虛擬仿真技術的應用精選(九篇)
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第1篇：虛擬仿真技術的應用范文
我國正處于社會信息化深入發展階段，傳統建筑業也在進行自我革新，朝著工業化、信息化以及智能化發展，衍生出工業裝配式技術、BIM信息模型技術等。高職教育也在不斷探索新技術新方法，2006年，教育部《關于全面提高高等職業教育教學質量的若干意見》(教高［2006］16號)中就實訓基地建設方面提出了要充分利用現代信息技術，開發虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。2017年，國務院印發《國家教育事業發展“十三五”規劃》中明確指出我國教育進入高質量新階段，綜合利用互聯網、大數據、人工智能和虛擬現實技術探索未來教育教學新模式。高職建筑工程技術專業需適應時代的變遷與行業的發展。對此，本文將結合南京城市職業學院建設中的虛擬仿真實訓體系探討這項技術在建筑工程專業中的應用。
一、虛擬仿真技術在建筑工程專業實訓體系中的應用
(一)高職建筑工程技術專業實訓的困境簡單來說，建筑工程技術專業培養的是基于施工員崗位的“懂建筑、精施工、會管理”的高素質技術技能人才，實訓體系在整個人才培養方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行業的特殊性，校內外實訓基地的建設都普遍存在困難。校內實訓基地受限于場地和經費，難以重現建筑過程中各項技術，即使一些條件較好、投入較多的學校，建設的一些實訓項目也是以展示觀摩為主，動手實踐部分較少;采購的設備數量有限，難以滿足全部學生的操作需求;一些操作難以反復，不利于學生探究性學習。在校外實習基地方面，由于建筑項目周期長并且具有一次性特征，工程進度難以和課程學習相匹配。此外，考慮施工現場的安全隱患和企業自身的經濟效益，企業難以多次接待學生短期的參觀學習。基于以上困境，不少高職院校建筑工程專業更像是簡配版本科土木工程的“學科型”教學體系，工學結合不緊密，學生難以將學到的理論知識運用到實際工作崗位中去。
(二)虛擬現實技術的分類基于以上因素考慮，有必要將虛擬仿真技術融入專業的實訓體系建設。虛擬仿真技術主要有以下三種類型:1．桌面虛擬仿真系統利用平面顯示器呈現立體的虛擬環境，通常將施工二維平面圖紙轉換為三維模型，學生可通過鼠標等設備與虛擬環境進行交互，可以在環境中進行觀察，將抽象的平面概念具象化，也可模擬某項施工技術過程，將書本枯燥生澀的理論知識轉換為更容易接受的立體影像。這項技術成本較低，目前也使用得較為廣泛。2．全沉浸式虛擬現實系統使用頭盔、機械手柄、身體動作追蹤等儀器設備將使用者完全沉浸在虛擬的三維環境中，使用者可以精確的與虛擬環境進行交互，視覺、聽覺、觸覺與實際環境完全隔離，完全置身于虛擬環境中，在虛擬環境中進行操作、體驗。這項技術成本較高，很多高職院校雖有投資，但數量有限。3．分布式虛擬系統通過互聯網構建一個多用戶的虛擬環境平臺，采用統一的結構、標準、協議和數據庫將不同時間空間的虛擬終端整合，多名用戶之間可以自由交互協同工作。這項技術目前在國外使用較多。
(三)構建三階段虛實結合的實訓教學體系建筑工程技術專業學生應具備識讀工程施工圖紙、查閱相關圖集、測量放線的基礎技能，參與工程施工、編制施工組織計劃及專項施工方案、工程預決算的核心能力以及BIM技術相關的拓展能力。南京城市職業學院建筑工程技術專業根據人才培養目標，以施工員、資料員典型的工作任務、職業標準為依據，構建三階段虛實結合的實訓體系。校內構建虛實結合的實訓體系:實訓項目較為容易實現的，一般以實體操作為主，例如鋼筋加工、綁扎鋼筋、全站儀測量等;實訓項目周期長，不易反復操作的，以虛擬仿真技術為主，如建筑工程項目施工———專業崗位仿真訓練平臺。同時，還配有建筑工程項目管理、招投標沙盤實訓項目，大型施工現場布置實體模型。虛擬仿真技術填補了核心課程實訓的空白，完善了校內實訓體系。校外構建三階段的實習體系。第一階段認崗。該階段主要在基礎技能的第一學年，學生通過工程制圖，建筑結構等課程的學習后，進入一線施工現場，與已學知識進行匹配，對專業和崗位進行感性認知活動。第二階段跟崗。學生在第二學年學習了核心課程后，在校外實習基地進行為期兩周的跟崗實習，在工程施工現場對已學習的核心技能進行驗證和反思。第三階段頂崗。學生在完成學校的所有學習、獲得職業資格證書后，真正進入一線，成為一名工作者，用專業技術解決實際問題，完成學生到專業從業人員的過渡。三階段的實習可以將校內不同階段虛實結合的專項實訓項目整合起來，體會各工序之間的聯系，將不同課程融會貫通，提升學生對知識的掌握和技能的運用。
二、虛擬仿真技術在教學中的應用
(一)現有教學方法與學生不匹配隨著高考招生制度的不斷改革，高職生源不斷多樣化，學生素質參差不齊，理論基礎薄弱，學習主動性不高。傳統的課堂教學，即便配合了多媒體資源、信息化教學平臺的使用，也很難集中學生的學習注意力。一方面，這樣的教學方法本質上還是以教師的灌輸為主，學生是被動的接受知識，知識還是被填到大腦中去，一旦填鴨的過程中出現了不理解、聽不懂的環節，后面的學習全部崩塌。另一方面，高職學生的學習生涯很少出現學習的高光時刻，學生對自己的學習能力持否定態度，從內心排斥學習，畏難情緒嚴重，自信心不足。因此，不少學生在社團活動時候大放異彩，在上課學習時，大腦就停止思考。
(二)虛擬仿真技術下的情境化教學根據建構主義學習理論，學生是學習的中心，是知識信息的加工主體。由建構理論衍生出的情境化教學、探究性學習、問題導向等教學方法能夠不斷挑戰學習者已有的知識架構和經驗，從而在交互的過程中形成新的知識。學生在活動中主動學習，而教師是建構過程的引路人。虛擬仿真技術下的三維立體虛擬環境，具有沉浸性和交互性特征，學生置身其中，有很強的臨場感，促使學生主動獲取知識信息。同時，三維具象化的事物降低了學習的難度，增加了學生學習的自信心。以建筑施工組織中的施工現場布置為例，傳統的教學中，教師會引用工程案例將場布中涉及的規范進行羅列。由于施工現場涉及多種對象，羅列的規范很多，注意事項瑣碎，學生的上課效果較差，難以完成課程目標。在引入了桌面虛擬仿真技術的三維場布軟件后，場布理論課程就轉變為場布實訓項目。項目源自真實施工案例，在教師的指引下，學生依據施工工程所處城市位置、周圍道路環境，考慮風向和天氣因素，借助軟件中已有的各種施工現場的模型(如在建建筑、圍擋、道路、臨時設施、工程車輛、大型機械等)，對施工現場進行搭建和布置。搭建施工現場的過程就是學習施工現場規范的過程，同時，在搭建的過程中，學生對規范的理解運用各不相同。虛擬環境允許學生按個人理解對學習對象進行操作，觀察不同操作下不同的結果，來驗證自己對知識信息的接收加工是否正確，這是一個主動學習和修正過程。虛擬仿真技術下的情境教學，大大提高了學生學習的參與度與主動性，提升了學習效果。
(三)虛擬仿真競賽由于專業的特殊性，高職建筑專業競賽總體主要集中在建筑工程識圖、CAD軟件類等，如省級和國家級的技能大賽就有此類賽項。此外，還有一些工程測量和建筑模型類的比賽。而針對專業核心技能的施工技術、施工組織設計以及工程項目管理類較為少見。虛擬仿真技術的出現，降低了這類競賽的舉辦難度，只需電腦和網絡便可開展。如某BIM施工項目管理應用技能大賽，包含施工組織設計、三維建模及建筑工程項目策劃等。以賽促教的同時也為專業營造出濃厚的學習競爭氛圍，走出去多比賽也拓寬了學生的眼界，增強了學生的自信心。
三、虛擬仿真技術的困境和發展
(一)虛擬仿真實訓室投入成本過高虛擬仿真實訓室雖然能夠支持建筑工程技術專業不少實訓項目，但是建設成本很高。以一款全景沉浸式虛擬仿真系統為例，雖然該設備可以模擬仿真全站儀測量各種不同地形，但建設投入達兩百萬。同時，隨著建筑行業新技術、新工藝的不斷發展，虛擬仿真實訓項目也面臨軟硬件的升級改造，后期的運行維護也需要學校持續的投入。
(二)虛擬仿真對空間想象能力的影響虛擬仿真技術利用信息化手段將抽象的符號具象化，建筑工程專業同樣要求學生具有將二維圖紙轉換為三維立體建筑物實體的能力。由于高職學生空間想象能力較差，所以虛擬仿真技術有助于學生的學習，降低學習如建筑構造等課程的難度。但是如果過分依賴虛擬仿真，學生的空間想象能力反而得不到鍛煉和提高。這就要求教師在教學時合理使用虛擬仿真這個工具，教學時需要安排學生進行空間轉換的思考過程。
(三)虛擬仿真對注意力的影響虛擬技術打造的虛擬環境通過視覺、聽覺、體感向學生傳遞圖形、文字、聲音等信息。打造沉浸式體驗學習的同時也傳遞了大量豐富的信息，學生會對情境中某些信息產生更強的臨場感，投入更多的注意力，而對其他信息的注意力減少，無法實現學習的目的。例如，安全生產課程通過虛擬現實(VR)技術讓學生體驗了高空墜落、腳手架坍塌等情境，模擬情境很真實，但學生體驗到的是墜樓的刺激，反而忽視了安全的意識、課程的目的。所以，在虛擬仿真的學習過程中，教師要加強引導，同時合理設計虛擬仿真學習的腳本和內容。
(四)多用戶虛擬仿真環境“ActiveWorld”平臺是國外廣泛使用的一款多用戶虛擬環境。多名不同地點學習者可以在同一個虛擬環境中自由交互、協同工作。目前，國內使用的虛擬仿真項目多為單人、單項。學習者只能與計算機虛擬的環境交互，實訓的內容也是較為單一的觀察性學習或是操作性學習。虛擬仿真技術應朝著多用戶平臺發展，虛擬的環境更綜合、更完整，學習者彼此之間以虛擬身份共同探索、觀察、討論和分析，開展更富有效果的合作式學習，特別適合遠程教學。同時，參與學習的各方可以共同建設虛擬環境，做到共建共享，節約資源，降低成本。
