時間：2022-07-04 05:33:33
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇虛擬仿真實訓，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
【關鍵詞】可視化虛擬技術;訓練基地;技術研究
引言
隨著科學技術的不斷發展，為了提高人才進入社會的實踐能力，計算機模擬仿真技術發展起來，技術的深化改革，更高級別的技術即可視化虛擬仿真實訓基地開始出現，隨著技術的應用，逐漸在教育中要廣泛普及開，作為新型計算機技術的發展的高水平，可視化虛擬仿真模擬實訓基地的建立，強烈的沖擊著傳統的教學手段，對于激發學生的學習積極性和主動性方面都較傳統授課有著巨大的變化，取得的進步也是有目共睹的，計算機作為一個要能動性很強、動手操作能力很高的技術，將實踐作為技術的發展出發點，針對教學中存在的不足進行彌補，可以為學習者提供一個真實的環境，將理論知識在一個虛擬仿真的環境中實現操作， 這是教育教學的一次大的飛躍，使得更多的知識轉化為實踐的技術，緊隨社會發展的變化，為社會以及個人價值的實現提供了有力的幫助，不論是對于教學者還是學習者來說，可視化虛擬仿真實訓基地的出現有著重要的意義。
1.“虛擬仿真實訓室”具備的功能
在國內，開發虛擬仿真實訓系統的隊伍很是龐大，可是在這一兩年，很多企業的產品得不到青睞，仿真模擬的效果也不是很理想，這其中重要的原因就是學生在虛擬實訓室里進行操作，得不到與在與在現實環境里相似感受，操作的靈動性和交互性較差。
比如，在虛擬實訓中，使用所有的操作是在電腦給予的指示下進行，參與者是根據電腦既定的程序進行實際操作，使得虛擬仿真實訓基地存在著對于理論知識的加深，但是對于操作訓練的實際沒有得到鍛煉，但是隨著科學技術的不斷發展，可視化虛擬仿真實訓基地的出現，應用實現D3圖形引擎渲染的場景和物體越來越真實，自主模擬虛擬環境下的實際性和可操作性將會更加真實，真正的鍛煉到學習者的實踐性。
2.虛擬仿真實訓平臺的實現
可視化虛擬仿真實訓系統技術的實質就是提供一個高級人機接口，使人沉浸在其中，通過信息交互，完成真實的想象平臺。可視化虛擬模擬仿真技術可以將傳統教學轉移到逼真的學習環境中去，在實踐中實現對于理論知識的完善。
（1）硬件技術
可視化仿真中幀速率的發展方向，是因為圖形處理器（GPU）技術的不斷完善，圖形處理器可以提高圖形繪制速度，加快圖形的處理與渲染，同時，圖形處理器是高度的單指令執行系統，與中央處理器（CPU）不同，圖形處理器（GPU）不能直接移動代碼。利用圖形處理圖形繪制的基礎，是按照圖形處理器的處理方式進行的，包括計算方法以及處理方式。實現了質系動量定理的實時仿真。應用虛擬仿真技術，實現了設備不全引起的軟件硬件不能使用、不能直接觀看的問題。另一方面網絡技術與其一同出現的計算、分布計算加速計算機網絡運行，采用 B/S 架構和瀏覽器端顯示技術，開啟了可視化的仿真功能的模塊以及數據接口，學習者通過計算機操作，利用虛擬機二維三維仿真運行，真實的體驗到可視化下的仿真實踐的服務。
（2）虛擬仿真實訓平臺的建立離不開三維建模
當前使用的建模軟件有：CAD、UG（Nx）、Fro/e、catla和so11dworks等。Solldworks軟件在眾多軟件中是建模速度快、而其易學，適合團隊操作，而且在圖形渲染方面，Solldworks表現也是相當出色，通過軟件中photovlew360使用，四步操作就可以達到照片的渲染效果。有了這樣的軟件優勢，在大部分虛擬實訓建模過程中，solldworks作為主要的應用工具。
（3）物理引擎
目前常用的專業物理引擎有FhysX，ODE，HaVocl，vortex，Newton，BulletBoxZD等，這些物理引擎已經成為獨立分支存在。物理引擎可以滿足人們在真實虛擬環境中實現環境的交互，在沒有物理引擎情況下，圖形引擎可以實現對于圖形的虛擬，而圖形形成的虛擬現實模型（RVF）只是涂有色彩的圖片而已，沒有實體，物體之間沒有必然的交互，由設計者提前設置程序，在模擬訓練中不能達到實訓的真實性，當然這樣的操作也是死板的。物理引擎出現，虛擬圖形就有了實體，實體具有了相互之間的作用力，同時物體自身是具備質量和速度等物理性質，有力這樣的特質，可以使得實體產生真實的運動，真實而動態的進行模擬仿真實訓的實踐。
（4）虛擬實訓中學生角色設置
在虛擬實訓系統中，借助中視典RvF（虛擬現實平臺）系統的骨骼動畫功能中，不同的D3人物角色選擇，建立學習者系統角色，可以在多人環境下真實模擬的操作，而且系統中有一百多個角色，每個角色可以進行站立、行走、跳躍等行為，使用3DMax建立這樣虛擬真實的訓練基地，學生進人虛擬實訓環境中可以自行選擇工作環境，像網絡游戲一樣在虛擬基地中行走，從不同方位和角度觀察虛擬實訓狀態。也可以自主決定是否開啟物理引擎進行模擬實驗。物理引擎在沒有開啟的時候，學習者可以看到虛擬環境中實際操作狀態，當開啟物理引擎后，可以對人物進行移動知識。
（5）虛擬現實與網絡平臺整合
利用RVF編輯器完成對實訓場景的設計與編輯后，通過2種方式虛擬實訓場景，一是將虛擬實訓場景編譯成EXE格式的可執行文件，另一種方式是將虛擬場景成網頁，在網頁中存放虛擬場景及其相關的數據包，數據包里面只是包括虛擬場景，像是播放器、文件大小、網絡傳輸等都不包括在數據包內。最新版的RVF使用了與Flash類似的流媒體播放技術，用戶可以在瀏覽的同時，實現數據下載與播放的同時進行，縮短了載等待時間。在虛擬實訓與網絡平臺整合時，以上兩種方式都可以使用。將虛擬實訓場景為EXE文件格式時，虛擬實訓只能以教學資源的形式嵌人到教學網站中，這種方案適合制作一些理論性較強的課件，放在教學網站上供學生下載，以便后續學習中多次使用。將虛擬實訓場景為網頁形式，則可以把虛擬實訓以教學活動的形式整合到教學網站中，借助Moodle平臺教學活動的各種交互功能，教師能實現對虛擬實訓教學活動進行監控和管理。考慮到安全性，Moodle平臺將上傳的文件存儲于web根目錄之外，使用這種方式將好的網頁文件上傳后，用戶無法訪問網頁，因此需要單獨為服務器部署F釋功能，將好的網頁文件使用F釋方式上傳到服務器目錄中，在教學活動中通過鏈接的形式與虛擬實訓場景相關聯。
3.結束語
信息化時代的到來，對于計算機人才的需求是不斷的增加，作為培養計算機人才的教育機構，如何培養出“即出即用”的人才，以此來滿足社會的需求，是教育培訓機構所要不斷解決的問題，可視化虛擬仿真實訓基地的建立，為解決這一難題創造了更大的優勢，以一種更加真實、實踐操作性更強的模擬化手段，讓學習者將理論與實踐的完美結合，雖然這樣的技術不能完全代替真實環境中的實際操作，但是技術本身的優勢對于教育教學來說，可以比正常教學起到的作用更大，對著可視化虛擬仿真技術的不斷發展，必將為信息化社會的發展注入新的活力。
參考文獻
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關鍵詞 職業院校；虛擬仿真；實訓資源
中圖分類號：G712 文獻標識碼：A 文章編號：1671-489X（2012）33-0004-04
1 引言
為貫徹落實北京市教育委員會《關于北京“十二五”時期職業教育信息化規劃》的文件精神，利用云計算技術、3G無線網絡技術、虛擬現實技術和物聯網技術——這些技術催生了應用，應用孕育了技術，探索開發職業院校的虛擬項目、虛擬工藝、虛擬流程、虛擬實驗、虛擬車間、虛擬工廠，形成虛擬對象與真實對象的有效對接，虛擬實訓與真實實訓的有機互補，全面提升職業院校的實訓教學的可操性、實效性，避免危險性，降低高成本性、不可逆性和高耗費，為實驗與實訓提供有力支撐。
2 虛擬實訓資源
虛擬實訓的概念是利用虛擬現實技術仿真或虛構某些情境，供學生觀察、操縱、建構其中的對象，使他們獲得類似真實的體驗或者掌握知識理論體系的規律。
目前虛擬實訓資源是非常豐富的，各大公司開發了很多虛擬仿真軟件與開發平臺，尤其是網絡版游戲仿真軟件風起云涌，給開發商和網吧的投資者帶來豐厚利潤。而職業教育的虛擬仿真軟件與開發平臺顯得相對匱乏，這是因為職業教育涉及各行各業，一個權威的、界面友好的、能滿足各種用戶需求的仿真平臺編輯器尚未產生，而能滿足某一領域的虛擬仿真軟件與開發仿真平臺編輯器很多，如Pro E機械三維仿真平臺、VR-Platform三維互動仿真平臺和Tina電子線路三維互動仿真平臺等。這是因為虛擬技術具有沉浸性、交互性、構想性特征：沉浸性指人能夠沉浸到計算機系統所創建的環境中，由觀察者變為參與者，成為虛擬現實系統的一部分；交互性指是人能用多種傳感器與多維化信息的環境發生交互，如同在真實的環境中一樣與虛擬環境中的對象發生交互關系；構想性指人能從虛擬環境中得到感性和理性的認識，進而深化概念、產生新意和構想。上述這些軟件都能滿足沉浸性、交互性、構想性的特征。
3 職業教育虛擬仿真四層步驟
3.1 專業仿真軟件的應用
專業仿真軟件很多，其特點是：在調試上，面向圖符對象的仿真軟件，不須任何編程學習，只需要填充控件或對象，就能仿真大量的應用系統，幾乎囊括現代所有領域的可視化、動態仿真系統、圖符表示的功能模塊。目前職業院校的教師在授課中常使用各自專業的虛擬仿真軟件進行輔助教學。例如，TINA Design Suite v8專業仿真軟件是針對電路分析、設計和實時測試的軟件，它功能強大，易用性極高，具有模擬、數字、VHDL語言、單片機、電子電路和混合電路板以及PCB Layout布線仿真設計環境。學生可以便捷地快速分析開關電源、射頻、通訊、光電電路的各種真實情況，生成和調試使用集成的微控制器代碼流程圖，并在混合電路的微控制器應用環境中進行聯動測試。
