虛擬仿真實驗技術精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的虛擬仿真實驗技術主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：虛擬仿真實驗技術范文

>> 東北大學采礦工程國家級虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐 土木類專業建設虛擬仿真實驗教學中心的探索與實踐 法庭科學虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐 計算機虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐 淺介《電力電子技術》虛擬仿真實驗教學中心的建設工作 機電類專業虛擬仿真實驗教學中心建設 基于虛擬仿真實驗教學中心建設工作探究 軌道交通虛擬仿真實驗教學中心建設探討 化學化工虛擬仿真實驗教學中心建設探索 地方高校虛擬仿真實驗教學中心的建設 面向地方院校工程教育類專業的虛擬仿真實驗教學中心建設 地方高校國家級實驗教學中心特色發展探析 國家級生物實驗教學示范中心建設的研究與實踐 國家級實驗教學示范中心建設的實踐與思考 國家級力學實驗教學示范中心建設研究與實踐 國家級電工電子基礎實驗教學示范中心建設研究與實踐① 信息技術與管理類綜合實驗教學中心建設 創建國家級實驗教學示范中心的探索與實踐 農業生物學國家級實驗教學示范中心建設 國家級實驗教學示范中心建設經驗淺談 常見問題解答 當前所在位置：l.

[8]李平，毛昌杰，徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：5-8.

[9]沈建華，李飛，程崇虎，等.通信與信息網絡國家級虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐[J].實驗室研究與探索，2015，34（1）：161-164.

[10]張增明，王中平，張憲鋒.國家級物理虛擬仿真實驗教學中心的建設實踐[J].實驗技術與管理，2015，32（12）：146-149.

[11]藺智挺.基于虛擬仿真實驗的模擬集成電路實驗教學[J].實驗技術與管理，2016，33（1）：122-126.

第2篇：虛擬仿真實驗技術范文

隨著社會的發展和進步,人們的生活水平和生活質量都得到了很大的改善,因此,對醫學的發展也提高了關注。目前,醫學教學觀念和教學模式都發生了很大的轉變,學校也開始了對高素質人才的有效培養和教學,其中,虛擬仿真技術是醫學教學中的重要手段和方式,對傳統的醫學實驗教學提出了很大的改進。虛擬仿真技術對推動醫學教學改革、創新教學模式和培養學生的綜合技能都有著重要的作用和影響。本文主要介紹了虛擬仿真技術的概念,并分析了虛擬仿真技術在醫學實驗教學中的具體應用。

關鍵詞:

虛擬仿真技術；醫學；實驗教學

隨著科學技術的迅速發展,醫學實驗教學方面出現了許多的新技術和應用,對醫學教學產生了很大的影響。其中虛擬仿真技術是目前比較先進的技術應用,且獲得了廣泛的應用和發展,特別是對計算機技術和多媒體技術的應用,提高了醫學實驗的教學質量,創新了醫學實驗教學的模式。虛擬實驗教學是一種在計算機技術基礎上發展起來的情景模擬技術,能夠讓用戶體驗到一種身臨其境的感覺,實現和具體的情景接觸,產生一定的體驗,為實際的操作提供一定的基礎。

1虛擬仿真技術的概述

虛擬仿真技術是在計算機技術的基礎上發展起來的新興的科學技術,是指利用多媒體技術的結合,創造形成一個有視覺、聽覺和觸覺的虛擬現實環境,讓用戶體驗到一種身臨其境的感覺。在這個虛擬的環境中,用戶能夠感受到空間中客體的存在,也可以和虛擬空間中的客體進行相關的互動,這項技術的應用,主要是加快用戶對相關知識的認識效率。虛擬仿真技術涉及的方面比較多,主要包括計算機技術、多媒體技術、網絡技術和人工智能技術等,另外,還有計算機的圖像處理和模式的識別等,是現代仿真技術的有效發展和外延[1]。虛擬仿真技術的主要特點就是,讓用戶獲得真實的體驗,和虛構的客體進行交互,并產生一定的想象。在虛擬的空間中,實驗人員可以進行和現實世界中同樣的活動和實驗,而且受到的外界影響因素比較小,實驗產生的效果也更好一些。特別是在醫學教學中的應用,能夠有效的提高學生的實踐能力和創新能力,因此,虛擬仿真技術的應用具有重要的意義。

2虛擬仿真技術在醫學實驗教學中的應用

虛擬仿真技術的發展和應用對醫學實驗教學產生了很大的影響,特別是對傳統的醫學實驗教學方式和實驗模式進行了很大的改進。傳統的醫學實驗教學中,缺少實驗的設備和實驗的客體,學生的實際操作能力得不到有效的鍛煉,所以,對學生的學習和操作能力培養不到位[2]。虛擬仿真技術的應用為學生進行實驗操作提供了一定的基礎,也實現了對學生的有效培養。目前虛擬仿真技術在醫學實驗教學中的優勢主要體現在以下四個方面。

2.1虛擬仿真技術改善了醫學實驗教學設備在醫學實驗教學中,對設備的要求比較高,主要包括一些實驗用的動物或者尸體、實驗用到的儀器和設備以及相關的實驗經費等,都對實驗教學的有效進行產生了一定的影響。隨著社會的發展,解剖學在目前獲得了很大的發展,也是醫學教學中最基礎和最重要的課程,所以,一定的實驗設備在教學中是非常關鍵的,對教學的有效性影響也很大。目前,虛擬仿真技術的廣泛應用和發展,很好的解決了醫學實驗教學中的這些問題,不但豐富了實驗教學設備,學生可以利用虛擬的“尸體”進行操作和實踐,也很好的鍛煉了學生的實踐動手操作能力。

2.2虛擬仿真技術能夠提高學生的興趣虛擬仿真技術能夠為學生提供相關的實驗環境,創造一定的基礎性實驗條件,同時,還能夠實現學生在虛擬的空間環境中和客體進行有效的交流,提高學生對相關內容的認識和理解。虛擬仿真技術在醫學試驗教學中的應用,能夠將聲音、圖像和相關的多媒體演示功能進行結合,豐富實驗教學過程和教學內容,充分的提高了學生的興趣[3]。同時,將具體的教學內容變得形象和生動,而且有一定的視覺沖擊力,方便了學生的理解和掌握,因此,提高了實驗教學的效率和質量。比如,在進行細胞膜的教學時,可以利用虛擬仿真技術建立細胞結構,動態化的展示,可以讓學生更好的觀察和學習。

2.3虛擬仿真技術突破了時間和空間上的限制虛擬仿真技術的應用,對傳統的醫學實驗教學產生了很大改變,打破了時間和空間上的限制,學生可以通過虛擬仿真技術對動物的內部結構進行有效的觀察,以及實現動態化的觀察[4]。比如要了解一些藥物的成分和產生的身體反應,在傳統的教學中,通過一定的講述過程是無法實現有效教學的,學生也難以理解。因此,虛擬仿真技術的應用,實現了這些過程的快速進行和變化,同時,將這些反應過程和變化情況能夠清晰的表現出來,幫助學生進行學習和理解。

2.4虛擬仿真技術避免了在具體實驗中的危險情況醫學實驗過程存在一定的危險性,會對人體的健康產生一定的危害,比如一些感染性的疾病等。所以,隨著虛擬仿真技術在實驗教學中的應用,避免了學生和實驗對象的直接接觸,而是通過虛擬的方式產生實驗的客體,所以,不需要考慮實驗過程中產生一些危險性的因素,因此,對相關的實驗進行有很大的幫助。除此之外,虛擬仿真技術也很好的幫助學生積累了臨床經驗,有效的鍛煉了學生的實際操作能力,有利于學生的綜合水平提高和發展。

3結語

隨著虛擬仿真技術的發展和應用,改善了醫學實驗教學,虛擬仿真技術的應用,加深了學生對于醫學知識的認識和理解,提高了醫學實驗教學的質量和效率。另外,虛擬仿真技術打破了時間和空間上的限制,完善了實驗教學的設備,并有效的避免了在試驗中的不安全因素,對醫學實驗教學具有重要的意義。

參考文獻

[1]陳章寶,肖國君,鄧君,羅紅麗.虛擬仿真技術在藥學實驗教學中的應用研究[J]中國管理信息化,2015(10):86-87.

[2]馮軍,胡曉松.虛擬仿真技術在醫學實驗教學中的應用[J].科技創新導報,2015(20):118-119.