第2篇：虛擬仿真技術的應用范文
醫學物理學是把物理學的原理和方法應用于人類疾病預防、診斷、治療和保健的交叉學科。因學科的交叉性強，醫學物理實驗在普通物理實驗實難于完成，而建設專門醫學物理實驗室存在諸多方面的困難。現代虛擬仿真技術的出現，為醫學物理實驗的開展提供了較好的條件。
一 虛擬仿真技術在實驗中的優勢與特點
虛擬仿真實驗是利用計算機仿真技術應用于物理實驗教學的一種實驗模式。物理實驗中所呈現的實驗環境和實驗儀器都是通過計算機程序軟件完全虛擬運行產生的，雖然完全虛擬，但卻能通過虛擬的仿真操作， ，獲得物理實驗的結果，、分析物理實驗的結果。幫助學生更快速、有效、準確地揭示自然界的本質和規律。對一些復雜的、危險的、設備購置費用昂貴的實驗，在課堂和普通實驗室中無法實現實驗，如醫學物理中的核磁共振實驗等一些實驗。虛擬仿真實驗模式更具有不可替代的獨特的實驗教學優勢。虛擬仿真實驗模式的主要特點與優勢如下：
1、將改變以教師為中心的傳授式教學模式
該模式通過教師指導性的虛擬實驗設計和學生自主學習活動的設計，可充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用。虛擬仿真技術可增強學生在學習活動中的思考和創新。虛擬現實技術作為一種認知技術，它不僅使學生能夠有效地通過觀察提出假想，而且，虛擬仿真技術提供的優良的交互性使實驗教學系統能夠為學生提供必要的反饋，學生成才可自主地、個性化地實現。學生可以通過屏幕提示逐步思考、選擇，探索物理現象的本質，大大增強學生的理解力和掌握能力。
2、可更加構成開放性的教學環境。
它可以實現教材、方法、時間和空間等方面的開放性，使學生可以自行設計和選擇實驗方式，可提供給學生充分發揮想象力的空間；它可以設計以學生探索為主的模式，允許學生探索和建構虛擬環境，充分發揮學生的直覺思維能力、創造思維能力和實際的創造力。虛擬仿真實驗可以通過驗證型、測試型、設計型、糾錯型和創新型等不同形式的訓練，培養學生的分析、應用能力和創新能力。
3、可使教學內容更加豐富
虛擬仿真實驗可突破時空限制，恰如其分地演示一些復雜、抽象、遠離人們日常生活經驗、不便直接觀察的自然過程和現象，全方位、多角度地展示科學內涵。這將有利于學生進行擴散思維，有利于學生將已有知識向新知識學習遷移。利用虛擬仿真技術可讓學生學習一些實際中具有時間性、可變性、距離性、抽象性且用別的方法很難觀察和驗證的各種物理現象，使那些抽象、枯燥、難懂的學習內容以生動形象的形式表現出來，可大大增強學生的理解力和掌握能力。虛擬仿真物理實驗教學可提高實驗過程的可重復性、實驗結果的可鑒別性，以及減小技術水平差異帶來的影響，能讓更多的同學完成高水準的物理實驗，對提升實驗教學質量將起到促進作用。
4、有利于改進教學方式和手段
教師可通過身臨其境的和自主控制的人機交互，由視覺、聽覺、觸覺獲取“外界”的反應，開展啟發式教學；學生可通過自我組織、制定并執行實驗計劃，進行自我評價，開展適應式學習。運用虛擬現實技術，通過刺激學生的視覺、聽覺神經，調動學生的學習積極性和主動性，提高教學效果。
5、能克服新技術更新對實驗儀器的淘汰
虛擬仿真實驗模式可以克服實驗室器件品種、規格和數量不足和儀器損壞的困難，又可以在節約大量昂貴的實驗儀器費用的前提下，重復使用并時常更新實驗“儀器”。運用虛擬仿真技術，可以將現代科學研究與發展的最新技術所產生的大量教學信息，直接地表現出來，展示于學生眼前，便于學生了解和掌握。現代物理理論的發展使得通常的實驗儀器、實驗方法遠遠無法滿足現代物理理論的要求，隨著現代物理理論日益抽象的內容和形式的多樣化，這種變化趨勢無疑會越來越大，而虛擬儀器將能彌補其不足。
6、有利于提高實驗效率與效果
傳統實驗模式是在實際的操作中完成物理實驗，但在探索性實驗中由于需要較長時間的試做過程，學生必須通過在不同的實驗條件下，采集與處理足量的數據資料，才有可能在比較與分析的基礎上歸納出適當的規律形式。其實際效果是制約了實驗教學在時空環境和選題內容上的開放性。而學生憑借現代虛擬仿真技術，在計算機上就能快速地完成該種物理實驗，減少了大量枯燥的需要反復進行的步驟雷同的操作，不僅可以提高教學實驗測量與顯示的精度，而且還將大大節省在此環節上所消耗的時間，學生得以有更多機會去關注與實驗任務密切相關的探索性設計問題。同時，它又能解決實驗室開放的整體安排發生沖突的問題。
7、可實現實驗的遠程教學
虛擬仿真物理實驗教學，可安裝在遠程服務器上的網絡版本，學生可以利用自己適合的時間在本地計算機上完成實驗過程。虛擬仿真實驗更易實現基于網絡的遠程實驗模式 ，教師可實現遠程教學與答疑。這種實驗教學，一方面可以通過B/ S 模式架構因特網上仿真物理實驗的動態網頁，實現多名異地學生同時在線實驗，其新穎的實驗方式也極易喚起學生的合作學習興趣；另一方面可以搭建諸如BBS、在線答疑等形式的師生之間或學生之間互動的平臺，這個網絡平臺將便于彼此之間交流實驗中的問題與體會，增強合作學習的時空開放性，有利于團隊合作精神的培養和實驗教學目標的實現。通過局域網實現交互式遠程教學， 高水平的名師由一校“獨占”資源變為多校“共享”，促進了物理實驗教學水平的普遍提高。
二 虛擬仿真技術在醫學物理實驗中應探討的幾個問題
虛擬仿真技術是近些年才應用于教育教學，與傳統的教學方法和理念相比，在觀念和理念都需改變。在目前虛擬仿真技術在醫學物理實驗的應用過程中，還有以下一些問題亟待解決。
1、虛擬仿真醫學物理實驗軟件的開發
虛擬仿真實驗要應用于醫學物理實驗教學，首先必須要開發一套實驗的虛擬仿真的應用軟件，該應用軟件應能體現某個物理理論與物理現象，反映實驗與理論的內在聯系。虛擬仿真實驗教學可以借助于計算機虛擬仿真軟件呈現實驗儀器與實驗場景，交互式地向學生展示實驗設備的外觀與內部工作過程，使物理實驗現象呈現在學生面前，從而得到更好的效果。
2、教師要轉變教學觀念
虛擬仿真實驗教學將會極大地促使教學觀念發生變化，從以教師為中心的授課形式改變為以學生為中心的個性化教學、合作化教學；學生由“要我學”轉變為“我要學”，變“被動聽講”為“主動學習”， 由傳統“教材控制”轉變為“學習者控制”，在虛擬現實環境中主動參與、自我探究來構建知識結構。
3、對教師業務水平要求較高
虛擬仿真實驗教學要很好實施，必須提高教師的業務水平與能力。教師必需要掌握虛擬仿真技術與現代化教學手段；設計性好虛擬仿真形式的物理實驗，探索對學生的虛擬仿真實驗監控、引導和及時掌握完成情況的方法；研究對學生進行虛擬仿真形式的物理實驗的水平和能力的評價和考核方式，尤其是對實驗中的創新性能力如何評定成績等。因此，新型的虛擬仿真實驗教學的考核方法與指標也是一個需要研究的課題。
三 發何在醫學物理實驗教學中制作虛擬仿真實驗
我校是一所衛生類職業學校，學校沒有設置普通物理實驗室，在醫學物理實驗教學中，只能通過虛擬仿真技術來實現實驗。如在講授透鏡成像的實驗時我通過FLASH制做了透鏡成像小實驗，如圖1，學生雖然沒有通過實際鏡片成像，但以很直觀地了解了透鏡的成像特性。除了自已制作簡單的物理小實驗的同時，我也利用《仿真物理實驗室》來設置物理實驗。通過《仿真物理實驗室》讓物理實驗教學變的輕松簡單。
第3篇：虛擬仿真技術的應用范文
[關鍵詞] 虛擬；仿真；穹頂；懸索預應力；玻璃幕墻
中圖分類號：TU74 文獻標識碼：A 文章編號：
（一）工程概況
全國組織干部學院E區結構設計復雜，采用型鋼混凝土框架-剪力墻混合結構、鋼桁架結構、預應力懸索鋼結構和穹頂鋼結構等多種結構形式。
1屋面穹頂鋼結構采用全隱框玻璃幕墻，共約3000 m2，幕墻玻璃采用8+1.52PVB+8mm和10+1.52PVB+10mm兩種鋼化夾膠玻璃，穹頂最頂部水平位置采用10+1.52PVB+10mm玻璃，共計32塊；開啟扇玻璃共3排，即第8排、第9排和最底部1排，共計144塊；其它玻璃共計476塊，合計穹頂夾膠玻璃為652塊，每塊玻璃面積約4.0m2至5.3 m2不等，玻璃自重約250/塊。
2 屋面穹頂高42.3m，施工中設計圖紙變更，在E區鋼桁架層與屋面穹頂之間增加一層懸索預應力鋼結構層，即多功能廳（二層）上增加屋面花園平臺（五層）。
懸索預應力鋼結構平臺（圖4中紅色虛線部分）整體形狀為圓環形，由24榀鋼桁架以15°角度成放射狀均勻布置，圓環直徑28.90m，內圓環鏤空，直徑7.30m，桁架高1.80m，上下弦為焊接H型鋼，中間為三根無縫鋼管與之焊接相連，每榀重量為6.1t，長10.7m。結構的下層由環向拉索和徑向拉索組成，構成穩定的空間結構受力體系。
3、E區屋面造型獨特，穹頂鋼結構及玻璃幕墻、懸索預應力鋼結構層施工復雜，需利用虛擬仿真施工技術，對其施工及各階段受力情況、安裝精度、構件尺寸等進行詳細的分析研究，并優化設計、施工方案，以達到最好的工程效果。
3.1 為達到屋面穹頂完美的半球體效果，利用仿真技術，通過建立三維模型，確定玻璃幕墻空間分格尺寸，逐一確定每塊玻璃的具體加工、安裝尺寸；
3.2 施工前，為確保懸索預應力鋼結構質量安全可靠，對空間張弦結構施工進行仿真計算，模擬懸索預應力張拉，確保整個鋼平臺的施工萬無一失；
3.3 為確保原竣工日期的實現，項目部成立QC小組進行現場攻關，利用虛擬仿真施工技術，對比模擬鋼桁架層、懸索預應力鋼結構平臺層、屋面穹頂施工工序，比選、優化施工方案，從而確保了最終竣工工期目標的實現。
