时间：2023-01-12 07:28:09
论文关键词：三维虚拟仿真技术，物流，教学
当前，仿真技术已经成为分析、研究各种复杂系统的重要工具教育学论文，它广泛用于工程领域和非工程领域。高职院校的物流实训中心大多数是基于软件模拟的物流实训室，这类实训室是以物流软件模拟来搭建物流模拟平台，如仓储管理软件、运输管理软件、ERP、MRP、国际货代软件、TPL软件或基于上述几个软件集成起来的供应链软件等；然而对于基于设备的物流实训室来说，由于资金等方面的限制，比较先进的设备还尚欠缺教育学论文，这就造成了学生对立体库、高速分拣机、巷道式堆垛机、AGV、码垛机器人等先进的物流设备缺乏足够的感性认识论文格式模板。三维虚拟仿真技术等够对仓库、配送中心、企业生产线等进行简单的建模，能够加深学生对各种物流设备的认识，帮助学生理解工业、企业、生产线的布置与产出平衡、物料需求计划、企业资源计划等相关知识，更好地找出生产瓶颈，加深对现代化立体仓库、配送中心的了解。因此三维虚拟仿真技术在教学中的应用教育学论文，对于学生更好地学习物流专业理论知识、培养相应的职业技能是大有裨益的。
一、三维虚拟仿真技术概述
三维虚拟仿真（3D Virtual Simulation）就是利用三维建模技术，构建现实世界的三维场景并通过一定的软件环境驱动整个三维场景，响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应，并在三维环境中显示出来。三维仿真的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形生成技术、立体显示和传感器技术、应用系统开发工具、系统集成技术等论文格式模板。该软件提供了原始数据拟合、图形化的模型构建、虚拟现实显示、运行模型进行仿真的实验、对结果进行优化、生产3D动画影像文件等功能。
利用三维虚拟仿真技术教学具有以下优点：
1、教学内容视觉化
2、学习中的交互性好
3、沉浸感真实感强
二、三维虚拟仿真技术在物流教学中的应用
基于青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室的应用系统及操作流程。
1．开机步骤
开机顺序依次为：
2 AP转换器（数量两台）：
按下电源按钮教育学论文，
2 工作站（数量两台）
2 投影机（数量四台）
进入控制工作站，进入中控程序，点击投影机控制，选择开
等投影机启动完毕后再进入下一步
2 边缘融合机（数量两台）：
按下电源按钮
关机顺序依次为：
立体图像工作站——边缘融合机——AP转换器——投影机——控制工作站
2．基本操作设置
立体图像工作站设置
（1）多显示器设置
鼠标在桌面上右键
进入NVIDIA控制面板
点击设置多个显示器
设置作为一个大水平桌面（水平平移模式）
显示的结果是，显卡双头输出两个通道的桌面。
（2）分辨率设置
单屏分辨率1024×768教育学论文，重叠像素为192
整体分辨率为1856×768（含边缘重叠区192个像素）
重叠像素设置图如下：
立体设置为管理3D设置里面，基本设置，选用立体启用
3 .基本演示操作
（1）立体电影
检查左右眼是否正确？
2 将图像移动分别移动到第一个通道和第二个通道进行检查论文格式模板。
如果第一个通道和第二个通道都不正常，点击一下软件里面L/R
2 如果图像只在第一个通道出现左右眼反的现象？
在第一台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
2 如果图像只在第二个通道出现左右眼反的现象？
在第二台AP转换器后面的绿色按钮按两次切换左右眼
（绿色按钮按两次表示切换左右眼）
（2）NVSG演示软件
同样观看立体是否正常，可以通过软件切换左右眼
（3）VEGA演示软件
同样观看立体是否正常教育学论文，可以通过软件切换左右眼
4系统连接图如下
5投影机图像不正确的调试方法
（1）首先检查画面比例是否正确
再点击高级：
水平位置和垂直位置，如图所示。
6融合机出现故障处理方法
出现基本问题首先重新启动融合机来解决
如重新无法解决可以采取如下步骤：
（1）找到是那台融合机出现的问题，并接入键盘鼠标
（2）ALT+F4退出融合服务软件
（3）点击桌面上的blend文件夹
（4）复制setting.cfg文件到其他地方
（5）将备份的该文件copy到blend这个文件夹下面
（6）双击STEREO_CAP程序
（7）按ESC，再点击开始扑捉、全屏幕、下一次开机启动，保存设置、开始
（8）重新启动
7注意事项
（1）投影机开启后遥控器上的auto、aspect两个按键不能按教育学论文，正常使用情况下不需要遥控器；
（2）投影机机械结构不能轻易触碰
（3）屏幕位置不能挪动，屏幕表面不能触碰，灰尘可用干净的柔软布沾水擦；
（4）投影机关机后不能立即断电，同时投影机电源需接入UPS稳压电源，UPS后备电池时间不小于10分钟；
（5）不能随意拔插设备连接线缆；
（6）立体工作站显卡、立体、分辨率等设置不能改变
（7）控制工作站IP：192.168.1.10不能改变。
开机先后顺序要严格按照技术要求顺利
三、结束语
三维虚拟仿真技术软件在高职的教学中能发挥出积极的作用，一方面能提高学生的学习兴趣，学生在学习的过程中能够对仓储、运输、配送、生产加工等有一个感性的认识，同时也提高了学生分析问题、解决问题的能力，实践证明三维虚拟仿真技术软件的应用对于高职物流专业的教学具有积极的意义。
参考文献：
[1]吕明哲，物流系统仿真，东北财经大学出版社，2008.10。
[2]贺国先，现代物流系统仿真，中国铁道出版社，2008.12.1。
[3]青海交通职业技术学院物流实训中心3D实训室操作手册
关键词：虚拟制造技术；建模；仿真；发展趋势
中图分类号：S220.6 文献标识码：A
0 引言
随着全球化经济和计算机技术的高速发展，传统制造业开始了根本性变革。虚拟制造技术应运而生。它通过计算机建立虚拟和仿真环境对产品的设计开发、制造、装配等各方面进行模拟运行并实现，预先发现各种问题，完成产品的一次性制造成功。因此虚拟制造技术是现代制造技术发展的必然趋势。
1 虚拟制造技术的国内外研究现状
虚拟制造技术应用前景诱人，以美国为首的西方工业国家在95年前已基本完成应用基础技术的研究，正向实际应用全面过渡。目前已在飞机、汽车等领域获得了成功的应用，如波音777全面采用虚拟制造技术，其整机设计、部件测试、整机装配以及各种环境下的试飞均是在计算机上完成的，使其开发周期从8年时间缩短到5年。福特和克莱斯勒公司与IBM合作开发的虚拟制造环境用于其新型车的研制，开发周期由36个月缩短至24个月。由此可见，国外的研究已经趋于成熟。
我国科研机构、高等院校和企业目前正处于理论体系初步研究阶段，与国外相比还有很大差距。
2 虚拟制造技术的内涵
2.1 虚拟制造技术的定义
虚拟制造技术是以虚拟现实和仿真技术为基础，在计算机上实现产品从设计、加工和装配、检验、使用整个生命周期的模拟和仿真。这样可以模拟出产品及其性能和制造过程，优化产品的设计质量、制造过程、生产管理和资源规划，以达到产品开发周期和成本的最小化[1]。
2.2虚拟制造技术的特点
虚拟制造技术可以对生产制造对象以及企业管理过程进行全面的模拟。特点如下所示[3]：
（1）模型为本
虚拟制造采用计算机仿真建模，所以必然涉及到产品模型，环境模型，过程模型。产品模型包含全部的产品信息；环境模型包括各种工装，厂房以及对产品起支撑及支持作用的信息；过程模型包含研发设计、工艺路径、加工参数、装配可行性、干涉检查、静动力学分析等信息。
（2）信息集成为本
虚拟制造技术的根基是仿真技术，所以它必须实现各种仿真软件的兼容，包括产品模型、环境模型、过程模型之间的信息集成。
（3）高精度仿真为本
高精度的仿真需要必然要求实现高准确度、高可信度、仿真结果的生成主要是依靠模型的VVA（Verification Validation and Accreditation）技术来实现。
2.3虚拟制造技术的关键技术
建模技术[2]
虚拟制造技术首先要通过对制造过程的统一建模才能用计算机仿真，所以建模技术是虚拟制造技术的基础支撑技术。
仿真技术
仿真就是将制造过程中建立的模型用计算机分析优化。包括产品性能仿真、生产规划仿真、实际制造过程仿真等。
控制技术[4]
控制技术指建模过程、仿真过程所用到的各种管理、组织与控制的技术和方法。包括模型部件的组织、调度策略及交换技术，仿真过程的工作流程与信息流程控制，成本估计技术。动态分布式协作模型的集成技术冲突求解及基于仿真的推及技术模型及仿真结果的验证和确认技术。
3 虚拟制造技术的发展趋势
随着制造战略的发展， 虚拟制造技术在产品制造、设计、装配等方面的应用已经越来越广泛。它也逐步从局部应用转化成向集成应用发展，在复杂的高科技产品的开发设计过程中逐步加大对基于虚拟现实技术的虚拟制造技术的应用。
4 结语
虚拟制造技术是一项极具发展前景的技术，它是多学科、多技术的综合产物，可以提高产品质量，缩短生产周期，提升企业的效益，从而增强企业的竞争力。随着我国对虚拟制造技术研究的深入，其广泛应用的趋势会日益明显，终将成为企业发展的必由之路和必然选择。
参考文献
[1]文明珠.浅谈虚拟制造技术及发展应用[J].信息与电脑·理论版,2010，(3)：21.
[2] 米宝山,李雪莉.浅析虚拟制造技术及应用[J].科技信息,2011，(21)：70,150.
