虚拟技术论文范例

1虚拟展示开启展示设计的新时代

美国休斯敦大学建设了“虚拟物理实践室”，该实验室可以通过虚拟手段模仿物体间的万有引力，通过数据来修改引力的大小、方向，并能模拟出这些改变所导致的各种物理现象，这可使学生对这一物理知识获得直观的深刻理解。美国印第安纳州大学运用桌面型VR模拟地球和太阳之间的关系，使学生更好地理解相关知识。北京航空航天大学是国内较早进行虚拟研究的高校，他们在研究相关基础知识的同时重点研究虚拟环境中物体的特征表现。将虚拟设计较好地应用到虚拟展示教学中的是中国地质大学的网上虚拟晶体结构模型室。该模型室运用web技术，学生通过网络进入到这个模型室后，可通过计算机控制虚拟空间，做各种交互动作，如打开某个模型柜、关闭某个抽屉等。另外，西北工业大学CAD／CAM研究中心、上海交通大学图像处理模式识别研究所、安徽大学电子工程与信息科学系等单位也进行了一些类似的研究工作和尝试。虚拟技术作为一种新型教学手段已越来越为人们所熟知，现代设计领域包括展示设计也开始接触并应用到虚拟技术，一方面通过技术的优越性使传统展示设计的空间和时间扩大；另一方面由于可传递信息量的增多，使得原来一些不可能在现实中展示的内容得以展示。例如，利用虚拟展示技术呈现逼真的三维室内效果图，让用户预先体验家居环境。与此同时，虚拟展示在家居装饰、汽车、电子类产品、服装品展示等方面也得到广泛运用。然而，虚拟现实技术尚不成熟且设备较为昂贵。因此，虚拟技术并非随处可用而又用得很好，目前国内高校只有少数研究和应用，且主要是用来解决自然学科中一些在实验环境中不确定和不安全的技术问题。其实，在现代展示设计教学中，也可以借助现有的各种虚拟技术，运用计算机和虚拟软件来进行虚拟展示设计。这不仅能扩大虚拟技术的使用领域，而且为现代展示设计提供了一个新的手段和方法。研究和发展虚拟展示技术在展示设计课程中的应用具有一定的现实意义。

2展示设计教学现状

“展示设计”作为现代艺术设计领域一门重要的核心课程，在多年的专业教学发展中已经形成了一套较为成熟的教学手段和方法，但随着信息技术的不断发展和现代教学体系的日益丰富，“展示设计”现有的教学方式在实际教学实践中已不能满足相关需要，主要表现在以下几个方面。

2．1学生学习兴趣不高

学生学习兴趣不高，作业缺乏想象力和创造力。目前高校的“展示设计”课程教学多在教室中利用投影仪进行教学，仅能提供事先收集好的图片，学生还是扮演观众的角色，被动地接受这些信息，这种缺乏主动参与的学习方式使学生逐渐丧失学习的主动性，从而影响学生想象力和创造力的发挥。

2．2学生动手能力不强

1.虚拟现实技术的含义

虚拟现实技术是基于现代计算技术的综合性较强的信息技术，兴起于本世纪初期，发展势头良好，具有高度的实际应用价值。虚拟现实技术主要立足于虚拟与现实的关系转换，通过将图形学、计算机技术以及人工智能技术三者融合，输入现实工程的各项具体参数，在计算机上形成虚拟的三维模型，赋予设计方案更多的变动空间，颠覆了传统的交互方法，临场感更加强烈，高度的构想性更是赋予了虚拟现实技术理想的浸没感，虚拟与现实之间的自然反馈更加明显而强烈。虽然虚拟现实技术具有高度的实用价值，然而我国由于计算机技术的限制，在实际应用方面发展较为缓慢，最初是应用于城市设计方面，所取得的设计效果非常理想，然而城市设计注重的是实用性与功能性，这与风景园林设计存在本质上的区别，虽然目前虚拟现实技术在风景园林设计运用当中尚欠缺足够成熟的经验，然而整体的发展前景是比较乐观的。

