虛擬仿真技術(shù)的特點精選(九篇)

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第1篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

先進(jìn)計算機(jī)技術(shù)在不斷的快速發(fā)展，相關(guān)軟硬件技術(shù)也在同步發(fā)展，在服裝教學(xué)上出現(xiàn)了一種虛擬仿真技術(shù)，它以逐漸在教育過程被應(yīng)用，在教學(xué)過程中形成了虛擬仿真教學(xué)模式。這種教學(xué)模式對服裝教育教學(xué)工作，給予了好的教學(xué)思路，尤其是在服裝教學(xué)的技術(shù)上，又出現(xiàn)了新的成果。虛擬仿真技術(shù)作為一種新型媒體技術(shù)，它的主要特點是具有多樣性、形象性、靈活性、交互性、個別性、重復(fù)性等。在教學(xué)過程中充分發(fā)揮的特性是，對客觀現(xiàn)實的模擬，在教學(xué)過程中也給學(xué)生提供一個虛擬仿真的技能實踐環(huán)境，將客觀存在的服裝企業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)和應(yīng)用技術(shù)呈現(xiàn)給學(xué)生，可以讓學(xué)生直面地去發(fā)現(xiàn)問題、了解問題，以及解決問題。進(jìn)一步有效地使學(xué)生更清楚地了解實物，從而讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)更多、更具體、更完整的專業(yè)技能知識，更加深刻地認(rèn)識專業(yè)技能的應(yīng)用性，更好地掌握教學(xué)知識，更完善地使用專業(yè)技術(shù)。在服裝專業(yè)工藝教學(xué)中采用虛擬仿真技術(shù)，可以使企業(yè)情景再現(xiàn)，使學(xué)生更了解教學(xué)技術(shù)，也可以減少教學(xué)資金的使用，進(jìn)一步提高學(xué)生技術(shù)操作能力。在服裝工藝教學(xué)上采用虛擬仿真技術(shù)，可以使服裝專業(yè)技術(shù)得到進(jìn)一步發(fā)展，在服裝技術(shù)上開創(chuàng)一個新的教學(xué)技術(shù)“虛擬仿真數(shù)字化教學(xué)”，它展示了服裝設(shè)計藝術(shù)的發(fā)展，同時它也是現(xiàn)代教學(xué)的重要標(biāo)志。

一、虛擬仿真技術(shù)在服裝教學(xué)中的應(yīng)用特點

在服裝教學(xué)上體現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的特點主要有教學(xué)方法的形象化、教學(xué)情境的仿真性以及教學(xué)內(nèi)容比較實用。1.教學(xué)方式的形象化，在服裝工藝虛擬仿真教學(xué)的特色就是教學(xué)方式的形象化。在服裝企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)順序，以及服裝工藝教學(xué)通過虛擬仿真技術(shù)，學(xué)生可以直面地了解以及學(xué)習(xí)。這樣可以進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生對該專業(yè)的技能及知識的學(xué)習(xí)與了解，最終掌握相應(yīng)技術(shù)，在很大程度上降低了教師在教學(xué)中的工作量，而且也最大限度地實現(xiàn)了教學(xué)目標(biāo)。2.教學(xué)情境的仿真性，這是服裝工藝虛擬仿真教學(xué)的關(guān)鍵所在，可以將服裝企業(yè)的生產(chǎn)狀況采用虛擬技術(shù)進(jìn)行模擬，學(xué)生可以直觀地看到服裝生產(chǎn)場景，利于學(xué)生的學(xué)習(xí)與思考。通過虛擬仿真服裝生產(chǎn)場景，可以使學(xué)生在虛擬仿真情景學(xué)習(xí)中能夠感受到服裝企業(yè)生產(chǎn)場景以及其他問題，這樣可以進(jìn)一步提高學(xué)生技術(shù)的實踐能力。3.教學(xué)內(nèi)容實用性，在服裝工藝虛擬仿真教學(xué)中的基礎(chǔ)是教學(xué)內(nèi)容的實用性。在進(jìn)行服裝工藝學(xué)科教學(xué)中，它的實踐性以及技術(shù)性都比較強(qiáng)，所以教師在服裝工藝技能教學(xué)過程中，應(yīng)該對現(xiàn)代英語技術(shù)的實用性進(jìn)行充分考慮，在服裝工藝?yán)碚摻虒W(xué)過程中，也要注意加強(qiáng)服裝工藝技術(shù)理論知識。只有充分發(fā)揮服裝工藝?yán)碚摻虒W(xué)的實用性，才能不讓虛擬仿真技術(shù)在對服裝工藝教學(xué)內(nèi)容中失去本身意義，才能更有效地培養(yǎng)現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)型人才。

二、服裝工藝教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

服裝工藝教師在教學(xué)過程中，為了進(jìn)一步實現(xiàn)以上三個應(yīng)用特點，必須創(chuàng)設(shè)合理的虛擬仿真平臺，該平臺的構(gòu)成主要包含軟件平臺和硬件平臺。通過該平臺的應(yīng)用，學(xué)生可以對服裝工藝直觀、充分地進(jìn)行了解。1.仿真軟件平臺。創(chuàng)建該平臺主要的內(nèi)容可以設(shè)置為服裝企業(yè)的現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)，以此進(jìn)行仿真操作，創(chuàng)設(shè)仿真軟件平臺，包含服裝工藝虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)軟件的設(shè)計與開發(fā)及制作，它可以使學(xué)生更了解生產(chǎn)過程，掌握更多知識。2.仿真硬件平臺。該平臺可以為學(xué)生提供有效的操作場地以及工具，同時它也是開展服裝工藝虛擬仿真教學(xué)的基礎(chǔ)問題。有一個完整的操作場所以及實踐設(shè)施，這直接關(guān)系著服裝工作教學(xué)的質(zhì)量問題以及工作效率。

第2篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

關(guān)鍵詞：仿真　計算機(jī)仿真　計算機(jī)仿真技術(shù)

一、引言

仿真是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿，人們利用這樣的模型進(jìn)行試驗，從中得到所需的信息，然后幫助人們對現(xiàn)實世界中某一層次的問題做出決策。計算機(jī)仿真就是建立系統(tǒng)模型的仿真模型進(jìn)而在電子計算機(jī)上對該仿真模型進(jìn)行模擬實驗的研究過程。計算機(jī)仿真技術(shù)即以計算機(jī)仿真為手段，通過仿真模型模擬實際系統(tǒng)的運(yùn)動來認(rèn)識其規(guī)律的一種研究方法，也稱計算機(jī)仿真方法。在科技飛速發(fā)展的今天，它已經(jīng)成為控制系統(tǒng)分析、研究、設(shè)計不可缺少的重要工具。

二、計算機(jī)仿真技術(shù)的特點

1.模型參數(shù)可根據(jù)要求任意調(diào)整、修改和補(bǔ)充。人們可以得到各種可能的仿真效果，為進(jìn)一步完善研究方案提供了可能。與傳統(tǒng)的實物實驗相比，具有運(yùn)行費(fèi)用低、無風(fēng)險、方便靈活等優(yōu)點。

2.系統(tǒng)模型求解快速。運(yùn)用計算機(jī)仿真，能夠在較短的時間內(nèi)得出仿真運(yùn)算的結(jié)果，為生產(chǎn)實踐提供最及時的指導(dǎo)。

3.仿真運(yùn)算結(jié)果可靠、準(zhǔn)確。在機(jī)器沒有故障的前提下，只要系統(tǒng)模型、仿真模型、仿真程序科學(xué)合理，那么計算機(jī)的運(yùn)算結(jié)果是準(zhǔn)確無誤的。

4.實物、實時仿真直觀、逼真。這一特點使它在一些復(fù)雜工程系統(tǒng)中例如核電、航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

傳統(tǒng)的仿真技術(shù)是一個迭代過程，即針對實際系統(tǒng)某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設(shè)態(tài)勢（輸入），進(jìn)行試驗，由試驗者判讀輸出結(jié)果和驗證模型，根據(jù)判斷的情況反復(fù)修改模型和有關(guān)的參數(shù)，不僅效率低，也存在環(huán)境、安全等因素的限制，所以很難達(dá)到實驗者滿意的仿真效果。而計算機(jī)仿真技術(shù)是利用計算機(jī)科學(xué)和技術(shù)的成果建立被仿真的系統(tǒng)的模型，并在試驗條件下對模型進(jìn)行動態(tài)實驗，它具有高效、安全、受環(huán)境條件的約束較少、可改變時間比例尺等優(yōu)點，已成為分析、設(shè)計、運(yùn)行、評價、培訓(xùn)系統(tǒng)尤其是復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具。

三、計算機(jī)仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀

計算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展與計算機(jī)的發(fā)展是密不可分的。20世紀(jì)50年代的計算機(jī)仿真大部分是以電子模擬計算機(jī)為主機(jī)實現(xiàn)的，在部分特殊應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)也有以液壓機(jī)、氣壓機(jī)或阻抗網(wǎng)絡(luò)作為主要模擬設(shè)備的。由于電子模擬計算機(jī)的精度較差等缺點，從70年代初開始，數(shù)字模擬混合計算機(jī)仿真得到發(fā)展。從70年代末起，以數(shù)字機(jī)為主機(jī)的各種各樣的專用和通用計算機(jī)仿真得到了普及和推廣。轉(zhuǎn)貼于 由于高性能工作站、巨型機(jī)、小巨機(jī)、軟件技術(shù)和人工智能技術(shù)取得了引人矚目的進(jìn)展，在80年代人們對智能化的計算機(jī)仿真寄予了希望，也在綜合集成數(shù)字仿真和模擬仿真優(yōu)勢的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了在更高層次上的數(shù)字模擬混合仿真技術(shù)，在一些特定的仿真領(lǐng)域內(nèi)，這種智能計算機(jī)仿真和高層次的數(shù)字模擬計算機(jī)仿真都取得了令人鼓舞的結(jié)果。80年代初推出了一些仿真機(jī)，SYSTEM10和SYSTEM100就是這類仿真技術(shù)的代表。90年代又開始了交互式仿真和虛擬仿真的研究并取得了一定的成績。特別是近20年來，隨著系統(tǒng)工程與科學(xué)的迅速發(fā)展，計算機(jī)仿真技術(shù)也得到了蓬勃發(fā)展，已經(jīng)從傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域擴(kuò)展到非工程領(lǐng)域，在社會經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)、生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)、能源系統(tǒng)、教育培訓(xùn)系統(tǒng)等得到了廣泛應(yīng)用。

