虚拟仿真技术的应用精选(九篇)

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第1篇：虚拟仿真技术的应用范文

关键词:虚拟仿真;高职教育;建筑工程;实训教学

我国正处于社会信息化深入发展阶段，传统建筑业也在进行自我革新，朝着工业化、信息化以及智能化发展，衍生出工业装配式技术、BIM信息模型技术等。高职教育也在不断探索新技术新方法，2006年，教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高［2006］16号)中就实训基地建设方面提出了要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。2017年，国务院印发《国家教育事业发展“十三五”规划》中明确指出我国教育进入高质量新阶段，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。高职建筑工程技术专业需适应时代的变迁与行业的发展。对此，本文将结合南京城市职业学院建设中的虚拟仿真实训体系探讨这项技术在建筑工程专业中的应用。

一、虚拟仿真技术在建筑工程专业实训体系中的应用

(一)高职建筑工程技术专业实训的困境简单来说，建筑工程技术专业培养的是基于施工员岗位的“懂建筑、精施工、会管理”的高素质技术技能人才，实训体系在整个人才培养方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行业的特殊性，校内外实训基地的建设都普遍存在困难。校内实训基地受限于场地和经费，难以重现建筑过程中各项技术，即使一些条件较好、投入较多的学校，建设的一些实训项目也是以展示观摩为主，动手实践部分较少;采购的设备数量有限，难以满足全部学生的操作需求;一些操作难以反复，不利于学生探究性学习。在校外实习基地方面，由于建筑项目周期长并且具有一次性特征，工程进度难以和课程学习相匹配。此外，考虑施工现场的安全隐患和企业自身的经济效益，企业难以多次接待学生短期的参观学习。基于以上困境，不少高职院校建筑工程专业更像是简配版本科土木工程的“学科型”教学体系，工学结合不紧密，学生难以将学到的理论知识运用到实际工作岗位中去。

(二)虚拟现实技术的分类基于以上因素考虑，有必要将虚拟仿真技术融入专业的实训体系建设。虚拟仿真技术主要有以下三种类型:1．桌面虚拟仿真系统利用平面显示器呈现立体的虚拟环境，通常将施工二维平面图纸转换为三维模型，学生可通过鼠标等设备与虚拟环境进行交互，可以在环境中进行观察，将抽象的平面概念具象化，也可模拟某项施工技术过程，将书本枯燥生涩的理论知识转换为更容易接受的立体影像。这项技术成本较低，目前也使用得较为广泛。2．全沉浸式虚拟现实系统使用头盔、机械手柄、身体动作追踪等仪器设备将使用者完全沉浸在虚拟的三维环境中，使用者可以精确的与虚拟环境进行交互，视觉、听觉、触觉与实际环境完全隔离，完全置身于虚拟环境中，在虚拟环境中进行操作、体验。这项技术成本较高，很多高职院校虽有投资，但数量有限。3．分布式虚拟系统通过互联网构建一个多用户的虚拟环境平台，采用统一的结构、标准、协议和数据库将不同时间空间的虚拟终端整合，多名用户之间可以自由交互协同工作。这项技术目前在国外使用较多。

(三)构建三阶段虚实结合的实训教学体系建筑工程技术专业学生应具备识读工程施工图纸、查阅相关图集、测量放线的基础技能，参与工程施工、编制施工组织计划及专项施工方案、工程预决算的核心能力以及BIM技术相关的拓展能力。南京城市职业学院建筑工程技术专业根据人才培养目标，以施工员、资料员典型的工作任务、职业标准为依据，构建三阶段虚实结合的实训体系。校内构建虚实结合的实训体系:实训项目较为容易实现的，一般以实体操作为主，例如钢筋加工、绑扎钢筋、全站仪测量等;实训项目周期长，不易反复操作的，以虚拟仿真技术为主，如建筑工程项目施工———专业岗位仿真训练平台。同时，还配有建筑工程项目管理、招投标沙盘实训项目，大型施工现场布置实体模型。虚拟仿真技术填补了核心课程实训的空白，完善了校内实训体系。校外构建三阶段的实习体系。第一阶段认岗。该阶段主要在基础技能的第一学年，学生通过工程制图，建筑结构等课程的学习后，进入一线施工现场，与已学知识进行匹配，对专业和岗位进行感性认知活动。第二阶段跟岗。学生在第二学年学习了核心课程后，在校外实习基地进行为期两周的跟岗实习，在工程施工现场对已学习的核心技能进行验证和反思。第三阶段顶岗。学生在完成学校的所有学习、获得职业资格证书后，真正进入一线，成为一名工作者，用专业技术解决实际问题，完成学生到专业从业人员的过渡。三阶段的实习可以将校内不同阶段虚实结合的专项实训项目整合起来，体会各工序之间的联系，将不同课程融会贯通，提升学生对知识的掌握和技能的运用。

二、虚拟仿真技术在教学中的应用

(一)现有教学方法与学生不匹配随着高考招生制度的不断改革，高职生源不断多样化，学生素质参差不齐，理论基础薄弱，学习主动性不高。传统的课堂教学，即便配合了多媒体资源、信息化教学平台的使用，也很难集中学生的学习注意力。一方面，这样的教学方法本质上还是以教师的灌输为主，学生是被动的接受知识，知识还是被填到大脑中去，一旦填鸭的过程中出现了不理解、听不懂的环节，后面的学习全部崩塌。另一方面，高职学生的学习生涯很少出现学习的高光时刻，学生对自己的学习能力持否定态度，从内心排斥学习，畏难情绪严重，自信心不足。因此，不少学生在社团活动时候大放异彩，在上课学习时，大脑就停止思考。

(二)虚拟仿真技术下的情境化教学根据建构主义学习理论，学生是学习的中心，是知识信息的加工主体。由建构理论衍生出的情境化教学、探究性学习、问题导向等教学方法能够不断挑战学习者已有的知识架构和经验，从而在交互的过程中形成新的知识。学生在活动中主动学习，而教师是建构过程的引路人。虚拟仿真技术下的三维立体虚拟环境，具有沉浸性和交互性特征，学生置身其中，有很强的临场感，促使学生主动获取知识信息。同时，三维具象化的事物降低了学习的难度，增加了学生学习的自信心。以建筑施工组织中的施工现场布置为例，传统的教学中，教师会引用工程案例将场布中涉及的规范进行罗列。由于施工现场涉及多种对象，罗列的规范很多，注意事项琐碎，学生的上课效果较差，难以完成课程目标。在引入了桌面虚拟仿真技术的三维场布软件后，场布理论课程就转变为场布实训项目。项目源自真实施工案例，在教师的指引下，学生依据施工工程所处城市位置、周围道路环境，考虑风向和天气因素，借助软件中已有的各种施工现场的模型(如在建建筑、围挡、道路、临时设施、工程车辆、大型机械等)，对施工现场进行搭建和布置。搭建施工现场的过程就是学习施工现场规范的过程，同时，在搭建的过程中，学生对规范的理解运用各不相同。虚拟环境允许学生按个人理解对学习对象进行操作，观察不同操作下不同的结果，来验证自己对知识信息的接收加工是否正确，这是一个主动学习和修正过程。虚拟仿真技术下的情境教学，大大提高了学生学习的参与度与主动性，提升了学习效果。

(三)虚拟仿真竞赛由于专业的特殊性，高职建筑专业竞赛总体主要集中在建筑工程识图、CAD软件类等，如省级和国家级的技能大赛就有此类赛项。此外，还有一些工程测量和建筑模型类的比赛。而针对专业核心技能的施工技术、施工组织设计以及工程项目管理类较为少见。虚拟仿真技术的出现，降低了这类竞赛的举办难度，只需电脑和网络便可开展。如某BIM施工项目管理应用技能大赛，包含施工组织设计、三维建模及建筑工程项目策划等。以赛促教的同时也为专业营造出浓厚的学习竞争氛围，走出去多比赛也拓宽了学生的眼界，增强了学生的自信心。

三、虚拟仿真技术的困境和发展

(一)虚拟仿真实训室投入成本过高虚拟仿真实训室虽然能够支持建筑工程技术专业不少实训项目，但是建设成本很高。以一款全景沉浸式虚拟仿真系统为例，虽然该设备可以模拟仿真全站仪测量各种不同地形，但建设投入达两百万。同时，随着建筑行业新技术、新工艺的不断发展，虚拟仿真实训项目也面临软硬件的升级改造，后期的运行维护也需要学校持续的投入。

(二)虚拟仿真对空间想象能力的影响虚拟仿真技术利用信息化手段将抽象的符号具象化，建筑工程专业同样要求学生具有将二维图纸转换为三维立体建筑物实体的能力。由于高职学生空间想象能力较差，所以虚拟仿真技术有助于学生的学习，降低学习如建筑构造等课程的难度。但是如果过分依赖虚拟仿真，学生的空间想象能力反而得不到锻炼和提高。这就要求教师在教学时合理使用虚拟仿真这个工具，教学时需要安排学生进行空间转换的思考过程。

(三)虚拟仿真对注意力的影响虚拟技术打造的虚拟环境通过视觉、听觉、体感向学生传递图形、文字、声音等信息。打造沉浸式体验学习的同时也传递了大量丰富的信息，学生会对情境中某些信息产生更强的临场感，投入更多的注意力，而对其他信息的注意力减少，无法实现学习的目的。例如，安全生产课程通过虚拟现实(VR)技术让学生体验了高空坠落、脚手架坍塌等情境，模拟情境很真实，但学生体验到的是坠楼的刺激，反而忽视了安全的意识、课程的目的。所以，在虚拟仿真的学习过程中，教师要加强引导，同时合理设计虚拟仿真学习的脚本和内容。

