虚拟仿真邀请函

虚拟仿真邀请函（通用8篇）

虚拟仿真邀请函 篇1

金秋十月感恩季，黎明网络教育中心联合微软举行虚拟化培训认证特惠活动，原价3580的3天脱产培训加考试现超值感恩价520元！

活动范围仅限微博好友，沟通面对面成长无极限！

云计算指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的任何资源和服务，企业和个人用户可以不必再购买、配置和管理构建和部署应用程序所需的硬

件和软件，从而节省与这些复杂工作相关的成本。这些资源和应用将作为服务通过 Internet（“云”）提供。

虚拟化技术作为云计算的主要使用技术和基础途径，目前已成为市场最热门的技术之一，它能帮助企业降低硬件投资成本减少物理系统数量，但与

之而来的挑战是服务器管理环境将更加复杂。您的企业开始部署虚拟化了吗，您做好技术储备了吗？黎明网络致力于为企业培养优秀的专业虚拟化

技术人才，共同推动云计算时代的来临！

【参与办法】：关注“黎明网络教育中心” 新浪微博，转发本活动微博并@三位好友，即可赢取珍贵席位，名额有限，先到先得！

【微搏地址】：http://weibo.com/szlmed

【课程内容】：实施和管理微软服务器虚拟化

【开课时间】：第1期 2011年11月 中下旬连续3天

【考试科目】： 70-659，含一次免费重考机会，考试通过可获得一项MCTS证书（Windows Server 2008 R2, Server Virtualization）

【课程内容】：

 Hyper-V虚拟化技术深入理解与实现

 使用SCVMM 2008 R2配置与管理Hyper-V

 实现微软虚拟化的高可用性

 管理与实现桌面虚拟化技术

 快速备份与恢复虚拟化系统

虚拟仿真邀请函 篇2

三维仿真平台的建立,需要集数据库技术、二维可视化技术、统计分析功能、专业模型计算、三维可视化表现、网络会商功能于一体。在数据存储、统计、分析与二维可视化方面,GIS系统已经比较完善,信息集成度高;从专业模拟计算的角度,相关专业的学者已有大量的研究成果,科学可视化方面也有比较多的应用软件;三维虚拟仿真技术作为一种新的技术,在信息表达方面独树一帜,是二维可视化系统的提升和补充。

1 三维仿真平台框架

三维虚拟仿真平台作为综合平台,其总体框架主要由四个模块组成:三维可视化模块、二维GIS模块、数学模型计算模块和数据库模块。数据库部分作为后台数据的总仓库存储系统运行所需数据,随时接纳由计算或监测输入的数据资料,同时为二维GIS模块和三维可视化模块提供显示数据,为数学模型计算程序提供计算参数。数据库模块包括GIS空间数据库、三维空间数据库、属性数据库三个部分,联合实现上述功能。数学模型计算作为系统进行科学模拟的核心内容,为可视化平台提供科学的计算结果,供用户判断决策,并接收可视化平台的反馈信息,随时调整计算条件,其计算结果也可存入数据库中。二维GIS模块和三维可视化模块并列作为前台的显示和交互界面,是整个系统面向用户的窗口。GIS模块完成二维显示和统计分析功能,并与三维可视化模块相连接实现地图导航功能,三维可视化模块则实现场景的三维可视化表现任务[1]。这些模块的集成最终形成三维虚拟仿真平台。

2 数据库设计

三维虚拟仿真平台作为综合平台,包括二维GIS和三维仿真两方面表现,本文将数据库设计分成GIS数据库、三维空间数据库和属性数据库三个部分进行研究。GIS空间数据库主要为二维GIS提供绘图和空间分析的数据源;三维空间数据库为三维可视化模块提供显示所用到的空间结构位置、纹理材质等数据;属性数据库则为GIS和三维可视化模块中的各个实体提供属性信息,同时也存储数学模型计算结果,供查询分析之用。

2.1 GIS数据库

GIS数据库分为空间数据库和属性数据库,空间数据用于描述空间地理对象的属性,是对点、线、面特征的操作。在GIS系统中,空间数据以图层的形式存储和表达,在Arc/Info中图层称为coverage,每个图层存储一个特定的专题图形,不同的图层通过描述信息特征或者辅助特征(如控制点和边界范围)达到空间信息的匹配和配准。图形特征分为点、线段、多边形等,分别对应空间对象的点、线、区域等特征,每个对象对应一条记录。属性资料用来描述图形的特征,包括点属性资料、线属性资料和多边形属性资料。属性数据在GIS中以关系型数据库形式存储,可利用ArcGIS等GIS软件的连接功能,通过用户定义的特征识别码使属性数据库与空间数据库相关联。

2.2 三维仿真空间数据库

三维空间数据库包含的信息有:三维地形地物的空间几何信息,空间拓扑关系,相对应实体的纹理、材质、层次细节构造等方面的信息数据。与传统的商业关系数据库相比,三维空间数据库技术的理论和产品仍处于探索和试验阶段,商业化的三维空间数据库系统尚不多见。

OpenFlight格式数据模型将实体按照其几何结构进行存储,从基础的三角形面组合为局部结构,最后构造为完整形体,通过节点三维坐标和形体拓扑关系存储模型的几何信息。另外该数据模型可以同时存储与实体显示相关的属性信息,如模型材质、色彩、明暗阴影等,模型文件中对纹理信息只存储纹理名称和映射关系,纹理图片需另外存储,通过上述存储方式可从三维可视化角度实现实体信息的关联存储与访问。

2.3 属性数据库

属性数据是指描述三维实体各种属性信息的数据,其中既包括实体名称、实体说明等文本数据,也包括相关的图片、音像等多媒体数据。在数学模型计算方面,一方面需要存储计算所需的基础数据,如河道地形、糙率、流量、水位、经验拟合曲线等;另一方面则需存储计算结果。

3 空间数据与属性数据之间的联系

无论是空间数据还是属性数据,最终都要集成于三维虚拟仿真系统平台中,为信息查询分析、仿真模拟服务。实体空间信息由OpenFlight格式的模型文件存储,可通过三维可视化平台调用而绘制出实体的三维形态;实体属性信息存储于Oracle等关系数据库中,可通过SQL语句进行查询、更新等操作。因此要实现基于三维场景的信息连接查询,需要通过程序设计和数据库间的关联来实现。

