虛擬仿真技術(shù)建設(shè)范文

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篇1

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；學(xué)習(xí)環(huán)境；虛擬攝影

中圖分類號：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）30-0070-02

一、概述

虛擬仿真是近年來新興發(fā)展的一項(xiàng)技術(shù)，自出現(xiàn)以來迅猛發(fā)展且一直炙手可熱，利用相關(guān)技術(shù)手段對真實(shí)世界物體對象進(jìn)行模擬，以求在虛擬環(huán)境中達(dá)到真實(shí)環(huán)境一般的效果。該技術(shù)在軍事、醫(yī)療、物理、化學(xué)、機(jī)械、制造、教育等方面均有研究與應(yīng)用，受到眾多行業(yè)研究者的親睞。

仿真技術(shù)特點(diǎn)豐富而多樣，物理效果真實(shí)，物體的貼圖、光線、立體顯示效果顯著，可以建立更為逼真的場景，帶給學(xué)習(xí)者更為豐富的體驗(yàn)，能夠大范圍地進(jìn)行普及應(yīng)用。這增添了信息資源傳播與共享的渠道，全方位滿足學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)方式的需要。用戶操作使用簡單方便，能夠優(yōu)化學(xué)習(xí)過程，提高學(xué)習(xí)效率，對今后的教育有實(shí)際的幫助。

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)正是當(dāng)下虛擬教學(xué)、虛擬實(shí)驗(yàn)等教學(xué)手段和方式改革的推動，也是為了適應(yīng)時下信息化教育的大環(huán)境。開發(fā)需要一系列技術(shù)支持：建模技術(shù)、圖片處理技術(shù)、貼圖技術(shù)、編程技術(shù)等。在本文的虛擬攝影平臺實(shí)例開發(fā)中，使用的是3Ds Max軟件建模、Photoshop處理圖片、Unity3D游戲引擎、Visual Studio軟件編程。的成品能在PC、Web、Android等多平臺上運(yùn)行。

現(xiàn)有教學(xué)環(huán)境的缺陷與不足，促使人們將眼光轉(zhuǎn)向虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境建設(shè)，這對教育教學(xué)的提升也不止一星半點(diǎn)，將會全面改觀當(dāng)下教育教學(xué)面貌。不僅加速推動了教育信息化，為實(shí)現(xiàn)信息化教育指明新的方向和開辟新的道路，而且合理安排了教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)了教學(xué)信息資源的傳遞與共享，促進(jìn)了教育公平與平等，又解決了教學(xué)設(shè)備落后與不足的窘境，同時提升了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣，還實(shí)現(xiàn)了教育方式和學(xué)習(xí)方式的改革，滿足了教師和學(xué)生的教學(xué)需求。這些都將改善現(xiàn)有的教學(xué)環(huán)境，對教育的未來有實(shí)際的幫助。

二、虛擬環(huán)境中的情境認(rèn)知

情境認(rèn)知，用于解決學(xué)習(xí)者在記憶、歸納知識時存在的阻礙。通過記憶和歸納，才能完成知識在不同情境下的遷移，讓學(xué)習(xí)者在需要的時候能復(fù)述相關(guān)的信息或是操作有關(guān)的技能。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境讓學(xué)習(xí)者在虛擬情境中完成知識和技能的學(xué)習(xí)，同時能夠在真實(shí)情境中展示在虛擬情境中的所學(xué)。

情境認(rèn)知尤為在意學(xué)習(xí)的情境性，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)結(jié)合情境化的行為活動來進(jìn)行學(xué)習(xí)，知識不能脫離相關(guān)情境而單獨(dú)存在的。情境認(rèn)知給學(xué)習(xí)者體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)生活，豐富了學(xué)習(xí)，使得所學(xué)知識能夠在學(xué)習(xí)者日常生活中得以運(yùn)用，這樣的學(xué)習(xí)才更加具有現(xiàn)實(shí)意義。

情境認(rèn)知的主要作用就是將學(xué)習(xí)者所學(xué)的新知識運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)生活中，解決實(shí)際問題。因此，人與環(huán)境的聯(lián)系具有很強(qiáng)的重要性。確實(shí)，許多學(xué)習(xí)者都有將所學(xué)知識或技能運(yùn)用于日常生活的體驗(yàn)，這讓人感到興奮，覺得有意義，這也是情境認(rèn)知的意義：去做解決某種問題的事情，而不僅僅是談?wù)撃撤N事情。

三、虛擬環(huán)境中的學(xué)習(xí)體驗(yàn)

虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下的認(rèn)知體驗(yàn)屬于虛擬體驗(yàn)理論范疇。虛擬體驗(yàn)理論，于2001年由Li、Daughterty和Biocca提出，意圖說明構(gòu)成認(rèn)知、廣告、設(shè)計(jì)等學(xué)科理論要素之間的相互關(guān)系。該理論闡述了虛擬功效、臨場感、交互性等方面的觀點(diǎn)。

1.虛擬功效。虛擬功效在廣告行業(yè)的體現(xiàn)較為明顯，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，消費(fèi)者檢驗(yàn)產(chǎn)品的需求不斷提升，產(chǎn)品的互動性需要不斷增強(qiáng)，以前的紙質(zhì)、旗幟、牌匾等平面廣告早已無法滿足消費(fèi)者的需求，效果得不到多角度的驗(yàn)證。而在三維廣告中，消費(fèi)者能夠隨意檢視產(chǎn)品，還可以觀察到實(shí)物檢驗(yàn)時看不到的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細(xì)節(jié)，如汽車發(fā)動機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造等，而這在檢驗(yàn)產(chǎn)品實(shí)物時是無法實(shí)現(xiàn)的。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中學(xué)習(xí)者的真實(shí)體驗(yàn)就是虛擬功效，這只能在三維虛擬環(huán)境中才能體會得到。

2.臨場感。臨場感是由傳播媒介的豐富性和交互性觸發(fā)的用戶在傳播媒介環(huán)境中形成的仿佛置身于該環(huán)境中的主觀感受。臨場感存在于用戶和虛擬環(huán)境與虛擬產(chǎn)品的交互過程中，并且隨著交互性增強(qiáng)，產(chǎn)生的臨場感也越強(qiáng)，比如學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)汽車內(nèi)部構(gòu)造時，可以隨心所欲地挑選汽車的品牌和樣式，通過拆解、旋轉(zhuǎn)、縮放等各項(xiàng)操作仔細(xì)觀察和檢驗(yàn)產(chǎn)品，在學(xué)習(xí)者心里就產(chǎn)生了“汽車維修員”的感覺，甚至比真實(shí)生活中拆解車輛的感覺還要強(qiáng)烈。在虛擬環(huán)境中的用戶或主體，我們稱之為“虛擬替身”。虛擬替身可以有效地模擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的人們的交流行為。在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中，可以選擇替身代替自己去學(xué)習(xí)。

3.交互性。交互性廣泛存在于教育教學(xué)、系統(tǒng)軟件、廣告、游戲等方面，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加速了它的發(fā)展。交互傳播的方式分為三種：（1）人―人模式，即人與人面對面地交流；（2）人―機(jī)―人模式，指人與人之間通過手機(jī)、電話、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用等第三方工具進(jìn)行交流；（3）人―機(jī)模式，是人們通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽或數(shù)據(jù)庫搜索等與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互。虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境中可以同時存在以上三種交互，豐富了學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

四、虛擬攝影平臺的建設(shè)

1.場景。

虛擬攝影平臺為攝影實(shí)踐教學(xué)提供虛擬拍攝場地，本例中主場景是一個虛擬簡易版校園，包括一棟行政樓、兩棟教學(xué)樓、兩棟宿舍樓、一個籃球場、一個足球場、一條護(hù)校河。模型的創(chuàng)建用3Ds Max軟件，場景的搭建在Unity3D軟件中完成。

創(chuàng)建天空：在Unity中創(chuàng)建一個材質(zhì)球，將材質(zhì)球的著色器改為“天空球”，分別給前、后、左、右、上、下六個面賦上天空切圖。天空貼圖可以使用圖片處理工具制作，也可以利用照相機(jī)設(shè)備拍攝完成。最后，要想在場景中顯示天空的效果，必須將主攝像機(jī)的攝像機(jī)組件的“清除標(biāo)識”屬性改為“天空球”。

創(chuàng)建地形：在Unity層次面板下創(chuàng)建一個地形，調(diào)整地形在世界坐標(biāo)系中的位置，一般將地形的中心點(diǎn)與世界坐標(biāo)系原點(diǎn)對齊。合理設(shè)置地形的長寬，設(shè)置地形的視距、投影和材質(zhì)，設(shè)置樹和細(xì)節(jié)物體的顯示，設(shè)置風(fēng)力。升高或降低地形，繪制高度，平滑高度，繪制紋理，栽種樹木，繪制細(xì)節(jié)。

