前言：中文期刊网精心挑选了虚拟仿真技术教学范文供你参考和学习，希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感，欢迎阅读。
虚拟仿真技术教学范文1
辽宁建筑职业学院辽宁辽阳111000
摘要院近年来，虚拟仿真技术在高职实践教学中发挥着非常重要的作用。随着虚拟仿真技术的迅速发展，高职实践教学正向着校内虚拟仿真实践和校外顶岗实习相结合的教学模式转变，必将通过推动高职实践教学的改革发展来促进职业教育的发展。本文介绍了高职实践教学中应用虚拟仿真技术的原则及应注意问题。
关键词 院虚拟仿真技术；高职实践教学；原则；问题
高职院校的实践教学是实现其培养目标的重要途径，对提高毕业生的创新创业能力非常重要，也反应出院校的办学特色。近几年，全国高职院校正在进行着一场如火如荼的实践教学改革，虚拟仿真技术的发展又推动了将仿真技术应用到高职实践教学的发展进程。但是其发展的速度不是很快，由于虚拟仿真软件的有效性及先进程度严重制约着其发展的速度。怎样才能将虚拟仿真技术科学地、有效地应用到高职实践教学中去，充分发挥并优化实践教学在高职人才培养工作中的重要作用，全面提升高职毕业生的职业能力、就业创业能力及创新能力是摆在所有高职院校面前的新挑战。
1 实践教学中应用虚拟仿真技术的原则
虚拟仿真技术是应用计算机技术模拟出逼真的虚拟现实的场景，使用者通过应用设备与虚拟环境进行相互作用及影响来体验到一种身临其境的感觉。虚拟仿真技术能使人不受时间和空间的限制去接触非现实的环境，这样在不受条件和环境的限制下去探索和发现现象的本质。虚拟仿真技术给高职实践教学的改革提供了更广阔的空间，将虚拟仿真技术应用到高职实践教学中还要注意以下几个方面。
1.1 高职实践教学的目标是提高学生的岗位职业能力，这就要求学生在实践教学的过程中要深入到实际岗位，在一线进行实践操作学习。从而，实践教学中应用虚拟仿真技术的第一步就是要认真分析和调查学生的实践岗位的职业特点和要求，以实际工作过程和真实的工作任务为基础去设计和整合实践教学内容及任务，做到充分利用虚拟仿真技术去构造不受时间及空间限制的符合教学目标要求的立体化实践教学环境，实现对真实职业场景的模拟再现，使学生在具体的场景中完成学习任务，做到传授、学习、操作融为一体，能够在不同的场景中学习自如，做到职业性与场景性相结合。
1.2 当今随着市场经济的发展和科技的进步，高职院校越来越重视培养毕业生的职业岗位技能，高职院校不断进行教育教学方面的改革，更加注重提升毕业生的就业能力和适应整个职业生涯发展的要求。所以，高职院校设计的实践教学任务就要和企业生产一线的实际工作和学生参加工作后的实际岗位相适应，培养学生的职业岗位能力。在设计虚拟仿真的实践教学体系的过程里，要挑选具有代表性的，技术先进的设备及工艺技术等，应该注重体现与情境相关的基于工作过程的知识与技能的学习，使学生在完成一个学习任务之后能够对完整的工作流程、操作模式和岗位具体情况得以学习和掌握，从而能够与相关的职业实践活动联系起来，掌握完成工作任务的方法及解决相对复杂的综合问题的技巧，能够适应未来岗位对高职毕业生提出更高的职业能力要求。除此之外，应该重点开发设计那些以培养核心与关键技能为目标的实践教学项目，做到先进性与典型性相结合。
1.3 把虚拟仿真技术应用到高职实践教学的过程中，要充分抓住虚拟仿真技术构想性的特点，按照学生心理和认知方面的水平，根据教学内容来设计构思实践的教学场景，培养学生的学习兴趣，拓展学生的想象空间，使学生学习到知识，充分理解概念的含义，领会实践教学所传授的知识点，提高学生的创新创造能力。运用虚拟仿真技术选择适量的教学内容，把抽象的内容具体化，复杂的问题简单化，微观的内容宏观化，这样能够有助于学生理解和掌握操作方法，并达到熟练操作的程度，使得实践教学的效果达到预期的目标。
1.4 利用虚拟仿真技术来进行实践教学系统的设计过程中，应该抓住仿真技术交互性强的特点，设计出互动性强、协作性高的实践教学任务，使学生在虚拟现实的实践场景中完成自己的实践操作工作，在整个过程中要注重培训学生们共同解决实际问题的能力。并且，利用虚拟仿真技术设计的实践教学系统要突出其智能性的特点，该系统能够对学生的实践操作成果进行及时的跟踪与反馈，并且可以依据学生的操作情况给予合理的评价，还能够及时给予有针对性、个别化的指导，做到交互性与智能性相结合。
2 虚拟仿真技术在应用中应该注意的问题
2.1 虚拟实训不能替代实操实训。高职实践教学中利用虚拟仿真技术，实现了实训环境的改善，教学过程的优化，还解决了很多实训教学方面的难题。不过利用虚拟仿真技术来设计高职实践教学内容，不代表虚拟实训可以完全替代实操实训，两者存在着本质的区别。虚拟仿真技术只是通过去模仿一些实际的生产和工作实践过程，让学生在过程中学到一种间接的经验，而不能完全替代真实的现场操作。所以，在应用虚拟仿真技术的实践过程中，必须认清虚拟实训和实操实训的本质区别。设计虚拟实训的思路是：首先是把实操实训无法实现任务利用虚拟仿真技术来设计虚拟实训教学来实现；其次是要依据现代教育理论来设计实践教学任务，把虚拟仿真技术设计的虚拟实训教学内容放在前面进行，而把实操实训安排在后面，并将二者完美的结合在一起，获得最好的教学效果。