4 二维GIS可视化

二维地理信息系统可视化已较为成熟,已经有不少商业GIS软件。但要开发与三维相结合的仿真平台,对GIS的开发调用必须能够脱离商业平台独立运行,这方面组件式GIS技术完全可以满足要求。国内外著名的GIS厂商都相继推出了他们的GIS组件,如InterGraph公司的GeoMedia,MapInfo公司的MapX,ESRI公司的MapObjects和ArcObjects等。而近年来ESRI公司推出的ArcGIS9中的ArcGIS Engine则是组件GIS开发中的新工具。

5 三维可视化

5.1 三维图形显示原理

5.1.1 坐标系定义

现实世界是真三维的,把具有空间坐标的三维实体通过各种变换投影到二维屏幕上的过程称为三维图形显示。为了在计算机屏幕上得到真实感的图形图像,需要一系列坐标变换和计算机图形学技术处理,其过程示意如图1所示。

5.1.2 图形变换

三维图形显示要将世界坐标系中的三维实体经过一定几何和投影变换之后,显示在二维屏幕坐标系中,其中图形的几何变换主要包括平移、旋转、变比、错切等方面,投影变换则一般采用透视投影的方式。

三维图形的几何变换矩阵可用T3D表示如下:

undefined

从变换功能上T3D可分为4个子矩阵,其中,

undefined

产生比例、旋转、错切等几何变换;[a41a42a43]产生平移变换;

undefined

产生投影变换;[a44]产生整体比例变换。

5.2 三维可视化软件开发平台

实现以上的三维图形显示过程需要相应图形开发软件的支持。实现场景三维可视化显示的软件很多,本文以OpenGVS为例来实现场景的实时驱动。OpenGVS是Quantum3D公司提供的视景开发软件包,该软件提供了构建虚拟场景的总体框架和大量的C函数接口,本身实现了许多图形显示经典算法,从而避免了重复开发工作,对视景开发的效率很高。

OpenGVS提供了构建虚拟场景的多个三维场景的驱动接口,主要有Frame,Channel,Scene,Camera,Object,Light,Fog等(Quantum3D Inc,2001)。如图2所示。

程序设计可分为三个部分:程序初始化、图形处理循环和程序退出,结构如图3所示。初始化是对场景三维可视化所涉及的各种实体进行初始化赋值并载入的过程,主要包括:创建图像通道并定义透视投影视图体的大小;载入地形地物实体,将其置于特定的空间位置;设定光照和雾化效果的具体参数,加入场景;初始化摄像机位置和视角。通过初始化工作,程序就具备了图形渲染的数据基础,可渲染出最初的场景静态效果图。而要实时生成图形,进行动态交互仿真,就需要根据交互操作实时改变绘图参数,并根据参数的改变渲染出相应图形,这正是程序的图形处理循环部分所要完成的任务,也是三维交互系统设计的核心所在。实时系统的图形处理是按帧循环的,每帧中都首先根据交互操作的要求进行实体状态更新,如改变摄像机的位置视角、各种地物的运动状态、光照雾化的效果参数等,然后按照更新后的实体状态绘制输出。其中对实体更新变化过程的控制正是三维仿真模拟的实现接口,如场景漫游就是通过更新摄像机位置和视角来实现的,基于科学计算的三维交互仿真也是通过对相应实体运动变化控制函数的设计而完成的。

5.3 三维可视化与漫游

三维可视化系统的基本功能便是真实再现模拟场景,在计算机虚拟环境下对场景进行随意漫游。根据程序的框架结构,三维显示是通过图形场景的渲染完成的,场景画面的明暗阴影及雾化根据光照和雾化参数进行调整,场景的漫游则通过对摄像机的控制加以实现[3]。

5.3.1 三维图形显示

三维图形的显示需要对图形进行剪裁、消隐处理,程序设计中通过定义视图体的大小进行图形剪裁,并应用Z缓冲区算法完成消隐处理。为真实表达三维空间的物体,一方面需要描述其几何特性,即实体的空间位置,另一方面则要描述其光亮度和颜色。另外现实世界是绚丽多彩的,要在计算机屏幕上逼真表达,需要描绘和模拟不同表面的纹理图像,进行纹理映射处理。

纹理映射的实现是依据纹理空间、景物空间和计算机屏幕图像三者的映射关系来完成的。一般来说,二维纹理定义在一个平面区域(纹理映射空间)上,该平面区域上的每一点处,均定义有灰度值或颜色值。在图形绘制时,根据纹理空间与景物空间之间的映射关系,确定景物表面上任一可见点P在纹理空间的对应位置(u,v),而(u,v)处所定义的纹理值或颜色值即描述了景物表面P点处的纹理属性。

景物空间与纹理空间之间的映射实际上是实现纹理图片与相应景物实体间平面位置上的配准,其映射关系是一种仿射变换:

u=a0+a1X+a2Y+a3XY (2)

v=b0+b1X+b2Y+b3XY (3)

式中,(u,v)是纹理空间中的坐标,(X,Y)是景物空间实体表面坐标,(ai,bi,i=0,1,2,3)为8个变换参数。可依据纹理图片与实体表面相对应的四个控制点,求解这8个变换参数,从而确定映射关系。景物空间与计算机屏幕图像间的映射即前面所述的透视投影变换。

对大范围的地形模拟,除三维建模外,要获得更多的地形信息,最佳的方法是用数字化的航摄像片进行相对应的纹理映射。因为航摄像片是地面的中心投影,因此航摄影像与地形模型间的映射关系为透视投影变换,通常采用直接线性变换的方法建立纹理坐标(u,v)与地形空间坐标(x,y,z)之间的映射关系:

u=A/C (4)

v=B/C (5)

A=L1x+L2y+L3z+L4 (6)

B=L5x+L6y+L7z+L8 (7)

C=L9x+L10y+L11z+1 (8)

利用一定分布的6个以上的控制点,就可根据最小二乘原理解算出L1～L11这11个参数,确定影像与地面模型的映射关系。

5.3.2 场景控制漫游

场景的随意控制漫游是交互式三维可视化系统有别于动画演示系统的特征之一,通过对视点空间位置和转角的控制来实现[5]。在OpenGVS的Camera接口中,提供对视点控制的模拟回调函数接口,只要编程限制摄像机的运动规则,即可实现诸如漫游过程中视点不能低于地面、进行碰撞检测等功能。摄像机视点由鼠标或键盘操作控制,实现调整视点的高低变化及变向移动等功能。因为系统地形涉及多个层次细节,所以在不同高程漫游时其移动速度应该不同,高空时漫游速度快,可以很快到达指定地点,地表则漫游速度慢,以便仔细观察相关实体;同时俯视角度也应该随之改变,高空观看俯视角大,地面浏览则俯视角变小,达到平视的视觉习惯。具体实现时,通过实时检测视点距地面垂直距离的方法动态改变漫游速度与视角,即当视点距地面的垂直距离大于某一设定高度时,漫游速度设为最大值,俯视角垂直于地面,当该距离减小至接近地面的某一预定值时,漫游速度达到最小,视角水平,中间过程按线性插值,从而达到漫游时速度与视角的自动渐变效果,增强了系统操作的友好性能。图4(a)和图4(b)分别为视点在不同高程时三维可视化系统所显示的场景效果。

