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虚拟仿真技术的特点范文1
【关键词】计算机 仿真技术 发展 应用
1 计算机仿真技术简介
随着计算机技术的发展，计算机仿真成为可能，使用专门的软件，借助多媒体技术可以给人身临其境的感觉。仿真技术的发展，很大程度上得益于控制工程技术的发展，在控制工程中需要使用计算机进行仿真实验。计算机仿真技术的应用能够加快产品开发周期，提高产品质量，提高工作效率，减少经费开支。
2 计算机仿真技术原理
通常情况下，计算机不能够对外界信息进行认知，因此需要建立相应的数学模型来反映事物的本质特点。
通过数学模型能够清楚地反映出研究对象的特点，通过模型转换，使用计算机算法等将数学模型转化成计算机能够处理的形式，也即建立仿真模型。仿真模型是计算机仿真的关键，再进行仿真实验，通过仿真实验对之前设置好的模型进行模拟，获得仿真结果。对仿真实验的结果进行评价通常采用反向验证和置信通道法。
3 计算机仿真技术应用
随着信息技术的发展，计算机仿真技术得到了广泛的应用，改变着传统的生产生活方式。计算机仿真在交通工程、制造领域、教育领域等都得到了较好的应用。
3.1 交通领域
人和车辆是交通的主要组成部分，要考虑安全的前提下，提高交通效果。交通安全仿真通过虚拟技术，增加各种诱发因素，进而对某一路段的交通安全情况进行评价。
计算机仿真可以有效地对交通安全进性评价。仿真过程能够实现可视化操作，能够更加直观地进行分析，不同于传统的数值仿真。比如，对某路段进行交通安全评价时，传统的绝对数和事故率方法可以进行评价， 还可以在虚拟环境中设置不同的交通工具，考虑人的行为感知的情况下，进行评价。
3.2 制造领域
制造业是国家的第二产业，对各行各业影响深远，汽车制造是制造业的重要组成部分。实验课题难度大，成本高。计算机仿真可以很好地解决这个问题，比如对碰撞试验来说，通过建立相应的数学模型，可以对实验过程进行模拟。
3.3 教育领域
使用计算机进行模拟仿真分析已经成为当前重要的研究方法，在教学模拟实验中，采用多媒体可以很好地提高教学水平。计算机模拟实验能够在相关实验设计思想和方法的指导下，改变传统教与学、理论与实践的关系，发挥研究人员的主动性。计算机仿真模拟可以加深对相关理论的理解，提高实验水平。
3.4 计算机仿真技术在其他领域的应用
计算机不仅仅在交通、制造、教育领域得到大量应用，在军事领域、消防、音乐等领域均有较广泛的应用。通过计算机仿真，可以使用模拟驾驶器进行模拟，从而降低战机、战车、燃油的损耗，在进行军事武器研发时，可以缩短研发周期，降低研发成本。计算机仿真在消防中的应用，可以对现场的温度、空气流动速度、火荷载、逃生路线等进行模拟，从而提高应对突发事件的能力，提高设计科学性。
4 计算机仿真技术的发展方向和趋势
4.1 计算机仿真技术发展方向
网络化仿真。仿真系统开发兼容性不强、开始周期长，费用昂贵，难以实现信息共享，随着计算机技术和网络技术的发展，计算机仿真技术取得了较大水平的提高。利用网络技术的优势，可以实现仿真系统共享。系统的网络共享能够提高资源的利用效率，避免不必要的重复开发，减少科研经费。
虚拟制造技术。虚拟制造技术发挥计算机仿真技术的虚拟现实技术的优势，使用计算机完成对产品的管理和控制，虚拟制造技术已经成为计算机仿真技术发展的重要方向。
4.2 计算机仿真技术发展趋势
随着计算机技术和仿真技术的发展，仿真技术很好地解决了各学科发展中的问题，很大程度上提高了工作效率，更加形象直观地进行仿真实验，节约了产品开发周期，降低了开发成本，提高了产品质量。计算机软硬件性能得到了较大水平的提高，进一步促进了仿真技术的发展。仿真技术主要朝着面向对象的仿真建模、分布式仿真、智能仿真等方向发展。
4.2.1 面向对象仿真建模
发挥计算机的符号处理能力，可以提高人们对仿真对象的认知速度，与传统的人工建模有着较大的进步。面向对象的仿真建模，可以最大程度提高系统的建模能力。此外，面向对象的仿真建模操作难度小，更容易使用，可以发挥仿真技术的优势。
4.2.2 分布式仿真
分布式仿真将不同分布位置的计算机通过网络进行连接，形成时间空间相互祸合虚拟仿真环境。分布式仿真系统由几个子模型组成。部分是仿真系统中，主要有动态、静态数据分割技术、功能分割技术等。