TINA仿真系統獨特之處在于可以通過USB總線控制的TINA Lab II硬件，使計算機變成一個強大的多功能測試與測量儀器，完成從“設計需求”到“物理實現”的自動化設計過程。TINA技術大致分為電氣原理圖設計輸入、混合電路仿真分析、PLD設計、印制板（PCB）自動布線設計等環節。學生會發現TINA是一個易用性極高的高性能電子電路仿真設計工具，而教師更喜愛TINA中包含的結合仿真內核的訓練環境等獨特功能。如圖1、圖2如示，分別是電路原理圖和面包板上實物元件連線、電路原理圖在面包板和PCB仿真。
另外，Pro E仿真軟件在機械零件、裝配及工藝處理上有強大功能，這些仿真軟件在行業內是工程師工作的主要工具。但是這些仿真軟件都具有強烈的專業性，專業之間互通較少。還有VMware Workstation虛擬機軟件、硬盤分區、Boson NetSim模擬器等仿真軟件。
3.2 具有開發功能的專業仿真軟件的應用
目前社會上大型3D游戲仿真軟件已經很多，制作這些仿真軟件的公司開始瞄準職業教育市場，推出許多虛擬仿真軟件，它的特點是可以針對不同專業，根據教師的專業需求，設計出某專業課的某些知識點和實訓項目的仿真。
首先，采用仿真技術研究可節約大量的研究經費，在一定程度上可替代真實的測試技術研究，至少可以起到相當的指導作用。
其次，能夠幫助科研單位把科研工作中積累的許多寶貴知識和經驗加以總結，建立相應數據庫，得以長期保存和便于檢索。
第三，全三維的場景交互有很好的可視作用，其直觀性和可交互性得到良好的體現。
例如VR-Platform三維虛擬現實平臺軟件，該軟件適用性強、操作簡單、功能強大、高度可視化、所見即所得，可廣泛應用于城市規劃、室內設計、環境藝術、產品設計、工業仿真、古跡復原、橋梁道路設計、互動廣告設計、軍事模擬等行業，它的出現將給正在發展的3D仿真產業注入新的活力。
VR-Platform的目標是：低成本、高性能，讓每一個學生都能夠從“虛擬現實”中發掘出計算機三維的新樂趣，能與自己專業有效融合。
VR-Platform具有良好的系統架構，無論是學生、教師，還是軟件開發人員，都可以在不同層次上以不同的開發方式，開發出滿足自己需要的各種應用程序。如圖3所示，航模發動三維運行與零件裝配仿真。
在進行仿真專業課程制作過程中要以行業需求為基準，以專業實訓要求為依據，根據不同的行業特點探索行業通用性的操作規范，確保開發的課程能夠得到行業認可，最終建立起一批滿足行業要求，符合企業操作流程和規范的虛擬技術實訓資源。要建立一套完整的虛擬技術實訓中心，其硬件條件可根據學校不同條件自行組織，建議釆用主動式立體投影機、無縫軟邊融合技術的沉浸式環幕、虛擬現實成像及播放仿真平臺系統——三通道環幕立體投影系統、高端VR專業圖形工作站等設備。
虛擬技術（Virtual Reality）是借助計算機技術及最新研制的傳感裝置所創建的一種嶄新的模擬環境。它是一項綜合集成技術，涉及計算機圖形學、人機交互技術等領域。它用計算機生成逼真的三維視、聽、嗅覺等感覺，使人作為參與者自然地對仿真世界進行體驗和交互，最終使得參與者產生身臨其境的感覺，并且能直接參與該環境中事物的變化與相互作用。其最大特點是根據教師的不同專業需求，設計出精美的3D仿真。如圖4所示，旅游專業介紹圓明園正大光明景區虛擬3D仿真。
3D技術模式主要釆用max、3ds、flt、obj、dxf、dwg、dem，其中flt文件格式是專業虛擬仿真軟件MultiGen的專業格式，在實現過中，定義一個3DS Object類就可實現三維建模與仿真。
3.3 物理介入式的仿真軟件的應用
由于仿真軟件平臺開發人員大多是軟件工程師，應用仿真軟件平臺人員只需要關注腳本的編寫和項目的真實可操作性，如需美觀應要大量的照片，也稱之為皮膚，增強3D的可視性。但是人們又提出更進一步的要求——實物操作與虛擬仿真一一對應，而且要求仿真軟件能夠控制實物的動作，甚至能模擬或預測實物動作的危險，如核燃料棒的泄漏、地震等。這就要求實物的動作過程中有大量的傳感器的物理量，經過V/I轉換，以及RS232或485的通訊協議，與仿真軟件平臺中的I/O函數構成事件，形成仿真軟件能夠控制實物的動作。以機器人為例，如圖5所示。
目前通用開發型的仿真軟件平臺是通過游戲軟件移植過來的，已有游戲手柄，它是一種開關量，利用GeyKey（）函數就能調用，還有一種是游戲手套，手套內放置了壓力傳感器可模擬CS游戲中許多武器的仿真。所以說物理介入式仿真軟件的開發應用已近在眼前，但是難度較大，這不但需要開發人員與設計應用人員必須具備軟硬件的綜合素質，而且應具備相當水平的美術觀。
有實物介入式計算機仿真系統將成為職業教育仿真實訓教學中的又一個亮點。隨著實訓仿真技術的發展，實訓內容、實訓手段、實訓設備將發生變革，傳統的校內、外實訓基地模式將向校內、外實訓基地與虛擬實驗實訓相結合的教育實踐模式發展。職業教育對仿真技術的需求異常迫切，這必將會帶動一批人加入到仿真在職業教育中的應用研究隊伍之中。
3.4 全場景式真實仿真軟件的應用
1）大連海事大學船艙模擬駕駛仿真系統。該船艙模擬駕駛仿真系統是仿真的最高境界，實現了實物與虛擬的有機結合。筆者參觀了該實訓中心，但是沒有圖片，只能粗略地分析船艙模擬駕駛仿真系統。它是在原有的機艙三維模型基礎上，采用MultiGen Creator對相關設備的可操作部件重新建模，并依需對其進行層次結構優化；結合船舶機艙的具體情況，采用Vega對船舶虛擬機艙內相關技術進行實現；并在MFC平臺上開發具有實時仿真及交互控制功能的視景仿真系統。
概括起來，該船艙模擬駕駛仿真系統主要包括以下幾個部分。
①自定義運動模型的實現。對自定義運動模型的設計思路作了詳細分析，并實現了一種運動模型。
②虛擬駕駛艙碰撞檢測的實現。對虛擬駕駛艙碰撞檢測模型的Volume方法的設計作了詳細分析，對碰撞檢測模型實現總流程作了詳細規劃，設計出一種結合BUMP和Z的碰撞檢測方法。
③對虛擬設備進行拾取操作的實現。對進行設備拾取操作前的模型部件的創建和處理方法作了詳細講述，并根據機艙內部模型部件的特征，制定操作方案，最后實現模型部件操作和SE2000之間的通訊。
④基于MFC的虛擬機艙視景仿真系統相關功能的實現。對在MFC上的系統總體實現流程做了詳細規劃，并講述了基于MFC的虛擬機艙視景仿真系統的相關功能的實現方法，如用戶視點在各虛擬設備間切換、視景仿真窗口的全屏顯示、場景中各參數能根據用戶需要進行設定等。
2）北京石油化工學院的煉油廠模擬仿真。該工業仿真系統是針對真實工業系統的復雜工藝推出的加水模擬系統的解決方案，用實時三維可視化的方式，有針對性地解決工業領域中展覽展示、宣傳介紹、實時監控、技能培訓及技術服務等方面的難題。
該工業仿真系統用真實和縮小的系統模擬了煉油廠的工藝各系統及整體廠區環境外觀，并模擬仿真了各設備的結構、工作過程。同時，該工業仿真系統還綜合了OpenGL技術、數據庫，以及其他多媒體技術、程序開發技術、顯示技術、互動控制技術、網絡技術。筆者參觀了該實訓中心，但是沒有圖片資料，故而也只能粗略地對其進行分析。
①展示功能：可模擬展示工藝系統、機械設備的外觀、結構、性能、工作原理等。
②互動功能：可與操作人員互動，具有較好的操作性，操作人員可以第一人稱的方式隨意地瀏覽、展示、學習；
③體驗功能：操作人員可體驗真實工藝系統和設備的所有功能（操作使用、安裝施工、故障排除等）。
④教育功能：具有完整的知識庫，并具有完善的教育功能（教學、指導、培訓、實訓、考核）。
4 職業教育虛擬實訓資源開發的方法
4.1 成立虛擬實訓中心
雖然職業院校虛擬仿真軟件的開發與應用都已展開，但大多是教師的個人行為，沒有形成職業院校自己的特色，絕大多數的虛擬仿真軟件都是購買公司的產品或定制的。在此，筆者提出虛擬實訓資源開發的方法。
1）由院、系兩級實訓基地構成。
2）建議成立院級虛擬實訓管理中心，由教務處和信息中心聯合管理，系部虛擬實訓基地由各系部及相關專業教師組成。職責與任務：教務處負責管理實訓中心總體方案制定及相關文件的起草；信息中心擔負基于網絡環境下的軟硬件技術實施和支撐；具有虛擬仿真軟件專業背景的教師負責學院虛擬教學的教研和教改工作；同時職業院校的系部負責對各專業的課程、項目、虛擬實驗進行宏觀指導。
3）各系以專業為依托，構建其虛擬實訓基地，由主管實踐教學的系主任直接負責。
4）建立專業或專業群的虛擬實訓實驗室
5）開展對口企業合作
4.2 虛擬實訓的方案
1）對來源于實際企業或單位的工作任務或子任務進行虛擬，實現部分核心技能的核心教學；
2）對專業有關實際崗位的某些技能或操作進行虛擬仿真；
3）對某些技能證書的考核環境及操作進行虛擬仿真，實現技能證書的高通過率；
4）對源于企業的真實設計方案、設計工藝、流程、設計策略或算法進行虛擬仿真，實現計算機類的課程實踐教學；
5）對源于企業崗位的操作流程或操作規范進行虛擬仿真，實現基于網絡環境下就業崗位的實訓需求；
6）建立與真實企業環境一致的虛擬工廠和車間，實現校內生產實訓和企業實際生產的有機統一。
4.3 提交虛擬實訓的成效及成果
1）有關虛擬實踐的教學設計、教學方法、教學手段和科研論文；
2）有關學生虛擬實踐的作品與成果；
3）有關虛擬實踐的仿真平臺編輯器建設或案例展示；
4）有關虛擬實踐的教學科研立項與成果；
5）有關虛擬實踐的教材與專著；
6）有關虛擬實踐教學的專業建設、課程建設、基地建設的整體方案及成功經驗。
4.4 虛擬實訓的教學模式
1）構建“理論學習——虛擬演練——實操訓練”的教學模式；
2）虛擬仿真教學能將抽象理論形象化、直觀化；
3）虛擬仿真教學為學生提供自由探索的學習環境，培養學生認知能力、理解能力和創新能力。
