虛擬仿真技術論文匯總十篇

序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇虛擬仿真技術論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

 

當前，仿真技術已經成為分析、研究各種復雜系統(tǒng)的重要工具教育學論文，它廣泛用于工程領域和非工程領域。高職院校的物流實訓中心大多數是基于軟件模擬的物流實訓室，這類實訓室是以物流軟件模擬來搭建物流模擬平臺，如倉儲管理軟件、運輸管理軟件、ERP、MRP、國際貨代軟件、TPL軟件或基于上述幾個軟件集成起來的供應鏈軟件等；然而對于基于設備的物流實訓室來說，由于資金等方面的限制，比較先進的設備還尚欠缺教育學論文，這就造成了學生對立體庫、高速分揀機、巷道式堆垛機、AGV、碼垛機器人等先進的物流設備缺乏足夠的感性認識論文格式模板。三維虛擬仿真技術等夠對倉庫、配送中心、企業(yè)生產線等進行簡單的建模，能夠加深學生對各種物流設備的認識，幫助學生理解工業(yè)、企業(yè)、生產線的布置與產出平衡、物料需求計劃、企業(yè)資源計劃等相關知識，更好地找出生產瓶頸，加深對現代化立體倉庫、配送中心的了解。因此三維虛擬仿真技術在教學中的應用教育學論文，對于學生更好地學習物流專業(yè)理論知識、培養(yǎng)相應的職業(yè)技能是大有裨益的。

一、三維虛擬仿真技術概述

三維虛擬仿真（3D Virtual Simulation）就是利用三維建模技術，構建現實世界的三維場景并通過一定的軟件環(huán)境驅動整個三維場景，響應用戶的輸入，根據用戶的不同動作做出相應的反應，并在三維環(huán)境中顯示出來。三維仿真的關鍵技術主要有動態(tài)環(huán)境建模技術、實時三維圖形生成技術、立體顯示和傳感器技術、應用系統(tǒng)開發(fā)工具、系統(tǒng)集成技術等論文格式模板。該軟件提供了原始數據擬合、圖形化的模型構建、虛擬現實顯示、運行模型進行仿真的實驗、對結果進行優(yōu)化、生產3D動畫影像文件等功能。

利用三維虛擬仿真技術教學具有以下優(yōu)點：

1、教學內容視覺化

2、學習中的交互性好

3、沉浸感真實感強

二、三維虛擬仿真技術在物流教學中的應用

基于青海交通職業(yè)技術學院物流實訓中心3D實訓室的應用系統(tǒng)及操作流程。

1．開機步驟

開機順序依次為：

2 AP轉換器（數量兩臺）：

按下電源按鈕教育學論文，

2 工作站（數量兩臺）

2 投影機（數量四臺）

進入控制工作站，進入中控程序，點擊投影機控制，選擇開

等投影機啟動完畢后再進入下一步

2 邊緣融合機（數量兩臺）：

按下電源按鈕

關機順序依次為：

立體圖像工作站——邊緣融合機——AP轉換器——投影機——控制工作站

2．基本操作設置

立體圖像工作站設置

（1）多顯示器設置

鼠標在桌面上右鍵

進入NVIDIA控制面板

點擊設置多個顯示器

設置作為一個大水平桌面（水平平移模式）

顯示的結果是，顯卡雙頭輸出兩個通道的桌面。

（2）分辨率設置

單屏分辨率1024×768教育學論文，重疊像素為192

整體分辨率為1856×768（含邊緣重疊區(qū)192個像素）

重疊像素設置圖如下：

立體設置為管理3D設置里面，基本設置，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 將圖像移動分別移動到第一個通道和第二個通道進行檢查論文格式模板。

如果第一個通道和第二個通道都不正常，點擊一下軟件里面L/R

2 如果圖像只在第一個通道出現左右眼反的現象？

在第一臺AP轉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通道出現左右眼反的現象？

在第二臺AP轉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論文，可以通過軟件切換左右眼

4系統(tǒng)連接圖如下

5投影機圖像不正確的調試方法

（1）首先檢查畫面比例是否正確

再點擊高級：

水平位置和垂直位置，如圖所示。

6融合機出現故障處理方法

出現基本問題首先重新啟動融合機來解決

如重新無法解決可以采取如下步驟：

（1）找到是那臺融合機出現的問題，并接入鍵盤鼠標

（2）ALT+F4退出融合服務軟件

（3）點擊桌面上的blend文件夾

（4）復制setting.cfg文件到其他地方

（5）將備份的該文件copy到blend這個文件夾下面

（6）雙擊STEREO_CAP程序

（7）按ESC，再點擊開始撲捉、全屏幕、下一次開機啟動，保存設置、開始

（8）重新啟動

7注意事項

（1）投影機開啟后遙控器上的auto、aspect兩個按鍵不能按教育學論文，正常使用情況下不需要遙控器；

（2）投影機機械結構不能輕易觸碰

（3）屏幕位置不能挪動，屏幕表面不能觸碰，灰塵可用干凈的柔軟布沾水擦；

（4）投影機關機后不能立即斷電，同時投影機電源需接入UPS穩(wěn)壓電源，UPS后備電池時間不小于10分鐘；

（5）不能隨意拔插設備連接線纜；

（6）立體工作站顯卡、立體、分辨率等設置不能改變

（7）控制工作站IP：192.168.1.10不能改變。

開機先后順序要嚴格按照技術要求順利

三、結束語

三維虛擬仿真技術軟件在高職的教學中能發(fā)揮出積極的作用，一方面能提高學生的學習興趣，學生在學習的過程中能夠對倉儲、運輸、配送、生產加工等有一個感性的認識，同時也提高了學生分析問題、解決問題的能力，實踐證明三維虛擬仿真技術軟件的應用對于高職物流專業(yè)的教學具有積極的意義。

參考文獻：

[1]呂明哲，物流系統(tǒng)仿真，東北財經大學出版社，2008.10。

[2]賀國先，現代物流系統(tǒng)仿真，中國鐵道出版社，2008.12.1。

篇（2）

關鍵詞：三維空間結構；模擬仿真技術；課程教學；應用

Key words: three-dimensional structure；simulation technology；teaching；application

中圖分類號：G42文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）05-0161-02

1工程造價課程的發(fā)展瓶頸

在實際的工程造價課程教學中，學生由于缺乏空間想象，對工程結構沒有感性認識，無法理解抽象的理論，給教師教學及學生學習帶來了瓶頸。因此，我們希望通過虛擬仿真系統(tǒng)來解決傳統(tǒng)工程造價教學中存在的種種弊端。在教學中使用仿真技術，可以充分調動學習者的感覺和思維器官，使所觀察的事物栩栩如生地展現在面前，任學習者正面、側面、反面仔細觀察仿真技術的發(fā)展被認為是解決傳統(tǒng)工程造價教學瓶頸的一把利器。

本文正是從當前工程造價教學的基本情況以及教學難點出發(fā)，將仿真技術引入到開發(fā)工程造價教學軟件的過程中。本研究選擇隧道工程作為研究的案例，通過利用目前比較成熟的計算機模擬仿真技術，為老師和學生提供一個模型展示平臺。

2模擬仿真技術的應用的效果

模擬是指用一個數據處理系統(tǒng)，來全部或部分地模仿某一數據處理系統(tǒng)，使得模仿的系統(tǒng)能像被模仿的系統(tǒng)一樣接受同樣的數據，執(zhí)行同樣的程序，獲得同樣的結果。有時也簡稱為仿真，是用模型（物理模型或數學模型）來模仿實際系統(tǒng)，代替實際系統(tǒng)進行實驗和研究，是產品設計和制造中的常用技術手段。

從國內外職業(yè)教育專業(yè)信息化可以看出，模擬仿真技術具有先進、便捷、安全等優(yōu)點，仿真教學系統(tǒng)向工程類職業(yè)學校提供了培訓學生的高技術工具，將專業(yè)課程和實習環(huán)節(jié)相結合，培養(yǎng)學生了解生產操作、熟悉生產原理的能力，提高了學生動手操作的興趣與水平。以較少的投入滿足了學生的實踐需要。許多專業(yè)課程由于受到設備、場地和經費等條件的限制，可以選擇采用模擬仿真技術。但模擬仿真技術應用于工程造價課程教學實踐的研究很少，可參考的研究成果幾乎沒有。

3研究方法

3.1 文獻研究法在研究中，通過對多種學習資料的閱讀、分析，了解到了當前研究的發(fā)展狀況，為論文的撰寫奠定了必要的理論基礎。

3.2 個案研究法在研究中，通過具體的案例，對工程造價教學進行研究，發(fā)現問題、解決問題、優(yōu)化教學策略，設計教學軟件開發(fā)方案，最終完成系統(tǒng)的設計與開發(fā)。（圖1）

