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【關(guān)鍵詞】傳統(tǒng)教學(xué)，虛擬仿真技術(shù)

科技發(fā)展帶動(dòng)著教育方式的更新。傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代教學(xué)發(fā)展的需求。多媒體虛擬仿真技術(shù)逐漸應(yīng)用到現(xiàn)代課堂教學(xué)中。

一、傳統(tǒng)教學(xué)的弊端

首先，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式重理論講授，實(shí)踐操作沒有提升到同等高度。但實(shí)際上，知識(shí)本身就是具有生動(dòng)的、豐富的實(shí)際內(nèi)容，而作為他的表述性的語(yǔ)言文字、符號(hào)圖表等等則是抽象和簡(jiǎn)約的。學(xué)生在課堂上學(xué)習(xí)的教材只是由漢字和語(yǔ)法匯集成的書本知識(shí)，這就要求學(xué)生不論學(xué)習(xí)什么知識(shí)，都要透過語(yǔ)言文字、符號(hào)圖表把它們所代表的實(shí)際內(nèi)容想清楚，以至想"活"起來(lái)，按照教育心理學(xué)的觀點(diǎn)，這樣的學(xué)習(xí)才是有意義的學(xué)習(xí)，即理解性的學(xué)習(xí)。

其次，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式重理性認(rèn)識(shí)、輕感性認(rèn)識(shí)。在傳統(tǒng)課堂教學(xué)中，感性認(rèn)識(shí)被認(rèn)為是只能提供認(rèn)識(shí)的具體材料，唯有理性認(rèn)識(shí)才能把握事物的本質(zhì)。這種感性認(rèn)識(shí)與理性認(rèn)識(shí)之間被人為地設(shè)置一道鴻溝。這種重理性、輕感性的理念會(huì)影響教學(xué)追求理論化、抽象化，不利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握。教育心理學(xué)研究表明，學(xué)生掌握知識(shí)的過程是一個(gè)感性認(rèn)識(shí)和理性認(rèn)識(shí)相結(jié)合的過程。如果學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)豐富，表象清晰，想象生動(dòng)，形成理性認(rèn)識(shí)及理解書本知識(shí)就比較容易。反之，要掌握書本上的概念、公式、原理等就比較困難。

從心理學(xué)的角度看，感性是指人的感知、想象、情感、靈感、直覺等心理機(jī)制與功能；理性是指人運(yùn)用概念進(jìn)行推理、判斷的心理機(jī)制與功能。傳統(tǒng)課堂教學(xué)缺乏對(duì)人的感性因素的刺激和滿足，從而也使其自身喪失了應(yīng)有的感染力和召喚力。再次，傳統(tǒng)課堂教學(xué)方式重視結(jié)論，輕視過程。在很多學(xué)科的學(xué)習(xí)過程中結(jié)論與過程的關(guān)系是學(xué)生求知過程中的一個(gè)十分重要的關(guān)系。重結(jié)論、輕過程正是傳統(tǒng)靜態(tài)知識(shí)觀的反映和體現(xiàn)。重結(jié)論、輕過程的教學(xué)只是一種形式上走捷徑的教學(xué)，把形成結(jié)論的生動(dòng)過程變成了單調(diào)刻板的條文背誦，它從源頭上剝離了知識(shí)與智力的內(nèi)在聯(lián)系。就認(rèn)識(shí)活動(dòng)而言，它主要是學(xué)生自主閱讀獨(dú)立思考的過程。現(xiàn)代教育心理學(xué)研究指出，學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和科學(xué)家的探索過程在本質(zhì)上是一樣的，都是一個(gè)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。這個(gè)過程一方面是暴露學(xué)生各種疑問、思維、障礙和矛盾的過程，另一方面是展示學(xué)生聰明才智、獨(dú)特個(gè)性、創(chuàng)新成果的過程。

重理論、輕實(shí)踐，重理性、輕感性，重結(jié)論、輕過程，使以書本知識(shí)為本位的課堂教學(xué)喪失了素質(zhì)教育的功能。改革課堂教學(xué)首先要進(jìn)行價(jià)值本位的轉(zhuǎn)移，即由以知識(shí)為本位，轉(zhuǎn)向以發(fā)展為本位。以發(fā)展為本位并非不要傳授書本知識(shí)，而是要把傳授書本知識(shí)服從、服務(wù)于學(xué)生的發(fā)展。為此必須著眼于更新知識(shí)觀和學(xué)習(xí)現(xiàn)。知識(shí)的直觀化、形象化、情感化、個(gè)性化、活動(dòng)化、智慧化是通往素質(zhì)的必經(jīng)之路，是教學(xué)通向發(fā)展的必經(jīng)之路。

二、現(xiàn)代教學(xué)方式進(jìn)步

現(xiàn)代教學(xué)方法有了很大的進(jìn)步與發(fā)展，無(wú)論從形式還是內(nèi)容都較傳統(tǒng)教學(xué)有所提高。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的深入發(fā)展，虛擬技術(shù)逐漸由商業(yè)環(huán)境走向現(xiàn)代的教育教學(xué)領(lǐng)域。無(wú)論是幼兒園、小學(xué)、初中、高中、大學(xué)，還是各種各樣的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，都涉及到現(xiàn)代多媒體虛擬仿真技術(shù)的產(chǎn)物。大眾對(duì)虛擬教學(xué)儀器環(huán)境和人類文明的認(rèn)知不能僅僅局限于一般的瀏覽，在試驗(yàn)、教學(xué)儀器、管理、校園生活等因素基礎(chǔ)上三維立體仿真教育系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。一個(gè)完整的虛擬校園教育體系真實(shí)、交互的特點(diǎn)正好是虛擬仿真技術(shù)的精髓和魅力所在，也將會(huì)對(duì)教育方式的變革起到極大推動(dòng)作用，將會(huì)為教育事業(yè)增添強(qiáng)大的生命力。

當(dāng)今社會(huì)已經(jīng)步入數(shù)字科技信息時(shí)代。加快虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代教育領(lǐng)域開發(fā)應(yīng)用。如虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)課程、虛擬仿真動(dòng)畫（工作過程模擬軟件）、通用素材庫(kù)等多種形式的教育數(shù)字化信息資源。

三、現(xiàn)代的教育數(shù)字化發(fā)展

虛擬仿真技術(shù)周期短、安全性高、真實(shí)感強(qiáng)等特點(diǎn) ，已逐漸成為現(xiàn)代教育領(lǐng)域不可缺少的組成部分。原來(lái)老師黑板寫，學(xué)生底下記的時(shí)代已近過去。各種層出不窮的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)、虛擬仿真動(dòng)畫、網(wǎng)絡(luò)課程，提升了現(xiàn)代教育的實(shí)力，改變了現(xiàn)代教育的理念，升華了現(xiàn)代教育的層次。一系列計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代教育的應(yīng)用發(fā)揮著不可取代的作用。

現(xiàn)代教育數(shù)字化研究和開發(fā)是迎合科技發(fā)展，將仿真技術(shù)應(yīng)用到教育教學(xué)中，提高現(xiàn)代教育數(shù)字化信息化進(jìn)程，完善了現(xiàn)代教育的結(jié)構(gòu)。虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展影響著現(xiàn)代教育。一個(gè)具備高素質(zhì)的教育平臺(tái)，不單單是對(duì)硬件的需求，教育軟實(shí)力的發(fā)展程度同樣制約著該教育平臺(tái)的高度?，F(xiàn)代教育機(jī)構(gòu)的競(jìng)爭(zhēng)、學(xué)習(xí)、發(fā)展，在多方面體現(xiàn)在多媒體虛擬技術(shù)的發(fā)展程度。做好現(xiàn)在教育領(lǐng)域多媒體仿真技術(shù)的研究與應(yīng)用，是對(duì)當(dāng)代教育領(lǐng)域新的發(fā)展空間的拓展，具有劃時(shí)代的意義。

多媒體仿真技術(shù)在現(xiàn)代高校教學(xué)過程中虛擬平臺(tái)的搭建，如虛擬仿真動(dòng)畫的設(shè)計(jì)與制作。特別是針對(duì)“課堂上無(wú)法實(shí)際操作”高難度教學(xué)內(nèi)容，例如：建筑外立面效果替換、某生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)流程、某建筑的建造流程展示、某儀器設(shè)備的使用、維護(hù)、保養(yǎng)。提高教學(xué)質(zhì)量，真正實(shí)現(xiàn)《教育部關(guān)于加快推進(jìn)職業(yè)教育信息化發(fā)展的意見》中，加快開發(fā)現(xiàn)代課堂教育數(shù)字化優(yōu)質(zhì)信息資源。

通過多媒體虛擬仿真技術(shù)形象化模型信息的特點(diǎn)，針對(duì)實(shí)際課程有的放矢。依據(jù)課程特點(diǎn)設(shè)計(jì)合理有效的多媒體仿真平臺(tái)，針對(duì)教育教學(xué)方法提出實(shí)際改革方法。（促進(jìn)教育教學(xué)觀念轉(zhuǎn)變，引領(lǐng)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革； 推動(dòng)多媒體仿真技術(shù)在現(xiàn)代高校數(shù)字信息化進(jìn)程。

虛擬仿真技術(shù)的交互性、逼真性、虛擬性、沉浸性在現(xiàn)代課堂教學(xué)中，充分發(fā)揮其特色，有效的輔助教師現(xiàn)代課堂教學(xué)。切實(shí)推進(jìn)現(xiàn)代教育廣泛、深入、有效地應(yīng)用數(shù)字信息技術(shù)，不斷提升現(xiàn)代高校虛擬仿真平臺(tái)、虛擬仿真動(dòng)畫、網(wǎng)絡(luò)課程、虛擬環(huán)境的建設(shè)，全面加強(qiáng)數(shù)字信息技術(shù)支撐現(xiàn)代課堂教學(xué)改革發(fā)展的能力，以先進(jìn)的現(xiàn)代教育數(shù)字信息技術(shù)改造傳統(tǒng)教育教學(xué)模式，以信息化促進(jìn)現(xiàn)代該等教育現(xiàn)代化的進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜大源，關(guān)于職業(yè)教育課程體系的思考[J].中國(guó)職業(yè)技術(shù)教育，2003（5）.

篇2

清晨，你照例打開客戶端了解時(shí)事，看到移民危機(jī)，瞬間進(jìn)入了一個(gè)移民男孩兒的故事，你就站在他家的一片廢墟之前，看著他無(wú)奈的離開，你聽見窗外爆炸的聲音、呼喊的聲音和這男孩兒離開時(shí)候的腳步聲.....

這種感覺可能是人們對(duì)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的普遍認(rèn)識(shí)，就是能夠?qū)⑷藗儙氲揭环N近乎現(xiàn)實(shí)的虛擬環(huán)境當(dāng)中。殊不知，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也在另一個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響，并引發(fā)了行業(yè)變革。

當(dāng)前，隨著計(jì)算機(jī)、傳感、網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)逐漸向工業(yè)領(lǐng)域滲透應(yīng)用，為制造業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務(wù)等各環(huán)節(jié)帶來(lái)了深刻變革，進(jìn)一步推動(dòng)了智能工廠的發(fā)展。日前，西門子在英國(guó)一處工廠里安裝了Virtalis虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）軟件和系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)裝配工藝的模擬和優(yōu)化、提高概念設(shè)計(jì)的效率、精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)單位和更加有效地進(jìn)行工廠規(guī)劃，通過VR技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行制造前的虛擬評(píng)估，解決其在制造過程早期階段出現(xiàn)的問題。

虛擬制造技術(shù)是以虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工、裝配、檢驗(yàn)等全部流程的模擬和仿真。通過虛擬制造技術(shù)，企業(yè)能夠在設(shè)計(jì)階段就對(duì)產(chǎn)品制造的全過程進(jìn)行虛擬集成，預(yù)測(cè)、檢測(cè)、評(píng)價(jià)產(chǎn)品性能和制造可行性，達(dá)到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量的最優(yōu)化以及生產(chǎn)效率的最大化。奔馳、寶馬、大眾等公司利用虛擬制造技術(shù)建立“數(shù)字汽車”模型，設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)、車體、電氣線路等，并進(jìn)行碰撞分析和運(yùn)動(dòng)分析、模擬數(shù)控加工和質(zhì)量檢驗(yàn)等，可將新車型的研發(fā)生產(chǎn)周期從一年以上縮短至2個(gè)月左右，開發(fā)成本最多可降到原先的1/10。