5 結論
虛擬仿真建設解決方案是特別針對教學資源建設要求和標準進行頂層規劃和設計的，虛擬仿真平臺編輯器是促進主動式、協作式、研究型、自主型學習，形成開放、高效的新型教學模式的重要途徑，是示范性院校和骨干院校展示和推廣本校教學改革成果的重要平臺。
虛擬仿真平臺編輯器是以資源共建共享為目的，以創建精品資源和進行網絡教學為核心，面向海量資源處理，集資源分布式存儲、資源管理、資源評價、知識管理為一體的資源管理仿真平臺編輯器。該編輯器實現資源的快速上傳、檢索、歸檔并運用到教學中，實現資源的多級分布式存儲、學校加盟共建等，具有虛擬仿真建設管理并能實現精品課程資源和網絡教學之間無縫聯接。
1）技術特點。虛擬仿真架構合理，安全可靠，具有先進性、實用性、開放性、通用性、標準化等特點。
2）先進性。虛擬仿真平臺編輯器運用國際主流的技術，具有先進的技術方案，提高系統的生存周期和運用。
3）規范性。基于國際、國家、行業標準，實現資源的互通互導。根據專業教學資源內容、形式、標準、所需存儲空間等特點，遵循通用的網絡教育技術標準，通過網絡開發和數據庫技術，將虛擬仿真資源集成為資源庫。
4）安全性。系統方案中考慮的安全策略和安全機制包括：根據不同的業務要求，采用不同的安全措施；設備、數據介質等某些關鍵部分考慮備份和冗余配置，保證其發生故障時不影響整個系統的正常運行等。
5）開放性。采用.net開發架構和三層B/S系統結構，實現跨越UNIX、LINUX和Windows仿真平臺編輯器運行。
6）擴展性。在硬件方面，對用戶設備支持對系統進行靈活配置和組合，相關軟件能方便地升級和更新，系統容量保證滿足用戶量的考慮；在軟件方面，提供二次開發功能函數包，適應不斷拓展的應用空間。
7）自主學習。提供完善的講授型網絡課程庫、多媒體課件庫、素材和案例庫、專家答疑輔導系統，使用者可以自主完成專業課程學習。
最后感謝大連海事大學、北京石油化工學院、北京掌宇集電科技有限公司、中視典數字科技有限公司和北京森漢科技有限公司提供的有關資料。
參考文獻
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【關鍵詞】虛擬仿真；項目教學；工學結合；
一、概述
《液壓與氣動技術》是高職機械類專業的一門專業技術課，應用性很強，在機械類的各個專業如機械制造及自動化、機電一體化、數控等專業都占有十分重要的地位，是專業課中的重點課程。這門課程不僅理論性強，而且具有很強的實踐性，與企業的生產實際聯系緊密。
從我國職業教育的實際出發，堅持理論聯系實際，通過課程組成員的國外學習和國內交流，針對《液壓與氣動技術》理論與實踐結合緊密的特點，在實訓教學環節中逐步引入"項目引導、任務驅動"的理念，但是在項目教學過程中存在一個瓶頸問題：實訓資源相對缺乏，加上上課時間可訓練的時間有限，限制了同學們課后實訓練習。
針對這一現實問題，在新一輪的課程建設中，借助虛擬技術和三維建模技術，實現《液壓與氣動技術》實訓教學資源立體化、動態化、可視化和網絡化，建設虛擬實訓環境，解決了項目教學過程中實訓資源相對缺乏，促進了主動式、協作式、研究型、自主型學習，形成開放、高效的新型實訓教學模式的重要途徑。
二、 國內外研究現狀分析
隨著虛擬現實技術的不斷發展和成熟，為其在各個領域的應用提供了技術支持，使人們的生活、工作和學習變得更加快捷和方便。虛擬實訓是現代職業教育中必不可少的一種形式，在教育領域應用必將得到進一步的開發與應用。現就國內外研究現狀敘述如下：
將虛擬實訓運用于運動技能方面的研究由來已久。早在1985年，訓練籃球的虛擬現實系統已被開發。訓練者戴上特制的手套和眼鏡，在虛擬的空間里練習投球。與在真實環境中相比，在虛擬的空間里練習投球有其顯著的特點及優勢。如模仿真實世界中球的運動軌跡，并控制其運行的速度以適應訓練者的訓練進程。開始時，球下落的速度非常緩慢，以便使訓練者看清球運行的路線，找出偏差，調整自己的動作。隨著訓練者投籃準確率的提高，球速也開始加快，直到球速與現實中的完全相同。最終，訓練者掌握了投籃技巧，并且這與在真實的世界里練習的效果沒有多大區別。后來美國Michigan大學虛擬實驗室的學生開發了一套運用于足球訓練的系統--Virtual Football Trainer。這套系統為使用者提供了一個近乎真實的訓練場景，非常適合訓練足球隊員的實戰能力。
虛擬實訓在國內的研究主要集中在高校和職業院校應用。例如，北京航空航天大學計算機系是最早進行虛擬現實研究、最具權威的單位之一，研發了用行員訓練虛擬現實系統、虛擬現實演示系統，研究了虛擬環境中的物理特性的表示和處理并提出相關算法和實現方法。北京科技大學鐘延教授研制的VR-4的汽車駕駛模擬器，模擬仿真各種路況上進行駕駛技能的學習和訓練，產生逼真的效果。VR-4可以提供多項教練場的正常條件下無法提供的訓練項目，如惡劣天氣
下的訓練，跟隨前車的訓練等。
三、虛擬實訓資源的開發
實訓資源相對缺乏，加上上課時間可訓練的時間有限，限制了同學們課后實訓練習。
因此，在立體化教學資源的建設，主要解決實訓資源的相對缺乏及如何引導學生完成實踐任務，并留有足夠的時間完成各個環節的學生綜合評價問題。
針對項目化的教學內容，通過虛擬技術Solidworks composer軟件創建虛擬實訓資源，借助于多媒體教學手段，引導學生完成教學過程。在立體化實訓教學資源的建設中，為保證與工業現場的一致性，采用三維建模技術，按照實際元件的圖紙尺寸建立立體元件庫，結合實際的實驗平臺建立元件調用和系統構建平臺。三維液壓仿真設備與真實的YCS-A液壓實驗臺的結構及工作原理完全一樣的功能，可以仿真操作、任意拆裝、任意設置故障、排除故障，所有的設備元器件及儀器儀表能夠根據其相應的物理屬性實時做出反應，就跟學生操作真實實驗設備的效果一樣，達到學生動手實驗實訓的目的。對比現有課程資源主要進行四項轉化：
1、二維圖片立體化，改變傳統教學圖片的展示，將液壓實驗臺和氣壓實驗臺及液壓與氣壓的所有元件通過實地測量，然后借助Solidworks軟件進行建模，渲染，使更加形象、逼真。
2、靜態過程動態化，改變液壓和氣壓元件工作過程的靜態分析，借助Composer軟件對已建好的實驗臺及模型進行拆裝動畫及回路的拆裝及工作原理的動畫，通過機構仿真和動畫技術實現靜態過程的動態化，完成二維到三維再到動畫的轉換。如圖1所示：
3、系統機構可視化，通過Solidworks軟件剖視、透明等技術，將工作臺及所有的液壓元件的結構及工作過程完全展示，每一個液壓元件都是透明可見，將一些簡單的液壓回路，在虛擬的實驗臺上進行搭建，可以交互操作。如圖2所示：
4、教學實訓資源網絡化，所有的實訓教學資源均為電子文件，借助于網絡平臺實現遠程實訓教學和自學環節的虛擬仿真實驗平臺。
四、虛擬實訓資源的應用推廣
1、運用現代教育技術，計算機虛擬現實技術等充分發揮各種媒體的優勢，將各種相互作用、相互聯系的媒體和資源有機地整合，形成了立體化、網絡化、精品化教學實訓資源庫。立體化實訓教學資源的實施，深化了校企合作的教學模式；克服了教材形式的單一性，提高了其實用性，滿足了現代學習者個性、自主性和實踐性的要求。既充分發揮了教師的主導作用，又充分體現了學生的主體地位，創建了有利于大學生素質教育和創新能力培養的教學模式；
2、教學實訓資源既為教師備課提供了規范而有彈性的參考，又為教師實施教學提供了完善便于操作的技術支持。資源庫的教學素材豐富且新穎，既增加了教學的容量，充實、拓寬了教學內容，增強了教學的時代感，又提供了比較完整的教學解決方案，最大限度滿足了教學要求。同時改進了教學方法和教學手段，使教學中抽象、難以理解的內容變的生動直觀，達到黑板授課不可比擬的效果，從而突破傳統的教學模式。建構了有利于大學生素質教育和創新能力培養的教學模式。
3、為學生提供了良好的學習平臺。為學生提供了一個具有科學性、先進性、易操作的網上學習環境。增加了學生學習的信息量，有利于學生課外學習的輔導，使教學活動實現了從信息的單向（教師對學生）傳遞向雙向（師生之間）乃至更廣的范圍（生生之間、教師之間、教師與社會之間）交換傳遞的轉變，實現了交互教學及人機結合、師生結合、課內外結合，大大提高了教學效率和效果。為學生的學習和發展提供多樣的教育環境和有力的學習工具，有助于啟迪學生的形象思維，提高學習效率。完善教學實訓室的建設與管理。
五、結束語
根據高職教育的培養模式，全面提高學生素質和能力。以信息技術的有效應用為突破口，建設立體化實訓教學虛擬實訓資源，改造提升傳統教學，加快信息技術應用。大力開發數字化專業教學資源庫，應用現代教育技術，豐富教學形式、提高教學效果，促進優質教學資源的共享，拓展學生學習空間。拓展學習時空， 結成學習同盟， 化解學習難點，提高學習成效。從而推動《液壓與氣動技術》課程的改革與發展，為現代職業教育體系建設做出貢獻。
參考文獻
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關鍵詞：虛擬仿真；教學資源；建設
中圖分類號：TP202 文獻標識碼：B 文章編號：1673-8454(2012)13-0047-03
隨著科學技術的迅猛發展，越來越多的新技術被應用到輔助教學中。虛擬仿真技術就是當今非常流行的新型教學媒體。我院自2007年建設應用電子技術專業國家級教學資源庫時，便開始研究虛擬仿真資源在教學中的應用，通過幾年的建設建成了“虛擬電子產品生產車間”， 虛擬現實技術實現對真實電子產品工廠生產過程的模擬重現，讓學生不需到工廠就可在3D虛擬工廠體驗到電子產品生產的元件預處理、元件插裝、波峰焊等工序對應的工藝、技術及安全生產流程。學生可以任意漫游三維虛擬車間，體驗并操作波峰焊接機等各種設備、學習（或熟悉）各種工藝的操作技巧等。還建設了“單片機技術應用”整套仿真項目學習包，按照從簡單到復雜的順序，系統性地設計了“LED電子顯示屏項目錄像和仿真”等5個項目的系統仿真，在虛擬仿真教學資源開發與利用及如何與原教學資源平臺銜接方面，探索出一條發展之路。
