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虛擬仿真技術教學范文1
遼寧建筑職業學院遼寧遼陽111000
摘要院近年來，虛擬仿真技術在高職實踐教學中發揮著非常重要的作用。隨著虛擬仿真技術的迅速發展，高職實踐教學正向著校內虛擬仿真實踐和校外頂崗實習相結合的教學模式轉變，必將通過推動高職實踐教學的改革發展來促進職業教育的發展。本文介紹了高職實踐教學中應用虛擬仿真技術的原則及應注意問題。
關鍵詞 院虛擬仿真技術；高職實踐教學；原則；問題
高職院校的實踐教學是實現其培養目標的重要途徑，對提高畢業生的創新創業能力非常重要，也反應出院校的辦學特色。近幾年，全國高職院校正在進行著一場如火如荼的實踐教學改革，虛擬仿真技術的發展又推動了將仿真技術應用到高職實踐教學的發展進程。但是其發展的速度不是很快，由于虛擬仿真軟件的有效性及先進程度嚴重制約著其發展的速度。怎樣才能將虛擬仿真技術科學地、有效地應用到高職實踐教學中去，充分發揮并優化實踐教學在高職人才培養工作中的重要作用，全面提升高職畢業生的職業能力、就業創業能力及創新能力是擺在所有高職院校面前的新挑戰。
1 實踐教學中應用虛擬仿真技術的原則
虛擬仿真技術是應用計算機技術模擬出逼真的虛擬現實的場景，使用者通過應用設備與虛擬環境進行相互作用及影響來體驗到一種身臨其境的感覺。虛擬仿真技術能使人不受時間和空間的限制去接觸非現實的環境，這樣在不受條件和環境的限制下去探索和發現現象的本質。虛擬仿真技術給高職實踐教學的改革提供了更廣闊的空間，將虛擬仿真技術應用到高職實踐教學中還要注意以下幾個方面。
1.1 高職實踐教學的目標是提高學生的崗位職業能力，這就要求學生在實踐教學的過程中要深入到實際崗位，在一線進行實踐操作學習。從而，實踐教學中應用虛擬仿真技術的第一步就是要認真分析和調查學生的實踐崗位的職業特點和要求，以實際工作過程和真實的工作任務為基礎去設計和整合實踐教學內容及任務，做到充分利用虛擬仿真技術去構造不受時間及空間限制的符合教學目標要求的立體化實踐教學環境，實現對真實職業場景的模擬再現，使學生在具體的場景中完成學習任務，做到傳授、學習、操作融為一體，能夠在不同的場景中學習自如，做到職業性與場景性相結合。
1.2 當今隨著市場經濟的發展和科技的進步，高職院校越來越重視培養畢業生的職業崗位技能，高職院校不斷進行教育教學方面的改革，更加注重提升畢業生的就業能力和適應整個職業生涯發展的要求。所以，高職院校設計的實踐教學任務就要和企業生產一線的實際工作和學生參加工作后的實際崗位相適應，培養學生的職業崗位能力。在設計虛擬仿真的實踐教學體系的過程里，要挑選具有代表性的，技術先進的設備及工藝技術等，應該注重體現與情境相關的基于工作過程的知識與技能的學習，使學生在完成一個學習任務之后能夠對完整的工作流程、操作模式和崗位具體情況得以學習和掌握，從而能夠與相關的職業實踐活動聯系起來，掌握完成工作任務的方法及解決相對復雜的綜合問題的技巧，能夠適應未來崗位對高職畢業生提出更高的職業能力要求。除此之外，應該重點開發設計那些以培養核心與關鍵技能為目標的實踐教學項目，做到先進性與典型性相結合。
1.3 把虛擬仿真技術應用到高職實踐教學的過程中，要充分抓住虛擬仿真技術構想性的特點，按照學生心理和認知方面的水平，根據教學內容來設計構思實踐的教學場景，培養學生的學習興趣，拓展學生的想象空間，使學生學習到知識，充分理解概念的含義，領會實踐教學所傳授的知識點，提高學生的創新創造能力。運用虛擬仿真技術選擇適量的教學內容，把抽象的內容具體化，復雜的問題簡單化，微觀的內容宏觀化，這樣能夠有助于學生理解和掌握操作方法，并達到熟練操作的程度，使得實踐教學的效果達到預期的目標。
1.4 利用虛擬仿真技術來進行實踐教學系統的設計過程中，應該抓住仿真技術交互性強的特點，設計出互動性強、協作性高的實踐教學任務，使學生在虛擬現實的實踐場景中完成自己的實踐操作工作，在整個過程中要注重培訓學生們共同解決實際問題的能力。并且，利用虛擬仿真技術設計的實踐教學系統要突出其智能性的特點，該系統能夠對學生的實踐操作成果進行及時的跟蹤與反饋，并且可以依據學生的操作情況給予合理的評價，還能夠及時給予有針對性、個別化的指導，做到交互性與智能性相結合。
2 虛擬仿真技術在應用中應該注意的問題
2.1 虛擬實訓不能替代實操實訓。高職實踐教學中利用虛擬仿真技術，實現了實訓環境的改善，教學過程的優化，還解決了很多實訓教學方面的難題。不過利用虛擬仿真技術來設計高職實踐教學內容，不代表虛擬實訓可以完全替代實操實訓，兩者存在著本質的區別。虛擬仿真技術只是通過去模仿一些實際的生產和工作實踐過程，讓學生在過程中學到一種間接的經驗，而不能完全替代真實的現場操作。所以，在應用虛擬仿真技術的實踐過程中，必須認清虛擬實訓和實操實訓的本質區別。設計虛擬實訓的思路是：首先是把實操實訓無法實現任務利用虛擬仿真技術來設計虛擬實訓教學來實現；其次是要依據現代教育理論來設計實踐教學任務，把虛擬仿真技術設計的虛擬實訓教學內容放在前面進行，而把實操實訓安排在后面，并將二者完美的結合在一起，獲得最好的教學效果。