基于虛擬現(xiàn)實(shí)打造的數(shù)字化模擬工廠能夠?qū)φ麄€(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真、評(píng)估和優(yōu)化，并進(jìn)一步擴(kuò)展到整個(gè)產(chǎn)品生命周期，推動(dòng)生產(chǎn)組織方式變革。虛擬現(xiàn)實(shí)是數(shù)字化模擬工廠的核心技術(shù)，數(shù)字化模擬工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，利用虛擬仿真技術(shù)對(duì)制造環(huán)節(jié)從工廠規(guī)劃、建設(shè)到運(yùn)行等不同環(huán)節(jié)進(jìn)行模擬、分析、評(píng)估、驗(yàn)證和優(yōu)化，指導(dǎo)工廠的規(guī)劃和現(xiàn)場(chǎng)改善。數(shù)字化模擬工廠的典型應(yīng)用包括：加工仿真，如加工路徑規(guī)劃和驗(yàn)證、工藝規(guī)劃分析等；裝配仿真，如裝配設(shè)計(jì)、裝配過程運(yùn)動(dòng)學(xué)分析等；物流仿真，如物流效率分析、物流設(shè)施容量、生產(chǎn)區(qū)物流路徑規(guī)劃等；工廠布局仿真，如新建廠房規(guī)劃、生產(chǎn)線規(guī)劃等。

篇3

1建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的必要性

實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)代大學(xué)的心臟，是實(shí)踐創(chuàng)新設(shè)想、產(chǎn)生創(chuàng)新思維和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要場(chǎng)所。21世紀(jì)信息化的快速發(fā)展使教育發(fā)生了重大變革，教育信息化受到了國(guó)家的高度重視?！秶?guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出：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［2］。教育部印發(fā)了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》，要求“利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，整合資源，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的高等教育信息基礎(chǔ)設(shè)施”，推進(jìn)“實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)等信息化建設(shè)”［3］。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)順應(yīng)了新常態(tài)下高等教育的發(fā)展趨勢(shì)，是高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化的最新舉措。以華中師范大學(xué)為例，近年來(lái)，學(xué)校堅(jiān)持“一體兩翼，建設(shè)高水平大學(xué)”的辦學(xué)思想，大力推進(jìn)信息化、國(guó)際化兩項(xiàng)重點(diǎn)改革舉措。在數(shù)字化建設(shè)和網(wǎng)絡(luò)教育建設(shè)的基礎(chǔ)上，華中師范大學(xué)整合心理、信息、工程等學(xué)科資源，依托2010年獲批的“青少年網(wǎng)絡(luò)心理與行為教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”和2012年獲批的“國(guó)家級(jí)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心”，大力推進(jìn)心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，并于2014年1月獲批建設(shè)“國(guó)家級(jí)心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心”（以下簡(jiǎn)稱“中心”）。該中心旨在貫徹教育部“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想，將虛擬仿真技術(shù)引入心理學(xué)的教學(xué)和科研，更好地促進(jìn)對(duì)處于多維信息空間中的個(gè)體如何與外部世界進(jìn)行信息交流的理解和探索，成功模擬、實(shí)現(xiàn)了一批在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法做到，或者具有高風(fēng)險(xiǎn)和高成本的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目，體現(xiàn)了綠色實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念，有效地拓展了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間和空間，提高了心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量。

2虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)中的作用

1989年，美國(guó)的Wulf教授提出了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室概念。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室使用虛擬現(xiàn)實(shí)（virtualreal－ity，VR）技術(shù)，綜合了各種計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是現(xiàn)代仿真技術(shù)的延伸。它是由計(jì)算機(jī)模擬真實(shí)的環(huán)境，參與人員對(duì)虛擬環(huán)境中的目標(biāo)進(jìn)行操控和交流，從而產(chǎn)生與真實(shí)環(huán)境相同或相近的體驗(yàn)［4］。對(duì)于心理學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)可以很好地呈現(xiàn)視覺圖形，也能呈現(xiàn)聽覺刺激，而這兩種通道是人獲得外部世界信息的主要通道，占人所獲得外部信息量的95％，是進(jìn)行心理學(xué)研究的主要領(lǐng)域。VR技術(shù)不但可以較好地模擬、再現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，構(gòu)建某些基于倫理學(xué)原因無(wú)法通過其他手段使用的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景（例如道德兩難問題的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景），還可以對(duì)其所模擬場(chǎng)景中的元素（包括刺激的內(nèi)容和表象、任務(wù)的復(fù)雜度和被試的響應(yīng)等）實(shí)施精確、實(shí)時(shí)、全面的控制與記錄?？傊?，以虛擬現(xiàn)實(shí)為代表的虛擬仿真技術(shù)在心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、研究中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值和深遠(yuǎn)的意義。

2．1突破時(shí)空和各種因素的限制

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)室，因此學(xué)生可隨時(shí)隨地進(jìn)行學(xué)習(xí)和交流，不受時(shí)間、空間和實(shí)驗(yàn)次數(shù)的限制。對(duì)于某些傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中需要數(shù)天或更長(zhǎng)時(shí)間才能觀察到的變化過程，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室則可在較短的時(shí)間內(nèi)將全部過程及結(jié)果模擬、呈現(xiàn)給學(xué)生進(jìn)行觀察分析［5］。以虛擬“數(shù)字化生理心理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”為例，它的界面設(shè)置簡(jiǎn)潔、選單操作清晰，只需進(jìn)行點(diǎn)選就能完成高度復(fù)雜的虛擬解剖實(shí)驗(yàn)操作，獲得連續(xù)人體斷層掃描數(shù)據(jù)信息（每個(gè)斷層厚度約1mm），能涵蓋人體所有的解剖結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)有助于教師和學(xué)生全方位觀察人體任一器官的形態(tài)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、在人體中的位置以及斷層中的位置，并且可以做任意角度的旋轉(zhuǎn)觀察，可方便地用于系統(tǒng)解剖學(xué)、局部解剖學(xué)、斷層解剖學(xué)以及運(yùn)動(dòng)解剖學(xué)等多門課程的教學(xué)，擺脫了傳統(tǒng)生理解剖實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和人體器官模型實(shí)物的依賴。此外，通過借助校園高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，學(xué)生在校園各場(chǎng)所（教室、圖書館、宿舍、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)等）都可以隨時(shí)隨地登錄客戶端，高速、快捷、互動(dòng)地開展生理心理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，從而達(dá)到突破實(shí)驗(yàn)課時(shí)空限制，隨時(shí)隨地開展數(shù)字化生理、心理實(shí)驗(yàn)操作。

2．2創(chuàng)新虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，豐富實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈魂。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在改進(jìn)、完善傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)補(bǔ)充了有助于提高學(xué)生研究、創(chuàng)新能力和動(dòng)手能力的創(chuàng)新型虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。中心在實(shí)驗(yàn)課程建設(shè)方面明確提出：在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)中體現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充、能實(shí)不虛的原則。中心明確要求骨干實(shí)驗(yàn)課教師根據(jù)自己實(shí)驗(yàn)課程的專業(yè)特色，將傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)相融合，將每門實(shí)驗(yàn)課程安排20％～30％的學(xué)時(shí)開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容方面，新增加的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目既包括相關(guān)學(xué)科最新、最前沿的一些實(shí)驗(yàn)，也包括一些利用已有科研成果轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。通過持續(xù)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)不斷擴(kuò)大和創(chuàng)新，大大地豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，為學(xué)生提供了實(shí)驗(yàn)的多樣性和靈活性［6］。目前，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目庫(kù)中已增加了近30項(xiàng)心理學(xué)綜合性、創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)，例如：“虛擬學(xué)習(xí)情境中注意多動(dòng)障礙兒童認(rèn)知加工特征”、“虛擬現(xiàn)實(shí)在社交焦慮癥治療中的應(yīng)用”、“虛擬現(xiàn)實(shí)在恐高癥治療中的應(yīng)用”、“虛擬創(chuàng)造性問題解決實(shí)驗(yàn)”、“虛擬兒童養(yǎng)育系統(tǒng)”、“虛擬情境下執(zhí)行功能檢測(cè)和訓(xùn)練”、“虛擬情景中人類空間導(dǎo)航”等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

2．3模擬高危環(huán)境，避免實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)

利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室可以模擬一些在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法做到的有高度風(fēng)險(xiǎn)、高成本的實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目。以虛擬心理咨詢與治療實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為例，通過構(gòu)建一系列能夠使恐高癥患者產(chǎn)生恐高心理的模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景（例如觀光電梯、高樓頂層、空中索道、懸崖頂端等），然后讓患者反復(fù)暴露在這些場(chǎng)景中，利用系統(tǒng)脫敏法減少患者的恐高心理。虛擬仿真治療中的任何一個(gè)恐高癥模擬場(chǎng)景，都可以應(yīng)患者要求隨時(shí)開始、暫停、中止和結(jié)束。這使得虛擬場(chǎng)景治療方法更安全、也更具有彈性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)真實(shí)事物的模擬，使危險(xiǎn)系數(shù)較真實(shí)實(shí)驗(yàn)降低很多，學(xué)生無(wú)需為自己的失誤承擔(dān)后果，給他們帶來(lái)更多的安全感，滿足學(xué)生心理安全的需要。

2．4開放性和共享性

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的模式。學(xué)生利用課余時(shí)間登錄網(wǎng)站，輸入正確的用戶名、密碼就可進(jìn)入虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，選擇相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目就可以進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作。以虛擬現(xiàn)實(shí)心理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)為例，該平臺(tái)依托虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體呈現(xiàn)、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫(kù)和高速網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，構(gòu)建高度仿真的心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，達(dá)到教學(xué)大綱所要求的教學(xué)效果［7］。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師和學(xué)生無(wú)需親歷每個(gè)真實(shí)環(huán)境，卻能最大化地體驗(yàn)真實(shí)環(huán)境，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)和示范應(yīng)用。中心的虛擬仿真平臺(tái)還可以幫助尚不具備真實(shí)實(shí)驗(yàn)條件和心理學(xué)應(yīng)用服務(wù)條件的地區(qū)，大幅度提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)和心理學(xué)應(yīng)用服務(wù)水平，實(shí)現(xiàn)心理學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的地區(qū)平衡和最大化共享。再以“數(shù)字化生理心理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”為例，該平臺(tái)所有教學(xué)過程的中間環(huán)節(jié)都能夠以圖像方式輸出，并支持音頻、視頻文件導(dǎo)入。因此，教師的教學(xué)過程、學(xué)生的學(xué)習(xí)過程以及師生的互動(dòng)過程都可以通過添加語(yǔ)音、視頻標(biāo)簽的方式保留記錄。該設(shè)計(jì)思路旨在方便教師編輯教案和解答學(xué)生提出的疑問。教師和學(xué)生也可以就虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，在中心教學(xué)管理平臺(tái)的“互動(dòng)交流”頻道開展反饋與交流。

2．5提供多項(xiàng)虛擬心理學(xué)實(shí)踐技能訓(xùn)練項(xiàng)目

華中師范大學(xué)是一所具有鮮明的“教師教育”特色的部屬重點(diǎn)師范大學(xué)，不但重視培養(yǎng)學(xué)生較強(qiáng)的基礎(chǔ)教育和基礎(chǔ)研究能力，也高度重視培養(yǎng)面向社會(huì)、面向市場(chǎng)的理論與實(shí)踐結(jié)合的復(fù)合型、高技術(shù)人才。利用本中心的專業(yè)資源優(yōu)勢(shì)和虛擬仿真技術(shù)，華中師范大學(xué)心理與行為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心面向校內(nèi)高年級(jí)本科生、研究生，提供了多項(xiàng)以實(shí)踐技能為導(dǎo)向的大型綜合性心理學(xué)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。這些大型實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，依托當(dāng)代最前沿的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，廣泛采用網(wǎng)絡(luò)視頻、在線交流、多媒體演示等信息化教育手段，模擬學(xué)生在課堂管理、教學(xué)技術(shù)、心理咨詢與治療等過程中所接觸的實(shí)踐場(chǎng)景與環(huán)節(jié)。通過數(shù)字化教學(xué)演示和學(xué)生在虛擬實(shí)踐平臺(tái)中的反復(fù)練習(xí)，讓學(xué)生將心理學(xué)理論知識(shí)與解決實(shí)際問題的實(shí)踐技能相結(jié)合［8］。這種虛擬仿真的實(shí)訓(xùn)方式既生動(dòng)又安全，又可對(duì)場(chǎng)景多次重復(fù)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。

2．6綠色環(huán)保，降低成本

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)需要借助于具體實(shí)驗(yàn)設(shè)備，然而實(shí)際使用的一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備昂貴、損耗大、實(shí)驗(yàn)成本較高；而虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低。虛擬設(shè)備只是概念上的設(shè)備，沒有磨損、損壞，可供學(xué)生無(wú)限次重復(fù)使用。另外，由于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室設(shè)備是由軟件虛擬出來(lái)的，因此可有效避免大型設(shè)備重復(fù)購(gòu)置，在同一計(jì)算機(jī)中運(yùn)行不同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)就可構(gòu)建不同的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室，使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本降低。此外，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室因管理不善造成的儀器損壞、器械丟失等問題，使實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行成本降低。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)前無(wú)須準(zhǔn)備各種器械、材料，教學(xué)結(jié)束也無(wú)須進(jìn)行瑣碎的整理工作，維護(hù)管理工作量減少，使實(shí)驗(yàn)室管理成本降低［9－14］。

3結(jié)束語(yǔ)

篇4

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；仿真技術(shù)；結(jié)合探究

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2015）13-0253-03

Abstract： with the continuous development of social economy and science and technology， computer simulation technology become in recent years to compare one of the commonly used types of computer. Computer simulation technology in the simulation of the effect of do the effect is more accurate， more real， so is the recognition of the application of the broad masses of the people. Signal as the computer simulation technology in an important way and an abstract expression of the concept， the simulation technology is convert the sight can be seen the true image of these invisible abstract things. Information processing as an important part of computer and in simulation technology is is a significant part of computer information processing is closely linked. So， the computer simulation technology and information processing technology are interrelated， interdependent relationship.