四、計算機(jī)仿真技術(shù)的展望

隨著計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)仿真技術(shù)也在不斷地發(fā)展。未來的發(fā)展主要有兩個方向：

1.仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化

眾所周知，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)研制出來的仿真系統(tǒng)有很多，它們不能互相兼容，可移植性差，實現(xiàn)共享困難，與開發(fā)的高成本、低效率、長時間不成正比，更不能充分加以利用。要想解決這些問題，首先要解決的是采用兼容性好的計算機(jī)語言來編寫仿真系統(tǒng)，其次是采用網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的共享。尤其是后者，在將來的仿真系統(tǒng)開發(fā)中具有重要的意義。實現(xiàn)仿真系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)共享，不但可以在一定程度上避免不必要的社會資源的浪費(fèi)，而且可以通過適當(dāng)?shù)氖召M(fèi)來彌補(bǔ)開發(fā)成本的不足。

2.仿真技術(shù)的虛擬制造

計算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展的另一個大方向是在虛擬制造技術(shù)領(lǐng)域的深入應(yīng)用。虛擬制造技術(shù)是20世紀(jì)90年展起來的一種先進(jìn)的制造技術(shù)，它利用計算機(jī)仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的結(jié)合，在計算機(jī)上實現(xiàn)了從產(chǎn)品設(shè)計到產(chǎn)品出廠以及企業(yè)各級過程的管理與控制。這使得制造技術(shù)不再主要依靠經(jīng)驗，便可實現(xiàn)對制造的全方位預(yù)測，為機(jī)械制造領(lǐng)域開辟了一個廣闊的新天地。

參考文獻(xiàn)

[1] 王中鮮 MATLAB建模與仿真應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2010。

第3篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù);汽車維修;教學(xué)應(yīng)用

以模擬仿真作為主要形式的仿真技術(shù)，通過人機(jī)交互的方式，能夠?qū)⑵嚳偝刹考臉?gòu)成、汽車檢測試驗和相關(guān)部件的裝配調(diào)整、部件拆裝和分解等融合在一起，并通過計算機(jī)技術(shù)實現(xiàn)虛擬再現(xiàn)，將該技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)的過程中，在實際學(xué)習(xí)的過程當(dāng)中，學(xué)生就能夠更好的利用這一技術(shù)措施實現(xiàn)模擬學(xué)習(xí)，通過模擬才做更好的掌握各項汽車專業(yè)技能，并通過操作提升自己的實踐水平。

一、仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)中應(yīng)用的必要性

在汽車維修的過程當(dāng)中，維修的速度主要取決于拆卸和裝配所消耗的時間，而在這個過程中要想更好地完成維修的工作，就需要熟練的掌握各項相關(guān)技能。

從目前來看，汽車維修主要是按照實訓(xùn)的模式展開教學(xué)工作，這種方式需要有大量的設(shè)備器材應(yīng)用于教學(xué)過程中，投資較大，且教學(xué)實習(xí)的場地也要大，教學(xué)訓(xùn)練時間長。但是學(xué)生的實際操作機(jī)會很少，加大了成才周期。如何能夠在短時間內(nèi)讓學(xué)生學(xué)有所成成為老師考慮的主要問題。

隨著技術(shù)的發(fā)展，在汽車維修教學(xué)過程中借助技術(shù)優(yōu)勢，應(yīng)用仿真技術(shù)，能夠有效的縮短學(xué)生的學(xué)習(xí)周期，并最大限度的節(jié)約了場地費(fèi)用和器材的費(fèi)用，既減少了教師的工作量，又能夠提升教學(xué)效率，增強(qiáng)教學(xué)質(zhì)量。

二、仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)中的具體應(yīng)用

仿真技術(shù)能夠?qū)⑵嚾S虛擬總成構(gòu)建實時展示，將這一技術(shù)應(yīng)用在教學(xué)中，學(xué)生就能夠借助于動態(tài)展示過程和相應(yīng)的三維虛擬模型，更好的了解汽車當(dāng)中的發(fā)動機(jī)、變速器等構(gòu)件的特點，并完成縮放、翻轉(zhuǎn)以及平移等操作，更為深入的了解各部件的具體情況，同時能夠?qū)φ嚭透骺偝刹考M(jìn)行仿真模擬，掌握分解以及裝配的技術(shù)要點。仿真技術(shù)的應(yīng)用大大提升了汽車維修教學(xué)的質(zhì)量，本文就對其具體的教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行分析。

第一，從仿真技術(shù)實現(xiàn)步驟的角度進(jìn)行分析。從整體上來看，仿真技術(shù)的實現(xiàn)步驟是由以下幾個環(huán)節(jié)構(gòu)成，即三維模擬造型、虛擬場景的建設(shè)、數(shù)據(jù)庫的建立以及應(yīng)用程序的編寫。

在三維模擬造型的過程當(dāng)中，需要先對汽車進(jìn)行全車三維模擬造型，這一工作程序復(fù)雜，涉及到的內(nèi)容較多，需要引起高度的重視。在進(jìn)行三維模擬造型當(dāng)中，可以利用3D MAX、MAYA以及PROE等專業(yè)性的三維造型軟件進(jìn)行設(shè)計，同時還需要對發(fā)動機(jī)、電氣系統(tǒng)等維修項目進(jìn)行真實模擬，并且對配件和相關(guān)零部件等進(jìn)行真實的模擬，確保模擬和工程的實際情況相一致，模擬完成之后需要將春三維模型的格式輸出。

在虛擬場景建設(shè)的過程中，可以在造型完成之后，借助VIR TOOLS虛擬引擎，并利用3D部件構(gòu)建起三維場景，這樣能夠更好的實現(xiàn)模擬交互，同時還需要設(shè)置步驟關(guān)卡，在設(shè)置的過程當(dāng)中需要保證良好的邏輯性，并保證工作的細(xì)致化。通過制作虛擬場景，就能夠更好的展示每一個3D部件的特點，提升二者之間的交互活力，這樣在和使用者相互交互的過程當(dāng)中就能夠出現(xiàn)各種不同的數(shù)據(jù)資料，并且可以根據(jù)具體的反映和實際的反饋需求出示不同的數(shù)據(jù)資料。

在編寫管理和考核程序的過程當(dāng)中，需要引起高度重視，這是整個項目控制的中心環(huán)節(jié)。這一過程涉及到3D文件的管理和虛擬場景的管理，同時也會涉及到數(shù)據(jù)庫的調(diào)用和考核過程的實施情況，只有確保這一環(huán)節(jié)工作的科學(xué)性，才能夠保證汽車維修項目能夠成為一個完整的系統(tǒng)體系。

第二，從仿真技術(shù)的結(jié)構(gòu)角度進(jìn)行分析。從整體上來看，汽車維修模擬仿真系統(tǒng)可以分為三個大模塊，也就是數(shù)據(jù)庫資源模塊、虛擬控制管理軟件模塊以及硬件輸入和輸出模塊，每一個模塊都有自己相應(yīng)的控制要素，各個模塊之間相互配合，使仿真技術(shù)能夠更好的發(fā)揮其作用，在汽車維修教學(xué)當(dāng)中能夠盡其所能。通過輸出軟件中顯示的標(biāo)注圖形、虛擬圖像、技術(shù)文檔以及數(shù)據(jù)資料等信息，能夠更好的指導(dǎo)汽車維修的教學(xué)工作。

在應(yīng)用仿真技術(shù)的過程中，各個模塊發(fā)揮各自的作用，在計算機(jī)上提供實時且三維的虛擬環(huán)境，并且能夠通過生動的視覺和聽覺效果，讓學(xué)生身臨其境，通過虛擬的方式對汽車進(jìn)行模擬分解、裝配、調(diào)整等。

三、結(jié)束語

汽車維修模擬仿真系統(tǒng)當(dāng)中的核心技術(shù)是計算機(jī)虛擬技術(shù)，將虛擬技術(shù)應(yīng)用到汽車維修教學(xué)過程當(dāng)中，能夠提升教學(xué)工作的信息化水平，同時也實現(xiàn)了汽車維修教學(xué)模式的創(chuàng)新化發(fā)展，通過較小的投入獲得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)中應(yīng)用，能夠有效的解決教學(xué)過程當(dāng)中器材少且安裝作業(yè)破壞性大的缺點，解決教學(xué)過程中的經(jīng)費(fèi)問題。希望通過本文的論述，對仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)當(dāng)中的應(yīng)用起到幫助作用，更好的提升教學(xué)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡應(yīng)春.汽車維修教學(xué)中的方針技術(shù)的應(yīng)用研究[J].課程教育研究：新教師教學(xué)，2015（31）;45.

[2] 王一剛 張君維.仿真技術(shù)在汽車檢測與維修教學(xué)中的應(yīng)用初探[J].科學(xué)咨詢：科技?管理，2011（4）：70.

[3] 黃永亮.仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)中的應(yīng)用探討[J].電子制作，2013（9）：234.

