時(shí)間:2023-03-23 15:03:41
序論:好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過(guò)程,我們?yōu)槟扑]十篇虛擬仿真技術(shù)論文范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質(zhì),帶來(lái)更深刻的閱讀感受。
當(dāng)前,仿真技術(shù)已經(jīng)成為分析、研究各種復(fù)雜系統(tǒng)的重要工具教育學(xué)論文,它廣泛用于工程領(lǐng)域和非工程領(lǐng)域。高職院校的物流實(shí)訓(xùn)中心大多數(shù)是基于軟件模擬的物流實(shí)訓(xùn)室,這類(lèi)實(shí)訓(xùn)室是以物流軟件模擬來(lái)搭建物流模擬平臺(tái),如倉(cāng)儲(chǔ)管理軟件、運(yùn)輸管理軟件、ERP、MRP、國(guó)際貨代軟件、TPL軟件或基于上述幾個(gè)軟件集成起來(lái)的供應(yīng)鏈軟件等;然而對(duì)于基于設(shè)備的物流實(shí)訓(xùn)室來(lái)說(shuō),由于資金等方面的限制,比較先進(jìn)的設(shè)備還尚欠缺教育學(xué)論文,這就造成了學(xué)生對(duì)立體庫(kù)、高速分揀機(jī)、巷道式堆垛機(jī)、AGV、碼垛機(jī)器人等先進(jìn)的物流設(shè)備缺乏足夠的感性認(rèn)識(shí)論文格式模板。三維虛擬仿真技術(shù)等夠?qū)}(cāng)庫(kù)、配送中心、企業(yè)生產(chǎn)線等進(jìn)行簡(jiǎn)單的建模,能夠加深學(xué)生對(duì)各種物流設(shè)備的認(rèn)識(shí),幫助學(xué)生理解工業(yè)、企業(yè)、生產(chǎn)線的布置與產(chǎn)出平衡、物料需求計(jì)劃、企業(yè)資源計(jì)劃等相關(guān)知識(shí),更好地找出生產(chǎn)瓶頸,加深對(duì)現(xiàn)代化立體倉(cāng)庫(kù)、配送中心的了解。因此三維虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用教育學(xué)論文,對(duì)于學(xué)生更好地學(xué)習(xí)物流專業(yè)理論知識(shí)、培養(yǎng)相應(yīng)的職業(yè)技能是大有裨益的。
一、三維虛擬仿真技術(shù)概述
三維虛擬仿真(3D Virtual Simulation)就是利用三維建模技術(shù),構(gòu)建現(xiàn)實(shí)世界的三維場(chǎng)景并通過(guò)一定的軟件環(huán)境驅(qū)動(dòng)整個(gè)三維場(chǎng)景,響應(yīng)用戶的輸入,根據(jù)用戶的不同動(dòng)作做出相應(yīng)的反應(yīng),并在三維環(huán)境中顯示出來(lái)。三維仿真的關(guān)鍵技術(shù)主要有動(dòng)態(tài)環(huán)境建模技術(shù)、實(shí)時(shí)三維圖形生成技術(shù)、立體顯示和傳感器技術(shù)、應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術(shù)等論文格式模板。該軟件提供了原始數(shù)據(jù)擬合、圖形化的模型構(gòu)建、虛擬現(xiàn)實(shí)顯示、運(yùn)行模型進(jìn)行仿真的實(shí)驗(yàn)、對(duì)結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化、生產(chǎn)3D動(dòng)畫(huà)影像文件等功能。
利用三維虛擬仿真技術(shù)教學(xué)具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、教學(xué)內(nèi)容視覺(jué)化
2、學(xué)習(xí)中的交互性好
3、沉浸感真實(shí)感強(qiáng)
二、三維虛擬仿真技術(shù)在物流教學(xué)中的應(yīng)用
基于青海交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院物流實(shí)訓(xùn)中心3D實(shí)訓(xùn)室的應(yīng)用系統(tǒng)及操作流程。
1.開(kāi)機(jī)步驟
開(kāi)機(jī)順序依次為:
2 AP轉(zhuǎn)換器(數(shù)量?jī)膳_(tái)):
按下電源按鈕教育學(xué)論文,
2 工作站(數(shù)量?jī)膳_(tái))
2 投影機(jī)(數(shù)量四臺(tái))
進(jìn)入控制工作站,進(jìn)入中控程序,點(diǎn)擊投影機(jī)控制,選擇開(kāi)
等投影機(jī)啟動(dòng)完畢后再進(jìn)入下一步
2 邊緣融合機(jī)(數(shù)量?jī)膳_(tái)):
按下電源按鈕
關(guān)機(jī)順序依次為:
立體圖像工作站——邊緣融合機(jī)——AP轉(zhuǎn)換器——投影機(jī)——控制工作站
2.基本操作設(shè)置
立體圖像工作站設(shè)置
(1)多顯示器設(shè)置
鼠標(biāo)在桌面上右鍵
進(jìn)入NVIDIA控制面板
點(diǎn)擊設(shè)置多個(gè)顯示器
設(shè)置作為一個(gè)大水平桌面(水平平移模式)
顯示的結(jié)果是,顯卡雙頭輸出兩個(gè)通道的桌面。
(2)分辨率設(shè)置
單屏分辨率1024×768教育學(xué)論文,重疊像素為192
整體分辨率為1856×768(含邊緣重疊區(qū)192個(gè)像素)
重疊像素設(shè)置圖如下:
立體設(shè)置為管理3D設(shè)置里面,基本設(shè)置,選用立體啟用
3 .基本演示操作
(1)立體電影
檢查左右眼是否正確?
2 將圖像移動(dòng)分別移動(dòng)到第一個(gè)通道和第二個(gè)通道進(jìn)行檢查論文格式模板。
如果第一個(gè)通道和第二個(gè)通道都不正常,點(diǎn)擊一下軟件里面L/R
2 如果圖像只在第一個(gè)通道出現(xiàn)左右眼反的現(xiàn)象?
在第一臺(tái)AP轉(zhuǎn)換器后面的綠色按鈕按兩次切換左右眼
2 如果圖像只在第二個(gè)通道出現(xiàn)左右眼反的現(xiàn)象?
在第二臺(tái)AP轉(zhuǎn)換器后面的綠色按鈕按兩次切換左右眼
(綠色按鈕按兩次表示切換左右眼)
(2)NVSG演示軟件
同樣觀看立體是否正常,可以通過(guò)軟件切換左右眼
(3)VEGA演示軟件
同樣觀看立體是否正常教育學(xué)論文,可以通過(guò)軟件切換左右眼
4系統(tǒng)連接圖如下
5投影機(jī)圖像不正確的調(diào)試方法
(1)首先檢查畫(huà)面比例是否正確
再點(diǎn)擊高級(jí):
水平位置和垂直位置,如圖所示。
6融合機(jī)出現(xiàn)故障處理方法
出現(xiàn)基本問(wèn)題首先重新啟動(dòng)融合機(jī)來(lái)解決
如重新無(wú)法解決可以采取如下步驟:
(1)找到是那臺(tái)融合機(jī)出現(xiàn)的問(wèn)題,并接入鍵盤(pán)鼠標(biāo)
(2)ALT+F4退出融合服務(wù)軟件
(3)點(diǎn)擊桌面上的blend文件夾
(4)復(fù)制setting.cfg文件到其他地方
(5)將備份的該文件copy到blend這個(gè)文件夾下面
(6)雙擊STEREO_CAP程序
(7)按ESC,再點(diǎn)擊開(kāi)始撲捉、全屏幕、下一次開(kāi)機(jī)啟動(dòng),保存設(shè)置、開(kāi)始
(8)重新啟動(dòng)
7注意事項(xiàng)
(1)投影機(jī)開(kāi)啟后遙控器上的auto、aspect兩個(gè)按鍵不能按教育學(xué)論文,正常使用情況下不需要遙控器;
(2)投影機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)不能輕易觸碰
(3)屏幕位置不能挪動(dòng),屏幕表面不能觸碰,灰塵可用干凈的柔軟布沾水擦;
(4)投影機(jī)關(guān)機(jī)后不能立即斷電,同時(shí)投影機(jī)電源需接入U(xiǎn)PS穩(wěn)壓電源,UPS后備電池時(shí)間不小于10分鐘;
(5)不能隨意拔插設(shè)備連接線纜;
(6)立體工作站顯卡、立體、分辨率等設(shè)置不能改變
(7)控制工作站IP:192.168.1.10不能改變。
開(kāi)機(jī)先后順序要嚴(yán)格按照技術(shù)要求順利
三、結(jié)束語(yǔ)
三維虛擬仿真技術(shù)軟件在高職的教學(xué)中能發(fā)揮出積極的作用,一方面能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中能夠?qū)}(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、配送、生產(chǎn)加工等有一個(gè)感性的認(rèn)識(shí),同時(shí)也提高了學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,實(shí)踐證明三維虛擬仿真技術(shù)軟件的應(yīng)用對(duì)于高職物流專業(yè)的教學(xué)具有積極的意義。
參考文獻(xiàn):
[1]呂明哲,物流系統(tǒng)仿真,東北財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社,2008.10。
[2]賀國(guó)先,現(xiàn)代物流系統(tǒng)仿真,中國(guó)鐵道出版社,2008.12.1。
關(guān)鍵詞:三維空間結(jié)構(gòu);模擬仿真技術(shù);課程教學(xué);應(yīng)用
Key words: three-dimensional structure;simulation technology;teaching;application
中圖分類(lèi)號(hào):G42文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2011)05-0161-02
1工程造價(jià)課程的發(fā)展瓶頸
在實(shí)際的工程造價(jià)課程教學(xué)中,學(xué)生由于缺乏空間想象,對(duì)工程結(jié)構(gòu)沒(méi)有感性認(rèn)識(shí),無(wú)法理解抽象的理論,給教師教學(xué)及學(xué)生學(xué)習(xí)帶來(lái)了瓶頸。因此,我們希望通過(guò)虛擬仿真系統(tǒng)來(lái)解決傳統(tǒng)工程造價(jià)教學(xué)中存在的種種弊端。在教學(xué)中使用仿真技術(shù),可以充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)者的感覺(jué)和思維器官,使所觀察的事物栩栩如生地展現(xiàn)在面前,任學(xué)習(xí)者正面、側(cè)面、反面仔細(xì)觀察仿真技術(shù)的發(fā)展被認(rèn)為是解決傳統(tǒng)工程造價(jià)教學(xué)瓶頸的一把利器。
本文正是從當(dāng)前工程造價(jià)教學(xué)的基本情況以及教學(xué)難點(diǎn)出發(fā),將仿真技術(shù)引入到開(kāi)發(fā)工程造價(jià)教學(xué)軟件的過(guò)程中。本研究選擇隧道工程作為研究的案例,通過(guò)利用目前比較成熟的計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù),為老師和學(xué)生提供一個(gè)模型展示平臺(tái)。
2模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用的效果
模擬是指用一個(gè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),來(lái)全部或部分地模仿某一數(shù)據(jù)處理系統(tǒng),使得模仿的系統(tǒng)能像被模仿的系統(tǒng)一樣接受同樣的數(shù)據(jù),執(zhí)行同樣的程序,獲得同樣的結(jié)果。有時(shí)也簡(jiǎn)稱為仿真,是用模型(物理模型或數(shù)學(xué)模型)來(lái)模仿實(shí)際系統(tǒng),代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究,是產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中的常用技術(shù)手段。
從國(guó)內(nèi)外職業(yè)教育專業(yè)信息化可以看出,模擬仿真技術(shù)具有先進(jìn)、便捷、安全等優(yōu)點(diǎn),仿真教學(xué)系統(tǒng)向工程類(lèi)職業(yè)學(xué)校提供了培訓(xùn)學(xué)生的高技術(shù)工具,將專業(yè)課程和實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生了解生產(chǎn)操作、熟悉生產(chǎn)原理的能力,提高了學(xué)生動(dòng)手操作的興趣與水平。以較少的投入滿足了學(xué)生的實(shí)踐需要。許多專業(yè)課程由于受到設(shè)備、場(chǎng)地和經(jīng)費(fèi)等條件的限制,可以選擇采用模擬仿真技術(shù)。但模擬仿真技術(shù)應(yīng)用于工程造價(jià)課程教學(xué)實(shí)踐的研究很少,可參考的研究成果幾乎沒(méi)有。
3研究方法
3.1 文獻(xiàn)研究法在研究中,通過(guò)對(duì)多種學(xué)習(xí)資料的閱讀、分析,了解到了當(dāng)前研究的發(fā)展?fàn)顩r,為論文的撰寫(xiě)奠定了必要的理論基礎(chǔ)。
3.2 個(gè)案研究法在研究中,通過(guò)具體的案例,對(duì)工程造價(jià)教學(xué)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題、優(yōu)化教學(xué)策略,設(shè)計(jì)教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)方案,最終完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。(圖1)
4模擬仿真技術(shù)在造價(jià)教學(xué)中的應(yīng)用
