虚拟仿真实训平台（共12篇）
虚拟仿真实训平台 篇1
目前, 大多数高校都使用了虚拟仿真实训教学软件, 但由于每个专业或课程的情况不同, 购买虚拟仿真实训教学软件所采用的工作环境、体系结构、编程语言、开发方法等也各不相同。由于学校管理工作的复杂性, 各院校甚至院校内各专业的虚拟仿真实训教学软件建设大都自成体系, 各自为政, 形成了“信息孤岛”。主要面临如下问题: (1) 管理混乱, 各种仿真实训教学软件缺乏统一的集中管理; (2) 使用不规范, 缺乏统一的操作模式和管理方式; (3) 可扩展性差, 无法支持课程和相应实验的扩展; (4) 各系统的数据无法共享, 容易形成“信息孤岛”; (5) 缺乏足够的开放性; (6) 软件部署复杂, 不同的软件不能运行在同一台服务器上。
1 虚拟仿真平台的使用技术
虚拟仿真实训平台中操纵不是真实的实训设备和仪器, 而是使用软件虚拟仿真出来的实训设备。但是虚拟设备与真实设备具有一样的属性及功能特点。基于WEB方式的虚拟仿真实训平台可以让学生在不同时间不同地点都能通过互联网进行实训, 因此, 基于WEB的B/S模式是实现虚拟仿真实训平台的趋势。
2 虚拟实训的实现方法
虚拟实训实现的相关技术内容包括:建立共享型实训教学资源库、建立共享型数据库、能够支持教师与学生之间的沟通交流、可靠的安全机制、协同虚拟环境实现技术、面向对象编程方法的实现。
在设计虚拟实训室应当考虑如下: (1) 虚拟实训室的设计应考虑友好的操作页面并且注重交互性; (2) 虚拟实训室系统的运行应遵循安全性和可靠性原则; (3) 虚拟实训室的软件系统应具备良好的可拓展性和可维护性, 在实训内容发生改变或实训内容有所增加的情况下能方便的做出调整。
3 虚拟仿真实训平台的设计
3.1 设计原则
虚拟仿真实训平台设计依据互动性、易用性、实用性、经济性、可拓展性, 可维护性的原则来设计。充分结合三维模型构建技术、虚拟仪器技术、实验场景虚拟构建技术、信息安全技术、网站建设技术。虚拟仿真实训平台采用ASP.NET (C#) 语言编写, 数据库采用SQL SERVER2005。
3.2 总计设计
虚拟仿真实训平台是基于实训项目系统。WEB服务器是后台服务器与客户端浏览器之间的桥梁, 学生通过浏览器登陆虚拟仿真实训平台, 用户认证服务器验证用户身份, 颁发在线实训平台网站数字证书。学生通过浏览器请求实训服务, WEB服务器根据请求服务发给虚拟仿真实训服务器, 再由实训后台服务执行相应的训练业务逻辑处理。实训项目数据库服务器用于存储实训项目相关数据、用户使用的信息数据、项目的信息数据、服务器设备的信息数据等实训项目的数据管理工作, 包括实训项目相关数据的创建、查询、修改等功能。
虚拟仿真实训平台的开发采用MVC的设计模式及把业务逻辑层与数据层、表示层分开。系统做到低藕合, 即某功能模块的业务逻辑发生改变也不会对其它功能模块造成任何影响。系统采用分工协作开发, 实现系统的快速开发, 同时系统也达到高稳定性、可扩展性和可维护性的标准。
遵循上述设计原则, 将虚拟仿真实训平台系统从逻辑上分为门户层、服务应用层、核心服务层、服务支撑层、数据层。
3.3 虚拟仿真实训平台的模块设计
平台的主要模块及功能如下:
门户网站:包括学院实训信息及动态, 实训教学安排情况, 各课程的实训内容介绍等信息的发布。
实训教学资源库:包括各课程实训教学资源, 包括实训指导书, 任务书, 具体的实训内容及步骤的文字, 视频资源。
实训教学管理:包括实训教学的安排, 实训教学计划, 实训地点的管理, 各实训室的介绍。
实训教学互动答疑:课前课后学生与教师的互动平台, 学生可以在此模块下进行提问, 教师可以对学生进行辅导答疑。
实训教学效果评估:学生可以通过此模块了解到自己的实训成绩, 并且此模块可以通过对学生的实训成绩进行统计与分析, 总结出学生掌握实际操作的薄弱环节。
4 结束语
虚拟仿真实训平台的建设对高职院校的信息化建设的完善有着支撑作用, 对高职院校的实训教学的管理以及实训教学水平的提高有着辅助及推动作用。
摘要：近年来, 随着信息技术的发展, 虚拟仿真实训在职业教育中开始进行广泛的应用。在实训教学中使用虚拟仿真技术能够有效的解决一系列突出问题, 如危险性大、真实实训室建设费用高、环境污染、个性化导训、智能化考试等。我国的职业教育已进入了发展的关键阶段, 开发虚拟仿真实训平台, 将虚拟现实 (Virtual Reality, 简称VR技术) 技术运用于职业教育, 是解决当前职业教育实践教学需求大、渠道窄、有效性不强、资金短缺等问题的重要途径。
关键词：虚拟仿真实训平台,系统设计,研究
参考文献
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[2]高洪波, 王凤先基于的虚拟实验系统体系结构设计[J].河北省科学院学报, 2003 (02) .
[3]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) .
虚拟仿真实训平台 篇2
2.1机械工程基础虚拟仿真实验教学系统
机械工程基础虚拟仿真实验教学系统让学生在虚拟的三维环境下进行实验和练习，使用信息网络技术对实验和练习的数据进行采集，再结合虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察，从而可以解决机械专业实验教学工作中对于机械设备结构原理认知学习的晦涩难懂，减少对实验设备的损坏，帮助院校改善和解决实验设备台套数的不足、需要经常维修等问题，切实提高机械专业学生的实验实践能力。
2.2数控加工虚拟仿真系统
本系统以VR虚拟技术结合数控加工专业知识，辅助数控加工专业教学。并以自动引导的方式对该系统进行模拟教学。数控加工应包含数控机床、数控铣床、机械手、输送线等，利用虚拟现实的沉浸感，使学生对整个系统进行逼真模拟体验;利用虚拟现实的交互性，让学生对模拟环境内的物体进行操作，最后进行学习测评。可以现场近距离去观察设备的运行状况。同时可以进行多人协同参与。再现真实、逼真的效果。
2.3液压传动实验虚拟仿真实验教学系统
该系统主要是液压系统认知实验，让学生了解液压系统的基本组成、布局及工作原理、液压系统在整个机械设备中的作用;了解液压系统中主要液压元件，其中包括液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件等在液压系统中所起的作用等。
2.4基于虚拟样机技术机械设计及动力学仿真实验系统
该实验系统主要是基于ADAMS(AutomaticDy-namicAnalysisofMechanicalSystem)软件构建实验教学系统由三个模块组成:零件数字设计，机械系统动力学仿真，零部件力学性能仿真。相关专业的学生不仅可以应用实验平台直接进行相关实验，而且可以通过平台提供的仿真软件开展自主探索性虚拟实验，为拓展学习提供了良好的平台。
2.5农业机械特色虚拟实验平台
该系统可以结合农业大学特色，开展智能农业装备、拖拉机等特色项目的虚拟仿真实验。比如模拟农田机器人作业等虚拟仿真实验，展示机器人工作过程，让学生更好地了解机器人结构、控制、驱动形式、作业特点、振动等相关知识，克服了传统实验时浪费严重、噪音高、难重复、自然环境和生产条件受限多等缺点。农田信息实验平台可以包括图像实时采集与图像分割、图像测量与测距、深度信息获取、真实信息的恢复、实时生成决策结果、智能执行等过程。
3结语
虚拟仿真实验平台能提高机械工程本科生的产品设计创新能力，改善机械类专业核心课程的教学效果，激发学生学习主动性，加强学生对机械产品设计整体性认识。同时，教师的科研项目可以逐步与虚拟仿真实验教学想结合，在科研项目合作的同时，有序地将虚拟仿真的实验成果应用到产品开发、质量管理、产品服务的各个环节，对学生开放的同时，承接企业的产品设计开发任务，缩短新产品研发时间，提高企业竞争力，促进社会经济的发展。
参考文献:
[1]宋正河，陈度，董向前，等.机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践[J].实验技术与管理，，34(1):5-9.
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[3]杜月林，黄刚，王峰，等.建设虚拟仿真实验平台探索创新人才培养模式[[J].实验技术与管理，2017，32(12):26-29.
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[5]郭润兰，康艳萍，杨东亚，等.机械原理虚拟仿真实验室资源共享平台建设[J].实验室研究与探索，2017，36(6):108-110.
