虚拟仿真技术的应用篇1

关键词：虚拟仿真软件；VMware；Routersim；计算机网络技术

中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)20-4926-02

TheApplicationofVirtualSimulationSoftwareinComputerNetworkingTechnologyCourse

YUANFan-hua

(NetworkCenter,ZheJiangOceanUniversity,Zhoushan316000,China)

Abstract:Allkindsofnetworkenvironmentisneededinteachingandexperimentalprocessofcomputernetworkingtechnologycourse.Wecanprovideconditionsforteachers'teachingandstudents'experimentbyusingvirtualsimulationsoftwarelikeVMwareandRoutersimecttosimulatevariousnetworkenvironment.

Keywords:virtualsimulationsoftware;VMware;Routersim;computernetworkingtechnology

计算机网络技术是大学一门实践性很强的课程。教师在教学的过程中需要一边讲解一边现场演示，才能使课程更直观形象，学生更容易理解；而学生也需要在网络实验室亲自动手操作，才能加深理解，吸收消化课堂所学的知识。但是，一般的普通多媒体教室没有条件搭建教师演示所需的各种网络环境；而建设专门的网络实验室需要花费大量资金，且很难满足众多学生同时实验的要求。因此，如何利用其他技术手段来辅助教师教学和帮助学生实验是任课教师和实验人员需要面对的问题。随着虚拟机技术和仿真软件的出现和大量成功应用，在计算机网络技术课程中引入虚拟仿真软件，是一个很好的解决前面所述问题的方法。

1使用虚拟机搭建网络环境

1.1虚拟机软件简介

虚拟机软件是指可以在一台计算机上模拟出若干台虚拟计算机系统，每台虚拟计算机可以单独运行互不干扰的操作系统，实现一台计算机“同时”运行多个操作系统，并能将这几个虚拟计算机连成一个虚拟网络的软件工具。在Windows平台中运行的虚拟机软件以微软的VirtualPC和威睿的VMwareWorkstation最为著名。其中，VMwareWorkstation的功能更为强大，应用更为广泛。

VMwareWorkstation是全球最著名的虚拟机软件厂商威睿（VMware）公司设计的专业虚拟机，可以虚拟现有的任何操作系统，而且使用简单，容易上手，其功能也非常强大。VMwareworkstation支持大部分的主流操作系统，如MS-DOS、Win3.1、Win9x/Me、WinNT、Win2000、WinXP、Win2003、Linux、FreeBSD、NetWare6、Solarisx86等。

VMwareWorkstation提供了一些虚拟设备和用这些设备联网的方法。这些虚拟设备包括虚拟交换机、虚拟网桥、NAT服务器、NAT适配器、仅主机适配器、DHCP服务器和虚拟机上的以太网适配器等。联网的方法有桥接模式、网络地址转换模式、仅主机模式和自定义模式。

1.2虚拟网络模式

VMwareWorkstation提供了四种网络连接方式。用户建立虚拟机后可以根据现实网络情况利用这几种模式方便地把虚拟机接入网络或组建虚拟网络。

1）Bridged（桥接模式）

桥接模式是将虚拟主机的虚拟网卡桥接到真实主机的物理网卡上。在这种模式下，虚拟主机直接与真实主机所在的网络相连，虚拟机和真实主机处于对等的地位，在网络关系上是平等的，没有主次之分。这时候的虚拟机就像是局域网中的一立的主机，它可以访问网内任何一台计算机，使用所有可用的服务，包括文件服务、打印服务等等。

2）NAT（网络地址转换模式）

在这种模式下，真实主机上的VMnet8虚拟网卡相当于连接到内网的网卡，物理网卡相当于连接到外网的网卡，而虚拟机本身则相当于运行在内网上的计算机，通过虚拟交换机VMnet8与主机相连。VMwareWorkstation自带的NAT服务器提供从真实主机的VMnet8虚拟网卡到外网的地址转换。此外，VMwareWorkstation还自带有DHCP服务器，为虚拟机提供DHCP服务。

3）Host-only（仅主机模式）

在一些特殊的网络环境中，如做病毒攻击实验时，为了不对真实网络环境产生影响，一般要求将真实网络环境和虚拟网络环境隔离开。这时就可采用host-only模式。在这种模式中，虚拟机之间是可以相互通信的，但所有的虚拟机构成的虚拟网络和真实的物理网络是被隔离开的。真实主机的虚拟网卡VMnet1通过虚拟交换机VMnet1与内网相连，没有地址转换服务，但可以使用DHCP服务。