重點(diǎn)是構(gòu)建土木工程中公路、橋梁、隧道的立體全景展示。在三維仿真動(dòng)畫(huà)展示過(guò)程中,可自由控制觀看角度及畫(huà)面縮放,配合實(shí)景照片,效果直觀。施工流程部分以簡(jiǎn)單的工程施工3D動(dòng)畫(huà),配以實(shí)景圖片及施工工藝文本說(shuō)明,使學(xué)生能更直觀地了解工程施工的流程步驟。公路、橋梁、隧道的分解結(jié)構(gòu)模塊通過(guò)點(diǎn)擊結(jié)構(gòu)圖中的交互熱點(diǎn),顯示該局部結(jié)構(gòu)的名稱、所在位置以及該結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說(shuō)明窗口,其中包含局部結(jié)構(gòu)3d展示、工程量復(fù)核、定額、工程圖紙。為了滿足課堂教學(xué)的需要,支持文本和圖紙的縮放、自由拖動(dòng)功能,以增強(qiáng)課堂教學(xué)實(shí)際效果。人性化的人機(jī)交互界面及流程分類(lèi)設(shè)計(jì),學(xué)生在課余時(shí)間也能通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的軟件操作進(jìn)行學(xué)習(xí)。選題立足于公路工程造價(jià)專業(yè),重點(diǎn)在于利用該模擬仿真技術(shù)將造價(jià)及工程量復(fù)核等內(nèi)容更加形象地展示出來(lái),使課程的實(shí)效性更強(qiáng)(表1)。
5隧道工程案例
在傳統(tǒng)課程教學(xué)中,教師都會(huì)按照既定的教學(xué)過(guò)程來(lái)實(shí)施教學(xué)活動(dòng),那么在仿真公路系統(tǒng)中,學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)活動(dòng)應(yīng)當(dāng)如何開(kāi)展?隧道模型概述為由以下幾個(gè)部分:
5.1 用戶界面呈現(xiàn)在工程仿真系統(tǒng)中,學(xué)習(xí)者必須是通過(guò)用戶界面與仿真系統(tǒng)進(jìn)行交互。因此,構(gòu)建和諧友好、方便操作、逼近工程實(shí)體虛擬系統(tǒng)要解決的首要問(wèn)題。仿真系統(tǒng)的真實(shí)性可以豐富學(xué)習(xí)者在虛擬情境中的體驗(yàn),方便性主要表現(xiàn)在學(xué)習(xí)中按照學(xué)習(xí)者的進(jìn)度,適時(shí)的為其提出指導(dǎo)性建議(圖2)。
5.2 仿真情景設(shè)計(jì)仿真系統(tǒng)要依據(jù)學(xué)習(xí)者的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)背景及需求,呈現(xiàn)具體的公路工程、橋梁工程、隧道工程等信息。設(shè)計(jì)工程實(shí)例,仿真場(chǎng)景和工程對(duì)象,通過(guò)情境設(shè)計(jì),以激發(fā)學(xué)習(xí)者的興趣(圖3)。
5.3 工程造價(jià)數(shù)據(jù)分析通過(guò)仿真系統(tǒng)的現(xiàn)象觀察,具體進(jìn)行工程造價(jià)結(jié)果的分析,處理工程數(shù)據(jù),并根據(jù)反饋信息及時(shí)調(diào)整策略,這有助于提高學(xué)習(xí)者對(duì)造價(jià)編制過(guò)程的反應(yīng)能力以及對(duì)因果關(guān)系的敏感性。該過(guò)程中須關(guān)注在工程內(nèi)容的一致性、工程過(guò)程的交互性等問(wèn)題(圖4)。
6實(shí)用價(jià)值和重要的現(xiàn)實(shí)意義
6.1 課件制作方法的探索使用直觀的設(shè)計(jì)方法取代繁瑣的傳統(tǒng)編程式的課件制作,老師把更多精力放在課程本身的教學(xué)設(shè)計(jì)上,只需根據(jù)實(shí)際教學(xué)需求,設(shè)計(jì)課件,向?qū)W生展示工程結(jié)構(gòu);體現(xiàn)新一代課件的廣闊應(yīng)用前景。
6.2 促進(jìn)學(xué)生探索性的學(xué)習(xí)現(xiàn)在的教學(xué)所采用的方法比較單一,學(xué)生在上課中往往很被動(dòng),面對(duì)各種各樣的公路、橋梁、擋土墻,結(jié)構(gòu)物感覺(jué)一片茫然,老師怎么說(shuō),學(xué)生就照著怎么做。很多時(shí)候上課只停留在不動(dòng)腦的機(jī)械勞動(dòng)階段,達(dá)不到提高學(xué)生動(dòng)手能力的目的,這樣的知識(shí)傳遞過(guò)程較為單調(diào),效果也不明顯。在仿真平臺(tái)上,學(xué)生可以擺脫了原有模型設(shè)備條件的約束,在更形象的知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)自主探索,促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。
【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) 信息化 制造業(yè)
1 對(duì)系統(tǒng)仿真類(lèi)型進(jìn)行概述
顧名思義,“仿真”就是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的物體進(jìn)行模擬的一種狀態(tài),使其達(dá)到逼真的情形。在工程技術(shù)領(lǐng)域,經(jīng)常采用系統(tǒng)仿真技術(shù)來(lái)研究相關(guān)事物,如通過(guò)系統(tǒng)模型的相關(guān)實(shí)驗(yàn)來(lái)研究設(shè)計(jì)或者存在的某個(gè)系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)仿真分類(lèi)表。
2 對(duì)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用以及發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行概述
由于我國(guó)是一個(gè)制造業(yè)大國(guó),并且制造業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)收入中也占很大的比例,因此,國(guó)家及企業(yè)都非常重視我國(guó)制造業(yè)技術(shù)的發(fā)展。隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)及制造業(yè)的進(jìn)步,使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術(shù)作為工程領(lǐng)域里面的一個(gè)重要手段,其被大量應(yīng)用到我國(guó)制造業(yè)進(jìn)行研究及實(shí)踐,從而產(chǎn)生出一些先進(jìn)制造技術(shù)。
對(duì)于系統(tǒng)仿真技術(shù)而言,如果從本質(zhì)上面來(lái)講,其就是通過(guò)建立仿真模型,然后再對(duì)仿真模型不斷進(jìn)行實(shí)踐模擬的一種先進(jìn)技術(shù)。它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程主要是由仿真語(yǔ)言、計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言、以及計(jì)算機(jī)仿真軟件來(lái)實(shí)現(xiàn),具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出,對(duì)于一個(gè)典型的仿真軟件來(lái)講,它主要包括程序包、仿真語(yǔ)言、仿真環(huán)境三種不同的形式,它的覆蓋功能也不是完全相同的,并且,從下到上是大致的反映了計(jì)算機(jī)仿真軟件的一個(gè)發(fā)展情況。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,直到上個(gè)世紀(jì)80年代后期,出現(xiàn)了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,開(kāi)始出現(xiàn)了面向?qū)ο蟮牟l(fā)執(zhí)行機(jī)制,這樣,就非常容易的實(shí)現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理的基礎(chǔ)之上來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)及模型數(shù)據(jù)、以及實(shí)驗(yàn)仿真的結(jié)果等進(jìn)行統(tǒng)一的管理,與此同時(shí),人工智能等相關(guān)的先進(jìn)技術(shù)也開(kāi)始應(yīng)用到仿真建模、運(yùn)行以及對(duì)仿真的結(jié)果進(jìn)行分析之中。另外,廣義的制造系統(tǒng)的相關(guān)仿真器也開(kāi)始大量出現(xiàn),在某種程度上面很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)制造系統(tǒng)進(jìn)行的非語(yǔ)言建模、以及模型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)等相關(guān)的重要功能。比較典型的一體化仿真軟件有TESS等,廣義的仿真器有FATOR等。
3 計(jì)算機(jī)仿真研究的熱點(diǎn)以及對(duì)我國(guó)制造業(yè)的相關(guān)影響
自從上世紀(jì)末以來(lái),隨著我國(guó)制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇,產(chǎn)品生產(chǎn)周期不斷縮短,這樣就導(dǎo)致系統(tǒng)仿真技術(shù)不斷向橫向的方向發(fā)展,在制造業(yè)里面比較典型的就是“虛擬制造技術(shù)”的發(fā)展。根據(jù)虛擬制造的概念可以得知,需要先采取計(jì)算機(jī)來(lái)模擬整個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及制造過(guò)程,這樣便于發(fā)現(xiàn)各種問(wèn)題,并且在產(chǎn)品制造之前就把問(wèn)題解決掉,從而提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。
隨著制造業(yè)的發(fā)展,仿真技術(shù)在我國(guó)制造行業(yè)里面的又一個(gè)重要研究熱點(diǎn)誕生,即虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)(VPD),它最早是來(lái)源于并行工程的思想。并行工程技術(shù)(CE)在對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)之前就對(duì)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期進(jìn)行全面的考慮,這樣,對(duì)解決相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)以及開(kāi)發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是在并行工程的指導(dǎo)下,把大規(guī)模的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)以及CAD等產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)等進(jìn)行綜合起來(lái),從而進(jìn)一步的形成虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)環(huán)境,這樣就可以在該環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的策劃、設(shè)計(jì)等,以及預(yù)測(cè)產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境下的相關(guān)特征、功能及性能等,這樣在進(jìn)行實(shí)際設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程中,可以減少反復(fù)或者變更等的次數(shù)。VPD技術(shù)能夠深入到各種復(fù)雜產(chǎn)品的制造之中,從而為企業(yè)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度快速發(fā)展,對(duì)仿真技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用已由單一的形式向復(fù)雜性的方向進(jìn)行發(fā)展。由于現(xiàn)代制造企業(yè)面向全國(guó)甚至全世界,因此,它的仿真對(duì)象也是分布在不同的時(shí)空,在這樣的背景下就產(chǎn)生了分布交互化仿真技術(shù)(DIS)。對(duì)于這種仿真系統(tǒng)來(lái)講,它所包括的內(nèi)容有:構(gòu)造實(shí)體、實(shí)體-虛體、真實(shí)方面的實(shí)體等,并且,這些實(shí)體是可以基于不同時(shí)期的相關(guān)技術(shù)、不同產(chǎn)品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產(chǎn)廠家的相關(guān)技術(shù)等,對(duì)于這樣的復(fù)雜情況是允許他們進(jìn)行交換操作的。分布交互化仿真技術(shù)(DIS)通過(guò)采用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將分布在不同地點(diǎn)的仿真設(shè)備進(jìn)行連接起來(lái),這樣便可以通過(guò)實(shí)體之間的數(shù)據(jù)方面的交換構(gòu)成時(shí)空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進(jìn)的仿真技術(shù)。