第4篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

關(guān)鍵詞：虛擬制造技術(shù)；建模；仿真；發(fā)展趨勢

中圖分類號：S220.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

隨著全球化經(jīng)濟(jì)和計算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)制造業(yè)開始了根本性變革。虛擬制造技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。它通過計算機(jī)建立虛擬和仿真環(huán)境對產(chǎn)品的設(shè)計開發(fā)、制造、裝配等各方面進(jìn)行模擬運(yùn)行并實現(xiàn)，預(yù)先發(fā)現(xiàn)各種問題，完成產(chǎn)品的一次性制造成功。因此虛擬制造技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。

1 虛擬制造技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

虛擬制造技術(shù)應(yīng)用前景誘人，以美國為首的西方工業(yè)國家在95年前已基本完成應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)的研究，正向?qū)嶋H應(yīng)用全面過渡。目前已在飛機(jī)、汽車等領(lǐng)域獲得了成功的應(yīng)用，如波音777全面采用虛擬制造技術(shù)，其整機(jī)設(shè)計、部件測試、整機(jī)裝配以及各種環(huán)境下的試飛均是在計算機(jī)上完成的，使其開發(fā)周期從8年時間縮短到5年。福特和克萊斯勒公司與IBM合作開發(fā)的虛擬制造環(huán)境用于其新型車的研制，開發(fā)周期由36個月縮短至24個月。由此可見，國外的研究已經(jīng)趨于成熟。

我國科研機(jī)構(gòu)、高等院校和企業(yè)目前正處于理論體系初步研究階段，與國外相比還有很大差距。

2 虛擬制造技術(shù)的內(nèi)涵

2.1 虛擬制造技術(shù)的定義

虛擬制造技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，在計算機(jī)上實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計、加工和裝配、檢驗、使用整個生命周期的模擬和仿真。這樣可以模擬出產(chǎn)品及其性能和制造過程，優(yōu)化產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量、制造過程、生產(chǎn)管理和資源規(guī)劃，以達(dá)到產(chǎn)品開發(fā)周期和成本的最小化[1]。

2.2虛擬制造技術(shù)的特點

虛擬制造技術(shù)可以對生產(chǎn)制造對象以及企業(yè)管理過程進(jìn)行全面的模擬。特點如下所示[3]：

（1）模型為本

虛擬制造采用計算機(jī)仿真建模，所以必然涉及到產(chǎn)品模型，環(huán)境模型，過程模型。產(chǎn)品模型包含全部的產(chǎn)品信息；環(huán)境模型包括各種工裝，廠房以及對產(chǎn)品起支撐及支持作用的信息；過程模型包含研發(fā)設(shè)計、工藝路徑、加工參數(shù)、裝配可行性、干涉檢查、靜動力學(xué)分析等信息。

（2）信息集成為本

虛擬制造技術(shù)的根基是仿真技術(shù)，所以它必須實現(xiàn)各種仿真軟件的兼容，包括產(chǎn)品模型、環(huán)境模型、過程模型之間的信息集成。

（3）高精度仿真為本

高精度的仿真需要必然要求實現(xiàn)高準(zhǔn)確度、高可信度、仿真結(jié)果的生成主要是依靠模型的VVA（Verification Validation and Accreditation）技術(shù)來實現(xiàn)。

2.3虛擬制造技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)

建模技術(shù)[2]

虛擬制造技術(shù)首先要通過對制造過程的統(tǒng)一建模才能用計算機(jī)仿真，所以建模技術(shù)是虛擬制造技術(shù)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)。

仿真技術(shù)

仿真就是將制造過程中建立的模型用計算機(jī)分析優(yōu)化。包括產(chǎn)品性能仿真、生產(chǎn)規(guī)劃仿真、實際制造過程仿真等。

控制技術(shù)[4]

控制技術(shù)指建模過程、仿真過程所用到的各種管理、組織與控制的技術(shù)和方法。包括模型部件的組織、調(diào)度策略及交換技術(shù)，仿真過程的工作流程與信息流程控制，成本估計技術(shù)。動態(tài)分布式協(xié)作模型的集成技術(shù)沖突求解及基于仿真的推及技術(shù)模型及仿真結(jié)果的驗證和確認(rèn)技術(shù)。

3 虛擬制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著制造戰(zhàn)略的發(fā)展， 虛擬制造技術(shù)在產(chǎn)品制造、設(shè)計、裝配等方面的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛。它也逐步從局部應(yīng)用轉(zhuǎn)化成向集成應(yīng)用發(fā)展，在復(fù)雜的高科技產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計過程中逐步加大對基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的虛擬制造技術(shù)的應(yīng)用。

4 結(jié)語

虛擬制造技術(shù)是一項極具發(fā)展前景的技術(shù)，它是多學(xué)科、多技術(shù)的綜合產(chǎn)物，可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，提升企業(yè)的效益，從而增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。隨著我國對虛擬制造技術(shù)研究的深入，其廣泛應(yīng)用的趨勢會日益明顯，終將成為企業(yè)發(fā)展的必由之路和必然選擇。

參考文獻(xiàn)

[1]文明珠.淺談虛擬制造技術(shù)及發(fā)展應(yīng)用[J].信息與電腦·理論版,2010，(3)：21.

[2] 米寶山,李雪莉.淺析虛擬制造技術(shù)及應(yīng)用[J].科技信息,2011，(21)：70,150.

第5篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；電氣工程類專業(yè)；應(yīng)用

0引言

在電氣工程類專業(yè)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，不僅可以讓學(xué)生全面詳細(xì)了解電力工程的運(yùn)行以及相關(guān)的專業(yè)知識，同時還能保證師生的安全[1]。筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗，就虛擬仿真技術(shù)在電氣工程類專業(yè)中的應(yīng)用談一談自己的看法。

1虛擬仿真技術(shù)在電氣工程類專業(yè)中應(yīng)用的重要意義

1.1實現(xiàn)資源的有效共享

虛擬仿真技術(shù)是一項基于互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的信息技術(shù)，在電氣工程類專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，可以為學(xué)生在任何地點和任何時間進(jìn)行實驗提供相應(yīng)的條件。與此同時，在電氣工程類專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，還可以開放優(yōu)秀的實驗教學(xué)資源，給社區(qū)、企業(yè)以及兄弟院校等提供教學(xué)服務(wù)，從而實現(xiàn)資源的有效共享。

1.2實現(xiàn)不可逆以及不可及過程

電氣工程類專業(yè)的實驗教學(xué)面臨著強(qiáng)電的威脅，很多實驗必須要在極端或者高危的環(huán)境下才能完成，操作過程也是不可及或者不可逆的，對學(xué)生相關(guān)技能的訓(xùn)練需要高消耗和高成本，不僅危險而且能夠被學(xué)生掌握和吸收的知識和技能少之又少。但是如果在電氣類專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，就可以有效改觀這一局面，虛擬仿真技術(shù)可以為電氣工程類專業(yè)教學(xué)提供經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的實驗手段，既能消除強(qiáng)電威脅，又能促進(jìn)學(xué)生把握和吸收相關(guān)專業(yè)知識。譬如，在高電壓虛擬仿真實驗當(dāng)中，學(xué)生可以近距離觀察高壓放電的情景，還可以反復(fù)觀看[2]。

1.3教學(xué)環(huán)節(jié)更加靈活

在電氣工程類專業(yè)教學(xué)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，學(xué)生可以按照自己的學(xué)習(xí)能力和學(xué)習(xí)需求靈活選擇實驗內(nèi)容。同時，學(xué)生還可以隨著學(xué)習(xí)進(jìn)度的變化回顧以前的學(xué)習(xí)內(nèi)容，或者跨越教學(xué)層次進(jìn)行提升。在這種虛擬化的教學(xué)情境之中，學(xué)生真正掌握了學(xué)習(xí)的自，不僅得到更多創(chuàng)新實踐和接觸專業(yè)實驗的機(jī)會，學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性也得到有效的提升。教學(xué)環(huán)節(jié)更具有靈活性，學(xué)生可以充分展現(xiàn)自己的才華。

2虛擬仿真技術(shù)在電氣工程類專業(yè)中應(yīng)用策略

2.1轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)思想，建立科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)

電氣工程類專業(yè)教師還要在此基礎(chǔ)上建立科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，科學(xué)合理的教學(xué)目標(biāo)能夠讓教學(xué)取得事半功倍的效果[3]。由于學(xué)生在興趣愛好、學(xué)習(xí)進(jìn)度以及專業(yè)方向上等各個方面存在一定的差異，所以在學(xué)習(xí)過程中就需要不同的學(xué)習(xí)和實驗平臺，同時，這些平臺之間必須要有較強(qiáng)的聯(lián)系。尤其當(dāng)教學(xué)資源出現(xiàn)學(xué)科交叉的時候，老師要按照系統(tǒng)構(gòu)建、綜合設(shè)計、理論應(yīng)用三個層次構(gòu)建虛擬實驗教學(xué)平臺，將虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢充分發(fā)揮出來。例如，電氣工程類專業(yè)老師可以從基礎(chǔ)課程實驗、綜合實驗和生產(chǎn)練習(xí)這三個方面制定實驗教學(xué)綜合培養(yǎng)計劃?；A(chǔ)課程實驗主要包括專業(yè)的課程實驗和工程設(shè)計基礎(chǔ)訓(xùn)練；綜合實驗主要包括課程設(shè)計和工程設(shè)計綜合訓(xùn)練；生產(chǎn)實習(xí)主要有畢業(yè)設(shè)計和創(chuàng)新設(shè)計訓(xùn)練。

2.2構(gòu)建互通互融教學(xué)理念，完善課程教學(xué)體系

在電氣工程類專業(yè)中運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)，可以給老師的教學(xué)以及學(xué)生的學(xué)習(xí)提供安全的環(huán)境和可靠的保障。其課程教學(xué)體系可以細(xì)分為專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗、工程設(shè)計基礎(chǔ)以及專業(yè)課程實驗。其中，專業(yè)基礎(chǔ)課程實驗還可以細(xì)分為專業(yè)基礎(chǔ)實驗和專業(yè)綜合實驗，專業(yè)課程實驗可以細(xì)分為綜合實驗和課程設(shè)計。老師需要根據(jù)教學(xué)目的和教學(xué)要求設(shè)計教學(xué)平臺的教學(xué)資源，在資源當(dāng)中有效貫穿課程內(nèi)容。同時，要以培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力為目標(biāo)建立教學(xué)層次，利用橫向連接的方式將不同平臺的教學(xué)資源有效結(jié)合起來。在注重因材施教、專業(yè)培養(yǎng)的同時要保證教學(xué)平臺之間互通互融，同時還要保證教學(xué)層次之間呈現(xiàn)出一個相互補(bǔ)充的狀態(tài)。在當(dāng)前的教育形勢下，電氣工程類專業(yè)的老師要敢于打破學(xué)科專業(yè)的界限，建立一體化的教學(xué)理念，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)資源的有效共享和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