[3]曹丁,李文建.虛擬現實技術在醫學實驗教學中的應用[J].中國醫藥指南,2013(03):367-368.

第3篇：虛擬仿真實驗技術范文

關鍵詞 虛擬仿真 大學物理實驗 教學改革

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2017.01.055

Influence of Virtual Simulation Technology on the Teaching of

College Physics Experiment

GUO Xiaochun

（National Police University of China， Shenyang， Liaoning110854）

Abstract The college physics experiment course is a basic course for students of science and engineering ins universities， which is also a necessary link in the cultivation of students' practical ability and innovative ability. With the advancement of information technology education reform， virtual simulation technology and the traditional university physics experiment teaching mode integrate with each other to construct a new model of three-dimensional teaching， which will have a significant effect on teaching， as well as a profound influence on the college physics experiment teaching reform.

Keywords virtual simulation； college physics experiment； teaching reform

0 引言

大W物理實驗課一般在一、二年級學生中開設，著力培養學生的理論分析能力、動手實踐能力和創新能力，是學生系統接受實驗方法和實驗技能訓練的開端，為學生之后的專業實驗課打基礎，因此作用和地位極其重要。然而在實驗教學過程中，由于教學條件和一些客觀原因的限制，實驗教學效果并不理想，致使傳統物理實驗教學方式的弊端逐漸突顯。教育信息化是高等學校促進教學改革和提升教學質量的重要舉措，虛擬仿真技術為代表的教育信息化手段迅速發展，為大學物理實驗教學開辟了一條新的路徑。將虛擬仿真技術應用于物理實驗教學，必將極大地改善教學效果、提高教學質量和教學效率。①

1 傳統物理實驗教學的現狀及困難

1.1 實驗教學模式單一

傳統的物理實驗教學方式，學生完成一個實驗題目的學習任務都要經歷實驗預習、課上操作、數據處理、撰寫報告這一流程。課前，教師要求學生認真預習并撰寫預習報告。實驗預習是整個實驗環節的起點，也是重中之重。然而實際中，在課前預習時沒有實驗儀器作為參照，面對教材中抽象、枯燥的原理講述，大部分學生出現了畏難情緒，直接體現就是實驗預習敷衍了事，在預習報告中機械性地照搬照抄教材，充當“復印機”的角色，并沒有去深刻地了解、探究實驗的原理和過程，導致在實驗的一開始就留有隱患。課上，教師講解和演示實驗的操作，學生只是復制教師的操作過程完成實驗任務。這種傳統的實驗教學模式，使學生處于被動的地位，即使完成了實驗也是不知其所以然，更別提對實驗更深層次的思考、探索和創新了。課后，處理數據和撰寫實驗報告，學生更是敷衍了事，甚至相互抄襲，其數據處理的計算過程和結果經不起實踐的檢驗。

1.2 學生消極對待物理實驗

在教學中發現，學生對于基礎課程的重視程度明顯低于專業課程。一堂完整的實驗課通常是3個學時，在這短暫的3個學時中，教師要講解實驗的操作并演示，學生要熟悉儀器和完成實驗操作，學生很難再有時間去分析和獨立思考，更談不上去設計實驗，這無疑使教學效果大打折扣。不少學生在實驗課上就是走一個過場，實驗課上并不認真聽講，實驗中胡亂操作，得到的實驗結論與理論值相差較大，甚至造成儀器損壞。在實際的教學中，我們也探索選擇每個班級較為優秀的學生來充當教師的角色，先給這部分學生詳細講解實驗的原理和操作，再由他們用課余時間給班級的其他學生講解，學生之間相互交流溝通較為便利，這樣的教學模式也取得了一定的效果，但是由于學生相互講解時沒有實驗儀器作為參照，同樣也很難調動學生們的積極性。

1.3 實驗成績評定難以把握

傳統的實驗教學，教師評定成績的時候通常依照學生的實驗預習、實驗操作、數據處理的綜合情況來考量，每部分各占一定的分值。但是在實際的執行過程中，由于學生人數多、師資力量有限、教師教學任務繁重等諸多原因，教師對學生實驗成績的判定主要憑借實驗報告和學生表現，主觀性強，并不能客觀充分地反映出不同學生實驗能力的差異。②

1.4 理論滯后實驗

大學物理實驗課與大學物理課程同步開設，但是上課時間受到實驗室場地、實驗儀器、實驗教師安排、學生安排等多種因素的影響，時常會導致實驗所涉及的理論知識學生在課前并未接觸，而實驗教師又不能利用有限的實驗課時去深入講解理論支撐。③

1.5 教學狀態封閉

目前，部分學校的實驗課都是由學校教務部門按照教學計劃統一安排，受實驗人員有限，實驗儀器需要前期準備和后期維護等因素的影響，學生很難在課前預習實驗和課程結束后進入實驗室自主學習。

2 大學物理虛擬仿真實驗的優勢與不足

虛擬現實技術（Virtual Reality technology）④⑤是運用計算機仿真技術，在使用者眼前營造一個虛擬環境，并且可以真實反映操作對象的變化。

2.1 虛擬仿真實驗教學是教育信息化的新模式

虛擬仿真實驗教學，是信息時代高等教育變革的必然產物，為學生開展探究性學習、進行創新實踐訓練提供了先進手段和優質平臺。⑥

物理虛擬仿真實驗并不復雜，也不高深。就是把現有的實驗原理、過程及相關儀器設備性能進行整合，形成文字、圖像、音像資料掛在網上，供學生預習、學習、復習，使他們對實驗總體情況有個客觀把握。或對某個具體細節（包括具體操作步驟、現象）進行學習、理解，為實際操作打下一個良好基礎。虛擬仿真實驗可實現遠程網絡教學，⑦學生在任何一臺計算機上通過互聯網便可訪問安裝在學校服務器上的擬仿真實驗系統，完成虛擬實驗操作過程，不受時間和空間的影響。

2.2 虛擬仿真技術有助于轉變單一的實驗教學模式

將虛擬仿真技術與傳統實驗教學方式相融合，有利于轉變現有的以教師為主導的單一實驗教學模式。學生親自動手用真實的儀器完成實驗，是物理實驗教學不可或缺的一個流程。然而，虛擬仿真實驗在學生的實驗預習環節大有作為。高校校園網的全覆蓋已成為普遍現象，開放式的預習環境可以使學生在任何地方通過計算機在沒有教師指導的情況下完成實驗的虛擬仿真預習，完全不受時間和實驗室開放的限制。實驗的操作是計算機虛擬完成的，因此實驗操作具有較強的重復性，無需考慮實驗的消耗，也不會出現操作錯誤所導致的儀器損壞，同時減輕了實驗教師批改預習報告的繁重工作量。虛擬仿真實驗系統，能夠讓學生在課前對整個實驗有一個全面充分的了解，能夠豐富教學內容和教學手段，有助于提高課堂教學質量和效率，同時更能激發學生的學習興趣和求知欲望。

2.3 虛擬仿真實驗有助于客觀評定學生的實驗能力

虛擬仿真實驗系統以互聯網為平臺，通過計算機輔助將儀器設備、實驗內容、教師指導、學生操作、實驗數據處理有機融為一體，打造成一本可操作的實驗教科書。⑧虛擬仿真系統中的實驗儀器以模塊化構成，可進行任意選擇和自由組合，可以達到用不同的操作方法完成同一實驗任務的目的。系統中隨機產生待測物理量，可以對實驗誤差進行模擬，也可適應同時進行實驗操作的不同學生和同一學生的不同次操作。在實驗過程中，計算機會自動記錄學生的操作過程和數據內容，并對此進行評判，有助于客觀評定學生的綜合實驗能力。同時，還可以借助實驗報告自動評判系統定制實驗報告模板，對學生完成的實驗數據處理進行計算機自動評判，更加客觀、公正。

2.4 虛擬仿真實驗存在的不足

目前，市面上的虛擬仿真實驗系統主要是針對部分高校所使用的物理實驗儀器研制的。然而，物理實驗儀器生產廠家眾多，不同廠家生產的儀器在面板結構、操作方法上都是有區別的，每所高校選用的實驗儀器也是不同的。因此，購買的虛擬仿真實驗系統肯定不會與本校的每一個實驗項目的實驗儀器都匹配，導致教師和學生在使用過程中達不到預期的理想教學效果，如果專門定制適合本校的系統則會大大增加投入。

3 結論

根據大學物理實驗課程特點和教學需求，構建真實實驗與虛擬仿真實驗相結合的實驗教學體系，充分發揮真實實驗與虛擬仿真實驗的各自優勢，實現虛實結合、相互補充，重點培養學生的掌握知識能力、動手操作能力、獨立思考能力、綜合設計能力、創新思維能力，將素質能力培養貫穿于實驗教學的全過程，勢必會在大學物理實驗教學改革中取得顯著效果，進一步推動高等學校教學信息化向前發展。

基金項目：遼寧省社會科學規劃基金項目（L14CGL042）

注釋

① 郭文閣.仿真實驗在大學物理實驗教學應用探討[J].大學物理實驗，2015.28（3）：124-127.

