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虛擬仿真技術的應用范文1
中圖分類號：TU7文獻標識碼： A 文章編號：
引言：建筑施工行業是傳統行業之一，在當前高新技術高速發展的背景下，其行業應接受高新技術帶來的優勢。在進行復雜大量的建筑施工時，為了保障不間斷地有節奏工作，應使各個施工環節協同運作、步調一致，而要想達到這個目的就必須事先制定準確無誤的組織計劃和施工方案。而運用以往的工具和計算技術，早已難以保障準確地、及時地處理大量繁瑣的施工技術資料。于是本文著重對虛擬仿真技術在建筑施工的運用進行了研究和探討。
一、虛擬仿真技術的概念
虛擬施工技術（VC）是對實際施工過程的模擬。它運用結構仿真和虛擬現實等技術，在計算機等相關設備的支持下，對施工過程中的物品、人員、財產、施工過程進行逼真演練，以便事先發現施工中可能出現的問題，并采取相應的預防措施，在優化與控制能力、縮短工期、增強施工過程中的決策、減少風險和降低成本等方面均有顯著作用。[1]
二、虛擬施工所需的技術支持
虛擬施工需要眾多學科領域來提供技術支持，主要包括為虛擬現實技術、優化與建模技術、計算機仿真技術以及相關的軟硬件技術。具體情況如下：
2.1虛擬現實技術。它綜合了傳感器技術、計算機圖形技術、顯示技術、計算機仿真技術等眾多學科，它為人機對話提供了更直觀和逼真的三維畫面，而且還可以在多維空間上創建一個虛擬環境，以達到身臨其境的感覺。
2.2建模與優化技術。應用此原理進行工程的設計、規劃、管理、施工時可以綜合全面地考慮在時間、經濟和技術上的最佳方案，實現利益的最大化。優化方法也是虛擬施工中的一個重要技術。建模方法實際上是虛擬施工的另一種支撐技術。虛擬施工的模型包括：設計模型、基礎模型和施工模型三大方面。其中施工模型與工藝參數聯系在一起，以反映設計模型與施工模型間的交互作用。因此，施工模型必須具有以下幾大功能：施工數據表、計算機工藝仿真、施工規劃、物理和數學模型、統計模型等。
2.3計算機仿真技術。在土木工程中仿真技術主要運用在施工技術與管理和結構計算。計算機仿真技術是虛擬施工的最重要部分。在結構工程施工方面，內力仿真分析將直接給工程施工安全提供保障。[2]
2.4軟硬件基礎。虛擬施工技術是數據庫技術、CAD技術與計算機仿真技術、計算機網絡技術、虛擬現實技術、人工智能技術等多種學科技術結合而成的。只有當軟件和硬件同時發揮作用才能使仿真技術得到充分利用。
三、虛擬仿真技術在建筑施工中的應用與現實意義
在建筑施工中虛擬仿真技術的作用不言而喻：首先，它有助于相關管理制度的完善和建筑市場的管理。在招投標時，虛擬仿真技術可以直觀地對投標各方的方法、成效和施工工藝進行比較，從而達到公開、透明、公正、公平的目的。這樣就大幅度減少了不正當行為的出現，對規范建筑市場管理有不可估量的作用。同時，它還能幫助判斷建筑設計的合理性，以便對不合理處進行及時修改，優化設計方案，這對一些重大工程極其重要。因為設計方案畢竟都有一定的局限性，它主要由設計者的知識水平和施工經驗來決定，因此對于同一個施工項目不同的設計師有著不同的方案，這時就需要用到虛擬仿真技術來科學地、直觀展現不同施工方法措施和施工組織的具體效果，以便定量地對各種方案進行對比，真正實現施工方案的優化。運用虛擬施工技術能對整個施工過程進行事先模擬，使技術人員能在施工前最大可能地了解到各個構件在實際工程中的相互關系和相對位置，對施工方案進行相應調整，計算其相應工況應力，對多種施工方法進行實驗分析。這樣對于下面幾個方面將會產生重大的作用：（1）建筑工程施工方案的選擇和優化，我們知道，現在的建筑物因為設計師的不同，所以，基本上每一個建筑都有它自身的風格，這就導致了我們不可能復制建筑工程的施工過程。但是，如果采用施工虛擬仿真技術，我們就可以解決因為在施工經驗的基礎上建立的對于施工組織的選擇和優化以及施工的方法所產生的局限性的問題。同時還可以直接的看到每一種施工組織措施和施工方法相結合時產生的不同的效果。這樣就可以讓我們更直觀的從不同的施工方案中選擇出最適合的施工方法，從而更好的完成施工。（2）施工技術的革新和新技術的引入，對于施工技術人員來說，施工虛擬仿真技術不僅能讓他們更好的發揮出他們的創造性而且還能在成本很低的情況下完成施工新工藝的試驗。這樣，我們不僅降低了其試驗的風險，還能大大的縮短引入和推廣的時間。（3）施工管理，施工管理過程中不可避免的會出現質量、安全等方面的隱患，而施工虛擬仿真技術在模擬施工的過程中就可以讓我們很清楚的看到這些安全隱患，從而在施工過程中能有效的避免或者盡早提出解決方法。（4）安全、生產培訓施工虛擬仿真技術具有實效性、全面性的技術優勢，對操作人員了解操作流程起到了重要作用，保證了施工任務的安全性，同時有效提高施工質量。（5）考察建筑設計的合理性.則也需運用大型工程設計施工虛擬仿真技術，該項技術不僅方便了對需優化部位的修改，更對業主、施工單位、設計單位三方的溝通與設計交底提供了便捷準確的方法。 [3]
四、虛擬仿真技術在建筑施工中存在主要問題：