2.3以教學(xué)環(huán)節(jié)為導(dǎo)向，創(chuàng)建合理的實驗教學(xué)平臺

第一，創(chuàng)新與實踐訓(xùn)練平臺。針對電氣工程類專業(yè)的教學(xué)特色，利用虛擬仿真技術(shù)結(jié)合“新型傳感器”、“工業(yè)自動化”、“機(jī)器人”、“航空航天”、“智能電網(wǎng)”等專業(yè)領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)建立虛擬化的仿真系統(tǒng)，從而加強(qiáng)學(xué)生對有關(guān)學(xué)科先進(jìn)成果以及專業(yè)知識的理解。第二，專業(yè)綜合實驗教學(xué)平臺。該實驗平臺主要包括工程設(shè)計綜合訓(xùn)練、綜合實驗、課程設(shè)計等集中的教學(xué)環(huán)節(jié)。利用虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建專業(yè)綜合實驗教學(xué)平臺，一切的不可能都會變成可能。虛擬仿真技術(shù)可以給學(xué)生創(chuàng)建一個近似真實的虛擬環(huán)境，從而實現(xiàn)對學(xué)生實踐技能的訓(xùn)練，也能有效實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場和實驗室的無縫對接。第三，基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺。創(chuàng)建該平臺主要是為了進(jìn)行基礎(chǔ)知識教學(xué)，通過仿真技術(shù)對一些技術(shù)原理以及基礎(chǔ)科學(xué)進(jìn)行驗證，讓學(xué)生能夠全面掌握基礎(chǔ)知識和相關(guān)技能。除此之外，虛擬仿真技術(shù)能夠打破時間和空間的限制，學(xué)生可以隨時隨地開展實驗，從而培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力和獨立思考的能力。

3結(jié)論

在電氣工程類專業(yè)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以實現(xiàn)資源的有效共享，讓教學(xué)環(huán)節(jié)變得更加靈活，同時還能讓一些不可能的實驗轉(zhuǎn)化為可能實現(xiàn)的實驗。電氣工程類專業(yè)教師要重視虛擬仿真技術(shù)，首先要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)教學(xué)思想，建立科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)，其次要構(gòu)建互通互融教學(xué)理念，完善課程教學(xué)體系，最后要以教學(xué)環(huán)節(jié)為導(dǎo)向，創(chuàng)建合理的實驗教學(xué)平臺，將虛擬仿真技術(shù)的價值和功能最大限度發(fā)揮出來。

參考文獻(xiàn)

[1]黃文力,苗滿香.電氣工程及其自動化專業(yè)課程體系的改革[J].鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院學(xué)報(社會科學(xué)版).2011(04)：32-33.

第6篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

關(guān)鍵詞：計算機(jī)仿真；三維模型；排水施工；應(yīng)用

中圖分類號：G623文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

前言

排水工程是我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展過程中的一個重要的項目，不僅關(guān)系到我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，還關(guān)系到百姓的生活，是一項利國利民的工程項目。排水工程施工過程十分復(fù)雜，為了保證施工質(zhì)量，應(yīng)該要與時代接軌，引入更多先進(jìn)的技術(shù)和手段。傳統(tǒng)的排水施工過程中，進(jìn)行方案的設(shè)計，主要是依靠人工的設(shè)計方式，出錯率較高，效率比較低，隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及普及，計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，計算機(jī)仿真技術(shù)與排水工程領(lǐng)域之間的結(jié)合，推進(jìn)排水工程建設(shè)的進(jìn)度，也提高了施工的效率以及質(zhì)量。隨著計算機(jī)仿真技術(shù)的不斷完善，在排水工程中的應(yīng)用也會越來越普遍。

一、計算機(jī)仿真技術(shù)的特點以及優(yōu)勢分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)以及計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)在我們的生產(chǎn)生活過程中的應(yīng)用變得越來越廣泛，計算機(jī)仿真技術(shù)就是其中的一個重要方面。計算機(jī)仿真技術(shù)是借助于計算機(jī)技術(shù)及硬件設(shè)備，實現(xiàn)一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環(huán)境，它集成了計算機(jī)圖形技術(shù)、仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)、傳感技術(shù)、顯示技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)并行處理等技術(shù)的最新發(fā)展成果，由計算機(jī)圖形構(gòu)成三維數(shù)字模型，提供給人們通過計算機(jī)對復(fù)雜數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化操作與交互的一種全新方式。這種技術(shù)在應(yīng)用過程中最大的一個特點就是能夠?qū)崿F(xiàn)用戶與虛擬環(huán)境之間的一種交互，人類傳統(tǒng)的認(rèn)知方式主要是通過親身接觸大自然來實現(xiàn)的，計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，擴(kuò)大了人們對自然環(huán)境的認(rèn)知的范圍。

計算機(jī)仿真技術(shù)具有十分明顯的優(yōu)勢特征，第一，利用計算機(jī)仿真技術(shù)可以快速地對多種施工方案進(jìn)行比較和分析，計算機(jī)仿真技術(shù)在排水工程施工中的應(yīng)用，一個最重要的方面就是能夠快速地對各種方案進(jìn)行比較分析，從而選出最合適的一個設(shè)計方案進(jìn)行施工。在仿真階段，基于仿真的結(jié)果，可以進(jìn)行相應(yīng)的探討，從而決定出哪些因素對施工過程有較大的影響，哪些施工階段的影響最大，從而采取政策的預(yù)防措施。第二，計算機(jī)仿真技術(shù)的成本較低。與傳統(tǒng)的真實的原型實驗不同的是，計算機(jī)仿真技術(shù)是利用軟件的開發(fā)以及應(yīng)用實現(xiàn)的一種模擬實驗方式，其中需要支出的費(fèi)用主要是計算機(jī)硬件以及軟件的費(fèi)用，相對于真實的模型實驗而言，成本比較低。第三，計算機(jī)仿真技術(shù)的可靠性比較高，計算機(jī)仿真技術(shù)的效率主要取決于系統(tǒng)模型以及軟件的正確性，在系統(tǒng)模型以及軟件編制是正確無誤的前提下，排水工程施工過程中的計算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，會對各種約束條件進(jìn)行分析和考慮，與傳統(tǒng)的人工操作過程中的可靠性進(jìn)行比較而言，可靠性和穩(wěn)定性更高。第四，計算機(jī)仿真技術(shù)的實用性更強(qiáng)。計算機(jī)仿真技術(shù)在很多方面都可以應(yīng)用，只要是可以通過數(shù)學(xué)進(jìn)行描述的模型，都可以利用計算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)行仿真，比如在排水工程施工過程中的應(yīng)用，可以對各個過程進(jìn)行預(yù)測，對成本進(jìn)行預(yù)測等，提高排水工程施工管理過程中的效率。

二、計算機(jī)仿真模擬技術(shù)在排水工程施工過程中的應(yīng)用

（一）計算機(jī)仿真模擬技術(shù)的實現(xiàn)步驟

計算機(jī)仿真模擬技術(shù)是以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)的，就計算機(jī)本身而言，是不能對施工過程中的問題進(jìn)行分析和處理，需要建立一個能夠反映出事物的本質(zhì)特征的模型，在排水工程施工過程中的應(yīng)用，主要分為四個步驟。

1、建立相應(yīng)的模型

在建模的過程中，應(yīng)該要對排水工程的實際問題進(jìn)行分析，將施工過程中應(yīng)該要注意的各種問題、限制條件、約束內(nèi)容等進(jìn)行考慮，然后利用數(shù)學(xué)、力學(xué)等理論將誰理工本工程施工過程中的數(shù)字模型描繪出來，利用計算機(jī)軟件技術(shù)，將各種預(yù)定的數(shù)據(jù)輸入到系統(tǒng)中去，對于各種數(shù)據(jù)應(yīng)該要保證建模的精確性。此外，還可以通過人工干預(yù)的手段在建立的模型中進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，保證各種數(shù)據(jù)的完整性。各種數(shù)據(jù)應(yīng)該要涉及到施工階段的總體場地布置情況、施工進(jìn)度、材料用量等情況。

2、輸入模型

輸入模型指的是將建立起來的模型輸入到計算機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理的一種方式，計算機(jī)仿真模擬的模型就是最終體現(xiàn)出來的模型內(nèi)容，這個步驟是計算機(jī)模擬仿真過程中的一個十分重要的步驟和環(huán)節(jié)，模型就是把建立的模型通過計算機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的處理，這種形式所體現(xiàn)的模型內(nèi)容也就是計算機(jī)仿真模擬模型，同時也是進(jìn)行計算機(jī)進(jìn)行仿真模擬計算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

3、計算機(jī)仿真模擬

將模型放置到計算機(jī)模塊中，從而可以實現(xiàn)對排水工程方案的模擬分析，是排水工程施工過程中的一個十分重要的步驟，這個環(huán)節(jié)是將排水施工過程中的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的一個過程，通過對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，得到相應(yīng)的模擬結(jié)果，從而為施工過程中的各種問題的預(yù)測奠定基礎(chǔ)，確保施工過程中的精確度。

（二）計算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計

計算機(jī)仿真系統(tǒng)首先需要建立排水工程的虛擬環(huán)境，這是進(jìn)行仿真的第一步，比如地形、施工場地、電站建筑物、擋水地下建筑物等，都需要進(jìn)行模擬，同時還要對各種排水工程的設(shè)備進(jìn)行模擬，當(dāng)前的排水工程模擬過程中，三維仿真技術(shù)的應(yīng)用，對于排水工程施工過程中的各種運(yùn)行狀況進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控，有助于進(jìn)行智能化以及可視化管理。

計算機(jī)仿真系統(tǒng)的設(shè)計過程中，需要建立相應(yīng)的三維模型。建立三維模型，主要是以排水工程為研究的對象，利用對應(yīng)的模擬軟件以及實時驅(qū)動軟件，將各種數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，形成逼真的三維模型。三維幾何模型是整個工程虛擬場景中的一個基礎(chǔ)，模型的建立包括三維地形的建模以及建筑物的建模，比如在排水工程施工過程中會遇到很多擋水地下建筑物、管道等，模型建立的過程中應(yīng)該要對各種建模任務(wù)進(jìn)行劃分，建立一個比較完整的仿真系統(tǒng)，還需要對各種植物、橋梁、公路、碼頭等場景進(jìn)行描述，利用仿真實驗，對各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)計和優(yōu)化。計算機(jī)仿真技術(shù)的虛擬建模軟件會根據(jù)二維平面文件，建筑物的立面圖、剖面圖建立三維模型，然后建立與模型相關(guān)的數(shù)據(jù)庫，將數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)的各種屬性進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)三維模型的完善。

結(jié)語

隨著計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的普及，各種信息技術(shù)在我們的生產(chǎn)生活中應(yīng)用越來越廣泛，計算機(jī)模擬仿真技術(shù)就是一種比較常見的計算機(jī)技術(shù)，對排水工程施工具有十分重要的意義。在模擬過程中，通過模型的建立、仿真以及仿真結(jié)果的分析，有助于對排水工程的施工進(jìn)行高效管理，從而實現(xiàn)節(jié)約成本、提高施工效率的目的。

參考文獻(xiàn)

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第7篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

關(guān)鍵詞：計算機(jī)；虛擬仿真技術(shù)；應(yīng)用

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 (2011) 22-0000-01

The Analysis of Computer Virtual Simulation Technology and Its Applications

Meng Qingchao

(Institute of Information Technology,Luoyang Normal University,Luoyang 471022,China)

Abstract:Virtual simulation technology known as visual simulation or virtual reality technology (Virtual Reality,VR),refers to the use of computer technology as the core,the use of modern science and technology to produce high vivid touch,hearing,visual integration of the virtual environment,users with the appropriate tools in a natural way to interact with virtual objects,interactions,resulting in the ground,experience and feelings of empathy.In this paper,the introduction of virtual simulation technology to analyze its application in various fields.