虛擬仿真技術教學范文2
[關鍵詞]虛擬仿真；中職院校；電子技術
[中圖分類號]G712[文獻標志碼]A[文章編號]2096-0603（2017）21-0084-01
隨著現代科技水平的不斷提高，虛擬仿真技術愈來愈被更多的人所認識并了解，運用領域亦變得更加廣泛。虛擬技術蓬勃的發展背景下，在中職電子技術教學中加強其工作的推進不僅有利于虛擬仿真技術社會價值的實現，更有利于推動我國中職教育事業的進步與發展。為此，加強虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用勢在必行。
一、虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用現狀
（一）教師教學的得力手段
虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用有效提高了教學質量，在傳統的中職電子技術教學中，教師往往采用“填鴨式”的理論教學手法進行教學，然而電子技術教學的理論教學抽象、難懂，加之學生的實操課安排比例較少，從而導致其教學質量不高。而虛擬仿真技術的應用不僅有效地將抽象的理論知識進行具體化、形象化，使學生更好地理解相關知識，更有助于減輕教師的教學負擔，使教師能夠騰出更多的時間進行備課設計工作，并借此提高整體教學質量。
（二）學生學習的“好幫手”
中職院校的學生往往文化課基礎較為薄弱，其在抽象、難懂的電子技術課堂學習中受個人學習基礎的限制，難以激發自身的學習積極性。虛擬仿真技術的應用能夠將系統的理論知識運用圖文并茂的形式在熒幕中呈現，學生被新的動態教學模式所吸引，便會提高自己的學習積極性和主動性。此外，虛擬仿真技術在電子技術教學中的應用還能夠打破傳統理論知識統一的課堂局面，從而給教學模式帶來更多的創新，使電子技術教學質量不斷提升[1]。
（三）教師的虛擬仿真技術應用有待提高
虛擬仿真技術的應用確定能夠提高學生的學習積極性和電子技術教學質量，然而，作為一種新型的教學模式，虛擬仿真技術的應用對教師自身的應用水平有著較高的要求。當前，我國中職院校多數教師在教學工作中已經形成了理論講解為主的習慣，對突如其來的教學改革很難在一時間適應，并缺乏對虛擬仿真技術的深入了解，使其在實踐教學工作中難以保持長遠的教學價值。為此，強化教師對虛擬仿真技術的應用能力成為中職院校電子技術教學工作任務的重點。
二、關于虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的具體應用
（一）利用虛擬仿真技術創設教學情境
虛擬仿真技術對生活中的情境進行模擬，讓教學資源更加直觀地呈現在學生眼前，同時將教學資源的影像要素與生活化相關聯，借以激發學生的積極性，使學生有種身臨其境之感，并輕松、愉快地獲取電子技術專業知識。此外，這種教學技術的應用不僅能夠促進學生學習主動性的提高，更能讓學生更加充分地理解和運用電子技術知識并提高學生的學習效率。為此，在實際教學中，教師可以構建一個虛擬仿真技術的情境平臺，讓學生模擬電路操作來展示電路數據，不僅能促使學生在課堂學習中清晰地掌握理論知識，而且能提高他們的實踐操作能力[2]。
（二）虛擬仿真技術在小組合作學習中的應用
小組合作學習的教學模式在傳統的電子技術教學工作中便有所應用，但學生整體對其知識點內容缺乏明確的認識和理解，繼而導致在小組寫作學習過程中容易產生較大的分歧，進而影響學習效果。而虛擬仿真技術與小組合作學習模式的融合不僅能夠促進學生團隊協作學習能力的提升，更能讓每個學生清晰地了解技術與理論領域的知識點，讓學生更能夠在不同的觀點下進行積極探索，極大地提高學生的學習效率。此外，教師在運用虛擬仿真技術授課時，其自身要不斷加強對該技術的練習，在教學中不斷學習，可以提高自身對虛擬仿真技術的應用能力，從而滿足電子技術教學工作的要求。
（三）模擬操作與實際操作相結合
鑒于中職院校電子技術教學中的設備數量限制和人數配比限制，必須加強虛擬仿真技術的引進，從而促進全體學生能夠更好地進行實操訓練。虛擬仿真技術能夠為學生構建虛擬的實操平臺，讓學生能夠在模擬操作中切實感受到現實的操作滋味。值得強調的是，模擬器操作雖然能夠培養學生的實操能力，但卻無法模擬出現實設備出現的各種突發問題，為此，在進行模擬操作教學中亦要充分與實際操作相結合，讓學生在虛擬仿真技術的輔佐下進行更好的實操訓練，從而促進學生綜合應用能力的提高[3]。
在信息化時展背景下，中職院校的教育模式要積極順應時代的發展潮流，在電子技術教學工作中盡可能融入現代化教學手段，積極推進虛擬仿真技術在教學工作中的應用，科學、合理地利用虛擬仿真技術的優勢來提高課堂教學質量，從而全面提升學生的實際應用水平。
作者：楊健
參考文獻：
[1]陳閩蜀.虛擬仿真技術在中職電子技術教學中的應用分析[J].蘭州教育學院學報，2015（3）：111-112.