（二）施工難點
1 本工程E區復雜的建筑造型和鋼結構大跨度空間的設計，給穹頂玻璃幕墻的施工帶來很大難度。
1.1 屋面穹頂半球體造型，采用平面幕墻玻璃達到曲面圓弧效果，確定空間分格位置、大小難度大。
1.2 玻璃規格形狀多樣，加工難度大。
穹頂全部為鋼結構，弧形鋼梁放射性設計致使幕墻玻璃成梯形規格，玻璃尺寸由上至下逐層遞變。同時，考慮鋼結構施工偏差，幕墻玻璃無法提前批量加工，必須在鋼構件焊接完對每個位置的玻璃尺寸現場實量、定位編號，加工周期長。
1.3 幕墻玻璃吊裝難度大
本工程穹頂位于建筑物的中心位置，且幕墻玻璃單片面積最大的為5.3m2，施工時既要考慮汽車吊吊臂傾斜角度，又要保證玻璃本身不被損壞。同時，汽車吊無法覆蓋的區域還要由人工進行二次倒運。
1.4 穹頂打膠質量要求高
五層屋面花園平臺位于穹頂以內，雨水和積雪會完全淋灑在穹頂上，所以玻璃縫隙及遮陽鋁板打膠質量要求高，任何一點質量隱患都會造成穹頂漏水。
2 模擬仿真受力計算多。
本工程懸索預應力鋼結構造型新穎獨特、受力復雜，預應力鋼結構從結構的拼裝，到預應力張拉完成以及最后支撐架的拆除，其間經歷很多受力狀態，為了保證工程質量能夠符合設計要求，必須進行大量的施工模擬計算。
3 工程量大，工期緊張
3.1 本工程穹頂豎向弧梁為放射形布置，需高空拼裝焊接，對接角度、位置確定困難，吊裝、定位、焊接完成一榀完整的豎向弧梁需要6個小時，24榀共需15天時間；支撐體系及吊裝焊接操作平臺構造復雜，搭設困難，搭設架體至少需要15天時間，嚴重影響施工速度。
3.2 鋼桁架層標高為13.05m，共有大小桁架梁112榀，從單榀重量從0.304t至9.691t不等，長度超過10m的鋼桁架梁，單段重量最大達到5.017t，需分成兩至三段運送至進場。桁架梁采用分段吊裝，起吊次數多，嚴重制約施工速度。
（三）虛擬仿真技術的應用
1 空間張弦結構施工仿真計算
施工過程會使結構經歷不同的初始幾何態和預應力態，兩個狀態的分析理論和方法都不同的，加載方式、加載次序及加載量級都對結構受力具有很大影響，因此，施工仿真計算是預應力鋼結構施工方案中極其重要的工作。實際施工過程必須和結構設計初衷吻合，施工中必須嚴格組織施工順序，確定加載、提升方式，準確實施加載量、提升量等。施工仿真具體項目如下：
（1）驗證張拉方案的可行性，確保張拉過程的安全；
（2）給出每張拉步鋼索張拉力的大小，為實際張拉時的張拉力值的確定提供理論依據；
（3）給出每張拉步結構的變形及應力分布，為張拉過程中變形及應力監測提供理論依據；
（4）根據計算出來的張拉力的大小，選擇合適的張拉機具、設備，并設計合理的張拉工裝；
（5）確定合理的張拉順序，具體張拉步驟如下所示：
第1步：結構全部安裝完成后
第2步：第1批拉索張拉到設計初張力的30％
第3步：第2批拉索張拉到設計初張力的30％
第4步：第3批拉索張拉到設計初張力的30％
第5步：第4批拉索張拉到設計初張力的30％
第6步：第4批拉索張拉到設計初張力的70％
第7步：第3批拉索張拉到設計初張力的70％
第8步：第2批拉索張拉到設計初張力的70％
第9步：第1批拉索張拉到設計初張力的70％
第10步：支撐塔架拆除后
第11步：第1批拉索張拉到設計初張力的100％
第12步：第2批拉索張拉到設計初張力的100％
第13步：第3批拉索張拉到設計初張力的100％
第14步：第4批拉索張拉到設計初張力的100％
2 虛擬仿真優化施工工序
方案經優化后，懸索預應力平臺層與穹頂鋼構兩大施工區域間，由原來的順序施工，改為平行立體穿插施工，大大縮短了E區鋼結構施工關鍵線路的總用時，大大縮短了工期。
我們運用虛擬仿真技術，融合了計算機圖形學、多媒體工業建筑技術、網絡技術、電子技術等高新技術，對懸索平臺層、屋面穹頂施工過程建立仿真模型，虛擬、對比原方案施工過程及優化方案，利用計算機硬件、軟件及各種傳感器創造出一個四維空間虛擬環境， 使所需解決的問題得到清晰和直觀的認識。
（四）實施效益
1全國組織干部學院E區鋼平臺懸索預應力在實際施工過程中，通過詳實的理論計算和周密的施工部署，將困難考慮充分、問題解決在施工之前，最終施工質量和裝修效果得到各方一致好評。平臺預應力鋼索張拉檢測全部符合設計要求。
第4篇：虛擬仿真技術的應用范文
【關鍵詞】虛擬仿真技術；建筑施工；應用研究
【中圖分類號】V448.15+3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0168-01
隨著現代科學技術的飛速發展，虛擬技術和仿真技術逐漸開始了有機整合，成功運用在了建筑工程的設計與施工中，并且完全改變了傳統模式下的建筑設計和施工。究竟虛擬仿真技術是什么，它又是如何應用于建筑施工中，這些都是本文接下來會探討的話題。
一、虛擬仿真技術概述
傳統的仿真技術不能夠模擬出人對于外界情況的感知，而虛擬仿真技術涉及到了關于仿真人的感知模型。虛擬仿真技術是在多媒體技術、傳感技術、仿真技術以及計算機技術快速發展的基礎上，虛擬技術與仿真技術有機結合的產物。虛擬技術與仿真技術完美結合在了一起，則能利用虛擬的現實技術建立與試驗仿真的模擬模型，將仿真的過程和結果通過可視化、圖像化的方式呈現出來，強有力地推動了仿真技術的高速發展。虛擬仿真技術具有四個基本特性，包括沉浸性、交互性、虛幻性與逼真性，這些特性在虛擬仿真技術中得到了有效的體現，同時也提升了虛擬仿真技術在仿真技術領域的競爭力。
二、虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析
虛擬仿真技術在現代建筑施工中的應用越來越普遍，意義也越重大。本文將從以下幾個方面展開虛擬仿真技術在建筑施工中的應用研究分析：
（一）虛擬施工技術的應用研究
從一定層面上講，建筑施工過程實際上就是把施工的設計圖轉化為實物的—個過程，只是這個“轉化”的含義及意義都非常重大。傳統的施工方法與方式太多，容易跟著實際情況產生變化，而且從圖紙的設計到具體的施工環節，一般都很難按照原計劃設計的圖紙進行。此外，傳統的施工技術為了確保施工順利完成，一般總是憑借經驗實施工程，然而某些經驗往往會給施工帶來決定性的失誤。當前，大部分的建筑工程采用了全新結構，傳統的施工技術已經無法適應當下復雜的施工條件，因此轉變施工技術才是重點。虛擬施工技術應用于建筑施工中，能夠改善傳統技術下的盲目、主觀與隨意，能最大化地提高工程的質量，減少成本、耗材，提高施工的安全。利用虛擬施工技術的交互性和高度仿真性，可以建立施工設計的幾何模型，建筑施工的相關人員能夠根據所需進行施工的虛擬試驗，從而篩選出最佳的設計方式。
（二）仿真技術的應用研究
仿真系統是虛擬仿真技術的基礎之一，它能夠仿真虛擬建筑物施工周圍環境的外景，并且效果非常良好。通過仿真系統，可以將設計圖紙上的建筑物進行詳細建模，并能對建筑物周圍的相關環境因素如道路、休閑場景等進行建模。相關的設計人員與業主可以從不同的視角觀察仿真系統建模下的建筑物，也可以通過不同的入口走進虛擬建筑物中，還可以邊走邊看，相當于一次賞心悅目的漫游，并且還能通過鼠標與這個虛擬仿真建筑進行實時交互。在虛擬場景中，每一個物體都與實體之間有著高度仿真效果，其中還有聲音與動作等仿真特效，這就使得虛擬場景有著很強的真實感，讓人有種身臨其境之感。
（三）虛擬仿真技術在復雜空間的鋼結構施工中的應用研究
在某些建筑施工中，存在著復雜空間鋼結構施工，它是從一個部分逐漸到整體的完善過程，因此耗時，同時必須注意細節。復雜空間鋼結構的不同施工階段，其負載情況、結構的形態、受力特性以及邊界條件都不相同。在一個階段施工完成之后，暫時會處于一種平衡狀態，但是進行下一階段施工時，原有的平衡就會被打破，只有新的階段完成，才能再次實現平衡。復雜空間鋼結構的施工是一個平衡不斷被打破繼而又保持平衡的過程，在處理過程中顯得有些復雜，受力的因素也比較多，加之使用的施工方法不同，往往無法有效進行施工的指導。大量實踐證明，事故頻繁的高峰期往往就在施工階段，若處理不慎，極易釀成大禍。以往的施工過程中缺乏對施工的分析或者分析不夠詳細，致使施工中總是出現施工安全問題，而如今有了虛擬仿真技術，它可以對復雜空間鋼結構進行全程跟蹤，及時找出施工中哪個階段會是最危險的，然后加以控制。
（四）虛擬仿真三維動畫在施工中的應用研究
虛擬仿真技術三維動畫的出現，打破了傳統施工只能依靠經驗分析施工過程的模式，為現代化的建筑施工提供了一個便捷有效的分析手段。通過三維動畫對施工過程進行分析，專家、施工的技術人員以及業主就能對施工全過程甚至是每一個細節都能清除了解。此外，工程中會遇到的重難點以及關鍵環節，都可以通過仿真技術以三維動畫的形式展現出來，而且還可以根據業主的所需進行合適的調整，并及時修改原有的施工方案。目前，這種手段已經成功運用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央電視臺的新址、上海環球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越來越多社會業界的關注。
（五）虛擬仿真技術在施工安全方面的應用研究
安全，不論在什么時代，都是必須保障的主題之一。傳統建筑模式下，很難預見安全隱患，但是虛擬技術的應用，能讓安全隱患一目了然。
1、進行施工安全控制的方案優化
