虛擬仿真技術論文

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虛擬仿真技術論文范文第1篇

【摘要】隨著時代的發(fā)展，科技的進步，虛擬仿真技術在實訓教學中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術的應用可以有效地提高教學的質(zhì)量和效率。本論文通過闡論虛擬仿真實訓系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術的應用領域和發(fā)展趨勢，從而研究它的價值和市場經(jīng)濟效益，并探析了虛擬仿真實訓系統(tǒng)開發(fā)的技術在實訓教學中的應用。

【關鍵詞】虛擬仿真技術/平臺；虛擬仿真訓練系統(tǒng)；實訓教學

一、虛擬仿真實訓系統(tǒng)的三維建模技術及軟件研究

虛擬仿真系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)在它可以讓使用者借助于專用的視、聽、觸覺等具有感知功能的設備，進入仿真系統(tǒng)制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環(huán)境中的人和物體進行實時交互，從而感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對象，最終達到身臨其境的效果。它的組成主要是把計算機作為主要的部分，其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術構(gòu)建起一個逼真的虛擬系統(tǒng)。從它的組成部分和應用程序來看，虛擬仿真實訓系統(tǒng)對三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應當對其進行重點研究。虛擬仿真實訓系統(tǒng)在工業(yè)機器人上的應用設計主要是利用三維建模軟件，通過虛擬現(xiàn)實標準語言建立虛擬環(huán)境中的實體模型表現(xiàn)出來，最后通過描述它們之間的結(jié)構(gòu)關系，快速、真實地顯示三維虛擬工業(yè)機器人，并為工業(yè)機器人控制系統(tǒng)提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓系統(tǒng)的三維建模技術及軟件研究，來發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術的優(yōu)點和研究其未來的發(fā)展方向。

Maya軟件是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，通過對Maya軟件的運用，能夠使虛擬仿真實訓系統(tǒng)在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質(zhì)，調(diào)節(jié)出仿真的角色動畫，使其得出更加真實的效果。這是因為Maya軟件不僅僅包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還能夠和世界上最先進的建模、數(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術相結(jié)合，使得虛擬仿真實訓系統(tǒng)所創(chuàng)造出的畫面更加真實有立體感。

二、虛擬仿真技術在各領域內(nèi)的作用

隨著科技的發(fā)展，虛擬仿真技術在一些高科技等高端領域的地位越來越凸顯出來，地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動互聯(lián)網(wǎng)的應用與開發(fā)、手機游戲設計及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價值更為突出。

Maya軟件是虛擬仿真技術的一種，它應用的對象是專業(yè)的影視廣告，角色動畫，電影特技等。它能夠在工作的過程中展現(xiàn)的比較靈活，易學易用，制作出動畫的效率非常高，渲染出畫面的真實效果比較強，它對畫面中角色動作的捕捉尤為清晰，與畫面角色的綁定的聯(lián)系性也十分緊密，是虛擬仿真實訓系統(tǒng)中一個比較不錯的系統(tǒng)軟件。MAX軟件它最開始的應用是在電腦游戲中的動畫制作，后來又進一步的開始參與影視片的特效制作，MAX軟件還被廣泛地應用于廣告、影視、工業(yè)設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域，也就是虛擬仿真實訓系統(tǒng)當中。它強大的立體三維功能被新媒體、影視動畫、游戲動畫等領域廣泛運用。

三、虛擬仿真技術為機器智能實驗課帶來的好處

虛擬仿真技術的應用為現(xiàn)代化的社會帶來了許多的方便，讓機器實驗課、項目實訓的智能科學與技術專業(yè)實驗教學越來越豐富化。虛擬仿真技術的應用可以有效地提高教學的質(zhì)量和效率。通過對虛擬仿真技術的應用，使得上級和下級、老師和學生的客戶信息以及實訓項目、實訓指導、模擬操作、技能測評等等的信息存儲在管理信息庫中，與此同時，上級和下級或是老師和學生之間就可以通過客戶機對下級或者學生之間的實訓進行遠程的指導與管理。