关键词：虚拟仿真技术；房建施工；应用研究
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
我国在将虚拟仿真技术应用在房建施工方面，有许多成功的案例，比如中央电视台新址、上海的环球金融中心以及广州珠江新城西塔等等。在房建施工中，应用虚拟仿真技术具有很多的优势，可以对其进行推广和应用。
1、虚拟仿真技术
虚拟仿真技术指的是人们借助于计算机技术、传感技术、仿真技术以及多媒体技术等，来研究外界环境感知模型。以往的系统仿真技术很少涉及到这个领域，因此，可以说虚拟仿真技术是一项重大的科技突破。
2、虚拟仿真技术在房建施工中的应用
虚拟施工技术的应用研究：从理论层面上来讲，依据相关的要求来将施工设计图具体的实施，是非常简单的过程，但是，在实际的施工中，这个过程却是十分困难的。因为，在具体的施工中，会遇到各种各样的地质情况，会选择各种各样的施工方法，那么在施工的过程中，必然会遇到一些突发的事情。在以往，我们遇到困难的时候，总是依靠施工经验来进行解决，优化施工方法和施工组织，但是施工经验会有一定的局限存在，那么在局限的经验下指导施工，就很可能出现一些失误。特别是随着建筑风格和结构的多样化，这种全新的建筑是没有经验可循的，如果依然走过去那种老路，就会产生很多的问题，施工的质量和施工的安全得不到保证，此外，还会增加施工成本和能源资源消耗。
在建筑施工中应用虚拟施工技术，就可以有效的解决这些问题；利用虚拟施工技术，可以依据相关的工程情况来建立几何模型，有着高度的仿真性和交互性。工作人员可以依据相关的要求来进行模拟施工，在施工中寻找最为合适的方法和手段。相对于传统的方法，这种方法可以有效的降低施工成本，缩短工期，并且还可以有效的提升施工质量。目前，很多的企业都开始应用虚拟施工技术，他们只需要建立一个三维模型，可视化模拟施工的全过程，在实际施工之前，就可以对各种构件的关系和位置进行准确的把握，这样施工安全控制参数就可以依据比对来有效地的出来。
仿真技术在建筑施工中的应用研究：在建筑施工中应用仿真技术，主要的作用就是让虚拟的建筑物更加的真实。应用仿真技术，可以让建筑物周围环境的外景十分逼真。只需要按照设计图纸的样本来进行建筑物的施工，就可以建模渲染建筑物和周围的各种元素，比如周围的建筑、场景和道路等等。在仿真场景中，任何一个物体的高度都和现实中一样，并且有静有动，有着十分强烈的真实感，让人仿佛身临其境。设计人员要想体验其中，只需要从多个角度来观察仿真环境即可。目前，在很多的建筑中都应用了这种仿真技术，并且取得了不错的效果。
虚拟仿真技术在复杂空间钢结构施工中的应用：现代建筑中钢结构施工十分常见，它非常重要，并且十分复杂；它的复杂性指的是钢结构并不是一下子完成的，需要一个部分一个部分来进行，在不同的施工阶段，会有着不同的结构形态、受力特性、边界条件和负载情况，那么下一个环节施工的时候，平衡状况可能就达不到相应的要求。并且，再接着进行下一个阶段的施工时，新的平衡又会产生。也就是说，接下来的每一个阶段都需要重新寻找平衡。要想保证这么复杂的工程质量，就需要在实施的过程中认真的把握每一个微小细节，对所有的因素进行综合的考虑。钢结构工程对建筑整体十分的重要，如果在这个工程的施工分析中出现了问题，那么就不能有效的指导具体的施工，从而增加资源浪费和施工成本，还有可能导致一些重大安全事故的发生。如果依然采用的是传统的施工方法和经验，那么就不能保证这个工程的质量，针对这种情况，就可以采用虚拟仿真技术；通过实践研究证明，在工程施工中采用虚拟仿真技术，可以全程跟踪分析复杂的空间钢结构施工，这样比较危险的阶段就可以及时的找出来，从而采取一系列的措施来进行控制和防范，降低事故发生的几率。
虚拟仿真的三维动画在施工中的应用：在以往，分析研究工程进度的时候，依据的是主观的判断和经验，这样研究出来的结果也不具备指导意义，因为它没有足够的科学性。而在建筑施工中应用了虚拟仿真技术中的三维动画，就可以科学合理的分析施工的全过程。采用虚拟仿真技术的三维动画，可以详细的表现出施工过程中的每一个细节；那么设计员、业主和专家就可以迅速的找到工程施工中的一些重难点、关键环节以及注意事项等等；并且依据具体的需要来及时的调整和修改施工方案。虚拟仿真技术不需要投入大量的资金，也没有很大的难度，因此，可以进行积极的推广和应用。
虚拟仿真技术在施工安全方面的应用：主要体现在两个方面，一是可以实现施工安全控制方案的最优化；如果采用传统的模式，很可能会遗漏一些安全隐患；而采用虚拟仿真技术就不会出现这个问题，因为它可以模拟演练各种各样的施工安全管理方案，对演练效果进行分析，采用科学的手段来综合比较施工中不安全的人、物以及可能存在的一些安全隐患等等，制定出合理的施工方案，既能够减小安全事故发生几率，又可以保证工程施工的质量。二是可以实现安全预防和演练的最优化，首先依据虚拟仿真模拟，工程师就可以及时发现一些可能存在安全隐患的环节和部位，并且，三维动态仿真模型的建立，也可以起到协助的作用，总结本次现场模拟的分析和演示结果，避免日后发生类似的事故；其次，紧急逃生可以用三维动态仿真模型来进行有效的模拟，现场人员可以依据在模型中出现的建筑物事故模型，来充分的了解并且有效的选择事故发生现场的应急措施、自救方式以及逃生路线，从而在很大程度上降低事故所造成的损失。
3、结语
通过大量的实践研究表明，在建筑施工中应用虚拟仿真技术，可以有效的控制施工成本和安全风险，提高施工质量。随着时代的发展和社会经济的进步，虚拟仿真技术的应用范围将会越来越广。本文简要分析了虚拟仿真技术在房建施工中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。
参考文献：
[1]严勇.建筑施工中虚拟仿真技术的实践应用探究[J].建筑与文化，2012,2（3）：123-125.
[2]范振学.浅谈虚拟仿真技术在建筑施工中的应用[J].城市建设理论研究，2013,2（4）：87-89.
1工程机械虚拟仿真实验教学平台的总体架构
本文设计的基于互联网和计算机虚拟仿真技术的实验教学平台，将理论分析与实验教学融合于一身，能够从理论和实践的双重视角分析工程机械运动的原理，利用虚拟仿真实验平台实现工程机械理论与实践的统一，为工程机械专业教学活动提供了一个动态化、智能化、交互性的教学与实验环境[8-9]。该虚拟仿真实验教学平台能够通过视频、图像等方式将机械设备的工作过程进行动态化展现，产生更加直观和生动的教学效果，使学生更容易掌握工程机械运动的原理。
依托于互联网和大数据的计算机仿真平台的突出特点是智能化，可以提供更多种类的教学模式和实验模式；在交互性的表现方面具有强大的AI性能[10-11]，易于教师与学生的互动和交流，学生在选择性学习方面有了更大的自主性。由于虚拟仿真实验教学平台的教学资源由网络和大数据平台提供，一方面可以保证所提供的工程机械模型的科学性、时效性和多样化，能够应对不同方向的教育教学任务；另一方面也提高了教学资源网络的共享性和开放性，节约了教育教学成本。
本文设计的基于网络与计算机虚拟仿真技术的工程机械实验教学平台，是在工程机械设计与机械运动原理的基础上，结合计算机仿真技术和多媒体技术，以更为直观和透彻的方式展现工程机械设备的工作原理。它改变传统实验教学平台中过于抽象和单一的表现方式，具有更好的交互性和实验教学效果。计算机虚拟仿真实验教学平台作为一种新型教育教学系统和媒介，为工程机械实验教学提供了一个高效、稳定和经济的教学方式。该虚拟仿真实验教学平台的最大特点是以虚拟3D的方式呈现，可以在虚拟与现实之间进行转换，是多媒体VR技术在教学中应用价值的体现[12]。学生和教师都可以以用户的身份登录该平台，基于输入/输出设备向虚拟实验平台传达指令并获取相关的结果，反馈的结果包括视频输出、图形输出和文字输出等不同的形式。平台还能够依据登录者的要求提供更加完整的实验数据、实验图形及工程机械各种参数变化曲线拟合等。
工程机械虚拟仿真实验教学平台总体框架主要由平台信息导入模块、实验教学虚拟交互系统和平台信息导出界面等3部分构成。工程机械虚拟仿真指令从输入界面导入，用户的指令需要转换为虚拟的计算机语言并进入虚拟仿真实验教学系统。虚拟交互系统是虚拟仿真实验教学平台的核心模块，按照用户的指令提供平台控制功能、场景虚拟功能、场景选择功能及各种指令操控功能。平台信息导出模块将实验教学虚拟交互系统模块计算和处理过的数据信息、仿真模型以图像或视频的模式显示出来，从理论和实践两个视角展现工程机械运动的过程和基本原理。
2虚拟仿真实验教学平台的基础硬件设计
工程机械虚拟仿真实验教学平台由硬件系统和软件系统两个部分构成，其中硬件部分是实现虚拟仿真系统基础功能的前提和保证，也是软件功能得以实施的实物载体。
用于工程机械虚拟仿真的实验教学平台核心硬件模块包括虚拟上位机、信号控制模块、信号驱动模块、仿真运动平台、信号感应模块和LED显示模块。当用户开始操作平台时，信号模块会将用户的要求和信息以控制信号的模式导入驱动模块，同时虚拟上位机系统参与协同控制，共同控制虚拟仿真平台的工作与运行。虚拟仿真实验教学平台除了具有必要的电机结构、联轴器结构、台体结构、电控装置及运动结构之外，还通过编码器、光栅尺、传感器等与上位机系统连接，以虚拟现实技术为依托，实现工程机械实验教学平台系统的更新与变革。工程机械虚拟平台系统依靠编码器、传感器等读取用户的指令信息，再利用信息控制模块及平台的电控装置，传导信号、输出指令和导出实验教学用的相关数据和虚拟模型。
3实现流程与关键技术
工程机械虚拟仿真实验教学平台的系统软件程序设计，与系统整体框架设计及硬件模块设计相匹配，平台的各软件模块都围绕着工程机械设计的基本理论展开。平台软件的实现流程包括系统用户时域信号的分析和系统频域特征的分析，最终通过对用户需求的分析和平台虚拟程序的运转，输出各类工程机械工作原理视频或图片，以达到提高教育、教学效果的最终目的。
平台启动后，用户按照自己的教学需求和平台使用规则载入原始数据，并开始进行数据转换，提取符合工程机械标准的性能指标值及相关数字信号的空间坐标值。系统的软件模块和软件实现流程能够以程序的方式写入平台系统，也可以按照用户的需求及工程机械的基本原理进行修正，以呈现出不同的信号频域特征和工程机械模型。
虚拟仿真实验教学平台信号的响应速度是衡量平台软件系统功能性的主要指标之一。平台系统在数据信号和系统本身固有特性共同作用下，可以将用户的实验目的及实验要求转化为最终的工程机械虚拟仿真实验结果，并在显示模块中显示出来。初始阶段由用户数据转换过来的信号为阶跃信号，阶跃信号可以直接调动系统平台的资源，但受到虚拟仿真实验教学平台硬件兼容性的限制。当信号无法调动系统平台资源时，就需要将阶跃信号转变为脉冲信号。平台的响应信号实质上由系统内部软件程序的微分方程及其全部的解构成，在系统平台开始进行仿真实验的过程中，基于对仿真信号的传递、识别和处理，能够得到实际的工程机械仿真模拟输出，但在绘制信号的仿真输出曲线时会出现一定程度的系统误差(t)，影响微分方程正确解的总体数量，因而需要对信号传输误差进行有效控制。系统信号输出误差的控制可以通过调整系统硬件参数设定或更新软件程序的方法实现。虚拟仿真实验教学平台的频率响应效率是影响平台信号谐波输入及系统稳态响应的一个重要因素，输出曲线的正弦波相位变化及幅值的变化，是显示虚拟仿真平台基础性能的重要指标之一。当进行虚拟仿真实验时，可以通过修改信号频率的模式，得到若干组数据信号输出值，使虚拟仿真实验教学平台的误差最小化，得到结果最为真实、准确。