4）Custom（自定义模式）

如果要设计更复杂的虚拟网络，可以采用自定义模式。在这种模式中，可以为每台虚拟机安装多块虚拟网卡，并可让每块虚拟网卡连接到VMware0~VMware9中的任何一个虚拟交换机上，所有连接到同一个虚拟交换机的虚拟机位于同一个虚拟网络中。

1.3构建虚拟网络

了解了VMware提供的虚拟设备和联网的原理就可以根据需要组建不同的虚拟网络。以WindowsServer2003服务器的配置实验为例，只需要在一台真实主机中安装好虚拟机软件VMwareWorkstation，然后安装两台虚拟机就可以很容易地利用VMwareWorkstation搭建好实验所需的网络环境。拓扑图如图1所示。

虚拟仿真技术的应用篇2

Abstract：Decorativeconstructiontechnologyisthecoreofprofessionalcoursesindecorativeartdesign.Ithasrichcontentandstrongpracticality.Thetraditionalteachingmethodsarelimitedbyvariousconditions，studentscannotmastertheconstructionprocessandcharacteristicsofdecorationengineering.Sothevirtualsimulationtechnologyisappliedtotheteachingandpracticeofdecorationconstructiontechnology.Iteffectivelysolvesthedeficiencyoftraditionalteachingmethods，improvesthestudents'learningeffectivenessandefficiency，cultivatesthestudents'abilityofinnovationandpracticeandeffectivelyguaranteesthecurriculumteachingqualityofthedecorationconstructiontechnology.

P键词：虚拟仿真；装饰施工技术；教学应用

Keywords：virtualsimulation；decorationconstructiontechnology；teachingapplication

中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1006-4311（2017）13-0211-02

0引言

近几年，虚拟仿真作为一种新型媒介，已广泛应用到各个领域。目前很多高职院校都在探索研究将虚拟仿真技术与实践教学有效的相结合，提高教学质量，国家教育部在《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》中也提出在教学中要充分利用现代信息技术开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。虚拟仿真技术已在城市规划、机械工程、旅游等多个专业教学上开始应用于实践，并取得一定成效，但在建筑装饰施工技术教学中的应用还在初级的探索阶段。本文以装饰艺术设计专业为研究对象，将传统教学与虚拟仿真教学相融合，以解决《装饰施工技术》课程施工工艺理论教学枯燥、校内实训室设备更新慢，校外实训基地受工期影响、存在安全隐患等问题，以此提高该专业教育教学现代化、信息化水平，从而培养全面发展的高素质技能型人才。

1《装饰施工技术》课程教学的现状

高职院校装饰艺术设计专业开始的《装饰施工技术》课程，多采用传统的课堂理论教学和到校外实训基地参观相结合的教学模式，但这种教学模式因理论教学单一化、外出参观存在危险性、交通安全因素等限制，并不能产生良好的教学效果，其主要表现在以下几个方面：

1.1学生兴趣难以持久

《装饰施工技术》课程是一门实践性非常强的课程，具有涉及面广、知识更新快的特点，但教师往往采用传统教学模式，如对照施工图、节点详图进行讲解，而学生缺少对图纸的理解能力和对三维空间想象能力，导致学生很难理解现场施工的全过程，学习起来难度较大，久而久之对本门课失去了学习兴趣。

1.2实践课程安排不方便

教师授课一般按教学大纲制定的进度完成，校外实训场地施工进程和教学时间相冲突，常常出现工期和上课时间无法同步的情况。装饰施工工艺流程讲究完整性和连续性，学生没有足够的时间到施工现场将整个施工流程完整学习，只能根据教学进度的安排接受片段学习，无法感受施工全过程，对施工工艺还停留在了解层面。其次，校外实训场地接待学生观摩人数非要有限，如家装工程现场场地较小，没有办法接待50人次的教学班，而且施工现场存在不定的完全隐患，学生工程现场经验不足和安全意识的相对薄弱，出于学生安全考虑，很多工程项目负责人不愿意接待学生观摩学习。