为模拟光照变换下的场景,需要在场景中加入光源并控制其位置、方向等属性。如为了模拟一天中不同时刻的场景状态,可根据时间将场景中的太阳光光源按圆弧移动位置,并调整光照的方向,使实体生成不同的影子。局部光源的加入还可以描述车灯、路灯等效果,逼真地模拟各种场景。

6 三维可视化与数据库的集成与交互

三维虚拟场景下对数据库的操作主要集中于实体属性信息的查询统计。属性库的查询统计主要采用SQL查询语句,查询的关键是三维场景下实体的识别并与属性库相关联。

由上面数据库的设计方案可知,三维仿真系统的属性数据分静态数据和动态数据两种,静态数据不再更新变动,只供查询之用;动态数据则不断更新变化,需要实时监测,不断对数据库进行插入、更新、查询等操作。因此两者在查询显示方面自然有所不同,静态数据存储于后台数据库中,正常状态下不显示在屏幕上,其数据大多通过基于三维场景的鼠标点击查询方式,通过对话框形式显示出来;而对于动态数据,虽然也可以通过同样的方式加以显示,但考虑到动态数据的实时变化性,许多情况下对实时性较强的关键数据,需要随时关注其变化,因此采用将这部分数据直接显示在屏幕上的方式,使数据的更新变化一目了然。

6.1 基于三维场景的动态查询

三维动态查询是指通过鼠标选择与点击操作,对三维虚拟场景中各个实体的信息进行直接查询,不需要进行场景画面的切换。通过该功能可以在虚拟场景下将三维实体与数据库中相应实体的属性信息(文本、图片、多媒体)连接起来,达到实体三维显示与相关属性信息的一体化表现。

6.2 实时数据的更新与显示

与静态数据不同,由于实时数据具有动态变化的特点,因此在查询显示方面就不但要考虑数据获取的及时性,而且需要考虑数据显示的直观便捷的需要,使实时数据能够及时、直观地表现于三维虚拟场景中,跟踪相关实体动态显示其属性信息。为此需要解决数据获取和数据显示两个方面的关键技术问题。

7 数学模型与数据库的集成与交互

由于数据库在数据存储、更新、保护、共享等方面的特殊优势,因此应该尽可能将系统数据交付数据库进行统一存储管理。然而当前的很多数学模型程序都由FORTRAN语言编写,采用文件管理方法管理和操作数据,FORTRAN语言不提供数据库读写功能。可以采用Visual C++编写中转程序的方式解决这一问题,实现数学模型与数据库的集成与交互。

8 结束语

仿真平台建立的目标是为了信息管理与决策支持,通过对应用于流域的三维虚拟仿真平台总体结构的分析,将系统功能的实现划分为三维可视化模块、二维GIS模块、数学模型计算模块和数据库模块四个部分的信息集成,从宏观上对仿真平台的集成开发进行了有益的探索。

讨论了GIS空间数据库、三维空间数据库、属性数据库的建立和相互关系,从空间数据和属性数据两个方面讨论了数据存储、查询以及两者的联系。重点研究了三维空间数据库的设计及三维空间数据库与属性数据库的连接。

简要介绍了三维图形的显示原理,以三维软件开发包OpenGVS为底层开发平台进行系统开发,实现了三维可视化功能,构建了具有高度真实感的流域场景。探讨了场景三维显示与漫游的方式及实现方法,提出漫游过程中自动调节漫游速度和俯视角度以及对不同状态下可视效果的处理方案。研究了不同漫游状态下显示方式的差异,通过实时监测视点位置的方法实现了自动友好的交互式漫游,并通过添加雾化、光照等效果优化了场景模拟的效果。

在三维可视化与数据库的交互方面,探索了基于三维虚拟场景的动态查询与数据实时显示的实现方法。尝试了运用管道传输方式解决FORTRAN计算程序与数据库信息的数据传输障碍,为数学模型与数据库的交互提供了接口。

参考文献

[1]陈瑜,古钟璧,周新志,等.GIS数据融合的虚拟现实系统探讨[J].计算机仿真,2006,23(4):216-219.

[2]孙家广.计算机图形学[M].3版.北京:清华大学出版社,1998.

[3]熊芝兰,郝燕玲,申冬慧.基于数字海洋环境的视景仿真系统研究[J].系统仿真学报,2005,17(7):1631-1633.

[4]王少梅,张煜.港口物流系统仿真建模及三维可视化研究[J].港口装卸,2002,6:1-4.

虚拟仿真邀请函 篇3

关键词 模拟 虚拟 仿真 模拟仿真 虚拟现实

中图分类号：TP3 文献标识码：A

1 模拟与仿真

模拟经常采用虚拟具体假想情形的方法，也经常采用数学建模的抽象方法。利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。这里所指的模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。所指的系统也很广泛，包括电气、机械、化工、水力、热力等系统，也包括社会、经济、生态、管理等系统。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，一般采用模拟的方式来完成。

仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真的过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。仿真技术的实质也就是进行建模、实验。现代仿真技术的发展是与控制工程、系统工程及计算机技术的发展密切相关联的。控制工程和系统工程的发展促进了仿真技术的广泛应用，而计算机出现及计算技术的迅猛发展，则为仿真提供了强有力的手段和工具。因此，计算机仿真在仿真中占有越来越重要的地位。一般认为，建立模型是仿真的第一步，也是十分重要的一步。仿真基本上是一种通过实验来求解的技术。通过仿真实验要了解系统中各变量之间的关系，要观察系统模型变量变化的全过程，此外，为了对仿真模型进行深入研究和结果优化，还必须进行多次运行，系统优化等工作，因此，良好的人机交互性是系统仿真的一个重要特性。

模拟侧重于软件，强调过程。仿真则侧重于硬件，仿真的重要工具是计算机、模拟器。无论模拟还是仿真都与实验相关，整个实验叫仿真，而实验过程应该叫模拟，所以模拟仿真不可分割，发展到今天统称为模拟仿真。