隨著時代的發(fā)展，科技的進步，虛擬仿真技術在在現(xiàn)代職業(yè)技能教學中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術的不斷完善和發(fā)展，將為機器智能實驗課等實訓課程帶來更多的方便和益處。由于它能夠為人們提供一種高級的人機接口，具備交互性、想象性、沉浸性等特點，所以它主要的應用領域在政府、企業(yè)、學校等這些需要實訓學習環(huán)境的地方。

四、虛擬仿真實訓系統(tǒng)的應用領域和發(fā)展趨勢

作為一項新興的科學技術，虛擬仿真技術還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當中，其發(fā)展趨勢呈一個不斷上升的大幅增長的趨勢。從目前來看，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術對于職業(yè)教育實踐性教學環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決，因此虛擬仿真技術正在與教育、培訓等領域不斷地相適應和匹配。

其次，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經(jīng)認識到了虛擬仿真技術對于職業(yè)教育實踐性教學環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學校、教師都認識到了虛擬仿真技術對于職業(yè)教育實踐性教學環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。例如：虛擬仿真技術對計算機及相關硬件的要求比較高，但是這些方面的發(fā)展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術的需要，虛擬仿真軟件數(shù)據(jù)是一個龐大的數(shù)據(jù)庫，三維立體仿真軟件的應用對顯卡和顯示器等也有很高的要求，也就是說，虛擬仿真系統(tǒng)對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關硬件的發(fā)展有一個更高的要求。最后，教學類虛擬仿真軟件的質(zhì)量還有待提高、對虛擬仿真技術的研發(fā)標準也不統(tǒng)一和對虛擬仿真技術應用不夠廣泛等等，這些都是需要發(fā)展改善的地方，也是未來虛擬仿真技術發(fā)展的一個大的趨勢。

五、虛擬仿真實訓系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟效益

虛擬仿真實訓系統(tǒng)作為一個高端的科技系統(tǒng)，對政府、企業(yè)、學校等的發(fā)展，起到了至關重要的作用，并為其創(chuàng)造了更大的價值。同時虛擬仿真技術的不斷發(fā)展，也在打開了市場，擴大了市場份額的同時為市場創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟利益。

在市場經(jīng)濟為主導的今天，虛擬仿真實訓系統(tǒng)也為市場經(jīng)濟的發(fā)展做了一定的貢獻，為市場經(jīng)濟的發(fā)展添磚加瓦，在自己發(fā)展得同時也促進了市場經(jīng)濟的發(fā)展。因此，我們應當不斷地發(fā)展虛擬仿真實訓系統(tǒng)，使其深入到更多的地方，讓更多的地方和人們體會到虛擬仿真實訓系統(tǒng)為人們帶來的價值。

總結(jié)

虛擬仿真實訓系統(tǒng)的日漸完善，使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來，政府、企業(yè)、學校等地方對其的應用，也促進了虛擬仿真實訓系統(tǒng)的發(fā)展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術的應用領域和發(fā)展趨勢的研究，探討了虛擬仿真實訓系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟價值，同時也為虛擬仿真實訓系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎。

參考文獻：

[1]劉仲波 李瑞濤 《擬仿真技術在城市軌道交通工程實訓中的應用》 吉林大學交通學院、吉林交通職業(yè)技術學院 2012年第12期

虛擬仿真技術論文范文第2篇

1征文范圍

1.1CAE當前研究熱點與未來發(fā)展趨勢

(1)計算流體力學、結(jié)構(gòu)力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩(wěn)健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網(wǎng)格自動生成技術.

1.2CAE專項技術應用探討

(1)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構(gòu)動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結(jié)構(gòu)輕量化設計與拓撲優(yōu)化技術;(5)先進材料/結(jié)構(gòu)一體化設計技術.

1.3CAE的平臺技術與應用

(1)虛擬產(chǎn)品開發(fā)平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協(xié)同仿真;(3)產(chǎn)品研發(fā)仿真流程和數(shù)據(jù)管理平臺建設;(4)企業(yè)級仿真和多學科聯(lián)合仿真.