虚拟仿真实训平台 篇3
关键词：证券专业；实训；虚拟仿真
国务院《关于加快发展现代职业教育的决定》（国发[2014]19号）以及教育部《现代职业教育体系建设规划（2014-2020年）》（教发[2014]6号）中分别明确指出：“支持与专业课程配套的虚拟仿真实训系统开发与应用。”“在专业课程中广泛使用计算机仿真教学、数字化实训、远程实时教育等技术。” 这充分说明了虚拟仿真实训对培养证券专业高技能人才的重要性与必要性。
1 传统实训室在证券专业实训中的不足之处
1.1 校内实训室建设
1.1.1成本问题
高等职业技术教育所培养的是适应现代生产一线需要的高端技能型人才。为此，各高职院校均意识到建立健全教学实训场地的重要性，纷纷加大投入，为各个专业建设相应的实训场所。但由于实训基地建设的周期长、前期投入与后期消耗都非常大，且随技术的发展，常需要更新换代，很少有学校有足够的财力多次进行投资的。相对于实际实训场所的建设投资，建立虚拟实训平台，其投资要小得多，且设备更新换代或系统升级的成本也可以大幅度降低。
1.1.2场地问题
高职院校实训基地是完成职业教育教学活动中技能训练的重要场所，其功能是在模拟实际工作环境下，进行规范的技术技能操作。可见，实践教学需要有一个真实的实战环境。由于历史和现实等各方面的原因，部分高职学院的校园面积不是很大，实训用地、用房相当紧张，没有足够的土地来建设实战型的实训基地，更不可能为全院每个专业都建立起具有实战环境的实训场所。
1.2 校外实训基地建设
日常教学过程中，一部分实训实验是可以通过校内实训或实验室完成的，但证券专业的实训内容受行业特点的限制，无法仅仅在校内完成，必须借助证券公司、期货公司的环境及工作间才能达到良好效果。但学生到证券、期货公司实训时，会影响到相关企业的办公秩序和工作效率，所以证券期货企业通常不愿接受学生的实训实践。虽然有校企合作企业会提供实训机会，但在具体操作上可能会加以保留，比如实训人数限制或者实训内容限制，导致实训的效果也会大打折扣。
2 证券专业虚拟仿真实训的优势
证券专业的虚拟仿真实训是利用虚拟实训平台，依托Flash动画形式，模拟真实的金融工作环境，通过学生的自主学习和反复训练，培养学生的动手操作能力、信息处理能力，使其掌握金融业务处理要点和工作流程，提高学生的反思能力和创新能力。优势具体表现在以下几个方面：
首先，学生通过注册，在校内可随时登陆虚拟平台环境，通过网络模块架构，了解实训内容、计划、流程以及每个实训项目的注意事项和要求。每个学生都可以根据自己的掌握情况进行在线练习，直至掌握全部操作技能。网络模块架构还设有师生互动平台，学生所遇到问题可以与老师和其他同学讨论解决。通过在线讨论，在解决问题的同时也加强了师生交流，提高了同学间的团队协作能力。
第二，学生通过网络操作，可以进入虚拟的证券公司现场，使学生身临其境，模拟相应的角色，增强了感性认识，激发了学习兴趣。学生像玩游戏一样全身心地投入到虚拟环境中，对遇到的问题也会产生较强的求知欲，这种自主性学习能让学生掌握各项技能。在今后的工作中，尤其在真实业务处理时，能很快进入角色，并且对过程中可能会出现的问题有一定的预测和应变能力。
第三，设有自动评价系统，学生每完成一个虚拟实训项目，系统会对学生的操作过程和最终结果做出评价。学生根据评价可以自己检测学习的效果，切实提高知识的掌握程度。金融与证券专业虚拟实训平台实现了开放式教学，突破了时空限制，激发了学生学习兴趣，大大提高了实训课程的教学效果。
3 证券专业虚拟仿真实训的实施
以《证券投资实训》为例，该课程采用虚拟投资实战系统展开教学工作。
金融投资实战系统由操作前台、中间处理服务器和数据库服务器三部分组成，全部的行情中转都由统一的外网服务器完成。操作前台为动画模拟业务处理的操作界面，处理数据的录入、简单检查、查询、用户之间的交流等操作。中间为业务处理部分，进行数据库连接、业务规则和数据检查、日初、日终、对前台传送的数据进行相应的处理、撮合等操作。并与外网实时股市数据行情系统相连，自动接收、撮合。金融投资实战系统处理业务范围包括开户、证券买卖、外汇买卖、期货买卖、融资融券、委托理财、私募基金、期权、后台管理等。
证券专业虚拟仿真实训的模块主要有实训模块、演示模块、系统查询模块和在线交流模块。实训模块也就是环境虚拟模块，模仿真实的证券交易现场和期货交易现场，通过学生反复操作练习，使学生熟悉并掌握整个证券开户、交易撮合等流程和技术要点，评价系统会自动对每个学生的操作和结果进行评价，使学生可以及时发现问题，如果评价低于一定的等级，将不能进行下一个项目的虚拟实训，确保了整个实训过程的连贯性和真实性。演示模块是利用动画，向学生讲解和展示每个实训项目的内容和要求，通过演示某一单项任务的具体实施操作，使学生对实训的具体任务有直观的了解。系统查询模块是向学生介绍本网络学习模块主要架构以及进行用户注册、密码服务的平台。在线交流模块是师生互动平台，通过交流可以解决学生在模拟时遇到的问题，老师也可根据学生反应的情况，适时改进模块，使之与现行规范保持一致，提高模拟效果。
通过操作虚拟平台，师生们都可以清晰的感受到，该系统把现实中的场景模拟出来，在模拟的场景中完成业务操作，丢弃了繁杂的导航菜单，以现实中人与人的交谈和终端等方式完成业务导航，让用户更好的掌握业务和理解业务。无论是开户流程，还是行情、撮合等业务流程，都是和实际中的业务完全吻合，做到真实且贴近教学。用户在通过动画界面完成业务录入的时候，通过和业务员的交谈或者终端操作，都是很人性化的方式，确保学生在掌握一定理论知识后能实际使用并熟悉业务流程。
同时，系统以可视化的方式定义和编辑业务画面，维护各种参数和规则，让学生在能对系统作各种调整。通过动画虚拟真实场景，体现人和人之间的交流，人和人之间的挑战，以及学生操作后的升级，使学生在使用过程中，增加了趣味性，更激发了学生学习的主动性与热情。
4 结语
虚拟仿真实训既考察了学生证券基本知识的掌握程度，又反映了学生的证券实践操作能力和应用能力，其考核结果也更能体现学生对相关课程的掌握程度。在设置虚拟仿真实训内容时，应围绕专业人才培养的需要，以应用为主旨、以能力培养为主线，增强学生实践操作能力，以充分适应高职培养学生的思路与目的。
参考文献：
[1] 郑仕华.关于高职院校利用虚拟实训室的思考[J].经济研究导刊，2010（5）.
[2] 程新丽，苏雪.浅析虚拟实训教学环境研究与构件[J].科协论坛，2013（5）.
[3] 王雁，张端.关于高职院校虚拟实训教学模式的研究[J].消费导刊，2013（1）.
虚拟仿真实训平台 篇4
1虚拟现实的概念和特征
虚拟现实 (Virtual Reality, VR) 是近些年来新兴的一种技术。VR对现实环境进行虚拟化和数字化处理, 给人身临其境的体会。将计算机图形技术 (Computer Graphics Technology) 、视觉反馈技术 (Visual feedback technology) 、力觉反馈技术 (Haptic feedback technology) 以及广角立体显示 (Wide stereo display technology) 等技术融合一起, 形成了多种现代化技术的融合体—虚拟现实技术。
虚拟现实技术可以将人在自然条件下的触觉、视觉、听觉感受几乎真实地体现出来, 并做出相应的交互行为, 虚拟现实技术有以下几个主要特征:
(1) 浸入性。人在虚拟环境中的视觉和听觉感受将取代原有现实中的感觉, 是因为在虚拟环境里会穿戴、使用虚拟设备, 而且, 虚拟设备能检测到人的反应, 从而产生一种新的完全真实的感受。
(2) 交互性。用户进入到虚拟现实环境中之后, 所有感受靠传感器可以传递给系统, 系统又将检测到的信号反馈给用户, 从而产生非常真实的体验。例如, 用户挥动手臂用虚拟环境中的球拍击打网球, 在击打的过程中用户手臂不同的挥动速度和角度, 可以产生不同的击球力量和感受。
2建构主义的概念和特征
建构主义最初由著名认知发展领域的瑞士心理学家皮亚杰 (J.Piaget) 提出。众多专家认为建构主义是有关知识、学习的一种理论, 学习者的主动性是这一理论所强调的, 学习是有学习需求的人基于原有的知识经验生成意义、建构理解的过程, 而这一过程的完成是在社会文化互动中进行的。
学习者作为中心、教师负责指导帮助是建构主义所提倡的, 在这种学习模式下, 即重视学习者作为主体的认知作用, 又重视教师的作用—从传统教学单纯的知识传输者转换身份为意义建构的协作者 (见图1) 。
随着现代多媒体技术的发展, 教育领域的信息化程度逐步深入, 越来越多的教育学家和教师重视建构主义的学习理论。建构主义的学习情境主要包括情境、协商、交流、意义建构4大特征。
(1) 情境。
情境是指在建构主义的学习理论中所创设的真实情境, 且必须有利于学习者学习知识
的意义建构。而创设情境非常有效的工具则是多媒体技术与计算机工具的结合。
(2) 协商、交流。
建构主义特征中的协商和交流可视为一体。交流与协商都在过程学习中产生, 双方相互交换想法, 使全部学习者的想法都能被共同的学习群体所共享, 从而进一步推进学习者在的进程学习。
(3) 意义建构。
情境化学习的最终目标就是意义建构, 它的意义在于将学生从原来的被动学习中解放出来, 鼓励学生主动学习、积极探索。
3国内外虚拟仿真教学系统研究现状
3.1国外研究现状
国外虚拟仿真实验教学应用较多的技术手段主要包括以下10种:多媒体技术, 可视化技术, 人机交互技术, 仿真技术, 虚拟现实技术, 虚拟仿真技术, 增强现实技术, 虚拟世界, 3D打印技术, 遥现技术。
国外高校的虚拟实验教学主要以表1所示的形式进行开发设计:
