虛擬技術論文范例

1虛擬展示開啟展示設計的新時代

美國休斯敦大學建設了“虛擬物理實踐室”，該實驗室可以通過虛擬手段模仿物體間的萬有引力，通過數據來修改引力的大小、方向，并能模擬出這些改變所導致的各種物理現象，這可使學生對這一物理知識獲得直觀的深刻理解。美國印第安納州大學運用桌面型VR模擬地球和太陽之間的關系，使學生更好地理解相關知識。北京航空航天大學是國內較早進行虛擬研究的高校，他們在研究相關基礎知識的同時重點研究虛擬環境中物體的特征表現。將虛擬設計較好地應用到虛擬展示教學中的是中國地質大學的網上虛擬晶體結構模型室。該模型室運用web技術，學生通過網絡進入到這個模型室后，可通過計算機控制虛擬空間，做各種交互動作，如打開某個模型柜、關閉某個抽屜等。另外，西北工業大學CAD／CAM研究中心、上海交通大學圖像處理模式識別研究所、安徽大學電子工程與信息科學系等單位也進行了一些類似的研究工作和嘗試。虛擬技術作為一種新型教學手段已越來越為人們所熟知，現代設計領域包括展示設計也開始接觸并應用到虛擬技術，一方面通過技術的優越性使傳統展示設計的空間和時間擴大；另一方面由于可傳遞信息量的增多，使得原來一些不可能在現實中展示的內容得以展示。例如，利用虛擬展示技術呈現逼真的三維室內效果圖，讓用戶預先體驗家居環境。與此同時，虛擬展示在家居裝飾、汽車、電子類產品、服裝品展示等方面也得到廣泛運用。然而，虛擬現實技術尚不成熟且設備較為昂貴。因此，虛擬技術并非隨處可用而又用得很好，目前國內高校只有少數研究和應用，且主要是用來解決自然學科中一些在實驗環境中不確定和不安全的技術問題。其實，在現代展示設計教學中，也可以借助現有的各種虛擬技術，運用計算機和虛擬軟件來進行虛擬展示設計。這不僅能擴大虛擬技術的使用領域，而且為現代展示設計提供了一個新的手段和方法。研究和發展虛擬展示技術在展示設計課程中的應用具有一定的現實意義。

2展示設計教學現狀

“展示設計”作為現代藝術設計領域一門重要的核心課程，在多年的專業教學發展中已經形成了一套較為成熟的教學手段和方法，但隨著信息技術的不斷發展和現代教學體系的日益豐富，“展示設計”現有的教學方式在實際教學實踐中已不能滿足相關需要，主要表現在以下幾個方面。

2．1學生學習興趣不高

學生學習興趣不高，作業缺乏想象力和創造力。目前高校的“展示設計”課程教學多在教室中利用投影儀進行教學，僅能提供事先收集好的圖片，學生還是扮演觀眾的角色，被動地接受這些信息，這種缺乏主動參與的學習方式使學生逐漸喪失學習的主動性，從而影響學生想象力和創造力的發揮。

2．2學生動手能力不強

1.虛擬現實技術的含義

虛擬現實技術是基于現代計算技術的綜合性較強的信息技術，興起于本世紀初期，發展勢頭良好，具有高度的實際應用價值。虛擬現實技術主要立足于虛擬與現實的關系轉換，通過將圖形學、計算機技術以及人工智能技術三者融合，輸入現實工程的各項具體參數，在計算機上形成虛擬的三維模型，賦予設計方案更多的變動空間，顛覆了傳統的交互方法，臨場感更加強烈，高度的構想性更是賦予了虛擬現實技術理想的浸沒感，虛擬與現實之間的自然反饋更加明顯而強烈。雖然虛擬現實技術具有高度的實用價值，然而我國由于計算機技術的限制，在實際應用方面發展較為緩慢，最初是應用于城市設計方面，所取得的設計效果非常理想，然而城市設計注重的是實用性與功能性，這與風景園林設計存在本質上的區別，雖然目前虛擬現實技術在風景園林設計運用當中尚欠缺足夠成熟的經驗，然而整體的發展前景是比較樂觀的。