Key words： computer； simulation technology； combination of inquiry

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)中用到的最廣泛的的技術(shù)之一，發(fā)展的速度極為快速，適用人群眾多，無(wú)論是生活還是工作，滲透到各個(gè)方面。作為計(jì)算機(jī)技術(shù)的一種方式，它的工作原理是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，加以模擬仿真，達(dá)到仿真的再現(xiàn)，將抽象的看不見的形象通過仿真展現(xiàn)出來(lái)。目前由于這項(xiàng)技術(shù)具有精確的仿真效果，受到各行各業(yè)的青睞，在各個(gè)領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的研究，一直是計(jì)算機(jī)技術(shù)研究領(lǐng)域的一個(gè)重要的話題和工作。對(duì)于信息技術(shù)而言，也與計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)具有緊密的聯(lián)系，也是計(jì)算機(jī)發(fā)展領(lǐng)域的一個(gè)重要的方面。信息化依靠仿真技術(shù)得到抽象化的轉(zhuǎn)化，進(jìn)行有關(guān)的信息處理的工作。

1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

1.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的含義

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是運(yùn)用相關(guān)的信息進(jìn)行軟件處理工作，可以對(duì)音頻、視頻及圖片等方面進(jìn)行整理，把現(xiàn)實(shí)中的各種事物模擬成計(jì)算機(jī)仿真的形式，再通過各種信息媒介進(jìn)行傳達(dá)給觀眾。在觀看某個(gè)事物時(shí)候，如果利用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)觀看，可以有多種視覺的角度進(jìn)行觀賞，并且可以對(duì)環(huán)境進(jìn)行任意的觀察，營(yíng)造一種實(shí)與虛結(jié)合的視覺效果。對(duì)于讓人們可以多方面的進(jìn)行交流信息具有重大的意義和作用。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)有兩點(diǎn)重要的意義。第一，計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)是與一些計(jì)算機(jī)工程的進(jìn)行緊密聯(lián)系的，缺一不可。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)于系統(tǒng)的工程的開發(fā)，起到了至關(guān)重要的作用。第二，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是一種重要的商業(yè)分析信息的工具，在公司的運(yùn)行中，可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)節(jié)約各種投資的成本，降低投資的風(fēng)險(xiǎn)等工作，為企業(yè)的發(fā)展具有預(yù)算和分析的作用。

1.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用于社會(huì)生活中的各個(gè)領(lǐng)域，涉及到工作和生活的方方面面，推動(dòng)了不同的行業(yè)的方展方向，為工作帶來(lái)了新的發(fā)展動(dòng)力和源泉。對(duì)于計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)的應(yīng)用主要是用于以下的幾個(gè)領(lǐng)域。

1.2.1 在教育界的應(yīng)用

最近幾年，由于教育的不斷改革，逐漸的對(duì)學(xué)生的實(shí)操能力越來(lái)越重視，所以對(duì)于學(xué)生的實(shí)際操練的水平就可以用計(jì)算機(jī)的模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行考核工作。計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)是一種新型的考核項(xiàng)目，利用現(xiàn)代信息技術(shù)的各方面元素把教學(xué)的內(nèi)容和指導(dǎo)實(shí)踐等合理有效的整合成一個(gè)有機(jī)體，建立起一個(gè)實(shí)操平臺(tái)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生的實(shí)踐能力的水平。

這項(xiàng)模擬實(shí)驗(yàn)方式的出臺(tái)，活躍了原本閉塞的學(xué)習(xí)氛圍，把理論與實(shí)踐充分的結(jié)合了起來(lái)，培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)際操練的能力，對(duì)所學(xué)習(xí)的理論內(nèi)容能夠進(jìn)一步的加深理解和記憶。培養(yǎng)學(xué)生的全面素質(zhì)發(fā)展。

1.2.2 在運(yùn)輸界的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，交通運(yùn)輸工具早已普及到城市及小鎮(zhèn)的各個(gè)街道。由于車輛的不斷增加，交通事故也就常有發(fā)生，現(xiàn)在而言，交通方面的安全隱患一直是出于事故發(fā)生的主要問題。在運(yùn)輸?shù)南到y(tǒng)中，避免不了三個(gè)方面的因素，主體是人，客體是車和路。所以，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以作為分析交通安全的現(xiàn)代化先進(jìn)的方式。工作原理就是，建立起一個(gè)模擬形式的交通路段，在這個(gè)交通路段中系統(tǒng)的研究發(fā)生事故的原因，并通過對(duì)交通事故的分析對(duì)交通的安全方面做出評(píng)價(jià)和探究。

交通的安全仿真系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是它的最核心的部分。作為該系統(tǒng)的仿真技術(shù)，用于交通的安全的仿真技術(shù)系統(tǒng)是與其他的一般的仿真數(shù)據(jù)存在一定的區(qū)別的。在對(duì)一個(gè)區(qū)域的交通安全進(jìn)行評(píng)估的時(shí)候，交通安全仿真系統(tǒng)必須運(yùn)用精確的數(shù)法和事故率法進(jìn)行評(píng)價(jià)，而且還必須考慮到人們的各種思想和行為方面的因素等。對(duì)于進(jìn)行摸模擬的交通路段，交通工具的選擇就可以做任意的選擇，環(huán)境設(shè)置也沒有固定的要求，盡量把環(huán)境設(shè)置的真實(shí)化。再以一個(gè)旁觀者的角度來(lái)對(duì)交通事故進(jìn)行分析與探討，通過進(jìn)行系統(tǒng)的分析得出交通路段的精確的安全評(píng)估結(jié)果，并為安全事故提供出一個(gè)合理的解決方法。

1.2.3 在制造界的應(yīng)用

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在制造行業(yè)方面也具有較為廣泛的應(yīng)用。比如，將這一技術(shù)運(yùn)用于汽車制造業(yè)，可以為投資進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，解決成本大、難度高的相關(guān)問題。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在對(duì)進(jìn)氣管內(nèi)氣體的流動(dòng)的模擬工作的時(shí)候，就可以把發(fā)動(dòng)機(jī)工作的整個(gè)過程呈現(xiàn)出來(lái)，能夠進(jìn)行較較直觀的描述。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在汽車流場(chǎng)上的應(yīng)用，可以模擬出氣流的分離的整個(gè)狀態(tài)，將抽象的形式表達(dá)出來(lái)，建立起了一個(gè)空氣動(dòng)力學(xué)模型。如果遇到汽車碰撞的狀況，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)可以通過一些相關(guān)的數(shù)據(jù)建立碰撞的數(shù)學(xué)模型。

1.2.4 在通信業(yè)中的應(yīng)用

隨著通信技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)式的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)不能夠適用于通信系統(tǒng)的多端的要求。通信系統(tǒng)的仿真技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代的通信的手段的重要應(yīng)用方式。比如說，可以做對(duì)通信系統(tǒng)的規(guī)劃工作，以及測(cè)試它的性能等方面。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)于通信系統(tǒng)的不同的模塊具有精確的分析性能的作用。

在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議教學(xué)中，很難運(yùn)用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)來(lái)分析它的復(fù)雜性。在協(xié)議設(shè)計(jì)的教學(xué)過程中間，通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中的代碼可以把它設(shè)計(jì)成為可以得以實(shí)現(xiàn)的代碼。所以，在信息的學(xué)科教學(xué)中，仿真技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的復(fù)雜性問題的解決中也有相當(dāng)重要的作用。這項(xiàng)技術(shù)可以做到對(duì)一些信息學(xué)科進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)過程中網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行合理有的評(píng)估工作。另外，如果運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)也能夠避開由于不恰當(dāng)?shù)姆治鲈斐傻呐袛嘧璧K。通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)建模工作，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的精確確認(rèn)，就能夠迅速的把模擬的系統(tǒng)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中展現(xiàn)出來(lái)。所以根據(jù)這項(xiàng)仿真技術(shù)的應(yīng)用，可以把教學(xué)中的相關(guān)評(píng)估工作進(jìn)行改進(jìn)處理。同時(shí)為了考察網(wǎng)絡(luò)信息傳輸?shù)募皶r(shí)性和應(yīng)用的效率，要構(gòu)建起相關(guān)的通信網(wǎng)絡(luò)。所以，通過以上可以看出計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)實(shí)生活中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議仿真具有至關(guān)重要的分析和進(jìn)行評(píng)估的作用和意義。

2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的類型

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)已經(jīng)廣泛的運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。在對(duì)技術(shù)上的分析，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)主要有兩種類別。一種是OOS，它是一種面向?qū)ο蟮挠?jì)算機(jī)仿真技術(shù)，運(yùn)用操作目標(biāo)的對(duì)象，把系統(tǒng)的功能和對(duì)象充分的運(yùn)用起來(lái)，再通過與對(duì)象間的信息進(jìn)行傳送工作。另一種是DIS，它是一種分布式的計(jì)算機(jī)交互的仿真技術(shù)，它主要是通過計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)方面的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備之間的相互連接，形成一個(gè)虛擬的仿真環(huán)境。

3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的技術(shù)分析

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，它的主要核心技術(shù)就是計(jì)算機(jī)平臺(tái)的一種虛擬模擬技術(shù)，包括了建模的思想，數(shù)字化的基礎(chǔ)，以及對(duì)圖像的處理技術(shù)。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)由于它的仿真技術(shù)做到極其逼真，所以這項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用的領(lǐng)域也是極廣泛的，具有極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)條件能夠把顯示仿真的效果做到最好。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式有幾個(gè)步驟：

3.1 建立數(shù)據(jù)模型

建立起數(shù)據(jù)模型，是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)建立的前提工作。對(duì)于其的建立方式會(huì)有兩種不同的方法，一般可以運(yùn)用演繹法或者歸納法?；蛘邇煞N方法結(jié)合起來(lái)一起運(yùn)用也能達(dá)到對(duì)數(shù)據(jù)模型的建立。在分析法中，第一步工作是把數(shù)字化模擬的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將數(shù)據(jù)模型建立是以實(shí)際情況為前提的。建立模型的工作中，先做數(shù)據(jù)分析的工作，充分的對(duì)數(shù)據(jù)做好分析工作，然后再進(jìn)行仿真的準(zhǔn)備。

3.2 實(shí)現(xiàn)仿真模型

在數(shù)據(jù)模型建立完畢后，就要對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行程序化的處理工作。在這一工作過程中，要運(yùn)用很多的編程語(yǔ)言來(lái)完成。把它模型化是一個(gè)重要而有些難度的工作，必須經(jīng)過對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后做程序化的管理，最終才能實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的建立。

3.3 仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

通過建立好數(shù)據(jù)模型，和實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)模型的仿真，接下來(lái)的工作就是驗(yàn)證仿真實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證的工作中，是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證工作，進(jìn)而得到相關(guān)的仿真結(jié)果。

4 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展

社會(huì)科學(xué)技術(shù)的不斷革新與進(jìn)步，使計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)也要根據(jù)時(shí)代的需求進(jìn)行不斷的完善發(fā)展，適應(yīng)社會(huì)的發(fā)展步伐，與時(shí)俱進(jìn)，才能夠在未來(lái)的市場(chǎng)應(yīng)用中能夠持續(xù)穩(wěn)步的發(fā)展。

4.1 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)會(huì)與網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系交融

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)現(xiàn)在雖被廣泛的運(yùn)用在了各個(gè)領(lǐng)域，但是目前開發(fā)出來(lái)的絕大多數(shù)都還不能夠交融或者轉(zhuǎn)移，要實(shí)現(xiàn)共享的局面還達(dá)不到要求，具有一定的困難性。對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的高成本的開發(fā)現(xiàn)狀，這還是一個(gè)急需解決的問題，關(guān)鍵之處就是將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)一步的擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)化的層面。這項(xiàng)工作在未來(lái)的發(fā)展中必將會(huì)有更為廣闊的運(yùn)用前景，首先一點(diǎn)就是可以避開又一次的投資，另外，可以在這項(xiàng)工作進(jìn)程中獲得一些共享資費(fèi)。所以，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化具有重要的意義。

4.2 虛擬制造技術(shù)

該領(lǐng)域是計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展的又一廣闊前景。虛擬制造技術(shù)的各項(xiàng)工作的完成，要依托計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用，比過程之中的產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品出廠和企業(yè)的管理工作等等，都離不開計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用使其正常運(yùn)營(yíng)。另外，虛擬制造已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)制造的多維度的進(jìn)行預(yù)測(cè)工作，制造技術(shù)不再單一。