(四)多用户虚拟仿真环境“ActiveWorld”平台是国外广泛使用的一款多用户虚拟环境。多名不同地点学习者可以在同一个虚拟环境中自由交互、协同工作。目前，国内使用的虚拟仿真项目多为单人、单项。学习者只能与计算机虚拟的环境交互，实训的内容也是较为单一的观察性学习或是操作性学习。虚拟仿真技术应朝着多用户平台发展，虚拟的环境更综合、更完整，学习者彼此之间以虚拟身份共同探索、观察、讨论和分析，开展更富有效果的合作式学习，特别适合远程教学。同时，参与学习的各方可以共同建设虚拟环境，做到共建共享，节约资源，降低成本。

第2篇：虚拟仿真技术的应用范文

医学物理学是把物理学的原理和方法应用于人类疾病预防、诊断、治疗和保健的交叉学科。因学科的交叉性强，医学物理实验在普通物理实验实难于完成，而建设专门医学物理实验室存在诸多方面的困难。现代虚拟仿真技术的出现，为医学物理实验的开展提供了较好的条件。

一 虚拟仿真技术在实验中的优势与特点

虚拟仿真实验是利用计算机仿真技术应用于物理实验教学的一种实验模式。物理实验中所呈现的实验环境和实验仪器都是通过计算机程序软件完全虚拟运行产生的，虽然完全虚拟，但却能通过虚拟的仿真操作， ，获得物理实验的结果，、分析物理实验的结果。帮助学生更快速、有效、准确地揭示自然界的本质和规律。对一些复杂的、危险的、设备购置费用昂贵的实验，在课堂和普通实验室中无法实现实验，如医学物理中的核磁共振实验等一些实验。虚拟仿真实验模式更具有不可替代的独特的实验教学优势。虚拟仿真实验模式的主要特点与优势如下：

1、将改变以教师为中心的传授式教学模式

该模式通过教师指导性的虚拟实验设计和学生自主学习活动的设计，可充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。虚拟仿真技术可增强学生在学习活动中的思考和创新。虚拟现实技术作为一种认知技术，它不仅使学生能够有效地通过观察提出假想，而且，虚拟仿真技术提供的优良的交互性使实验教学系统能够为学生提供必要的反馈，学生成才可自主地、个性化地实现。学生可以通过屏幕提示逐步思考、选择，探索物理现象的本质，大大增强学生的理解力和掌握能力。

2、可更加构成开放性的教学环境。

它可以实现教材、方法、时间和空间等方面的开放性，使学生可以自行设计和选择实验方式，可提供给学生充分发挥想象力的空间；它可以设计以学生探索为主的模式，允许学生探索和建构虚拟环境，充分发挥学生的直觉思维能力、创造思维能力和实际的创造力。虚拟仿真实验可以通过验证型、测试型、设计型、纠错型和创新型等不同形式的训练，培养学生的分析、应用能力和创新能力。

3、可使教学内容更加丰富

虚拟仿真实验可突破时空限制，恰如其分地演示一些复杂、抽象、远离人们日常生活经验、不便直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示科学内涵。这将有利于学生进行扩散思维，有利于学生将已有知识向新知识学习迁移。利用虚拟仿真技术可让学生学习一些实际中具有时间性、可变性、距离性、抽象性且用别的方法很难观察和验证的各种物理现象，使那些抽象、枯燥、难懂的学习内容以生动形象的形式表现出来，可大大增强学生的理解力和掌握能力。虚拟仿真物理实验教学可提高实验过程的可重复性、实验结果的可鉴别性，以及减小技术水平差异带来的影响，能让更多的同学完成高水准的物理实验，对提升实验教学质量将起到促进作用。

4、有利于改进教学方式和手段

教师可通过身临其境的和自主控制的人机交互，由视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应，开展启发式教学；学生可通过自我组织、制定并执行实验计划，进行自我评价，开展适应式学习。运用虚拟现实技术，通过刺激学生的视觉、听觉神经，调动学生的学习积极性和主动性，提高教学效果。

5、能克服新技术更新对实验仪器的淘汰

虚拟仿真实验模式可以克服实验室器件品种、规格和数量不足和仪器损坏的困难，又可以在节约大量昂贵的实验仪器费用的前提下，重复使用并时常更新实验“仪器”。运用虚拟仿真技术，可以将现代科学研究与发展的最新技术所产生的大量教学信息，直接地表现出来，展示于学生眼前，便于学生了解和掌握。现代物理理论的发展使得通常的实验仪器、实验方法远远无法满足现代物理理论的要求，随着现代物理理论日益抽象的内容和形式的多样化，这种变化趋势无疑会越来越大，而虚拟仪器将能弥补其不足。

6、有利于提高实验效率与效果

传统实验模式是在实际的操作中完成物理实验，但在探索性实验中由于需要较长时间的试做过程，学生必须通过在不同的实验条件下，采集与处理足量的数据资料，才有可能在比较与分析的基础上归纳出适当的规律形式。其实际效果是制约了实验教学在时空环境和选题内容上的开放性。而学生凭借现代虚拟仿真技术，在计算机上就能快速地完成该种物理实验，减少了大量枯燥的需要反复进行的步骤雷同的操作，不仅可以提高教学实验测量与显示的精度，而且还将大大节省在此环节上所消耗的时间，学生得以有更多机会去关注与实验任务密切相关的探索性设计问题。同时，它又能解决实验室开放的整体安排发生冲突的问题。

7、可实现实验的远程教学

虚拟仿真物理实验教学，可安装在远程服务器上的网络版本，学生可以利用自己适合的时间在本地计算机上完成实验过程。虚拟仿真实验更易实现基于网络的远程实验模式 ，教师可实现远程教学与答疑。这种实验教学，一方面可以通过B/ S 模式架构因特网上仿真物理实验的动态网页，实现多名异地学生同时在线实验，其新颖的实验方式也极易唤起学生的合作学习兴趣；另一方面可以搭建诸如BBS、在线答疑等形式的师生之间或学生之间互动的平台，这个网络平台将便于彼此之间交流实验中的问题与体会，增强合作学习的时空开放性，有利于团队合作精神的培养和实验教学目标的实现。通过局域网实现交互式远程教学， 高水平的名师由一校“独占”资源变为多校“共享”，促进了物理实验教学水平的普遍提高。

二 虚拟仿真技术在医学物理实验中应探讨的几个问题

虚拟仿真技术是近些年才应用于教育教学，与传统的教学方法和理念相比，在观念和理念都需改变。在目前虚拟仿真技术在医学物理实验的应用过程中，还有以下一些问题亟待解决。

1、虚拟仿真医学物理实验软件的开发

虚拟仿真实验要应用于医学物理实验教学，首先必须要开发一套实验的虚拟仿真的应用软件，该应用软件应能体现某个物理理论与物理现象，反映实验与理论的内在联系。虚拟仿真实验教学可以借助于计算机虚拟仿真软件呈现实验仪器与实验场景，交互式地向学生展示实验设备的外观与内部工作过程，使物理实验现象呈现在学生面前，从而得到更好的效果。

2、教师要转变教学观念

虚拟仿真实验教学将会极大地促使教学观念发生变化，从以教师为中心的授课形式改变为以学生为中心的个性化教学、合作化教学；学生由“要我学”转变为“我要学”，变“被动听讲”为“主动学习”， 由传统“教材控制”转变为“学习者控制”，在虚拟现实环境中主动参与、自我探究来构建知识结构。

3、对教师业务水平要求较高

虚拟仿真实验教学要很好实施，必须提高教师的业务水平与能力。教师必需要掌握虚拟仿真技术与现代化教学手段；设计性好虚拟仿真形式的物理实验，探索对学生的虚拟仿真实验监控、引导和及时掌握完成情况的方法；研究对学生进行虚拟仿真形式的物理实验的水平和能力的评价和考核方式，尤其是对实验中的创新性能力如何评定成绩等。因此，新型的虚拟仿真实验教学的考核方法与指标也是一个需要研究的课题。

三 发何在医学物理实验教学中制作虚拟仿真实验

我校是一所卫生类职业学校，学校没有设置普通物理实验室，在医学物理实验教学中，只能通过虚拟仿真技术来实现实验。如在讲授透镜成像的实验时我通过FLASH制做了透镜成像小实验，如图1，学生虽然没有通过实际镜片成像，但以很直观地了解了透镜的成像特性。除了自已制作简单的物理小实验的同时，我也利用《仿真物理实验室》来设置物理实验。通过《仿真物理实验室》让物理实验教学变的轻松简单。

第3篇：虚拟仿真技术的应用范文

[关键词] 虚拟；仿真；穹顶；悬索预应力；玻璃幕墙

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

（一）工程概况

全国组织干部学院E区结构设计复杂，采用型钢混凝土框架-剪力墙混合结构、钢桁架结构、预应力悬索钢结构和穹顶钢结构等多种结构形式。

1屋面穹顶钢结构采用全隐框玻璃幕墙，共约3000 m2，幕墙玻璃采用8+1.52PVB+8mm和10+1.52PVB+10mm两种钢化夹胶玻璃，穹顶最顶部水平位置采用10+1.52PVB+10mm玻璃，共计32块；开启扇玻璃共3排，即第8排、第9排和最底部1排，共计144块；其它玻璃共计476块，合计穹顶夹胶玻璃为652块，每块玻璃面积约4.0m2至5.3 m2不等，玻璃自重约250/块。