4模擬仿真技術在造價教學中的應用

重點是構建土木工程中公路、橋梁、隧道的立體全景展示。在三維仿真動畫展示過程中，可自由控制觀看角度及畫面縮放，配合實景照片，效果直觀。施工流程部分以簡單的工程施工3D動畫，配以實景圖片及施工工藝文本說明，使學生能更直觀地了解工程施工的流程步驟。公路、橋梁、隧道的分解結構模塊通過點擊結構圖中的交互熱點，顯示該局部結構的名稱、所在位置以及該結構的詳細說明窗口，其中包含局部結構3d展示、工程量復核、定額、工程圖紙。為了滿足課堂教學的需要，支持文本和圖紙的縮放、自由拖動功能，以增強課堂教學實際效果。人性化的人機交互界面及流程分類設計，學生在課余時間也能通過簡單直觀的軟件操作進行學習。選題立足于公路工程造價專業(yè)，重點在于利用該模擬仿真技術將造價及工程量復核等內容更加形象地展示出來，使課程的實效性更強（表1）。

5隧道工程案例

在傳統(tǒng)課程教學中，教師都會按照既定的教學過程來實施教學活動，那么在仿真公路系統(tǒng)中，學習者的學習活動應當如何開展？隧道模型概述為由以下幾個部分：

5.1 用戶界面呈現在工程仿真系統(tǒng)中，學習者必須是通過用戶界面與仿真系統(tǒng)進行交互。因此，構建和諧友好、方便操作、逼近工程實體虛擬系統(tǒng)要解決的首要問題。仿真系統(tǒng)的真實性可以豐富學習者在虛擬情境中的體驗，方便性主要表現在學習中按照學習者的進度，適時的為其提出指導性建議（圖2）。

5.2 仿真情景設計仿真系統(tǒng)要依據學習者的經驗、知識背景及需求，呈現具體的公路工程、橋梁工程、隧道工程等信息。設計工程實例，仿真場景和工程對象，通過情境設計，以激發(fā)學習者的興趣（圖3）。

5.3 工程造價數據分析通過仿真系統(tǒng)的現象觀察，具體進行工程造價結果的分析，處理工程數據，并根據反饋信息及時調整策略，這有助于提高學習者對造價編制過程的反應能力以及對因果關系的敏感性。該過程中須關注在工程內容的一致性、工程過程的交互性等問題（圖4）。

6實用價值和重要的現實意義

6.1 課件制作方法的探索使用直觀的設計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設計上，只需根據實際教學需求，設計課件，向學生展示工程結構；體現新一代課件的廣闊應用前景。

6.2 促進學生探索性的學習現在的教學所采用的方法比較單一，學生在上課中往往很被動，面對各種各樣的公路、橋梁、擋土墻，結構物感覺一片茫然，老師怎么說，學生就照著怎么做。很多時候上課只停留在不動腦的機械勞動階段，達不到提高學生動手能力的目的，這樣的知識傳遞過程較為單調，效果也不明顯。在仿真平臺上，學生可以擺脫了原有模型設備條件的約束,在更形象的知識領域內自主探索，促進了學生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

篇（3）

【關鍵詞】計算機仿真技術 信息化 制造業(yè)

1 對系統(tǒng)仿真類型進行概述

顧名思義，“仿真”就是對現實世界的物體進行模擬的一種狀態(tài)，使其達到逼真的情形。在工程技術領域，經常采用系統(tǒng)仿真技術來研究相關事物，如通過系統(tǒng)模型的相關實驗來研究設計或者存在的某個系統(tǒng)。表1為系統(tǒng)仿真分類表。

2 對計算機仿真技術在制造業(yè)中的應用以及發(fā)展現狀進行概述

由于我國是一個制造業(yè)大國，并且制造業(yè)在我國的國民經濟收入中也占很大的比例，因此，國家及企業(yè)都非常重視我國制造業(yè)技術的發(fā)展。隨著我國科學技術及制造業(yè)的進步，使得CIMS、NC、FMS、CAPP、MRP等都得到了快速發(fā)展。而系統(tǒng)仿真技術作為工程領域里面的一個重要手段，其被大量應用到我國制造業(yè)進行研究及實踐，從而產生出一些先進制造技術。

對于系統(tǒng)仿真技術而言，如果從本質上面來講，其就是通過建立仿真模型，然后再對仿真模型不斷進行實踐模擬的一種先進技術。它的實現過程主要是由仿真語言、計算機高級語言、以及計算機仿真軟件來實現，具體情況如上圖2-1所示。可以很明@的看出，對于一個典型的仿真軟件來講，它主要包括程序包、仿真語言、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算機仿真軟件的一個發(fā)展情況。隨著相關技術的發(fā)展，直到上個世紀80年代后期，出現了一體化的仿真環(huán)境。隨著我國計算機技術的進一步發(fā)展，開始出現了面向對象的并發(fā)執(zhí)行機制，這樣，就非常容易的實現在數據庫管理的基礎之上來對實驗及模型數據、以及實驗仿真的結果等進行統(tǒng)一的管理，與此同時，人工智能等相關的先進技術也開始應用到仿真建模、運行以及對仿真的結果進行分析之中。另外，廣義的制造系統(tǒng)的相關仿真器也開始大量出現，在某種程度上面很好的實現了對制造系統(tǒng)進行的非語言建模、以及模型數據驅動等相關的重要功能。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 計算機仿真研究的熱點以及對我國制造業(yè)的相關影響

自從上世紀末以來，隨著我國制造業(yè)的競爭不斷加劇，產品生產周期不斷縮短，這樣就導致系統(tǒng)仿真技術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”的發(fā)展。根據虛擬制造的概念可以得知，需要先采取計算機來模擬整個產品的設計及制造過程，這樣便于發(fā)現各種問題，并且在產品制造之前就把問題解決掉，從而提高生產效率及產品質量。

隨著制造業(yè)的發(fā)展，仿真技術在我國制造行業(yè)里面的又一個重要研究熱點誕生，即虛擬產品的開發(fā)（VPD），它最早是來源于并行工程的思想。并行工程技術（CE）在對產品進行開發(fā)之前就對產品的整個生命周期進行全面的考慮，這樣，對解決相關產品的設計以及開發(fā)之間的矛盾是非常有益的。而虛擬產品開發(fā)是在并行工程的指導下，把大規(guī)模的產品數據管理系統(tǒng)以及CAD等產品設計系統(tǒng)等進行綜合起來，從而進一步的形成虛擬產品的開發(fā)環(huán)境，這樣就可以在該環(huán)境下進行產品的策劃、設計等，以及預測產品在真實環(huán)境下的相關特征、功能及性能等，這樣在進行實際設計、生產的過程中，可以減少反復或者變更等的次數。VPD技術能夠深入到各種復雜產品的制造之中，從而為企業(yè)產生巨大的經濟效益。

隨著計算機技術的高度快速發(fā)展，對仿真技術的相關應用已由單一的形式向復雜性的方向進行發(fā)展。由于現代制造企業(yè)面向全國甚至全世界，因此，它的仿真對象也是分布在不同的時空，在這樣的背景下就產生了分布交互化仿真技術（DIS）。對于這種仿真系統(tǒng)來講，它所包括的內容有：構造實體、實體-虛體、真實方面的實體等，并且，這些實體是可以基于不同時期的相關技術、不同產品的相互組成、不同的系統(tǒng)方面的目的、以及不同生產廠家的相關技術等，對于這樣的復雜情況是允許他們進行交換操作的。分布交互化仿真技術（DIS）通過采用計算機網絡將分布在不同地點的仿真設備進行連接起來，這樣便可以通過實體之間的數據方面的交換構成時空到合成仿真環(huán)境的一種比較先進的仿真技術。

如今，在我國制造業(yè)中已經產生了虛擬企業(yè)或者類似于DIS的虛擬研究開發(fā)中心等。就目前來講，比較出名的就是香港城市大學與香港生產力方面的促進局共同構建的快速科技中心，它就是虛擬研究開發(fā)中心。由于當今社會是動態(tài)快速發(fā)展變化的，人們的需求更多轉向個性化、多樣化等方向，因此，對于制造企業(yè)來講，它們就要抓住市場的需求，然后采取方式（如柔性生產制造）來快速響應市場需求，這樣才能夠為企業(yè)獲取更多的市場利潤，但是，通常情況之下，由于企業(yè)在短期內存在相關資源欠缺等方面的局限性，在這樣的背景下，企業(yè)要想獲得市場機會，它們就有可能通過互聯網來臨時連接成一種動態(tài)方面的聯盟-也就是所謂的虛擬企業(yè)。

4 結束語

隨著我國社會的不斷發(fā)展，導致計算機仿真技術的發(fā)展也日新月異。在制造業(yè)中，對于整個產品的生命周期來講，仿真技術都表現出其強大的發(fā)展?jié)摿ΑＴ诋斀裰圃鞓I(yè)競爭激烈的社會，計算機仿真技術在制造領域的應用及發(fā)展在不斷的擴展，其功能也更多的面向可視化、智能化生產、綠色制造等方面不斷發(fā)展。

參考文獻

[1]戴金海等.并行工程與仿真技術[J].計算機仿真，2013（23）：54-59.