計算機硬件和仿真軟件本身的發展是仿真技術能否在建筑工程施工領域得以推廣和應用所遇到的主要瓶頸。目前應用虛擬仿真施工系統所面臨的難題有：（1）由于虛擬仿真系統具有需要在較高的專用工作站或實驗室上進行的特點，導致了開發和應用要求的硬件平臺較高，從而導致了企業在自行開發系統的過程中必須投入大量的資金和人力在專用虛擬實驗室的建造以及國外進口設備和軟件的購買上，這勢必影響著企業的資金和人力資源。另外，系統的演示受設備的限制，移動的不方便性都在企業的考慮范圍內。（2）單項工程的開發需要一個方便的開發平臺，這個平臺的提供需要一套面向建筑工程施工的專用集成型軟件系統。由于虛擬仿真系統在工程施工中幾乎沒有集成型軟件，導致了在單項工程進行開發時，需要從國外進口相關軟件平臺作為支撐，再加上工程施工中影響因素較多，以上的種種因素成為了開發一個項目所需成本較高的客觀因素。（3）目前，雖然我國一些大型建筑企業集團已成為開發和應用施工定額軟件、施工管理軟件的主力。他們通過建立自己的設計研究院，為施工企業的技術人才培養創造了條件，而且部分的工程技術人員已具有一定的軟件研發能力和應用水平。但是，無論是施工企業要引進專業軟件人才，還是培養自己的開發骨干，都會給施工企業的開支造成巨大的壓力。[4]
五、總結：隨著虛擬施工技術的進一步發展，虛擬技術在土木工程中的應用將更加深入、普遍，它能大大提高工程管理和施工的效率，保證進度的進展，節約成本，提高安全性，減少工程風險等。在虛擬現實系統的施工組織與管理下，通過建立虛擬模型和虛擬施工過程來實現工程事先模擬，這必定會成為傳統的施工管理的新篇章。
參考文獻
[1]杜曉剛.虛擬仿真技術在建筑施工中的應用分析[J] - 中華民居 - 2011(6)
[2]黃明.虛擬現實技術在建筑施工中的應用 [J] -硅谷2010(8)
虛擬仿真技術的應用范文2
關鍵詞：虛擬仿真技術；高職院校；化工實訓教學；應用
化工行業是國家產業體系的重要組成部分，是國民經濟中的支柱產業之一。而在化工生產過程中，往往會使用到易燃易爆等?；罚舨僮鞑划?，將會造成嚴重的安全生產事故，既威脅生產工人的生命安全，又會給化工企業帶來不可估量的經濟損失。因此，化工生產高度重視從業者的實踐操作能力和問題解決能力，這無形中提高了高職院校化工實訓教學要求。而對于高職院校來說，在化工實訓教學中，若組織高職學生進行工廠實踐培訓，不僅要投入大量資金，還無法保證學生的安全，使得化工實訓教學缺乏效果，不利于高職院?；と瞬排囵B質量的提升。而虛擬仿真技術的出現與應用，為化工實訓教學的優化提供了技術保障，既解決了化工實訓中安全問題，又可以降低化工實訓成本，從而有利于高效開展化工實訓教學工作，進而有利于培養高素質化工人才。鑒于此，本文圍繞“高職院校化工實訓教學中虛擬仿真技術的應用”展開研究具備顯著意義和實踐價值。
1高職院?；嵱柦虒W中虛擬仿真技術的應用價值
在虛擬仿真技術應用支持下，在高職院?；嵱柦虒W中，化工教師可以模擬真實的化工廠生產系統，這種模擬手段相比其他培訓方式，對實踐經驗不夠豐富的學生來說，是一種安全的實踐培訓手段。在極短的時間內，化工專業學生就可以將學習積累的化工專業理論知識應用在實踐中，而在傳統實訓教學模式中，需要較長的一段時間才能實現。對于高職院校化工專業來說，化工實訓課是一門基礎性課程，旨在培養高職學生化工專業技能實踐能力，幫助高職學生盡早熟悉化工生產流程，有效培養高職學生問題分析能力、問題解決能力，為化工專業學生適應未來化工生產需求提供保障[1]?；嵱栒n作為化工專業的實訓課程，虛擬仿真強調理實一體化，在實訓過程中，學生在虛擬場景中完成化工理論和實踐操作要點的測驗，既可以讓高職學生學會如何操作化工機械，又可以幫助學生學會如何解決生產實際問題，為高職學生適應未來化工生產需求夯實基礎。在化工實訓過程中，高職學生極可能遇到今后工作中的具體問題，并學會如何高效解決這些實際問題，便于高職學生積累一定的生產工作經驗，進而有利于高職學生在今后的工作中高效解決一系列化工生產問題。除此之外，虛擬仿真實訓融合了工藝和工廠運行知識，高職學生既可以詳細地了解整個化工生產過程，又可以深入了解各類化工生產設備的結構及工作原理[2]。例如：在虛擬仿真技術支持下，可將各類反應器、蒸餾塔等結構動態演示出來，這樣學生就可以清晰地了解這些設備的結構，從而有利于提高化工生產的安全系數，且有利于降低化工設備運行成本。
2高職院?；嵱柦虒W現狀及影響因素
2.1化工實訓教學現狀
1）教師的化工實訓教學經驗?；诨嵱柦虒W現狀來說，高職化工教師嚴重缺乏實踐經驗，其中，大部分教師雖有豐富的教學經驗，但是嚴重缺乏工廠實踐經驗，這使得化工教師在化工實訓教學期間，只能對學生進行理論的指導，無法向學生展現真實的學習過程[3]。另外，實訓教學中的培訓師除了高校化工專業教師外，還包括企業的工程技術人員，這些人雖有著豐富的化工生產實踐經驗，但是相對缺乏理論知識和教學經驗，無法將生產實踐經驗有效地傳遞給高職學生，進而也會影響化工實訓教學效果。2）實訓教學模式。當前大部分高職院?；嵱栒n程仍然以課本理論知識講解為主，且講解方法也較為單一，主要以教師的示范，學生既定程序的模擬機械操作為主，導致實訓與化工生產實際相脫節，進而使得實訓缺乏成效，不利于提高學生化工生產實踐能力[4]。3）實訓教學成果。高職院校由于資源有限，在實訓教學中只能展開一些簡單的實訓活動，對化工生產實踐缺乏指導性和實用性。針對這種情況，部分高職院校采購了一定量的實用設備，但是由于師資因素影響，也無法將這些實用設備投入學生的實訓，進而制約化工實訓效果的提升。
