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虚拟仿真技术的应用范文1
中图分类号：TU7文献标识码： A 文章编号：
引言：建筑施工行业是传统行业之一，在当前高新技术高速发展的背景下，其行业应接受高新技术带来的优势。在进行复杂大量的建筑施工时，为了保障不间断地有节奏工作，应使各个施工环节协同运作、步调一致，而要想达到这个目的就必须事先制定准确无误的组织计划和施工方案。而运用以往的工具和计算技术，早已难以保障准确地、及时地处理大量繁琐的施工技术资料。于是本文着重对虚拟仿真技术在建筑施工的运用进行了研究和探讨。
一、虚拟仿真技术的概念
虚拟施工技术（VC）是对实际施工过程的模拟。它运用结构仿真和虚拟现实等技术，在计算机等相关设备的支持下，对施工过程中的物品、人员、财产、施工过程进行逼真演练，以便事先发现施工中可能出现的问题，并采取相应的预防措施，在优化与控制能力、缩短工期、增强施工过程中的决策、减少风险和降低成本等方面均有显著作用。[1]
二、虚拟施工所需的技术支持
虚拟施工需要众多学科领域来提供技术支持，主要包括为虚拟现实技术、优化与建模技术、计算机仿真技术以及相关的软硬件技术。具体情况如下：
2.1虚拟现实技术。它综合了传感器技术、计算机图形技术、显示技术、计算机仿真技术等众多学科，它为人机对话提供了更直观和逼真的三维画面，而且还可以在多维空间上创建一个虚拟环境，以达到身临其境的感觉。
2.2建模与优化技术。应用此原理进行工程的设计、规划、管理、施工时可以综合全面地考虑在时间、经济和技术上的最佳方案，实现利益的最大化。优化方法也是虚拟施工中的一个重要技术。建模方法实际上是虚拟施工的另一种支撑技术。虚拟施工的模型包括：设计模型、基础模型和施工模型三大方面。其中施工模型与工艺参数联系在一起，以反映设计模型与施工模型间的交互作用。因此，施工模型必须具有以下几大功能：施工数据表、计算机工艺仿真、施工规划、物理和数学模型、统计模型等。
2.3计算机仿真技术。在土木工程中仿真技术主要运用在施工技术与管理和结构计算。计算机仿真技术是虚拟施工的最重要部分。在结构工程施工方面，内力仿真分析将直接给工程施工安全提供保障。[2]
2.4软硬件基础。虚拟施工技术是数据库技术、CAD技术与计算机仿真技术、计算机网络技术、虚拟现实技术、人工智能技术等多种学科技术结合而成的。只有当软件和硬件同时发挥作用才能使仿真技术得到充分利用。
三、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用与现实意义
在建筑施工中虚拟仿真技术的作用不言而喻：首先，它有助于相关管理制度的完善和建筑市场的管理。在招投标时，虚拟仿真技术可以直观地对投标各方的方法、成效和施工工艺进行比较，从而达到公开、透明、公正、公平的目的。这样就大幅度减少了不正当行为的出现，对规范建筑市场管理有不可估量的作用。同时，它还能帮助判断建筑设计的合理性，以便对不合理处进行及时修改，优化设计方案，这对一些重大工程极其重要。因为设计方案毕竟都有一定的局限性，它主要由设计者的知识水平和施工经验来决定，因此对于同一个施工项目不同的设计师有着不同的方案，这时就需要用到虚拟仿真技术来科学地、直观展现不同施工方法措施和施工组织的具体效果，以便定量地对各种方案进行对比，真正实现施工方案的优化。运用虚拟施工技术能对整个施工过程进行事先模拟，使技术人员能在施工前最大可能地了解到各个构件在实际工程中的相互关系和相对位置，对施工方案进行相应调整，计算其相应工况应力，对多种施工方法进行实验分析。这样对于下面几个方面将会产生重大的作用：（1）建筑工程施工方案的选择和优化，我们知道，现在的建筑物因为设计师的不同，所以，基本上每一个建筑都有它自身的风格，这就导致了我们不可能复制建筑工程的施工过程。但是，如果采用施工虚拟仿真技术，我们就可以解决因为在施工经验的基础上建立的对于施工组织的选择和优化以及施工的方法所产生的局限性的问题。同时还可以直接的看到每一种施工组织措施和施工方法相结合时产生的不同的效果。这样就可以让我们更直观的从不同的施工方案中选择出最适合的施工方法，从而更好的完成施工。（2）施工技术的革新和新技术的引入，对于施工技术人员来说，施工虚拟仿真技术不仅能让他们更好的发挥出他们的创造性而且还能在成本很低的情况下完成施工新工艺的试验。这样，我们不仅降低了其试验的风险，还能大大的缩短引入和推广的时间。（3）施工管理，施工管理过程中不可避免的会出现质量、安全等方面的隐患，而施工虚拟仿真技术在模拟施工的过程中就可以让我们很清楚的看到这些安全隐患，从而在施工过程中能有效的避免或者尽早提出解决方法。（4）安全、生产培训施工虚拟仿真技术具有实效性、全面性的技术优势，对操作人员了解操作流程起到了重要作用，保证了施工任务的安全性，同时有效提高施工质量。（5）考察建筑设计的合理性.则也需运用大型工程设计施工虚拟仿真技术，该项技术不仅方便了对需优化部位的修改，更对业主、施工单位、设计单位三方的沟通与设计交底提供了便捷准确的方法。 [3]
四、虚拟仿真技术在建筑施工中存在主要问题：