在建筑工程施工分析中，如果采用虛擬仿真技術進行分析，可以發現很多傳統模式下無法發現的隱患，同時也能夠對不同類型的施工安全控制方案進行相應的模擬演練，并進行比較，最終確定出—個最佳的方案，實現安全控制方案同相關的成本控制、資金預算、損耗控制等方面的最大化。
2、實現安全演練與預防的最優化
實現安全演練與預防的最優化可以從以下三個方面進行：其一，工作經驗豐富的工程師要充分去了解容易出現隱患和發生事故的工程環節，利用虛擬仿真技術建立三維動態仿真模型，為類似事故的發生提前做好預防；其二，應該進行緊急逃生演練的模擬，通過模擬演練，訓練現場工作人員的自救能力、逃生路線的抉擇以及應急行動的實施；其三，還能做好安全教育，比如通過事故過程模擬，讓大家感受事故，預先做好安全防范。
三、結語
從目前來看，虛擬仿真技術在建筑施工中越來越普遍，這大大地降低了施工安全隱患、控制了施工的成本，同時也實現了施工控制的最優化。我們應該繼續探索虛擬仿真技術在建筑工程中的應用，以便更好的讓其為社會主義現代化服務。
參考文獻
[1]杜曉剛.虛擬仿真技術在建筑施工中的應用分析[J].中華民居，2011，（6）：161-162
第5篇：虛擬仿真技術的應用范文
【關鍵詞】三維虛擬仿真；高等職業教育；實驗實訓
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
三維虛擬仿真技術在國外一些發達國家得到非常重視，在教育、科學研究、工業、交通、軍事、航空等領域得到大量的開發和應用。韓國三星公司早已采用仿真虛擬技術在其網站上進行新產品展示；英國陸虎汽車也采用了人性化的仿真虛擬技術向客戶提供模擬車型體驗；雪佛蘭樂馳品牌的官方網站上提供了該車型生動有趣的360?虛擬體驗窗口；美國先靈葆雅公司出品的抗過敏藥開瑞坦在廣告中將三維虛擬技術應用于廣告人物形象。
在我國，三維虛擬仿真技術也正在蓬勃發展。在這領域做出杰出貢獻的單位代表有中視典數字科技有限公司和上海景格汽車科技有限公司。中視典數字科技有限公司于2002年注冊于深圳高新技術園區，先后研發的產品有：虛擬現實編輯器、三維網絡平臺、工業仿真平臺等。這些虛擬仿真軟件能夠滿足不同領域不同層次對虛擬現實的需求。上海景格汽車科技有限公司，是近幾年新崛起的一家專業從事多媒體仿真系統、教學軟件開發等業務的高科技企業。該公司自主研發的數字化汽車實訓中心具有強大的三維仿真虛擬功能。
綜上所述，三維虛擬仿真技術已廣泛應用于教育教學培訓及實驗實訓、軍事訓練及軍事仿真演習、商業產品介紹及廣告宣傳等各行業。然而，三維虛擬仿真技術應用于教育教學的情況尚處于自發的狀態，尚未形成完善的、良性循環的、自覺開發和應用的體制，尤其在高等職業教育方面的應用，更是存在著許多問題。
因此，開展三維虛擬仿真技術應用于高職教學的研究，便顯得迫在眉睫以及具有深遠的意義。
2.高職教育的現狀突出顯示了實驗實訓設備不足的問題
高等職業教育的現狀突出顯示了實驗實訓設備不足的問題。這問題從以下兩方面進行闡述。
（1）高等職業教育的辦學定位，決定了在人才培養過程中，需要大量的與社會生產實際相符的實訓實驗設備。
高等職業教育是國民教育體系中高等教育的一種類型和層次，是和高等本科教育不同類型不同層次的高等教育。高等職業教育的人才培養目標是培養生產、經營、管理與服務一線的高等技術應用型人才，培養模式為“以能力為中心”，強調職業性和適應性。這種辦學定位具有以下幾個特征：以培養適應生產、建設、管理、服務第一線需要的高等技術應用型人才為根本任務；以社會需求為目標、技術應用能力的培養為主線設計教學體系和培養方案；以“應用”為主旨構建課程和教學內容體系，基礎理論教學以應用為目的，以“必需、夠用”為度；專業課加強針對性和實用性；實踐教學的主要目的是培養學生的技術應用能力，在教學計劃中占有較大比例。
高等職業教育的辦學定位決定了在人才培養過程中，需要大量的與社會生產實際相符的實訓實驗設備。
（2）高等職業教育辦學規模及在校學生總數的大幅擴大，迫切需要與之配套的大量實訓實驗設備。
1995年深圳職業技術學院的創辦，標志著中國高等職業教育的起步。十多年，我國高等職業教育實現了跨越式的發展。如今高職教育已迅猛發展成為中國高等教育的“半壁江山”。近這兩三年，我國高等職業院校在數量上已基本穩定，在辦學規模方面，許多院校正在加快擴大發展，然而辦學規模及在校學生總數的大幅擴大，給辦學條件帶來很大的壓力。尤其突出的是實驗實訓設備的不足與在校學生快速增長的矛盾。
3.三維虛擬仿真技術應用于高職教學的分析
高等職業教育的辦學定位及發展現狀，迫切需要與之配套的大量實訓實驗設備，然而，這些設備大多數都是比較昂貴，高等職業院校的辦學經費相當有限，能在這方面的投入更是不足。如何更好地解決實驗實訓設備不足的問題，成為當今高等職業教育最關心的問題之一。
三維虛擬仿真技術是一種采用以計算機技術為核心的現代高科技手段生成逼真的視、聽、可操控性一體化的特定范圍的虛擬環境，用戶借助必要的設備（鼠標、方向盤等外部配件）以自然的方式與虛擬環境中的對象進行交互作用、相互影響，從而產生親臨真實環境的感受和體驗。
三維虛擬仿真技術應用于高職教學的方案是應用三維虛擬仿真技術開發出實驗實訓設備的仿真系統，將該仿真系統安裝在許多計算機上，讓學生在計算機上進行仿真操作實訓，待熟練后再安排少量時間到真實設備上進行實訓。該教學解決方案主要優勢表現為：
1）仿真系統運行操作平臺是計算機，不受場地限制。
2）仿真系統表現效果更為優美、逼真，具有很強的交互性，走進三維虛擬仿真中的虛擬環境，恰如身臨其境。
3）大多數真實的實訓設備比個人計算機昂貴。該教學解決方案可以做到每個學生使用一臺計算機進行獨立操作實訓，對于給每一個學生購買一臺真實的實訓設備，將大幅減少經費的投入。
4）該教學解決方案，可做到每個學生使用一臺計算機進行獨立操作實訓，教師可進行聯網教學，提高了教學效率。
5）該教學解決方案，相對于學生一開始就直接到真實的設備上進行實訓，大幅降低了危險性以及設備損耗率。
三維虛擬仿真技術應用于高等職業教育，就教學效率、技術先進性、資源利用、經濟投入、節能環保方面，順應國家關于職業教育的發展方向及職業教學理念，在整個教學過程貫穿了數字化教學方法，使學校教學資源充分利用。三維虛擬仿真技術應用于高等職業教育，有諸多優勢表現，可以大幅減少真實的實驗實訓設備的投入，能夠很好地解決高職教育中實驗實訓設備不足的問題。
4.三維虛擬仿真技術應用于高職教學的成功案例
筆者工作所在單位廣西電力職業技術學院，我校的豐田花冠A245E自動變速器實訓設備只有5臺，隨著我校汽車類專業的發展擴大，花冠A245E自動變速器實訓設備遠遠滿足不了教學及實訓的需要。教師通過科研立項研發了豐田花冠A245E自動變速器的三維虛擬仿真模型，以軟件的形式展現，安裝在計算機上。有了該項目的仿真模型，改變了原來整個班學生圍觀在少數設備旁聽教師講解原理及檢修過程的教學模式，形成了一人一臺計算機，教師可進行廣播教學的新模式，提高了教學質量；同時，實訓教學時可以讓學生先在計算機上像玩電腦游戲似的進行仿真操作，待操作熟練時再到實物上進行，這樣可大幅降低設備的損耗率，提高了學生進行實訓操作的興趣，而且可以很大程度上解決了汽車類專業的快速發展與實訓設備不足的矛盾。
5.三維虛擬仿真技術應用于高職教育存在的問題及解決辦法
三維虛擬仿真技術應用于高等職業教育，有諸多優勢表現，然而，三維虛擬仿真技術應用于高等職業教育教學的情況尚處于自發的狀態，存在著許多問題。
（1）就單獨一所高等職業院校而言，可供應用于教學的三維虛擬仿真軟件非常稀少，因此，三維虛擬仿真技術應用于高職教學雖好，但無法在許多課程中普及。
（2）高等職業院校內部，尚未形成能夠調動教師隊伍積極參與開發和應用三維虛擬仿真技術的體制。
針對三維虛擬仿真技術應用于高等職業教育存在的上述問題，提出擬解決問題的幾點建議：
（1）相關教育主管部門建立一個全國性的三維虛擬仿真軟件共享平臺，同時建立相應的管理制度，讓每個高校都積極地貢獻出自己學校開發出的三維虛擬仿真軟件到該共享平臺，同時，每個高校可根據自己的貢獻大小或通過付費的方式獲得一定的分享權限，即相當于參考“中國知網（http：///）”的運營模式來組織一個三維虛擬仿真軟件共享平臺，這樣我們就有了一個永不枯竭的三維虛擬仿真軟件庫。
（2）對于高校內部，學校可制定一系列的規章制度及獎勵制度，促進教師隊伍開發和應用三維虛擬仿真技術軟件，如鼓勵教師進行三維虛擬仿真軟件開發方面的科研立項以及給予相應的經費支持；將三維虛擬仿真軟件開發和應用作為職稱評聘的條件之一。從而，學校內部在三維虛擬仿真技術方面形成了良性循環的、自覺開發和應用的體制。
6.結論
三維虛擬仿真技術應用于高等職業教育，有諸多優勢表現，可以大幅減少真實的實驗實訓設備的投入，能夠很好地解決高職教育中實驗實訓設備不足的問題。然而，三維虛擬仿真技術應用于高職教育教學的情況尚處于自發的狀態，尚未形成完善的、良性循環的、自覺開發和應用的體制。因此，呼吁相關教育主管部門建立一個全國性的三維虛擬仿真軟件共享平臺，形成“眾人拾柴火焰高”的領域；同時，對于高校內部，學校可制定一系列的規章制度及獎勵制度，促進教師隊伍開發和應用三維虛擬仿真技術軟件。從而，全社會在三維虛擬仿真技術開發和應用方面，形成“百花齊放”人人共享的良性循環的局面。
參考文獻
[1]梁俊斌，蔣嬋.利用虛擬實驗培養獨立學院學生創新思維的研究[J].廣西教育，2011年12期.