2 模拟与虚拟

模拟是对真实事物或者过程的虚拟。模拟要表现出选定的物理系统或抽象系统的关键特性。模拟的关键问题包括有效信息的获取、关键特性和表现的选定、近似简化和假设的应用，以及模拟的重现度和有效性。可以认为仿真是一种重现系统外在表现的特殊的模拟。虚拟是对真实的模仿，对训练过程的假想。

3 虚拟现实与模拟仿真

虚拟现实（VirtualReality，简称VR），是一种基于可计算信息的沉浸式交互环境，具体地说，就是采用以计算机技术为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影響，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验。虚拟现实是高度发展的计算机技术在各种领域的应用过程中的结晶和反映，不仅包括图形学、图像处理、模式识别、网络技术、并行处理技术、人工智能等高性能计算技术，而且涉及数学、物理、通信，甚至与气象、地理、美学、心理学和社会学等相关。

概括地说，虚拟现实是模拟仿真在高性能计算机系统和信息处理环境下的发展和技术拓展。我们可以举一个烟尘干扰下能见度计算的例子来说明这个问题。在构建分布式虚拟环境基础信息平台应用过程中，经常会有由燃烧源产生的连续变化的烟尘干扰环境能见度的计算，从而影响环境的视觉效果、仿真实体的运行和决策。某些仿真平台和图形图像生成系统也研究烟尘干扰下的能见度计算，仿真平台强调烟尘的准确物理模型、干扰后的能见度精确计算以及对仿真实体的影响程度；图形图像生成系统着重于建立细致的几何模型，估算光线穿过烟尘后的衰减。而虚拟环境中烟尘干扰下的能见度计算，不但要考虑烟尘的物理特性，遵循烟尘运动的客观规律，计算影响仿真结果的相关数据，而且要生成用户能通过视觉感知的逼真图形效果，使用户在实时运行的虚拟现实系统中产生亲临等同真实环境的感受和体验。

虚拟现实技术是二十世纪末才兴起的一门崭新的综合性信息技术，是由计算机硬件、软件以及各种传感器构成的三维信息的人工环境——虚拟环境，用户投入这种环境中，就可与之交互作用、相互影响。它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，从而也大大推进了计算机技术的发展。目前，虚拟现实技术已在建筑、教育培训、医疗、军事模拟、科学和金融可视化等方面获得了应用，渐已成为21世纪广泛应用的一种新技术。

模拟仿真是一种物理模拟技术的应用，它主要是通过模拟实车、实兵或实战环境，来培养单兵或小范围作战编组的作战技能。

模拟训练，所用的模拟器可能比它所模拟的真实装备还要贵。为了解决部队训练问题，美国国防部高级研究计划局l983年开始实施模拟器联网计划，把分散在各地的训练器用计算机联成网络，形成分布式交互仿真，实现异地联通与互操作。美军已研制的虚拟现实模拟系统可以在视觉、听觉和触觉等方面逼真地显现未来战争可能出现的各种情况，可以使没有打过仗的指挥官身临其境般地体验战争，可以使驻扎在世界各地的部队通过互联网络同时演练同一想定，可以在同一模拟系统上演练在不同国家、不同地形、不同气候、不同作战对象的各种战争行动。如美海军陆战队的模拟网络可将分布在全球执行各种任务的陆战队特遣队司令部连接起来。一支远征部队陆战营可与4800公里之外的另一支远征部队的团级司令部进行诸军兵种联合演练。

基于框架/构件的虚拟仿真概念 篇4

基于框架/构件的虚拟仿真概念

介绍了一种基于构件的.软件体系结构,在该体系结构下设计的虚拟仿真系统可以实现最大程度上的通用性.

作 者：张天辉 吴子超 ZHANG Tian-hui WU Zi-chao  作者单位：军械工程学院,河北,石家庄,050003 刊 名：电光与控制  ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)： 13(2) 分类号：V271.4 TP391.9 关键词：虚拟仿真   框架   构件   分布式  

虚拟仿真邀请函 篇5

摘 要：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，是学科专业与信息技术深度融合的产物[1]。为了研究基于虚拟仿真实验教学系统进行自主学习的过程和效果，文章基于北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心的虚拟仿真实验教学平台，以《集成运算放大器的基本应用―低通滤波器》实验为例，归纳没有模拟电路基础的学习者通过自主学习完成虚拟仿真电路实验的过程，并采用调查问卷的方式收集学习者的学习效果。实验结果表明，虚拟实验可以让学习者获得相关的电路知识，虚拟仿真实验平台可以作为学习者自主学习的工具，并且在自主学习的过程中提高了学习者的学习兴趣和发现问题解决问题的能力，培养了学习者的探索精神。

关键词：自主学习；虚拟仿真实验系统；模拟电路；学习效果

中图分类号：TP393 文献标志码：A 文章编号：1673-8454（2018）06-0093-04

在现代教育中，实验教学占有越来越重要的地位，为了培养学生的实际动手能力和观察能力，很多课程往往需要学生进行大量的实验，而且许多实验需要多协同操作才能完成。但现实中许多问题在真实环境下实验具有不可见性、危险性或需要昂贵的实验设备，成为制约教学质量提高的重要因素。虚拟仿真实验是解决此问题的有效方案[2]。

虚拟实验教学平台不仅可以解决上述问题，而且对于提高学习者的学习兴趣，激发学习者的学习动机有很大的帮助。在利用虚拟仿真实验平台进行自主学习的过程中，完全是以学习者为中心，学生可以自主调节学习的时间、地点、顺序以及学习的进度，鼓励学生的自主学习、协作学习，有利于学习者的主动建构，符合建构主义的教育观和?W习观，具有较高的理论意义和实践价值[3]。自主学习虚拟实验还有利于培养学习者的探索精神和实践能力。学习者在自主学习虚拟仿真实验的过程中，也提高了遇到问题解决问题的能力，并且确实获得了实验的相关知识。将虚拟仿真实验引入教学有利于推进高等学校实验教学信息化建设和实验教学的改革与发展。

一、研究现状及不足

1.虚拟实验室建设现状

虚拟仿真实验室受到了各国高校的普遍关注，我国教育部从2013年起开展了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，截止2015年共评审出300个国家级虚拟仿真实验教学中心。科技部2010年将《虚拟实验教学环境关键技术研究与应用示范》作为“十一五”国家支撑计划重点项目开展研究，清华大学、北京大学、上海交通大学、北京邮电大学、华南理工大学等高校已陆续在网上提供了虚拟实验服务。在国际上有芝加哥伊利诺伊大学的数字化有机化学实验室，卡罗莱纳州立大学利用Java技术建设基于Web的探索式虚拟物理实验室，密歇根大学为操作系统和高级语言课程建设了虚拟网上系统实验室等。