2.虚拟现实技术在风景园林设计中的应用现状

2.1三维模型初步发展

风景园林设计与其他的建筑工程设计存在较的区别，对环境变化有着更高的灵敏度要求，所以要求设计人员在进行设计之前就对周围环境有一个较为全面的概念。在虚拟现实技术出现之前，为了满足上述的设计要求，设计人员采用的是建立沙盘进行分析，然而严谨性不足，将人的主观感受与设计理念分隔开来使得风景园林设计方案存在先天的不足。虚拟现实技术是在计算机技术的基础上，创建三维模型，将人的主观感受与设计理念紧紧相连，三维模型的核心技术原理就是数学几何表达形式，由多个单面组成，单面数量与所模拟的实物体态复杂性成正比例关系，如：风景园林设计当中常涉及到的石头与假山等，体态复杂性非常高，运用计算机技术进行模拟的难度也较大。当前，我国的虚拟现实技术在三维模型方面取得了初步的进展，理论上可以实现对体态复杂的实物的外观模拟，只是由于单面数量较多，所需的模拟时间较长，随着计算技术的发展，三维模型势必会得到更高程度的完善。

2.2图形语言与虚拟场景的进步

虚拟现实技术图形语言与虚拟场景的实现主要是基于VRML以及3DSMAX两种技术，这也是现代计算机技术发展的产物。VRML通过虚拟技术以图形语言的方式描绘出风景园林的建成效果，搭建虚拟世界，设计人员可在这个虚拟世界当中发现原有设计方案的不足并加以改进，转变设计理念，与传统的手工绘图方法相比较，具有更高的严谨性。而3DSMAX比VRML技术更为先进，输入与输出的转换更为方便，通过摄像头还可以实现虚拟场景内的导航效果，浏览内容更加丰富，根据人体的感受对风景园林设计的具体参数进行变更，落实到细节方面，促使风景园林设计在美感与调理两个方面实现更加完美的平衡。此外，由于风景园林最大的存在意义在于其观赏性，寒暑更迭，四季变换，园林内的主体色彩也会发生巨大的变化，图形语言与虚拟场景的进步实现了以四季的变换为标准进行色彩编辑的想法，强化风景园林设计的美感特性。

1采用虚拟实验管理平台和现有硬件实验设备的对比研究

在传统的实验教学中，依赖的是硬件实验设备，这种实验设备价格昂贵，建设一个实验室至少需要30～40万元，在使用的过程中因为学生不能够熟练操作实验设备和仪器，容易造成损坏，维护费用也很高，使得很多实验教学很难开展。虚拟实验管理平台(建设成本大大低于硬件实验室)放置在学校的网络服务器中即可，依靠信息技术在计算机上最大程度地模拟出与硬件实验相同的实验环境，并且提供实验教学和管理一体化功能。平台内可以由教师设计验证性典型实验并制定实验评分标准，平台会根据学生实际实验情况并依据评分标准计算出学生实验成绩和学生在实验过程中出现的错误及存在的问题，教师再针对性普遍存在的问题进行讲解，做到教学重点突出。虚拟实验管理平台内部具有各种电子元器件和仪器仪表用以进行设计、连接、配置和调试，并可以根据需要进行添加，器件库比硬件实验室配备更加丰富。只要具备网络，学生可以利用任何能够支配的时间反复设计电子技术实验，即使是多个班级的学生同时做实验也可以，这样就解决了实验时间和实验场所受限的问题，实验过程不会造成设备的损耗;平台内部含有帮助功能，学生在自主实验过程中遇到问题可以自行查询解决问题，增强了学生的自学能力。

2采用虚拟实验管理平台和虚拟仿真软件的对比研究

虚拟仿真软件中元件采用的是元器件符号，仪器仪表采用例化的符号，界面方便整洁、易于调试，但是对于学生认知的能力帮助不大;虚拟实验管理平台内部的元器件和仪表仪器，是按照实际器件模型来进行建模。比如对于电阻来说，采用和实际实物相同的色环电阻，这对于学生认识实验器件和设备具有很大的帮助作用，对于仪器仪表也都是采用和实际仪表相同的操作界面，直观性强，可操作性高，避免了学生在实际实物操作过程中因为不熟悉实验设备而产生损失。虚拟实验管理平台中，在设计搭建电路之前要考虑元器件在整个区域的排放位置，如果摆放不正确就需要删除后重新搭建，这类似于在实际面包板中搭建电路，在设计电路之前必须先对整体进行布局思考;在仿真软件中搭建电路的整体摆放特别方便，如果有错误也可以进行整体移动。从这一点来说，采用虚拟实验管理平台没有采用虚拟仿真软件方便快捷，但是有利于学生提前思考能力的培养，尽量把问题解决在发生之前。对于虚拟实验管理平台和虚拟仿真软件相比，仿真软件的功能更强大，虚拟实验管理平台更加针对学生日常实验，而仿真软件更针对学生进行大型设计。在仿真软件中，如果有两条导线相连一般通过节点的方式，在虚拟实验管理平台中一般通过接到连接的器件管脚的方式，因为在实际中用面包板，不能够使用裸线，因此它们之间的相连是通过接到对应器件节点的方式。针对模拟电子技术课程中的三极管放大电路分别采用虚拟仿真软件和虚拟实验管理平台进行实验，并在学生实验后针对这两种方法和采用硬件实验进行了比较，95%以上的学生认为采用虚拟实验管理平台的方式比采用虚拟仿真软件的方式更加接近真实实验环境，如果能在课程实验中先进行虚拟平台实验，再进行真实实验互补的实验的模式能更加有效地促进实验能力。