虛擬仿真技術教學范文3
關鍵詞：建環專業;實驗教學;虛擬仿真
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）05-0106-02
引言
虛擬仿真技術是20世紀末才興起的一門嶄新的信息技術，能夠模擬真實設備或系統的工作過程，具有信息量大、生動形象、身臨其境、實時交流等特征。虛擬仿真實驗教學是虛擬仿真技術在教育領域的應用，是高等教育信息化建設的重要內容[1]，促進當前教育模式、教學方法和學習方式的深刻變革。
建筑環境與能源應用工程是一個典型工科類的專業，在人才培養中普遍存在“重設計、輕實踐”等問題，強化專業實驗教學內容，培養應用型、復合型和創新型的實用人才，是社會對建環專業教學改革的迫切要求。將虛擬仿真技術的引入到建環專業實驗教學中，解決目前實驗教學中的存在問題，提高建環專業人才培養質量，是值得研究和探索的課題。
一、建環專業實驗的教學現狀
目前，建環專業實驗教學基本上是傳統模式[2]，存在實驗課時少、教學內容陳舊、實驗教學方法和手段單一等諸多問題。實驗類型多以驗證性、演示型為主，學生學習被動，往往敷衍了事。為了改進實驗教學效果，很多學校做出積極探索和改革[3-4]，如獨立設置專業實驗課程、改革實驗考核模式、開設創新實驗、增加生產實習等。雖然這些努力對提高實驗教學質量起到了一定作用，但是，建環專業實驗教學改革發展中存在瓶頸：
1.受實驗室條件限制，很難開設交叉性專業實驗。
暖通空調系統形式多樣、構成復雜、設備龐大、維護費用高，受實驗室空間和資金的限制，很難建設較為綜合的暖通空調實驗平臺，使學生對系統整體性和在工程中的實際運行缺少全面性認識。
2.受生產與安全條件限制，生產實習教學效果很難達到預期要求。
為了彌補交叉性專業實驗的不足，很多學校加強了生產實習環節。但是，由于實際工程環境復雜、危險大、操作安全要求高，企業出于經濟效益和安全考慮，不可能同意把在工程現場進行實驗教學，只能是走馬觀花的參觀式教學，實際教學效果不佳。
3.受師資力量和實驗設備限制，實驗教學質量大打折扣。
大多數學校建環專業每年招生2個班以上，有的學校甚至達到4個班。當學生人數多時，而師資力量有限、實驗設備數量有限時，如何安排好學生進行實驗，并且能夠激發學生主動性、積極性是一件非常困難的事情。
二、建環專業虛擬仿真實驗教學的必要性
虛擬仿真技可以生動形象地復現各類復雜的暖通空調系統，有效解決建環專業實驗改革的瓶頸問題。虛擬仿真實驗不受實驗室條件的限制、生產與安全條件的限制、師資與實驗設備的限制，可以實現在課堂和實驗室中無法實現的教學過程，拓展實驗類型，開展豐富多樣的專業交叉性、創新性實驗。
建環專業開展虛擬仿真實驗教學，將帶來如下優勢：①能營造出一種仿真式與交互式的實驗環境，不用考慮實驗室面積、投資、運行、維護費用，使得實驗經費大大降低。②能展現建環專業的最前沿技術，擴展實驗項目。③擴展實驗內容和深度，突破課堂教學難點。④去除了繁雜的實驗準備工作，節省去人力、物力，更有效利用師資力量。⑤可以反復訓練，為學生自主學習提供平臺，提高學習興趣，促進主動思考。
對于實踐教學而言，不同層次的實踐教學可以用不同層次的虛擬仿真技術進行模擬。在專業基礎課程中的實踐教學可以使用簡單、高效、成本低廉的傳統仿真技術來完成，對于專業核心課程的實踐教學或綜合性實驗，可采用虛擬現實系統來實現。
三、建環專業領域的常用仿真技術
仿真技術以低成本、高開放性和廣泛適用性等優勢，已經在建環專業相關的科研領域有了廣泛應用和研究，很多仿真軟件被用于暖通空調的仿真建模，主要分為以下三個方面：
1.建筑室內環境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等軟件，其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent軟件包含豐富而先進的物理模型，能夠準確模擬所研究對象內的空氣流動、傳熱和污染等物理現象。Airpak則是專門面向HVAC領域的室內環境仿真軟件，在功能上沒有Fluent全面，但是比Fluent更易于建環專業人員使用。
2.建筑或空調系統能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等軟件，其中EnergyPlus和DeST在我國應用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的優點，采用集成同步的負荷/系統/設備的模擬方法。DeST基于狀態空間法理論，利用多區熱質平衡算法和三維動態傳熱算法模擬建筑能耗。
3.暖通空調系統性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等軟件。TRNSYS模塊化結構的動態系統模擬軟件，內置了200多個功能性子程序，目前應用最為普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系統模擬軟件，能夠很好解決因果類仿真平臺的代數循環問題，而且具備將建模和數值方法的理想解耦，適用于開發復雜的空調系統仿真模型。
可見，仿真技術已經在建環專業科研領域有廣泛應用，可以模擬建筑室內復雜的熱環境，仿真各種復雜的空調系統，為暖通空調虛擬仿真實驗的開發奠定了技術基礎。
四、建環專業虛擬仿真實驗教學的發展狀況
仿真技術是用來構建仿真系統的物理模型，真實反映出實際系統的特性。對于虛擬仿真實驗來說，必須有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等軟件平臺開發，使學生可直接參與，探索仿真對象的變化過程。目前，雖然建環專業領域的仿真研究很多，但主要應用于科研領域;建環專業的虛擬仿真實驗研究相對很少，尚處于初步探索階段。
美國可持續建筑性能研究所開發了LearnHVAC軟件，如圖1所示。學生可以對空調系統進行模擬操作，包括短期控制模擬，長期能耗模擬，分析系統故障。教師可以自定義暖通空調系統的模擬場景，對學生的實驗進行管理。目前，LearnHVAC只是可發了變風量系統一項實驗內容。
在國內，山東建筑大學開發了太陽能系統、地源熱泵系統等虛擬仿真實驗軟件，只側重于對原理的認識和體驗，實驗功能簡單;合肥工業大學楊善林教授將組件技術應用于中央空調的計算機仿真培訓系統研發過程中，其開發方法能夠對虛擬仿真軟件有一個很好的參考作用[5];湖北工業大學以BIM技術、信息技術為支撐，組建了綠色建筑全生命周期虛擬仿真實驗教學中心[6]。
目前，虛擬仿真實驗教學已經逐漸得到重視，很多大學已經開展了相關調研，建設虛擬仿真實驗室、開發虛擬仿真實驗項目、研究虛擬仿真教學方法等工作已經逐步開展。
五、結束語
虛擬仿真技術是當前高等教育的重要教學手段，虛擬仿真實驗建設必將推動建環專業實驗教學發展，如何與傳統實驗項目有機結合，設置合理的實踐教學計劃，開發創新性虛擬仿真實驗項目，提高人才培養質量，將是近年來建環專業實驗教學改革的重點內容。
參考文獻：
[1]李平，毛昌杰.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.
