虚拟仿真技术的优势篇1

1.采用虚拟仿真技术是解决教学改革难题的重要和有效的手段。

高职院校注重培养学生实践操作技能和勇于改革创新的能力，要求学生能够较快地适应生产第一线的岗位技能工作，是高职学院毕业生在人才市场竞争中所必备的条件，所以搞好实践教学，并为学生创造一个发挥想象空间的氛围是很必要的。随着虚拟仿真技术的在教学中的应用和发展，实训教学内容、实训教学手段、实训教学设备逐渐发生变革。传统的校内、校外集中或分散实训基地模式将转向校内外与虚拟仿真实训相结合的实训模式方向发展。通过传统实训和虚拟仿真实训的融合，相辅相成，相互补充，融入信息化要素的实训基地建设，符合现代职业教育教学技能的发展要求，使学生由浅入深、循序渐进地掌握工程施工的施工工序及工艺流程等施工方法和技能，从而满足学生在不同培养阶段的需要，为促进教学质量和人才培养质量的全面提高起到积极的作用，为高职院校课程改革提供了重要支撑。

2.利用虚拟仿真技术构建建筑工程技术教学中虚拟实训室的优势。

依托校园网，利用现代教育技术构建的建筑工程类虚拟实训室，能够对建筑工程类核心课程的教学起到真正的服务作用。虚拟实训室的构建过程同时也是一个现代信息技术在职业教育教学中运用的过程，其建立在一定的教学理论基础上，依托专业理论知识同时也可以促进理论知识学习。教师通过形象生动的三维数据模型，可以让学生更好的理解施工各阶段的工艺流程，将单调的理论学习上升为可激发学生学习兴趣、思考热情，激发三维空间想象能力和创新思维的学习，让学生更快更好的掌握专业知识。其次，通过计算机网络传输，教师的授课也不局限于传统教室，而是延伸到无限的互联网终端，最大限度提供了课堂的开放度。同时，虚拟实训室的开发构建也在一定程度上缓解了高职实训基地建设条件有限的实际困难。总之，运用现代教育技术进行建筑工程类专业的信息化资源建设，特别是虚拟仿真实训室的建设将是克服人才培养瓶颈，节约办学成本、解决师资力量不足，提高人才培养质量，促进教学手段和教学内容改革的不二选择。通过该虚拟实训室的建设可以改变传统意义上的课堂授课模式，是构建在新型信息化环境下的高职院校现代教育技术教学新模式。

二、建筑工程技术课程虚拟实训室的构建与开发

1.虚拟实训室的系统组成。

建筑工程技术课程虚拟实训室的构建主要以《建筑工程技术》课程中的核心内容为主体进行设计，包括土方工程、地基处理、桩基础工程、砌体工程、钢筋混凝土工程、预应力混凝土工程、结构安装工程、防水工程、装饰工程、脚手架与运输设备、冬期与雨期施工等共十一个知识模块，根据课程的主要内容和实施重点进行归纳合并，以及考虑工程实际情况，主要开发构建砌体结构工程、砼结构工程、钢结构工程三个虚拟实训项目子系统。各个子系统再进行细化，包括相关设计规范、技术标准、施工准备、工程图纸、技术交底、安全交底、联系单、工作记录等具体实训内容。系统以互动式三维动画为主，视频、图片、文字为辅，将施工现场的真实环境展现在眼前，让学生自己动手操作进行仿真模拟实训，了解掌握施工过程中主要工艺流程、技术要点、管理过程，从而掌握相关建筑施工专业技能。

2.虚拟实训室系统软件技术开发。

在建筑工程技术施工组织等专业理论的支撑上，选择LAMP作为开发平台。LAMP网站架构包括Linux操作系统、Apache网络服务器、MySQL数据库和PHP编程语言，是一组常用来搭建动态网站或者服务器的开源软件，具有资源丰富、通用、高性能、低价格等优势。根据建筑工程技术课程教学的实际情况，本着内容强调科学性、准确性，设计风格突出艺术性，设计技术力求简单性、实用性的思想，采用LAMP构建一个基于Web的虚拟实训室，以三维仿真模拟出不同的施工现场模型，以此作为建筑工程技术课程教学的虚拟实训基地，将传统的文字讲授变为直观易懂的可视化教学。

三、虚拟仿真技术在课程教学应用中存在的问题及对策

1.科技含量高，但系统开发所需专业技术型人才较为稀少。

虚拟现实仿真技术，是近年来出现的高新技术，目前被开发应用用于军事、医学、工业、地理、教育等各个行业领域，而该技术在教育上的应用，尚处于起步阶段，特别是建筑工程类专业的虚拟现实软件及技术尚十分缺乏。随着虚拟仿真技术的研究和推广，越来越受到政府等相关职能部门的关注和重视，这将有利于该项技术的发展和应用研究。同时也可以通过企业与高校长期合作进行科研互利，有利于早日解决虚拟仿真技术应用问题。

2.建设项目施工环境多变且复杂，学生进行虚拟仿真实训与传统实训存在一定的差别。

建设工程项目一般建设周期长、工序多，在建设期间环境较为多变和复杂，具有一定的随机性和不确定性，且现场实训能让学生更加全方位了解掌握知识内容，因此虚拟仿真实训与传统实训存在一定的差别。为了更能促进教学和学习效果，在专业理论学习的基础上，将虚拟与传统实训相结合，相互补充，弥补传统教学实践中的不足，真正培养出优良的满足社会需要的技能型人才，为建筑施工企业输送优秀的技术人员。

四、结语

虚拟仿真技术的优势篇2

关键词：虚拟仿真技术；房建施工；应用研究

中图分类号：TU74文献标识码：A文章编号：

我国在将虚拟仿真技术应用在房建施工方面，有许多成功的案例，比如中央电视台新址、上海的环球金融中心以及广州珠江新城西塔等等。在房建施工中，应用虚拟仿真技术具有很多的优势，可以对其进行推广和应用。