计算机硬件和仿真软件本身的发展是仿真技术能否在建筑工程施工领域得以推广和应用所遇到的主要瓶颈。目前应用虚拟仿真施工系统所面临的难题有：（1）由于虚拟仿真系统具有需要在较高的专用工作站或实验室上进行的特点，导致了开发和应用要求的硬件平台较高，从而导致了企业在自行开发系统的过程中必须投入大量的资金和人力在专用虚拟实验室的建造以及国外进口设备和软件的购买上，这势必影响着企业的资金和人力资源。另外，系统的演示受设备的限制，移动的不方便性都在企业的考虑范围内。（2）单项工程的开发需要一个方便的开发平台，这个平台的提供需要一套面向建筑工程施工的专用集成型软件系统。由于虚拟仿真系统在工程施工中几乎没有集成型软件，导致了在单项工程进行开发时，需要从国外进口相关软件平台作为支撑，再加上工程施工中影响因素较多，以上的种种因素成为了开发一个项目所需成本较高的客观因素。（3）目前，虽然我国一些大型建筑企业集团已成为开发和应用施工定额软件、施工管理软件的主力。他们通过建立自己的设计研究院，为施工企业的技术人才培养创造了条件，而且部分的工程技术人员已具有一定的软件研发能力和应用水平。但是，无论是施工企业要引进专业软件人才，还是培养自己的开发骨干，都会给施工企业的开支造成巨大的压力。[4]
五、总结：随着虚拟施工技术的进一步发展，虚拟技术在土木工程中的应用将更加深入、普遍，它能大大提高工程管理和施工的效率，保证进度的进展，节约成本，提高安全性，减少工程风险等。在虚拟现实系统的施工组织与管理下，通过建立虚拟模型和虚拟施工过程来实现工程事先模拟，这必定会成为传统的施工管理的新篇章。
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)
[2]黄明.虚拟现实技术在建筑施工中的应用 [J] -硅谷2010(8)
虚拟仿真技术的应用范文2
关键词：虚拟仿真技术；高职院校；化工实训教学；应用
化工行业是国家产业体系的重要组成部分，是国民经济中的支柱产业之一。而在化工生产过程中，往往会使用到易燃易爆等危化品，若操作不当，将会造成严重的安全生产事故，既威胁生产工人的生命安全，又会给化工企业带来不可估量的经济损失。因此，化工生产高度重视从业者的实践操作能力和问题解决能力，这无形中提高了高职院校化工实训教学要求。而对于高职院校来说，在化工实训教学中，若组织高职学生进行工厂实践培训，不仅要投入大量资金，还无法保证学生的安全，使得化工实训教学缺乏效果，不利于高职院校化工人才培养质量的提升。而虚拟仿真技术的出现与应用，为化工实训教学的优化提供了技术保障，既解决了化工实训中安全问题，又可以降低化工实训成本，从而有利于高效开展化工实训教学工作，进而有利于培养高素质化工人才。鉴于此，本文围绕“高职院校化工实训教学中虚拟仿真技术的应用”展开研究具备显著意义和实践价值。
1高职院校化工实训教学中虚拟仿真技术的应用价值
在虚拟仿真技术应用支持下，在高职院校化工实训教学中，化工教师可以模拟真实的化工厂生产系统，这种模拟手段相比其他培训方式，对实践经验不够丰富的学生来说，是一种安全的实践培训手段。在极短的时间内，化工专业学生就可以将学习积累的化工专业理论知识应用在实践中，而在传统实训教学模式中，需要较长的一段时间才能实现。对于高职院校化工专业来说，化工实训课是一门基础性课程，旨在培养高职学生化工专业技能实践能力，帮助高职学生尽早熟悉化工生产流程，有效培养高职学生问题分析能力、问题解决能力，为化工专业学生适应未来化工生产需求提供保障[1]。化工实训课作为化工专业的实训课程，虚拟仿真强调理实一体化，在实训过程中，学生在虚拟场景中完成化工理论和实践操作要点的测验，既可以让高职学生学会如何操作化工机械，又可以帮助学生学会如何解决生产实际问题，为高职学生适应未来化工生产需求夯实基础。在化工实训过程中，高职学生极可能遇到今后工作中的具体问题，并学会如何高效解决这些实际问题，便于高职学生积累一定的生产工作经验，进而有利于高职学生在今后的工作中高效解决一系列化工生产问题。除此之外，虚拟仿真实训融合了工艺和工厂运行知识，高职学生既可以详细地了解整个化工生产过程，又可以深入了解各类化工生产设备的结构及工作原理[2]。例如：在虚拟仿真技术支持下，可将各类反应器、蒸馏塔等结构动态演示出来，这样学生就可以清晰地了解这些设备的结构，从而有利于提高化工生产的安全系数，且有利于降低化工设备运行成本。
2高职院校化工实训教学现状及影响因素
2.1化工实训教学现状
1）教师的化工实训教学经验。基于化工实训教学现状来说，高职化工教师严重缺乏实践经验，其中，大部分教师虽有丰富的教学经验，但是严重缺乏工厂实践经验，这使得化工教师在化工实训教学期间，只能对学生进行理论的指导，无法向学生展现真实的学习过程[3]。另外，实训教学中的培训师除了高校化工专业教师外，还包括企业的工程技术人员，这些人虽有着丰富的化工生产实践经验，但是相对缺乏理论知识和教学经验，无法将生产实践经验有效地传递给高职学生，进而也会影响化工实训教学效果。2）实训教学模式。当前大部分高职院校化工实训课程仍然以课本理论知识讲解为主，且讲解方法也较为单一，主要以教师的示范，学生既定程序的模拟机械操作为主，导致实训与化工生产实际相脱节，进而使得实训缺乏成效，不利于提高学生化工生产实践能力[4]。3）实训教学成果。高职院校由于资源有限，在实训教学中只能展开一些简单的实训活动，对化工生产实践缺乏指导性和实用性。针对这种情况，部分高职院校采购了一定量的实用设备，但是由于师资因素影响，也无法将这些实用设备投入学生的实训，进而制约化工实训效果的提升。