一、虛擬資源及教學資源平臺建設綜述
學院重視教學資源建設，在2006年至2009年國家示范性高職院校建設及后示范建設期間先后建設精品專業資源庫16個，其中國家精品專業1個，國家教改試點專業2個，湖南省精品專業7個，湖南省教改試點專業6個；建設精品課程資源庫28門，其中國家精品課程12門，省級精品課程16門；2007年開始牽頭“應用電子技術”國家教學資源庫建設，2010年獲教育部正式立項，從專業標準庫、課程資源庫、培訓資源庫、素材資源庫、職業信息庫、標志性資源庫六大方面進行建設，目前建設工作已基本完成，資源庫參加2011年6月教育部在天津舉行示范4周年暨資源庫展示，獲得在場專家和社會各屆的一致好評，而學院也初步建成以1個國家級教學資源庫為核心，包括軌道交通專業群、電子信息技術專業群、軟件技術專業群等3個院級教學資源庫的資源庫群。
配合應用電子國家級教學資源庫的建設，學院于2010年成功申報了“應用電子技術專業教學仿真實訓軟件系統”、“電氣自動化技術教學仿真軟件開發”、“模具拆裝與設計虛擬實訓室軟件的開發”3項湖南省教育廳立項的虛擬仿真實訓軟件的開發項目。軟件開發完成后，與原有的仿真實訓系統無縫結合，初步形成了從虛擬到真實的實訓教學特色，有力地促進了學生實際操作能力和實踐能力的提高。“應用電子技術專業教學仿真實訓軟件系統”在示范建設四周年進行了專題展示，得到教育部領導的認可。所有軟件在世界大學城進行了專題展示，得到省內外各兄弟院校的高度評價。
學院在以虛擬資源為抓手，推動學院教學資源庫平臺建設的過程中積累了很多可貴的經驗，也促使學院虛擬仿真資源得到更長遠的發展。
二、以虛擬仿真資源建設為抓手，帶動學院教育教學改革進行
1.創新基于虛擬仿真資源的“多向”教學模式
職業院校很多操作性強的教學不能由傳統理論教學實現，并且由于各種成本、安全、操作資質等條件的限制難于在真實的設備、真實的環境中進行實踐教學，借助于虛擬軟件的教學打破了傳統的封閉教學模式，改善了教學模式的結構和層次，應用虛擬軟件組織教學時更加注重師與生、生與生、師生與資源等之間的“多向”交互協同，并依據學習者個人的學習習慣和特點，憑借現代信息技術的優勢，生成相應的學習模式。學習者在學習過程中通過RPG、游戲等方式充分使用資源，學習興趣與效率得以提高。基于虛擬軟件的教學有助于啟發學生思維，培養學生參與構建真實世界的能力和創新意識，更有利于在虛擬軟件情景學習中鍛煉學生的職業素質。
2.推動基于虛擬仿真資源為載體的課程改革
虛擬仿真實訓教學軟件，信息海量、內容新穎，再現了崗位、再現了現場、再現了崗位作業過程。鮮活的現場內容，逼真的現場環境，為職業教育課程改革提供了重要的支撐。目前，我院以職業能力為主線、以職業活動課程為主體，理論與實踐相融合、教學內容與崗位需求相適應的注重綜合素質培養的、信息化教學資源支撐的課程體系正在形成。信息化環境下反映當前科學技術先進水平和職業崗位資格要求，有利于學生就業、創業和未來職業生涯發展的課程資源和校本課程、校本教材的開發正在全面推進。信息化環境下的多種教材形態，因其內容海量、更新速度快、呈現形式豐富、沖擊力強大，適應了職業教育職業、崗位、專業和設施設備及工藝方案、操作標準變化快的特殊需求，全面推動了職業教育課程改革。
3.以虛擬仿真教學系統為牽動，創新實訓基地建設
科學合理的校內實訓基地建設方案，應該是虛實結合、虛擬仿真與實際操作有效融合的建設方案，無論哪一種“能力形態的獲得”，實操實訓的現實作用都是不可替代的。虛實結合不僅解決了實操實訓進不去、看不見、難再現、多污染、高消耗、不安全、設施設備不足、實訓指導教師不足等眾多難題，而且將趣味性、現場氛圍、個性化導訓、智能化考核、分層次實訓等先進的教育思想融入其中，創造出智能化、信息化、現代化的實訓環境。只有虛實結合、融入信息化要素的實訓基地建設方案，才能實現智能化實訓教學目的，才會符合職業教育教學技能獲得規律，才能使學生提早了解工廠、了解崗位、了解自己畢業后的工作環境，才會給我們帶來巨大的經濟效益、社會效益及質量效益。
關鍵詞：虛擬仿真技術；高職院校；化工實訓教學；應用
化工行業是國家產業體系的重要組成部分，是國民經濟中的支柱產業之一。而在化工生產過程中，往往會使用到易燃易爆等危化品，若操作不當，將會造成嚴重的安全生產事故，既威脅生產工人的生命安全，又會給化工企業帶來不可估量的經濟損失。因此，化工生產高度重視從業者的實踐操作能力和問題解決能力，這無形中提高了高職院校化工實訓教學要求。而對于高職院校來說，在化工實訓教學中，若組織高職學生進行工廠實踐培訓，不僅要投入大量資金，還無法保證學生的安全，使得化工實訓教學缺乏效果，不利于高職院校化工人才培養質量的提升。而虛擬仿真技術的出現與應用，為化工實訓教學的優化提供了技術保障，既解決了化工實訓中安全問題，又可以降低化工實訓成本，從而有利于高效開展化工實訓教學工作，進而有利于培養高素質化工人才。鑒于此，本文圍繞“高職院校化工實訓教學中虛擬仿真技術的應用”展開研究具備顯著意義和實踐價值。
1高職院校化工實訓教學中虛擬仿真技術的應用價值
在虛擬仿真技術應用支持下，在高職院校化工實訓教學中，化工教師可以模擬真實的化工廠生產系統，這種模擬手段相比其他培訓方式，對實踐經驗不夠豐富的學生來說，是一種安全的實踐培訓手段。在極短的時間內，化工專業學生就可以將學習積累的化工專業理論知識應用在實踐中，而在傳統實訓教學模式中，需要較長的一段時間才能實現。對于高職院校化工專業來說，化工實訓課是一門基礎性課程，旨在培養高職學生化工專業技能實踐能力，幫助高職學生盡早熟悉化工生產流程，有效培養高職學生問題分析能力、問題解決能力，為化工專業學生適應未來化工生產需求提供保障[1]。化工實訓課作為化工專業的實訓課程，虛擬仿真強調理實一體化，在實訓過程中，學生在虛擬場景中完成化工理論和實踐操作要點的測驗，既可以讓高職學生學會如何操作化工機械，又可以幫助學生學會如何解決生產實際問題，為高職學生適應未來化工生產需求夯實基礎。在化工實訓過程中，高職學生極可能遇到今后工作中的具體問題，并學會如何高效解決這些實際問題，便于高職學生積累一定的生產工作經驗，進而有利于高職學生在今后的工作中高效解決一系列化工生產問題。除此之外，虛擬仿真實訓融合了工藝和工廠運行知識，高職學生既可以詳細地了解整個化工生產過程，又可以深入了解各類化工生產設備的結構及工作原理[2]。例如：在虛擬仿真技術支持下，可將各類反應器、蒸餾塔等結構動態演示出來，這樣學生就可以清晰地了解這些設備的結構，從而有利于提高化工生產的安全系數，且有利于降低化工設備運行成本。
2高職院校化工實訓教學現狀及影響因素
2.1化工實訓教學現狀
1）教師的化工實訓教學經驗。基于化工實訓教學現狀來說，高職化工教師嚴重缺乏實踐經驗，其中，大部分教師雖有豐富的教學經驗，但是嚴重缺乏工廠實踐經驗，這使得化工教師在化工實訓教學期間，只能對學生進行理論的指導，無法向學生展現真實的學習過程[3]。另外，實訓教學中的培訓師除了高校化工專業教師外，還包括企業的工程技術人員，這些人雖有著豐富的化工生產實踐經驗，但是相對缺乏理論知識和教學經驗，無法將生產實踐經驗有效地傳遞給高職學生，進而也會影響化工實訓教學效果。2）實訓教學模式。當前大部分高職院校化工實訓課程仍然以課本理論知識講解為主，且講解方法也較為單一，主要以教師的示范，學生既定程序的模擬機械操作為主，導致實訓與化工生產實際相脫節，進而使得實訓缺乏成效，不利于提高學生化工生產實踐能力[4]。3）實訓教學成果。高職院校由于資源有限，在實訓教學中只能展開一些簡單的實訓活動，對化工生產實踐缺乏指導性和實用性。針對這種情況，部分高職院校采購了一定量的實用設備，但是由于師資因素影響，也無法將這些實用設備投入學生的實訓，進而制約化工實訓效果的提升。
2.2化工實訓教學的影響因素
高職院校化工實訓教學目的在于讓高職學生在校學習期間，提早接觸化工生產車間，了解化工生產工藝和生產流程，并對不同類型的生產過程進行分類討論和交流，以期逐步提升高職學生處理問題、分析問題及解決問題的能力，進而為學生適應化工生產需求夯實基礎，以便更好地服務于社會[5]。但是高職院校化工實訓教學，在實踐中仍然受到諸多因素的制約，不利于實訓教學效果的提升。關于化工實訓教學的影響因素，總結包括以下幾點：1）高職化工人才培養方案往往要求企業同時完成數十人，甚至是數百人的全程實訓，這是當前大部分企業難以實現。2）基于高職學生實訓安全角度考慮，企業往往會嚴格限制學生的實習時間和范圍，甚至要求學生在實訓期間只參考教材，不得觸摸具有危險性的設備和化學藥劑等，導致高職學生在實訓中處處受限而無法全程參與進來，進而使得化工實訓流于形式，不利于實訓效果的提高[6]。總之，上述問題的存在，使高職學生無法實現化工實訓課程目標，導致學生化工生產實踐能力嚴重不足。在當前信息技術不斷深入發展的背景下，虛擬仿真技術的發展日漸成熟，被應用在化工實訓中，可以有效解決傳統實訓模式中的各類問題，從而有利于促進高職學生化工實踐能力的提升。
3虛擬仿真技術在高職院校化工實訓教學中的具體應用
虛擬仿真實訓應遵循培養實用性人才的原則，結合當前化工行業對化工專業人才的實際需求，有機融合理論教育、實驗實訓、虛擬實踐等，以促進化工實訓教學效果，為培養化工專業復合型人才提供保障。
3.1實訓前完善知識結構體系