4.2.3 智能仿真
在仿真的不同阶段引入知识表达和处理技术，可以缩短仿真建模时间，提高模型效率，帮助用户做出最优决策，及时修正模型，界面更加智能化，增加仿真系统的寻优能力。
4.2.4 其他仿真
一些仿真可以实现高度的可视化，对仿真过程进行形象展示，便于研究人员真实地对仿真过程进行分析，易于理解。踊仿真能够将声音、视图等元素加入其中，交互性更强。
5 结语
计算机仿真伴随着其他学科的发展而快速发展，随着计算机技术的快速发展，计算机仿真技术很好滴解决了其他学科的问题。计算机仿真经历了从简单的原型到物理模型，再到今天的动态显示仿真过程，并可实现可视化操作。多媒体技术、人工智能、可视化等技术同仿真技术的结合，仿真技术的发展和应用将更加广泛。在不远的将来，计算机仿真技术在生产生活中会发挥更大的作用，促进社会经济的发展。
参考文献
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虚拟仿真技术的特点范文2
[关键词]游戏引擎；机械动力仿真；虚拟现实技术
中图分类号：TP391.9；TD672 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0225-02
一、引言
三维游戏由于引擎技术在建模技术、物理引擎技术、复杂环境的高质量实时渲染技术、动画技术、人工智能技术、对象的行为控制技术等各方面不断的完善和强大，已经极大地引起了人们的关注和重视。游戏引擎不再仅用于游戏娱乐产业的开发，更多的渗透到了教育软件开发、虚拟现实应用、动画影视（特技）制作、军事训练、实时模拟等人类生活的各个领域。极大地改变了人们的生活方式和思维方式。
游戏引擎技术尤其物理引擎技术不断的研究发展，让我们意识到仿真虚拟机械动力的可能性。利用游戏引擎虚拟机械运动，将为开发教育游戏中的虚拟物理实验、网上数字科技馆、娱乐型游戏中的机械道具和多样化游戏任务等具有重要的应用价值和研究意义。
传统的机械动力仿真技术和虚拟现实技术虽然在一定程度上也能虚拟机械的运动，但是由于那些技术不可避免的弊端对机械动力仿真技术应用在其他领域形成了瓶颈。传统的机械工业仿真技术缺乏交互性，设计复杂，表现单调。随着多媒体技术、计算机动画技术、虚拟现实技术、网络技术等技术的渗入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虚拟现实造型语言）或Cult3D为代表的技术给机械仿真领域带来了交互性，但是由于传统的虚拟现实技术固有的特性，如运动行为的硬编码、交互性差、画面不流畅、系统实现复杂等，使得基于游戏引擎技术虚拟机械动力的技术具有很大的优势和更大的发展前景。
本论文研究的技术充分利用了游戏平台的优势，它不仅具有传统虚拟现实系统所有的优点，而且具有3D游戏般的交互性和逼真的动力学模拟。从开发角度而言，游戏引擎的实时渲染能力、快速的计算能力、组件化、可重用性以及面向对象的编程方式等，都使得应用游戏引擎成为一种非常便捷和有效的仿真技术手段。本文描述了利用游戏引擎模拟简单的机械动力实例的核心技术。
二、机械动力仿真技术研究背景
概念设计是机械设计过程中的最初阶段，主要目的是获得产品的本质形状。[3]机械仿真技术的发展为机械工业概念设计注入了新的活力。计算机运算处理能力的提高为机械系统的仿真提供了更好的基础。
我国机械系统传统的计算机辅助工具多数是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D软件，此类建模软件含有大量的图形文件，容量较大，不利于网上传输和远程控制。同时这种方式建立的三维模型是静态的，动画是设计者事先设计好的一副副二维动画，用户只是被动的接受，而不能按照自己的意愿进行实时交互式仿真。
虚拟现实技术作为一种更为人性化的交互技术，近几年来逐渐渗透到各个应用领域。虚拟现实技术的沉浸特征、交互特征和构想特征，刚好弥补了上述传统方法的不足。因此，运用虚拟现实的方法实现机械设计系统成为必然。传统的机械仿真都是代码编写控制的运动效果，没有实现通过物体间力的作用而让物体产生运动，所以不免比较生硬，不能具有可复用性和柔性。
综上可知，机械工业虚拟仿真技术由于其复杂性、综合性决定了开发的困难，因此势必需要一些工具来辅助开发，游戏引擎由于其本身的特点，成为开发机械工业虚拟系统的有力工具。