建筑模型：場景中的建筑有一棟行政樓、兩棟教學(xué)樓和兩棟學(xué)生宿舍，模型均通過3Ds Max軟件制作完成。在3Ds Max軟件中先在頂視圖中運(yùn)用頂點(diǎn)捕捉勾勒出建筑模型的輪廓線，然后用擠出工具拉伸出模型，再進(jìn)行貼圖，最后導(dǎo)出FBX模型，導(dǎo)入U(xiǎn)nity3D中調(diào)整位置、方向和大小。

水資源：場景中有一條護(hù)校河，環(huán)繞學(xué)校四周，系統(tǒng)采用Unity3D自帶的水資源。首先將水資源包導(dǎo)入場景，在資源菜單下通過導(dǎo)入資源包找到水資源包，彈出的水資源窗口中將資源包導(dǎo)入場景，系統(tǒng)便可使用此資源包。鼠標(biāo)拖動資源包中水資源預(yù)制物體進(jìn)場景面板，調(diào)整好位置和水的深度，護(hù)校河便制作完成。

2.功能。

第一人稱視角漫游：簡稱“第一視角”。“第一視角”模擬場景中主角的視角觀察場景，更為直觀，也更具沉浸感，可觀察操作者每個細(xì)微的動作，但看不見角色的全身。該視角尤其適合人物技巧性強(qiáng)的操作，更利于學(xué)習(xí)者跟蹤學(xué)習(xí)。在虛擬攝影平臺的場景拍攝中，將視角切換至第一人稱視角，利用鍵盤按鍵實(shí)現(xiàn)人物的移動。這可以模擬學(xué)習(xí)者的視角瀏覽場景，捕捉到精彩瞬間進(jìn)行虛擬攝影拍攝。

第三人稱視角漫游：簡稱“第三視角”。“第三視角”是以場景中非主角的視角觀察整個場景，觀察較為縱觀，可體現(xiàn)場景的恢宏、人物的絢麗，可看見操作角色的全身。該視角則適合策略技巧性的操作，利于學(xué)習(xí)者對學(xué)習(xí)過程的宏觀把控。在虛擬攝影平臺的場景中，將視角切換至第三人稱視角，可跟隨主角漫游整個場景，更為快速地找到適宜的拍攝地點(diǎn)完成拍攝。

視角切換：此場景中支持用戶的多視角切換。連續(xù)點(diǎn)擊視角切換按鈕可持續(xù)循環(huán)切換鏡頭。提供四個觀察視角：主視角，模擬第二人稱視角，跟隨主角；第三人稱視角，縱觀場景，可以看清楚主角的各種動作；CCTV視角，實(shí)時直播，在主角的前側(cè)方，跟隨主角；相機(jī)設(shè)置視角，可以對照相機(jī)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置。

相機(jī)設(shè)置：視角切換至相機(jī)設(shè)置，可對照相機(jī)進(jìn)行基本的設(shè)置：開關(guān)、快門、光圈。將光標(biāo)移至照相機(jī)模型的開關(guān)裝置上，通過滾動鼠標(biāo)的滾輪，可控制照相機(jī)的開和關(guān)。同樣，將光標(biāo)移至照相機(jī)模型的快門或光圈上裝置上，滾動鼠標(biāo)滾輪，可對照相機(jī)的快門或光圈進(jìn)行設(shè)置。

照片拍攝：打開照相機(jī)開關(guān)，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，切換至取景器視角，聚焦拍攝對象，按下快門進(jìn)行拍攝，完成后切換回原視角。

照片查看：拍攝完照片，由取景器視角返回，在主界面會顯示照片縮略圖，點(diǎn)擊縮略圖可放大照片進(jìn)行查看，再次點(diǎn)擊縮略圖可返回。

五、總結(jié)與展望

本文探討了利用虛擬仿真技術(shù)結(jié)合情境認(rèn)知和虛擬體驗(yàn)理論，對虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境的建設(shè)研究，試圖彌補(bǔ)現(xiàn)有教學(xué)手段的缺陷與不足，脫離實(shí)踐教學(xué)課程中設(shè)備匱乏的困境，改善現(xiàn)有教學(xué)環(huán)境，為教學(xué)改革謀求新的出路，更是為虛擬仿真技術(shù)在學(xué)科教學(xué)中的應(yīng)用展開了新的嘗試，為以后的深入研究奠定基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[3]俞蝶瓊.基于Web3D的攝影教學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].四川：四川師范大學(xué)，2008.

篇2

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

虛擬仿真技術(shù)在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征，并通過虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。虛擬仿真技術(shù)逐漸應(yīng)用于教育領(lǐng)域當(dāng)中，形成一種新的教學(xué)模式——虛擬仿真教學(xué)，即利用實(shí)物或計(jì)算機(jī)創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的虛擬環(huán)境或工具，并模擬真實(shí)事例進(jìn)行操作、驗(yàn)證、設(shè)計(jì)、運(yùn)行等實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的教學(xué)方式。

1.背景分析

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

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

2.虛擬仿真技術(shù)的比較優(yōu)勢

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

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

2.1 節(jié)約教學(xué)成本，具有高效性

基于計(jì)算機(jī)軟件的虛擬仿真技術(shù)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式與實(shí)物教學(xué)模式相比，設(shè)備和資金投入少，更新、維護(hù)方便。學(xué)生在虛擬仿真教學(xué)平臺上，無需完成實(shí)物教學(xué)中的許多重復(fù)性工作，縮短了學(xué)生完成工作任務(wù)的時間。同時，針對存在的問題還可進(jìn)行反復(fù)的操作訓(xùn)練，也不用考慮設(shè)備的損壞和材料的消耗，極大地節(jié)約教學(xué)成本，提高了學(xué)習(xí)效率。從教學(xué)資源規(guī)劃、建設(shè)和使用的全過程質(zhì)量管理角度看，虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)模式的綜合運(yùn)行成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的實(shí)物操作教學(xué)模式。

2.2 廣泛的適應(yīng)性和適用性

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

（1）通用性、兼容性強(qiáng)

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

（2）打破時空限制，具有靈活性，易于改進(jìn)升級

虛擬仿真教學(xué)可以擺脫傳統(tǒng)現(xiàn)場教學(xué)地點(diǎn)固定、時間有限、設(shè)備不足和內(nèi)容難改的局面，學(xué)生只要在計(jì)算機(jī)中安裝了虛擬仿真軟件，就可以把虛擬仿真教學(xué)延伸到教室、宿舍甚至家庭，隨時隨地的運(yùn)用虛擬仿真教學(xué)軟件進(jìn)行學(xué)習(xí)和探索，突破了時間和空間的限制，也不受場地等外界條件的限制，使學(xué)習(xí)變得更加靈活。

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

（3）容錯功能強(qiáng)

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

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

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

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

3.2 根據(jù)實(shí)訓(xùn)要求建立仿真模型

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

3.3 創(chuàng)建仿真裝備的虛擬場景并驅(qū)動

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

3.4 整合教學(xué)仿真軟件要素、系統(tǒng)集成

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

4.虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)應(yīng)注意的問題

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

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

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

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

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

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

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

參考文獻(xiàn)

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篇3

關(guān)鍵詞:虛擬仿真技術(shù)；機(jī)械工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

高校工科類專業(yè)中,操作實(shí)踐是教學(xué)中重要的組成部分,我國大部分院校都設(shè)立了工科類的專業(yè)操作實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力的提高創(chuàng)造條件。在傳統(tǒng)的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使用儀器設(shè)備的密集程度非常的高,使得實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度大大增加。很多儀器設(shè)備的價值昂貴,體積結(jié)構(gòu)為實(shí)驗(yàn)的操作帶來極大不便。學(xué)生只能在教材知識的基礎(chǔ)上刻板地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作,在這種情況下學(xué)生的創(chuàng)新能力和主觀能動性就不能得到發(fā)揮。眾多高校在實(shí)驗(yàn)室的更新建設(shè)中,因?yàn)槭艿劫Y金的限制,會繼續(xù)使用舊的儀器設(shè)備,這些設(shè)備在長期的使用過程中出現(xiàn)機(jī)能老化,已經(jīng)不能滿足當(dāng)前機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上,虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用成為現(xiàn)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍的教學(xué)手段。