② 張林.虛擬仿真技術對大學物理實驗教學影響的探究[J].大學物理實驗，2015.28（1）：116-118.

③ 王艷華.虛擬仿真實驗――大學物理實驗教學多元化的平臺[J].課程教育研究，2015：188-189.

④ 楊宏偉.虛擬仿真技術在物理實驗中的應用[J].實驗室研究與探索，2005.24（9）：38-39.

⑤ 譚守標.計算機虛擬技術在大學物理仿真實驗教學系統中的應用[J].中國科學技術大學學報，2005.35（3）：429-433.

⑥ 王衛國.國外高校虛擬仿真實驗教學現狀與發展[J].實驗室研究與探索，2015.34（5）：214-219.

第4篇：虛擬仿真實驗技術范文

【關鍵詞】 虛擬仿真；新聞傳播實驗室；實驗教學；應用

一、虛擬仿真技術

虛擬仿真技術包括虛擬現實和仿真兩部分，其中，虛擬現實是指利用計算機技術、網絡技術、傳感技術等現代科技進行的高級人機交互技術。仿真則是指利用建模進行實驗，模擬真實的實驗步驟和流程，從而達到實驗目的。

在我國，虛擬仿真技術主要在化工、機械、工程類學科中應用較多，如北京化工大學、沈陽化工大學、廣西大學等高校獲批的化工類虛擬仿真實驗教學中心；北京航空航天大學、吉林大學、浙江工業大學等高校獲批的機械類虛擬仿真實驗教學中心；北京理工大學、南開大學、同濟大學等高校獲批的工程類虛擬仿真實驗教學中心。在這些學科領域，實驗成本較高，實驗設備、場地、時間等諸多客觀因素都受到制約，因此通過虛擬仿真技術，模仿實驗過程，虛擬儀器操控面板及操作流程，用軟件實現儀器的功能，從而達到學生實踐、實訓的效果。

虛擬仿真實驗突破了原有課程實驗的界限，增加了趣味性、綜合性、設計性及創新性實驗，加強現代實驗方法、實驗手段的應用，提出有代表性的、啟發性的問題，加深學生對實驗的理解，激發創新思維與興趣。虛擬仿真實驗為學生獨立自主地進行學習與實踐創造良好的條件，更有利于培養學生的實際應用能力和綜合素質。[1]

二、虛擬仿真技術在新聞傳播實驗教學中的應用

對新聞傳播實驗教學而言，例如舞臺燈光設計、戲劇影視場景搭建等教學高度依賴于活動情景；而攝影、攝像課程的教學實驗又局限于器材數量、天氣、人員操作等因素，因此，全媒體虛擬仿真教學主要采用以虛擬場景的虛擬現實技術和模擬流程的虛擬仿真技術，通過創建多類型的場景與多元化的操作界面，實現人機互動，完成虛擬仿真教學。

虛擬仿真在實驗教學中主要分為環境虛擬和過程仿真兩大部分，其中，環境虛擬是利用計算機生成一種模擬環境，是一種多源信息融合的交互式的三維動態視景和實體行為的系統仿真。實際應用體現在，利用虛擬仿真技術，對舞臺燈光、會議場景、采訪情境等現實要素進行虛擬，改善教學環境、優化教學手段、增強教學效果。過程仿真則是利用虛擬演播廳，構建一個虛擬電視節目制的全部流程，以真實拍攝電視節目所處的內外部環境定義為規則，由進行實驗的學生模擬各種場景中的主持、訪談、采訪等工作，使學生能夠模仿真實電視節目攝制的核心業務。在實踐中是通過運營虛擬演播廳、虛擬攝像師等，創建虛擬的操作界面及環境，將真實過程運用其中，使學生觸及攝影攝像及節目制作的核心業務。

“虛實結合”是其特色，按照虛擬仿真與現實存在相結合的原則，將不同類型場景的虛擬仿真與實體場景相結合，實現教學資源多元化；將不同類型節目制作過程虛擬仿真與教學實體相結合，實現教學情景多樣化；將不同類型教學情景虛擬仿真與省臺、市臺節目要求相結合，實現教學素材本地化、教學成果社會化。

三、虛擬仿真技術對新傳實驗室建設的必要性

1、有助于解決實景燈光、場景等一經建設完成便不可更改的問題，豐富傳媒實驗教學資源，降低實驗教學成本

傳媒類本科生培養，具有很強的應用性和實踐性。然而，在校內教學實踐中，大多數專業存在理論與實踐的嚴重脫節，致使學生在學習過程中，知識掌握模糊，理論和實踐難以達到有效結合。例如播音主持、攝影、攝像、電視節目制作等課程，不同的教學理論需要不同的室內場景、燈光設置進行相應配合，而場景搭建耗時耗力，不同場景之間無法迅速變換，而且建造成本高，管理復雜，也制約了實體實驗室的長遠發展。因此，通過全媒體虛擬仿真技術，能夠迅速為學生展現出真實、多元、可變的場景，學生亦可通過自身需要去對場景進行調節變換，使學生多方位去感受拍攝、主持、表演等業務的真實情景，領悟行業規律，提高實戰能力。

2、有助于解決數字出版、電視節目從策劃、拍攝、制作到生產、播出運營難以完整體驗的問題，增強學生實戰能力

在電視臺，電視節目從策劃、拍攝、制作到生產、播出運營需要很多部門通力協作才能順利進行。在高校的教學體系中，涵蓋以上節目制作生產步驟會涉及到多門課程，不同的課程又由不同的教師傳授，課程一般會覆蓋多個學期，因此學生所掌握的知識往往是碎片化的、缺少整體性。全媒體虛擬仿真教學中心通過虛擬整個電視節目從制作到的流程，讓學生能夠完整的體驗電視臺各個部門的工作，使培養出的學生一進入媒體工作能立刻將學校所學的技能投入運用。

3、有助于增強交互式的體驗，提高學生傳媒素養及應對變化的能力

以互動出版物模塊為例，能夠實現學生與出版物進行互動交流，打破傳統媒體單向傳播的壁壘，使出版物能夠有聲播放，可以通過PC端、ipad端進行交互，使讀者更加直觀地了解文章的相關背景知R及概況。通過互動出版物的交互式體驗，不但能夠讓使用者在體驗時有更深刻的沉浸感，而且為數字出版在電子書的發展上提供了一個具有發展潛力的方向。學生通過模擬實踐，能夠到提升媒介素養，培養應對媒介內容變化的能力。

4、有助于完善實踐教學體系，提升實驗教學效果

新聞傳播專業課程的實驗教學涉及各類環境與場景，存在隱蔽性、復雜性、突發性等問題，而實驗教學又受到器材設備、天氣因素、傳媒行業規則等眾多因素影響，使得很多教師在帶領學生實驗時避重就輕，實驗設計不能很好地與傳媒業界接軌，也使得學生的實驗成果良莠不齊。通過建立全媒體虛擬仿真教學中心，能夠全方位虛擬業界實操流程，有助于完善實踐教學體系，使每一個學生都獲得如臨實地、如觸實物的真實體驗。

5、有助于讓學生結合自身特點掌握學習進度，同時降低實驗損耗率

在全媒體虛擬仿真教學中心，指導教師可以為每一位學生量身定做自主實驗，學生可以對同一模塊進行反復實驗，也可根據自身情況進行分層次分階段的實驗。學生不同的操作流程會造成不同的實驗結果。通過仿真實驗，學生能夠準備找出自己在技術層面的問題在哪里；同時，即使操作失誤，其實驗結果也不會對實驗室造成損耗。

四、虛擬仿真技術的優勢

1、虛擬仿真有利實踐驗證，節約成本

根據實驗設計案例，思考其所具有的會議要素后，必須根據會場的具體情況來設計會議布置場景，此時策劃虛擬仿真實驗平臺，將免除我們實際教學中所需動用大量桌椅，杯具，麥克風，鮮花等等道具，仿真實踐場景，讓學生輕而易舉的可以進行實踐驗證，有利于節約成本。