三、游戏引擎技术
1.三维游戏引擎
一般而言，三维游戏引擎包括：引擎内核、三维图形引擎、物理引擎、人工智能系统、3D模型和图像库、网络引擎、输入系统。三维游戏引擎中各子系统关系可由（图1）表示。
2.游戏引擎技术的优势
（1）利用游戏引擎可以简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本。
（2）游戏引擎中强大的物理引擎为该机械动力仿真系统提供了保障，这也是不同于其他虚拟现实技术的闪光点。
（3）该游戏引擎能快速嵌入到网页中运行，因此，极大的活跃了网页式三维虚拟现实技术，因为传统的三维网页虚拟技术在WEB中运行效果不是很好，运行缓慢，效果单调，交互性差，游戏引擎技术的支持在一定程度上可弥补这些不足。
（4）游戏引擎的最大特点是可以实时渲染，这样使得开发者可以及时浏览和调整系统。Unity3D游戏引擎甚至可以支持在程序运行时改动场景中物体的属性。这样的实时性改变，使得开发者能迅速获得最佳的设置效果值。
（5）基于游戏引擎技术开发的机械动力仿真系统，具有游戏般的交互能力，活跃了机械展示的表达方式。
（6）在游戏引擎平台上的二次编程代码被称为“脚本”，大多数脚本语言都是面向对象的编程特点，具有封装、多态、可复用性等特性。简单易学，使虚拟系统设计者易于开发应用。
四、主要结论
3D游戏引擎技术最大的特点就是它把一个程序中可以重复利用的部分，以精巧的模块组织起来，将其规格化、最佳化，以利于程序重用技术。利用引擎不仅可以开发出“景物真实、动作真实、感觉真实”的三维系统，更重要的是利用它我们可以节省大量的人员和资金，简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本，并且游戏引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人称射击游戏）特性，这一特点可以巧妙的应用于交互设计中。游戏引擎的实时渲染、动态编译和可视化编辑功能有效解决了传统的虚拟现实技术中存在的渲染耗费时间和硬件成本的问题。
3D游戏引擎最吸引人的是它的强大的PhysX物理引擎和真实的图形渲染引擎。强大的功能会提升研究的成功性。从开发方面考虑，该引擎的脚本语言近似c#或javascript，使得开发轻车熟路，而且脚本是动态编译的，运行速度和汇编接近，不会因为脚本的问题而影响系统的执行效率。从方面考虑，该引擎支持跨平台，而且用该引擎开发的作品可以通过网页直接运行，是3D虚拟现实作品轻松实现网页漫游的良好解决方案。
参考文献
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虚拟仿真技术的特点范文3
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
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[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
虚拟仿真技术的特点范文4
【关键词】虚拟仿真 现场实习 教学效果
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0189-02
【Abstract】This paper briefly describes the necessity of introducing virtual simulation technology into the field practice， the characteristics of virtual simulation technology and the implementation method of the virtual simulation teaching； the effect of the introduction of virtual simulation technology on the field practice teaching was also summarized in this article.