[2]熊光楞.計算機仿真及其在制造業(yè)中的應用[J].計算機仿真，2012，2（14）：20-27.

[3]鄭力，盧繼平等.虛擬制造技術[J].計算機輔助設計與制造，2013（09）：62-67.

篇（4）

1、論文研究背景及意義

近多年來，由于計算機及網絡相關技術的迅猛發(fā)展，世界經濟發(fā)展的必然趨勢就是數字化，數字城市也逐漸引起了人們的注意。那么怎樣應用計算機技術來構建數字城市，近而實現城市的數字化已經引起城市規(guī)劃及管理人員和城市居民的共同關注。城市仿真技術在構造數字城市過程中發(fā)揮著非常重要的作用，因此成為當前一個新的研究熱點。仿真(Simulation)技術是利用計算機軟件模擬實際環(huán)境進行科學實驗的技術，以模擬的方式為使用者創(chuàng)造一個實時反映實體對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中獲得直接參與和探索仿真技術對象在所處環(huán)境中的作用和變化。城市仿真(Urban Simulation)技術就是仿真技術在城市規(guī)劃、建筑設計等領域中的應用，表現為人機交互、真實建筑空間感與大面積三維地形仿真，即交互式實時三維(Interactive Realtime 3D)。采用虛擬現實技術構造出來的城市視景仿真系統(tǒng)是數字地球的重要組成部分和支撐手段，已經被廣泛應用在城市的規(guī)劃、建設以及管理當中，對于城市發(fā)展規(guī)劃的各個方面都具有相當重要的意義。

2、國內、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時三維數據庫生成系統(tǒng)的軟件環(huán)境，在仿真系統(tǒng)中得到廣泛的應用。Vega Prime是MultiGen-Paradigm公司應用于實時視景仿真、聲音仿真和虛擬現實等領域的世界領先的軟件環(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架構基礎上的虛擬現實和視景仿真系統(tǒng)。我國在視景仿真系統(tǒng)開發(fā)的同時，也在進行仿真系統(tǒng)軟件平臺的開發(fā)。TrueSim v2.0 三維實時仿真軟件平臺是深圳市創(chuàng)想科技發(fā)展有限公司在綜合了國內外多項最新三維仿真技術的研究成果以及多年來從事三維仿真研究所積累的多種經驗的基礎之上推出的具有自主知識產權的仿真平臺。神州視景信息技術有限公司自主研發(fā)了“基于普通PC和Internet的大規(guī)模場景實時漫游引擎系統(tǒng)――SCVR”。 Virtools是一個實時三維虛擬現實編輯軟件，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，能夠開發(fā)出電腦游戲、建筑仿真、交互娛樂等多種3D產品。

3、本文的研究目的及重要內容

本文通過研究虛擬現實視景仿真技術的相關知識，實現以我們學院校園為虛擬環(huán)境的視景漫游系統(tǒng)。通過對虛擬場景的構建，能夠實現視景漫游中的自動漫游和交互漫游等效果。本系統(tǒng)應用建筑草圖大師Sketchup和MultiGen Creator軟件工具來構建虛擬場景中地形及建筑物的三維模型，并建立道路、樹木、路燈等虛擬景物，借助Vega Prime軟件平臺和工具集對校園虛擬場景進行仿真，在VC++開發(fā)平臺下實現三維景觀及模型的交互式（以鼠標、鍵盤等交互方式）控制，實現了虛擬校園景觀的視景仿真漫游系統(tǒng)。

本文主要研究內容和所做工作總結如下：

(1)了解視景漫游技術以及虛擬現實的發(fā)展，對國內外虛擬現實技術應用現狀進行調研。

(2)對黑龍江農墾科技職業(yè)學院的視景環(huán)境數據進行搜集和整理，包括地形數據的獲取、建筑物數據的獲取、紋理數據的獲取等等。

(3)研究用虛擬現實建模軟件Sketchup、Creator以及三維建模技術、模型真實感技術以及模型優(yōu)化技術等對地形、道路、教學樓和圖書館等建筑以及校園之中的花草樹木等進行建模，構建出虛擬場景模型庫，然后用視景漫游軟件Vega Prime和VC++對虛擬場景進行漫游和交互控制。

(4)研究模型數據庫建模和優(yōu)化技術問題，模型數據庫的建構、調整和優(yōu)化對提高實時仿真系統(tǒng)中運行的速度和流暢性起著至關重要的作用，成為目前重要的研究課題。

(5)碰撞檢測技術。開發(fā)虛擬現實仿真系統(tǒng)有一個主要目標就是能夠讓用戶以盡可能接近自然的方式與構建的虛擬場景中的物體直接進行交互。要實現自然的、精確的人機交互功能首先要解決的是碰撞檢測的問題。碰撞檢測是虛擬場景中動態(tài)物體與靜態(tài)物體之間或動態(tài)物體與動態(tài)物體之間進行交互的基礎。在碰撞檢測中有兩個問題需要解決，一是檢測到碰撞的發(fā)生和碰撞的位置，二是計算碰撞后的反應。而碰撞檢測是計算碰撞反應的先決條件，因此，碰撞檢測是虛擬環(huán)境中一個必不可少的部分。

(6)為保證虛擬場景的真實性、生動性及其對用戶的感染力，對基于粒子系統(tǒng)的虛擬場景環(huán)境特效技術進行研究。

校園視景仿真就是在計算機環(huán)境中對真實校園的景觀進行虛擬再現，采用虛擬現實相關技術，生成一個實時的、能給用戶各種真實感受的三維虛擬環(huán)境。利用計算機軟硬件及其相關輸入輸出設備，使用戶可以在虛擬的校園場景中進行瀏覽和交互漫游，感受校園中的風景。利用這種方法可以讓更多的人來了解我們的學校，對本校園的環(huán)境及交通現狀等方面有更深刻的認識。

篇（5）

【中圖分類號】G420 【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)07―0147―04

一 前言

數字電子技術是計算機及通信類專業(yè)的重要的專業(yè)基礎課,其中關鍵的環(huán)節(jié)就是培養(yǎng)學生的實踐能力和解決問題的能力,因此,生動形象的課堂教學和全面的實驗體系對教學效果和知識的應用能力有著非常重要的作用。然而,由于實驗儀器的的老舊,數量有限,使得實驗的開出率以及實驗內容的擴展都受到限制。為順應現代教育的發(fā)展,實施的現代化遠程開放教育,將計算機虛擬仿真技術應用于數字電路教學中。其中理論教學結合多種教學方法和現代化的教育技術,將基礎知識和理論形象地表現出來,有助于學生理解。課堂教學和實驗教學都利用計算機虛擬仿真軟件將所學理論聯系實際,并加以應用,在此研究基礎上提出了基于虛擬仿真技術的所有電子技術課程教學的新模式。

二 計算機虛擬仿真技術

虛擬現實(Virtual Reality)技術,簡稱VR,涉及計算機圖形學、人機交互技術、傳感技術、人工智能等多個領域。它由計算機硬件、軟件以及各種傳感器構成的三維信息的人工環(huán)境――虛擬環(huán)境,可以逼真地模擬現實世界(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,并可親自操作,與虛擬環(huán)境進行交互[1]。

計算機虛擬仿真技術,是在多媒體技術、虛擬現實技術與網絡通信技術等信息科技迅猛發(fā)展的基礎上,利用計算機技術將仿真技術與虛擬現實技術相結合,是一種更高級的仿真技術。虛擬仿真技術以構建全系統(tǒng)統(tǒng)一的完整的虛擬環(huán)境為典型特征,并通過虛擬環(huán)境集成與控制為數眾多的實體。實體可以是模擬器,也可以是其他的虛擬仿真系統(tǒng),更多的是計算機。實體在虛擬仿真軟件所提供構建的環(huán)境中相互作用,以表現客觀世界的真實特征。虛擬仿真技術的這種集成化、虛擬化與網絡化的特征,可以滿足現代教育的發(fā)展需求[1]。