在工程机械虚拟仿真实验教学平台的实际应用中，本文采用的UGNX虚拟技术，能够导入各种3D模型制作软件，具有更加良好的适配性和兼容性。在虚拟仿真实验教学中，软件程序的设计主要基于UGNX虚拟技术来实现，包括3D建模、3D渲染和仿真教学模型的优化。利用UGNX虚拟技术进行工程机械仿真实验教学，基于UGNX技术优化虚拟仿真实验教学平台的系统属性和软件实现流程，并按照用户的需求模拟真实的工程机械设备进行场景的选择与设定，添加各种属性和行为。
虚拟仿真软件程序在UGNX内创建并内嵌于虚拟仿真实验教学平台之中，实现工程机械的3D建模。创建仿真程序需要对原始的数据信号进行标准化处理及虚拟场景的交互，导入机械设备模型的三维数据，其中工程机械设备的格式是以系统插件的形式完成的，在数据信号格式的转换中，基于网络和校园内部浏览器向平台输出相关的实验教学数据，确定虚拟仿真实验教学的实施路径，并将最终的虚拟仿真结果以视频或图像的形式更为直观地展现出来。
在工程机械虚拟仿真实验教学中，为了提高三维展示的直观性，工程机械内部零件都具有一定的透明度，并可以利用UGNX技术将不同的零件辅以不同的颜色，在实验教学中有助于使用者更为细致地观察工程机械的运行原理，认识各个内部零件之间及与设备整体的逻辑关系。与传统的工程机械类实验平台相比，本文设计的仿真实验平台，在仿真的直观性、准确性、交互性及实验课堂教学效果方面都具有较大的优势。特别是在平台系统交互性能方面，利用UGNX技术平衡虚拟仿真平台总体的架构与节点安排，使工程机械设备结构的各种特性都能够全面地展示出来，显著提高教育教学的交互性与智能性。
4实证结果与分析
4.1虚拟平台的功能性验证
首先验证虚拟仿真实验平台的功能性。采用问卷调查的方式对使用了平台的师生进行问卷调查，对于文中提出平台设计的满意度问卷调查统计情况问卷调查结果显示，各专业教师和学生对于虚拟仿真平台的满意度均在95%以上，说明文中提出的虚拟仿真平台相对于传统平台具有良好的功能性和实用性，能够获得更好的实验教学效果。
4.2虚拟仿真平台的性能验证
教学实验平台的信号响应值是衡量系统平台性能的重要指标，信号响应值越小则证明实验平台的信号响应越快速、性能越强。本文以车辆工程专业教学中的底盘设计为例，分析传统实验教学平台和虚拟仿真实验平台的信号传输响应值分布情况。该基于互联网和大数据的工程机械虚拟仿真实验教学平台的信号响应值被控制在±1.0之内，最高值和最低值分别为0.65和–0.65。从实验结果可知：本文设计的虚拟仿真实验教学平台在系统响应时间上更有优势，尤其是在复杂三维建模中可以提高仿真教学的效率和效果。
【论文摘要】将虚拟仿真技术引入教学领域后对传统教学手段产生了强烈冲击。本文针对航空电子装备教学中如何应用虚拟仿真技术给出了应用方法和体会。
1．引言
自 20世纪 9o年代以来，以 计算 机仿真技术 、多媒体技术和虚拟现实技术为特征的“虚拟仿真实验室”开始在世界各地出现，并逐步渗透到教学领域。作为一种新型的实验教学手段，虚拟仿真教学对传统的教学手段产生了强烈冲击，并引发了教学领域一系列深刻的变化。种种迹象表明，虚拟仿真教学将是今后实验教学改革的一个重要 发展 方向。本文结合多年来在航空电子装备教学中应用虚拟仿真技术的经验，探讨在航空电子装备教学软件中应用虚拟仿真技术的方法和体会。
2．虚拟仿真技术简介
虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。
2．1虚拟现实技术
虚拟现实技术就是利用三维建模技术，构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟三维场景，并能响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应。虚拟现实的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维图形 生成技术、立体显示和传感器技术等。虚拟现实技术主要侧重于对真实物体物理特征的仿真，也称为视景仿真，它主要用于产品设计与展示、商业广告、游戏设计等。
在航空电子装备教学中，大量用 到对装备的外观 、结构 、组成 、连接 、机安装位置的展示 ，传统教学大都采用实物展示 的方法 。近年来随着大量航空电子装备 的更新换代，因受经 费、场地及使用寿命等因素的限制 ，传统教学方法 已远远不能满足要求 ，而采 用虚拟现实技术的展示方法则 以其廉价 、无场地限制和效果 良好得以广泛应用。
目前有大量成熟的软件平台可以进行视景仿 真的开发，主流平台creator vega vega prime vtree opengvs quest3d vrtolls eon、web3d、java3d、glstudio等。其中，multigen公司的虚拟现实数据库 openflight已经成为 了 工业 标准 ，在军事 、航空航天等领域应用都 比较成熟 。在航空 电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用r vega prime、glstudio和 eon作为视景仿 真开发的技术平台 ，解决物理模型的创建、场景显示等问题。该平台可以达到照片级 的视景仿真效果 ．同时采用嵌入 opengl技术来解决物理模型 的交互问题。
2．2系统仿真技术
系统仿真技术是伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科 ．它通过建立实际系统 的数学模 型 ，利用计算机运算来达到对被仿真系统的分析、研究、设计等目的。系统仿真技术主要侧重于对真实系统的内在机理、运动方式 的仿真，也称为行为仿真。系统仿真技术最初主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大实际系统试验难以实现等少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、 经济 系统、 交通 运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。
在航空电子装备教学中，对装备工作原理的讲解既是重点也是难点。传统教学方法主要通过教员的讲述，配合一些静态的图形帮助学员理解 ．教学效果主要依赖于教员的授课水平和技巧 。近年来．我们尝试将系统仿 真技术应用到航空电子装备教学中，根据被仿真装备的工作原理，建立系统的数学模型，并根据装备的不同工作状态，对模型进行动态运行．结合虚拟现实技术实现的逼真场景．较好地模拟实际装备的工作情况。利用该技术开发、研制的教学软件不但可供教员教学使用．也可供学员自学，并达到了较好的教学效果。
目前，有许多成熟的系统仿真开发平台软件．如 simulink、systemview等，这些软件以其功能强大和使用方便、易用性受到广大用户欢迎．但价格较为昂贵，且大多未提供对外的仿真数据接口．仿真系统应用的灵活性、扩展性和可变性受到很多限制。当然也可自行开发适用 的仿真开发平台软件。在航空 电子 装备虚拟仿真软件的开发中我们采用的是自行开发的系统仿真平台软件。
3．虚拟仿真技术在航空电子装备教学中的应用方法和步骤
3．1建立仿真模型
这里所说的仿真模型既包括反映航空电子装备外观、结构的三维物理模型 ，也包括揭示其内在工作机理及行为的数 学模 型。对三维物理模型的建立，主要依据装备本身的物理状态，其原则就是在尽量减小面数的同时提高逼真度。对系统数学模型的建立，则需要视系统的复杂程度进行取舍和优化，本着够用为度的原则 ，以尽量减小运算量。建立数学模型时 ，还应考虑到系统运行时的参数调整。
3．2创建仿真装备的虚拟场景并驱动
对于虚拟场景的驱动，根据使用方式的不同采用了不同的方式如果进行的仅是装备外观、结构的展示，可使用eon进行动作的编辑和驱动；如果需要对装备进行虚拟操作仿真，则使用 glstudio软件先进行操作面板、虚拟仪表的编辑和制作，然后再利用 vega prime驱动以实现更复杂的交互操作。
3.3系统集成
系统集成就是将上述做好的模型、场景按照教学软件所需的形式将其有机的整合在一起，使之成为_个完整的 、规范的教学软件。系统集成可以使用目前常用的软件开发平台如 vb、vc++等。由于上述虚拟现实驱动软件如 eon、glstudio及vega prime等均以activex控件方式提供 了可用 于常用 软件开发平台的运行插件，因此，系统集成变得十分方便。编写程序时，只需考虑软件功能的安排，注意程序间的兼容性即可。
系统集成时，还需要将系统行为仿真的结果通过视景仿真表现出来，即用行为仿真的数据来驱动三维物理模型的动作。由于系统行为仿真采用了专门的运行平台，与视景仿真处于不同的系统进程中．因此这种驱动是通过两进程间的实时通信来完成的。这里还需要考虑进程间的同步问题。
【关键词】虚拟仿真技术；建筑施工；应用研究
【中图分类号】V448.15+3 【文献标识码】A 【文章编号】1672—5158（2012）08—0168-01
随着现代科学技术的飞速发展，虚拟技术和仿真技术逐渐开始了有机整合，成功运用在了建筑工程的设计与施工中，并且完全改变了传统模式下的建筑设计和施工。究竟虚拟仿真技术是什么，它又是如何应用于建筑施工中，这些都是本文接下来会探讨的话题。
一、虚拟仿真技术概述
传统的仿真技术不能够模拟出人对于外界情况的感知，而虚拟仿真技术涉及到了关于仿真人的感知模型。虚拟仿真技术是在多媒体技术、传感技术、仿真技术以及计算机技术快速发展的基础上，虚拟技术与仿真技术有机结合的产物。虚拟技术与仿真技术完美结合在了一起，则能利用虚拟的现实技术建立与试验仿真的模拟模型，将仿真的过程和结果通过可视化、图像化的方式呈现出来，强有力地推动了仿真技术的高速发展。虚拟仿真技术具有四个基本特性，包括沉浸性、交互性、虚幻性与逼真性，这些特性在虚拟仿真技术中得到了有效的体现，同时也提升了虚拟仿真技术在仿真技术领域的竞争力。
二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析
虚拟仿真技术在现代建筑施工中的应用越来越普遍，意义也越重大。本文将从以下几个方面展开虚拟仿真技术在建筑施工中的应用研究分析：
（一）虚拟施工技术的应用研究