2.国内研究现状及启示

虚拟仿真实验与实验教学的结合方式主要有两种，一种是先实验教学后虚拟实验，这里虚拟实验主要是用于巩固知识，完善知识结构，提高学生的动手实践能力。这也属于先理论后实验的教学方式，李旭锋在《“先实验后理论”化学教学方法探析》[4]中提出“先理论后实验”的教学方法会抑制学生在实验中发现问题的积极性和探索创新的主动性。另一种是先虚拟实验后实验教学，这里虚拟实验主要是来达到预习实验的目的，有利于教学更加顺利地进行，如蔺智挺在《基于虚拟仿真实验的模拟集成电路实验教学》[5]一文中，以模拟集成电路实验教学为例，介绍了安徽大学基于虚拟仿真实验进行实验教学改革的做法和效果，利用虚拟仿真实验中心，缓解了课时的矛盾，较好地达到了预习实验的目的，拓展了实验的内容，对实验教学改革的深化产生了积极而深远的影响。

虚拟仿真实验可以作为学生自主学习的资源，培养学生的自主性、探究性学习能力。如潘雪涛、邬华芝等在《创新虚拟实验教学模式 培养自主学习能力》[6]一文中提出“三三三”教学理论新模式，其中虚拟实验室在课前应用，激发学习者兴趣，进行自主预习；在课中应用，主要用于教学互动，提高效率；在课后应用，用于自主复习，自主训练。多年的实践证明，教学改革成果显著，教学效果明显，学生的自主学习能力和实践创新能力不断提高。赵琪、孙红等在《基础医学虚拟仿真实验教学平台构建研究》[7]中，提出开放式网络化基础医学虚拟仿真实验平台丰富了实验教学内容和手段，逐渐成为学生自主学习、自助学习的重要场所和学习方式，能够突出探究、实践和创新，提高学生自主学习和探究性学习能力。

3.当前研究的不足之处

通过以上文献分析可以看出，广大研究者对开发出的虚拟实验系统在教学中的应用情况不太关注，对虚拟实验系统应用于教学的过程设计与效果分析、虚拟实验系统开发评价等方面的研究不多，尤其是关于学生对虚拟实验系统学习体验的调查和从学生视角对使用虚拟实验系统进行学习的评价很少。实际上，这方面的研究，对于检查所开发平台的有效性、实用性有很重要的意义[8]。

已有研究大多关注利用虚拟实验进行教学改革或者虚拟实验平台建设，目前尚未有研究者进行虚拟实验的自主学习过程以及学习效果验证的研究，而基于没有模拟电路知识基础的学习者的自主学习更能反映出虚拟实验平台对于知识掌握和实践能力提高的效果。因此笔者基于北京邮电大学自主研发的电子信息虚拟仿真实验教学中心，以未学习过《模拟电路》相关课程的学习者为研究对象，对学习者的学习过程、学习积极性、学习效果进行研究。

二、研究方法及过程

1.研究目的

本研究旨在通过对没有模拟电路知识基础的学生进行虚拟仿真实验的自主学习过程和效果的调查研究，来分析通过自主学习虚拟仿真实验，学生是否可以获得相关的电路知识；学生在学习过程中积极性和注意力的集中程度如何，发现问题解决问题的能力是否有所提高，以及实验平台的易用性等问题，通过此次调查，了解虚拟仿真实验是否可以作为学生自主学习的工具。

2.研究对象

本次调查问卷以40名研究生为例。在样本的选取上，本次调查对象为没有学过《模拟电路》相关课程、没有做过任何一个模拟电路实验的学习者，这样更能体现出自主学习虚拟仿真实验的效果；本研究所用的实验平台是由北京润尼尔网络科技有限公司研发、北京邮电大学电子信息虚拟仿真实验教学中心运营的。实验课程类属《模拟电路》，实验名称：《集成运算放大器的基本应用―低通滤波器》，学习方式：自主学习。

3.研究工具

本次研究采用的工具为一份问卷调查表，在填写完问卷之后采用访谈的方法来获取被试者的主观感受。

（1）问卷调查

本问卷的题目包括三个部分：第一个部分是第1题，是关于研究对象的个人信息，是否做过任何一个模拟电路的实验。若做过，则被视为无效问卷；第二个部分是2～6题，从做实验的积极性和注意力的集中性（问题2～3），遇到问题的解决办法（问题4～6）三个方面来了解学生做实验的过程。第三部分是7～9题，分别从实验的原理（问题7）、器材的种类（问题8）、器材的作用（问题9）、学习虚拟实验的基本步骤（问题10）、虚拟实验对学习的帮助程度（问题11）四个方面来调查学习效果以及虚拟实验对自主学习的有用性。

实验在2017年6月份进行，每个学生自主学习虚拟仿真实验的时间不限制，可以使用互联网进行信息的查询，学习过程没有硬性要求，学习顺序自主安排。调查问卷安排在做完实验之后，其中问卷的第10题是关于学习者对学习虚拟仿真实验的步骤排序。将学习虚拟仿真实验的过程进行精简和编码：①进入虚拟实验界面，浏览实验内容；②打开各个仪器的开关；③根据网络实物图连接完整的电路图；④寻求场外人员帮助；⑤调节各个仪器的量程；⑥根据实验原理图连接实物图的基本部分。分析学习者的排序，得出学习过程的活动图如图1所示。

进入虚拟实验界面，浏览实验目的、实验器材、实验原理、实验报告以及实验操作平台。通过实验原理可得知：滤波电路的基本功能是滤除（抑制）某一频率段的输入信号。低通滤波器抑制的是高频段的信号，通过低频段的信号，当信号和噪声在不同的频带时，可以实现信号分离，滤除噪声。

通过参照实验原理图和百度的完整实物图在虚拟实验台上进行电路连接。在实验过程中遇到不认识的器材，通过双击实验器材来获得器材的属性以及帮助信息，遇到不太懂的地方则通过网络搜索或者寻求他人的帮助，原理图中的三角形器件为运算放大器，有八个引脚，有放大信号的功能；信号发生器发出信号，通过泰克示波器来展示波形。

当完成电路的物理连接后，打开和调节各个仪器设备。但是波形并没有显示出来，然后通过检查自己的电路图是否连接正确来进行排错处理，查完之后还没有出现波形，请其他人员帮助，通过调节泰克示波器的量程来显示出波形，实验成功。实验台如图2所示。