[2]趙麗娜，賈永明.建筑環境與能源應用工程專業實驗考核模式和方法的研究與探索[J].化工時刊，2015，29（3）：56-58.
[3]熊軍，劉澤華，羅清海，等.工程應用能力的實驗教學改革研究――以建筑環境與設備工程專業為例[J].高等建筑教育，2011，20（1）：158-161.
[4]陳世強，張登春，于琦，等.建環專業測試技術實踐教學環節研究[J].高等建筑教育，2008，17（1）：118-121.
虛擬仿真技術教學范文4
[關鍵詞]虛擬仿真技術；治安教學訓練
應用型人才是公安院校人才培養工作的目標，而實踐能力是人才培養工作的重要內容，治安課程是建立在治安專業理論基礎上的應用性課程，具有較強的實踐性，治安專業在實踐能力訓練中卻大量存在實戰訓練中的高度危險性以及不可及、不可逆的訓練環境條件和內容（比如處置、事故現場處置和暴力犯罪的處置、巡邏盤查等），這為發展治安學虛擬仿真實驗教學提供了需求和空間。虛擬仿真技術是計算機、智能、傳感、圖像處理與模式識別、音響與語音處理、網絡等多個領域技術的綜合性技術。迅速發展的現代教育訓練技術把虛擬仿真技術引入到了實踐性的教育訓練中，使傳統的教育模式進一步得到改變，也使得教與學的方式發生了革命性的變化。治安管理虛擬訓練系統主要用于公安院校治安專業學員和公安干警崗位能力訓練，為公安院校創新開展實訓教學提供有效支持?；谔摂M仿真技術內涵分析，探討治安課程虛擬仿真訓練環境設計以及在治安教學領域中的應用前景。
一、虛擬現實及相關技術
（一）虛擬現實概念及特點解析
虛擬現實（Virtual Reality，簡稱VR，又稱靈境），是指以計算機技術為核心的現代高技術生成融視覺、聽覺、觸覺等多位一體的虛擬環境，使用者利用匹配的設備以現實的方式與虛擬環境中的對象進行自然交互，從而讓使用者會形成親臨真實環境的體驗。虛擬環境指利用計算機建構的有逼真色彩的立體幾何圖像，它既可以是某特定的真實環境，也可以是能夠滿足使用者需求的虛構虛擬環境。匹配的設備指穿戴于使用者身上或置于使用環境中的傳感裝置。比如：頭盔式顯示器、數據手套等設備。自然交互是指用現實活動方式對虛擬環境內的對象進行互動并得到實時反饋，如使用者運動等。虛擬現實具有的三個特點。
一是沉浸性。虛擬仿真技術的沉浸性是其在訓練領域的應用技術最突出的特點，運用該技術使受訓者能全身心進入到建構的虛擬環境中，調動其感覺器官達到同真實環境相似或相同的逼真程度，成為知識掌握、能力訓練直接w驗化的工具。這種逼真體驗不是獲得的間接經驗，而是受訓者在逼真模擬情境中通過自身的體驗獲得的直接經驗，因此，利用虛擬仿真技術使受訓者獲得的知識和能力效果最好的。
二是交互性。交互性是虛擬現實技術不同于其它媒體技術的重要特征，體現虛擬現實技術創設的是一個開放的互動性人機環境，利用先進的人機接口，通過多樣受訓者感覺通道的實時模擬交互，當使用者做出如手控、語言命令等相應的操作時，創設的情景里能具有相應的回應。因此，交互性是指使用者對創設的情景的可操作度和從情景里獲得到回應的實時性。
三是構想性。構想性特征反映了虛擬現實技術運用具有無限寬廣的想象范圍，可拓展人的認知廣度與深度，可任意構想現實不存在或是發生可能性小的情景。
隨著虛擬仿真技術的在教育訓練中的運用，虛擬仿真技術的沉浸感、交互性、構想性三屬性，提高了受訓者的綜合能力培養效率。
（二）虛擬現實技術
1.利用三維建模技術，構建虛擬訓練環境。三維建模技術需要CAD和視覺建模等技術的結合，以此提高數據獲取的效率，當然在構建虛擬環境中更多需要采用視覺建模技術。而對象物體的三維模型是三維模型建構的基礎。在治安學針對治安管理中的虛擬三維訓練環境建構，通過建構相應的管理、處置環境圖庫，包括處置背景、場景、各種警用裝備和處置人員等，為使用者創造一種變化多樣、逼近真實的立體環境，使用者能夠有置身其中的臨場感覺。在訓練中，可以采用綜合了照片、影像和現實街區數字地形數據等生成處置區域三維立體環境，以幾乎一致的三維環境來訓練執行處置任務的學員，可以提高執行任務的效率。
2.交互技術。虛擬現實系統運用的交互技術主要功能是對物體和各種輸入的處理。用戶要完成的任務通過仿真引擎輸送到虛擬空間，并計算完成動作并呈現在虛擬環境中。虛擬現實中的人機交互方式多樣，可以通過計算輸入設備，也可利用數據手套、跟蹤器、三維探針、操作桿等交互技術等。比如：數據衣、手套可計算出身體、手的空間位置和狀態，關節的位置和方向可通過手指動作以及各個部位傳感器來確定，為使用者提供真實的三維交互方式，從而實現對虛擬環境中物體的操作，數據手套是VR系統常用的交互設備。
