時間：2023-01-12 07:28:09
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篇虛擬仿真技術論文，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。
【摘要】隨著時代的發展，科技的進步，虛擬仿真技術在實訓教學中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術的應用可以有效地提高教學的質量和效率。本論文通過闡論虛擬仿真實訓系統的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術的應用領域和發展趨勢，從而研究它的價值和市場經濟效益，并探析了虛擬仿真實訓系統開發的技術在實訓教學中的應用。
【關鍵詞】虛擬仿真技術/平臺；虛擬仿真訓練系統；實訓教學
一、虛擬仿真實訓系統的三維建模技術及軟件研究
虛擬仿真系統的功能主要體現在它可以讓使用者借助于專用的視、聽、觸覺等具有感知功能的設備，進入仿真系統制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環境中的人和物體進行實時交互，從而感知和操作虛擬環境中的各種對象，最終達到身臨其境的效果。它的組成主要是把計算機作為主要的部分，其次綜合利用三維圖形、多媒體、仿真等技術構建起一個逼真的虛擬系統。從它的組成部分和應用程序來看，虛擬仿真實訓系統對三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應當對其進行重點研究。虛擬仿真實訓系統在工業機器人上的應用設計主要是利用三維建模軟件，通過虛擬現實標準語言建立虛擬環境中的實體模型表現出來，最后通過描述它們之間的結構關系，快速、真實地顯示三維虛擬工業機器人，并為工業機器人控制系統提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓系統的三維建模技術及軟件研究，來發現虛擬仿真技術的優點和研究其未來的發展方向。
Maya軟件是美國Autodesk公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，通過對Maya軟件的運用，能夠使虛擬仿真實訓系統在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質，調節出仿真的角色動畫，使其得出更加真實的效果。這是因為Maya軟件不僅僅包括一般三維和視覺效果制作的功能，而且還能夠和世界上最先進的建模、數字化布料模擬、毛發渲染、運動匹配技術相結合，使得虛擬仿真實訓系統所創造出的畫面更加真實有立體感。
二、虛擬仿真技術在各領域內的作用
隨著科技的發展，虛擬仿真技術在一些高科技等高端領域的地位越來越凸顯出來，地位與作用也逐漸提升。尤其是在移動互聯網的應用與開發、手機游戲設計及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的價值更為突出。
Maya軟件是虛擬仿真技術的一種，它應用的對象是專業的影視廣告，角色動畫，電影特技等。它能夠在工作的過程中展現的比較靈活，易學易用，制作出動畫的效率非常高，渲染出畫面的真實效果比較強，它對畫面中角色動作的捕捉尤為清晰，與畫面角色的綁定的聯系性也十分緊密，是虛擬仿真實訓系統中一個比較不錯的系統軟件。MAX軟件它最開始的應用是在電腦游戲中的動畫制作，后來又進一步的開始參與影視片的特效制作，MAX軟件還被廣泛地應用于廣告、影視、工業設計、建筑設計、多媒體制作、游戲、輔助教學以及工程可視化等領域，也就是虛擬仿真實訓系統當中。它強大的立體三維功能被新媒體、影視動畫、游戲動畫等領域廣泛運用。
三、虛擬仿真技術為機器智能實驗課帶來的好處
虛擬仿真技術的應用為現代化的社會帶來了許多的方便，讓機器實驗課、項目實訓的智能科學與技術專業實驗教學越來越豐富化。虛擬仿真技術的應用可以有效地提高教學的質量和效率。通過對虛擬仿真技術的應用，使得上級和下級、老師和學生的客戶信息以及實訓項目、實訓指導、模擬操作、技能測評等等的信息存儲在管理信息庫中，與此同時，上級和下級或是老師和學生之間就可以通過客戶機對下級或者學生之間的實訓進行遠程的指導與管理。
隨著時代的發展，科技的進步，虛擬仿真技術在在現代職業技能教學中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術的不斷完善和發展，將為機器智能實驗課等實訓課程帶來更多的方便和益處。由于它能夠為人們提供一種高級的人機接口，具備交互性、想象性、沉浸性等特點，所以它主要的應用領域在政府、企業、學校等這些需要實訓學習環境的地方。
四、虛擬仿真實訓系統的應用領域和發展趨勢
作為一項新興的科學技術，虛擬仿真技術還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當中，其發展趨勢呈一個不斷上升的大幅增長的趨勢。從目前來看，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決，因此虛擬仿真技術正在與教育、培訓等領域不斷地相適應和匹配。
其次，雖然目前政府、教育部門、學校、教師都已經認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。雖然目前政府、教育部門、學校、教師都認識到了虛擬仿真技術對于職業教育實踐性教學環節的重要作用和發展前景，但在實際中，依然存在著許多問題亟待解決。例如：虛擬仿真技術對計算機及相關硬件的要求比較高，但是這些方面的發展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術的需要，虛擬仿真軟件數據是一個龐大的數據庫，三維立體仿真軟件的應用對顯卡和顯示器等也有很高的要求，也就是說，虛擬仿真系統對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關硬件的發展有一個更高的要求。最后，教學類虛擬仿真軟件的質量還有待提高、對虛擬仿真技術的研發標準也不統一和對虛擬仿真技術應用不夠廣泛等等，這些都是需要發展改善的地方，也是未來虛擬仿真技術發展的一個大的趨勢。
五、虛擬仿真實訓系統的價值和市場經濟效益
虛擬仿真實訓系統作為一個高端的科技系統，對政府、企業、學校等的發展，起到了至關重要的作用，并為其創造了更大的價值。同時虛擬仿真技術的不斷發展，也在打開了市場，擴大了市場份額的同時為市場創造了更多的經濟利益。
在市場經濟為主導的今天，虛擬仿真實訓系統也為市場經濟的發展做了一定的貢獻，為市場經濟的發展添磚加瓦，在自己發展得同時也促進了市場經濟的發展。因此，我們應當不斷地發展虛擬仿真實訓系統，使其深入到更多的地方，讓更多的地方和人們體會到虛擬仿真實訓系統為人們帶來的價值。
總結
虛擬仿真實訓系統的日漸完善，使得人們的生活也不斷的豐富活躍起來，政府、企業、學校等地方對其的應用，也促進了虛擬仿真實訓系統的發展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓系統的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術的應用領域和發展趨勢的研究，探討了虛擬仿真實訓系統的價值和市場經濟價值，同時也為虛擬仿真實訓系統的發展奠定了理論基礎。
參考文獻：
[1]劉仲波 李瑞濤 《擬仿真技術在城市軌道交通工程實訓中的應用》 吉林大學交通學院、吉林交通職業技術學院 2012年第12期
1征文范圍
1.1CAE當前研究熱點與未來發展趨勢
(1)計算流體力學、結構力學、材料力學、仿生力學、爆破力學等新進展;(2)新材料與新工藝、生物材料、微納米、復合材料的CAE應用技術;(3)高性能計算與CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多學科、多尺度CAE仿真技術;(6)可靠性分析與CAE工程穩健設計;(7)非線性有限元進展及應用;(8)有限元網格自動生成技術.