1、虚拟仿真技术

虚拟仿真技术指的是人们借助于计算机技术、传感技术、仿真技术以及多媒体技术等，来研究外界环境感知模型。以往的系统仿真技术很少涉及到这个领域，因此，可以说虚拟仿真技术是一项重大的科技突破。

2、虚拟仿真技术在房建施工中的应用

虚拟施工技术的应用研究：从理论层面上来讲，依据相关的要求来将施工设计图具体的实施，是非常简单的过程，但是，在实际的施工中，这个过程却是十分困难的。因为，在具体的施工中，会遇到各种各样的地质情况，会选择各种各样的施工方法，那么在施工的过程中，必然会遇到一些突发的事情。在以往，我们遇到困难的时候，总是依靠施工经验来进行解决，优化施工方法和施工组织，但是施工经验会有一定的局限存在，那么在局限的经验下指导施工，就很可能出现一些失误。特别是随着建筑风格和结构的多样化，这种全新的建筑是没有经验可循的，如果依然走过去那种老路，就会产生很多的问题，施工的质量和施工的安全得不到保证，此外，还会增加施工成本和能源资源消耗。

在建筑施工中应用虚拟施工技术，就可以有效的解决这些问题；利用虚拟施工技术，可以依据相关的工程情况来建立几何模型，有着高度的仿真性和交互性。工作人员可以依据相关的要求来进行模拟施工，在施工中寻找最为合适的方法和手段。相对于传统的方法，这种方法可以有效的降低施工成本，缩短工期，并且还可以有效的提升施工质量。目前，很多的企业都开始应用虚拟施工技术，他们只需要建立一个三维模型，可视化模拟施工的全过程，在实际施工之前，就可以对各种构件的关系和位置进行准确的把握，这样施工安全控制参数就可以依据比对来有效地的出来。

仿真技术在建筑施工中的应用研究：在建筑施工中应用仿真技术，主要的作用就是让虚拟的建筑物更加的真实。应用仿真技术，可以让建筑物周围环境的外景十分逼真。只需要按照设计图纸的样本来进行建筑物的施工，就可以建模渲染建筑物和周围的各种元素，比如周围的建筑、场景和道路等等。在仿真场景中，任何一个物体的高度都和现实中一样，并且有静有动，有着十分强烈的真实感，让人仿佛身临其境。设计人员要想体验其中，只需要从多个角度来观察仿真环境即可。目前，在很多的建筑中都应用了这种仿真技术，并且取得了不错的效果。

虚拟仿真技术在复杂空间钢结构施工中的应用：现代建筑中钢结构施工十分常见，它非常重要，并且十分复杂；它的复杂性指的是钢结构并不是一下子完成的，需要一个部分一个部分来进行，在不同的施工阶段，会有着不同的结构形态、受力特性、边界条件和负载情况，那么下一个环节施工的时候，平衡状况可能就达不到相应的要求。并且，再接着进行下一个阶段的施工时，新的平衡又会产生。也就是说，接下来的每一个阶段都需要重新寻找平衡。要想保证这么复杂的工程质量，就需要在实施的过程中认真的把握每一个微小细节，对所有的因素进行综合的考虑。钢结构工程对建筑整体十分的重要，如果在这个工程的施工分析中出现了问题，那么就不能有效的指导具体的施工，从而增加资源浪费和施工成本，还有可能导致一些重大安全事故的发生。如果依然采用的是传统的施工方法和经验，那么就不能保证这个工程的质量，针对这种情况，就可以采用虚拟仿真技术；通过实践研究证明，在工程施工中采用虚拟仿真技术，可以全程跟踪分析复杂的空间钢结构施工，这样比较危险的阶段就可以及时的找出来，从而采取一系列的措施来进行控制和防范，降低事故发生的几率。

虚拟仿真的三维动画在施工中的应用：在以往，分析研究工程进度的时候，依据的是主观的判断和经验，这样研究出来的结果也不具备指导意义，因为它没有足够的科学性。而在建筑施工中应用了虚拟仿真技术中的三维动画，就可以科学合理的分析施工的全过程。采用虚拟仿真技术的三维动画，可以详细的表现出施工过程中的每一个细节；那么设计员、业主和专家就可以迅速的找到工程施工中的一些重难点、关键环节以及注意事项等等；并且依据具体的需要来及时的调整和修改施工方案。虚拟仿真技术不需要投入大量的资金，也没有很大的难度，因此，可以进行积极的推广和应用。

虚拟仿真技术在施工安全方面的应用：主要体现在两个方面，一是可以实现施工安全控制方案的最优化；如果采用传统的模式，很可能会遗漏一些安全隐患；而采用虚拟仿真技术就不会出现这个问题，因为它可以模拟演练各种各样的施工安全管理方案，对演练效果进行分析，采用科学的手段来综合比较施工中不安全的人、物以及可能存在的一些安全隐患等等，制定出合理的施工方案，既能够减小安全事故发生几率，又可以保证工程施工的质量。二是可以实现安全预防和演练的最优化，首先依据虚拟仿真模拟，工程师就可以及时发现一些可能存在安全隐患的环节和部位，并且，三维动态仿真模型的建立，也可以起到协助的作用，总结本次现场模拟的分析和演示结果，避免日后发生类似的事故；其次，紧急逃生可以用三维动态仿真模型来进行有效的模拟，现场人员可以依据在模型中出现的建筑物事故模型，来充分的了解并且有效的选择事故发生现场的应急措施、自救方式以及逃生路线，从而在很大程度上降低事故所造成的损失。

3、结语

通过大量的实践研究表明，在建筑施工中应用虚拟仿真技术，可以有效的控制施工成本和安全风险，提高施工质量。随着时代的发展和社会经济的进步，虚拟仿真技术的应用范围将会越来越广。本文简要分析了虚拟仿真技术在房建施工中的应用，希望可以提供一些有价值的参考意见。

参考文献：

[1]严勇.建筑施工中虚拟仿真技术的实践应用探究[J].建筑与文化，2012,2（3）：123-125.