在高職學生虛擬仿真實訓之前，化工教師應預留一定的時間，讓學生進一步完善知識結構體系，主要是供學生熟悉生產過程的特點、生產流程和生產工藝，了解相關設備的信息，如結構、工作原理等，以便學生對化工實訓具有一個大致的了解，為后續參與實訓提供支持。在實訓之前知識結構體系完善過程中，高職學生可以進入平臺，閱讀圖文和觀看視頻介紹等，學習化工生產工藝、設備操作和工藝流程等化工生產知識。在此基礎上，高職學生需要根據實訓要求，明確自己實訓過程中的問題，并寫出實訓報告，通過模擬實際訓練獲得問題的答案，以達到實訓目的。
3.2化工實訓教學過程
虛擬仿真實訓具有在線原因選擇、信息、互動交流、成果展示等功能，對于高職學生來說，基于在線選擇功能，可以利用電腦、手機等智能移動設備遠程連接虛擬仿真實訓平臺，并進入到實訓平臺展開后續實訓操作。在虛擬仿真實訓中，學生可以在三維模擬仿真工廠中工作，并根據實訓要求來選擇合適的虛擬實驗。在模擬工廠中以角色扮演形式與平臺中已經設置好的管理人員進行有效互動，學習化工生產安全知識和技能，化工設備結構、化工設備工作原理等重要知識點。在虛擬仿真實訓過程中，管理人員可以結合學生實訓課程目標，設置大量的實訓任務，并按照由易入難的順序排列任務，這樣一來，高職學生在執行任務時，完成一個個知識點的學習，并可以從中獲得一定的自信心，從而有利于提高學生的主動性和積極性。不僅如此，高職學生通過完成所有的任務，就可以掌握各項實訓知識和技能，并在此過程中，輔以仿真軟件可以全面了解化工生產過程、原理、方法等，有利于提升學生化工生產的實踐能力。
3.3實訓教學評價過程
學生完成各種虛擬仿真實訓操作之后，虛擬仿真軟件可以同步完成數據收集、整理和分析等工作，并將高職學生模擬實訓操作實時數據以實訓報告方式在線生成出來。在此基礎上，虛擬實訓系統將對高職學生的實訓成果進行量化評價，并給予相應的考核等級。這樣一來，不僅實現了量化考核高職學生化工實訓效果的目的，還可以明確高職學生在實訓中的不足，從而有利于化工教師調整實訓方案，有針對性地組織高職學生進行實訓，進而有利于促進高職學生化工實踐能力和知識水平的全面提升。
4結束語
傳統模式下的高職院校化工實訓教學，仍然存在眾多難題，不利于化工實訓教學質量的提高，進而對高職化工專業人才培養質量產生了直接性影響。因此，在新時期背景下，高職院校化工專業應以適應化工技術發展需求為出發點，注重化工專業學生實踐能力的提升，為提升高職學生就業和職業競爭力夯實基礎。這要求高職院校在化工實訓教學中，明確當前高職院校化工實訓教學難點和問題，注重教學方法的創新。而通過本文分析可知，虛擬仿真技術的出現和應用，為化工實訓教學提供了一條安全且高效的路徑，既可以彌補傳統化工實訓教學缺陷，又可以讓學生更安全地完成各項化工實訓任務，從而有利于提升化工實訓教學質量，進而提升化工專業學生的實踐能力。因此，作為高職院校的化工教師，應加強先進技術和理論的學習，將虛擬仿真技術與化工實訓教學結合起來，鍛煉高職學生的化工實踐能力。
參考文獻
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關鍵詞：虛擬機；VMWare；Cisco PacketTracer；網絡實訓；實踐教學
中圖分類號：TP393文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)25-6120-02
計算機網絡專業的許多課程都要求學生有較強的工程實踐能力。然而實訓過程還存在如學生人數多設備不足、實驗項目多實踐時間少、技術更新快、設備維護復雜等問題。利用虛擬機和仿真軟件代替了價格昂貴的網絡設備和操作系統，構建虛擬實訓環境，一方面減輕了學校對網絡實驗室的投入，另一方面虛擬機和仿真軟件以其特有的不受時間、場所、資源的限制等的優點為網絡專業教學創設了良好的平臺，極大地激發了學生的學習興趣，提高教學質量。
1 虛擬機Vmware和仿真軟件PacketTracer簡介
1.1 虛擬機VMware的概述
VMWare虛擬機是VMWare公司開發的專業虛擬機軟件，它可以將真實計算機的物理硬件設備完全映射為虛擬的計算機設備，在硬件仿真度及穩定性方面做得非常出色。VMWare虛擬機提供了獨特的還原點功能，可以在任何時候迅速恢復運行狀態。VMWare Tools組件，可以在虛擬機與真實的計算機之間實現鼠標箭頭的切換、文件的拖拽及復制粘貼等，操作非常方便。在虛擬機環境下，多個操作系統可以同時運行，并可以在多個操作系統之間來回切換，而不需要重新啟動計算機，而且可以將虛擬出來若干臺“計算機”聯成一個網絡。用虛擬機可以完成多項單機、網絡和不具備真實實驗條件、環境的實驗，這為網絡課程教學和實踐提供了快捷有效的途徑。
Packet Tracer是Cisco公司開發的網絡仿真工具軟件，是一個為網絡學員設計的用于設計、配置和解決復雜問題的學習平臺，可以逼真的模擬出路由器、交換機的配置環境，便于學習各種復雜拓撲結構下網絡設備的配置，支持學生和教師建立仿真、虛擬和活動網絡模型，是一款非常優秀的軟件。
1.2 虛擬機和網絡仿真軟件的優勢
由于虛擬機和網絡仿真軟件具有功能強、使用方便、應用靈活等特點，在改善網絡實驗環境，提高網絡實驗教學質量中占有很大的優勢。
1) 節省成本，提高設備利用率。虛擬機可以在一臺主機上安裝多種操作系統，完成了多臺計算機的功能，Packet Trace不僅設備豐富還有樓宇和機柜布局的物理工作區視圖。因此每位學生都可以在一臺物理計算機上獨立完成實訓項目，克服了實訓設備不足的困難。
2) 可以完成真實環境難以實現的實訓過程。使用虛擬機軟件可以進行一些如操作系統安裝、磁盤分區、格式化、服務器集群等在物理主機上實施困難的實驗。
3) 減少了網絡構建的難度，提高了學習效率。用虛擬機軟件或仿真軟件可以隨意的構建出不同結構的網絡環境，并且省去了制作網線、連接設備等環節，為網絡實驗提供了便利，也提高了學習效率。
4) 解決實訓時長不足的困難。通常有的學生的網絡實訓內容不一定能在規定的時間段內完成。使用虛擬機軟件的快照功能和仿真軟件的文件保存功能可以使實訓內容不受時間的限制。
2 虛擬機和仿真軟件在構建網絡實訓環境中的應用
2.1 Vmware在構建網絡操作系統及服務器的應用
2.1.1 基于網絡操作系統的實驗
網絡操作系統中為了保證實驗室設備的安全，很多實訓內容不可能讓學生在物理主機上進行。而利用VMware創建一個完全可操作的虛擬機就可以徹底解決這些問題。
1）活動目錄實訓項目。實訓時在 Vmware中可新建分組，并采用鏈接克隆的方式添加Windows Server 2003 和 Windows XP兩臺虛擬機，然后利用局域網組網功能搭建一個域網絡進行實訓。2）磁盤管理實訓項目。在虛擬機上添加三塊虛擬硬盤按要求完成實驗，避免了分區格式化給系統帶來的影響。3）服務器配置實訓項目。采用鏈接克隆的方式添加Windows或Linux虛擬機，然后利用快照功能分別創建各類應用服務器，并進行配置管理。4）Windows群集類實驗，真實實驗環境大約需要十萬元以上的投資而通過虛擬機可以很好解決這個問題。
2.1.2 基于網絡組建的實驗
利用VMware可以在一臺物理主機上創建出Windows Server、Windows XP或Linux等不同操作系統，使用橋接技術進行網絡互接，加上物理計算機也可以作為客戶機進行通信，如此一臺物理計算機就可以組建一個虛擬網絡，每位學生可以在一臺物理計算機上對各臺主機進行網絡配置，而且還可以劃分子網，獨立完成實訓項目。
2.1.3 Vmware在構建網絡安全中的應用
網絡安全很多實驗都是基于網絡攻防的技術，具有破壞性和危險性。而在VMware構建的虛擬網絡環境中，學生不僅可以進行口令和身份驗證還可以大膽的嘗試漏洞攻擊、木馬、拒絕服務攻擊等實驗，不用擔心會破壞物理主機。即使實訓過程中系統中病毒，崩潰了，也可以恢復快照到未感染病毒狀態，然后重新進行實訓即可。這種用虛擬機技術“試毒”的策略很完美地解決了計算機網絡安全教學中的難題。
2.2 利用Packet Tracer模擬網絡設備的實驗
雖然現在大多學校構建了網絡實訓室，構置了相關路由器、交換機等的網絡設備，但在實際教學中發現之些設備遠不夠用，面且設備的功能有限，利用Packet Tracer 讓學生先在虛擬平臺上先進行各種訓練，然后進入實際設備的操作，既能進行全面的網絡組建的訓練，又能應用實際的設備進認知和實踐，有良好的教學效果。
2.2.1 交換機、路由器的配置
利用Packet Tracer可以構建各種拓撲的網絡，模擬各種路由器、交換機，進行各種配置試驗和分析。可以完成多路由實驗，多交換實驗，無線網路實驗等各種基礎實驗。同時系統自帶了許多典型的任務和網絡拓撲實例，有利于學生在深度和廣度上對知識進一步拓展。
2.2.2 構建企業網絡
企業網絡是一個擁有多摟宇，多建筑共享的結構模式，在實際設備訓練中很難進行實戰訓練。Packet Tracer不僅設備豐富包含交換機、路由器、服務器、無線設備等還擁有體現樓宇和機柜布局的物理工作區視圖。通過Packet Tracer企業網組建實訓任務，學生不僅在邏輯了解了網絡的組建過程，同時也了解了物理上各樓宇之間的設置方法，在實施過程中，城市、樓宇、配線間、設備都具有實際的外觀的仿真效果形象，提高了學習興趣。
3 結束語
通過虛擬機軟件和仿真設備建立虛擬化的實訓環境模擬真實的環境，可以克服上課資源和設備不足的困難，充分發揮現有教學設備功能，又可以解決實訓時長不足，完成真實環境難以實現的實訓任務，保證了網絡教學和實訓的順利進行，在計算機網絡課程教學中發揮了巨大作用，提高教學效果，節約設備投入，具有推廣價值。