Keywords:Computer;Virtual simulation technology;Application

一、計算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的概念

虛擬仿真技術(shù)又叫視景仿真或者虛擬現(xiàn)實技術(shù)(Virtual Reality，VR)，是指運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)為核心，采用現(xiàn)代高科學(xué)技術(shù)制作出栩栩如生的觸覺、聽覺、視覺一體化的虛擬環(huán)境，用戶借助相應(yīng)的工具以自然方式與虛擬客體進(jìn)行相互影響、交互作用，從而產(chǎn)生身臨其境、感同身受的體驗和感受。虛擬現(xiàn)實是融合了信息與人的一門科學(xué)，是一些三維的交互式計算機(jī)為核心而生成的環(huán)境組成。這些環(huán)境可以是想象世界中的模型，也可以是真實的，其作用是運(yùn)用人工合成的各種經(jīng)歷或環(huán)境來表示知識與信息。虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以使抽象或復(fù)雜系統(tǒng)的概念變成確切含義的符號。

二、計算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用

（一）在多媒體教學(xué)中的應(yīng)用。在教學(xué)過程中，多媒體課件被越來越多的應(yīng)用與教學(xué)。設(shè)計人員依據(jù)教學(xué)內(nèi)容的信息和自己的創(chuàng)意，對教學(xué)內(nèi)容分類組織，并綜合各種動畫、聲音、圖形、文字等多媒體素材，制作許多種多媒體課件進(jìn)行教學(xué)。多媒體課件具有良好的共享性、極大的交互性、豐富的表現(xiàn)力三大特征，因此產(chǎn)生了多種多樣的教學(xué)方式方法。制作課件的常用工具有flash、authoware、director、PowerPoint等軟件，但是他們有存在不同程度的缺陷，例如authoware課件表現(xiàn)行較差，不能制作出很完善的動畫；PowerPoint課件交互性不強(qiáng)，只能作為展示各種資料的工具。虛擬現(xiàn)實技術(shù)因其很好的想象性、沉浸性和交互性，因此逐漸地被應(yīng)用于多媒體課件的開發(fā)中。在教學(xué)過程中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)主要運(yùn)用在分布式虛擬現(xiàn)實和桌面虛擬現(xiàn)實，由于沉浸型虛擬現(xiàn)實的設(shè)備設(shè)施非常昂貴，因此在教學(xué)中很少運(yùn)用。在多媒體課件開發(fā)中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用主要是開發(fā)虛擬實驗室、制作三維課件以及仿真實踐訓(xùn)練。

（二）在計算機(jī)組裝中的應(yīng)用。計算機(jī)組裝有著較強(qiáng)的實踐性和直觀性、操作性，因此，計算機(jī)組裝實驗在計算機(jī)組裝教學(xué)和計算機(jī)研發(fā)中有著極其重要的作用，而在計算機(jī)組裝實驗中，往往由于相關(guān)設(shè)備的不足和計算機(jī)部件翻新較快的緣故，從而使得計算機(jī)實驗操作具有一定的難度，影響了實驗的效果。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)對計算機(jī)組裝實驗中的各種設(shè)備硬件進(jìn)行仿真模擬，從而建立計算機(jī)組裝虛擬實驗。計算機(jī)組裝模擬實驗系統(tǒng)主要是通過VRML技術(shù)，讓實驗操作者利用人機(jī)界面對虛擬的現(xiàn)實環(huán)境中各種計算機(jī)設(shè)備硬件進(jìn)行組裝。整個計算機(jī)組裝模擬實驗系統(tǒng)一般包括了計算機(jī)各部件設(shè)備的三維瀏覽、各設(shè)備之間的組裝過程演示和計算機(jī)設(shè)備的組裝實驗，同時也包括了實驗說明。其中，實驗說明主要是為了介紹整個實驗的目的、原理以及實驗過程中應(yīng)該注意的事項及所用的各種實驗儀器等等；計算機(jī)各部件設(shè)備的三維瀏覽是指通過VRML對計算機(jī)各設(shè)備部件進(jìn)行三維仿真，從而能使參與實驗的人可以在任何參觀地點進(jìn)行多角度的詳細(xì)觀察，在計算機(jī)的有關(guān)設(shè)備部件發(fā)生更新后，其可以即時地對虛擬系統(tǒng)中的相應(yīng)虛擬設(shè)備進(jìn)行修改，從而降低了現(xiàn)實實驗中更換部件設(shè)備的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。

（三）在城市、小區(qū)視景規(guī)劃中的應(yīng)用。在城市、小區(qū)視景規(guī)劃中，仿真建模是最為基本的環(huán)節(jié)。通過虛擬仿真技術(shù)將想法付諸理論現(xiàn)實。在視景仿真項目的開發(fā)過程中，其最重要的工作是虛擬模型的建立以及特效紋理與音效的制作工作。其具體的制作過程如下：我們往往選擇以運(yùn)行于SGI320桌面圖形工作站的MAYA軟件為主來完成。建成的模型生成模型庫則通過在多媒體計算機(jī)中運(yùn)行的CULT3D軟件來執(zhí)行三維交互查詢和顯示；并且通過在多媒體計算機(jī)中運(yùn)行的director軟件來進(jìn)行模型庫的調(diào)用和存儲以及三維交互瀏覽的集成。同時，特效紋理和聲效的制作也能通過以上在多媒體計算機(jī)環(huán)境下運(yùn)行的軟件進(jìn)行制作，并且可以將其獲得的結(jié)果變成數(shù)據(jù)庫格式進(jìn)行儲存，從而促使便于瀏覽和檢索的特效模型數(shù)據(jù)庫的建立。最后，進(jìn)行實景仿真，可根據(jù)仿真所需的具體要求，通過交互式視景仿真驅(qū)動軟件EASYSCENE進(jìn)行特效和模型的調(diào)用并對其進(jìn)行高速逼真的仿真環(huán)境顯示以及模型交互操作的實時響應(yīng)。

如武漢市南湖大道旁的津發(fā)小區(qū)，對其實景仿真的開發(fā)過程進(jìn)行介紹。在其中，精細(xì)實際的尺寸模型、真實DEM匹配、坡地別墅、蜿蜒貫穿的水系、森林級綠化、繁華的交通、模擬云霧，是該小區(qū)仿真項目的表現(xiàn)特點。如圖所示：

其所涉及到的技術(shù)有：1.視點定位、相機(jī)動畫；2.多維子材質(zhì)；3.混合紋理材質(zhì)；4.HDR實時反射水面材質(zhì)；5.仿云霧效果；6.描邊輪廓效果；7.地形碰撞檢測；8.立方盒天空節(jié)點；9.噴泉、煙例子系統(tǒng)；10.3D音效。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮允成.虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)及在計算機(jī)裝配中的應(yīng)用[J].北京計算機(jī)技術(shù)大學(xué)學(xué)報,2010,27(2):213-216

第8篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

[關(guān)鍵詞]虛擬仿真技術(shù)；治安教學(xué)訓(xùn)練

應(yīng)用型人才是公安院校人才培養(yǎng)工作的目標(biāo)，而實踐能力是人才培養(yǎng)工作的重要內(nèi)容，治安課程是建立在治安專業(yè)理論基礎(chǔ)上的應(yīng)用性課程，具有較強(qiáng)的實踐性，治安專業(yè)在實踐能力訓(xùn)練中卻大量存在實戰(zhàn)訓(xùn)練中的高度危險性以及不可及、不可逆的訓(xùn)練環(huán)境條件和內(nèi)容（比如處置、事故現(xiàn)場處置和暴力犯罪的處置、巡邏盤查等），這為發(fā)展治安學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)提供了需求和空間。虛擬仿真技術(shù)是計算機(jī)、智能、傳感、圖像處理與模式識別、音響與語音處理、網(wǎng)絡(luò)等多個領(lǐng)域技術(shù)的綜合性技術(shù)。迅速發(fā)展的現(xiàn)代教育訓(xùn)練技術(shù)把虛擬仿真技術(shù)引入到了實踐性的教育訓(xùn)練中，使傳統(tǒng)的教育模式進(jìn)一步得到改變，也使得教與學(xué)的方式發(fā)生了革命性的變化。治安管理虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)主要用于公安院校治安專業(yè)學(xué)員和公安干警崗位能力訓(xùn)練，為公安院校創(chuàng)新開展實訓(xùn)教學(xué)提供有效支持?；谔摂M仿真技術(shù)內(nèi)涵分析，探討治安課程虛擬仿真訓(xùn)練環(huán)境設(shè)計以及在治安教學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。

一、虛擬現(xiàn)實及相關(guān)技術(shù)

（一）虛擬現(xiàn)實概念及特點解析

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR，又稱靈境），是指以計算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高技術(shù)生成融視覺、聽覺、觸覺等多位一體的虛擬環(huán)境，使用者利用匹配的設(shè)備以現(xiàn)實的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行自然交互，從而讓使用者會形成親臨真實環(huán)境的體驗。虛擬環(huán)境指利用計算機(jī)建構(gòu)的有逼真色彩的立體幾何圖像，它既可以是某特定的真實環(huán)境，也可以是能夠滿足使用者需求的虛構(gòu)虛擬環(huán)境。匹配的設(shè)備指穿戴于使用者身上或置于使用環(huán)境中的傳感裝置。比如：頭盔式顯示器、數(shù)據(jù)手套等設(shè)備。自然交互是指用現(xiàn)實活動方式對虛擬環(huán)境內(nèi)的對象進(jìn)行互動并得到實時反饋，如使用者運(yùn)動等。虛擬現(xiàn)實具有的三個特點。