1.2CAE專項技術應用探討
(1)產品結構強度分析、疲勞壽命分析、振動及噪聲仿真分析、碰撞仿真;(2)機構動力學、多體動力學與控制仿真技術;(3)跌落以及沖擊、多物理場耦合分析;(4)結構輕量化設計與拓撲優化技術;(5)先進材料/結構一體化設計技術.
1.3CAE的平臺技術與應用
(1)虛擬產品開發平臺;(2)分布式仿真平臺技術與協同仿真;(3)產品研發仿真流程和數據管理平臺建設;(4)企業級仿真和多學科聯合仿真.
1.4CAE技術的行業應用與解決方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工業中的應用;(2)CAE在海洋工程、核工業及特種行業的應用;(3)CAE在汽車制造、鐵道機車行業中的應用;(4)CAE在裝備制造及通用機械工業中的應用;(5)CAE在電子、材料、土木工程、生物科技中的應用;(6)CAE技術在國家重大工程與裝備中的應用.
1.5CAE技術的人才培養
(1)社會對仿真分析工程師的需求及要求;(2)高校CAE課程的設置及人才培養模式;(3)社會科技中介及培訓機構的CAE人才培訓項目開發.
2征文要求
(1)圍繞主題內容、充實、數據準確、文字通順,字數在5000字以內,未在正式刊物發表;(2) 會議收錄論文,不收取任何費用,僅供業內人士交流參考;(3)文章的格式編寫要求請訪問.cn或;(4)論文結束頁后另附論文全部作者詳細信息,包括作者職稱、學歷、職務及主要專業方向,聯系方式,并標明按上述5個專題論文應屬的類別;(5)論文請務必在7月10日之前發送到()郵箱里.
3論文評審
組委會將組織專家組對征集的論文進行嚴格評審,根據評審結果向論文作者發出錄取通知和參會通知,并選出優秀論文頒發獲獎證書和獎品,優秀論文將推薦給專業刊物正式發表.
4聯系方式
【論文摘要】從裝甲裝備維修模擬化訓練的主要手段、模擬化訓練的時空和模擬化訓練的主要方式三個方面，認真研究了未來裝甲裝備模擬化訓練的發展趨勢，探索了訓練手段和方式的轉變；詳細分析了實物模擬向計算機模擬仿真、同地向異地、實物模擬技術向虛擬現實技術轉變的過程與特點。
隨著計算機信息技術迅速發展，仿真技術、網絡技術以及虛擬現實技術在部隊裝甲裝備維修和作業訓練中得到廣泛應用在此基礎上產生的模擬訓練方式，以其特有的科學性、經濟陛對抗性、真實性、嚴密性、交互性、實時性、可控性和再現性等諸多優點，從而受到院校和部隊的高度重視。認真研究未來裝甲裝備模擬訓練的發展趨勢，探索訓練手段和訓練方式的轉變，對于指導院校教學改革和部隊訓練改革具有非常重要的意義。
1 模擬訓練的主要手段由實物模擬向計算機模擬仿真系統轉變
1．1 當前實物模擬訓練存在的局限
培養裝甲裝備維修技術人才 ，加強動手能力的訓練是一個重要方面，但采用什么樣的訓練手段 ，對提高訓練質量至關重要。目前的模擬訓練，主要是通過模擬真實的裝甲裝備各組成系統如底盤、火控系統、通信系統等來培養學員的作業和維修操作技能，技術上師徒相傳，受場地、師資、實車、實物等條件的制約，訓練周期長，教學難度大。裝甲裝備作業和維修訓練是一種師生雙向溝通的教學過程，無論教與學哪方面存在問題，其教學效果都要受一定影響。因此，以實物模擬為主要手段的模擬訓練，有很大的局限性。
1．2 計算機模擬仿真系統的優勢
隨著多媒體技術的發展，計算機模擬仿真技術日益成熟，計算機模擬仿真系統中的裝甲車輛和零配件，采用三維動畫制作，圖像的仿真程度和實物實景相差無幾，它可以通過視覺、聽覺、觸覺等多種方式對學員的感官進行綜合刺激，其效果是單靠實車、實物訓練所無法比擬的。學員可以通過鍵盤、鼠標或操作桿，在計算機操作平臺上進行拆裝練習、維護保養 、排除故障，利用模擬操作臺，在模擬戰爭環境中進行作業、搶修。模擬仿真系統還可以實現信息共享、人機交互和及時反饋，根據學員的具體情況，自行安排難度適中的訓練內容 ，實現因材施教。計算機模擬仿真系統與真實裝甲裝備相比具有體積小、造價低、功能全等特點，硬件一次性投資以后，軟件更新換代快，便于很快普及。因此，裝甲裝備維修訓練由實物模擬向計算機模擬仿真系統轉變是一種必然趨勢。
2 模擬訓練的時空由同地向異地網絡化發展
過去的實物模擬訓練局限在二間教室、一個車間或一個車場，參加學習的人數受到場地、師資、設備等條件的限制，教學效果很難保證。隨著計算機及通信技術的發展，計算機網絡技術的普及，模擬仿真訓練將會開辟出一片新天地 ，可實現校內聯網、院校和部隊聯網。
2．1 校內聯網
學員在不同的教室，可以同時運用模擬仿真系統進行操作訓練，打破 了場地設備等因素的限制，同時展開相同科 目的多個專業的教學。校內不同地點的模擬器(如多種車型的武器系統、火控系統、底盤、通信系統)互聯 ，學員還可以按照戰術想定進行編組作業。
2．2 院校和部隊聯網
院校的模擬仿真系統還可以同全軍各訓練機構的訓練模擬仿真系統異地互聯，實現遠程技術教育、數據共享，為裝甲裝備維修專業的函授教育提供了強有力的技術支持。
3 模擬訓練的主要形式由實物模擬向虛擬現實技術轉變
近幾年來 ，虛擬現實技術成為一項十分熱門的技術，越來越多的人員投身到這個研究領域，致力于虛擬現實技術研究、開發及應用推廣。虛假現實技術、理論分析和科學實驗已成為人類探索客觀世界規律的三大手段。虛擬現實技術帶來的變化從以前的“以計算機為中心”變為“人是信息技術的主體”：由過去人機之間枯燥、被動的方式變成了人通過手和聲音等自然的交互方式與機器交流，人機融為一體。據權威人士斷言，虛擬現實技術將是 21世紀信息技術的代表 ，由此可見其重要性。目前，一些發達國家已開始將其應用于軍事訓練模擬。利用虛擬現實技術進行裝甲裝備維修技術訓練，受訓者不是被動地觀察計算機中的模擬圖像，而是居于一個虛擬的十分逼真的三維世界，在視覺、聲覺、觸覺等感覺的作用下，尤如身臨其境的全身心地投入到“真實”的訓練中。又因虛擬現實技術與真實的技術訓練相比，沒有多大差別，同時還具有交互性、可重復性和訓練超前陛等特點，從而使教學效果更好。在未來的十幾年內，類似的模擬訓練系統，必將大批量生產和廣泛普及。