1機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

現(xiàn)在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題越來越突出,制約著教學(xué)效率和質(zhì)量,突出體現(xiàn)在很多院校的實(shí)驗(yàn)基地和實(shí)驗(yàn)單位的建設(shè)能力非常有限,不能滿足學(xué)生自己動手操作要求,不能實(shí)現(xiàn)對學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)理論知識深化和了解。很多院校為了節(jié)省資金,減少出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全問題等,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時候,主要是以參觀和講座的形式進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn),學(xué)生基本沒有實(shí)踐動手的機(jī)會。在這種情況下,就會造成學(xué)生畢業(yè)后,參加相關(guān)工作沒有機(jī)械設(shè)備操作的經(jīng)驗(yàn),無法獨(dú)立完成工作的內(nèi)容。尤其在是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中,學(xué)生會逐漸失去對實(shí)驗(yàn)知識的學(xué)習(xí)動力和興趣,對學(xué)生長遠(yuǎn)發(fā)展造成負(fù)面影響。所以在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天,機(jī)械工程該實(shí)驗(yàn)室教學(xué)要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)更新教學(xué)理念和教學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)的完善。在院校的機(jī)械教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生進(jìn)行知識學(xué)習(xí)和鞏固的重要手段,是學(xué)生實(shí)踐操作能力培養(yǎng)的根本方法,是當(dāng)今院校機(jī)械制造專業(yè)教學(xué)中最為重要的環(huán)節(jié),是現(xiàn)代化機(jī)械人才培養(yǎng)的基本途徑。通過現(xiàn)代化的教學(xué)方式可以最大程度提高學(xué)生實(shí)踐動手能力,保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)動手操作的基礎(chǔ)上對基本理論知識進(jìn)行理解和完善。通過這樣的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以使學(xué)生合理將基礎(chǔ)知識理論與實(shí)踐內(nèi)容相結(jié)合,在動手實(shí)踐過程中逐漸形成獨(dú)特的自我知識技能認(rèn)知能力。現(xiàn)在大多數(shù)院校利用的是CAD機(jī)房,然后在此硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方式的改革。并且引進(jìn)虛擬仿真技術(shù)對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行更新和改進(jìn)。在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù),不但可以避免在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)設(shè)備的故障隱患,還能最大程度提高學(xué)生的實(shí)踐動手能力,為學(xué)生專業(yè)理論知識的學(xué)習(xí)提供科學(xué)實(shí)踐依據(jù)。對實(shí)驗(yàn)室部分設(shè)備裝置進(jìn)行傳動性能實(shí)驗(yàn)、數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)和減速器裝配實(shí)驗(yàn),最大程度提高了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量。

2虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的典型應(yīng)用

2.1帶傳動性能測試實(shí)驗(yàn)

帶傳動性能測試實(shí)驗(yàn)是機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中的一個重要組成部分,其主要是讓學(xué)生能夠直觀地觀察帶傳動的彈性滑動和打滑現(xiàn)象,還能有效地對實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)機(jī)電設(shè)備的承載能力進(jìn)行分析,根據(jù)分析的數(shù)據(jù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對帶動問題的控制。進(jìn)行傳動性能測試實(shí)驗(yàn)的時候,需要利用的機(jī)械設(shè)備有力傳感器、電動機(jī)、轉(zhuǎn)矩力測桿、光電測速裝置、發(fā)電機(jī)等。這些實(shí)驗(yàn)機(jī)械設(shè)備主要通過人工實(shí)現(xiàn)傳動性能測試,這樣的測試方式主要的特點(diǎn)是人工費(fèi)用會高于設(shè)備使用的費(fèi)用。在虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行帶傳動性能測試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以最大程度提升機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。

2.2數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)

數(shù)字加工技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)中一個核心的技術(shù),在現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。數(shù)字加工技術(shù)是綜合計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中的微電子技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)。現(xiàn)在眾多院校的機(jī)械自動化成為一門重要的專業(yè),這門專業(yè)的核心內(nèi)容是在數(shù)控機(jī)床的操作中利用數(shù)控加工技術(shù)。但是數(shù)控機(jī)床的價格非常高,設(shè)備運(yùn)作形式單一,并且運(yùn)行程序的設(shè)置相當(dāng)復(fù)雜,不能實(shí)現(xiàn)對每一位學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作需求的滿足,這種復(fù)雜性的實(shí)驗(yàn)操作,只能滿足極少部分學(xué)生的需求,嚴(yán)重制約了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)讓每一位學(xué)生加入到具體的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中來,對機(jī)械機(jī)床加工環(huán)境和流程才形成一個系統(tǒng)認(rèn)知。

2.3減速器裝配實(shí)驗(yàn)

機(jī)械設(shè)計(jì)的一個基礎(chǔ)項(xiàng)目是減速器在機(jī)械設(shè)備中的使用。在傳統(tǒng)的減速器實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,都會利用實(shí)物代替減速器的教學(xué)方法。虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了通過實(shí)物模擬模型的拆卸,進(jìn)行減速器的構(gòu)成結(jié)構(gòu)的直觀講解。

3虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的構(gòu)想

在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路設(shè)計(jì)的時候,首先,可以不考慮實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用設(shè)備的操作性,也就是保證實(shí)驗(yàn)室需要操作實(shí)踐的目標(biāo)和任務(wù)與相關(guān)機(jī)械工程專業(yè)知識系統(tǒng)相統(tǒng)一,然后再研究實(shí)驗(yàn)設(shè)備的穩(wěn)定性。其次,要構(gòu)思虛擬仿真平臺的建設(shè),例如：機(jī)械操作平臺中的仿真器、ECU和虛擬演示平臺等。在整個虛擬仿真系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)中,主要是滿足院校機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的需要,所以一定要保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性,才能確保學(xué)生對理論知識的掌握和鞏固。一般構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室要進(jìn)行仿真計(jì)算,觀察相關(guān)系數(shù),觀察預(yù)先系數(shù)與實(shí)際操作系統(tǒng)是否統(tǒng)一。再次,仿真器的構(gòu)建設(shè)計(jì),隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,虛擬仿真器代替了原來操作實(shí)驗(yàn)中的實(shí)物操作,最大程度簡化了實(shí)驗(yàn)步驟。并且仿真器可以利用USB實(shí)現(xiàn)與虛擬演示平臺的鏈接,在實(shí)驗(yàn)的過程中可以保證虛擬演示平臺及時接收到虛擬實(shí)驗(yàn)仿真信號,通過PWM模塊實(shí)現(xiàn)向ECU傳輸一定頻率的方波,在多媒體上模擬機(jī)械設(shè)備的工作原理,在虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的時候仿真器利用USB將仿真實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)傳送到模擬演示平臺,實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的參數(shù)需要。最后,建立虛擬仿真系統(tǒng),利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件,編輯建立應(yīng)用模塊,結(jié)合相關(guān)的3Dmax建模工具建立虛擬演示平臺中的技術(shù)模塊,將模塊中的內(nèi)容以特定的文件格式導(dǎo)入虛擬演示平臺中,最終讓學(xué)生在虛擬演示平臺中進(jìn)行相關(guān)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)操作。

4結(jié)語

綜上所述,虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代院校機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的眾多實(shí)驗(yàn)問題,保證學(xué)生能夠主動參與到實(shí)驗(yàn)操作中來,提高機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。所以,院校應(yīng)該重視對機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)改進(jìn),以及虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用手段和方法,對傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行更新和補(bǔ)充。虛擬實(shí)驗(yàn)要緊密結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),滿足機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作要求的同時,適應(yīng)院校實(shí)驗(yàn)室敬愛教學(xué)的改革和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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篇4

教學(xué)的應(yīng)用研究以UG軟件為平臺，開展UG產(chǎn)品分析模塊的實(shí)踐教學(xué)研究，分析與探索產(chǎn)品模型受力、受熱后的變形。以模具企業(yè)設(shè)計(jì)崗位的崗位知識、能力、情感要求為課程目標(biāo)，以模具產(chǎn)品為項(xiàng)目載體，以Moldflow模流分析軟件為工具，按工作過程來設(shè)計(jì)教學(xué)活動、組織教學(xué)。使學(xué)生掌握基本CAE分析方法的基本過程，為將來工作中實(shí)際應(yīng)用提供必要的理論基礎(chǔ)。通過模擬塑料的成型過程，可以找出產(chǎn)生這些缺陷的原因，再采取相應(yīng)的措施來避免。塑料在模具中的成型性能也因模具的澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、塑料的性能、成型的壓力和溫度不同而不同。通過使用CAE軟件分析，有助于讓學(xué)生懂得如何優(yōu)化其模具設(shè)計(jì)，使生產(chǎn)出來的塑件避免出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)及選取合適的注塑工藝等。通過模流分析軟件的模擬，可以很容易看到是否出現(xiàn)困氣問題，然后根據(jù)以上改善方法，擬定初步改善方案，用模流分析進(jìn)行模擬驗(yàn)證，得出模流分析結(jié)果，對其進(jìn)行分析比較，這樣就能充分利用模流分析的虛擬模擬仿真，大大節(jié)省了試模成本，這就是模流分析之所以能夠得到越來越多人認(rèn)可的原因。

2虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)進(jìn)行虛擬制造實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用研究

利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)，了解UGCAM的加工類型和特點(diǎn)；掌握UG軟件在銑削加工方面應(yīng)用知識；熟練掌握UG自動編程的常用命令和基本操作；掌握零件自動編程的一般步驟，并能根據(jù)零件特點(diǎn)選擇合適的加工方法。在CAM自動編程和數(shù)控加工中，運(yùn)用UG軟件的仿真功能對后處理程序進(jìn)行模擬，用UG數(shù)控仿真軟件對加工過程進(jìn)行仿真，檢查優(yōu)化其加工工藝的合理性，有效地提高機(jī)床的加工效率和模具加工質(zhì)量。

3虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)進(jìn)行虛擬裝配實(shí)踐教學(xué)的應(yīng)用研究

在虛擬仿真實(shí)訓(xùn)室開展模具虛擬拆裝和裝配的實(shí)踐教學(xué)研究，包括進(jìn)行產(chǎn)品裝配建模、裝配路徑與順序的設(shè)計(jì)、零件裝配過程運(yùn)動分析等內(nèi)容。通過虛擬實(shí)訓(xùn)室，開展模具結(jié)構(gòu)的拆裝實(shí)驗(yàn)，模具成型過程的運(yùn)動仿真，模具知識的索引等實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)研究。對UG軟件進(jìn)行二次開發(fā)，開發(fā)出模具結(jié)構(gòu)認(rèn)知與虛擬拆裝軟件系統(tǒng)，完成典型模具的虛擬裝配等實(shí)踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。

4虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)中擬解決的關(guān)鍵問題

4.1虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，有效地避免了高校實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備不足的影響因素。學(xué)生通過虛擬實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，減少其真機(jī)操作時出現(xiàn)許多失誤問題。4.2虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，教師利用虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)教學(xué)時，與實(shí)訓(xùn)室技師經(jīng)常切磋技藝、探討操作問題，提高了教師的實(shí)踐教學(xué)水平。4.3虛擬現(xiàn)實(shí)仿真技術(shù)在高職實(shí)踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，改變了學(xué)生被動學(xué)習(xí)的方式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、綜合實(shí)踐能力和高職實(shí)踐課堂教學(xué)效果。

5結(jié)束語

篇5

[關(guān)鍵詞]現(xiàn)代信息技術(shù) 建筑教學(xué)改革

建筑專業(yè)課的知識面廣、枯燥乏味，具有高度的抽象性，原理及結(jié)構(gòu)復(fù)雜。以計(jì)算機(jī)為核心的多媒體教學(xué)方式和互聯(lián)網(wǎng)資源為建筑專業(yè)教學(xué)改革提供大好舞臺，將現(xiàn)代信息技術(shù)整合到建筑專業(yè)教學(xué)中，可以改變教學(xué)資源的形式和內(nèi)容，擴(kuò)展教學(xué)的空間，更新教學(xué)模式，營造一個圖文并茂、動靜結(jié)合、視聽并用、模擬仿真的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量；利用信息技術(shù)開發(fā)的虛擬仿真技術(shù)開展建筑專業(yè)實(shí)踐教學(xué)，不受空間、時間、場地和資金等限制，并且避免了學(xué)生在工程現(xiàn)場真實(shí)實(shí)訓(xùn)可能帶來的安全問題，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)是學(xué)生專業(yè)實(shí)踐技能訓(xùn)練的一種有效手段，是對學(xué)生在真實(shí)環(huán)境下實(shí)踐能力培養(yǎng)的一種有效補(bǔ)充，能較好地解決建筑專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題。

1 運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，研究和開發(fā)基于工作過程的教學(xué)資源庫

為加快我校課程建設(shè)與改革的步伐，推動優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享，建設(shè)“隨時隨地”學(xué)習(xí)的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，提高辦學(xué)效益和人才培養(yǎng)質(zhì)量，我校啟動教學(xué)資源庫建設(shè)項(xiàng)目，將優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源利用信息技術(shù)進(jìn)行有效的存儲和管理，構(gòu)建共享型專業(yè)教學(xué)資源庫。

1.1 資源庫系統(tǒng)組成。共享型專業(yè)教學(xué)資源庫包括：資源庫平臺和專業(yè)教學(xué)資源。資源庫平臺包括：資源庫硬件系統(tǒng)和資源庫管理（支撐）系統(tǒng)，專業(yè)資源庫包括資源建設(shè)模塊、網(wǎng)絡(luò)課程模塊、資源共享模塊和自主學(xué)習(xí)模塊，各模塊包含的內(nèi)容如圖1所示。

1.2 資源庫建設(shè)目標(biāo)。建筑專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)是在基于工作過程的課程開發(fā)的基礎(chǔ)上整合專業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，把崗位職業(yè)工作要求細(xì)化成教學(xué)要求，使教與學(xué)的內(nèi)容貼近職業(yè)現(xiàn)場。通過科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、合作開發(fā)管理、持續(xù)有序更新的方式，建設(shè)一個突出職業(yè)特色、資源交互共享、內(nèi)容豐富立體并可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)教學(xué)資源庫，打造學(xué)生、教師、企業(yè)和社會共同受益的資源平臺。

1.3 資源庫建設(shè)的內(nèi)容。資源素材庫是建筑工程技術(shù)專業(yè)資源庫的核心，包括建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、建筑測量儀器、施工機(jī)具設(shè)備、腳手架、施工工藝、工程案例、現(xiàn)行建筑法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。素材形式包括文本素材、圖片素材、視頻素材、動畫素材、虛擬素材。文本素材主要收集國家與地方現(xiàn)行的建筑法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、崗位能力標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、業(yè)務(wù)流程、作業(yè)規(guī)范；收集實(shí)際的施工案例、工程造價案例等；圖片素材主要包括建筑材料、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、測量儀器、施工機(jī)具設(shè)備、腳手架、施工工藝、現(xiàn)行建筑法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等十大類資源；視頻素材主要包括基礎(chǔ)工程施工、主體結(jié)構(gòu)工程施工、屋面施工和裝飾裝修施工等分部工程的施工錄像；動畫素材主要包括施工工藝流程、工作原理、工作過程、工藝標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等；虛擬素材主要包括使用施工虛擬仿真技術(shù)建設(shè)虛擬企業(yè)、虛擬場景、虛擬設(shè)備以及虛擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等。

2 構(gòu)建基于現(xiàn)代信息技術(shù)的教學(xué)模式

2.1 自主探究教學(xué)模式。自主探究教學(xué)模式分四個階段：創(chuàng)設(shè)情境、揭示課題、明確目標(biāo)；任務(wù)驅(qū)動、探索新知、啟發(fā)引導(dǎo)；協(xié)作討論、深入質(zhì)疑、探究指導(dǎo)；反思評價、鞏固內(nèi)化、點(diǎn)評提升。具體如圖2所示：

3 利用虛擬仿真技術(shù)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)

基于建設(shè)項(xiàng)目生命全周期，運(yùn)用三維可視化控制與數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合工程實(shí)際開發(fā)可教學(xué)、可操作、可考核的建筑工程仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)改革當(dāng)前建筑專業(yè)的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式，提高實(shí)踐教學(xué)的效果，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)。仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由施工技術(shù)仿真系統(tǒng)、工程實(shí)訓(xùn)考核系統(tǒng)和工程管理仿真系統(tǒng)等三部分組成。按照工程建設(shè)的內(nèi)容和流程，每個仿真系統(tǒng)下面都設(shè)有若干個子模塊，其中建筑工程仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)和施工實(shí)訓(xùn)場仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3和圖4所示。

篇6

四、虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的構(gòu)想

據(jù)教育部“十二五”發(fā)展規(guī)劃，工程實(shí)驗(yàn)室將在信息集成技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)和敏捷制造技術(shù)等方面尋求重大突破，大力推廣和應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)。為此，學(xué)校機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中心在現(xiàn)有的軟硬件基礎(chǔ)上，依托工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)和教育技術(shù)等專業(yè)技術(shù)，積極籌劃機(jī)械工程虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)。建設(shè)虛擬實(shí)驗(yàn)、開展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，既可豐富學(xué)習(xí)資源、緩解儀器設(shè)備的不足，又能體現(xiàn)個性化的學(xué)習(xí)環(huán)境，改進(jìn)教學(xué)模式，提高教學(xué)效果。根據(jù)現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展和實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目情況，初步設(shè)想虛擬實(shí)驗(yàn)室結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要為機(jī)構(gòu)展示、虛擬仿真和性能測試三個方面，隨著實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的不斷深入，實(shí)驗(yàn)類型和數(shù)量都會逐步增加，最終形成完善的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。

五、結(jié)語

從紅河學(xué)院工學(xué)院對虛擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用情況看，部分虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用效果較好，顯示了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，彌補(bǔ)了儀器設(shè)備老化和不足的問題。通過使用該類虛擬實(shí)驗(yàn)，可增強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)興趣，降低實(shí)驗(yàn)成本，在實(shí)驗(yàn)條件不足時，可部分代替實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程。結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和教育技術(shù)等，相信虛擬仿真實(shí)驗(yàn)將具有更為廣闊的應(yīng)用前景。

【注 釋】

［1］ 蔡衛(wèi)國.虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2011.28(8)76-78.