从一定层面上讲，建筑施工过程实际上就是把施工的设计图转化为实物的—个过程，只是这个“转化”的含义及意义都非常重大。传统的施工方法与方式太多，容易跟着实际情况产生变化，而且从图纸的设计到具体的施工环节，一般都很难按照原计划设计的图纸进行。此外，传统的施工技术为了确保施工顺利完成，一般总是凭借经验实施工程，然而某些经验往往会给施工带来决定性的失误。当前，大部分的建筑工程采用了全新结构，传统的施工技术已经无法适应当下复杂的施工条件，因此转变施工技术才是重点。虚拟施工技术应用于建筑施工中，能够改善传统技术下的盲目、主观与随意，能最大化地提高工程的质量，减少成本、耗材，提高施工的安全。利用虚拟施工技术的交互性和高度仿真性，可以建立施工设计的几何模型，建筑施工的相关人员能够根据所需进行施工的虚拟试验，从而筛选出最佳的设计方式。
（二）仿真技术的应用研究
仿真系统是虚拟仿真技术的基础之一，它能够仿真虚拟建筑物施工周围环境的外景，并且效果非常良好。通过仿真系统，可以将设计图纸上的建筑物进行详细建模，并能对建筑物周围的相关环境因素如道路、休闲场景等进行建模。相关的设计人员与业主可以从不同的视角观察仿真系统建模下的建筑物，也可以通过不同的入口走进虚拟建筑物中，还可以边走边看，相当于一次赏心悦目的漫游，并且还能通过鼠标与这个虚拟仿真建筑进行实时交互。在虚拟场景中，每一个物体都与实体之间有着高度仿真效果，其中还有声音与动作等仿真特效，这就使得虚拟场景有着很强的真实感，让人有种身临其境之感。
（三）虚拟仿真技术在复杂空间的钢结构施工中的应用研究
在某些建筑施工中，存在着复杂空间钢结构施工，它是从一个部分逐渐到整体的完善过程，因此耗时，同时必须注意细节。复杂空间钢结构的不同施工阶段，其负载情况、结构的形态、受力特性以及边界条件都不相同。在一个阶段施工完成之后，暂时会处于一种平衡状态，但是进行下一阶段施工时，原有的平衡就会被打破，只有新的阶段完成，才能再次实现平衡。复杂空间钢结构的施工是一个平衡不断被打破继而又保持平衡的过程，在处理过程中显得有些复杂，受力的因素也比较多，加之使用的施工方法不同，往往无法有效进行施工的指导。大量实践证明，事故频繁的高峰期往往就在施工阶段，若处理不慎，极易酿成大祸。以往的施工过程中缺乏对施工的分析或者分析不够详细，致使施工中总是出现施工安全问题，而如今有了虚拟仿真技术，它可以对复杂空间钢结构进行全程跟踪，及时找出施工中哪个阶段会是最危险的，然后加以控制。
（四）虚拟仿真三维动画在施工中的应用研究
虚拟仿真技术三维动画的出现，打破了传统施工只能依靠经验分析施工过程的模式，为现代化的建筑施工提供了一个便捷有效的分析手段。通过三维动画对施工过程进行分析，专家、施工的技术人员以及业主就能对施工全过程甚至是每一个细节都能清除了解。此外，工程中会遇到的重难点以及关键环节，都可以通过仿真技术以三维动画的形式展现出来，而且还可以根据业主的所需进行合适的调整，并及时修改原有的施工方案。目前，这种手段已经成功运用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央电视台的新址、上海环球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越来越多社会业界的关注。
（五）虚拟仿真技术在施工安全方面的应用研究
安全，不论在什么时代，都是必须保障的主题之一。传统建筑模式下，很难预见安全隐患，但是虚拟技术的应用，能让安全隐患一目了然。
1、进行施工安全控制的方案优化
在建筑工程施工分析中，如果采用虚拟仿真技术进行分析，可以发现很多传统模式下无法发现的隐患，同时也能够对不同类型的施工安全控制方案进行相应的模拟演练，并进行比较，最终确定出—个最佳的方案，实现安全控制方案同相关的成本控制、资金预算、损耗控制等方面的最大化。
2、实现安全演练与预防的最优化
实现安全演练与预防的最优化可以从以下三个方面进行：其一，工作经验丰富的工程师要充分去了解容易出现隐患和发生事故的工程环节，利用虚拟仿真技术建立三维动态仿真模型，为类似事故的发生提前做好预防；其二，应该进行紧急逃生演练的模拟，通过模拟演练，训练现场工作人员的自救能力、逃生路线的抉择以及应急行动的实施；其三，还能做好安全教育，比如通过事故过程模拟，让大家感受事故，预先做好安全防范。
三、结语
从目前来看，虚拟仿真技术在建筑施工中越来越普遍，这大大地降低了施工安全隐患、控制了施工的成本，同时也实现了施工控制的最优化。我们应该继续探索虚拟仿真技术在建筑工程中的应用，以便更好的让其为社会主义现代化服务。
参考文献
[1]杜晓刚.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用分析[J].中华民居，2011，（6）：161-162
关键词:土木工程;仿真技术;实习实训;应用
实践教学是对教学理论的进一步加强，学生在此过程中也能够有效提升自身的创新精神与动手能力。过去大众化、讲学式的教育体系对实习实训的认识不够，因此很多学生面临毕业之后找工作难的窘境。通过加强实践教学、推动创新教育的方式，能够有效提升学生的综合素质，为现代社会培养更多实用型人才。
一、土木工程施工实习实训教学中仿真技术的问题
在我国有很多高校的土木工程专业在教学时依然没有创新，还是在按照已经过时的模式进行教学，虽然也涉及实习实训内容，但效果不佳，并且基本上只是流于形式，实际效果有限。通常高职院校会有近一年的实训期，在这么短的时间内是很难进行施工实训的。即使在训练过程中采用集中分散结合的方式，但施工效果仍旧不理想。由于单一教学模式的限制，并且对教学和实训的安排缺乏合理性，实训教学通常难以发挥应有的作用。进行实训教学存在以下几个问题:第一，不重视实践教学的重要性;第二，对课程体系的设置缺乏合理性;第三，缺乏实训教学资源;第四，缺乏足够的实训教学时间。
二、土木工程施工实习实训教学中仿真技术的实现
(一)虚拟场景建模
通过仿真设计软件能够设计出具有实际价值的虚拟场景，制作方法为:第一，用摄像头拍摄现实场景，然后利用仿真技术对所得影响进行全景图合成设计;第二，通过程序设计语言和编程软件生成场景［1］;第三，使用仿真设计软件制作虚拟三维场景。以上步骤需要用到的主要软件有3DSMAX软件和VRML软件，结合两款软件的使用方法为:首先，制作场景贴图、动画、造型等;其次，将场景导出至VRML;最后，修改源程序代码，添加所需文件，并进行相应操作。
(二)实现物理建模
通过Export命令，对建模得到的max文件进行导出，导出后的文件为wr1文件，然后对导出的文件进行建模。这一过程可以通过VRML的传感器节点完成，同时通过事件及路由器实现。
(三)实现行为建模
以Script节点定义及改变场景对象的外观及行为，当Script节点开始初始化，某个程序脚本就会被调用。该事件在VRML场景中会被检测出来，并传递至JAVA，通过JAVA对其作出相应的响应，也可以进行反向传递。
(四)构建网络系统
虚拟的仿真教学环境可以对网络中的信息资源进行高效利用，确保实训教学具有动态有效性。例如Flashmx等工具能够进行在线虚拟实习活动，具有十分广泛的教学覆盖面，在当前常用的辅助实训教学工具中，最具发展前景。通过信息技术能够建立远程服务系统，实现对虚拟仿真实训教学的系统资源共享，这也是虚拟仿真教学系统未来进展的主要方向之一［2］。利用虚拟仿真实训教学系统能够给学生提供大量学习资料，保证学习效率和学习效果。网络虚拟实训可以运用web三层结构建立B/S架构的虚拟仿真实训教学体系。
三、土木工程施工实习实训中应用仿真技术的方法
(一)在教学中建立规范化的仿真技术
虚拟仿真技术具有人机互动的特点，娱乐性强并且能够形象直观地表现画面，有助于学生的记忆同互联网联系，能够营造出逼真的场景，增加体验乐趣。在学生开始土木工程施工实习的后，采用标准化的虚拟仿真技术能够在很大程度上激发学生的学习兴趣，从而提升其学习主动性，而这一点，在传统的教条主义教学模式下是难以实现的。通过规范的仿真模拟技术，能够很好地重现施工场景，使学生完美地融入其中。
(二)在教学中安全控制仿真技术实施
仿真技术通过虚拟成像的方式营造一个看起来真实的环境，但由于其特有的虚拟性，因此情境知识看起来和真实环境无异，但却很好地避免了真实环境中才会出现的各种危险因素。学生可以在课堂中融入真实的施工环境中去，在实践中应用理论知识，在虚拟的环境中对施工过程进行安全控制操作，即使存在不规范问题或其它缺陷，由于不具有危险性并且并非真实，学生仅仅会感觉到紧张，但并不会造成危险和损失。虚拟仿真技术能够加强学生规范化管理建筑施工流程，提高施工的安全水平，降低事故发生率。
(三)重视仿真技术的设计及师资培养
在教学中引入并应用仿真技术，也是加强土木工程师资力量的重要因素。土木工程是一门以实践为主的专业，培养的也主要是实用型人才。因此无论是学生还是教师，都需要具备一定的施工经验，才能在将来的工作或教学活动中，占据主动。教师在进行仿真技术实训之前，应首先做好完善的准备工作。在实现实践教学的科学化和精细化规划设计过程中，教师也应具有一定的创新能力。另外，学校方面也可以积极引入或自行开发一些具有实训价值的综合仿真技术的土木工程实习软件，充分满足学生需求。
(四)在实习开展前做好充分准备工作
在开展实训之前，教师会根据实习的基本纲要给学生安排各种实习任务，此外土木工程专业教师也会专门给学生安排一些工作，学生需要根据自己实习的内容做一份答辩论文。这种方法有助于培养学生总结施工实践经验的能力并培养学生养成良好的团队意识。并且表现优秀的学生所上交的论文内容也能够为教师日后教学水平的提升打下良好基础，教师也能从中找到各种有价值的案例以供教学使用。
结束语
土木工程施工实习实训是非常有必要的，这也符合其侧重实践应用的专业特点。在实训中应用仿真技术，学校在降低成本的同时，也能够很好地培养学生的实践能力和创新能力。
参考文献
［1］周国恩，梁鑫，周雨等．基于仿真技术在土木工程施工实习实训教学中的探索与实践［J］．教育教学论坛，2013，(28):197－198，199．
Abstract： The microprocessor class is a professional course with very important practice in electric field， and is also a very abstract course， while traditional microprocessor class teaching form makes learning boring， teaching difficult. To solve this problem， and improve learning interest and teaching quality， based on the characteristics and advantages of virtual simulation software， the paper proposed applying the virtual simulation technology to the related links of teaching， and analyzed the promoting effect of virtual simulation software on microprocessor class teaching.