2.2化工實訓教學的影響因素
高職院校化工實訓教學目的在于讓高職學生在校學習期間，提早接觸化工生產車間，了解化工生產工藝和生產流程，并對不同類型的生產過程進行分類討論和交流，以期逐步提升高職學生處理問題、分析問題及解決問題的能力，進而為學生適應化工生產需求夯實基礎，以便更好地服務于社會[5]。但是高職院?；嵱柦虒W，在實踐中仍然受到諸多因素的制約，不利于實訓教學效果的提升。關于化工實訓教學的影響因素，總結包括以下幾點：1）高職化工人才培養方案往往要求企業同時完成數十人，甚至是數百人的全程實訓，這是當前大部分企業難以實現。2）基于高職學生實訓安全角度考慮，企業往往會嚴格限制學生的實習時間和范圍，甚至要求學生在實訓期間只參考教材，不得觸摸具有危險性的設備和化學藥劑等，導致高職學生在實訓中處處受限而無法全程參與進來，進而使得化工實訓流于形式，不利于實訓效果的提高[6]。總之，上述問題的存在，使高職學生無法實現化工實訓課程目標，導致學生化工生產實踐能力嚴重不足。在當前信息技術不斷深入發展的背景下，虛擬仿真技術的發展日漸成熟，被應用在化工實訓中，可以有效解決傳統實訓模式中的各類問題，從而有利于促進高職學生化工實踐能力的提升。
3虛擬仿真技術在高職院?；嵱柦虒W中的具體應用
虛擬仿真實訓應遵循培養實用性人才的原則，結合當前化工行業對化工專業人才的實際需求，有機融合理論教育、實驗實訓、虛擬實踐等，以促進化工實訓教學效果，為培養化工專業復合型人才提供保障。
3.1實訓前完善知識結構體系
在高職學生虛擬仿真實訓之前，化工教師應預留一定的時間，讓學生進一步完善知識結構體系，主要是供學生熟悉生產過程的特點、生產流程和生產工藝，了解相關設備的信息，如結構、工作原理等，以便學生對化工實訓具有一個大致的了解，為后續參與實訓提供支持。在實訓之前知識結構體系完善過程中，高職學生可以進入平臺，閱讀圖文和觀看視頻介紹等，學習化工生產工藝、設備操作和工藝流程等化工生產知識。在此基礎上，高職學生需要根據實訓要求，明確自己實訓過程中的問題，并寫出實訓報告，通過模擬實際訓練獲得問題的答案，以達到實訓目的。
3.2化工實訓教學過程
虛擬仿真實訓具有在線原因選擇、信息、互動交流、成果展示等功能，對于高職學生來說，基于在線選擇功能，可以利用電腦、手機等智能移動設備遠程連接虛擬仿真實訓平臺，并進入到實訓平臺展開后續實訓操作。在虛擬仿真實訓中，學生可以在三維模擬仿真工廠中工作，并根據實訓要求來選擇合適的虛擬實驗。在模擬工廠中以角色扮演形式與平臺中已經設置好的管理人員進行有效互動，學習化工生產安全知識和技能，化工設備結構、化工設備工作原理等重要知識點。在虛擬仿真實訓過程中，管理人員可以結合學生實訓課程目標，設置大量的實訓任務，并按照由易入難的順序排列任務，這樣一來，高職學生在執行任務時，完成一個個知識點的學習，并可以從中獲得一定的自信心，從而有利于提高學生的主動性和積極性。不僅如此，高職學生通過完成所有的任務，就可以掌握各項實訓知識和技能，并在此過程中，輔以仿真軟件可以全面了解化工生產過程、原理、方法等，有利于提升學生化工生產的實踐能力。
3.3實訓教學評價過程
學生完成各種虛擬仿真實訓操作之后，虛擬仿真軟件可以同步完成數據收集、整理和分析等工作，并將高職學生模擬實訓操作實時數據以實訓報告方式在線生成出來。在此基礎上，虛擬實訓系統將對高職學生的實訓成果進行量化評價，并給予相應的考核等級。這樣一來，不僅實現了量化考核高職學生化工實訓效果的目的，還可以明確高職學生在實訓中的不足，從而有利于化工教師調整實訓方案，有針對性地組織高職學生進行實訓，進而有利于促進高職學生化工實踐能力和知識水平的全面提升。
4結束語
傳統模式下的高職院?；嵱柦虒W，仍然存在眾多難題，不利于化工實訓教學質量的提高，進而對高職化工專業人才培養質量產生了直接性影響。因此，在新時期背景下，高職院?；I應以適應化工技術發展需求為出發點，注重化工專業學生實踐能力的提升，為提升高職學生就業和職業競爭力夯實基礎。這要求高職院校在化工實訓教學中，明確當前高職院校化工實訓教學難點和問題，注重教學方法的創新。而通過本文分析可知，虛擬仿真技術的出現和應用，為化工實訓教學提供了一條安全且高效的路徑，既可以彌補傳統化工實訓教學缺陷，又可以讓學生更安全地完成各項化工實訓任務，從而有利于提升化工實訓教學質量，進而提升化工專業學生的實踐能力。因此，作為高職院校的化工教師，應加強先進技術和理論的學習，將虛擬仿真技術與化工實訓教學結合起來，鍛煉高職學生的化工實踐能力。
參考文獻
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[2]侯蘭鳳，陳少峰，王春曉，等.“三層次四平臺”化工虛擬仿真教學的探索與實踐[J].化學工程與裝備，2020（1）：288–290.