［2］ 郭桂蘋,南岳松.虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究現(xiàn)狀及問題分析［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2010.13(5)175-178.

［3］ 魏蕓.虛擬實(shí)驗(yàn)的分析與研究［J］.科技信息，2010(35)5-6.

［4］ 郭德偉,柯建宏.基于Flash ActionScript的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖測繪實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與開發(fā)［J］.計(jì)算機(jī)與數(shù)字工程,2012.40(2)105-107.

篇7

1建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的必要性

實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)代大學(xué)的心臟，是實(shí)踐創(chuàng)新設(shè)想、產(chǎn)生創(chuàng)新思維和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要場所。21世紀(jì)信息化的快速發(fā)展使教育發(fā)生了重大變革，教育信息化受到了國家的高度重視。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出：信息技術(shù)對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視［2］。教育部印發(fā)了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》，要求“利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，整合資源，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的高等教育信息基礎(chǔ)設(shè)施”，推進(jìn)“實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺等信息化建設(shè)”［3］。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)順應(yīng)了新常態(tài)下高等教育的發(fā)展趨勢，是高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化的最新舉措。以華中師范大學(xué)為例，近年來，學(xué)校堅(jiān)持“一體兩翼，建設(shè)高水平大學(xué)”的辦學(xué)思想，大力推進(jìn)信息化、國際化兩項(xiàng)重點(diǎn)改革舉措。在數(shù)字化建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)教育建設(shè)的基礎(chǔ)上，華中師范大學(xué)整合心理、信息、工程等學(xué)科資源，依托2010年獲批的“青少年網(wǎng)絡(luò)心理與行為教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和2012年獲批的“國家級心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，大力推進(jìn)心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，并于2014年1月獲批建設(shè)“國家級心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”（以下簡稱“中心”）。該中心旨在貫徹教育部“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想，將虛擬仿真技術(shù)引入心理學(xué)的教學(xué)和科研，更好地促進(jìn)對處于多維信息空間中的個體如何與外部世界進(jìn)行信息交流的理解和探索，成功模擬、實(shí)現(xiàn)了一批在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中無法做到，或者具有高風(fēng)險(xiǎn)和高成本的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，體現(xiàn)了綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念，有效地拓展了實(shí)驗(yàn)的時間和空間，提高了心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用

1989年，美國的Wulf教授提出了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室概念。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室使用虛擬現(xiàn)實(shí)（virtualreal－ity，VR）技術(shù)，綜合了各種計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是現(xiàn)代仿真技術(shù)的延伸。它是由計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)的環(huán)境，參與人員對虛擬環(huán)境中的目標(biāo)進(jìn)行操控和交流，從而產(chǎn)生與真實(shí)環(huán)境相同或相近的體驗(yàn)［4］。對于心理學(xué)實(shí)驗(yàn)來說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以很好地呈現(xiàn)視覺圖形，也能呈現(xiàn)聽覺刺激，而這兩種通道是人獲得外部世界信息的主要通道，占人所獲得外部信息量的95％，是進(jìn)行心理學(xué)研究的主要領(lǐng)域。VR技術(shù)不但可以較好地模擬、再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場景，構(gòu)建某些基于倫理學(xué)原因無法通過其他手段使用的實(shí)驗(yàn)場景（例如道德兩難問題的實(shí)驗(yàn)場景），還可以對其所模擬場景中的元素（包括刺激的內(nèi)容和表象、任務(wù)的復(fù)雜度和被試的響應(yīng)等）實(shí)施精確、實(shí)時、全面的控制與記錄。總之，以虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的虛擬仿真技術(shù)在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、研究中具有廣泛的應(yīng)用價值和深遠(yuǎn)的意義。

2．1突破時空和各種因素的限制

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是基于網(wǎng)絡(luò)平臺的實(shí)驗(yàn)室，因此學(xué)生可隨時隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流，不受時間、空間和實(shí)驗(yàn)次數(shù)的限制。對于某些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要數(shù)天或更長時間才能觀察到的變化過程，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室則可在較短的時間內(nèi)將全部過程及結(jié)果模擬、呈現(xiàn)給學(xué)生進(jìn)行觀察分析［5］。以虛擬“數(shù)字化生理心理實(shí)驗(yàn)平臺”為例，它的界面設(shè)置簡潔、選單操作清晰，只需進(jìn)行點(diǎn)選就能完成高度復(fù)雜的虛擬解剖實(shí)驗(yàn)操作，獲得連續(xù)人體斷層掃描數(shù)據(jù)信息（每個斷層厚度約1mm），能涵蓋人體所有的解剖結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)有助于教師和學(xué)生全方位觀察人體任一器官的形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、在人體中的位置以及斷層中的位置，并且可以做任意角度的旋轉(zhuǎn)觀察，可方便地用于系統(tǒng)解剖學(xué)、局部解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)以及運(yùn)動解剖學(xué)等多門課程的教學(xué)，擺脫了傳統(tǒng)生理解剖實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)動物和人體器官模型實(shí)物的依賴。此外，通過借助校園高速無線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生在校園各場所（教室、圖書館、宿舍、運(yùn)動場等）都可以隨時隨地登錄客戶端，高速、快捷、互動地開展生理心理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而達(dá)到突破實(shí)驗(yàn)課時空限制，隨時隨地開展數(shù)字化生理、心理實(shí)驗(yàn)操作。

2．2創(chuàng)新虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈魂。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在改進(jìn)、完善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)補(bǔ)充了有助于提高學(xué)生研究、創(chuàng)新能力和動手能力的創(chuàng)新型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。中心在實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方面明確提出：在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)中體現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛的原則。中心明確要求骨干實(shí)驗(yàn)課教師根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)課程的專業(yè)特色，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相融合，將每門實(shí)驗(yàn)課程安排20％～30％的學(xué)時開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，新增加的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目既包括相關(guān)學(xué)科最新、最前沿的一些實(shí)驗(yàn)，也包括一些利用已有科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。通過持續(xù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫不斷擴(kuò)大和創(chuàng)新，大大地豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供了實(shí)驗(yàn)的多樣性和靈活性［6］。目前，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫中已增加了近30項(xiàng)心理學(xué)綜合性、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，例如：“虛擬學(xué)習(xí)情境中注意多動障礙兒童認(rèn)知加工特征”、“虛擬現(xiàn)實(shí)在社交焦慮癥治療中的應(yīng)用”、“虛擬現(xiàn)實(shí)在恐高癥治療中的應(yīng)用”、“虛擬創(chuàng)造性問題解決實(shí)驗(yàn)”、“虛擬兒童養(yǎng)育系統(tǒng)”、“虛擬情境下執(zhí)行功能檢測和訓(xùn)練”、“虛擬情景中人類空間導(dǎo)航”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2．3模擬高危環(huán)境，避免實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)

利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以模擬一些在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中無法做到的有高度風(fēng)險(xiǎn)、高成本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。以虛擬心理咨詢與治療實(shí)驗(yàn)平臺為例，通過構(gòu)建一系列能夠使恐高癥患者產(chǎn)生恐高心理的模擬實(shí)驗(yàn)場景（例如觀光電梯、高樓頂層、空中索道、懸崖頂端等），然后讓患者反復(fù)暴露在這些場景中，利用系統(tǒng)脫敏法減少患者的恐高心理。虛擬仿真治療中的任何一個恐高癥模擬場景，都可以應(yīng)患者要求隨時開始、暫停、中止和結(jié)束。這使得虛擬場景治療方法更安全、也更具有彈性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對真實(shí)事物的模擬，使危險(xiǎn)系數(shù)較真實(shí)實(shí)驗(yàn)降低很多，學(xué)生無需為自己的失誤承擔(dān)后果，給他們帶來更多的安全感，滿足學(xué)生心理安全的需要。

