物理模拟论文篇1

【关键词】虚拟实验；三维；实验教学

0引言

生物化学主要研究动、植物有机体的化学组成、分子结构和物质代谢过程。它是农业院校生物技术、生物科学、动物医学、动物科学、植物保护、食品科学等专业非常重要的专业基础课。生物化学是一门实践性非常强的学科，学生在学习过程中要理论联系实践，通过实验来验证理论知识和加深对理论知识的理解。通过生物化学实验的操作能够直接提高学生的动手能力和培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力。生物化学实验中需要用到实验设备和大量的化学试剂，其中很多试剂还具有毒性，经常接触都老师和学生的健康造成伤害。

虚拟仿真实验是指借助于多媒体技术和虚拟现实等技术在营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目。通过虚拟实验可以使学生提前熟悉了解实验原理、掌握实验过程和操作步骤、了解实验过程中可能出现的问题和解决方法[1-2]。通过生物化学虚拟仿真实验与真实实验操作相结合可以显著提高学生的学习兴趣和学习效果，对于学生掌握生物化学实验操作技能具有重要意义。

1生物化学虚拟实验现状

近年来，随着虚拟现实技术的发展，虚拟实验在实验教学中的应用也越来越广泛，涉及到多个专业和学科。国内外很多的高校、科研院所以及远程教育机构都积极地投入虚拟实验平台的构建，开展虚拟实验教学研究。目前教育部批准了两批共200个部级虚拟仿真教学实验中心，其中包括清华大学的数字化制造系统虚拟仿真实验教学中心；北京师范大学、郑州大学的化学虚拟仿真实验教学中心；浙江大学、山东大学、北京协和医学院、哈尔滨医科大学、南通大学、重庆医科大学等的医学虚拟仿真实验教学中心；东北师范大学、临沂大学的生物学虚拟仿真实验教学中心等。

关于生物化学虚拟仿真实验研究较少，没有完整的生物化学实验平台。只有生物化学专业教师自己开发的部分虚拟实验软件，如梁亦龙开发了虚拟PCR实验[3]；黄佳玲报道了采用Flash技术开发的聚丙烯酰胺凝胶电泳的虚拟实验[4]等，各高校和研究所都还没有部级的生物化学虚拟实验教学中心获得批准。

2生物化学虚拟实验开发基本过程

虚拟实验平台的开发一般可分为数字模型建立、制作交互程序和程序三个阶段。

2.1数字模型建立

首先要制作三维的数字模型。模型一般采用3DMax、Maya、Silo等三维建模软件制作。在建模时要根据真实仪器的数据建立模型，保证产品模型的尺寸比例协调和模型外观在视觉上的真实性；另外三维模型要尽量减少面数，删除冗余的点面，合并同类模型以降低模型的复杂程度，提高交互程序调用模型的速度。三维建好模型后，进行材质编辑和场景灯光设置。然后对模型进行渲染，使模型达到真实实验仪器的效果。还可以根据虚拟实验需要制作三维动画。

2.2交互程序设计

采用Unity3D、VRML、Virtools等虚拟现实开发软件进行交互程序设计。首先导入制作好的三维模型，创建虚拟实验场景。场景包括程序的界面、声音、文字、图片等；然后对实验仪器、药品等三维模型添加动作、事件等要素。其中动作包括模型的移动、旋转、缩放、切换视角等；事件包括模型对鼠标、键盘的响应等交互事件，当用户执行某个操作时，能够对该操作做出正确响应。

2.3程序

在完成虚拟仿真设置后，需要将程序生成可以独立运行的虚拟实验程序。一般可以生成单机的虚拟实验程序，也可以成为网络格式，使学生可以自己在电脑操作虚拟仿真实验，随时随地做实验、学习实验步骤。

3生物化学虚拟实验的优势和存在的问题

3.1虚拟实验存在的优势

虚拟实验教学在培养学生的实践能力、研究能力、创新能力和综合素质等方面有着其他教学环节所不能替代的独特作用。一个能够模拟真实实验的虚拟实验平台既能促进学生的学习兴趣，又能够让教学过程从课堂得到延伸。虚拟实验比单纯的文字、图像更加形象、生动、完整、便于理解和记忆，它模拟了真实实验环境，可以提高学生的学习兴趣和学习积极性；而且虚拟实验不受时间和空间的限制，可以自由学习，不受实验室、讲师约束，学生可根据自己的情况安排学习时间，随时随地的学习，有很大的灵活性；虚拟实验还突破了传统实验教学场地、材料和实验仪器的限制，可以大量学生同时进行虚拟实验，能够节约现实教学资源，共享教学设施，提高学生实践操作能力；对于一些危险性较高的实验或是不具备条件开展的实验，通过虚拟实验的学习可以使学生掌握这些实验的基本内容。

3.2虚拟实验存在的问题

因为生物化学和虚拟现实技术是两个完全不同的专业领域，两个不同专业人员合作才能开发出真实、实用的虚拟实验软件。软件设计必须要符合真实实验的过程，还要有原理讲解和步骤说明，这需要生物化学教师把握；而软件的开发还要考虑学生使用该软件的能力，操作要简便。如何促进生物化学专业教师和多媒体开发专业人员交流合作，共同开发实验软件是目前需要解决的问题。

4总结

虚拟仿真实验的开发将能够有效缓解学校在经费、实验室、仪器等方面的不足和困难，而且利用网络进行虚拟实验教学可以突破传统实验对时空的限制，无论是学生还是教师，都可以自由、随时随地上网进入虚拟实验室，进行操作仪器、实验学习，有助于提高实验教学质量和学生学习的积极性和主动性，网上虚拟实验室的开发与应用将会对实验教学改革产生重大的影响。

【参考文献】

[1]李彩虹，丁航，邱文峰，等.虚拟现实技术在医学生物化学实验教学中的应用策略研究[J].中国教育技术装备，2013（06）：126-127.

[2]张丽娟，古同男.虚拟网络实验室带动生物化学教学模式改革[J].实验室研究与探索，2015（05）：192-194.