[2]范振学.浅谈虚拟仿真技术在建筑施工中的应用[J].城市建设理论研究，2013,2（4）：87-89.

虚拟仿真技术的优势篇3

[关键词]PE管维修；教学；虚拟仿真技术；PE管维修的虚拟仿真

中图分类号：TP391.9文献标识码：A文章编号：1009-914X（2016）29-0231-01

PE管道在我国的运用十分广泛，正是由于其拥有优越的物理性能，具有柔性好、优异的抗冲击、抗地震、抗磨损性能，且耐冲击强度优于金属管道、使用寿命长等特点，得到了我国煤气、石油、天然气输配、城乡饮用水管道等各个领域的青睐。PE管道的大量使用，使得人们在使用过程中，可能因为使用不当和外界不可控因素的影响造成PE管道损坏，那么PE管道的维修就变得尤为重要。但是由于其操作在教学过程中不具有直观性，则急需引进一种更加方便直观的学习软件以供学生学习使用，这一点虚拟仿真软件能很好地完成。

一、虚拟仿真的研究现状

在国内，人们对虚拟仿真教学已经引起了高度重视。在教育部最新印发的《教育信息化十年发展规划（2011-2022年）》文章中，内容提及到教育信息化改革的具体战略措施及发展规划，文章强调：增强开发虚拟仿真教学软件、虚拟仿真实训实验系统以及建立虚拟仿真实训基地的力度。目前，西南石油大学将PE管维修与虚拟仿真教学相结合并研发出了PE管维修虚拟仿真实训系统。

二、虚拟仿真应用于教学中的特点及优点

虚拟仿真软件本身具有良好的教学示范功能，再加入一些更加适用于课程的选项结构，对于教师教学和学生学习都有很好的促进作用。在课堂上运用虚拟仿真技术，可以增加同学们的学习兴趣，提高教学质量，其具有以下几点优点：

2.1多感知性（Multi-Sensory）

所谓多感知性是指除一般教学所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。多种感知相结合才能全方位调动学生学习的积极性。

2.2浸没感（Immersion）

沉浸感是指学生全身心地沉浸于虚拟环境中，与环境中各种对象相互融合，成为环境的一部分。学生不再作为旁观者由外向内观察环境，而是全身心融入环境之中。这种沉浸感应用于教育中，可以使虚拟教学场景中的学生体会到一个与现实更加接近的教学情境，学生全身心地投入其中，能够更加深入地学习所学课程。

2.3交互性（Interactivity）

交互性是指学生通过使用计算机，实现对虚拟环境的操作。通过借助外部连接设备，实现对环境中对象的操作；计算机则根据学生输入的命令等，来实时调整环境中相关对象的状态。把这种交互性应用于教育中，可以使院校在保证办学质量的前提下，大大降低办学成本。

2.4逼真性（Reality）

虚拟仿真系统的逼真性表现在两个方面：一方面，虚拟环境给人的各种感觉与所模拟的客观世界非常相像，一切感觉都是那么逼真，如同在真实世界一样；另一方面，当计算机操作作用于虚拟环境时，环境做出的反应也符合客观世界的有关规律。这样就使学生在学习过程中能够对施工现场有一个真实的印象，大大提高了教学效率[1-3]。

三、虚拟仿真教学软件在PE管维修作业教学中的应用

3.1软件介绍

虚拟维修仿真培训软件主要采用3DSMax软件进行图形建模，MicrosoftVisualStudio2010开发平台下的C++开发语言进行脚本编辑，Unity3D平台进行开发。系统采用3DSMax进行三维建模，与同类软件相比，其建模功能强大，在三维角色动画以及丰富的插件方面也具备较强优势[4]。

3.2工艺流程仿真

根据PE管的实际维修过程，仿真教学加入了探究PE损坏原因、寻找合适的维修方法、维修工具准备三个工作流程阶段。在用虚拟仿真软件教学过程中，老师可以自由地操作软件界面，向同学们介绍PE管维修的实际操作步骤，首先放大损坏位置进行破坏探究，其次根据现有的维修方法对已知破坏进行分析，找出最正确的维修方法，最后调用该种维修方法所需的工具箱做好虚拟维修的工具准备。每一个流程栏下都有相应的界面供其选择（见图1）。

3.3PE管维修的主要设备

进入PE管虚拟维修的实训系统，点击主要设备菜单，学生可以看到主要设备的简介、内部结构详解以及工作原理模拟。各种各样的PE维修设备及其内部结构详解给同学们提供了既丰富又生动的直观界面感受，不仅对当场教学有效，而且有利于同学们知识面的提升。工作原理的模拟操作更是在外观介绍的基础升华了一次，真正做到了不去现场但如身历其境的感觉。

3.4虚拟操作流程

传统PE管维修的教学因为学校不具备专门的场地和教学设备不足，工地危险性高，导致教学形式简略，通常课堂教学都是一笔带过，但是通过应用虚拟操作软件教学，这种缺点是可以弥补的。例如：PE管维修操作可以分为以下步骤：损坏段切除阶段，上套筒部件阶段，焊接阶段。老师可以通过点击以上阶段的具体界面进行操作讲解，学生也可以在课后自行进入虚拟仿真软件，跟据课堂上老师所讲的步骤以及软件操作的自行提示（设备编号、操作类型）进行课后反复练习熟悉，这样既节省了人力，也可以根据不同学生学习进度不同的情况进行预习、复习、跟补学习，这就很好地解决了学生消化程度差距大的问题。

四、总结与展望

拟仿真教学系统帮助学生实现了从知识学习到动手仿真学习的跨越，真正建立了“理论授课-虚拟仿真-实验室教学”的教学体系，极大地提高了参与者的积极性与交互性[5-6]。系统具有良好的交互能力，并能及时准确反馈出与真实实验相同的表现。除此之外该系统界面简单明了，易于操作，可扩展性强，将虚拟仿真系统应用于教学当中势必是未来教学的趋势所在，对虚拟教学的研究也会生生不息。

参考文献

[1]吴晓南.虚拟仿真在城市教学中的应用于实践[J].石油教育，2013，（5）：44-48.