一是沉浸性。虛擬仿真技術(shù)的沉浸性是其在訓(xùn)練領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)最突出的特點，運(yùn)用該技術(shù)使受訓(xùn)者能全身心進(jìn)入到建構(gòu)的虛擬環(huán)境中，調(diào)動其感覺器官達(dá)到同真實環(huán)境相似或相同的逼真程度，成為知識掌握、能力訓(xùn)練直接w驗化的工具。這種逼真體驗不是獲得的間接經(jīng)驗，而是受訓(xùn)者在逼真模擬情境中通過自身的體驗獲得的直接經(jīng)驗，因此，利用虛擬仿真技術(shù)使受訓(xùn)者獲得的知識和能力效果最好的。

二是交互性。交互性是虛擬現(xiàn)實技術(shù)不同于其它媒體技術(shù)的重要特征，體現(xiàn)虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)設(shè)的是一個開放的互動性人機(jī)環(huán)境，利用先進(jìn)的人機(jī)接口，通過多樣受訓(xùn)者感覺通道的實時模擬交互，當(dāng)使用者做出如手控、語言命令等相應(yīng)的操作時，創(chuàng)設(shè)的情景里能具有相應(yīng)的回應(yīng)。因此，交互性是指使用者對創(chuàng)設(shè)的情景的可操作度和從情景里獲得到回應(yīng)的實時性。

三是構(gòu)想性。構(gòu)想性特征反映了虛擬現(xiàn)實技術(shù)運(yùn)用具有無限寬廣的想象范圍，可拓展人的認(rèn)知廣度與深度，可任意構(gòu)想現(xiàn)實不存在或是發(fā)生可能性小的情景。

隨著虛擬仿真技術(shù)的在教育訓(xùn)練中的運(yùn)用，虛擬仿真技術(shù)的沉浸感、交互性、構(gòu)想性三屬性，提高了受訓(xùn)者的綜合能力培養(yǎng)效率。

（二）虛擬現(xiàn)實技術(shù)

1.利用三維建模技術(shù)，構(gòu)建虛擬訓(xùn)練環(huán)境。三維建模技術(shù)需要CAD和視覺建模等技術(shù)的結(jié)合，以此提高數(shù)據(jù)獲取的效率，當(dāng)然在構(gòu)建虛擬環(huán)境中更多需要采用視覺建模技術(shù)。而對象物體的三維模型是三維模型建構(gòu)的基礎(chǔ)。在治安學(xué)針對治安管理中的虛擬三維訓(xùn)練環(huán)境建構(gòu)，通過建構(gòu)相應(yīng)的管理、處置環(huán)境圖庫，包括處置背景、場景、各種警用裝備和處置人員等，為使用者創(chuàng)造一種變化多樣、逼近真實的立體環(huán)境，使用者能夠有置身其中的臨場感覺。在訓(xùn)練中，可以采用綜合了照片、影像和現(xiàn)實街區(qū)數(shù)字地形數(shù)據(jù)等生成處置區(qū)域三維立體環(huán)境，以幾乎一致的三維環(huán)境來訓(xùn)練執(zhí)行處置任務(wù)的學(xué)員，可以提高執(zhí)行任務(wù)的效率。

2.交互技術(shù)。虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)運(yùn)用的交互技術(shù)主要功能是對物體和各種輸入的處理。用戶要完成的任務(wù)通過仿真引擎輸送到虛擬空間，并計算完成動作并呈現(xiàn)在虛擬環(huán)境中。虛擬現(xiàn)實中的人機(jī)交互方式多樣，可以通過計算輸入設(shè)備，也可利用數(shù)據(jù)手套、跟蹤器、三維探針、操作桿等交互技術(shù)等。比如：數(shù)據(jù)衣、手套可計算出身體、手的空間位置和狀態(tài)，關(guān)節(jié)的位置和方向可通過手指動作以及各個部位傳感器來確定，為使用者提供真實的三維交互方式，從而實現(xiàn)對虛擬環(huán)境中物體的操作，數(shù)據(jù)手套是VR系統(tǒng)常用的交互設(shè)備。

3.傳感技術(shù)。傳感技術(shù)包括定位、跟蹤、感知反饋等技術(shù)。虛擬環(huán)境用戶的定位和跟蹤主要是通過空間傳感器來確定。跟蹤系統(tǒng)由發(fā)射和接收器、電子部件等構(gòu)成。比如，聲音跟蹤可以包括多個發(fā)射、接受和控制單元，它可以與其它設(shè)備相連，如，數(shù)據(jù)衣和手套等。視覺跟蹤技術(shù)是跟蹤投影在圖像投影平面不同時刻和不同位置上的光，確定跟蹤對象的空間動靜狀態(tài)。感知反饋是使用者感知圖像、聲音、作用力等的過程。視覺反饋包括實體造型、光照模型、消影、紋理影射等內(nèi)容。立體視覺反饋顯示器可以使用者兩眼呈現(xiàn)視差的平面圖像合成并呈現(xiàn)立體視覺反饋。

4.計算處理技術(shù)。計算處理技術(shù)具有快計算、大儲存能力、強(qiáng)處理能力屬性，主要包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與預(yù)處理、實時仿真圖像生成與顯示、聲音合成、多維信息數(shù)據(jù)融合、轉(zhuǎn)換、壓縮以及數(shù)據(jù)庫的生成、模式識別以及信息檢測、合成和識別、分布式與并行計算等綜合性計算技術(shù)?？梢哉f虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)是以高性能計算技術(shù)為核心的創(chuàng)新科技，是系統(tǒng)性能強(qiáng)弱的根本。

二、虛擬治安管理訓(xùn)練模塊及環(huán)境設(shè)計

（一）虛擬治安管理主要訓(xùn)練模塊

虛擬治安管理訓(xùn)練模塊，采用虛擬現(xiàn)實三維仿真引擎進(jìn)行開發(fā)，主要模擬接處警、公共安全危機(jī)處置和消防仿真演練的各類場景、人物角色、工具設(shè)備和工作流程。以工作流程為主線，以交互的方式進(jìn)行教學(xué)實訓(xùn)。主要開發(fā)以下實訓(xùn)模塊：一是接處警教學(xué)實訓(xùn)模塊。包括接警、處警、現(xiàn)場控制和現(xiàn)場制止違法犯罪行為等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)。二是公共安全危機(jī)管理教學(xué)實訓(xùn)模塊。包括了群體性危機(jī)事件處置、恐怖襲擊危機(jī)事件處置、公共事故災(zāi)難危機(jī)事件處理等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)。三是消防仿真應(yīng)急演練模塊。包括演練培訓(xùn)與考核、消防監(jiān)督檢查、消防裝備與滅火技術(shù)、火災(zāi)救援指揮等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)、應(yīng)急疏散等三維交互教學(xué)實訓(xùn)子系統(tǒng)以及通過動作捕捉系統(tǒng)進(jìn)行交互演練的半實物實訓(xùn)系統(tǒng)。

（二）虛擬治安管理訓(xùn)練環(huán)境設(shè)計

虛擬現(xiàn)實技術(shù)與治安管理實訓(xùn)相結(jié)合，可以產(chǎn)生虛擬治安管理及相關(guān)問題處理環(huán)境，這樣的仿真世界如同身臨其境，操作者能夠進(jìn)入該環(huán)境，直接參與該環(huán)境中事物的變化過程并能互動。虛擬治安問題處理環(huán)境設(shè)計這是基于治安問題分析模型、治安問題處理等虛擬現(xiàn)實，是呈現(xiàn)治安管理及問題處理系統(tǒng)的三維空間和處理過程的虛擬仿真環(huán)境，訓(xùn)練者可以根據(jù)構(gòu)想和意愿去構(gòu)建完善治安管理及問題處理時空關(guān)系、分析和處置模型等，并能實時檢測交互結(jié)果，通過循環(huán)性反饋結(jié)果獲取規(guī)律性認(rèn)識。

一個高效虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，都需要設(shè)計模型、處理數(shù)據(jù)、分析評估等程序。當(dāng)然，治安管理及相關(guān)問題處理虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)也需要。根據(jù)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的三屬性及其之間關(guān)系，可以將治安管理及相關(guān)問題處理虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)訓(xùn)練看著為一個空間系統(tǒng)，由治安管理相關(guān)載體和物理條件所構(gòu)成。

通過虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)實現(xiàn)環(huán)境逼真模擬，首先要進(jìn)行治安管理及相關(guān)問題處理環(huán)境設(shè)計，即將治安管理及相關(guān)問題處理環(huán)境進(jìn)行數(shù)字處理，這種把環(huán)境建構(gòu)處理成符合治安管理及相關(guān)問題處理模擬訓(xùn)練要求的設(shè)計過程，就是治安管理環(huán)境的仿真設(shè)計。為了能夠真實模擬治安管理及相關(guān)問題處理過程，就需要經(jīng)過設(shè)計使用和驗證過程，以保證模擬效果和質(zhì)量。

治安管理虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)涉及數(shù)據(jù)處理和感知虛擬現(xiàn)實。通過治安管理及相關(guān)問題處理數(shù)據(jù)來識別虛擬環(huán)境，并將其模型化，也就是將虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C(jī)認(rèn)知虛擬環(huán)境模型。虛擬環(huán)境感知是以運(yùn)用虛擬環(huán)境影像、聲音等內(nèi)容呈現(xiàn)治安管理環(huán)境，訓(xùn)練者運(yùn)用操作系統(tǒng)體驗感覺管理環(huán)境，實現(xiàn)現(xiàn)場情況觀察、態(tài)勢走向把握以及決策輔助的目的，并評估和接受感知結(jié)果。治安管理虛擬訓(xùn)練系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)處理虛擬仿真為核心，由于模型驅(qū)動導(dǎo)致數(shù)據(jù)信息變化可通過虛擬環(huán)境感知轉(zhuǎn)遞到訓(xùn)練者，同時，人機(jī)交互也可改變數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。