[3]林福星，林碧凡，鄢樹楓，等.立足地方產業、服務地方經濟的仿真化學實訓教學——三明學院化學化工人才培養經驗探究[J].教育教學論壇，2020（1）：277–278.
[4]趙志剛，冉茂飛.虛擬仿真技術在化工實習實訓教學中的應用探討[J].山東化工，2019，48（20）：190–192.
虛擬仿真技術的應用范文3
計算機虛擬仿真技術、高職院校、強電、實訓教學
【中圖分類號】G434文獻標識碼：B文章編號：1673-8005（2013）02-0289-02
隨著我國社會主義市場經濟和自動化行業的迅速發展，社會及企業對技能人才的知識與技能結構提出了更高的需求，要求高等職業院校學生既要有一定的理論知識又要有很強的實際操作能力。為了完成這一任務，高職院校將計算機虛擬仿真技術引入到實訓教學中來。以強電方面教學為例，它的教學內容大部分都涉及到動手，而對電本身來說它是具有一定危險性的，因此在學校的教學過程中，學生不會真正接觸到強電，那么在真正的工作中勢必要遇到一些問題。
1傳統強電實訓教學方式的弊端
傳統的強電實訓課程過程中我們會發現一些問題。首先，強電的操作臺實習設備昂貴，設備數量是永遠無法滿足學生實際需要的，即使是進行了分組合作的方式。其次，教材所涉及的設備系統和型號是多元與廣泛的，而實驗實習設備的系統無法配齊。再次，真實設備的作用給初次接觸實驗和實訓的學生操作帶來很大的壓力和人身安全隱患，特別是在通電的情況下這樣的問題就更明顯了。
2計算機虛擬仿真技術的特點與在強電實訓教學中的應用
計算機虛擬仿真技術是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環境，提供給人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式。改變了過去人類除了親身經歷，就只能間接了解環境的模式，從而有效地擴展了人類的認知手段和領域。在通過多個階段的強電虛擬仿真軟件教學應用實踐和思考后。我認為其對現實教學可以產生以下幾個方面的積極影響。
2.1 計算機虛擬仿真技術建立了全新的學習情景--徹底打破了空間、時間的限制。任何強電實驗設備的原理和結構，學生開始基本都不具備相應知識基礎，在利用虛擬現實技術后，不但可以將設備外部信息直觀地展示給學生，甚至可以進入設備的內部進行觀察，生動直觀的感受與學習。
2.2 計算機虛擬仿真技術節約了教育成本--實現低耗、高效與環保、可持續發展。傳統的操作培訓中，強電方面的教學都是在盡可能的利用真實的設備。這些設備種類型號繁多，價格也比較貴，因此不可能準備太多。計算機虛擬現實技術引入后，從現實意義上節約了成本，從長遠看更是有利于整個行業的環境保護和可持續發展，意義重大深遠。
2.3 計算機虛擬仿真技術建立絕對安全環境--實現文明、安全操作。計算機虛擬仿真系統引入后，不會因為學生的錯誤操作而損壞操作臺，更不會造成人身傷害，學生可以大膽地獨立進行學習。這樣使學生可以進行自主學習，具有一定的學習趣味性，也相應提高了學生的學習積極性，降低了教師的工作強度。
2.4 計算機虛擬仿真技術便于教學--合理組織教學與標準化考核。虛擬仿真技術使得教師可以以廣播的方式在每個學生的屏幕上演示其教學內容，使所有學生均能看清楚每個動作細節并進行模仿。
3計算機虛擬仿真技術應用中的注意事項
3.1 要結合學校條件與教材實際，選擇合理、系統、功能完善的仿真軟件，明確虛擬與現實的差異，特別是對系統欠缺和不完善功能的了解，教學中做到避免系統、型號與功能混亂。
3.2 應該合理安排虛擬仿真學習階段，一般情況安排在強電學習的初學階段，學習完線路焊接后為好。
3.3 要在仿真系統學習過程中按實際操作的規范要求嚴格進行，且不可因為虛擬而不負責任地進行野蠻隨意操作，養成不良習慣。
總之，隨著計算機技術的發展，必將推動著虛擬仿真技術的不斷完善，計算機虛擬仿真技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展，并且與互聯網的有機結合將是必然趨勢。計算機虛擬仿真技術作為一種新型的教學媒體，它的性能更通用，功能更齊全，成本更低廉，更加逼真的逼真的還原了強電實踐應用中場景，這種新的教學媒體必將廣泛應用于強電和相關專業的教育教學中來，最終在現代化技術教育領域中發揮其重要作用。
參考文獻
[1]賀雪晨等. 《虛擬現實技術應用教程 》 清華大學出版社，2012-06-01
虛擬仿真技術的應用范文4
關鍵詞：虛擬仿真技術；實踐教學；學習場景；教學訓練
一、概述
虛擬仿真技術是對虛擬現實技術和系統仿真技術的合稱。虛擬現實技術是先進的人――計算機接口技術，其實質是利用計算機產生一個三維的、基于感知信息的臨場環境。人可以參與和控制環境，同時環境能夠對人的控制行為做出動態的交互反應。系統仿真技術是隨著計算機技術的發展而形成的新興學科，它是通過建立真實系統的數學模型，利用計算機來達成對系統的分析、研究、設計等目的。目前，虛擬仿真技術在軍事、教育、醫學、工業設計等多個領域都得到了應用。在教育教學領域，虛擬仿真技術能夠進行教學活動或實驗操作的模擬，具有經濟性好、安全性高以及可重復等多種優勢，已經開始替代某些費時、費力、費錢的真實試驗和教學演示，對傳統的教學活動產生了強烈沖擊，引發了教學領域產生一系列深刻的變化。
虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中應用研究的意義：利用虛擬仿真技術可以構建一個虛擬的實訓場地和教學場景，在沒有實際設備的情況下可以有效提高教學效果。并且可以減少高職院校因設備不足的高額開支。通過仿真技術可以進一步整合教學資源，提高實訓設備的利用率，提高學生知識和技能。在教學中對仿真技術感興趣的學生可以做再次開發，這樣能更好的提高實踐教學效果和學生的實踐應用能力。
二、虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的研究內容
傳統設計是設計者根據產品用戶的需要，將所設計產品的結構通過圖紙表現出來，經過計算或者經驗認證后，再投入生產試制中進一步檢驗其結構設計的正確性與合理性。而虛擬現實仿真技術在實踐教學應用研究中主要體現在以下幾個方面：
1. 利用虛擬現實仿真技術開展三維模塊實踐教學的應用研究
Solidworks作為一款三維設計軟件，功能強大，組件繁多。Solidworks有功能強大、易學易用和技術創新三大特點，這使得SolidWorks 成為領先的、主流的三維CAD解決方案。對于熟悉微軟的Windows系統的用戶，基本上就可以用SolidWorks 來搞設計了。SolidWorks獨有的拖拽功能使用戶在比較短的時間內完成大型裝配設計。SolidWorks資源管理器是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，學生能在比較短的時間內完成更多的工作，能夠更快地將高質量的設計應用到虛擬設備中。
在強大的設計功能和易學易用的操作（包括Windows風格的拖/放、點/擊、剪切/粘貼）協同下，使用SolidWorks ，整個產品設計是可百分之百可編輯的，零件設計、裝配設計和工程圖之間的是全相關的。
（1）全動感用戶界面：
①只有SolidWorks 才提供了一整套完整的動態界面和鼠標拖動控制?！叭珓痈械摹钡挠脩艚缑鏈p少設計步驟，減少了多余的對話框，從而避免了界面的零亂。
②嶄新的屬性管理員用來高效地管理整個設計過程和步驟。屬性管理員包含所有的設計數據和參數，而且操作方便、界面直觀。
③用SolidWorks資源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks資源管理器是唯一一個同Windows資源器類似的CAD文件管理器。
④特征模版為標準件和標準特征，提供了良好的環境。用戶可以直接從特征模版上調用標準的零件和特征，并與同事共享。
⑤SolidWorks 提供的AutoCAD模擬器，使得AutoCAD用戶可以保持原有的作圖習慣，順利地從二維設計轉向三維實體設計。
（2）裝配設計：
①在SolidWorks 中，當生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持這種參考關系。在裝配的環境里，可以方便地設計和修改零部件。對于超過一萬個零部件的大型裝配體，SolidWorks 的性能得到極大的提高。
②SolidWorks 可以動態地查看裝配體的所有運動，并且可以對運動的零部件進行動態的干涉檢查和間隙檢測。
③用智能零件技術自動完成重復設計。智能零件技術是一種嶄新的技術，用來完成諸如將一個標準的螺栓裝入螺孔中，而同時按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。
④鏡像部件是SolidWorks技術的巨大突破。鏡像部件能產生基于已有零部件（包括具有派生關系或與其他零件具有關聯關系的零件）的新的零部件。
2. 利用虛擬現實仿真技術開展三維動畫交互實踐教學的應用研究
虛擬現實系統的目的是為了開發虛擬現實應用，所以任何一個完整的細膩顯示系統都需要有一套功能完備的虛擬現實應用開發平臺，一般包括兩個部分，一是硬件開發平臺，即高性能的圖像生成及處理系統，通常為高性能的圖形計算機或者虛擬現實工作站；另一部分為軟件開發平臺，即面向應用對象的虛擬顯示應用軟件開發平臺。VRP（Virtual Reality Platform，簡稱VR-Platform或VRP）即虛擬現實平臺，VRP是一款由中視典數字科技有限公司獨立開發的具有完全自主知識產權的直接面向三維美工的一款虛擬現實軟件。VRP可廣泛的應用于城市規劃、室內設計、工業仿真、古跡復原、橋梁道路設計、房地產銷售、旅游教學、水利電力、地質災害等眾多領域，為其提供切實可行的解決方案。
三、虛擬現實仿真技術在實踐教學中擬解決的關鍵問題
1. 虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的應用與研究，有效地避免了高校實驗實訓設備不足的影響因素。學生通過虛擬實驗項目的學習與訓練，減少其真機操作時出現許多失誤問題。