[2]周建军.虚拟现实技术在医学教育中的应用[J].医学教育探索，2010，9（12）：1634-1636.

[3]姜学智.国内外虚拟现实技术的研究现状[N].辽宁工程技术大学学报，2004，23（2）：238-240.

[4]吴晓南.CNG三维仿真培训系统的研究与应用[J].投产与运行，2014，1（33）：65-68.

虚拟仿真技术的优势篇4

医学物理学是把物理学的原理和方法应用于人类疾病预防、诊断、治疗和保健的交叉学科。因学科的交叉性强，医学物理实验在普通物理实验实难于完成，而建设专门医学物理实验室存在诸多方面的困难。现代虚拟仿真技术的出现，为医学物理实验的开展提供了较好的条件。

一虚拟仿真技术在实验中的优势与特点

虚拟仿真实验是利用计算机仿真技术应用于物理实验教学的一种实验模式。物理实验中所呈现的实验环境和实验仪器都是通过计算机程序软件完全虚拟运行产生的，虽然完全虚拟，但却能通过虚拟的仿真操作，，获得物理实验的结果，、分析物理实验的结果。帮助学生更快速、有效、准确地揭示自然界的本质和规律。对一些复杂的、危险的、设备购置费用昂贵的实验，在课堂和普通实验室中无法实现实验，如医学物理中的核磁共振实验等一些实验。虚拟仿真实验模式更具有不可替代的独特的实验教学优势。虚拟仿真实验模式的主要特点与优势如下：

1、将改变以教师为中心的传授式教学模式

该模式通过教师指导性的虚拟实验设计和学生自主学习活动的设计，可充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用。虚拟仿真技术可增强学生在学习活动中的思考和创新。虚拟现实技术作为一种认知技术，它不仅使学生能够有效地通过观察提出假想，而且，虚拟仿真技术提供的优良的交互性使实验教学系统能够为学生提供必要的反馈，学生成才可自主地、个性化地实现。学生可以通过屏幕提示逐步思考、选择，探索物理现象的本质，大大增强学生的理解力和掌握能力。

2、可更加构成开放性的教学环境。

它可以实现教材、方法、时间和空间等方面的开放性，使学生可以自行设计和选择实验方式，可提供给学生充分发挥想象力的空间；它可以设计以学生探索为主的模式，允许学生探索和建构虚拟环境，充分发挥学生的直觉思维能力、创造思维能力和实际的创造力。虚拟仿真实验可以通过验证型、测试型、设计型、纠错型和创新型等不同形式的训练，培养学生的分析、应用能力和创新能力。

3、可使教学内容更加丰富

虚拟仿真实验可突破时空限制，恰如其分地演示一些复杂、抽象、远离人们日常生活经验、不便直接观察的自然过程和现象，全方位、多角度地展示科学内涵。这将有利于学生进行扩散思维，有利于学生将已有知识向新知识学习迁移。利用虚拟仿真技术可让学生学习一些实际中具有时间性、可变性、距离性、抽象性且用别的方法很难观察和验证的各种物理现象，使那些抽象、枯燥、难懂的学习内容以生动形象的形式表现出来，可大大增强学生的理解力和掌握能力。虚拟仿真物理实验教学可提高实验过程的可重复性、实验结果的可鉴别性，以及减小技术水平差异带来的影响，能让更多的同学完成高水准的物理实验，对提升实验教学质量将起到促进作用。

4、有利于改进教学方式和手段

教师可通过身临其境的和自主控制的人机交互，由视觉、听觉、触觉获取“外界”的反应，开展启发式教学；学生可通过自我组织、制定并执行实验计划，进行自我评价，开展适应式学习。运用虚拟现实技术，通过刺激学生的视觉、听觉神经，调动学生的学习积极性和主动性，提高教学效果。

5、能克服新技术更新对实验仪器的淘汰

虚拟仿真实验模式可以克服实验室器件品种、规格和数量不足和仪器损坏的困难，又可以在节约大量昂贵的实验仪器费用的前提下，重复使用并时常更新实验“仪器”。运用虚拟仿真技术，可以将现代科学研究与发展的最新技术所产生的大量教学信息，直接地表现出来，展示于学生眼前，便于学生了解和掌握。现代物理理论的发展使得通常的实验仪器、实验方法远远无法满足现代物理理论的要求，随着现代物理理论日益抽象的内容和形式的多样化，这种变化趋势无疑会越来越大，而虚拟仪器将能弥补其不足。

6、有利于提高实验效率与效果

传统实验模式是在实际的操作中完成物理实验，但在探索性实验中由于需要较长时间的试做过程，学生必须通过在不同的实验条件下，采集与处理足量的数据资料，才有可能在比较与分析的基础上归纳出适当的规律形式。其实际效果是制约了实验教学在时空环境和选题内容上的开放性。而学生凭借现代虚拟仿真技术，在计算机上就能快速地完成该种物理实验，减少了大量枯燥的需要反复进行的步骤雷同的操作，不仅可以提高教学实验测量与显示的精度，而且还将大大节省在此环节上所消耗的时间，学生得以有更多机会去关注与实验任务密切相关的探索性设计问题。同时，它又能解决实验室开放的整体安排发生冲突的问题。