如今,在我國(guó)制造業(yè)中已經(jīng)產(chǎn)生了虛擬企業(yè)或者類(lèi)似于DIS的虛擬研究開(kāi)發(fā)中心等。就目前來(lái)講,比較出名的就是香港城市大學(xué)與香港生產(chǎn)力方面的促進(jìn)局共同構(gòu)建的快速科技中心,它就是虛擬研究開(kāi)發(fā)中心。由于當(dāng)今社會(huì)是動(dòng)態(tài)快速發(fā)展變化的,人們的需求更多轉(zhuǎn)向個(gè)性化、多樣化等方向,因此,對(duì)于制造企業(yè)來(lái)講,它們就要抓住市場(chǎng)的需求,然后采取方式(如柔性生產(chǎn)制造)來(lái)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求,這樣才能夠?yàn)槠髽I(yè)獲取更多的市場(chǎng)利潤(rùn),但是,通常情況之下,由于企業(yè)在短期內(nèi)存在相關(guān)資源欠缺等方面的局限性,在這樣的背景下,企業(yè)要想獲得市場(chǎng)機(jī)會(huì),它們就有可能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)臨時(shí)連接成一種動(dòng)態(tài)方面的聯(lián)盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著我國(guó)社會(huì)的不斷發(fā)展,導(dǎo)致計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中,對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品的生命周期來(lái)講,仿真技術(shù)都表現(xiàn)出其強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿ΑT诋?dāng)今制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì),計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造領(lǐng)域的應(yīng)用及發(fā)展在不斷的擴(kuò)展,其功能也更多的面向可視化、智能化生產(chǎn)、綠色制造等方面不斷發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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1、論文研究背景及意義
近多年來(lái),由于計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)的迅猛發(fā)展,世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)就是數(shù)字化,數(shù)字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)構(gòu)建數(shù)字城市,近而實(shí)現(xiàn)城市的數(shù)字化已經(jīng)引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關(guān)注。城市仿真技術(shù)在構(gòu)造數(shù)字城市過(guò)程中發(fā)揮著非常重要的作用,因此成為當(dāng)前一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。仿真(Simulation)技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)軟件模擬實(shí)際環(huán)境進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的技術(shù),以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維圖形界面,使之在感知行為的逼真體驗(yàn)中獲得直接參與和探索仿真技術(shù)對(duì)象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術(shù)就是仿真技術(shù)在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中的應(yīng)用,表現(xiàn)為人機(jī)交互、真實(shí)建筑空間感與大面積三維地形仿真,即交互式實(shí)時(shí)三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)構(gòu)造出來(lái)的城市視景仿真系統(tǒng)是數(shù)字地球的重要組成部分和支撐手段,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在城市的規(guī)劃、建設(shè)以及管理當(dāng)中,對(duì)于城市發(fā)展規(guī)劃的各個(gè)方面都具有相當(dāng)重要的意義。
2、國(guó)內(nèi)、外的視景仿真工具
MultiGen-Paradigm公司的MultiGen Creator的各版本三維建模軟件是世界上流行的實(shí)時(shí)三維數(shù)據(jù)庫(kù)生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境,在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應(yīng)用于實(shí)時(shí)視景仿真、聲音仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域的世界領(lǐng)先的軟件環(huán)境。Urbansim是基于城市交通需求模擬分析和城市土地綜合分析的新型城市發(fā)展仿真軟件。MagicCity屬于WinTel架構(gòu)基礎(chǔ)上的虛擬現(xiàn)實(shí)和視景仿真系統(tǒng)。我國(guó)在視景仿真系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的同時(shí),也在進(jìn)行仿真系統(tǒng)軟件平臺(tái)的開(kāi)發(fā)。TrueSim v2.0 三維實(shí)時(shí)仿真軟件平臺(tái)是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國(guó)內(nèi)外多項(xiàng)最新三維仿真技術(shù)的研究成果以及多年來(lái)從事三維仿真研究所積累的多種經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)之上推出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的仿真平臺(tái)。神州視景信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個(gè)實(shí)時(shí)三維虛擬現(xiàn)實(shí)編輯軟件,可將多種常用文件格式(三維模型、二維圖表、聲音等)整合到一起,并具備交互功能,能夠開(kāi)發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂(lè)等多種3D產(chǎn)品。
3、本文的研究目的及重要內(nèi)容
本文通過(guò)研究虛擬現(xiàn)實(shí)視景仿真技術(shù)的相關(guān)知識(shí),實(shí)現(xiàn)以我們學(xué)院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)虛擬場(chǎng)景的構(gòu)建,能夠?qū)崿F(xiàn)視景漫游中的自動(dòng)漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應(yīng)用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來(lái)構(gòu)建虛擬場(chǎng)景中地形及建筑物的三維模型,并建立道路、樹(shù)木、路燈等虛擬景物,借助Vega Prime軟件平臺(tái)和工具集對(duì)校園虛擬場(chǎng)景進(jìn)行仿真,在VC++開(kāi)發(fā)平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)三維景觀及模型的交互式(以鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等交互方式)控制,實(shí)現(xiàn)了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。
本文主要研究?jī)?nèi)容和所做工作總結(jié)如下:
(1)了解視景漫游技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展,對(duì)國(guó)內(nèi)外虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研。
(2)對(duì)黑龍江農(nóng)墾科技職業(yè)學(xué)院的視景環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集和整理,包括地形數(shù)據(jù)的獲取、建筑物數(shù)據(jù)的獲取、紋理數(shù)據(jù)的獲取等等。
(3)研究用虛擬現(xiàn)實(shí)建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術(shù)、模型真實(shí)感技術(shù)以及模型優(yōu)化技術(shù)等對(duì)地形、道路、教學(xué)樓和圖書(shū)館等建筑以及校園之中的花草樹(shù)木等進(jìn)行建模,構(gòu)建出虛擬場(chǎng)景模型庫(kù),然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對(duì)虛擬場(chǎng)景進(jìn)行漫游和交互控制。
(4)研究模型數(shù)據(jù)庫(kù)建模和優(yōu)化技術(shù)問(wèn)題,模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建構(gòu)、調(diào)整和優(yōu)化對(duì)提高實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)中運(yùn)行的速度和流暢性起著至關(guān)重要的作用,成為目前重要的研究課題。
(5)碰撞檢測(cè)技術(shù)。開(kāi)發(fā)虛擬現(xiàn)實(shí)仿真系統(tǒng)有一個(gè)主要目標(biāo)就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構(gòu)建的虛擬場(chǎng)景中的物體直接進(jìn)行交互。要實(shí)現(xiàn)自然的、精確的人機(jī)交互功能首先要解決的是碰撞檢測(cè)的問(wèn)題。碰撞檢測(cè)是虛擬場(chǎng)景中動(dòng)態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動(dòng)態(tài)物體與動(dòng)態(tài)物體之間進(jìn)行交互的基礎(chǔ)。在碰撞檢測(cè)中有兩個(gè)問(wèn)題需要解決,一是檢測(cè)到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置,二是計(jì)算碰撞后的反應(yīng)。而碰撞檢測(cè)是計(jì)算碰撞反應(yīng)的先決條件,因此,碰撞檢測(cè)是虛擬環(huán)境中一個(gè)必不可少的部分。
(6)為保證虛擬場(chǎng)景的真實(shí)性、生動(dòng)性及其對(duì)用戶的感染力,對(duì)基于粒子系統(tǒng)的虛擬場(chǎng)景環(huán)境特效技術(shù)進(jìn)行研究。
校園視景仿真就是在計(jì)算機(jī)環(huán)境中對(duì)真實(shí)校園的景觀進(jìn)行虛擬再現(xiàn),采用虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù),生成一個(gè)實(shí)時(shí)的、能給用戶各種真實(shí)感受的三維虛擬環(huán)境。利用計(jì)算機(jī)軟硬件及其相關(guān)輸入輸出設(shè)備,使用戶可以在虛擬的校園場(chǎng)景中進(jìn)行瀏覽和交互漫游,感受校園中的風(fēng)景。利用這種方法可以讓更多的人來(lái)了解我們的學(xué)校,對(duì)本校園的環(huán)境及交通現(xiàn)狀等方面有更深刻的認(rèn)識(shí)。
【中圖分類(lèi)號(hào)】G420 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B 【論文編號(hào)】1009―8097(2010)07―0147―04
一 前言
數(shù)字電子技術(shù)是計(jì)算機(jī)及通信類(lèi)專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課,其中關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和解決問(wèn)題的能力,因此,生動(dòng)形象的課堂教學(xué)和全面的實(shí)驗(yàn)體系對(duì)教學(xué)效果和知識(shí)的應(yīng)用能力有著非常重要的作用。然而,由于實(shí)驗(yàn)儀器的的老舊,數(shù)量有限,使得實(shí)驗(yàn)的開(kāi)出率以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的擴(kuò)展都受到限制。為順應(yīng)現(xiàn)代教育的發(fā)展,實(shí)施的現(xiàn)代化遠(yuǎn)程開(kāi)放教育,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電路教學(xué)中。其中理論教學(xué)結(jié)合多種教學(xué)方法和現(xiàn)代化的教育技術(shù),將基礎(chǔ)知識(shí)和理論形象地表現(xiàn)出來(lái),有助于學(xué)生理解。課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)都利用計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件將所學(xué)理論聯(lián)系實(shí)際,并加以應(yīng)用,在此研究基礎(chǔ)上提出了基于虛擬仿真技術(shù)的所有電子技術(shù)課程教學(xué)的新模式。
二 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality)技術(shù),簡(jiǎn)稱VR,涉及計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人機(jī)交互技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域。它由計(jì)算機(jī)硬件、軟件以及各種傳感器構(gòu)成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現(xiàn)實(shí)世界(甚至是不存在的)的事物和環(huán)境,人投入到這種環(huán)境中,立即有“親臨其境”的感覺(jué),并可親自操作,與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互[1]。