2. 虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的應用與研究，教師利用虛擬現實仿真技術教學時，與實訓室技師經常切磋技藝、探討操作問題，提高了教師的實踐教學水平。
3. 虛擬現實仿真技術在高職實踐教學中的應用與研究，改變了學生被動學習的方式，提高了學生學習興趣、綜合實踐能力和高職實踐課堂教學效果。
四、結束語
隨著科學技術的不斷進步，虛擬現實仿真技術也進入了一個充滿活力和具有廣闊市場前景的高新技術領域，它的出現也漸漸取代了傳統模式中許多教學的新方法與新手段。目前，利用我院現有和二次開發虛擬現實仿真實訓軟件系統，進一步完善學院虛擬仿真實訓室的硬件和軟件設施，構建虛擬實訓室嶄新的教學與學習場景，實施機電產品虛擬仿真設計、制造、裝配等模塊實踐教學的應用與研究。對提高我院課堂教學改革實踐效果，具有深遠的意義。
參考文獻
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虛擬仿真技術的應用范文5
關鍵詞：虛擬仿真技術；土建類專業；高職；
作者簡介：劉鎮（1978-），男，大連職業技術學院講師，碩士，注冊一級建造師、造價師，研究方向為工程管理、工程造價。
中圖分類號：G712
文獻標識碼：A
文章編號：1001－7518（2012）17－0034－02
一、虛擬仿真技術的含義
仿真技術，也被人稱之為模擬技術，即用一個系統模仿另一個真實系統的技術。而虛擬現實技術則是在仿真技術的基礎上發展而來的，當前仿真系統正在向虛擬環境的系統演變。虛擬現實技術和仿真技術作為對現實世界的模擬，都是基于模型而開展的，都是對現實世界盡可能的再現，因此，由仿真技術和虛擬現實技術兩者相結合形成了虛擬仿真技術。
虛擬仿真技術是指運用計算機和專用物理效應設備，借助相應的系統模型，對實際的或假想的系統進行相關動態試驗研究的一種新技術，具有可控性、經濟性、快速性等特點，有助于解決抽象與實體之間相互聯系的問題。
二、目前虛擬仿真教學與高職土建類專業教育的關系
職業教育是以就業為導向的教育，技能教育是職業教育的核心，同樣職業教育信息化也要為職業技能服務，信息技術已經成為提高教育質量的重要手段。教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》（［2006］16號文件）指出，要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。
當前，建筑技術含量要求越來越高，不斷呈現出結構多樣、工藝復雜、施工難度加大等特點，這就需要教育和培養出更多的建筑技術人才，不僅能進行工程設計，而且具有較強的實踐技術指導和管理能力。根據2010年統計，開辦土建類高職學校達1099所、專業3423個、招生人數307412人。數據表明高職土建類教育不僅規模大、分布廣，而且發展速度快。高職土建類教育在強調系統地設計基于學科系統性原則的理論教學體系基礎上，應系統地設計基于工作過程化的實踐教學體系。而虛擬仿真技術通過交互式環境、情景復現功能，實現對抽象概念的具體化，對傳統教學進行革新的一種方式，能夠很好的滿足“情景教學”與“項目教學”需要。目前，虛擬仿真技術已在多學科領域的教學及實踐中使用，并且虛擬仿真技術已運用于工程建設。這些都表明了在土建類教學中采用虛擬仿真技術是可行的、必要的。
三、虛擬仿真技術在土建類專業教學中的應用
（一）形象直觀，利用情景教學
心理學指出：傳統的課堂教學，學生一般只能吸收不到三成的內容，并且隨著時間推移，所掌握的知識會逐步遺忘。[3]同時，研究證實：閱讀到的信息我們能學習到10%；聽到的信息我們能學習到18%，但所親身體驗過的事我們能學習到80%。毫無疑問，學習體驗是最好的方式。土建類學科是一門技術復雜多樣，設備材料繁多，實踐性強的學科，在教學中需要學生有親身經歷體驗。虛擬仿真技術通過虛擬現場情景，仿真施工工藝和過程等，充分調動學生的積極性。將學習目標與教學主題相結合，通過形象直觀的方式讓學生學習知識。在情景體驗教學中，教師與學生更加的積極主動，使教學效果得到明顯提高。
（二）提高學生空間想象能力
土建工程是將二維表現的設計圖紙實現為三維的、立體的、復雜的建筑物。這就對學生的空間立體想象能力提出了較高的要求。但剛接觸該專業的學生，總有想象不出或理解困難的感覺，以往授課中需要通過教師繪圖、模型展示等，但效果一般。利用虛擬仿真技術，能夠模擬出建筑物的建筑構造，能夠真實展示建筑物的各個結點，空間布局、立體圖形的生成過程。通過虛擬仿真技術能夠使學生置身虛擬建筑空間內，從而對這些建筑空間的認識和理解更形象、更全面、更深刻。
（三）改進管理類課程授課方式
在土建類專業課程體系中，存在很多管理類的課程，這些課程突出特點是很難看到真實場景，甚至在學習中也不可能親身經歷，只能閱讀到成果性資料。以工程招投標與合同管理為例，標書制作、合同簽訂，開標過程等，教學中很難體驗這類過程的工作流程和內涵。虛擬仿真技術則能夠虛擬相關情景，讓學生在課堂中，分角色扮演，經歷開標、評標、談判這些工作，使學生得到充分體驗，真實的領悟，從而有效的促進管理類知識轉化，完成項目教學。