2、虛擬仿真場景，有利學生嘗試

通過虛擬仿真實驗平臺，學生可以輕松地應用軟件不斷地去驗證自己所設計的實驗是否符合理論實踐。通過虛擬仿真，可以全面地展示各種場景布置的特點及應用范圍，同時可以讓學生直觀了解不同場景下可采取的措施，達到以虛促實的作用。讓學生能敢于嘗試不同組合的可能性，激發學生的創造力和想象力，最終達到實踐教學的目的。

五、結語

將虛擬仿真技術應用于新聞傳播類學科的實踐教學中，彌補了傳統實驗教學的不足，能夠提高學生理解問題、分析問題的能力以及專業實踐的能力。實驗室作為平臺能夠給虛擬仿真技術不斷拓展、升級的空間，同時，虛擬仿真技術也會給實驗室帶來從實驗方式到實驗內容的創新。

【注 釋】

[1] 程思寧，耿強，姜文波，占永寧. 虛擬仿真技術在電類實驗教學中的應用與實踐[J].實驗技術與管理，2013.30（7）94-97.

第5篇：虛擬仿真實驗技術范文

【關鍵詞】虛擬仿真;數字電路;課程改革;教學方法

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

數字電子技術是計算機及通信類專業的重要的專業基礎課,其中關鍵的環節就是培養學生的實踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學和全面的實驗體系對教學效果和知識的應用能力有著非常重要的作用。然而,由于實驗儀器的的老舊,數量有限,使得實驗的開出率以及實驗內容的擴展都受到限制。為順應現代教育的發展,實施的現代化遠程開放教育,將計算機虛擬仿真技術應用于數字電路教學中。其中理論教學結合多種教學方法和現代化的教育技術,將基礎知識和理論形象地表現出來,有助于學生理解。課堂教學和實驗教學都利用計算機虛擬仿真軟件將所學理論聯系實際,并加以應用,在此研究基礎上提出了基于虛擬仿真技術的所有電子技術課程教學的新模式。

二 計算機虛擬仿真技術

虛擬現實(Virtual Reality)技術,簡稱VR,涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等多個領域。它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的三維信息的人工環境――虛擬環境,可以逼真地模擬現實世界(甚至是不存在的)的事物和環境,人投入到這種環境中,立即有“親臨其境”的感覺,并可親自操作,與虛擬環境進行交互[1]。

計算機虛擬仿真技術,是在多媒體技術、虛擬現實技術與網絡通信技術等信息科技迅猛發展的基礎上,利用計算機技術將仿真技術與虛擬現實技術相結合,是一種更高級的仿真技術。虛擬仿真技術以構建全系統統一的完整的虛擬環境為典型特征,并通過虛擬環境集成與控制為數眾多的實體。實體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統,更多的是計算機。實體在虛擬仿真軟件所提供構建的環境中相互作用,以表現客觀世界的真實特征。虛擬仿真技術的這種集成化、虛擬化與網絡化的特征,可以滿足現代教育的發展需求[1]。

三 課程教學的若干問題及改革研究

對于理論教學環節,首先是教學內容陳舊。當前大中專院校所用的教材內容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內容的深淺不同,體系結構基本相同。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實際應用中已經被淘汰,真正是學的沒用,用的沒學。現在的學生在學習中,非常關注所學知識的實用性,如果不能學以致用,就影響到學習興趣和學習積極性。因而在課程教學中要及時更新教學內容,講解傳統芯片的同時多介紹一些現在普遍使用的芯片,當然也要根據學生學習程度,最大可能激發學生的興趣[3]。

其次是教學方法。常用的教學方法無非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導法。根據課程的特點和教學要求,不能一成不變的套用傳統的教學方法。這些方法對有些課程很有效,但是對計算機課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學方法。筆者在教學中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統的教學方法,教師口述基本事實、原理和推理過程。部分定理,原理及產品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應用,這是本課程用的最多的一種方法。在數字電路課程中有很多芯片的實際應用,有些是針對某部分內容的很典型的例子,這些例子對于學生理解和掌握此部分知識非常有用。任務驅動法,就是教師布置一些運用某個知識點的題目,要求學生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學生對該節課所學知識從理論到應用有了一個全方位的認識,而且對每個知識點掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學方法,也是計算機專業課程特有的一種教學方法,對提升教學效果有顯著作用。

再次是教學手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結合計算機專業特點引入現代化教育技術和手段,很多典型例題用計算機仿真軟件在課堂驗證,讓學生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應用。

對于實驗教學環節,首先是實驗設備簡陋。很多高校數字電路實驗設備包括我校仍然使用老式實驗箱,即由固定數字電路芯片搭建的實驗,學生只能按實驗教材設計的實驗按步驟做固定的實驗,實驗內容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進行驗證。因此學生把實驗課當完成任務,實驗環節沒有促進教學,相反影響了教學效果。很多新的芯片不能認識和實踐,使得實驗教學方法與實際應用的要求嚴重脫節。其次在實驗教學過程中,由于實驗設備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導致學生實驗中,出現一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結果,結果費了很多時間去排除故障,這樣做實驗當然激發不了學生的興趣,相反還會阻礙他們進一步探索。再次,由于實驗條件的限制,實驗項目只能停留在驗證性實驗層次,學生的設計能力和綜合應用能力都得不到提高,利用電子電路的計算機虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設計集成電路,綜合應用各種芯片,完成所有的數字電路實驗[4]。在教學實施中,根據學生情況分驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三個層次完成實驗教學目標。

四 計算機虛擬仿真技術在課程教學中的應用

1 課堂教學中的應用

在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應用時,可以現場用計算機仿真軟件演示電路的工作過程,使學生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應用。這樣,教學過程是由原理到應用,由簡單到復雜,由抽象到現實,循序漸進地完成理論知識的學習。數字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對于大部分同學來說都是難點,如何突破這個難點呢?利用軟件建立仿真電路,真實地展現輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實例:

(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導通,Vb1=0.8V,Ib5

(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發射極電流從發射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發射極和集電極倒置狀態。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導致Q2、Q5導通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:

2 實驗教學中的應用

大學生需要有獨立的設計能力和對電子器件的綜合應用能力,這就決定了本課程的實驗體系應該是三個層次,在簡單的驗證性實驗的基礎上必須開設有創造性的設計性實驗和綜合性實驗。然而實驗室有限的數字電路實驗箱只能做幾個簡單的驗證性實驗,無法滿足設計性實驗和綜合性實驗的設備要求。但是,利用電子電路的計算機仿真軟件就可以擴展實驗室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復雜的電路,并驗證其正確性。同時利用仿真軟件的可配置性,配合適當的電路可做出多種不同的應用。在實驗課程中,提前給出了三種實驗的一些題目和內容,要求驗證性實驗必須都完成,設計性實驗可選做一至兩個,綜合性實驗選做一個。下面簡要說明學生利用仿真軟件選做的數字電子鐘邏輯電路的設計實例。

要求用中、小規模集成電路設計一臺能顯示日、時、分秒的數字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計算機若干臺,集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數碼顯示管,三極管、開關若干。

提示設計方案,包括數字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實現細節,學生依據電路框圖和提示信息設計邏輯電路圖,并將其在虛擬實驗環境中用仿真電路實現。下面給出數字電子鐘的電路框圖。

篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過這個實例可以看出虛擬仿真技術在課程實驗中的重要作用。不但節省很多設備購置費用,不受地點和環境的限制,而且和真實實驗具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應用呢?

五 總結

論文對數字電子技術課程教學提出很多問題,在實際的教學實踐中對這些問題進行了探索,將計算機虛擬仿真技術引入教學中,采用現代化教育手段進行課程改革。課堂教學提出了很多適合本課程并行之有效的教學方法,重要電路工作情況的計算機仿真演示,部分例題的計算機仿真驗證,增強其直觀性和真實性,加強學生的理解。實驗教學也利用計算機仿真軟件,采用虛擬實驗和真實實驗相結合的方式,擴充建立了虛擬實驗室,擴展了實驗內容,在無需花費很大代價的情況下,滿足了設計性實驗和綜合性實驗的條件,從而完成三個層次實驗體系的建設。在本文的研究基礎上,可將虛擬仿真技術推廣應用到所有電子技術課程教學中,引發電子技術課程改革的新局面。

參考文獻

[1] 呂,鄧春健等.利用EDA技術全面改進數字電路課程教學[J].福建電腦,2008,(6).