2．4開放性和共享性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的模式。學(xué)生利用課余時間登錄網(wǎng)站，輸入正確的用戶名、密碼就可進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就可以進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作。以虛擬現(xiàn)實(shí)心理實(shí)驗(yàn)平臺為例，該平臺依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體呈現(xiàn)、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和高速網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果［7］。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師和學(xué)生無需親歷每個真實(shí)環(huán)境，卻能最大化地體驗(yàn)真實(shí)環(huán)境，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和示范應(yīng)用。中心的虛擬仿真平臺還可以幫助尚不具備真實(shí)實(shí)驗(yàn)條件和心理學(xué)應(yīng)用服務(wù)條件的地區(qū)，大幅度提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)和心理學(xué)應(yīng)用服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的地區(qū)平衡和最大化共享。再以“數(shù)字化生理心理實(shí)驗(yàn)平臺”為例，該平臺所有教學(xué)過程的中間環(huán)節(jié)都能夠以圖像方式輸出，并支持音頻、視頻文件導(dǎo)入。因此，教師的教學(xué)過程、學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以及師生的互動過程都可以通過添加語音、視頻標(biāo)簽的方式保留記錄。該設(shè)計(jì)思路旨在方便教師編輯教案和解答學(xué)生提出的疑問。教師和學(xué)生也可以就虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，在中心教學(xué)管理平臺的“互動交流”頻道開展反饋與交流。

2．5提供多項(xiàng)虛擬心理學(xué)實(shí)踐技能訓(xùn)練項(xiàng)目

華中師范大學(xué)是一所具有鮮明的“教師教育”特色的部屬重點(diǎn)師范大學(xué)，不但重視培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的基礎(chǔ)教育和基礎(chǔ)研究能力，也高度重視培養(yǎng)面向社會、面向市場的理論與實(shí)踐結(jié)合的復(fù)合型、高技術(shù)人才。利用本中心的專業(yè)資源優(yōu)勢和虛擬仿真技術(shù)，華中師范大學(xué)心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心面向校內(nèi)高年級本科生、研究生，提供了多項(xiàng)以實(shí)踐技能為導(dǎo)向的大型綜合性心理學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。這些大型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，依托當(dāng)代最前沿的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，廣泛采用網(wǎng)絡(luò)視頻、在線交流、多媒體演示等信息化教育手段，模擬學(xué)生在課堂管理、教學(xué)技術(shù)、心理咨詢與治療等過程中所接觸的實(shí)踐場景與環(huán)節(jié)。通過數(shù)字化教學(xué)演示和學(xué)生在虛擬實(shí)踐平臺中的反復(fù)練習(xí)，讓學(xué)生將心理學(xué)理論知識與解決實(shí)際問題的實(shí)踐技能相結(jié)合［8］。這種虛擬仿真的實(shí)訓(xùn)方式既生動又安全，又可對場景多次重復(fù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2．6綠色環(huán)保，降低成本

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)需要借助于具體實(shí)驗(yàn)設(shè)備，然而實(shí)際使用的一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、損耗大、實(shí)驗(yàn)成本較高；而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低。虛擬設(shè)備只是概念上的設(shè)備，沒有磨損、損壞，可供學(xué)生無限次重復(fù)使用。另外，由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室設(shè)備是由軟件虛擬出來的，因此可有效避免大型設(shè)備重復(fù)購置，在同一計(jì)算機(jī)中運(yùn)行不同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就可構(gòu)建不同的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本降低。此外，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室不會出現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室因管理不善造成的儀器損壞、器械丟失等問題，使實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本降低。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)前無須準(zhǔn)備各種器械、材料，教學(xué)結(jié)束也無須進(jìn)行瑣碎的整理工作，維護(hù)管理工作量減少，使實(shí)驗(yàn)室管理成本降低［9－14］。

3結(jié)束語

篇8

關(guān)鍵詞：虛擬仿真 Proteus 單片機(jī) 仿真實(shí)驗(yàn)室

中圖分類號：G482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0231-02

目前，我國大多數(shù)的工科高職院校都開展有單片機(jī)原理及應(yīng)用、微機(jī)接口技術(shù)等實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)必修課，此類課程的教學(xué)內(nèi)容包括理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)兩大環(huán)節(jié)。但是，由于此類課程的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容對實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場地的需求量比較大，因而導(dǎo)致在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中面臨諸多困難。

虛擬仿真技術(shù)是以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和專業(yè)知識為依托，以多媒體技術(shù)為手段，用一個虛擬的仿真系統(tǒng)來模仿真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。它是虛擬仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和專業(yè)理論知識等多學(xué)科融合的結(jié)晶。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入虛擬仿真技術(shù)，具有以下兩點(diǎn)優(yōu)勢：（1）采用虛擬仿真技術(shù)，不僅可以減少設(shè)備購置費(fèi)，還可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)用地，降低了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的硬件成本，有利于緩解實(shí)驗(yàn)室建設(shè)經(jīng)費(fèi)緊張的壓力;（2）仿真實(shí)驗(yàn)的引入突破了實(shí)驗(yàn)時間和空間的限制，有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用，進(jìn)而有利于推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革。

1 基于Proteus的單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室

1.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室概念

所謂虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室就是利用虛擬仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺上，利用相關(guān)仿真軟件學(xué)習(xí)電子電路、電路分析、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、ARM應(yīng)用系統(tǒng)等實(shí)踐課程，并可以開展電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)、仿真、調(diào)試等相關(guān)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室。一個計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件平臺（或一臺計(jì)算機(jī)）、一套電子仿真軟件，再加上一本虛擬實(shí)驗(yàn)教程，就可相當(dāng)于一個設(shè)備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室。以虛代實(shí)、以軟代硬、虛實(shí)結(jié)合，即為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的本質(zhì)。

單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室采用Proteus仿真軟件和相應(yīng)的硬件平臺構(gòu)成一個從虛擬到實(shí)際，從軟件到硬件，從概念到產(chǎn)品的全過程設(shè)計(jì)的多功能實(shí)驗(yàn)平臺。它主要用于電路分析、模擬電路、數(shù)字電路、嵌入式系統(tǒng)（單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、ARM應(yīng)用系統(tǒng)）等課程的實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)和開發(fā)等[4]相關(guān)工作。

1.2 Protcues軟件平臺

Proteus是英國Lab Center Electronics公司出版的一款功能強(qiáng)大的EDA工具軟件。該軟件提供智能原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)、PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能以及模擬電路和數(shù)字電路與MCU器件混合仿真系統(tǒng)等功能。其不僅可以開展傳統(tǒng)的模擬電子線路實(shí)驗(yàn)、數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)的仿真工作，而且還可以仿真單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)等實(shí)驗(yàn)。其適應(yīng)性強(qiáng)，支持面廣，不僅可以仿真?zhèn)鹘y(tǒng)的51系列、AVR、PIC等常用MCU，而且還提供了大量的電子元件庫，可以實(shí)現(xiàn)常用設(shè)備和元器件的硬件仿真。在編譯方面，Proteus還支持keil和MPLAB等多種編譯器。

1.3 單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)架構(gòu)

圖1給出了基于Proteus的單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的系統(tǒng)架構(gòu)。該系統(tǒng)以建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺上Proteus軟件平臺為基礎(chǔ)，構(gòu)建了整個單片機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的綜合實(shí)訓(xùn)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺。該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以完成原理圖設(shè)計(jì)、PCB布線以及單片機(jī)編程和系統(tǒng)仿真調(diào)試等一系列工作，實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的整個設(shè)計(jì)流程，便于學(xué)生掌握電子系統(tǒng)或產(chǎn)品的這個開發(fā)流程。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)方法

傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)中，硬件部分大多采用市場上完善的實(shí)驗(yàn)電路板或?qū)嶒?yàn)箱，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中一般不存在硬件部分的設(shè)計(jì)。因而，傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)基本上是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，其實(shí)驗(yàn)流程可以歸納為“根據(jù)原理圖連線下載代碼并調(diào)試運(yùn)行并檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期”等3大步驟。此類驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)缺乏創(chuàng)新性，不利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識。基于Proteus的單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室則可以進(jìn)行硬件電路和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)，所有軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和驗(yàn)證都可以在仿真平臺上進(jìn)行，同時對軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)修改十分簡單便捷，節(jié)約開發(fā)時間的同時降低了開發(fā)成本。于此同時，還可以利用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備對仿真實(shí)驗(yàn)的效果進(jìn)行驗(yàn)證，基于Proteus的單片機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)其實(shí)驗(yàn)流程見圖2所示。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)效果

3.1 節(jié)約成本，緩解了實(shí)驗(yàn)室的硬件條件限制

隨著高校的擴(kuò)招，學(xué)生人數(shù)增加與實(shí)驗(yàn)室條件不足的矛盾日益突出，尤其是工科專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程多數(shù)具有實(shí)驗(yàn)儀器成本高、實(shí)驗(yàn)環(huán)境要求嚴(yán)格等特點(diǎn)。