英国Open University的开放科学实验室可以开放所有在线实验室的实验功能, 还可以通过遥控仪器实现远程实验。而且, 该实验室还架设了一批集网络应用和虚拟现实为一体的实验室, 可以实现虚拟仪器设备的在线共享等功能。例如, 地球科学实验室的虚拟显微镜, 可以提供现今世界各地博物馆和研究机构存放的地质标本, 避免了购买昂贵显微镜的费用、切片标本制作费用, 还可以实现设备的共享。
美国耶鲁大学则注重发展实验室的可移动性和即时性。该校在分子生物学、发育生物学和细胞生物学等专业上利用PAD产品完成实验。教师和学生通过PAD上的移动应用程序对实验室的数字显微镜记录、分析, 同时还可以将获得的图像和资料存档。
加拿大的维多利亚大学则更重视3D打印技术的发展。该校通过3D打印机和扫描仪、激光切割机以及动作捕捉传感器建成了创客实验室, 鼓励学生积极创新、勇于探索。
西班牙IE学院注重发展教育游戏类软件。该校研究教育游戏类软件, 学生在该软件中可以担任英国各重要部门领导, 甚至是英国首相, 虚拟制定和国家经济、政治相关的重要议题, 甚至可以组成“议会”讨论政策的制定。该项目通过游戏积分的形式培养学生的领导力, 使学生充分领悟决策的复杂性和重要性。
3.2国内研究现状
随着互联网技术及虚拟仿真技术的飞速发展, 虚拟仿真实训平台这一教育资源也逐渐受到了教育界人士的青睐。目前国内投入运营的虚拟仿真实训平台屈指可数。
以西南交通大学龙绪明教授为例, 其率领团队开发的SMT虚拟实践平台已于2015年初完成, 目前被西南交通大学、北京理工学院使用。
厦门大学的机电类虚拟仿真实验中心可以实现远程教学资源共享, 可以虚拟教学资源, 也能够在数控专业、电气专业、模具专业实现虚拟实验, 该校15个专业的学生受益于虚拟仿真实验中心。
杭州电子科技大学则成立了物联网虚拟实验平台, 该平台从物联网行业人才需求着手, 设计了无线通信系统仿真实验和无线串口点对点通信实验, 以及物联网智能家居实验。
北京化工大学成立了化工安全与装备中心, 中心主要为面向过程、化工安全、以及材料加工过程方向的虚拟仿真实验教学中心。中心在虚拟仿真实践平台上开设了超过100个实践项目, 惠及20多个专业的学生。
这些虚拟教学手段的使用在教学过程中改善了教学效果, 但在具体的应用过程中也体现出一些问题, 具体问题如下:
(1) 推广速度、覆盖院校范围不尽如人意。
(2) 部分学校计算机设备老旧、网络资源匮乏, 虚拟平台运行速度较慢。
(3) 虚拟仿真实训平台使用频率较低, 平台资源没有得到充分利用。
(4) 虚拟仿真实训平台在实践教学中的应用还处在起步阶段, 还需要探索出一条充分发挥其作用的路来。
4系统相关技术
虚拟仿真实训平台的实现需要三维建模软件、数据库和系统设计软件3大类。
4.1建模软件简介
常用的三维建模软件主要有以下3种:3 D M A X, Sketch Up, 以及Maya。下面对3种软件的特点和优势进行详细介绍。
(1) 3D MAX。它功能非常强大, 广泛应用于游戏模型制作, 2016年在建筑设计领域也得到了广泛的应用。该软件中文版本和英文版本同样具备, 操作便捷简单, 发展的已经非常成熟了。
(2) Sketch Up。它是GOOGLE (谷歌) 公司所开发的三维建模软件。它具备自动捕捉功能, 能将模拟使用铅笔绘制的图形线条自动捕捉。同时, GOOGLE公司的3D模型库中具有很多既定的Sketch Up格式的模型。因此, 采用Sketch Up软件可以避免很多繁重的、重复的模型建立工作。
(3) Maya。它是Auto Desk公司研发的一款应用广泛、功能强大的建模软件, 它的功能与3D MAX类似, 但更适用于动画和特效的制作。
4.2数据库软件
伴随着现代技术的发展, 数据管理已经从以往简单的数据存储和数据管理逐步转变成按照数据的结构来组织数据、管理数据、存储数据的大型仓库, 而这种大仓库就是常用的数据库。
SQL server是微软公司开发的关系数据库管理系统, 它作为平台兼容性能良好, 是WINDOWS操作系统中最为方便的数据库平台。并且界面友好, 容易操作, 编程接口丰富。
4.3系统设计软件
虚拟仿真实训平台可以采用第一视角虚拟漫游, 其模式与游戏有很多相似之处, 采用游戏引擎完成平台系统的设计可以说是一个非常好的选择。
Unity是一款全面整合了三维场景、动画效果和三维视频的专业游戏引擎。作为系统开发平台, 主要具备以下几个突出优点:操作简便、容易上手。可以从外部导入FBX格式模型文件, 只要在Unity中编辑地面信息资料, 基本的虚拟漫游操作就可以被实现;Unity 3D程序的封装性能非常好, 有丰富的插件资源可以选用;发布范围广, 通用性良好。采用Unity3D制作的系统可以发布在个人电脑、网页、安卓手机系统、游戏盒子以及Windows电话等当今主流平台上, 只需要修改非常少量的代码, 就可以实现平台的移植。对于日后移动端推广虚拟仿真平台系统具有非常重要的意义。
5系统设计难点
虚拟仿真系统在设计过程中模型的建立非常重要, 但在模型的加载会占用内存, 场景内如果模型数量较多, 则系统很可能存在卡顿现象, 无法流畅运行。这是模型建立时亟待解决的一个问题。
建模的标准之一就是重视简模模型的使用, 模型的面数尽量不要超过5000, 将模型的面数尽可能地控制。
(1) 巧用贴图替代模型的建立。例如需要表现一些细长状的物体, 如窗栏、扶手等物体时, 就可以采用这种技巧, 减少模型的数量, 避免渲染时出现的锯齿和闪烁等现象。
(2) 控制场景中模型数量, 模型的分布要均匀, 尽量转化多边形物体或使用塌陷命令。
(3) 合并场景中距离较近的同样材质的模型, 巧妙利用附加方式。
(4) 严格控制模型不同面之间的距离, 以免彼此距离过近出现闪烁现象。确实距离过近时, 可以通过面的嵌套完成制作。
(5) 删减底面、高处边沿等看不见或不被注意的面, 从而减少面的总数。
综上, 本文对虚拟仿真实训的理论支撑、研究现状、发展前景和主要技术方法进行了全面的论述, 希望对虚拟仿真实训的建设和推广贡献一份力量, 最终实现“理、虚、实”一体化的新型教学模式, 切实提高实践教学的效果。
摘要：文章主要就虚拟仿真实训平台建设的概念和特征、国内外虚拟仿真实训平台建设的成果和现状进行分析, 并对虚拟仿真实训平台建设的主要技术手段和技术难点进行论述。
虚拟仿真实训平台 篇5
摘要：结合国家级经济管理虚拟仿真实验教学中心建设实践，对经济管理虚拟仿真实验教学平台建设进行探析，构建了“过程仿真+O2O协同”的实验实训实战研发一体化虚拟仿真教学平台，拓宽了经济管理虚拟仿真实验教学空间，提升了学生的实践和创新能力。
关键词：虚拟仿真;经济管理;实验教学;O2O协同
虚拟仿真实验教学平台体现了信息技术与学科专业融合带来的实验教学创新,能够从根本上提升实验教学质量。为了加强虚拟仿真实验教学建设，重庆工商大学经济管理虚拟仿真实验教学中心以培养学生能力为导向搭建了“经济管理+创新创业”虚拟仿真实验教学平台，使学生在虚拟世界里实验经济管理、在仿真环境中实践创新创业，切实提升了学生的综合能力。
一、经济管理虚拟仿真教学平台建设思路
经济管理类专业以培养具有扎实的专业知识和较强的实践能力、创新精神的高素质应用型人才为目标。虚拟仿真实验教学平台的建设应将理论知识与能力培养相结合，遵循能力导向原则，通过多主体建设、多层次推进、全过程培养，将经济管理多学科专业知识和技能融入虚拟仿真教学，提升学生的实践和创新能力。
1.建设主体多元化。经济管理虚拟仿真实验教学平台的建设应实施多主体驱动，将经济管理学科专业知识和技能作为虚拟仿真实验的第一融入者，为开展虚拟仿真实验提供项目孵化思想，通过实体实验为虚拟仿真项目落地提供动力，通过科研机构为科研成果向创新创业项目转化提供平台，通过校企合作为虚拟仿真实验提供方向和支撑。
2.建设内容层次化。按照“基础虚拟仿真—综合虚拟仿真—创新创业综合商务虚拟仿真”的层次关系，建设学科专业开放实验平台、跨学科综合实训及竞赛平台、创新创业实战仿真商务平台和实验教学研发平台，通过各层次内部及相互间线上与线下、虚拟与实体、指导与操作的有机衔接，共同构成互联互通的经济管理虚拟仿真实验教学平台。
3.建设内涵全程化。通过“双对接”构建虚拟仿真实验教学平台。即一端对接实验课程和实体课堂，实现经济管理学科专业对创新创业的引领，一端对接地方政府和企业，将大学生创业者和创新创业公司输送到创新创业孵化园、“众创空间”和创新创业基地，形成分工明确、循序递进、涵盖从经济管理到创新创业全过程的虚拟仿真实验教学平台。
二、经济管理虚拟仿真教学平台建设内容
重庆工商大学经济管理虚拟仿真实验教学平台以培养提升学生的分析力、创造力、领导力及创新创业能力为宗旨，以“过程仿真+O2O协同”为理念，借助虚拟现实、多媒体、人机交互等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，形成由学科专业开放实验平台、跨学科综合实训及竞赛平台、创新创业实战仿真商务平台、实验教学研发平台组成，教学与研发相融合、基地与平台相结合、线上与线下一体化的“实验—实训—实战—研发”虚拟仿真教学平台，使学生的综合竞争力在从虚拟到仿真的全过程中得到提升。
1.学科专业开放实验平台。利用“项目超市”开放实验项目平台，对原有的独立实验项目和实验课程内含项目进行整合。按照“分以自主搭配实现‘菜单式’自选实验、合以知识点为脉串成实验课程”的原则合理重构，形成自选开放实验项目库，并基于项目库构建学科专业开放实验平台。在该平台中，学生可以按照已有的学科专业导向选修课程和项目，也可以根据自身需求自由组合课程和项目，形成满足自己需要的课程模块，真正实现了时间、空间、项目的全面开放，有效提高了学生的学习积极性。