2 屋面穹顶高42.3m，施工中设计图纸变更，在E区钢桁架层与屋面穹顶之间增加一层悬索预应力钢结构层，即多功能厅（二层）上增加屋面花园平台（五层）。

悬索预应力钢结构平台（图4中红色虚线部分）整体形状为圆环形，由24榀钢桁架以15°角度成放射状均匀布置，圆环直径28.90m，内圆环镂空，直径7.30m，桁架高1.80m，上下弦为焊接H型钢，中间为三根无缝钢管与之焊接相连，每榀重量为6.1t，长10.7m。结构的下层由环向拉索和径向拉索组成，构成稳定的空间结构受力体系。

3、E区屋面造型独特，穹顶钢结构及玻璃幕墙、悬索预应力钢结构层施工复杂，需利用虚拟仿真施工技术，对其施工及各阶段受力情况、安装精度、构件尺寸等进行详细的分析研究，并优化设计、施工方案，以达到最好的工程效果。

3.1 为达到屋面穹顶完美的半球体效果，利用仿真技术，通过建立三维模型，确定玻璃幕墙空间分格尺寸，逐一确定每块玻璃的具体加工、安装尺寸；

3.2 施工前，为确保悬索预应力钢结构质量安全可靠，对空间张弦结构施工进行仿真计算，模拟悬索预应力张拉，确保整个钢平台的施工万无一失；

3.3 为确保原竣工日期的实现，项目部成立QC小组进行现场攻关，利用虚拟仿真施工技术，对比模拟钢桁架层、悬索预应力钢结构平台层、屋面穹顶施工工序，比选、优化施工方案，从而确保了最终竣工工期目标的实现。

（二）施工难点

1 本工程E区复杂的建筑造型和钢结构大跨度空间的设计，给穹顶玻璃幕墙的施工带来很大难度。

1.1 屋面穹顶半球体造型，采用平面幕墙玻璃达到曲面圆弧效果，确定空间分格位置、大小难度大。

1.2 玻璃规格形状多样，加工难度大。

穹顶全部为钢结构，弧形钢梁放射性设计致使幕墙玻璃成梯形规格，玻璃尺寸由上至下逐层递变。同时，考虑钢结构施工偏差，幕墙玻璃无法提前批量加工，必须在钢构件焊接完对每个位置的玻璃尺寸现场实量、定位编号，加工周期长。

1.3 幕墙玻璃吊装难度大

本工程穹顶位于建筑物的中心位置，且幕墙玻璃单片面积最大的为5.3m2，施工时既要考虑汽车吊吊臂倾斜角度，又要保证玻璃本身不被损坏。同时，汽车吊无法覆盖的区域还要由人工进行二次倒运。

1.4 穹顶打胶质量要求高

五层屋面花园平台位于穹顶以内，雨水和积雪会完全淋洒在穹顶上，所以玻璃缝隙及遮阳铝板打胶质量要求高，任何一点质量隐患都会造成穹顶漏水。

2 模拟仿真受力计算多。

本工程悬索预应力钢结构造型新颖独特、受力复杂，预应力钢结构从结构的拼装，到预应力张拉完成以及最后支撑架的拆除，其间经历很多受力状态，为了保证工程质量能够符合设计要求，必须进行大量的施工模拟计算。

3 工程量大，工期紧张

3.1 本工程穹顶竖向弧梁为放射形布置，需高空拼装焊接，对接角度、位置确定困难，吊装、定位、焊接完成一榀完整的竖向弧梁需要6个小时，24榀共需15天时间；支撑体系及吊装焊接操作平台构造复杂，搭设困难，搭设架体至少需要15天时间，严重影响施工速度。

3.2 钢桁架层标高为13.05m，共有大小桁架梁112榀，从单榀重量从0.304t至9.691t不等，长度超过10m的钢桁架梁，单段重量最大达到5.017t，需分成两至三段运送至进场。桁架梁采用分段吊装，起吊次数多，严重制约施工速度。

（三）虚拟仿真技术的应用

1 空间张弦结构施工仿真计算

施工过程会使结构经历不同的初始几何态和预应力态，两个状态的分析理论和方法都不同的，加载方式、加载次序及加载量级都对结构受力具有很大影响，因此，施工仿真计算是预应力钢结构施工方案中极其重要的工作。实际施工过程必须和结构设计初衷吻合，施工中必须严格组织施工顺序，确定加载、提升方式，准确实施加载量、提升量等。施工仿真具体项目如下：

（1）验证张拉方案的可行性，确保张拉过程的安全；

（2）给出每张拉步钢索张拉力的大小，为实际张拉时的张拉力值的确定提供理论依据；

（3）给出每张拉步结构的变形及应力分布，为张拉过程中变形及应力监测提供理论依据；

（4）根据计算出来的张拉力的大小，选择合适的张拉机具、设备，并设计合理的张拉工装；

（5）确定合理的张拉顺序，具体张拉步骤如下所示：

第1步：结构全部安装完成后

第2步：第1批拉索张拉到设计初张力的30％

第3步：第2批拉索张拉到设计初张力的30％

第4步：第3批拉索张拉到设计初张力的30％

第5步：第4批拉索张拉到设计初张力的30％

第6步：第4批拉索张拉到设计初张力的70％

第7步：第3批拉索张拉到设计初张力的70％

第8步：第2批拉索张拉到设计初张力的70％

第9步：第1批拉索张拉到设计初张力的70％

第10步：支撑塔架拆除后

第11步：第1批拉索张拉到设计初张力的100％

第12步：第2批拉索张拉到设计初张力的100％

第13步：第3批拉索张拉到设计初张力的100％

第14步：第4批拉索张拉到设计初张力的100％

2 虚拟仿真优化施工工序

方案经优化后，悬索预应力平台层与穹顶钢构两大施工区域间，由原来的顺序施工，改为平行立体穿插施工，大大缩短了E区钢结构施工关键线路的总用时，大大缩短了工期。

我们运用虚拟仿真技术，融合了计算机图形学、多媒体工业建筑技术、网络技术、电子技术等高新技术，对悬索平台层、屋面穹顶施工过程建立仿真模型，虚拟、对比原方案施工过程及优化方案，利用计算机硬件、软件及各种传感器创造出一个四维空间虚拟环境， 使所需解决的问题得到清晰和直观的认识。

（四）实施效益

1全国组织干部学院E区钢平台悬索预应力在实际施工过程中，通过详实的理论计算和周密的施工部署，将困难考虑充分、问题解决在施工之前，最终施工质量和装修效果得到各方一致好评。平台预应力钢索张拉检测全部符合设计要求。

第4篇：虚拟仿真技术的应用范文

【关键词】虚拟仿真技术；建筑施工；应用研究

【中图分类号】V448.15+3 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0168-01

随着现代科学技术的飞速发展，虚拟技术和仿真技术逐渐开始了有机整合，成功运用在了建筑工程的设计与施工中，并且完全改变了传统模式下的建筑设计和施工。究竟虚拟仿真技术是什么，它又是如何应用于建筑施工中，这些都是本文接下来会探讨的话题。

一、虚拟仿真技术概述

传统的仿真技术不能够模拟出人对于外界情况的感知，而虚拟仿真技术涉及到了关于仿真人的感知模型。虚拟仿真技术是在多媒体技术、传感技术、仿真技术以及计算机技术快速发展的基础上，虚拟技术与仿真技术有机结合的产物。虚拟技术与仿真技术完美结合在了一起，则能利用虚拟的现实技术建立与试验仿真的模拟模型，将仿真的过程和结果通过可视化、图像化的方式呈现出来，强有力地推动了仿真技术的高速发展。虚拟仿真技术具有四个基本特性，包括沉浸性、交互性、虚幻性与逼真性，这些特性在虚拟仿真技术中得到了有效的体现，同时也提升了虚拟仿真技术在仿真技术领域的竞争力。

二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析

虚拟仿真技术在现代建筑施工中的应用越来越普遍，意义也越重大。本文将从以下几个方面展开虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析：

（一）虚拟施工技术的应用研究

从一定层面上讲，建筑施工过程实际上就是把施工的设计图转化为实物的—个过程，只是这个“转化”的含义及意义都非常重大。传统的施工方法与方式太多，容易跟着实际情况产生变化，而且从图纸的设计到具体的施工环节，一般都很难按照原计划设计的图纸进行。此外，传统的施工技术为了确保施工顺利完成，一般总是凭借经验实施工程，然而某些经验往往会给施工带来决定性的失误。当前，大部分的建筑工程采用了全新结构，传统的施工技术已经无法适应当下复杂的施工条件，因此转变施工技术才是重点。虚拟施工技术应用于建筑施工中，能够改善传统技术下的盲目、主观与随意，能最大化地提高工程的质量，减少成本、耗材，提高施工的安全。利用虚拟施工技术的交互性和高度仿真性，可以建立施工设计的几何模型，建筑施工的相关人员能够根据所需进行施工的虚拟试验，从而筛选出最佳的设计方式。

