取舍和优化，本着够用为度的原则，尽量减小运算量。建立数学模型时，还应考虑到系统运行时的参数调整。

3.3 创建仿真装备的虚拟场景并驱动

对于虚拟场景的驱动，应根据使用方式的不同，采用不同的方式。如果进行的仅是装备外观、结构的展示，可使用EON进行动作的编辑和驱动；如果需要对装备进行虚拟操作仿真，则使用GLStudio软件先进行操作面板、虚拟仪表的编辑和制作，然后再利用Vega Prime驱动以实现更复杂的交互操作。

3.4 整合教学仿真软件要素、系统集成

系统集成就是将上述做好的模型、场景按照教学软件所需的形式其有机地整合在一起，使之成为一个完整的、规范的教学软件。系统集成可以使用目前常用的软件开发平台（如VB、vc++等）。由于上述虚拟现实驱动软件（如EON、GLStudio及VegaPrime等）均以ActiveX控件方式提供了可用于常用软件开发平台的运行插件，因此，系统集成变得十分方便。编写程序时，只需考虑软件功能的安排，注意程序间的兼容性即可。在进行系统集成时，还需要将系统行为仿真的结果通过视景仿真表现出来，即用行为仿真的数据来驱动三维物理模型的动作。由于系统行为仿真采用了专门的运行平台，与视景仿真处于不同的系统进程中，因此这种驱动是通过两进程间的实时通信（需考虑进程间的同步）来完成的。

4.虚拟仿真实训教学应注意的问题

4.1 注重虚拟仿真系统设计和教学人才队伍的建设

虚拟仿真实训教学系统的建设和发展，离不开高素质高技能人才队伍的支撑。虚拟仿真实训教学系统科学合理设计和有效使用，需要教师在教学理念和教学能力上都达到一定的水平。目前，国内各高职院校都有信息管理中心或者信息类专业，可以此为依托，培养虚拟仿真教学系统的开发队伍。与此同时，可考虑与企业合作进行虚拟仿真实训教学人才队伍的建设，联合培养虚拟仿真教学软件开发和设计人才。

4.2 虚拟仿真实训操作与现场操作的区别

仿真操作是模拟真实的生产装置，再现真实生产过程的一种教学方法。其操作的模拟性和程序化与现场操作的灵活性和不可预见性还有距离。

仿真操作中的参数控制调节反复训练，与实际生产中的参数严格准确控制相违背。这些问题在学生训练过程中一定做出正确的指导和说明，以使学生适应实际的工厂现场操作。

4.3 构建网络化的虚拟仿真实训教学系统

虚拟仿真教学环境能够有效利用网络信息资源，紧随技术进步，保证实训教学的动态有效性。如Flash mx等工具可以实现网上虚拟实训，由于可以在网络上浏览，因此其教学覆盖面较广，是一种具有发展前景的辅助实训教学手段之一。采用信息技术建设远程服务中心，构建网络化的虚拟仿真实训教学系统，推进虚拟仿真实训教学系统的共享，是虚拟仿真教学系统建设的努力方向。

参考文献

[1]教育部.关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见[DB/OL].[2012-12-26].http：///jwzx/jsfw/ShowArticle.asp？ArticleID=1553.

[2]艾伦.贾纳斯泽乌斯基等.教育技术：定义与评析[M].北京：北京大学出版社，2010.

第2篇：虚拟仿真技术特点范文

【关键词】虚拟仿真技术 高职机电 教学应用

虚拟仿真技术在实际训练教学过程中有明显优势，能够保证学生得到充分的锻炼和培训，在机电专业教学中引入仿真技术，还可以使原料、设备和工具等做到节约，降低操作能耗和环境污染，还能避免设备的损坏。虚拟仿真技术不仅不会对操作设备造成严重损害，也不会对操作人员的失误造成伤亡。虚拟仿真技术在高职机电专业中的应用在本文中还会有进一步分许和阐述，供高职院校参考。

一、高职机电专业教学面临的困境

高职学校在学术实际训练方面的设施设备部完善。当前，各个高职学校大都面临着硬件资源不充分，教育经费不足的情况，没有能力购买更多的实际训练实验器材和场地。面对这种情况，高职机电专业应该通过计算机虚拟仿真技术的使用替代实际操作，这样既能保证学生的锻炼，达到实验的效果，还不至于浪费资源，污染环境。

实际训练场地开放过少。场所开放太少，高职院校作为面向社会，用人单位和学生的服务单位，主要是开展科研和培训等业务，但是却受训练场地的约束，开放时间不足以满足社会和学生的需求。学生很难有足够的时间到实验室进行训练，影响了学生的动手实践能力的提高，目前的高职学生，使用电脑已经得到普及，通过虚拟软件的运用，能够让学生即使不到实验室也能得到实验训练。

高校在实验设备和器材上的维修和保护都需要一笔不小的经费。硬件设施很容易损伤，而且高额的维修费用学校不一定负担得起，而设备又必须经过多次的实训耗材，为实训带来了沉重的代价，并加大了实验室管理人员的压力。通过虚拟仿真技术的利用，不但不用维修设备，还能为实验训练节省许多实验耗材。

二、在虚拟技术的使用下构建虚拟实验室

课堂教学和实验中仍然存在很多问题：首先，当前的教学仍然存在理论教学为主的情况，实验实习只是作为教学辅助；其次，学生的实验操作存在问题，受场地和时间的限制，学生只有在上课时间才可以实验室，平常几乎没有时间和机会进行操作锻炼；最后，实验设备不足以满足学生在实验上的需求，硬件设施落后，且维修成本高。虚拟仿真技术主要为了提高学生的技术操作能力，有构想性、交互性和多感知性的等特点，有利于教师开展实训教学和专业训练，在解决高职教育的就业和实习方面具有重要意义。

目前，大多数课程都能通过虚拟仿真技术得以实现实验教学，建设虚拟仿真实验室能够降低高职学校的办学成本，并促进虚拟仿真技术和有关人才的发展，在解决教育资源匮乏上有十分重要的理论现实指导意义。高职院校在引进虚拟仿真技术时需要结合本校实际情况，创设仿真资源，合理选择，不同的高职院校针对机电专业的教学内容，就业定位等不完全相同，市场上的虚拟仿真软件不可能面面俱到，因此，应该扩宽引进渠道，为虚拟仿真技术的购置要选取多种方法，建立仿真资源，在教学上为机电专业提供支持和帮助。

三、虚拟仿真技术在高职机电专业教学中的运用

弥补设备不足的问题。保障实训教学的完成，并节省成本的使用。为使实践教学项目的效果得到彰显，过去落后的实践教学方法急需一笔巨大的资金，投入到教学设备的购买和置办方面，而且在教学过程中很容易消耗大部分原材料，传统的设备和仪器都将被淘汰，不能适应当前的教学需要。站在教学资源的情况来说，虚拟仿真技术实际上减少的资金投入总共包括占地面积、建筑、设备、原材料和教师等方面，据考察，大致能够降低3/10-4/5。还能减少实训带来的环境污染，让学生在良好的环境下学习，得到实践，提高教学效果。

替高职院校节省出一笔不小的经费。信息技术的迅速发展，高职教育中的传统媒介具有较强的信息滞后性。科学技术的发展不断进步，传播也需要有一定的载体，例如硬件设施和教学资源的配置等。随着知识经济时代的到来，信息技术的发展更加迅速，传统的硬件教学模式和实训教学设备不久就可能因为技术落后而从社会上淘汰，然而，设备的改造和更新又存在困难，只能购买先进的设备设施来解决这一教学困难。当前我国的教学资源本就不足，不但使得教学资源更加减少，还可能因为教学过程中没有使用相应的设备而陷入停滞状态，更不利于学校的发展。运用虚拟仿真技术建设实验室就能有效解决这一问题，可以让实训次数有所增加，促进软件的升级和改良，不用把硬件资源全部更换。虚拟仿真技术最有特点的就是不用消耗任何原料，而且可以多次重复实训的教学内容。虚拟仿真技术以其先进和容易改善的特点备受教育界青睐，不但减少了教育经费不必要的使用，让教学内容不断的在虚拟条件下更新进步，还能使实训教学与技术发展相适应，在变化的教学中满足学生和社会的需求。