2.2化工实训教学的影响因素
高职院校化工实训教学目的在于让高职学生在校学习期间，提早接触化工生产车间，了解化工生产工艺和生产流程，并对不同类型的生产过程进行分类讨论和交流，以期逐步提升高职学生处理问题、分析问题及解决问题的能力，进而为学生适应化工生产需求夯实基础，以便更好地服务于社会[5]。但是高职院校化工实训教学，在实践中仍然受到诸多因素的制约，不利于实训教学效果的提升。关于化工实训教学的影响因素，总结包括以下几点：1）高职化工人才培养方案往往要求企业同时完成数十人，甚至是数百人的全程实训，这是当前大部分企业难以实现。2）基于高职学生实训安全角度考虑，企业往往会严格限制学生的实习时间和范围，甚至要求学生在实训期间只参考教材，不得触摸具有危险性的设备和化学药剂等，导致高职学生在实训中处处受限而无法全程参与进来，进而使得化工实训流于形式，不利于实训效果的提高[6]。总之，上述问题的存在，使高职学生无法实现化工实训课程目标，导致学生化工生产实践能力严重不足。在当前信息技术不断深入发展的背景下，虚拟仿真技术的发展日渐成熟，被应用在化工实训中，可以有效解决传统实训模式中的各类问题，从而有利于促进高职学生化工实践能力的提升。
3虚拟仿真技术在高职院校化工实训教学中的具体应用
虚拟仿真实训应遵循培养实用性人才的原则，结合当前化工行业对化工专业人才的实际需求，有机融合理论教育、实验实训、虚拟实践等，以促进化工实训教学效果，为培养化工专业复合型人才提供保障。
3.1实训前完善知识结构体系
在高职学生虚拟仿真实训之前，化工教师应预留一定的时间，让学生进一步完善知识结构体系，主要是供学生熟悉生产过程的特点、生产流程和生产工艺，了解相关设备的信息，如结构、工作原理等，以便学生对化工实训具有一个大致的了解，为后续参与实训提供支持。在实训之前知识结构体系完善过程中，高职学生可以进入平台，阅读图文和观看视频介绍等，学习化工生产工艺、设备操作和工艺流程等化工生产知识。在此基础上，高职学生需要根据实训要求，明确自己实训过程中的问题，并写出实训报告，通过模拟实际训练获得问题的答案，以达到实训目的。
3.2化工实训教学过程
虚拟仿真实训具有在线原因选择、信息、互动交流、成果展示等功能，对于高职学生来说，基于在线选择功能，可以利用电脑、手机等智能移动设备远程连接虚拟仿真实训平台，并进入到实训平台展开后续实训操作。在虚拟仿真实训中，学生可以在三维模拟仿真工厂中工作，并根据实训要求来选择合适的虚拟实验。在模拟工厂中以角色扮演形式与平台中已经设置好的管理人员进行有效互动，学习化工生产安全知识和技能，化工设备结构、化工设备工作原理等重要知识点。在虚拟仿真实训过程中，管理人员可以结合学生实训课程目标，设置大量的实训任务，并按照由易入难的顺序排列任务，这样一来，高职学生在执行任务时，完成一个个知识点的学习，并可以从中获得一定的自信心，从而有利于提高学生的主动性和积极性。不仅如此，高职学生通过完成所有的任务，就可以掌握各项实训知识和技能，并在此过程中，辅以仿真软件可以全面了解化工生产过程、原理、方法等，有利于提升学生化工生产的实践能力。
3.3实训教学评价过程
学生完成各种虚拟仿真实训操作之后，虚拟仿真软件可以同步完成数据收集、整理和分析等工作，并将高职学生模拟实训操作实时数据以实训报告方式在线生成出来。在此基础上，虚拟实训系统将对高职学生的实训成果进行量化评价，并给予相应的考核等级。这样一来，不仅实现了量化考核高职学生化工实训效果的目的，还可以明确高职学生在实训中的不足，从而有利于化工教师调整实训方案，有针对性地组织高职学生进行实训，进而有利于促进高职学生化工实践能力和知识水平的全面提升。
4结束语
传统模式下的高职院校化工实训教学，仍然存在众多难题，不利于化工实训教学质量的提高，进而对高职化工专业人才培养质量产生了直接性影响。因此，在新时期背景下，高职院校化工专业应以适应化工技术发展需求为出发点，注重化工专业学生实践能力的提升，为提升高职学生就业和职业竞争力夯实基础。这要求高职院校在化工实训教学中，明确当前高职院校化工实训教学难点和问题，注重教学方法的创新。而通过本文分析可知，虚拟仿真技术的出现和应用，为化工实训教学提供了一条安全且高效的路径，既可以弥补传统化工实训教学缺陷，又可以让学生更安全地完成各项化工实训任务，从而有利于提升化工实训教学质量，进而提升化工专业学生的实践能力。因此，作为高职院校的化工教师，应加强先进技术和理论的学习，将虚拟仿真技术与化工实训教学结合起来，锻炼高职学生的化工实践能力。
参考文献
[1]王珏.疫情防控形势下化工单元操作实训课程线上教学探索实践[J].职业教育（中旬刊），2020，19（4）：71–74.