信息技術和計算機的突飛猛進，必將帶來訓練觀念、訓練方式、訓練手段的變革。運用計算機模擬仿真系統進行裝甲裝備的作業和維修訓練，雖不能完全取代真車實件，但這種方式，有利于提高訓練質量和效率，具有無限廣闊的發展前景。
參考文獻
論文摘要：高等職業教育實踐教學對于促進學生知識理解和掌握、培養學生分析問題和解決問題的能力方面發揮著非常重要的作用。但是由于我國高等職業教育教學條件相對不足，實踐教學不能最大限度的實現，利用虛擬現實技術來仿真模擬現場可以使學生產生身臨其境進行實踐教學的效果。
實踐教學在高等職業教育教學活動中占有非常重要的位置，對于深化學生對知識的理解和掌握、培養學生分析問題和解決問題的能力具有重要的作用。但是我國高等職業學校實踐教學特點及條件的限制，阻礙了學生的動手能力和創新能力的培養。不能最大程度的激發學生的求知欲望，在一定程度上影響了學習的效果，而用虛擬現實技術來進行實踐教學卻可以解決這些難題。
1 虛擬現實技術的內涵及特征
虛擬現實(Virtual Reality，VR)又稱臨境技術，是一種利用計算機系統來創建和體驗虛擬世界(Virtual World)的技術。虛擬現實技術是綜合應用各種技術來制造逼真的人工模擬環境，并能有效地模擬人在 自然環境中的各種感知系統行為的高級的人機交互技術，使用戶身臨其境地感知虛擬環境中的物體，通過虛擬現實的三維設備與物體接觸，從而真正地實現人機交互?？梢哉f人處在虛擬環境之中跟現實環境是沒有差別的。
VR技術是計算機技術、計算機圖形學、計算機視覺、視覺生理學、視覺心理學、仿真技術、微電子技術、多媒體技術、信息技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人機接口技術、網絡技術及人工智能技術等多種高新技術集成之結晶。其逼真性和實時交互性為系統仿真技術提供有力的支撐。它同時具有沉浸性(immersion)、交互性(interacdon)和構想性(imagination)L2 J，VR技術的發展始終圍繞這三個特征而前進。沉浸性是指用戶對虛擬世界中的真實感，此種真實感將使用戶難以覺察、分辨出其自身正處于一個由計算機生成的虛擬環境中；交互性是指用戶對虛擬世界中的物體的可操作性；構想性是指用戶沉浸在虛擬世界的多維信息空間中，依靠自身的感知和認知能力獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而深化概念并萌發新意 J。因而可以說 ，虛擬現實可以啟發人的創造性思維。VR技術的實質是一種采用計算機技術制作仿真的假想世界的技術 J，采用計算機產生一個被仿真世界的動態、三維視覺環境，使操作者產生一種身臨其境的感覺。實現的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數據手套以及身體部位跟蹤器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進行體驗。
2 虛擬現實技術在高等職業教育實踐教學中的應用
2．1 高等職業學校實踐教學的現狀
我國正處于社會、經濟的快速發展時期，時代需要大量應用型人才、高技能人才?！凹涌炫囵B高質量技能型人才，是當前我國職業教育面臨的緊迫任務；加強實踐教學的建設和改革，是提高技能型人才培養質量的關鍵環節”[5]。因此，高等職業教育要將學生職業技能的培養工作落到實處，實踐教學起著不可替代的作用，加強實踐性教學可提高教學效果和開發學生創造能力，進而達到鞏固理論知識、提高綜合素質和實踐能力的目的?？梢姡訌妼嵺`性教學，是當前高等職業教育改革與發展的重中之重。幫助學生形成實踐操作技能和職業能力，滿足就業的需要是職業技術教育普遍的教學終端目標。
高等職業教育實踐教學通常存在的問題：(1)專業實訓設備體積較大而實訓教學的場地有限，教師在講授設備操作、使用、注意事項時，只有在設備附近的少數學生能看清楚。(2)專業實訓設備結構比較復雜、單價較高，為實訓教學增加設備的臺數勢必大幅度增加購置經費，而且每次使用機器成本較大(包括原材料、電力、機器損耗和設備維修費用，而實驗產品是不能投放市場產生經濟效益的)。(3)實驗設備更新速度相對滯后于技術更新的速度。如果按照現在的技術更新速度同步進行實驗設備的更新，投入將是非常巨大的，由此造成的浪費也是非常嚴重的。(4)由于實驗故障等原因導致的設備損耗較為嚴重。對實驗過程指導不力或實驗過程中的失誤，易導致設備非正常損耗。(5)對于沒有實踐經歷的學生在真實實驗或生產車間進行操作存在一定的危險性。因而在現實教學中，一般采用教師演示或組織學生看錄像的方式，但學生很難獲得感性認識，實驗效果大打折扣。(6)教師只能對機械外表進行講授，而機器的運作原理及內部運作無法了解，當機器運轉時內部結構無法講授(機器運轉時不能拆開機殼)；(7)在財經、管理等文科專業教學中存在單純依靠語言講授，實踐不足的現象；旅游等專業的學生實踐教學要專程到旅游景點進行，費用太高等問題。
2．2 虛擬現實技術在實踐教學中的應用特點
2．2．1 教學手段先進 用現代化計算機仿真技術展示設備，學生能真實的對虛擬設備進行操作，且操作過程清晰易懂。同時，在立體投影屏幕上顯示相應的圖像和交互操作的效果，坐在虛擬現實教室的其余近百名學生則可帶上立體眼鏡進行觀摩學習，課堂氣氛活躍，參與度高，有利于學生的正確理解和掌握。
2．2．2 降低辦學成本 用現代化計算機仿真技術，減少設備臺數，沒有原材料消耗，旅游等專業減少了異地實踐的費用，可大大降低辦學成本。
2．2．3 學習效果明顯提高 用現代化計算機仿真技術，將設備三維“虛擬”出來，并可產生互動，學生通過在計算機反復操作練習后，掌握基本操作技能的時間比以前大大減少，提高了教學質量。
2．2．4 學習興趣增強 用現代化計算機仿真技術，學生可使用計算機進行仿真操作，使一些比較枯燥難于操作的實驗、實訓變得有趣和便于掌握。
2．3 利用虛擬現實技術加強高職學校理工科學生實踐能力的培養