[2] 劉靜,邊曉娜等.基于EDA平臺的虛擬電子實驗研究與實踐[J].計算機教育,2007,(7).

[3] 黃培根等著.multisim 10 計算機虛擬仿真實驗室[M].北京:電子工業出版社,2008.

[4] 黃荻.融入EDA技術,深入數字電路課程改革[J].中國現代教育裝備,2008,(2).

[5] 江曉安等編著.數字電子技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.

[6] 房建東,李巴津等.關于改進電子技術相關課程教學的思考[J].內蒙古工業大學學報(社會科學版),2004,(1).

第6篇：虛擬仿真實驗技術范文

關鍵字：虛擬仿真技術；建筑施工；應用

中途分類號：TU7 文獻標識碼：A

系統仿真是以多種學科理論為基礎，以計算機及其軟件為工具進行試驗研究的理論和方法論體系。仿真技術顧名思義，是把自然界中的物理現象通過一定的物理和數學模型在計算機上模擬來得到實際場變量的分析，有助于預知關心的物理現象。簡單的說，仿真技術是對系統模型的一種試驗技術(是對系統動態模型的一種實驗手段)，在安全性和經濟性方面有較大的優越性。

一、虛擬仿真技術的應用現狀

目前，虛擬現實技術在國際上是一個熱門研究課題，其應用已取得引人注目的成效，在國內也引起了廣泛的重視。當人們需要構造當前不存在的環境、人類不可能到達的環境或構造虛擬環境以代替耗資巨大的現實環境時，虛擬現實技術是必不可少的。隨著計算機硬件、軟件技術的發展以及人們越來越認識到它的重要作用，虛擬仿真技術在各行各業都得到了不同程度的發展，并且越來越顯示出廣闊的應用前景。虛擬現實的廣泛應用前景使之成為目前最具影響力的技術之一。軍事領域、航天技術、建筑設計、工業設計、教育培訓、醫學領域、石油化工等等，虛擬戰場、虛擬城市、甚至“數字地球”，無一不是虛擬技術的應用。虛擬仿真技術將使眾多傳統行業和產業發生革命性的改變。虛擬仿真技術在建筑方面的應用主要有：大型建筑先期演示和論證；建筑設計領域；結構工程領域(工程結構分析、巖土工程分析)；房地產展示領域(全方位的數字化沙盤、數字化投標領域、房地產展示、施工流程的數字化模擬)。本文主要闡述虛擬仿真技術在建筑施工中的應用。

二、虛擬仿真技術在建筑施工中的應用方式

（一）用當前流行的三維動畫軟件3DS MAX、虛擬現實軟件3DVRI、多媒體編排軟件NeoBook、編程工具C#來實現模擬施工和虛擬建筑場景漫游。

3DVRI制作出來的虛擬仿真系統主要功能有：全方位互動漫游功能；即時輸出功能；數據實時查詢及修改功能；語音定位功能；導航圖功能。

事先用3DSMAX軟件做好建筑場景及主體的3D模型以及各施工模塊的3D模型，然后用3DVRI虛擬現實軟件對動畫場景進行處理轉換為3DVRI實時三維系統，最后用NeoBook軟件在3DVRI實時三維系統中按照需求寫入不同的指令，為實時三維系統添加交互功能，可以利用專業編程工具如C#等軟件對實時三維系統中的模型及動畫進行精確控制，并可編寫更復雜的交互功能程序，最終為可獨立運行的3DVRI施工模擬虛擬現實系統。此方案對于多種施工方案的展示、施工工序的編排比較有用，但無法對于施工方案進行預見性的模擬。

（二）用專業的建筑虛擬現實軟件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，結合部分編程技術，實現具有較強人機交互能力、模擬建筑施工過程，以選擇合理的設計方案以及合理的施工方案。

本方案更為專業和智能，能預見性地發現施工方案中的不足，便于指導施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隱患、防止施工事故、減少施工成本與時間。此方案的軟件購置費用比較高。

比較著名的是英國Bentley建筑工程系列軟件公司提供的系列建筑仿真軟件，目前已經在中國建筑、工程以及建造領域得到一些應用，主要在各建筑設計院使用，在施工中企業的應用還屬于起步階段。Bentley工程軟件系統公司首席執行官Greg Bentley宣布了兩項新的中國計劃，以支持中國的大規模基建投資。首先，Bentley亞洲總部將進駐北京，為中國的基建領域提供全面配套的軟件產品；其次，即將啟動的Bentley Power計劃，使中國用戶可在初期免費注冊專業的計算機輔助制圖／設計(CADD)軟件服務。

三、建筑施工中應用虛擬仿真系統的意義

（一）建筑工程施工方案的選擇和優化。

建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優化主要是建立在施工經驗的基礎上，存在一定局限性。同時，現代建筑基本都具有鮮明的個性，建筑工程施工成為不可完全重復的過程。使用施工虛擬仿真技術將可以直觀、科學地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對比，有助于施工方案的選擇和優化，真正實現最優施工。

（二）施工技術革新和新技術引入。

施工虛擬仿真技術一方面能使廣大施工技術人員低成本地試驗施工新工藝和革新思路，有助于創造性的充分發揮，同時能真切展示新技術的成效，縮短建筑業新技術的引入期和推廣期，降低新技術、新工藝的實驗風險。

（三）施工管理

施工虛擬仿真技術能事先模擬施工全過程，能提前發現施工管理中質量、安全等方面存在的隱患，因而可以采取有效的預防和強化措施，提高工程施工質量和施工現場管理效果。

（四）安全、生產培訓

施工虛擬仿真技術能實時、直觀地顯示施工過程的實際情況，有助于操作人員全面了解操作流程，優質安全地完成施工任務。

（五）大型工程設計

施工虛擬仿真技術可以考察建筑設計是否合理，可以方便地對擬改進部位進行修改，從而得到滿意的設計結果。設計的仿真也有利于設計單位與業主、施工單位進行設計交底。

（六）建筑市場管理

施工虛擬技術在招投標過程中能直觀對比各方的施工方法和成效，增加評標的透明度和公正性，有利于建筑市場的規范管理。

（七）其它方面

開發施工虛擬仿真技術必然帶動虛擬現實技術廣泛地應用于建筑業其它方面，帶動以下幾方面的進步：城市和市政規劃的優化；投資者的投資意圖及市場推銷；建筑機械設計；仿真和虛擬現實技術。

四、總結：

總而言之，隨著信息技術的高速發展，各種新型技術都已經開始投入實踐。建筑業也必須敢于創新，勇于嘗試，這是建筑行業發展自身、壯大自身并適應時展的唯一途徑。

參考文獻：

第7篇：虛擬仿真實驗技術范文

1工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的總體架構

本文設計的基于互聯網和計算機虛擬仿真技術的實驗教學平臺，將理論分析與實驗教學融合于一身，能夠從理論和實踐的雙重視角分析工程機械運動的原理，利用虛擬仿真實驗平臺實現工程機械理論與實踐的統一，為工程機械專業教學活動提供了一個動態化、智能化、交互性的教學與實驗環境[8-9]。該虛擬仿真實驗教學平臺能夠通過視頻、圖像等方式將機械設備的工作過程進行動態化展現，產生更加直觀和生動的教學效果，使學生更容易掌握工程機械運動的原理。

依托于互聯網和大數據的計算機仿真平臺的突出特點是智能化，可以提供更多種類的教學模式和實驗模式；在交互性的表現方面具有強大的AI性能[10-11]，易于教師與學生的互動和交流，學生在選擇性學習方面有了更大的自主性。由于虛擬仿真實驗教學平臺的教學資源由網絡和大數據平臺提供，一方面可以保證所提供的工程機械模型的科學性、時效性和多樣化，能夠應對不同方向的教育教學任務；另一方面也提高了教學資源網絡的共享性和開放性，節約了教育教學成本。