【Key words】 Virtual simulation； Field practice； The teaching effect
化工虚拟仿真是通过数学模型的方法，将集散控制DCS操作与化工生产相结合，对过程参数进行精确控制与调节，建立一个与真实系统相似的操作控制系统，模拟真实的生产装置，再现真实的生产过程。目前，仿真软件琳琅满目，挑选合适的虚拟仿真软件与学生的认知实习和生产实习相结合，既可以让学生在学习理论知识的同时，学习实践知识，理论与实践相结合，增强学生的感性认识，解决学生对实际应用知识的欠缺问题，又能在进入工厂实习前使学生首先了解原料、中间产物、最终产品的生产原理、流程和重要工段的主要问题，节省了学生需要在工厂实习的时间和学校在这方面所需花费的资金。因此，引入虚拟仿真技术用于实践教学是增强学生感性认识、实际操作技能和提升实习实践教学效果的重要手段。重点结合我院实际情况分析虚拟仿真技术在实习实践教学中的具体应用。
一、引入虚拟仿真技术的必要性
1.化工专业课程门类多，学生学习任务重，很少有时间被安排到工厂中进行实践应用知识的学习，尽管在大四上学期通过认知实习和生产实习环节被安排到化工厂中，但由于化工生产具有易燃易爆、高温高压、有毒有害等特点，生产过程都是在相对封闭的环境中进行，学生们不能动手操作，只能是看看设备、摸摸流程，被动地听讲解员讲解一遍，难以深入掌握实际的知识，短暂的实习结束回到学校，几乎没有理解和记住任何东西，使该十分重要的环节成为了过场，造成了理论学习与实践操作的脱节[1]。
2.作为工科，化工专业培养出来的学生除了应该具有比较扎实的专业知识外，还应该具有较强的实践动手能力，化工虚拟仿真软件可以实现化工生产设备的冷态开车、正常运行、故障处理和正常停车等操作，学生在进入工厂前就能抢先了解化工产品的生产和设备操作过程，从而带着问题去有目的进行认知和生产实习。
因此，无论从理论与实践相结合的角度，还是从培养学生的实际动手能力和分析解决实际问题的能力的角度，在化工认知实习和生产实习实践教学环节引入化工虚拟仿真技术都是很有必要的。
二、化工虚拟仿真技术的特点
1.化工虚拟仿真技术首先可以实现理论知识和实践知识的结合，在理论知识的学习过程中，由于无法看到实物，老师对设备和单元操作的讲解比较抽象，学生也很难对设备产生实际的感官理念，无法真正理解基本的原理并与实际工 业生产中的装置相联系。化工虚拟仿真可以将各种设备的结构以及运行方式等直观地显示在计算机上，学生可以根据所学理论知识对设备进行操作。操作错误，系统会做出提示并将错误的原因一一列出，指导学生去进行相应的调试，直到得到正确的结果[2]。让学生进一步理解生产过程的基本原理，使理论知识与实践紧密的联系起来。
2.化工虚拟仿真技术具有直观性和可调节性，它能够模拟真实的生产设备，通过冷态开车、正常运行、停车以及出现事故时数据的波动，再现生产过程的实际动态特性，使学生直观地看到生产过程中涉及的参数及其变化，形象生动展现设备结构、基本原理和工艺流程等。仿真软件还可以设定各种故障、极限运行状态等，锻炼学生分析和解决实际问题的能力。
3.化工虚拟仿真技术还具有安全、绿色、经济的特点，通过仿真系统模拟实际生产过程，因不会生产出实际的化工产品，故不会造成设备破坏和环境污染，也不会发生人身伤亡。另外，通过一次购买软件可以节省大量的空间和购买设备、每次设备运行、购买原料的大量费用。因此，采用虚拟仿真软件是最安全、绿色、经济的实习方法。