提高学生学习兴趣。虚拟仿真技术是教学中优秀的辅助工具，能适用于教学交流和实训情景多个教学活动，虚拟的教学环境更容易让学生激发学习兴趣。虚拟仿真技术形象生动，直观和互动性较强，也能及时对学生情况做出反馈，学生学习过程中的假设模型都能以虚拟仿真技术进行虚拟，优势十分明显，学生通过观察虚拟假设得出的结果，还利于培养学生的创造性思维。因此，虚拟仿真技术利于学生较早熟悉实训环境，尽快掌握专业知识与技能，调动学生学习热情。

四、结束语

虚拟仿真技术在解决高职教育的实训问题上具有重要意义，解决了设备不足，器材落后，硬件更新慢等困难，把虚拟技术运用到机电专业教学中，提高教学效果，解决面临的实际问题，有利于推动高职院校机电专业的教学内容和课程改革，促进了虚拟仿真技术在高职院校中的运用与发展。

参考文献：

[1]熊淑平.虚拟仿真技术在高职教学中的应用探析[J].黄河水利职业技术学院学报，2013.

第3篇：虚拟仿真技术特点范文

关键词：仿真教学；组织领导；资源建设；培训推广

中图分类号：G424 文献标识码：B 文章编号：1673-8454(2012)01-0061-03

虚拟仿真技术包括仿真模拟技术和虚拟现实技术两个领域。仿真模拟技术是指使用仪器设备、模型、计算机虚拟技术，以及利用场地、环境的布置，模仿出真实工作程序、工作环境、技术指标、动作要求，进行科学研究、工业设计、模拟生产、教学训练和考核鉴定等的一项综合技术。虚拟现实技术是指用计算机生成的一种特殊环境，人可以通过使用各种特殊装置将自己投入到这个环境中，并操作、控制环境，实现特殊的目的，成为这种环境的主宰。

虚拟仿真技术可以有效还原生产、建设、服务和管理岗位的“原生态”，为学习者提供技能训练所需要的“真实”环境、“真实”工艺、“真实”工具等，从而有效提高技能教学质量。同时，可以降低教学成本、规避实训危险、降低环境污染、实现绿色教育。因此，虚拟仿真教学是深化教育教学思想、内容、方法、手段、模式改革，推动职业院校内涵建设的一个重要突破口。为此，教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中明确提出“要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验”。各高职院校应多措并举，有力推进虚拟仿真教学改革。

一、加强组织领导，创造浓厚氛围

开展虚拟仿真教学是一项系统工程，其技术本身的高端性、复杂性等特点，决定其应用成本较高，资源建设和教学组织较难。因此，必须得到学校的大力支持，加强组织领导，落实责任任务。

1.成立分层领导组织

首先，要成立院级虚拟仿真教学工作领导小组，由主管院长牵头，各教学单位和教学管理单位的主要负责人为成员。各级负责人要高度重视虚拟仿真教学工作，做到有组织、有计划、有措施、有检查、有总结、有推广。

其次，要成立各重点专业的虚拟仿真教学工作组。由系主任牵头，专业带头人为主要负责人，骨干教师和合作企业负责人为主要成员。根据专业技能教学特点，通过购买引进、校企合作开发、自主开发等多种途径建设适用的虚拟仿真教学软件，科学布局虚拟仿真实训基地，开展虚拟仿真实训教学，总结实践经验并进行示范推广。

2.建立政策法规进行引导激励

首先，将开展虚拟仿真教学工作做为教育教学改革重要项目，结果做为考核教学单位工作的重要指标。其次，将教师开展虚拟仿真教学的成果做为评聘奖优倾斜条件，对于积极进行虚拟仿真教学软件开发及应用研究的教师，通过制定相关激励政策，从职称评聘、成果奖励、科研经费等方面进行鼓励，为他们提供必要的条件，在全院形成良好的风气和氛围。再次，给予虚拟仿真教学立项资金等条件扶持，为完成项目提供最大保障。要加大资金投入，加强资金管理，做到专款专用，接受监督检查，切实保障项目顺利完成。

通过以上举措，使“推广虚拟仿真技术，提高实践教学水平，加快实现教育现代化”的理念内化成广大教师的共识，并将其付诸于实际行动。

二、广辟渠道，建设虚拟仿真教学资源

虚拟仿真教学资源是利用现代信息技术开发的虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验等等，可以解决实践教学中“看不见、进不去、动不了、难再现”等客观难题，减少资源消耗与环境污染，实现人才培养的信息化、智能化、现代化。虚拟仿真教学资源是开展虚拟仿真教学的必要条件。“巧妇难为无米之炊”，所以，学校应该舍得投入，按照“引进一部分、合作开发一部分、自主研发一部分”的虚拟仿真资源建设新思路进行统筹安排。

1.购买引进

该决策依据是：所需求的软件已经被同类院校的专业广泛认可和应用，效果良好，尤其是那些教学急需的高端产品，应该采取这种“花钱拿来主义”的模式。

2.合作开发

此决策依据是，所需求的软件没有成熟的产品，专业教师能够提出明确的需求，能够提供科学准确的教学设计，借助专业IT公司的技术力量和项目组织能力，能够开发出专业级的应用软件。要探索创设高水平的合作模式，将优秀企业力量引进来，紧密合作，互惠互利，同步带动学校师资专业发展、技能人才培养、软件产品研发的水平提高。实践证明，院校的教学设计与优秀IT企业的实现技术有机结合，是研发优秀虚拟仿真资源的捷径。

虚拟仿真教学软件的研制过程一定要与相关企业紧密合作，软件设计应该是教学专家、行业专家和软件制作专家三方合作的结果。要以教学专家为主导，实施优秀的教学设计，编写制作脚本，要有行业专家实施技术指导，还要有软件专家实施创新制作，才能研发出科学的、适宜的、理实结合的虚拟仿真实训教学软件。

3.自主研发

此决策依据是，所需求软件的开发技术难度和复杂性相对较低，专业教师能够提出明确的需求，能够提供科学准确的教学设计，学校具有软件开发技术支持队伍。

威海职业学院作为首批国家示范性高职院校，非常重视虚拟仿真教学在技能人才培养中的作用，积极开展虚拟仿真教学资源建设，建设了专门的教学资源研发中心。目前购买引进、合作开发、自主研发的虚拟仿真资源已成规模，并广泛应用于数控技术、机械设计与制造、电气自动化技术等20多个专业，平均每学期有2000多名学生使用虚拟仿真软件进行知识和技能的学习，有效提高了实践教学的质量与效率。

三、加大技术支持和培训推广力度

1.建立专门的工作室和技术支持队伍

虚拟仿真教学资源开发技术较难，依赖教师个体不现实。专业教师应将主要精力用于教学设计、脚本撰写，开发制作应由专业技术人员完成。采用这种模式，既可以保证资源的质量，又有利于提高专业教师研发、使用虚拟仿真资源的积极性，否则，大多会“知难而退”。

威海职业学院成立了教学资源研发中心，组建了虚拟仿真资源开发技术团队，投资20多万元配备了高档次的开发硬软件，为开展虚拟仿真实训教学提供技术支持。目前已完成多个虚拟仿真资源建设，其中独立开发的“威海职业学院虚拟校园”，通过漫游和导游等方式，全方位立体逼真地展现了我院全貌，恢弘、美丽、壮观，成为学院参加全国大赛课件、软件的重要支撑载体。