1.3实训室建设要求较高

现在目前高职院校都大投入的建设校内实训室，装饰艺术设计专业多建立材料实训室和构造实训室，对于施工实训室的建立多是购买一些常用装饰施工机具和设备，但由于建筑材料日新月异，装饰机具和设备也要随着更新淘汰，学校投入经费有限，校内实训室设备往往跟不上技术发展，使校内实训室不能发挥很好的作用。

虚拟仿真技术的应用篇3

关键词虚拟技术园林实训教学

AbstractThispaperanalyzestheadvantagesofVirtualRealityinLandscapetrainingteaching.ProposetheconditionsandassumptionsoftheVirtualRealitytrainingbaseconstruction.Fromtheperspectiveofcurriculumsystem，ExploringVirtualRealityinLandscapePracticeTeaching.Objectistoprovidenewideas，newapproachesandnewdirectionsfortheLandscapePracticalTeachingreformofTechnicalCollegeEducation.

Keywordsvirtualreality；landscapearchitecture；practicalteaching

虚拟现实技术（VirtualReality），简称VR，是利用电脑模拟产生一个三度空间的虚拟世界。这种技术的特点在于，能产生一种人为虚拟的环境，为用户提供视觉、听觉和触觉等感官的模拟，通过交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真，使用户沉浸到该环境中。随着数字化进程的不断加速，电脑多媒体技术的飞速发展和广泛应用，虚拟现实技术也逐步走进课堂。教育部文件中明确指出高等职业教育要大力推行工学结合，突出实践能力培养，改革人才培养模式，其中实验、实训、实习是3个关键环节。①

1虚拟仿真技术在园林实训教学中的优越性

园林是一门综合性学科，它运用植物、水体、木材、石材、不锈钢等多种材料，通过改造地形，筑山、叠石、理水，种植树木花草，营造建筑和布置园路等途径创作，同时吸收文化、历史等人文内容，并结合特定环境创造出形态各异的美的空间。这就需要园林设计师具有高度丰富的想象力和时空观，因此虚拟现实技术在现代园林设计中具有重要的作用。②由于虚拟仿真技术的情境性、交互性和多感知性等特点，其在园林实训教学中同样也具优越性。

1.1情景性

利用VR技术可以虚拟建立园林景观，展现园林丰富的景观内容。例如，植物的色、香及季相变化，景观亭子的造型、材质、大小，经典的古典园林空间，居住区小区园林环境空间，甚至大型森林公园的整体环境展现。学生可以不出教室，就获得与亲临真实场景一样的体会，在空间中随意游走，从而充分感受园林景观中的色彩、光影和动静变化，从而丰富感性认识，加深对空间场景的理解。

1.2交互性

首先，在实训教学阶段，教师可以运用虚拟仿真平台实现对学生的管理和指导。例如教师登录虚拟实训平台，根据实训课程要求先对实训内容进行相应的理论讲解，然后通过互动平台学生实训的目的、内容、计划、流程、具体要求和注意事项。其次，学生在听教师讲解完理论知识后，可以根据自己掌握到的知识进行在线练习，完成一定量的练习后才可以进行相应技能的在线测试。最后，师生之间、学生之间也可以通过虚拟实训平台进行交流和互动。学生在实训过程中如果遇到困惑和问题都可以随时咨询老师或者与其他同学讨论解决，加强师生间的互动交流，同时也提高了学生之间的团队协作能力。

1.3创造性

通过使用VR技术可以发挥学生的主观能动性。在亲身体验三维空间的同时，学生可以实时进行可视化编辑，调整三维空间场景、调整模型的大小、材质、空间位置，对不同场景效果进行推敲和比对，从而激发学生的创造性思维。

2园林专业虚拟仿真实训基地建设的相关支持条件

2.1虚拟仿真实训基地建设所需的硬件设备

为了实现虚拟显示的沉浸特性，必须具备人体的感官特性，包括视觉、听觉、触觉、味觉、嗅觉等。因此建立虚拟仿真实训室，首先需要虚拟现实技术领域相关的硬件设备。F阶段虚拟现实中常用到的硬件设备，大致可以分为四类。（1）建模设备，如计算机和3D扫描仪；（2）显示设备，如虚拟现实头盔，双目全方位显示器，CRT终端-液晶光闸眼镜，大屏幕投影-液晶光闸眼镜，CAVE洞穴式虚拟现实显示系统等。（3）声音设备，如三维立体声和语音识别。（4）交互设备，如数据手套，力矩球，操纵杆，触觉反馈装置，力觉反馈装置，运动捕捉系统，机械式运动捕捉，声学运动捕捉等。