2.虛擬現實技術在風景園林設計中的應用現狀

2.1三維模型初步發展

風景園林設計與其他的建筑工程設計存在較的區別，對環境變化有著更高的靈敏度要求，所以要求設計人員在進行設計之前就對周圍環境有一個較為全面的概念。在虛擬現實技術出現之前，為了滿足上述的設計要求，設計人員采用的是建立沙盤進行分析，然而嚴謹性不足，將人的主觀感受與設計理念分隔開來使得風景園林設計方案存在先天的不足。虛擬現實技術是在計算機技術的基礎上，創建三維模型，將人的主觀感受與設計理念緊緊相連，三維模型的核心技術原理就是數學幾何表達形式，由多個單面組成，單面數量與所模擬的實物體態復雜性成正比例關系，如：風景園林設計當中常涉及到的石頭與假山等，體態復雜性非常高，運用計算機技術進行模擬的難度也較大。當前，我國的虛擬現實技術在三維模型方面取得了初步的進展，理論上可以實現對體態復雜的實物的外觀模擬，只是由于單面數量較多，所需的模擬時間較長，隨著計算技術的發展，三維模型勢必會得到更高程度的完善。

2.2圖形語言與虛擬場景的進步

虛擬現實技術圖形語言與虛擬場景的實現主要是基于VRML以及3DSMAX兩種技術，這也是現代計算機技術發展的產物。VRML通過虛擬技術以圖形語言的方式描繪出風景園林的建成效果，搭建虛擬世界，設計人員可在這個虛擬世界當中發現原有設計方案的不足并加以改進，轉變設計理念，與傳統的手工繪圖方法相比較，具有更高的嚴謹性。而3DSMAX比VRML技術更為先進，輸入與輸出的轉換更為方便，通過攝像頭還可以實現虛擬場景內的導航效果，瀏覽內容更加豐富，根據人體的感受對風景園林設計的具體參數進行變更，落實到細節方面，促使風景園林設計在美感與調理兩個方面實現更加完美的平衡。此外，由于風景園林最大的存在意義在于其觀賞性，寒暑更迭，四季變換，園林內的主體色彩也會發生巨大的變化，圖形語言與虛擬場景的進步實現了以四季的變換為標準進行色彩編輯的想法，強化風景園林設計的美感特性。

1采用虛擬實驗管理平臺和現有硬件實驗設備的對比研究

在傳統的實驗教學中，依賴的是硬件實驗設備，這種實驗設備價格昂貴，建設一個實驗室至少需要30～40萬元，在使用的過程中因為學生不能夠熟練操作實驗設備和儀器，容易造成損壞，維護費用也很高，使得很多實驗教學很難開展。虛擬實驗管理平臺(建設成本大大低于硬件實驗室)放置在學校的網絡服務器中即可，依靠信息技術在計算機上最大程度地模擬出與硬件實驗相同的實驗環境，并且提供實驗教學和管理一體化功能。平臺內可以由教師設計驗證性典型實驗并制定實驗評分標準，平臺會根據學生實際實驗情況并依據評分標準計算出學生實驗成績和學生在實驗過程中出現的錯誤及存在的問題，教師再針對性普遍存在的問題進行講解，做到教學重點突出。虛擬實驗管理平臺內部具有各種電子元器件和儀器儀表用以進行設計、連接、配置和調試，并可以根據需要進行添加，器件庫比硬件實驗室配備更加豐富。只要具備網絡，學生可以利用任何能夠支配的時間反復設計電子技術實驗，即使是多個班級的學生同時做實驗也可以，這樣就解決了實驗時間和實驗場所受限的問題，實驗過程不會造成設備的損耗;平臺內部含有幫助功能，學生在自主實驗過程中遇到問題可以自行查詢解決問題，增強了學生的自學能力。