[2]周立元，石明忱，武立偉.利用VR技術開發三維虛擬實訓項目的研究[J].職教研究，2009年02期.
科研項目：豐田花冠A245E自動變速器三維仿真模型的研發。
作者簡介：
鄭軍龍（1978—），男，壯族，廣西南寧人，碩士，講師，主要從事汽車運用領域的科研和教學工作。
羅黎（1981—），男，廣西羅城人，工程碩士，講師，廣西電力職業技術學院電子與信息工程系教師，主要研究方向：汽車電子控制系統。
第6篇：虛擬仿真技術的應用范文
【關鍵詞】虛擬仿真技術；電子技術課程；技術應用
伴隨著科學技術不斷發展從而形成的虛擬仿真技術是一種作用于實驗研究的新的科學技術，在20世紀40年底被發現。在幾十年的革新、改進、發展中慢慢走向成熟，被應用于現代生產生活的各個方面。同時教育部門發掘到虛擬仿真技術在教學中的優勢，作為一種新的教學方法用用于教學中。這一技術在教育領域的應用滿足學生對教學的需要，對學生邏輯思維和動手能力有很大的幫助，提高教學效率和質量。
1.虛擬仿真技術概念
虛擬仿真技術又被稱為虛擬現實技術和模擬技術，其技術核心就是利用一個虛擬系統去模仿一個相應的真實系統。它是一種實驗研究的新技術，而它也是一直存在于自然客觀規律中一直被使用，在計算機技術發展過程中被發現提煉出的新技術。在科學技術飛速發展的現代社會，虛擬仿真技術也在不斷地進行技術改革和發展，并不斷地成為必不可少的技術。
2.虛擬仿真技術在電子技術課程中的應用
科學技術突飛猛進的發展，使得電子課程原有的教學模式不適應社會的發展進程，學生對電子技術知識的需求量也在不斷增加。虛擬仿真技術在電子技術課程的應用給教學帶來了新的教學手段，滿足學生對電子技術知識的強烈需求，適應社會對技術人才的高要求。
2.1 虛擬仿真技術融入課堂
電子技術課程在之前的教學模式是重理論輕實踐，大部分的課堂時間放在理論知識的講授中，課堂氛圍死板顯得枯燥無味，使學生學習積極性被打消，產生排斥心理。而且理論知識沒有實踐進行補充和認證，增加學生學習難度，對電子技術停留在一知半解的階段。傳統的電子技術儀器比較笨重，每次上課搬來搬去很麻煩有浪費課堂時間，課堂效率也不高。虛擬仿真技術英語與課堂解決了電子技術課堂實驗難的窘境，教師在講解理論知識的同時利用多媒體進行實驗演示，把抽象的理論概念通過演示變得很容易理解，調動學生的學習興趣，愿意主動去思考問題以及動手實驗鞏固知識點。虛擬仿真技術融入課堂提高課堂效率和教學質量，更能提供學生學習積極性。
2.2 革新實驗教學方法
電子技術顧名思義是技術性很強的課程，技術能力是需要持續不斷的實踐進行積累。所以電子技術課程是一門對實踐要求很高的學科，理論只是對技術實踐的知識補充。兩者要充分結合向應用。傳統的教學手段就是對理論知識的死記硬背，只要能通過考試就可以，在實踐方面的經驗是少之又少。所以在電子技術的教學中要讓學生了解虛擬仿真軟件并學會在實驗中使用，學生在進行電子技術實驗中可以對理論知識進行強化，而且虛擬仿真技術在實驗中應用然學生對實驗的興趣提高，在實驗的過程中學生與學生之間可以進行跟好的交流，主動地尋找知識支撐，制定更好的實驗方案，鍛煉了學生主動尋找問題和解決問題的能力。
2.3 增多課程設計實踐環節
原有的電子技術課程的實踐課程設計都比較單一，學生的實踐結果達不到預期好的效果。所以在虛擬仿真技術進入電子技術教學中要逐漸增多實踐環節，對模擬電子技術內容進行多個單元的劃分，最初由老師帶領進行模擬電子技術的實驗，然后在接下來的額試驗中把主動權教給學生，讓學生學會獨立思考，然后對自己的實驗結論進行陳述，在陳述過程中會讓學生再次進行思考，這樣對知識的記憶更牢固。
2.4 虛擬仿真技術運用注意問題
電子技術課程教學中引用虛擬仿真技術雖然在很大程度上改善了傳統的教學弊端，對教學內容有了豐富的補充，讓學生對抽象的理論知識得到更好的理解，激發學生的創新意識和學習積極性。但是不能讓模擬仿真技術完全取代實際的技術機器進行試驗，這樣會讓學生依賴于計算機中的仿真技術應用，在實際操作儀器過程中操作能力下降，不能滿足崗位的技術需求，不僅不能達到人才培養的目的，反而會起到教育的反作用。因此，在應用虛擬仿真技術教學的過程中也要加入傳統教育中積極的方面，做到虛擬技術的優質學習也能保證實物應用 的操作能力，培養學生的綜合能力和高技術素養。
3.虛擬仿真技術應用于電子技術課程的意義
虛擬仿真技術在電子技術課程中的應用，打破了傳統應試教育弊端，讓死板的電子技術課堂教學變得更加活躍，真正實現電子技術課程教育理論聯系實際；該技術的應用對教師的教學素質也是一種考驗，虛擬仿真技術是不斷發展更新的最新技術，教師要走在技術的最前沿，這樣才能在教學中更好的教授給學生，提高自身的教學能力；培養學生的學習積極性和興趣，讓學生學會獨立思考，主動提出問題并主動尋找解決方案，在實踐中鍛煉自己的動手能力和思考能力，讓自己的綜合能力得到提高；適應社會技術人才的高標準要求，學校跟注重學生在技術方面的實踐動手能力，才能保證在激烈的競爭中保持較高的競爭率，為企業培養專業技術型人才。
4.結束語
虛擬仿真技術被廣泛應用于生產生活中，成為必不可少的技術。作為實驗研究的一門新技術，近年來被不斷應用于教學領域，幫助學校培養專業綜合性技術人才。電子技術課程是理論與實踐綜合運用的一門學科，在計算機上利用仿真軟件在課堂上進行教學，把抽象的理論知識在演示的過程中簡單化、直白化，讓學生對很難理解的知識點得到直觀的理解和學習。在實踐中使用虛擬技術軟件讓學生會更好把理論知識轉化為實踐能力，同時對理論教學中漏掉的知識點通過技術實驗進行補充，減少不必要的時間浪費。這樣的新的教學方法讓學生更積極主動的去學習，提高了對電子技術課程的學興趣，對學生的思維訓練和動手能力提高有很大的促進作用；課堂氛圍得到改善，提高教學效率和質量。適應社會對人才需求，讓學生在強大的競爭中也能憑借自身的技術能力和綜合素養脫穎而出，實現自己的價值。但是教學中運用虛擬仿真技術時也要注意他可能帶來的教學局限性，不能因為是好的技術就無限制的偏重使用，這也會導致教學質量的下降，對學生綜合能力的培養帶來弊端，所以要做到虛擬仿真技術在電子技術課程中的合理應用。
參考文獻
[1]李松湘.虛擬仿真技術在電子技術課程教學中的應用研究[D].湖南師范大學，2012.