4.虚拟仿真技术也具有不足之处，首先它缺乏真实性，毕竟只是辅助培训，只是学生接触实际过程的一种手段，其与现场操作灵活性、不可预见性还有相当的距离[3]。这往往需要操作人员凭借丰富的经验和技术迅速反应并及时果断处理。其次是实践性差，即使开始选择的数据有很大的偏差，也可以通过后续的调整，弥补前一次的过失。而在实际生产中参数控制比较严格，如果在实际生产中控制参数随意变化，后续生产将无法进行下去。
三、虚拟仿真教学的实施
1.虚拟仿真设备的接入。我学院是化学化工学院，本科专业包括化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、环境与生物工程等。考虑到距离问题，我院选择实习单位为新疆心连心能源化工有限公司、新疆大全新能源有限公司、石河子污水处理厂等，针对这些单位的产品生产情况，我们从东方仿真软件技术有限公司相应购买了尿素工艺仿真软件（煤头）、多晶硅生产工艺仿真实训软件、城市污水处理工艺仿真软件和企业运营教学模拟平台等几款软件，同时，学院配套有 70多台电脑，每台都配套了高性能的CPU、显卡及显示器。并且对既懂专业又懂计算机的专任教师进行培训[4]。
2.生产过程仿真内容的学习。在现场实习前的两周内，安排学生进入化工仿真实训技术中心有目的地进行仿真软件和工艺过程的学习，内容包括化工生产设备的冷态开车、正常运行、故障处理和正常停车等操作生产过程中涉及的参数及其变化，让学生熟悉设备结构、基本原理和工艺流程等[5]；最后，老师通过教师站管理系统自由组卷（思考题和工艺题），向学生编辑及下发考题，考察学生对工艺过程的掌握情况，合格后准备开始现场实习。
3.开展现场实习。根据仿真工艺内容的学习情况，分配学生到相应的工厂进行有目的的现场实习。目前，大多数化工厂不愿意接收实习学生，一方面是由于化工企业具有易燃易爆、有毒有害的特点。另一方面是由于工作人员比较紧张，还要抽身顾及实习学生的讲解和安全[6]；所以，得到来之不易的机会，首先就必须要求学生做好计划，实地验证自己学习到的知识，带着化工仿真中遇到的问题去现场向师傅请教。其次对学生高标准、严要求。到化工企业实习最大的要求是强调安全性，必须要求学生严格遵守企业规定。
四、结语
一线生产过程中复杂化和连续性程度比较高，现场实习使学生亲临现场掌握全方面知识，这是化工虚拟仿真所不可比拟的；化工虚拟仿真虽只是对生产操作的初步接触，但其因具有很强的直观性、安全、绿色和经济的特点而对现场实习效果起到极大的提升作用。虚拟仿真技术与现场实习相结合可以做到理论联系应用实践，锻炼学生分析和解决实际问题的能力，提高学生的学习兴趣和就业竞争力，真正培养出优质的技能人才，为化工企业注入新鲜血液。
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虚拟仿真技术的特点范文5
关键词：虚拟仿真；医学；实践操作
中图分类号：G642.0 ？摇文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）39-0043-03
随着高等教育改革的不断深化，传统的教学模式受到场地、设备、师资等众多因素的限制，极大地制约着学生创新意识和创新能力的培养。新兴的虚拟仿真技术在高等学校教学、实验中向着网络化、智能化以及互动化等方向发展，可以发展现代教育思想、提高教学水平、改善实验环境以及优化教学过程，从而增强学生的实验动手能力。虚拟仿真化教学模式可以极大地克服传统教学模式的一些弊端，必将成为现代化高等教育的重要途径和方式之一，并在飞速发展的信息化时代日趋完善和成熟，承担起培养现代化创新人才的重任。
一、虚拟仿真教学平台