計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù),是在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等信息科技迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相結(jié)合,是一種更高級(jí)的仿真技術(shù)。虛擬仿真技術(shù)以構(gòu)建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過(guò)虛擬環(huán)境集成與控制為數(shù)眾多的實(shí)體。實(shí)體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計(jì)算機(jī)。實(shí)體在虛擬仿真軟件所提供構(gòu)建的環(huán)境中相互作用,以表現(xiàn)客觀世界的真實(shí)特征。虛擬仿真技術(shù)的這種集成化、虛擬化與網(wǎng)絡(luò)化的特征,可以滿足現(xiàn)代教育的發(fā)展需求[1]。
三 課程教學(xué)的若干問(wèn)題及改革研究
對(duì)于理論教學(xué)環(huán)節(jié),首先是教學(xué)內(nèi)容陳舊。當(dāng)前大中專院校所用的教材內(nèi)容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內(nèi)容的深淺不同,體系結(jié)構(gòu)基本相同。比如教材中主要說(shuō)明的74LS系列的芯片在目前實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)被淘汰,真正是學(xué)的沒(méi)用,用的沒(méi)學(xué)。現(xiàn)在的學(xué)生在學(xué)習(xí)中,非常關(guān)注所學(xué)知識(shí)的實(shí)用性,如果不能學(xué)以致用,就影響到學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。因而在課程教學(xué)中要及時(shí)更新教學(xué)內(nèi)容,講解傳統(tǒng)芯片的同時(shí)多介紹一些現(xiàn)在普遍使用的芯片,當(dāng)然也要根據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)程度,最大可能激發(fā)學(xué)生的興趣[3]。
其次是教學(xué)方法。常用的教學(xué)方法無(wú)非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導(dǎo)法。根據(jù)課程的特點(diǎn)和教學(xué)要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學(xué)方法。這些方法對(duì)有些課程很有效,但是對(duì)計(jì)算機(jī)課程不一定全部適合,因此需要探索適合本課程需求的新的教學(xué)方法。筆者在教學(xué)中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學(xué)方法,教師口述基本事實(shí)、原理和推理過(guò)程。部分定理,原理及產(chǎn)品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說(shuō)明某個(gè)定理或元件的應(yīng)用,這是本課程用的最多的一種方法。在數(shù)字電路課程中有很多芯片的實(shí)際應(yīng)用,有些是針對(duì)某部分內(nèi)容的很典型的例子,這些例子對(duì)于學(xué)生理解和掌握此部分知識(shí)非常有用。任務(wù)驅(qū)動(dòng)法,就是教師布置一些運(yùn)用某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的題目,要求學(xué)生在課堂上有限的時(shí)間里做出來(lái),并檢查完成情況。這樣學(xué)生對(duì)該節(jié)課所學(xué)知識(shí)從理論到應(yīng)用有了一個(gè)全方位的認(rèn)識(shí),而且對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)掌握得都比較透徹,這是近年來(lái)比較流行的一種教學(xué)方法,也是計(jì)算機(jī)專業(yè)課程特有的一種教學(xué)方法,對(duì)提升教學(xué)效果有顯著作用。
再次是教學(xué)手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結(jié)合計(jì)算機(jī)專業(yè)特點(diǎn)引入現(xiàn)代化教育技術(shù)和手段,很多典型例題用計(jì)算機(jī)仿真軟件在課堂驗(yàn)證,讓學(xué)生直觀形象地了解電路的工作情況,從而掌握電路或芯片的應(yīng)用。
對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),首先是實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)陋。很多高校數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括我校仍然使用老式實(shí)驗(yàn)箱,即由固定數(shù)字電路芯片搭建的實(shí)驗(yàn),學(xué)生只能按實(shí)驗(yàn)教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)按步驟做固定的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)內(nèi)容都是以芯片講解為主,目的是對(duì)芯片功能進(jìn)行驗(yàn)證。因此學(xué)生把實(shí)驗(yàn)課當(dāng)完成任務(wù),實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)沒(méi)有促進(jìn)教學(xué),相反影響了教學(xué)效果。很多新的芯片不能認(rèn)識(shí)和實(shí)踐,使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法與實(shí)際應(yīng)用的要求嚴(yán)重脫節(jié)。其次在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中,由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備老化,個(gè)別元件被損壞或接觸不良,導(dǎo)致學(xué)生實(shí)驗(yàn)中,出現(xiàn)一些問(wèn)題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結(jié)果,結(jié)果費(fèi)了很多時(shí)間去排除故障,這樣做實(shí)驗(yàn)當(dāng)然激發(fā)不了學(xué)生的興趣,相反還會(huì)阻礙他們進(jìn)一步探索。再次,由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目只能停留在驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)層次,學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和綜合應(yīng)用能力都得不到提高,利用電子電路的計(jì)算機(jī)虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個(gè)問(wèn)題,利用這個(gè)軟件可以自行設(shè)計(jì)集成電路,綜合應(yīng)用各種芯片,完成所有的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)[4]。在教學(xué)實(shí)施中,根據(jù)學(xué)生情況分驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)三個(gè)層次完成實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。
四 計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在課程教學(xué)中的應(yīng)用
1 課堂教學(xué)中的應(yīng)用
在課堂講到門(mén)電路的工作原理或集成電路的應(yīng)用時(shí),可以現(xiàn)場(chǎng)用計(jì)算機(jī)仿真軟件演示電路的工作過(guò)程,使學(xué)生更好地理解門(mén)電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應(yīng)用。這樣,教學(xué)過(guò)程是由原理到應(yīng)用,由簡(jiǎn)單到復(fù)雜,由抽象到現(xiàn)實(shí),循序漸進(jìn)地完成理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。數(shù)字電路的基本單元是門(mén)電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對(duì)于大部分同學(xué)來(lái)說(shuō)都是難點(diǎn),如何突破這個(gè)難點(diǎn)呢?利用軟件建立仿真電路,真實(shí)地展現(xiàn)輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會(huì)獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說(shuō)明TTL與非門(mén)工作原理的課堂實(shí)例:
(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導(dǎo)通,Vb1=0.8V,Ib5
(2) Vi=3.6V,輸入高電平。那么Q1的發(fā)射極電流從發(fā)射極(0.852mA)流入,從集電極流出,Q1的發(fā)射極和集電極倒置狀態(tài)。Vb1=2.443V,Vb5=0.843V,Vbc1+Vbe2=2.443-0.843=1.6V,導(dǎo)致Q2、Q5導(dǎo)通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:
2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
大學(xué)生需要有獨(dú)立的設(shè)計(jì)能力和對(duì)電子器件的綜合應(yīng)用能力,這就決定了本課程的實(shí)驗(yàn)體系應(yīng)該是三個(gè)層次,在簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上必須開(kāi)設(shè)有創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)。然而實(shí)驗(yàn)室有限的數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱只能做幾個(gè)簡(jiǎn)單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn),無(wú)法滿足設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的設(shè)備要求。但是,利用電子電路的計(jì)算機(jī)仿真軟件就可以擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復(fù)雜的電路,并驗(yàn)證其正確性。同時(shí)利用仿真軟件的可配置性,配合適當(dāng)?shù)碾娐房勺龀龆喾N不同的應(yīng)用。在實(shí)驗(yàn)課程中,提前給出了三種實(shí)驗(yàn)的一些題目和內(nèi)容,要求驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)必須都完成,設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)可選做一至兩個(gè),綜合性實(shí)驗(yàn)選做一個(gè)。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明學(xué)生利用仿真軟件選做的數(shù)字電子鐘邏輯電路的設(shè)計(jì)實(shí)例。
要求用中、小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)一臺(tái)能顯示日、時(shí)、分秒的數(shù)字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計(jì)算機(jī)若干臺(tái),集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數(shù)碼顯示管,三極管、開(kāi)關(guān)若干。
提示設(shè)計(jì)方案,包括數(shù)字電子鐘的電路框圖和四個(gè)主要模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié),學(xué)生依據(jù)電路框圖和提示信息設(shè)計(jì)邏輯電路圖,并將其在虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境中用仿真電路實(shí)現(xiàn)。下面給出數(shù)字電子鐘的電路框圖。
篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過(guò)這個(gè)實(shí)例可以看出虛擬仿真技術(shù)在課程實(shí)驗(yàn)中的重要作用。不但節(jié)省很多設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用,不受地點(diǎn)和環(huán)境的限制,而且和真實(shí)實(shí)驗(yàn)具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應(yīng)用呢?