虚拟仿真技术教学范文2
[关键词]虚拟仿真；中职院校；电子技术
[中图分类号]G712[文献标志码]A[文章编号]2096-0603（2017）21-0084-01
随着现代科技水平的不断提高，虚拟仿真技术愈来愈被更多的人所认识并了解，运用领域亦变得更加广泛。虚拟技术蓬勃的发展背景下，在中职电子技术教学中加强其工作的推进不仅有利于虚拟仿真技术社会价值的实现，更有利于推动我国中职教育事业的进步与发展。为此，加强虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用势在必行。
一、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用现状
（一）教师教学的得力手段
虚拟仿真技術在中职电子技术教学中的应用有效提高了教学质量，在传统的中职电子技术教学中，教师往往采用“填鸭式”的理论教学手法进行教学，然而电子技术教学的理论教学抽象、难懂，加之学生的实操课安排比例较少，从而导致其教学质量不高。而虚拟仿真技术的应用不仅有效地将抽象的理论知识进行具体化、形象化，使学生更好地理解相关知识，更有助于减轻教师的教学负担，使教师能够腾出更多的时间进行备课设计工作，并借此提高整体教学质量。
（二）学生学习的“好帮手”
中职院校的学生往往文化课基础较为薄弱，其在抽象、难懂的电子技术课堂学习中受个人学习基础的限制，难以激发自身的学习积极性。虚拟仿真技术的应用能够将系统的理论知识运用图文并茂的形式在荧幕中呈现，学生被新的动态教学模式所吸引，便会提高自己的学习积极性和主动性。此外，虚拟仿真技术在电子技术教学中的应用还能够打破传统理论知识统一的课堂局面，从而给教学模式带来更多的创新，使电子技术教学质量不断提升[1]。
（三）教师的虚拟仿真技术应用有待提高
虚拟仿真技术的应用确定能够提高学生的学习积极性和电子技术教学质量，然而，作为一种新型的教学模式，虚拟仿真技术的应用对教师自身的应用水平有着较高的要求。当前，我国中职院校多数教师在教学工作中已经形成了理论讲解为主的习惯，对突如其来的教学改革很难在一时间适应，并缺乏对虚拟仿真技术的深入了解，使其在实践教学工作中难以保持长远的教学价值。为此，强化教师对虚拟仿真技术的应用能力成为中职院校电子技术教学工作任务的重点。
二、关于虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的具体应用
（一）利用虚拟仿真技术创设教学情境
虚拟仿真技术对生活中的情境进行模拟，让教学资源更加直观地呈现在学生眼前，同时将教学资源的影像要素与生活化相关联，借以激发学生的积极性，使学生有种身临其境之感，并轻松、愉快地获取电子技术专业知识。此外，这种教学技术的应用不仅能够促进学生学习主动性的提高，更能让学生更加充分地理解和运用电子技术知识并提高学生的学习效率。为此，在实际教学中，教师可以构建一个虚拟仿真技术的情境平台，让学生模拟电路操作来展示电路数据，不仅能促使学生在课堂学习中清晰地掌握理论知识，而且能提高他们的实践操作能力[2]。
（二）虚拟仿真技术在小组合作学习中的应用
小组合作学习的教学模式在传统的电子技术教学工作中便有所应用，但学生整体对其知识点内容缺乏明确的认识和理解，继而导致在小组写作学习过程中容易产生较大的分歧，进而影响学习效果。而虚拟仿真技术与小组合作学习模式的融合不仅能够促进学生团队协作学习能力的提升，更能让每个学生清晰地了解技术与理论领域的知识点，让学生更能够在不同的观点下进行积极探索，极大地提高学生的学习效率。此外，教师在运用虚拟仿真技术授课时，其自身要不断加强对该技术的练习，在教学中不断学习，可以提高自身对虚拟仿真技术的应用能力，从而满足电子技术教学工作的要求。
（三）模拟操作与实际操作相结合
鉴于中职院校电子技术教学中的设备数量限制和人数配比限制，必须加强虚拟仿真技术的引进，从而促进全体学生能够更好地进行实操训练。虚拟仿真技术能够为学生构建虚拟的实操平台，让学生能够在模拟操作中切实感受到现实的操作滋味。值得强调的是，模拟器操作虽然能够培养学生的实操能力，但却无法模拟出现实设备出现的各种突发问题，为此，在进行模拟操作教学中亦要充分与实际操作相结合，让学生在虚拟仿真技术的辅佐下进行更好的实操训练，从而促进学生综合应用能力的提高[3]。
在信息化时展背景下，中职院校的教育模式要积极顺应时代的发展潮流，在电子技术教学工作中尽可能融入现代化教学手段，积极推进虚拟仿真技术在教学工作中的应用，科学、合理地利用虚拟仿真技术的优势来提高课堂教学质量，从而全面提升学生的实际应用水平。
作者：杨健
参考文献：
[1]陈闽蜀.虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用分析[J].兰州教育学院学报，2015（3）：111-112.