2.2虚拟仿真实训平台所需的软件技术

虚拟仿真实训平台的搭建还需要有相关软件技术的支撑。包括以下几种：

（1）虚拟仿真实训教学管理系统：针对在线教育而研发的管理后台，可以让老师和学生进行实时交流。其功能需要有通过权限号和密码登录，分管理端和客户端。包括个人信息中心、教学管理、教学资源库、翻转课堂、实训任务、仿真实训等模块。

（2）虚拟仿真实训识图与构造软件：将二维图纸与三维模型对应展示，完成对一些建筑小品、构件大样、植物种类的细节进行展示。利于初学者克服对于二维表现抽象思维的不理解，帮助学生培养空间想象的能力，使学生构思得以在实时生成的三维世界中充分发展，协助教师完成课堂识图教学。

（3）虚拟仿真园林规划和设计软件：软件需具备相关的绘图功能，如设置坐标，添加设计素材图库，绘制图框等。此外，软件还需具备兼容功能，支持AutoCAD，3Dmax，Sketchup，Photoshop等相关设计软件。

2.3专业软件技术团队与园林专业教师合作建立数字库

为了使虚拟仿真实训平台更能切合园林专业的实训教学体系需求，园林专业教师需要参与配合建立数字库系统。首先，园林专业教师需搭建虚拟仿真实训课程体系，根据课程需要提出数字库所需要的各种素材。例如，提供景观建筑小品实训课程中所需要的各类亭子、花架、景墙的相关设计图纸。其次，由专业的软件技术团队提供技术指导和支持，将二维图纸素材变成三维虚拟仿真实训素材。最后，搭建分类数字库系统，用户可以在使用中随时能方便地提取任意模型素材。

3园林实训实践中适用虚拟技术辅助教学的课程

园林虚拟仿真实训系统具需要根据针对专业特色进行开发，为园林实训提供一种交互性教学和实训性体验环境，协助教师完成课程教学与实训。老师可以通过虚拟技术来深化教材内容，学生可以通过虚拟技术软件完成相应的实训操作。虚拟仿真实训系统的开发需要具有良好的延续性、实用性、可操作性和开放性，使其功能可适用于园林设计类、园林工程类以及一些专业基础类课程的实训环节。

3.1设计类课程实训

设计类的课程实训包括园林规划设计课程实训，居住区景观设计实训，景观建筑小品设计实训等。传统的园林设计教学在课堂上无法实现从各个空间角度去鉴赏、剖析园林案例及体验园林景观设计的全过程。③而虚拟仿真实训平台可以在课堂上虚拟展示出案例场景，可以实现无需走出课堂学生就能亲身体验和考察成功案例，实现让学生身临其境地“进入”园林，从任意角度w验设计作品，充分感受园林的空间、色彩、尺度、材料、肌理、质感甚至声音。例如，景观建筑小品实训课程中，学生可以通过虚拟实训平台，将自己设计的成果建立成为三维的立体模型，让学生直观感受自己的设计方案，从空想的平面图纸直接实现虚拟的模型，学生可以直观感受建筑小品造型、构造、材质、体量和空间，从而增加学习兴趣，提高设计能力，培养应用型设计人才。又如，在居住区景观设计实训课程中，虚拟仿真实训系统设置有专门的居住区场地模块。学生可以根据自己的设计构想，在虚拟仿真的场地中通过改造地形，放置园林建筑小品模型，放置园林植物模型等手段去进行空间设计实训。在视角的选择上，还可以根据需要进行选择，如人视步行、匀速车行、甚至鸟瞰飞行等不同运动方式和速度从不同角度去体验。例如，在园林规划设计实训课程中，学生可以选择鸟瞰视角，从空中看到全局的设计景观，从整体角度分析规划设计的可行性和合理性。