（二）仿真技术的应用研究

仿真系统是虚拟仿真技术的基础之一，它能够仿真虚拟建筑物施工周围环境的外景，并且效果非常良好。通过仿真系统，可以将设计图纸上的建筑物进行详细建模，并能对建筑物周围的相关环境因素如道路、休闲场景等进行建模。相关的设计人员与业主可以从不同的视角观察仿真系统建模下的建筑物，也可以通过不同的入口走进虚拟建筑物中，还可以边走边看，相当于一次赏心悦目的漫游，并且还能通过鼠标与这个虚拟仿真建筑进行实时交互。在虚拟场景中，每一个物体都与实体之间有着高度仿真效果，其中还有声音与动作等仿真特效，这就使得虚拟场景有着很强的真实感，让人有种身临其境之感。

（三）虚拟仿真技术在复杂空间的钢结构施工中的应用研究

在某些建筑施工中，存在着复杂空间钢结构施工，它是从一个部分逐渐到整体的完善过程，因此耗时，同时必须注意细节。复杂空间钢结构的不同施工阶段，其负载情况、结构的形态、受力特性以及边界条件都不相同。在一个阶段施工完成之后，暂时会处于一种平衡状态，但是进行下一阶段施工时，原有的平衡就会被打破，只有新的阶段完成，才能再次实现平衡。复杂空间钢结构的施工是一个平衡不断被打破继而又保持平衡的过程，在处理过程中显得有些复杂，受力的因素也比较多，加之使用的施工方法不同，往往无法有效进行施工的指导。大量实践证明，事故频繁的高峰期往往就在施工阶段，若处理不慎，极易酿成大祸。以往的施工过程中缺乏对施工的分析或者分析不够详细，致使施工中总是出现施工安全问题，而如今有了虚拟仿真技术，它可以对复杂空间钢结构进行全程跟踪，及时找出施工中哪个阶段会是最危险的，然后加以控制。

（四）虚拟仿真三维动画在施工中的应用研究

虚拟仿真技术三维动画的出现，打破了传统施工只能依靠经验分析施工过程的模式，为现代化的建筑施工提供了一个便捷有效的分析手段。通过三维动画对施工过程进行分析，专家、施工的技术人员以及业主就能对施工全过程甚至是每一个细节都能清除了解。此外，工程中会遇到的重难点以及关键环节，都可以通过仿真技术以三维动画的形式展现出来，而且还可以根据业主的所需进行合适的调整，并及时修改原有的施工方案。目前，这种手段已经成功运用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央电视台的新址、上海环球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越来越多社会业界的关注。

（五）虚拟仿真技术在施工安全方面的应用研究

安全，不论在什么时代，都是必须保障的主题之一。传统建筑模式下，很难预见安全隐患，但是虚拟技术的应用，能让安全隐患一目了然。

1、进行施工安全控制的方案优化

在建筑工程施工分析中，如果采用虚拟仿真技术进行分析，可以发现很多传统模式下无法发现的隐患，同时也能够对不同类型的施工安全控制方案进行相应的模拟演练，并进行比较，最终确定出—个最佳的方案，实现安全控制方案同相关的成本控制、资金预算、损耗控制等方面的最大化。

2、实现安全演练与预防的最优化

实现安全演练与预防的最优化可以从以下三个方面进行：其一，工作经验丰富的工程师要充分去了解容易出现隐患和发生事故的工程环节，利用虚拟仿真技术建立三维动态仿真模型，为类似事故的发生提前做好预防；其二，应该进行紧急逃生演练的模拟，通过模拟演练，训练现场工作人员的自救能力、逃生路线的抉择以及应急行动的实施；其三，还能做好安全教育，比如通过事故过程模拟，让大家感受事故，预先做好安全防范。

三、结语

从目前来看，虚拟仿真技术在建筑施工中越来越普遍，这大大地降低了施工安全隐患、控制了施工的成本，同时也实现了施工控制的最优化。我们应该继续探索虚拟仿真技术在建筑工程中的应用，以便更好的让其为社会主义现代化服务。

参考文献

[1]杜晓刚.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J].中华民居，2011，（6）：161-162

第5篇：虚拟仿真技术的应用范文

【关键词】三维虚拟仿真；高等职业教育；实验实训

The Researching in The Three-dimensional Virtual Simulation Technology Applied in Higher Vocational Education Teaching

ABSTRACT：This paper expounds the three-dimensional virtual simulation technology application in each industry，analysis of the virtual simulation technology in higher vocational teaching in urgent need and application prospect，the three-dimensional virtual simulation technology application in higher vocational teaching existing problems，put forward recommendations.

KEY WORDS：Three-dimensional virtual simulation；Higher vocational teaching；Experiment and Practice

1.前言

三维虚拟仿真技术在国外一些发达国家得到非常重视，在教育、科学研究、工业、交通、军事、航空等领域得到大量的开发和应用。韩国三星公司早已采用仿真虚拟技术在其网站上进行新产品展示；英国陆虎汽车也采用了人性化的仿真虚拟技术向客户提供模拟车型体验；雪佛兰乐驰品牌的官方网站上提供了该车型生动有趣的360?虚拟体验窗口；美国先灵葆雅公司出品的抗过敏药开瑞坦在广告中将三维虚拟技术应用于广告人物形象。

在我国，三维虚拟仿真技术也正在蓬勃发展。在这领域做出杰出贡献的单位代表有中视典数字科技有限公司和上海景格汽车科技有限公司。中视典数字科技有限公司于2002年注册于深圳高新技术园区，先后研发的产品有：虚拟现实编辑器、三维网络平台、工业仿真平台等。这些虚拟仿真软件能够满足不同领域不同层次对虚拟现实的需求。上海景格汽车科技有限公司，是近几年新崛起的一家专业从事多媒体仿真系统、教学软件开发等业务的高科技企业。该公司自主研发的数字化汽车实训中心具有强大的三维仿真虚拟功能。

综上所述，三维虚拟仿真技术已广泛应用于教育教学培训及实验实训、军事训练及军事仿真演习、商业产品介绍及广告宣传等各行业。然而，三维虚拟仿真技术应用于教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制，尤其在高等职业教育方面的应用，更是存在着许多问题。

因此，开展三维虚拟仿真技术应用于高职教学的研究，便显得迫在眉睫以及具有深远的意义。

2.高职教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题

高等职业教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题。这问题从以下两方面进行阐述。

（1）高等职业教育的办学定位，决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

高等职业教育是国民教育体系中高等教育的一种类型和层次，是和高等本科教育不同类型不同层次的高等教育。高等职业教育的人才培养目标是培养生产、经营、管理与服务一线的高等技术应用型人才，培养模式为“以能力为中心”，强调职业性和适应性。这种办学定位具有以下几个特征：以培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才为根本任务；以社会需求为目标、技术应用能力的培养为主线设计教学体系和培养方案；以“应用”为主旨构建课程和教学内容体系，基础理论教学以应用为目的，以“必需、够用”为度；专业课加强针对性和实用性；实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力，在教学计划中占有较大比例。

高等职业教育的办学定位决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

（2）高等职业教育办学规模及在校学生总数的大幅扩大，迫切需要与之配套的大量实训实验设备。

1995年深圳职业技术学院的创办，标志着中国高等职业教育的起步。十多年，我国高等职业教育实现了跨越式的发展。如今高职教育已迅猛发展成为中国高等教育的“半壁江山”。近这两三年，我国高等职业院校在数量上已基本稳定，在办学规模方面，许多院校正在加快扩大发展，然而办学规模及在校学生总数的大幅扩大，给办学条件带来很大的压力。尤其突出的是实验实训设备的不足与在校学生快速增长的矛盾。

3.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的分析

高等职业教育的办学定位及发展现状，迫切需要与之配套的大量实训实验设备，然而，这些设备大多数都是比较昂贵，高等职业院校的办学经费相当有限，能在这方面的投入更是不足。如何更好地解决实验实训设备不足的问题，成为当今高等职业教育最关心的问题之一。

三维虚拟仿真技术是一种采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真的视、听、可操控性一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备（鼠标、方向盘等外部配件）以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。

三维虚拟仿真技术应用于高职教学的方案是应用三维虚拟仿真技术开发出实验实训设备的仿真系统，将该仿真系统安装在许多计算机上，让学生在计算机上进行仿真操作实训，待熟练后再安排少量时间到真实设备上进行实训。该教学解决方案主要优势表现为：

1）仿真系统运行操作平台是计算机，不受场地限制。

2）仿真系统表现效果更为优美、逼真，具有很强的交互性，走进三维虚拟仿真中的虚拟环境，恰如身临其境。

3）大多数真实的实训设备比个人计算机昂贵。该教学解决方案可以做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，对于给每一个学生购买一台真实的实训设备，将大幅减少经费的投入。

4）该教学解决方案，可做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，教师可进行联网教学，提高了教学效率。

5）该教学解决方案，相对于学生一开始就直接到真实的设备上进行实训，大幅降低了危险性以及设备损耗率。

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，就教学效率、技术先进性、资源利用、经济投入、节能环保方面，顺应国家关于职业教育的发展方向及职业教学理念，在整个教学过程贯穿了数字化教学方法，使学校教学资源充分利用。三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。

4.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的成功案例

笔者工作所在单位广西电力职业技术学院，我校的丰田花冠A245E自动变速器实训设备只有5台，随着我校汽车类专业的发展扩大，花冠A245E自动变速器实训设备远远满足不了教学及实训的需要。教师通过科研立项研发了丰田花冠A245E自动变速器的三维虚拟仿真模型，以软件的形式展现，安装在计算机上。有了该项目的仿真模型，改变了原来整个班学生围观在少数设备旁听教师讲解原理及检修过程的教学模式，形成了一人一台计算机，教师可进行广播教学的新模式，提高了教学质量；同时，实训教学时可以让学生先在计算机上像玩电脑游戏似的进行仿真操作，待操作熟练时再到实物上进行，这样可大幅降低设备的损耗率，提高了学生进行实训操作的兴趣，而且可以很大程度上解决了汽车类专业的快速发展与实训设备不足的矛盾。