4.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)

該技術(shù)是在軟件模擬的實(shí)驗(yàn)下進(jìn)行的一項(xiàng)科學(xué)的實(shí)驗(yàn)。作為一個(gè)先進(jìn)的技術(shù)，運(yùn)用較經(jīng)濟(jì)，安全可靠，并且還可以實(shí)現(xiàn)多次的實(shí)驗(yàn)。仿真技術(shù)在現(xiàn)代的很多實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中都有所應(yīng)用，是對(duì)系統(tǒng)分析并進(jìn)行涉及的重要方式。

5 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合的分析

對(duì)于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，在不同的層面上進(jìn)行分析以后確切的認(rèn)識(shí)到，之所以這項(xiàng)技術(shù)能夠被廣泛的運(yùn)用到生活和工作的各個(gè)領(lǐng)域，就是因?yàn)樗哂袠O強(qiáng)的使用價(jià)值。在對(duì)新的處理方面當(dāng)然也會(huì)有更大的運(yùn)用意義。在對(duì)光的信息的處理上，起著至關(guān)重要的作用。

作為先進(jìn)的信息技術(shù)的處理方式，光信息處理的最大的優(yōu)點(diǎn)在于容量大，速度快和具有并行的特性。計(jì)算機(jī)技術(shù)中的處理二維碼圖像信息的技術(shù)，光的信息處理可以對(duì)信息的增強(qiáng)處或者一些特別的特征方面進(jìn)行識(shí)別都有很重要的影響作用。現(xiàn)在，有很多的計(jì)算機(jī)軟件都對(duì)信息的處理技術(shù)具有深刻的研究和發(fā)展。

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)信息的處理方法還有對(duì)軟件的信息處理。例如，matlab軟件是科學(xué)計(jì)算機(jī)軟件的一種，對(duì)于信息的處理也具有極強(qiáng)的靈活性，處理的方式涉及到矩陣的運(yùn)算和信息處理的很多方面。運(yùn)用此項(xiàng)信息處理是先利用軟件輸入進(jìn)信息進(jìn)行的仿真模擬，最后進(jìn)行可視化信息處理工作。這項(xiàng)軟件輸入快速，運(yùn)算很安全，而且具有方便的處理信息的優(yōu)點(diǎn)。

將計(jì)算機(jī)的仿真技術(shù)與光信息處理技術(shù)結(jié)合起來(lái)，仿真技術(shù)的功能也會(huì)更加的進(jìn)步與發(fā)展。通過將仿真技術(shù)和信息處理技術(shù)的結(jié)合，能夠作為一項(xiàng)很好的信息處理方法。把抽象的信息具體的展現(xiàn)出來(lái)，使其實(shí)現(xiàn)可視化，對(duì)于信息的處理的精確性能夠有更高層次的提升。所以，基于此原因，要做好計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理的結(jié)合運(yùn)用工作。

因此，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)作為靈活性較強(qiáng)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用也主要是對(duì)信息進(jìn)行處理工作。把計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理結(jié)合起來(lái)，可以有效的提高信息處理的精確性和工作的效率。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)通過圖像技術(shù)或者數(shù)學(xué)建模思想，進(jìn)行虛擬的轉(zhuǎn)換，將現(xiàn)實(shí)世界利用圖像的形式表現(xiàn)出來(lái)，具有可觀，并可以把抽象的信息具體化，再進(jìn)行高效率的處理工作，能夠適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)中高效率快節(jié)奏的環(huán)境。

6 結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展道路上，必將隨著時(shí)代的進(jìn)步步伐不斷的完善自己科學(xué)化的發(fā)展。作為目前應(yīng)用最為廣泛的計(jì)算機(jī)技術(shù)，在數(shù)字計(jì)算或是信號(hào)通信方面都都有他的獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用價(jià)值。仿真技術(shù)中，它將虛擬的抽象世界還原成可視的現(xiàn)實(shí)世界。而對(duì)于信息處理，它另一方面來(lái)說又被大量的植入進(jìn)計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)中。所以，將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)與信息處理合理的結(jié)合起來(lái)，就具有極強(qiáng)的發(fā)展空間，同時(shí)有更廣闊的研究?jī)r(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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篇5

關(guān)鍵字：建筑工程；施工管理；數(shù)字化管理

中圖分類號(hào)：TU198文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1、建筑工程施工數(shù)字化管理的涵義

建筑施工管理的數(shù)字化指的是：通過數(shù)據(jù)處理對(duì)建筑工程的內(nèi)容進(jìn)行量化,并對(duì)施工當(dāng)中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行有目的的搜集、處理,然后反饋到相關(guān)的部門。在把相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的處理和分析之后,完成對(duì)建筑工程施工過程的管理和控制,最終實(shí)現(xiàn)建筑項(xiàng)目施工的預(yù)期目標(biāo),這樣的管理形式稱為數(shù)字化管理。數(shù)字化管理和建筑施工的信息化管理內(nèi)容是完全不同的,信息化管理主要是對(duì)管理過程中產(chǎn)生的各種信息進(jìn)行及時(shí)的處理分析和傳輸。使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的工程管理,能夠?qū)崿F(xiàn)建筑工程的信息共享,在一定程度上提高了信息處理的速度和準(zhǔn)確度。當(dāng)我們把數(shù)字化的管理方式融合到管理者信息化的平臺(tái)上,通過先進(jìn)的數(shù)字處理機(jī)制和設(shè)備,就實(shí)現(xiàn)了提高管理水平和效率的極大提升,有助于建筑施工的質(zhì)量保證。

2、建筑施工數(shù)字化管理的必要性

傳統(tǒng)的管理模式中，信息的加工和整理由手工完成。信息產(chǎn)生、加工、檢索和利用，都在以緩慢的速度在運(yùn)動(dòng)，影響作用的及時(shí)發(fā)揮。隨著建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大，信息量不斷擴(kuò)大建筑施工復(fù)雜程度越來(lái)越突出。限制了在競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中的發(fā)展能力。實(shí)力雄厚的建筑施工單位率先應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)進(jìn)行管理。信息化管理意味著在建筑施工項(xiàng)目?jī)?nèi)部的管理過程中使用計(jì)算機(jī)2 建筑工程施工中數(shù)字化管理的應(yīng)用

2.1 建筑空間信息技術(shù)的應(yīng)用

建筑空間信息技術(shù)主要是對(duì)施工場(chǎng)地的建筑物、地形、地貌等信息進(jìn)行分析，將其用于建筑工程施工管理工作中，具有很大作用。就現(xiàn)階段來(lái)看，建筑空間信息技術(shù)主要包括地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)、全球定位系統(tǒng)，其中地理信息系統(tǒng)在建筑工程施工管理中的應(yīng)用十分廣泛，下面筆者分析建筑空間信息技術(shù)在建筑工程施工管理中的運(yùn)用。

地理信息系統(tǒng)能夠很好的用于工程項(xiàng)目選址分析、工程地址勘探、施工平面規(guī)劃、工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等工作中，并且地理信息系統(tǒng)具有強(qiáng)大的查詢功能，能夠在很大程度上提高工作人員的工作效率。例如在本住宅小區(qū)項(xiàng)目中，地理信息系統(tǒng)提供了文字查詢、圖形查詢、過程查詢、事件查詢等功能，通過地理信息系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，工作人員獲取了與空間坐標(biāo)相關(guān)的各項(xiàng)實(shí)體信息，同時(shí)還獲取了動(dòng)態(tài)的過程信息，為施工管理工作帶來(lái)了很大幫助，目前地理信息系統(tǒng)在水電工程、水利工程中的應(yīng)用也十分廣泛，普遍用于施工場(chǎng)地總布置、導(dǎo)截流施工管理工作中。

2.2 建筑設(shè)備數(shù)字化監(jiān)管技術(shù)的應(yīng)用

建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑系統(tǒng)中的重要組成部分，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)主要是對(duì)建筑工程中的給排水、暖通空調(diào)、運(yùn)輸、照明等設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)管，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的通信基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)，其核心是計(jì)算機(jī)技術(shù)，建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)具有集中管理功能以及分散控制功能，與傳統(tǒng)的設(shè)備管理模式相比較，建筑設(shè)備數(shù)字化監(jiān)管技術(shù)的管理水平和管理效率都更加優(yōu)異。例如在本住宅小區(qū)工程中，充分應(yīng)用了建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，建立了機(jī)電設(shè)備管理系統(tǒng)，方便了工作人員對(duì)機(jī)電設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視、調(diào)度、控制、操作以及綜合管理，不僅提高了工作效率，而且在一定程度上起到了節(jié)能作用。

2.3 數(shù)字化施工監(jiān)控的應(yīng)用

數(shù)字化施工監(jiān)控能夠?qū)崿F(xiàn)全過程、不間斷的實(shí)時(shí)監(jiān)控，將該技術(shù)應(yīng)用建筑工程施工管理工作中具有重要意義。在本住宅小區(qū)工程中采用了數(shù)字化施工監(jiān)控技術(shù)，通過此項(xiàng)技術(shù)，方便于工作人員對(duì)混凝土輸送、混凝土振搗、混凝土養(yǎng)護(hù)、鋼筋安裝和綁扎、模板安裝等環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管，同時(shí)通過數(shù)字化施工監(jiān)控技術(shù)，還可以實(shí)時(shí)監(jiān)視施工人員是否按要求佩戴安全帶以及安全帽，監(jiān)視工程建設(shè)過程中是否按要求設(shè)置安全網(wǎng)，監(jiān)視外腳手架和落地竹腳手架的架設(shè)情況、吊籃暗轉(zhuǎn)及使用情況、纜風(fēng)繩固定及使用情況、吊盤進(jìn)料口及樓層卸料平臺(tái)的防護(hù)情況、塔吊及卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝操作情況，監(jiān)視樓梯口、電梯口、預(yù)留洞口、坑井口防護(hù)、樓板、陽(yáng)臺(tái)、屋面等情況。綜上所述，數(shù)字化施工監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用可以確保工程建設(shè)的質(zhì)量及安全，此外在建筑工程的施工過程中，還可以運(yùn)用數(shù)字化施工監(jiān)控技術(shù)來(lái)加強(qiáng)施工重點(diǎn)的監(jiān)控，強(qiáng)化工地臨時(shí)用房的防盜、防火等工作。

2.4 建筑系統(tǒng)仿真計(jì)算的應(yīng)用

系統(tǒng)仿真技術(shù)主要是通過系統(tǒng)工程方法、相似性原理、信息技術(shù)等為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)等設(shè)備為工具，通過系統(tǒng)模型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)分析，早在20世紀(jì)70年代，一些國(guó)家就已經(jīng)將循環(huán)網(wǎng)絡(luò)仿真軟件應(yīng)用于土石方開挖、隧洞施工、管道施工、橋梁施工等領(lǐng)域中，目前建筑系統(tǒng)仿真計(jì)算技術(shù)在我國(guó)建筑工程施工管理中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，本住宅小區(qū)工程中就應(yīng)用了建筑系統(tǒng)仿真計(jì)算技術(shù)，取得了良好效果。

2.5 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在航天、軍事等領(lǐng)域已經(jīng)應(yīng)用成功，隨著社會(huì)的進(jìn)步，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)逐漸應(yīng)用到了建筑工程領(lǐng)域，例如在本住宅小區(qū)工程中，工作人員通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的可視化特性，檢驗(yàn)施工組織設(shè)計(jì)方案的可行性，比較不同施工方案，為了施工管理工作提供了很大幫助，確保了施工方案的可靠性。

數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用能夠提高建筑工程施工管理工作的質(zhì)量和效率，但是筆者認(rèn)為，在實(shí)際應(yīng)用過程中我們還應(yīng)該注意一些事項(xiàng)，例如當(dāng)工程項(xiàng)目位于偏遠(yuǎn)的山區(qū)地帶時(shí)，我們應(yīng)該注意監(jiān)控設(shè)備的安裝位置，確保信號(hào)良好，同時(shí)要保證電源持續(xù)供給，一旦供電中斷，很多數(shù)字化設(shè)備將無(wú)法工作，并且工作人員要定時(shí)對(duì)監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行檢查以及維修，保證監(jiān)控設(shè)備的使用性能。再比如，在應(yīng)用建筑空間信息技術(shù)時(shí)，要確保輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證分析結(jié)果的可靠性，在應(yīng)用建筑系統(tǒng)仿真技術(shù)時(shí)，要注意實(shí)際建筑與仿真建筑的差異，在應(yīng)用建筑虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)時(shí)，要確保虛擬現(xiàn)實(shí)軟件為正版，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 ，具有深刻的內(nèi)涵。使建筑施工活動(dòng)更加科學(xué)化，以提高施工管理的自動(dòng)化水平。

結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說，數(shù)字化管理必須在施工管理過程中進(jìn)行實(shí)踐。數(shù)字化管理在逐漸滲入到施工過程中，這對(duì)未來(lái)施工工程在信息化管理上產(chǎn)生了一定的影響。數(shù)字管理體系的出現(xiàn)和使用，是以標(biāo)準(zhǔn)化的管理為準(zhǔn)則的，不但有利于量化管理理念的施展，同時(shí)也讓信息化的管理取得了進(jìn)一步的成長(zhǎng)。