虚拟仿真（Virtual Reality，VR）是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统，具有交互性、真实性以及多感知性等特点。其以计算机软件及硬件为基础，相关的技术手段为辅助，通过对己知或未知世界的仿真，使人获得真实感受的一种先进的计算机应用技术。虚拟仿真技术可以依靠计算机的图形处理进行图像再现，与传统的图像再现手段，如电影、电视以及DV等相比，有着本质的飞跃。虚拟仿真技术对于图像的再现不仅仅局限在对实物的再现，它更多地被应用在超现实画面的再现上。随着计算机硬件技术发展的突飞猛进，虚拟仿真技术已普遍应用于各个领域，如训练、教学、仿真、娱乐、遥控操作以及模拟预测等方面。[4]现阶段，尽管虚拟仿真技术优点诸多，越来越受教育界所青睐，但是虚拟仿真教学平台在医学教育领域的应用还处于起步阶段。如果能将虚拟仿真技术成功地运用到医学教育领域，势必会具有广阔的发展前景。
二、现代医学教育引入虚拟仿真教学平台的迫切性
医学是一门实践性非常强的学科，实验室操作和临床实习贯穿着整个教学的过程。实验教学环境的优良与否直接关系到学生们能否掌握好该门课程。心理学家瑞特拉研究表明，同样的知识采用不同的教学方式呈现时，其效果有着显著的差异，采取对不同感官进行多方面的刺激，所达到的记忆效果会有所不同。因此，现代教育技术有必要把多媒体技术、虚拟仿真技术、网络技术以及控制技术等进行综合运用并引入课堂，虚拟各种实验设备和实训环境；充分发挥现代信息技术的集成性、交互性和控制性，生动形象地展示教学内容，综合处理超文本、图形、图像、动画、视频、声音等多媒体信息，展现那些在传统的教学模式中无法实现的教学过程。现代医学教育也是如此，虚拟仿真教学平台正是在现代教育思想的指导下，使用新技术改进教学方法的尝试。在现代医学教育课程中，医学生只有通过足够的实验室训练操作才能获得必要的综合技能，并初步具备一定的临床实际工作能力。在虚拟仿真技术平台中，教师能够采用“做中学”的教学模式，多种媒介的信息同时作用于学生的各个感官，有助于提高学生的理解能力和实践能力，直到形成合适的行为模式以及行为系统。同时，循序渐进的教学过程也符合学生的认知规律。三维虚拟仿真教学平台的引入，可对现代医学教育起到很大的促进和推动作用。虚拟仿真教学平台和虚拟课堂系统相结合，能够突破课堂实验教学的制约，打破时间和空间的局限性，充分发挥学生的自觉性，利用其各自适合的时间在本地计算机上完成实验过程，为学生提供真正“开放性”的教学环境。但是，由于虚拟仿真技术是20世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术。[7]同时，医学领域又有着极强的专业性，其专业技术的要求比较高；另一方面，人体是一个非常复杂的系统，即使超大型的计算机虚拟仿真系统也与医学的模拟要求有相当的差距。现阶段，虚拟仿真技术在医学教育中的应用仍处于比较早期的纯画面展示类型，仅仅是将传统的图片、图谱变成了3D动画，缺乏应有的交互性。在少量有一定交互性的使用中，也局限于多角度的观看。因此，有必要在现代医学教学中引入虚拟仿真教学平台，充分发挥虚拟仿真技术的优势。
三、虚拟仿真教学平台在医学教育中的优势
医学虚拟仿真教学平台环境是虚拟仿真技术与医学教学实践高级复杂的结合，是信息化教学的高级应用。随着现代信息技术的飞速发展、软硬件性价比的大幅度提高，医学虚拟仿真技术正逐渐从科研院所、实验室走向实际的临床教学应用中，有着传统教学手段所没有的众多优势。
1.虚拟仿真教学平台运用计算机全面仿真临床中现实的世界，为医学生提供生动、逼真的学习环境，在虚拟环境中模拟给患者进行操作。例如在口腔医学实践教学中，由于口腔视野狭窄、结构复杂、与颅颌面又是一个整体，学生掌握实验操作技能比较困难。然而医学虚拟仿真技术可以充分发挥其优势，利用仿真软件进行现场模拟构建，使教学活动更加生动形象、直观易懂，以此激发学生学习的兴趣和提高教学的效率。