五 總結(jié)
論文對(duì)數(shù)字電子技術(shù)課程教學(xué)提出很多問(wèn)題,在實(shí)際的教學(xué)實(shí)踐中對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了探索,將計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)引入教學(xué)中,采用現(xiàn)代化教育手段進(jìn)行課程改革。課堂教學(xué)提出了很多適合本課程并行之有效的教學(xué)方法,重要電路工作情況的計(jì)算機(jī)仿真演示,部分例題的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證,增強(qiáng)其直觀性和真實(shí)性,加強(qiáng)學(xué)生的理解。實(shí)驗(yàn)教學(xué)也利用計(jì)算機(jī)仿真軟件,采用虛擬實(shí)驗(yàn)和真實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式,擴(kuò)充建立了虛擬實(shí)驗(yàn)室,擴(kuò)展了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,在無(wú)需花費(fèi)很大代價(jià)的情況下,滿足了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和綜合性實(shí)驗(yàn)的條件,從而完成三個(gè)層次實(shí)驗(yàn)體系的建設(shè)。在本文的研究基礎(chǔ)上,可將虛擬仿真技術(shù)推廣應(yīng)用到所有電子技術(shù)課程教學(xué)中,引發(fā)電子技術(shù)課程改革的新局面。
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中圖分類(lèi)號(hào):TP391.9;TD672 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1009-914X(2014)33-0225-02
一、引言
三維游戲由于引擎技術(shù)在建模技術(shù)、物理引擎技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境的高質(zhì)量實(shí)時(shí)渲染技術(shù)、動(dòng)畫(huà)技術(shù)、人工智能技術(shù)、對(duì)象的行為控制技術(shù)等各方面不斷的完善和強(qiáng)大,已經(jīng)極大地引起了人們的關(guān)注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā),更多的滲透到了教育軟件開(kāi)發(fā)、虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用、動(dòng)畫(huà)影視(特技)制作、軍事訓(xùn)練、實(shí)時(shí)模擬等人類(lèi)生活的各個(gè)領(lǐng)域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。
游戲引擎技術(shù)尤其物理引擎技術(shù)不斷的研究發(fā)展,讓我們意識(shí)到仿真虛擬機(jī)械動(dòng)力的可能性。利用游戲引擎虛擬機(jī)械運(yùn)動(dòng),將為開(kāi)發(fā)教育游戲中的虛擬物理實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上數(shù)字科技館、娛樂(lè)型游戲中的機(jī)械道具和多樣化游戲任務(wù)等具有重要的應(yīng)用價(jià)值和研究意義。
傳統(tǒng)的機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)雖然在一定程度上也能虛擬機(jī)械的運(yùn)動(dòng),但是由于那些技術(shù)不可避免的弊端對(duì)機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)應(yīng)用在其他領(lǐng)域形成了瓶頸。傳統(tǒng)的機(jī)械工業(yè)仿真技術(shù)缺乏交互性,設(shè)計(jì)復(fù)雜,表現(xiàn)單調(diào)。隨著多媒體技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)的滲入,以VRML(Virtual Reality Modeling Language虛擬現(xiàn)實(shí)造型語(yǔ)言)或Cult3D為代表的技術(shù)給機(jī)械仿真領(lǐng)域帶來(lái)了交互性,但是由于傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)固有的特性,如運(yùn)動(dòng)行為的硬編碼、交互性差、畫(huà)面不流暢、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜等,使得基于游戲引擎技術(shù)虛擬機(jī)械動(dòng)力的技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)和更大的發(fā)展前景。
本論文研究的技術(shù)充分利用了游戲平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),它不僅具有傳統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)所有的優(yōu)點(diǎn),而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動(dòng)力學(xué)模擬。從開(kāi)發(fā)角度而言,游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染能力、快速的計(jì)算能力、組件化、可重用性以及面向?qū)ο蟮木幊谭绞降龋际沟脩?yīng)用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術(shù)手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡(jiǎn)單的機(jī)械動(dòng)力實(shí)例的核心技術(shù)。
二、機(jī)械動(dòng)力仿真技術(shù)研究背景
概念設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的最初階段,主要目的是獲得產(chǎn)品的本質(zhì)形狀。[3]機(jī)械仿真技術(shù)的發(fā)展為機(jī)械工業(yè)概念設(shè)計(jì)注入了新的活力。計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理能力的提高為機(jī)械系統(tǒng)的仿真提供了更好的基礎(chǔ)。
我國(guó)機(jī)械系統(tǒng)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助工具多數(shù)是AutoCAD, Pro/E, Solid Works, Solid Edge, 3D MAX等2D和3D軟件,此類(lèi)建模軟件含有大量的圖形文件,容量較大,不利于網(wǎng)上傳輸和遠(yuǎn)程控制。同時(shí)這種方式建立的三維模型是靜態(tài)的,動(dòng)畫(huà)是設(shè)計(jì)者事先設(shè)計(jì)好的一副副二維動(dòng)畫(huà),用戶只是被動(dòng)的接受,而不能按照自己的意愿進(jìn)行實(shí)時(shí)交互式仿真。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種更為人性化的交互技術(shù),近幾年來(lái)逐漸滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的沉浸特征、交互特征和構(gòu)想特征,剛好彌補(bǔ)了上述傳統(tǒng)方法的不足。因此,運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)成為必然。傳統(tǒng)的機(jī)械仿真都是代碼編寫(xiě)控制的運(yùn)動(dòng)效果,沒(méi)有實(shí)現(xiàn)通過(guò)物體間力的作用而讓物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng),所以不免比較生硬,不能具有可復(fù)用性和柔性。
綜上可知,機(jī)械工業(yè)虛擬仿真技術(shù)由于其復(fù)雜性、綜合性決定了開(kāi)發(fā)的困難,因此勢(shì)必需要一些工具來(lái)輔助開(kāi)發(fā),游戲引擎由于其本身的特點(diǎn),成為開(kāi)發(fā)機(jī)械工業(yè)虛擬系統(tǒng)的有力工具。
三、游戲引擎技術(shù)
1.三維游戲引擎
一般而言,三維游戲引擎包括:引擎內(nèi)核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統(tǒng)、3D模型和圖像庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)引擎、輸入系統(tǒng)。三維游戲引擎中各子系統(tǒng)關(guān)系可由(圖1)表示。
2.游戲引擎技術(shù)的優(yōu)勢(shì)
(1)利用游戲引擎可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度,縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,降低制作成本。
(2)游戲引擎中強(qiáng)大的物理引擎為該機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng)提供了保障,這也是不同于其他虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的閃光點(diǎn)。
(3)該游戲引擎能快速嵌入到網(wǎng)頁(yè)中運(yùn)行,因此,極大的活躍了網(wǎng)頁(yè)式三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),因?yàn)閭鹘y(tǒng)的三維網(wǎng)頁(yè)虛擬技術(shù)在WEB中運(yùn)行效果不是很好,運(yùn)行緩慢,效果單調(diào),交互性差,游戲引擎技術(shù)的支持在一定程度上可彌補(bǔ)這些不足。
(4)游戲引擎的最大特點(diǎn)是可以實(shí)時(shí)渲染,這樣使得開(kāi)發(fā)者可以及時(shí)瀏覽和調(diào)整系統(tǒng)。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運(yùn)行時(shí)改動(dòng)場(chǎng)景中物體的屬性。這樣的實(shí)時(shí)性改變,使得開(kāi)發(fā)者能迅速獲得最佳的設(shè)置效果值。
(5)基于游戲引擎技術(shù)開(kāi)發(fā)的機(jī)械動(dòng)力仿真系統(tǒng),具有游戲般的交互能力,活躍了機(jī)械展示的表達(dá)方式。
(6)在游戲引擎平臺(tái)上的二次編程代碼被稱為“腳本”,大多數(shù)腳本語(yǔ)言都是面向?qū)ο蟮木幊烫攸c(diǎn),具有封裝、多態(tài)、可復(fù)用性等特性。簡(jiǎn)單易學(xué),使虛擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)者易于開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
四、主要結(jié)論
3D游戲引擎技術(shù)最大的特點(diǎn)就是它把一個(gè)程序中可以重復(fù)利用的部分,以精巧的模塊組織起來(lái),將其規(guī)格化、最佳化,以利于程序重用技術(shù)。利用引擎不僅可以開(kāi)發(fā)出“景物真實(shí)、動(dòng)作真實(shí)、感覺(jué)真實(shí)”的三維系統(tǒng),更重要的是利用它我們可以節(jié)省大量的人員和資金,簡(jiǎn)化系統(tǒng)制作的復(fù)雜度,縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間,降低制作成本,并且游戲引擎普遍具有的FPS(First Person Shooting第一人稱射擊游戲)特性,這一特點(diǎn)可以巧妙的應(yīng)用于交互設(shè)計(jì)中。游戲引擎的實(shí)時(shí)渲染、動(dòng)態(tài)編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中存在的渲染耗費(fèi)時(shí)間和硬件成本的問(wèn)題。
3D游戲引擎最吸引人的是它的強(qiáng)大的PhysX物理引擎和真實(shí)的圖形渲染引擎。強(qiáng)大的功能會(huì)提升研究的成功性。從開(kāi)發(fā)方面考慮,該引擎的腳本語(yǔ)言近似c#或javascript,使得開(kāi)發(fā)輕車(chē)熟路,而且腳本是動(dòng)態(tài)編譯的,運(yùn)行速度和匯編接近,不會(huì)因?yàn)槟_本的問(wèn)題而影響系統(tǒng)的執(zhí)行效率。從方面考慮,該引擎支持跨平臺(tái),而且用該引擎開(kāi)發(fā)的作品可以通過(guò)網(wǎng)頁(yè)直接運(yùn)行,是3D虛擬現(xiàn)實(shí)作品輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)頁(yè)漫游的良好解決方案。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類(lèi)號(hào):G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):1674-9324(2016)05-0106-02
引言
虛擬仿真技術(shù)是20世紀(jì)末才興起的一門(mén)嶄新的信息技術(shù),能夠模擬真實(shí)設(shè)備或系統(tǒng)的工作過(guò)程,具有信息量大、生動(dòng)形象、身臨其境、實(shí)時(shí)交流等特征。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用,是高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容[1],促進(jìn)當(dāng)前教育模式、教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方式的深刻變革。
建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程是一個(gè)典型工科類(lèi)的專業(yè),在人才培養(yǎng)中普遍存在“重設(shè)計(jì)、輕實(shí)踐”等問(wèn)題,強(qiáng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型的實(shí)用人才,是社會(huì)對(duì)建環(huán)專業(yè)教學(xué)改革的迫切要求。將虛擬仿真技術(shù)的引入到建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,解決目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的存在問(wèn)題,提高建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量,是值得研究和探索的課題。
一、建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀
目前,建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是傳統(tǒng)模式[2],存在實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、教學(xué)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段單一等諸多問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)類(lèi)型多以驗(yàn)證性、演示型為主,學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng),往往敷衍了事。為了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果,很多學(xué)校做出積極探索和改革[3-4],如獨(dú)立設(shè)置專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程、改革實(shí)驗(yàn)考核模式、開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、增加生產(chǎn)實(shí)習(xí)等。雖然這些努力對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量起到了一定作用,但是,建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展中存在瓶頸:
1.受實(shí)驗(yàn)室條件限制,很難開(kāi)設(shè)交叉性專業(yè)實(shí)驗(yàn)。
暖通空調(diào)系統(tǒng)形式多樣、構(gòu)成復(fù)雜、設(shè)備龐大、維護(hù)費(fèi)用高,受實(shí)驗(yàn)室空間和資金的限制,很難建設(shè)較為綜合的暖通空調(diào)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)整體性和在工程中的實(shí)際運(yùn)行缺少全面性認(rèn)識(shí)。
2.受生產(chǎn)與安全條件限制,生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期要求。
為了彌補(bǔ)交叉性專業(yè)實(shí)驗(yàn)的不足,很多學(xué)校加強(qiáng)了生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。但是,由于實(shí)際工程環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)大、操作安全要求高,企業(yè)出于經(jīng)濟(jì)效益和安全考慮,不可能同意把在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),只能是走馬觀花的參觀式教學(xué),實(shí)際教學(xué)效果不佳。