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[關鍵詞]仿真技術 電力類專業 實訓教學 教學資源
高職電力類專業肩負著為電力系統培養高端技能型專門人才的重任。由于電力系統的發、輸、變、配、用等關鍵環節的生產設備具有高電壓、大容量、自動化程度高、連續運行、價格昂貴等特點，為了保證電力生產的連續性、安全性、可靠性，生產現場很難安排電力類專業學生的實訓教學，而在校內建設發電廠或電網，投資巨大也不現實。近年來，隨著仿真技術、計算機技術、多媒體教學技術的迅速發展，電力類高職院校結合電力生產、建設和發展情況，積極組織開發仿真實訓教學項目，自編教材，培養師資，開展仿真實訓教學，為電力系統培養了大批高端技能型專門人才。
一、仿真技術在高職電力類專業實訓教學中應用的現狀及存在問題
1.應用范圍較小
根據全國13所電力類高職高專院校開展仿真實訓教學項目的調查情況來看，仿真技術主要應用在變電站、火電機組仿真實訓教學，僅有部分院校開展了繼電保護仿真、單元機組集控運行仿真、熱力過程自動化仿真和電子技術仿真實訓教學。由此可見，仿真技術在高職電力類專業實訓教學中的應用范圍較小，尚未普及。
2.教學模式單一
目前，大部分院校的仿真實訓均采用理實一體教學方式，教學模式單一。一般來說，教學模式是根據教學目標、教學內容、教學條件、教學對象而采取的教學活動方式。對于同一個仿真實訓教學項目，由于仿真對象（如發電機組的容量大小、變電站的電壓等級高低等）的不同、培養對象（高職學生或在職職工）的差異、仿真機組數的多少等因素，各院校制定的教學目標也不相同。因此，仿真實訓應根據教學目標、教學內容、教學條件和教學對象的不同，由針對性地設計多樣化的教學模式。
3.教學資源缺乏
仿真實訓教學資源應主要包括課件、試題、試卷、案例、文獻資料、圖片、視頻、動畫、音頻等素材和網絡課程。目前，高職電力類專業仿真實訓教學資源十分匱乏，多數院校僅有自編教材、部分課件、案例和操作規程等，沒有完善的教學標準、通用教材、教學資源庫和教學質量評價體系，尚未建成與職業技能考核接軌的試題庫或試卷庫，更沒有建設網絡課程。
此外，高職電力類專業仿真實訓教學還存在仿真裝置工位少、雙師隊伍建設等亟待解決的一些問題。
二、提高仿真技術在高職電力類專業實訓教學應用效果的對策
1.積極開發仿真實訓教學項目，擴大仿真技術在電力類專業實訓教學中的應用范圍
教育部《關于推進高等職業教育改革創新，引領職業教育科學發展的若干意見》（教職成[2011]12號）中指出，要“推進現代化教學手段和方法改革，開發虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產線等，提升實踐教學和技能訓練的效率和效果”[1]。隨著電力系統向高電壓、大容量、高度自動化和智能化方向的快速發展，超臨界發電機組、特高壓輸電線路、智能化變電站、智能化配電系統、智能用電小區、智能電能表等高新技術及裝備在電力系統得到廣泛應用[2]。高職電力類專業教學要緊跟電力系統的技術進步，必須綜合利用計算機技術、多媒體教學技術、計算機圖形學和仿真技術，積極開發仿真實訓教學設備，模擬實際的電力生產過程中的設備或系統及其運行、檢修、故障狀態，實現人機交互、師生互動的虛擬或真實的教學環境，為培養電力類專業高端技能型專門人才創造教學條件。
電力類高職院校要結合我國電力建設和發展的實際，在電力行業和電力職業技術教育領導機構的組織協調下，選取電力系統中典型的、通用的先進技術裝備和系統，采取自主、聯合開發及引進等多種方式開發新能源發電、智能變電站、智能輸電網、智能配電網、智能微網、智能電網調度系統、智能電網通訊系統、智能營銷系統、智能用電系統等仿真實訓教學項目，逐步擴大仿真技術在電力類專業實訓教學中的應用范圍，提高實訓教學的效率和效果，使學生盡快掌握電力生產新技術、新設備、新工藝、新方法，為電力系統輸送具有“四新”知識和技能的高端技能型專門人才。
2.加強校校、校企合作，共同開發仿真實訓教學資源
目前，各高職院校幾乎都是單獨進行仿真實訓教學項目的開發、建設，仿真對象不同，仿真教學裝置各異，沒有統一的教學標準、教材和考核標準，仿真實訓教學師資隊伍相對薄弱。建議由電力行業和電力職業技術教育領導機構牽頭搭建高職電力類專業仿真實訓教學平臺，加強校校、校企合作，聯合開發、建設教學資源，制定統一的教學標準，編寫通用教材，開發可共享的教學資源庫和網絡課程，制定統一的考核評價標準，建設仿真實訓教學師資培訓基地等，實現優勢互補、資源共享。
3.深化仿真實訓教學改革，努力提高仿真實訓效果
高職電力類專業要深化仿真實訓教學改革，積極探索在仿真環境下的基于工作過程的任務驅動、項目導向等新型教學模式，創設仿真工作的學習情景，推進“六步法”（資訊、決策、計劃、實施、檢查、評估）教學模式的應用，使學生在學習過程中，邊學邊做、做中學、學中做。積極探索情景體驗教學的有效形式，使學生在對情景問題的探索中形成職業意識，提升職業能力和素養[3]。此外，高職電力類專業還要加強與電力企業之間的互動，選派教師深入企業生產一線進行實踐鍛煉，吸收企業專家參與仿真實訓教學，利用仿真實訓教學項目開展企業職工技能培訓，安排學生到企業參觀生產現場工作流程，這些做法都能有效地提高仿真實訓教學效果。
課題項目：本文是中國機械工業教育協會2011年度職業教育重點研究課題（課題編號：ZJJX11ZZ005）《仿真技術在高職電力類專業實訓教學中的應用研究》成果之一。
[參考文獻]
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關鍵詞：分析化學；仿真虛擬實訓系統；應用
隨著醫藥、化學化工、食品行業的迅猛發展，特別是隨著中國藥都的建設，對于以化學化工醫藥工業為主修特色專業的中職院校，應當培養更多專業能力強、技術技能過硬的優秀畢業生。而分析化學是從事醫藥、化學化工、食品等行業分析測定崗位的必備的專業知識與技能。對于分析化學專業課的教學，通常采用理論講授法和實驗實訓教學法，在教學過程中只有把理論與實驗實訓有效地結合，才能提高教學效果，真正理解和靈活運用分析化學理論與操作技能，加強學生的職業應用能力。但由于一些客觀原因，如一些學校實習實驗條件較差、缺少實驗設備、實習實驗室有限、實習實驗課時少等原因，導致理論與實訓實驗課程不能及時有效地結合起來，學生對教師所講授的知識沒有直觀的認識，缺少創新和學以致用的能力，直接影響了教學效果。分析化學仿真虛擬實訓系統的應運而生，既緩解了實驗實訓室與實驗實訓設備缺少的問題，又增加了學生學習實訓的課時，使理論與實踐有效地銜接，提高了學生的感官認識，增強了職業技術能力，是安全有效的教學模式和教學途徑。
一、分析化學仿真虛擬實訓系統介紹
分析化學仿真虛擬實訓系統是通過多種計算機語言編程制作出的多媒體教學軟件，由動畫+視頻資源+音頻資源+文本課件構建出虛擬現實技術，在此技術基礎上組建出虛擬實驗室、虛擬實訓動畫、虛擬仿真、虛擬實訓等。
二、分析化學仿真虛擬實訓系統在教學中的作用
1. 利用分析化學仿真實虛擬實訓系統加深學生對理論教學知識的理解力
對于分析化學這門學科，分析儀器及實驗知識占的比重較大，而理論教學通常采用講授法教學，在實驗課時不十分充足或一些學校實驗條件較差、缺少實驗設備、實習實驗室有限的情況下，學生只能夠硬性地掌握理論知識，對所學知識直觀性認識較差，甚至還來不及實驗操作就開始學習新的知識，導致開始實驗實訓時知識不能有效銜接起來，知識不能學以致用，降低了學生對職業技能的掌握及限制了學生的創新能力，影響了教學效果。分析化學仿真虛擬實訓系統的應用，使理論課程中涉及實驗實訓的大部分內容可以在仿真虛擬實訓系統中實現虛擬操作，教師可以通過先講授后仿真虛擬實訓的方式或邊講授邊仿真虛擬實訓的方式，有效地提高學生對知識的直觀性理解，提高知識的銜接性；且分析化學仿真虛擬實訓系統具有動畫性、藝術性、情景性等，能為學生創造輕松、愉快的學習氛圍，激發學習興趣，提高學習效率；由于分析化學仿真虛擬實訓系統中包括很多儀器與實驗實訓的內容，故一些學校實驗條件較差、缺少實驗設備、實習實驗室有限的問題等可以得到一定的解決。
2. 實現不易完成的細節操作、特殊操作、小概率事件的再現操作、安全性高、便于學生學習
在中職院校中，由于設備、實驗條件的限制和出于對學生安全的保護與考慮，一般只讓學生在校內實驗室做一些簡單的化學、分析化學及專業課實驗，如酸堿滴定實驗、EDTA標準溶液配置等分析測定實驗，對于實驗條件不具備或實驗溶劑、生成物具有一定毒性或危險性的實驗通常情況下不會開設實驗項目；同時在組織學生到工廠企業實習期間，由于醫藥化工行業的特殊性，有不少的反應工藝比較復雜，反應條件比較苛刻，反應伴有高溫、高壓、易燃易爆等不安全因素，分析檢測項目中溶液具有腐蝕性或一定毒性等，所以學生在企業實習期間很少有機會能親自動手操作，只能以觀摩為主，對所見所聞的知識只有一個感性的認識，而專業操作技能掌握較少，給學生就業勝任崗位工作帶來很大的困難。而分析化學仿真虛擬實訓系統不存在安全問題，學生可以通過虛擬實驗室做一些實驗條件不具備或有毒性、危險性的實驗，當學生在對實驗操作不嫻熟的情況下，也不會因為學生的錯誤操作而損壞儀器，更不會對學生造成人身傷害。學生在企業實習期間不能親自動手操作的項目，可以通過分析化學仿真虛擬實訓系統進行操作，學生可以大膽地、獨立地進行學習和練習，當操作有誤時，系統還會指出錯誤所在并演示出錯誤操作所出現的現象及后果，實現危險操作反復模擬訓練，避免事故的發生。
3. 解決學校職業（崗位）能力培養與現場實訓（工廠實習）脫節問題