2.跨学科综合实训与竞赛平台。通过将跨学科综合实训与学科竞赛相结合，实现以训备赛，以赛促学，切实提升学生跨学科、跨专业的综合能力。该平台依托信息技术虚拟仿真经济环境、政务环境和公共服务环境，为学生营造与真实经济活动相近的实战情景，提供角色演练、指导训练、讨论答疑等全过程实训环境。同时，利用各级学科竞赛平台，鼓励学生利用实验室资源和网络平台参加竞赛，实现“教赛学”一体化培养。
3.创新创业实战仿真商务平台。以专业能力训练、创新思维训练、创业项目训练和公司经营实战为主要内容，实现虚拟仿真与创新创业的有效结合、专业实验与创业实践的有机融合。该平台按照“3+X”模式构建，依托“经济管理创新创业实训基地”、“大学生创新创业孵化基地”、“大学生创业经营集团有限公司”，采用专业公司型、跨境电商型、集团控股型等模式培育孵化大学生创新创业实战仿真公司。同时，利用该平台培育孵化“大学生创新创业训练计划项目”，组织指导学生参加创新创业大赛，实现“教赛学创”一体化发展。
4.虚拟仿真实验教学研发与交流平台。以实验教学研究所和创新创业研究所为基础，依托长江上游经济研究中心、重庆市发展信息管理工程技术研究中心、成渝经济区城市群产业发展协同创新中心，实现虚拟仿真实验教学研发与科学研究的有机融合。目前，该平台自主研发了《宏观经济运行虚拟仿真》、《大学生创业仿真与小微企业成长》等虚拟仿真实验课程，出版了系列实验教材、专著，定期出版《经管实验创新论坛》，举办《启智学创论坛》，为经济管理虚拟仿真实验教学改革与创新提供智力支撑。
三、经济管理虚拟仿真实验教学平台建设特色
1 .基于云技术打造虚拟仿真实验教学平台。运用分布式和虚拟化技术，促进数据中心云化，形成独立的云计算数据中心，将教学资源、软件、实验教学管理与服务、虚拟仿真实验教学资源交互共享管理等数据和管理系统存放在云存储系统中，实现各种教学活动在云计算数据中心的运行，通过虚拟化共享提升资源的利用率，提升教学交流与互动功能。
2.基于信息化手段实现虚拟仿真实验教学资源共享。构建基于信息化环境和网络平台的实验教学资源共享架构，按照线上、线下的不同需求，将能在网络上实现的资源共享和教学活动放到网络上完成，不能在网络上实现的放在线下完成，实现了实验课程、项目、软件、数据库、案例库及其他资源的.有机协同，实现实验教学资源线上线下一体化的平台互动。
3.结合课程特点打造虚拟仿真实验教学环境。依据经济管理虚拟仿真实验教学的特殊性，依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，根据每个实验项目的实验学时、类型、内容、流程的不同特点，通过虚拟实验设备，构建了虚拟要素、虚拟场景、虚拟空间和过程仿真、模型仿真、情景仿真、角色扮演、O2O操练等虚拟仿真实验教学环境。
4.借助仿真手段构建高度仿真的虚拟实验对象。深入经济社会发展和企业管理实际，将行业、企业发展与市场经营的真实数据和案例融入实验教学，赋予实验资源真实内涵，构建以真实的区域行业、企业和市场发展数据为驱动、可进行过程再现和角色扮演、能够根据各种模型进行分析决策仿真的虚拟仿真实验对象，使学生在虚拟环境中实验，在实战仿真中提升能力。
参考文献：
[1]伟杰,靳春华.仿真实验在国家级实验教学示范中心建设中的作用[J].实验室科学,2010,(2):109-111.
[2]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索,2013,(12):5-8.
[3]周世杰,吉家成,王华.虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].计算机教育,2015,(9):5-11.
[4]韩芝侠,魏辽博,韩宏博,等.仿真虚拟实验教学的研究与实践[J].实验技术与管理,2006,(2):63-65.
半潜平台推进器安装虚拟仿真 篇6
关键词：虚拟仿真 半潜平台推进器安装工艺 DELMIA
0 引言
深海半潜式钻井平台的建造是船舶与海工制造业中生产难度大、技术复杂度高的工程。在满足平台使用要求的前提下，缩短平台的建造周期、提高平台建造质量、降低建造成本，是一个值得长期研究的课题。半潜平台的建造，对一些关键设备的安装工作具有很高的技术要求，如何利用船厂有限的场地及施工设备资源安装好各种动力、导航、通信、控制等设备，保证其有机地集成并有效地运行，花费了设计人员大量的心血，却常常得不到非常满意的结果[1]。本文针对半潜平台推进器安装这一典型工程案例，使用达索公司的DELMIA软件对安装工艺过程进行仿真验证，为采用虚拟仿真技术解决船海工业问题进行了实践。
1 虚拟装配仿真
1.1虚拟装配的定义
虚拟装配是指在虚拟环境中，利用虚拟现实技术将设计的产品三维模型进行预装配[5]，原理是按照给定的装配工艺顺序，表1 针对半潜平台推进器安装所建立的CATIA模型
1.2虚拟装配仿真工作流程
虚拟装配工作流程主要包括虚拟装配建模、虚拟装配工艺通过对产品零部件的空间位置进行连续操作来达到预期的装配效果，同时将连续操作过程以动画的形式演示出来[6]。
1..2虚拟装配仿真工作流程
虚拟装配工作流程主要包括虚拟装配建模、虚拟装配工艺规划以及仿真结果输出三个阶段。首先在三维建模软件中创建几何实体模型，将几何实体模型通过模型数据转换导入到虚拟装配系统中 [1]。在虚拟装配系统中，对零部件模型、施工设备模型、场地环境模型等进行初始定位，完成仿真场景的创建。在无初始干涉的情况下，对装配零部件进行装配序列规划和装配路径规划，在路径规划过程中进行动态碰撞干涉检查，如发现干涉情况，及时修改装配路径或装配序列，直至工艺规划完成。工艺规划完成后，系统会对虚拟装配序列和装配路径进行记录，在此基础上，输出最后的虚拟装配仿真动画及干涉检测报告等文件。
2 基于CATIA的虚拟建模
虚拟建模需要基于一定的软件平台，来对半潜平台进行实物建模，最常用的3D建模软件是CATIA.CATIA是法国达索(Dassault Systems)公司研究开发的三维交互式工程设计、数控加工软件。CATIA软件以其强大的设计功能在飞机、汽车、船舶、电子设备等领域享有很高的声誉[2]。
针对半潜平台推进器安装工艺，把所需建立的模型分为装配零部件模型、施工设备模型、场地环境模型三类。装配零部件模型和施工设备模型使用CATIA的草图编辑模块、零件设计模块和创成式外形设计模块建立，场地环境模型使用AEC工厂模块的Plant layout模块建立。
3 基于DELMIA的半潜平台推进器虚拟安装
在CATIA建模的基础上，运用仿真软件对模型进行仿真。DELMIA（Digital Enterprise Lean Manufacturing Interactive Application）是法国达索系统（DASSAULT SYSTEMS）公司研发的数字化设计制造软件，它为制造企业提供了从产品设计、工艺规划到生产过程的全生命周期精益设计制造解决方案[3]，，并且可以良好地实现与CATIA的数据互通。DELMIA的DPM Assembly Process Simulation模块将创建虚拟装配场景、装配序列规划、装配路径规划、碰撞干涉检测、仿真视频输出等功能整合在一个完整的系统内，提供给设计人员一个统一的、点到点的作业环境。
3.1 创建仿真场景
进行安装工艺规划，首先要将所建立的零部件模型、设备模型和场地资源模型导入到虚拟装配环境中，进行设备资源的初始布置，完成虚拟装配场景的创建，这是进行后续安装工艺仿真的基础。进入DELMIA的DPM模块，首先使用Insert Resource的命令，导入场地资源模型。在本文中，将设备和场地资源都定义为资源模型，即把履带式吊机、驳船、推进器支架、导向钩、锚链提升器、海洋、海床模型导入，再通过移动和旋转等方式对模型在环境中的位置进行初步定位。使用Insert Product的命令，以同样的方式把半潜平台、推进器、传动轴、锚链管、锚链管封堵、基座保护盖、推进器基座、推进器密封盖、推进器基座密封盖、推进器马达、推进器刹车盘等零部件模型导入。图2为DELMIA环境下的半潜平台推进器安装仿真场景。
3.2 半潜平台推进器虚拟安装序列规划
3.2.1 分析安装序列
把半潜平台推进器安装工艺过程分为前期准备、安装过程和后续工作三个部分。分析三部分的工艺操作,可得到安装序列如下：
（1)前期准备
半潜平台下水前，半潜平台浮筒推进器舱室内的锚链管、推进器基座、基座密封盖等必须安装妥当。使用拆卸法，根据自顶向下的原则，可得到拆卸序列为：锚链管—基座密封盖—推进器基座，根据拆卸与装配互逆可得装配序列为：推进器基座—基座密封盖—锚链管。
(2)安装过程
半潜平台推进器安装的主要工序为：推进器下水—半潜平台移位—移除基座保护盖—移除锚链管封堵—锚链下水—导向钩连接到推进器—提升推进器—锚链复位。
(3)安装检查
推进器的安装需要进行安装干涉检查，以防止出现安装器件或者设备与周围环境发生碰撞。
(4)后续工作
在推进器安装就位后，需要封堵锚链管、移除基座密封盖和推进器密封盖，再安装安装传动轴、刹车盘和推进器马达，所以后续工作的工序为：封堵锚链管—移除基座密封盖—移除推进器密封盖—安装传动轴—安装刹车盘—安装推进器马达。
3.2.2 装配序列规划
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在分析得到半潜平台推进器安装序列后，使用DELMIA的DPM模块的PERT技术和GANT图对安装序列进行编辑和控制。