建立虛擬治安管理環(huán)境需要現(xiàn)實調(diào)研獲得特征數(shù)據(jù)。特征數(shù)據(jù)擁有精確坐標(biāo)和特征編碼，用于表現(xiàn)虛擬現(xiàn)實環(huán)境，比如建筑、道路、廣場等。對于虛擬三維環(huán)境設(shè)計，要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)生成街區(qū)等公共場所中的靜態(tài)以及運(yùn)動物體，然后覆蓋紋理，生成虛擬場景。對于治安管理環(huán)境，可以用航拍照片和特征紋理的方法建模，紋理可以通過掃描用數(shù)字相機(jī)拍攝場景照片和手工繪制圖片生成，三維模型建立完成后，可以進(jìn)行特殊效果處理。

三、虛擬現(xiàn)實在治安學(xué)中的應(yīng)用前景

高速發(fā)展的信息技術(shù)，虛擬現(xiàn)實與GIS技術(shù)的有效結(jié)合實現(xiàn)了虛擬仿真，治安管理及問題處理訓(xùn)練仿真系統(tǒng)就是利用虛擬現(xiàn)實和GIS技術(shù)的仿真系統(tǒng)。近年來，公安院校大力加強(qiáng)校內(nèi)外實踐教學(xué)，虛擬仿真實驗教學(xué)是公安院校實踐教學(xué)建設(shè)的重要內(nèi)容，是公安實戰(zhàn)能力的重要基礎(chǔ)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)創(chuàng)造了一個新的訓(xùn)練環(huán)境，將訓(xùn)練領(lǐng)域和結(jié)果接近真實的展示，使其沉浸于其中，激發(fā)訓(xùn)練創(chuàng)造性思維，這將學(xué)生技能提高到一個前所未有的水平，通過虛擬仿真實驗教學(xué)，也促進(jìn)治安學(xué)實踐教學(xué)的整體素質(zhì)和教育水平。

（一）學(xué)生的教育訓(xùn)練

虛擬現(xiàn)實技術(shù)運(yùn)用于教育訓(xùn)練，將更能引起受教育者的興趣，提高教學(xué)訓(xùn)練效果。對治安學(xué)有關(guān)的教育訓(xùn)練，傳統(tǒng)的治安專業(yè)知識大都以教科書來呈現(xiàn)，通過講授以及借助于文字案例、有關(guān)的視頻等教學(xué)工具來實現(xiàn)，但如能借助于虛擬現(xiàn)實技術(shù)，就可以將直觀的綜合性治安信息搭建模型，利用虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的功能系統(tǒng)，讓受訓(xùn)者通過一次次足不出戶的虛擬經(jīng)歷就能置身于治安問題處理和能力訓(xùn)練。治安學(xué)虛擬仿真訓(xùn)練主要結(jié)合接處警、公共安全危機(jī)處置、公共場所治安防控、治安事故現(xiàn)場處置等，包括的內(nèi)容涵蓋人群管控、違法犯罪的現(xiàn)場制止、公共安全危機(jī)管理、治安秩序管控、應(yīng)急救援等教學(xué)訓(xùn)練模塊，每個模塊根據(jù)實際工作內(nèi)容的復(fù)雜程度和工作量的大小不同定制開發(fā)一個或多個虛擬三維仿真模擬場景，旨在盡可能真實的還原公共安全工作的真實環(huán)境和人物行為，讓參訓(xùn)者沉浸在高仿真的環(huán)境中，產(chǎn)生身臨其境的感觀體驗，從而達(dá)到最佳的教學(xué)實訓(xùn)效果。目前，公安院校在處置訓(xùn)練上存在較多問題，由于受現(xiàn)實訓(xùn)練條件限制，實訓(xùn)展開次數(shù)少，如果訓(xùn)練操作不當(dāng)還可能出現(xiàn)危險，如果運(yùn)用仿真系統(tǒng)實現(xiàn)模擬發(fā)生及處置全過程，可以實現(xiàn)訓(xùn)練者在場景中沉浸，并能運(yùn)用多種方法控制現(xiàn)場、處置事態(tài)，觀察處置中的變化過程，可以讓處置訓(xùn)練者體驗并學(xué)習(xí)到如何對各種處置環(huán)節(jié)和情形做出反應(yīng)，并且對處置結(jié)果進(jìn)行直觀評價。

（二）研究者理論研究

虛擬現(xiàn)實技術(shù)為治安學(xué)理論研究提供了特殊手段和方法，利用它可以為治安學(xué)理論進(jìn)行全過程研究，讓學(xué)者完全沉浸于計算機(jī)環(huán)境中的三維場景，充分表達(dá)學(xué)者構(gòu)想，并得到構(gòu)想形成的結(jié)果，獲得規(guī)律性的認(rèn)識。特別是一些難以記憶、掌握的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換成直觀性強(qiáng)三維圖形圖像，尋找各種治安現(xiàn)象之間的關(guān)系，更能理解和把握，達(dá)到研究目的。比如警察巡邏規(guī)劃和治安防控制w系建設(shè)研究。

（三）課程虛擬實驗

利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可創(chuàng)建一個基于計算機(jī)為核心的虛擬實驗平臺，利用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行技能訓(xùn)練、虛擬實驗，創(chuàng)設(shè)的虛擬環(huán)境的演示物可擺脫實驗室所需昂貴的器材，降低實驗成本，而實驗效果基本接近現(xiàn)實技能訓(xùn)練的教學(xué)效果。對于不具備現(xiàn)實條件開展訓(xùn)練的項目，也能在此環(huán)境實現(xiàn)。比如：對公共場所危爆物品處置，傳統(tǒng)的教學(xué)訓(xùn)練主要依靠講授和視頻展開，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)提供體驗公共場所危爆物品的處置現(xiàn)實環(huán)境，并將結(jié)果呈現(xiàn)以此檢驗科學(xué)性、合理性。

（四）治安實踐應(yīng)用

第9篇：虛擬仿真技術(shù)的特點范文

關(guān)鍵詞 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程；仿真技術(shù)；NS；民辦院校

中圖分類號：G642.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）21-0008-03

1 在教學(xué)中應(yīng)用計算機(jī)仿真技術(shù)的研究背景

國外研究現(xiàn)狀 20世紀(jì)60年代，仿真技術(shù)的概念被提出。1961年，G.W.Morgenhtler首次對仿真一詞作了技術(shù)性的解釋，為之后仿真技術(shù)的研究提供了基本概念和動力。華盛頓大學(xué)和美國西屋科學(xué)基金在1994年開展了第一次流動教學(xué)計劃，開著裝置有電腦三維虛擬設(shè)備的流動教學(xué)車行駛在華盛頓，為中小學(xué)生接受三維動畫虛擬教學(xué)提供服務(wù)。采用這種教學(xué)模式，使教學(xué)過程更加直觀化和形象化，使學(xué)生參與教學(xué)能力得到提高。當(dāng)前，仿真教學(xué)已經(jīng)在國外軍事、會計類等課程中得到廣泛應(yīng)用，構(gòu)建適應(yīng)不同對象的模擬訓(xùn)練課程體系。這種仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用起步早、效果良好，值得借鑒。

國內(nèi)研究現(xiàn)狀 目前，仿真技術(shù)集中在電子電氣領(lǐng)域、數(shù)控設(shè)計領(lǐng)域，主要將其應(yīng)用于高端設(shè)計、重大工程。雖取得較好的成績，但這種仿真技術(shù)開發(fā)的軟件、程序十分復(fù)雜，不適宜教學(xué)使用。這種應(yīng)用是在實驗室、虛擬環(huán)境中進(jìn)行的。如浙江大學(xué)已經(jīng)將其應(yīng)用到建筑工程方面的教學(xué)中，利用其進(jìn)行虛擬規(guī)劃和虛擬設(shè)計。這種仿真技術(shù)的應(yīng)用對學(xué)生理論要求較高，不適合民辦大學(xué)教學(xué)使用。

這種教學(xué)是以簡單的技術(shù)應(yīng)用為主。天津中德中學(xué)在具體教學(xué)實踐中，以虛擬儀器為基礎(chǔ)，在設(shè)備故障診斷教學(xué)中采用仿真技術(shù)。這種教學(xué)單方面注重學(xué)生對虛擬儀器的具體操作，缺乏對學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識的指導(dǎo)。

民辦院校教育要合理處理學(xué)歷教育和職業(yè)教育的關(guān)系，更好地滿足高等教育大眾化的要求，必須以培養(yǎng)社會需求的應(yīng)用型人才為主。結(jié)合時展，要求計算機(jī)類課程的教學(xué)必須滿足新時代應(yīng)用型人才培養(yǎng)的條件，而應(yīng)用型人才的培養(yǎng)注重的是知識的高效管理和應(yīng)用的特點，這就要求目前應(yīng)做的重點工作是計算機(jī)類課程的應(yīng)用。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程作為計算機(jī)專業(yè)的必修課，突破了現(xiàn)有的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式，通過使用仿真技術(shù)達(dá)到更好的教學(xué)效果，從而加速計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程由學(xué)到用的演變過程。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一門應(yīng)用性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，如何改革民辦高校的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式，研究創(chuàng)新型高效教學(xué)的理念與策略，就顯得十分迫切與必要。

2 基于仿真技術(shù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式構(gòu)建

該教學(xué)模式的研究思路 本文從陜西省幾所重點民辦院校實際需求出發(fā)，結(jié)合調(diào)查分析計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)現(xiàn)狀，從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的實證、實例入手，提出基于仿真技術(shù)教學(xué)的主要要素和提升策略，進(jìn)而形成一套完整、可行且適合民辦院校培養(yǎng)應(yīng)用型人才的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式改革策略。

該教學(xué)模式的研究假設(shè) 民辦大學(xué)的學(xué)生計算機(jī)基礎(chǔ)知識欠缺，采取傳統(tǒng)的教學(xué)方法顯然不能夠滿足目前的教學(xué)要求。經(jīng)調(diào)查，學(xué)生對現(xiàn)行的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)方式已產(chǎn)生一些不滿意的情緒，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的改革勢在必行?；谝陨蟽牲c原因，提出改革計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)方式的假設(shè)：1）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程“仿真”教學(xué)與學(xué)生可接受程度之間的關(guān)系；2）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程“仿真”教學(xué)與學(xué)生興趣之間的關(guān)系；3）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程“仿真”教學(xué)與學(xué)生獨立學(xué)習(xí)之間的關(guān)系；4）計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程“仿真”教學(xué)與各民辦大學(xué)對這種教學(xué)改革支持力度之間的關(guān)系。