3.傳感技術。傳感技術包括定位、跟蹤、感知反饋等技術。虛擬環境用戶的定位和跟蹤主要是通過空間傳感器來確定。跟蹤系統由發射和接收器、電子部件等構成。比如，聲音跟蹤可以包括多個發射、接受和控制單元，它可以與其它設備相連，如，數據衣和手套等。視覺跟蹤技術是跟蹤投影在圖像投影平面不同時刻和不同位置上的光，確定跟蹤對象的空間動靜狀態。感知反饋是使用者感知圖像、聲音、作用力等的過程。視覺反饋包括實體造型、光照模型、消影、紋理影射等內容。立體視覺反饋顯示器可以使用者兩眼呈現視差的平面圖像合成并呈現立體視覺反饋。
4.計算處理技術。計算處理技術具有快計算、大儲存能力、強處理能力屬性，主要包括數據轉換與預處理、實時仿真圖像生成與顯示、聲音合成、多維信息數據融合、轉換、壓縮以及數據庫的生成、模式識別以及信息檢測、合成和識別、分布式與并行計算等綜合性計算技術?？梢哉f虛擬現實系統是以高性能計算技術為核心的創新科技，是系統性能強弱的根本。
二、虛擬治安管理訓練模塊及環境設計
（一）虛擬治安管理主要訓練模塊
虛擬治安管理訓練模塊，采用虛擬現實三維仿真引擎進行開發，主要模擬接處警、公共安全危機處置和消防仿真演練的各類場景、人物角色、工具設備和工作流程。以工作流程為主線，以交互的方式進行教學實訓。主要開發以下實訓模塊：一是接處警教學實訓模塊。包括接警、處警、現場控制和現場制止違法犯罪行為等三維交互教學實訓子系統。二是公共安全危機管理教學實訓模塊。包括了群體性危機事件處置、恐怖襲擊危機事件處置、公共事故災難危機事件處理等三維交互教學實訓子系統。三是消防仿真應急演練模塊。包括演練培訓與考核、消防監督檢查、消防裝備與滅火技術、火災救援指揮等三維交互教學實訓子系統、應急疏散等三維交互教學實訓子系統以及通過動作捕捉系統進行交互演練的半實物實訓系統。
（二）虛擬治安管理訓練環境設計
虛擬現實技術與治安管理實訓相結合，可以產生虛擬治安管理及相關問題處理環境，這樣的仿真世界如同身臨其境，操作者能夠進入該環境，直接參與該環境中事物的變化過程并能互動。虛擬治安問題處理環境設計這是基于治安問題分析模型、治安問題處理等虛擬現實，是呈現治安管理及問題處理系統的三維空間和處理過程的虛擬仿真環境，訓練者可以根據構想和意愿去構建完善治安管理及問題處理時空關系、分析和處置模型等，并能實時檢測交互結果，通過循環性反饋結果獲取規律性認識。
一個高效虛擬現實系統，都需要設計模型、處理數據、分析評估等程序。當然，治安管理及相關問題處理虛擬現實系統也需要。根據虛擬現實系統的三屬性及其之間關系，可以將治安管理及相關問題處理虛擬現實系統訓練看著為一個空間系統，由治安管理相關載體和物理條件所構成。
通過虛擬現實系統實現環境逼真模擬，首先要進行治安管理及相關問題處理環境設計，即將治安管理及相關問題處理環境進行數字處理，這種把環境建構處理成符合治安管理及相關問題處理模擬訓練要求的設計過程，就是治安管理環境的仿真設計。為了能夠真實模擬治安管理及相關問題處理過程，就需要經過設計使用和驗證過程，以保證模擬效果和質量。
治安管理虛擬訓練系統涉及數據處理和感知虛擬現實。通過治安管理及相關問題處理數據來識別虛擬環境，并將其模型化，也就是將虛擬環境數據轉變為計算機認知虛擬環境模型。虛擬環境感知是以運用虛擬環境影像、聲音等內容呈現治安管理環境，訓練者運用操作系統體驗感覺管理環境，實現現場情況觀察、態勢走向把握以及決策輔助的目的，并評估和接受感知結果。治安管理虛擬訓練系統是以數據處理虛擬仿真為核心，由于模型驅動導致數據信息變化可通過虛擬環境感知轉遞到訓練者，同時，人機交互也可改變數據處理的結果。
建立虛擬治安管理環境需要現實調研獲得特征數據。特征數據擁有精確坐標和特征編碼，用于表現虛擬現實環境，比如建筑、道路、廣場等。對于虛擬三維環境設計，要根據標準數據生成街區等公共場所中的靜態以及運動物體，然后覆蓋紋理，生成虛擬場景。對于治安管理環境，可以用航拍照片和特征紋理的方法建模，紋理可以通過掃描用數字相機拍攝場景照片和手工繪制圖片生成，三維模型建立完成后，可以進行特殊效果處理。
三、虛擬現實在治安學中的應用前景
高速發展的信息技術，虛擬現實與GIS技術的有效結合實現了虛擬仿真，治安管理及問題處理訓練仿真系統就是利用虛擬現實和GIS技術的仿真系統。近年來，公安院校大力加強校內外實踐教學，虛擬仿真實驗教學是公安院校實踐教學建設的重要內容，是公安實戰能力的重要基礎。虛擬現實技術創造了一個新的訓練環境，將訓練領域和結果接近真實的展示，使其沉浸于其中，激發訓練創造性思維，這將學生技能提高到一個前所未有的水平，通過虛擬仿真實驗教學，也促進治安學實踐教學的整體素質和教育水平。
（一）學生的教育訓練