參考文獻(xiàn)：

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[關(guān)鍵詞] 虛擬制造 仿真 應(yīng)用

一、引言

隨著經(jīng)濟(jì)的全球化和社會(huì)的信息化，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，制造企業(yè)為了在競(jìng)爭(zhēng)中求得生存與發(fā)展，就應(yīng)該以最快的上市速度、最好的質(zhì)量、最低的成本和最優(yōu)的服務(wù)滿足不同顧客的需求。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展和企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需求，美國(guó)20世紀(jì)80年代后期提出了虛擬制造技術(shù)，并在20世紀(jì)90年代得到極大重視并得到迅速發(fā)展。

二、虛擬制造技術(shù)定義

虛擬制造 (Virtual Manufacturing簡(jiǎn)稱VM）是實(shí)際制造過程在計(jì)算機(jī)上的映射，即采用計(jì)算機(jī)仿真與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，在高性能計(jì)算機(jī)及高速網(wǎng)絡(luò)的支持下，在計(jì)算機(jī)上群組協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質(zhì)量檢驗(yàn)，以及企業(yè)各級(jí)過程的管理與控制產(chǎn)品制造的本質(zhì)過程，以增強(qiáng)制造過程中各級(jí)的決策和控制能力。它為工程師們提供了從產(chǎn)品概論的形成、設(shè)計(jì)到制造全過程的三維可視及交互的環(huán)境，使得制造技術(shù)發(fā)展到了全方位預(yù)報(bào)的新階段 。

三、虛擬制造方法具有以下特點(diǎn)：

1.全新的研發(fā)模式：虛擬制造技術(shù)中，設(shè)計(jì)者采用三維方式，建立全關(guān)聯(lián)的的數(shù)字模型。當(dāng)需要繪圖數(shù)據(jù)時(shí)，可以方便地從三維模型中抽取，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字無(wú)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，同時(shí)還要求進(jìn)行產(chǎn)品總體的模型設(shè)計(jì)，而不僅限于設(shè)計(jì)單個(gè)部件或零件，設(shè)計(jì)者需要了解零件如何制造、裝配，并應(yīng)用于設(shè)計(jì)過程，各專業(yè)人員不再分開獨(dú)立地工作，而是按照項(xiàng)目進(jìn)行組織并同時(shí)開展工作，能夠很好地解決設(shè)計(jì)過程中的同步問題。

2.降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量：通過計(jì)算機(jī)技術(shù)建立產(chǎn)品的數(shù)字化模型，可以完成無(wú)數(shù)次物理樣機(jī)無(wú)法進(jìn)行的虛擬試驗(yàn)，從而無(wú)需制造及試驗(yàn)物理樣機(jī)就可獲得最優(yōu)方案，減少了物理樣機(jī)的數(shù)量，縮短了研發(fā)周期、提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

3.實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的重要手段：通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)并行設(shè)計(jì)和制造，具有傳遞快速、反饋及時(shí)的特點(diǎn)，進(jìn)而使動(dòng)態(tài)聯(lián)盟的活動(dòng)具有高度的并行性。

四、虛擬制造的關(guān)鍵技術(shù)

虛擬制造技術(shù)涉及面很廣，如環(huán)境構(gòu)成技術(shù)、過程特征抽取、集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的體系結(jié)構(gòu)、制造特征數(shù)據(jù)集成、多學(xué)科交叉功能、決策支持工具、接口技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、建模與仿真技術(shù)等，其中后三項(xiàng)是虛擬制造的核心技術(shù)。

1.建模技術(shù)：虛擬制造系統(tǒng)的建模包括生產(chǎn)模型、產(chǎn)品模型和工藝模型。生產(chǎn)模型可歸納為靜態(tài)描述和動(dòng)態(tài)描述兩個(gè)方面。靜態(tài)描述是指系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述。動(dòng)態(tài)描述是指在已知系統(tǒng)狀態(tài)和需求特性的基礎(chǔ)上預(yù)測(cè)產(chǎn)品生產(chǎn)過程。虛擬制造下的產(chǎn)品模型不再是單一的靜態(tài)特征模型，它能通過映射、抽象等方法提取產(chǎn)品實(shí)施中各活動(dòng)所需的模型，包括三維動(dòng)態(tài)模型，干涉檢查，應(yīng)力分析等。工藝模型是將工藝參數(shù)與影響制造功能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)屬性聯(lián)系起來(lái)，以反應(yīng)生產(chǎn)模型與產(chǎn)品模型之間的交互作用。

2.仿真技術(shù)。仿真就是應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡(jiǎn)化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎(chǔ)上運(yùn)行此模型，從而得到一系列的統(tǒng)計(jì)性能。目前廣泛使用CAD、Solidworks、UG、PRO/E等三維軟件能較方便的構(gòu)建三維模型，虛擬樣機(jī)是基于三維模型的產(chǎn)物，能完成結(jié)構(gòu)分析、裝配仿真及運(yùn)動(dòng)仿真等復(fù)雜設(shè)計(jì)過程。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VRT（Virtual Reality Technology）是綜合利用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)、各種顯示和控制等接口設(shè)備，在計(jì)算機(jī)上生成可交互的三維環(huán)境（稱為虛擬環(huán)境）中提供沉浸感覺的技術(shù)。由圖形系統(tǒng)及各種接口設(shè)備組成。在計(jì)算機(jī)上建立起的虛擬制造環(huán)境是一種接近人們自然活動(dòng)的一種“自然”環(huán)境，可以充分發(fā)揮技術(shù)人員的想象力和創(chuàng)造能力，相互協(xié)作發(fā)揮集體智慧，提高產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量和縮短開發(fā)周期。

4.虛擬制造的分類。按照與生產(chǎn)各個(gè)階段的關(guān)系,虛擬制造可分成三類:(1)以設(shè)計(jì)為中心的VM，這類 VM 是將制造信息加入到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)中，并在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行數(shù)字化制造，仿真多種制造方案，評(píng)估各種生產(chǎn)情景，通過仿真制造來(lái)優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)，以便作出正確決策。(2)以生產(chǎn)為中心的VM，這類 VM 是將仿真能力加到生產(chǎn)計(jì)劃模型中，以便快捷化評(píng)價(jià)生產(chǎn)計(jì)劃，檢驗(yàn)工藝流程、資源需求狀況以及生產(chǎn)效率，從而優(yōu)化制造環(huán)境和生產(chǎn)供應(yīng)計(jì)劃。(3)以控制為中心的VM，這類 VM 是將仿真能力加到控制模型中，提供對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程的仿真環(huán)境，即將機(jī)器控制模型用于仿真，其目標(biāo)是實(shí)際生產(chǎn)中的過程優(yōu)化，改進(jìn)制造系統(tǒng)。

5.虛擬制造技術(shù)在制造業(yè)中的應(yīng)用。虛擬制造技術(shù)首先在軍事、航空航天、汽車領(lǐng)域中獲得成功的應(yīng)用。例如波音飛機(jī)公司777飛機(jī)的設(shè)計(jì)，就是采用虛擬制造技術(shù)的典型范例，設(shè)計(jì)、裝機(jī)、測(cè)試均在計(jì)算機(jī)中完成模擬，實(shí)時(shí)采集和處理數(shù)據(jù)并及時(shí)解決設(shè)計(jì)問題，使得最終制造出來(lái)的波音777飛機(jī)與設(shè)計(jì)方案誤差小于0.001英寸，保證一次試制成功。

目前虛擬制造技術(shù)應(yīng)用得比較成熟的有：產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的布局設(shè)計(jì)、產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)仿真、熱加工工藝模擬、加工過程仿真、產(chǎn)品裝配仿真、虛擬樣機(jī)與產(chǎn)品工作性能評(píng)測(cè)、企業(yè)生產(chǎn)過程的仿真與優(yōu)化、產(chǎn)品的廣告與漫游等。

五、結(jié)語(yǔ)

采用虛擬制造技術(shù)，在三維可視化虛擬環(huán)境中，能充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的想象力和創(chuàng)造力，使設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的計(jì)算分析完美地相結(jié)合，推進(jìn)了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的創(chuàng)新與發(fā)展，提高了機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)能力。隨著制造技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，虛擬制造技術(shù)方面的研究將會(huì)進(jìn)入一個(gè)更加嶄新的階段。

參考文獻(xiàn)：

[1]嚴(yán)雋琪等:虛擬制造的理論.技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)踐.上海交通大學(xué)出版社,2003：1～24

[2]王志新:虛擬技術(shù)及其應(yīng)用.上海理工大學(xué)學(xué)報(bào)第20卷,第1期：49～55

篇7

關(guān)鍵詞：虛擬現(xiàn)實(shí)；特征；VR技術(shù)構(gòu)成；教育

一、引言

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VirtualReality，簡(jiǎn)稱VR）是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)生成模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真，能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中；在這個(gè)空間中每個(gè)事物的活動(dòng)規(guī)律與現(xiàn)實(shí)中完全一樣，進(jìn)入其中的人還可以對(duì)這個(gè)空間加以控制和影響，反過來(lái)這個(gè)虛擬空間的事物也會(huì)對(duì)進(jìn)入其中的人產(chǎn)生影響。

二、VR技術(shù)的發(fā)展歷史

1965年，Sutherland在《終極的顯示》論文中第一次提出圖形的交互顯示（GraphicInteractiveDisplay）、力反饋設(shè)備（ForceFeedbackDevices）及聲音指示的VR系統(tǒng)的三個(gè)基本思想。1966年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的Lincoln實(shí)驗(yàn)室開始研制頭盔式顯示器(HMD)，在第一個(gè)頭盔式顯示器的完成后，研發(fā)者又在系統(tǒng)中加入力量及觸覺的力反饋模擬裝置，到1970年，第一個(gè)功能比較齊全的頭盔式顯示器系統(tǒng)出現(xiàn)了。80年代，美國(guó)的賈朗•拉尼爾（JaronLanier）在前人所取得的一系列成就的基礎(chǔ)上，正式提出“虛擬現(xiàn)實(shí)（VirtualReality）”這一概念。同一時(shí)期，美國(guó)宇航局及美國(guó)國(guó)防部組織了一系列關(guān)于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，并取得了矚目的成就。進(jìn)入90年代，由于計(jì)算機(jī)的硬件技術(shù)水平不斷提高，軟件設(shè)計(jì)理論也在不斷改進(jìn)，二者相互匹配，這使得利用大數(shù)據(jù)集合下的音像信息制作實(shí)時(shí)動(dòng)畫變成了可能。進(jìn)入二十一世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)推廣普及、計(jì)算能力大幅提升、3D建模技術(shù)出現(xiàn)，這大幅提升虛擬現(xiàn)實(shí)體驗(yàn)，使得虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向商業(yè)化和平民化的方向發(fā)展。

三、VR技術(shù)的構(gòu)成原理

虛擬現(xiàn)實(shí)是多種技術(shù)的綜合，所包括的技術(shù)種類很多，這其中又有多個(gè)分支，對(duì)于不同類型的個(gè)體還要涉及與之相關(guān)的學(xué)科。對(duì)此在國(guó)外也未能嚴(yán)格細(xì)致地加以劃分與確定，但公認(rèn)的基礎(chǔ)技術(shù)構(gòu)成主要有人機(jī)接口技術(shù)、模擬仿真技術(shù)、真實(shí)存在技術(shù)3個(gè)方面。人機(jī)接口技術(shù)就是人與計(jì)算機(jī)相互影響與控制的技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)VR的關(guān)鍵。我們常用的鼠標(biāo)、鍵盤、顯示器其實(shí)就是一種人機(jī)接口設(shè)備。70年明的數(shù)據(jù)手套、80年代出現(xiàn)的內(nèi)置立體顯示裝置的數(shù)據(jù)頭盔和手寫輸入板、語(yǔ)音識(shí)別都是高一級(jí)的人機(jī)接口設(shè)備。參與者與虛擬世界的交互過程如下：參與者借助可穿戴設(shè)備（例如數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字衣）為計(jì)算機(jī)提供輸入信號(hào)，這些可穿戴設(shè)備上配有傳感器及空間三維跟蹤系統(tǒng)，VR軟件接收到這些輸入信號(hào)后，通過虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)加以解釋，并對(duì)其作必要的更新。參與者轉(zhuǎn)換新視點(diǎn)后，當(dāng)前的虛擬環(huán)境將發(fā)生變化，變化后的三維場(chǎng)景的圖像及相關(guān)信息（如觸覺、聲音、力反饋等）將立即傳送到對(duì)應(yīng)的輸出設(shè)備（數(shù)據(jù)手套、耳機(jī)、數(shù)字頭盔等），使得參與者能夠?qū)崟r(shí)獲得各種感官上的虛擬效果（如圖1所示）。模擬仿真技術(shù)是影響VR效果好壞的重要因素。我們要模擬一個(gè)人的動(dòng)作時(shí)，肯定會(huì)分析這個(gè)人做這個(gè)動(dòng)作的特點(diǎn)，然后按這個(gè)特點(diǎn)去模仿。模擬仿真技術(shù)直接影響計(jì)算機(jī)在模擬方面的能力。在計(jì)算機(jī)模擬領(lǐng)域里，仿真數(shù)字模型是關(guān)鍵的技術(shù)，模型建得越好、越細(xì)致，將意味著對(duì)原體的模擬越真實(shí)。們真實(shí)存在技術(shù)也稱之為沉浸技術(shù)，為了通俗一點(diǎn)，暫將其命名為真實(shí)存在。這是VR對(duì)人產(chǎn)生影響的關(guān)鍵之處。它包括聲音、圖像和對(duì)人體其它感官的刺激，因?yàn)檫@些是人類對(duì)所處環(huán)境的最真實(shí)的認(rèn)識(shí)和感受。很明顯，它包括了尖端的多媒體數(shù)據(jù)處理技術(shù)，這些數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量與快慢和計(jì)算機(jī)的水平是息息相關(guān)的，因此真實(shí)存在技術(shù)的發(fā)展是與計(jì)算機(jī)的發(fā)展緊密相連。