在整个实验进行的过程中发现，认知虚拟实验平台只需要三分钟左右，实验平台简单易用，查询信息方式很多，有获取实验帮助、获取智能指导、获取器材信息等等，实验过程中，学生一直都保持很高的积极性，注意力很集中，遇到问题时，能够积极主动的寻找问题的来源，主动寻求帮助，提高了发现问题和解决问题的能力。

（2）访谈

填写完问卷，笔者对于调查对象关于做虚拟实验的主观感受以及填写问卷的认真程度进行访谈。经访谈发现，学习者表示不用去实验室就能把实验做出来，很方便快捷，学习者在学习过程中充满了好奇心，尤其是当波形调出来之后，觉得很神奇，自主学习的结果能够实时的被观察到，能够激励学习者进一步学习，并且所有的被试者都认真完成实验和问卷，没有无效问卷。

4.资料处理与分析

本研究共回收实验问卷40份，其中第一题的选项均为B，即在本次实验之前没有做过虚拟实验，因此问卷全部为有效问卷。

问卷首先调查了学习者在进行实验时的注意力保持情况，和学习者在使用虚拟实验平台时的态度，笔者将注意力的五级进行编码，在SPSS（“统计产品与服务解决方案”软件，用于统计分析）中将选项依次赋值，A为4分，B为3分，C为2分，D为1分，E为0分，统计结果显示，被试学习者的注意力平均水平为2.9分，说明虚拟实验教学系统可以使学习者的注意力保持在中等偏上水平。

相关研究表明，根据认知负荷理论，当使用虚拟实验室进行虚拟实验时，学习者往往需要先掌握相关的知识与技能，比如了解虚拟实验系统的操作规范和技术流程等，虽然这些知识和技能可能跟当前学习任务没有必然联系，但其实无形中增加了学习者的认知负荷[9]。本组下的另一个研究主题是关于学习者的学习积极性，通过图3可以看出，被试对象的积极性保持在较高水平，所有的学习者都选择了“积极”或“非常积极”。本主题的研究结果表明，与传统实验教学方式相比，学习者的认知负荷反而降低了。

虚拟实验过程中，学生可以随时登录网站进行各种实验，操作实验设备，不受时间和空间的限制；学生在实验中自主发现并解决问题，有利于培养在实际操作中分析和解决问题的能力，可以有效提高学生的动手能力[10]。本部分问卷题目设置的目的是探索学习者在自主学习、实验过程中解决问题的途径选择。

由图

4、图5可以看出，当学习者在自主学习过程中遇到问题时，最常用的办法是查看实验平台中的实验帮助。此结果说明，在未来的虚拟实验平台或者其他在线学习的平台建设过程中，需要提供尽可能详细、准确的平台帮助或说明。询问他人，说明自主学习的过程常常与学习者的社会网络相关。

本??卷的7至9题分别从实验的原理（问题7）、器材的种类（问题8）、器材的作用（问题9）检验了虚拟实验平台的教学效果，其中问题7、8的正答率为100%，问题9正答率为97.5%，只有一位同学答错，说明没有模拟电路基础的学习者经过虚拟实验平台的操作和学习，可以对模拟电路的基础知识达到很好的掌握程度，验证了虚拟实验教学平台的实际教学效果。

图6显示了被调查者在试验后对于虚拟实验平台的主观评价，如图6可知90%的学习者认为虚拟实验平台对于掌握低通滤波器的知识和技能有帮助，验证了笔者在上文中提出的假设，实验证明，虚拟仿真实验确实可以作为学生自主学习的工具。

三、研究结论

虚拟仿真实验能够提高学习者的兴趣，可以作为自主学习的工具。在完成虚拟仿真实验的过程中，学习者被深深吸引，能够保持极高的注意力，学习效率极高。学习者在自主学习虚拟实验的过程中能够主动的发现问题并解决问题，提高了学习者的动手实践能力。没有模拟电路基础的学习者通过虚拟实验可以获得相关的电路知识，学习效果良好。虚拟实验室降低了实验教学的成本，解决了传统实验室受时间、地点限制的问题，虚拟实验简单方便，虚拟仪器具有灵敏性与高效性。开展虚拟仿真实验教学可以延伸实验教学时间和空间，提升实验教学质量和水平。在今后的教学实践中，我们要发挥虚拟实验的优势，使之能够与传统的实验教学密切融合。课堂教学、虚拟实验和实验室教学深度融合是现代实验教学的发展模式，能够培养学生的自主学习能力、动手实践能力以及发现问题和解决问题的能力。

参考文献：

虚拟仿真邀请函 篇6

石油工程技术是解决如何将地下几百至近万米深的地层中的油气通过井筒开采到地面，经过地面管道和集输站分配及处理的相关技术。工程作业的地面、气候环境恶劣，地下流体处于不可视、不可及的高温、高压环境下，采用常规实验教学存在以下问题：1.油气开发投资大、风险高、知识和技术密集。油气开采过程中涉及钻、完井工程，地层改造工程，油气集输工程，油气易燃、易爆、高毒性等，大部分实验和工程实践因规模大、设备密集、危险性高等特点，常规实验室设备难以完成。2.实验设备价格昂贵，实验仪器精密易损坏，维护成本高。受资金和场地的限制，实验装置数量有限，学生参与度低，缺乏深入的学习和实践操作，不利于发挥学生的主动性、积极性和创造性，无法提高学生的动手能力和创新能力。3.实验项目传统的实验多，体现现代化技术的实验少;验证性实验多，培养学生创新能力、设计性能力、应用性能力创新型实验少。4.受企业生产制度和安全方面的限制，学生在企业现场实习的时间和空间越来越小，难以达到预期效果。5.传统的实验教学无法实现优质实验资源开放共享[2]。基于以上原因，针对实践教学存在的不足，长江大学石油工程学院利用虚拟现实技术、仿真技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术等与石油工程实际相结合，建立了面向自主学习的开放、互动式虚拟仿真实验教学平台，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，具有完全、成本低、易于更新的优点。通过虚拟仿真实验与实际操作实验的虚实结合、相互补充，促进学生与实验内容的交互性和参与性，全面提升学生的自主学习能力、创新能力，达到高层次人才培养的目标。