虛擬現實技術運用于教育訓練，將更能引起受教育者的興趣，提高教學訓練效果。對治安學有關的教育訓練，傳統的治安專業知識大都以教科書來呈現，通過講授以及借助于文字案例、有關的視頻等教學工具來實現，但如能借助于虛擬現實技術，就可以將直觀的綜合性治安信息搭建模型，利用虛擬現實系統的功能系統，讓受訓者通過一次次足不出戶的虛擬經歷就能置身于治安問題處理和能力訓練。治安學虛擬仿真訓練主要結合接處警、公共安全危機處置、公共場所治安防控、治安事故現場處置等，包括的內容涵蓋人群管控、違法犯罪的現場制止、公共安全危機管理、治安秩序管控、應急救援等教學訓練模塊，每個模塊根據實際工作內容的復雜程度和工作量的大小不同定制開發一個或多個虛擬三維仿真模擬場景，旨在盡可能真實的還原公共安全工作的真實環境和人物行為，讓參訓者沉浸在高仿真的環境中，產生身臨其境的感觀體驗，從而達到最佳的教學實訓效果。目前，公安院校在處置訓練上存在較多問題，由于受現實訓練條件限制，實訓展開次數少，如果訓練操作不當還可能出現危險，如果運用仿真系統實現模擬發生及處置全過程，可以實現訓練者在場景中沉浸，并能運用多種方法控制現場、處置事態，觀察處置中的變化過程，可以讓處置訓練者體驗并學習到如何對各種處置環節和情形做出反應，并且對處置結果進行直觀評價。
（二）研究者理論研究
虛擬現實技術為治安學理論研究提供了特殊手段和方法，利用它可以為治安學理論進行全過程研究，讓學者完全沉浸于計算機環境中的三維場景，充分表達學者構想，并得到構想形成的結果，獲得規律性的認識。特別是一些難以記憶、掌握的統計數據可以轉換成直觀性強三維圖形圖像，尋找各種治安現象之間的關系，更能理解和把握，達到研究目的。比如警察巡邏規劃和治安防控制w系建設研究。
（三）課程虛擬實驗
利用虛擬現實技術可創建一個基于計算機為核心的虛擬實驗平臺，利用虛擬仿真技術進行技能訓練、虛擬實驗，創設的虛擬環境的演示物可擺脫實驗室所需昂貴的器材，降低實驗成本，而實驗效果基本接近現實技能訓練的教學效果。對于不具備現實條件開展訓練的項目，也能在此環境實現。比如：對公共場所危爆物品處置，傳統的教學訓練主要依靠講授和視頻展開，而虛擬現實技術提供體驗公共場所危爆物品的處置現實環境，并將結果呈現以此檢驗科學性、合理性。
（四）治安實踐應用
虛擬仿真技術教學范文5
【關鍵詞】高頻 虛擬仿真 教學改革
【基金項目】該篇論文是基于徐州工業職業技術學院院級課題《高頻電子技術課程項目化教學改革研究與探索》課題編號：XGY201015。
【中圖分類號】G71 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2013）01-0043-02
1.引言
高頻電子技術課程是電子信息類與通信類專業的一門重要的專業基礎核心課程，在整個學科體系中具有承上啟下的重要作用，在專業基礎知識體系中有著不可替代的重要地位。該課程的特點是專業性、綜合性強，涵蓋了高等數學、信號與系統、電路分析、數字電子與模擬電子等知識的應用，對學生基礎知識結構要求高。通過本課程的學習，學生不僅可掌握高頻電子線路的基本理論、基本概念和基本分析方法，而且可運用課程知識去分析、解決實際的工程技術問題。但在課程實際教學過程中，學生普遍反應該課程抽象、難懂，難以掌握，存在排斥情緒。此外該課程實驗復雜，且由于高頻電路的特點，在實驗過程中，輸出波形與數據易受干擾致使波形失真，實驗數據與理論數據出入較大，實驗教學效果也不理想?；谏鲜銮闆r，為提高教學效果，在高頻電子技術課程的教學過程中可積極引入虛擬仿真技術。通過仿真，可以讓抽象的理論通過仿真得到驗證，學生易于接受。同時利用仿真軟件還可以進行一些實際操作受外界干擾大的且不容易調試的實驗，如混頻，調幅與解調等等，既解決了實際高頻實驗中存在的實驗復雜，實驗效果不理想等問題，同時也節省了實驗耗材的經費投入。
2.軟件介紹
目前電路仿真軟件有很多，每種仿真軟件都帶有了出版公司自己的特點。根據軟件的應用領域和模型以及推廣程度，電路仿真軟件大致有以下幾種：
（1）PSPICE[1]： SPICE是由美國加州大學伯克利（Berkeley）分校電工和計算機科學系分校開發，1972年首次推出。PSPICE是由SPICE發展而來的用于微機系列的通用電路分析程序。目前微機上廣泛使用的PSPICE是由美國Microsim公司開發，并于1984年首次推出。能進行模擬電路分析、數字電路分析和模擬數字混合電路分析，該軟件現已成為微機級電路模擬標準軟件。
（2）Multisim[2]：該仿真軟件的前身是EWB（Electronics Workb
？鄄ench）， 是加拿大IIT公司在20世紀80年代后期推出的用于電子電路設計與仿真的EDA軟件，一經推出就受到各界好評，尤其在教育領域取得了巨大成功。與其他電子電路設汁軟件相比具有界面直觀、操作方便等優點。創建電路、選用元器件和測試儀器等均可直接從屏幕上元件庫和儀器庫中直接選取。電子電路的分析、設計與仿真工作都可通過點擊鼠標實現，不僅為電子電路設計者帶來了無盡的樂趣，而且大大提高了電路設計工作的質量和效率。