1.4CAE技術的行業(yè)應用與解決方案

(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業(yè)中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業(yè)及特種行業(yè)的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業(yè)中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業(yè)中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.

1.5CAE技術的人才培養(yǎng)

(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養(yǎng)模式;(3)社會科技中介及培訓機構(gòu)的CAE人才培訓項目開發(fā).

2征文要求

(1)圍繞主題內(nèi)容、充實、數(shù)據(jù)準確、文字通順,字數(shù)在5000字以內(nèi),未在正式刊物發(fā)表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業(yè)內(nèi)人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結(jié)束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業(yè)方向,聯(lián)系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發(fā)送到()郵箱里.

3論文評審

組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據(jù)評審結(jié)果向論文作者發(fā)出錄取通知和參會通知,并選出優(yōu)秀論文頒發(fā)獲獎證書和獎品,優(yōu)秀論文將推薦給專業(yè)刊物正式發(fā)表.

4聯(lián)系方式

虛擬仿真技術論文范文第3篇

【論文摘要】從裝甲裝備維修模擬化訓練的主要手段、模擬化訓練的時空和模擬化訓練的主要方式三個方面，認真研究了未來裝甲裝備模擬化訓練的發(fā)展趨勢，探索了訓練手段和方式的轉(zhuǎn)變；詳細分析了實物模擬向計算機模擬仿真、同地向異地、實物模擬技術向虛擬現(xiàn)實技術轉(zhuǎn)變的過程與特點。

隨著計算機信息技術迅速發(fā)展，仿真技術、網(wǎng)絡技術以及虛擬現(xiàn)實技術在部隊裝甲裝備維修和作業(yè)訓練中得到廣泛應用在此基礎上產(chǎn)生的模擬訓練方式，以其特有的科學性、經(jīng)濟陛對抗性、真實性、嚴密性、交互性、實時性、可控性和再現(xiàn)性等諸多優(yōu)點，從而受到院校和部隊的高度重視。認真研究未來裝甲裝備模擬訓練的發(fā)展趨勢，探索訓練手段和訓練方式的轉(zhuǎn)變，對于指導院校教學改革和部隊訓練改革具有非常重要的意義。

1 模擬訓練的主要手段由實物模擬向計算機模擬仿真系統(tǒng)轉(zhuǎn)變

1．1 當前實物模擬訓練存在的局限

培養(yǎng)裝甲裝備維修技術人才 ，加強動手能力的訓練是一個重要方面，但采用什么樣的訓練手段 ，對提高訓練質(zhì)量至關重要。目前的模擬訓練，主要是通過模擬真實的裝甲裝備各組成系統(tǒng)如底盤、火控系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等來培養(yǎng)學員的作業(yè)和維修操作技能，技術上師徒相傳，受場地、師資、實車、實物等條件的制約，訓練周期長，教學難度大。裝甲裝備作業(yè)和維修訓練是一種師生雙向溝通的教學過程，無論教與學哪方面存在問題，其教學效果都要受一定影響。因此，以實物模擬為主要手段的模擬訓練，有很大的局限性。

1．2 計算機模擬仿真系統(tǒng)的優(yōu)勢

隨著多媒體技術的發(fā)展，計算機模擬仿真技術日益成熟，計算機模擬仿真系統(tǒng)中的裝甲車輛和零配件，采用三維動畫制作，圖像的仿真程度和實物實景相差無幾，它可以通過視覺、聽覺、觸覺等多種方式對學員的感官進行綜合刺激，其效果是單靠實車、實物訓練所無法比擬的。學員可以通過鍵盤、鼠標或操作桿，在計算機操作平臺上進行拆裝練習、維護保養(yǎng) 、排除故障，利用模擬操作臺，在模擬戰(zhàn)爭環(huán)境中進行作業(yè)、搶修。模擬仿真系統(tǒng)還可以實現(xiàn)信息共享、人機交互和及時反饋，根據(jù)學員的具體情況，自行安排難度適中的訓練內(nèi)容 ，實現(xiàn)因材施教。計算機模擬仿真系統(tǒng)與真實裝甲裝備相比具有體積小、造價低、功能全等特點，硬件一次性投資以后，軟件更新?lián)Q代快，便于很快普及。因此，裝甲裝備維修訓練由實物模擬向計算機模擬仿真系統(tǒng)轉(zhuǎn)變是一種必然趨勢。