2.开展形式多样的培训

尽管继多媒体、网络时代之后，人们已经开始进入虚拟现实时代，但是由于资源缺乏和宣传不够，很多地区和教育工作者对虚拟仿真技术了解不多。为了普及虚拟仿真技术，发展环保绿色实训，推动教学尤其是实践教学的信息化、现代化，应加大虚拟仿真技术培训力度，进行理论与政策宣传、开发与技术交流、应用与经验推广、成果展示与等，以推动教育教学改革，建立具有显著职业特征的，高质量、高效率、低消耗（低排放）全新的教育教学模式。

培训可以采取“请进来、走出去”等多种途径，包括聘请专家、专业技术人员来校讲座、实地考察、共同研讨建设方案；参加专门培训班等，多管齐下，提高教师应用和开发虚拟仿真教学软件的水平。

3.以研发项目为载体，带动虚拟仿真软件开发和应用实践与研究

“项目导向、任务驱动”不仅是有效的职业教学模式，也是开发与应用虚拟仿真教学软件的有效有段。仿真实训教学软件是以实际岗位为背景的，整个教学、实训内容紧紧围绕职业、岗位核心能力。如何实现培养目标，如何满足岗位需求，在进行虚拟仿真软件开发立项时，就直观地摆在了职业院校专业教师面前，项目研制老师会感到压力，感到教学改革的必要性与提高职业院校教师实操技能的紧迫性。所以，以研发项目为载体，可以激发广大职业院校教师自觉学技能、苦练真功夫的积极性。

四、以建设“仿真实训示范基地”为抓手，全面推进虚拟仿真教学改革

“仿真实训示范基地”是中国教育技术协会仿真技术专委会于2008年启动的项目，旨在在仿真技术专委会的指导下，在IT企业的帮助与大力支持下，通过3~5年的努力，使“基地”在使用虚拟仿真技术开展仿真实训教学方面取得明显的效果，成为使用现代教育技术促进职业教育现代化的窗口，对中国职业教育尤其在技能实训现代化教学方面起到示范与引领作用。

在“仿真实训示范基地”的建设中，职业院校需重新优化实训基地的布局，形成虚实结合的现代化技能实训模式，着力改善“实训成本高，效率低、资源消耗大、污染环境”等弊端，提高专业教师的教学设计能力和企业现场实践能力，推进高技能人才培养手段的信息化、现代化，同时形成校企合作新模式。

参考文献：

[1]宋强.数控加工实训中仿真软件的调研分析[J].科技信息，2009(32).

[2]朱达凯.水利虚拟仿真实训平台建设的研究与实践[J].中国现代教育装备，2010(19).

[3]赵士滨.高校实训教学的虚拟现实技术研究[J].长沙电力学院学报（自然科学版）,2001(1).

第4篇：虚拟仿真技术特点范文

关键词：虚拟仿真；森林保护学；实验教学体系

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）21-0268-03

实验教学体系是与理论教学有机结合，以“拓展式实验教学”为主导，以能力培养为核心，多层次、多模块、衔接紧密的科学系统，虚拟仿真实验教学体系与教学内容建设是虚拟仿真实验教学中心建设的核心[1]。广西大学自2014年入选国家首批卓越农林人才教育培养计划试点高校以来，根据卓越农林人才培养计划目标，加强学生实践能力培养，强化实践教学环节。其中，广西大学林学院林学专业作为国家首批复合应用型农林人才培养模式改革试点专业，积极推进实验教学改革和实验手段创新，把虚拟仿真技术应用于实验教学，构建了虚实融合的森林保护学虚拟仿真实验教学体系，为卓越农林人才培养和深化教学改革开辟了一条新的途径。

一、森林保护学实验的特点

森林保护学是以保障林业植物健康和森林生态安全为目标，研究病、虫、草、鼠等林业有害生物的生物学特性、发生危害与灾变规律及其防治理论和防治技术的学科。它主要由森林病理学、森林昆虫学、病原真菌学、病原细菌学、病毒学、植物化学保护、林业有害生物预测预报学和林业植物检疫学等多学科组成的综合性学科。森林保护学的功能主要是预防和持续控制林业有害生物的发生和危害，减少灾害损失，保护森林资源和生态安全，促进林业经济可持续发展。森林保护的学科性质和功能决定了森林保护学实验具有以下特点：

（一）实验对象的鲜活性

森林保护学实验的对象往往是鲜活的生物体，如昆虫发育有效积温的测定、昆虫的人工饲养、林木病原菌的分离与鉴定等实验的对象均是鲜活的生物体，实验过程需要确保这些生物体正常的生活环境。

（二）实验事件的偶然性

森林病虫害、火灾等是一种灾害，具有偶然性，也是现实中不希望发生的，当它发生的时候也只有在教学进度和时间合适、实验经费允许的条件下可以安排学生去进行防治实验。相反，当按照实验教学日历要进行森林病虫害防治实验以及森林防火等有关实验的时候却很难找到大片发生病虫害或火灾的森林进行防治和灭火实验。

（三）实验过程的危险性

森林病虫害的化学防治是森林病虫害防治的一种常规技术，但是此类实验由于需要使用具有较大毒性的化学农药，该实验过程及其实验废物的排放均对人体健康造成威胁而不能开设。

（四）实验时间的季节性

森林保护学实验对象的鲜活性决定了森林保护学实验具有季节性。病虫害的发生往往具有明显的季节性，高温高湿的季节发生比较严重，冬季和春季发生比较轻，森林火灾则在干旱的秋冬季较易发生。

（五）实验场所的开放性

森林保护学的一些综合性实验（包括探索性实验、生产性实验和研究性实验），如林业有害生物普查测报、林业有害生物灾害监测预警、林业有害生物综合防治、农药药效试验、重大林业有害生物灾害的应急处置、森林火灾隐患排查、森林火灾扑救、森林可燃物类型的划分、森林火险等级预测预报等实验需要在广阔的林间进行。

二、森林保护学实验虚拟化的必要性

虚拟仿真实验教学是对传统实验教学在思想体系、实验内容、实验方法和手段等颠覆性的变革。它综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通讯等多种技术，通过构建一个逼真可视化的实验操作环境和实验对象，使学生在开放、自主、交互的虚拟环境中开展高效、安全且经济的实验，进而达到真实实验不具备或难以实现的教学效果[2-5]。虚拟实验具有沉浸感、模拟性、交互性、感知性和构想性等特点[6]，有利于提高实验教学的效果，培养学生创新能力和解决问题的能力。采用虚拟仿真技术于实验教学，可以为学生营造“自主实验”的氛围，具有实验成本低、无污染、突破现实实验中时空的限制等优点[7，8]。

因此，将森林保护学实验中一些由于受到场地、时间季节、实验成本、危险性以及不可再重现等方面的限制，难以在传统实验教学中实施的实验开发成虚拟仿真实验是非常必要的。虚拟仿真实验作为真实实验的补充和扩展，具有仿真性、参与感、安全性等特点，与传统实物实验结合，可以使学生获得全面的训练，对培养学生动手能力、观察能力、独立思考能力和创新能力具有重要意义。

三、森林保护学虚拟仿真实验教学体系的构建

广西大学林业科学与工程虚拟仿真实验教学中心根据“虚实结合，能实不虚，以虚扩实”的建设原则，建了“模块化、层次化、多元化”的虚拟仿真实验教学体系（如图1所示），即“森林昆虫、森林病理、化学保护和森林防火”4个模块，每个模块包含“基础实验、专业技能和综合创新”3个层次。形成了虚实融合，以综合创新为特色，以能力培养为核心，多层次、多模块、衔接紧密的森林保护学虚拟仿真实验教学体系。

（一）虚拟仿真实验的四模块

1.森林昆虫虚拟仿真实验模块。本模块主要针对森林昆虫的个体发育、行为习性、危害调查与综合防治等方面的实验进行虚拟仿真。如在森林昆虫多样性调查虚拟仿真实验中，采用虚拟仿真技术虚拟仿真实验背景，制作调查样线及3D化的智能昆虫模型，每种模型昆虫的数量参照当地森林中的丰富度来设定。开展多样性调查时，可将各种昆虫在树林中出现的限制因子设定为季节，以便在不同季节进行多样性调查时得出的结果与自然界相吻合。对调查到的每一种昆虫，配以真实照片，以便学生进行鉴定，做到虚实结合。