3.2园林工程类实训

园林工程施工课程对学生动手能力要求很高，需要进行大量的实训训练。而工程类的某些施工现场含有一定的危险系数，不适合还没熟练掌握施工技能的学生直接到去现场实训。虚拟仿真实训系统能提供真实的360度全方位三维施工现场模型场景，提供给学生进行模拟操作的实训场地，使学生身临其境，模拟相应的工作角色，为学生将来到现场实习打下良好的基础。同时由于真实性强，学生对于遇到的问题也会产生较强的求知欲，提高学习的兴趣，自觉练习施工技巧操作，从而能更好更扎实地掌握各项操作技术。

学生可以像玩游戏一样进行各种实训通关。首先，由教师先启动虚拟动画进行技能示范演示，向学生讲解和展示每个实训技能操作的内容、步骤和要求，使学生对实训任务有直观的了解。然后，学生通过反复操作练习，熟悉并掌握某个施工流程和技术要点进行通关检测。学生在进行通关检测实训中，每通过一关即是完成一项实训作业，评价系统会自动对每项操作进行打分，分数需要达到设定值以上，才能晋级下一个实训任务。以驳岸施工实训为例，学生可以使用皮尺、石块、铁锹、碎石、石灰、水泥、砂石等工具模型，先通关“测量放线”关卡，才能晋级下面的“挖槽”、“夯实基础”、“浇筑基础”、“砌筑岸墙”等关卡。最后，系统会对学生总体的实训情况进行评价，教师通过启动互动交流平台，指导和解决学生在实训时遇到的问题。例如哪些同学的动作不标准，哪些同学操作的步骤出现错误，哪些同学所选用的材料有误等问题，都能通过互动交流平台指出。同时，老师一方面可根据学生实训反应出的问题，如某些触控界面指示不清，某些色彩和实物反差较大，某些预设步骤可控性不强等，对相应的模块进行调整和改进；另一方面，教师可与时俱进地在模块中添加新技术或是新材料使之与现行的施工程序和行业规范保持一致，保证学以致用，提高模拟效果。

3.3专业基础类课程

园林制图与识图属于专业基础类课程，课程内容中轴测、透视、投影等占有很大比例，相对于其他专业课程来说比较枯燥乏味。虽然现今课堂已经使用PPT和FLASH等多媒体教学辅助，但是其给出的形体直视图方向单一，不能进行多方向观察，也不能进行现场实时编辑修改，精度效果仍然不能满足教学要求。虚拟仿真实训平台设置的课程实训系统，可以根据教材章节划分模块内容，如绘图基本知识、投影基本知识、轴测图、透视图、剖面与断面、施工图绘制、构造识别等。使用虚拟仿真实训平台，可以通过点击平面图纸来对应三维模型，每个模型都可以任意变换观察角度和形状，随意拆分叠加和剖切，并且生成对应的二维图纸。实训系统数据库中内置大量的建筑构建模型，通过点击能读取构造知识点及相应的制图规范，模型界面和图纸界面可以相互转换进入或是同时打开对比，大大提高学生对制图规范的记忆能力以及空间思维能力。

4结语（下转第129页）（上接第102页）

科技在飞速发展，技术也在完善，园林专业需要紧跟时代的步伐，园林实训课程要不断改革创新，探索一种新的教学模式，调动学生的主观能动性，培养学生成为有创新意识、有过硬专业技术的人才。

注释

①耿晓东，戴群，丁小晏.虚拟实训在园路工程施工课程实践教学中的应用[J].现代农业科技，2013（9）：328-331.

虚拟仿真技术的应用篇4

1虚拟仿真技术能创造情景教学，充分调动学生学习的积极性

情景教学法是适合中职院校学生的一种教学方式，提升学生的学习兴趣，使学生可以更快的融入到课堂教学中，情景的设计可以和实际情况相结合。虚拟仿真技术就是实现可以在课堂上给学生模拟真实环境的平台，培养学生的实际操作能力，改变目前只能进行理论教学的现状。

电子技术教学中更多是进行电路的教学，虚拟仿真技术可以有效的将真实的电路工作情况给学生呈现出来，让学生可以亲自观察所有复杂的电路情况。使教学不再局限于苦思冥想的抽象理论教学中，而是能够更直观、更明了在虚拟平台上给学生展现出来，让学生直白的理解理论知識。例如利用flash动画将PN结的多子的扩散和少子的漂移直观的表现出来，以利于学生对PN结概念、形成过程以及导通条件的理解。