3.2 實(shí)現(xiàn)課程教學(xué)模式的改革

引入Proteus虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)后，有利于理論與實(shí)踐的聯(lián)系，便于學(xué)生對理論知識的理解和掌握，同時也改變了傳統(tǒng)的課程教學(xué)模式。

3.3 增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力

學(xué)生利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源參與教師的教學(xué)和科研項(xiàng)目，并以課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等方式完成課題中的部分任務(wù)。通過這些課題的訓(xùn)練，增強(qiáng)了學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力，收到了良好的實(shí)踐教學(xué)效果。

4 結(jié)語

構(gòu)建基于Proteus的單片機(jī)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)，不僅可以緩解實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的資金壓力、節(jié)約建設(shè)成本，更可以幫助學(xué)生更好的掌握理論教學(xué)知識，加深對概念、原理的理解。學(xué)生通過該系統(tǒng)進(jìn)行基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)學(xué)生的綜合能力的培養(yǎng)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外，引入Protcus虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，有利于促成課程和教學(xué)改革，更有利于具備工程實(shí)踐能力的應(yīng)用性人才的培養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉萌，鄭煊.基于Proteus的單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建[J].山東教育學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，6（4）：12-15.

篇9

關(guān)鍵詞：信息化；虛擬仿真；教學(xué)資源；實(shí)踐平臺

中圖分類號：G434 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號：1673-8454（2014）21-0045-03

一、引言

根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已成為未來高校信息化建設(shè)的主要方向。廣州大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心（下稱“中心”）作為省級示范中心，建有涵蓋實(shí)驗(yàn)―實(shí)習(xí)―課外創(chuàng)新的電類公共教學(xué)平臺體系，是全校共享的電類專業(yè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室、以及實(shí)踐和創(chuàng)新基地，在信息化建設(shè)方面取得了較大進(jìn)展。

虛擬仿真是電類學(xué)科基本的設(shè)計(jì)開發(fā)與教學(xué)工具，相關(guān)資源是中心信息化建設(shè)的重點(diǎn)。長期以來，中心以“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”為指導(dǎo)思想，校企合作研發(fā)與共享先進(jìn)相結(jié)合，根據(jù)應(yīng)用創(chuàng)新人才培養(yǎng)目標(biāo)，緊貼教學(xué)需求推進(jìn)相關(guān)資源建設(shè)，進(jìn)行教學(xué)改革與創(chuàng)新，虛實(shí)結(jié)合相互補(bǔ)充[1]，建設(shè)了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

二、教學(xué)資源建設(shè)

目前中心已投入教學(xué)的虛擬仿真資源大體分為四類：設(shè)計(jì)開發(fā)類、教學(xué)展示類、Android移動應(yīng)用、以及開放式網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)―實(shí)習(xí)―課外創(chuàng)新的全平臺覆蓋[2-4]（如圖1）。開設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的課程19門，出版教材4本，編寫實(shí)驗(yàn)講義15本，中心的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

1.構(gòu)建實(shí)驗(yàn)仿真平臺，提高綜合設(shè)計(jì)能力

設(shè)計(jì)開發(fā)類仿真軟件是電類實(shí)驗(yàn)基本的輔助開發(fā)工具，起步早，種類多，開設(shè)課程多，已投入實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主要有5種，解決了電類學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)部分項(xiàng)目真實(shí)實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)、耗材消耗大、設(shè)計(jì)效率低、設(shè)備成本高、尤其是綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)開展難等問題（如表1）。

2.建設(shè)網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室，提高自主學(xué)習(xí)能力

為了解決課外自學(xué)、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及其效果評價、師生互動、數(shù)據(jù)分析以及教學(xué)管理等問題，中心與企業(yè)聯(lián)合開發(fā)了開放式網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)室，解決了公共基礎(chǔ)課的全天候開放式自主學(xué)習(xí)難題[5]，教研也有了依據(jù)，中心教學(xué)水平得到質(zhì)的提高。

學(xué)生通過網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)平臺，利用虛擬元器件與儀器設(shè)備搭建電路、調(diào)節(jié)參數(shù)和測量數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)與自主實(shí)驗(yàn)，不受時空限制，且具智能提示、自動批改、信息、數(shù)據(jù)收集分析、互動交流、成績評定、成績功能，老師更能掌握學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，進(jìn)行教學(xué)演示以及互動答疑等操作，幫助老師從重復(fù)性勞動中解脫出來多做創(chuàng)造性勞動；歷史數(shù)據(jù)使后期數(shù)據(jù)挖掘有了依據(jù)，增強(qiáng)了講課針對性，便于不斷優(yōu)化教學(xué)，鼓勵老師將更多精力投入到教學(xué)研究工作中，提高了教學(xué)效果。

已用于5門電類基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)課：電路、模電、數(shù)電、高頻、電工電子學(xué)，受益專業(yè)9個。

3.完善實(shí)習(xí)虛擬平臺，提升工程實(shí)踐能力

電工電子實(shí)習(xí)是大部分工科專業(yè)的工程實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)，為了解決部分項(xiàng)目成本高、危險(xiǎn)、污染、綜合訓(xùn)練難等問題[6]，校企合作研發(fā)了教學(xué)展示類虛擬仿真資源，采用3D技術(shù)，給人身臨其境的沉浸式體驗(yàn)，輔助實(shí)體訓(xùn)練項(xiàng)目，方便學(xué)生預(yù)習(xí)和教學(xué)演示，提高實(shí)習(xí)效果，其沉浸感、交互性和重復(fù)性優(yōu)勢可用于解決電類領(lǐng)域傳統(tǒng)教學(xué)中微觀、抽象、污染或高危過程的展示問題（如表2）。

4.打造課外實(shí)踐虛擬平臺，提高創(chuàng)新能力

（1）虛擬仿真促進(jìn)跨學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新

中心利用教學(xué)資源全校共享優(yōu)勢，創(chuàng)建了跨學(xué)科實(shí)踐創(chuàng)新開放平臺，采用Arduino+Android開源軟硬件集成一體化虛擬開發(fā)環(huán)境，每年選拔一批大一學(xué)生，構(gòu)建若干光機(jī)電算設(shè)計(jì)等一體化項(xiàng)目組，結(jié)合虛擬仿真技術(shù)開設(shè)了系列培訓(xùn)課程，如智能車硬件設(shè)計(jì)（Altium Designer）、AVR與智能車（Proteus）、移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)（Arduino+Android）等，提供先進(jìn)、熱門的智能賽車原型，指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行以任務(wù)為導(dǎo)向的創(chuàng)意機(jī)器人或飛行器設(shè)計(jì)，建立了AB班進(jìn)退機(jī)制，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神和科研、動手、交流溝通能力，提高了學(xué)生的跨學(xué)科應(yīng)用水平。

（2）虛擬仿真方便賽事選拔

依托中心的創(chuàng)新基地，開設(shè)了校級科研競賽創(chuàng)新班，建設(shè)了專門的虛擬仿真室和開放室，虛擬仿真的引入，減少了創(chuàng)新班系列課程對設(shè)備和耗材的消耗，更為中心賽事組織和學(xué)生選拔工作帶來了便利，中心通過賽事門戶網(wǎng)站和虛擬仿真軟件進(jìn)行預(yù)賽，大量虛擬資源通過網(wǎng)站共享，解決了場地依賴問題，賽事過程更容易控制，減少了耗材和人力消耗，決賽時才用實(shí)體作品，解決了大規(guī)模競賽的組織、環(huán)境、人力和經(jīng)費(fèi)等難題。

三、建設(shè)虛擬中心網(wǎng)站，擴(kuò)大資源共享

中心門戶網(wǎng)站是信息化建設(shè)和資源共享的窗口（如圖2）。中心發(fā)揮虛擬仿真類教學(xué)資源易于網(wǎng)絡(luò)共享和維護(hù)更新的優(yōu)勢，建設(shè)了大量虛擬仿真資源，利用門戶網(wǎng)站開展網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)課程、開放預(yù)約、實(shí)驗(yàn)管理、賽事組織、論壇交流和青少年科普，服務(wù)我校師生及社會，發(fā)揮教學(xué)資源的延伸作用，突破了時空的限制[7]。

中心通過網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)了4門網(wǎng)上虛擬實(shí)驗(yàn)課程、24門校級網(wǎng)絡(luò)課程、9門虛擬仿真課件和7種Android虛擬仿真應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)共享，提供了約46GB的網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真學(xué)習(xí)資源，學(xué)生可在線預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、了解實(shí)驗(yàn)過程，試做虛擬實(shí)驗(yàn)，提供了智能指導(dǎo)、自動批改和信息查詢等特色功能，在課外自主學(xué)習(xí)的過程中，可與教師通過學(xué)習(xí)論壇互動交流。目前已有5個學(xué)院的12個專業(yè)使用這些虛擬仿真資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，年約8000人次。

四、結(jié)論

虛擬仿真教學(xué)資源是未來教育信息化建設(shè)的主要方向，也是高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，圍繞電類實(shí)踐教學(xué)的需求，進(jìn)行了各類虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)與網(wǎng)絡(luò)共享，取得了階段進(jìn)展；必須看到，虛擬仿真教學(xué)資源的建設(shè)是一個不斷完善的過程，長期投入較大，除了建設(shè)校級公共實(shí)踐平臺提高共享效益，探索校企共建共享持續(xù)發(fā)展的新道路，將是未來建設(shè)國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的新課題。

參考文獻(xiàn)：

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[5]鄭煒，齊幼菊.面向成人教育開放式虛擬實(shí)驗(yàn)平臺的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].現(xiàn)代教育技術(shù)，2013，6（23）：116-119.