[2]侯兰凤，陈少峰，王春晓，等.“三层次四平台”化工虚拟仿真教学的探索与实践[J].化学工程与装备，2020（1）：288–290.
[3]林福星，林碧凡，鄢树枫，等.立足地方产业、服务地方经济的仿真化学实训教学——三明学院化学化工人才培养经验探究[J].教育教学论坛，2020（1）：277–278.
[4]赵志刚，冉茂飞.虚拟仿真技术在化工实习实训教学中的应用探讨[J].山东化工，2019，48（20）：190–192.
虚拟仿真技术的应用范文3
计算机虚拟仿真技术、高职院校、强电、实训教学
【中图分类号】G434文献标识码：B文章编号：1673-8005（2013）02-0289-02
随着我国社会主义市场经济和自动化行业的迅速发展，社会及企业对技能人才的知识与技能结构提出了更高的需求，要求高等职业院校学生既要有一定的理论知识又要有很强的实际操作能力。为了完成这一任务，高职院校将计算机虚拟仿真技术引入到实训教学中来。以强电方面教学为例，它的教学内容大部分都涉及到动手，而对电本身来说它是具有一定危险性的，因此在学校的教学过程中，学生不会真正接触到强电，那么在真正的工作中势必要遇到一些问题。
1传统强电实训教学方式的弊端
传统的强电实训课程过程中我们会发现一些问题。首先，强电的操作台实习设备昂贵，设备数量是永远无法满足学生实际需要的，即使是进行了分组合作的方式。其次，教材所涉及的设备系统和型号是多元与广泛的，而实验实习设备的系统无法配齐。再次，真实设备的作用给初次接触实验和实训的学生操作带来很大的压力和人身安全隐患，特别是在通电的情况下这样的问题就更明显了。
2计算机虚拟仿真技术的特点与在强电实训教学中的应用
计算机虚拟仿真技术是借助于计算机技术及硬件设备，实现一种人可以通过一定感知方式所感受到的虚拟环境，提供给人们通过计算机对复杂数据进行可视化操作与交互的一种全新方式。改变了过去人类除了亲身经历，就只能间接了解环境的模式，从而有效地扩展了人类的认知手段和领域。在通过多个阶段的强电虚拟仿真软件教学应用实践和思考后。我认为其对现实教学可以产生以下几个方面的积极影响。
2.1 计算机虚拟仿真技术建立了全新的学习情景--彻底打破了空间、时间的限制。任何强电实验设备的原理和结构，学生开始基本都不具备相应知识基础，在利用虚拟现实技术后，不但可以将设备外部信息直观地展示给学生，甚至可以进入设备的内部进行观察，生动直观的感受与学习。
2.2 计算机虚拟仿真技术节约了教育成本--实现低耗、高效与环保、可持续发展。传统的操作培训中，强电方面的教学都是在尽可能的利用真实的设备。这些设备种类型号繁多，价格也比较贵，因此不可能准备太多。计算机虚拟现实技术引入后，从现实意义上节约了成本，从长远看更是有利于整个行业的环境保护和可持续发展，意义重大深远。
2.3 计算机虚拟仿真技术建立绝对安全环境--实现文明、安全操作。计算机虚拟仿真系统引入后，不会因为学生的错误操作而损坏操作台，更不会造成人身伤害，学生可以大胆地独立进行学习。这样使学生可以进行自主学习，具有一定的学习趣味性，也相应提高了学生的学习积极性，降低了教师的工作强度。
2.4 计算机虚拟仿真技术便于教学--合理组织教学与标准化考核。虚拟仿真技术使得教师可以以广播的方式在每个学生的屏幕上演示其教学内容，使所有学生均能看清楚每个动作细节并进行模仿。
3计算机虚拟仿真技术应用中的注意事项
3.1 要结合学校条件与教材实际，选择合理、系统、功能完善的仿真软件，明确虚拟与现实的差异，特别是对系统欠缺和不完善功能的了解，教学中做到避免系统、型号与功能混乱。
3.2 应该合理安排虚拟仿真学习阶段，一般情况安排在强电学习的初学阶段，学习完线路焊接后为好。
3.3 要在仿真系统学习过程中按实际操作的规范要求严格进行，且不可因为虚拟而不负责任地进行野蛮随意操作，养成不良习惯。
总之，随着计算机技术的发展，必将推动着虚拟仿真技术的不断完善，计算机虚拟仿真技术正向着开放、集成、智能和标准化的方向发展，并且与互联网的有机结合将是必然趋势。计算机虚拟仿真技术作为一种新型的教学媒体，它的性能更通用，功能更齐全，成本更低廉，更加逼真的逼真的还原了强电实践应用中场景，这种新的教学媒体必将广泛应用于强电和相关专业的教育教学中来，最终在现代化技术教育领域中发挥其重要作用。
参考文献
[1]贺雪晨等. 《虚拟现实技术应用教程 》 清华大学出版社，2012-06-01
虚拟仿真技术的应用范文4
关键词：虚拟仿真技术；实践教学；学习场景；教学训练
一、概述
虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。虚拟现实技术是先进的人――计算机接口技术，其实质是利用计算机产生一个三维的、基于感知信息的临场环境。人可以参与和控制环境，同时环境能够对人的控制行为做出动态的交互反应。系统仿真技术是随着计算机技术的发展而形成的新兴学科，它是通过建立真实系统的数学模型，利用计算机来达成对系统的分析、研究、设计等目的。目前，虚拟仿真技术在军事、教育、医学、工业设计等多个领域都得到了应用。在教育教学领域，虚拟仿真技术能够进行教学活动或实验操作的模拟，具有经济性好、安全性高以及可重复等多种优势，已经开始替代某些费时、费力、费钱的真实试验和教学演示，对传统的教学活动产生了强烈冲击，引发了教学领域产生一系列深刻的变化。
虚拟现实仿真技术在高职实践教学中应用研究的意义：利用虚拟仿真技术可以构建一个虚拟的实训场地和教学场景，在没有实际设备的情况下可以有效提高教学效果。并且可以减少高职院校因设备不足的高额开支。通过仿真技术可以进一步整合教学资源，提高实训设备的利用率，提高学生知识和技能。在教学中对仿真技术感兴趣的学生可以做再次开发，这样能更好的提高实践教学效果和学生的实践应用能力。
二、虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的研究内容
传统设计是设计者根据产品用户的需要，将所设计产品的结构通过图纸表现出来，经过计算或者经验认证后，再投入生产试制中进一步检验其结构设计的正确性与合理性。而虚拟现实仿真技术在实践教学应用研究中主要体现在以下几个方面：
1. 利用虚拟现实仿真技术开展三维模块实践教学的应用研究
Solidworks作为一款三维设计软件，功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，学生能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的设计应用到虚拟设备中。
在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的。
（1）全动感用户界面：
①只有SolidWorks 才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了界面的零乱。
②崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。
③用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。
④特征模版为标准件和标准特征，提供了良好的环境。用户可以直接从特征模版上调用标准的零件和特征，并与同事共享。
⑤SolidWorks 提供的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。
（2）装配设计：
①在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。
②SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。
③用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。
④镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。
2. 利用虚拟现实仿真技术开展三维动画交互实践教学的应用研究
虚拟现实系统的目的是为了开发虚拟现实应用，所以任何一个完整的细腻显示系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能的图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或者虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟显示应用软件开发平台。VRP（Virtual Reality Platform，简称VR-Platform或VRP）即虚拟现实平台，VRP是一款由中视典数字科技有限公司独立开发的具有完全自主知识产权的直接面向三维美工的一款虚拟现实软件。VRP可广泛的应用于城市规划、室内设计、工业仿真、古迹复原、桥梁道路设计、房地产销售、旅游教学、水利电力、地质灾害等众多领域，为其提供切实可行的解决方案。
三、虚拟现实仿真技术在实践教学中拟解决的关键问题
1. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，有效地避免了高校实验实训设备不足的影响因素。学生通过虚拟实验项目的学习与训练，减少其真机操作时出现许多失误问题。
2. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，教师利用虚拟现实仿真技术教学时，与实训室技师经常切磋技艺、探讨操作问题，提高了教师的实践教学水平。
3. 虚拟现实仿真技术在高职实践教学中的应用与研究，改变了学生被动学习的方式，提高了学生学习兴趣、综合实践能力和高职实践课堂教学效果。