對于高等職業教育理工科專業的實踐教學，通過了解實驗儀器的結構、原理及使用，科學驗證或展開演繹課程的理論，從而加深學生對理論的認識。而對于專業方面的實踐課程，培養學生的動手能力是十分重要的。傳統實踐教學專業實訓設備結構比較復雜、單價較高，設備損耗較為嚴重，且存在設備非正常損耗現象，有的專業實踐操作還有一定的危險性，并且存在設備更新速度在很大程度上滯后于技術發展速度的現象。采用虛擬現實技術可減少資金投入并保持設備更新。通過虛擬現實技術可保護昂貴的真實設備，減少誤操作的危險，縮短占用設備的時間。特別對于一些本來具有一定危險性的實驗實訓教學活動，毫無危險性的虛擬現實 VR教學系統的應用尤為重要。例如，虛擬的化學實驗，通過模擬現實世界真實場景，營造一個虛擬的三維實習實驗環境，這個環境的真實感尤為重要。對于化學專業的實踐教學來說，應盡量精確逼真地表現化學實驗的操作內容、過程和現象。學習者可以通過虛擬操作獲得直觀的親歷體驗，從而在獲得安全操作方面知識的同時，提高他們在不同的復雜環境下的推理判斷和瞬間決策能力。以這種方式獲得的經驗也會成功的轉移到學習者現實生活的實踐中。
論文摘 要：實驗室擔負著向學生傳播知識與技術、培養學生動手的能力和創新能力的重要使命。隨著社會經濟的發展及教學改革地不斷深入, 實驗教學在整個教學體系中的地位越來越突出，實驗教學模式的改革已經迫在眉睫。本文主要分析了實驗教學的傳統模式與存在的問題，并提出了提高電子信息類專業實驗教學質量的方法[1]。
0 引 言
實驗教學是學校教學活動的重要組成，教學質量的好壞是對學校人才培養層次與質量的直接體現。實驗作為實驗教學活動的主要內容, 在改善教學質量方面發揮著不可替代的作用。實驗室在傳播知識的同時，更重要的作用體現在對學生的創造性思維與想象力的培養上。通過實驗教學，學生分析解決問題以及動手能力明顯提高。伴隨教學改革的日益深入, 實驗教學的改革也越來越引起人們的關注，以往的教師灌輸式的理論教授方式，學生被動接受的教學模式，已無法滿足社會經濟發展的要求。當前，社會需要的是主動型、能力為主的人才培養。加強學生創新能力的培養，必須切實轉變以往重理論教學輕實驗教學的錯誤觀念，重新認識實驗教學在學校教學活動中的地位與作用，根據當前社會經濟對人才的要求， 改革傳統的實驗教學模式，改革實驗教學手段，優化更新實驗教學的內容，切實提高實驗教學質量。
1 實驗教學的傳統模式與存在的問題
國內高校工科教育當中，實驗教學存在著硬件條件不足、硬件實驗條件的發展與技術要求不相符[2]，加上近幾年高校擴招，實驗教學的硬件條件更是供不應求。進一步加大對教學硬件條件的投入，豐富實踐教學的內容、加強實驗條件的改革及建設，在目看來具有特殊的重要性。面對這種情況，我國的教育主管部門采取了一些推進實踐教學改革及建設的措施。如：在全國高校本科的教學水平評估中，實驗室基地建設與建設投資及其實驗教學改革被列為一項重要的指標。并且，各高校也逐漸開始響應教育部的的這一舉動，紛紛實行了“雙基”型實驗室[2]，與此同時，建設了“實驗教學示范中心”。當前，傳統實驗教學模式的缺點主要有以下幾點：驗證性的實驗所占比例較大，與綜合性、設計性、創新性實驗之間的比例失調；實驗模式單一、實驗室設備陳舊；實驗教學中缺乏先進的實驗教學手段。
2 提高電子信息類專業實驗教學質量的方法
2.1 實驗中引入相應的仿真技術來進行虛擬實驗
在實驗教學中引入計算機仿真技術，能夠充分調動學生主動學習的積極性，培養學生的學習興趣。同時，教師能夠通過計算機技術對學生的實驗操作的全過程進行觀察，對學生進行良好的跟蹤與指導，更好地進行學生實驗結果的采集工作，先進科學的教學理念與教學手段對于提升實驗教學效果，提高實驗教學水平具有重要作用。引入計算機技術后，理論與實驗教學，教師教學指導與學生操作、思考融合成一個有機整體。以往傳統實驗教學中課堂、課時以及實驗設備因素的限制作用得到了解決，實驗教學更加靈活化，教學內容在時空上得到進一步的延伸，更好地激發了學生進行實驗的熱情。
將計算機仿真技術引入到實驗教學中，通過相應技術進行的虛擬實驗，為學生提供了更為靈活開放的實驗環境，能夠更好地培養學生在實驗過程中獨立思考能力，增強學生的的學習創新意識。對于實驗教學內容，仿真技術的應用，將虛擬性實驗與真實的電路實驗整合成有機整體，實驗的能動性與趣味性明顯提高，同時實驗內容的充實，有利于學生綜合實踐以及探索創新能力的培養。當前，已經有越來越多的高校重新進行了實驗室的規劃建設，通過計算機仿真技術進行虛擬實驗是實驗教學改革發展的新方向。將與實驗教學相關的計算機軟件技術引入到高校實驗室中，為實驗科研提供了良好的平臺，對于激發學生學習的主動性與積極性，培養創新能力具有重要作用。計算機仿真技術的應用，一方面能夠改善實驗教學條件、充實實驗教學的內容，另一方面，還能夠明顯降低實驗成本，提高實驗教學的效率。通過單片機的實驗教學，能夠發現，教學過程中引入proteus仿真軟，通過該軟件對單片機的硬件系統進行模擬，克服了實際實驗過程中硬件電路固定以及實驗內容不易改動等因素的限制。實驗設計全過程，除計算機外不用再進行任何硬件的添加即可實驗，這有力地推動了實驗課程教學改革，更有利于學生創新能力的培養。仿真技術的另一重要應用主要表現在學生的業余愛好上，如挑戰杯、電子設計大賽等等，學生就能夠用計算機來實現仿真，首先用計算機仿真出實驗的模型，再在計算機上進行相應的模擬調試，最終用硬件來實現。在整個仿真的過程中，學生可以自由發揮自己的潛能，通過大量的仿真對比，來達到設計目的，也可大膽反復地調試，避免了器件的損壞。電子設計競賽中，由于proteus開發環的運用，培訓過程中不需投入任何硬件的條件下，學生卻普遍反映，對于單片機的學習比單純理論知識的學習更易接受也更易得到提高。事實證明，運用proteus進行系統仿真成功后進行的實際制作，可明顯的提高單片機系統的設計效率。此外，遠程教學中仿真教學的運用具體重要的意義，對于教學改革是一種很好的嘗試[2]。
2.2 實驗中引入matlab軟件內建的simulink組件技術