（3）Saber：和PSpice和multisim類似的軟件，可以用于系統仿真和電源仿真，在電源仿真方面很有優勢，比如大電流，該軟件主要用于理論仿真和驗證。
（4）ADS：安捷倫公司的頂級理論驗證軟件，主要用于高頻仿真，功能強大，可以用于pcb的驗證設計，IC驗證設計，系統驗證設計（CDMA，DVBT等），是理論仿真的頂級軟件，但是讓學生在短時間內熟練應用很不容易。
以上介紹的軟件都可以應用在高頻電路仿真中，但是通過比較，Multisim軟件更適合在教學過程中使用，該軟件支持直觀的示波器圖形，帶有3D元件庫，器件參數修改簡單，最重要的是該軟件的使用易于掌握，所以在高頻課程教學改革實踐中采用了multisim軟件作為仿真軟件。
3.基于虛擬仿真技術的高頻電子技術課程教學改革思路
近年來，隨著我國高等職業教育改革的不斷深入，以“能力本位”為出發點，進行項目化教學改革，是目前高職教學改革的方向之一。高頻電子技術課程要進行項目化教學改革必須根據課程特點，找到能夠提高學生學習興趣且與實際生活相關的教學項目，并把課程中所有必需的知識按照知識結構分解到教學項目中去，因此我們把該課程的學習內容按照知識結構分解為兩大項目的學習，每個項目學習中又含有若干個教學任務，學生在不斷完成任務的過程中掌握知識并增長實踐技能，最終完成項目，所以該課程實行理實一體化教學[3]。
課程項目的選取根據高頻課程的特點，采用了兩個生活中常見的并能典型代表高頻知識結構的兩個電子產品收音機和無線話筒來承載本課程的所有知識點。為了涵蓋所有的知識點并滿足課時要求，所以教學項目中兩個電子產品所采用的調制方式與作用也不一樣。AM收音機主要涵蓋信號的接收與AM調制的所有知識。無線調頻話筒主要涵蓋信號的發射與FM/PM調制的所有知識。
4.虛擬仿真技術在高頻課程教學改革中的應用
課程主要采用以實際項目為載體的任務驅動型教學方法，把原本相對獨立的一些課程內容，設計成兩個大的項目，按照知識相關性把學生的理論知識學習與技能訓練在這兩個項目中進行細化，分解成獨立任務。每個任務的完成步驟如下：
所以該課程必須要在理實一體化教室完成。任何一子項目或任務的完成都必須先經過虛擬仿真驗證才能進行實物的裝配與調試。
下面以調幅電路與檢波電路為例，這兩種實際電路原理較復雜，而且電路中器件參數變化都會對電路波形輸出有影響，該電路在理論分析時較抽象，學生接受起來比較困難，教學效果較差。引入仿真后，可在講解調幅與檢波電路時，根據理論知識，進行電路的仿真驗證。如圖1所示，分析調幅電路的工作原理，并用仿真軟件仿真出輸出波形，如圖2所示，這樣結果直觀，避免了只有單純的公式推導結果，學生理解與接受起來也比較容易，同時也提高了學生的學習興趣[4]。
在圖1中，改變直流電壓U1參數為6V和0V，就可以觀察到過調幅現象如圖3所示和雙邊帶調幅現象如圖4所示，可讓學生根據理論知識分析其產生的原因，進一步提高學生學習理論知識的興趣。
根據檢波電路的工作原理，可在multisim軟件中搭建二極管包絡檢波電路，在軟件中可以很方便的找到調幅信號源，同時還可根據電路的需要，改變調幅系數，觀察調幅系數對檢波電路的影響。在二極管包絡檢波中，根據理論與公式推導得到的二極管包絡檢波的特有失真現象：惰性失真與負峰切割失真都可以通過改變相應器件的參數，很直觀地在仿真電路中模擬，增強了學生對理論知識的理解。同時，利用multisim軟件很簡單的就可以驗證同步檢波電路的波形輸出，解決了實際電路實驗中，同步信號難以與被解調信號同頻同相的難題，使復雜的理論與實驗簡單化，方便了教學，深化了學生的理解。
5.總結
multisim軟件在高頻教學中的使用，對于老師和學生來說，為我們提供了一個很好的實用工具，使我們能夠在高頻電子技術課程的教學過程中隨時通過仿真進行實驗，演示電路的工作狀態與輸出波形，教師可在多媒體教師中深入淺出地分析各種電路的特性，以及參數變化帶給電路的影響，用最直觀的輸出波形進行講解，更有說服力。學生結合學習內容在課外進行接近實際電路的裝配、調試、分析，有利于加深對理論知識的理解?？傊?，通過基于虛擬仿真技術的高頻電子課程改革實踐，大大提高了學生的學習興趣與學習效果，虛擬仿真軟件的應用值得大力推廣[5]。
參考文獻：
[1]吳建強. PSPICE仿真實踐[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2001.4
[2]張明金，夏淑麗. 電子技術技能實驗實訓指導[M].北京：化學工業出版社，2007.9
[3]于效宇，劉艷.“高頻電子線路”教學方法的研究與改進[J].中國電力教育，2010（30）：67-68
[4]熊偉，侯傳教等. Multisim7電路設計與仿真應用[M]. 北京：清華大學出版社，2005.7