关键词： 虚拟技术；微处理器；教学
Key words： virtual technology；MPU；teaching
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）33-0252-02
0 引言
随着计算机技术、电子技术的不断发展，为了提高生产效率和保证运行的安全性，各类微处理器已经被广泛应用于我们生活中的多个领域，工业自动化流水线的检测控制和数据处理，通信设施的网络通讯和数据传输，家用电器的自动控制，汽车安全检测保障系统，机器人，医疗等等。因此，目前大多数电类相关专业都开设了关于微处理器的相关课程，当然根据需要所学习的微处理器的型号不尽相同。
对于传统的微处理器教学基本上都是以课堂理论教学为主，辅以相当课时的实验操作。而微处理器的应用无论是硬件设计还是软件设计都有很强综合性和抽象性，其不仅涉及到对模拟电子技术、数字电子技术、传感器检测、控制等诸多基础类课程的综合应用，而且要在使用汇编语言、高级语言等进行软件设计时具有良好的逻辑性、条理性、灵活性。这就使得微处理器类课程相对较为枯燥，难以理解，难教难学，“可学性”和“可授性”难以达到教学目标。因此，将虚拟软件应用到微处理器类课程的教学当中，使微处理器对于学生是“看得见，摸得着”，让学生在课堂中就能够进行操作应用，不仅可以提高其学习兴趣和主动性，而且能够更好的掌握微处理器的应用开发技能。
1 虚拟仿真软件
虚拟仿真技术的发展不仅使得电子设计类生产设计开发的成本得到大幅度的降低，而且开发设计周期大大缩短。虚拟技术的发展不仅对生产设计开发有着深远的意义，而且有助于教学过程中对理论知识的理解和实践。
目前电子设计类的虚拟仿真软件有很多种，如Proteus、SPICE、EWB、Matlab、Protel等等，这些虚拟仿真软件不仅具有大量的电子元器件库，而且配备了较为齐全的虚拟仪器、仪表。通过使用这些虚拟仿真技术软件在计算机中进行电子电路的仿真设计，不仅使得电路设计简单方便，而且不需要进行实际的焊接，节省了设计时间，而且在使用相应的仪器仪表进行调试时不用担心损坏，另外，通过虚拟软件还可以进行多种电路分析，同时也可以进行PCB电路板的制作等。
1.1 Proteus仿真软件 在诸多的虚拟仿真软件中，英国Lab Center Electronics公司研发的Proteus软件在开发微处理器系统方面具有独特的优势，其不仅具有模拟电子技术、数字电子技术、数模混合电子设计与仿真功能，更是目前世界上最先进的基于微处理器应用系统软、硬件设计的仿真软件。[1]其包含了51系列、PIC系列、ARM系列、AVR系列等多种类型的微处理器模型，而且还有多种传感器和的前向通道和后向通道的芯片和控制执行机构模型，可满足大多数控制、检测等系统的设计仿真。
1.2 编程软件 为了实现微处理器应用系统功能，不仅需要完成硬件的功能性、抗干扰性设计，而且还要完成软件程序的逻辑性、功能性设计。目前常用的微处理器程序设计软件有Wave、Keil、ICC、codevision、MPLAB等，其中keil C软件是51系列微处理器使用最为普遍的，而AVR系列微处理使用的是ICC，PIC系列微处理使用的是MPLAB。
这些程序设计软件很好的利用了Proteus软件提供的第三方动态接口，两者配合使用可使软件程序设计、编译、调试与硬件系统仿真完美的进行结合，形成功能强大的微处理器仿真平台。[2]
2 教学应用和影响
2.1 课堂教学 传统的微处理器类课程教学偏重于理论讲解，学生除了少数的实验学时能认识真正的芯片、电路以及简单的程序验证外，很少能够亲身体会电路设计和程序编写。这就使得在学习过程比较枯燥，难于理解。而且由于教师在传授相关知识的过程中无法以实际微处理器为例进行演示，看不到实际效果，也使得教授过程比较困难。
将虚拟仿真技术引入课程，在课堂理论授课的过程中利用计算机辅助技术将微处理器的工作状态和程序运行状态进行演示，能够生动的反映相应的动作，就使得抽象的理论形象化、直观化，便于学生理解和教师讲授。通过这种教学模式不仅提高了学生的学习兴趣、理解程度，改善了教学效率和质量，而且丰富了教师的教学内容，改善了教学手段。
2.2 实验教学 微处理类课程学习的目的是应用，它是一门实用性很强的课程，所以理论学习是为实践服务的，而在以往的实验教学环节中，大部分的实验是验证性的实验，缺少设计性、综合性试验，即实验设备上的电路都是设计成型的，学生独立设计的部分较少，而且大部分程序也是给出的，这就使得学生独立思考、设计部分较少。
而利用虚拟仿真技术，让学生运用虚拟仿真软件对实验内容进行设计，独立完成对硬件部分的设计和软件程序的编写，并演示实验相关要求的现象和结果。这使得学生的实验兴趣大大提高，而且由于电路和程序都是学生自主、独立完成的，学生的学习自信心也得到很大的增强。另外，由于虚拟仿真软件中的元器件参数是可以修改的，并且不需要焊接、安装的工序，就可以快速得到仿真结果，学生可以针对自己的设计提出各种设计方案，不但锻炼了提出问题、分析问题、解决问题的能力，激发了创新意识，而且也培养训练了学生的系统设计能力。
2.3 实践教学 一般而言实践类课程是指课程设计和毕业设计等综合性设计类型的教学模式。这类教学模式大部分都是由指导教师布置设计题目或设计范围，而由学生通过查阅相关资料进行设计分析，形成以理论设计为主的设计报告，这就缺少了对理论设计结果或过程的实践验证。
而将虚拟仿真技术应用到实践教学环节，学生只需要使用电脑就可以完成实践类课程的设计任务，利用虚拟仿真软件设计后在进入实验室操作或实际制作，既可将理论设计通过虚拟仿真软件演示出来，又避免为了验证理论正确性需要实际设计、制作系统的缺陷。这种实践理论设计和虚拟仿真结合的方式，既发挥了虚拟软件实效、经济的优势，节约、合理利用实验室硬件资源，又培养了学生设计制作的能力。
2.4 竞赛和创新活动 国内和国际有很多电类竞赛类项目及创新活动可供在校学生参加，而各类大赛和创新活动不仅仅检验学生对知识的掌握程度，而且还要求学生具有很强的知识应用和实践设计能力。在竞赛和创新中使用虚拟仿真软件进行辅助设计，不仅可以缩短设计开发周期，而且减小了硬件成本的投入。使得学生能够更加全面的接触和使用各类电子类器件，利用动态元件仿真模型，不仅是人机交互方式仿真可以成为现实，而且使仿真形象生动，创造出极为接近现实的环境。[3]
当然，虚拟仿真软件很好的辅助了教学，改善了教学手段，生动了教学内容，形象地将抽象不易理解的知识用虚拟仿真的方式体现出来，使学生增强了学习兴趣，培养了自主学习能力。但是知识的学习和实践的应用是不能够单纯的依靠虚拟仿真的，学生对真正的元器件的封装、检测、使用等相关知识也是需要掌握的，同时也要熟悉操作各类仪器、仪表，学习实际系统的布局、布线、安装调试等多方面的知识。所以，要使虚拟仿真技术能够更好地为教学服务，采用虚实结合的方式，一方面强调仿真实验对教学的辅助作用，另一方面认识到实际动手能力的重要性，两者相辅相成，有机结合。[4]
3 结束语
虚拟仿真技术在微处理器类课程教学中的应用不仅可以使课堂上抽象难懂的知识便于学生理解和接受，而且便于学生课后巩固所学知识，更有助于学生学习兴趣和动手能力培养。同时，利用虚拟仿真技术能够使教学和实践、理论和应用很好的结合起来，引导学生的创新意识和培养学生的创新能力，通过对仿真结果的分析和运行，增强了学生的自信心。实践证明，合理的利用虚拟仿真技术，在教学中科学分配虚实之间的比例，这将成为微处理类课程教学发展的重要方向和重要手段。
参考文献：
[1]王本有，黄欣钰，汪德如等.虚拟仿真平台在单片机教学中的应用[J].皖西学院学报，2010（5）：32-35.