虚拟仿真技术教学范文3
关键词：建环专业;实验教学;虚拟仿真
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）05-0106-02
引言
虚拟仿真技术是20世纪末才兴起的一门崭新的信息技术，能够模拟真实设备或系统的工作过程，具有信息量大、生动形象、身临其境、实时交流等特征。虚拟仿真实验教学是虚拟仿真技术在教育领域的应用，是高等教育信息化建设的重要内容[1]，促进当前教育模式、教学方法和学习方式的深刻变革。
建筑环境与能源应用工程是一个典型工科类的专业，在人才培养中普遍存在“重设计、轻实践”等问题，强化专业实验教学内容，培养应用型、复合型和创新型的实用人才，是社会对建环专业教学改革的迫切要求。将虚拟仿真技术的引入到建环专业实验教学中，解决目前实验教学中的存在问题，提高建环专业人才培养质量，是值得研究和探索的课题。
一、建环专业实验的教学现状
目前，建环专业实验教学基本上是传统模式[2]，存在实验课时少、教学内容陈旧、实验教学方法和手段单一等诸多问题。实验类型多以验证性、演示型为主，学生学习被动，往往敷衍了事。为了改进实验教学效果，很多学校做出积极探索和改革[3-4]，如独立设置专业实验课程、改革实验考核模式、开设创新实验、增加生产实习等。虽然这些努力对提高实验教学质量起到了一定作用，但是，建环专业实验教学改革发展中存在瓶颈：
1.受实验室条件限制，很难开设交叉性专业实验。
暖通空调系统形式多样、构成复杂、设备庞大、维护费用高，受实验室空间和资金的限制，很难建设较为综合的暖通空调实验平台，使学生对系统整体性和在工程中的实际运行缺少全面性认识。
2.受生产与安全条件限制，生产实习教学效果很难达到预期要求。
为了弥补交叉性专业实验的不足，很多学校加强了生产实习环节。但是，由于实际工程环境复杂、危险大、操作安全要求高，企业出于经济效益和安全考虑，不可能同意把在工程现场进行实验教学，只能是走马观花的参观式教学，实际教学效果不佳。
3.受师资力量和实验设备限制，实验教学质量大打折扣。
大多数学校建环专业每年招生2个班以上，有的学校甚至达到4个班。当学生人数多时，而师资力量有限、实验设备数量有限时，如何安排好学生进行实验，并且能够激发学生主动性、积极性是一件非常困难的事情。
二、建环专业虚拟仿真实验教学的必要性
虚拟仿真技可以生动形象地复现各类复杂的暖通空调系统，有效解决建环专业实验改革的瓶颈问题。虚拟仿真实验不受实验室条件的限制、生产与安全条件的限制、师资与实验设备的限制，可以实现在课堂和实验室中无法实现的教学过程，拓展实验类型，开展丰富多样的专业交叉性、创新性实验。
建环专业开展虚拟仿真实验教学，将带来如下优势：①能营造出一种仿真式与交互式的实验环境，不用考虑实验室面积、投资、运行、维护费用，使得实验经费大大降低。②能展现建环专业的最前沿技术，扩展实验项目。③扩展实验内容和深度，突破课堂教学难点。④去除了繁杂的实验准备工作，节省去人力、物力，更有效利用师资力量。⑤可以反复训练，为学生自主学习提供平台，提高学习兴趣，促进主动思考。
对于实践教学而言，不同层次的实践教学可以用不同层次的虚拟仿真技术进行模拟。在专业基础课程中的实践教学可以使用简单、高效、成本低廉的传统仿真技术来完成，对于专业核心课程的实践教学或综合性实验，可采用虚拟现实系统来实现。
三、建环专业领域的常用仿真技术
仿真技术以低成本、高开放性和广泛适用性等优势，已经在建环专业相关的科研领域有了广泛应用和研究，很多仿真软件被用于暖通空调的仿真建模，主要分为以下三个方面：
1.建筑室内环境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等软件，其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent软件包含丰富而先进的物理模型，能够准确模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象。Airpak则是专门面向HVAC领域的室内环境仿真软件，在功能上没有Fluent全面，但是比Fluent更易于建环专业人员使用。
2.建筑或空调系统能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等软件，其中EnergyPlus和DeST在我国应用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的优点，采用集成同步的负荷/系统/设备的模拟方法。DeST基于状态空间法理论，利用多区热质平衡算法和三维动态传热算法模拟建筑能耗。
3.暖通空调系统性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等软件。TRNSYS模块化结构的动态系统模拟软件，内置了200多个功能性子程序，目前应用最为普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系统模拟软件，能够很好解决因果类仿真平台的代数循环问题，而且具备将建模和数值方法的理想解耦，适用于开发复杂的空调系统仿真模型。
可见，仿真技术已经在建环专业科研领域有广泛应用，可以模拟建筑室内复杂的热环境，仿真各种复杂的空调系统，为暖通空调虚拟仿真实验的开发奠定了技术基础。
四、建环专业虚拟仿真实验教学的发展状况
仿真技术是用来构建仿真系统的物理模型，真实反映出实际系统的特性。对于虚拟仿真实验来说，必须有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等软件平台开发，使学生可直接参与，探索仿真对象的变化过程。目前，虽然建环专业领域的仿真研究很多，但主要应用于科研领域;建环专业的虚拟仿真实验研究相对很少，尚处于初步探索阶段。
美国可持续建筑性能研究所开发了LearnHVAC软件，如图1所示。学生可以对空调系统进行模拟操作，包括短期控制模拟，长期能耗模拟，分析系统故障。教师可以自定义暖通空调系统的模拟场景，对学生的实验进行管理。目前，LearnHVAC只是可发了变风量系统一项实验内容。
在国内，山东建筑大学开发了太阳能系统、地源热泵系统等虚拟仿真实验软件，只侧重于对原理的认识和体验，实验功能简单;合肥工业大学杨善林教授将组件技术应用于中央空调的计算机仿真培训系统研发过程中，其开发方法能够对虚拟仿真软件有一个很好的参考作用[5];湖北工业大学以BIM技术、信息技术为支撑，组建了绿色建筑全生命周期虚拟仿真实验教学中心[6]。
目前，虚拟仿真实验教学已经逐渐得到重视，很多大学已经开展了相关调研，建设虚拟仿真实验室、开发虚拟仿真实验项目、研究虚拟仿真教学方法等工作已经逐步开展。
五、结束语
虚拟仿真技术是当前高等教育的重要教学手段，虚拟仿真实验建设必将推动建环专业实验教学发展，如何与传统实验项目有机结合，设置合理的实践教学计划，开发创新性虚拟仿真实验项目，提高人才培养质量，将是近年来建环专业实验教学改革的重点内容。
参考文献：
[1]李平，毛昌杰.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013，32（11）：5-8.