2 模擬訓練的時空由同地向異地網(wǎng)絡化發(fā)展

過去的實物模擬訓練局限在二間教室、一個車間或一個車場，參加學習的人數(shù)受到場地、師資、設備等條件的限制，教學效果很難保證。隨著計算機及通信技術的發(fā)展，計算機網(wǎng)絡技術的普及，模擬仿真訓練將會開辟出一片新天地 ，可實現(xiàn)校內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、院校和部隊聯(lián)網(wǎng)。

2．1 校內(nèi)聯(lián)網(wǎng)

學員在不同的教室，可以同時運用模擬仿真系統(tǒng)進行操作訓練，打破 了場地設備等因素的限制，同時展開相同科 目的多個專業(yè)的教學。校內(nèi)不同地點的模擬器(如多種車型的武器系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、底盤、通信系統(tǒng))互聯(lián) ，學員還可以按照戰(zhàn)術想定進行編組作業(yè)。

2．2 院校和部隊聯(lián)網(wǎng)

院校的模擬仿真系統(tǒng)還可以同全軍各訓練機構(gòu)的訓練模擬仿真系統(tǒng)異地互聯(lián)，實現(xiàn)遠程技術教育、數(shù)據(jù)共享，為裝甲裝備維修專業(yè)的函授教育提供了強有力的技術支持。

3 模擬訓練的主要形式由實物模擬向虛擬現(xiàn)實技術轉(zhuǎn)變

近幾年來 ，虛擬現(xiàn)實技術成為一項十分熱門的技術，越來越多的人員投身到這個研究領域，致力于虛擬現(xiàn)實技術研究、開發(fā)及應用推廣。虛假現(xiàn)實技術、理論分析和科學實驗已成為人類探索客觀世界規(guī)律的三大手段。虛擬現(xiàn)實技術帶來的變化從以前的“以計算機為中心”變?yōu)椤叭耸切畔⒓夹g的主體”：由過去人機之間枯燥、被動的方式變成了人通過手和聲音等自然的交互方式與機器交流，人機融為一體。據(jù)權(quán)威人士斷言，虛擬現(xiàn)實技術將是 21世紀信息技術的代表 ，由此可見其重要性。目前，一些發(fā)達國家已開始將其應用于軍事訓練模擬。利用虛擬現(xiàn)實技術進行裝甲裝備維修技術訓練，受訓者不是被動地觀察計算機中的模擬圖像，而是居于一個虛擬的十分逼真的三維世界，在視覺、聲覺、觸覺等感覺的作用下，尤如身臨其境的全身心地投入到“真實”的訓練中。又因虛擬現(xiàn)實技術與真實的技術訓練相比，沒有多大差別，同時還具有交互性、可重復性和訓練超前陛等特點，從而使教學效果更好。在未來的十幾年內(nèi)，類似的模擬訓練系統(tǒng)，必將大批量生產(chǎn)和廣泛普及。

信息技術和計算機的突飛猛進，必將帶來訓練觀念、訓練方式、訓練手段的變革。運用計算機模擬仿真系統(tǒng)進行裝甲裝備的作業(yè)和維修訓練，雖不能完全取代真車實件，但這種方式，有利于提高訓練質(zhì)量和效率，具有無限廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

虛擬仿真技術論文范文第4篇

論文摘要：高等職業(yè)教育實踐教學對于促進學生知識理解和掌握、培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力方面發(fā)揮著非常重要的作用。但是由于我國高等職業(yè)教育教學條件相對不足，實踐教學不能最大限度的實現(xiàn)，利用虛擬現(xiàn)實技術來仿真模擬現(xiàn)場可以使學生產(chǎn)生身臨其境進行實踐教學的效果。