四、结束语
随着科学技术的不断进步，虚拟现实仿真技术也进入了一个充满活力和具有广阔市场前景的高新技术领域，它的出现也渐渐取代了传统模式中许多教学的新方法与新手段。目前，利用我院现有和二次开发虚拟现实仿真实训软件系统，进一步完善学院虚拟仿真实训室的硬件和软件设施，构建虚拟实训室崭新的教学与学习场景，实施机电产品虚拟仿真设计、制造、装配等模块实践教学的应用与研究。对提高我院课堂教学改革实践效果，具有深远的意义。
参考文献
[1] 尹湛华，朱海洋. 虚拟仿真技术在高职实践教学中的比较优势[J]. 南昌高专学报，2008（08）
[2] 王岚等. 虚拟实现EON Studio应用教程[M]. 天津：南开大学出版社，2007
虚拟仿真技术的应用范文5
关键词：虚拟仿真技术；土建类专业；高职；
作者简介：刘镇（1978-），男，大连职业技术学院讲师，硕士，注册一级建造师、造价师，研究方向为工程管理、工程造价。
中图分类号：G712
文献标识码：A
文章编号：1001－7518（2012）17－0034－02
一、虚拟仿真技术的含义
仿真技术，也被人称之为模拟技术，即用一个系统模仿另一个真实系统的技术。而虚拟现实技术则是在仿真技术的基础上发展而来的，当前仿真系统正在向虚拟环境的系统演变。虚拟现实技术和仿真技术作为对现实世界的模拟，都是基于模型而开展的，都是对现实世界尽可能的再现，因此，由仿真技术和虚拟现实技术两者相结合形成了虚拟仿真技术。
虚拟仿真技术是指运用计算机和专用物理效应设备，借助相应的系统模型，对实际的或假想的系统进行相关动态试验研究的一种新技术，具有可控性、经济性、快速性等特点，有助于解决抽象与实体之间相互联系的问题。
二、目前虚拟仿真教学与高职土建类专业教育的关系
职业教育是以就业为导向的教育，技能教育是职业教育的核心，同样职业教育信息化也要为职业技能服务，信息技术已经成为提高教育质量的重要手段。教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》（［2006］16号文件）指出，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。
当前，建筑技术含量要求越来越高，不断呈现出结构多样、工艺复杂、施工难度加大等特点，这就需要教育和培养出更多的建筑技术人才，不仅能进行工程设计，而且具有较强的实践技术指导和管理能力。根据2010年统计，开办土建类高职学校达1099所、专业3423个、招生人数307412人。数据表明高职土建类教育不仅规模大、分布广，而且发展速度快。高职土建类教育在强调系统地设计基于学科系统性原则的理论教学体系基础上，应系统地设计基于工作过程化的实践教学体系。而虚拟仿真技术通过交互式环境、情景复现功能，实现对抽象概念的具体化，对传统教学进行革新的一种方式，能够很好的满足“情景教学”与“项目教学”需要。目前，虚拟仿真技术已在多学科领域的教学及实践中使用，并且虚拟仿真技术已运用于工程建设。这些都表明了在土建类教学中采用虚拟仿真技术是可行的、必要的。
三、虚拟仿真技术在土建类专业教学中的应用
（一）形象直观，利用情景教学
心理学指出：传统的课堂教学，学生一般只能吸收不到三成的内容，并且随着时间推移，所掌握的知识会逐步遗忘。[3]同时，研究证实：阅读到的信息我们能学习到10%；听到的信息我们能学习到18%，但所亲身体验过的事我们能学习到80%。毫无疑问，学习体验是最好的方式。土建类学科是一门技术复杂多样，设备材料繁多，实践性强的学科，在教学中需要学生有亲身经历体验。虚拟仿真技术通过虚拟现场情景，仿真施工工艺和过程等，充分调动学生的积极性。将学习目标与教学主题相结合，通过形象直观的方式让学生学习知识。在情景体验教学中，教师与学生更加的积极主动，使教学效果得到明显提高。
（二）提高学生空间想象能力
土建工程是将二维表现的设计图纸实现为三维的、立体的、复杂的建筑物。这就对学生的空间立体想象能力提出了较高的要求。但刚接触该专业的学生，总有想象不出或理解困难的感觉，以往授课中需要通过教师绘图、模型展示等，但效果一般。利用虚拟仿真技术，能够模拟出建筑物的建筑构造，能够真实展示建筑物的各个结点，空间布局、立体图形的生成过程。通过虚拟仿真技术能够使学生置身虚拟建筑空间内，从而对这些建筑空间的认识和理解更形象、更全面、更深刻。
（三）改进管理类课程授课方式
在土建类专业课程体系中，存在很多管理类的课程，这些课程突出特点是很难看到真实场景，甚至在学习中也不可能亲身经历，只能阅读到成果性资料。以工程招投标与合同管理为例，标书制作、合同签订，开标过程等，教学中很难体验这类过程的工作流程和内涵。虚拟仿真技术则能够虚拟相关情景，让学生在课堂中，分角色扮演，经历开标、评标、谈判这些工作，使学生得到充分体验，真实的领悟，从而有效的促进管理类知识转化，完成项目教学。