由于學生到工廠實習的時間和次數有限，甚至沒有機會到現場實訓，且工廠安全條件限制了學生的實習范圍，使得學生在實習工廠實訓期間不能充分掌握甚至沒有機會掌握本專業所涉及到的相關崗位的操作技能，以至于學生對現場實訓的專業操作技能掌握較少，技能的養成性較差，對就業崗位的認識性和勝任能力較弱，導致職業能力培養與現場實訓相脫節。分析化學仿真虛擬實訓系統構建實時三維環境，在虛擬實驗中，操縱者置身于三維空間的虛擬實驗室中，逼真的環境、角色的扮演，使操縱者可以實時感受運動帶來的場景變化、步移景異，有身臨其境于現場實訓操作的感覺，增強了專業操作技能和對就業崗位的認識及勝任能力，就業后能夠快速地適應就業崗位，解決了能力培養與現場實訓脫節的問題。
總之，在分析化學教學中，科學、合理、有效地利用分析化學仿真虛擬實訓系統，并將仿真實訓與實踐操作有機的結合起來，能提高教育教學質量，將仿真教學的作用發揮到最佳效果。同時，隨著3D立體顯示技術在仿真虛擬實訓系統中的應用，構建出全方位的虛擬實訓室，會使仿真虛擬實訓系統在分析化學教學與實習實訓教學中發揮出更大的作用。
參考文獻：
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關鍵詞：虛實結合；化工崗位；操作技能；有效途徑
隨著化工生產控制技術的不斷發展，許多化工企業采用了dcs（distributedcontrol system，分散控制系統）生產控制系統。為使學生步入工作崗位之前能夠進行必要的與現場控制最相近的操作鍛煉，獲得相關實踐技能，符合并滿足未來生產的要求，許多高職院校的化工技術類專業通過購置成型的化工仿真軟件、與企業及仿真公司合作開發基于區域典型化工產品生產的仿真軟件等形式，建立了自己的仿真實訓基地。仿真實訓已經成為化工技術類專業學生技能訓練的重要手段。但是，仿真實訓畢竟是在虛擬的情境中進行的，有其自身的局限性。教學中我院將虛擬的仿真教學與真實的下廠實習、模擬裝置的實操和頂崗實習結合在一起，提高了實踐教學效率，培養了學生較強的崗位操作技能。
與認識實習相結合
對于從未見過真實化工生產過程的學生而言，必須在仿真教學前進行短期的現場認識實習。一方面，目前的仿真系統還未能實現化工企業生產過程的三維動態示警功能，無法展現真實的生產裝置現場；另一方面，再逼真的虛擬現場也不可能替代實際的生產現場，無法產生真實的現場感覺。只有通過現場實習，使學生認識各種化工單元設備及其結構特點和空間幾何形狀，了解工藝過程和控制系統的組成，明確管道走向、閥門大小和位置等，感受實際的化工生產環境，才能使學生建立完整、真實的化工生產的概念。例如，在進行反應釜仿真操作實訓前，讓學生到校外實訓基地去認識生產中最常用的、最典型的反應釜。了解真實的化工生產中如何進料、出料，如何操作設備儀表控制反應溫度、調節反應壓力，熟悉閥門、管道和儀表的位置和空間布局等；觀察反應釜的攪拌裝置、換熱裝置、軸封、加料管、出料管、視鏡、入孔、測溫孔和測壓孔等附件的位置、形狀、作用及運行情況。
在此基礎上再進行仿真訓練，可以使學生更深入地了解化工生產系統的操作原理，鍛煉學生對化工生產過程中的開車、停車及事故處理的能力，更好地掌握調節器的基本操作技能，掌握復雜控制系統的投用和調整技術，提高對復雜生產過程動態運行的分析和決策能力，從而真正掌握其特性和操作方法。
虛擬仿真操作與實物模擬操作相結合
仿真實訓畢竟是在虛擬的生產現場進行的操作訓練，與真實的生產現場有一定差距。學生只能領會一般的過程和方法，無法感受觸覺及真實現場所具有的氛圍。尤其是可以推倒重來的“游戲式”操作，可以隨時“凍結”系統進行充分思考，缺乏實際生產操作中需要的緊迫感與慎重感。
仿真只是實際生產裝置的簡單化處理，操作參數控制比較隨意，帶有游戲色彩，選擇的數據即便偏差很大，也可以通過重新再做來彌補前一次的過失。而在實際生產中參數控制是十分嚴格的，容不得半點疏忽，否則，生產將無法正常進行。在化工仿真實訓操作過程中，學生在計算機前處于放松狀態，很難體會到生產現場實際操作的緊張感，因此，仿真實訓對學生進行生產實際操作、處理實際問題所應具備的心理素質鍛煉不夠。
為此，仿真實訓后，我院在校內實訓基地進行了實物化工單元和化工裝置的模擬操作，使學生從虛擬的二維平面走進真實的三維立體空間，感受真實的閥門開度的調節、塔釜液位的控制、儀表讀數的變化，體驗故障出現時的手忙腳亂和緊張恐慌，鍛煉實際操作需要的膽量和信心，學習設備和裝置的維護保養。這是培養學生職業技能和職業責任感不可缺少的關鍵環節。例如，學生在仿真實訓室進行了“吸收與解吸”單元的訓練后，再進行模擬裝置的實際操作訓練。裝置運行前，學生會主動了解每一個閥門、儀表的作用和調節方法，泵的啟動方法等；設備一旦開始運行，學生就會進入一種緊張狀態，非常謹慎地調節壓力和流量，時刻注意觀察儀表的讀數；當出現液泛時，學生也會不知所措，但在教師指導下解決了問題后，又會產生滿足感和成就感。所有這些感受和經驗，都是在仿真機上得不到的，但卻是將來學生走上工作崗位時必然要面對和需要掌握的。
利用真實規程，解決虛實差別
化工仿真實訓是學生間接接觸生產實際的一種有效手段，但其操作的模擬性和程序化與現場操作還有相當的距離。以乙醛氧化制醋酸仿真實訓為例，開車操作中一開始即向氧化塔注酸進行酸洗，而工廠實際開車前卻要求機電、儀表、計算機、化驗分析須具備開工條件，值班人員在崗；需檢查是否備有足夠的開工用原料和催化劑；需n2吹掃、置換氣密等。在仿真實訓中，指導教師如果不對學生進行指導說明，學生進入工廠實習或工作后會感到不理解，進而會懷疑甚至否定在仿真實訓過程中獲得的知識、技能和經驗。針對這個問題，我院參考真實操作規程，編寫了仿真實訓指導書，將無法進行模擬仿真的生產準備等程序也一一列出，使仿真實訓操作程序與真實崗位操作程序一致，避免學生上崗后對實際操作的不適應，彌補仿真軟件的不足，縮短“準現場實踐”與實際崗位操作之間的距離。
提高指導教師生產實踐水平
仿真實訓指導教師隊伍的建設是仿真實訓教學順利進行的有力保障。英國著名工程教育專家齊斯霍姆教授說：“只有由具有外科醫生資格的教師，在外科手術室里才能培養出真正的外科醫生。”同理，只有具有生產一線實踐經驗、操作技能和相關職業資格的教師，才能培養出化工生產一線的高素質、高技能應用型人才。
在仿真軟件營造的虛擬生產現場和虛擬控制室中，指導教師成為影響學生操作訓練水平的重要因素。一方面，指導教師應熟悉每個仿真軟件操作原理，能夠熟練地操作每個仿真軟件。在仿真實訓過程中，每一個學生的操作都不相同，產生的問題和困難也是各種各樣，指導教師只有先行充分訓練，才能對學生及時加以指導并幫助解決問題。另一方面，教師應熟悉實際生產過程中主要生產設備的結構和運行特點、主要工藝參數的控制方法和技巧、主要儀表的控制原理等，具有豐富的實踐操作經驗和較高的工藝理論水平，能夠洞悉虛擬軟件與實際規程之間的差別。當學生獨出心裁地提出各種優化操作方案時，要求指導教師能夠甄別哪些是可行性的操作，哪些是軟件允許而實際生產卻必須杜絕的錯誤操作，拓展學生的知識和思路。
要達到上述要求，教師必須深入企業，在生產崗位上進行較長時間的實踐鍛煉。我院化工系依托齊魯石化公司和淄博市周邊化工企業，委派專業教師有針對性地進行下廠鍛煉。例如，為了更好地指導學生操作丙烯酸甲酯工藝仿真系統和聚氯乙烯工藝仿真系統，我系教師特地到齊魯石化下屬化工生產單位中丙烯酸甲酯生產崗位和聚氯乙烯生產崗位進行頂崗實踐鍛煉，掌握一線生產技術，積累寶貴的過程性知識，確保在仿真教學過程中對學生實行科學有效的指導。
頂崗實習，檢驗技能水平
頂崗實習給學生提供了“真刀實槍”的鍛煉機會，也是檢驗教學成果的最客觀的標尺。在實習崗位，學生對生產現場和控制室均無陌生感，很快就熟悉了控制室的儀表、開關、閥門、各種設備及其控制指標等，對dcs系統的使用上手快，工藝指標調控到位，展現出較強的崗位操作技能。有些畢業生在很短的時間內，就站在了主操的崗位上。這充分說明，虛實結合的實訓教學是一種高效能的實踐教學模式。
參考文獻:
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【關鍵詞】GNS3 VMware 網絡實驗 研究與應用
高職院校計算機網絡技術專業主要是培養擁護黨的基本路線，具有良好的職業道德和法制觀念，適應網絡應用、開發、建設等一線需要的，掌握計算機網絡專業的相關知識和技術，具備網絡組建與管理，面向網絡管理、建設、應用等崗位，從事網絡規劃與設計等工作的技術技能型人才；要想真正實現這一人才培養目標，必須建立配套的網絡實驗室。但由于學院條件有限，往往很多實驗條件達不到預期要求。例如在網絡實驗中，經常涉及到服務器（安裝Windows Server、Linux等不同的操作系統）、交換機、路由器等設備的互聯，完成不同的系統集成實驗。搭建符合實際真實的網絡技術實訓環境，需要投入大量的資金。隨著虛擬仿真技術的發展，特別是把仿真軟件GNS3和虛擬機軟件VMware的整合，能夠搭建綜合的虛擬網絡平臺，仿真服務器、交換機、路由器等多種設備的互連、配置與測試的網絡系統集成實驗；通過該實訓平臺的搭建能夠讓學生真正了解思科網絡設備的配置以及和實際的網絡操作系統的互聯過程，達到很好的教學效果。
1 GNS3和VMware軟件介紹
1.1 GNS3網絡仿真軟件介紹
GNS3是一款優秀的具有圖形化界面可以運行在多平臺（包括Windows、 Linux、MacOS等）的網絡虛擬軟件。它可以用于虛擬體驗Cisco網際操作系統IOS或者是檢驗將要在真實的路由器上部署實施的相關配置。簡單說來它是Dynamips的一個圖形前端，相比直接使用Dynamips這樣的虛擬軟件要更容易上手和更具有可操作性。GNS3整合了Dynamips、Pemu、Winpcap等軟件，輕易地搭建網絡拓撲結構，模擬Cisco各種設備，為創建虛實結合的網絡綜合實訓平臺創造了條件。