船舶柴油机虚拟拆装仿真 篇7

船舶柴油机具有装置较大、结构复杂、各元件配合精密及造价昂贵等特点,在柴油机拆装时,受训人员通常采用分工协作来完成整个拆装过程,操作完成后,拆装数据无法整合,受训人员不能了解整个过程,因此不能很好地考评操作人员的实际掌握程度。利用虚拟现实技术建立对柴油机的虚拟拆装,不仅可以借助计算机生成逼真的实物替代品,而且可以加入实时的人机交互操作。目前,国内外众多高校和研究机构开展拆装过程仿真研究[1,2,3,4,5,6,7],尤其是在教育领域中的应用研究。本文主要对基于虚拟现实技术在船舶柴油机拆装方面进行的研究,涉及到主要零部件的实体建模,拆装平台的搭建,虚拟场景和装配关系的建立,虚拟拆装过程人机交互等方面的探讨与研究。

1 虚拟拆装开发环境

利用VC的视窗程序与第三方软件VRP-SDK的组合方法,实现虚拟拆装的人机交互平台。通过对现有仿真引擎的分析对比,建立适合于船舶上的虚拟系统的一体化平台VRM,该平台通过Microsoft Visual C++ 6.0,Microsoft DirectX 9.0,SDK、VRP开发工具包(VRP-SDK),声音引擎(FMOD-SDK)搭建实现。

1.1三维建模工具简介

目前有三维建模软件很多,如:Autodesk 3ds Max,它的主要建模手段是多边形网格(polygon mesh),并且拥有一个庞大的插件和扩展程序市场;Autodesk Maya,具有非常著名的全能建模工具,强大的角色动画与特效制作能力,具有极强的协作开发能力和可扩展系统;Multigen Creator,具有其独特的Open Flight 数据格式,使得输入、结构化、修改、创建原型和优化模型数据库更容易,但Creator在构造复杂高精度模型上有先天劣势。

本文选用3ds Max作为建模工具,首先它操作方便,易学易用,特殊渲染效果,具有可视化的交互动画建立方法。Autodesk 3ds Max是游戏开发、电视、电影和数字出版行业的首选工具,目前统治着视频游戏工业领域。

1.2仿真工具的选择

商业引擎中有Doom 3、Unreal Enginge 3、Vega Prime和VRP等。Unreal Enginge 3引擎是一套为DirctX9/10和Xbox 360平台准备的完整游戏开发构架,提供大量的核心技术阵列,支持高端开发团队的基础项目建设,但其价格太高;Vega Prime是一款复杂的仿真引擎,其模块化的设计,大大提高了开发效率,并且拥有一些特定的功能模块,可以满足特定的仿真要求,但其存在渲染场景文件的图形精度不好,其建模工具Creator在模型的表现上没有3ds Max强大;VRP是专注于虚拟现实与仿真领域的软硬件研发的专业机构,提供有虚拟现实编辑器、物理模拟系统、三维网络平台、工业仿真平台和VRP-SDK应用程序开发包,以及多通道环幕立体投影解决方案等,能满足不同层次的客户需求。

本文采用VRP渲染引擎,因为VRP操作简便,运行速度快,VRP跟3ds Max无缝接合,支持直接从MAX里面把模型导出来,在MAX里面的渲染也能完好的延续到VRP里面,并且相比国外软件而言,有价格上的优势。

1.3柴油机虚拟拆装平台架构

首先用3ds Max建立柴油机主要零部件的三维模型,并根据各种材质进行渲染;然后通过VRP仿真平台,进行脚本编辑,碰撞检测后,可实现在计算机上对柴油机进行拆装过程的训练。其总体设计流程见图1。

2 柴油机虚拟拆装三维场景的设计与建构

2.1设计思路

根据实际情况,对船舶柴油机的零部件进行有针对性的建模,再通过进一步的处理和渲染,最后导入到渲染引擎中,其总体设计流程见图2。

2.2柴油机主要零部件三维实体建模

用3ds Max软件绘制图形,通过贴图等方法对实体图形进行处理,以实现柴油机主要零部件的不同材质。图3为建模后的柴油机气缸盖的三维模型图,图4是通过将所有已建模完成柴油机零部件三维模型组合形成的虚拟柴油机三维模型图。

3 柴油机虚拟拆装仿真过程的设计与实现

3.1柴油机拆装过程的设计

采用Microsoft Visual C++ 6.0和VRP-SDK等API建立了适于船舶虚拟拆装的通用平台,实现过程如图5所示,主要函数如下。

LoadVrpFile()是加载VRP场景函数;ExecuteVrpScript()函数是是应用程序向VRP场景对象发送脚本的接口,各种不同的脚本经过程序处理,数字转换为字符,最后串接为一个字符串,然后使用这个函数将脚本以命令的方式发送到VRP渲染场景对象中,VRP场景对象会得到用户发送的脚本并加以解释执行;GetVrpMsgDesc()函数是获取VRP场景对象信息的函数。在柴油机拆装场景中鼠标跟踪是最常出现的消息,在被图形化的渲染场景中,用户只需要在这个三维场景中的物体或是点击二维面板就可以实现丰富的交互操作。vrp_msg_id是场景发生事件的消息ID,p1是相关三维物体的名称。生成的平台界面见图6。

3.2柴油机拆装仿真过程的实现

柴油机拆装实现过程见图7。

通过对VRP-SDK软件工具包和拆装平台的分析,设计了柴油机拆装在虚拟现实场景中的实现过程,这里只分析柴油机的虚拟拆卸过程的实现。具体的设计及实现过程如图8。

再进行过程交互操作。先拆卸气缸盖,当鼠标移入场景,按下鼠标左击时,就会通过射线算法检测到鼠标处所对应的模型,通过VRP脚本与引擎间的通信,就会在平台“各部件说明”位置给出提示信息,包括选定物体的名称、用途和拆装时的注意事项等内容。当有鼠标右击事件消息时,会弹出相应的对话框窗口,询问操作人员所选合适的工具进行拆除或是组装的操作过程。如果选择:“是”,将执行相应的拆装动画;“否”,返回渲染场景,不做任何处理。操作过程还有声音提醒,这个功能主要是实现一些解说作用。声音效果占有很好的优势,像试车和热磨合的操作,在虚拟现实平台下无法实现的,或是实现起来比较困难,因无法看到整个磨合的过程,此时就可以用声音的方式给出提示。实时的语音特效是对渲染场景中仅采用文本的方式不足的补充。其拆装流程框图及部分源代码如图9。

图9拆装流程图

4 结束语

船舶柴油机在海事主管部门的评估中,占有重要的地位。目前,没有针对船舶柴油机的虚拟拆装训练及评估系统,本文通过大量的理论学习和实践的结合,利用MFC和VRP-SDK及FOMD组建了船舶虚拟拆装的过程。

在分析现有平台的基础上,运用VC、VRP-SDK、FMOD和数据库系统搭建了拆装平台系统,并将语言系统引入拆装过程中,根据操作给出相应的提示。

参考文献

[1]Gadh G,Srinivasan H,Nuggehalli S,et al.Virtualdisassembly-A softw tool for developing productdismantling and maintenance systems[J].Proceed-ings of IEEE:Annual Reliability and Maintanin-ability Symposium,1998(1):120-150.