2.森林病理虚拟仿真实验模块。本模块主要针对森林病原物的分离鉴定、病害发生发展与综合防治等方面的实验进行虚拟仿真。如桉树青枯病菌主要通过根部和根颈部伤口入侵，在植物体内繁殖，沿着维管束蔓延全株发病，植株失水萎蔫枯死。但这一过程无法在常规的实验课中让学生观察到，也难以让学生理解和掌握。通过虚拟仿真技术，把桉树青枯病症状诊断、发病规律、侵染循环以及防控技术直观呈现，提高学生对桉树青枯病的诊断和防控技术水平。

3.化学保护虚拟仿真实验模块。化学保护的核心是如何科学地使用农药，根据农药、有害生物与环境之间的关系合理使用农药。农药往往具有较大毒性，实验过程及其实验废物的排放均对人体健康造成威胁。本模块主要包括农药的毒力测定、药剂室内药效筛选、林间小区药效试验、农药对植物的药害作用、除草剂的选择作用及防除效果、农药残留分析等仿真实验。

4.森林防火虚拟仿真实验模块。真实森林火灾发生与控制实验具有极其危险性与不可重复性。通过虚拟仿真技术，可以模拟森林火灾场景，通过调整参数输入设置不同火灾发生发展过程，针对不同火灾发展阶段调用不同控制火灾策略和技术，直观展示火灾控制效果。本模块主要包括火灾发生过程的仿真演示、森林火灾隐患排查、森林可燃物类型的划分、森林火险等级预测预报、森林火灾发生与控制技术等仿真实验。

（二）虚拟仿真实验的三层次

1.基础实验层次。该层次主要是演示性试验，让学生了解掌握森林保护学的基础知识和基础技能。

2.专业技能层次。该层次主要是专业技能实验，让学生了解掌握森林有害生物的调查与防治、森林植物检疫、物理防治、生物防治、森林火灾隐患的排查与扑救、农药的配制与使用等专业技能。

3.综合创新层次。该层次主要面向学科前沿和林业生产第一线，让学生参与教师的科研项目，将科研项目研究成果转化为虚拟仿真实验教学资源。此外，森林保护学是一门应用性很强的学科，常常需要解决林业生产上有害生物防治的实际问题。如天敌昆虫的人工饲养及其应用仿真实验可以结合生产实践开展花绒寄甲人工饲养并用于防治松褐天牛。

四、结语

虚拟仿真技术在实验教学中的应用，极大地拓展了实验教学的内容和时空，一些在传统实验条件下难以安排的实验得以全面的开展[9]。但是虚拟仿真实验不能完全代替真实实验，只能作为真实实验的补充和扩展，虚拟仿真实验必须与传统实验相结合，使学生获得全面的实验训练。

多层次、多模块、衔接紧密的森林保护学虚拟仿真实验教学体系把各种森林保护学实验有机串联起来，注重纵向知识体系和横向知识的相互浸透，注重森林保护的基础知识、专业技能和综合创新各个方面的衔接。该体系把实验教学、专业能力培养和科研综合创新有机结合，为卓越农林人才培养和深化教学改革开辟了一条新的途径。

参考文献：

[1]陈国辉，刘有才，刘士军.虚拟仿真实验教学中心实验教学体系建设[J].实验室研究与探索，2015，34（8）：169-172.

[2]张敬南，张H钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理，2013，30（12）：101-104.

[3]刘亚丰，吴元喜，苏莉，等.生命科学与技术虚拟仿真实验教学体系的构建[J].实验技术与管理，2015，32（9）：120-123.

[4]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，32（12）：5-8.

[5]李平，毛昌杰，徐进.开展部级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013，32（11）：5-8.

[6]谭珂，潘新华，高原.医学虚拟仿真教学环境的构建[J].中国医学教育技术，2012，26（5）：535-538.

[7]张红宾，赵二刚，张颖.虚拟仿真在电子类实验教学中的应用探讨[J].实验室科学，2015，18（3）：44-46.

第5篇：虚拟仿真技术特点范文

【论文摘要】从装甲装备维修模拟化训练的主要手段、模拟化训练的时空和模拟化训练的主要方式三个方面，认真研究了未来装甲装备模拟化训练的发展趋势，探索了训练手段和方式的转变；详细分析了实物模拟向计算机模拟仿真、同地向异地、实物模拟技术向虚拟现实技术转变的过程与特点。

随着计算机信息技术迅速发展，仿真技术、网络技术以及虚拟现实技术在部队装甲装备维修和作业训练中得到广泛应用在此基础上产生的模拟训练方式，以其特有的科学性、经济陛对抗性、真实性、严密性、交互性、实时性、可控性和再现性等诸多优点，从而受到院校和部队的高度重视。认真研究未来装甲装备模拟训练的发展趋势，探索训练手段和训练方式的转变，对于指导院校教学改革和部队训练改革具有非常重要的意义。

1 模拟训练的主要手段由实物模拟向计算机模拟仿真系统转变

1．1 当前实物模拟训练存在的局限

培养装甲装备维修技术人才 ，加强动手能力的训练是一个重要方面，但采用什么样的训练手段 ，对提高训练质量至关重要。目前的模拟训练，主要是通过模拟真实的装甲装备各组成系统如底盘、火控系统、通信系统等来培养学员的作业和维修操作技能，技术上师徒相传，受场地、师资、实车、实物等条件的制约，训练周期长，教学难度大。装甲装备作业和维修训练是一种师生双向沟通的教学过程，无论教与学哪方面存在问题，其教学效果都要受一定影响。因此，以实物模拟为主要手段的模拟训练，有很大的局限性。

1．2 计算机模拟仿真系统的优势

随着多媒体技术的发展，计算机模拟仿真技术日益成熟，计算机模拟仿真系统中的装甲车辆和零配件，采用三维动画制作，图像的仿真程度和实物实景相差无几，它可以通过视觉、听觉、触觉等多种方式对学员的感官进行综合刺激，其效果是单靠实车、实物训练所无法比拟的。学员可以通过键盘、鼠标或操作杆，在计算机操作平台上进行拆装练习、维护保养 、排除故障，利用模拟操作台，在模拟战争环境中进行作业、抢修。模拟仿真系统还可以实现信息共享、人机交互和及时反馈，根据学员的具体情况，自行安排难度适中的训练内容 ，实现因材施教。计算机模拟仿真系统与真实装甲装备相比具有体积小、造价低、功能全等特点，硬件一次性投资以后，软件更新换代快，便于很快普及。因此，装甲装备维修训练由实物模拟向计算机模拟仿真系统转变是一种必然趋势。

2 模拟训练的时空由同地向异地网络化发展

过去的实物模拟训练局限在二间教室、一个车间或一个车场，参加学习的人数受到场地、师资、设备等条件的限制，教学效果很难保证。随着计算机及通信技术的发展，计算机网络技术的普及，模拟仿真训练将会开辟出一片新天地 ，可实现校内联网、院校和部队联网。

2．1 校内联网

学员在不同的教室，可以同时运用模拟仿真系统进行操作训练，打破 了场地设备等因素的限制，同时展开相同科 目的多个专业的教学。校内不同地点的模拟器(如多种车型的武器系统、火控系统、底盘、通信系统)互联 ，学员还可以按照战术想定进行编组作业。