本文設計的基于網絡與計算機虛擬仿真技術的工程機械實驗教學平臺，是在工程機械設計與機械運動原理的基礎上，結合計算機仿真技術和多媒體技術，以更為直觀和透徹的方式展現工程機械設備的工作原理。它改變傳統實驗教學平臺中過于抽象和單一的表現方式，具有更好的交互性和實驗教學效果。計算機虛擬仿真實驗教學平臺作為一種新型教育教學系統和媒介，為工程機械實驗教學提供了一個高效、穩定和經濟的教學方式。該虛擬仿真實驗教學平臺的最大特點是以虛擬3D的方式呈現，可以在虛擬與現實之間進行轉換，是多媒體VR技術在教學中應用價值的體現[12]。學生和教師都可以以用戶的身份登錄該平臺，基于輸入/輸出設備向虛擬實驗平臺傳達指令并獲取相關的結果，反饋的結果包括視頻輸出、圖形輸出和文字輸出等不同的形式。平臺還能夠依據登錄者的要求提供更加完整的實驗數據、實驗圖形及工程機械各種參數變化曲線擬合等。

工程機械虛擬仿真實驗教學平臺總體框架主要由平臺信息導入模塊、實驗教學虛擬交互系統和平臺信息導出界面等3部分構成。工程機械虛擬仿真指令從輸入界面導入，用戶的指令需要轉換為虛擬的計算機語言并進入虛擬仿真實驗教學系統。虛擬交互系統是虛擬仿真實驗教學平臺的核心模塊，按照用戶的指令提供平臺控制功能、場景虛擬功能、場景選擇功能及各種指令操控功能。平臺信息導出模塊將實驗教學虛擬交互系統模塊計算和處理過的數據信息、仿真模型以圖像或視頻的模式顯示出來，從理論和實踐兩個視角展現工程機械運動的過程和基本原理。

2虛擬仿真實驗教學平臺的基礎硬件設計

工程機械虛擬仿真實驗教學平臺由硬件系統和軟件系統兩個部分構成，其中硬件部分是實現虛擬仿真系統基礎功能的前提和保證，也是軟件功能得以實施的實物載體。

用于工程機械虛擬仿真的實驗教學平臺核心硬件模塊包括虛擬上位機、信號控制模塊、信號驅動模塊、仿真運動平臺、信號感應模塊和LED顯示模塊。當用戶開始操作平臺時，信號模塊會將用戶的要求和信息以控制信號的模式導入驅動模塊，同時虛擬上位機系統參與協同控制，共同控制虛擬仿真平臺的工作與運行。虛擬仿真實驗教學平臺除了具有必要的電機結構、聯軸器結構、臺體結構、電控裝置及運動結構之外，還通過編碼器、光柵尺、傳感器等與上位機系統連接，以虛擬現實技術為依托，實現工程機械實驗教學平臺系統的更新與變革。工程機械虛擬平臺系統依靠編碼器、傳感器等讀取用戶的指令信息，再利用信息控制模塊及平臺的電控裝置，傳導信號、輸出指令和導出實驗教學用的相關數據和虛擬模型。

3實現流程與關鍵技術

工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的系統軟件程序設計，與系統整體框架設計及硬件模塊設計相匹配，平臺的各軟件模塊都圍繞著工程機械設計的基本理論展開。平臺軟件的實現流程包括系統用戶時域信號的分析和系統頻域特征的分析，最終通過對用戶需求的分析和平臺虛擬程序的運轉，輸出各類工程機械工作原理視頻或圖片，以達到提高教育、教學效果的最終目的。

平臺啟動后，用戶按照自己的教學需求和平臺使用規則載入原始數據，并開始進行數據轉換，提取符合工程機械標準的性能指標值及相關數字信號的空間坐標值。系統的軟件模塊和軟件實現流程能夠以程序的方式寫入平臺系統，也可以按照用戶的需求及工程機械的基本原理進行修正，以呈現出不同的信號頻域特征和工程機械模型。

虛擬仿真實驗教學平臺信號的響應速度是衡量平臺軟件系統功能性的主要指標之一。平臺系統在數據信號和系統本身固有特性共同作用下，可以將用戶的實驗目的及實驗要求轉化為最終的工程機械虛擬仿真實驗結果，并在顯示模塊中顯示出來。初始階段由用戶數據轉換過來的信號為階躍信號，階躍信號可以直接調動系統平臺的資源，但受到虛擬仿真實驗教學平臺硬件兼容性的限制。當信號無法調動系統平臺資源時，就需要將階躍信號轉變為脈沖信號。平臺的響應信號實質上由系統內部軟件程序的微分方程及其全部的解構成，在系統平臺開始進行仿真實驗的過程中，基于對仿真信號的傳遞、識別和處理，能夠得到實際的工程機械仿真模擬輸出，但在繪制信號的仿真輸出曲線時會出現一定程度的系統誤差(t)，影響微分方程正確解的總體數量，因而需要對信號傳輸誤差進行有效控制。系統信號輸出誤差的控制可以通過調整系統硬件參數設定或更新軟件程序的方法實現。虛擬仿真實驗教學平臺的頻率響應效率是影響平臺信號諧波輸入及系統穩態響應的一個重要因素，輸出曲線的正弦波相位變化及幅值的變化，是顯示虛擬仿真平臺基礎性能的重要指標之一。當進行虛擬仿真實驗時，可以通過修改信號頻率的模式，得到若干組數據信號輸出值，使虛擬仿真實驗教學平臺的誤差最小化，得到結果最為真實、準確。

在工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的實際應用中，本文采用的UGNX虛擬技術，能夠導入各種3D模型制作軟件，具有更加良好的適配性和兼容性。在虛擬仿真實驗教學中，軟件程序的設計主要基于UGNX虛擬技術來實現，包括3D建模、3D渲染和仿真教學模型的優化。利用UGNX虛擬技術進行工程機械仿真實驗教學，基于UGNX技術優化虛擬仿真實驗教學平臺的系統屬性和軟件實現流程，并按照用戶的需求模擬真實的工程機械設備進行場景的選擇與設定，添加各種屬性和行為。

虛擬仿真軟件程序在UGNX內創建并內嵌于虛擬仿真實驗教學平臺之中，實現工程機械的3D建模。創建仿真程序需要對原始的數據信號進行標準化處理及虛擬場景的交互，導入機械設備模型的三維數據，其中工程機械設備的格式是以系統插件的形式完成的，在數據信號格式的轉換中，基于網絡和校園內部瀏覽器向平臺輸出相關的實驗教學數據，確定虛擬仿真實驗教學的實施路徑，并將最終的虛擬仿真結果以視頻或圖像的形式更為直觀地展現出來。

在工程機械虛擬仿真實驗教學中，為了提高三維展示的直觀性，工程機械內部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技術將不同的零件輔以不同的顏色，在實驗教學中有助于使用者更為細致地觀察工程機械的運行原理，認識各個內部零件之間及與設備整體的邏輯關系。與傳統的工程機械類實驗平臺相比，本文設計的仿真實驗平臺，在仿真的直觀性、準確性、交互性及實驗課堂教學效果方面都具有較大的優勢。特別是在平臺系統交互性能方面，利用UGNX技術平衡虛擬仿真平臺總體的架構與節點安排，使工程機械設備結構的各種特性都能夠全面地展示出來，顯著提高教育教學的交互性與智能性。

4實證結果與分析

4.1虛擬平臺的功能性驗證

首先驗證虛擬仿真實驗平臺的功能性。采用問卷調查的方式對使用了平臺的師生進行問卷調查，對于文中提出平臺設計的滿意度問卷調查統計情況問卷調查結果顯示，各專業教師和學生對于虛擬仿真平臺的滿意度均在95%以上，說明文中提出的虛擬仿真平臺相對于傳統平臺具有良好的功能性和實用性，能夠獲得更好的實驗教學效果。

4.2虛擬仿真平臺的性能驗證

教學實驗平臺的信號響應值是衡量系統平臺性能的重要指標，信號響應值越小則證明實驗平臺的信號響應越快速、性能越強。本文以車輛工程專業教學中的底盤設計為例，分析傳統實驗教學平臺和虛擬仿真實驗平臺的信號傳輸響應值分布情況。該基于互聯網和大數據的工程機械虛擬仿真實驗教學平臺的信號響應值被控制在±1.0之內，最高值和最低值分別為0.65和–0.65。從實驗結果可知：本文設計的虛擬仿真實驗教學平臺在系統響應時間上更有優勢，尤其是在復雜三維建模中可以提高仿真教學的效率和效果。