2.虚拟仿真教学系统能够使学生们主动成为虚拟教学环境中的一名参与者，不仅仅成为教学“教”的工具，也起到与“学”的互动作用。这对调动其学习积极性、突破教学的重点难点、培养学生的临床操作技能都将起到积极的作用。同时，虚拟仿真教学平台可以解决许多真实实验中实现不了的困难，使学生在虚拟环境中接受多感官的刺激，并进行具体操作、感受和体验，更容易调动学生的情感参与，将抽象的内容具体化、形象化，留下深刻的记忆，以提高学习效率。
3.虚拟仿真教学平台提供开放性的实验平台，能够解除课堂实验教学时间、地点的限制，打破时间和空间的局限性，充分发挥学生的自觉性，利用其各自适合的时间在本地计算机上完成实验过程，为学生提供真正“开放性”的教学环境。在课堂上没能按要求通过实验的学生可以在课余时间利用网上虚拟仿真系统进行模拟实验，随时随地进行实践操作训练。
4.虚拟仿真教学平台为学生提供平等的实践操作资源。实验室操作与实践教学在整个教学过程中起着举足轻重的作用，能够促使学生将所学知识进行灵活运用，引导学生掌握规范操作的技能技巧，培养学生观察、分析和动手操作的能力。由于医学院校教学条件依然存在其多变性、复杂性等客观原因，各个学校实验环境存在一定的差异，虚拟仿真教学系统能够充分发挥网络的优势，使教学实验资源共享，以弥补实验室资源的不足。
5.虚拟仿真教学系统的应用还能在实验教学中节约相当的成本。在虚拟系统中训练可以为学生在实验室的实践操作奠定一定的基础，能在实践中收获更多，体会更加深刻。其次，虚拟仿真教学系统也可以代替传统实验条件下无法完成的实验操作，或由于实验设备昂贵而难以实现的实验训练。因此，虚拟教学和实验室相结合也是合理地利用、开发教育资源的一种途径。尽管计算机虚拟仿真系统与临床医学中的模拟要求还有相当的差距，但是也可以作为医学实验室操作训练的另一种补充。通过运用形象、直观、生动的现代教育技术手段为学生们创设学习情境，开拓教育信息交流的新渠道，使课堂教学具有交互性，其组织形式更加丰富和完善，可以充分调动学生的学习兴趣，发挥其主观能动性、独立性和创造性，让他们尽快熟练掌握临床操作技能。
四、虚拟仿真教学平台在医学教育中的前景
随着现代信息技术的发展，应用于医学实验室操作与实践教学的系统也将不断推陈出新，给教育的发展和改革带来了机遇、动力和挑战。虚拟仿真教学平台为学习者提供了一个既先进又灵活的环境，可以锻炼学生的独立构思和设计能力，激发其学习的兴趣，对提高教育技术水平、改善教学及实验实训环境、优化教学过程、提高教学效率、节约教学成本、加速培养现代化的医学专业技术人才产生深远的影响，并将推动学科研究，促进教学改革。
参考文献：
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基金项目：重庆市教学改革研究项目：结合口腔医学专业认证标准，优化口腔正畸学PBL教学模式（1203112），重庆市研究生教育优质课程（2011-56）
虚拟仿真技术的特点范文6
关键词：多媒体；建筑专业；信息技术
建筑专业是一门以学习如何设计建筑为主，同时学习相关基础技术课程的学科。主要学习的内容是通过对一块空白场地的分析，同时依据其建筑对房间功能的要求、建筑的类型、建筑建造所用的技术及材料等，对建筑物从平面、外观立面及其内外部空间进行从无到有的设计。随着社会的发展，信息技术为我们提供了诸多的便利，本文就现代信息技术为手段的现代教育技术在建筑专业的应用进行了探讨。
一、利用多媒体技术进行理论教学