[2]张莉.虚拟试验平台下单片机项目式教学的实践[J].黄石理工学院学报，2009（5）：67-70.
关键词：仿真 EWB V5.12 MULTISIM 10 虚拟实验室
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）11-0213-02
提到贝尔实验室，相信所有学工科的人都会听说过。第一个电话是从贝尔实验室打出的。结型晶体管是由肖克利博士在贝尔实验室研制成功的，此类消息不胜枚举。自1925年以来，贝尔实验室共获得两万五千多项专利。现在，平均每个工作日获得三项专利。所有这些业绩的取得充分说明了一个问题：实验室是发明创新的诞生地，实验室的作用绝对不可低估。高等院校的实验室是开设实验、开展科学研究、培育创新能力、提高综合素质的重要基地；是孵化高水平研究成果、服务经济建设的主要场所。高校的实验室是培养创新精神和实践动手能力最直接、最关键一环，其优势在于使实验人员把所学的理论和实践相结合.着力培养其创新精神和知识运用能力。它既有知识传承，又有动手实践。既遵循人的认知规律，又让他们在科学实验中亲身发现和认识科学理论，并检验所学理论知识。在当今数字化、信息化时代，如果不动手、不会动手，将一事无成。而敢动手、会动手的实践能力，正是在实验室中培养出来的[1]。实验室是隐性知识储量最多、资源最丰富和集中的部门，也是能够代表和反映学校科研水平、学术水平的重要部门[2]。从高校隐性知识的概念出发，高校实验室的建设对于提升高校的核心竞争力和声誉无疑具有重要的现实意义。
尽管近年来国家不断投入资金到实验室建设，但是我们应当清醒的看到现阶段我国实验室建设从整体上看依然是低水平的、不全面的、不均衡的。实验的普及程度依然不高，面临的任务十分艰巨。这个问题的解决是一个漫长的过程。这个问题能否通过软件仿真来解决呢？
这是一个仿真软件满天飞的时代，几乎各个领域都有自己的仿真软件，比如电工电子类的有EWB V5.12，MULTISIM 10，化工类的有ChemLab。这些仿真软件只所以能存在，一方面在于这些软件本身就是各领域的专家跟程序员或者一些软件公司合作的结果，有一定的可信度。另一方面在于仿真有它的积极意义。比如对于一些危险大、费用高、耗时长的实验，在计算机上“做实验”是一种十分理想的方法。所以仿真软件得到大家的认可和使用。它能为实验人员的学习创造一种自主、开放式的氛围，为实验人员搭建现代化设计技术的平台，从而更容易激发实验者的技术创新欲望，大力开发其手和脑的潜能，进一步培养其综合分析问题的能力和开发创新的能力[3]。但是仿真并不是万能的。值得大家注意的是这样一个事实：仿真软件也是一个软件，当一个软件做得比较大的时候就不可避免的出现这样或者那样的Bug。举个有目共睹的例子：微软作为著名的操作系统厂商，不也经常操作系统的补丁吗？所以当仿真的结果与理论不符，或者仿真的结果与实践不符的时候，就需要考虑一下到底是理论有问题还是仿真软件本身的问题。关于仿真软件本身不完备这个问题，《浅谈电工电子学仿真软件弊端》一文以电工学仿真软件EWB V5.12，MULTISIM 10为例给出了详细说明[4]。仿真的时候之所以会出现这样或者那样的问题，原因之一就在于，非线性仿真模型的参数不论怎么设置都不可能跟真实的器件完全吻合。比如说，在基本共射放大电路中当温度变化时晶体管的电流放大倍数会发生变化，即便在电路结构上采取了抵制温漂的措施，电路的放大仍然会出现失真，这一点在仿真上是不容易观察到的。
在上面的程序中每隔4us灯的状态就会翻转一次。在仿真的过程中会明显看到发光二极管一亮一灭。但是在使用单片机开发板来测试的时候看到发光二极管是一直亮着的，原因就在于人眼的视觉暂留特性。所以当需要点亮一个发光二极管的时候是不需要一直给它供电的。这也是用发光二极管作为电器设备工作状态指示灯的原因。在这一点上仿真结果与实践不相符合的。所以用仿真来检验设计工作的正确与否也只是某种程度上的检测。一种设计是否正确，归根结底还是要靠实验来检验。
除了上述用仿真软件来代替实验的，还有另外一种情况：利用某些软件编程创建虚拟实验室来代替真实的实验室。基于上述思想的有以下种情况：（1）：采用电子工作台（EWB）和计算机网络来实现虚拟电工技术实验室，完成电工技术仿真实验。应用组件技术、编程语言 VB和 Access数据库构建了实验室管理系统[5]。采用这种方式建立的虚拟实验室底层仍然是EWB，只要EWB软件存在不足，仿真的效果就不会好，不幸的是EWB仿真的效果是不尽人意的。（2）在LABVlEW基础上，利用SSH架构搭建远程虚拟实验室。在实验过程中，只需通过访问WEB服务器来做相关实验[6]。用户可用数据采集卡采集数据，然后将数据发到远程服务器上的虚拟仪器，通过网络下载处理的结果。这种利用LABVIEW来制作虚拟仪器的方法是可行的，而且是值得大力推广的，它为虚拟实验指明了方向，而且比时下流行的电工电子学仿真软件前进了一步，不足之处就在于它只提供仪器，不提供元器件。（3）以计算机网络为核心，将虚拟仪器通过网络连接起来，以实现数据采集，分析，远程操作[7]。如果实验者能通过网络操作硬件的话，比如说修改一下电路的接线。如果能做到这一点的话，这种方法无疑有着巨大的开发价值。（4）使用虚拟现实技术创建虚拟实验室[8]。虚拟现实技术有高度的沉浸感 可信度和交互性。它的目标就是要让使用者相信，他或她正处在计算机所生成的环境中，而不是一个外部观察者。虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，使得实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目。以这种方式来开展虚拟实验的前景最诱人的，当然了它前面要走的路可能也是最长的。
综上：高校实验室的建设是一个漫长的过程，其发展可能不会一帆风顺，随着计算机技术和网络技术及虚拟现实技术的发展，实验室的建设可能会发生质的变化，尽管前面要走的路可能会很长。
参考文献
[1]关于构建高校实验室开放共享平台体系的研究，《中国轻工教育》，王帆，刘雁红，原凤英，张千千，张炜，2010.3.
[2]浅谈高校实验室成为隐性知识的转化与传播，《实验室科学》，高智琛，第15卷第6期，2012年12月.
[3]电子仿真软件在教学中运用的意义，《安徽电子信息职业技术学院学报》，曹光跃，2006 年第 2 期，第 5 卷 2006年4月.
[4]浅谈电工电子学仿真软件弊端，《数字技术与应用》，郭维家，李书杰，高赫鑫，赵伟，第10期，2013年10月.
[5]基于网络和 EWB技术开发电工学仿真实验室，2011 Academic and Teaching Seminar on Electronic Information Sciences of Higher Vocational Education （2011SEHVE）， 覃如贤，2011.
[6]LabVIEW下远程虚拟实验室的研究与实现，《太原理工大学学报》，李海芳，张民，陈俊杰，陈文彬，第41卷第2期，2010年3月.