3.受師資力量和實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制,實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量大打折扣。
大多數(shù)學(xué)校建環(huán)專業(yè)每年招生2個(gè)班以上,有的學(xué)校甚至達(dá)到4個(gè)班。當(dāng)學(xué)生人數(shù)多時(shí),而師資力量有限、實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限時(shí),如何安排好學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并且能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性、積極性是一件非常困難的事情。
二、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性
虛擬仿真技可以生動(dòng)形象地復(fù)現(xiàn)各類(lèi)復(fù)雜的暖通空調(diào)系統(tǒng),有效解決建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革的瓶頸問(wèn)題。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)室條件的限制、生產(chǎn)與安全條件的限制、師資與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制,可以實(shí)現(xiàn)在課堂和實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過(guò)程,拓展實(shí)驗(yàn)類(lèi)型,開(kāi)展豐富多樣的專業(yè)交叉性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。
建環(huán)專業(yè)開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué),將帶來(lái)如下優(yōu)勢(shì):①能營(yíng)造出一種仿真式與交互式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境,不用考慮實(shí)驗(yàn)室面積、投資、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用,使得實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)大大降低。②能展現(xiàn)建環(huán)專業(yè)的最前沿技術(shù),擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。③擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和深度,突破課堂教學(xué)難點(diǎn)。④去除了繁雜的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作,節(jié)省去人力、物力,更有效利用師資力量。⑤可以反復(fù)訓(xùn)練,為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供平臺(tái),提高學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)主動(dòng)思考。
對(duì)于實(shí)踐教學(xué)而言,不同層次的實(shí)踐教學(xué)可以用不同層次的虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬。在專業(yè)基礎(chǔ)課程中的實(shí)踐教學(xué)可以使用簡(jiǎn)單、高效、成本低廉的傳統(tǒng)仿真技術(shù)來(lái)完成,對(duì)于專業(yè)核心課程的實(shí)踐教學(xué)或綜合性實(shí)驗(yàn),可采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
三、建環(huán)專業(yè)領(lǐng)域的常用仿真技術(shù)
仿真技術(shù)以低成本、高開(kāi)放性和廣泛適用性等優(yōu)勢(shì),已經(jīng)在建環(huán)專業(yè)相關(guān)的科研領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用和研究,很多仿真軟件被用于暖通空調(diào)的仿真建模,主要分為以下三個(gè)方面:
1.建筑室內(nèi)環(huán)境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等軟件,其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent軟件包含豐富而先進(jìn)的物理模型,能夠準(zhǔn)確模擬所研究對(duì)象內(nèi)的空氣流動(dòng)、傳熱和污染等物理現(xiàn)象。Airpak則是專門(mén)面向HVAC領(lǐng)域的室內(nèi)環(huán)境仿真軟件,在功能上沒(méi)有Fluent全面,但是比Fluent更易于建環(huán)專業(yè)人員使用。
2.建筑或空調(diào)系統(tǒng)能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等軟件,其中EnergyPlus和DeST在我國(guó)應(yīng)用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的優(yōu)點(diǎn),采用集成同步的負(fù)荷/系統(tǒng)/設(shè)備的模擬方法。DeST基于狀態(tài)空間法理論,利用多區(qū)熱質(zhì)平衡算法和三維動(dòng)態(tài)傳熱算法模擬建筑能耗。
3.暖通空調(diào)系統(tǒng)性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等軟件。TRNSYS模塊化結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模擬軟件,內(nèi)置了200多個(gè)功能性子程序,目前應(yīng)用最為普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系統(tǒng)模擬軟件,能夠很好解決因果類(lèi)仿真平臺(tái)的代數(shù)循環(huán)問(wèn)題,而且具備將建模和數(shù)值方法的理想解耦,適用于開(kāi)發(fā)復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)仿真模型。
可見(jiàn),仿真技術(shù)已經(jīng)在建環(huán)專業(yè)科研領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,可以模擬建筑室內(nèi)復(fù)雜的熱環(huán)境,仿真各種復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng),為暖通空調(diào)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
四、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r
仿真技術(shù)是用來(lái)構(gòu)建仿真系統(tǒng)的物理模型,真實(shí)反映出實(shí)際系統(tǒng)的特性。對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō),必須有交互式界面,通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā),使學(xué)生可直接參與,探索仿真對(duì)象的變化過(guò)程。目前,雖然建環(huán)專業(yè)領(lǐng)域的仿真研究很多,但主要應(yīng)用于科研領(lǐng)域;建環(huán)專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)很少,尚處于初步探索階段。
美國(guó)可持續(xù)建筑性能研究所開(kāi)發(fā)了LearnHVAC軟件,如圖1所示。學(xué)生可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模擬操作,包括短期控制模擬,長(zhǎng)期能耗模擬,分析系統(tǒng)故障。教師可以自定義暖通空調(diào)系統(tǒng)的模擬場(chǎng)景,對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行管理。目前,LearnHVAC只是可發(fā)了變風(fēng)量系統(tǒng)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。
在國(guó)內(nèi),山東建筑大學(xué)開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件,只側(cè)重于對(duì)原理的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn),實(shí)驗(yàn)功能簡(jiǎn)單;合肥工業(yè)大學(xué)楊善林教授將組件技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)的計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中,其開(kāi)發(fā)方法能夠?qū)μ摂M仿真軟件有一個(gè)很好的參考作用[5];湖北工業(yè)大學(xué)以BIM技術(shù)、信息技術(shù)為支撐,組建了綠色建筑全生命周期虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心[6]。
目前,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)逐漸得到重視,很多大學(xué)已經(jīng)開(kāi)展了相關(guān)調(diào)研,建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、研究虛擬仿真教學(xué)方法等工作已經(jīng)逐步開(kāi)展。
五、結(jié)束語(yǔ)
虛擬仿真技術(shù)是當(dāng)前高等教育的重要教學(xué)手段,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)必將推動(dòng)建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展,如何與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合,設(shè)置合理的實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃,開(kāi)發(fā)創(chuàng)新性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,將是近年來(lái)建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。
參考文獻(xiàn):
[1]李平,毛昌杰.開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2013,32(11):5-8.
[2]趙麗娜,賈永明.建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)考核模式和方法的研究與探索[J].化工時(shí)刊,2015,29(3):56-58.
[3]熊軍,劉澤華,羅清海,等.工程應(yīng)用能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究――以建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)為例[J].高等建筑教育,2011,20(1):158-161.
論文摘 要: 信息技術(shù)包括多媒體技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù),等等。它的飛速發(fā)展和廣泛普及,使得傳統(tǒng)的教學(xué)方法正在向現(xiàn)代教育技術(shù)方法轉(zhuǎn)變。針對(duì)新興的多學(xué)科綜合的微電子專業(yè),作者討論了信息技術(shù)在微電子專業(yè)教學(xué)中的作用與意義,聯(lián)系實(shí)際教學(xué)實(shí)踐,指出了各種信息技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用中需注意的關(guān)鍵問(wèn)題。
信息技術(shù)是現(xiàn)代教育技術(shù)的基石和重要組成部分。《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要(2010—2020年)》中提出:“信息技術(shù)對(duì)教育發(fā)展具有革命性影響,必須予以高度重視”;“強(qiáng)化信息技術(shù)應(yīng)用。提高教師應(yīng)用信息技術(shù)水平,更新教學(xué)觀念,改進(jìn)教學(xué)方法,提高教學(xué)效果”。信息技術(shù)與高校專業(yè)教學(xué)相結(jié)合,可以改進(jìn)教學(xué)手段、創(chuàng)新教學(xué)方法、提高教學(xué)效率、增強(qiáng)教學(xué)效果。
微電子專業(yè)是我國(guó)近年來(lái)大力發(fā)展的一個(gè)多學(xué)科綜合、高技術(shù)密集的新興專業(yè),主要研究半導(dǎo)體材料、器件與工藝和集成電路與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試等理論和技術(shù)。微電子專業(yè)教學(xué)由于課程開(kāi)設(shè)時(shí)間較短、涉及學(xué)科多、理論性強(qiáng)、同時(shí)又與實(shí)踐結(jié)合緊密。因此如何有效地改善教學(xué)效果,提高教學(xué)質(zhì)量成為微電子專業(yè)教學(xué)中迫切需要解決的問(wèn)題。將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用到微電子專業(yè)的教學(xué)活動(dòng)中,提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性,促進(jìn)了教師與學(xué)生的互動(dòng),取得了很好的教學(xué)效果。
1.多媒體技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用
多媒體教學(xué)是信息技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中最典型、最廣泛的具體應(yīng)用。多媒體信息技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用是指采用圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻等新穎的教學(xué)形式,將教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象地展示給學(xué)生,使學(xué)生獲得直觀的感性認(rèn)識(shí)。多媒體教學(xué)方式有助于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容,特別是重難點(diǎn)內(nèi)容的理解和吸收,是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)方式的突破和有益的補(bǔ)充。針對(duì)于微電子專業(yè)的特殊性和綜合性,我們?cè)诮虒W(xué)中采用多種多媒體表現(xiàn)方式,分別應(yīng)用在以下幾個(gè)方面。
1.1幻燈片教學(xué)
多媒體輔助教學(xué)課件通常由多頁(yè)幻燈片組成。在幻燈片中可以插入各種對(duì)象如文字、圖片、圖形、表格、藝術(shù)字和聲音等,把抽象的、難以直接用語(yǔ)言表達(dá)的概念和理論以直觀的、易于接受的形式表現(xiàn)出來(lái),有效地增強(qiáng)了教學(xué)效果。微電子專業(yè)課程理論較多,信息量大,直接講授學(xué)生感到比較枯燥。使用幻燈片教學(xué)后,色彩豐富,圖形清楚,概念清晰,有助于把抽象概念形象化,復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)明化,調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性,提高學(xué)習(xí)效率。
1.2動(dòng)畫(huà)演示
電腦動(dòng)畫(huà)的運(yùn)用能夠進(jìn)一步提升多媒體技術(shù)的作用和效果。動(dòng)畫(huà)能夠?qū)⑽㈦娮訉I(yè)課程中遇到的深?yuàn)W的理論問(wèn)題和復(fù)雜的內(nèi)部機(jī)理,通過(guò)簡(jiǎn)單的畫(huà)面動(dòng)態(tài)地表示出來(lái),從而使學(xué)生加快加深理解,特別有利于重點(diǎn)難點(diǎn)的掌握。另外,電腦動(dòng)畫(huà)能夠逼真地再現(xiàn)微電子工藝流程的加工過(guò)程,可以模擬實(shí)際操作步驟,從而可以代替或輔助部分實(shí)踐教學(xué)。
1.3錄像放映
微電子專業(yè)的實(shí)習(xí)單位往往是高投資、大規(guī)模、貴重設(shè)備云集的高科技公司。這些公司管理制度嚴(yán)格、專業(yè)程度高,對(duì)在校學(xué)生進(jìn)企業(yè)實(shí)習(xí)有著很多限制,同學(xué)們經(jīng)常只能去參觀工廠環(huán)境,遠(yuǎn)眺機(jī)器的運(yùn)作,甚至有些生產(chǎn)企業(yè)不對(duì)學(xué)生開(kāi)放實(shí)習(xí)。這樣,教學(xué)得不到生產(chǎn)實(shí)踐的支持,使得理論與實(shí)踐嚴(yán)重脫節(jié),降低了教學(xué)效果。而將企業(yè)內(nèi)部的生產(chǎn)流程拍成錄像,或者購(gòu)置相關(guān)內(nèi)容的影像資料,通過(guò)多媒體放映給同學(xué)觀看,可以近距離地觀摩生產(chǎn)流程和設(shè)備運(yùn)作、了解技術(shù)細(xì)節(jié),對(duì)不甚明白的內(nèi)容可以反復(fù)觀看。采用這種方式進(jìn)行教學(xué),同學(xué)們紛紛反映大開(kāi)眼界,受益匪淺,不僅對(duì)課程里所學(xué)的內(nèi)容有了直觀的認(rèn)識(shí),而且了解到產(chǎn)業(yè)的前沿發(fā)展。