物理模拟论文篇2

论文关键词：科学素养，计算机模拟，数据采集系统

1、引言

随着现代科技日益广泛应用于现代生活，提高公众的科学技素养已成为教育的重要摘要分为三方面内容：①科学技术的基本术语和概念；②科学技术活动的性质；③科学技术在社会和文化中的角色。根据对科学素养内涵的理解，科学素养包括科学精神、态度和价值观；科学知识、技能、方法和能力；科学行为与习惯。

2、财经类院校学生的科学素养培养

现代科技的发展与物理学的发展密不可分，物理学的进步为新技术的出现和改进提供了理论基础。物理学定律揭示了物质运动的规律，使人们在科技上运用这些定律成为可能，热力学与机械学的发展，推动了蒸汽机时代的工业革命；电磁学理论的建立与应用，推动了电力技术的发展等等。因此物理学与现代科技应成为财经类院校学生科学素养培养的重要内容。物理学与现代科技的学习应包括理论学习和实验教育两方面。

（1）理论学习。开设《物理学与现代科技》校际选修课程，编写适合财经类院校学生的《物理学与现代科技》教材，内容应包括物理学中的力学、热学、电磁学、光学等基础性、基本性的原理，并结合现代科学技术的应用，学习科学理论知识。

（2）实验教育。物理实验是推动科学技术发展的有力工具数据采集系统，很多科学技术的重大发明和发展，如无线电、现代核技术、超导技术等都是建立在实验基础之上的中国学术期刊网。通过对实验现象的观察、分析和对物理量的测量，学习物理实验知识，加深对物理学原理的理解，以及现代科技中的应用；培养与提高学生的科学实验能力、科学实验素养、理论联系实际和实事求是的科学作风、严肃认真的工作态度、主动研究的探索精神。

通过物理学与现代科技的理论与实验教育，引导学生掌握科学知识与物理原理，培养科学精神、科学态度，树立科学实验的思想，培养科学行为与习惯，提高科学素养。

3、物理学与现代科技的培养方法

《物理学与现代科技》可做为财经类院校学生提高科学素养培养的重要课程，本文将《物理学与现代科技》的培养分为三部分，如图1所示。

⑴结合现代科技应用讲解物理原理。根据现代科技的应用，阐述现代科技的物理学原理，做到理论联系实际。

⑵基于传感器的数据采集系统的实验方法。通过实验，学习传感器技术与数据采集技术，注重科学的实验过程，掌握科学的实验方法、学会数据分析等。

⑶基于Matlab的计算机模拟。在《物理学与现代科技》的理论与实践学习中，通过Matlab仿真物理现象、物理实验过程、物理概念，便于知识传授和理解。同时财经类院校学生在专业知识学习过程中，数学模型在社会科学的应用已相当普遍，通过物理学与现代科技的计算机模拟，了解自然科学方面数学模型的应用，结合专业知识，运用于社会科学的研究与应用，提高专业技能。

图1物理学与现代科技培养方法

4、基于传感器的数据采集器系统的实验方法

传感器技术2是新技术革命和信息社会的重要技术基础数据采集系统，是一门多学科交叉的现代科学技术，被公认为现代信息技术的源头。它已广泛应用于现代农业、工业和军事领域，以现代农业温室栽培技术为例，借助温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器等传感器控制温室内的温度、湿度、光照、喷灌量、通风等，保证农作物良好的生长条件。

数据采集器系统3又被称为数字化实验系统，是运用不同的传感器(如力，位移，声，电，磁等传感器)，采集实验所涉及到的物理量(模拟量或数字量)，然后通过接口将其转换为计算机可识别的数字量输入计算机，通过相应的软件对数据进行处理的一套系统。

4.1基于传感器的数据采集器系统介绍

本文基于传感器的数据采集系统的实验方法采用美国PASCO物理实验系统，它由以下三部分组成：

1、计算机接口：将传感器采集的物理量输入计算机；

2、传感器：利用先进的传感技术,采集物理实验中各种变化物理量数据；

3、配套软件：Datastudio软件是基于PC计算机的PASCO数据采集与处理系统的应用软件，主要有数据采集控制和数据处理两方面的应用。

4.2基于传感器的数据采集器系统的实验方法

以碰撞——冲量和动量实验为例，运动传感器采集碰撞过程中小车速度的改变量，进而算出碰撞前后动量的变化；力传感器采集碰撞过程中力的变化，并由DataStudio软件建立力对时间的积分，求出冲量。传感器的采样速率可根据实际情况设置，在碰撞过程中，因碰撞时间较短，需采集在碰撞过程中力的变化，可设置较高的采样率。在实验过程中，计算机接口采集外部传感器传送过来的物理量，由DataStudio软件显示碰撞过程中力与时间的变化、碰撞前后小车速度与时间的变化数据采集系统，并且DataStudio软件可完成基本的算术、统计运算，以及对实验数据做线性拟合、多项式拟合等。

通过直观的图形显示，以及高效的物理量采集，提高了学生完成科学实验的兴趣，加深学生对物理规律的理解，进而验证动量定理，实现了定性观察向定量分析的提升。

4.3基于传感器的数据采集器系统实验方法的特点

通过数据采集器系统的物理实验熟悉各种传感器在声、光、电等方面的应用,了解传感器技术与数据采集技术相结合在现代科技方面的应用，尤其是实时测量技术中的广泛应用。通过数据采集器的实验数据和图形，加深对科学原理的理解，激发科学原理的探究，有利于培养学生运用现代科技知识解决实际问题的能力。

5、基于MATLAB的计算机模拟

计算机模拟4是利用计算机建模和仿真技术来表现某些系统的结构和动态变化,提供一种可供体验和观测的状态中国学术期刊网。建立模拟的关键工作是建立被模拟对象的模型,然后用计算机程序描述此模型,通过运算产生输出。这些输出能够在一定程度上反映真实世界的行为。Matlab是一套高性能的数值计算和可视化软件，集数值运算、信号处理和图形显示于一体，已应用于信号分析、语音处理、控制工程、电子信息等领域。基于Matlab的计算机模拟，是运用Matlab获得模拟图形，对物理现象、物理过程、物理概念的计算机模拟，将物理学中定性的语言描述和抽象的数学表示为生动直观的界面。