PERT（Project Evaluation and Review Technique）是用于分析制定计划并对计划予以评价的技术。PERT图是一种箭线形式的流程图，PERT图直观的表达出项目各事件的先后顺序。根据前面分析所得到的半潜平台推进器安装工序，使用DELMIA中的PERT Chart工具对推进器安装过程中的各道工序进行设计编排。
甘特图（Gantt Chart）是展现项目各事件开展进度的工具。DELMIA中的甘特图是DPM的活动时间安排表，从甘特图上可以看到每一道工序所占用的时间及所参与的零件和资源。图3为半潜平台推进器安装序列规划完成的PERT图和GANT图。
3.3 半潜平台推进器装配路径规划
装配路径规划作为装配序列规划的后续步骤，是装配工艺规划的一个关键环节，是连接装配工艺规划和装配仿真验证的桥梁。在DELMIA的DPM模块中，按照装配顺序，逐个定义半潜平台推进器安装过程各参与部件的装配路径。在装配过程中，需要使用履带式吊机对推进器进行吊装。为了实现吊装过程的模拟仿真，可使用DELMIA的Device Building模块对履带式吊机各零部件间的运动关系进行定义。在安装路径规划过程中，开启DELMIA的碰撞检测功能，当出现碰撞情况时，系统自动提出警告，以红色高亮显示出碰撞区域，根据碰撞显示结果对零件装配路径或装配序列进行调整，直至干涉消除。图4为半潜平台推进器安装路径规划完成图。
4 装配干涉检查和仿真结果输出
在半潜平台推进器安装工艺规划完成后，可以输出安装工艺过程仿真视频和碰撞干涉报告。DELMIA软件自动地将虚拟场景捕捉成图像文件，然后将每一个图像文件作为一帧添加到“.avi”文件中就形成了仿真视频文件，后期还可使用视频编辑软件（如绘声绘影）对仿真视频进行完善[4]。半潜平台推进器安装工艺仿真视频和干涉检测报告对生产实施具有重要的意义，生产人员可通过视频对装配过程有一个直观的认识，规避生产中一些不安全的操作行为，通过干涉报告可提醒操作人员注意装配过程中容易产生碰撞干涉的环节及装配到目标位置后零部件间的配合情况。如图5所示为所完成的半潜平台推进器安装工艺仿真视频（包括前期准备、安装过程、后续工作三部分）和推进器安装完成图。
5 结论
本文结合半潜平台推进器安装这一实际工程案例，分析推进器安装序列及装配路径规程。选择达索公司的CATIA软件建立半潜平台推进器安装所需的零部件模型、施工设备模型和场地环境模型，并将模型导入到DELMIA软件中进行装配工艺规划，最后输出装配仿真视频和碰撞干涉检测报告等工艺文件，输出文件对实际工程施工具有一定的指导作用。
参考文献
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[2]罗天龙.基于CATIA/CAA平台的虚拟装配信息模型研究与应用.南京航空航天大学硕士学位论文.2005年
[3]邢莉.基于DELMIA的虚拟装配技术研究及其在LED分拣机中的应用.浙江工业大学硕士学位论文.2008年
[4]王树青，李天侠，成斌.DELMIA在海洋钻井平台建造中的应用[J].船舶工程.2009年12月第6期.P61-63
[5]姚竞争，韩端锋，李健, 基于 CATIA 系统的虚拟装配仿真研究[J],船舶工程，2011年第一期，P49-P52
[6]张晓伟,原思聪,林艳,耿素花, 基于DELMIA的船体虚拟装配过程仿真研究[J], 起重运输机械,2010年第2期,P65-P67
虚拟仿真实训平台 篇7
城市轨道交通是缓解交通压力的有效交通设施, 是一个新兴行业, 具有起步时间短、专业性强、技术复杂等特点。与传统铁路交通相比, 自动化网络化程度更高、技术更复杂, 对安全运营提出的要求更高。但目前城市轨道交通车辆检修实训中面临者如下的问题:
(1) 、城轨车辆价格贵, 不适合大规模的购买用来实训。
(2) 、城轨车辆体积大, 技术复杂, 不适合学习者多人同时多任务的实训。
虚拟仿真实训系统在解决以上两个短板方面有着无可替代的优势。
2 城轨车辆检修虚拟仿真实训系统功能特点
城轨车辆检修虚拟仿真实训系统以目前国内的主流城轨车辆为原型, 运用基于OSG的三维虚拟现实技术, 结合城市轨道交通教学特点, 将日检、月检、定修等检修过程在三维场景中实现, 控制中心还可以设置动态故障, 以方便故障情况下的检修实训。系统功能特点如下:
(1) 、具备教学、网络考核二种使用模式。
(2) 、所有整车和子系统, 均以三维形式, 按照1:1比例, 建立模型, 在模型基础上实现各个部分“从整体到局部”的虚拟检修。
(3) 、能实现应急救援演练功能。
3 城轨车辆虚拟仿真系统设计
整个统的设计包括三个关键的内容:仿真模型建立、虚拟引擎驱动、数据交换。三维模型以OBJ的格式保存;虚拟引擎我们采用Open Scene Graph (简称OSG) , OSG是一套基于C++平台的应用程序接口 (API) , 它能够让开发人员快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形程序, 编译工具上我们选择了VC++2008。数据交换:我们采用了SOCKET与关系数据库结合的模式, 建立起了一套双向通信模式, 即当即时通信无法使用时, 数据库也能实现数据的交换, 保证了系统数据交换的流畅性。
整个系统的实现过程为:
(1) 先通过三维建模工具建立与实物等比例、材质、颜色的三维模型。我们在建立模型过程中对模型的面数约减和优化问题, 主要是通过贴图来较少面的使用。
(2) 通过模型转换工具, 把模型转换为虚拟引擎能够使用的格式。
(3) 在虚拟检修系统中, 虚拟引擎提取三维模型数据, 并通过虚拟引擎驱动。实现三维环境下的虚拟漫游、检修互动操作。
(4) 当控制中心设置故障时, 数据交换系统把数据传递给虚拟引擎, 虚拟引擎通过对数据进行分析, 给出当前现实的虚拟对象, 提交给图形用户接口。从而实现故障的模拟。
4 动态故障配置技术的应用
以往的系统, 检修的实训模式都是视频, 或者一些互动的操作, 一直没有一个系统能够实现动态随机故障的模拟。在本系统开发过程中, 本文创新性的提出了动态故障设置的方法。即检修过程中的所有故障可以通过控制中心系统进行动态的模拟和设置。
本系统利用OSG的节点管理特性, 实现动态故障的设定和配置。我们在利用OSG系统的节点管理特性, 在系统中与三维模型同步建立一个故障树图,
5 系统实现及应用案例
根据上述介绍的系统设计方案我们建立了一套城轨车辆检修虚拟仿真实训系统, 系统界面如下图 (1) 所示, 检修界面分为三个部分:左上方操作控制按钮用来显示和控制系统操作;中间部分为虚拟场景显示部分, 显示虚拟车辆、虚拟设备及虚拟检修场景, 用于用户的漫游和操作。
操作过程中伴有配音, 可以模拟各种环境及车辆运行声音;每个故障检修的操作和互动在具体的场景和对应故障点上实现, 如图 (2) 所示是司机室部分的检修实训
6 结论
虚拟仿真实训平台 篇8
(一) 理论教学与实践教学分离
传统的实训室和理论课教室, 无论从空间、系统还是信息上, 都无法有机地融为一体。
(二) 实训设备使用繁琐
传统的实训设备存在操作繁琐、容易损坏、维修维护成本高昂等缺点。除了教学本身的准备以外, 老师和学生都要花很多时间去学习设备怎么用, 有效教学时间大打折扣, 因此, 实训教具的教学效率和使用率都不高。
(三) 一对多模式拖累教学成果
二、虚拟仿真实训中心建设预期成效
以发动机实训中心为例, 创新发动机拆装实训中心从多个维度进行创新, 旨在通过一个综合解决方案解决传统实训教学过程中面临的问题。创新实训室的创新设计体现在以下几个方面。
(一) 实现系统化
虚拟仿真实体教学中心能够满足职业教育汽车专业实训课要求的“做中学、学中做”的问题, 也实现了“实训过程可评价、实训结果可追溯”的要求。
(二) 实训环境与课程的结合
以系统论的角度认识创新实验实训中心, 应当从职业教育课程体系统筹思考, 使各个环节互相依存, 相互促进。
(三) 实现教学内容录制、回播、点播等功能
可以通过录播系统对课堂进行记录, 以获取和累积教学资源及课外复习资料。
(四) 实现“一对多”教学模式
通过主视角音视频捕获及发送装置, 可将教师演示过程的画面和教师的声音实时地发送到大屏幕, 并可通过录播系统直播给校园网内任何角落, 彻底摆脱一对多模式下“看不清、听不见”的弊端。
三、汽车虚拟仿真实训中心建设
为了解决一对多实训模式中的种种弊端, 实训中心将通过为每个工位配备一台智能工位机的方案予以解决, 使得教师从繁琐的重复指导中解放出来, 更好地管理课堂, 使得课堂从“一对多”演变成“多对多”。下面以发动机故障检测实训中心为例介绍建设功能。
(一) 示范训练
在课堂上, 教师通过系统的实训软件设置故障、分析故障、排除故障, 做到由浅入深、由易到难, 既符合知识本身的系统, 又符合学生的认知规律。
(二) 实训练习
教师通过系统的实训软件可以布置课堂实训作业;在教师的指导下进行操作练习, 从而掌握一定的技能和技巧, 通过操作练习验证理论知识;教师可以跟踪学生实训的全过程, 发现错误动作立即纠正, 保证练习的准确性。
(三) 考核
每个模块都配置一个理论试题库, 随机抽题, 智能组卷, 自动评分, 统计分析。实训考核实现了计算机和教学设备互动的考核系统, 实现了真实环境下的考核系统, 目的是为了考核学生解决实际问题的能力, 包括故障设置、分析故障、排除故障。
总之, 随着汽车信息化技术不断普及, 虚拟仿真实训教学将会得到更加广泛的应用, 大大提升现代汽车专业教学的实效性, 为汽车维修行业健康快速发展提供了人力资源保障。
参考文献
[1]闫娜.生产实训全场景仿真技术研究[D].大连理工大学, 2008.
[2]杨斌.高职院校实验教学的探索[J].四川教育学院学报, 2008 (6) :98-99.