四、VR系統(tǒng)在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，目前在游戲、電影、直播等藝術(shù)娛樂領(lǐng)域占據(jù)主流，在教育與培訓(xùn)方面也有大量應(yīng)用，其次是軍事航天訓(xùn)練，商業(yè)VR購(gòu)物，醫(yī)學(xué)人體解剖等?，F(xiàn)今，VR技術(shù)正在越來(lái)越多的應(yīng)用于各行各業(yè)。教育，是人類社會(huì)前進(jìn)與發(fā)展的重要?jiǎng)恿Γ瑢F(xiàn)代信息技術(shù)融入現(xiàn)代教育中，是教育發(fā)展的趨勢(shì)。因此，將新穎的VR技術(shù)引入現(xiàn)代教育后，要求開拓出與之相適應(yīng)教學(xué)模式，對(duì)于學(xué)生更高效、更主動(dòng)地掌握各類技能至關(guān)重要。針對(duì)于教育領(lǐng)域來(lái)說，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)能將三維空間的景物清楚的表示出來(lái)，能使學(xué)習(xí)者自然、直接地與虛擬環(huán)境中的各種對(duì)象進(jìn)行交互，并通過多種形式參與到事件的變化發(fā)展過程中去，從而獲得最大的操作和控制整個(gè)環(huán)境的自由度。這種呈現(xiàn)信息多維度的虛擬學(xué)習(xí)和培訓(xùn)環(huán)境，將為參與者以最有效、最直觀的方式掌握一門新技能、新知識(shí)提供前所未有的新途徑。因此，該項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展在很多培訓(xùn)與教育領(lǐng)域，諸如虛擬實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)領(lǐng)域的訓(xùn)練、立體觀念、虛擬教學(xué)、仿真實(shí)驗(yàn)、虛擬數(shù)字化校園等應(yīng)用中，具有明顯的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)。

（一）建立虛擬實(shí)驗(yàn)室

由于VR技術(shù)能夠創(chuàng)建出與現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)類似的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，這解決實(shí)驗(yàn)過程中的情景化及自然交互性的要求，因此較早被歐美一些主要國(guó)家應(yīng)用于建立虛擬實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)域。1985年，美國(guó)國(guó)立醫(yī)學(xué)圖書館就開始了人體解剖圖像數(shù)字化研究。隨后，德國(guó)的漢諾威大學(xué)建立了虛擬自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室、意大利帕瓦多大學(xué)建立了遠(yuǎn)程虛擬教育實(shí)驗(yàn)室、新加坡國(guó)立大學(xué)開發(fā)了遠(yuǎn)程示波器實(shí)驗(yàn)和壓力容器實(shí)驗(yàn)等。2016年英國(guó)外科醫(yī)生沙菲•艾哈邁德借助虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)向世界直播一臺(tái)由自己操刀的癌癥手術(shù)，這也是全球首次實(shí)現(xiàn)用虛擬現(xiàn)實(shí)身臨其境般“圍觀”的手術(shù)。國(guó)內(nèi)的清華大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校利用VR技術(shù)開發(fā)創(chuàng)建了虛擬儀器庫(kù)，在次基礎(chǔ)上構(gòu)建了一系列虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并將其虛擬實(shí)驗(yàn)室用于教研，取得了很好的效果。通過虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立首先能夠避免在真實(shí)實(shí)驗(yàn)過程中由于操作失誤所導(dǎo)致的各種危險(xiǎn)。例如，虛擬的汽車駕駛教學(xué)，可免除學(xué)生操作失誤而產(chǎn)生的意外事故。虛擬的飛機(jī)駕駛系統(tǒng)，不會(huì)造成飛機(jī)墜毀事故。其次利用VR技術(shù)，可以創(chuàng)建多種多樣的技能訓(xùn)練場(chǎng)景，并且訓(xùn)練可以重復(fù)進(jìn)行，直到操作熟練為止。此外虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立大大減少教育經(jīng)費(fèi)的投入，緩解教育單位資金不足的困難，節(jié)約了各種實(shí)驗(yàn)原材料，減少資源的浪費(fèi)。

（二）虛擬教學(xué)

現(xiàn)今，信息技術(shù)不斷發(fā)展，也快速推動(dòng)著教育方法的不斷進(jìn)步。對(duì)教育內(nèi)容的表現(xiàn)手段，教學(xué)過程的交互形式也越來(lái)越豐富有趣。由于VR技術(shù)能將教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)形象地表現(xiàn)出來(lái)，優(yōu)化了整個(gè)教學(xué)過程，有效地營(yíng)造一個(gè)跟隨技術(shù)發(fā)展的教學(xué)環(huán)境，提高學(xué)生掌握知識(shí)、技能的效率，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高教學(xué)質(zhì)量、突破教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)的作用。與此同時(shí)，VR技術(shù)較真實(shí)地再現(xiàn)了協(xié)作學(xué)習(xí)、情景化學(xué)習(xí)，還結(jié)合了游戲等益智手段，有效解決了許多以前無(wú)法解決的教育問題。例如，采用VR技術(shù)進(jìn)行教育教學(xué)活動(dòng)，可在實(shí)現(xiàn)人與機(jī)器的交流、通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行人與人之間交流的同時(shí)，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還能夠在某種程度上實(shí)現(xiàn)寓教于樂，進(jìn)而為更高效地創(chuàng)建合作學(xué)習(xí)情景，促進(jìn)真實(shí)交流構(gòu)建良好渠道。

（三）虛擬數(shù)字化校園

隨著網(wǎng)絡(luò)教育的深入，人們對(duì)現(xiàn)有的校園網(wǎng)站提出了新的要求，已不僅僅局限于對(duì)校園環(huán)境的圖片式瀏覽，采用VR技術(shù)創(chuàng)建網(wǎng)上虛擬可視化校園呼之欲出，實(shí)現(xiàn)教務(wù)、教學(xué)、校園生活的三維虛擬化空間。利用網(wǎng)絡(luò)，以虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為遠(yuǎn)程教育平臺(tái)，建立一個(gè)完整的、真實(shí)的、互動(dòng)的、情節(jié)化的虛擬校園體系，實(shí)現(xiàn)分布式虛擬校園系統(tǒng)，可為高校擴(kuò)招后設(shè)置的分校區(qū)和遠(yuǎn)程教育教學(xué)點(diǎn)提供可移動(dòng)的虛擬教學(xué)場(chǎng)所，對(duì)各個(gè)終端提供公開的、遠(yuǎn)程的虛擬教學(xué)，還可為眾多的社會(huì)人員提供高等職業(yè)培訓(xùn)的機(jī)會(huì)，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。建設(shè)數(shù)字化虛擬校園，需要的多媒體數(shù)據(jù)超高速傳輸，采用分布式與并行技術(shù)對(duì)海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)與處理。通過這些技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步提高了學(xué)校信息化建設(shè)的步伐?？傊摂M數(shù)字化校園能為教育技術(shù)專業(yè)化隊(duì)伍提供一個(gè)高起點(diǎn)的科研環(huán)境，促進(jìn)教育技術(shù)的建設(shè)更上一個(gè)新的層次，讓我們感受到全方位的教育。

五、對(duì)未來(lái)的展望

篇8

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)控制系統(tǒng)；多媒體課件；仿真技術(shù)；虛擬現(xiàn)實(shí)

作者簡(jiǎn)介：程遠(yuǎn)楚（1962-），男，湖北仙桃人，武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院，教授。（湖北 武漢 430072）

基金項(xiàng)目：本文系湖北省教學(xué)改革項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：JG2008018）的研究成果。

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0079（2013）01-0060-02

“水輪機(jī)控制系統(tǒng)（水輪機(jī)調(diào)節(jié)）”是能源動(dòng)力工程與自動(dòng)化專業(yè)的一門核心課程，主要介紹水輪機(jī)控制系統(tǒng)的基本工作原理、典型結(jié)構(gòu)形式與實(shí)現(xiàn)方法、控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與性能、水力機(jī)組過渡過程分析與安全保障、水輪機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)等方面的內(nèi)容。涉及的知識(shí)面廣，內(nèi)容涵蓋水力、機(jī)械、電氣、電子、計(jì)算機(jī)和液壓傳動(dòng)等方面，工程性、實(shí)踐性、技術(shù)性強(qiáng)，教學(xué)要求高。

隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，多媒體技術(shù)被大量引入日常教學(xué)中，將課程內(nèi)容做成融文字、聲音、圖像、視頻、3D動(dòng)畫為一體的演示材料，具有表現(xiàn)力強(qiáng)、信息量大、交互性強(qiáng)等特點(diǎn)。將原本靜止的平面和單調(diào)的語(yǔ)言、文字用有聲有色、有動(dòng)有靜的動(dòng)畫形式表現(xiàn)出來(lái)，使學(xué)生更有興趣，也更易理解課程內(nèi)容。[1-3]本文介紹“水輪機(jī)控制系統(tǒng)”課件制作的指導(dǎo)思想、設(shè)計(jì)思路和方法。

一、 課件設(shè)計(jì)基本指導(dǎo)思想

現(xiàn)代化的教學(xué)手段在信息量、視覺效果等方面比傳統(tǒng)的粉筆加黑板更具有優(yōu)勢(shì)，尤其在介紹實(shí)際工程案例的內(nèi)容時(shí)。目前的多媒體課件雖增加了圖形的演示功能，但仍為傳統(tǒng)的呈現(xiàn)——應(yīng)答反應(yīng)式教學(xué)模式。這種多媒體課件沿用了傳統(tǒng)的教學(xué)思想，重視教師教的設(shè)計(jì)而忽視學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，只是把大量信息搬上計(jì)算機(jī)屏幕，學(xué)生僅限于通過教師的安排或軟件預(yù)置的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)瀏覽各種信息。這種學(xué)習(xí)過程屬接受學(xué)習(xí)，以識(shí)別、記憶為主，不能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和創(chuàng)造性。且由于信息量大、重點(diǎn)不突出，學(xué)生難于長(zhǎng)時(shí)間保持注意力，學(xué)習(xí)效果往往不理想。[4]

因此，在多媒體課件的制作過程中應(yīng)注重調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和積極性，強(qiáng)調(diào)內(nèi)容的系統(tǒng)性、實(shí)用性、學(xué)習(xí)過程的自主性與交互性、形象性與趣味性，有效提高教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效果。具體為：

1.合理選擇課件內(nèi)容豐富，注重基礎(chǔ)知識(shí)與和技術(shù)前沿的有機(jī)結(jié)合

水輪機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展十分迅速，各類新技術(shù)、新概念和新內(nèi)容不斷涌現(xiàn)，且呈現(xiàn)多學(xué)科領(lǐng)域的交叉與融合。課件內(nèi)容即要反映當(dāng)前技術(shù)與工程實(shí)際的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，又要注重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的講解，夯實(shí)學(xué)生理論基礎(chǔ)，適應(yīng)新技術(shù)的高速發(fā)展。為此，課件依托教材選擇中國(guó)水利水電出版社的《水輪機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)》，該教材內(nèi)容反映了水電控制設(shè)備設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行的新技術(shù)與新進(jìn)展，增加了有關(guān)水輪機(jī)控制系統(tǒng)的最新研究成果，詳細(xì)介紹了水輪機(jī)微機(jī)調(diào)速器的結(jié)構(gòu)、原理、實(shí)現(xiàn)方法、控制算法、調(diào)節(jié)模式以及具體實(shí)現(xiàn)；討論分析了各類不同伺服系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)；引入目前使用最廣泛的計(jì)算機(jī)仿真工具M(jìn)ATLAB技術(shù)，介紹了如何利用MATLAB軟件進(jìn)行水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)分析。有關(guān)水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)的內(nèi)容按照最新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行討論，增加了水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障分析的內(nèi)容，對(duì)各類常見故障進(jìn)行了分析與討論，增強(qiáng)了教材的工程實(shí)用性。該教材注重基本概念與基本方法的講解。改變了以往教材中以某一具體設(shè)備展開討論的慣例，在教材編寫過程中強(qiáng)調(diào)對(duì)水輪機(jī)控制系統(tǒng)不同實(shí)現(xiàn)方法的分析與整合，提煉共性特征，根據(jù)系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)與基本概念進(jìn)行展開，討論其基本的實(shí)現(xiàn)方法、工作原理與技術(shù)手段，避免以偏概全。教材系統(tǒng)性強(qiáng)，有利于拓展學(xué)生視野，提高科學(xué)分析實(shí)際問題的能力。