刘群英5利用其可视化功能对电磁学实验现象进行计算机模拟，介绍了Matlab在静电场中的应用、Matlab在恒定电场中的应用——电阻法勘测矿藏时大地中的电流、Matlab在电磁场中的应用——两根截流长直导线的磁场。宋清6根据多普勒效应、磁场中电子的运动，弹跳球和多光束干涉等四个物理问题开发出计算机模拟实验。可见，基于MATLAB的计算机模拟已经在物理学的力学、电磁学、光学中得到了一定的应用。

以等量异号点电荷电场中电势分布为例，静电场中各点的电势是逐点变化的，但是场中有许多点的电势值是相等的，把这些电势值相等的各点连接起来所构成的曲面叫做等势面。电场中某点的电势梯度矢量，在方向上与电势在该点处空间变化率为最大的方面相同，在量值上等于沿该方向上的空间变化率，可采用Matlab进行计算机模拟可视化等视面、电场的方向和大小。

图2等量异号点电荷电场中电势分布

程序如下：

[x,y]=meshgrid(-2:0.1:2,-2:0.1:2);%以0.1为步长建立平面数据网格

z=1./sqrt((x-0.5).^2+y.^2+0.01)-1./sqrt((x+0.5).^2+y.^2+0.01);%写出电势表达式数据采集系统，电荷位置在[-0.5,0]和[0.5,0]处.

[px,py]=gradient(z);%求电势在x,y方向的梯度即电场强度

contour(x,y,z,[-12,-8,-5,-3,-1,-0.5,-0.1,0.1,0.5,1,3,5,8,12])%画出等势线

holdon%作图控制

quiver(x,y,px,py,'k')%是quiver是绘制点[x,y]处的矢量[px,py]，即画出各点上电场的大小和方向

利用计算机技术模拟物理学的现象和过程，实现抽象物理原理的可视化，尤其是将物理模型计算机模拟的方法应用于社会科学，建立数学模型，采用Matlab仿真,有助于加深对物理基本概念和基本原理的理解，激发学生对物理的兴趣，提高科学素养。。

6、结论

通过物理学与现代科技的学习，了解光学、力学、电磁学等物理学知识在现代科技中的应用，结合计算机模拟和数据采集技术，熟悉物理模型的建构和传感器的应用，提高物理学为基础的科学知识的理解程度，培养科学精神、科学行为，提高科学素养。

参考文献

[1]MillerJD.Scientificliteracy:Aconceptualandempiricalreview[J].Daedalus,1983,112(2):29-48.

[2]樊尚春，刘广玉．新型传感技术及应用[M]．北京：中国电力出版社，2005.

[3]吴肖，数据采集器系统在中学物理教学中的实践研究[D].广州：华南师范大学，2007

[4]徐一平等.计算机虚拟和模拟技术在护理实践教学中应用研究[J].护理研究，2008,22(3)：829-830.

[5]刘群英.Matlab在大学物理电磁学中的应用[J].渝西学院学报(自然科学版),2005,4(2):19-22.

[6]宋清.大学物理计算机模拟实验的MATLAB开发[J].高等函授学报（自然科学版）.2005,18(4)：5-8.

[7]程守洙等，普通物理学（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2002.

物理模拟论文篇3

燥，理论与实际存在较大脱节等问题，“沙盘模拟”教学方法能较好地改善物流教学中存在的这些问题。本文通过对该方法的必要性及具体运用模式的分析，希望为高职物流管理教学方法改革提供更新的思路。

关键词：沙盘模拟物流教学应用

1“沙盘模拟”的内涵

沙盘模拟源于战争中的沙盘模拟推演，是军事术语。沙盘模拟演练运用独特直观的教具，在模拟企业若干年的运营过程中，它所构造的经营环境是企业真实状况的微缩。参与者要分析企业的内外部环境，制定企业的总体战略，还要在融资、采购、生产、营销、财务等方面作出决策，与竞争者在顾客、价格、市场份额等方面进行竞争，除此之外，参与者还要时时掌控企业的财务状况，以防止企业的财务危机影响企业的生存。参与者可以在此虚拟过程中体会到企业实际的经营管理过程。

2“沙盘模拟”教学在高职物流教学应用中的必要性

2.1“沙盘模拟”教学可以让学生通过“参与中学习”来提高学习的能动性。高职院校教学提倡的是以应用型为主的教学，但很多高校像物流管理这种非理工类学科的教学模式仍然是以教师讲授为主，这种认知模式使得学生没法像理工类学生那样可以在实验室完成实践环节，理论知识不能实践，就很难融会贯通，掌握的效果也就大打折扣了，学生很难感受到知识的实际价值，从而缺乏学习积极性。而“沙盘模拟”教学是对企业经营过程的实战模拟，学生参与其中，可以运用所学的知识调查企业的内外部环境、给目标市场定位、分析竞争对手、合理融资和利用资金进行生产和销售等活动，在这个过程中学生可以实践自己所学的知识，培养正确的思维方式和管理理念，从而提高学习的积极性，变被动为主动。

2.2“沙盘模拟”教学可以让学生通过“做中学”提高实践和动手能力。通过亲身参与和体验，使学生有一种身临其境的感觉，真切地感受到理论知识如何在实践中应用，培养学生实践能力和动手能力。

2.3“沙盘模拟”教学可以让学生通过“在错误中成长”更好的把握方向和提高速度。高职院校学生由于社会经验较少，往往眼高手低，不能全面认识自己。通过沙盘模拟经营，那些痛苦的教训和失败的经历能令学生终身难忘，可以发现自身的优势和不足之处，在模拟中借助别人的长处，克服自身存在的缺点，还可以激励他们主动去拓展自己的知识面，提高个人综合能力，为以后的成长积累知识和经验。