5.三维虚拟仿真技术应用于高职教育存在的问题及解决办法

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，然而，三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育教学的情况尚处于自发的状态，存在着许多问题。

（1）就单独一所高等职业院校而言，可供应用于教学的三维虚拟仿真软件非常稀少，因此，三维虚拟仿真技术应用于高职教学虽好，但无法在许多课程中普及。

（2）高等职业院校内部，尚未形成能够调动教师队伍积极参与开发和应用三维虚拟仿真技术的体制。

针对三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育存在的上述问题，提出拟解决问题的几点建议：

（1）相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，同时建立相应的管理制度，让每个高校都积极地贡献出自己学校开发出的三维虚拟仿真软件到该共享平台，同时，每个高校可根据自己的贡献大小或通过付费的方式获得一定的分享权限，即相当于参考“中国知网（http：///）”的运营模式来组织一个三维虚拟仿真软件共享平台，这样我们就有了一个永不枯竭的三维虚拟仿真软件库。

（2）对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件，如鼓励教师进行三维虚拟仿真软件开发方面的科研立项以及给予相应的经费支持；将三维虚拟仿真软件开发和应用作为职称评聘的条件之一。从而，学校内部在三维虚拟仿真技术方面形成了良性循环的、自觉开发和应用的体制。

6.结论

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。然而，三维虚拟仿真技术应用于高职教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制。因此，呼吁相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，形成“众人拾柴火焰高”的领域；同时，对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件。从而，全社会在三维虚拟仿真技术开发和应用方面，形成“百花齐放”人人共享的良性循环的局面。

参考文献

[1]梁俊斌，蒋婵.利用虚拟实验培养独立学院学生创新思维的研究[J].广西教育，2011年12期.

[2]周立元，石明忱，武立伟.利用VR技术开发三维虚拟实训项目的研究[J].职教研究，2009年02期.

科研项目：丰田花冠A245E自动变速器三维仿真模型的研发。

作者简介：

郑军龙（1978—），男，壮族，广西南宁人，硕士，讲师，主要从事汽车运用领域的科研和教学工作。

罗黎（1981—），男，广西罗城人，工程硕士，讲师，广西电力职业技术学院电子与信息工程系教师，主要研究方向：汽车电子控制系统。

第6篇：虚拟仿真技术的应用范文

【关键词】虚拟仿真技术；电子技术课程；技术应用

伴随着科学技术不断发展从而形成的虚拟仿真技术是一种作用于实验研究的新的科学技术，在20世纪40年底被发现。在几十年的革新、改进、发展中慢慢走向成熟，被应用于现代生产生活的各个方面。同时教育部门发掘到虚拟仿真技术在教学中的优势，作为一种新的教学方法用用于教学中。这一技术在教育领域的应用满足学生对教学的需要，对学生逻辑思维和动手能力有很大的帮助，提高教学效率和质量。

1.虚拟仿真技术概念

虚拟仿真技术又被称为虚拟现实技术和模拟技术，其技术核心就是利用一个虚拟系统去模仿一个相应的真实系统。它是一种实验研究的新技术，而它也是一直存在于自然客观规律中一直被使用，在计算机技术发展过程中被发现提炼出的新技术。在科学技术飞速发展的现代社会，虚拟仿真技术也在不断地进行技术改革和发展，并不断地成为必不可少的技术。

2.虚拟仿真技术在电子技术课程中的应用

科学技术突飞猛进的发展，使得电子课程原有的教学模式不适应社会的发展进程，学生对电子技术知识的需求量也在不断增加。虚拟仿真技术在电子技术课程的应用给教学带来了新的教学手段，满足学生对电子技术知识的强烈需求，适应社会对技术人才的高要求。

2.1 虚拟仿真技术融入课堂

电子技术课程在之前的教学模式是重理论轻实践，大部分的课堂时间放在理论知识的讲授中，课堂氛围死板显得枯燥无味，使学生学习积极性被打消，产生排斥心理。而且理论知识没有实践进行补充和认证，增加学生学习难度，对电子技术停留在一知半解的阶段。传统的电子技术仪器比较笨重，每次上课搬来搬去很麻烦有浪费课堂时间，课堂效率也不高。虚拟仿真技术英语与课堂解决了电子技术课堂实验难的窘境，教师在讲解理论知识的同时利用多媒体进行实验演示，把抽象的理论概念通过演示变得很容易理解，调动学生的学习兴趣，愿意主动去思考问题以及动手实验巩固知识点。虚拟仿真技术融入课堂提高课堂效率和教学质量，更能提供学生学习积极性。

2.2 革新实验教学方法

电子技术顾名思义是技术性很强的课程，技术能力是需要持续不断的实践进行积累。所以电子技术课程是一门对实践要求很高的学科，理论只是对技术实践的知识补充。两者要充分结合向应用。传统的教学手段就是对理论知识的死记硬背，只要能通过考试就可以，在实践方面的经验是少之又少。所以在电子技术的教学中要让学生了解虚拟仿真软件并学会在实验中使用，学生在进行电子技术实验中可以对理论知识进行强化，而且虚拟仿真技术在实验中应用然学生对实验的兴趣提高，在实验的过程中学生与学生之间可以进行跟好的交流，主动地寻找知识支撑，制定更好的实验方案，锻炼了学生主动寻找问题和解决问题的能力。

2.3 增多课程设计实践环节

原有的电子技术课程的实践课程设计都比较单一，学生的实践结果达不到预期好的效果。所以在虚拟仿真技术进入电子技术教学中要逐渐增多实践环节，对模拟电子技术内容进行多个单元的划分，最初由老师带领进行模拟电子技术的实验，然后在接下来的额试验中把主动权教给学生，让学生学会独立思考，然后对自己的实验结论进行陈述，在陈述过程中会让学生再次进行思考，这样对知识的记忆更牢固。

2.4 虚拟仿真技术运用注意问题

电子技术课程教学中引用虚拟仿真技术虽然在很大程度上改善了传统的教学弊端，对教学内容有了丰富的补充，让学生对抽象的理论知识得到更好的理解，激发学生的创新意识和学习积极性。但是不能让模拟仿真技术完全取代实际的技术机器进行试验，这样会让学生依赖于计算机中的仿真技术应用，在实际操作仪器过程中操作能力下降，不能满足岗位的技术需求，不仅不能达到人才培养的目的，反而会起到教育的反作用。因此，在应用虚拟仿真技术教学的过程中也要加入传统教育中积极的方面，做到虚拟技术的优质学习也能保证实物应用 的操作能力，培养学生的综合能力和高技术素养。

3.虚拟仿真技术应用于电子技术课程的意义

虚拟仿真技术在电子技术课程中的应用，打破了传统应试教育弊端，让死板的电子技术课堂教学变得更加活跃，真正实现电子技术课程教育理论联系实际；该技术的应用对教师的教学素质也是一种考验，虚拟仿真技术是不断发展更新的最新技术，教师要走在技术的最前沿，这样才能在教学中更好的教授给学生，提高自身的教学能力；培养学生的学习积极性和兴趣，让学生学会独立思考，主动提出问题并主动寻找解决方案，在实践中锻炼自己的动手能力和思考能力，让自己的综合能力得到提高；适应社会技术人才的高标准要求，学校跟注重学生在技术方面的实践动手能力，才能保证在激烈的竞争中保持较高的竞争率，为企业培养专业技术型人才。

4.结束语

虚拟仿真技术被广泛应用于生产生活中，成为必不可少的技术。作为实验研究的一门新技术，近年来被不断应用于教学领域，帮助学校培养专业综合性技术人才。电子技术课程是理论与实践综合运用的一门学科，在计算机上利用仿真软件在课堂上进行教学，把抽象的理论知识在演示的过程中简单化、直白化，让学生对很难理解的知识点得到直观的理解和学习。在实践中使用虚拟技术软件让学生会更好把理论知识转化为实践能力，同时对理论教学中漏掉的知识点通过技术实验进行补充，减少不必要的时间浪费。这样的新的教学方法让学生更积极主动的去学习，提高了对电子技术课程的学兴趣，对学生的思维训练和动手能力提高有很大的促进作用；课堂氛围得到改善，提高教学效率和质量。适应社会对人才需求，让学生在强大的竞争中也能凭借自身的技术能力和综合素养脱颖而出，实现自己的价值。但是教学中运用虚拟仿真技术时也要注意他可能带来的教学局限性，不能因为是好的技术就无限制的偏重使用，这也会导致教学质量的下降，对学生综合能力的培养带来弊端，所以要做到虚拟仿真技术在电子技术课程中的合理应用。

参考文献

[1]李松湘.虚拟仿真技术在电子技术课程教学中的应用研究[D].湖南师范大学，2012.