2采用虛擬實驗管理平臺和虛擬仿真軟件的對比研究

虛擬仿真軟件中元件采用的是元器件符號，儀器儀表采用例化的符號，界面方便整潔、易于調試，但是對于學生認知的能力幫助不大;虛擬實驗管理平臺內部的元器件和儀表儀器，是按照實際器件模型來進行建模。比如對于電阻來說，采用和實際實物相同的色環電阻，這對于學生認識實驗器件和設備具有很大的幫助作用，對于儀器儀表也都是采用和實際儀表相同的操作界面，直觀性強，可操作性高，避免了學生在實際實物操作過程中因為不熟悉實驗設備而產生損失。虛擬實驗管理平臺中，在設計搭建電路之前要考慮元器件在整個區域的排放位置，如果擺放不正確就需要刪除后重新搭建，這類似于在實際面包板中搭建電路，在設計電路之前必須先對整體進行布局思考;在仿真軟件中搭建電路的整體擺放特別方便，如果有錯誤也可以進行整體移動。從這一點來說，采用虛擬實驗管理平臺沒有采用虛擬仿真軟件方便快捷，但是有利于學生提前思考能力的培養，盡量把問題解決在發生之前。對于虛擬實驗管理平臺和虛擬仿真軟件相比，仿真軟件的功能更強大，虛擬實驗管理平臺更加針對學生日常實驗，而仿真軟件更針對學生進行大型設計。在仿真軟件中，如果有兩條導線相連一般通過節點的方式，在虛擬實驗管理平臺中一般通過接到連接的器件管腳的方式，因為在實際中用面包板，不能夠使用裸線，因此它們之間的相連是通過接到對應器件節點的方式。針對模擬電子技術課程中的三極管放大電路分別采用虛擬仿真軟件和虛擬實驗管理平臺進行實驗，并在學生實驗后針對這兩種方法和采用硬件實驗進行了比較，95%以上的學生認為采用虛擬實驗管理平臺的方式比采用虛擬仿真軟件的方式更加接近真實實驗環境，如果能在課程實驗中先進行虛擬平臺實驗，再進行真實實驗互補的實驗的模式能更加有效地促進實驗能力。

3結論

在傳統的教學模式中，通常采用的是教師先講授理論然后到實驗室做實驗的方式;采用虛擬實驗管理平臺，可以讓學生在學習新知識之前，先通過網絡在課前做實驗，對于要學習的內容有了一定的了解，然后再由教師講解，最后到真實的實驗室做實驗，符合“學、教、做”一體化的教學模式，更能夠調動學生學習的積極性和能動性。伴隨著信息技術的不斷發展，在電子技術專業中使用電子虛擬實驗平臺成為實驗教學的必備手段和發展方向，采用虛實結合的方式，從而推進電子技術專業教學方式的改革。

作者：修娜 單位：青島職業技術學院軟件與服務外包學院

一、虛擬現實技術的概念與應用現狀

結合虛擬技術的特征和它在產品展示中的一些應用實例，從中我們可以了解到，基于虛擬技術的家電產品展示設計是將家電產品設計成虛擬的模型，并整合聲音、視頻、圖像、動畫等新媒體元素，營造具有沉浸性、交互性、構想性的虛擬的展示環境，在這樣的環境中消費者可以對虛擬展示的家電產品進行放大、縮小、旋轉等全方位的觀察，還可以完成改變顏色、造型及材質等一系列的設計動作，結合必要的一些設備實現家電產品工作原理、工作過程等功能。。由此可見基于虛擬現實技術的家電產品展示不僅僅是一個動畫演示媒體，還是一個開放、互動且具有一定展示設計功能的虛擬場景。