2.4“沙盘模拟”教学可以让学生通过“在争吵中团结”培养学生的团队意识。沙盘模拟和现实的企业一样，成功与否的关键不在某个人，而在于整个团队。在模拟中，学生可以体会到团队协作的重要性，促使他们在企业的运营过程中，各司其职、各负其责、精诚合作，在讨论中进步，在争吵中团结。

3“沙盘模拟”教学法在物流专业中的具体运用

物流沙盘模拟作为高职院校教学改革当中的一种有效模式，结合教学计划的需要，可以从以下几个角度使用沙盘：

3.1入学专业认知教育。许多职业院校在新生入学初的时候会做相关的专业认知教育，而目前大都采取讲座的方式进行，但对于刚刚迈入大学校园的新生来讲，讲座的内容即抽象又乏味。如果能够结合沙盘进行讲解，学生能够较好的了解专业所需要的知识和技能，同时又生动有趣，学生更容易接受。

3.2物流理论知识的展示和说明。在物流理论知识学习中，有些知识点，例如像供应链、产品生命周期等使用传统的讲解方式比较枯燥，而物流沙盘模拟可以更加整体和直观的展示其内涵和知识的相关性。

3.3物流专业核心课程实训。物流沙盘模拟可以用于《物流与供应链管理》、《运输管理实务》、《采购管理实务》等课程的实训，通过理论和实践的结合，使学生能够更好的学习和综合运用所学的知识。

3.4物流沙盘模拟大赛。物流沙盘模拟大赛是针对企业的背景资料，让参赛学生通过分角色扮演，分别担任总裁、生产总监、采购总监、财务总监、运输总监、营销总监等职位来模拟一个物流企业的经营。综合运用所学的管理、财务、物流等知识，通过“学生为主体参与、沙盘为载体、模拟运营为模式、对抗演练为手段、教师评析为辅、学生感悟做总结”等一系列的实验环节，将理论与实践融为一体、集角色扮演与岗位体验于一身。使学生更好的学习和运用知识，充分发挥以赛促教、以赛促学的作用，同时还能为学校争光和提高学生学习的积极性。

4物流沙盘模拟教学中应该注意的问题

4.1“物流沙盘模拟”实训教师的培养。物流沙盘模拟是一种新颖而特殊的教学模式，如果教师没有丰富的授课经验和深厚的实战经验，会很难把握教学的重点，授课的效果也就往往流于“做游戏”。丰富的授课经验可以让教师利用沙盘模拟把教学的重点合理地体现在沙盘教学中，这样才能更好的引导学生在“参与中学习”，而实战经验可以让教师指导学生在“错误中成长”。在这种课程中，教师突破了传统的“传道授业解惑”的角色，变为在不同的阶段扮演策划员、教练、顾问、分析员、引导员、观察员的角色。

4.2需要充分的课前准备。一方面，教师要对方案的设计、授课内容的深入讲解、授课重点的明晰、授课教具的调试等内容做精心的准备；另一方面学生在课前要预习沙盘的相关内容，课后要复习沙盘模拟时用到的相关知识。物流沙盘模拟了企业经营的全过程，在经营过程中需要实现采购、生产、运输、销售、财务管理的一体化，实现物流、资金流、信息流的协调统一。而想要实现这些需要学生综合运用经济学、财务管理、采购实务、运输实务、市场营销等多个学科的专业知识，通过物流沙盘模拟课程可以整合这些内容，将各科知识点相互联系起来。

4.3选择较好的物流沙盘教具。市场上物流沙盘教具较多，但是很多沙盘教具并不成熟，缺乏实践，存在很多不足之处，可能会对学生造成错误的引导。选择一个好的物流沙盘教具显得尤为重要，虽然成熟一些的沙盘教具价格相对贵一些，但物有所值，因此建议选一些像用友、金蝶等技术比较成熟公司软件。

4.4正确认识物流沙盘模拟教学法的局限性。物流沙盘模拟教学法虽然可以让学生“在参与中学习”、“做中学”、“在错误中成长”、“在争吵中团结”，具有较强的模拟性，但毕竟是模拟而非实战，因此还是要在模拟学习的基础上，联系实际，与校外企业合作，工学结合，积累更多的实战经验，不断充实自己，实现自身的价值。

5结束语

技能决定职位，知识决定高度。物流企业沙盘教学既可以缩短学生毕业后的“适用期”，又可以提升学生知识掌握的高度；既是产学研合作、工学相结合的具体体现，又是高校职业教育教学方法改革的具体内容。对于培养拥护党的基本路线，适应社会主义经济需要，德、智、体、美全面发展，具有良好的政治理论素质，具备系统的经济、管理、法律和计算机等方面的知识，掌握现代物流管理理论和岗位操作技术，熟悉国内外生产、流通中的物流业务的高端技能型专门人才有着重要的现实意义。

参考文献：

[1]钱廷仙.高职物流管理专业实践教学体系完善.中国市场，2008，

02.

[2]李定清.论高职教育实践教学体系的构建[J].重庆工商大学学报（社会科学版），2009，12.

[3]徐公仁.市场营销沙盘模拟教学法的应用分析[J].天津职业院校联合学报，2010，1（84）.

物理模拟论文篇4

[摘要]研究中针对地震波传播理论教学中公式多而繁杂、内容抽象等特点，提出了将数值模拟方法引入到“地震勘探原理”课程教学中来，将地震勘探的理论教学与数值模拟技术紧密结合在一起。通过采用数值模拟，可将一些抽象的地震波动力学和运动学传播理论进行直观、形象、动态的展示，激发学生的学习兴趣，调动学生的求知欲望，从而收到事半功倍的教学效果。

[

关键词]地震勘探；课程教学；数值模拟；地震波；传播理论；教学效果

[中图分类号]G424[文献标识码]A[文章编号]1674-893X(2014)05?0054?03

[收稿日期]2014-07-04；[修回日期]2014-09-27

[基金项目]湖南省普通高等学校教学改革研究项目(200910)；国家自然科学基金41004047；41274123)

[作者简介]张大洲(1979-)，男，甘肃榆中人，博士，中南大学地球科学与信息物理学院讲师，主要研究方向：地震波正反演.