目前，我國開設了電子信息類專業的高校中，大部分都將matlab軟件作為重要的實驗教學平臺，對定理以及算法進行仿真和驗證實驗。simulink組件作為matlab的重要組成，能夠為用戶提供一個仿真分析與動態建模的集成系統環境。該環境下，只需利用鼠標進行簡單直觀的操作，就能夠完成復雜系統模型的構建，在此過程中避免了大量繁雜的書寫程序。由于 simulink組件具有適應性強、效率高，結構仿真精細、流程清晰且貼近實際、效率高、使用靈活等諸多優點，simulink組件技術已經被廣泛地運用于處理數字信號與控制理論等復雜的仿真設計之中。同時simulink能夠通過連續、離散采樣時間以及兩種采樣時間混合的的方式進行建模，該組件還可支持多速率系統，不同的系統組成部分的采樣速率不同。此外，simulink為動態系統模型的創建，提供的圖形用戶接口(gui) ，使在進行模型方塊圖的創建時只需通過鼠標單擊與拖動鼠等簡單操作即可完成，為用戶提供了一種更便捷、更直接的創建方式，同時能夠立即獲得系統仿真結果。
該組件的這一特性，一方面可以使算法的驗證更為簡單，減少學生投入在驗證性實驗中所用的時間，而將大部分精力投入到設計性、綜合性試驗中；另一方面，可以使學生更快捷的驗證新思路、新算法，而不會由于代碼調試方面的問題影響了創新實驗的開展。以自適應濾波中的經典rls 算法為例，如果直接采用matlab編程方式，在進行代碼調試時，就會消耗掉大量的精力，代碼長度將達到200 行以上。而如果采用simulink組件模塊化設計的思想，只需要鼠標對模型的拖拽，就能以流程圖的形式將濾波器搭建起來。由于simulink提供了豐富的元件庫，采用圖形化的表示方法，學生在進行算法驗證的時候只需調用成熟的模塊進行參數設計即可。這樣的實驗方法事半功倍，思路清晰，參數的調整也十分便捷，廣受學生歡迎。由此可見，引入simulink組件后的實驗，既不會影響實驗效果，又能夠提高實驗效率，對學生模塊化編程的思想也有較好的促進作用。
3 結 語
當前，社會對人才綜合素質的要求不斷提高，進行實驗教學改革已經迫在眉睫，而大學實驗教學的改革又直接影響到學生的動手和創新能力。實驗教學必須能夠跟得上時代的腳步，把計算機仿真技術與simulink組件技術應用到實驗教學中可以充分調動學生主動學習的積極性，充分發掘學生的創造能力，在學習到先進技術的同時，提高學生對社會的適應能力。
參考文獻
關鍵詞：多媒體技術 網絡通信技術 虛擬現實 建構主義
綜合近年來國內外多種教育技術雜志上所刊登的主要論文以及國際上每年召開一次的規模最大的有關多媒體教育應用的國際會議（即“教育多媒體與超媒體”世界大會）上所的基本觀點，可以看出當前多媒體教育應用有以下幾個值得注意的發展趨勢：
一、多媒體技術與網絡通信技術的結合
1995年末，在國際信息界有一件最引人注目的大事，就是美國SUN公司在Internet上推出了“WWW瀏覽器HotJava”，這是SUN公司用Java語言開發的一種全新的可動態執行的瀏覽器。其突出特點是具有動畫功能，可向用戶提供超文本格式的圖形、圖像、語音、動畫與卡通等多種媒體信息；并能把靜態文檔變成可動態執行的代碼，這就徹底改變了Internet瀏覽器只能用來查詢檢索Internet網上信息的狀況，為Internet的教育應用開辟了新的廣闊前景，這是因為HotJava的動態可執行特性無異于賦給用戶一種遠程交互的功能。
例如，一個用戶可以利用HotJava編寫一段Java應用程序以實現仿真的頁面，而其它的3W用戶只要使用HotJava瀏覽器就不僅可以看到這個仿真頁面，還可以與之進行交互。
利用HotJava的這種動態可執行特性，用戶在檢索到某些重要文獻或教學資料時，不僅能看到靜止頁面還可通過點擊某個圖標或熱鍵而看到圖文聲并茂的仿真實驗或算法執行過程的直觀演示。顯然，這樣一種交互功能和用第一代Internet瀏覽器只能觀看靜態頁面的效果相比是有本質不同的，它對于教育應用（尤其是遠距離教育應用）具有特別重要的意義。
可以說，HotJava的出現不僅是Internet瀏覽器的重大革新，也為多媒體技術與網絡通信技術的結合找到了最理想的結合點：從此基于Internet網的多媒體教育應用就日益發展起來。目前不僅西方發達國家在大力開發基于Internet的多媒體教育應用，就是臺灣、香港等地區也在這方面投入相當多的人力和物力。這是多媒體教育應用中十分值得引起我們重視的一個新趨勢，也是當前發展最快的一個趨勢，我們必須迎頭趕上去。
二、多媒體技術與仿真技術的結合
多媒體計算機和仿真技術結合可以產生一種強烈的幻覺，使得置身其中的人全身心地投入到當前的虛擬現實世界中，并對其真實性絲毫不產生懷疑，通常把這種技術稱之為“虛擬現實”（VirtualReality,簡稱VR）。
換句話說，虛擬現實是由多媒體技術與仿真技術相結合而生成的一種交互式人工世界，在這個人工世界中可以創造一種身臨其境的完全真實的感覺。要進入虛擬現實的環境通常需要戴上一個特殊的頭盔，他可以使你看到并感覺到計算機所生成的整個人工世界。為了和虛擬環境進行交互，還需要戴上一副數據手套──它使穿戴者不僅能感知而且能操作虛擬世界中的各種對象。
由于設備昂貴，目前VR技術還主要是應用于少數高難度的軍事和醫療模擬訓練以及一些研究部門，但是在教育與訓練領域VR技術有不可替代的非常令人鼓舞的應用前景，所以這一發展趨勢也應引起我們的注意。
VR技術在教育中應用的另一個例子是創建一種虛擬的物理實驗室。物理學按其本身的性質提出了許多“如果……將會怎樣”的問題，這些問題最好通過直接觀察物理作用力對各種客體的作用效果來進行探索。
休斯頓大學和NASA（美國國家航空和宇航局）約翰遜空間中心的研究人員建造了一種稱之為“虛擬物理實驗室”的系統，利用該系統可以直觀地研究重力、慣性這類物理現象。使用該系統的學生可以做包括萬有引力定律在內的各種實驗，可以控制、觀察由于改變重力的大小、方向所產生的種種現象，以及對加速度的影響。這樣，學生就可以獲得第一手的感性材料（直接經驗），從而達到對物理概念和物理定律的較深刻理解。