1.2 VMware虛擬機介紹
VMware是一款優秀的虛擬機軟件，它允許在一臺計算機上同時運行多個操作系統，每個OS都有自己獨立的一個虛擬機。在虛擬機上搭建教學環境、測試環境，為網絡綜合實驗提供了條件。
2 集成GNS3+VMware+真實主機仿真網絡實驗
2.1 仿真GNS3+真實主機
（1）實驗拓撲如圖1所示。
（2）設置真實機的Loopback環路接口，用來連接gns3中的路由器，保證鏈路永遠的暢通。
（3）啟動GNS3，按圖1搭建實驗拓撲圖。
（4）配置路由器R1。
（5）配置Computer的IP地址。在真實主機上，找到本地網絡（Loopback），配置Ip地址和網關。
（6）主機上可以Ping路由器R1，說明GNS3和真實主機連接成功。
2.2 仿真 GNS3+VMware
（1）實驗拓撲圖如圖2所示。
（2）啟動GNS3和VMware（在VMware中安裝Windows、Linux操作系統），按圖2完成拓撲圖的搭建。
（3）把Windows所在虛擬機設置到VMnet1網卡上、Linux所在虛擬機設置到VMnet2網卡上。
（4）啟動Windows虛擬機設置其IP地址為192.168.2.2，網關為192.168.2.1；同樣，設置設置Linux的IP地址及網關。
（5）配置路由器。
（6）在路由器上Ping兩臺虛擬機的IP。
（7）在虛擬機上Ping路由器地址。
（8）兩臺虛擬機互Ping.。
以上命令如果能夠Ping通，說明GNS3+VMware連接成功。
2.3 仿真GNS3+VMware+真實主機
通過2.1、2.2的兩個實驗，我們完成了GNS3+真實主機、GNS3+VMware的相關實驗。同樣，我們可以把兩者進行綜合，完成仿真GNS3+VMware+真實主機的網絡實驗。
（1）把3.1、3.2的實驗拓撲結構進行合并。
（2）啟動GNS3、VMware，完成網絡拓撲圖，具體操作過程可參考2.1、2.2相關操作。
（3）完成對路由器的配置。
（4）完成設備間的Ping命令，驗證連通性。
3 結束語
利用Cisco網絡設備仿真軟件GNS3、虛擬機軟件VMware和真實主機相結合，可以加載真實Cisco IOS，并且能夠和Windows、Linux等不同網絡操作系統進行通信，能夠將真實的實驗效果模擬出來，解決了網絡設備不足的尷尬局面。通過該實訓平臺的搭建能夠讓學生真正了解思科網絡設備的配置以及和實際的網絡操作系統的互聯過程，達到很好的教學效果。
參考文獻
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關鍵詞：虛擬仿真；汽車專業；教學
中圖分類號：G434 文獻標志碼：B 文章編號：1673-8454（2014）11-0039-02
我國已成為世界汽車大國，正向世界汽車強國邁進，汽車產業迅猛發展，汽車技術更新迅速，汽車專業的教學工作為了適應這種快節奏的變化必須改變傳統的教學方法以加快知識更新速度，激發學生的學習興趣，提高學生學習的主動性。經過多年的教學實踐，我們探索出以應用虛擬仿真資源為主的信息化教學模式，收到了很好的教學效果。
高職高專汽車專業包括有“汽車制造與裝配技術”、“汽車檢測與維修技術”、“汽車改裝技術”、“汽車技術服務與營銷”、“汽車整形技術”等教學內容，其特點是技術更新快、工作原理不直觀、實踐性強等，利用虛擬仿真教學資源可以解決教學中的關鍵技術和方法。
一、將企業場景搬進課堂
我院汽車專業實現了基于工作過程一體化教學，將教學與就業崗位“零距離”對接，主要是通過引進和創作虛擬仿真教學軟件將實訓場景搬進課堂，展示真實的企業場景，如圖1所示為我們創作虛擬仿真軟件中的汽車4S店的工作場景，如果讓學生集體參觀汽車4S店會影響到企業的工作，而某個品牌的汽車4S店的模式是全國統一制定的，我們便利用VRP仿真再現了汽車4S店的場景和崗位，將企業場景融入課堂，并仿真再現了汽車銷售的全部過程。
圖2為虛擬仿真的汽車維修企業車間。通過企業車間場景的再現，讓學生體會到真實的工作場景，更好地使學生接受汽車行業企業的職業素養及汽車4S店的“5S”管理理念，有利于汽車專業行動導向一體化教學的順利實施。
二、實現仿真導訓
汽車專業的教學存在一些特點，如柴油機的高壓泵等復雜的機構不能頻繁拆卸；汽車發動機曲柄連桿機構的工作原理、配氣機構及燃油供給系統的工作狀況不會直觀展現給學生，虛擬仿真資源解決了這類“看不見”、“進不去”、“動不了”、“難再現”問題，如復雜機構不能拆卸，一些企業崗位學生很難進入學習，一些原理很難看到，一些昂貴的設備、儀器學生很難頻繁操作，一些故障、事故及小概率事件，難以在教學中再現等實際問題。我們借鑒了上海宇龍軟件工程有限公司及上海景格汽車科技有限公司的仿真教學軟件（見圖3）進行結構拆裝及原理演示，通過仿真軟件的導訓有效突破了教學的重點和難點，減少了因盲目的誤操作對實訓設施及設備帶來的損耗。
三、提升學生的職業素養
我們利用信息化技術為學生提供了職業素養培養的平臺，將企業中出現的故障案例、技術問題及與客戶溝通中常出現的問題及時上傳網站平臺，并運用提出問題或行動導向等形式與學生進行溝通，不斷以企業真實情境培養學生的職業素養。圖4為我們自主開發的《汽車銷售實務》虛擬仿真軟件，根據企業實際場景設計了職場應變、競品分析及職業證書取得的試題訓練。讓學生明確培養的路徑，在學習與訓練中不斷提升自我職業素養。
四、緩解師資和實訓設備的不足
計算機虛擬仿真技術、高職院校、強電、實訓教學
【中圖分類號】G434文獻標識碼：B文章編號：1673-8005（2013）02-0289-02
隨著我國社會主義市場經濟和自動化行業的迅速發展，社會及企業對技能人才的知識與技能結構提出了更高的需求，要求高等職業院校學生既要有一定的理論知識又要有很強的實際操作能力。為了完成這一任務，高職院校將計算機虛擬仿真技術引入到實訓教學中來。以強電方面教學為例，它的教學內容大部分都涉及到動手，而對電本身來說它是具有一定危險性的，因此在學校的教學過程中，學生不會真正接觸到強電，那么在真正的工作中勢必要遇到一些問題。
1傳統強電實訓教學方式的弊端
傳統的強電實訓課程過程中我們會發現一些問題。首先，強電的操作臺實習設備昂貴，設備數量是永遠無法滿足學生實際需要的，即使是進行了分組合作的方式。其次，教材所涉及的設備系統和型號是多元與廣泛的，而實驗實習設備的系統無法配齊。再次，真實設備的作用給初次接觸實驗和實訓的學生操作帶來很大的壓力和人身安全隱患，特別是在通電的情況下這樣的問題就更明顯了。
2計算機虛擬仿真技術的特點與在強電實訓教學中的應用
計算機虛擬仿真技術是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環境，提供給人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式。改變了過去人類除了親身經歷，就只能間接了解環境的模式，從而有效地擴展了人類的認知手段和領域。在通過多個階段的強電虛擬仿真軟件教學應用實踐和思考后。我認為其對現實教學可以產生以下幾個方面的積極影響。
2.1 計算機虛擬仿真技術建立了全新的學習情景--徹底打破了空間、時間的限制。任何強電實驗設備的原理和結構，學生開始基本都不具備相應知識基礎，在利用虛擬現實技術后，不但可以將設備外部信息直觀地展示給學生，甚至可以進入設備的內部進行觀察，生動直觀的感受與學習。
2.2 計算機虛擬仿真技術節約了教育成本--實現低耗、高效與環保、可持續發展。傳統的操作培訓中，強電方面的教學都是在盡可能的利用真實的設備。這些設備種類型號繁多，價格也比較貴，因此不可能準備太多。計算機虛擬現實技術引入后，從現實意義上節約了成本，從長遠看更是有利于整個行業的環境保護和可持續發展，意義重大深遠。
2.3 計算機虛擬仿真技術建立絕對安全環境--實現文明、安全操作。計算機虛擬仿真系統引入后，不會因為學生的錯誤操作而損壞操作臺，更不會造成人身傷害，學生可以大膽地獨立進行學習。這樣使學生可以進行自主學習，具有一定的學習趣味性，也相應提高了學生的學習積極性，降低了教師的工作強度。
2.4 計算機虛擬仿真技術便于教學--合理組織教學與標準化考核。虛擬仿真技術使得教師可以以廣播的方式在每個學生的屏幕上演示其教學內容，使所有學生均能看清楚每個動作細節并進行模仿。
3計算機虛擬仿真技術應用中的注意事項
3.1 要結合學校條件與教材實際，選擇合理、系統、功能完善的仿真軟件，明確虛擬與現實的差異，特別是對系統欠缺和不完善功能的了解，教學中做到避免系統、型號與功能混亂。
3.2 應該合理安排虛擬仿真學習階段，一般情況安排在強電學習的初學階段，學習完線路焊接后為好。
3.3 要在仿真系統學習過程中按實際操作的規范要求嚴格進行，且不可因為虛擬而不負責任地進行野蠻隨意操作，養成不良習慣。
總之，隨著計算機技術的發展，必將推動著虛擬仿真技術的不斷完善，計算機虛擬仿真技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展，并且與互聯網的有機結合將是必然趨勢。計算機虛擬仿真技術作為一種新型的教學媒體，它的性能更通用，功能更齊全，成本更低廉，更加逼真的逼真的還原了強電實踐應用中場景，這種新的教學媒體必將廣泛應用于強電和相關專業的教育教學中來，最終在現代化技術教育領域中發揮其重要作用。
參考文獻
[1]賀雪晨等. 《虛擬現實技術應用教程 》 清華大學出版社，2012-06-01