再如将电子技术教学中放大电路的电阻、电容、晶体管、电源通过虚拟技术multisim模拟出来，再采用multisim里模拟测量工具直观的测出电压、电流的关系，从而更好地理解晶体管的放大、饱和、截止，以及放大电路三种组态。有了直观的呈现，学生就会产生学习积极性，学习积极性得到提高就解决了学习的根本问题。

2虚拟仿真技术能架起理论与实践相结合的桥梁

课堂上学生的参与度直接影响着课堂气氛，虚拟仿真技术可以让学生有身临其境的感觉，让学生更主动的参与课堂教学，对知识的掌握更加牢固。中职院校进行电子技术教学时的重点就是电路教学，可以利用虚拟技术将实际的电路操作台在课堂上模拟出来，让学生可以真正的动手将电路中出现的各种问题进行解决，从实际操作中掌握知识点、理解理论知识，将理论教学和实践教学相结合，使学生毕业后更容易接手实际工作，达到出校园就有能力进入社会的培养目标。

3虚拟仿真技术中穿插小组探讨式教学，更有利于学生创造力的培养

探讨式教学可以培养学生的思考能力和自主学习的能力，电子技术教学仅仅依靠教师是不够的，更多的是需要学生自己进行探索，将教师讲授的知识自己实践、验证之后才能更好的掌握，虚拟仿真技术在课堂上的应用就是给学生提供一个自主学习、合作学习探讨的平台。

电子技术教学中对电路的分辨是所有教学的基础，对于电路的理解和学习，可以让学生以小组的形式利用仿真虚拟技术系统来进行自主学习，找到各种电路图之间的区别，加深学生的记忆，从而更好的掌握对电路图的分辨能力。例如同一个电路各组件可以有不同的取值，让学生一小组讨论各取值之间的理论情况，通过Multisim等仿真技术加以验证。

再例如让学生通过学习整流电路理论的学习，各自设计整流电路，最后在Multisim实现出来，以小组的形式讨论谁的设计更成功，成功了，成功在哪？失败了，错在什么地方。通过小组的探讨，与其他同学设计结果的对比，学生能找到自己的问题所在，从而更好地培养学生的创造力。

而且虚拟仿真不需要耗材，在虚拟仿真软件上面可以随意设置原件参数，也不会把设备烧坏，这样更有利于学生大胆的尝试和创新。

4应用虚拟仿真技术存在一定的挑战

目前虚拟仿真技术并没有在所有院校的电子技术教学中得到应用，主要原因就是没有专门的教师对这项技术进行学习，还无法完全掌握这门技术以便应用到实际教学中，因此，想要更好的应用虚拟仿真技术，首要条件就是要在学校内组建一支教师队伍专门进行该技术的研究学习，熟练掌握是基础，还要有能力对其他教师进行指导，使虚拟仿真技术在电子技术教学中得到普及。进行电子技术教学的教师更应该积极主动的进行学习，使课堂教学的气氛更加轻松愉快，学生的学习效果得到提升。

5虚拟的模拟操作应该与实际操作结合起来进行教学

虚拟仿真技术虽然可以在课堂上让学生体会实际操作的感觉，但是却不可以完全代替实际操作，因为模拟操作系统是人工设置的，很多实际操作中会出现的情况在虚拟系统中并不能够完全体现，所以仿真虚拟系统的应用在电子技术教学中只是起到了辅助作用，实际的操作练习也是很重要的，绝不可以将实际操作的重要性忽略掉，而是应该将两者的优点结合起来，进行综合教学，有效的提高学生的电子技术操作水平。

6结束语

我国科技的进步发展在中职教学中得到了充分的体现，尤其在电子技术的教学上更是有着很大的意义，虚拟仿真技术在中职的电子技术教学中得到应用是提升学生实际操作能力的途径之一，使学生未来适应工作的能力得到加强，让学生走出校园就可以得到企业单位的认可，增加学生的就业概率，使学生在竞争力极强的社会上更容易站稳脚跟，获得更大的发展机会。

参考文献：

[1]陈闽蜀.虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用分析[J].兰州教育学院学报，2015（03）：111-112.

[2]徐冬冬.中职电子技术教学中虚拟仿真技术的运用[J].大东方，2016（04）：195.