[2]赵丽娜，贾永明.建筑环境与能源应用工程专业实验考核模式和方法的研究与探索[J].化工时刊，2015，29（3）：56-58.
[3]熊军，刘泽华，罗清海，等.工程应用能力的实验教学改革研究――以建筑环境与设备工程专业为例[J].高等建筑教育，2011，20（1）：158-161.
[4]陈世强，张登春，于琦，等.建环专业测试技术实践教学环节研究[J].高等建筑教育，2008，17（1）：118-121.
虚拟仿真技术教学范文4
[关键词]虚拟仿真技术；治安教学训练
应用型人才是公安院校人才培养工作的目标，而实践能力是人才培养工作的重要内容，治安课程是建立在治安专业理论基础上的应用性课程，具有较强的实践性，治安专业在实践能力训练中却大量存在实战训练中的高度危险性以及不可及、不可逆的训练环境条件和内容（比如处置、事故现场处置和暴力犯罪的处置、巡逻盘查等），这为发展治安学虚拟仿真实验教学提供了需求和空间。虚拟仿真技术是计算机、智能、传感、图像处理与模式识别、音响与语音处理、网络等多个领域技术的综合性技术。迅速发展的现代教育训练技术把虚拟仿真技术引入到了实践性的教育训练中，使传统的教育模式进一步得到改变，也使得教与学的方式发生了革命性的变化。治安管理虚拟训练系统主要用于公安院校治安专业学员和公安干警岗位能力训练，为公安院校创新开展实训教学提供有效支持。基于虚拟仿真技术内涵分析，探讨治安课程虚拟仿真训练环境设计以及在治安教学领域中的应用前景。
一、虚拟现实及相关技术
（一）虚拟现实概念及特点解析
虚拟现实（Virtual Reality，简称VR，又称灵境），是指以计算机技术为核心的现代高技术生成融视觉、听觉、触觉等多位一体的虚拟环境，使用者利用匹配的设备以现实的方式与虚拟环境中的对象进行自然交互，从而让使用者会形成亲临真实环境的体验。虚拟环境指利用计算机建构的有逼真色彩的立体几何图像，它既可以是某特定的真实环境，也可以是能够满足使用者需求的虚构虚拟环境。匹配的设备指穿戴于使用者身上或置于使用环境中的传感装置。比如：头盔式显示器、数据手套等设备。自然交互是指用现实活动方式对虚拟环境内的对象进行互动并得到实时反馈，如使用者运动等。虚拟现实具有的三个特点。
一是沉浸性。虚拟仿真技术的沉浸性是其在训练领域的应用技术最突出的特点，运用该技术使受训者能全身心进入到建构的虚拟环境中，调动其感觉器官达到同真实环境相似或相同的逼真程度，成为知识掌握、能力训练直接w验化的工具。这种逼真体验不是获得的间接经验，而是受训者在逼真模拟情境中通过自身的体验获得的直接经验，因此，利用虚拟仿真技术使受训者获得的知识和能力效果最好的。
二是交互性。交互性是虚拟现实技术不同于其它媒体技术的重要特征，体现虚拟现实技术创设的是一个开放的互动性人机环境，利用先进的人机接口，通过多样受训者感觉通道的实时模拟交互，当使用者做出如手控、语言命令等相应的操作时，创设的情景里能具有相应的回应。因此，交互性是指使用者对创设的情景的可操作度和从情景里获得到回应的实时性。
三是构想性。构想性特征反映了虚拟现实技术运用具有无限宽广的想象范围，可拓展人的认知广度与深度，可任意构想现实不存在或是发生可能性小的情景。
随着虚拟仿真技术的在教育训练中的运用，虚拟仿真技术的沉浸感、交互性、构想性三属性，提高了受训者的综合能力培养效率。
（二）虚拟现实技术
1.利用三维建模技术，构建虚拟训练环境。三维建模技术需要CAD和视觉建模等技术的结合，以此提高数据获取的效率，当然在构建虚拟环境中更多需要采用视觉建模技术。而对象物体的三维模型是三维模型建构的基础。在治安学针对治安管理中的虚拟三维训练环境建构，通过建构相应的管理、处置环境图库，包括处置背景、场景、各种警用装备和处置人员等，为使用者创造一种变化多样、逼近真实的立体环境，使用者能够有置身其中的临场感觉。在训练中，可以采用综合了照片、影像和现实街区数字地形数据等生成处置区域三维立体环境，以几乎一致的三维环境来训练执行处置任务的学员，可以提高执行任务的效率。
2.交互技术。虚拟现实系统运用的交互技术主要功能是对物体和各种输入的处理。用户要完成的任务通过仿真引擎输送到虚拟空间，并计算完成动作并呈现在虚拟环境中。虚拟现实中的人机交互方式多样，可以通过计算输入设备，也可利用数据手套、跟踪器、三维探针、操作杆等交互技术等。比如：数据衣、手套可计算出身体、手的空间位置和状态，关节的位置和方向可通过手指动作以及各个部位传感器来确定，为使用者提供真实的三维交互方式，从而实现对虚拟环境中物体的操作，数据手套是VR系统常用的交互设备。