三 課程教學的若干問題及改革研究

對于理論教學環(huán)節(jié),首先是教學內容陳舊。當前大中專院校所用的教材內容都是十幾年前的,即便是近幾年出版的教材,也只是內容的深淺不同,體系結構基本相同。比如教材中主要說明的74LS系列的芯片在目前實際應用中已經被淘汰,真正是學的沒用,用的沒學。現在的學生在學習中,非常關注所學知識的實用性,如果不能學以致用,就影響到學習興趣和學習積極性。因而在課程教學中要及時更新教學內容,講解傳統(tǒng)芯片的同時多介紹一些現在普遍使用的芯片,當然也要根據學生學習程度,最大可能激發(fā)學生的興趣[3]。

其次是教學方法。常用的教學方法無非就是這幾種:講授法、討論法、談話法、閱讀指導法。根據課程的特點和教學要求,不能一成不變的套用傳統(tǒng)的教學方法。這些方法對有些課程很有效,但是對計算機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方法。筆者在教學中通常有如下幾種方法:講授法,這是傳統(tǒng)的教學方法,教師口述基本事實、原理和推理過程。部分定理,原理及產品采用講授法。例舉法,就是以典型例題說明某個定理或元件的應用,這是本課程用的最多的一種方法。在數字電路課程中有很多芯片的實際應用,有些是針對某部分內容的很典型的例子,這些例子對于學生理解和掌握此部分知識非常有用。任務驅動法,就是教師布置一些運用某個知識點的題目,要求學生在課堂上有限的時間里做出來,并檢查完成情況。這樣學生對該節(jié)課所學知識從理論到應用有了一個全方位的認識,而且對每個知識點掌握得都比較透徹,這是近年來比較流行的一種教學方法,也是計算機專業(yè)課程特有的一種教學方法,對提升教學效果有顯著作用。

再次是教學手段,不是單純的使用多媒體課件,而是結合計算機專業(yè)特點引入現代化教育技術和手段,很多典型例題用計算機仿真軟件在課堂驗證,讓學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用。

對于實驗教學環(huán)節(jié),首先是實驗設備簡陋。很多高校數字電路實驗設備包括我校仍然使用老式實驗箱,即由固定數字電路芯片搭建的實驗,學生只能按實驗教材設計的實驗按步驟做固定的實驗,實驗內容都是以芯片講解為主,目的是對芯片功能進行驗證。因此學生把實驗課當完成任務,實驗環(huán)節(jié)沒有促進教學,相反影響了教學效果。很多新的芯片不能認識和實踐,使得實驗教學方法與實際應用的要求嚴重脫節(jié)。其次在實驗教學過程中,由于實驗設備老化,個別元件被損壞或接觸不良,導致學生實驗中,出現一些問題,電路連接完全正確,但是就是得不到正確結果,結果費了很多時間去排除故障,這樣做實驗當然激發(fā)不了學生的興趣,相反還會阻礙他們進一步探索。再次,由于實驗條件的限制,實驗項目只能停留在驗證性實驗層次,學生的設計能力和綜合應用能力都得不到提高,利用電子電路的計算機虛擬仿真軟件multisilm10就可以解決這個問題,利用這個軟件可以自行設計集成電路,綜合應用各種芯片,完成所有的數字電路實驗[4]。在教學實施中,根據學生情況分驗證性實驗、設計性實驗和綜合性實驗三個層次完成實驗教學目標。

四 計算機虛擬仿真技術在課程教學中的應用

1 課堂教學中的應用

在課堂講到門電路的工作原理或集成電路的應用時,可以現場用計算機仿真軟件演示電路的工作過程,使學生更好地理解門電路的工作原理和芯片的工作情況。從而掌握電路的應用。這樣,教學過程是由原理到應用,由簡單到復雜,由抽象到現實,循序漸進地完成理論知識的學習。數字電路的基本單元是門電路,那么理解其工作原理非常重要,但是此部分對于大部分同學來說都是難點,如何突破這個難點呢?利用軟件建立仿真電路,真實地展現輸出電壓隨輸入電壓的變化情況,就會獲得很好的效果。下面是利用仿真軟件說明TTL與非門工作原理的課堂實例:

(1) Vi=0V,輸入接低電平。那么Q1導通,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,導致Q2、Q5導通。由于Vc2=0.886V,Q4、Q5截止。輸出Vo=0.018V。其電路仿真如圖2:

2 實驗教學中的應用

大學生需要有獨立的設計能力和對電子器件的綜合應用能力,這就決定了本課程的實驗體系應該是三個層次,在簡單的驗證性實驗的基礎上必須開設有創(chuàng)造性的設計性實驗和綜合性實驗。然而實驗室有限的數字電路實驗箱只能做幾個簡單的驗證性實驗,無法滿足設計性實驗和綜合性實驗的設備要求。但是,利用電子電路的計算機仿真軟件就可以擴展實驗室,提供所需要的一切電子元件和芯片,搭建任意難度,任意復雜的電路,并驗證其正確性。同時利用仿真軟件的可配置性,配合適當的電路可做出多種不同的應用。在實驗課程中,提前給出了三種實驗的一些題目和內容,要求驗證性實驗必須都完成,設計性實驗可選做一至兩個,綜合性實驗選做一個。下面簡要說明學生利用仿真軟件選做的數字電子鐘邏輯電路的設計實例。

要求用中、小規(guī)模集成電路設計一臺能顯示日、時、分秒的數字電子鐘,選用器材主要有:安裝有仿真軟件的計算機若干臺,集成電路(CD4060、74LS74、74LS161、74LS248),晶振、電阻、電容若干,數碼顯示管,三極管、開關若干。

提示設計方案,包括數字電子鐘的電路框圖和四個主要模塊的實現細節(jié),學生依據電路框圖和提示信息設計邏輯電路圖,并將其在虛擬實驗環(huán)境中用仿真電路實現。下面給出數字電子鐘的電路框圖。

篇幅所限,參考電路就不給出,但是通過這個實例可以看出虛擬仿真技術在課程實驗中的重要作用。不但節(jié)省很多設備購置費用,不受地點和環(huán)境的限制,而且和真實實驗具有相同的效果。既然如此,為什么不廣泛應用呢?

五 總結

論文對數字電子技術課程教學提出很多問題,在實際的教學實踐中對這些問題進行了探索,將計算機虛擬仿真技術引入教學中,采用現代化教育手段進行課程改革。課堂教學提出了很多適合本課程并行之有效的教學方法,重要電路工作情況的計算機仿真演示,部分例題的計算機仿真驗證,增強其直觀性和真實性,加強學生的理解。實驗教學也利用計算機仿真軟件,采用虛擬實驗和真實實驗相結合的方式,擴充建立了虛擬實驗室,擴展了實驗內容,在無需花費很大代價的情況下,滿足了設計性實驗和綜合性實驗的條件,從而完成三個層次實驗體系的建設。在本文的研究基礎上,可將虛擬仿真技術推廣應用到所有電子技術課程教學中,引發(fā)電子技術課程改革的新局面。

參考文獻

[1] 呂,鄧春健等.利用EDA技術全面改進數字電路課程教學[J].福建電腦,2008,(6).

[2] 劉靜,邊曉娜等.基于EDA平臺的虛擬電子實驗研究與實踐[J].計算機教育,2007,(7).

[3] 黃培根等著.multisim 10 計算機虛擬仿真實驗室[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

[4] 黃荻.融入EDA技術,深入數字電路課程改革[J].中國現代教育裝備,2008,(2).

[5] 江曉安等編著.數字電子技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2002.