2.強(qiáng)調(diào)教學(xué)過程的交互性與趣味性，合理選擇多媒體技術(shù)

這是對(duì)多媒體 CAI 課件的一個(gè)基本要求，在設(shè)計(jì)中多媒體教學(xué)課件如果有較強(qiáng)的交互性，便于學(xué)生按照自己的興趣和意愿選擇教學(xué)內(nèi)容、學(xué)習(xí)途徑，根據(jù)自己的學(xué)習(xí)進(jìn)度自行調(diào)控，并隨時(shí)驗(yàn)證學(xué)習(xí)的成效。為了充分考慮互動(dòng)性與趣味性，課件中必須包含必要的工程圖、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖、彩圖、三維圖、視頻和動(dòng)畫等。為形象地描述或揭示系統(tǒng)各環(huán)節(jié)間的關(guān)系、控制過程和控制特性與控制參數(shù)間的關(guān)系，引入數(shù)字化建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)制作多媒體課件，將控制過程與控制特性生動(dòng)地再現(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的互動(dòng)性、自主性、創(chuàng)造性。

3.注意學(xué)生的參與性

多媒體教學(xué)課件的輔在教與學(xué)兩個(gè)方面同等重要。從輔助教師“教”的方面講，在課件的內(nèi)容上應(yīng)考慮能將所教知識(shí)充分傳送給學(xué)生，要對(duì)知識(shí)進(jìn)行精心地分析和組織，形式上還要形象直觀、淺顯易懂，達(dá)到應(yīng)有的效果。從輔助學(xué)生“學(xué)”的方面講，多媒體教學(xué)課件應(yīng)能啟發(fā)學(xué)生積極思考，幫助學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探索和鞏固知識(shí)，增長(zhǎng)見識(shí)，形成個(gè)性，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)展創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。因而，課件應(yīng)具備良好的吸引力，并有相關(guān)知識(shí)的拓展聯(lián)接，能充分發(fā)揮學(xué)生的認(rèn)知主體作用。[5]

二、課件總體設(shè)計(jì)與工具選擇

課件總體設(shè)計(jì)包括課件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、頁(yè)面（教學(xué)）內(nèi)容設(shè)計(jì)和頁(yè)面風(fēng)格設(shè)計(jì)幾方面的內(nèi)容。

教學(xué)內(nèi)容的選取主要根據(jù)教學(xué)大綱的要求。按照教材，教學(xué)內(nèi)容分為九章，每章獨(dú)立構(gòu)成一個(gè)教學(xué)課件。一方面，以知識(shí)點(diǎn)為單位，對(duì)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)適合本教學(xué)單元需要的課件，使之可以獨(dú)立用于教學(xué)。另一方面，便于教學(xué)內(nèi)容的更新。

在課件制作過程中，必須注重課堂中知識(shí)傳授的整體性、連續(xù)性；同時(shí)也要注意知識(shí)的層次性，使其條理清楚、循序漸進(jìn)。

根據(jù)上述思路，每個(gè)課件均由如下幾部分構(gòu)成：學(xué)習(xí)安排、學(xué)習(xí)要求、學(xué)習(xí)重點(diǎn)、內(nèi)容講解、思考題與習(xí)題、概念索引、應(yīng)用實(shí)例與工程圖片。

當(dāng)前的多媒體課件有多種工具軟件可供利用。如利用方正奧思、Authorware、Driector、FrontPage以及PowerPoint等軟件開發(fā)制作多媒體課件和演示文檔。方正奧思多媒體創(chuàng)作工具5.0（Founder Author Tool 5.0簡(jiǎn)稱方正奧思5.0）是北大方正技術(shù)研究院研制的一個(gè)可視化、交互式多媒體創(chuàng)作工具。它具有直觀、簡(jiǎn)便、友好的用戶界面和很強(qiáng)的編輯功能，支持多種媒體文件格式，并且提供豐富多彩的圖文過渡方式和動(dòng)態(tài)特技效果。主要用于：多媒體課件、多媒體演示教學(xué)系統(tǒng)、電子出版物、多媒體演示查詢系統(tǒng)、多媒體信息管理系統(tǒng)等。該文件較適合文科課件的制作。Macromedia公司的Authorware5.x是一個(gè)超前的網(wǎng)絡(luò)和在線教學(xué)的可視化多媒體創(chuàng)作和演示工具，是目前在各種教育、演示活動(dòng)中使用最多的多媒體工具之一，其特點(diǎn)是輕松集成文本、圖像、動(dòng)畫、音頻和視頻，可以直接插入GIF動(dòng)畫和Flas。利用其制作的多媒體教學(xué)軟件可以制作成光盤發(fā)行物，也可以應(yīng)用在基于Web的遠(yuǎn)程教育。早期使用的電子課件即是基于Authorware開發(fā)的，效果不錯(cuò)，但其開發(fā)的電子課件不便于移植。PowerPoint是制作演示文稿的好工具，但用它制作的課件交互性較差，對(duì)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程教育支持不足，但課件的移植性較好，且簡(jiǎn)單好用。Frontpage主要用于創(chuàng)作Web網(wǎng)頁(yè)，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單易學(xué)，很多操作都與Word和Powerpoint相似，熟練掌握Word的人員很容易上手，其作品只需在網(wǎng)絡(luò)瀏覽器下就可以演示，可以通過表單操作實(shí)現(xiàn)在線交互。但因其許多功能必須在Frontpage擴(kuò)展服務(wù)功能的支持下才能再現(xiàn)，從而使其應(yīng)用受到了很大的限制。Director 是強(qiáng)大的多媒體制作軟件，但要想掌握它得花大量的時(shí)間，而且用它制作多媒體軟件的周期也比較長(zhǎng)。

為保證課件的開放性，便于內(nèi)容的及時(shí)更新，本課件制作工具主要采用PowerPoint，其文字與圖形公式部分采用PowerPoint制作。硬件部分的仿真演示采用MultiSim電路仿真軟件實(shí)現(xiàn)，控制過程的建模和各環(huán)節(jié)本質(zhì)特性的分析采用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)，機(jī)械部件與結(jié)構(gòu)的展示則采用Solidworks。

三、多媒體課件制作

PowerPoint2003制作交互性課件是用“超鏈接”實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、內(nèi)部或外部跳轉(zhuǎn)，用“幻燈片放映/自定義動(dòng)畫”功能可以將疊加在畫面中的靜止物體活動(dòng)起來(lái)，而利用自定義動(dòng)畫的“計(jì)時(shí)”選項(xiàng)的“觸發(fā)器”可以制作彈出式菜單、動(dòng)畫播放控制、交互式練習(xí)題等。

教學(xué)內(nèi)容均在PPT中展開，講述到有關(guān)硬件電路時(shí)，硬件部分的仿真演示采用MultiSim電路仿真軟件實(shí)現(xiàn)，仿真過程以動(dòng)畫的形式嵌入PPT中播放。其步驟如下：將仿真過程制作成Flas；在PowerPoint的主菜單中—選擇—工具欄—控件工具箱；在控件工具箱中選擇“其他控件”，找到Shockwave Flash Object控件；在幻燈片需要插入Flas的地方畫一個(gè)框；在框中點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊屬性，然后出現(xiàn)Shockwave Flash Object屬性設(shè)置欄；左鍵雙擊“自定義”，在彈出的對(duì)話框中，在影片后URL（M）的輸入欄中，填上要插入的swf檔案的路徑和文件名。

PPT中同時(shí)給出電路仿真軟件的使用方法，仿真過程也可以在MultiSim中實(shí)現(xiàn)，可以讓學(xué)生了解電路仿真的過程。

控制過程的建模和各環(huán)節(jié)本質(zhì)特性的分析采用MATLAB軟件實(shí)現(xiàn)，其仿真過程以動(dòng)畫的形式嵌入PPT中播放，步驟與電路仿真動(dòng)畫制作過程相同。

PPT中同時(shí)給出MATLAB仿真軟件的使用方法，仿真過程也可以在MATLAB中實(shí)現(xiàn)，可以讓學(xué)生了解水輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)MATLAB仿真的過程。圖1給出了控制參數(shù)對(duì)調(diào)節(jié)過程影響的MATLAB仿真結(jié)果。

機(jī)械與液壓部件采用SolidWorks與VRP平臺(tái)進(jìn)行三維與過程展示，圖2為調(diào)速器液壓隨動(dòng)系統(tǒng)的三維拆解圖。

四、結(jié)論

根據(jù)本文的指導(dǎo)思想與基本方法制作的“水輪機(jī)控制系統(tǒng)”多媒體教學(xué)課件已試用三年，并進(jìn)行了不斷地完善。多媒體課件將文字、聲音、圖像、圖片、動(dòng)畫相結(jié)合，同時(shí)引入仿真技術(shù)再現(xiàn)控制過程與控制特性，使課堂教學(xué)更加生動(dòng)、形象，提高了教學(xué)效果。

參考文獻(xiàn)：

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篇9

隨著數(shù)字化進(jìn)程的加快，機(jī)械設(shè)計(jì)方面摒棄了傳統(tǒng)的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)模式，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)，利用CAD軟件進(jìn)行機(jī)械制圖，既提高了設(shè)計(jì)效率，也節(jié)省了成本。本文主要探討數(shù)字化技術(shù)在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。這對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。

關(guān)鍵詞：

數(shù)字化；機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)；農(nóng)業(yè)機(jī)械

目前，我國(guó)各大企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。各企業(yè)想要在如此激烈的競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中占有一席之地，必須要不斷提高自身產(chǎn)品的功能、性質(zhì)以及質(zhì)量等，特別是一些新型機(jī)械的使用，一定要做好售后問題。當(dāng)下正是信息時(shí)代，企業(yè)可以充分利用信息技術(shù)解決好所遇到的問題。結(jié)合機(jī)械設(shè)計(jì)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，本文探討在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

1數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)

數(shù)字化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)是指將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，通過基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺(tái)，建立數(shù)字化產(chǎn)品模型，并將其應(yīng)用到產(chǎn)品開發(fā)過程中，以達(dá)到減少或避免使用實(shí)物模型的一種產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)。它更加注重加強(qiáng)機(jī)械的生存率，不同程度上節(jié)省了資源，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

2數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)

2.1產(chǎn)品定義模型的統(tǒng)一

在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用過程中，同一類產(chǎn)品有時(shí)也需要采用不同的設(shè)計(jì)模式，無(wú)疑加大了設(shè)計(jì)技術(shù)的難度。同時(shí)，在轉(zhuǎn)換各模塊過程中，也容易丟失一些數(shù)據(jù)。應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，則可以完全解決這個(gè)問題。數(shù)字化設(shè)計(jì)不但是一種單一形式的數(shù)字化產(chǎn)品模式，而且也是一種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)可以結(jié)合每個(gè)模式的特征，不斷完善自身的不足。

2.2并行設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)

設(shè)計(jì)產(chǎn)品中，應(yīng)該根據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，每個(gè)小組可以負(fù)責(zé)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的一部分，最終組合成一個(gè)完整的數(shù)字化設(shè)計(jì)模型。這樣既可以提高工作效率，也能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

2.3不依賴實(shí)物模型

數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)需要運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬計(jì)算和仿真技術(shù)。在這個(gè)過程中，它將一些設(shè)計(jì)不合理、不科學(xué)的因素去掉，從而制造出一個(gè)實(shí)物模型。應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)不但可以節(jié)省設(shè)計(jì)成本，而且也能大大提高設(shè)計(jì)效率。