實踐教學在高等職業(yè)教育教學活動中占有非常重要的位置，對于深化學生對知識的理解和掌握、培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力具有重要的作用。但是我國高等職業(yè)學校實踐教學特點及條件的限制，阻礙了學生的動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。不能最大程度的激發(fā)學生的求知欲望，在一定程度上影響了學習的效果，而用虛擬現(xiàn)實技術來進行實踐教學卻可以解決這些難題。

1 虛擬現(xiàn)實技術的內(nèi)涵及特征

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR)又稱臨境技術，是一種利用計算機系統(tǒng)來創(chuàng)建和體驗虛擬世界(Virtual World)的技術。虛擬現(xiàn)實技術是綜合應用各種技術來制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在 自然環(huán)境中的各種感知系統(tǒng)行為的高級的人機交互技術，使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境中的物體，通過虛擬現(xiàn)實的三維設備與物體接觸，從而真正地實現(xiàn)人機交互。可以說人處在虛擬環(huán)境之中跟現(xiàn)實環(huán)境是沒有差別的。

VR技術是計算機技術、計算機圖形學、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、信息技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人機接口技術、網(wǎng)絡技術及人工智能技術等多種高新技術集成之結(jié)晶。其逼真性和實時交互性為系統(tǒng)仿真技術提供有力的支撐。它同時具有沉浸性(immersion)、交互性(interacdon)和構(gòu)想性(imagination)L2 J，VR技術的發(fā)展始終圍繞這三個特征而前進。沉浸性是指用戶對虛擬世界中的真實感，此種真實感將使用戶難以覺察、分辨出其自身正處于一個由計算機生成的虛擬環(huán)境中；交互性是指用戶對虛擬世界中的物體的可操作性；構(gòu)想性是指用戶沉浸在虛擬世界的多維信息空間中，依靠自身的感知和認知能力獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而深化概念并萌發(fā)新意 J。因而可以說 ，虛擬現(xiàn)實可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維。VR技術的實質(zhì)是一種采用計算機技術制作仿真的假想世界的技術 J，采用計算機產(chǎn)生一個被仿真世界的動態(tài)、三維視覺環(huán)境，使操作者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。實現(xiàn)的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套以及身體部位跟蹤器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進行體驗。

2 虛擬現(xiàn)實技術在高等職業(yè)教育實踐教學中的應用

2．1 高等職業(yè)學校實踐教學的現(xiàn)狀

我國正處于社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展時期，時代需要大量應用型人才、高技能人才。“加快培養(yǎng)高質(zhì)量技能型人才，是當前我國職業(yè)教育面臨的緊迫任務；加強實踐教學的建設和改革，是提高技能型人才培養(yǎng)質(zhì)量的關鍵環(huán)節(jié)”[5]。因此，高等職業(yè)教育要將學生職業(yè)技能的培養(yǎng)工作落到實處，實踐教學起著不可替代的作用，加強實踐性教學可提高教學效果和開發(fā)學生創(chuàng)造能力，進而達到鞏固理論知識、提高綜合素質(zhì)和實踐能力的目的。可見，加強實踐性教學，是當前高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的重中之重。幫助學生形成實踐操作技能和職業(yè)能力，滿足就業(yè)的需要是職業(yè)技術教育普遍的教學終端目標。