篇（6）

中圖分類號：TP391.9；TD672 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）33-0225-02

一、引言

三維游戲由于引擎技術在建模技術、物理引擎技術、復雜環(huán)境的高質量實時渲染技術、動畫技術、人工智能技術、對象的行為控制技術等各方面不斷的完善和強大，已經極大地引起了人們的關注和重視。游戲引擎不再僅用于游戲娛樂產業(yè)的開發(fā)，更多的滲透到了教育軟件開發(fā)、虛擬現實應用、動畫影視（特技）制作、軍事訓練、實時模擬等人類生活的各個領域。極大地改變了人們的生活方式和思維方式。

游戲引擎技術尤其物理引擎技術不斷的研究發(fā)展，讓我們意識到仿真虛擬機械動力的可能性。利用游戲引擎虛擬機械運動，將為開發(fā)教育游戲中的虛擬物理實驗、網上數字科技館、娛樂型游戲中的機械道具和多樣化游戲任務等具有重要的應用價值和研究意義。

傳統(tǒng)的機械動力仿真技術和虛擬現實技術雖然在一定程度上也能虛擬機械的運動，但是由于那些技術不可避免的弊端對機械動力仿真技術應用在其他領域形成了瓶頸。傳統(tǒng)的機械工業(yè)仿真技術缺乏交互性，設計復雜，表現單調。隨著多媒體技術、計算機動畫技術、虛擬現實技術、網絡技術等技術的滲入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虛擬現實造型語言）或Cult3D為代表的技術給機械仿真領域帶來了交互性，但是由于傳統(tǒng)的虛擬現實技術固有的特性，如運動行為的硬編碼、交互性差、畫面不流暢、系統(tǒng)實現復雜等，使得基于游戲引擎技術虛擬機械動力的技術具有很大的優(yōu)勢和更大的發(fā)展前景。

本論文研究的技術充分利用了游戲平臺的優(yōu)勢，它不僅具有傳統(tǒng)虛擬現實系統(tǒng)所有的優(yōu)點，而且具有3D游戲般的交互性和逼真的動力學模擬。從開發(fā)角度而言，游戲引擎的實時渲染能力、快速的計算能力、組件化、可重用性以及面向對象的編程方式等，都使得應用游戲引擎成為一種非常便捷和有效的仿真技術手段。本文描述了利用游戲引擎模擬簡單的機械動力實例的核心技術。

二、機械動力仿真技術研究背景

概念設計是機械設計過程中的最初階段，主要目的是獲得產品的本質形狀。[3]機械仿真技術的發(fā)展為機械工業(yè)概念設計注入了新的活力。計算機運算處理能力的提高為機械系統(tǒng)的仿真提供了更好的基礎。

我國機械系統(tǒng)傳統(tǒng)的計算機輔助工具多數是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D軟件，此類建模軟件含有大量的圖形文件，容量較大，不利于網上傳輸和遠程控制。同時這種方式建立的三維模型是靜態(tài)的，動畫是設計者事先設計好的一副副二維動畫，用戶只是被動的接受，而不能按照自己的意愿進行實時交互式仿真。

虛擬現實技術作為一種更為人性化的交互技術，近幾年來逐漸滲透到各個應用領域。虛擬現實技術的沉浸特征、交互特征和構想特征，剛好彌補了上述傳統(tǒng)方法的不足。因此，運用虛擬現實的方法實現機械設計系統(tǒng)成為必然。傳統(tǒng)的機械仿真都是代碼編寫控制的運動效果，沒有實現通過物體間力的作用而讓物體產生運動，所以不免比較生硬，不能具有可復用性和柔性。

綜上可知，機械工業(yè)虛擬仿真技術由于其復雜性、綜合性決定了開發(fā)的困難，因此勢必需要一些工具來輔助開發(fā)，游戲引擎由于其本身的特點，成為開發(fā)機械工業(yè)虛擬系統(tǒng)的有力工具。

三、游戲引擎技術

1.三維游戲引擎

一般而言，三維游戲引擎包括：引擎內核、三維圖形引擎、物理引擎、人工智能系統(tǒng)、3D模型和圖像庫、網絡引擎、輸入系統(tǒng)。三維游戲引擎中各子系統(tǒng)關系可由（圖1）表示。

2.游戲引擎技術的優(yōu)勢

（1）利用游戲引擎可以簡化系統(tǒng)制作的復雜度，縮短開發(fā)時間，降低制作成本。

（2）游戲引擎中強大的物理引擎為該機械動力仿真系統(tǒng)提供了保障，這也是不同于其他虛擬現實技術的閃光點。

（3）該游戲引擎能快速嵌入到網頁中運行，因此，極大的活躍了網頁式三維虛擬現實技術，因為傳統(tǒng)的三維網頁虛擬技術在WEB中運行效果不是很好，運行緩慢，效果單調，交互性差，游戲引擎技術的支持在一定程度上可彌補這些不足。

（4）游戲引擎的最大特點是可以實時渲染，這樣使得開發(fā)者可以及時瀏覽和調整系統(tǒng)。Unity3D游戲引擎甚至可以支持在程序運行時改動場景中物體的屬性。這樣的實時性改變，使得開發(fā)者能迅速獲得最佳的設置效果值。

（5）基于游戲引擎技術開發(fā)的機械動力仿真系統(tǒng)，具有游戲般的交互能力，活躍了機械展示的表達方式。

（6）在游戲引擎平臺上的二次編程代碼被稱為“腳本”，大多數腳本語言都是面向對象的編程特點，具有封裝、多態(tài)、可復用性等特性。簡單易學，使虛擬系統(tǒng)設計者易于開發(fā)應用。

四、主要結論

3D游戲引擎技術最大的特點就是它把一個程序中可以重復利用的部分，以精巧的模塊組織起來，將其規(guī)格化、最佳化，以利于程序重用技術。利用引擎不僅可以開發(fā)出“景物真實、動作真實、感覺真實”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，簡化系統(tǒng)制作的復雜度，縮短開發(fā)時間，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，這一特點可以巧妙的應用于交互設計中。游戲引擎的實時渲染、動態(tài)編譯和可視化編輯功能有效解決了傳統(tǒng)的虛擬現實技術中存在的渲染耗費時間和硬件成本的問題。

3D游戲引擎最吸引人的是它的強大的PhysX物理引擎和真實的圖形渲染引擎。強大的功能會提升研究的成功性。從開發(fā)方面考慮，該引擎的腳本語言近似c#或javascript，使得開發(fā)輕車熟路，而且腳本是動態(tài)編譯的，運行速度和匯編接近，不會因為腳本的問題而影響系統(tǒng)的執(zhí)行效率。從方面考慮，該引擎支持跨平臺，而且用該引擎開發(fā)的作品可以通過網頁直接運行，是3D虛擬現實作品輕松實現網頁漫游的良好解決方案。

參考文獻

[1] 楊紅娟，周以齊，石柏成，陳成軍.機械系統(tǒng)虛擬現實建模方法的研究.中國圖像圖形學會.642～646.

[2] 劉強，劉春全.機械動力仿真軟件在抽油機運動學上的應用.裝備制造技術，2008年，第12期.49～51.

篇（7）

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）05-0106-02

引言

虛擬仿真技術是20世紀末才興起的一門嶄新的信息技術，能夠模擬真實設備或系統(tǒng)的工作過程，具有信息量大、生動形象、身臨其境、實時交流等特征。虛擬仿真實驗教學是虛擬仿真技術在教育領域的應用，是高等教育信息化建設的重要內容[1]，促進當前教育模式、教學方法和學習方式的深刻變革。

建筑環(huán)境與能源應用工程是一個典型工科類的專業(yè)，在人才培養(yǎng)中普遍存在“重設計、輕實踐”等問題，強化專業(yè)實驗教學內容，培養(yǎng)應用型、復合型和創(chuàng)新型的實用人才，是社會對建環(huán)專業(yè)教學改革的迫切要求。將虛擬仿真技術的引入到建環(huán)專業(yè)實驗教學中，解決目前實驗教學中的存在問題，提高建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)質量，是值得研究和探索的課題。

一、建環(huán)專業(yè)實驗的教學現狀

目前，建環(huán)專業(yè)實驗教學基本上是傳統(tǒng)模式[2]，存在實驗課時少、教學內容陳舊、實驗教學方法和手段單一等諸多問題。實驗類型多以驗證性、演示型為主，學生學習被動，往往敷衍了事。為了改進實驗教學效果，很多學校做出積極探索和改革[3-4]，如獨立設置專業(yè)實驗課程、改革實驗考核模式、開設創(chuàng)新實驗、增加生產實習等。雖然這些努力對提高實驗教學質量起到了一定作用，但是，建環(huán)專業(yè)實驗教學改革發(fā)展中存在瓶頸：

1.受實驗室條件限制，很難開設交叉性專業(yè)實驗。

暖通空調系統(tǒng)形式多樣、構成復雜、設備龐大、維護費用高，受實驗室空間和資金的限制，很難建設較為綜合的暖通空調實驗平臺，使學生對系統(tǒng)整體性和在工程中的實際運行缺少全面性認識。

2.受生產與安全條件限制，生產實習教學效果很難達到預期要求。

為了彌補交叉性專業(yè)實驗的不足，很多學校加強了生產實習環(huán)節(jié)。但是，由于實際工程環(huán)境復雜、危險大、操作安全要求高，企業(yè)出于經濟效益和安全考慮，不可能同意把在工程現場進行實驗教學，只能是走馬觀花的參觀式教學，實際教學效果不佳。