第7篇：虛擬仿真技術的應用范文
[關鍵詞]多媒體；教育技術：光技術；虛擬仿真
[中圖分類號]G40―057
[文獻標識碼]A
[論文編號]1009―8097(2009)13―0242―02
教學活動中，教師的主導作用不容忽視，教師是教學活動的組織者和引導者、是學習活動的評價者、是漸進層次學習的激發者；教學活動中“學生為主體、教師為主導”，教師現場的言傳身教尤為重要，不要指望單靠學生個別化學習、自我學習機械操作，再好的學習資源未必帶來預期的成效。而正確運用恰當的技術手段，實現師者，所以傳道授業解惑也，真正解決課堂和遠程等教學存在問題。本文將在以下進行探討。
一 光技術在多媒體虛擬仿真課堂教學的應用
從認識論來看，學習的本質是立體的、精神的、多向的、開放的。真實的學習是人與自然、與人相互作用，在開放系統中進行互動，而教育技術則要通過創建學習環境來達到目的。學習環境由內容、媒體(包括軟件和硬件)、人員(包括教育工作者和其他學習者)、方法和場所等要素組成，構成一個教育信息傳播的系統，即：傳播什么信息(內容)，通過什么來儲存和傳遞信息(媒體和人員)，如何傳遞(方法)，在哪里傳遞(場所)。在課堂上用何種技術、方法才能做到教師現場仿真的言傳身教、師生互動和教師的主導作用呢?有沒有一種理想的技術手段和方法能真實再現教學情景呢?本人認為采用光電三維成像技術能最好的虛擬仿真課堂真實的教學情景，促進學生個別化學習、自我學習。由于情景逼真，互動性好，虛擬地建立起與真實環境相近的學習場景，開發基于網絡的、具有自然語言理解與產生功能的“人一機”交互學習環境，對多個不同課室教學、網絡遠程個體或集中教學，尤其是在職成年人學習最佳。適應當今信息化發展進程，適應未來教學模式向著更深層次發展的要求。本文只從觀念技術的角度來探究光技術在多媒體虛擬仿真教學的應用，主要是在課堂教學，運用恰當的人工智能技術手段，再配合有線、無線、衛星、微波等網絡通信技術，實現仿真互動，起到教師的主導作用，教師現場的言傳身教逼真，實現教育人性化的活動，再現與真實環境相近的學習場景，符合教育技術理論邏輯起點教與學的屬性。
二 光技術及其應用效果
1 光電子新技術
常說的光學是廣義的，是研究從微波、紅外線、可見光、紫外線直到X射線的寬廣波段范圍內的，關于電磁輻射的發生、傳播、接收和顯示，以及跟物質相互作用的科學。光學是物理學的一個重要組成部分，也是與其他應用技術緊密相關的學科。光電子技術是以先進探測器和激光器為基礎，由光學技術、電子技術、精密機械技術和計算機技術等密切結合而形成的一項高技術。它既改變了傳統光學的單純觀察功能，又大大擴展了電子技術的功能。由于光電子技術具有探測精度高、傳遞信息速度快、信息容量大、抗干擾和保密能力強等優點，因而在軍事上得到了廣泛應用，在現代戰爭中已顯示了其特有的威力。
而光電子三維成像技術和全息攝影術不同，不需要依靠連貫的激光束產生圖像。它使用普通光束即可。普通照相機的鏡頭工作原理類似模擬計算機，通過程序的運行將外界傳來的信息(光線)轉換成平面媒介上(通常是膠片)的圖像。
[因特網消息1999年7月7日報道]，美國伊利諾依州大學電氣工程師大衛布萊迪在數字計算機而非光學鏡頭的幫助下，利用射電天文學家繪制天空的數學方法從光線中提取出足夠的信息來生成三維圖像。研究人員用鹵燈照亮一只小小的塑料恐龍，將來自恐龍的光線分離成兩束。當這兩束光線再度會合時，它們相互干擾，雖然強度不如沒有受到過干擾的光線，但是所有的波型卻都很和諧。在恐龍模型轉動時，科學家們記錄下來了128種干擾波。這些干擾波中包含有該物體三維圖像的全部信息，計算機程序可以對它們作還原處理。
這項技術最大的優點是無論景深多大，它都能保持清晰的聚焦，這一點與傳統光學鏡頭相比表現出極大的優勢。決定圖像解晰度的唯一因素就是物體離開鏡頭的距離。這一特點使其對于三維顯微具有特別的應用意義。布萊迪設想他發明的技術可用來拍攝細胞在產生交互作用時的高清晰度圖像。共焦顯微技術采用的是掃描技術，聚焦平臺來回移動，以獲得細胞的細部信息，從而生成三維圖像。利用這種方法，當細胞在移動時，要拍攝到細胞的移動過程就是非常困難的。有了布萊迪發明的科學方法，記錄裝置就可利用排列成圓圈的光學感應器幫助研究人員記錄實時的三維數據。
科學家們指出，即使要拍攝的對象遠離感應器，這項技術仍然有用。麻省理工學院電氣工程師喬治說：“這個系統同樣可以用來拍攝籃球比賽的三維影片。如果你的家中有三維播放機，你就可以在虛擬現實狀態下觀看籃球比賽，觀看者會感覺自己仿佛就在場內一樣。”
2 光電三維成像技術在多媒體虛擬仿真課堂教學的具體應用及效果
現在的有線、無線、衛星和微波等網絡遠程教學，學生面對的都是單向平面銀幕，一是沒有互動缺乏雙向交流，而是畫面平面呆板與真實情景差別太大，很難調動學生的興趣。就是普通的現場課堂教學，應用多媒體課件，也由于畫面內容很難反饋真實形象化的情景而大打折扣。如果能將課堂教學情景、課件內容立體可視化，再配合聲音、資源庫雙向互動，完全模擬真實情景，與現場無異，那將是教育教學新的飛躍。有什么適當的技術能實現刺激鼓勵指導學生的思考和自動學習方法呢?光電三維成像技術就能在課堂教學應用中虛擬仿真真實場景，而虛擬現實是指通過特殊的輸入設備和一些能實現三維圖形和三維音效的特殊輸出設備來模擬人和環境之間的交互技術。假如遠程課堂教學，通過有線、無線、衛星、微波等通信傳輸，使用課堂多媒體光電三維成像設備，主教室和各分教室雙方的三維立體全息圖像便瞬間出現在對方面前，就好像一個真人站在你面前一樣，然后你便可以和他隨意交談，使用各種表情，那是一種呈現在空氣中的光學立體影像，不需要任何屏幕之類的媒質，不像今天的網絡衛星遠程教學、可視電話還需要一個屏幕才能顯像。光虛擬現實技術可很好地應用到虛擬學習環境的建立。它可以虛擬地建立起與真實環境相近的學習場景，使學生似乎已處于真實環境之中。
當然，屏幕還有作用，顯示課件文本等其它信息。過去的所謂三維顯像技術顯示的并不是真正的三維圖像，而是在二維平面上利用人體肉眼的雙眼像差而虛擬出的“偽三維圖像”，長期觀看這種偽三維圖像，會損傷視力或造成視覺疲勞。這樣，教學所使用的各式方法(如演講法、問題教學法、設計教學法、復述背誦法、小組研討法、訪問式教學法、辯論法、座談研討法、甚至實驗教學)都能應用光電三維多媒體
虛擬仿真成像技術達成教學目標[手段]。當然，要真正將光技術應用于實踐非一朝一夕，但可以采取過度方法，如先實現屏幕顯示三維立體畫面，學生觀看而無需頭盔等輔助設備，能實現師生聲像遠程互動，虛擬地建立起與真實環境比較相近的學習場景，再隨光技術發展和實現，使學生似乎處于真實環境之中將成為現實。光電三維成像技術不但可以應用于多媒體虛擬仿真課堂教學，還可以應用在網絡遠程在線教學、虛擬學習社區等。由于有教師和學習者之間通過網絡進行社會交互的一種虛擬仿真環境建構，有強烈的社交真實感和虛擬社區歸屬感，不僅可增強學生的在線學習的持久性，提高學習績效，而且能加強合作和學習滿足感，提升合作學習水平。現在，在線學習者只是獨立的個體，容易產生焦慮、逆反心理和喪失學習動力，會導致學習的挫折感和低效率。
3 采用中間件技術
中間件(middleware)是一種獨立的系統軟件或服務程序，分布式應用軟件借助這種軟件在不同的技術之間共享資源，中間件位于客戶機服務器的操作系統之上，管理計算資源和網絡通信。滿足大量應用的需要運行于多種硬件和OS平臺支持分布計算，提供跨網絡、硬件和OS平臺的透明性的應用或服務的交互支持標準的協議支持標準的接口。利用中間件技術，將多媒體虛擬仿真應用類似于中間件，任何設計制作軟件，包括現在應用的課程教學所需軟件，如PowerPoint、Photoshop、Dreamweavcr、Flash等，都可無縫應用。教師無需專門培訓，教學應用與以前無異，只是效果大為改觀，真實再現場景，其它技術工作則由人工智能管理平臺后的多媒體和課程制作人員負責，避免和改善教師計算機焦慮現象。
三 結合我校實踐探討多媒體人工智能課堂教學的管理模式
我校現有四個校區，分布在越秀區、海珠區、番禺區和珠海市，多媒體課室有279間，都基本配置了多媒設備，部分校區具有初級的網絡多媒體教學平臺。網絡學院在省內有50來個教學點，上萬名在讀生，使用的是目前市場上唯一支持百萬級用戶的Blackboard網絡教學平臺。不過由于校區距離較遠，不少老師要長年往返于各校區上課，雖然教師身臨現場授課，但運作成本較高。網絡教學點分布較廣，學員分散，對學生來說，多媒體屬于模擬交際而非學生直接參與的自然交際，缺乏自然語言進行人際交流的環境。而遠程教育更需要互動和教師的主導作用，教師現場的言傳身教尤為重要。
未來的新型多媒體教學將是以多媒體技術、計算機技術、網絡通信技術、自動控制技術、傳感技術、光技術、人工智能和虛擬仿真技術等的有機結合，能夠全面整合網絡各種“資源”而形成先進的網絡多媒體教學平臺。在這種教學平臺上.多媒體教室不再是孤立的，它已融入到校園網教學系統中，并以校園網資源為“背景”構建出一個富有時代特色的現代化教學環境：即集教學、管理、娛樂為一體的“數字化校園”。多媒體課室是現代教學環境建設的重要組成部分，是教育技術信息傳遞的展示平臺，是教師了解、聯系、應用教育技術的橋梁。既然新型多媒體教學、特別是網絡課堂教學如此重要，一般的管理就遠不能適應現代化的課堂教學應用。
結合我校的教學實際，本人認為，未來的新型多媒體課堂教學將是一個系統集成，不但要從后端課堂教學管理考慮，還要聯系前端課件制作。即多媒體課室管理人員既要參與后端維護保養，也要了解甚至參與前端課件制作，這就需要先進的多媒體人工智能管理平臺管理，從制作到應用一條龍服務，時刻把握教師課堂教學需求的命脈，為管理和新技術應用于課堂教學提供依據。即教師只需在其中一個教室就可通過網絡開啟其它多個接收教室的多媒體設備(無須電教人員參與)，對教師上課教室實施“直播”方式，通過安裝在課室的特殊的多媒體光電三維成像、自動跟蹤拾音等攝錄設備，實現三維圖形和三維音效來模擬人和環境之間場景的拾取，多個教室通過特殊的輸入設備和一些能實現三維圖形和三維音效的特殊輸出設備，真實呈現在空氣中的主課室教學光學立體影像，各分教室還可以現場與主講教師交流。并同步錄制仿真教學內容，作為課件保存錄入資源庫中。網絡學院的學生可在課堂或家中電腦上，調用資源，遠程課堂上的特殊設備也真實呈現在空氣中的主課室教學光學立體影像，與現場無誤。人工智能管理平臺集中監測、控制和管理，教師可在辦公室或家中的計算機上，利用人工智能管理平臺的多媒體教學系統，遠程開啟網絡教室，同在網絡多媒體教室中的學生們實現遠程點對點虛擬仿真場景答疑。可將多次答疑場景自動匯編入庫，與相關課程智能結合，當點播網絡虛擬課程，真實再現上課場景，學生有疑問時，可即時點擊提問，人工智能管理平臺隨即快速智能搜索虛擬課程答疑庫，如有相關知識即刻虛擬回復場景，如沒有隨即跳過繼續上課，而此問題現場攝錄保存到虛擬仿真場景答疑系統，在下次相關教師登陸遠程點對點虛擬仿真場景答疑系統時，人工智能管理平臺系統自動插入其中，與現場答疑無異，隨答疑量增多，人工智能管理平臺上的智能搜索虛擬課程答疑庫容量增大，將能即時回復大多數疑難需求。
四 結束語
信息時代的到來，社會節奏的加快，知識呈現出高速增長和快速更新之勢。隨著科學技術的發展，還會有更多的新技術應用在教育技術中，光技術就是其中重要的一項，21世紀將是光技術應用發展的時代。
參考文獻
[1]張祖忻.教育技術是一項解決教育問題的系統技術[J].現代教育技術，2006，(2)：5―10.