第8篇：虛擬仿真實驗技術范文

關鍵詞：虛擬仿真；經濟管理；實驗教學；O2O協同

虛擬仿真實驗教學平臺體現了信息技術與學科專業融合帶來的實驗教學創新,能夠從根本上提升實驗教學質量。為了加強虛擬仿真實驗教學建設，重慶工商大學經濟管理虛擬仿真實驗教學中心以培養學生能力為導向搭建了“經濟管理+創新創業”虛擬仿真實驗教學平臺，使學生在虛擬世界里實驗經濟管理、在仿真環境中實踐創新創業，切實提升了學生的綜合能力。

一、經濟管理虛擬仿真教學平臺建設思路

經濟管理類專業以培養具有扎實的專業知識和較強的實踐能力、創新精神的高素質應用型人才為目標。虛擬仿真實驗教學平臺的建設應將理論知識與能力培養相結合，遵循能力導向原則，通過多主體建設、多層次推進、全過程培養，將經濟管理多學科專業知識和技能融入虛擬仿真教學，提升學生的實踐和創新能力。1.建設主體多元化。經濟管理虛擬仿真實驗教學平臺的建設應實施多主體驅動，將經濟管理學科專業知識和技能作為虛擬仿真實驗的第一融入者，為開展虛擬仿真實驗提供項目孵化思想，通過實體實驗為虛擬仿真項目落地提供動力，通過科研機構為科研成果向創新創業項目轉化提供平臺，通過校企合作為虛擬仿真實驗提供方向和支撐。2.建設內容層次化。按照“基礎虛擬仿真—綜合虛擬仿真—創新創業綜合商務虛擬仿真”的層次關系，建設學科專業開放實驗平臺、跨學科綜合實訓及競賽平臺、創新創業實戰仿真商務平臺和實驗教學研發平臺，通過各層次內部及相互間線上與線下、虛擬與實體、指導與操作的有機銜接，共同構成互聯互通的經濟管理虛擬仿真實驗教學平臺。3.建設內涵全程化。通過“雙對接”構建虛擬仿真實驗教學平臺。即一端對接實驗課程和實體課堂，實現經濟管理學科專業對創新創業的引領，一端對接地方政府和企業，將大學生創業者和創新創業公司輸送到創新創業孵化園、“眾創空間”和創新創業基地，形成分工明確、循序遞進、涵蓋從經濟管理到創新創業全過程的虛擬仿真實驗教學平臺。

二、經濟管理虛擬仿真教學平臺建設內容

重慶工商大學經濟管理虛擬仿真實驗教學平臺以培養提升學生的分析力、創造力、領導力及創新創業能力為宗旨，以“過程仿真+O2O協同”為理念，借助虛擬現實、多媒體、人機交互等技術，構建高度仿真的虛擬實驗環境和實驗對象，形成由學科專業開放實驗平臺、跨學科綜合實訓及競賽平臺、創新創業實戰仿真商務平臺、實驗教學研發平臺組成，教學與研發相融合、基地與平臺相結合、線上與線下一體化的“實驗—實訓—實戰—研發”虛擬仿真教學平臺，使學生的綜合競爭力在從虛擬到仿真的全過程中得到提升。1.學科專業開放實驗平臺。利用“項目超市”開放實驗項目平臺，對原有的獨立實驗項目和實驗課程內含項目進行整合。按照“分以自主搭配實現‘菜單式’自選實驗、合以知識點為脈串成實驗課程”的原則合理重構，形成自選開放實驗項目庫，并基于項目庫構建學科專業開放實驗平臺。在該平臺中，學生可以按照已有的學科專業導向選修課程和項目，也可以根據自身需求自由組合課程和項目，形成滿足自己需要的課程模塊，真正實現了時間、空間、項目的全面開放，有效提高了學生的學習積極性。2.跨學科綜合實訓與競賽平臺。通過將跨學科綜合實訓與學科競賽相結合，實現以訓備賽，以賽促學，切實提升學生跨學科、跨專業的綜合能力。該平臺依托信息技術虛擬仿真經濟環境、政務環境和公共服務環境，為學生營造與真實經濟活動相近的實戰情景，提供角色演練、指導訓練、討論答疑等全過程實訓環境。同時，利用各級學科競賽平臺，鼓勵學生利用實驗室資源和網絡平臺參加競賽，實現“教賽學”一體化培養。3.創新創業實戰仿真商務平臺。以專業能力訓練、創新思維訓練、創業項目訓練和公司經營實戰為主要內容，實現虛擬仿真與創新創業的有效結合、專業實驗與創業實踐的有機融合。該平臺按照“3+X”模式構建，依托“經濟管理創新創業實訓基地”、“大學生創新創業孵化基地”、“大學生創業經營集團有限公司”，采用專業公司型、跨境電商型、集團控股型等模式培育孵化大學生創新創業實戰仿真公司。同時，利用該平臺培育孵化“大學生創新創業訓練計劃項目”，組織指導學生參加創新創業大賽，實現“教賽學創”一體化發展。4.虛擬仿真實驗教學研發與交流平臺。以實驗教學研究所和創新創業研究所為基礎，依托長江上游經濟研究中心、重慶市發展信息管理工程技術研究中心、成渝經濟區城市群產業發展協同創新中心，實現虛擬仿真實驗教學研發與科學研究的有機融合。目前，該平臺自主研發了《宏觀經濟運行虛擬仿真》、《大學生創業仿真與小微企業成長》等虛擬仿真實驗課程，出版了系列實驗教材、專著，定期出版《經管實驗創新論壇》，舉辦《啟智學創論壇》，為經濟管理虛擬仿真實驗教學改革與創新提供智力支撐。

三、經濟管理虛擬仿真實驗教學平臺建設特色

1.基于云技術打造虛擬仿真實驗教學平臺。運用分布式和虛擬化技術，促進數據中心云化，形成獨立的云計算數據中心，將教學資源、軟件、實驗教學管理與服務、虛擬仿真實驗教學資源交互共享管理等數據和管理系統存放在云存儲系統中，實現各種教學活動在云計算數據中心的運行，通過虛擬化共享提升資源的利用率，提升教學交流與互動功能。2.基于信息化手段實現虛擬仿真實驗教學資源共享。構建基于信息化環境和網絡平臺的實驗教學資源共享架構，按照線上、線下的不同需求，將能在網絡上實現的資源共享和教學活動放到網絡上完成，不能在網絡上實現的放在線下完成，實現了實驗課程、項目、軟件、數據庫、案例庫及其他資源的有機協同，實現實驗教學資源線上線下一體化的平臺互動。3.結合課程特點打造虛擬仿真實驗教學環境。依據經濟管理虛擬仿真實驗教學的特殊性，依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通訊等技術，根據每個實驗項目的實驗學時、類型、內容、流程的不同特點，通過虛擬實驗設備，構建了虛擬要素、虛擬場景、虛擬空間和過程仿真、模型仿真、情景仿真、角色扮演、O2O操練等虛擬仿真實驗教學環境。4.借助仿真手段構建高度仿真的虛擬實驗對象。深入經濟社會發展和企業管理實際，將行業、企業發展與市場經營的真實數據和案例融入實驗教學，賦予實驗資源真實內涵，構建以真實的區域行業、企業和市場發展數據為驅動、可進行過程再現和角色扮演、能夠根據各種模型進行分析決策仿真的虛擬仿真實驗對象，使學生在虛擬環境中實驗，在實戰仿真中提升能力。

參考文獻：

[1]任偉杰,靳春華.仿真實驗在國家級實驗教學示范中心建設中的作用[J].實驗室科學,2010,(2):109-111.

[2]王衛國.虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J].實驗室研究與探索,2013,(12):5-8.

[3]周世杰,吉家成,王華.虛擬仿真實驗教學中心建設與實踐[J].計算機教育,2015,(9):5-11.