3.受師資力量和實驗設備限制，實驗教學質量大打折扣。

大多數學校建環(huán)專業(yè)每年招生2個班以上，有的學校甚至達到4個班。當學生人數多時，而師資力量有限、實驗設備數量有限時，如何安排好學生進行實驗，并且能夠激發(fā)學生主動性、積極性是一件非常困難的事情。

二、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實驗教學的必要性

虛擬仿真技可以生動形象地復現各類復雜的暖通空調系統(tǒng)，有效解決建環(huán)專業(yè)實驗改革的瓶頸問題。虛擬仿真實驗不受實驗室條件的限制、生產與安全條件的限制、師資與實驗設備的限制，可以實現在課堂和實驗室中無法實現的教學過程，拓展實驗類型，開展豐富多樣的專業(yè)交叉性、創(chuàng)新性實驗。

建環(huán)專業(yè)開展虛擬仿真實驗教學，將帶來如下優(yōu)勢：①能營造出一種仿真式與交互式的實驗環(huán)境，不用考慮實驗室面積、投資、運行、維護費用，使得實驗經費大大降低。②能展現建環(huán)專業(yè)的最前沿技術，擴展實驗項目。③擴展實驗內容和深度，突破課堂教學難點。④去除了繁雜的實驗準備工作，節(jié)省去人力、物力，更有效利用師資力量。⑤可以反復訓練，為學生自主學習提供平臺，提高學習興趣，促進主動思考。

對于實踐教學而言，不同層次的實踐教學可以用不同層次的虛擬仿真技術進行模擬。在專業(yè)基礎課程中的實踐教學可以使用簡單、高效、成本低廉的傳統(tǒng)仿真技術來完成，對于專業(yè)核心課程的實踐教學或綜合性實驗，可采用虛擬現實系統(tǒng)來實現。

三、建環(huán)專業(yè)領域的常用仿真技術

仿真技術以低成本、高開放性和廣泛適用性等優(yōu)勢，已經在建環(huán)專業(yè)相關的科研領域有了廣泛應用和研究，很多仿真軟件被用于暖通空調的仿真建模，主要分為以下三個方面：

1.建筑室內環(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的物理模型，能夠準確模擬所研究對象內的空氣流動、傳熱和污染等物理現象。Airpak則是專門面向HVAC領域的室內環(huán)境仿真軟件，在功能上沒有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在我國應用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的優(yōu)點，采用集成同步的負荷/系統(tǒng)/設備的模擬方法。DeST基于狀態(tài)空間法理論，利用多區(qū)熱質平衡算法和三維動態(tài)傳熱算法模擬建筑能耗。

3.暖通空調系統(tǒng)性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等軟件。TRNSYS模塊化結構的動態(tài)系統(tǒng)模擬軟件，內置了200多個功能性子程序，目前應用最為普遍。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仿真平臺的代數循環(huán)問題，而且具備將建模和數值方法的理想解耦，適用于開發(fā)復雜的空調系統(tǒng)仿真模型。

可見，仿真技術已經在建環(huán)專業(yè)科研領域有廣泛應用，可以模擬建筑室內復雜的熱環(huán)境，仿真各種復雜的空調系統(tǒng)，為暖通空調虛擬仿真實驗的開發(fā)奠定了技術基礎。

四、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實驗教學的發(fā)展狀況

仿真技術是用來構建仿真系統(tǒng)的物理模型，真實反映出實際系統(tǒng)的特性。對于虛擬仿真實驗來說，必須有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等軟件平臺開發(fā)，使學生可直接參與，探索仿真對象的變化過程。目前，雖然建環(huán)專業(yè)領域的仿真研究很多，但主要應用于科研領域;建環(huán)專業(yè)的虛擬仿真實驗研究相對很少，尚處于初步探索階段。

美國可持續(xù)建筑性能研究所開發(fā)了LearnHVAC軟件，如圖1所示。學生可以對空調系統(tǒng)進行模擬操作，包括短期控制模擬，長期能耗模擬，分析系統(tǒng)故障。教師可以自定義暖通空調系統(tǒng)的模擬場景，對學生的實驗進行管理。目前，LearnHVAC只是可發(fā)了變風量系統(tǒng)一項實驗內容。

在國內，山東建筑大學開發(fā)了太陽能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)等虛擬仿真實驗軟件，只側重于對原理的認識和體驗，實驗功能簡單;合肥工業(yè)大學楊善林教授將組件技術應用于中央空調的計算機仿真培訓系統(tǒng)研發(fā)過程中，其開發(fā)方法能夠對虛擬仿真軟件有一個很好的參考作用[5];湖北工業(yè)大學以BIM技術、信息技術為支撐，組建了綠色建筑全生命周期虛擬仿真實驗教學中心[6]。

目前，虛擬仿真實驗教學已經逐漸得到重視，很多大學已經開展了相關調研，建設虛擬仿真實驗室、開發(fā)虛擬仿真實驗項目、研究虛擬仿真教學方法等工作已經逐步開展。

五、結束語

虛擬仿真技術是當前高等教育的重要教學手段，虛擬仿真實驗建設必將推動建環(huán)專業(yè)實驗教學發(fā)展，如何與傳統(tǒng)實驗項目有機結合，設置合理的實踐教學計劃，開發(fā)創(chuàng)新性虛擬仿真實驗項目，提高人才培養(yǎng)質量，將是近年來建環(huán)專業(yè)實驗教學改革的重點內容。

參考文獻：

[1]李平，毛昌杰.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013，32（11）：5-8.

[2]趙麗娜，賈永明.建筑環(huán)境與能源應用工程專業(yè)實驗考核模式和方法的研究與探索[J].化工時刊，2015，29（3）：56-58.

[3]熊軍，劉澤華，羅清海，等.工程應用能力的實驗教學改革研究――以建筑環(huán)境與設備工程專業(yè)為例[J].高等建筑教育，2011，20（1）：158-161.

篇（8）

論文摘 要： 信息技術包括多媒體技術、虛擬仿真技術、網絡技術，等等。它的飛速發(fā)展和廣泛普及，使得傳統(tǒng)的教學方法正在向現代教育技術方法轉變。針對新興的多學科綜合的微電子專業(yè)，作者討論了信息技術在微電子專業(yè)教學中的作用與意義，聯系實際教學實踐，指出了各種信息技術的特點及應用中需注意的關鍵問題。 

 

信息技術是現代教育技術的基石和重要組成部分。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》中提出：“信息技術對教育發(fā)展具有革命性影響，必須予以高度重視”；“強化信息技術應用。提高教師應用信息技術水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果”。信息技術與高校專業(yè)教學相結合，可以改進教學手段、創(chuàng)新教學方法、提高教學效率、增強教學效果。 

微電子專業(yè)是我國近年來大力發(fā)展的一個多學科綜合、高技術密集的新興專業(yè)，主要研究半導體材料、器件與工藝和集成電路與系統(tǒng)的設計、制造和測試等理論和技術。微電子專業(yè)教學由于課程開設時間較短、涉及學科多、理論性強、同時又與實踐結合緊密。因此如何有效地改善教學效果，提高教學質量成為微電子專業(yè)教學中迫切需要解決的問題。將現代信息技術應用到微電子專業(yè)的教學活動中，提高了學生學習的興趣和積極性，促進了教師與學生的互動，取得了很好的教學效果。 

1.多媒體技術在專業(yè)教學中的應用 

多媒體教學是信息技術在教學過程中最典型、最廣泛的具體應用。多媒體信息技術在教學中的應用是指采用圖像、動畫、視頻等新穎的教學形式，將教學內容生動形象地展示給學生，使學生獲得直觀的感性認識。多媒體教學方式有助于學生對教學內容，特別是重難點內容的理解和吸收，是對傳統(tǒng)教學方式的突破和有益的補充。針對于微電子專業(yè)的特殊性和綜合性，我們在教學中采用多種多媒體表現方式，分別應用在以下幾個方面。 

1.1幻燈片教學 

多媒體輔助教學課件通常由多頁幻燈片組成。在幻燈片中可以插入各種對象如文字、圖片、圖形、表格、藝術字和聲音等，把抽象的、難以直接用語言表達的概念和理論以直觀的、易于接受的形式表現出來，有效地增強了教學效果。微電子專業(yè)課程理論較多，信息量大，直接講授學生感到比較枯燥。使用幻燈片教學后，色彩豐富，圖形清楚，概念清晰，有助于把抽象概念形象化，復雜問題簡明化，調動學生的積極性，提高學習效率。 