3结论

在传统的教学模式中，通常采用的是教师先讲授理论然后到实验室做实验的方式;采用虚拟实验管理平台，可以让学生在学习新知识之前，先通过网络在课前做实验，对于要学习的内容有了一定的了解，然后再由教师讲解，最后到真实的实验室做实验，符合“学、教、做”一体化的教学模式，更能够调动学生学习的积极性和能动性。伴随着信息技术的不断发展，在电子技术专业中使用电子虚拟实验平台成为实验教学的必备手段和发展方向，采用虚实结合的方式，从而推进电子技术专业教学方式的改革。

作者：修娜 单位：青岛职业技术学院软件与服务外包学院

一、虚拟现实技术的概念与应用现状

结合虚拟技术的特征和它在产品展示中的一些应用实例，从中我们可以了解到，基于虚拟技术的家电产品展示设计是将家电产品设计成虚拟的模型，并整合声音、视频、图像、动画等新媒体元素，营造具有沉浸性、交互性、构想性的虚拟的展示环境，在这样的环境中消费者可以对虚拟展示的家电产品进行放大、缩小、旋转等全方位的观察，还可以完成改变颜色、造型及材质等一系列的设计动作，结合必要的一些设备实现家电产品工作原理、工作过程等功能。。由此可见基于虚拟现实技术的家电产品展示不仅仅是一个动画演示媒体，还是一个开放、互动且具有一定展示设计功能的虚拟场景。

二、虚拟现实技术在家电产品展示设计中的应用优势与价值

随着社会经济的发展科技的进步，在高速发展的经济时代的今天，人们对目前生活具有极大的便利性追求，网络信息充斥着各个角落，带给了我们极大的便利性，传统的静态的产品展示极大阻碍了人们的视线。传统的展示方式，已经让人们产生了审美的疲劳，已经不能够满足当代产品展示的基本需求，不能够体现产品的展示独特性、创新性和艺术性。使得人们只有亲自去购买现场才能够了解和体验产品属性。产品虚拟展示设计可以利用计算机技术营造出一个仿真的虚幻的坏境，设计者可以通过漫游动画、三维效果图等方法来展示产品设计效果，让决策者、设计者以及消费者来感受、认识、理解和评价。传统展示方法有一个类似的缺点，就是不能以人的视角深入其中，得不到全方面的设计效果和观察，而应用虚拟现实可以很好的做到这些。消费者可以从不同角度，实时真实互动地看到产品设计效果，虚拟展示是一种交互体验性、便利性相结合的新型展示手段，极大的满足了经济信息时代人们的需求。

（一）虚拟现实技术可以自由、人性化的互动式体验

目前，在市场销售活动中，家电产品的展示比较广泛的应用展示方式仍然是实物展示。但家电产品不同于其他的产品，促成消费者购买家电的众多要素中品牌口碑、技术领先、产品功能、安全性能、外观设计、产品质量、绿色环保、节能效果前8项指标使其无法全面的开放式的展示，一般消费者在观察及选购的时候自由度较低，不能够获得最佳的体验感。而基于虚拟现实技术的小家电产品虚拟展示方式更注重消费者体验，更关注提升用户的自由感知。在虚拟家电产品展示中，虚拟现实技术引入家电产品展示效果更加逼真，消费者可以根据需要放大细节，变换视角，实时修改颜色、造型、材质，从而挑选自己喜欢的款式进行交互式体验等，同时还可以通过网络与其他在线的消费者交流经验，从而可以在愉快轻松的体验中产生购买的欲望、坚定购买信心。消费者还可以及时与设计者进行沟通、探讨设计中存在的问题，进行协同化、协作化交流，这也是传统的实物展示和网络静态的图片展示无法比拟的，这也是较多消费者较喜爱的演示方式。基于虚拟现实技术的展示设计带来新奇、人性化且自由的互动式体验方法也有助于发掘潜在消费者。