第9篇：虛擬仿真實驗技術范文

關鍵詞：實驗教學；虛擬；仿真；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）11-0273-02

引言：隨著云計算、大數據、移動辦公、虛擬現實、體感設備以及3D打印等信息技術的逐步發展，微軟的新虛擬現實技術Holograms、索尼Project Morpheus游戲仿真平臺、寓教于樂的碎片化知識教學資源等新技術也相繼出現，平板電腦、智能手機、智能家居和智能穿戴設備（典型產品Google眼鏡和Apple Watch）等新產品得到廣泛應用。這些新媒體、新技術和新產品的出現使得信息的獲得更加便捷，使得人們對傳統教學理念和方式有了新的理解，更加強調學生需具有自我導向學習的能力[1-3]。

虛擬實驗教學系統通過綜合應用虛擬現實、大數據、網絡技術以及計算機編程等技術，構建與真實實驗場景等同的操作環境和測試對象，使得學生在高度自主性和交互性的虛擬環境中開展充滿開放性、經濟性和高效性的實驗，進而可以達到實物實驗無法實現的效果。尤其是在極端的環境下或毒性較高的有害環境下進行實驗操作以及耗時耗力的大型或綜合性的復雜實驗場景，虛擬仿真實驗優勢更為明顯。相比傳統的實驗教學，虛擬仿真實驗技術在實驗教學的方式、方法、效果、手段和模式等方面均有顛覆性的改變。《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）》[4]中提到，“信息技術對教育發展具有革命性影響，必須予以高度重視”，專門強調了“加快教育信息化進程”這一部分內容。虛擬仿真實驗技術是高等教育信息化的重要實現載體之一，充分體現了實驗教學過程的改革與創新。

虛擬仿真實驗通過在計算機系統中進行實驗，仿真真實的實驗環境，做實驗的人可以體驗到實物實驗的感覺，在計算機環境中完成預定的各種實驗項目，虛擬仿真的實驗效果等同于真實實驗甚至超過真實實物實驗的效果[5-6]。

一、虛擬仿真實驗教學的特點

虛擬仿真實驗平臺具有良好的可擴充性。各個學科新的知識層出不窮，大部分課程內容需要跟上科技發展的步伐，而傳統的實驗教學需要在實物試驗臺上進行，碰到新的實驗教學內容需要重新搭建試驗臺，更換實驗設備，實驗成本往往都比較高。

虛擬仿真實驗平臺可實現在線指導。實驗是一個探索和追求新鮮知識的過程，在此過程中有時會碰到自己不會操作或者無法解決的問題，甚至是一個簡單的誤操作而導致整個實驗無法進行下去的窘境。這需要借助于虛擬實驗仿真平臺的在線指導功能，可以在線尋求老師和同學的幫助，指導老師也可以通過線上直播課程講解實驗的流程和注意事項。

虛擬仿真實驗平臺是一個運行和維護成本均較低的平臺。實驗室建設投資是學校教學投資的重要組成部分，為了兼顧實驗室的成本和學生的實驗機會，虛擬仿真實驗平臺通過虛擬出實際實驗過程相同的實驗環境，使得實驗效果和現實中設備實驗效果一樣，在這樣的平臺上實驗時操作錯誤只會有適當的提示，而不會損壞設備造成增加實驗成本。

當然，虛擬仿真實驗教學也存在一些不足的地方，比如：虛擬仿真實驗畢竟不是在實際的實物實驗平臺進行操作，所以會降低學生對實物的感性認識，對于實驗過程涉及的元器件性能及⑹的了解也不如實物實驗來得那么深入，在培養學生的實際動手能力和實驗誤差分析能力方面也是一個弱項。

二、虛擬仿真實驗室在實驗教學中的作用

打造良好的虛擬實驗平臺，有助提高實驗教學水平。傳統的教學過程中，理論課程教學與課程涉及實驗的教學是分開進行的，上理論課的時候沒有實驗演示。借助虛擬實驗平臺，就可以一邊進行課程的講授一邊進行實驗。教師在上課的過程中，碰到可以通過實驗驗證的理論，借助虛擬仿真實驗技術，通過實驗輔助理論的教學，使得學生更容易理解所學的知識。

通過建立虛擬實驗室，既是完成教學信息化的一個重要環節，又能使得實驗教學有一個本質的提升，跟上國際化的發展步伐，使得學科的優勢能得到充分發揮。虛擬仿真實驗可以提供開放式實驗環境，真真正正實現實驗室向學生長時期開放。學生可以不用受到時間和空間的約束，隨時隨地進行實驗，這樣能較好地培養學生自主創新能力，對學生的學習興趣能起到正面的激發作用。

面對復雜的實驗系統，虛擬實驗室方便搭建規模宏大的實驗平臺。有的課程的實驗會比較復雜，搭建整個實驗平臺需要耗費較長的時間。而在傳統給學生開設的實驗課程中，由于學生人數一般比較多，給每個學生安排的實驗時間都比較有限，在這有限的時間內要完成大型實驗臺的搭建是一件不可能完成的事情，這帶來的后果是大型實驗往往開展起來非常困難。如復雜電路的設計實驗，一般學生進行這樣的實驗需要花費2～3天的時間。學校一般無法給予學生這么長的時間完成一個實驗，迫使取消這樣的實驗或者改為簡單的對結果進行驗證的實驗。針對這樣一個問題，虛擬實驗平臺能給出完美的解決方案，為學生進行大型實驗提供條件，只要學生實時保存搭建實驗過程的實驗流程，該實驗流程可在其他地方打開繼續進行實驗。

三、虛擬仿真實驗教學與創新人才培養

給予學生無限的實驗環境，拓寬學生的知識視野。科學技術的進步帶來各個學科的飛速發展，新技術產品、設備和器件飛速迭代，傳統的實驗室很難跟上科學技術發展的節奏，不可能為所有新鮮的東西提供實驗，而虛擬仿真實驗在一定程度上可以彌補此缺陷。隨著仿真技術和軟件的連續更新發展，仿真系統可以加入一些新的設備和元件。因此虛擬仿真實驗可以方便對實驗系統進行更新迭代，快速適應高新技術的發展，使得學生能隨時追蹤新技術和新設備，對學生的知識視野開闊起到了非常積極的作用，同時還節省了實驗的經費。

創新實驗教學方法，培養優秀創新人才。傳統實驗教學的實驗內容一般較為單一，且一般都為驗證性實驗，學生不需要考慮實驗臺的搭建，只要按照實驗的操作步驟完成實驗，缺乏對學生創造力的培養。通過建立虛擬實驗平臺，可以增加學生自行設計實驗的內容，使得學生能夠依據實驗目的，設計實驗實施方案，分析實驗結果。由此可見，通過建立虛擬仿真實驗室，不僅可以鍛煉學生的獨立工作能力和創造性思維，而且有利于激發學生的學習興趣，對于培養創新和實踐能力出眾的人才非常有幫助。

通過虛擬仿真實驗平臺自行設計實驗項目，進行科學研究的實驗探索。實驗在教學活動中的作用不容忽視，理論教學和實驗環節相輔相成，實驗可以對理論進行驗證和擴展應用，使得學生對抽象的理論有深入的理解，同時有利于培養學生嚴謹求實和創新的學習態度。但是，有的傳統實驗時間和資金成本均較高，而且有時還有破壞性、毒性和不可再現性等缺點。虛擬仿真實驗平臺可以解決這方面的問題。因此，應該鼓勵學生通過虛擬實驗平臺進行實驗研究，引導學生通過發散性思維進行科學問題的探索。

四、結語

專業課的理論教學存在一些共性的問題，有些理論非常抽象，現實世界很難找到一些實例來進行演示。專業課中有一類理論體系非常縝密，知識點錯綜復雜，學生一般缺乏對知識體系整體架構能力，會產生一種“亂花漸欲迷人眼”的感覺。還有一類課程的理論教學的實驗演示系統成本非常高，操作起來較為困難，不具備讓學生進行實的條件。為解決理論教學過程中的這些問題，需要對實驗教學的內容進行拓展，實現理論教學和實驗教學的無縫銜接，并且盡可能在課堂上同步進行。采用虛擬仿真實驗教學平臺，呈現具有操作性好、真實感強和直觀精確的實驗場景，對高校進行創新性實驗教學起到至關重要的作用。

參考文獻：

[1]陳小紅.虛擬實驗室的研究現狀及其發展趨勢[J].中國現代教育裝備，2010，（17）：107-109.

[2]彭小建.高等教育新常態下虛擬仿真實驗教學中心建設探索[J].實驗技術與管理，2016，（10）：237-240.

[3]杜玉寶，孫淑強，亓文濤.虛擬仿真實驗教學信息化平臺的建設與思考[J].中國現代教育裝備，2016，（17）：26-28.

[4]國家中長期教育改革和發展規劃綱要工作小組辦公室.國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020年）[Z].2010，7.

[5]李平，毛昌杰，徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，（11）：5-8.

[6]王衛國.虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J].實驗室研究與探索，2013，（12）：5-8.

Research on Innovation Experiment Teaching Reform Based on Virtual Simulation Laboratory

ZHANG Ren-ping

（School of Materials Science and Engineering，Jingdezhen Ceramic Institute，Jingdezhen，Jiangxi 333403，China）