多媒体技术是使用计算机对文字、数据、图形图像、声音动画等媒体信息进行综合处理和管理，制作成有序的播放媒体，对用户进行多感官的刺激。多媒体技术以其丰富的内容、生动的形象、动静结合、声形并茂的特点，已经越来越多地被广泛应用到教学中。使用多媒体技术主要有以下优势：
1.激发学生兴趣
多媒体课件色彩丰富、动静结合、声像并茂，这些特点可以对学生的视听等感官产生有效的刺激，使学生提高对课堂的感兴趣度，吸引学生的注意力，促使他们的思维跟上教师的节奏，有效提高他们参与教学的积极性，激发其对学习的兴趣。
2.降低学习难度
在建筑专业中，很多抽象的概念和理论知识单靠教师的讲解学生是很难理解的。如果利用多媒体，将抽象的事物形象生动地展现出来，可以有效地降低教学难度，提高学习效率。
3.拓展教学内容
多媒体技术信息容量大，兼容性强，更新快，可以有效地拓展教学内容，使学生在有限的课堂时间里获得更多的知识和方法。在建筑专业教学中，我们可以利用多媒体技术，向学生展示更多的建筑设计样板，让学生能获得更多的比较，从而加强对知识的理解和拓展。
二、利用虚拟现实仿真技术进行实操教学
虚拟现实仿真技术是在多媒体技术、虚拟现实技术和网络通信技术迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，源于仿真技术，高于仿真技术。
虚拟现实仿真技术的主要特点有：①高度综合化；②给人身临其境的感觉；③环境大规模集成化；④数据表示可以实现多样化和标准化，数据存储容量大，传输速度高，数据处理具有分布式和并行化的特点。正是这些特点的存在，可以使操作者沉浸其中，并通过来自于多媒体的多感官刺激，对要解决的问题有了更清晰直观的认识。
虚拟现实仿真技术现在已经在各个领域得到应用，如影视、建筑设计、室内设计、数字城市、工业仿真等很多方面。在职高建筑专业教学中，通过虚拟现实仿真技术，对实景进行模拟再现，给学生更直观的视觉刺激，能有效提高学生对实操内容的掌握。在教学中，我们可以通过虚拟现实仿真技术模拟建筑的整体风格、内部构造、设计理念等，让学生足不出户就可以感受到建筑的实际情况，还能观察到肉眼看不到的内部构造，从而有效促进教学。
三、利用网络技术促进学生学习
随着网络技术的迅速发展，网络所带来的便利也越来越多。
在教学方面，利用网络技术可以达到扩展学生知识、促进交流、辅助教学的目的。
1.利用网络技术，扩展学生知识
互联网包罗万象，各方面各学科的知识以及最新动态都包含在内。建筑专业也是如此，通过让学生使用互联网，可以让他们查找自己所需要的知识，了解行业的最新动态，从而更有效地掌握知识，提升教学效果。
2.利用网络技术，促进学科交流
网络通信技术的发展，尤其是即时通讯技术的发展，为学科交流提供了诸多便利。师生或者学生之间可以通过QQ的即时通讯来交流知识，答疑解难；也可以通过QQ群功能实现一对多、多对多的讨论，还可以通过电子邮件功能来布置作业；也可以通过论坛等功能学习心得，供需要者查阅；还可以通过QQ的远程协助功能，教师远程连接到学生的电脑，帮助其解决实时的问题。
3.利用网络技术，实现辅助教学
教师可以从网络上摘选符合教学内容的文章，对网址进行整理，发给学生，让他们自行选择学习的内容；还可以通过QQ群功能，将学习的重点、难点等出来，让学生加深对这方面知识的学习和记忆；还可以通过QQ视频功能，实现课后的一对一或一对多的指导。
总之，现代教育技术在职业高中建筑专业的应用，能给学生更加直观形象的学习方式，让学生对知识的理解和记忆更加深刻，教学效果也能得到有效的提升。我们应该切实树立现代化的教育思想和观念，掌握现代教育技术和信息处理能力，为社会培养合格的人才。
参考文献：