篇10

[關(guān)鍵詞]計(jì)算機(jī)仿真電子商務(wù)仿真

電子商務(wù)作為一個新興領(lǐng)域,各個院校在電子商務(wù)專業(yè)建設(shè)中,培養(yǎng)目標(biāo)和課程體系不是完全統(tǒng)一，因此側(cè)重點(diǎn)是不同的。普遍存在的問題是重理論而輕實(shí)踐的現(xiàn)象非常嚴(yán)重,不利于電子商務(wù)人才地培養(yǎng)。原因很簡單，就是實(shí)踐的電子商務(wù)平臺很難搭建，應(yīng)用仿真技術(shù)可以解決這一問題。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)從事商務(wù)活動,突出學(xué)生的動手能力,培養(yǎng)融IT與商務(wù)于一身的高素質(zhì)復(fù)合型人才。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的全面普及，基于互聯(lián)網(wǎng)的電子商務(wù)也應(yīng)運(yùn)而生，并在近年來獲得了巨大的發(fā)展，成為一種全新的商務(wù)模式，被許多經(jīng)濟(jì)專家認(rèn)為是新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。這種電子商務(wù)模式對管理水平、信息傳遞技術(shù)都提出了更高的要求，其中安全體系的構(gòu)建又顯得尤為重要。如何建立一個安全、便捷的電于商務(wù)應(yīng)用環(huán)境，對信息提供足夠的保護(hù)，是商家和用戶都十分關(guān)注的話題。

一、概述

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以為學(xué)生提供虛擬的仿真情境,為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一種開放的、主動的、發(fā)現(xiàn)式的探索式的學(xué)習(xí)環(huán)境,發(fā)展學(xué)生的高級思維能力和問題解決能力,從而通過對該情境的操縱、觀察和思考得出合理的結(jié)論。計(jì)算機(jī)仿真可以在很大程度上激發(fā)學(xué)生的高水平思維活動,讓學(xué)生通過反省性的、高水平的思維活動來建構(gòu)深層的、靈活的、真正的知識,近幾年,計(jì)算機(jī)模擬教學(xué)在國內(nèi)外的電子商務(wù)課程中屢見不鮮,但仿真教學(xué)在計(jì)算機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用、尤其是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中的應(yīng)用還處于探索研究的階段,將計(jì)算機(jī)模擬應(yīng)用于教學(xué)活動中,往往能夠收到事半功倍的效果。

電子商務(wù)引起人們的普遍關(guān)注，細(xì)說起來也不過是最近幾年的事情。電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室可以提供一個真實(shí)的環(huán)境,在這個環(huán)境中,學(xué)生可以模擬電子商務(wù)的各種活動。因此,電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室具有可操作性、仿真性及適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。可操作性,是指電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室中的計(jì)算機(jī)所需軟件;仿真性,是指學(xué)生在電子商網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算機(jī)上安裝了相關(guān)軟件后,能夠模擬IT環(huán)境,進(jìn)行各種電子商務(wù)活動等;適應(yīng)性強(qiáng),是指電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室能夠成為與電子商務(wù)相關(guān)的多門課程的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地。在電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室,學(xué)生可以學(xué)習(xí)基本的電子商務(wù)網(wǎng)站的建設(shè)流程。

二、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)(computer?simulation?technology)是利用計(jì)算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真系統(tǒng)的模型，并在某些實(shí)驗(yàn)條件下對模型進(jìn)行動態(tài)實(shí)驗(yàn)的一門綜合性技術(shù)。它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優(yōu)點(diǎn)，已成為分析、設(shè)計(jì)、運(yùn)行、評價、培訓(xùn)系統(tǒng)（尤其是復(fù)雜系統(tǒng)）的重要工具。計(jì)算機(jī)仿真，是在研究系統(tǒng)過程中，根據(jù)形式性原理，利用計(jì)算機(jī)來逼真模仿研究對象。研究對象可以是真實(shí)的系統(tǒng)，也可以是設(shè)想中的系統(tǒng)。傳統(tǒng)的仿真方法是一個迭代過程，即針對實(shí)際系統(tǒng)某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設(shè)態(tài)勢（輸入），進(jìn)行試驗(yàn)，由試驗(yàn)者判讀輸出結(jié)果和驗(yàn)證模型，根據(jù)判斷的情況來修改模型和有關(guān)的參數(shù)。在沒有計(jì)算機(jī)以前，仿真都是利用實(shí)物或者它的模型來進(jìn)行研究的，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、易信，但模型受限、容易破壞、難以重用。而計(jì)算機(jī)仿真是將研究對象進(jìn)行數(shù)學(xué)描述，建模編程，且在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行實(shí)現(xiàn)。它不怕破壞、容易修改、可重用。因此在現(xiàn)代化生產(chǎn)建設(shè)中得到了廣泛的采用。并取得了豐碩的成果，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的核心是按系統(tǒng)工程原理建立真實(shí)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，然后利用模型代替真實(shí)系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究。由于近年來信息技術(shù)的發(fā)展特別是高性能海量并行處理技術(shù)，可視化技術(shù)，分布處理技術(shù)，多媒體技術(shù)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，使得建立人——機(jī)——環(huán)境一體化的分布的多維信息交互的仿真模型和仿真環(huán)境成為可能，從而使仿真方法有了一些新的發(fā)展，形成了一些新的研究仿真方法熱點(diǎn)，如：定性仿真方法；面向?qū)ο蟮姆抡娣椒ǎ环植际浇换シ抡娣椒ǎ蝗恕獧C(jī)和諧仿真環(huán)境建立方法學(xué)。

三、電子商務(wù)網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)驗(yàn)室

利用仿真技術(shù)可以構(gòu)建電子商務(wù)仿真實(shí)驗(yàn)室，通用的通信網(wǎng)絡(luò)硬件實(shí)驗(yàn)平臺《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》或《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信》是計(jì)算機(jī)專業(yè)的必修專業(yè)課程。它的實(shí)驗(yàn)主要是從以下幾個方面進(jìn)行設(shè)計(jì)的:網(wǎng)絡(luò)技術(shù)做實(shí)驗(yàn):它包括網(wǎng)絡(luò)布線與制作,計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的安裝與配置,局域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),廣域網(wǎng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。其目的主要是讓學(xué)生了解常用網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備的連接、安裝與配置。通過設(shè)計(jì)、連線和配置,完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理的模擬與仿真:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型,有許多協(xié)議支持實(shí)現(xiàn),每種協(xié)議實(shí)現(xiàn)都有些算法。原理的模擬與仿真就是解決其中的一些算法實(shí)驗(yàn),這種實(shí)驗(yàn)通常用軟件加以實(shí)現(xiàn),但同時也需一些硬件配合完成。其目的主要是使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)對算法應(yīng)用理解更深刻。如:數(shù)據(jù)鏈路層的連續(xù)ARQ,網(wǎng)絡(luò)安全中的加密算法等。網(wǎng)頁虛擬實(shí)現(xiàn)交互指導(dǎo)實(shí)驗(yàn):有些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備費(fèi)用很高,也沒有必要全部實(shí)做,設(shè)計(jì)一些虛擬網(wǎng)頁,通過網(wǎng)絡(luò)的操作達(dá)到實(shí)驗(yàn)的目的。如:網(wǎng)絡(luò)的測試儀的使用,高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的使用和配置等。

在教學(xué)應(yīng)用中，通過仿真技術(shù)不但可以節(jié)約教學(xué)成本，而且能取得良好的教學(xué)效果。

四、結(jié)束語