（四）促進實踐教學
土建類專業的實踐課程是非常重要的，對學生理解知識點，以及理論與實踐相結合有著很強的促進作用。土建類專業需要的實訓項目及設備種類數量繁多，各院校受資金、場地、安全教學管理等多方面的制約，很難具有全面的實踐條件，而虛擬仿真技術利用自身優勢，能夠很好的促進實踐教學。
第一，保證實訓科目的質量，節約成本。為確保實踐項目教學的效果，傳統的實踐教學模式需要巨大的資金投入及購置教學所用的設備，并且在教學過程中會消耗大量的材料，容易淘汰教學儀器和設備，因此很難滿足教學所需。從教學資源全過程管理來看，虛擬仿真技術實踐減少投入包括占地、建筑投入、設備投入、材料投入、指導教師投入，經過考察統計可以降低30%~80%。同時也降低實訓污染（如粉塵實訓、噪聲污染等），而學生因為得到多次實踐機會，效果也遠遠好于傳統教學。
第二，容錯功能強，可開展探究性實驗。土建類專業實踐存在較高的安全風險，尤其是學生到施工現場實訓，而企業也為回避對安全事故的各種約束處罰而不愿意接收學生現場實訓。為了防止意外事故的發生，通常是采取增加實訓操作過程的相關約束條件來確保師生的安全。但限制的越多，與實踐就越脫節，教學質量難以得到保障。虛擬仿真技術可引導學生積極在仿真實踐中進行實訓，不必擔心出現任何以外的風險，保證實訓安全性（設備安全、人身安全）。通過運用虛擬仿真技術，教師在教學中可以設置各種不同的故障等狀態，“虛擬”不同的事故，學生通過反復試驗，運用各種方式方法，分析問題、解決問題，在這方面實際實訓是無法做到的。
第三，科學定量考核，與職業資格接軌。在土建類的實踐項目的考核常常僅是一份報告（施工組織設計、合同、招投標文件等）或是實踐指導教師根據學生在實踐中的表現，依靠主觀給學生評定成績。而在虛擬仿真實踐的軟件中，可根據不同需求，設計不同性質的考試、考核方式。而虛擬仿真實踐軟件通過采取隨機出題、海量題庫、在線考試等方式，保證考試考核的公平、真實。從而實現了考教分離、分量一致，實現了以考試、考核額成績來衡量教學質量、評價教學效果、評估學生的學習能力的可能性。
四、如何制作虛擬仿真教學軟件
仿真教學軟件的研制的總體過程基本上可劃分為兩大階段，即教學設計階段和軟件制作階段，如圖1所示。
虛擬仿真教學軟件制作是一項復雜的項目管理工程。編制適應高職教育的虛擬仿真軟件要把握以下幾點:
（一）樹立職業教育理念
教學設計應以教育科學的觀點和方法為指導，按照職業教育額教學目標、教學內容、教學對象的特點等，結合國家相關職業（工種）標準，優化教學軟件的系統結構與模塊設計，并選擇適當的媒體信息，使其在系統中得到有機結合，以實現課程與實訓的教學目標。
（二）創作團隊進行腳本編寫
腳本作為仿真教學軟件的第一關，事關教學實訓內容的正確性與科學性，貫穿于腳本編寫之中的教學設計，決定了教學軟件的生命。
土建類虛擬仿真軟件腳本通常由具有豐富教學與實訓經驗并了解現代教育技術的人來編寫。因此，需要組成專業教師、現場工程師、教育技術專家組成的創作隊伍。腳本創作中的整體結構要依據研制大綱的要求進行，除了在保證科學性的前提下，重視教學實訓項目、任務、技能點、操作步驟的設計，重視文字符號圖形的標準化外，還要格外重視屏幕設計，重視交互性設計，重視操作工藝、安全規范等方面的設計。
（三）素材制作要保證質量
素材不僅是構成教學軟件的基本單元，也是教學軟件完成系統合成的重要前提與基礎。素材的制作（包括三維建模）是制作環節中耗費時間最多的環節，據統計，素材制作將占用70%~80%的制作工作量，因此，素材制作是數字化教學資源開發的重心，是制作的重要環節，是制約開發周期的主要環節之一。土建類虛擬仿真軟件中的素材要實物、現場場景嚴格匹配，這樣就能保證軟件的質量，防止給后期合成帶來隱患。
五、虛擬仿真教學與實操教學之間的關系
（一）互補關系：實操教學不能實現的，利用仿真教學可以實現。
（二）融入關系：—份完整的現代化的教學方案，必定是仿真教學與實操教學的完美融入的方案。
（三）順序關系：一般情況下，仿真教學在前，實操教學在后。
（四）不可替代關系：仿真教學與實操教學，二者不可替代。
（五）隨著計算機技術快速發展，仿真教學對實操教學的互補作用會越來越強，同時，實操教學對虛擬仿真教學的依賴程度會越來越高。對于實操教學的設備，有與虛擬仿真系統實現一體化的趨勢。
六、結束語
從微觀層面看，高等職業教育是以技術人員的職業勞動為導向的，是產生于技術人員的能力、知識和素質，是一種專業勞動。因此，作為高職土建類專業的教學，應以生產目標為導向，有針對性地對學生進行體驗式教學。應該通過虛擬仿真技術和赴實地現場進行教學，在課本之外給學生更生動易懂的知識，并通過虛擬的或者真實的實驗、實訓、實習等實踐教學培養具備較高的知識、能力和素質等綜合性的高端土建專業技能型人才。
參考文獻：
[1]呂愛民，項秉人.生態建筑的數字化構建[J].新建筑，2005（6）：7-9.