高等職業(yè)教育實踐教學通常存在的問題：(1)專業(yè)實訓設備體積較大而實訓教學的場地有限，教師在講授設備操作、使用、注意事項時，只有在設備附近的少數(shù)學生能看清楚。(2)專業(yè)實訓設備結(jié)構(gòu)比較復雜、單價較高，為實訓教學增加設備的臺數(shù)勢必大幅度增加購置經(jīng)費，而且每次使用機器成本較大(包括原材料、電力、機器損耗和設備維修費用，而實驗產(chǎn)品是不能投放市場產(chǎn)生經(jīng)濟效益的)。(3)實驗設備更新速度相對滯后于技術更新的速度。如果按照現(xiàn)在的技術更新速度同步進行實驗設備的更新，投入將是非常巨大的，由此造成的浪費也是非常嚴重的。(4)由于實驗故障等原因?qū)е碌脑O備損耗較為嚴重。對實驗過程指導不力或?qū)嶒炦^程中的失誤，易導致設備非正常損耗。(5)對于沒有實踐經(jīng)歷的學生在真實實驗或生產(chǎn)車間進行操作存在一定的危險性。因而在現(xiàn)實教學中，一般采用教師演示或組織學生看錄像的方式，但學生很難獲得感性認識，實驗效果大打折扣。(6)教師只能對機械外表進行講授，而機器的運作原理及內(nèi)部運作無法了解，當機器運轉(zhuǎn)時內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法講授(機器運轉(zhuǎn)時不能拆開機殼)；(7)在財經(jīng)、管理等文科專業(yè)教學中存在單純依靠語言講授，實踐不足的現(xiàn)象；旅游等專業(yè)的學生實踐教學要專程到旅游景點進行，費用太高等問題。

2．2 虛擬現(xiàn)實技術在實踐教學中的應用特點

2．2．1 教學手段先進 用現(xiàn)代化計算機仿真技術展示設備，學生能真實的對虛擬設備進行操作，且操作過程清晰易懂。同時，在立體投影屏幕上顯示相應的圖像和交互操作的效果，坐在虛擬現(xiàn)實教室的其余近百名學生則可帶上立體眼鏡進行觀摩學習，課堂氣氛活躍，參與度高，有利于學生的正確理解和掌握。

2．2．2 降低辦學成本 用現(xiàn)代化計算機仿真技術，減少設備臺數(shù)，沒有原材料消耗，旅游等專業(yè)減少了異地實踐的費用，可大大降低辦學成本。

2．2．3 學習效果明顯提高 用現(xiàn)代化計算機仿真技術，將設備三維“虛擬”出來，并可產(chǎn)生互動，學生通過在計算機反復操作練習后，掌握基本操作技能的時間比以前大大減少，提高了教學質(zhì)量。

2．2．4 學習興趣增強 用現(xiàn)代化計算機仿真技術，學生可使用計算機進行仿真操作，使一些比較枯燥難于操作的實驗、實訓變得有趣和便于掌握。

2．3 利用虛擬現(xiàn)實技術加強高職學校理工科學生實踐能力的培養(yǎng)

對于高等職業(yè)教育理工科專業(yè)的實踐教學，通過了解實驗儀器的結(jié)構(gòu)、原理及使用，科學驗證或展開演繹課程的理論，從而加深學生對理論的認識。而對于專業(yè)方面的實踐課程，培養(yǎng)學生的動手能力是十分重要的。傳統(tǒng)實踐教學專業(yè)實訓設備結(jié)構(gòu)比較復雜、單價較高，設備損耗較為嚴重，且存在設備非正常損耗現(xiàn)象，有的專業(yè)實踐操作還有一定的危險性，并且存在設備更新速度在很大程度上滯后于技術發(fā)展速度的現(xiàn)象。采用虛擬現(xiàn)實技術可減少資金投入并保持設備更新。通過虛擬現(xiàn)實技術可保護昂貴的真實設備，減少誤操作的危險，縮短占用設備的時間。特別對于一些本來具有一定危險性的實驗實訓教學活動，毫無危險性的虛擬現(xiàn)實 VR教學系統(tǒng)的應用尤為重要。例如，虛擬的化學實驗，通過模擬現(xiàn)實世界真實場景，營造一個虛擬的三維實習實驗環(huán)境，這個環(huán)境的真實感尤為重要。對于化學專業(yè)的實踐教學來說，應盡量精確逼真地表現(xiàn)化學實驗的操作內(nèi)容、過程和現(xiàn)象。學習者可以通過虛擬操作獲得直觀的親歷體驗，從而在獲得安全操作方面知識的同時，提高他們在不同的復雜環(huán)境下的推理判斷和瞬間決策能力。以這種方式獲得的經(jīng)驗也會成功的轉(zhuǎn)移到學習者現(xiàn)實生活的實踐中。