第7篇：虚拟仿真技术的应用范文

[关键词]多媒体；教育技术：光技术；虚拟仿真

[中图分类号]G40―057

[文献标识码]A

[论文编号]1009―8097(2009)13―0242―02

教学活动中，教师的主导作用不容忽视，教师是教学活动的组织者和引导者、是学习活动的评价者、是渐进层次学习的激发者；教学活动中“学生为主体、教师为主导”，教师现场的言传身教尤为重要，不要指望单靠学生个别化学习、自我学习机械操作，再好的学习资源未必带来预期的成效。而正确运用恰当的技术手段，实现师者，所以传道授业解惑也，真正解决课堂和远程等教学存在问题。本文将在以下进行探讨。

一　光技术在多媒体虚拟仿真课堂教学的应用

从认识论来看，学习的本质是立体的、精神的、多向的、开放的。真实的学习是人与自然、与人相互作用，在开放系统中进行互动，而教育技术则要通过创建学习环境来达到目的。学习环境由内容、媒体(包括软件和硬件)、人员(包括教育工作者和其他学习者)、方法和场所等要素组成，构成一个教育信息传播的系统，即：传播什么信息(内容)，通过什么来储存和传递信息(媒体和人员)，如何传递(方法)，在哪里传递(场所)。在课堂上用何种技术、方法才能做到教师现场仿真的言传身教、师生互动和教师的主导作用呢?有没有一种理想的技术手段和方法能真实再现教学情景呢?本人认为采用光电三维成像技术能最好的虚拟仿真课堂真实的教学情景，促进学生个别化学习、自我学习。由于情景逼真，互动性好，虚拟地建立起与真实环境相近的学习场景，开发基于网络的、具有自然语言理解与产生功能的“人一机”交互学习环境，对多个不同课室教学、网络远程个体或集中教学，尤其是在职成年人学习最佳。适应当今信息化发展进程，适应未来教学模式向着更深层次发展的要求。本文只从观念技术的角度来探究光技术在多媒体虚拟仿真教学的应用，主要是在课堂教学，运用恰当的人工智能技术手段，再配合有线、无线、卫星、微波等网络通信技术，实现仿真互动，起到教师的主导作用，教师现场的言传身教逼真，实现教育人性化的活动，再现与真实环境相近的学习场景，符合教育技术理论逻辑起点教与学的属性。

二　光技术及其应用效果

1　光电子新技术

常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。光电子技术是以先进探测器和激光器为基础，由光学技术、电子技术、精密机械技术和计算机技术等密切结合而形成的一项高技术。它既改变了传统光学的单纯观察功能，又大大扩展了电子技术的功能。由于光电子技术具有探测精度高、传递信息速度快、信息容量大、抗干扰和保密能力强等优点，因而在军事上得到了广泛应用，在现代战争中已显示了其特有的威力。

而光电子三维成像技术和全息摄影术不同，不需要依靠连贯的激光束产生图像。它使用普通光束即可。普通照相机的镜头工作原理类似模拟计算机，通过程序的运行将外界传来的信息(光线)转换成平面媒介上(通常是胶片)的图像。

[因特网消息1999年7月7日报道]，美国伊利诺依州大学电气工程师大卫布莱迪在数字计算机而非光学镜头的帮助下，利用射电天文学家绘制天空的数学方法从光线中提取出足够的信息来生成三维图像。研究人员用卤灯照亮一只小小的塑料恐龙，将来自恐龙的光线分离成两束。当这两束光线再度会合时，它们相互干扰，虽然强度不如没有受到过干扰的光线，但是所有的波型却都很和谐。在恐龙模型转动时，科学家们记录下来了128种干扰波。这些干扰波中包含有该物体三维图像的全部信息，计算机程序可以对它们作还原处理。

这项技术最大的优点是无论景深多大，它都能保持清晰的聚焦，这一点与传统光学镜头相比表现出极大的优势。决定图像解晰度的唯一因素就是物体离开镜头的距离。这一特点使其对于三维显微具有特别的应用意义。布莱迪设想他发明的技术可用来拍摄细胞在产生交互作用时的高清晰度图像。共焦显微技术采用的是扫描技术，聚焦平台来回移动，以获得细胞的细部信息，从而生成三维图像。利用这种方法，当细胞在移动时，要拍摄到细胞的移动过程就是非常困难的。有了布莱迪发明的科学方法，记录装置就可利用排列成圆圈的光学感应器帮助研究人员记录实时的三维数据。

科学家们指出，即使要拍摄的对象远离感应器，这项技术仍然有用。麻省理工学院电气工程师乔治说：“这个系统同样可以用来拍摄篮球比赛的三维影片。如果你的家中有三维播放机，你就可以在虚拟现实状态下观看篮球比赛，观看者会感觉自己仿佛就在场内一样。”

2　光电三维成像技术在多媒体虚拟仿真课堂教学的具体应用及效果

现在的有线、无线、卫星和微波等网络远程教学，学生面对的都是单向平面银幕，一是没有互动缺乏双向交流，而是画面平面呆板与真实情景差别太大，很难调动学生的兴趣。就是普通的现场课堂教学，应用多媒体课件，也由于画面内容很难反馈真实形象化的情景而大打折扣。如果能将课堂教学情景、课件内容立体可视化，再配合声音、资源库双向互动，完全模拟真实情景，与现场无异，那将是教育教学新的飞跃。有什么适当的技术能实现刺激鼓励指导学生的思考和自动学习方法呢?光电三维成像技术就能在课堂教学应用中虚拟仿真真实场景，而虚拟现实是指通过特殊的输入设备和一些能实现三维图形和三维音效的特殊输出设备来模拟人和环境之间的交互技术。假如远程课堂教学，通过有线、无线、卫星、微波等通信传输，使用课堂多媒体光电三维成像设备，主教室和各分教室双方的三维立体全息图像便瞬间出现在对方面前，就好像一个真人站在你面前一样，然后你便可以和他随意交谈，使用各种表情，那是一种呈现在空气中的光学立体影像，不需要任何屏幕之类的媒质，不像今天的网络卫星远程教学、可视电话还需要一个屏幕才能显像。光虚拟现实技术可很好地应用到虚拟学习环境的建立。它可以虚拟地建立起与真实环境相近的学习场景，使学生似乎已处于真实环境之中。

当然，屏幕还有作用，显示课件文本等其它信息。过去的所谓三维显像技术显示的并不是真正的三维图像，而是在二维平面上利用人体肉眼的双眼像差而虚拟出的“伪三维图像”，长期观看这种伪三维图像，会损伤视力或造成视觉疲劳。这样，教学所使用的各式方法(如演讲法、问题教学法、设计教学法、复述背诵法、小组研讨法、访问式教学法、辩论法、座谈研讨法、甚至实验教学)都能应用光电三维多媒体

虚拟仿真成像技术达成教学目标[手段]。当然，要真正将光技术应用于实践非一朝一夕，但可以采取过度方法，如先实现屏幕显示三维立体画面，学生观看而无需头盔等辅助设备，能实现师生声像远程互动，虚拟地建立起与真实环境比较相近的学习场景，再随光技术发展和实现，使学生似乎处于真实环境之中将成为现实。光电三维成像技术不但可以应用于多媒体虚拟仿真课堂教学，还可以应用在网络远程在线教学、虚拟学习社区等。由于有教师和学习者之间通过网络进行社会交互的一种虚拟仿真环境建构，有强烈的社交真实感和虚拟社区归属感，不仅可增强学生的在线学习的持久性，提高学习绩效，而且能加强合作和学习满足感，提升合作学习水平。现在，在线学习者只是独立的个体，容易产生焦虑、逆反心理和丧失学习动力，会导致学习的挫折感和低效率。

3　采用中间件技术

中间件(middleware)是一种独立的系统软件或服务程序，分布式应用软件借助这种软件在不同的技术之间共享资源，中间件位于客户机服务器的操作系统之上，管理计算资源和网络通信。满足大量应用的需要运行于多种硬件和OS平台支持分布计算，提供跨网络、硬件和OS平台的透明性的应用或服务的交互支持标准的协议支持标准的接口。利用中间件技术，将多媒体虚拟仿真应用类似于中间件，任何设计制作软件，包括现在应用的课程教学所需软件，如PowerPoint、Photoshop、Dreamweavcr、Flash等，都可无缝应用。教师无需专门培训，教学应用与以前无异，只是效果大为改观，真实再现场景，其它技术工作则由人工智能管理平台后的多媒体和课程制作人员负责，避免和改善教师计算机焦虑现象。

三　结合我校实践探讨多媒体人工智能课堂教学的管理模式

我校现有四个校区，分布在越秀区、海珠区、番禺区和珠海市，多媒体课室有279间，都基本配置了多媒设备，部分校区具有初级的网络多媒体教学平台。网络学院在省内有50来个教学点，上万名在读生，使用的是目前市场上唯一支持百万级用户的Blackboard网络教学平台。不过由于校区距离较远，不少老师要长年往返于各校区上课，虽然教师身临现场授课，但运作成本较高。网络教学点分布较广，学员分散，对学生来说，多媒体属于模拟交际而非学生直接参与的自然交际，缺乏自然语言进行人际交流的环境。而远程教育更需要互动和教师的主导作用，教师现场的言传身教尤为重要。

未来的新型多媒体教学将是以多媒体技术、计算机技术、网络通信技术、自动控制技术、传感技术、光技术、人工智能和虚拟仿真技术等的有机结合，能够全面整合网络各种“资源”而形成先进的网络多媒体教学平台。在这种教学平台上.多媒体教室不再是孤立的，它已融入到校园网教学系统中，并以校园网资源为“背景”构建出一个富有时代特色的现代化教学环境：即集教学、管理、娱乐为一体的“数字化校园”。多媒体课室是现代教学环境建设的重要组成部分，是教育技术信息传递的展示平台，是教师了解、联系、应用教育技术的桥梁。既然新型多媒体教学、特别是网络课堂教学如此重要，一般的管理就远不能适应现代化的课堂教学应用。