3.传感技术。传感技术包括定位、跟踪、感知反馈等技术。虚拟环境用户的定位和跟踪主要是通过空间传感器来确定。跟踪系统由发射和接收器、电子部件等构成。比如，声音跟踪可以包括多个发射、接受和控制单元，它可以与其它设备相连，如，数据衣和手套等。视觉跟踪技术是跟踪投影在图像投影平面不同时刻和不同位置上的光，确定跟踪对象的空间动静状态。感知反馈是使用者感知图像、声音、作用力等的过程。视觉反馈包括实体造型、光照模型、消影、纹理影射等内容。立体视觉反馈显示器可以使用者两眼呈现视差的平面图像合成并呈现立体视觉反馈。
4.计算处理技术。计算处理技术具有快计算、大储存能力、强处理能力属性，主要包括数据转换与预处理、实时仿真图像生成与显示、声音合成、多维信息数据融合、转换、压缩以及数据库的生成、模式识别以及信息检测、合成和识别、分布式与并行计算等综合性计算技术。可以说虚拟现实系统是以高性能计算技术为核心的创新科技，是系统性能强弱的根本。
二、虚拟治安管理训练模块及环境设计
（一）虚拟治安管理主要训练模块
虚拟治安管理训练模块，采用虚拟现实三维仿真引擎进行开发，主要模拟接处警、公共安全危机处置和消防仿真演练的各类场景、人物角色、工具设备和工作流程。以工作流程为主线，以交互的方式进行教学实训。主要开发以下实训模块：一是接处警教学实训模块。包括接警、处警、现场控制和现场制止违法犯罪行为等三维交互教学实训子系统。二是公共安全危机管理教学实训模块。包括了群体性危机事件处置、恐怖袭击危机事件处置、公共事故灾难危机事件处理等三维交互教学实训子系统。三是消防仿真应急演练模块。包括演练培训与考核、消防监督检查、消防装备与灭火技术、火灾救援指挥等三维交互教学实训子系统、应急疏散等三维交互教学实训子系统以及通过动作捕捉系统进行交互演练的半实物实训系统。
（二）虚拟治安管理训练环境设计
虚拟现实技术与治安管理实训相结合，可以产生虚拟治安管理及相关问题处理环境，这样的仿真世界如同身临其境，操作者能够进入该环境，直接参与该环境中事物的变化过程并能互动。虚拟治安问题处理环境设计这是基于治安问题分析模型、治安问题处理等虚拟现实，是呈现治安管理及问题处理系统的三维空间和处理过程的虚拟仿真环境，训练者可以根据构想和意愿去构建完善治安管理及问题处理时空关系、分析和处置模型等，并能实时检测交互结果，通过循环性反馈结果获取规律性认识。
一个高效虚拟现实系统，都需要设计模型、处理数据、分析评估等程序。当然，治安管理及相关问题处理虚拟现实系统也需要。根据虚拟现实系统的三属性及其之间关系，可以将治安管理及相关问题处理虚拟现实系统训练看着为一个空间系统，由治安管理相关载体和物理条件所构成。
通过虚拟现实系统实现环境逼真模拟，首先要进行治安管理及相关问题处理环境设计，即将治安管理及相关问题处理环境进行数字处理，这种把环境建构处理成符合治安管理及相关问题处理模拟训练要求的设计过程，就是治安管理环境的仿真设计。为了能够真实模拟治安管理及相关问题处理过程，就需要经过设计使用和验证过程，以保证模拟效果和质量。
治安管理虚拟训练系统涉及数据处理和感知虚拟现实。通过治安管理及相关问题处理数据来识别虚拟环境，并将其模型化，也就是将虚拟环境数据转变为计算机认知虚拟环境模型。虚拟环境感知是以运用虚拟环境影像、声音等内容呈现治安管理环境，训练者运用操作系统体验感觉管理环境，实现现场情况观察、态势走向把握以及决策辅助的目的，并评估和接受感知结果。治安管理虚拟训练系统是以数据处理虚拟仿真为核心，由于模型驱动导致数据信息变化可通过虚拟环境感知转递到训练者，同时，人机交互也可改变数据处理的结果。
建立虚拟治安管理环境需要现实调研获得特征数据。特征数据拥有精确坐标和特征编码，用于表现虚拟现实环境，比如建筑、道路、广场等。对于虚拟三维环境设计，要根据标准数据生成街区等公共场所中的静态以及运动物体，然后覆盖纹理，生成虚拟场景。对于治安管理环境，可以用航拍照片和特征纹理的方法建模，纹理可以通过扫描用数字相机拍摄场景照片和手工绘制图片生成，三维模型建立完成后，可以进行特殊效果处理。
三、虚拟现实在治安学中的应用前景
高速发展的信息技术，虚拟现实与GIS技术的有效结合实现了虚拟仿真，治安管理及问题处理训练仿真系统就是利用虚拟现实和GIS技术的仿真系统。近年来，公安院校大力加强校内外实践教学，虚拟仿真实验教学是公安院校实践教学建设的重要内容，是公安实战能力的重要基础。虚拟现实技术创造了一个新的训练环境，将训练领域和结果接近真实的展示，使其沉浸于其中，激发训练创造性思维，这将学生技能提高到一个前所未有的水平，通过虚拟仿真实验教学，也促进治安学实践教学的整体素质和教育水平。
（一）学生的教育训练