7、可实现实验的远程教学

虚拟仿真物理实验教学，可安装在远程服务器上的网络版本，学生可以利用自己适合的时间在本地计算机上完成实验过程。虚拟仿真实验更易实现基于网络的远程实验模式，教师可实现远程教学与答疑。这种实验教学，一方面可以通过B/S模式架构因特网上仿真物理实验的动态网页，实现多名异地学生同时在线实验，其新颖的实验方式也极易唤起学生的合作学习兴趣；另一方面可以搭建诸如BBS、在线答疑等形式的师生之间或学生之间互动的平台，这个网络平台将便于彼此之间交流实验中的问题与体会，增强合作学习的时空开放性，有利于团队合作精神的培养和实验教学目标的实现。通过局域网实现交互式远程教学，高水平的名师由一校“独占”资源变为多校“共享”，促进了物理实验教学水平的普遍提高。

二虚拟仿真技术在医学物理实验中应探讨的几个问题

虚拟仿真技术是近些年才应用于教育教学，与传统的教学方法和理念相比，在观念和理念都需改变。在目前虚拟仿真技术在医学物理实验的应用过程中，还有以下一些问题亟待解决。

1、虚拟仿真医学物理实验软件的开发

虚拟仿真实验要应用于医学物理实验教学，首先必须要开发一套实验的虚拟仿真的应用软件，该应用软件应能体现某个物理理论与物理现象，反映实验与理论的内在联系。虚拟仿真实验教学可以借助于计算机虚拟仿真软件呈现实验仪器与实验场景，交互式地向学生展示实验设备的外观与内部工作过程，使物理实验现象呈现在学生面前，从而得到更好的效果。

2、教师要转变教学观念

虚拟仿真实验教学将会极大地促使教学观念发生变化，从以教师为中心的授课形式改变为以学生为中心的个性化教学、合作化教学；学生由“要我学”转变为“我要学”，变“被动听讲”为“主动学习”，由传统“教材控制”转变为“学习者控制”，在虚拟现实环境中主动参与、自我探究来构建知识结构。

3、对教师业务水平要求较高

虚拟仿真实验教学要很好实施，必须提高教师的业务水平与能力。教师必需要掌握虚拟仿真技术与现代化教学手段；设计性好虚拟仿真形式的物理实验，探索对学生的虚拟仿真实验监控、引导和及时掌握完成情况的方法；研究对学生进行虚拟仿真形式的物理实验的水平和能力的评价和考核方式，尤其是对实验中的创新性能力如何评定成绩等。因此，新型的虚拟仿真实验教学的考核方法与指标也是一个需要研究的课题。

三发何在医学物理实验教学中制作虚拟仿真实验

我校是一所卫生类职业学校，学校没有设置普通物理实验室，在医学物理实验教学中，只能通过虚拟仿真技术来实现实验。如在讲授透镜成像的实验时我通过FLASH制做了透镜成像小实验，如图1，学生虽然没有通过实际镜片成像，但以很直观地了解了透镜的成像特性。除了自已制作简单的物理小实验的同时，我也利用《仿真物理实验室》来设置物理实验。通过《仿真物理实验室》让物理实验教学变的轻松简单。

虚拟仿真技术的优势篇5

关键词：实验教学；虚拟仿真；网络工程；多元协同；虚实互动

实验教学作为学生实践能力和创新能力培养的重要载体，需要有相应的实验教学平台作为支撑。传统的实验教学平台采用实体形式，以物理空间中的实体设备、器件和材料为实验对象或载体，具有真实、直观、直接的优点，但存在更新运维成本高、规模与复杂度受限、可扩展性差、开放共享难等不足。虚拟仿真实验教学综合运用信息与通信技术，在信息空间中构建高度仿真的实验操作环境和实验对象，提供类似于实体实验教学的体验与效果，具有近似、抽象和间接的特点，并在可视性、交互性、安全性、可扩展性与可共享性等方面具备优势，是对实体实验教学的有益补充与完善。

一、虚拟仿真实验教学中心建设需要解决的关键问题

作为专业人才培养的重要教学保障和优质实验教学资源共享的主要载体，虚拟仿真实验教学中心建设不能简单停留在对实体实验教学项目的信息化再现或资源堆砌，必须思考并解决以下六方面的关键问题。

第一，建设理念。涉及虚拟仿真实验教学中心的基本指导思想、建设目标、服务面向，以及在专业人才培养中所应承担的角色或发挥的作用。

第二，建设内涵。与指导思想、建设目标与服务面向相适应，涉及虚拟仿真实验教学中心建设的教育教学品质与特色，例如是以基础研究与教学为特色，还是以工程研发或工程应用教学为特色。

第三，建设主线。涉及虚拟仿真实验教学中心建设的核心线索或体系，需要系统而有效地组织有关的实验教学资源，以满足中心的服务功能与特色。

第四，建设方法与途径。通过什么样的方法与途径实施虚拟仿真实验教学中心建设，是院校单独建设，还是校内外协同；是自主开发，还是购买服务，抑或是多方面结合。

第五，使用模式。如何将虚拟仿真实验教学中心资源运用于课内外教学，其与实体实验之间是什么关系，如何发挥各自的优势与长处，以提高实验教学的实效。

第六，开放共享机制。虚拟仿真实验教学中心如何实现优质实验教学服务的开放共享，包括服务的对象与范围、策略与机制以及服务能力等。

二、面向工程应用型人才培养的虚拟仿真实验教学中心建设思路

作为地方本科院校，温州大学网络工程专业以培养工程应用型人才为目标。为此，针对前述六大关键问题，我们提出了“学生发展为中心、工程应用为特色、能力培养为导向、多元协同为抓手、虚实互动增成效、开放共享促辐射”的基本建设思路。