二、虛擬現實技術在家電產品展示設計中的應用優勢與價值

隨著社會經濟的發展科技的進步，在高速發展的經濟時代的今天，人們對目前生活具有極大的便利性追求，網絡信息充斥著各個角落，帶給了我們極大的便利性，傳統的靜態的產品展示極大阻礙了人們的視線。傳統的展示方式，已經讓人們產生了審美的疲勞，已經不能夠滿足當代產品展示的基本需求，不能夠體現產品的展示獨特性、創新性和藝術性。使得人們只有親自去購買現場才能夠了解和體驗產品屬性。產品虛擬展示設計可以利用計算機技術營造出一個仿真的虛幻的壞境，設計者可以通過漫游動畫、三維效果圖等方法來展示產品設計效果，讓決策者、設計者以及消費者來感受、認識、理解和評價。傳統展示方法有一個類似的缺點，就是不能以人的視角深入其中，得不到全方面的設計效果和觀察，而應用虛擬現實可以很好的做到這些。消費者可以從不同角度，實時真實互動地看到產品設計效果，虛擬展示是一種交互體驗性、便利性相結合的新型展示手段，極大的滿足了經濟信息時代人們的需求。

（一）虛擬現實技術可以自由、人性化的互動式體驗

目前，在市場銷售活動中，家電產品的展示比較廣泛的應用展示方式仍然是實物展示。但家電產品不同于其他的產品，促成消費者購買家電的眾多要素中品牌口碑、技術領先、產品功能、安全性能、外觀設計、產品質量、綠色環保、節能效果前8項指標使其無法全面的開放式的展示，一般消費者在觀察及選購的時候自由度較低，不能夠獲得最佳的體驗感。而基于虛擬現實技術的小家電產品虛擬展示方式更注重消費者體驗，更關注提升用戶的自由感知。在虛擬家電產品展示中，虛擬現實技術引入家電產品展示效果更加逼真，消費者可以根據需要放大細節，變換視角，實時修改顏色、造型、材質，從而挑選自己喜歡的款式進行交互式體驗等，同時還可以通過網絡與其他在線的消費者交流經驗，從而可以在愉快輕松的體驗中產生購買的欲望、堅定購買信心。消費者還可以及時與設計者進行溝通、探討設計中存在的問題，進行協同化、協作化交流，這也是傳統的實物展示和網絡靜態的圖片展示無法比擬的，這也是較多消費者較喜愛的演示方式?；谔摂M現實技術的展示設計帶來新奇、人性化且自由的互動式體驗方法也有助于發掘潛在消費者。

（二）連續、直觀的視覺效果

一、虛擬仿真技術應用于建筑工程技術課程教學的分析

1.采用虛擬仿真技術是解決教學改革難題的重要和有效的手段。

高職院校注重培養學生實踐操作技能和勇于改革創新的能力，要求學生能夠較快地適應生產第一線的崗位技能工作，是高職學院畢業生在人才市場競爭中所必備的條件，所以搞好實踐教學，并為學生創造一個發揮想象空間的氛圍是很必要的。隨著虛擬仿真技術的在教學中的應用和發展，實訓教學內容、實訓教學手段、實訓教學設備逐漸發生變革。傳統的校內、校外集中或分散實訓基地模式將轉向校內外與虛擬仿真實訓相結合的實訓模式方向發展。通過傳統實訓和虛擬仿真實訓的融合，相輔相成，相互補充，融入信息化要素的實訓基地建設，符合現代職業教育教學技能的發展要求，使學生由淺入深、循序漸進地掌握工程施工的施工工序及工藝流程等施工方法和技能，從而滿足學生在不同培養階段的需要，為促進教學質量和人才培養質量的全面提高起到積極的作用，為高職院校課程改革提供了重要支撐。