结合我校的教学实际，本人认为，未来的新型多媒体课堂教学将是一个系统集成，不但要从后端课堂教学管理考虑，还要联系前端课件制作。即多媒体课室管理人员既要参与后端维护保养，也要了解甚至参与前端课件制作，这就需要先进的多媒体人工智能管理平台管理，从制作到应用一条龙服务，时刻把握教师课堂教学需求的命脉，为管理和新技术应用于课堂教学提供依据。即教师只需在其中一个教室就可通过网络开启其它多个接收教室的多媒体设备(无须电教人员参与)，对教师上课教室实施“直播”方式，通过安装在课室的特殊的多媒体光电三维成像、自动跟踪拾音等摄录设备，实现三维图形和三维音效来模拟人和环境之间场景的拾取，多个教室通过特殊的输入设备和一些能实现三维图形和三维音效的特殊输出设备，真实呈现在空气中的主课室教学光学立体影像，各分教室还可以现场与主讲教师交流。并同步录制仿真教学内容，作为课件保存录入资源库中。网络学院的学生可在课堂或家中电脑上，调用资源，远程课堂上的特殊设备也真实呈现在空气中的主课室教学光学立体影像，与现场无误。人工智能管理平台集中监测、控制和管理，教师可在办公室或家中的计算机上，利用人工智能管理平台的多媒体教学系统，远程开启网络教室，同在网络多媒体教室中的学生们实现远程点对点虚拟仿真场景答疑。可将多次答疑场景自动汇编入库，与相关课程智能结合，当点播网络虚拟课程，真实再现上课场景，学生有疑问时，可即时点击提问，人工智能管理平台随即快速智能搜索虚拟课程答疑库，如有相关知识即刻虚拟回复场景，如没有随即跳过继续上课，而此问题现场摄录保存到虚拟仿真场景答疑系统，在下次相关教师登陆远程点对点虚拟仿真场景答疑系统时，人工智能管理平台系统自动插入其中，与现场答疑无异，随答疑量增多，人工智能管理平台上的智能搜索虚拟课程答疑库容量增大，将能即时回复大多数疑难需求。

四　结束语

信息时代的到来，社会节奏的加快，知识呈现出高速增长和快速更新之势。随着科学技术的发展，还会有更多的新技术应用在教育技术中，光技术就是其中重要的一项，21世纪将是光技术应用发展的时代。

参考文献

[1]张祖忻.教育技术是一项解决教育问题的系统技术[J].现代教育技术，2006，(2)：5―10.

第8篇：虚拟仿真技术的应用范文

关键词：三维模型，Creator，LOD，DOF

 

1 引言

虚拟现实（virtual reality，简称VR）是20世纪80 年代末90 年代初崛起的一种实用技

术，它以构想性(Imagination)、交互性(Interaction)、沉浸性（Immersion）三大特点为用户

提供临场感。场景建模是虚拟现实技术最重要的表现形式之一，它汇集了计算机图形学、多媒体技术等多项关键性技术。场景建模用计算机软、硬件对事物进行模拟，这种模拟要创造一个由三维数据信息所构成的可操控的空间。其最重要的目标是真实体验和后期的方便自然的人机交互。目前，虚拟现实技术的应用前景与科学价值已引起了人们的广泛关注，特别是在军事、教育训练、工程技术、建筑工程、医学等方面有广泛的应用前景。

高架库仿真系统可以作为部队仓库管理人员的训练系统，本文主要是探讨虚拟现实软件Multigen Creator（以下简称Creator）在高架库场景建模（如图1所示）的中的应用。

2 Creator简介

Creator是美国MultiGen-Paradigm公司推出的一种建模软件系统，专门创建用于视景仿真的实时三维模型。它性能优越、系统可靠、稳定性好，具有其它建模软件无法比拟的优点，在可视化仿真领域具有广泛的应用，如图2所示。它具有强大的建模功能，可为众多的不同图像发生器提供建模系统及工具；同时，它提供更灵活的Open Flight格式，该格式成为三维建模领域中流行的图像生成格式，并成为仿真领域的行业标准。Creator的特点主要体现在如下几个方面：

（1）具有多种视图结构与开发工具，有类似于AutoCAD以及3Dmax的菜单及视图架构，使用方便。

（2）数据存储层次结构清晰，便于快速建模与维护。作为一种层次性的数据结构，Creator使用几何层次结构和属性来描述三维物体，可以对几何层的数据进行直接操作。

（3）采用LOD（Level of Detail）节点技术使创建、结构化、修改和优化模型数据库更容易，数据处理更加合理，高效，非常适用于大型的视景仿真建模。LOD是Creator数据处理的主要技术之一，它根据观察视点的位置，来确定模型的精细程度，距离视点近的模型精细度高，而距离视点远的模型精细度低。

（4）采用DOF（Degree of Freedom）节点技术以实现后期的人机交互。DOF技术也是Creator数据处理的主要技术之一，它是通过为动态模型设置一个DOF父节点，然后，在Vega（视景驱动软件）中通过控制DOF节点来控制其子节点（该动态模型）在虚拟场景中运动。

另外，Creator完成三维建模与传统的AutoCAD、3Dmax建模方法有很大的不同，Creator更多的考虑系统运行的实时性，它采用纹理、光照等技术来提高逼真度，减小数据结构冗余性，使存储格式更精炼，满足观众和仿真之间的动态交互。

3 场景建模

高架库场景建模的流程图如图3所示。

（1）模型设计

高架库需要建立的场景三维模型划分为两大部分：静态模型和动态模型。。静态模型主要包括：库房、控制台、高架、轨道等。动态模型主要包括：分拣带、RGV车、传送带、垛机、转向车、战储箱等。另外，还需要掌握整个仓库的物体的布局以及哪些物体的表面需要使用贴图以增加逼真度。对于需要实时交互控制的物体要重点考虑，比如垛机、控制屏，其中控制屏内的每一个按钮都需要建模，这是因为实时交互时需要操纵它来控制垛机的运动。

（2）实物数据收集

实地考察高架库，采集实物属性数据和纹理数据：通过测量获得库房、内部设备的尺寸和位置坐标等属性数据，通过拍摄获得实物的真实纹理数据和参数。需要说明的是，根据模型设计所述，对于具有比较复杂的表面或者无足轻重、可使用贴图建模的物体，比如控制台的计算机屏幕、地面纹理、战储箱的表面迷彩，需要拍下其表面的图像，处理后用于最后的纹理建模。拍摄时尽量正面拍，不要开闪光灯，因为闪光灯所造成的光斑可能会和虚拟环境及所设灯光不符。

（3）实物建模

建模的关键技术是坐标系的各种变换，这是使用Creator进行建模的基础。建模的一般方法是：首先，利用所获得的属性数据在Creator中分别建立各实物的模型，然后，把它们集成到场景中。下面仅对高架库建模的特点及其方法介绍如下：

① 高架库组成元素的多样性决定了其三维模型的复杂程度非常高，其数据库的面片数量很大，要驱动这么大的场景，计算机要显示的面片数是很多的，为了能够节省系统资源，可以将一些离浏览者比较远的模型进行一些显示上的细节调整，这就需要用到LOD节点技术。通过LOD节点我们可以将高架、战储箱、传送带的转轴（它们占了整个数据库的50%）进行一些细节显示的控制，让它们在离浏览者不同的距离时显示不同精度的模型。

以战储箱为例，当距离很近时应显示最高精度的细节，比如，这时因为需要打开它的门取放器材，所以它的门要显示出来；距离稍远时，只能看到其外表，所以可以把门所在面上的所有面片合并为一个面片；当距离再远些，其顶部的面片可以去掉，漫游到仓库库房外时，则不再显示该战储箱。那么，可以使用LOD技术实现这三个细节层次，具体设置步骤如下：

首先，在数据库中该战储箱DOF节点（其名称为4_1_2）下创建三个LOD节点，分别为：LOD_1作为最近距离节点，LOD_2作为中距离节点，LOD_3作为远距离节点，如图4所示。LOD的有效距离范围是SwitchOut-Switch In，Switch Out表示模型距离浏览者的最近距离，SwitchIn表示模型距离浏览者的最远距离，在图4中，它们的有效距离分别为0-50米、50米-80米、80米-200米。当距离超出200米时就看不到它了，因为场景不再渲染它了，这就加快了漫游的速度。

然后，根据距离越近精度越高的原则设置三个LOD节点下的战储箱模型的细节。

最后，需要在视景仿真软件中调用该文件，以查看该战储箱的细节控制的效果，然后适当调整各LOD节点的SwitchOut和Switch In参数值即可。

② 高架库需要创建的动态模型数量很多，如果在Vega中通过为这些设备（包括设备上局部的动态构件）设置不同的Player（Vega中可被驱动的对象），那么任务量太大，而且不便于人机交互以及模型之间的关联动作的设置。Creator的DOF节点技术可以很好的解决这个问题。。下面以垛机（如图5所示）为例说明DOF的设置方法。

垛机需要动态控制的部分包括：垛机、载物平台、叉杆（包括低、中、高三组，作用是从高架上取送战储箱等）。它们之间的关系是“父子”关系，“父”带着“子”一起运动，“子”的运动不影响“父”的运动。所以，在数据库中创建DOF节点的时候，需要按照它们之间的“父子”顺序，自上而下建立5个DOF节点，名称分别为duoji、pingtai、cha_down、cha_middle、cha_up，然后把垛机、载物平台、低叉杆、中叉杆、高叉杆的模型分别设置为这五个DOF节点的子节点即可，如图6所示。这样，在视景仿真软件（比如Vega）中就可以通过DOF节点来分别控制垛机、载物平台、低叉杆、中叉杆、高叉杆等模型的运动了。