1.2動畫演示 

電腦動畫的運用能夠進一步提升多媒體技術的作用和效果。動畫能夠將微電子專業(yè)課程中遇到的深奧的理論問題和復雜的內部機理，通過簡單的畫面動態(tài)地表示出來，從而使學生加快加深理解，特別有利于重點難點的掌握。另外，電腦動畫能夠逼真地再現微電子工藝流程的加工過程，可以模擬實際操作步驟，從而可以代替或輔助部分實踐教學。 

1.3錄像放映 

微電子專業(yè)的實習單位往往是高投資、大規(guī)模、貴重設備云集的高科技公司。這些公司管理制度嚴格、專業(yè)程度高，對在校學生進企業(yè)實習有著很多限制，同學們經常只能去參觀工廠環(huán)境，遠眺機器的運作，甚至有些生產企業(yè)不對學生開放實習。這樣，教學得不到生產實踐的支持，使得理論與實踐嚴重脫節(jié)，降低了教學效果。而將企業(yè)內部的生產流程拍成錄像，或者購置相關內容的影像資料，通過多媒體放映給同學觀看，可以近距離地觀摩生產流程和設備運作、了解技術細節(jié)，對不甚明白的內容可以反復觀看。采用這種方式進行教學，同學們紛紛反映大開眼界，受益匪淺，不僅對課程里所學的內容有了直觀的認識，而且了解到產業(yè)的前沿發(fā)展。 

2.虛擬仿真技術在專業(yè)教學中的應用 

得益于計算機硬件的飛速進步和軟件技術的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術成為當前流行的新型教學手段。傳統(tǒng)的實驗教學手段，局限于實驗室購置的設備和儀器，特別是微電子專業(yè)的實驗設備價格高昂、操作復雜、容易損傷，使同學很難得到上機鍛煉的機會。而使用基于虛擬仿真技術的教學方式，過程簡單靈活，交互方式多樣，結果直觀明了，既能培養(yǎng)學生的動手能力和分析、綜合能力，又能提高學習興趣，激發(fā)學生的創(chuàng)造性。 

虛擬仿真技術在微電子專業(yè)教學中的應用主要體現在兩個方面：一是在電路設計方面，基于電子設計自動化（electronic design automation，eda）技術實現對電子線路（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，基于半導體工藝和器件的計算機輔助技術（technology computer aided design，tcad）實現對微電子制造工藝和半導體器件結構及工作過程的仿真與演示。使用仿真軟件所提供的強大功能，包括軟件所具有的可升級性，在課堂和實驗中通過軟件設計微電子電路、工藝和器件，在屏幕上模擬其功能，可使教學概念清晰，內容生動，過程可視，還能夠大幅節(jié)省實驗設備的購置和維護費用，經濟高效。 

3.網絡技術在專業(yè)教學中的應用 

近年來網絡技術更加普及，也更加方便，特別是校園局域網的建設，提供了學生隨時隨地使用各種終端進行網絡學習的教育環(huán)境。這也促使我們把教學平臺從教室向網絡拓展，必然在一定程度上改變教學的形式和基本架構，帶來革命性的變化。 

互聯網和校園局域網一方面可以作為信息資源庫，為微電子專業(yè)課程教學提供教學教案、課件、習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的平臺，進行答疑、作業(yè)提交、通知等教學活動。這兩種方式也是目前微電子教學中最主要的網絡應用手段。使用網絡教學有助于師生雙方的交流，教學信息的豐富，以及多元化教學，等等。網絡教學的推廣和網絡教學平臺的建設，極大地推動了網絡技術在教學體系中的應用，將會成為現代教育技術的主流之一。 

綜合運用信息技術的各種方法和手段，結合微電子專業(yè)特點，更新教學觀念，加強教學實踐應用，能夠有效地提升教學效率和效果，培養(yǎng)出更優(yōu)秀的符合社會需求的專業(yè)人才。 

 

參考文獻： 

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一、虛擬現實技術的概述

虛擬現實（VirtualReality，簡稱VR技術），又稱靈境技術，是以浸沒感、交互性和感知性為基本特征的計算機高級人機界面[1]。虛擬現實系統(tǒng)的核心設備仍然是計算機，即通過計算機圖形構成的三維數字模型，以仿真的方式給用戶創(chuàng)造一個實時反映實體對象變化與相互作用的三維虛擬世界，并通過頭盔顯示器(HMD)、數據手套等輔助傳感設備，給用戶提供一個觀測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、檢測周圍環(huán)境及事物的內在變化，并能夠通過語言、手勢等自然的方式與之進行實時交互，使人和計算機很好地“融為一體”，給人一種“身臨其境”的逼真性，而且能夠突破空間、時間以及其他客觀限制，感受到真實世界中無法親身經歷的體驗。

作為尖端科技，虛擬現實綜合利用了計算機圖形學、仿真技術、多媒體技術、人工智能技術、計算機網絡技術、并行處理技術和傳感技術的最新發(fā)展成果，是一種由計算機生成的高技術模擬系統(tǒng)。虛擬現實技術的應用前景十分廣闊，已廣泛應用于工業(yè)、模擬軍事演習、工程、教育、醫(yī)學、字化酒店、商品展示、娛樂等領域，也同樣適用于網絡會展。

二、虛擬現實技術在會展業(yè)中的應用現狀

隨著迅速發(fā)展的虛擬現實技術與計算機多媒體展示技術的結合，在展覽方面也不斷涌現出一些結合虛擬現實技術的網絡會展。如今國外的虛擬會展業(yè)已經十分成熟，如著名的德國漢諾威展，在網絡上運用虛擬現實技術建立三維立體的展示系統(tǒng)；國外一些城市宣傳也開始采用虛擬現實技術，如網上新加坡、虛擬龐貝古城、虛擬巴黎圣母院等，運用三維虛擬現實技術展示一些有價值的文物、展品和三維場景，使用戶能夠通過Internet遠程連接去體驗。

國內的虛擬會展目前還基本屬于界面包裝，主要通過二維平面靜態(tài)地網頁展示，如中國茶葉博覽會，采用虛擬現實技術對茶具和茶文化進行網上瀏覽，還有虛擬現實環(huán)球網站（www．vwww．com）利用虛擬現實技術進行網上展銷；再如武漢國際機電博覽會，采用網上虛擬武博會和武博會同期開幕，未到展會現場的客戶通過點擊該網站，就可像親赴現場一樣，可在場館內每一個展位前流連，任意觀看各種產品，了解它們的性能和用途，甚至突破實際參觀過程中的限制，深入了解展品的內部結構，瀏覽武博會的即時信息。

虛擬展覽系統(tǒng)按其表現形式可分為三類：①運用圖文聲像以及環(huán)視圖展示物品和場景。這類系統(tǒng)因表現形式的局限，不能更生動、更全面的展示。②單純的三維場景展示，用戶可以隨意漫游，但只提供展覽會的表面形式，不提供展覽內容與展覽場景的關聯。③既提供三維場景，也提供實際展覽內容，并與三維場景結合在一起[3]。

三、基于虛擬現實技術的網絡會展發(fā)展的展望

在綜合考慮現有技術條件及未來虛擬現實技術發(fā)展前景的情況下，網絡會展的發(fā)展將會呈現出兩種模式，即現階段的實物會展+網絡會展+電子商務模式和未來的實物會展+網絡會展模式，具體理念如下：

（一）實物會展+網絡會展+電子商務模式

網絡會展作為會展業(yè)一種新的發(fā)展形勢，有著廣闊的發(fā)展前景。但目前網絡會展還只是實物會展的補充和配角，網絡會展只有作為實體展覽的輔助，才能逐漸地被人們認識而發(fā)展起來。免費論文，虛擬現實技術。就目前情況而言，線上展會和線下展會二者可相互補充，二者有機融合會相得益彰的。當然雙方會有部分重疊，但不可輕言取代，否則就是昏了頭了，若干年后或許會的，但至少目前不會。因此，我們不能夸大網絡技術的作用，基于傳統(tǒng)會展的傳統(tǒng)優(yōu)勢，傳統(tǒng)會展仍然起著主導作用。免費論文，虛擬現實技術。同時，隨著會展業(yè)的蓬勃發(fā)展，促進了電子商務技術向會展業(yè)的滲透，在某種程度上彌補了網絡會展技術的不足，促進著網絡會展的發(fā)展。

總之，在目前甚至今后相當長的一段時間內，我國會展將遵循實物會展+網絡會展+電子商務模式，即充分利用電子商務技術大力發(fā)展網絡會展，實物會展和網絡會展并舉，實物會展結束后，網絡會展作為實物會展的延伸和補充，繼續(xù)實行“永不落幕的會展”，并不斷更新、豐富和完善，使實物會展和網絡會展相互促進，共同發(fā)展壯大。