虚拟现实技术运用于教育训练，将更能引起受教育者的兴趣，提高教学训练效果。对治安学有关的教育训练，传统的治安专业知识大都以教科书来呈现，通过讲授以及借助于文字案例、有关的视频等教学工具来实现，但如能借助于虚拟现实技术，就可以将直观的综合性治安信息搭建模型，利用虚拟现实系统的功能系统，让受训者通过一次次足不出户的虚拟经历就能置身于治安问题处理和能力训练。治安学虚拟仿真训练主要结合接处警、公共安全危机处置、公共场所治安防控、治安事故现场处置等，包括的内容涵盖人群管控、违法犯罪的现场制止、公共安全危机管理、治安秩序管控、应急救援等教学训练模块，每个模块根据实际工作内容的复杂程度和工作量的大小不同定制开发一个或多个虚拟三维仿真模拟场景，旨在尽可能真实的还原公共安全工作的真实环境和人物行为，让参训者沉浸在高仿真的环境中，产生身临其境的感观体验，从而达到最佳的教学实训效果。目前，公安院校在处置训练上存在较多问题，由于受现实训练条件限制，实训展开次数少，如果训练操作不当还可能出现危险，如果运用仿真系统实现模拟发生及处置全过程，可以实现训练者在场景中沉浸，并能运用多种方法控制现场、处置事态，观察处置中的变化过程，可以让处置训练者体验并学习到如何对各种处置环节和情形做出反应，并且对处置结果进行直观评价。
（二）研究者理论研究
虚拟现实技术为治安学理论研究提供了特殊手段和方法，利用它可以为治安学理论进行全过程研究，让学者完全沉浸于计算机环境中的三维场景，充分表达学者构想，并得到构想形成的结果，获得规律性的认识。特别是一些难以记忆、掌握的统计数据可以转换成直观性强三维图形图像，寻找各种治安现象之间的关系，更能理解和把握，达到研究目的。比如警察巡逻规划和治安防控制w系建设研究。
（三）课程虚拟实验
利用虚拟现实技术可创建一个基于计算机为核心的虚拟实验平台，利用虚拟仿真技术进行技能训练、虚拟实验，创设的虚拟环境的演示物可摆脱实验室所需昂贵的器材，降低实验成本，而实验效果基本接近现实技能训练的教学效果。对于不具备现实条件开展训练的项目，也能在此环境实现。比如：对公共场所危爆物品处置，传统的教学训练主要依靠讲授和视频展开，而虚拟现实技术提供体验公共场所危爆物品的处置现实环境，并将结果呈现以此检验科学性、合理性。
（四）治安实践应用
虚拟仿真技术教学范文5
【关键词】高频 虚拟仿真 教学改革
【基金项目】该篇论文是基于徐州工业职业技术学院院级课题《高频电子技术课程项目化教学改革研究与探索》课题编号：XGY201015。
【中图分类号】G71 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）01-0043-02
1.引言
高频电子技术课程是电子信息类与通信类专业的一门重要的专业基础核心课程，在整个学科体系中具有承上启下的重要作用，在专业基础知识体系中有着不可替代的重要地位。该课程的特点是专业性、综合性强，涵盖了高等数学、信号与系统、电路分析、数字电子与模拟电子等知识的应用，对学生基础知识结构要求高。通过本课程的学习，学生不仅可掌握高频电子线路的基本理论、基本概念和基本分析方法，而且可运用课程知识去分析、解决实际的工程技术问题。但在课程实际教学过程中，学生普遍反应该课程抽象、难懂，难以掌握，存在排斥情绪。此外该课程实验复杂，且由于高频电路的特点，在实验过程中，输出波形与数据易受干扰致使波形失真，实验数据与理论数据出入较大，实验教学效果也不理想。基于上述情况，为提高教学效果，在高频电子技术课程的教学过程中可积极引入虚拟仿真技术。通过仿真，可以让抽象的理论通过仿真得到验证，学生易于接受。同时利用仿真软件还可以进行一些实际操作受外界干扰大的且不容易调试的实验，如混频，调幅与解调等等，既解决了实际高频实验中存在的实验复杂，实验效果不理想等问题，同时也节省了实验耗材的经费投入。
2.软件介绍
目前电路仿真软件有很多，每种仿真软件都带有了出版公司自己的特点。根据软件的应用领域和模型以及推广程度，电路仿真软件大致有以下几种：
（1）PSPICE[1]： SPICE是由美国加州大学伯克利（Berkeley）分校电工和计算机科学系分校开发，1972年首次推出。PSPICE是由SPICE发展而来的用于微机系列的通用电路分析程序。目前微机上广泛使用的PSPICE是由美国Microsim公司开发，并于1984年首次推出。能进行模拟电路分析、数字电路分析和模拟数字混合电路分析，该软件现已成为微机级电路模拟标准软件。
（2）Multisim[2]：该仿真软件的前身是EWB（Electronics Workb
？鄄ench）， 是加拿大IIT公司在20世纪80年代后期推出的用于电子电路设计与仿真的EDA软件，一经推出就受到各界好评，尤其在教育领域取得了巨大成功。与其他电子电路设汁软件相比具有界面直观、操作方便等优点。创建电路、选用元器件和测试仪器等均可直接从屏幕上元件库和仪器库中直接选取。电子电路的分析、设计与仿真工作都可通过点击鼠标实现，不仅为电子电路设计者带来了无尽的乐趣，而且大大提高了电路设计工作的质量和效率。