虛擬仿真技術論文范文第5篇

論文摘 要：實驗室擔負著向?qū)W生傳播知識與技術、培養(yǎng)學生動手的能力和創(chuàng)新能力的重要使命。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及教學改革地不斷深入, 實驗教學在整個教學體系中的地位越來越突出，實驗教學模式的改革已經(jīng)迫在眉睫。本文主要分析了實驗教學的傳統(tǒng)模式與存在的問題，并提出了提高電子信息類專業(yè)實驗教學質(zhì)量的方法[1]。

0 引 言

實驗教學是學校教學活動的重要組成，教學質(zhì)量的好壞是對學校人才培養(yǎng)層次與質(zhì)量的直接體現(xiàn)。實驗作為實驗教學活動的主要內(nèi)容, 在改善教學質(zhì)量方面發(fā)揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時，更重要的作用體現(xiàn)在對學生的創(chuàng)造性思維與想象力的培養(yǎng)上。通過實驗教學，學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入, 實驗教學的改革也越來越引起人們的關注，以往的教師灌輸式的理論教授方式，學生被動接受的教學模式，已無法滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。當前，社會需要的是主動型、能力為主的人才培養(yǎng)。加強學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，必須切實轉(zhuǎn)變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念，重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用，根據(jù)當前社會經(jīng)濟對人才的要求， 改革傳統(tǒng)的實驗教學模式，改革實驗教學手段，優(yōu)化更新實驗教學的內(nèi)容，切實提高實驗教學質(zhì)量。

1 實驗教學的傳統(tǒng)模式與存在的問題

國內(nèi)高校工科教育當中，實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發(fā)展與技術要求不相符[2]，加上近幾年高校擴招，實驗教學的硬件條件更是供不應求。進一步加大對教學硬件條件的投入，豐富實踐教學的內(nèi)容、加強實驗條件的改革及建設，在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況，我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設的措施。如：在全國高校本科的教學水平評估中，實驗室基地建設與建設投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且，各高校也逐漸開始響應教育部的的這一舉動，紛紛實行了“雙基”型實驗室[2]，與此同時，建設了“實驗教學示范中心”。當前，傳統(tǒng)實驗教學模式的缺點主要有以下幾點：驗證性的實驗所占比例較大，與綜合性、設計性、創(chuàng)新性實驗之間的比例失調(diào)；實驗模式單一、實驗室設備陳舊；實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。

2 提高電子信息類專業(yè)實驗教學質(zhì)量的方法

2.1 實驗中引入相應的仿真技術來進行虛擬實驗

在實驗教學中引入計算機仿真技術，能夠充分調(diào)動學生主動學習的積極性，培養(yǎng)學生的學習興趣。同時，教師能夠通過計算機技術對學生的實驗操作的全過程進行觀察，對學生進行良好的跟蹤與指導，更好地進行學生實驗結(jié)果的采集工作，先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果，提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術后，理論與實驗教學，教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統(tǒng)實驗教學中課堂、課時以及實驗設備因素的限制作用得到了解決，實驗教學更加靈活化，教學內(nèi)容在時空上得到進一步的延伸，更好地激發(fā)了學生進行實驗的熱情。