（二）實物會展+網絡會展模式

由于網絡展會的模式模糊和傳統(tǒng)展會的主導地位，中國會展業(yè)進入網絡時代還有很長的一段路要走。但從長遠來看，網上會展前景不可限量，隨著虛擬現實技術的進一步發(fā)展，必將成為現代展覽業(yè)的重要組成部分，必將代替部分實物會展，從而實現實物會展和網絡會展并存的局面，這是一種必然的趨勢。免費論文，虛擬現實技術。免費論文，虛擬現實技術。因為網上會展有不受時空限制、節(jié)省展覽交易成本等優(yōu)勢，很多商品和服務都適合在網上進行展覽和銷售。如網絡圖書展就有絕對優(yōu)勢，因為圖書沒有過多的質地的要求、尺寸的要求，在網上看到的這本書和書店買到的書幾乎沒有差別。另外，從目前網絡交易的商品清單看，網絡交易的對象正從數碼產品迅速擴展到服裝、電器、日用品、玩具、個人護理品等眾多產品，而這些產品正是我國制造的優(yōu)勢所在，也是目前辦展頻率最高的產品。免費論文，虛擬現實技術。這些產品將來都可以作為網絡會展展示的對象，市場前景好。免費論文，虛擬現實技術。

此外，會展業(yè)的發(fā)展與土地資源供給瓶頸的矛盾已見端倪。政府不可能無止境的耗費大量土地進行場館建設，同時場館建設投入大、周期長、風險大，而在互聯網上建立虛擬展館，舉辦網絡展覽卻可以節(jié)省大量時間和金錢，大大提高展會的效益。可見，我們既要看到目前實物會展的優(yōu)勢，也要前瞻性的看到網絡會展的優(yōu)勢，尤其是網絡會展的后發(fā)優(yōu)勢和趨勢，為大力發(fā)展網絡會展，共創(chuàng)低碳會展經濟做好一切準備。

參考文獻

[1]劉偉.基于虛擬現實技術的企業(yè)展項的設計[J].現代電子技術，2009（24）：49.

[2]許亞丹，王野.網絡會展的傳播與經濟比較[J].當代傳播，2006（5）：66.

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一、引言

隨著計算機技術的飛速發(fā)展，虛擬現實技術已經從前沿的航天、軍事領域開始進入教育領域，并涉及高等教育的各個學科。計算機變成實驗臺，軟件變成儀器，網絡變成實驗室的虛擬現實技術能形象生動地表現各個學科的教學內容， 有效地營造隨技術發(fā)展的教學環(huán)境，提高教學質量。

二、虛擬現實技術概述

虛擬現實（Virtual Reality，VR）技術利用三維圖形生成技術、多傳感交互技術以及顯示技術，生成三維的虛擬環(huán)境，介入者利用鍵盤、鼠標等輸入設備，或者帶上頭盔、數據手套等傳感設備進入虛擬環(huán)境，在虛擬環(huán)境中進行實時交互，并且能夠感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對象，獲得身臨其境的感受和體驗。

虛擬現實技術具有沉浸感、交互性和想象力三個基本特征。在具體的教學實驗中，學生可以作為主角存在于虛擬環(huán)境中，對虛擬環(huán)境內的物體進行操作并從環(huán)境中得到自然的反饋，而且當學生沉浸在多維信息空間中時，能夠主動地獲取知識，尋求解答，形成新的概念。

虛擬現實技術以其諸多的優(yōu)點決定了它在教育領域中的重要作用。一是避免真實實驗或操作所帶來的各種危險并降低真實實驗的實驗用品損耗；二是在虛擬實驗中可以獲得與真實實驗一樣的學習效果，還可根據實驗教學發(fā)展需求“引入”新設備，不斷對新設備進行擴展。三是徹底打破空間與時間的限制。總之，虛擬現實技術結合多媒體技術和計算機網絡，能提高實驗效果與效率，充分發(fā)揮教學優(yōu)勢。

三、虛擬實驗室的實現

虛擬實驗室是由虛擬現實技術生成的一類適于進行虛擬實驗的實驗系統(tǒng)，包括相應實驗室環(huán)境、有關的實驗儀器設備、實驗對象以及實驗信息資源等。在虛擬實驗室中，學生能夠在計算機建立的三維的模擬實驗場景中從不同的視角觀察一個實驗對象，通過鼠標的選擇或者拖曳操作便可完成與虛擬實驗對象之間的交互。

（一）仿真實驗

虛擬實驗室實際上就是數字化的仿真技術在實驗教學中的應用，一個真正的虛擬實驗教學系統(tǒng)的前臺是多媒體或是虛擬化的環(huán)境，后臺是實時仿真的過程。

目前的仿真軟件很多，如EASY-T、VT-LINK3.3、SPW、Cadance、Mentor、MatLab、Protel2004、LabView、OpenGL、MultiGen等。在構建虛擬實驗時，應根據具體需求，選擇合適的開發(fā)工具。如何將計算機仿真技術與虛擬化的儀器或多媒體環(huán)境有機的結合起來是虛擬實驗室建立的關鍵和核心技術。

（二）支持技術

目前國內外對虛擬實驗室的開發(fā)大致采用以下幾種方法 ：

1．使用JAVA+VRML進行開發(fā)。Java目前已經成為跨平臺應用軟件開發(fā)的一種規(guī)范，主要討論對象行為。VRML 是一種虛擬現實建模語言，著重于虛擬場景中對象的特征。采用JAVA+VRML混合編程是實現較復雜動態(tài)場景控制等高級交互功能的有效方法。但基于VRML虛擬現實的虛擬實驗在制作上較復雜，客戶端需要有大量的專業(yè)的設備（如頭盔、觸覺手套等），附加成本較高，并且運行VRML對客戶端計算機的性能要求也很高。

2．使用ActiveX控件進行開發(fā)。ActiveX技術是Microsoft為適應網絡發(fā)展的需要而將OLE技術在Internet上的重定義。在虛擬實驗室的開發(fā)過程中，代碼復用性對于持續(xù)開發(fā)過程尤為重要。可以利用VB、VC++、Delphi、Builder等任何一種支持COM規(guī)范的開發(fā)工具來進行ActiveX控件的開發(fā)。由于ActiveX控件只能運行在基于Microsoft Windows的操作系統(tǒng)，因而移植性和通用性較差。

3．使用QuickTime VR進行開發(fā)。QuickTime VR（簡稱QTVR）是新一代的、基于靜態(tài)圖像處理的實景建模的虛擬現實技術。QTVR可以應用照片、錄像或數字圖像等離散數據來創(chuàng)建虛擬環(huán)境，完成三維空間及三維物體的造型，并實現全方位觀察。具有更高的真實感、更豐富的圖像和更鮮明的細節(jié)特征。QTVR制作簡單、周期較短、可控性也很強，對開發(fā)一些簡單的網絡實驗教學軟件的難度不大。

4．使用FLASH進行開發(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。而且Flash中的工作組功能極為強大，包含一套新的工作流程，可自動更新Flash網站的數據驅動，從而大大節(jié)約了開發(fā)者的時間。因此，FlashActionScript是網上教學虛擬實驗室開發(fā)的最佳平臺。

（三）功能模塊設計

無論建設哪個學科的虛擬實驗系統(tǒng)，從功能模塊上均可劃分為三個部分。

1．網絡服務。用戶可通過網絡注冊個人信息并經過驗證后登錄虛擬實驗系統(tǒng)。登錄該系統(tǒng)后學生可自主選擇將要進行的實驗，并根據實際需要獲得相關的指導。

2．仿真實驗。采用計算機仿真技術來構建實驗模型，設計出用于測試的虛擬儀器設備、實驗線路或回路、實驗元器件或構件庫、判別實驗效果的評價標準等。用戶選擇相關的仿真實驗以后，根據提示進行相關的操作，觀察實驗現象并記錄實驗結果。

3．數據庫。為虛擬實驗系統(tǒng)提供相關的數據服務。維護虛擬實驗系統(tǒng)的數據信息及用戶的相關權限，為仿真實驗提供支持。

四、結束語

如何將虛擬現實技術很好地運用于教學中是目前教育領域發(fā)展的一個新熱點。虛擬現實技術在教學中具有廣闊的應用和發(fā)展前景。虛擬實驗的普及能更好的提高教學效率，優(yōu)化教學過程，達到更好的教學效果。

參考文獻

[1]孫宏彬等，VRML－Java遠程虛擬教學平臺的研究與實現[J].現代遠程教育研究，2003（2）.