（二）连续、直观的视觉效果

一、虚拟仿真技术应用于建筑工程技术课程教学的分析

1.采用虚拟仿真技术是解决教学改革难题的重要和有效的手段。

高职院校注重培养学生实践操作技能和勇于改革创新的能力，要求学生能够较快地适应生产第一线的岗位技能工作，是高职学院毕业生在人才市场竞争中所必备的条件，所以搞好实践教学，并为学生创造一个发挥想象空间的氛围是很必要的。随着虚拟仿真技术的在教学中的应用和发展，实训教学内容、实训教学手段、实训教学设备逐渐发生变革。传统的校内、校外集中或分散实训基地模式将转向校内外与虚拟仿真实训相结合的实训模式方向发展。通过传统实训和虚拟仿真实训的融合，相辅相成，相互补充，融入信息化要素的实训基地建设，符合现代职业教育教学技能的发展要求，使学生由浅入深、循序渐进地掌握工程施工的施工工序及工艺流程等施工方法和技能，从而满足学生在不同培养阶段的需要，为促进教学质量和人才培养质量的全面提高起到积极的作用，为高职院校课程改革提供了重要支撑。

2.利用虚拟仿真技术构建建筑工程技术教学中虚拟实训室的优势。

依托校园网，利用现代教育技术构建的建筑工程类虚拟实训室，能够对建筑工程类核心课程的教学起到真正的服务作用。虚拟实训室的构建过程同时也是一个现代信息技术在职业教育教学中运用的过程，其建立在一定的教学理论基础上，依托专业理论知识同时也可以促进理论知识学习。教师通过形象生动的三维数据模型，可以让学生更好的理解施工各阶段的工艺流程，将单调的理论学习上升为可激发学生学习兴趣、思考热情，激发三维空间想象能力和创新思维的学习，让学生更快更好的掌握专业知识。其次，通过计算机网络传输，教师的授课也不局限于传统教室，而是延伸到无限的互联网终端，最大限度提供了课堂的开放度。同时，虚拟实训室的开发构建也在一定程度上缓解了高职实训基地建设条件有限的实际困难。总之，运用现代教育技术进行建筑工程类专业的信息化资源建设，特别是虚拟仿真实训室的建设将是克服人才培养瓶颈，节约办学成本、解决师资力量不足，提高人才培养质量，促进教学手段和教学内容改革的不二选择。通过该虚拟实训室的建设可以改变传统意义上的课堂授课模式，是构建在新型信息化环境下的高职院校现代教育技术教学新模式。

二、建筑工程技术课程虚拟实训室的构建与开发

1.虚拟实训室的系统组成。

1现有典型的工业设计流程

真正意义上的产品数字化样机是将CAID、CAD、CAM三者联系在一起。由于CAD/CAM作为产品设计和制造的核心模块，其数字化样机研究已经比较成熟。而作为产品设计的前期阶段CAID环节，还存在着大量的CAID和CAD工作流程混淆、流程中断等现实问题需要思考、解决。现有典型的工业设计流程一般开始于创意，通常先用手绘草图来表达设计概念，再通过三维造型渲染输出静态的效果图来进行设计方案评估。在二维图纸很难充分交流设计思想的情况下，实物模型仍然是将设计思想物化的唯一途径。因此，在概念设计完成后，可以用油泥或合成材料制作小比例的物理模型，用于对概念设计的评估。在完成对小比例的物理模型的评估和修改后，用三维扫描仪对油泥模型进行扫描，并利用逆向工程软件进行数据处理，最后完成三维数据。随着产品设计过程的深入，为了从外观、功能、结构等各方面最终确认是否符合设计效果，需要建立多种相应的物理样机，有时还需要制作全尺寸的样车模型用于评估和验证。当通过评估和验证后发现设计缺陷时，则又需要返回前一阶段，对设计数据进行修改，并再次通过物理样机进行验证。在实际工作中，这样一个过程可能会反复进行，直至最终设计结束。

2VR技术对产品工业设计的影响

典型的工业设计过程通常都是基于物理样机，在设计和试制过程中难以避免地会陷入反复试错的设计循环之中，这就将直接导致人力、物力的浪费和开发周期的延长。如果利用虚拟现实技术则可以减少设计过程中物理模型的数量，通过应用虚拟现实技术使产品设计的各个阶段实现可视化，可以对产品的造型、材料、人机工程、装配、检修过程、模拟仿真、加工工艺性能等进行预测及交互式的评价和优化。由于它灵活的特性，则可对其进行实时修改和评估，使设计师、工程师、市场营销人员、业主或其他参与者之间的交流更顺畅，从而简化设计流程，提高设计效率，给产品设计带来全新的理念和方式。