（3）Saber：和PSpice和multisim类似的软件，可以用于系统仿真和电源仿真，在电源仿真方面很有优势，比如大电流，该软件主要用于理论仿真和验证。
（4）ADS：安捷伦公司的顶级理论验证软件，主要用于高频仿真，功能强大，可以用于pcb的验证设计，IC验证设计，系统验证设计（CDMA，DVBT等），是理论仿真的顶级软件，但是让学生在短时间内熟练应用很不容易。
以上介绍的软件都可以应用在高频电路仿真中，但是通过比较，Multisim软件更适合在教学过程中使用，该软件支持直观的示波器图形，带有3D元件库，器件参数修改简单，最重要的是该软件的使用易于掌握，所以在高频课程教学改革实践中采用了multisim软件作为仿真软件。
3.基于虚拟仿真技术的高频电子技术课程教学改革思路
近年来，随着我国高等职业教育改革的不断深入，以“能力本位”为出发点，进行项目化教学改革，是目前高职教学改革的方向之一。高频电子技术课程要进行项目化教学改革必须根据课程特点，找到能够提高学生学习兴趣且与实际生活相关的教学项目，并把课程中所有必需的知识按照知识结构分解到教学项目中去，因此我们把该课程的学习内容按照知识结构分解为两大项目的学习，每个项目学习中又含有若干个教学任务，学生在不断完成任务的过程中掌握知识并增长实践技能，最终完成项目，所以该课程实行理实一体化教学[3]。
课程项目的选取根据高频课程的特点，采用了两个生活中常见的并能典型代表高频知识结构的两个电子产品收音机和无线话筒来承载本课程的所有知识点。为了涵盖所有的知识点并满足课时要求，所以教学项目中两个电子产品所采用的调制方式与作用也不一样。AM收音机主要涵盖信号的接收与AM调制的所有知识。无线调频话筒主要涵盖信号的发射与FM/PM调制的所有知识。
4.虚拟仿真技术在高频课程教学改革中的应用
课程主要采用以实际项目为载体的任务驱动型教学方法，把原本相对独立的一些课程内容，设计成两个大的项目，按照知识相关性把学生的理论知识学习与技能训练在这两个项目中进行细化，分解成独立任务。每个任务的完成步骤如下：
所以该课程必须要在理实一体化教室完成。任何一子项目或任务的完成都必须先经过虚拟仿真验证才能进行实物的装配与调试。
下面以调幅电路与检波电路为例，这两种实际电路原理较复杂，而且电路中器件参数变化都会对电路波形输出有影响，该电路在理论分析时较抽象，学生接受起来比较困难，教学效果较差。引入仿真后，可在讲解调幅与检波电路时，根据理论知识，进行电路的仿真验证。如图1所示，分析调幅电路的工作原理，并用仿真软件仿真出输出波形，如图2所示，这样结果直观，避免了只有单纯的公式推导结果，学生理解与接受起来也比较容易，同时也提高了学生的学习兴趣[4]。
在图1中，改变直流电压U1参数为6V和0V，就可以观察到过调幅现象如图3所示和双边带调幅现象如图4所示，可让学生根据理论知识分析其产生的原因，进一步提高学生学习理论知识的兴趣。
根据检波电路的工作原理，可在multisim软件中搭建二极管包络检波电路，在软件中可以很方便的找到调幅信号源，同时还可根据电路的需要，改变调幅系数，观察调幅系数对检波电路的影响。在二极管包络检波中，根据理论与公式推导得到的二极管包络检波的特有失真现象：惰性失真与负峰切割失真都可以通过改变相应器件的参数，很直观地在仿真电路中模拟，增强了学生对理论知识的理解。同时，利用multisim软件很简单的就可以验证同步检波电路的波形输出，解决了实际电路实验中，同步信号难以与被解调信号同频同相的难题，使复杂的理论与实验简单化，方便了教学，深化了学生的理解。
5.总结
multisim软件在高频教学中的使用，对于老师和学生来说，为我们提供了一个很好的实用工具，使我们能够在高频电子技术课程的教学过程中随时通过仿真进行实验，演示电路的工作状态与输出波形，教师可在多媒体教师中深入浅出地分析各种电路的特性，以及参数变化带给电路的影响，用最直观的输出波形进行讲解，更有说服力。学生结合学习内容在课外进行接近实际电路的装配、调试、分析，有利于加深对理论知识的理解。总之，通过基于虚拟仿真技术的高频电子课程改革实践，大大提高了学生的学习兴趣与学习效果，虚拟仿真软件的应用值得大力推广[5]。
参考文献：
[1]吴建强. PSPICE仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2001.4
[2]张明金，夏淑丽. 电子技术技能实验实训指导[M].北京：化学工业出版社，2007.9
[3]于效宇，刘艳.“高频电子线路”教学方法的研究与改进[J].中国电力教育，2010（30）：67-68
[4]熊伟，侯传教等. Multisim7电路设计与仿真应用[M]. 北京：清华大学出版社，2005.7