3研究現(xiàn)代數(shù)字設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在我國(guó)與開發(fā)設(shè)計(jì)有關(guān)的理論中，通常包括著大量的論述。其中，Beitz和Pah1是最有影響力的兩個(gè)理論。在這方面的理論中，他們指出機(jī)械設(shè)計(jì)包括的四個(gè)階段，分別是設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)概念、設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)計(jì)作業(yè)。這四個(gè)階段循序漸進(jìn)，緊密相關(guān)、缺一不可。華東理工大學(xué)周慧君教授將這四個(gè)階段細(xì)致劃分成規(guī)劃、設(shè)計(jì)方案、具體設(shè)計(jì)、改進(jìn)設(shè)備四個(gè)階段。結(jié)合上述內(nèi)容可見，國(guó)外注重產(chǎn)品的概念性設(shè)計(jì)，而我國(guó)注重產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單來(lái)講，其他國(guó)家更多是追求設(shè)計(jì)構(gòu)造，而我國(guó)則是注重從產(chǎn)品使用中可能會(huì)遇到的問題出發(fā)展開設(shè)計(jì)。因此，我國(guó)更加重視產(chǎn)品的實(shí)用性。我國(guó)與國(guó)外在機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)上可能有不同之處，但在開發(fā)機(jī)械設(shè)計(jì)上都是結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件CAD展開的一系列設(shè)計(jì)和改造。CAD技術(shù)研發(fā)出來(lái)后，被廣泛應(yīng)用于我國(guó)的各行各業(yè)，解決了很多工作者在工作中無(wú)法解決的問題。不但提高了工作效率，而且也節(jié)省了材料成本，節(jié)省了人力資源，并進(jìn)一步促使機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用更為廣泛。

4農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中數(shù)字化設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用

4.1應(yīng)用虛擬技術(shù)

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，不但可以滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)的多方面需求，而且也能加強(qiáng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)的工作效率。數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)中的虛擬技術(shù)，也就是運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)、形式多樣的控制設(shè)備、計(jì)算機(jī)三維設(shè)計(jì)技術(shù)等，使設(shè)計(jì)圖像更加形象和逼真。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，應(yīng)用虛擬圖像技術(shù)，既可以完善傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足，也能精確設(shè)計(jì)一些復(fù)雜多變的結(jié)構(gòu)部位。另外，運(yùn)用聲音定位系統(tǒng)和虛擬圖像技術(shù)，也能使農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單化。因此，在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要充分利用虛擬技術(shù)，簡(jiǎn)單模擬機(jī)械運(yùn)動(dòng)的各個(gè)過程，完整分析相應(yīng)的力學(xué)系統(tǒng)，從而確保設(shè)計(jì)的可行性。

4.2實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品制造的協(xié)同

產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造之間有著密切的聯(lián)系。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，充分利用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，可以保障產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造之間的協(xié)同性。結(jié)合計(jì)算機(jī)虛擬技術(shù)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技能技術(shù)，并結(jié)合相應(yīng)的協(xié)同理念，在設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)機(jī)械中有效減少設(shè)計(jì)成本、縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)的工作質(zhì)量，同時(shí)優(yōu)化和整合設(shè)計(jì)方案。可見，確保農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)與制造之間的協(xié)同性，加強(qiáng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的精確性、科學(xué)性，可有效解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)一直解決不了的問題。

4.3注重創(chuàng)新型設(shè)計(jì)

從農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)層面上講，必須要重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)過程中，要充分運(yùn)用數(shù)字化技術(shù)，加強(qiáng)設(shè)計(jì)的合理性、有效性。但是，也應(yīng)該注意，設(shè)計(jì)中也會(huì)涌現(xiàn)出很多新問題。要及時(shí)解決好這些問題，就必須要將“創(chuàng)新性”貫穿于設(shè)計(jì)的始終。在應(yīng)用新技術(shù)過程中，要重視創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，運(yùn)用數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，全面改進(jìn)優(yōu)化新技術(shù)，并結(jié)合創(chuàng)新性設(shè)計(jì)理論，進(jìn)一步推進(jìn)農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

5結(jié)語(yǔ)

隨著機(jī)械生產(chǎn)更新速度的加快，數(shù)字化技術(shù)在人們生活中所發(fā)揮的作用越來(lái)越大，應(yīng)用領(lǐng)域范圍也越來(lái)越廣泛，成為日常生活不可缺少的一部分。但是，對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)來(lái)講，在數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用下，現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)可以通過利用各種新型的技術(shù)和軟件進(jìn)行大量的生產(chǎn)和修整，不但提高了生產(chǎn)效率，而且也確保了生產(chǎn)質(zhì)量，完善了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)中的不足。

作者：毛暖思 單位：廣東省海洋工程職業(yè)技術(shù)學(xué)校

參考文獻(xiàn)

篇10

關(guān)鍵詞：三維數(shù)字校園 Unity3d 移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2012）012-080-02

1三維數(shù)字校園的概念與建設(shè)意義

數(shù)字校園是繼數(shù)字地球、數(shù)字城市后提出的概念，它是一種集數(shù)字化、信息化、可視化等多種技術(shù)為一體的計(jì)算機(jī)管理應(yīng)用系統(tǒng)。三維數(shù)字校園系統(tǒng)功能強(qiáng)大，不僅能直觀展示校園風(fēng)情風(fēng)貌，還能通過極具沉浸感的交互體驗(yàn)產(chǎn)生身臨其境的感覺，在強(qiáng)調(diào)體驗(yàn)經(jīng)濟(jì)的今天，其應(yīng)用領(lǐng)域相當(dāng)廣泛且高效。其中，校園文化的建設(shè)、招生就業(yè)的宣傳、學(xué)校軟實(shí)力的展示、教學(xué)科研的管理、校園安全保障等領(lǐng)域都能發(fā)揮其積極的作用，對(duì)大學(xué)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2三維數(shù)字校園系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，在構(gòu)建三維數(shù)字校園系統(tǒng)的過程，技術(shù)路線方案、平臺(tái)和引擎的選擇都有了更大的空間。新技術(shù)層出不窮，甚至有些技術(shù)方案還沒有大量應(yīng)用就被社會(huì)所淘汰，因此在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，其功能架構(gòu)決定了其應(yīng)用的深度與廣度。

（1）該系統(tǒng)需具備三維互動(dòng)漫游功能，使體驗(yàn)者能自由的徜徉于美麗的校園環(huán)境中；視窗能進(jìn)行平移、放大、縮小、旋轉(zhuǎn)等基本的交互操作。

（2）用戶可以選擇校園內(nèi)感興趣的景點(diǎn)，虛擬相機(jī)能迅速定位到該處位置；同時(shí)需具備信息的模糊查詢功能。例如新生入學(xué)，他們對(duì)校園的大多數(shù)生活和教學(xué)設(shè)施還不熟悉，在輸入關(guān)鍵詞“食堂”，各風(fēng)味食堂和相關(guān)的介紹應(yīng)該能及時(shí)呈現(xiàn)出來(lái)，根據(jù)功能對(duì)各類信息也應(yīng)分門別類，重要的建筑物做成興趣點(diǎn)，錄入相關(guān)屬性，方便用戶直接訪問，并具有雙向查詢功能，滿足日常需要。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及，手機(jī)和平板電腦等智能移動(dòng)終端設(shè)備成為獲取信息的重要部分，三維數(shù)字校園系統(tǒng)還應(yīng)具備跨平臺(tái)應(yīng)用特性，能在智能手機(jī)和平板電腦上運(yùn)行應(yīng)用，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍和傳播影響力。

3數(shù)字校園系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1平臺(tái)的選擇

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的進(jìn)步日新月異，各種虛擬現(xiàn)實(shí)軟件、語(yǔ)言大量涌現(xiàn)出來(lái)，在豐富了選擇度的同時(shí)也為我們提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)方法主要利用三維圖形程序接口軟件結(jié)合面向?qū)ο蟮目梢暬幊坦ぞ邅?lái)開發(fā)。但是傳統(tǒng)方法的缺陷也是顯而易見的，其軟件的開發(fā)周期長(zhǎng)、工作量大、投資大且數(shù)據(jù)兼容性差，開發(fā)的成果只能依賴于磁盤、光盤來(lái)，難以在互聯(lián)網(wǎng)上，更不用說各種智能移動(dòng)終端，因而其范圍受到大大限制。

基于此，選擇合適的工具與平臺(tái)對(duì)于三維數(shù)字校園系統(tǒng)的建設(shè)顯得尤為重要。本系統(tǒng)采用Unity Technologies開發(fā)Unity3d平臺(tái)，該平臺(tái)是一個(gè)讓玩家輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實(shí)時(shí)三維動(dòng)畫等類型互動(dòng)內(nèi)容的多平臺(tái)綜合型游戲開發(fā)工具，是一個(gè)全面整合的專業(yè)游戲引擎。其具有廣闊的應(yīng)用開發(fā)前景，具備獨(dú)有的核心優(yōu)勢(shì)——跨平臺(tái)，無(wú)客戶端，交互性，強(qiáng)大腳本，高速渲染，大型場(chǎng)景支持，在線控制等。

3.2 三維可視化技術(shù)

三維數(shù)字校園系統(tǒng)需建立在三維可視化的基礎(chǔ)之上，要實(shí)現(xiàn)此目的，應(yīng)構(gòu)建三維虛擬場(chǎng)景，以下闡述其主要步驟：

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集與整理。

基本數(shù)據(jù)包括校區(qū)的總平圖，對(duì)路網(wǎng)、水系、綠地、建筑物等要素的矢量化，地形、地物頂面、立面、剖面的紋理采集，各地物要素的屬性信息的提取與建庫(kù)。

（2）模型的創(chuàng)建。

模型構(gòu)建的流程為素材采集模型制作貼圖制作展UV坐標(biāo)燈光渲染測(cè)試場(chǎng)景烘培場(chǎng)景調(diào)整導(dǎo)出。

利用收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)， 包括矢量數(shù)據(jù)和紋理資源數(shù)據(jù)， 利用3dsMax軟件，進(jìn)行三維數(shù)字化建模，紋理映射。其中三維數(shù)字化建模是整個(gè)數(shù)字校園系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是重點(diǎn)和難點(diǎn)，制作的模型效果將直接影響場(chǎng)景的運(yùn)行效率和真實(shí)感。在所有要素的三維模型建立完成之后，就可以對(duì)整體進(jìn)行合并，優(yōu)化場(chǎng)景為導(dǎo)入引擎平臺(tái)做測(cè)試。

本系統(tǒng)采用了Unity3D引擎，其對(duì)模型的要求有嚴(yán)格的限制。三維數(shù)字模型所包含的基本內(nèi)容，如場(chǎng)景尺寸、單位，模型歸類命名，紋理坐標(biāo)、紋理尺寸、等必須符合制作規(guī)范。在模型創(chuàng)建的過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

（1）刪除場(chǎng)景中多余的面，對(duì)于在相機(jī)內(nèi)看不見的面需刪除，此操作能極大的提高貼圖利用率，降低整個(gè)場(chǎng)景的多邊形數(shù)量，提高交互場(chǎng)景的響應(yīng)速度；

（2）模型面與面之間不宜貼得太近，否則會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)面交替出現(xiàn)的閃爍現(xiàn)象；

（3）盡量使用關(guān)聯(lián)復(fù)制技術(shù)。關(guān)聯(lián)復(fù)制出的物體在資源的消耗上和一個(gè)物體差不多；

（4）模型的級(jí)別與LOD技術(shù)，也就是模型的精細(xì)程度，建模時(shí)要根據(jù)建筑所處的具置，重要程度對(duì)該建筑進(jìn)行判斷，應(yīng)建成何種精度的仿真模型。

通過上述的流程，把校區(qū)內(nèi)的相關(guān)元素構(gòu)建為三維數(shù)字化模型，為下一步的交互設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。

3.3交互設(shè)計(jì)

把通過3dsMax構(gòu)建好的數(shù)字校園模型導(dǎo)出成.Fbx格式，然后再導(dǎo)入到Unity3D平臺(tái)中，根據(jù)提供的交互行為模塊，進(jìn)行交互設(shè)置；也可以根據(jù)不同的功能要求進(jìn)行程序腳本的編寫。交互模塊主要功能包括自主漫游方式下的攝像機(jī)控制、碰撞檢測(cè)、路徑選擇下的攝像機(jī)機(jī)控制等，通過添加重力場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)上樓和爬坡等功能，設(shè)置環(huán)境燈光，并對(duì)整個(gè)環(huán)境進(jìn)行氣氛的渲染，如添加天空球，環(huán)境特效等， 以及用戶界面設(shè)計(jì)。此外，還可以通過多種手段來(lái)豐富交互體驗(yàn)，如添加合適的背景音樂， 對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的介紹匹配解說詞，通過文字、圖片和視頻等多媒體手段全方位、多角度地展示校園場(chǎng)景， 并實(shí)現(xiàn)地理位置的模糊查詢、用戶添加注釋和評(píng)論等交互性操作。

4結(jié)論

本文闡述了三維數(shù)字校園系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法與實(shí)現(xiàn)手段，能夠表現(xiàn)極具真實(shí)感和沉浸感展示校園場(chǎng)景和大量屬性信息，讓用戶產(chǎn)生身臨其境的震撼。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大與產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，智能跨平臺(tái)終端的普及，大大增強(qiáng)了三維數(shù)字校園系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。該系統(tǒng)的實(shí)施能夠在校園文化的建設(shè)、招生就業(yè)的宣傳、高效品牌建設(shè)、教學(xué)科研的管理、校園安全保障等領(lǐng)域都能發(fā)揮其積極的作用，對(duì)大學(xué)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李保杰，于法展，李戰(zhàn)成.基于OpenGL虛擬校園漫游系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)，2006（19）.