2．2 院校和部队联网

院校的模拟仿真系统还可以同全军各训练机构的训练模拟仿真系统异地互联，实现远程技术教育、数据共享，为装甲装备维修专业的函授教育提供了强有力的技术支持。

3 模拟训练的主要形式由实物模拟向虚拟现实技术转变

近几年来 ，虚拟现实技术成为一项十分热门的技术，越来越多的人员投身到这个研究领域，致力于虚拟现实技术研究、开发及应用推广。虚假现实技术、理论分析和科学实验已成为人类探索客观世界规律的三大手段。虚拟现实技术带来的变化从以前的“以计算机为中心”变为“人是信息技术的主体”：由过去人机之间枯燥、被动的方式变成了人通过手和声音等自然的交互方式与机器交流，人机融为一体。据权威人士断言，虚拟现实技术将是 21世纪信息技术的代表 ，由此可见其重要性。目前，一些发达国家已开始将其应用于军事训练模拟。利用虚拟现实技术进行装甲装备维修技术训练，受训者不是被动地观察计算机中的模拟图像，而是居于一个虚拟的十分逼真的三维世界，在视觉、声觉、触觉等感觉的作用下，尤如身临其境的全身心地投入到“真实”的训练中。又因虚拟现实技术与真实的技术训练相比，没有多大差别，同时还具有交互性、可重复性和训练超前陛等特点，从而使教学效果更好。在未来的十几年内，类似的模拟训练系统，必将大批量生产和广泛普及。

信息技术和计算机的突飞猛进，必将带来训练观念、训练方式、训练手段的变革。运用计算机模拟仿真系统进行装甲装备的作业和维修训练，虽不能完全取代真车实件，但这种方式，有利于提高训练质量和效率，具有无限广阔的发展前景。

参考文献

第6篇：虚拟仿真技术特点范文

关键词：智能电网；虚拟仿真；网络共享；实验教学

中图分类号：G642.423 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0094-02

智能电网虚拟仿真实验教学是在虚拟通信网络基础上实现的。在江苏省智能电网信息工程综合训练中心现有实验基础上，充分依托校企合作实验资源与经验，建设成三个虚拟仿真实验子平台：一是可再生能源并网控制虚拟仿真平台；二是微电网运行控制虚拟仿真平台；三是电动汽车与电网互动虚拟仿真平台。可实现电力网络通信、可再生能源发电、分布式电源协调控制、微电网智能调度、电动汽车监控等智能电网领域的虚拟仿真与实体交互实验。该平台可仿真具有高危、大电压、高成本、高消耗等特点的智能电网系统。[1，2]

一、智能电网虚拟仿真实验教学平台开发

本实验平台基于PSCAD电力仿真软件搭建虚拟电力网拓扑架构，[3]基于MATLAB编写虚拟通信网协议及控制策略，基于虚拟网络与实体网络相结合的网络通信平台，实现智能电网、可再生能源、智能用电系统之间的信息传输，完成该平台内各子实验平台仿真，并通过实体网络实现资源共享，如图1所示。其中，能量流基于虚拟电力网传输及交互，信息流基于虚拟电力专网传输及交互，整个智能电网虚拟仿真平台可通过实体网络实现资源共享。

1.可再生能源并网控制虚拟仿真平台

可再生能源并网控制虚拟仿真平台由可再生能源模块、智能用电系统及智能电网模型、信息数据采集系统及互动协调控制系统组成，智能电网负荷潮流信息经信息数据采集系统采集传输给互动协调控制系统，以便实现风电、光伏发电并网研究。基于该平台可开展以下课程实验：风电并网技术、光伏发电并网技术、信息采集技术、互动协调控制技术及相关软件开发等，培养学生在风力发电、光伏发电等方面的技能。

2.微电网运行控制虚拟仿真实验平台

微电网运行控制虚拟仿真实验平台由可再生能源模块、智能用电系统、微电网、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成，与传统能源隔离，微电网虚拟运行控制子系统由可再生能源供电，形成微电网孤岛运行，图1给出该微电网通信网络拓扑架构。基于该平台可开展以下课程实验：风力发电技术、光伏发电技术、以太网通信技术、智能电表技术、微电网运行控制技术等，培养学生在微电网运行控制方面的技能。

3.电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台

电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台由虚拟智能电网、智能用电系统、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成，规模化电动汽车既可作为负载从电网吸收能量，亦可作为移动储能单元给电网供电，另外电动汽车可单独为智能家庭和智能楼宇紧急供电。该平台的建立需要通过信息数据采集系统和互动协调控制系统实现信息交互，保证互动过程合理有序进行，达到使智能配电网负荷曲线平滑、智能家庭/楼宇不间断供电等目的，减小峰谷差、提高电能质量，实现信息、数据收集分析、互动交流、成果展示等功能。基于该平台可开展以下课程实验：电动汽车充放电逆变整流技术、电动汽车BMS技术、智能电器用电、配电网负荷潮流计算、电动汽车有序充放电、海量信息处理技术等，培养学生在电动汽车充放电、智能电网潮流计算、智能电器用电等方面的技能。

二、智能电网虚拟仿真实验平台的实验内容及功能效果

智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展的实验项目如表1所示。

表1 ；可开展实验项目、内容及类型

序号 实验项目 实验内容 实验类型

一 可再生能源并网控制虚拟仿真 可再生能源发电设备仿真建模；电力电子功率变换器仿真建模；逆变器并网建模仿真；并网控制系统仿真分析等。 基础实验、专业实验

二 微电网运行控制虚拟仿真 虚拟元件通过网络接入微电网仿真分析；微电网经济调度运行仿真分析；微电网动态特性分析与控制。 综合实验、科研创新

三 电动汽车与电网互动虚拟仿真 电动汽车多时空尺度充电特性分析；充换电设施与电网互动机理分析，建立电动汽车与电网之间的快速可靠通信连接，实现实时控制。 综合实验、科研创新

1.可再生能源并网控制虚拟仿真实验

（1）实验内容。采用PSCAD软件、MATLAB软件、3DSMAX开发平台以及VR-Platform虚拟现实技术，[4]对风能、光伏、微型燃气轮机等可再生能源发电设备进行虚拟建模，实验仿真可再生能源逆变器并网工作过程，分析并网控制系统的安全性、灵活性、可调度性，研究可再生能源接入对电网谐波、系统压降作用及其与电网协调控制。

（2）实验功能及效果。模拟大型风力发电机组零部件应力应变的变化情况，突破了传统的二维显示的动力学设计模式和分析方法，增加了对风电机组模型和运行特性的感知性与真实性，便于学生更好地掌握风力机运行原理与风力发电机工作原理；开发了光伏发电逆变器虚拟实现模型，便于学生更好地掌握光伏发电工作原理；在虚拟通信网络和工业总线网络平台基础上，采用Cyber Maker和VR-Platform作为虚拟现实技术开发平台，模拟可再生能源拓展虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容。

2.微电网运行控制虚拟仿真

（1）实验内容。构建微电网中光伏机组、风电机组、储能元件、燃料电池装置、电动汽车、保护信号和开关状态等虚拟元件，模拟虚拟元件通过网络接入微电网的动态过程，仿真分析微电网孤岛与并网运行的潮流分析及其动态运行特性，掌握适用于微电网分布式发电逆变接口系统技术、在线网络支撑控制技术、多类型机组并联技术等研究，探索微电网运行频率控制、电压控制策略。

（2）实验功能及效果。拓展微电网并网及孤岛运行虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容，开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力；完成包括带方向过流及负序保护、欠/过电压、欠/过频率保护等，完成并网点遥测、遥信、遥控等，使学生掌握微电源孤岛运行与并网运行模型、原理等；实现了微电网负荷潮流计算方法、节点配置方法、协调控制策略，使学生掌握储能对微电网稳定运行的作用机理与控制方法、分布式储能的规划设计方法等。

3.电动汽车与电网互动虚拟仿真

（1）实验内容。探索电动汽车充放电特性、充换电设施与电网互动机理与规律，分析电动汽车和分布式可再生能源互补消纳的理论和方法、电动汽车对供电充裕性的影响机理及接入后电力系统规划/调度的理论和方法、配电系统保护/控制的理论和方法等，研究电动汽车与智能家庭、智能楼宇的互动技术，用电信息采集、双向互动服务、小区配电自动化、电动汽车有序充电、分布式电源运行控制、智能家居等技术。

（2）实验功能及效果。开发了电动汽车与电网互动虚拟仿真实验教学模型，包括V2G、V2B、V2H等，可使学生掌握配电网潮流计算、电力系统保护、电压和频率稳定、信息处理、通信工程、控制策略分析等知识；实现了电动汽车充放电的负荷特性预测仿真方法；实现了电动汽车SOC、电动汽车及充电桩等位置信息、电网负荷潮流等不同量之间信息融合及海量信息处理技术。

三、结论

智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展可再生能源虚拟发电并网、微电网虚拟运行控制、电动汽车与电网互动等虚拟仿真实验教学，依托虚拟通信网络实现网络教学共享，满足电气工程类及相关专业本科、研究生实验教学工作，实现国内高校、境外高校及相关行业间资源共享与辐射，最大程度发挥该平台虚拟仿真高危、大电压、高成本、高消耗等智能电网系统虚拟现实对象的功能。发挥了南京邮电大学大信息领域的学科优势，合理开展满足多种应用对象需求的多层次、立体化、虚实结合的多学科交叉融合虚拟仿真实验教学和科学研究。

参考文献：

[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.