地震勘探课程在应用地球物理学中是一门非常重要的课程。对于地震勘探课程的学习，一般可分为地震勘探原理和地震资料数据处理与解释两部分。地震勘探原理这门课程主要是学习地震勘探的基本理论、基本原理、野外数据采集工作方法等，为学习后续课程-地震资料处理与解释打下基础。地震勘探原理课程教学大纲要求学生必须掌握地震波动力学和运动学的基本概念、基本原理与分析方法，但是有关地震波动力学和运动学方面的内容公式较多，推导较繁，而且比较抽象，因此学生在学习的过程中普遍反映不容易理解，学习效果差。因此，如何提高地震勘探原理课程的学习效果是任课教师必须认真思考的问题[1]。本文针对“地震勘探原理”课程公式多、内容抽象等特点，结合我校应用地球物理的专业特色，探讨了在该课程课堂教学中使用数值模拟的方法来提高学生的学习兴趣，收到了较好的教学效果[2-4]。

一、地震波场数值模拟简介

地震波模拟是根据给定地下介质的结构模型和相应物理参数来模拟地震波的传播过程，从而研究地震波在地下介质中的传播规律。由于模拟过程中可直观、形象、动态地显示地震波动力学和运动学传播特征，非常容易调动学生的学习兴趣和求知欲望，可以收到事半功倍的教学效果。一般来说，地震波模拟可分为物理模拟和数值模拟两种方法。物理模拟是在实验室内将野外的地质构造和地质体按照一定的比例制作成物理模型，然后利用超声波或激光超声波等方法对野外地震勘探方法进行模拟；数值模拟就是利用有限差分、有限元等数值方法求解波动方程，从而获得已知模型的地震波传播。采用物理模拟方法存在费用高、选材困难等缺点，并且不适合于课堂理论教学；而数值模拟只需要一台较高计算速度的计算机就可全部解决问题，既简单方便，成本又低，且非常适合于课堂理论教学。

地震波场数值模拟方法主要有几何射线法和波动方程法。几何射线法也称为射线追踪法，其主要理论基础是，在高频近似条件下，地震波的主能量沿射线轨迹传播，即根据地震波的传播规律确定地震波在实际地层中传播的射线途径，并运用惠更斯原理和费马原理来重建射线路径，利用程函方程等计算射线的旅行时间。射线法的主要优点是概念明确、显示直观、运算方便、适应性强，缺点是旅行时的计算在一定程度上是近似的，特别是对复杂构造进行三维射线追踪时繁琐且误差较大。波动方程数值模拟方法是以弹性（粘弹性）理论及牛顿力学为基础的，求解双典型偏微分方程-波动方程为手段的一种数值模拟方法。这种方法不仅能保持地震波的运动学特征，而且还能保持地震波的动力学特征。根据地震波场数值模拟所采用的这两种不同方法的特点，我们在地震勘探原理课程讲授过程中采用波动方程弹性波数值模拟方法，这种方法的模拟结果可以使学生更好地了解地震波在传播过程中的运动学和动力学特征。目前用于波动方程数值模拟的方法主要有限差分法、有限元法、虚谱法等，在这些方法中有限差分法在计算精度、计算效率上都占有较大的优势，因此我们在数值模拟时采用了有限差分模拟方法[5]。

二、应用实例

地震波数值模拟在地震勘探原理课程教学中的应用比较广泛，在大部分的知识点讲解中都可采用数值模拟来对一些方法原理进行动态演示。在本文中主要通过两个知识点的应用来说明数值模拟方法在地震勘探原理课程教学中的效果。

（一）地震波的传播及界面处的反射、折射、透射和波形转换

在讲解地震波场的基本知识一节中，主要讲解地震波的传播特点，其中一些名词如波前、波后、球面波、平面波等，学生理解起来比较抽象，一些概念只能靠死记硬背。在讲解地震纵、横波的传播特点时，对于波在界面处发生的反射、透射、折射以及波形转换等，由于学生对波场的概念没有直观的认识，所以老师讲解起来也非常抽象和费力。在这种情况下，我们将数值模拟技术引入到课堂教学中，通过开发地震波场实时模拟软件，只需设置好模型和参数，软件将以动画的形式动态展示波场传播的全过程。

下面以两层介质为例进行说明：模型大小为600m×300m，网格大小为，时间采样间隔为。模型上层纵波波速为3000m/s，横波波速为1732m/s，密度为1.8g/cm3；下层纵波波速为4000m/s，横波波速为2300m/s，密度为2.0g/cm3。图1为两层介质模型波场传播快照（t=20～100ms），从图中可见，当t=20ms时纵波和横波以震源为中心向下传播，此时由于传播时间较短，P波（纵波）和S波（横波）在图上还不能完全分清楚。当t=40ms时，从图中可以看出，由于P波波速较快传播在前，S波在后，P、S波都是以震源为圆心的同心半圆。根据波场快照很容易让学生理解波前和波后的概念。当t=40ms时，从图1(d)中可以看出，P波到达界面后发生反射和透射，同时产生转换S波。当t=80ms时，从图1(g)中可以看出，此时S波到达分界面后也发生反射和透射，同时产生转换P波。在图1(h)中对于不同类型的地震波做了相应的标识，从图中可以看出对于两层介质中弹性波传播时波场也比较复杂，有直达P和S波、透射P和S波、反射P和S波、PS转换波和SP转换波。由于上述波场较为复杂，在学生认识波场特征时容易混淆，鉴于这种情况，我们对于数值模拟技术做了相应的改进，在模拟过程中对P波和S波进行了分离，图2为两层模型t=90ms时分离后的P波和S波波场快照，从图2中可以看出分离后的波场快照波场更加清晰，学生在认识波场传播特性时也会更加容易理解和掌握。