第8篇：虛擬仿真技術的應用范文
關鍵詞：三維模型，Creator，LOD，DOF
1 引言
虛擬現實（virtual reality，簡稱VR）是20世紀80 年代末90 年代初崛起的一種實用技
術，它以構想性(Imagination)、交互性(Interaction)、沉浸性（Immersion）三大特點為用戶
提供臨場感。場景建模是虛擬現實技術最重要的表現形式之一，它匯集了計算機圖形學、多媒體技術等多項關鍵性技術。場景建模用計算機軟、硬件對事物進行模擬，這種模擬要創造一個由三維數據信息所構成的可操控的空間。其最重要的目標是真實體驗和后期的方便自然的人機交互。目前，虛擬現實技術的應用前景與科學價值已引起了人們的廣泛關注，特別是在軍事、教育訓練、工程技術、建筑工程、醫學等方面有廣泛的應用前景。
高架庫仿真系統可以作為部隊倉庫管理人員的訓練系統，本文主要是探討虛擬現實軟件Multigen Creator（以下簡稱Creator）在高架庫場景建模（如圖1所示）的中的應用。
2 Creator簡介
Creator是美國MultiGen-Paradigm公司推出的一種建模軟件系統，專門創建用于視景仿真的實時三維模型。它性能優越、系統可靠、穩定性好，具有其它建模軟件無法比擬的優點，在可視化仿真領域具有廣泛的應用，如圖2所示。它具有強大的建模功能，可為眾多的不同圖像發生器提供建模系統及工具；同時，它提供更靈活的Open Flight格式，該格式成為三維建模領域中流行的圖像生成格式，并成為仿真領域的行業標準。Creator的特點主要體現在如下幾個方面：
（1）具有多種視圖結構與開發工具，有類似于AutoCAD以及3Dmax的菜單及視圖架構，使用方便。
（2）數據存儲層次結構清晰，便于快速建模與維護。作為一種層次性的數據結構，Creator使用幾何層次結構和屬性來描述三維物體，可以對幾何層的數據進行直接操作。
（3）采用LOD（Level of Detail）節點技術使創建、結構化、修改和優化模型數據庫更容易，數據處理更加合理，高效，非常適用于大型的視景仿真建模。LOD是Creator數據處理的主要技術之一，它根據觀察視點的位置，來確定模型的精細程度，距離視點近的模型精細度高，而距離視點遠的模型精細度低。
（4）采用DOF（Degree of Freedom）節點技術以實現后期的人機交互。DOF技術也是Creator數據處理的主要技術之一，它是通過為動態模型設置一個DOF父節點，然后，在Vega（視景驅動軟件）中通過控制DOF節點來控制其子節點（該動態模型）在虛擬場景中運動。
另外，Creator完成三維建模與傳統的AutoCAD、3Dmax建模方法有很大的不同，Creator更多的考慮系統運行的實時性，它采用紋理、光照等技術來提高逼真度，減小數據結構冗余性，使存儲格式更精煉，滿足觀眾和仿真之間的動態交互。
3 場景建模
高架庫場景建模的流程圖如圖3所示。
（1）模型設計
高架庫需要建立的場景三維模型劃分為兩大部分：靜態模型和動態模型。。靜態模型主要包括：庫房、控制臺、高架、軌道等。動態模型主要包括：分揀帶、RGV車、傳送帶、垛機、轉向車、戰儲箱等。另外，還需要掌握整個倉庫的物體的布局以及哪些物體的表面需要使用貼圖以增加逼真度。對于需要實時交互控制的物體要重點考慮，比如垛機、控制屏，其中控制屏內的每一個按鈕都需要建模，這是因為實時交互時需要操縱它來控制垛機的運動。
（2）實物數據收集
實地考察高架庫，采集實物屬性數據和紋理數據：通過測量獲得庫房、內部設備的尺寸和位置坐標等屬性數據，通過拍攝獲得實物的真實紋理數據和參數。需要說明的是，根據模型設計所述，對于具有比較復雜的表面或者無足輕重、可使用貼圖建模的物體，比如控制臺的計算機屏幕、地面紋理、戰儲箱的表面迷彩，需要拍下其表面的圖像，處理后用于最后的紋理建模。拍攝時盡量正面拍，不要開閃光燈，因為閃光燈所造成的光斑可能會和虛擬環境及所設燈光不符。
（3）實物建模
建模的關鍵技術是坐標系的各種變換，這是使用Creator進行建模的基礎。建模的一般方法是：首先，利用所獲得的屬性數據在Creator中分別建立各實物的模型，然后，把它們集成到場景中。下面僅對高架庫建模的特點及其方法介紹如下：
① 高架庫組成元素的多樣性決定了其三維模型的復雜程度非常高，其數據庫的面片數量很大，要驅動這么大的場景，計算機要顯示的面片數是很多的，為了能夠節省系統資源，可以將一些離瀏覽者比較遠的模型進行一些顯示上的細節調整，這就需要用到LOD節點技術。通過LOD節點我們可以將高架、戰儲箱、傳送帶的轉軸（它們占了整個數據庫的50%）進行一些細節顯示的控制，讓它們在離瀏覽者不同的距離時顯示不同精度的模型。
以戰儲箱為例，當距離很近時應顯示最高精度的細節，比如，這時因為需要打開它的門取放器材，所以它的門要顯示出來；距離稍遠時，只能看到其外表，所以可以把門所在面上的所有面片合并為一個面片；當距離再遠些，其頂部的面片可以去掉，漫游到倉庫庫房外時，則不再顯示該戰儲箱。那么，可以使用LOD技術實現這三個細節層次，具體設置步驟如下：
首先，在數據庫中該戰儲箱DOF節點（其名稱為4_1_2）下創建三個LOD節點，分別為：LOD_1作為最近距離節點，LOD_2作為中距離節點，LOD_3作為遠距離節點，如圖4所示。LOD的有效距離范圍是SwitchOut-Switch In，Switch Out表示模型距離瀏覽者的最近距離，SwitchIn表示模型距離瀏覽者的最遠距離，在圖4中，它們的有效距離分別為0-50米、50米-80米、80米-200米。當距離超出200米時就看不到它了，因為場景不再渲染它了，這就加快了漫游的速度。
然后，根據距離越近精度越高的原則設置三個LOD節點下的戰儲箱模型的細節。
最后，需要在視景仿真軟件中調用該文件，以查看該戰儲箱的細節控制的效果，然后適當調整各LOD節點的SwitchOut和Switch In參數值即可。
② 高架庫需要創建的動態模型數量很多，如果在Vega中通過為這些設備（包括設備上局部的動態構件）設置不同的Player（Vega中可被驅動的對象），那么任務量太大，而且不便于人機交互以及模型之間的關聯動作的設置。Creator的DOF節點技術可以很好的解決這個問題。。下面以垛機（如圖5所示）為例說明DOF的設置方法。
垛機需要動態控制的部分包括：垛機、載物平臺、叉桿（包括低、中、高三組，作用是從高架上取送戰儲箱等）。它們之間的關系是“父子”關系，“父”帶著“子”一起運動，“子”的運動不影響“父”的運動。所以，在數據庫中創建DOF節點的時候，需要按照它們之間的“父子”順序，自上而下建立5個DOF節點，名稱分別為duoji、pingtai、cha_down、cha_middle、cha_up，然后把垛機、載物平臺、低叉桿、中叉桿、高叉桿的模型分別設置為這五個DOF節點的子節點即可，如圖6所示。這樣，在視景仿真軟件（比如Vega）中就可以通過DOF節點來分別控制垛機、載物平臺、低叉桿、中叉桿、高叉桿等模型的運動了。
（4）編輯紋理
由于高架庫模型數量很大，需要使用大量的貼圖，所以在編輯紋理時，一定要用圖形處理軟件將圖像處理得盡可能最小，以圖像不失真為準。否則，圖像太大會消耗掉大量的顯存，影響實時渲染的速度。
對紋理貼圖寬高比只要求和所應用的面相同或大致相同的圖像來說，只要把它的寬高比、明亮度、色調等稍作調整就可以了，如戰儲箱的貼圖處理。
圖形格式要和后期使用的實時場景仿真軟件所支持的格式相符，比如Vega 支持的紋理的格式有RGB、RGBA、INT、INTA、BMP、JPG。
（5）紋理建模
紋理建模就是把編輯好的真實場景的紋理貼圖應用到相應的模型上，所有使用的貼圖都放在貼圖庫里進行統一管理。圖7所示是將編輯好的戰儲箱的正面紋理作為貼圖應用到它的模型表面。。
最后，導出為.flt文件。
4 結束語