浅谈虚拟仿真平台编撰脚本的建议 篇9
一、虚拟仿真平台流程特点
开发应用软件特点:按照虚拟仿真平台构建流程的先后顺序, 开发过程中需应用的软件有:FLASH、 PHTOTSHOP、3DMAX、DeepUV、V-ray、Unity3D等。 每个软件对应一名技术人员, 当脚本没有分类而是统一编写时, 每个技术人员将读取全部脚本, 然后提炼出自己工作范围所需要的内容。
1.Flash:可以绘制2D图文, 图文以矢量方式存在, 软件可以制作2D动画。Flash被大家所熟知, 在虚拟仿真平台中主要用于制作主界面、各类2D按钮、提示信息。脚本需给出主界面布局意见及色彩偏好, 对于功能按钮应明确指出行业习惯。
2.PHTOTSHOP:对网络素材、照片、纹理图片进行剪裁、叠加等处理, 并修改渲染后的图片, 从新生成光影、纹理、全景贴图。脚本需提供设备正体照片, 各局部细节应看到纹理。
3.3DMAX:模型制作软件, 通过实际物体样式, 安照比例绘制其虚拟实体, 并按照用户可见性进行模型优化。脚本需说明交互机构主体部分, 并提供相应机构运动视频。
4.Deep UV:图形UV优化软件, 一般由3DMAX制作人员使用, 可将贴图占用空间合理分配, 使高清和普清区分。例如车床的摇臂上标有刻度, 为让刻度清晰, 则刻度贴图UV分配较多即可。脚本需提供教学内容, 方便制作者明确用户可见范围而规划UV分布。
5.V-ray:光影渲染效果。渲染贴图效果, 渲染越好真实度越高。脚本需对软件视觉效果提出要求。
6.Unity3D:交互编程引擎。将上述前5个步骤制作的2D和3D素材导入到该引擎, 进行交互程序的编写, 制作Unity3D交互程序之前, 必须完成上述前5步。脚本需对软件功能提出要求, 说明交互动作及是否存在特效。
二、模块脚本撰写注意事项
1.软件虚拟环境的要求。虚拟环境脚本对应的是教学中情景教学部分, 其中隐含有厂级、车间级的入厂安全教育, 工作岗位的6S管理, 生产车间的工艺框架, 企业文化等素材。
如环境中, 变电箱位置安装在车间大门旁, 车间中普通车床、铣床、磨床、吊车、锯床、仓储柜、工作台摆放位置的合理性, 车间墙体展板画展示的工艺内容和宣传内容。有吊车的车间需要合理规划黄色安全行走路线, 车间通风设施安装位置等, 这些虚拟环境脚本在拍摄完参考企业照片后要先过滤一次, 避免企业因保证生产效率而出现的事故隐患, 这些隐患软件制作者看不出。
2.软件主体模型要求。主体模型包括仪器固定结构模型、运动部分模型、拆装部分模型、交互部分模型。
因为模型及模型贴图占计算机运行空间的较大, 尤其在软件是网络版, 软件模块较大时, 同时有多名学生运行时很卡, 所以软件开发者都会对模型进行优化, 优化的依据是模型在软件中的地位。固定结构模型因常作为背景或次要目标出现, 所以模型采用简化方式构建, 贴图像素低, 主要应用于设备底部或背面, 并且该部件在软件中不存在运动。运动部分模型因在软件中存在位移, 所以周边模型贴图不能省略, 制作时要使用动态阴影指令对其进行物理属性的设定。拆装部分模型则需要细化, 例如拆装中齿轮键槽互相之间要有卡位, 用户观察这部分时通常会放大, 所以贴图要高清, 模型节点要多, 卡位时可以通过节点触碰进行判断。交互部分模型依据脚本编写可能需要做成多模型、多贴图来对应一个机构模型, 甚至复杂的交互程序需要进行节点移动变形, 即数据模型。
3.评价用关键参数点。考核评价是虚拟仿真软件的一个核心部分, 但由于脚本提供者给予的素材太少, 导致没法满足考评要求, 甚至出现错误考评。虚拟仿真开发课程系统中, 考评基本分为三种类型进行判断打分。第一种情况为单一条件判断, 第二种为复合条件判断, 最后一种为行为结果判定。
单一判断例如我们的考试卷, 无论是单选、多选、 填空、答案是指定的, 唯一的, 即满足该条件则视为完成或正确。在实际例子中如开机后首先让机床回零参考点, 如果操作者不先回零则可以视为操作错误。多选也在此范围内, 即满足两个或多个参数条件后即视为正确, 否则为错误。
复合条件判断, 即考评问题与答案都不是唯一的, 例如车床加工某阶梯轴零件, 考生A操作虚拟车床先切割了端面然后开始切割外圆, 考生B先切割了外圆再加工端面, 这两种工艺顺序无法判定考生B就是错误的。另外如考生选择刀具加工参数, 不能因为选择的刀具已经确认, 就判定该刀具的加工参数值, 还要依靠所加工工件材质、图纸尺寸、装夹方式等进行判断。这些判断条件在作者接触过的脚本中很少有教师提供完全, 因为包含种类较多, 内容复杂。经研讨后, 建议将这类复合条件判定进行参数数据统计, 与操作流程绘制成为一张表格, 让老师浏览后人为的判定成绩。
行为结果判定通常应用在全国技能大赛中, 即操作过程考核忽略, 最终结果考评为主。如虚拟仿真数控车床加工完成的工件作品, 考评时直接将考试作品提交到检测中心, 对虚拟模型尺寸进行检测, 依据检查结果给予成绩。
三种考评方式可以结合使用, 也可以重点突出一项, 但需要专业教师将考评方式在脚本中作以说明。
三、软件功能开发
软件功能即软件的表现形式。软件功能需求是决定虚拟仿真软件对实训操作仿真程度的关键。但很多软件制作者由于缺乏专业技能和知识, 开发出的功能单一甚至不符合实际。这就需要相关专业教师的配合。
软件功能需求主要从以下几个主要环节进行考虑:引导模式构建, 理论知识可视化, 交互过程属性化、考评功能与提示。
1.引导模式构建。教师需要思考的是在学生无人指导的情况下, 如何完成课程主要内容的预习, 这里软件的操作会由制作者提供操作手册和操作教学模式来引导学生, 所以教师仅需要考虑的是传授知识部分的表现形式。
通常采用的引导模式有, 鼠标移动到机械部件处时, 自动弹出该部件名称, 在显示名称时点击左键将弹出语音和文字的详细注解, 鼠标右键点击该部件时, 计算机自动将该部分进行拆解, 并可以实现360度观察。软件边角可制作小地图用来指示人物位置, 当前需要学习的教学目标会进行闪烁或有明显标示。
2.理论知识可视化。理论知识表现形式, 例如常见的透视法。在制作万用表测量理论时, 使用虚拟电波代表电路移动, 实现虚拟物与图表同时构建的方法讲授理论知识。虚拟电波从正电极进入后, 每经过一个元器件时, 虚拟器件会进行闪烁并变换颜色, 二维图表中的仪器符号也会闪烁并变成相同颜色, 出现电路分流时, 电波变为深蓝和浅蓝不同颜色, 并沿着并联电路移动, 二维图表电路图也同时变色移动, 万用表表外盖透明化, 学生可以直观观察到表的内部。故障和事故的演示方法也可以采用同样表现手法。
3.交互过程属性化。交互过程的表现形式多种多样, 属性化后的交互操作更接近于真实现场操作。提高操作乐趣可以表现在两个方面, 一是通过硬件设备来提高操作真实度, 例如三维虚拟全息成像头盔、立体手套等。二是通过基础操作设备仿真实际操作动作, 由于匹配专用的操作手柄在实际应用中对手柄进行维修维护很不方便, 很多学校在给学生实习时依然采用常见的鼠标键盘组合。普通的设备按钮操作可以用鼠标点击或键盘按钮点击就可以表现出很好的模仿度, 但是手柄和摇杆、以及搬运时的交互控制属性就要好好设计了。因为普通的鼠标仅能是鼠标中间提供正负轴的敏感度这个参数值, 而不会依据手掌的握力大小提供参数值, 以达到控制效果。而虚拟仿真软件却可以判断出鼠标移动速度大小, 也可以判断手柄轴偏置数值的大小, 合理设计操作方式, 让学生告别 “点击时代”, 提高实际机床的操作熟练度。
4.考评功能与提示。提示信息的表现方式多种多样, 可以直接采用文字告知的提示方式, 也可以隐含的通过设备运转声音的异常提示操作者, 可以用火花等视觉效果提示操作者。有时设计出现提示信息与真实情况不统一, 是教师为方便学生学习而虚拟加入的元素。所以需要做出注解说明。
考评功能要依靠课程的教学大纲进行有归纳的设计, 考评方式可以单独拿出一个模块进行考试, 考评结果一般采用列表的形式在学生提交作品或完成项目任务后出现, 让学生看清楚考评内容和自己的操作结果。当然也可以在考试中出现扣分条, 在设计考评环节时应多考虑以竞赛形式提交作品, 学生比较喜爱竞赛得分。
四、总结
软件脚本应按照内容分类。例如给模型制作者提供模型脚本、给交互制作者提供功能脚本。不分类的脚本很容易导致本末倒置。软件模块脚本应对专业部分进行详细描述。例如项目研发是数控车床的故障维修, 因习惯性将脚本内容写为如何检测, 导致开发软件重检测轻维修。软件功能脚本给出目标效果。例如拆装时, 要求制作动态拆装过程, 操作者必须在选择正确工具、给出正确旋转方向、合适拆装力度三个必要条件时, 方可触发拆装交互。如不做功能说明, 制作者常采用“点击”即播放拆装动画的方式完成交互, 这样大大降低了虚拟仿真软件的交互性。
摘要：本文采用研发者与开发者双角度, 提出针对机械制造类虚拟仿真实训平台撰写脚本的建议。通过虚拟仿真软件开发流程和技术特点, 让专业教师明确脚本撰写的内容和描述方式, 更有效的提供虚拟仿真平台开发前期的素材。最终达到缩减专业教师期望软件功能与实际软件功能之间偏差的作用。
关键词：虚拟仿真,软件开发,脚本编写
参考文献
[1]蒋耘晨.虚拟现实技术[M].北京理工大学出版社, 2011:31.