2.利用虛擬仿真技術構建建筑工程技術教學中虛擬實訓室的優勢。

依托校園網，利用現代教育技術構建的建筑工程類虛擬實訓室，能夠對建筑工程類核心課程的教學起到真正的服務作用。虛擬實訓室的構建過程同時也是一個現代信息技術在職業教育教學中運用的過程，其建立在一定的教學理論基礎上，依托專業理論知識同時也可以促進理論知識學習。教師通過形象生動的三維數據模型，可以讓學生更好的理解施工各階段的工藝流程，將單調的理論學習上升為可激發學生學習興趣、思考熱情，激發三維空間想象能力和創新思維的學習，讓學生更快更好的掌握專業知識。其次，通過計算機網絡傳輸，教師的授課也不局限于傳統教室，而是延伸到無限的互聯網終端，最大限度提供了課堂的開放度。同時，虛擬實訓室的開發構建也在一定程度上緩解了高職實訓基地建設條件有限的實際困難?？傊\用現代教育技術進行建筑工程類專業的信息化資源建設，特別是虛擬仿真實訓室的建設將是克服人才培養瓶頸，節約辦學成本、解決師資力量不足，提高人才培養質量，促進教學手段和教學內容改革的不二選擇。通過該虛擬實訓室的建設可以改變傳統意義上的課堂授課模式，是構建在新型信息化環境下的高職院校現代教育技術教學新模式。

二、建筑工程技術課程虛擬實訓室的構建與開發

1.虛擬實訓室的系統組成。

1現有典型的工業設計流程

真正意義上的產品數字化樣機是將CAID、CAD、CAM三者聯系在一起。由于CAD/CAM作為產品設計和制造的核心模塊，其數字化樣機研究已經比較成熟。而作為產品設計的前期階段CAID環節，還存在著大量的CAID和CAD工作流程混淆、流程中斷等現實問題需要思考、解決?，F有典型的工業設計流程一般開始于創意，通常先用手繪草圖來表達設計概念，再通過三維造型渲染輸出靜態的效果圖來進行設計方案評估。在二維圖紙很難充分交流設計思想的情況下，實物模型仍然是將設計思想物化的唯一途徑。因此，在概念設計完成后，可以用油泥或合成材料制作小比例的物理模型，用于對概念設計的評估。在完成對小比例的物理模型的評估和修改后，用三維掃描儀對油泥模型進行掃描，并利用逆向工程軟件進行數據處理，最后完成三維數據。隨著產品設計過程的深入，為了從外觀、功能、結構等各方面最終確認是否符合設計效果，需要建立多種相應的物理樣機，有時還需要制作全尺寸的樣車模型用于評估和驗證。當通過評估和驗證后發現設計缺陷時，則又需要返回前一階段，對設計數據進行修改，并再次通過物理樣機進行驗證。在實際工作中，這樣一個過程可能會反復進行，直至最終設計結束。

2VR技術對產品工業設計的影響

典型的工業設計過程通常都是基于物理樣機，在設計和試制過程中難以避免地會陷入反復試錯的設計循環之中，這就將直接導致人力、物力的浪費和開發周期的延長。如果利用虛擬現實技術則可以減少設計過程中物理模型的數量，通過應用虛擬現實技術使產品設計的各個階段實現可視化，可以對產品的造型、材料、人機工程、裝配、檢修過程、模擬仿真、加工工藝性能等進行預測及交互式的評價和優化。由于它靈活的特性，則可對其進行實時修改和評估，使設計師、工程師、市場營銷人員、業主或其他參與者之間的交流更順暢，從而簡化設計流程，提高設計效率，給產品設計帶來全新的理念和方式。

2.1工業設計方案展示與評估

在傳統的工業設計中，設計師主要用平面的手繪圖或者不同角度的三維效果圖來表達設計思想、展示設計成果。而基于虛擬現實技術的工業設計則打破了傳統的設計模式，在沉浸式的虛擬現實環境下，交互展示設計方案，更關注用戶的體驗感，而非產品本身。在進行設計評估時，在虛擬環境中利用專業設備（3D眼鏡、頭盔顯示器、交互式手柄、數據手套等）進行交互，從而獲得逼真的體驗感。全尺寸的車輛外觀、內裝及司機室的三維立體影像能實時地顯示，甚至還可以邀請專家和業主一起參與到設計中來，通過手持控制終端激發預設的參數命令對車輛的造型、色彩、裝飾風格等進行直觀的選擇與搭配，親自體驗產品的最終效果，并對模型提出修改意見，實時觀察設計和修改過程。