关键词：计算机仿真技术 电子专业教学 应用
课 题：本文是在建设江西省冶金工业学校电子技术应用重点支持专业建设项目“改革教学模式”过程中的实践研究成果。
一、计算机仿真技术的特点
1.计算机仿真技术的基本特性
沉浸性、交互性、虚幻性、逼真性。虚拟仿真技术是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，是一种更高级的仿真技术。将虚拟仿真系统应用于电子技术专业教学，可使使用者获得视觉、听觉、运动感觉等多种感知，绘制的电子图形与实物十分逼真，具有界面直观，易学易懂的特征。因此，用计算机仿真技术进行教学，学生能够更加直观地进行观察和学习。
2.仿真技术能够提供各种分析手段
计算机仿真技术具备完整的混合模拟功能及数字信号模拟功能，可以对电路图中的电波及各种工作状态数据进行储存、打印。计算机仿真技术不仅具备对静态、动态以及失真情况进行分析处理，而且对于电路中出现的短路及其他故障能够进行及时、合理的判断和分析。
3.仿真技术在教学中的作用
计算机仿真技术不仅实验方法简单明了，而且成本低，便于系统的检修和维护。学生进行实验时，不用担心因错误操作而引起不良效果。学生能够独立进行实验。学生进行反复操作的过程，也不会造成实验器材和原料的浪费。并且可以进行一些难度系数较大的实验，达到身临其境的真实感觉。
二、计算机仿真技术在电子技术教学中的应用
1.在课堂运用仿真技术，进行演示实验，能够提高教学效率
以往在进行理论课教学过程中，过于注重原理分析、公式推导，学生常感到枯燥无味，难于理解，需要配合演示实验，而教师需要花费大量时间进行演示实验的准备，并且常需要将多种仪器搬到教室，使用起来非常不便，演示操作过程时间长，常常影响教学进度。如今将仿真软件的虚拟实验功能引进课堂，在进行理论讲解的同时，利用多媒体同步进行演示，使一些抽象的概念形象化、直观化、简单化，弥补了理论讲解的不足，而且学生更易掌握、理解。
2.利用仿真技术进行实验教学具有较强的灵活性、精确性
通常情况下，实验操作过程经常存在不可预测的因素，往往会得到不同的结果。采用计算机仿真技术绘制图形，与实测数据相结合，可以减小因为不定性因素引起的误差。与传统实物实验相比，计算机仿真技术可以弥补实物实验不能任意改变电路参数的缺点，能够在不更换实验器材和元件的情况下，利用计算机仿真技术通过变换参数来观测结果的变化，从而得出精确的分析数据。
3.仿真技术教学生动有趣，能有效激发、提高学生的学习兴趣
实验课的真正目的就是让学生能够通过实验课程的学习来验证理论知识，能透彻清晰地理解理论知识，巩固学生的专业技能。传统的实验教学主要靠老师的讲解和演示，学生动手时间少之又少，导致学生无法加深对原理的理解，计算机仿真技术避免了这种现象，大大提高了学生的实验实效，调动了学生的积极性，激发了学生对实验课程的兴趣。
4.仿真技术为教学提供了理想的教学方案
由于学生对知识掌握和熟练程度不同，学生的认知能力存在差异性，对新知识的理解掌握能力不一致，因此教师在制定教学方案时需要考虑到学生的实际情况，因材施教。计算机仿真技术的引进，无疑给教学提供了理想的教学方案，教学内容更加规范化、标准化，并且以重点培养专业技能为目的，设计的教学方案更加合理实用，符合学生的特点。
三、仿真实验应注意的问题
文章编号：1671-489X（2016）10-0021-04
Construction of Mechanical and Electrical Virtual Simulation Experiment Teaching Center//LI Jifang， XIE Huomu， SUN Daoheng， ZHUO Yong， XU Yingjie
Abstract To train students’ comprehensive design and innovation ability， we share quality teaching resources and improve the experimental training and teaching system for undergraduates in Xiamen University. Relying on technology as virtual reality， multimedia， HCI， databases， and network communication， we practically construct the mechanical and electrical virtual simulation experiment teaching center. Based on combination of virtual and real （preferring real once it is available）， we focus on construction of virtual simulation teaching resources， virtual simulation platform and the teaching team.
Key words mechanical and electrical engineering； virtual simu-lation； experimental teaching center
1 引言
在机电类学生实验实训以及综合创新能力培养中，有一些是真实实验不具备或难以完成的教学内容，如机械设备内部结构不易观察；有一些是真实实践训练学生参与程度低、成本高的内容，如机床拆装、复杂模具装配等；还有一些实践训练高危、消耗大、不可逆。同时，实践教学存在实验教学空间有限、设备台套数不足、学生课上实验实训时间受限、教学资源紧张等问题。随着计算机技术和信息技术的发展，结合高等教育信息化建设开展机电类专业实践教学改革，成为克服实践教学环节技术困难的一条重要途径[1]。
虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容。2013年，教育部根据《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》，决定开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。
厦门大学机电工程训练中心是省级实验教学示范中心，面向全校16个专业对约2000名本科生开设机械技术实践训练和电气技能实践训练的课程，年实验人时数超过10万。另外，省级测控技术及仪器实验教学示范中心承担学院机电类各专业约300名本科生的专业实验课程教学。
随着学校机电类多学科的发展，对虚拟仿真实验教学的要求不断扩大，为了全面培养学生创新精神和提高实践能力，共享优质实验教学资源，进一步完善本科实验教学体系，以及满足可持续发展的需要，学校在机电工程训练中心和测控技术及仪器实验教学中心两个省级示范中心的基础上，整合机电类相关学科专业的虚拟仿真实验教学资源和人力资源，按照国家级实验教学示范中心的建设要求，组建“厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心”。中心以建设和共享信息化优质实验教学资源为重点，开发大量虚拟实验项目和教学资源，搭建网络信息化管理平台，逐渐形成校内全部开放、校外预约开放的虚拟仿真实验教学模式，取得较大效益和成果。2013年12月，厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心入选首批100个国家级虚拟仿真实验教学中心。
机电类虚拟仿真实验中心的建设工作主要体现在以机电类虚拟仿真资源的建设为核心、以虚拟仿真实验教学平台的建设为支撑以及加强教师队伍建设三个方面。
2 以机电类虚拟仿真实验资源建设为核心
虚拟仿真实验教学中心建设理念 机电类专业具有实践性强，对学生工程能力培养要求高的专业特点。厦门大学机电类专业虚拟仿真实验教学中心规划建设上以达到教学大纲所要求的教学目的为基本要求，以提高学生创新精神和实践能力为宗旨，以实现真实实验不具备或难以完成的教学功能为建设重点，明确虚拟实验的定位，确立了“虚实结合，注重基础，融入前沿，开放共享”的建设理念。以“虚”来加强理论知识与实践动手操作的联系，以“实”来提高学生解决工程实际问题的能力，注重学生基础性实践技能的培养。建设资源满足反复练习、强化记忆的功能。充分利用本学科教师前沿的研究成果转化成虚拟仿真教学资源，让学生接触到本学科前沿技术，丰富实践教学内容。充分利用网络通信技术开放共享，学生可以24小时随时访问虚拟仿真实验室，满足更多学生在平台下自主学习、探究学习、协作学习的学习需求。
虚拟仿真实验室是传统实验室的延伸和有效补充，它可以弥补传统实验室的不足，可以丰富实践教学的内涵，带动实践教学模式的创新。虚拟仿真还可以辅助理论教学，使之成为理论学习的重要辅助手段。理论教学中抽象的、难以理解的内容可以通过虚拟仿真的形式展现出来，易于学生的学习与掌握。虚拟仿真实验深刻影响教师教学授课方式，带动专业建设与改革；可以激发学生学习兴趣，提高学习质量，增强教学效果[2]。
中心基于多年来虚拟现实技术的研究积累，在建设上充分利用机电类学科专业优势，发挥教师的自主研发能力，并积极利用合作企业的开发能力和支持服务能力建设虚拟仿真实验教学资源。多种形式的资源建设途径为虚拟实验教学提供了可持续发展的思路，校园网宽带技术的支撑为可持续发展提供了物质保证，优秀的教学团队及合作企业为教学资源的建设提供了技术保证，校企合作模式可保证新教学资源的开发和资源的维护更新，并进一步丰富教学内容。
虚拟仿真实验实训教学体系的构建 中心在深入研究机电类包含的机械设计及其自动化、测控技术及仪器、电气工程及其自动化以及飞行器动力工程等机电类专业本科生培养计划的基础上，围绕“卓越工程师计划”，瞄准“培养具有创新精神和实践能力的高质量工程应用型人才和选拔科学研究型人才”目标，在充分分析现有真实实验资源的基础上，本着“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则，构建了机电类虚拟仿真实验实训教学体系。
在机电类虚拟仿真实验实训教学环节中，采取阶梯递进式教学方式，在建设中把虚拟仿真实验实训教学内容分为三个实践层次：一是以强化专业基础实训技能为主导的实践层次；二是以强化专业课程实验技能为主导的实践层次；三是以强化学生综合设计和创新能力为主导的实践层次。通过建设和整合，各种形式的虚拟仿真实验教学资源构成了既层次分明、各有侧重，又相互渗透、互相促进的实践教学体系。
图1所示是中心虚拟仿真实验教学资源建设架构图。其中，专业基础实训类实验资源有15项，专业课程实验类实验资源有14项，综合创新实践类实验资源有12项。
第一层次：以强化专业基础实训技能为主导的实践层。该层次的虚拟仿真实验课程设置以机电类相关的基础课程为主，包括电工学、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术与应用、机床数控技术训练、数控切削技术训练、数控铣削技术训练等必修课程的实训。
这一类资源为软件共享资源，不带有实物对象，构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，包括电气技术实践训练、数控技术实践训练、电子技术实践训练以及模具设计与制造4个实训门类共15门课程。这部分资源与机电工程训练中心从资源配置上充分体现了虚拟结合、相互补充的原则，其中一部分课程可补充目前实践训练所缺乏的参与程度低、成本高的部分，如模具拆卸与组装、数控机床机械安装等课程；一部分课程可作为真实实训教学的训前准备课程，这部分课程可减少真实实训的高消耗，如数控切削技术训练、数控铣削技术训练课程。
该层次的建设目的是让学生系统学习机电类专业的基础实验知识，掌握基础实训技能，深化理论知识的学习，培养学生独立思考、团结协作的精神，加强分析问题和解决问题能力的培养，从而达到培养学生专业学习的兴趣。