虚拟仿真实训平台 篇10
近些年来, 越来越多的职业学校在利用专业软件进行校内实训的基础上更上一层楼, 逐步推行校园虚拟仿真实训软件平台开展与企业无缝对接的实训。教学实训软件在职业教育中日益发挥出应有的作用, 这方面已经得到学校和社会的普遍认同。然而教学实训软件所能发挥的另一项潜在功能, 目前尚未得到广泛的认知和利用。
一、大数据的作用
( 一) 大数据的概念。在维克托·迈尔- 舍恩伯格及肯尼思·库克耶编写的《大数据时代》中, 首次提出这一概念:大数据 ( big date) 指不用随机分析法 ( 抽样调查) 这样的捷径, 而采用所有数据进行分析处理。大数据有4V特点: Volume ( 大量) 、Velocity ( 高速) 、Variety ( 多样) 、Value ( 价值) 。而“大数据”研究机构Gartner给出了这样的定义: 大数据是需要新处理模式才能具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。由上述两个定义可以看出, 海量数据本身并不是大数据, 其关键之处在于对海量数据的有效处理和分析, 使之成为有用的信息资产。
( 二) 大数据的作用。大数据就是互联网发展到现今阶段的一种表象或特征而已, 在以云计算为代表的技术创新大幕的衬托下, 这些原本闲置无用的或很难收集和使用的数据开始变得有价值了, 并且容易被采集和利用了, 通过各行各业的不断创新, 大数据会逐步为人类创造更多的价值。
在职业学校教学和实训软件的使用过程中, 学生所有的操作都会留下痕迹, 都会形成数据。老师和学生基本上只看重作为结果的数据, 而不会过多地关注过程性的数据。如果对这些看似无用的过程性数据加以分类、统计、分析, 结合结果性数据, 将会得到很多有用的数据分析结果, 比如学生的偏好、能够独立完成的题目比重等等, 从而改进软件的内容和结构设计。
二、会计虚拟仿真实训平台与大数据
众所周知, 由于会计工作的特殊性, 职业院校财会类专业很难找到规模性、批量化的学生实习企业单位。那么职业院校如何化解这一现实矛盾? 校内模拟实训自然成为现阶段的不二之选。而校内模拟实训如何开展才能达到最好的效果? 利用会计虚拟仿真实训软件平台开展校内岗前实训, 是迄今为止效果最好的实训模式。
会计虚拟仿真实训, 即利用基于虚拟现实技术的财会实训软件平台进行分岗和综合的实训, 使学生在进行仿真实训时有身临职场的感受。学生通过在多类社会组织中从事不同职业岗位“工作”, 训练在职场中所需的综合执行能力、综合决策能力和创新创业能力, 培养自身的全局意识和综合职业素养。
虽然利用会计虚拟仿真实训软件平台进行校内实训已经能够达到很好的实训效果, 但很显然, 现有的各种财会类的虚拟仿真实训软件平台恐怕都还不能十分确切和自信地回答诸如以下问题: 实训的流程安排是否可以更科学合理?现有的实训业务的组成是否合理? 难易比例的设置是否合理? 不同程度的学生能自主选择实训的内容吗? 而学生操作的后台记录所累积的数据真的发挥作用了吗? 类似的问题还有很多。那么如何使虚拟仿真实训软件平台变得更加科学合理, 趋于完善? 最关键的是在回答上述问题时你的依据是什么? 也就是说进行软件平台的改良和优化, 有什么样的依据?
在以往单向度的小数据时代, 对学生学习过程相关信息的收集和分析是极为困难的, 因此对学习的反馈只能针对学习结果。在现阶段, 随着教学实训软件的迅速普及和信息化技术水平的不断提高, 对于在学生使用软件平台进行学习和实训过程中自然累积的海量数据的收集已不再是难事, 问题是对于所收集到的海量数据, 如何统计、分析和利用, 使之成为有价值的信息资产, 而这正是大数据及其应为之事。
三、海量数据转化为有用的信息和知识
教育领域已经部署了众多的学习管理系统, 在这些软件系统中存储着海量的学习者信息及学习过程数据。如何利用这些数据, 使这些数据转变为信息、知识, 并为教学决策、学习优化服务, 已成为教育工作者以及学习者们所关注的内容。具体到职业院校财会类虚拟仿真实训软件平台上, 涉及到的问题一是大量的数据从何而来? 即数据采集的来源, 除了原有的软件平台会在学生使用过程中产生和累积的数据外, 还应该根据需要有目的地新设计一些关键节点, 使之能够收集有关学生行为的数据。从纵向来看, 每所使用软件平台的职业院校都能提供若干届学生累积的数据。从横向来看, 全国范围内众多职业院校能够提供同届学生的使用数据。二是对以上的数据进行统计和分析。软件公司应该配备专门的技术人员从事数据分析工作, 配合学校根据需要进行分门别类的统计, 再根据数据统计的结果进行分析, 有助于发挥学习过程数据的价值, 使数据成为审慎决策、过程优化的重要依据。如果说软件平台表面那些吸引人的操作界面和实训设计是心脏的话, 那么时刻在后台运行的数据分析就是它的大脑。三是对数据的充分利用。在虚拟仿真实训平台上应该设置一个数字控制面板, 通过此面板可以随时获取学生的学习进度报告, 学生也可借此发挥自身在学习中的积极作用。比如, 通过一个向教师提供整个班级和每个学生学习实时表现的热图, 按照操作的数量、正确率、需要“帮助”的数量等指标加以显示。每一次学生与系统的交互都会被记录下来, 从而形成用于向学生和教师实时汇报的信息。系统后台的技术人员根据设计的程序将来自不同时期、不同地区的揭示学生学习的海量数据加以分析, 能为不同层次的学生确定最适合他们的学习路径, 使学生不仅能够根据自己的步骤, 还可以按照最有效的顺序进行学习。与此同时, 虚拟仿真实训软件平台自身也能得到不断的优化。
大数据给了我们更全面和更精细的视角, 有了大数据, 教育的性质将从根本上改变。每一个教育的细分领域都将面临大数据的挑战, 与其被动适应, 不如主动出击, 将挑战视为机遇。在职业院校财会类虚拟仿真实训的领域, 相关软件开发企业应当要有足够的前瞻性, 尽早布局大数据, 高度重视数据采集、数据存储、数据管理和数据分析与挖掘工作。大数据是与云计算等最新前沿技术直接相关的, 企业应当主动开展校企深度合作, 了解、掌握、满足学校、教师和学生的需求信息, 有的放矢地设置软件当中的信息采集点, 并有效地统计分析各种数据, 据此调整、优化虚拟仿真实训软件, 从而改进校内实训环境, 提高学生学习效率。
摘要：大数据时代已然来临, 职业教育也迎来有利的发展时期, 为了让毕业生能够迅速与企业无缝对接, 快速上岗而采用虚拟仿真实训的技术手段也已经日趋成熟。而如何利用实训平台易于收集数据的优势, 借助大数据和云计算技术的威力, 进行科学的统计分析, 逐步优化虚拟仿真实训平台, 使之不断改善校内实训环境, 提高学习效率, 这对于学校和相关软件开发企业来说, 既是挑战也是机遇。
关键词：大数据,虚拟仿真实训,数据分析,职业院校
参考文献
[1]维克托·迈尔-舍恩伯格, 肯尼思·库克耶.与大智慧同行[M].上海:华东师范大学出版社, 2015, 1
[2]大数据概念技术[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/be03248aaeaad1f347933f31.html
虚拟仿真实训平台 篇11
摘 要：转变传统教学观念，建立“为培养符合现代需要的创新型、应用型、实用型人才”相适应的信息化教学新观念，实现创新、应用、实用三者有机结合，利用虚拟仿真实训教学软件进行教学，学生在课堂上出现了可喜的变化，提高了学生的综合能力，从而能够更好地为地方经济服务。
关键词：信息化教学；教学软件；教学质量
信息化教学模式现已成为推动职业教育的重要突破口和有效手段。尤其是在实训教学中，仿真实训系统作为不可或缺的信息技术资源也越来越受到重视。虚拟仿真实训教学软件承载着中国特色职业教育实现现代化的重任，是推动我国职业教育内涵建设的重要突破口。
一、农林牧渔专业实践教学中存在的问题
1.本专业的教学受时间、空间、季节等影响比较严重，不利于实践教学，学生很难掌握好本专业的知识和技能。
2.实践教学中涉及的教学成本比较大，甚至有些教学成本学校无法承担。
3.实践教学中存在较大的教学风险，甚至会造成对环境的污染。
4.实践教学中教学互动性差，不可重复，甚至不能每名学生都进行实训，这样就不利于学生技能的提高和创新性的培养，无法激发学生的学习兴趣。
5.适合本专业的实训教学软件比较少，适合本校学情的就更少。
6.实践教学中无法以学生为中心，学生不能主动、积极地进行自主学习和主动学习。
二、虚拟仿真实训教学软件在农业专业教学中的应用
1.避免了时间、季节对实践教学的影响。农业专业中的很多实训都是有季节性的，一年之中只有在特定的季节里才能完成特定的实训教学。其中动物的繁殖等一旦错过了季节即使有温室大棚也无法完成，这就对教学计划的制定和实施造成了严重的影响，使一些实训教学无法进行，不利于学生对知识和技能的掌握。而虚拟仿真实训教学软件的出现不仅使实训教学不再受时间和季节的限制，而且还可以节约实践教学中农作物所需要的生长周期，缩短了学生学习的时间。
2.避免了空间地域对实践教学的影响。不同的作物均有各自生长的地域特点，而各个学校却不能单纯的依据地域生物来决定教学内容，这样就会存在理论知识和实际不相符。虚拟仿真实训教学软件的出现大大克服了这样的地域限制。例如，在实际教学中我们不能对南方实际作物进行很好的了解，为了加强对这些作物的了解，即使花费高昂的费用在实训基地建造温室大棚也不能取得很好的效果。而虚拟仿真实训教学软件有效地解决了这些问题，不再需要高昂的护理费用，只需要定期更新资源库即可，克服了地域对教学的限制。
3.能有效地控制教学成本，减少教学风险。农业专业的实训教学费用比较高昂，甚至有些是学校无法承担、无法完成的。大多数实训都涉及生物资源，具有生命特征的生物资源是不可逆转的，使得实训成本消耗过大，并且对环境有破坏作用，如，病虫害的防治等。利用虚拟仿真实训教学软件来代替实物实验，既可以节约教学成本，又可以保证实验效果，避免了对环境的破坏。有些实训对初学者来说很容易造成一定的危害，产生不可预见的后果，而虚拟仿真实训教学软件对各项技术及指标起到了一个很好的过渡作用，待学习者各项技术指标熟练之后再去实践，从而避免了不必要的损失，减少了教学风险。
4.教学交互性和可重复性强，有利于培养学生的创造性思维和技能的提高。虚拟仿真实训教学软件突破了理论教学和实践教学，更有利于每一位学生根据自身需要选择合适的学习资源。软件的可重复性、可逆转性和交互性更适合任何需要的学习，有利于激发学生学习的积极性和创造性。
5.结合本校的校情、学情，开发适合本校学生发展的虚拟仿真实训教学软件。基于符合农业教学的实训软件数量少且不太适合本校校情和学情的实际情况以及信息化教学已经成为日常教学的一种手段和方法的情况下，学校应改革、整合、创新了教学内容，对教学内容所需软件根据校情和学情自行开发，这样有利于实现创新、应用、实用三者有机结合，提高学生的综合能力。
6.以职业活动为主线，利用虚拟仿真实训教学软件践行“做中学”。在教学中，采用项目教学法、案例教学法等多种教学方法，优化教学设计，增强了教学的实践性、针对性和实效性，提高了教学质量。通过虚拟仿真实训教学软件再现了实际情景，学生通过实际操作完成各种职业技能的学习，实现了“做中学”的职业教学理念。
总之，农业专业虚拟仿真实训教学软件将理论和实践有机相融合，突出了“做中学、做中教”的职业教育教学特色，软件的趣味性提高了学生学习的自觉性，软件的交互性锻炼了学生思考问题的能力，软件考题的多样性激发了学生探究问题的潜能，软件操作路径的多样性唤起了学生自发谈论问题的热情，大大提高了教学效率。
参考文献：
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［2］韩建光.网络化教育的新突破［J］.江苏教育技术，2004（01）.