[5]王靖. Proteus仿真在模擬電子技術課程中的應用[J]. 電腦知識與技術 2009.7（05）：33-34
虛擬仿真技術教學范文6
關鍵詞：虛擬仿真；實驗教學；材料學科
中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）27-0267-02
一、引言
實驗教學是工科院校歷來特別重視的教學環節，實驗教學是培養材料學科高素質人才的重要實踐性環節，擔負著培養學生動手能力和創新實踐能力的職責，尤其是實驗性質特別明顯的材料學科更是如此。當前，國內多數開設材料科學與工程一級學科的高校均實行大類培養，對所有材料學科的本科生均開設了諸多專業基礎課。由于實驗教學內容的多樣性和破壞性，其呈現出課時多、班級多、實驗項目多、實驗消耗大、耗時長、設備儀器復雜和占地面積較多等特征。尤其在招生規模擴大和實行小班分組教學之后，使得實驗教學的困境越發明顯，實驗教學經常呈現顧此失彼、疲于奔命的情況。
二、傳統實驗教學存在問題
當前，傳統的實驗教學體系具有一定的局限性，表現在以下幾個方面：（1）培養方式一成不變，學生在接受實驗授課時為“多對一”的培養模式，也就是一個老師要為一個班甚至一個學院來做服務；（2）由于課時關系，在有限的課堂時間內，學生的接受能力有限，難以在有限時間內充分理解課程內容和實踐環節，經常是一知半解，課后的習題和報告冊也是草草了事，效果非常不好；（3）學生在實驗課堂上很少有參與感，親身感覺還不夠到位；（4）實驗教師隊伍整體水平還不夠高，個別教師長期為一線實驗操作人員，難以科學地、直觀地展示所有教學內容，展示的深度和廣度還不夠；（5）實驗教學資源平臺各司其政，實驗教學示范中心的優質數字化資源沒有充分系統化和條理化，各個平臺上的教學資源不能得到有效共享，沒有使其社會效益和經濟效益得到最大化的利用。
三、虛擬仿真在實驗教學中的應用
近些年逐漸興起的虛擬仿真技術日益成熟，也逐漸應用于實驗教學中來。虛擬現實（VR）技術、增強現實（AR）技術和混合現實（MR）技術的逐漸興起可以利用計算機生成模擬環境，將多源信息的交互式三維動態視景和實體行為的系統仿真，能夠生成近似真實環境的視覺、聽覺、觸覺、感覺等感知信息的虛擬環境，使用戶沉浸到該環境中，實現虛擬世界與現實世界的混合世界體驗，達到虛擬仿真的終極形態。美國學者Ivan Sutherland提出虛擬現實技術概念的雛形，其是利用計算機生成一種三維模擬環境，通過各種傳感設備和輸入輸出設備，使得用戶有親身經歷的感覺。基于虛擬現實技術的力學性能實驗可以使得學生在客戶端下載APP或者在電腦前就可以完成以前必須進入實驗室才能完成的實驗課程項目。借助專用設備和虛擬仿真技術具有的多感知性和模擬的浸沒感，使得用戶感到自己以第一主角的身份存在于模擬環境中，借助理想的模擬環境完全投入到三維虛擬世界中去。而且，學生能夠在體驗過程中感受到最為重點和直觀的知識點，使學生的學習效率更高。同時，虛擬仿真技術在力學性能實驗中的應用使得現有實驗臺套數不足和實驗教師不足的情況得以緩解。而且，整個實驗的過程可重復性好，數據穩定，學生對實驗掌握得更好。
四、材料學科的虛擬仿真課堂建設
1.虛擬仿真課堂構成。材料學科虛擬仿真實驗課堂建設包括管理和虛擬仿真實驗系統兩個部分，如圖1所示，其中，管理包括材料學科實驗課堂的學生管理、實物實驗預約申請和結果評定；虛擬系統指的是具體的虛擬實驗項目建設，每一個實驗項目包括全局演示、指導教師操作演示、主觀操作模擬實驗和互動交流四個部分。
2.虛擬仿真課堂功能。進入虛擬仿真課堂主界面后，選擇不同模塊進入不同的虛擬仿真實驗項目，例如：《材料科學基礎》實驗中的原子堆垛方式、三元相圖和《材料的力學性能》實驗中的斷裂韌性試驗等內容，每個實驗項目都包含以下內容：（1）全局展示：在虛擬仿真課堂開始，對實驗中展示具體實驗項目的基本原理、實驗依據、設備操作步驟、試驗方法制定過程、數據結果格式進行全局展示。學生可以通過原理展示對整個實驗過程有一個總體的把握。（2）指導教師操作演示：在掌握原理之后，實驗教師通過規范的實驗操作步驟對具體的細節內容進行進一步的講解，利用虛擬課堂中便捷的圖文并茂的方式，使得學生快速、有效了解實驗過程及數據結果處理方法。（3）主觀操作模擬實驗：這一部分是整個虛擬仿真課堂的核心部分，學生在客戶端通過自行操作進行實驗學習，操作錯誤會及時給出錯誤提示，并解釋原因。學生可以通過自行設置樣品尺寸、試驗參數、變形條件、環境溫度等信息，從而得到不同的試驗結果，并輔助以實物實驗的視頻資料作為參考，最終提交實驗報告，系統自動進行打分排名。（4）互動交流：學生在虛擬仿真課堂中遇到的問題和疑難點通過在線與實驗教師進行交流或者通過學生之間進行分享，教師實時可以監測學生的虛擬實驗進度及出錯情況，優選出錯率最多的部分進行著重講解。
五、使用效果及未來展望