（二）瑞雷波传播特性

瑞雷波方法是近年来发展较为迅速的一种工程地球物理方法，在讲解瑞雷波传播特点时主要是通过其传播速度、能量衰减和频散特点等三个方面展开的。由于瑞雷波属于面波，与纵、横波所属的体波相比其传播特点有较大的差别。在瑞雷波传播特性这一节课程的讲解过程中，我们就充分运用了数值模拟方法[6]。图3为均匀半空间模型下利用数值模拟方法获得的t=260ms时瑞雷波波场传播快照，其中模型参数为：纵波速度Vp=1000ms，横波速度Vs=577m/s，密度ρ=2.0g/cm3。从图3中可以看出，瑞雷波沿地表传播，其传播速度和横波波速比较接近。从波场传播快照中计算可得瑞雷波的传播速度为Vr≈531m/s，而模型中已知的横波速度为Vs=577m/s，瑞雷波速度和横波速度两者相比为0.92倍。由于所给模型为泊松体，从理论上分析可知，瑞雷波传播速度和横波传播速度比值为0.92，这样通过数值模拟，就很容易将瑞雷波和横波的关系讲解清楚，学生理解起来非常方便。

而对于瑞雷波传播深度的知识点，从理论分析可知，瑞雷波的传播深度为一个波长且波的能量呈指数衰减。对于瑞雷波的这个性质，由于和体波传播特性差别较大，学生们理解起来存在一定的困难。我们通过数值模拟，从波场传播快照上就可以对这个问题给予清楚说明。从图3的快照中可以测量出瑞雷波在模型空间中的传播深度约为50m，在50m以下基本上看不到瑞雷波的存在，通过计算模拟时瑞雷波传播的最大波长为44.2m，这充分说明瑞雷波的传播深度为一个波长。为了说明瑞雷波能量呈指数衰减的问题，我们从波场快照上提取了一道瑞雷波数据并进行指数拟合，得到该模型瑞雷波的能量衰减公式为：，其拟合曲线如图4所示。从图中可见，在深度为44.2m处能量衰减到原来的0.8%，在22.1m（即半个主波长）处能量衰减到原来的7.9%。因此，对于瑞雷波用于工程地质勘察中，通常取二分之一波长为其有效勘探深度，就可以得到较合理的解释了。

参考文献：

[1]孙建国.浅论地球物理专业本科阶段的创新能力培养[J].中国大学教育，2011(10)：29-31.

[2]张娟霞，郭献章，周秀艳.数值试验在材料力学课程教学中的应用[J].高等建筑教育，2009，18(3)：128-130.

[3]刘鹏程.采取多种教学措施提高“油藏数值模拟”课程的教学效果[J].中国地质教育，2010(3)：114-116.

[4]黄成玉，刘德国.《电磁场与电磁波》课程教学的改革与创新[J].创新与创业教育，2012，3(2)：90-93.

[5]马在田，曹景忠，王家林，等.计算地球物理学概论[M].上海：同济大学出版社，1997：1-10.

物理模拟论文篇5

关键词：虚拟现实技术，网络会展，发展，展望

一、虚拟现实技术的概述

虚拟现实（VirtualReality，简称VR技术），又称灵境技术，是以浸没感、交互性和感知性为基本特征的计算机高级人机界面[1]。虚拟现实系统的核心设备仍然是计算机，即通过计算机图形构成的三维数字模型，以仿真的方式给用户创造一个实时反映实体对象变化与相互作用的三维虚拟世界，并通过头盔显示器(HMD)、数据手套等辅助传感设备，给用户提供一个观测与该虚拟世界交互的三维界面，使用者可以直接观察、操作、触摸、检测周围环境及事物的内在变化，并能够通过语言、手势等自然的方式与之进行实时交互，使人和计算机很好地融为一体”，给人一种身临其境”的逼真性，而且能够突破空间、时间以及其他客观限制，感受到真实世界中无法亲身经历的体验。

作为尖端科技，虚拟现实综合利用了计算机图形学、仿真技术、多媒体技术、人工智能技术、计算机网络技术、并行处理技术和传感技术的最新发展成果，是一种由计算机生成的高技术模拟系统。虚拟现实技术的应用前景十分广阔，已广泛应用于工业、模拟军事演习、工程、教育、医学、字化酒店、商品展示、娱乐等领域，也同样适用于网络会展。

二、虚拟现实技术在会展业中的应用现状

随着迅速发展的虚拟现实技术与计算机多媒体展示技术的结合，在展览方面也不断涌现出一些结合虚拟现实技术的网络会展。如今国外的虚拟会展业已经十分成熟，如著名的德国汉诺威展，在网络上运用虚拟现实技术建立三维立体的展示系统；国外一些城市宣传也开始采用虚拟现实技术，如网上新加坡、虚拟庞贝古城、虚拟巴黎圣母院等，运用三维虚拟现实技术展示一些有价值的文物、展品和三维场景，使用户能够通过Internet远程连接去体验。

国内的虚拟会展目前还基本属于界面包装，主要通过二维平面静态地网页展示，如中国茶叶博览会，采用虚拟现实技术对茶具和茶文化进行网上浏览，还有虚拟现实环球网站（www．vwww．com）利用虚拟现实技术进行网上展销；再如武汉国际机电博览会，采用网上虚拟武博会和武博会同期开幕，未到展会现场的客户通过点击该网站，就可像亲赴现场一样，可在场馆内每一个展位前流连，任意观看各种产品，了解它们的性能和用途，甚至突破实际参观过程中的限制，深入了解展品的内部结构，浏览武博会的即时信息。

虚拟展览系统按其表现形式可分为三类：①运用图文声像以及环视图展示物品和场景。这类系统因表现形式的局限，不能更生动、更全面的展示。②单纯的三维场景展示，用户可以随意漫游，但只提供展览会的表面形式，不提供展览内容与展览场景的关联。③既提供三维场景，也提供实际展览内容，并与三维场景结合在一起[3]。

三、基于虚拟现实技术的网络会展发展的展望

在综合考虑现有技术条件及未来虚拟现实技术发展前景的情况下，网络会展的发展将会呈现出两种模式，即现阶段的实物会展+网络会展+电子商务模式和未来的实物会展+网络会展模式，具体理念如下：