虚拟仿真实训平台 篇12
1 高校ERP沙盘实训教学存在的问题
1.1 教师价值尚不显著
在电子沙盘支持下的ERP沙盘教学过程中, 教师职责聚焦在三个方面:讲授、教学引导和控制、对学生经营状况进行年度点评。其中, 教学引导和控制处理的比较完美, 而其他两个方面均不理想。面对初次接触沙盘的学生时, 教师系统讲授沙盘经营规则, 却并不能达到满意教学效果;教师年度点评时往往依据演示文稿, 仅参照资产负债、损益等表格进行对比展示, 或借助部分经营图形分析解释, 也缺乏对学生经营更细致地, 有说服力的数据分析过程。因此, 教师传道与解惑的核心职责并不能充分体现。
1.2 学生价值提升有限
ERP沙盘实训是一种以学生为中心的“体验式”教学方式, 评价学生价值的关键指标是教学覆盖面和能力提升度。然而, 由于师资和课时限制, 当前的高校ERP沙盘实训普遍定位在培养竞赛型选手上, 仅有少部分学生受益, 教学覆盖面并不高。即便参与了高校ERP沙盘实训的学生, 其成绩评定依据整个团队而非个人, 很难评价学生经过培训后的能力差异。另外, 现有电子沙盘支持下的ERP沙盘实训方式, 缺少稳定社区环境的支撑, 学生不可能从反复不断经营模拟中形成充分交流和自主学习, 缺乏学生在校级之间的协同学习, 难以共享资源和经验。
1.3 软件价值亟待挖掘
主流ERP电子沙盘软件品种繁多, 功能模块大同小异, 但软件购买成本较高, 考虑到实验室硬件配套建设成本, 总投资较为可观。但是受国赛和实验室开放的时间限制, ERP电子沙盘实验室资产利用率并不理想, 呈明显周期性变动。
除此以外, 多数ERP电子沙盘软件缺少可视化盘面, 限制了初学者通过ERP沙盘学习ERP基本原理的教学本质, 存在一定盲目性;受到人数限制, 教学过程需要一定的人数保证, 否则无法满足最低6组的对抗条件;受到时间限制, 仅能在实验室的PC机上使用, 学生无法利用闲暇时间, 在个人Pad和手机上操作。更重要的是, 在分组对抗过程中, 学生缺乏科学而循序渐进的分级训练, 不利用培养高水平竞赛选手。
2 我校ERP沙盘实训的教学改革情况
随着高等教育教学理念的变革与深化, 以及云计算为代表新一代信息技术的不断普及, 使学生实训学习过程呈现碎片化、社会化、平台化特征, 强调学生自主学习能力和创新思维培养成为高校经管类专业实训发展的必然趋势。在这种大背景下, 我校自2012年开始尝试云计算环境下的ERP沙盘实训改革, 经过近3年时间2400人次的实践验证, 取得了良好的教学效果。
2.1 教师碎片化教学的探索
通过精心设计ERP沙盘对企业运营进行虚拟仿真, 结合原汁原味的物理沙盘实物, 将传统沙盘运营规则的课堂讲授过程, 教师按照知识点录制5-8分钟微视频, 或者针对经典运营案例, 录制点评微视频, 营造了一个真实的“微教学资源环境”。由于海量低成本的云存储服务支持, 这些微视频可以随时被学生在各种移动设备播放, 并与教师深度交互, 逐步达成碎片化教学。
2.2 学生社会化学习的探索
ERP沙盘仿真企业经营过程中, 学生通过自身体验管理过程, 也可以通过观察他人行动成败, 间接增长管理经验, 本质上是一种社会化学习。借助云计算平台, 我校构建了ERP沙盘社区下的用户平台认证体系。通过平台模拟运行环境、用户积分排名、单人/团队任务发布、沙友圈子等功能支持, 打造用户平台社区化机制, 促进学生进行全社会范围内所有参与者之间分享ERP沙盘实训经营方案, 发帖交流各自学习经历和体会, 并通过云平台发起协作约定, 获得团队管理新体验。
2.3 软件平台化设计的探索
2.3.1 租用云平台提高运行性能
基于现有成熟的公有云服务, 我校ERP沙盘实训经营具备大并发能力, 突破了社会化学习环境下南北网速差异的困难。通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化资源的云计算模式, 可以根据前述ERP电子沙盘实验室使用量的周期性变化情况, 能够动态地调整教学高峰时期与空闲期的落差, 降低投入成本。
2.3.2 构建跨平台运行的云端系统
云计算环境下的ERP沙盘虚拟仿真系统, 采用跨平台HTML5作为开发引擎, 实现多终端 (PC、手机、PAD) 等多个系统 (IOS、Java、Win) 无缝衔接。
最重要的是, 系统采用“短链接-回放”设计思路并加以改进, 用户操作触发服务器的短链接服务, 所有经营过程的逻辑计算、信息存储均在云服务器进行。用户端仅负责执行服务发回的表现脚本, 回放由服务发回的压缩后视频流, 重现服务器执行的过程及结果。其优势是ERP沙盘实训的业务处理逻辑完全放在云端, 不必再考虑代码安全性问题, 支持存储、通讯、运行开销轻量级化, 赢得更好的用户体验 (如图1所示) 。
2.3.3 面向科学训练的人机对抗模式
云计算环境下的ERP沙盘虚拟仿真系统突破了传统电子沙盘仅能开展分组训练的局限, 支持人机对抗模式, 对ERP沙盘实训教学具有相当重要的意义。利用人机对抗功能, 学生可以突破教学的最低人数限制, 独立发起与5个机器对手的博弈。利用海量云存储能力, 对每个特定市场预测, 俊在服务器端建立动态方案库。学生与机器对弈后, 会将学生策略编码后存入方案库。人机对抗模式表面上是使机器具备向人类对手学习的能力, 本质上是学生面对不断优化的竞争方案, 是和优秀的人类对手同台竞技, 是社会化学习的扩展。
在人机对抗功能上, 我校首次建立了ERP沙盘实训的自适应教学模式。针对初学者和竞赛选手, 云计算环境下的ERP沙盘虚拟仿真系统根据人类对手能力水平, 自动给出与之适应的训练任务和方案, 保证了ERP沙盘模拟教学的科学性和严谨性。
2.3.4 更加精细的成绩考核体系
云计算环境下的ERP沙盘虚拟仿真系统克服了传统电子沙盘仅依靠团队权益确定学生成绩的缺陷, 采用分岗方案数据库, 对不同专业背景的学生进行侧重考核。
在云计算环境下, 学生所有经营模拟的决策细节被存储在云服务器上, 通过大数据分析和挖掘, 与同岗位、同难度的其他学生经营数据进行对比, 可以给出不同训练层次下的经营状态报告, 指出学生经营决策制定和执行中存在的不足之处, 并通过自动记录积分和等级, 在学校、省内、全国多个层次进行分岗排名和综合实力排名 (如图2所示) 。因此, 云计算环境下的ERP沙盘虚拟仿真系统通过更详尽的数据分析, 有效支撑教师教学点评视频的制作, 提升教师价值。
3 结束语
采用云计算环境下的ERP沙盘实训教学模式, 克服传统电子沙盘教学中存在的不足, 同时融合了高等教育教学的最新流行理念, 建立了“微教学资源环境”, 通过改善碎片化教学效果进而提升教师价值;建立了“用户平台认证体系”, 通过改善社会化学习效果进而提升学生价值;建立了“基于云端的人机对抗系统”, 通过改善平台化情境效果提升软件价值。这种教学模式的应用和实践, 促进了ERP沙盘实训教学水平向更高层次迈进。当然, 目前的研究成果尚有些问题和关键技术, 如业务资源服务自动组合技术、人机混战的智能设计、接口与平台松耦合等问题, 还有待进一步研究和改进。
参考文献
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