將計算機仿真技術引入到實驗教學中，通過相應技術進行的虛擬實驗，為學生提供了更為靈活開放的實驗環(huán)境，能夠更好地培養(yǎng)學生在實驗過程中獨立思考能力，增強學生的的學習創(chuàng)新意識。對于實驗教學內(nèi)容，仿真技術的應用，將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體，實驗的能動性與趣味性明顯提高，同時實驗內(nèi)容的充實，有利于學生綜合實踐以及探索創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。當前，已經(jīng)有越來越多的高校重新進行了實驗室的規(guī)劃建設，通過計算機仿真技術進行虛擬實驗是實驗教學改革發(fā)展的新方向。將與實驗教學相關的計算機軟件技術引入到高校實驗室中，為實驗科研提供了良好的平臺，對于激發(fā)學生學習的主動性與積極性，培養(yǎng)創(chuàng)新能力具有重要作用。計算機仿真技術的應用，一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內(nèi)容，另一方面，還能夠明顯降低實驗成本，提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學，能夠發(fā)現(xiàn)，教學過程中引入proteus仿真軟，通過該軟件對單片機的硬件系統(tǒng)進行模擬，克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內(nèi)容不易改動等因素的限制。實驗設計全過程，除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗，這有力地推動了實驗課程教學改革，更有利于學生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。仿真技術的另一重要應用主要表現(xiàn)在學生的業(yè)余愛好上，如挑戰(zhàn)杯、電子設計大賽等等，學生就能夠用計算機來實現(xiàn)仿真，首先用計算機仿真出實驗的模型，再在計算機上進行相應的模擬調(diào)試，最終用硬件來實現(xiàn)。在整個仿真的過程中，學生可以自由發(fā)揮自己的潛能，通過大量的仿真對比，來達到設計目的，也可大膽反復地調(diào)試，避免了器件的損壞。電子設計競賽中，由于proteus開發(fā)環(huán)的運用，培訓過程中不需投入任何硬件的條件下，學生卻普遍反映，對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明，運用proteus進行系統(tǒng)仿真成功后進行的實際制作，可明顯的提高單片機系統(tǒng)的設計效率。此外，遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義，對于教學改革是一種很好的嘗試[2]。

2.2 實驗中引入matlab軟件內(nèi)建的simulink組件技術

目前，我國開設了電子信息類專業(yè)的高校中，大部分都將matlab軟件作為重要的實驗教學平臺，對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。simulink組件作為matlab的重要組成，能夠為用戶提供一個仿真分析與動態(tài)建模的集成系統(tǒng)環(huán)境。該環(huán)境下，只需利用鼠標進行簡單直觀的操作，就能夠完成復雜系統(tǒng)模型的構(gòu)建，在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 simulink組件具有適應性強、效率高，結(jié)構(gòu)仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優(yōu)點，simulink組件技術已經(jīng)被廣泛地運用于處理數(shù)字信號與控制理論等復雜的仿真設計之中。同時simulink能夠通過連續(xù)、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模，該組件還可支持多速率系統(tǒng)，不同的系統(tǒng)組成部分的采樣速率不同。此外，simulink為動態(tài)系統(tǒng)模型的創(chuàng)建，提供的圖形用戶接口(gui) ，使在進行模型方塊圖的創(chuàng)建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成，為用戶提供了一種更便捷、更直接的創(chuàng)建方式，同時能夠立即獲得系統(tǒng)仿真結(jié)果。

該組件的這一特性，一方面可以使算法的驗證更為簡單，減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間，而將大部分精力投入到設計性、綜合性試驗中；另一方面，可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法，而不會由于代碼調(diào)試方面的問題影響了創(chuàng)新實驗的開展。以自適應濾波中的經(jīng)典rls 算法為例，如果直接采用matlab編程方式，在進行代碼調(diào)試時，就會消耗掉大量的精力，代碼長度將達到200 行以上。而如果采用simulink組件模塊化設計的思想，只需要鼠標對模型的拖拽，就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于simulink提供了豐富的元件庫，采用圖形化的表示方法，學生在進行算法驗證的時候只需調(diào)用成熟的模塊進行參數(shù)設計即可。這樣的實驗方法事半功倍，思路清晰，參數(shù)的調(diào)整也十分便捷，廣受學生歡迎。由此可見，引入simulink組件后的實驗，既不會影響實驗效果，又能夠提高實驗效率，對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。

3 結(jié) 語

當前，社會對人才綜合素質(zhì)的要求不斷提高，進行實驗教學改革已經(jīng)迫在眉睫，而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創(chuàng)新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步，把計算機仿真技術與simulink組件技術應用到實驗教學中可以充分調(diào)動學生主動學習的積極性，充分發(fā)掘?qū)W生的創(chuàng)造能力，在學習到先進技術的同時，提高學生對社會的適應能力。

參考文獻