該教學(xué)模式的構(gòu)建

1）根據(jù)學(xué)生的接受能力和課程的培養(yǎng)目標(biāo)，選擇效果較好的仿真技術(shù)。NS（NetworkSimulator，網(wǎng)絡(luò)仿真器）源于1989年美國加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)的REAL網(wǎng)絡(luò)模擬器，REAL能夠為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議機(jī)算法提供更好的環(huán)境，在對各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)和體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬時更加輕松。

2）仿真技術(shù)在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程中應(yīng)用的主要教學(xué)要素和教學(xué)策略。

①教學(xué)要素。針對課堂教學(xué)和實驗教學(xué)中師生的良好溝通過程，提出教學(xué)過程中的三大要素：教師、學(xué)生和教學(xué)資源。

②教學(xué)策略。

課堂教學(xué)3種策略。a.理論―仿真的“實例式”教學(xué)策略：教師將一些抽象的概念仿真為多媒體信息，使學(xué)生迅速理解概念。b.問題―探討的“探究式”教學(xué)策略：教師提供問題，之后積極引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行獨立思考、提問，并且對知識進(jìn)行延伸和拓展，在教學(xué)中需要發(fā)揮學(xué)生的主體作用，創(chuàng)建一個平等教學(xué)空間。c.課題―研究的“研究性”教學(xué)策略：教師設(shè)置一個有難度的主動探究課題，通過引導(dǎo)，使學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)。

實驗教學(xué)3種策略。a.仿真―實操的“循環(huán)式”教學(xué)策略：教師教與學(xué)生學(xué)，在仿真推演―實際操作―發(fā)現(xiàn)問題―再次推演仿真的循環(huán)過程中完成。b.故障―分析的“發(fā)現(xiàn)式”教學(xué)策略：學(xué)生能夠在故障中進(jìn)行學(xué)習(xí)，是培養(yǎng)學(xué)生研究能力、完成知識發(fā)現(xiàn)的一種學(xué)習(xí)方式。c.自學(xué)―指導(dǎo)的“啟發(fā)式”教學(xué)模式：是在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生獨立進(jìn)行學(xué)習(xí)的模式。

依據(jù)教學(xué)過程中提出的三大要素，使用提出的教學(xué)策略開展教學(xué)，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣與積極性，并有效結(jié)合仿真技術(shù)NS，獲得最佳的教學(xué)效果，從而形成最適合本地區(qū)民辦大學(xué)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的仿真教學(xué)模式。

3 基于仿真技術(shù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式的實施

根據(jù)學(xué)生、專業(yè)、學(xué)校的差異，結(jié)合計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程本身抽象難懂、實踐性強(qiáng)的特性，依據(jù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的培養(yǎng)目標(biāo)、各個層次學(xué)生的能力以及不同專業(yè)對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)目標(biāo)要求的不同，運(yùn)用仿真技術(shù)，結(jié)合上面所提出的教學(xué)模式的要素和策略，實施該課程的仿真教學(xué)模式。

課堂教學(xué)的實施 在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中設(shè)計的概念十分多，在進(jìn)行具體教學(xué)時，學(xué)生普遍反映網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與各層的協(xié)議的工作原理很難掌握。及時采用多媒體課件教學(xué)，學(xué)生依然感覺教學(xué)工作十分空洞，對知識難以全面進(jìn)行把握。如在實踐教學(xué)工作中進(jìn)行載波監(jiān)聽多路訪問/碰撞檢測教學(xué)工作時，雖然通過多媒體教學(xué)技術(shù)能夠進(jìn)行演示，在課程結(jié)束之后，學(xué)生表示可以明白沖突檢測和退避策略，但是采用這一技術(shù)究竟會對整個局域網(wǎng)造成什么的影響，學(xué)生的了解并不是很清晰。如果在進(jìn)行教學(xué)中使用NS進(jìn)行實際網(wǎng)絡(luò)模擬，不僅會使教學(xué)工作更加生動、形象，而且能夠極大提高學(xué)生對學(xué)習(xí)知識的理解程度，提高學(xué)生利用所學(xué)知識分析、解決實際問題的能力。

又比如在NS中提供了各種改進(jìn)的TCP版本的協(xié)議，其中包括TCP慢啟動、擁塞避免以及快速重傳和快速回復(fù)機(jī)制。在課堂教學(xué)過程中，可以通過利用NAM觀看數(shù)據(jù)報文和ACK報文的發(fā)送過程，使學(xué)生能夠觀察動畫窗口，同時能夠通過監(jiān)視窗口了解當(dāng)前數(shù)據(jù)庫報文和ACK報文的序號、窗口的大小以及隊列的長度等信息。在教學(xué)中，教師可以對仿真結(jié)果進(jìn)行分析，通過圖標(biāo)的形式對不同版本的協(xié)議進(jìn)行比較，使學(xué)生更加了解協(xié)議的工作原理。

實驗教學(xué)的實施 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)僅僅依靠課堂教學(xué)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足的，因此將實驗室教學(xué)工作作為補(bǔ)充。根據(jù)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的性質(zhì)和教學(xué)要求，主要的實驗課程內(nèi)容包括網(wǎng)線制作、局域網(wǎng)組建以及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的配置等，這些實驗都會受到實驗條件的限制。因此，在進(jìn)行具體實驗時，可以在實驗中安排一些仿真實驗，一方面可以有效彌補(bǔ)教學(xué)實驗條件不足的問題，另一方面可以使學(xué)生通過實驗對所學(xué)的理論知識進(jìn)行驗證。

實驗教學(xué)工作的步驟一般包括實驗準(zhǔn)備、實驗內(nèi)容安排、實驗過程、實驗結(jié)果分析與實驗報告。在實驗教學(xué)中，由于選擇NS以及不同學(xué)生呈現(xiàn)出來的不同特質(zhì)，教師必須提前對實驗進(jìn)行充分準(zhǔn)備。在實驗中涉及的NS模塊、相關(guān)協(xié)議參數(shù)以及實驗步驟等內(nèi)容，都需要詳細(xì)體現(xiàn)在實驗指導(dǎo)書中。在實驗中，針對不同學(xué)生的不同情況，可以指導(dǎo)學(xué)生將NS安裝到他們的實驗器械上，這樣可以方便學(xué)生在課外進(jìn)行實驗。在安排實驗內(nèi)容時，可以指導(dǎo)學(xué)生利用NS搭建網(wǎng)絡(luò)仿真平臺，直觀了解各協(xié)議行為，洞察其工作模

式；可以通過改變其協(xié)議參數(shù)，使學(xué)生認(rèn)識到不同因素對網(wǎng)絡(luò)帶來的不同影響。

如在教學(xué)中，當(dāng)完成網(wǎng)絡(luò)互連課程教學(xué)時，教師可以指導(dǎo)學(xué)生建立一個基于NS的網(wǎng)絡(luò)，并且積極了解不同路由協(xié)議的工作原理，還可以引導(dǎo)學(xué)生對各種路由協(xié)議的性能指標(biāo)進(jìn)行對比研究。在進(jìn)行實驗教學(xué)時，可以將全班學(xué)生劃分為不同的學(xué)習(xí)小組，將學(xué)習(xí)好的學(xué)生指定為小組長，帶領(lǐng)學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書的內(nèi)容共同完成實驗教學(xué)任務(wù)。在完成教學(xué)實驗之后，要求小組對實驗結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真分析和討論，并撰寫實驗報告。

通過一個學(xué)期的實施，進(jìn)行統(tǒng)計、分析調(diào)查結(jié)果；對仿真教學(xué)要素進(jìn)行分析；針對課堂教學(xué)和實驗教學(xué)中師生的良好溝通過程，提出教學(xué)過程中三大要素，即教師、學(xué)生和教學(xué)資源，有助于確定出建立教師、學(xué)生和教學(xué)資源三者之間良好的交互關(guān)系的基于NS仿真技術(shù)教學(xué)軟件的可靠性和有效性。經(jīng)過一個教學(xué)階段的試驗，根據(jù)學(xué)生的接受情況，最終形成實用的、基于NS仿真技術(shù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式。

4 基于仿真技術(shù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)模式的創(chuàng)新

1）鑒于仿真教學(xué)的快速發(fā)展，在計算機(jī)課程中應(yīng)用這一技術(shù)是必然的趨勢，但就我國現(xiàn)狀來看，主要應(yīng)用側(cè)重于國內(nèi)重點公辦大學(xué)及部分高職高專的個別專業(yè)，以民辦院校為對象進(jìn)行研究和應(yīng)用這一技術(shù)的教學(xué)模式較少。本課題正是以此為切入點，使得這一教學(xué)模式的發(fā)展更加全面。

2）在教學(xué)中以課程培養(yǎng)目標(biāo)為導(dǎo)向，把仿真技術(shù)與學(xué)生的理論學(xué)習(xí)和實踐學(xué)習(xí)相結(jié)合，讓學(xué)生快速理解抽象的理論知識，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率，并運(yùn)用于實際工作中，做到活學(xué)活用。

5 小結(jié)

在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，如何在教學(xué)活動中真實地展現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)場景，實施網(wǎng)絡(luò)行為，使教學(xué)課堂更加生動，使教學(xué)形式更加活潑，進(jìn)而提高學(xué)生在學(xué)習(xí)中的積極性和主動性，是當(dāng)前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)的重點。通過文中的分析發(fā)現(xiàn)，將NS仿真器和其開放接口應(yīng)用在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程教學(xué)中，使其作為一種輔助教學(xué)工具，通過與相應(yīng)的教學(xué)方法相結(jié)合，能夠取得更好的教學(xué)效果，革除傳統(tǒng)教學(xué)模式的弊端。同時對教師提出更多挑戰(zhàn)，一方面要求教師必須能夠熟練使用NS開發(fā)體系；另一方面要求其在教學(xué)中必須選擇合適的案例，并且在具體教學(xué)環(huán)節(jié)中要堅持循序漸進(jìn)的原則，如此才能取得更好的教學(xué)效果。

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