（4）编辑纹理

由于高架库模型数量很大，需要使用大量的贴图，所以在编辑纹理时，一定要用图形处理软件将图像处理得尽可能最小，以图像不失真为准。否则，图像太大会消耗掉大量的显存，影响实时渲染的速度。

对纹理贴图宽高比只要求和所应用的面相同或大致相同的图像来说，只要把它的宽高比、明亮度、色调等稍作调整就可以了，如战储箱的贴图处理。

图形格式要和后期使用的实时场景仿真软件所支持的格式相符，比如Vega 支持的纹理的格式有RGB、RGBA、INT、INTA、BMP、JPG。

（5）纹理建模

纹理建模就是把编辑好的真实场景的纹理贴图应用到相应的模型上，所有使用的贴图都放在贴图库里进行统一管理。图7所示是将编辑好的战储箱的正面纹理作为贴图应用到它的模型表面。。

最后，导出为.flt文件。

4 结束语

本文以基于Creator建模工具进行高架库的场景建模的实践经验，说明了Creator在创建用于视景仿真的实时三维模型方面，具有其他建模软件没有的强大优势，非常适合像高架库一样海量数据的大场景的建模。另外，本文所阐述的建模流程、高架库建模中的实际要求及其解决方法对所有基于Creator进行的场景建模都有一定的借鉴意义和实用价值。

参考文献：

[1] 孟晓梅，刘文庆.Multigen Creator教程[M].国防工业出版社，2002。

[2]王冬海.三维视景仿真技术在地铁列车运行控制系统仿真中的应用[D].北京交通大学硕士毕业论文，2004。

第9篇：虚拟仿真技术的应用范文

关键词：仿真技术；实践教学；森林培育

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）03-0283-02

森林培育学是一门实践性很强的学科，包括林木种苗繁育、森林营造、森林抚育、主伐更新等技术内容[1，2]。实践教学作为理论教学延伸和验证，更具有直观性，在提高学生吸收理论知识、掌握基本技能、增强操作能力方面起着重要作用[3]。如何将新的教学手段与这门传统课程结合、更好地服务于教学活动、提高森林培育学实践教学效果是当务之急。虚拟仿真实验将网络通讯技术、多媒体教学、数据库结合起来，实现人机交互，能够实现传统实验教学模式不能达到或难以实现的教学效果。随着虚拟仿真实验教学在各种教育领域的应用逐渐增多，必将对传统的实验教学的教学体系、教学模式、教学内容、教学手段等产生深刻的影响[4]。

一、森林培育虚拟仿真实践教学建设提出的背景

森林培育是从林木种子、苗木、造林到林木成林、成熟的整个培育过程中按既定培育目标和客观自然规律所进行的综合培育活动，是森林经营活动的主要组成部分和基础环节。森林培育学包括良种壮苗培育、造林、林分抚育、主伐更新等内容，具有明显的技术性、实践性、区域性和学科前沿性，是林学专业的主干课程和重点课程。由于森林培育过程周期长、工序复杂，有些实验因存在危险性而难以在现实场景中实施，理论教学内容与生产实践需求不同步，使得学生不能全程参与和体验生产实践技术与效果，而静态的多媒体课堂教学和片断化的实验实习容易导致学生形成惰性，造成思维能力下降。现代林业的整体发展，森林培育规模和质量的提高，科技成果在生产中的推广应用，生产基地的布局和项目管理的运行等所提供的经验没有完全充实到森林培育的教学去，也限制了学生生产实践能力的提高。通过虚拟仿真实验，将森林营造与培育过程置于直观、生动、形象的生产实践场景中，课程教学与实践教学相吻合，实现教与学的互动性，使学生的想象力、思维能力得以充分发挥，在此过程中思考如何利用森林培育技术提高森林生产力，从而进一步完善学生的知识结构和技能培养、提升教学质量和效果。

二、森林培育虚拟仿真实践教学设计

1.森林培育虚拟仿真实践教学模块设计。森林培育是一门综合性的实践性强的课程，涉及与林木生长相关的基础理论及林分经营的专业课程，同时又需要应用3S技术以解决营林设计的问题，因此在进行森林培育虚拟仿真实践教学设计时，根据林木的生长发育阶段及相应的技术要点，设置了三个模块的仿真实验，见表1。

2.林木工厂化育苗技术虚拟仿真实验。随着林业科技的发展，在林木良种化和无性系化的基础上，林木育苗已实现了工厂化生产，包括组培育苗和轻基质容器育苗技术。该部分对于学生学习现代化育苗生产作业方式、掌握规模化组织苗木生产和经营具有重要的指导作用。由于育苗技术繁锁、培育时间长，学生难以完成整个苗木培育过程的实验，往往不能理解或掌握育苗关键技术。通过模拟林木组织培养以及容器育苗等过程，使学生在学习理论课的同时，通过直观演示与操作，系统地掌握工厂化育苗的全过程。

3.人工林造林技术虚拟仿真实验。人工林造林技术包括造林规划设计、林地清理、整地、种植点配置、施基肥、密度设置、栽植等环节，这是人工林高产栽培的首要部分。在课程授课中讲解了造林技术，并进行了部分环节的操作，但由于造林技术环节跨越冬季、春季以至夏季三个季节，生产时间长，个别工序与理论教学时间不能匹配，且涉及范围广、技术内容多、实习成本高等因素，使学生不能深刻理解和感知工程造林的环境与技术要求，不能将基础理论与实践相结合。选择南方种植面积最大的桉树、杉木、马尾松作为培育对象，采用虚拟仿真技术对人工林造林各个环节进行模拟，从而激发学生的学习兴趣和积极性，提高学习效果。

4.人工林抚育技术虚拟仿真实验。加强人工林的抚育管理，创造良好的环境条件，及时调控林木的生长发育，是保证桉树成活、成材的关键。一般在造林后的三年内需要进行林分抚育，主要包括除草、施肥、修枝、间伐等技术。各技术环节所实施的季节不同，而且林木资源消耗大、技术复杂、成本高，在有限的学习周期内，无法全程参与、跟踪和感知林分抚育的实施及效果，并且除草剂的使用涉及用药危险性和林分安全性的问题，这些因素学生实训实验受到限制。采用虚拟现实技术，通过人机互动、场景重现的方式，综合运用相关的理论知识，体验和掌握人工林抚育各个环节过程。

三、森林培育虚拟仿真实践教学的功能与效果

虚拟仿真实验教学平台建设，是丰富森林培育实践教学资源，推动信息化条件下传统教学方法的转变，强化对学生实践能力、创新能力和科学素养的重要途径，同时也提高了教师的教学能力，增强服务社会和校企协同创新能力。

1.改善以教师讲授为中心的教学模式。通过人机交互进行实验操作与数据处理，真实体验实验过程，将枯燥的学习过程游戏化，极大地提高学生的学习兴趣。虚拟仿真实验系统的师生互动平台可以不受时间和地点的限制，学生和教师可以通过互动平台进行交流，在节约教学资源与教学师资的情况下，很好地完成教学目的，提高教学的质量。

2.预习实验和复习实验的功能。传统实验实践教学中，学生跟着设定好的实验步骤做，缺乏主观能动性，而纯文字的预习理解加大了预习的难度。森林培育学中的林木工厂化育苗技术部分，虽然在课堂上教师系统地介绍了工厂化育苗的流程，但没有实际场景的情况下，学生仍不能掌握好育苗技术。如果学生预习实验内容文字的同时，在电脑上操作虚拟仿真实验，对林木组织培养以及容器育苗技术环节进行模拟操作，再通过虚实结合，学生可以在理论授课及实践活动之前或之后，较系统地掌握现代林木育苗技术，加深对相关知识的理解程度，提高动手能力。虚拟仿真实验对于学生理解实验原理、明确实验目的、理清实验步骤、理解实验知识起到很好的作用。

3.可进行周期长、危险性高、成本高的实验。把抽象的概念形象化透过现象看本质，能直观地进行无法全程参与的实验或实践活动，例如人工林造林和人工林抚育技术仿真实验，通过模拟操作造林技术工序、林分抚育措施，并可进行演示和重复操作，对林分抚育后林木生长的动态监测与数据分析，达到身临其境的模拟效果。此实验解决了因抚育周期长、成本高而无法开设相关实验实习课的问题，提高学生的动手能力，更加深刻理解理论教学内容。同时也节约了实践教学的成本。

《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年》和《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》对高等教育信息化建设提出了明确的要求[5]。将信息技术与教学深度融合，挖掘学生自主学习、自主管理和自主服务的潜能，是现代教育模式和现代教育技术的要求。在教学中，将虚拟仿真实验系统与学生动手操作的真实实验相结合，与网络技术相结合实现校园网络化运行，促进优质教育资源的共享，更好地服务于卓越农林工程师的培养目标。

参考文献：

[1]刘勇，宋廷茂，翟明普，等.用系统科学指导和丰富森林培育学[J].林业科学，2008，44（7）：1-5.

[2]刘勇，李国雷，吕瑞恒，等.关于加强森林培育学理论研究的探讨[J].世界林业研究，2010，23（3）：64-68.

[3]杨梅，黄宝灵，潘晓芳，等.对森林培育实验实践教学的思考与探讨[J].教育教学论坛，2012，14：178-179.