（四）促进实践教学
土建类专业的实践课程是非常重要的，对学生理解知识点，以及理论与实践相结合有着很强的促进作用。土建类专业需要的实训项目及设备种类数量繁多，各院校受资金、场地、安全教学管理等多方面的制约，很难具有全面的实践条件，而虚拟仿真技术利用自身优势，能够很好的促进实践教学。
第一，保证实训科目的质量，节约成本。为确保实践项目教学的效果，传统的实践教学模式需要巨大的资金投入及购置教学所用的设备，并且在教学过程中会消耗大量的材料，容易淘汰教学仪器和设备，因此很难满足教学所需。从教学资源全过程管理来看，虚拟仿真技术实践减少投入包括占地、建筑投入、设备投入、材料投入、指导教师投入，经过考察统计可以降低30%~80%。同时也降低实训污染（如粉尘实训、噪声污染等），而学生因为得到多次实践机会，效果也远远好于传统教学。
第二，容错功能强，可开展探究性实验。土建类专业实践存在较高的安全风险，尤其是学生到施工现场实训，而企业也为回避对安全事故的各种约束处罚而不愿意接收学生现场实训。为了防止意外事故的发生，通常是采取增加实训操作过程的相关约束条件来确保师生的安全。但限制的越多，与实践就越脱节，教学质量难以得到保障。虚拟仿真技术可引导学生积极在仿真实践中进行实训，不必担心出现任何以外的风险，保证实训安全性（设备安全、人身安全）。通过运用虚拟仿真技术，教师在教学中可以设置各种不同的故障等状态，“虚拟”不同的事故，学生通过反复试验，运用各种方式方法，分析问题、解决问题，在这方面实际实训是无法做到的。
第三，科学定量考核，与职业资格接轨。在土建类的实践项目的考核常常仅是一份报告（施工组织设计、合同、招投标文件等）或是实践指导教师根据学生在实践中的表现，依靠主观给学生评定成绩。而在虚拟仿真实践的软件中，可根据不同需求，设计不同性质的考试、考核方式。而虚拟仿真实践软件通过采取随机出题、海量题库、在线考试等方式，保证考试考核的公平、真实。从而实现了考教分离、分量一致，实现了以考试、考核额成绩来衡量教学质量、评价教学效果、评估学生的学习能力的可能性。
四、如何制作虚拟仿真教学软件
仿真教学软件的研制的总体过程基本上可划分为两大阶段，即教学设计阶段和软件制作阶段，如图1所示。
虚拟仿真教学软件制作是一项复杂的项目管理工程。编制适应高职教育的虚拟仿真软件要把握以下几点:
（一）树立职业教育理念
教学设计应以教育科学的观点和方法为指导，按照职业教育额教学目标、教学内容、教学对象的特点等，结合国家相关职业（工种）标准，优化教学软件的系统结构与模块设计，并选择适当的媒体信息，使其在系统中得到有机结合，以实现课程与实训的教学目标。
（二）创作团队进行脚本编写
脚本作为仿真教学软件的第一关，事关教学实训内容的正确性与科学性，贯穿于脚本编写之中的教学设计，决定了教学软件的生命。
土建类虚拟仿真软件脚本通常由具有丰富教学与实训经验并了解现代教育技术的人来编写。因此，需要组成专业教师、现场工程师、教育技术专家组成的创作队伍。脚本创作中的整体结构要依据研制大纲的要求进行，除了在保证科学性的前提下，重视教学实训项目、任务、技能点、操作步骤的设计，重视文字符号图形的标准化外，还要格外重视屏幕设计，重视交互性设计，重视操作工艺、安全规范等方面的设计。
（三）素材制作要保证质量
素材不仅是构成教学软件的基本单元，也是教学软件完成系统合成的重要前提与基础。素材的制作（包括三维建模）是制作环节中耗费时间最多的环节，据统计，素材制作将占用70%~80%的制作工作量，因此，素材制作是数字化教学资源开发的重心，是制作的重要环节，是制约开发周期的主要环节之一。土建类虚拟仿真软件中的素材要实物、现场场景严格匹配，这样就能保证软件的质量，防止给后期合成带来隐患。
五、虚拟仿真教学与实操教学之间的关系
（一）互补关系：实操教学不能实现的，利用仿真教学可以实现。
（二）融入关系：—份完整的现代化的教学方案，必定是仿真教学与实操教学的完美融入的方案。
（三）顺序关系：一般情况下，仿真教学在前，实操教学在后。
（四）不可替代关系：仿真教学与实操教学，二者不可替代。
（五）随着计算机技术快速发展，仿真教学对实操教学的互补作用会越来越强，同时，实操教学对虚拟仿真教学的依赖程度会越来越高。对于实操教学的设备，有与虚拟仿真系统实现一体化的趋势。
六、结束语
从微观层面看，高等职业教育是以技术人员的职业劳动为导向的，是产生于技术人员的能力、知识和素质，是一种专业劳动。因此，作为高职土建类专业的教学，应以生产目标为导向，有针对性地对学生进行体验式教学。应该通过虚拟仿真技术和赴实地现场进行教学，在课本之外给学生更生动易懂的知识，并通过虚拟的或者真实的实验、实训、实习等实践教学培养具备较高的知识、能力和素质等综合性的高端土建专业技能型人才。
参考文献：
[1]吕爱民，项秉人.生态建筑的数字化构建[J].新建筑，2005（6）：7-9.