[2]Jia D,Bhatti A,Nahavandi.Design and evaluation of a haptically enable virtual environment for object as-sembly training[J].IEEE Haptic Audio visual En-viroments and Games,2009,30(3):75-80.

[3]Yuan Xiaobu,Yang S X.Virtual assembly with bi-ologically inspired intelligence[J].IEEE Transac-tions on Systems Man and Cybernetics-Part C:Ap-plictions and Reviews,2003,33(2):159-167.

[4]Jung B,Latoschik M,Wachsmuth I.Knowledge-based assembly simulation for virtual proto typemodeling[J].IEEE Industrial Electronics Society,1998,4(31):2152-2157.

[5]刘振宇,谭建荣,张树有,等.虚拟环境中装配设计语义的表达、传递与转化研究[J].计算机学报,2000,23(11):1208-1214.

[6]Jayaram S,Wang Yong,Jayaram U.A virtual as-sembly design environment[J].IEEE Computer So-ciety,1999,4(10):1-8.

[7]高明向,陈昆,陈定方.射线算法在碰撞检测中的应用[J].湖北工学院学报,2004,19(3):94-97.

关于虚拟仿真实验教学的一些思考 篇8

关键词 虚拟仿真；实验教学平台；教学资源

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2015）22-0149-02

Some Thinkings on Virtual Simulation Experiment Teaching//YUE Fengli， CAI Ling， ZHANG Xin， CHEN Ke

Abstract Based on the virtual experimental platform， some relevant experiments are designed according to the syllabus and the experimental teaching resources are shared. The virtual simulation experiment platform is constructed， which has profound significance in breaking the limits of time and space， realizing the real-time interaction and collaboration between the teachers’ teaching and students’ studying， sharing of educational resources.

Key words virtual simulation； experiment platform； experimental teaching resources

1 前言

虚拟仿真实验教学依托现代计算机等手段，通过动画与计算机模拟构建高度仿真的虚拟实验模型，使学生在网络终端开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。虚拟仿真实验教学应根据专业教学大纲进行设计，发挥专业教师的主观能动性，进行虚拟实验的设计与编制。虚拟仿真实验教学平台的建设是一个多学科合作的项目，涉及专业教学、计算机设计、工程仿真等方面，需要学校进行统一规划，必要时可以和专业软件公司合作，共同完成虚拟仿真实验教学平台建设。

虚拟仿真实验教学中心应实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。在涉及高危或复杂、难以重复的实验项目等情况时，提供安全、可靠和经济的实验项目。虚拟仿真实验教学中心建设应充分体现专业实验教学特色，将教师的科研成果融入实验教学之中，注重对学生专业技能和专业创新技能的培养。虚拟仿真实验教学应发挥学校学科专业优势，整合学校实验教学仪器与设备，根据实验教学大纲进行虚拟仿真实验教学的统筹规划。

2 虚拟仿真实验教学中心功能

1）利用信息化的重要技术，如有限元模拟、实验动画、企业生产现场录像、人机交互、数据库和网络技术等，实现虚拟实验教学，通过虚拟实验模拟仿真，增强学生专业知识掌握和基本能力训练；

2）构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生通过网络终端设计实验方案，输入实验参数，获得实验结果与实验数据，验证实验方案的合理性；

3）虚拟仿真实验为车辆工程教学设计和实现服务，按照教学大纲的要求，合理安排实验资源，实现实验教学资源开放共享。

3 虚拟仿真实验教学中心效果

虚拟仿真实验平台按照教学大纲设計相关实验，包括实验大纲、实验目标、实验内容、实验指导、实验过程动态演示、实现操作视频、实验作业等，制作不同工艺参数的影响规律仿真动画，实现人机对话与实验资源共享。学生可以通过客户端直观地看到各种实验现象与实验过程的规律，深入理解相关专业知识，有更多机会参加高水平的实验，享用优质实验教学资源，实践能力和创新精神得到提升。同时使教师教学理念得到更新，教学能力得到提升，促进教学管理体系和能力现代化。

4 虚拟仿真实验教学中心平台

虚拟实验教学平台系统功能框架如图1所示。学生登录系统后，进入虚拟实验平台主界面，根据专业方向，选择希望学习的实验项目。用户通过虚拟实验教学平台可以查看对应项目的实验教学大纲、实验讲义（包括实验目标、实验原理、实验内容、实验作业）、实验操作规程与操作视频，进行虚拟实验。在虚拟实验界面下，用户自行确定实验参数，系统通过后台分析，确定与该实验参数对应的实验结果仿真动画，并提供实验现场照片对比分析。用户还可以进一步下载仿真结果后处理文件，利用有限元工具，进行后处理分析，获得各种实验数据，完成实验报告。

此外，系统还提供了BBS论坛功能，学生可以把实验过程遇到的问题提出来，与教师一起讨论，充分调动学生的学习主动性与积极性。系统管理功能可以实现实验项目查询、实验人员管理、实验设备管理、系统帮助与系统推出等功能。考虑到学生缺少企业生产现场的工作经验，系统还提供了生产现场仿真功能，学生可以以通过该功能了解企业生产一线设备与工艺情况，加深对本专业知识的理解深度与广度。

通过虚拟实验教学平台系统还可以实现：

1）帮助学生进一步认识和了解相关专业知识，掌握实验技能；

2）学生可以通过网络完成并提交实验作业与报告，及时和专业指导教师进行沟通；

3）学生可以根据自身实际情况合理安排实验时间，避免因故错过实验课程的训练环节；

4）实验教师可以及时掌握学生完成实验的情况，同时也可以为学生在真实环境下的实验进行预约安排。

5 结语

虚拟仿真实验教学是各教学单位实验课程建设的一个重要环节，也是未来实验教学的一个发展趋势。虚拟仿真实验教学平台的实现，有助于教师合理科学地安排专业实验课程，最大效率地发挥学校的实验教学能力，同时也有助于学生掌握本专业实验技能，灵活安排实验时间。■

参考文献

[1]岳峰丽，刘劲松.车辆工程课程在计算机中的应用基础网络教学平台建设[J].教育教学论坛，2013（20）：216-217.