作者简介：李承玉（1983-），男，云南保山人，讲师，理学学士，研究方向：电气自动化。

虚拟仿真技术的应用篇5

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（VirtualRealityPlatform，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

[1]尹湛华，朱海洋.虚拟仿真技术在高职实践教学中的比较优势[J].南昌高专学报，2008（08）

[2]王岚等.虚拟实现EONStudio应用教程[M].天津：南开大学出版社，2007

虚拟仿真技术的应用篇6

[关键词]虚拟现实仿真医疗情境应用

伴随着经济、社会的发展，医院已从单纯医疗疾病的场所逐渐演变为集诊疗、保健、预防、康复、科研与教学等多项功能的综合场所。现实中的医院在集多项功能于一身的前提下，如何协调好各项功能之间的关系？同时，在医学教育模式转变，医学教育规模迅速扩大和病患维权意识不断增强的大环境下，如何缓解医疗资源与社会需求之间的矛盾？优化医疗环境，实现以人为本的现代化管理理念，营造和谐、温馨、人性化的医疗环境，满足现实社会对医院不断上升的期望值已是大势所趋。计算机虚拟现实技术的发展，使仿真医疗情境的实现成为可能。仿真医疗情境可以辅助临床医学教育、开展临床技能培训与考核、实现远程医疗等，这在一定程度上可以缓解临床医学教育与医疗资源紧张之间的矛盾，优化医疗环境，促进现代化医院的和谐发展。以下将探讨基于虚拟现实技术的仿真医疗情境在现实中的应用。

一、虚拟现实技术简介

虚拟现实（VirtualReality，简称VR）是近年来计算机领域出现的高新技术。它综合了计算机图形学、仿真、多媒体、人工智能、网络、并行处理和多传感器等多项技术，利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身临其境一般，可以及时、没有限制地观察三维空间内的事物。

GrigoreBurdea和PhilippeCoiffet在《VirtualRealityTechnology》一书中指出，虚拟现实具有三个最突出的特征，即“3I”特征：沉浸感（Immersion）、交互性（Interactivity）和构想性（Imagination）。沉浸感是指用户感到作为主角存在于虚拟环境中的真实程度。为了实现该特征，必须首先获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，将获取的三维数据输入计算机，利用环境建模技术建立仿真医疗情境。其次，交互性是指用户通过使用专用设备，如跟踪球、头戴式可视设备、数据手套等，对虚拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度(包括实时性)。而构想性则强调该技术应具有广阔的想象空间，不仅可再现真实存在的环境，也可以实现客观不存在甚至是不可能发生的环境。

虚拟现实技术的“3I”特征在仿真医疗情境中都有所要求。例如在虚拟手术系统中，为了实现良好的沉浸感，可把立体视景镜、超级电脑和巨型屏幕影像结合起来，为操作者提供一个极具真实感和临场感的手术环境。操作者通过佩带一个头盔显示器就可以看到一个虚拟的人体立体视图，该虚拟人体具有正在工作的肌肉骨骼系统和完整的器官系统，因而它能向真实的人体一样具有生命力。而为了实现虚拟环境中的手术操作，外科医生需要戴着数据手套，拿着虚拟手术刀，并配备位置跟踪定位装置，这样便可以精确地跟踪人体的运动和位置，以及医生和虚拟病人之间的手术动作。而构想性对于虚拟手术系统的应用也是非常重要的。在现实世界中，医学生很难有机会接触到一些罕见的疑难杂症，而借助虚拟现实技术，可以在虚拟人上生成各种各样的病症，来帮助医学生进行医疗训练。

作为一种新兴技术，虚拟现实已广泛应用于军事、教育、医学、产品设计、科学可视化、训练、建筑、娱乐等各个方面。其中，虚拟现实在仿真医疗情境中的应用具有十分重要的现实意义，利用该技术可建立模拟病人和模拟临床的场景，代替现实医疗情境进行临床教学和实践，这在一定程度上缓解了医疗资源的紧张，优化了医疗环境。