虚拟仿真技术的应用范文6
关键词：微机组装；教学；虚拟仿真
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2016）07C-0019-03
《微机组装与维护》是中高等职业教育计算机相关专业必修的一门专业平台课程，是理论和实践相结合的核心课程，其任务是培养学生计算机装配调试、系统维护、检测维修等职业能力。
一、实训教学中面临的问题
当前大多数职业院校的微机组装与维护实训室的实训项目都包括硬件拆装和软件维护两大部分。
1.对于硬件拆装部分，笔者所在院校是以提供40台其他机房淘汰计算机形式进行的，而硬件更新换代的速度是很快的，造成学生学不到最新硬件拆装知识。
2.对于软件维护部分，效率更是问题。软件维护主要包括BIOS设置、硬盘分区、操作系统及应用软件的安装和使用以及软故障类的排除。如果硬件都不能保证正常的启动，那么软件维护更是无从谈起。如果硬件配置太低，造成实验时间过长，效率降低。
二、基于虚拟仿真的教学应用
（一）虚拟仿真系统设计
1.教师或管理员登录显示功能模块，设计图1所示。
课程教学资源应包含教学、实训、考核、备课、授课、学习功能，其中教学模块、实训模块、考核模块在教师账号下都包含教学模式和管理模式，教师可在管理模式下自由创建、上传、编辑自己所需要的教学资源，在教学模式下只可以进行浏览学习教学资源。教师或学生在“我的空间”进行作业、成绩、课程表管理、交流中心、个人信息设置等；教师可以在“授课中心”进行备课、授课等。
“教学”功能主要进行理论知识的演示；“实训”功能主要进行实践操作；教师可以在“考核”功能设置考试审核评分等，学生在此可进行考试考核。
2.学生登录则不显示管理模式和授课中心，学生登录“我的空间”时则不显示管理类模块，只显示个人课程相关内容。
（二）教学内容设计
以“项目引领、任务驱动”的模式建设基于工作实践的教学，坚持“理论和实践一体化”的理念，以学生自我学习为主体，注重职业实践能力的培养。结合本课程的特点，坚持“以行动为导向”的原则，让学生在完成任务的过程中掌握理论知识和操作规范，着眼于学生职业规划和从业能力的培养，引领职业教育一体化课程教学改革。教学内容设计如表1所示。
三、虚拟仿真在实训教学中的优势总结
《微机组装与维护》课程以实践为主体，理论和实践相结合，但在课程实践操作过程中，不可避免的出现各种问题。基于3D图形实时渲染技术，从教学的角度使用虚拟仿真应用开发一款专用于微机组装与维护教学的软件，从而降低硬件投入以及损坏，还可达到理论实践一体化教学的目的，解决了传统教学所不能避免的许多问题。虚拟仿真技术优势如下：
（一）逼真的操作体验感
通过3D技术不仅可以模拟出各种较新计算机硬件模型，还可以360度观察硬件，并可模拟出交互的硬件操作方法及所需的各种材料工具，在关键步骤用文字给学生提示。利用VR技术设计的逼真3D虚拟环境，使学生置身于模拟的学习环境中，体验现实实训不易观察到的部件结构，以及重要部件难以展现的工作原理。
（二）人机交互
虚拟仿真实训平台的人机交互界面可以激发学生的学习兴趣，提高实践能力。平台具有能够对硬件进行90%以上相似度的建模，让虚拟设备能像物理设备一样展现操作；并利用声光电等技术能够让虚拟设备像真实设备一样呈现各种在现实使用过程中可能出现的故障现象，并模拟排除出现的故障等。
（三）增强教学效果
平台支持用户通过计算机网络远程登录，支持多人同时在线学习，不受时间、空间的限制。能够随时上机操作实践，与传统的实验室实体操作硬件相比，既方便了培训时间的安排，又提高了学习效率，还降低了对计算机硬件的损耗。
（四）解决常见难题
在虚拟仿真练习中，学生可全方位掌握计算机硬件的工作原理、拆装、测试、故障排除等。同时解决了实践中的一些常见难题，如看不见（比如内部结构不能拆卸查看）、摸不着（比如硬盘内部故障却无法打开查看）、动不了（一般不会让学生拆装操作最新技术的计算机硬件设备）和难再现（一些故障事故及小概率事件难以在教学中再现）等。
（五）演示及考核
在传统教学中教师演示很困难，造成学生无法看到操作流程。虚拟仿真的演示环节可放大供学生全方位旋转观看。还可以节省时间提高效率。在实物微机组装考核中，教师对学生的一些不规范操作很难做到同时全程监控，虚拟仿真系统则可以记录并评判每一步操作，做到由传统的“结果评价”转为“过程评价”。
虚拟仿真实训平台提供可行节约的解决方案，充分体现现实和虚拟优势互补的原则，创建的可视、互动的学习环境，学生可在虚拟情境中学习，达到与物理操作一致的目的。除了以上优势，虚拟仿真还有操作安全、模拟硬件容易升级、教学环境容易恢复等优势。
四、结束语
使用VR技术对微机组装与维护进行虚拟仿真实训平台的设计与实现，促进了该课程教学方法、形式及观念的变革。仿真系统把传统教学难以展现的内容直观地展现出来，提供良好的实训环境，提高了学生的学习效率以及积极性，提升了教学质量，具有重要实践意义。