本文以基于Creator建模工具進行高架庫的場景建模的實踐經驗，說明了Creator在創建用于視景仿真的實時三維模型方面，具有其他建模軟件沒有的強大優勢，非常適合像高架庫一樣海量數據的大場景的建模。另外，本文所闡述的建模流程、高架庫建模中的實際要求及其解決方法對所有基于Creator進行的場景建模都有一定的借鑒意義和實用價值。
參考文獻：
[1] 孟曉梅，劉文慶.Multigen Creator教程[M].國防工業出版社，2002。
[2]王冬海.三維視景仿真技術在地鐵列車運行控制系統仿真中的應用[D].北京交通大學碩士畢業論文，2004。
第9篇：虛擬仿真技術的應用范文
關鍵詞：仿真技術；實踐教學；森林培育
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）03-0283-02
森林培育學是一門實踐性很強的學科，包括林木種苗繁育、森林營造、森林撫育、主伐更新等技術內容[1，2]。實踐教學作為理論教學延伸和驗證，更具有直觀性，在提高學生吸收理論知識、掌握基本技能、增強操作能力方面起著重要作用[3]。如何將新的教學手段與這門傳統課程結合、更好地服務于教學活動、提高森林培育學實踐教學效果是當務之急。虛擬仿真實驗將網絡通訊技術、多媒體教學、數據庫結合起來，實現人機交互，能夠實現傳統實驗教學模式不能達到或難以實現的教學效果。隨著虛擬仿真實驗教學在各種教育領域的應用逐漸增多，必將對傳統的實驗教學的教學體系、教學模式、教學內容、教學手段等產生深刻的影響[4]。
一、森林培育虛擬仿真實踐教學建設提出的背景
森林培育是從林木種子、苗木、造林到林木成林、成熟的整個培育過程中按既定培育目標和客觀自然規律所進行的綜合培育活動，是森林經營活動的主要組成部分和基礎環節。森林培育學包括良種壯苗培育、造林、林分撫育、主伐更新等內容，具有明顯的技術性、實踐性、區域性和學科前沿性，是林學專業的主干課程和重點課程。由于森林培育過程周期長、工序復雜，有些實驗因存在危險性而難以在現實場景中實施，理論教學內容與生產實踐需求不同步，使得學生不能全程參與和體驗生產實踐技術與效果，而靜態的多媒體課堂教學和片斷化的實驗實習容易導致學生形成惰性，造成思維能力下降。現代林業的整體發展，森林培育規模和質量的提高，科技成果在生產中的推廣應用，生產基地的布局和項目管理的運行等所提供的經驗沒有完全充實到森林培育的教學去，也限制了學生生產實踐能力的提高。通過虛擬仿真實驗，將森林營造與培育過程置于直觀、生動、形象的生產實踐場景中，課程教學與實踐教學相吻合，實現教與學的互動性，使學生的想象力、思維能力得以充分發揮，在此過程中思考如何利用森林培育技術提高森林生產力，從而進一步完善學生的知識結構和技能培養、提升教學質量和效果。
二、森林培育虛擬仿真實踐教學設計
1.森林培育虛擬仿真實踐教學模塊設計。森林培育是一門綜合性的實踐性強的課程，涉及與林木生長相關的基礎理論及林分經營的專業課程，同時又需要應用3S技術以解決營林設計的問題，因此在進行森林培育虛擬仿真實踐教學設計時，根據林木的生長發育階段及相應的技術要點，設置了三個模塊的仿真實驗，見表1。
2.林木工廠化育苗技術虛擬仿真實驗。隨著林業科技的發展，在林木良種化和無性系化的基礎上，林木育苗已實現了工廠化生產，包括組培育苗和輕基質容器育苗技術。該部分對于學生學習現代化育苗生產作業方式、掌握規模化組織苗木生產和經營具有重要的指導作用。由于育苗技術繁鎖、培育時間長，學生難以完成整個苗木培育過程的實驗，往往不能理解或掌握育苗關鍵技術。通過模擬林木組織培養以及容器育苗等過程，使學生在學習理論課的同時，通過直觀演示與操作，系統地掌握工廠化育苗的全過程。
3.人工林造林技術虛擬仿真實驗。人工林造林技術包括造林規劃設計、林地清理、整地、種植點配置、施基肥、密度設置、栽植等環節，這是人工林高產栽培的首要部分。在課程授課中講解了造林技術，并進行了部分環節的操作，但由于造林技術環節跨越冬季、春季以至夏季三個季節，生產時間長，個別工序與理論教學時間不能匹配，且涉及范圍廣、技術內容多、實習成本高等因素，使學生不能深刻理解和感知工程造林的環境與技術要求，不能將基礎理論與實踐相結合。選擇南方種植面積最大的桉樹、杉木、馬尾松作為培育對象，采用虛擬仿真技術對人工林造林各個環節進行模擬，從而激發學生的學習興趣和積極性，提高學習效果。
4.人工林撫育技術虛擬仿真實驗。加強人工林的撫育管理，創造良好的環境條件，及時調控林木的生長發育，是保證桉樹成活、成材的關鍵。一般在造林后的三年內需要進行林分撫育，主要包括除草、施肥、修枝、間伐等技術。各技術環節所實施的季節不同，而且林木資源消耗大、技術復雜、成本高，在有限的學習周期內，無法全程參與、跟蹤和感知林分撫育的實施及效果，并且除草劑的使用涉及用藥危險性和林分安全性的問題，這些因素學生實訓實驗受到限制。采用虛擬現實技術，通過人機互動、場景重現的方式，綜合運用相關的理論知識，體驗和掌握人工林撫育各個環節過程。
三、森林培育虛擬仿真實踐教學的功能與效果
虛擬仿真實驗教學平臺建設，是豐富森林培育實踐教學資源，推動信息化條件下傳統教學方法的轉變，強化對學生實踐能力、創新能力和科學素養的重要途徑，同時也提高了教師的教學能力，增強服務社會和校企協同創新能力。
1.改善以教師講授為中心的教學模式。通過人機交互進行實驗操作與數據處理，真實體驗實驗過程，將枯燥的學習過程游戲化，極大地提高學生的學習興趣。虛擬仿真實驗系統的師生互動平臺可以不受時間和地點的限制，學生和教師可以通過互動平臺進行交流，在節約教學資源與教學師資的情況下，很好地完成教學目的，提高教學的質量。
2.預習實驗和復習實驗的功能。傳統實驗實踐教學中，學生跟著設定好的實驗步驟做，缺乏主觀能動性，而純文字的預習理解加大了預習的難度。森林培育學中的林木工廠化育苗技術部分，雖然在課堂上教師系統地介紹了工廠化育苗的流程，但沒有實際場景的情況下，學生仍不能掌握好育苗技術。如果學生預習實驗內容文字的同時，在電腦上操作虛擬仿真實驗，對林木組織培養以及容器育苗技術環節進行模擬操作，再通過虛實結合，學生可以在理論授課及實踐活動之前或之后，較系統地掌握現代林木育苗技術，加深對相關知識的理解程度，提高動手能力。虛擬仿真實驗對于學生理解實驗原理、明確實驗目的、理清實驗步驟、理解實驗知識起到很好的作用。
3.可進行周期長、危險性高、成本高的實驗。把抽象的概念形象化透過現象看本質，能直觀地進行無法全程參與的實驗或實踐活動，例如人工林造林和人工林撫育技術仿真實驗，通過模擬操作造林技術工序、林分撫育措施，并可進行演示和重復操作，對林分撫育后林木生長的動態監測與數據分析，達到身臨其境的模擬效果。此實驗解決了因撫育周期長、成本高而無法開設相關實驗實習課的問題，提高學生的動手能力，更加深刻理解理論教學內容。同時也節約了實踐教學的成本。
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年》和《教育信息化十年發展規劃（2011―2020年）》對高等教育信息化建設提出了明確的要求[5]。將信息技術與教學深度融合，挖掘學生自主學習、自主管理和自主服務的潛能，是現代教育模式和現代教育技術的要求。在教學中，將虛擬仿真實驗系統與學生動手操作的真實實驗相結合，與網絡技術相結合實現校園網絡化運行，促進優質教育資源的共享，更好地服務于卓越農林工程師的培養目標。
參考文獻：
[1]劉勇，宋廷茂，翟明普，等.用系統科學指導和豐富森林培育學[J].林業科學，2008，44（7）：1-5.
[2]劉勇，李國雷，呂瑞恒，等.關于加強森林培育學理論研究的探討[J].世界林業研究，2010，23（3）：64-68.
[3]楊梅，黃寶靈，潘曉芳，等.對森林培育實驗實踐教學的思考與探討[J].教育教學論壇，2012，14：178-179.