隨著對多媒體技術和仿真技術研究的深入，實現“虛擬現實”的理論方法也有很大發展。原來應用VR離不開昂貴的專用硬件或輔助設備（如頭盔、數據手套、高分辨率的圖形工作站等），近年來這種情況開始有所改變。
例如在ED-MEDIA世界大會（即“教育多媒體與超媒體”世界大會）上，出現了一種全新的稱作“QTVR”（快速虛擬）的系統。這種系統已實際應用于學習城市的設計與規劃，其優異的性能價格比令人驚嘆！QTVR技術與普通VR技術在使用的仿真原理上有很大不同：它不是利用頭盔和數據手套這類硬件來產生幻覺，而是使用360度全景攝影技術所拍攝的高質量圖像來生成逼真的虛擬情景。因此它允許用戶在Windows操作系統或是Macintosh微機的操作系統支持下，在普通微機上（無需用高檔的圖形工作站）只利用一只鼠標和一個鍵盤（無需戴頭盔和數據手套）就能真實地感受到和VR技術中一樣的虛擬情景。
學習城市設計與規劃的學生利用QTVR系統可以創建一座逼真的虛擬城市，當學生改變城市場景的視圖時（例如向左或向右，朝上看或朝下看，攝像機頭向目標移近或移遠等），被觀察的場景仍能正確保持并能使人產生環繞該城市瀏覽觀光的真實幻覺。與此同時，城市中的各種物理實體（如建筑物、道路、橋梁、樹木、交通工具和地形等等）可以用鼠標任意拾取并進行操縱（例如使其旋轉，以便從不同角度進行觀察，并且還可以進入到建筑物內部的各個房間去觀看）。
更令人難以置信的是，由于采用了先進的圖像壓縮算法，在QTVR系統中，用來表征城市某個虛擬場景的360度高質量全景照片的存儲容量竟只有550K字節左右。
顯然，QTVR對于學習城市設計與規劃的學生是非常適宜的，甚至對于實際的城市設計與規劃人員也是非常實用的，因為它可以使學生或設計人員隨時改變城市的布局并立即感受到新布局所產生的效果，從而對設計或規劃及時作出修改或補充。顯然按這種方式設計與按傳統的圖紙設計或按CAD設計，其效率和質量將有天壤之別。
QTVR的重要意義在于，它開辟了多媒體技術與仿真技術結合的新途徑，為“虛擬現實”技術的大眾化鋪平了道路。從此，VR技術將有可能走出高級研究院與大學的“象牙之塔”，以優質價廉的全新面貌逐步普及到各個教育領域，甚至進入中小學課堂。
三、多媒體技術與人工智能技術的結合
把多媒體技術引入輔助教學系統可以大大改善輔助教學環境，更容易激發學生的學習積極性和主動性，從而能顯著提高教學效果。但是多媒體系統由于缺乏推理機制和學生模型的支持，所以不能確定學生的知識水平和認知特點；不能根據學生自己的意愿和理解能力去提供適合該生的學習材料，并作出有針對性的指導，即不能作到因材施教。
智能輔助教學系統由于具有“教學決策”模塊、“學生模型”模塊（用于記錄學生的認知結構和認知能力）和“自然語言接口”，因而具有能與教師相媲美的下述功能：
1.了解每個學生的學習能力、認知特點和當前知識水平；
2.能根據學生的不同特點選擇最適當的教學內容和教學方法，并可對學生進行有針對性的個別指導；
3.允許學生用自然語言與“計算機導師”進行人機對話（由于機器理解自然語言問題尚未解決，目前絕大多數智能教學系統還難以做到這點）。
但是智能輔助教學系統過分強調教師的指導作用，而且目前的智能輔助教學系統其教學方式都比較單調，難以作到圖文、音像并茂，因而在激發學生興趣，提高學生的主動性、積極性方面受到較大的限制。
由以上分析可見，在多媒體教學系統和智能輔助教學系統之間存在性能互補關系，將二者結合起來就可以揚長避短，從而研制出高性能的新一代智能輔助教學系統。
實現智能多媒體輔助教學系統的關鍵是：建構適合輔助教學需要的多媒體系統和設法使多媒體系統具有智能。
要使多媒體教學系統具有智能，主要涉及學生模型建造和人工智能領域的知識表示與知識推理，后者要求探索出一種適合于多媒體環境的新的知識表示方法和相應的推理機制。
四、多媒體技術與建構主義學習理論的結合
建構主義學習理論是認知學習理論的一個重要分支，建構主義的起源應追溯至皮亞杰的兒童思維發展理論，可謂源遠流長。
但是自八十年代初期以來，盡管認知心理學已逐漸取代行為主義心理學占據了統治地位，而建構主義學習理論在很長一段時期內并未產生明顯的影響。直至近年來，隨著多媒體技術的日益普及，建構主義學習理論才逐漸引起人們的廣泛的注意，按照建構主義學習環境進行教改試驗研究的學校也日漸增多。
建構主義學習環境包含四大屬性或四大要素，即“情景”、“協商”、“會話”和“意義建構”。顯然，多媒體技術的特性與功能最有利于四大屬性的充分體現，例如：
1.“情景”――建構主義學習理論強調創設真實情景，把創設情景看作是“意義建構”的必要前提，并作為教學設計的最重要內容之一。而多媒體技術正好是創設真實情景的最有效工具，如果再與仿真技術相結合，則更能產生身臨其境的逼真效果。
2.“協商”與“會話”――協商與會話過程主要通過語言（少數場合用文字）作媒介，這就要求計算機輔助教學系統必須有語音功能，即要用多媒體計算機才能支持。
3.“意義建構”――建構主義學習理論認為，意義建構是學習的目的，它要靠學生自覺、主動去完成。教師和外界環境的作用都是為了幫助和促進學生的意義建構。
多媒體技術由于能提供界面友好、形象直觀的交互式學習環境（有利于學生的主動探索、主動發現），能夠提供圖、文、聲并茂的多重感官綜合刺激（有利于學生更多、更好地獲取關于客觀事物規律與內在聯系的知識），還能按超文本方式組織與管理各種教學信息和學科知識（有利于發展聯想思維和建立新舊概念之間的聯系），因而對學生認知結構的形成與發展，即對學生關于當前所學知識的意義建構是非常有利的，也是其它媒體或其他教學環境無法比擬的。
正是由于上述原因，近年來建構主義學習理論在西方尤其是在美國有較大的發展，加上HotJava的出現使多媒體教育應用與Internet網進一步融合，而網絡又為“協商”、“辯論”、“會話”這類教學模式的應用提供了最理想的條件，它可以不受時空和地域的限制，這樣就使建構主義學習環境更趨完善，建構主義學習理論也就日漸風行。