2.2人機工程分析

1當前高職院校計算機教學發展現狀

通過對當前職業院校計算機教學現狀的分析，可以發現，計算機教學在基礎教學方面取得了一定的成績，但是，隨著高職院校規模的不斷擴張，招生數量在持續攀升，使得計算機教學面臨諸多亟需解決的問題。其中比較突出的就是教學設備規模無法滿足課程實踐的真正需求，使得高職院校的攪蒜機教學整體水平停留在不高的水平，對整個院校的健康、穩定的發展產生極大阻力。另外，隨著計算機教學改革的不斷深入，對于實驗室的總體水平提出新的要求，要突破單個系統的限制，發展為多種操作及應用環境并存的局面，因此，傳統的教學模式彰顯不足，很難滿足新時期教學目標的完成，需要對教學模式和方法進行改變，以自身實際情況為前提，更新教學途徑，在根本上保證高職院校學生培養目標的順利實現。

2虛擬技術在計算機教學中的具體運用介紹

2.1對計算機維護實驗應用虛擬技術的探討

眾所周知，在運用計算機的過程中，一旦對計算機進行格式化操作，或者是分區操作，抑或是執行系統安裝，這樣的操作都會在不同程度上損壞硬件，長此以往，就會縮短計算機的使用周期。此時，如果充分利用虛擬技術，在計算機維護中進行全面分析，能夠實現問題的有效解決。借助虛擬化技術，學生可以獲取一個操作環境，學生在這個背景下，能夠隨意進行相關操作，即使出現問題，也不會對整個計算機的系統產生任何破損，這樣做的好處是使學生掌握了學科技術，也在很大程度上確保了計算機整個硬件處于較為安全的環境中運行。

2.2對虛擬化操作系統進行的分析和實驗

對于高職院校，其計算機教學目標和任務區別與普通高校，教學內容較全面，知識點比較復雜，為此，針對操作系統，涉及諸多教學實驗。一旦借助當前的計算機進行操作系統的試驗，如果發生任何操作不當，就會影響計算機的系統試驗效果。但是，虛擬技術就能彌補這一缺點，在虛擬的環境中，很多機器會產生于硬盤與內存中，各種處于獨立的狀態，各自互不干涉和影響，能夠保證任務和試驗的順利完成。另外，虛擬計算機和真實計算器呈現各自工作的狀態，不會出現互相影響的狀態，不管哪一部分出現問題，其它的機器都不會遭受破壞或者負面影響，由此可見，借助虛擬技術進行的操作系統試驗，具有較為便捷的優勢，能夠較大幅度地實現對計算機的有效防護。

1威脅計算機網絡安全問題的因素

1.1非法授權訪問

非法授權訪問是指有些人利用調試計算機程序和熟練編寫程序的技巧非法獲得了對企業、公司或個人網絡文件的訪問權限，侵入到其內部網絡的一種違法犯罪行為。其侵入的目的主要是為了取得使用系統的寫作權、存儲權和訪問權另外存儲內容的權限，進而作為其進入其他系統的跳板，甚至蓄意破壞這個系統，最終使得其喪失服務的能力。

1.2自然威脅因素

對于自然威脅，可能是由自然災害、電磁輻射、網絡設備自然老化和惡劣的場地環境等引起的。這些偶然因素可能也會直接或間接影響到計算機網絡的安全。

1.3計算機中病毒的威脅

所謂計算機病毒是指在計算機的程序中插入能破壞計算機數據和功能，并影響計算機的正常使用且能自我進行復制的一組指令或代碼。如常見的蠕蟲病毒，就是利用計算機中應用系統和操作程序中的漏洞對其進行了主動的攻擊。此病毒在具有高破壞性、高傳播性和隱藏性極好的病毒通病的同時，也具有自己特有的一些像只存在于內存之中，從而對網絡造成拒絕服務，以及會和黑客技術相結合的特征。除此之外，還有一些常見的極具破壞性的病毒，例如，意大利香腸病毒，有宏病毒等。