（一）实物会展+网络会展+电子商务模式

网络会展作为会展业一种新的发展形势，有着广阔的发展前景。但目前网络会展还只是实物会展的补充和配角，网络会展只有作为实体展览的辅助，才能逐渐地被人们认识而发展起来。免费论文，虚拟现实技术。就目前情况而言，线上展会和线下展会二者可相互补充，二者有机融合会相得益彰的。当然双方会有部分重叠，但不可轻言取代，否则就是昏了头了，若干年后或许会的，但至少目前不会。因此，我们不能夸大网络技术的作用，基于传统会展的传统优势，传统会展仍然起着主导作用。免费论文，虚拟现实技术。同时，随着会展业的蓬勃发展，促进了电子商务技术向会展业的渗透，在某种程度上弥补了网络会展技术的不足，促进着网络会展的发展。

总之，在目前甚至今后相当长的一段时间内，我国会展将遵循实物会展+网络会展+电子商务模式，即充分利用电子商务技术大力发展网络会展，实物会展和网络会展并举，实物会展结束后，网络会展作为实物会展的延伸和补充，继续实行永不落幕的会展”，并不断更新、丰富和完善，使实物会展和网络会展相互促进，共同发展壮大。

（二）实物会展+网络会展模式

由于网络展会的模式模糊和传统展会的主导地位，中国会展业进入网络时代还有很长的一段路要走。但从长远来看，网上会展前景不可限量，随着虚拟现实技术的进一步发展，必将成为现代展览业的重要组成部分，必将代替部分实物会展，从而实现实物会展和网络会展并存的局面，这是一种必然的趋势。免费论文，虚拟现实技术。免费论文，虚拟现实技术。因为网上会展有不受时空限制、节省展览交易成本等优势，很多商品和服务都适合在网上进行展览和销售。如网络图书展就有绝对优势，因为图书没有过多的质地的要求、尺寸的要求，在网上看到的这本书和书店买到的书几乎没有差别。另外，从目前网络交易的商品清单看，网络交易的对象正从数码产品迅速扩展到服装、电器、日用品、玩具、个人护理品等众多产品，而这些产品正是我国制造的优势所在，也是目前办展频率最高的产品。免费论文，虚拟现实技术。这些产品将来都可以作为网络会展展示的对象，市场前景好。免费论文，虚拟现实技术。

此外，会展业的发展与土地资源供给瓶颈的矛盾已见端倪。政府不可能无止境的耗费大量土地进行场馆建设，同时场馆建设投入大、周期长、风险大，而在互联网上建立虚拟展馆，举办网络展览却可以节省大量时间和金钱，大大提高展会的效益。可见，我们既要看到目前实物会展的优势，也要前瞻性的看到网络会展的优势，尤其是网络会展的后发优势和趋势，为大力发展网络会展，共创低碳会展经济做好一切准备。

参考文献

[1]刘伟.基于虚拟现实技术的企业展项的设计[J].现代电子技术，2009（24）：49.

[2]许亚丹，王野.网络会展的传播与经济比较[J].当代传播，2006（5）：66.

[3]顾林，刘连芳，高伟峰，苏继坡.基于虚拟实现的展览平台的研究与实现[J].计算机应用研究,2005(10)：202.

物理模拟论文篇6

关键词：云桌面；创新模式；互动网络；虚拟技术

中图分类号：TP313文献标识码：A文章编号：2095-1302（2013）10-0073-03

0引言

随着4G物联网技术与云桌面网络虚拟化技术的普遍应用及发展，云桌面虚拟化计算技术已经成为各界学者研究的热点话题。高职学生可以从云中按需获得服务，而云桌面虚拟化数据中心是在云桌面虚拟化计算环境下由云桌面虚拟云基础设施和软件组成的松耦合资源共享架构。同时，利用基于高职院校学生多元化网络虚拟技术教育工作，使高职院校运用一定的思想政治观点、道德规范，对高职学生施加有目的、有计划的影响，从网络虚拟技术方面约束高职学生的思想服务意识行为，引导其树立正确的人生价值观念。

1基于单一化传统网络虚拟技术教育的工作模式

高职学生参与网络虚拟技术课程学习对其个人发展是十分有利的。根据单一化网络虚拟技术教育课程的特殊性，各个高职院校在制定专业多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学计划时未能给予足够的重视，影响了学生参与网络虚拟技术学习的积极性。近年来，中央对高职院校学生网络虚拟技术理论课多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学提出了新的指导，要求创建先进性的学习课堂，全面提高高职学生参与网络虚拟技术学习的积极性。

1.1单一化思想体制合理性与教学标准的瓶颈

随着各高职院校培养各类单一化专业人才的宗旨，制定了许多专业理论知识的教育指标体系，以满足高职学生个人专业水平的提高。在教育体制方面，高职院校对思想专业的重视程度不足，所执行的管理体制不够完善。在当前，网络虚拟技术政治教育主要面对的是专业生与非专业生两大主体，两类高职学生在日常学习效率方面处于落后状态，与教育部规定的课程标准相差较大。从成绩考核来看，专业生网络虚拟技术课程学习质量高于非专业生，但其自身学习也存在着种种问题，例如，网络虚拟技术政治意识薄弱，理论实践缺乏等；而非专业生更是对网络虚拟技术政治教育失去兴趣，没有意识到课程的潜在价值。

1.2单一化思想传授方法的局限性

教学教育方法是决定多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学成效的关键技术因素，教师选择的方法直接影响了最终的教学质量。高职院校多元化网络虚拟技术教育集中于旧式教学方案，教师依旧是课堂中的主导者，消耗大量课堂时间去灌输网络虚拟技术知识给学生。教学方法应用不当，阻碍了师生互动的积极性，也限制教育科技的创新改革及全面推广应用实践。

2云桌面网络虚拟化技术互动网络创新模式的决策研究

云桌面虚拟化技术是推动高等职业技术教育发展的重要关键技术因素，高等职业教育积极引入高科技教学模式，而4G物联网应用技术是教育科技改革的重点与热点课题，将其应用于网络虚拟技术政治教育有助于教学质量水平的提升，使高职学生掌握更多的网络虚拟技术学科知识。同时，利用基于4G物联网云桌面网络虚拟化技术下的创新教育模式，注重云桌面虚拟云基础设施的配置；云桌面互动网络虚拟教学是现代教育理论研究的新热点课题。