當然，這不等于說建構主義學習理論是萬應靈丹，能解決學習領域的一切問題，例如，情感領域和動作技能領域的教育目標就不一定能通過建構主義學習環境來達到，但是就認知領域的教育目標而言，借助多媒體技術（若有條件還可結合網絡通信技術）實現的建構主義學習環境，確實非常有利于學生認知結構的形成與發展則已得到愈來愈多試驗的證實。這是值得我們國內教育界認真思索與借鑒的。
參考文獻：
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【關鍵詞】物流系統仿真；Flexsim軟件
隨著我國經濟的發展，物流業迅速地成長，全國各地的物流工程建設也在逐步展開，但在項目的投資建設中產生了一系列的合理性分析的問題，如技術、經濟可行性和管理方法等。如物流配送中心在規劃建設過程中的選址是否恰當，其容量設計、裝備配置和場地規劃是否合理，是否能夠更好簡化工作，節約成本和時間，對理貨、存儲、分揀等工作區的劃分是否能夠更加方便各項作業的進展和管理。對于這些實際的問題，如果只憑經驗和感覺來判斷，難免會有些方面被疏忽，建成后再進行調整就會增加建設的成本，耽誤正常的工作，從而帶來巨大的損失。
物流仿真技術是借助計算機技術、網絡技術和數學手段，采用虛擬現實方法，對物流系統進行實際模仿的一項應用技術。它需要借助計算機仿真技術對現實物流系統進行系統建模與求解算法分析，通過仿真實驗得到各種動態活動及其過程的瞬間仿效記錄，進而研究物流系統的性能和輸出效果。物流仿真技術最大的優點就是不需要實際設備的安裝，不需要實際實施相應的方案，即可驗證如下目標：①增加新設備后給企業帶來的效應；②設計新的生產線的好壞；③比較各種設計方案的優劣等等。本文主要研究物流系統仿真技術的基本理論，并通過Flexsim仿真軟件進行說明說明。
1.物流系統仿真的特點
物流系統仿真的特點主要體現在以下3個方面。
（1）物流系統中流的仿真：對于物流系統中的多種流，如貨流、車流、信息流、資金流等，可以采用動態仿真 描述流的產生、流動、消失、積累和轉換等。
（2）物流系統中排隊的仿真：由一個或多個服務臺和等待服務的顧客組成的離散系統成為排隊系統。物流系統是復雜的離散事件系統，并且各種設施設備可以看作是服務臺，各種實體貨物等可以看作是顧客等待接收服務。
（3）物流系統組織中資源的因素仿真：物流組織是通過各種人員和設備參與實現的，這些都是物流系統中的資源。通過對各種資源不同的規劃，物流服務質量和運作效率也是有差異。利用計算機仿真技術描述人和設備的行為過程，可以得出較優的物流體統組織方案。
2.物流系統仿真的優勢
在構建物流系統時，由于建設投資巨大，存在一定的投資風險，且建成后發現了不合理的地方需要改造，成本將會非常的高。利用仿真技術實現物流系統各個模塊的運行狀況，并得出適應發展、經濟有效的設計方案。物流系統仿真技術的主要有以下優點。
（1）對于復雜的物流系統可以采用仿真的方法構建模型；（2）對于新的物流系統，無需實際建設投資，可先利用計算機仿真模擬對新系統進行可行性和效率做出正確的評判，如方案合理再實施，降低投資風險；（3）可以對多個方案進行分析對比，從中選擇最優方案；（4）通過仿真調整目標函數和約束條件來優化方案。
3.物流系統仿真的步驟
物流系統仿真的一般步驟：（1）弄清問題，掌握實際情況；（2）收集整理資料；（3）確定各個因素之間的相互關系；（4）構造仿真模型模型；（5）確定模型參數；（6）檢驗模型的正確性；（7）仿真模型的運行及結果分析。
4.Flexsim仿真軟件
4.1 Flexsim仿真軟件介紹
Flexsim是由美國的Flexsim Software Production公司出品的，是一款商業化離散事件系統仿真軟件。Flexsim采用面向對象技術，并具有三維顯示功能。建?？旖莘奖?，顯示能力強大，特別適合于生產制造、配送、交通運輸等領域。其主要特點包括：（1）基于面向對象技術建模；（2）突出的3D圖形顯示功能；（3）建模和調試的方便；（4）建模的擴展性強；（5）開放性好。
4.2 應用Flexsim仿真軟件建模仿真方法
（1）設置模型布局
Flexsim對象庫中的對象基本能夠反映各項實際設施。如進貨源和出貨源可以分別用發生器和吸收器來表示，加工作業可以用處理器表示，貨架、運輸機、操作員分別有相應的實體表示。并根據各個實體的數量尺寸，將其調整到適當的位置，使其與實際方案相符。在設置這些參數時，要根據具體的對象特征設置參數才能正確的模擬顯示。
（2）定義“流”
根據系統中各對象之間的邏輯關系，連接相應的端口，構建模型的邏輯流程。
實體與實體之間的聯系可用輸入輸出（A）連接或者中間端點（S）連接。作業的流程要與實際作業時的流程相符合。
（3）設施參數的設計
根據每個對象所描述的物流系統的特征，設定對象的參數。Flexsim中常用的一些仿真參數主要有：
①生成器參數：可按到達時間間隔模式、到達時間表模式、到達序列模式創建臨時實體。通過生成器可以設置貨物的到達類型和到達時間分布等。
②處理器參數：處理器參數一般用到的是處理器容量、處理時間、預置時間、平均故障時間和平均維修時間等。
③暫存區參數：暫存區參數主要有暫存區容量、暫存區大小、暫存區貨物堆放形式等。
④貨架參數：貨架參數主要有貨架容量、貨架列數、層數、列寬、層高、最小停留時間和堆存方式等。
⑤運輸工具參數：運輸工具包括工人、運輸叉車、堆垛機等，參數主要有裝載時間、卸載時間、運行速度、裝載量、加速度以及運輸線路設計等。
⑥臨時實體流參數：臨時實體流參數決定實體如何將臨時實體送到下游。這些參數主要有送往端口、是否使用運輸工具、是否拉動、拉動條件、優先級等。
4.3 編譯運行與仿真結果分析
在完成模型的建立后，可以對仿真模型進行編譯運行。為了減小誤差，可以通過反復多次的運行或根據不同的設定條件運行，得出仿真的結果。分析實驗中各個對象的工作狀況及效率，對比不同的實驗的結果，提出改進優化措施，并再次進行驗證。最終得出最優的方案。
【參考文獻】
[1]彭揚，吳承健.物流系統建模與仿真[M].杭州：浙江大學出版社，2009.