虛擬仿真技術的應用范文6
關鍵詞：微機組裝；教學；虛擬仿真
中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9094-（2016）07C-0019-03
《微機組裝與維護》是中高等職業教育計算機相關專業必修的一門專業平臺課程，是理論和實踐相結合的核心課程，其任務是培養學生計算機裝配調試、系統維護、檢測維修等職業能力。
一、實訓教學中面臨的問題
當前大多數職業院校的微機組裝與維護實訓室的實訓項目都包括硬件拆裝和軟件維護兩大部分。
1.對于硬件拆裝部分，筆者所在院校是以提供40臺其他機房淘汰計算機形式進行的，而硬件更新換代的速度是很快的，造成學生學不到最新硬件拆裝知識。
2.對于軟件維護部分，效率更是問題。軟件維護主要包括BIOS設置、硬盤分區、操作系統及應用軟件的安裝和使用以及軟故障類的排除。如果硬件都不能保證正常的啟動，那么軟件維護更是無從談起。如果硬件配置太低，造成實驗時間過長，效率降低。
二、基于虛擬仿真的教學應用
（一）虛擬仿真系統設計
1.教師或管理員登錄顯示功能模塊，設計圖1所示。
課程教學資源應包含教學、實訓、考核、備課、授課、學習功能，其中教學模塊、實訓模塊、考核模塊在教師賬號下都包含教學模式和管理模式，教師可在管理模式下自由創建、上傳、編輯自己所需要的教學資源，在教學模式下只可以進行瀏覽學習教學資源。教師或學生在“我的空間”進行作業、成績、課程表管理、交流中心、個人信息設置等；教師可以在“授課中心”進行備課、授課等。
“教學”功能主要進行理論知識的演示；“實訓”功能主要進行實踐操作；教師可以在“考核”功能設置考試審核評分等，學生在此可進行考試考核。
2.學生登錄則不顯示管理模式和授課中心，學生登錄“我的空間”時則不顯示管理類模塊，只顯示個人課程相關內容。
（二）教學內容設計
以“項目引領、任務驅動”的模式建設基于工作實踐的教學，堅持“理論和實踐一體化”的理念，以學生自我學習為主體，注重職業實踐能力的培養。結合本課程的特點，堅持“以行動為導向”的原則，讓學生在完成任務的過程中掌握理論知識和操作規范，著眼于學生職業規劃和從業能力的培養，引領職業教育一體化課程教學改革。教學內容設計如表1所示。
三、虛擬仿真在實訓教學中的優勢總結
《微機組裝與維護》課程以實踐為主體，理論和實踐相結合，但在課程實踐操作過程中，不可避免的出現各種問題。基于3D圖形實時渲染技術，從教學的角度使用虛擬仿真應用開發一款專用于微機組裝與維護教學的軟件，從而降低硬件投入以及損壞，還可達到理論實踐一體化教學的目的，解決了傳統教學所不能避免的許多問題。虛擬仿真技術優勢如下：
（一）逼真的操作體驗感
通過3D技術不僅可以模擬出各種較新計算機硬件模型，還可以360度觀察硬件，并可模擬出交互的硬件操作方法及所需的各種材料工具，在關鍵步驟用文字給學生提示。利用VR技術設計的逼真3D虛擬環境，使學生置身于模擬的學習環境中，體驗現實實訓不易觀察到的部件結構，以及重要部件難以展現的工作原理。
（二）人機交互
虛擬仿真實訓平臺的人機交互界面可以激發學生的學習興趣，提高實踐能力。平臺具有能夠對硬件進行90%以上相似度的建模，讓虛擬設備能像物理設備一樣展現操作；并利用聲光電等技術能夠讓虛擬設備像真實設備一樣呈現各種在現實使用過程中可能出現的故障現象，并模擬排除出現的故障等。
（三）增強教學效果
平臺支持用戶通過計算機網絡遠程登錄，支持多人同時在線學習，不受時間、空間的限制。能夠隨時上機操作實踐，與傳統的實驗室實體操作硬件相比，既方便了培訓時間的安排，又提高了學習效率，還降低了對計算機硬件的損耗。
（四）解決常見難題
在虛擬仿真練習中，學生可全方位掌握計算機硬件的工作原理、拆裝、測試、故障排除等。同時解決了實踐中的一些常見難題，如看不見（比如內部結構不能拆卸查看）、摸不著（比如硬盤內部故障卻無法打開查看）、動不了（一般不會讓學生拆裝操作最新技術的計算機硬件設備）和難再現（一些故障事故及小概率事件難以在教學中再現）等。
（五）演示及考核
在傳統教學中教師演示很困難，造成學生無法看到操作流程。虛擬仿真的演示環節可放大供學生全方位旋轉觀看。還可以節省時間提高效率。在實物微機組裝考核中，教師對學生的一些不規范操作很難做到同時全程監控，虛擬仿真系統則可以記錄并評判每一步操作，做到由傳統的“結果評價”轉為“過程評價”。
虛擬仿真實訓平臺提供可行節約的解決方案，充分體現現實和虛擬優勢互補的原則，創建的可視、互動的學習環境，學生可在虛擬情境中學習，達到與物理操作一致的目的。除了以上優勢，虛擬仿真還有操作安全、模擬硬件容易升級、教學環境容易恢復等優勢。
四、結束語
使用VR技術對微機組裝與維護進行虛擬仿真實訓平臺的設計與實現，促進了該課程教學方法、形式及觀念的變革。仿真系統把傳統教學難以展現的內容直觀地展現出來，提供良好的實訓環境，提高了學生的學習效率以及積極性，提升了教學質量，具有重要實踐意義。