[2]赵爽.智能电网环境下电力培训中心的发展策略[J].中国电力教育，2012，（15）.

第7篇：虚拟仿真技术特点范文

关键词： 虚拟仿真 家畜解剖学 三维模型

1.引言

家畜解剖学是农业类高等学校动物医学专业的专业基础课，本课程主要讲授正常家畜、家禽的形态、结构、器官的位置关系和发生发展规律。本课程的特点是名词众多、结构复杂，对于首次接触动物医学专业的学生来说学习起来比较困难，不知道应该怎样学习。传统课堂讲授方式难以满足现代化教学发展需要，虚拟仿真技术正逐渐应用到各专业教学课程中，对教育行业产生了巨大影响。

2.虚拟仿真技术的优势及其在医学教育中的应用

虚拟仿真技术是用计算机虚拟场景逼真地模拟现实世界事物的技术，涉及计算机图形学、人工交互、人工智能和传感技术等。具有真实性、交互性和沉浸性的特点，逐渐成为现代教育技术领域的热点，应用于不同专业教学过程中。随着计算机技术的发展，虚拟仿真技术在人类医学上得到了广泛应用。虚拟仿真技术打破了传统实验空间和经费的限制，在充分保证教学效果的基础上，不仅节约了实验成本，而且大大提高了学生的学习兴趣。使学生通过虚拟场景的人机交互，由视觉、听觉、触觉等手段获取场景的反应，通过学生自我组织，制订并执行学习计划，进行自我评价，开展适应式学习。很多高校、科研院开发了人体解剖虚拟仿真实训平台、虚拟动画、三维网络课程等应用于理论和实践教学，充分发挥了现代教育技术的优势，提高了教学水平。

1989年美国首先开展了“可视虚拟人”的计划，并于1994年完成世界第一例男性“虚拟人”数据采集，1998年完成女性虚拟人数据采集，共采集到56GB的数据。随后，韩国“可视韩国人”项目于2000年完成第一例韩国人标本的数据采集；2003年，钟世镇主持的“虚拟中国人”项目完成中国人体数据的采集工作。以这些虚拟人数据集为基础，对人体器官进行了三维重建，精细逼真的三维结构为人体解剖学提供了大量素材。基于虚拟人体数据集产生了很多人体解剖三维虚拟仿真实验平台用于人体解剖学教学。在仿真平台上可以对人体结构进行任意角度旋转、缩放、标注等操作。便于教师教学及学生学习和课后复习。2010年10月在上海世博会期间，瑞典首次向公众展示了代表先进医学虚拟仿真技术的“虚拟解剖台”。此虚拟解剖台数据来源于人体的磁共振（MRI）和CT成像数据，利用计算机处理将这些数据从二维平面图变成真实感极强的三维模型，将人体内部的精细结构完整地展示出来。这款虚拟解剖台可用于人体解剖学教学，学生用手指通过触摸屏进行人体器官操作，能完整地展示骨骼、血管、肌肉等的不同形态，还可以移除或添加内脏器官、血管、神经等结构，从而理解各器官的形态结构和相互位置关系。

3.虚拟仿真技术在家畜解剖学的应用现状

家畜解剖学是一门实践性很强的学科，家畜的器官标本、模型等教学材料在本课学习中有重要作用。但是近些年随着招生规模扩大，一般理论授课时学生人数较多，不能发挥标本、模型的作用，学生只能在实验课上观察标本、模型。虚拟仿真技术在家畜解剖学中的报道较少，由于数字人的数据采集方法投资巨大，过程复杂，需要多领域专业人员合作完成，目前还没有完整的大家畜（牛、马等）虚拟解剖系统。很多科研机构利用数字人的数据采集方法对猪、兔、小鼠、大鼠等动物进行了数据采集和虚拟仿真工作。Maierl等在1999年报道了第一例“可视化狗”，但其数据不完整，没有四肢部分的结构，而且图像不精细。2005年9月，重庆理工大学、第三军医大学和重庆市畜牧科学研究院共同完成了世界第一例“数字可视化猪”数据集的采集工作，图像质量比较高，能够清晰显示内部结构[1]。2014年，连国云[2]采集完成了“数字化新西兰兔”的数据集。但是对于家畜解剖学重点讲授的牛、马等大家畜，还没有虚拟解剖数据集的报道。主要原因是牛、马的体型比较庞大，采用数字人运用的冷冻铣削设备无法完成铣削，牛、马等动物只能采用其他方法建立三维模型，虽然这些模型不如冰铣削得到的数据精确，但是仍然能够在家畜解剖学教学中发挥巨大作用。苏杨生[3]等报道了通过3D Max软件建立了牛的椎骨模型，并建立了交互程序，学生可随时随地进入程序观察解剖标本。张蕾[4]等采用Photoscan软件对动物头骨进行了三维重建。付大鹏等[5]采用三维激光扫描仪获得了动物股骨的三维点云数据，进行三维重建，得到了股骨的三维模型。以上研究成果为虚拟仿真技术在家畜解剖学中的应用提供了思路和教学资源。

4.虚拟仿真技术在家畜解剖学的应用前景

虚拟仿真技术在家畜解剖学及相关专业有着非常广阔的应用前景。三维模型能够形象清晰地展示动物的解剖结构和器官的相互位置关系。虚拟仿真技术的应用能够将理论授课中教师采用图片、照片等素材难以描述清楚的概念、结构给学生以感性认识，能够加深学生的理解程度，帮助学生学习和记忆。虚拟仿真技术的应用能够将抽象的结构变具体，使枯燥的概念形象生动，提高学生的学习兴趣和主动性，突破传统解剖学实验空间和时间的限制，学生可以通过网络自由地学习，方便自学。综上所述，虚拟仿真技术能够将家畜解剖学的抽象教学内容形象地展示出来，提高学生的学习积极性，使学生由被动接受转变为主动学习，极大增强家畜解剖学教学效果。

参考文献：

[1]张建勋，徐凯，邱宗国.世界首个三维可视化的数字猪.重庆理工大学学报（自然科学版），2011，（03）：69-73.

[2]连国云.数字化新西兰家兔的三维结构重建研究.计算机光盘软件与应用，2014，（12）：24-26.

[3]苏杨生，宋斯伟，李颖，等.牛骨骼模型三维数字化重建.黑龙江畜牧兽医，2015，（09）：249-250.

[4]张蕾.动物骨骼三维重建的探索.四川文物，2014，（06）：81-83.