2.虛擬仿真技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用
得益于計(jì)算機(jī)硬件的飛速進(jìn)步和軟件技術(shù)的迅猛發(fā)展,虛擬仿真技術(shù)成為當(dāng)前流行的新型教學(xué)手段。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段,局限于實(shí)驗(yàn)室購(gòu)置的設(shè)備和儀器,特別是微電子專業(yè)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格高昂、操作復(fù)雜、容易損傷,使同學(xué)很難得到上機(jī)鍛煉的機(jī)會(huì)。而使用基于虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)方式,過(guò)程簡(jiǎn)單靈活,交互方式多樣,結(jié)果直觀明了,既能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和分析、綜合能力,又能提高學(xué)習(xí)興趣,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性。
虛擬仿真技術(shù)在微電子專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是在電路設(shè)計(jì)方面,基于電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(electronic design automation,eda)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電子線路(包括集成電路與版圖)的模擬仿真;二是在微電子工藝與器件方面,基于半導(dǎo)體工藝和器件的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)(technology computer aided design,tcad)實(shí)現(xiàn)對(duì)微電子制造工藝和半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強(qiáng)大功能,包括軟件所具有的可升級(jí)性,在課堂和實(shí)驗(yàn)中通過(guò)軟件設(shè)計(jì)微電子電路、工藝和器件,在屏幕上模擬其功能,可使教學(xué)概念清晰,內(nèi)容生動(dòng),過(guò)程可視,還能夠大幅節(jié)省實(shí)驗(yàn)設(shè)備的購(gòu)置和維護(hù)費(fèi)用,經(jīng)濟(jì)高效。
3.網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用
近年來(lái)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)更加普及,也更加方便,特別是校園局域網(wǎng)的建設(shè),提供了學(xué)生隨時(shí)隨地使用各種終端進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的教育環(huán)境。這也促使我們把教學(xué)平臺(tái)從教室向網(wǎng)絡(luò)拓展,必然在一定程度上改變教學(xué)的形式和基本架構(gòu),帶來(lái)革命性的變化。
互聯(lián)網(wǎng)和校園局域網(wǎng)一方面可以作為信息資源庫(kù),為微電子專業(yè)課程教學(xué)提供教學(xué)教案、課件、習(xí)題等資源的下載和在線瀏覽;另一方面也可以作為師生課外互動(dòng)的平臺(tái),進(jìn)行答疑、作業(yè)提交、通知等教學(xué)活動(dòng)。這兩種方式也是目前微電子教學(xué)中最主要的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用手段。使用網(wǎng)絡(luò)教學(xué)有助于師生雙方的交流,教學(xué)信息的豐富,以及多元化教學(xué),等等。網(wǎng)絡(luò)教學(xué)的推廣和網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的建設(shè),極大地推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在教學(xué)體系中的應(yīng)用,將會(huì)成為現(xiàn)代教育技術(shù)的主流之一。
綜合運(yùn)用信息技術(shù)的各種方法和手段,結(jié)合微電子專業(yè)特點(diǎn),更新教學(xué)觀念,加強(qiáng)教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用,能夠有效地提升教學(xué)效率和效果,培養(yǎng)出更優(yōu)秀的符合社會(huì)需求的專業(yè)人才。
參考文獻(xiàn):
一、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的概述
虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality,簡(jiǎn)稱VR技術(shù)),又稱靈境技術(shù),是以浸沒(méi)感、交互性和感知性為基本特征的計(jì)算機(jī)高級(jí)人機(jī)界面[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心設(shè)備仍然是計(jì)算機(jī),即通過(guò)計(jì)算機(jī)圖形構(gòu)成的三維數(shù)字模型,以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個(gè)實(shí)時(shí)反映實(shí)體對(duì)象變化與相互作用的三維虛擬世界,并通過(guò)頭盔顯示器(HMD)、數(shù)據(jù)手套等輔助傳感設(shè)備,給用戶提供一個(gè)觀測(cè)與該虛擬世界交互的三維界面,使用者可以直接觀察、操作、觸摸、檢測(cè)周?chē)h(huán)境及事物的內(nèi)在變化,并能夠通過(guò)語(yǔ)言、手勢(shì)等自然的方式與之進(jìn)行實(shí)時(shí)交互,使人和計(jì)算機(jī)很好地“融為一體”,給人一種“身臨其境”的逼真性,而且能夠突破空間、時(shí)間以及其他客觀限制,感受到真實(shí)世界中無(wú)法親身經(jīng)歷的體驗(yàn)。
作為尖端科技,虛擬現(xiàn)實(shí)綜合利用了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人工智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、并行處理技術(shù)和傳感技術(shù)的最新發(fā)展成果,是一種由計(jì)算機(jī)生成的高技術(shù)模擬系統(tǒng)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用前景十分廣闊,已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、模擬軍事演習(xí)、工程、教育、醫(yī)學(xué)、字化酒店、商品展示、娛樂(lè)等領(lǐng)域,也同樣適用于網(wǎng)絡(luò)會(huì)展。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在會(huì)展業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀
隨著迅速發(fā)展的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與計(jì)算機(jī)多媒體展示技術(shù)的結(jié)合,在展覽方面也不斷涌現(xiàn)出一些結(jié)合虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)展。如今國(guó)外的虛擬會(huì)展業(yè)已經(jīng)十分成熟,如著名的德國(guó)漢諾威展,在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立三維立體的展示系統(tǒng);國(guó)外一些城市宣傳也開(kāi)始采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù),如網(wǎng)上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等,運(yùn)用三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)展示一些有價(jià)值的文物、展品和三維場(chǎng)景,使用戶能夠通過(guò)Internet遠(yuǎn)程連接去體驗(yàn)。
國(guó)內(nèi)的虛擬會(huì)展目前還基本屬于界面包裝,主要通過(guò)二維平面靜態(tài)地網(wǎng)頁(yè)展示,如中國(guó)茶葉博覽會(huì),采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)對(duì)茶具和茶文化進(jìn)行網(wǎng)上瀏覽,還有虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)球網(wǎng)站(www.vwww.com)利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行網(wǎng)上展銷(xiāo);再如武漢國(guó)際機(jī)電博覽會(huì),采用網(wǎng)上虛擬武博會(huì)和武博會(huì)同期開(kāi)幕,未到展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)的客戶通過(guò)點(diǎn)擊該網(wǎng)站,就可像親赴現(xiàn)場(chǎng)一樣,可在場(chǎng)館內(nèi)每一個(gè)展位前流連,任意觀看各種產(chǎn)品,了解它們的性能和用途,甚至突破實(shí)際參觀過(guò)程中的限制,深入了解展品的內(nèi)部結(jié)構(gòu),瀏覽武博會(huì)的即時(shí)信息。
虛擬展覽系統(tǒng)按其表現(xiàn)形式可分為三類(lèi):①運(yùn)用圖文聲像以及環(huán)視圖展示物品和場(chǎng)景。這類(lèi)系統(tǒng)因表現(xiàn)形式的局限,不能更生動(dòng)、更全面的展示。②單純的三維場(chǎng)景展示,用戶可以隨意漫游,但只提供展覽會(huì)的表面形式,不提供展覽內(nèi)容與展覽場(chǎng)景的關(guān)聯(lián)。③既提供三維場(chǎng)景,也提供實(shí)際展覽內(nèi)容,并與三維場(chǎng)景結(jié)合在一起[3]。
三、基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)會(huì)展發(fā)展的展望
在綜合考慮現(xiàn)有技術(shù)條件及未來(lái)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)發(fā)展前景的情況下,網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)出兩種模式,即現(xiàn)階段的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式和未來(lái)的實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式,具體理念如下:
(一)實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式
網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為會(huì)展業(yè)一種新的發(fā)展形勢(shì),有著廣闊的發(fā)展前景。但目前網(wǎng)絡(luò)會(huì)展還只是實(shí)物會(huì)展的補(bǔ)充和配角,網(wǎng)絡(luò)會(huì)展只有作為實(shí)體展覽的輔助,才能逐漸地被人們認(rèn)識(shí)而發(fā)展起來(lái)。免費(fèi)論文,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。就目前情況而言,線上展會(huì)和線下展會(huì)二者可相互補(bǔ)充,二者有機(jī)融合會(huì)相得益彰的。當(dāng)然雙方會(huì)有部分重疊,但不可輕言取代,否則就是昏了頭了,若干年后或許會(huì)的,但至少目前不會(huì)。因此,我們不能夸大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的作用,基于傳統(tǒng)會(huì)展的傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì),傳統(tǒng)會(huì)展仍然起著主導(dǎo)作用。免費(fèi)論文,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。同時(shí),隨著會(huì)展業(yè)的蓬勃發(fā)展,促進(jìn)了電子商務(wù)技術(shù)向會(huì)展業(yè)的滲透,在某種程度上彌補(bǔ)了網(wǎng)絡(luò)會(huì)展技術(shù)的不足,促進(jìn)著網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的發(fā)展。
總之,在目前甚至今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),我國(guó)會(huì)展將遵循實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展+電子商務(wù)模式,即充分利用電子商務(wù)技術(shù)大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會(huì)展,實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并舉,實(shí)物會(huì)展結(jié)束后,網(wǎng)絡(luò)會(huì)展作為實(shí)物會(huì)展的延伸和補(bǔ)充,繼續(xù)實(shí)行“永不落幕的會(huì)展”,并不斷更新、豐富和完善,使實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展相互促進(jìn),共同發(fā)展壯大。
(二)實(shí)物會(huì)展+網(wǎng)絡(luò)會(huì)展模式
由于網(wǎng)絡(luò)展會(huì)的模式模糊和傳統(tǒng)展會(huì)的主導(dǎo)地位,中國(guó)會(huì)展業(yè)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代還有很長(zhǎng)的一段路要走。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,網(wǎng)上會(huì)展前景不可限量,隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,必將成為現(xiàn)代展覽業(yè)的重要組成部分,必將代替部分實(shí)物會(huì)展,從而實(shí)現(xiàn)實(shí)物會(huì)展和網(wǎng)絡(luò)會(huì)展并存的局面,這是一種必然的趨勢(shì)。免費(fèi)論文,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。免費(fèi)論文,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。因?yàn)榫W(wǎng)上會(huì)展有不受時(shí)空限制、節(jié)省展覽交易成本等優(yōu)勢(shì),很多商品和服務(wù)都適合在網(wǎng)上進(jìn)行展覽和銷(xiāo)售。如網(wǎng)絡(luò)圖書(shū)展就有絕對(duì)優(yōu)勢(shì),因?yàn)閳D書(shū)沒(méi)有過(guò)多的質(zhì)地的要求、尺寸的要求,在網(wǎng)上看到的這本書(shū)和書(shū)店買(mǎi)到的書(shū)幾乎沒(méi)有差別。另外,從目前網(wǎng)絡(luò)交易的商品清單看,網(wǎng)絡(luò)交易的對(duì)象正從數(shù)碼產(chǎn)品迅速擴(kuò)展到服裝、電器、日用品、玩具、個(gè)人護(hù)理品等眾多產(chǎn)品,而這些產(chǎn)品正是我國(guó)制造的優(yōu)勢(shì)所在,也是目前辦展頻率最高的產(chǎn)品。免費(fèi)論文,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。這些產(chǎn)品將來(lái)都可以作為網(wǎng)絡(luò)會(huì)展展示的對(duì)象,市場(chǎng)前景好。免費(fèi)論文,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
此外,會(huì)展業(yè)的發(fā)展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見(jiàn)端倪。政府不可能無(wú)止境的耗費(fèi)大量土地進(jìn)行場(chǎng)館建設(shè),同時(shí)場(chǎng)館建設(shè)投入大、周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大,而在互聯(lián)網(wǎng)上建立虛擬展館,舉辦網(wǎng)絡(luò)展覽卻可以節(jié)省大量時(shí)間和金錢(qián),大大提高展會(huì)的效益。可見(jiàn),我們既要看到目前實(shí)物會(huì)展的優(yōu)勢(shì),也要前瞻性的看到網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的優(yōu)勢(shì),尤其是網(wǎng)絡(luò)會(huì)展的后發(fā)優(yōu)勢(shì)和趨勢(shì),為大力發(fā)展網(wǎng)絡(luò)會(huì)展,共創(chuàng)低碳會(huì)展經(jīng)濟(jì)做好一切準(zhǔn)備。
參考文獻(xiàn)
[1]劉偉.基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的企業(yè)展項(xiàng)的設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2009(24):49.