2.1工业设计方案展示与评估

在传统的工业设计中，设计师主要用平面的手绘图或者不同角度的三维效果图来表达设计思想、展示设计成果。而基于虚拟现实技术的工业设计则打破了传统的设计模式，在沉浸式的虚拟现实环境下，交互展示设计方案，更关注用户的体验感，而非产品本身。在进行设计评估时，在虚拟环境中利用专业设备（3D眼镜、头盔显示器、交互式手柄、数据手套等）进行交互，从而获得逼真的体验感。全尺寸的车辆外观、内装及司机室的三维立体影像能实时地显示，甚至还可以邀请专家和业主一起参与到设计中来，通过手持控制终端激发预设的参数命令对车辆的造型、色彩、装饰风格等进行直观的选择与搭配，亲自体验产品的最终效果，并对模型提出修改意见，实时观察设计和修改过程。

2.2人机工程分析

1当前高职院校计算机教学发展现状

通过对当前职业院校计算机教学现状的分析，可以发现，计算机教学在基础教学方面取得了一定的成绩，但是，随着高职院校规模的不断扩张，招生数量在持续攀升，使得计算机教学面临诸多亟需解决的问题。其中比较突出的就是教学设备规模无法满足课程实践的真正需求，使得高职院校的搅蒜机教学整体水平停留在不高的水平，对整个院校的健康、稳定的发展产生极大阻力。另外，随着计算机教学改革的不断深入，对于实验室的总体水平提出新的要求，要突破单个系统的限制，发展为多种操作及应用环境并存的局面，因此，传统的教学模式彰显不足，很难满足新时期教学目标的完成，需要对教学模式和方法进行改变，以自身实际情况为前提，更新教学途径，在根本上保证高职院校学生培养目标的顺利实现。

2虚拟技术在计算机教学中的具体运用介绍

2.1对计算机维护实验应用虚拟技术的探讨

众所周知，在运用计算机的过程中，一旦对计算机进行格式化操作，或者是分区操作，抑或是执行系统安装，这样的操作都会在不同程度上损坏硬件，长此以往，就会缩短计算机的使用周期。此时，如果充分利用虚拟技术，在计算机维护中进行全面分析，能够实现问题的有效解决。借助虚拟化技术，学生可以获取一个操作环境，学生在这个背景下，能够随意进行相关操作，即使出现问题，也不会对整个计算机的系统产生任何破损，这样做的好处是使学生掌握了学科技术，也在很大程度上确保了计算机整个硬件处于较为安全的环境中运行。

2.2对虚拟化操作系统进行的分析和实验

对于高职院校，其计算机教学目标和任务区别与普通高校，教学内容较全面，知识点比较复杂，为此，针对操作系统，涉及诸多教学实验。一旦借助当前的计算机进行操作系统的试验，如果发生任何操作不当，就会影响计算机的系统试验效果。但是，虚拟技术就能弥补这一缺点，在虚拟的环境中，很多机器会产生于硬盘与内存中，各种处于独立的状态，各自互不干涉和影响，能够保证任务和试验的顺利完成。另外，虚拟计算机和真实计算器呈现各自工作的状态，不会出现互相影响的状态，不管哪一部分出现问题，其它的机器都不会遭受破坏或者负面影响，由此可见，借助虚拟技术进行的操作系统试验，具有较为便捷的优势，能够较大幅度地实现对计算机的有效防护。

1威胁计算机网络安全问题的因素

1.1非法授权访问

非法授权访问是指有些人利用调试计算机程序和熟练编写程序的技巧非法获得了对企业、公司或个人网络文件的访问权限，侵入到其内部网络的一种违法犯罪行为。其侵入的目的主要是为了取得使用系统的写作权、存储权和访问权另外存储内容的权限，进而作为其进入其他系统的跳板，甚至蓄意破坏这个系统，最终使得其丧失服务的能力。

1.2自然威胁因素

对于自然威胁，可能是由自然灾害、电磁辐射、网络设备自然老化和恶劣的场地环境等引起的。这些偶然因素可能也会直接或间接影响到计算机网络的安全。

1.3计算机中病毒的威胁

所谓计算机病毒是指在计算机的程序中插入能破坏计算机数据和功能，并影响计算机的正常使用且能自我进行复制的一组指令或代码。如常见的蠕虫病毒，就是利用计算机中应用系统和操作程序中的漏洞对其进行了主动的攻击。此病毒在具有高破坏性、高传播性和隐藏性极好的病毒通病的同时，也具有自己特有的一些像只存在于内存之中，从而对网络造成拒绝服务，以及会和黑客技术相结合的特征。除此之外，还有一些常见的极具破坏性的病毒，例如，意大利香肠病毒，有宏病毒等。