二、仿真医疗情境在现实中的应用

1.临床医学教育

传统的临床医学教学模式是在临床教师的指导下，在现实的医疗环境中，将病人作为直接的教学对象，培养医学生采集病史、体格检查、临床诊治、技能操作等临床实践能力。但随着《中华人民共和国执业医师法》的出台和患者自我保护意识的不断增强以及对医疗结果期望值的升高，导致医学生临床实践活动和临床技能训练的机会明显减少。此外，伴随着医学教育规模的迅速扩大，医学生人数的增加和有限的临床见实习教学资源的矛盾日益激化，与理论教学相比，临床医学教学资源紧缺的状况日益突显。上述两个问题已成为困扰现代医学教育发展的难题，传统的临床医学教育体系已经不能适应高等医学教育以及继续医学教育发展的需求。

为了解决上述难题，可运用计算机虚拟现实技术，将一些常见病、多发病的症状体征设定为参数，结合虚拟人体模型，建立仿真医疗情境。在仿真医疗情境中，医学生可以在理论学习的基础上增强感性认识，提高教学效果。针对毕业后以学习新理论、新知识、新技术、新方法为主的继续医学教育，仿真医疗情境同样可以为在职医务人员不断提高专业工作能力和业务水平提供帮助。仿真医疗情境的优越性和教学效果是不可估量和不可比拟的。以仿真医疗情境替代现实医疗情境，正逐渐成为我国临床医学教学改革中具有广泛应用前景的教育模式。

2.临床技能培训与考核

临床技能可谓临床医师的“看家本领”。针对医学生与资历浅的临床医师的临床技能培训是临床医学教育的一项重要组成部分。基础的临床技能包括：询问病史、体格检查、诊断鉴别诊断、骨穿、胸穿、腹穿、腰穿、无菌术、铺巾、切开、缝合等。运用虚拟现实技术，将上述一系列临床技能操作的标准流程编成程序，然后与虚拟人体模型相结合，技能培训对象可以在近似“标准化病人”的数字仿真人体模型上得到统一标准化的临床技能训练。

1998年6月26日通过的《中华人民共和国执业医师法》，明确规定“国家实行医师资格考试制度”。我国自1999年开始实施医师执业考试。执业医师考试采用了理论知识考试和临床技能考试二种方式。临床技能考试选用经过改良的多站考试法。部分高等医学院校参照执业医师临床技能考试，也设立了临床技能多站式的毕业技能考核。建成的仿真医疗情境可以为上述临床技能的考核提供统一、标准化的临床技能考核情境。

3.远程医疗

远程医疗是指通过计算机技术、通信技术与多媒体技术，同医疗技术相结合，旨在提高诊断与医疗水平、降低医疗开支、满足广大人民群众保健需求的一项全新的医疗服务。目前，远程医疗技术已经从最初的电视监护、电话远程诊断发展到利用高速网络进行数字、图像、语音的综合传输，并且实现了实时的语音和高清晰图像的交流，为现代医学的应用提供了更广阔的发展空间。本文所探讨建立的仿真医疗情境，为远程医疗的实现提供了现实技术支持。虚拟现实技术与网络技术结合，可以使得医生亲自对远程的患者进行治疗。例如远程手术是利用虚拟现实技术将远程传送来的图像仿真成手术场景，手术医生在此场景下进行手术操作，传感器将医生的操作控制信号传送到手术目的地，控制手术目的地的手术机器人或机器手完成手术。2003年，海军总医院神经外科中心与沈阳医学院附属中心医院已联合完成了l例远程遥控机器人立体定向神经外科手术。

综上所述，虚拟现实技术是具有广阔应用前景的高端技术，从理论上来讲，它可用于医学领域的各个方面，但由于技术水平的限制，目前的应用还很有限。我国的虚拟现实技术起步较晚，但随着国家对虚拟现实技术投人加大，以及信息高速公路的建设，可以预料基于虚拟现实技术的仿真医疗情境将在医学上有更加广泛、更加深入的应用，这必将给医疗事业带来重大的变革。

参考文献：

[1]百度百科.虚拟现实技术[EB/OL].

[2]罗伟，李珊珊，蔡宇，魏晓峰.虚拟现实技术在医学临床教学中的应用[J]．中国误诊学杂志，2008，8（16）：3873-3874.

[3]郭红，柏健鹰，吕伟等.虚拟手术系统对外科学实践教学的作用探讨.西北医学教育，2009，17(04)：822-823.

[4]郭劲松，张东华，薄红，周晋，李为民．临床技能模拟训练中心的建立和实践探索[J]．中国高等医学教育，2006，(10)：77-79.

[5]百度百科.远程医疗[EB/OL].