（1）学生发展为中心，解决建设理念问题。服务于网络工程专业工程应用型人才培养目标，作为该专业实践教学平台的重要组成部分，虚拟仿真实验教学中心立足学生创新精神、综合素质与实践能力的协调发展，支撑问题分析、问题研究、解决方案设计以及现代工具使用等相关毕业要求与培养标准的达成，并促进学生的自主性学习与个性化学习。

（2）工程用为特色，解决建设内涵问题。虚拟仿真实验教学中心建设内涵与品质必须和网络工程专业工程应用型人才的培养目标与特色相契合，并着重在三个层面上予以把握：一是教学内容有效覆盖网络工程生命周期的主要应用环节，包括规划与设计、部署与开发、运行与维护等；二是实验平全支持当前主流的网络设备厂商及其产品，与业界主流网络技术及其应用无缝对接；三是综合性、设计性和创新性虚拟仿真实验教学项目都来源于网络工程实际问题或相关项目案例。

（3）能力培养为导向，解决建设主线问题。改变传统的以课程为核心的教学组织框架，体现以能力为导向，围绕工程实践能力、工程设计能力与工程创新能力培养，针对递进性的分级能力培养目标，对虚拟仿真实验教学资源在实现技术、方式和手段等方面进行系统而精细地设计与开发。

（4）多元协同为抓手，解决建设方法与途径问题。为了落实能力培养核心与工程应用特色，依托高校与企业、教学与科研、教学研究与教学实践的多元协同，建立由教师、研究人员与工程师组成的专业化团队，融合虚拟仿真实验教学相关的教育、科技与工程优质资源，深度协作致力于虚拟仿真中心的开发与建设。

（5）虚实互动增成效，解决使用模式问题。充分发挥虚拟仿真实验教学与实体实验教学各自的优势，改革单纯基于实体实验教学资源的传统模式，结合分级能力培养目标，构建与实施虚拟实体高度互补、线上线下有机互动的新型实验教学模式，贯穿课内课外的各项教学活动，全面提高实验教学效果。

（6）开放共享促辐射，解决推广机制问题。建立管理服务与技术服务的“双轮驱动”机制，促进虚拟仿真中心的开放共享。在管理服务方面，面向兄弟院校、业界企业的团体与个人用户提供“LabasaService”形态的虚拟仿真实验教学云计算服务，为兄弟院校提供以全面降低使用门槛在技术服务方面，利用先进的虚拟数据中心网络技术提供安全、稳健、灵活的虚拟仿真实验教学服务，充分保障虚拟仿真实验教学服务的品质。

三、网络工程部级虚拟仿真实验教学中心建设实践

依据上述基本建设思路，温州大学网络工程部级虚拟仿真实验教学中心主要进行了以下建设实践。

1.能力培养为导向的虚拟仿真实验教学体系

以“专业基本技能一综合实践能力一工程实践能力一工程设计/创新能力”的递进式模型为主线，围绕综合分析和解决复杂网络工程问题的能力进行了虚拟仿真实验教学体系建设，如下表所示。

其中，专业基本技能培养阶段的虚拟仿真实验以演示认知型、分析验证型以及基础操作型等形式为主，以对少量技能点的认知或理解为教学目标，以可视性、交互性表现突出的软件仿真技术为主要实现途径，网络工程问题复杂度低；综合实践能力培养阶段的虚拟仿真实验以综合训练型为主，以对数个领域的大量技能点的整体掌握为教学目标，以仿真程度高的硬件虚拟技术为主要实现途径，网络工程问题复杂度较高；工程实践能力培养阶段的虚拟仿真实验以工程演练型为主，以掌握真实网络工程项目的部署与实施、测试与验证为主要教学目标，以仿真程度高的硬件虚拟技术为主要实现途径，网络工程问题复杂度高；工程设计/创新能力培养阶段的虚拟仿真实验以创新设计型为主，以掌握真实网络工程项目的规划、设计与开发为主要教学目标，结合软件仿真技术与硬件虚拟技术实现，网络工程问题复杂度最高。

2.工程应用为特色的虚拟仿真实验教学项目库

在虚拟仿真实验教学项目库的建设中，主要通过以下三种途径实现工程应用内涵与特色。

（1）虚拟仿真实验教学项目的技术与产品覆盖面接轨当前网络工程行业的热点应用领域与主流产品。包括网络互连、网络安全、无线局域网、协作网络、数据中心网络、运营商网络等，支持对这些领域各主流厂商设备的软件仿真或硬件虚拟。

（2）虚拟仿真实验教学项目的能力点定位与设计源于网络工程应用的实际需要，根据当前网络工程生命周期各阶段对工程能力要求的分布，对实验教学内容进行细致的梳理与筛选。每门课程精选出若干能力点，并依据规划与设计、部署与开发、测试与验证、运行与维护等不同阶段内能力点之间的关联性，有针对性地设计虚拟仿真实验教学项目的能力点组合方案。

（3）在虚拟仿真实验教学内容的组织与设计上，以能力点目标组合方案为出发点，以网络工程案例为背景素材，以实际需求和工程问题为导向，进行虚拟仿真实验教学项目的设计，保障其真实性、时效性以及针对性。网络工程案例主要来源于合作企业工程师参与或主持的工程项目，经过有丰富经验的工程师根据分级能力目标对复杂网络工程问题的分解、梳理与萃取。

当前，虚拟仿真中心建成的306个实验教学项目对应于分级能力培养目标的项目数量比例大致为4：4：1：1，其中直接来源于实际网络工程案例合计占总数的一半以上。

3.多元协同的虚拟仿真实验教学中心开发与建设方式

多元协同的开发与建设方式体现在三个方面，即高校与企业协同、教学与科研协同、教学研究与教学实践协同。

首先，通过与两家业界领军企业（思科系统与思博伦通信）的校企协同，在技术层面获得了网络功能虚拟化的授权，解决了对网络系统进行高度虚拟和仿真的核心技术难题，同时获得了工程师的加盟，增强了开发与建设队伍的整体技术实力；在资源层面得到了企业一线工程师队伍的宝贵经验，解决了虚拟仿真实验教学项目案例主要来源的关键问题；在管理层面借鉴了企业在线实验室开放与管理模式，解决了虚拟仿真实验教学服务的安全性和稳健性问题。