第二层次：以强化专业课程实验技能为主导的实践层。该层次的实验课程设置以机电类相关的专业课程为主，构建几个实验平台。
1）基于虚拟仪器技术建设的可远程访问虚拟仿真实验平台，属于仪器共享资源，含有信号与系统及传感器原理两门课程资源，共建设了15个实验项目，辅助理论教学，丰富实验内容。
2）工业机器人一体化实训平台，选取国内外主流品牌的典型工业机器人，以真实的工程应用项目为背景，基于真实的工作过程，构建集课程资源包、虚拟仿真软件、实物机器人为一体的“理、虚、实”一体化的教学与实训系统，可完成包括示教编程、离线编程、维护保养、装调维修、综合应用在内的全方位教学与实训任务。
工业自动化技术课程作为电气、自动化、测控专业一门典型的应用型课程，正面临从传统的PLC编程教学，向项目引导、实践型、工程化、开放性方向靠拢，实验室总是存在空间有限、资源有限的问题。中心自主建设大量工业虚拟仿真被控对象，同时积极引进国内外成熟的生产流水线的教学对象，充分重视虚拟实验环境的真实感、可操作性，解决了工业自动化技术实验教学中的瓶颈问题，促使教学方式方法改革，提供全开放学习环境，有效节约教学资源，激发学生学习兴趣。
另外，对机电类专业的一些核心专业课程，充分利用教师的教研成果，转化为虚拟仿真实验项目，丰富了实践教学内容。
该层次的建设目的是让学生系统学习相关专业实验知识，掌握专业实验技能，引导学生自主发现问题、解决问题，培养学生的创新能力、动手能力与团队合作精神。学生还可以综合运用多门课程知识实现完整应用，逐步建立系统的概念。
第三层次：以强化学生综合创新设计能力为主导的实践层。该层次的资源设置主要围绕完成综合性实验，以实验项目驱动的方式，由学生自主设计完成虚拟仿真创新型实验。另外，参加各种层次学生创新设计实践大赛完成科研方法训练。在这一层次的教学中，中心设立独立创新实验室，为创新活动提供指导，提供仪器设备和场所。采用开放的实验室管理方式，实验室全天对学生开放，有专任指导教师给予指导和服务。
该层次的建设目的是让学生在掌握基础实训技能和专业实验技能后，充分利用综合类实验资源，对学生进行创新能力和科研方法训练，培养学生创新设计和系统设计能力，激发学生创新热情和参与创新活动的积极性。
3 以虚拟仿真实验教学平台为支撑
虚拟仿真实验教学资源能够为学生提供生动、逼真的实验学习环境，在广泛的学科领域提供更多的虚拟和仿真体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程和成果。虚拟仿真实验教学平台应支撑教学资源的开放，包括支持虚拟资源的在线开放、虚拟与真实的结合开放。平台还应具有良好的交互特性，如实验数据的采集、实验过程的指导、实验报告的在线收集与成绩评判等。
厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心目前已有成熟的信息化网络平台，一方面拥有独立的门户网站，能实现中心概况、实时新闻、中心动态、全部课程介绍等信息的发布；另一方面建设有远程虚拟仿真实验平台，能实现实验实训课程开放、学生选课、远程答疑、作业提交批改等教学管理功能。中心特别配套有专门高性能服务器，以满足信息化平台对性能及稳定性的要求。校园门户网站对校内外公布虚拟仿真实验教学信息，提供虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务。
教学资源集成在远程虚拟仿真实验平台上，通过互联网可开展网上学习、考试、评价和互动交流等活动。平台提供不同的权限。
1）学生通过账号、密码由学生端登录系统，完成学习、阅读公告、自我测试、上传作业、实验实训项目练习、在线提问、讨论等内容。
2）教师可通过账号密码登录教师端，完成发布公告、授课、报告评判等授课行为。针对不同的学习群体，可以设置不同实验实训项目，组织学习与培训，并可以实时查看学员的学习次数及学习效果；针对总体情况，灵活调整个性化学习方案。平台集学习、实验实训、考试、评价、管理功能于一体，充分利用网络资源开展虚拟实验实训，实现了教学的在线网络化。
3）教务管理人员通过平台实现人员管理、教务管理等功能。
4）教学平台的运行与维护由负责后台管理的技术员完成，包括账号管理、权限设置以及实验模板管理。
虚拟仿真应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式转变为学生通过自身与信息环境的相互作用，实现自主学习、探究学习、协作学习。学生可通过互联网24小时操作，彻底打破传统实验室时间与空间的限制，在保证教学效果的前提下，极大地节省了成本。
4 加强教师队伍建设
中心在建设过程中着力建设成了一支教学、科研、技术人员相结合，核心骨干人员相对稳定，结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进、学术水平高、教学科研能力强、实践经验丰富、勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。中心设置主任1人、副主任2人，并成立了机电类虚拟仿真实验教学中心发展委员会。本中心学科专业教师与信息技术研发人员配置合理，有专业教师36名（专任教师兼职为主），其中教授7人、副教授12人、助理教授17人，负责课程制定和教授；工程技术人员38
名，高级工程师6人，工程师32人，其中实验指导及资源维护25人，网络资源管理团队5人，负责网站建设、信息发布、课程教务管理；研发团队8人，与合作企业配合，能根据课程需要完成网络课程资源的开发、维护及更新。
中心借助厦门大学现有青年教师人才培养计划的政策优势、平台优势，通过吸取宝贵经验，积极拓宽人才培养渠道，进一步加强虚拟仿真和实验教学方面青年教师人才的培养力度。
5 结语
厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心通过虚拟仿真教学资源的建设推广，达到了以下效果。
1）实现了教学资源的大范围共享，可供本校全校学生共享和部分校际共享。
2）丰富了课堂教学内容，利用更形象、直观的教学手段进一步激发了学生的学习热情，引导学生主动参与到实验教学环节，增强了教学效果。
3）丰富了实践教学手段，通过三维虚拟现实的动画演示、手工操作，增强了教学过程的真实性，引导学生能够亲自参与各种实践环节，提高了动手操作能力。
1虚拟仿真技术在基础医学教育中的应用
基础医学教育中的教学方式一般分为理论授课和实验操作两部分。其中理论教学的方式是课堂讲授加传统医学插图，学生大多感觉学习过程枯燥、不好理解、不好记忆。而利用虚拟仿真技术可以在虚拟的环境下，将人体各器官的解剖、生理学、病理学的数学模型存在数据库中，利用计算机显示屏上有意识地显示某些细节，学生可以将病人的各种病变部位分开或合在一起观察病变情况，同时可以利用此技术培养学生的人体解剖理论的认知能力。举例来说，目前解剖教学上应用的虚拟仿真人体解剖图的数字化的解剖图谱，利用这一图谱，学习者在虚拟的环境中可以自由地选择、观察、移动虚拟对象，并且虚拟的组织器官还能及时给予学习者感官上的反馈，这样就更容易理解和掌握解剖结构。比较典型的应用实例就是利用“虚拟人”数字化数据集进行三维重建，即“人体数字化解剖学”研究，创立虚拟仿真解剖学，同时提供CT、MRI及PET等方面的断层图像，进行一系列医学临床、教学及研究的虚拟模拟。具体步骤就是利用一台人体虚拟解剖电脑，教师可以讲授人体各部分结构的解剖知识，学生也可以在虚拟的组织和器官间的模拟操作感受触觉反馈，使学生更快地掌握手术要领和技术。学生在课堂上能以三维的形式看到人体数千个解剖结构的形状、位置及器官间的相互空间关系等，学习兴趣和效果显著提高。
2虚拟仿真技术在临床医学教育中的应用
在临床医学教育中，临床实践是重要的教学方式，临床实践是对医学学生动手能力培养的重要环节，加强实践技能训练已成为医学教育改革的重点。虚拟仿真技术引入医学临床实践教学是非常行之有效的教学方式。虚拟仿真技术在临床医学教育中最显著的应用是虚拟手术教学，即通过虚拟临床手术技术让学生在手术之前学习新的手术方法和流程，练习所制定的手术计划，在虚拟仿真手术之后，也能让学生温习或重复全部手术过程，并且能够对学生的临床技能进行一个客观的评定。现今医学院校的学生和教师都不能只是局限于书本的知识，必须不断地学习和提高自己的临床技能，而在实践中常会遇到教育资源有限的问题，解决这一问题行之有效的手段就是利用虚拟仿真技术模拟复制手术场景，让学生不断在虚拟现实场景中进行实践训练。这种应用虚拟仿真技术的临床实践教育方式不仅可以让教师在教学中演示不同策略的手术流程，教授学生应对各种突况、避免手术失误、降低手术风险、减少病人损伤、提高手术成功率，而且同时还节约了教育资源，具有零风险、可反复操作等优势，学生可利用它完成手术的各个操作步骤，并对操作的过程和结果进行分析和总结，达到更多地积累临床实践技巧和经验的目的。虚拟仿真技术应用于医学临床实践教学能使学生有更多接触临床的经验，可以提高学生临床技能操作的能力、临床综合诊断思维能力，还可以激发学生的学习热情和潜力，使他们能够运用课堂上所学的临床理论知识较快地掌握临床诊疗实践规律，还有利于学生职业道德和行为规范的养成。
3虚拟仿真技术在远程医学教育中的应用
在远程医学教学中，经常会由于教学设备、试验场地或教学经费等方面的原因，使得一些应该开设的教学内容无法进行。利用虚拟仿真技术可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以学习各种各样的知识，获得与现场学习一样的效果，从而加深对教学内容的理解。以往对于一些医学实验，在远程医学教学过程中一般采用电视录像的方式来取代实验课程，学生无法直接参与实验，利用虚拟仿真技术进行虚拟远程医学实验，则可以增加学生动手学习的机会。虚拟仿真技术应用于远程医学教育的基础是基于远程医疗的分支网真医学，即远程呈现医学，它把专家的知识通过通讯网络传输到需要的远程位置，在远程医疗应用领域发挥其独特的优势。网真医学是虚拟仿真技术的一个全新领域，它结合了高清视频、音频和交互式组件（计算机软件和硬件），在网络上创建独特的“面对面”体验的新型技术。使用者可以进入某个共享网络空间的图形环境，以远程控制操作或观察为目的的进行人机通信和交互，用这个方法帮助医生有效地进行手术和诊疗。网真医学应用与远程教育可以确保医学生以更有效的方式进行培训，例如记录操作过程、让学生探讨操作细节并拥有沉浸于运作房间的感觉。医学学生可以进入虚拟的手术是或实验室，在虚拟环境下激励一个完整的操作过程，教师也可以将操作中常见问题反馈给学生，从而提高每个人对某个问题的训练。利用虚拟仿真技术可以创建大量的三维人体组织结构，用于医学教学。随着网络技术的飞速发展，把创建的三维医学教学资源应用与远程医学教育，可以使学习者随时随地的学习，是资源得到充分利用。虚拟仿真技术应用于远程医学教育可以将生动的动态三维场景展现给学习者，提高了教学的质量和效果。
4虚拟仿真技术在医学教育中应用的意义
医学教育注重的是直观、形象、生动，传统的医学教学往往不够生动，难以具体化，难以直接展示人体的结构，疾病发生及发展过程等教学内容，同时又存在着医学教学成本大，不可重复执行的问题，这些弊端对学生更好的掌握医学知识极为不利。为了改善原有医学教学模式中存在的这些问题，使虚拟仿真技术应用于医学教学中的教学模式意义重大，该教学模式不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教师在教学中提供方便，从而达到提高教学水平和科研水平的目的。
作者:姜燕 李亢 单位:湖北医药学院
参考文献:
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[2]王晓,姜燕.计算机技术在医学领域中的应用[J].科技世界,2013(18):15,30
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