第8篇：虚拟仿真技术特点范文

1虚拟实验室概述

虚拟实验室是虚拟现实技术在教学上的一项全新应用。虚拟现实技术是运用计算机对现实世界进行全面仿真的技术，它能够创建与现实社会类似的环境，能够解决学习媒体的情景化及自然交互性的要求。利用虚拟现实技术开发建设的虚拟实验室允许人们访问和使用自己没有的设备资源，使处于不同地理位置的学习者可以同时对—个实验项目进行实验工作。

2远程开放教育虚拟实验室建设的必要性

远程开放教育的实践性教学是指学习者在远程开放学习过程中，按照教学计划的要求，确定学习目标，在教师的组织和指导下，完成的练习、实验、实习等一系列学习实践活动。其环节主要包括：课程的实践性教学环节，如课程作业、实验、实习(设计)等；集中实践性教学环节，如社会调查、各类实习(见习)以及毕业没计(论文)等。

实践性教学在远程开放教育中占据着特殊重要的位置，然而在具体的远程教学过程中，实践性教学活动却是—个难点，有许多因素制约着实践性教学活动的开展。例如，实验的近距离和集中性要求与远程教学的远距离和分散性教学模式的矛盾，现在使用的在线教学平台不能提供全面具体的实验环境，在职学生不能很好的参加学校组织的相对集中的实验教学等等。因此，怎样解决这些问题、克服这些矛盾，以更好的推进实践性教学活动的开展，自然就成为远程开放教育工作者面临的—个重要课蹶。

利用虚拟现实技术设计开发的虚拟实验室在远程开放教育的实践性教学活动中可以解决以下几方面的问题。

2.1学生可以不受空间和时间的限制来做课程实验。

2.2虚拟实验室可以避免真实实验或操作所带来的各种危险。

2.3虚拟实验室可以节约教学成本，充分利用教学资源。

3远程开放教育虚拟实验室建设的可行性

3．1技术条件成熟，建设成本不高。在目前的技术条件下，远程开放教育虚拟实验室的系统多使用BSDA(BrowsenServeffDatabase&Applica—tion)，即客户端有艮务器数据库应用程序结构，这种系统组成的虚拟实验室—般称为网络虚拟实验室。网络虚拟实验室由客户端、网页服务器端、应用服务器端以及实验仪器设备四部分组成。网页服务器主要作用是提供web接人服务、用户认证管理、开放式交互实验环境以及动态网页的生成；应用服务器主要作用是控制和管理实验仪器、采集和处理实验数据；数据库的主要作用则是配合用户帐户的管理、动态网页的生成以及实验数据的存储和管理。这样的网络虚拟实验室的配套技术已经非常成熟，而且对系统的硬件要求不高，系统组成简单，建设成本低。

3.2使用简便，对学习者的计算机操作水平要求不高。网络虚拟实验室能够向使用者提供—个在线参与、交互性的实验环境。利用3D技术和VR技术可实现虚拟现实对于沉浸性、交互性的要求。在实验内容上，考虑到设计成本与具体实验内容的选取，最终设计为简易型的虚拟现实技术，不需要特殊的头盔、数据手套等传感设备，用户只需用鼠标操作，操作简便。实验室实验的过程清晰明了，实验结束后获得相应的数据，能够进行分析和比皎并填写实验报告，完全满足不同层次学习者的实验要求。

3.3实验内容完备，对学习者的实验环节进行有效管理。网络虚拟包括了实验预习、实验要求、实验步骤、实验内容、实验帮助、实验测试等教学部分，按照模块化设计的原则，网络虚拟实验室系统分为注册与登录漠块、用户管理模块、成绩管理模块、测试模块、公共信息模块和进入实验子模块等，功能划分清晰，但又互相联系影响，保证学习者正确使用虚拟实验室，完成课程实验。

4远程开放教育虚拟实验室建设的一般方法

远程开放教育虚拟实验室是以网络为载体的虚拟实验室，网络技术已相当成熟，所以远程开放教育虚拟实验室建设实际上就是虚拟实验室的建设。虚拟实验建设的关键是采用计算机仿真技术来构建实验模型，设计出用于实验的虚拟仪器设备、实验流程、实验元器件或构件库、实验效果仿真等。

41选择合适的仿真开发工具。从对虚拟实验的要求看，仿真工具必须具有与多媒体相结合的功能，也就是做实验的人员，做实验时是在多媒体下进行实验操作，然后将操作所产生的信息输给后台的仿真系统进行实时仿真，然后再实时地将仿真的结果回放到前台的多媒体，通过多媒体的形式输出。目前的仿真软f牛彳艮多，有EASY-T、VT-INK3．3、SPW、cadance、Mentor、Matrix、Matlab、prote199、labview、labwindows／CVI、OpenGL、MuhiGen等，建立虚拟实验时，应根据具体需隶选用合适的仿真开发工具。比如，开发电子电路技术类虚拟实验，可选用prote199、lab—view、labwindows／CVI等仿真软件；开发自动控制原理类虚拟实验，可选用Maflab等仿真软件；开发电子系统和控制系统类虚拟实验，可选用cadanee、Mentor、Matrix等仿真软件开发含虚拟视境类虚拟实验，可选用OpenGL、MultiGen等仿真建模软件。总乞在选用仿真软件时要把握好仿真软件对虚拟实验开发的针对性和适应性。

第9篇：虚拟仿真技术特点范文

关键词 虚拟技术 园林 实训教学

Abstract This paper analyzes the advantages of Virtual Reality in Landscape training teaching. Propose the conditions and assumptions of the Virtual Reality training base construction. From the perspective of curriculum system， Exploring Virtual Reality in Landscape Practice Teaching. Object is to provide new ideas， new approaches and new directions for the Landscape Practical Teaching reform of Technical College Education.

Keywords virtual reality； landscape architecture； practical teaching

虚拟现实技术（Virtual Reality），简称VR，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界。这种技术的特点在于，能产生一种人为虚拟的环境，为用户提供视觉、听觉和触觉等感官的模拟，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。随着数字化进程的不断加速，电脑多媒体技术的飞速发展和广泛应用，虚拟现实技术也逐步走进课堂。教育部文件中明确指出高等职业教育要大力推行工学结合，突出实践能力培养，改革人才培养模式，其中实验、实训、实习是 3 个关键环节。①

1 虚拟仿真技术在园林实训教学中的优越性

园林是一门综合性学科，它运用植物、水体、木材、石材、不锈钢等多种材料，通过改造地形，筑山、叠石、理水，种植树木花草，营造建筑和布置园路等途径创作，同时吸收文化、历史等人文内容，并结合特定环境创造出形态各异的美的空间。这就需要园林设计师具有高度丰富的想象力和时空观，因此虚拟现实技术在现代园林设计中具有重要的作用。②由于虚拟仿真技术的情境性、交互性和多感知性等特点，其在园林实训教学中同样也具优越性。

1.1 情景性

利用VR技术可以虚拟建立园林景观，展现园林丰富的景观内容。例如，植物的色、香及季相变化，景观亭子的造型、材质、大小，经典的古典园林空间，居住区小区园林环境空间，甚至大型森林公园的整体环境展现。学生可以不出教室，就获得与亲临真实场景一样的体会，在空间中随意游走，从而充分感受园林景观中的色彩、光影和动静变化，从而丰富感性认识，加深对空间场景的理解。

1.2 交互性

首先，在实训教学阶段，教师可以运用虚拟仿真平台实现对学生的管理和指导。例如教师登录虚拟实训平台，根据实训课程要求先对实训内容进行相应的理论讲解，然后通过互动平台学生实训的目的、内容、计划、流程、具体要求和注意事项。其次，学生在听教师讲解完理论知识后，可以根据自己掌握到的知识进行在线练习，完成一定量的练习后才可以进行相应技能的在线测试。最后，师生之间、学生之间也可以通过虚拟实训平台进行交流和互动。学生在实训过程中如果遇到困惑和问题都可以随时咨询老师或者与其他同学讨论解决，加强师生间的互动交流，同时也提高了学生之间的团队协作能力。

1.3 创造性

通过使用VR技术可以发挥学生的主观能动性。在亲身体验三维空间的同时，学生可以实时进行可视化编辑，调整三维空间场景、调整模型的大小、材质、空间位置，对不同场景效果进行推敲和比对，从而激发学生的创造性思维。