[5]王靖. Proteus仿真在模拟电子技术课程中的应用[J]. 电脑知识与技术 2009.7（05）：33-34
虚拟仿真技术教学范文6
关键词：虚拟仿真；实验教学；材料学科
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）27-0267-02
一、引言
实验教学是工科院校历来特别重视的教学环节，实验教学是培养材料学科高素质人才的重要实践性环节，担负着培养学生动手能力和创新实践能力的职责，尤其是实验性质特别明显的材料学科更是如此。当前，国内多数开设材料科学与工程一级学科的高校均实行大类培养，对所有材料学科的本科生均开设了诸多专业基础课。由于实验教学内容的多样性和破坏性，其呈现出课时多、班级多、实验项目多、实验消耗大、耗时长、设备仪器复杂和占地面积较多等特征。尤其在招生规模扩大和实行小班分组教学之后，使得实验教学的困境越发明显，实验教学经常呈现顾此失彼、疲于奔命的情况。
二、传统实验教学存在问题
当前，传统的实验教学体系具有一定的局限性，表现在以下几个方面：（1）培养方式一成不变，学生在接受实验授课时为“多对一”的培养模式，也就是一个老师要为一个班甚至一个学院来做服务；（2）由于课时关系，在有限的课堂时间内，学生的接受能力有限，难以在有限时间内充分理解课程内容和实践环节，经常是一知半解，课后的习题和报告册也是草草了事，效果非常不好；（3）学生在实验课堂上很少有参与感，亲身感觉还不够到位；（4）实验教师队伍整体水平还不够高，个别教师长期为一线实验操作人员，难以科学地、直观地展示所有教学内容，展示的深度和广度还不够；（5）实验教学资源平台各司其政，实验教学示范中心的优质数字化资源没有充分系统化和条理化，各个平台上的教学资源不能得到有效共享，没有使其社会效益和经济效益得到最大化的利用。
三、虚拟仿真在实验教学中的应用
近些年逐渐兴起的虚拟仿真技术日益成熟，也逐渐应用于实验教学中来。虚拟现实（VR）技术、增强现实（AR）技术和混合现实（MR）技术的逐渐兴起可以利用计算机生成模拟环境，将多源信息的交互式三维动态视景和实体行为的系统仿真，能够生成近似真实环境的视觉、听觉、触觉、感觉等感知信息的虚拟环境，使用户沉浸到该环境中，实现虚拟世界与现实世界的混合世界体验，达到虚拟仿真的终极形态。美国学者Ivan Sutherland提出虚拟现实技术概念的雏形，其是利用计算机生成一种三维模拟环境，通过各种传感设备和输入输出设备，使得用户有亲身经历的感觉。基于虚拟现实技术的力学性能实验可以使得学生在客户端下载APP或者在电脑前就可以完成以前必须进入实验室才能完成的实验课程项目。借助专用设备和虚拟仿真技术具有的多感知性和模拟的浸没感，使得用户感到自己以第一主角的身份存在于模拟环境中，借助理想的模拟环境完全投入到三维虚拟世界中去。而且，学生能够在体验过程中感受到最为重点和直观的知识点，使学生的学习效率更高。同时，虚拟仿真技术在力学性能实验中的应用使得现有实验台套数不足和实验教师不足的情况得以缓解。而且，整个实验的过程可重复性好，数据稳定，学生对实验掌握得更好。
四、材料学科的虚拟仿真课堂建设
1.虚拟仿真课堂构成。材料学科虚拟仿真实验课堂建设包括管理和虚拟仿真实验系统两个部分，如图1所示，其中，管理包括材料学科实验课堂的学生管理、实物实验预约申请和结果评定；虚拟系统指的是具体的虚拟实验项目建设，每一个实验项目包括全局演示、指导教师操作演示、主观操作模拟实验和互动交流四个部分。
2.虚拟仿真课堂功能。进入虚拟仿真课堂主界面后，选择不同模块进入不同的虚拟仿真实验项目，例如：《材料科学基础》实验中的原子堆垛方式、三元相图和《材料的力学性能》实验中的断裂韧性试验等内容，每个实验项目都包含以下内容：（1）全局展示：在虚拟仿真课堂开始，对实验中展示具体实验项目的基本原理、实验依据、设备操作步骤、试验方法制定过程、数据结果格式进行全局展示。学生可以通过原理展示对整个实验过程有一个总体的把握。（2）指导教师操作演示：在掌握原理之后，实验教师通过规范的实验操作步骤对具体的细节内容进行进一步的讲解，利用虚拟课堂中便捷的图文并茂的方式，使得学生快速、有效了解实验过程及数据结果处理方法。（3）主观操作模拟实验：这一部分是整个虚拟仿真课堂的核心部分，学生在客户端通过自行操作进行实验学习，操作错误会及时给出错误提示，并解释原因。学生可以通过自行设置样品尺寸、试验参数、变形条件、环境温度等信息，从而得到不同的试验结果，并辅助以实物实验的视频资料作为参考，最终提交实验报告，系统自动进行打分排名。（4）互动交流：学生在虚拟仿真课堂中遇到的问题和疑难点通过在线与实验教师进行交流或者通过学生之间进行分享，教师实时可以监测学生的虚拟实验进度及出错情况，优选出错率最多的部分进行着重讲解。
五、使用效果及未来展望