其次，充分利用高校教师队伍教学与科研并举的优势，依托教学与科研协同实现了科研反哺虚拟仿真实验教学。一是通过学生课外科技与创新活动等形式，将科研成果直接或间接转化成虚拟仿真实验教学项目，此类项目占总数近14%；二是在虚拟仿真中心的开发与建设中，转化了许多虚拟化与云计算领域的科研成果，到目前为止直接实施应用的发明专利共有6项，主题涉及网络服务质量、虚拟机资源配置以及云计算调度等。

最后，依托教学研究与教学实践的协同解决了虚拟仿真中心建设各个层面的多个关键理论问题。例如，针对虚拟仿真中心硬件平台的建设，先后依托两项浙江省提升地方高校办学水平专项资金项目开展了主题为“多租户虚拟数据中心网络建设”的研究；针对虚拟仿真中心软件平台的建设，依托浙江省高校实验室工作研究重点项目开展了主题为“‘实验教学即服务’的云计算模式构建”的研究；针对虚拟仿真实验教学的应用，依托浙江省高等教育课堂教学改革项目开展了主题为“依托虚拟仿真实验教学平台的混合式实践教学模式探索”的课题研究；针对校企合作开发与建设虚拟仿真中心的机制，依托浙江省高等教育教学改革项目开展了主题为“基于企业生态系统的分布式工程实践教育中心建设模式探索与实践”的课题研究。

4.虚实互动的实验教学资源使用模式

相对于传统的网络工程实体实验教学，网络工程虚拟仿真实验教学在以下方面具有明显的优势，对实体实验教学起到补足与增强作用。

首先，弥补了实体实验教学在开放时间、地点和方式上的不足，实现在任意安装有浏览器的终端设备上随时随地访问虚拟仿真实验教学资源以及实体实验教学资源进行练习，为自主性学习和个性化提供充分的保障。

其次，克服实体实验教学可见性与交互性差的弱点，实现对网络协议和网络系统工作原理的交互式可视化呈现，促进对基本技能点的J知、理解与掌握。

再次，克服实体实验教学在拓扑规模、网络特性以及管理便捷性等方面的局限，以低成本构建特性更丰富、结构更复杂的虚拟仿真实验教学环境，进而实现简捷高效的连接与配置管理，提高综合性实践教学的品质。

最后，克服实体实验教学由于成本因素而明显滞后于工程应用发展水平的局限，支持跨厂商、多系列高端网络设备，支持对复杂网络系统连接与配置的多视角可视化交互管理，用于在专业实习或毕业设计环节中对实际复杂网络工程项目进行快速概念验证。

为充分发挥虚拟仿真实验教学在支撑实践能力培养目标的不同维度上的优势，结合能力分级目标的特点，依据两者之间的内在逻辑关系，可以将实验教学资源的组合使用模式分为四种：虚辅实主、虚实并举、虚主实辅以及纯虚拟仿真。

（1）虚辅实主模式。利用上述第一与第二项优势，适用于专业基本技能培养阶段。虚拟仿真实验教学项目是对实体实验教学项目的近似仿真，虚拟仿真实验平台用于课前预习以及课后练习，而在课堂中使用实体实验平台与虚拟仿真实验相互印证。

（2）虚实并举模式。利用上述第一与第三项优势，适用于综合实践能力培养阶段。虚拟仿真实验教学主要面向开放实验项目、学生科技创新项目、专业技能竞赛等课外教育活动，而实体实验教学面向日常课堂。

（3）虚主实辅模式。利用上述第一与第三项优势，适用于工程实践能力培养阶段。虚拟仿真实验平台用于前期耗时较长、不依赖于实体设备的建模与部署环节，实体实验平台用于后期耗时较短、依赖于实体设备的验证与测试环节。

（4）纯虚拟仿真模式。利用上述第一与第四项优势，适用于工程设计/创新能力培养阶段。学生在进入企业学习阶段后，用于大规模复杂网络工程解决方案的概念验证，包括规划与设计、建模与开发，用于新建网络解决方案的展示、客户网络割接方案的预演以及客户网络故障排错方案的验证等。

当前，虚拟仿真中心所有实验教学项目覆盖10门专业课程、5门综合实践课程、4大类课外教育活动以及专业实习与毕业设计，时间跨度从大二下到大四。从整体人才培养过程来看，随着专业教育阶段的逐步深入，实践能力培养目标逐步提升，所涉及的工程问题复杂度随之提升，对实验教学平台支持能力的要求越来越高。相应地，所依托的实验教学环境也由以实体中心为主逐渐演变为虚实结合，最终过渡到以虚拟仿真中心为主。

5.虚拟仿真实验教学开放共享的实现与推广

虚拟仿真中心对外开放共享提供虚拟仿真实验教学服务的内涵包括管理服务与技术服务两个方面。在管理服务方面，使用高级服务调度引擎将所有虚拟仿真实验教学资源整合起来，以“实验教学即服务”（LabasaService，LaaS）的形态统一对外提供开放共享。此外，对于兄弟院校与行业企业等团体用户，为其提供专有的管理门户，便于自我管理。在技术服务方面，构建了安全、健壮、高效、可扩展的技术平台架构。其中，软件仿真前端提供可视化的实验教学体验；而硬件虚拟后台创建虚拟仿真网络的运行实例并提供远程配置与管理手段，而云监控与管理、云备份与安全提供充分的服务质量保障。