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一、引言
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)從前沿的航天、軍事領(lǐng)域開(kāi)始進(jìn)入教育領(lǐng)域,并涉及高等教育的各個(gè)學(xué)科。計(jì)算機(jī)變成實(shí)驗(yàn)臺(tái),軟件變成儀器,網(wǎng)絡(luò)變成實(shí)驗(yàn)室的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能形象生動(dòng)地表現(xiàn)各個(gè)學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容, 有效地營(yíng)造隨技術(shù)發(fā)展的教學(xué)環(huán)境,提高教學(xué)質(zhì)量。
二、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)概述
虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality,VR)技術(shù)利用三維圖形生成技術(shù)、多傳感交互技術(shù)以及顯示技術(shù),生成三維的虛擬環(huán)境,介入者利用鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等輸入設(shè)備,或者帶上頭盔、數(shù)據(jù)手套等傳感設(shè)備進(jìn)入虛擬環(huán)境,在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)時(shí)交互,并且能夠感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象,獲得身臨其境的感受和體驗(yàn)。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)具有沉浸感、交互性和想象力三個(gè)基本特征。在具體的教學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以作為主角存在于虛擬環(huán)境中,對(duì)虛擬環(huán)境內(nèi)的物體進(jìn)行操作并從環(huán)境中得到自然的反饋,而且當(dāng)學(xué)生沉浸在多維信息空間中時(shí),能夠主動(dòng)地獲取知識(shí),尋求解答,形成新的概念。
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以其諸多的優(yōu)點(diǎn)決定了它在教育領(lǐng)域中的重要作用。一是避免真實(shí)實(shí)驗(yàn)或操作所帶來(lái)的各種危險(xiǎn)并降低真實(shí)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)用品損耗;二是在虛擬實(shí)驗(yàn)中可以獲得與真實(shí)實(shí)驗(yàn)一樣的學(xué)習(xí)效果,還可根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展需求“引入”新設(shè)備,不斷對(duì)新設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)展。三是徹底打破空間與時(shí)間的限制。總之,虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合多媒體技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),能提高實(shí)驗(yàn)效果與效率,充分發(fā)揮教學(xué)優(yōu)勢(shì)。
三、虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)室是由虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的一類(lèi)適于進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),包括相應(yīng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境、有關(guān)的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)對(duì)象以及實(shí)驗(yàn)信息資源等。在虛擬實(shí)驗(yàn)室中,學(xué)生能夠在計(jì)算機(jī)建立的三維的模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中從不同的視角觀察一個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象,通過(guò)鼠標(biāo)的選擇或者拖曳操作便可完成與虛擬實(shí)驗(yàn)對(duì)象之間的交互。
(一)仿真實(shí)驗(yàn)
虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)際上就是數(shù)字化的仿真技術(shù)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,一個(gè)真正的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的前臺(tái)是多媒體或是虛擬化的環(huán)境,后臺(tái)是實(shí)時(shí)仿真的過(guò)程。
目前的仿真軟件很多,如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel2004、LabView、OpenGL、MultiGen等。在構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)時(shí),應(yīng)根據(jù)具體需求,選擇合適的開(kāi)發(fā)工具。如何將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與虛擬化的儀器或多媒體環(huán)境有機(jī)的結(jié)合起來(lái)是虛擬實(shí)驗(yàn)室建立的關(guān)鍵和核心技術(shù)。
(二)支持技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)外對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)大致采用以下幾種方法 :
1.使用JAVA+VRML進(jìn)行開(kāi)發(fā)。Java目前已經(jīng)成為跨平臺(tái)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的一種規(guī)范,主要討論對(duì)象行為。VRML 是一種虛擬現(xiàn)實(shí)建模語(yǔ)言,著重于虛擬場(chǎng)景中對(duì)象的特征。采用JAVA+VRML混合編程是實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜動(dòng)態(tài)場(chǎng)景控制等高級(jí)交互功能的有效方法。但基于VRML虛擬現(xiàn)實(shí)的虛擬實(shí)驗(yàn)在制作上較復(fù)雜,客戶端需要有大量的專業(yè)的設(shè)備(如頭盔、觸覺(jué)手套等),附加成本較高,并且運(yùn)行VRML對(duì)客戶端計(jì)算機(jī)的性能要求也很高。
2.使用ActiveX控件進(jìn)行開(kāi)發(fā)。ActiveX技術(shù)是Microsoft為適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需要而將OLE技術(shù)在Internet上的重定義。在虛擬實(shí)驗(yàn)室的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,代碼復(fù)用性對(duì)于持續(xù)開(kāi)發(fā)過(guò)程尤為重要。可以利用VB、VC++、Delphi、Builder等任何一種支持COM規(guī)范的開(kāi)發(fā)工具來(lái)進(jìn)行ActiveX控件的開(kāi)發(fā)。由于ActiveX控件只能運(yùn)行在基于Microsoft Windows的操作系統(tǒng),因而移植性和通用性較差。
3.使用QuickTime VR進(jìn)行開(kāi)發(fā)。QuickTime VR(簡(jiǎn)稱QTVR)是新一代的、基于靜態(tài)圖像處理的實(shí)景建模的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。QTVR可以應(yīng)用照片、錄像或數(shù)字圖像等離散數(shù)據(jù)來(lái)創(chuàng)建虛擬環(huán)境,完成三維空間及三維物體的造型,并實(shí)現(xiàn)全方位觀察。具有更高的真實(shí)感、更豐富的圖像和更鮮明的細(xì)節(jié)特征。QTVR制作簡(jiǎn)單、周期較短、可控性也很強(qiáng),對(duì)開(kāi)發(fā)一些簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的難度不大。
4.使用FLASH進(jìn)行開(kāi)發(fā)。FLASH是一種基于矢量的圖形系統(tǒng),具有短小精悍、任意縮放、兼容性良好、嵌入ActionScript腳本功能等特點(diǎn)。而且Flash中的工作組功能極為強(qiáng)大,包含一套新的工作流程,可自動(dòng)更新Flash網(wǎng)站的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng),從而大大節(jié)約了開(kāi)發(fā)者的時(shí)間。因此,F(xiàn)lashActionScript是網(wǎng)上教學(xué)虛擬實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的最佳平臺(tái)。
(三)功能模塊設(shè)計(jì)
無(wú)論建設(shè)哪個(gè)學(xué)科的虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),從功能模塊上均可劃分為三個(gè)部分。
1.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。用戶可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)個(gè)人信息并經(jīng)過(guò)驗(yàn)證后登錄虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。登錄該系統(tǒng)后學(xué)生可自主選擇將要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn),并根據(jù)實(shí)際需要獲得相關(guān)的指導(dǎo)。
2.仿真實(shí)驗(yàn)。采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)P停O(shè)計(jì)出用于測(cè)試的虛擬儀器設(shè)備、實(shí)驗(yàn)線路或回路、實(shí)驗(yàn)元器件或構(gòu)件庫(kù)、判別實(shí)驗(yàn)效果的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。用戶選擇相關(guān)的仿真實(shí)驗(yàn)以后,根據(jù)提示進(jìn)行相關(guān)的操作,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
3.?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)。為虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)服務(wù)。維護(hù)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息及用戶的相關(guān)權(quán)限,為仿真實(shí)驗(yàn)提供支持。
四、結(jié)束語(yǔ)
如何將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)很好地運(yùn)用于教學(xué)中是目前教育領(lǐng)域發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在教學(xué)中具有廣闊的應(yīng)用和發(fā)展前景。虛擬實(shí)驗(yàn)的普及能更好的提高教學(xué)效率,優(yōu)化教學(xué)過(guò)程,達(dá)到更好的教學(xué)效果。
參考文獻(xiàn)
[1]孫宏彬等,VRML-Java遠(yuǎn)程虛擬教學(xué)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育研究,2003(2).