2 园林专业虚拟仿真实训基地建设的相关支持条件

2.1 虚拟仿真实训基地建设所需的硬件设备

为了实现虚拟显示的沉浸特性，必须具备人体的感官特性，包括视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等。因此建立虚拟仿真实训室，首先需要虚拟现实技术领域相关的硬件设备。F阶段虚拟现实中常用到的硬件设备，大致可以分为四类。（1）建模设备，如计算机和3D扫描仪；（2）显示设备，如虚拟现实头盔，双目全方位显示器，CRT终端-液晶光闸眼镜，大屏幕投影-液晶光闸眼镜，CAVE洞穴式虚拟现实显示系统等。（3）声音设备，如三维立体声和语音识别。（4）交互设备，如数据手套，力矩球，操纵杆，触觉反馈装置，力觉反馈装置，运动捕捉系统，机械式运动捕捉，声学运动捕捉等。

2.2 虚拟仿真实训平台所需的软件技术

虚拟仿真实训平台的搭建还需要有相关软件技术的支撑。包括以下几种：

（1）虚拟仿真实训教学管理系统：针对在线教育而研发的管理后台，可以让老师和学生进行实时交流。其功能需要有通过权限号和密码登录，分管理端和客户端。包括个人信息中心、教学管理、教学资源库、翻转课堂、实训任务、仿真实训等模块。

（2）虚拟仿真实训识图与构造软件：将二维图纸与三维模型对应展示，完成对一些建筑小品、构件大样、植物种类的细节进行展示。利于初学者克服对于二维表现抽象思维的不理解，帮助学生培养空间想象的能力，使学生构思得以在实时生成的三维世界中充分发展，协助教师完成课堂识图教学。

（3）虚拟仿真园林规划和设计软件：软件需具备相关的绘图功能，如设置坐标，添加设计素材图库，绘制图框等。此外，软件还需具备兼容功能，支持AutoCAD，3Dmax，Sketchup，Photoshop等相关设计软件。

2.3 专业软件技术团队与园林专业教师合作建立数字库

为了使虚拟仿真实训平台更能切合园林专业的实训教学体系需求，园林专业教师需要参与配合建立数字库系统。首先，园林专业教师需搭建虚拟仿真实训课程体系，根据课程需要提出数字库所需要的各种素材。例如，提供景观建筑小品实训课程中所需要的各类亭子、花架、景墙的相关设计图纸。其次，由专业的软件技术团队提供技术指导和支持，将二维图纸素材变成三维虚拟仿真实训素材。最后，搭建分类数字库系统，用户可以在使用中随时能方便地提取任意模型素材。

3 园林实训实践中适用虚拟技术辅助教学的课程

园林虚拟仿真实训系统具需要根据针对专业特色进行开发，为园林实训提供一种交互性教学和实训性体验环境，协助教师完成课程教学与实训。老师可以通过虚拟技术来深化教材内容，学生可以通过虚拟技术软件完成相应的实训操作。虚拟仿真实训系统的开发需要具有良好的延续性、实用性、可操作性和开放性，使其功能可适用于园林设计类、园林工程类以及一些专业基础类课程的实训环节。

3.1 设计类课程实训

设计类的课程实训包括园林规划设计课程实训，居住区景观设计实训，景观建筑小品设计实训等。传统的园林设计教学在课堂上无法实现从各个空间角度去鉴赏、剖析园林案例及体验园林景观设计的全过程。③而虚拟仿真实训平台可以在课堂上虚拟展示出案例场景，可以实现无需走出课堂学生就能亲身体验和考察成功案例，实现让学生身临其境地“进入”园林，从任意角度w验设计作品，充分感受园林的空间、色彩、尺度、材料、肌理、质感甚至声音。例如，景观建筑小品实训课程中，学生可以通过虚拟实训平台，将自己设计的成果建立成为三维的立体模型，让学生直观感受自己的设计方案，从空想的平面图纸直接实现虚拟的模型，学生可以直观感受建筑小品造型、构造、材质、体量和空间，从而增加学习兴趣，提高设计能力，培养应用型设计人才。又如，在居住区景观设计实训课程中，虚拟仿真实训系统设置有专门的居住区场地模块。学生可以根据自己的设计构想，在虚拟仿真的场地中通过改造地形，放置园林建筑小品模型，放置园林植物模型等手段去进行空间设计实训。在视角的选择上，还可以根据需要进行选择，如人视步行、匀速车行、甚至鸟瞰飞行等不同运动方式和速度从不同角度去体验。例如，在园林规划设计实训课程中，学生可以选择鸟瞰视角，从空中看到全局的设计景观，从整体角度分析规划设计的可行性和合理性。

3.2 园林工程类实训

园林工程施工课程对学生动手能力要求很高，需要进行大量的实训训练。而工程类的某些施工现场含有一定的危险系数，不适合还没熟练掌握施工技能的学生直接到去现场实训。虚拟仿真实训系统能提供真实的360度全方位三维施工现场模型场景，提供给学生进行模拟操作的实训场地，使学生身临其境，模拟相应的工作角色，为学生将来到现场实习打下良好的基础。同时由于真实性强，学生对于遇到的问题也会产生较强的求知欲，提高学习的兴趣，自觉练习施工技巧操作，从而能更好更扎实地掌握各项操作技术。

学生可以像玩游戏一样进行各种实训通关。首先，由教师先启动虚拟动画进行技能示范演示，向学生讲解和展示每个实训技能操作的内容、步骤和要求，使学生对实训任务有直观的了解。然后，学生通过反复操作练习，熟悉并掌握某个施工流程和技术要点进行通关检测。学生在进行通关检测实训中，每通过一关即是完成一项实训作业，评价系统会自动对每项操作进行打分，分数需要达到设定值以上，才能晋级下一个实训任务。以驳岸施工实训为例，学生可以使用皮尺、石块、铁锹、碎石、石灰、水泥、砂石等工具模型，先通关“测量放线”关卡，才能晋级下面的“挖槽”、“夯实基础”、“浇筑基础”、“砌筑岸墙”等关卡。最后，系统会对学生总体的实训情况进行评价，教师通过启动互动交流平台，指导和解决学生在实训时遇到的问题。例如哪些同学的动作不标准，哪些同学操作的步骤出现错误，哪些同学所选用的材料有误等问题，都能通过互动交流平台指出。同时，老师一方面可根据学生实训反应出的问题，如某些触控界面指示不清，某些色彩和实物反差较大，某些预设步骤可控性不强等，对相应的模块进行调整和改进；另一方面，教师可与时俱进地在模块中添加新技术或是新材料使之与现行的施工程序和行业规范保持一致，保证学以致用，提高模拟效果。

3.3 专业基础类课程

园林制图与识图属于专业基础类课程，课程内容中轴测、透视、投影等占有很大比例，相对于其他专业课程来说比较枯燥乏味。虽然现今课堂已经使用PPT和FLASH等多媒体教学辅助，但是其给出的形体直视图方向单一，不能进行多方向观察，也不能进行现场实时编辑修改，精度效果仍然不能满足教学要求。虚拟仿真实训平台设置的课程实训系统，可以根据教材章节划分模块内容，如绘图基本知识、投影基本知识、轴测图、透视图、剖面与断面、施工图绘制、构造识别等。使用虚拟仿真实训平台，可以通过点击平面图纸来对应三维模型，每个模型都可以任意变换观察角度和形状，随意拆分叠加和剖切，并且生成对应的二维图纸。实训系统数据库中内置大量的建筑构建模型，通过点击能读取构造知识点及相应的制图规范，模型界面和图纸界面可以相互转换进入或是同时打开对比，大大提高学生对制图规范的记忆能力以及空间思维能力。

4 结语 （下转第129页）（上接第102页）

科技在飞速发展，技术也在完善，园林专业需要紧跟时代的步伐，园林实训课程要不断改革创新，探索一种新的教学模式，调动学生的主观能动性，培养学生成为有创新意识、有过硬专业技术的人才。

注释

① 耿晓东，戴群，丁小晏.虚拟实训在园路工程施工课程实践教学中的应用[J].现代农业科技，2013（9）：328-331.