虚拟仿真技术的优势篇6

目前，我国很多高校大学生毕业后都很难找到工作，根本原因不是人才过剩，是供需失衡造成的。毕业生无法满足市场对人才的需求，这是由于高校对人才的培养已经无法跟上时展的脚步。面对这一现状，我国教育部调整了教育策略，提出要加快现代化教育体系的建立，加强普通高校向实用性高校的转变。要想使学生成为技术型人才，实践教学是不可或缺的重要环节。地方院校，特别是民办高等院校，通过对我国传统教育的反思和教育新模式的不断摸索，逐步形成了注重学生创新能力和应用能力的实践教学模式。文章根据我国地方高校的市场营销专业教学实践中存在的各种问题进行逐一分析，并提出将虚拟仿真技术应用到市场营销教学中的策略。

1虚拟仿真技术

虚拟仿真（VirtualReality）又被称之为“模拟技术”，通过虚拟系统模仿真实系统的一项技术，也就是说，虚拟仿真技术可以通过计算机等媒介感受虚拟世界。随着科学技术的日益成熟，人们逐渐意识到虚拟仿真技术在教学中的应用价值，虚拟仿真实训就是在科学研究和实践创新中采用分布式信息通信技术实现远程协作的一种电子实训平台，在实际教学中，通过多媒体辅助器材，使用仿真软件，建立真实的教学平台。通过虚拟仿真软件模拟真实操作，不仅能够有效提高教研工作效率，还能提高教学效率。目前，我国大部分高校根据自身教学需求，建立虚拟仿真训练室，通过情景教学、人机互动等虚拟体验，增强学生的学习兴趣，从而使教学质量得以提升。

2虚拟仿真技术在市场营销实训中的有效性

21有助于理论和实践的结合

在市场营销实际训练中，使用虚拟仿真技术，具有很强的实践应用价值，学生可以在自由、逼真、专业的环境下感受教学氛围，从而更加形象、直观地理解市场营销理论知识，通过对抽象理论知识的加深理解，能够更好地将所学知识运用到实际操作中，这样能够使自己的专业技能得到有效增强。

22有助于学生参与市场营销的全过程

将虚拟仿真技术应用到市场营销实际练习中，可以?学生充分体验市场营销的全过程，包括产品研发、产品改革、市场调研、数据分析、市场测试、产品定价、促销策略、广告投入、售后服务、资金管理、市场推广等各个流程。虚拟仿真技术可以将市场营销中的营销方式显现出来，让学生在参与演练过程中体会到销售本质。教师在使用虚拟仿真技术过程中，应鼓励学生多次尝试，让学生根据自身情况，有针对性地练习自己的薄弱环节，这样可以帮助学生从错误的思维模式中解放出来，从而找到最合理的解决方针。

23有助于节省实训的时间和成本

在市场营销虚拟案例中巧妙设置现实操作技术，可以打破时间与空间对实际训练的限制，从而将一个企业需要长时间总结的经验在短时间内呈现在学生面前。相较于传统的实际情境教学而言，在虚拟环境下，学生的训练空间得到有效提高，而且训练时间变得更加自由，学生根据自己的时间安排进行实际演练。并且，在虚拟仿真软件中，教师可以安排多名学生同时操作，或是安排学生单独多次操作，让学生的学习变得更加自由主动。通过虚拟练习，可以有效完成对市场营销技术型人才的培养。

24有助于调动学生的学习积极性

相比于传统的教学方式而言，通过虚拟仿真技术进行实际演练所获得的优势是前所未有的。在市场营销实际活动演练中，参加实际训练的学生可以通过虚拟任务，同时参与市场竞争，并探索能否与其他业务互相合作的可能性，从而形成新的竞争与合作关系。很多新鲜元素通过与市场营销相结合的方式，变得更加智能，交互性也更加突出，从而营造出一种更为人性化的学习氛围，让学生能够在更自由、更开放的氛围中实际演练市场营销环节。

3虚拟仿真技术在市场营销实训中的应用策略

31虚拟仿真实训教学课件的开发

在市场营销虚拟仿真实训课程开发过程中应遵循课程整体协同原则，实训课程体系建设要与目前课程教学内容相互结合，课程之间形成关联，倡导教学内容多维化、教学方式多样化、教学主体多元化，使学生的理论知识、实践技能以及素质培养等多方面协调发展，实现综合型、设计型、体验型课程开发的整体建设格局。

32虚拟仿真实训师资队伍的培养

市场营销虚拟仿真实训旨在让学生真实体验企业市场营销的环境，教师作用的发挥对实训的顺利开展至关重要。因此必须整合现有师资，构建一支独立的、相对稳定的实训师资队伍，保证实训教学工作的运行，同时要求教师团队成员中的教师不仅要具备丰富的教学经验，同时也要具有丰富的实践经验。

33虚拟仿真实训教育教学理念的创新

市场营销的实际训练教学观念应注重建立“以学为本，教师辅助”教学理念，将学生设置为“职业人”，让学生占据教学主导地位，教师通过市场规则、经营理念引导学生逐步参与到实际训练中来，并让学生学会承担岗位相应的风险与责任。在不同的实际训练环节，教学理念可以按照模拟岗位的不同做出相应调整，使角色定位变得更加具有多样性。在实际演练过程中，教师作为仿真训练的引导者，应重点提高学生的演练积极性，努力激起学生的参与热情。在实际训练的示范环节中，教师具有一定的权威性，目的是为了让学生的业务操作变得更加规范。在实际演练中，教师是监督者而不是指挥者，应倡导学生在“学中做、做中学”，引导学生主动解决遇到的问题，从而形成学习理念。在考评阶段，老师是发现者而不是评判者，倡导考评指标的多元化，积极发现和激发学生潜能，启发学生个性化成长。

34虚拟仿真实训教学内容的设计