2.1云桌面虚拟云基础设施

云桌面虚拟云基础设施是4G物联网云桌面网络虚拟化技术运行关键技术因素，主要由主机、CPU、地址总接线等组成。基于课程教育云桌面网络虚拟技术改进的发展趋势，高职院校需增加云桌面虚拟云基础设施的资金投入，定期购买一批高性能的云桌面虚拟云基础设施设备，为云桌面网络虚拟化技术教学模式提供相配套的云桌面虚拟云基础设施资源系统。高职院校开始建立4G物联网教学中心或互动网络教学模式下4G物联网多媒体关键技术教学室，这些都能在云桌面虚拟云基础设施上满足云桌面网络虚拟化技术云桌面互动网络虚拟教学的需求。

2.2软件功能服务设施应用平台

云桌面虚拟化应用平台软件设计是系统内部的程序及文档以及安装于4G物联网中的应用智能软件。配备相关的云桌面虚拟云基础设施系统之后，同时利用高职院校设计课程教育的软件系统，为教师和学生提供虚拟化操控平台。高职院校4G物联网云桌面虚拟化平台是时代教育发展的需要，为专业多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学提供优越的云桌面网络虚拟化技术操控平台，促进多元化的改善网络虚拟技术教育质量。

2.3云桌面虚拟化应用能力平台服务

高职学生网络虚拟技术教育应用能力运行视角下基于基础物理资源进行了更高层次的抽象，它提供云桌面虚拟学生应用程序的运行管理平台，同时基于应用能力运行层以平台软件为中心提供了高职学生中的各科教学教育与部署、运行相关的资源交流平台。

3基于云桌面网络虚拟化技术视角的创新决策

云桌面网络虚拟视角下基于多媒体技术中的4G物联网云桌面网络虚拟化技术应用的典型模式，基于云桌面网络虚拟化技术互动网络创新模式视角下网络虚拟技术政治教育的创新改革，应充分利用好云桌面网络虚拟视角下多媒体技术的功能优势，为师生创造互动网络教学模式平台。

3.1基于云桌面网络虚拟视角的创新教学模式

基于单一化传统网络虚拟技术多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学方法的滞后性，教师应充分利用云桌面虚拟化多媒体关键技术平台开展云桌面互动网络虚拟教学，同时利用互动网络教学模式下4G物联网云桌面网络虚拟视角下多媒体技术辅助教学，综合处理云计算控制符号、云桌面虚拟化语言、云桌面虚拟化文字、云端声音、云端图形与图像、影像等多种媒体信息技术。教师可以将多媒体等综合因素与网络虚拟技术课堂教学相互融合，再通过云桌面网络虚拟屏幕或投影机投影显示出来，为学生提供虚拟云交流学习资源管理平台。

3.2基于互动网络教学模式的4G物联网创新系统设施

基于未来网络虚拟技术教学采用新型云桌面多媒体管理系统，推动了互动网络教学模式下云桌面网络虚拟远程教学模式的优先使用，教师和学生借助4G物联网便可展开网络虚拟技术多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学方面的探究活动。利用4G物联网云桌面网络虚拟化技术的虚拟化特点，设计远程教育系统服务于网络虚拟技术教学，方便了师生在云桌面网络虚拟化技术学习平台上的交流互动。高职院校可以创建免管理多媒体教室控制系统，这是一套云开放型、云智能型、云科学型多媒体教室建设方案。

3.3网络虚拟创新互动模式研究

3.3.1互动网络教学模式下教学互动创新

互动网络教学模式下的4G物联网多媒体关键技术教学是指在教学过程中，根据高职院校网络虚拟技术政治多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学目标和教学对象的特点，通过教学设计方案的优化改进，合理选择和运用现代教学媒体，为师生创造了有利的云桌面互动网络虚拟教学平台。同时，基于云桌面网络虚拟化技术互动网络创新模式下的网络虚拟技术教学，并与传统教学手段有机组合，共同参与教学全过程，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果，适应云桌面网络虚拟化技术传播的特点和新时期公众的心理状态，使高职学生由传统的被动接受“灌输”教育变为主动参与思想交流。

3.3.2云桌面虚拟化实时交流

基于云桌面网络虚拟化技术多元化网络虚拟技术教育者来说，在线交流可以实时地了解当前学生的思想动态，在线交流最好的方式就是设置多媒体关键技术论坛资源交流平台。多媒体关键技术论坛资源交流平台的匿名性，使得高职学生可以在多媒体关键技术论坛资源交流平台上畅所欲言，表达自己的真实想法。在多媒体关键技术论坛资源交流平台上可以设置专题和讨论区，由多元化网络虚拟技术教育工作者确定话题，引导讨论，同时对于一些出现的负面言论要及时关注，及时消除并作出正面解说，并且要设专职教师、学生骨干进行重点资源管理。

4结语

高等职业技术教育视角下单一化传统网络虚拟技术政治教育模式制约了高职院校多媒体关键技术论坛资源交流平台课程教学水平的提高，降低了学生参与网络虚拟技术课程学习的积极性。利用4G物联网云桌面网络虚拟化技术是信息科技应用的表现形式，将其用于高职院校多元化网络虚拟技术教育创新改革，不仅是高职院校多元化网络虚拟技术教育工作在云桌面网络虚拟化技术互动网络创新模式下对高职学生进行广泛有效的云桌面网络虚拟化技术多元化网络虚拟技术教育，也是拓展网络虚拟技术工作空间、全面推进以云桌面虚拟化德育为核心的素质教育。

参考文献

[1]郑小发.软件工程技术[M].北京：中国传媒大学出版社，2011.

[2]WULD.Theapplicationofmultimediatechnologyinclouddesktopvirtualperspectiveeffectof[J].LaboratoryScienceintheteachingoftheInternetofthings，2007.

[3]崔素英.多元化虚拟网技术在S1240交换机中的实现[J].电信工程技术与标准化，2006（5）：59-62.