論文關鍵詞:虛擬現買技術 培訓 作用
論文摘要:我國石油行業發展迅速，職工的素質直接影響到石油企業的效益及安全生產狀況，因此，企業對職工的技術要求越來越嚴格。鉆井模擬器采用基于虛擬現實的虛擬制造技術，開發過程運用多種先進的計算機技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。作為針對油田具體情況開發的新型培訓系統。鉆井模擬器有著積極的意義。本文重點分析了該系統的開發過程，詳述了虛擬現實技術在油田培訓鉆井井控人員過程中的作用。
1．引 言
我國石油行業的發展與現場地質情況等密不可分，充滿著危機和挑戰。對于員工的能力和安全意識要求很高，傳統的進場培訓有一定的局限性，例如：職業培訓效果是否良好主要依賴于教師的水平，培訓過程沒有明確統一的評價標準，針對性差，沒有可重用性等?？梢妭鹘y的培訓技術不但受時間、空間的限制，而且在人力、資源、經費、組織實施等方面都存在很大問題。尤其對于危險作業或不具備實驗條件的高級培訓，傳統的培訓方式更是難以實現。傳統培訓模式的局限性制約了人們所期望的培訓質量和培訓效率，滿足不了現代社會的需求。
鉆井模擬器采用虛擬制造技術的概念，開發過程基于現代計算機控制技術、計算機仿真技術、計算機圖形技術、計算機網絡技術，并結合了鉆井工程的實際工藝，改變了原有的鉆井培訓方法。它為用戶提供了起下鉆、鉆進、井控和鉆井事故及復雜情況處理等作業的操作過程模擬，主要用于鉆井司鉆、鉆井技術人員的操作培訓和安全培訓，并為學員培訓考核提供了教師評分系統，解決了傳統培訓過程中客觀上無法解決的技術難題。作為新型的針對油田具體情況開發的培訓系統，鉆井模擬器有著積極的意義。
2．基于虛擬現實技術的虛擬培訓
該設備是以控制為中心的VM設備，主要用于鉆井人才的培訓。這套虛擬培訓設備運用虛擬現實技術 ，真實生動的模擬了鉆井工藝流程的細節。學員能夠通過對仿真鉆機設備的操作，直接觀察到鉆井平臺上的活動以及操作結果，最終達到讓培訓人員掌握正確操作過程的效果。虛擬培訓有以下特征：
2．1 仿真性
在虛擬現實技術支持下，虛擬培訓設施與真正的培訓設施功能相同，操作方法也一樣，學員通過虛擬培訓設施訓練技能與現實培訓基地里同樣方便。這是因為虛擬培訓環境無論是現實的環境還是構想的環境，都是虛擬的但又是逼真的。理想的虛擬環境應該達到使受訓者難以分辨真假的程度。
2．2 開放性
虛擬培訓環境可以為所有受訓者在任何時間、地點提供各種培訓的場所。實際上，虛擬培訓環境的內涵是廣泛的，它不同于傳統的培訓基地概念，它具備可以進行類似于傳統培訓項目的環境，但更擅長的是使學員置身于培訓項目對象中的逼真環境。凡是受訓者可以通過有關器具操作，來學習或訓練某種技能的虛擬環境，并都歸之于虛擬培訓環境。
2．3 超時空性
虛擬培訓環境具有超時空的特點，它能夠將過去世界、現在世界、未來世界、微觀世界、宏觀世界、客觀世界、主觀世界幻想世界等擁有的物體和發生的事件單獨呈現或進行有機結合，并可隨時隨地提供給學員進行培訓。
2．4 可操作性
受訓者可通過使用專門設備，用人類的自然技能實現對虛擬環境的物體進行操作，就像在現實世界中一樣。
2．5 對應性
學員的培訓內容與虛擬環境是密切對應的。例如，學員要學習飛行器駕駛技術，那么虛擬環境就是飛行器飛行的模擬環境。對應性將能為受訓者設定各種復雜的情況，以提高受訓者的應變能力，從而使得他們在實際環境下能得心應手的處理各種情況。另外，虛擬現實技術能按每個學員的基礎和能力，對應性的開展個性化的教育培訓。
3．鉆井模擬器視景仿真系統的分析與設計
計算機圖形學是研究現實場景計算機顯示的科學，也是利用計算機處理人類所能看見的圖景的手段和方法。視景仿真技術是以計算機圖形學為理論基礎的三維模型動態顯示技術，基本原理是：根據觀察點及觀察方向對場景進行實時計算和實現，并做到對三維復雜環境中物體運動的實時交互控制，產生良好的動畫效果。實現三維模型視景的實時動態顯示，一方面要求計算機硬件有高速運算能力和很強的三維圖形處理功能；另一方面還要求在算法和軟件上有所發展，以便在硬件平臺上取得更好的實時動態顯示效果。視景仿真系統是鉆井模擬器的重要組成部分，它提供給用戶一個三維的真實感視覺環境。
3．1 鉆井模擬器視景仿真系統分析
鉆井模擬器在虛擬培訓過程中需要模擬井場環境和操作結果，這就需要視景仿真系統根據鉆井模擬器司鉆控制臺的操作過程，實時模擬出井場環境的變化和司鉆、井控操作對鉆井過程的影響。在現實的司鉆和井控過程中，操作錯誤和地質環境變化都是事故的誘因，在鉆井模擬器視景仿真系統中也模擬了事故發生過程和事故排除的情況。實時地顯示鉆井過程中的數據，計算參數。根據司鉆臺操作的具體行為，依照物理模型和數學模型來模擬設備運動的過程，使得鉆井模擬器視景仿真系統的三維動畫過程更貼近現實。
鉆井模擬器視景仿真系統需要對井場設備、自然環境、井下情況進行實時的動態模擬，使培訓者在培訓過程中除了學習操作知識 ，還能更有效、直觀的學習到理論知識。硬件設施和三維圖形軟件的結合實現了虛擬模擬系統 ，培訓人員能夠通過這套虛擬培訓設備完成所有鉆井工作人員所需要的專業知識和實際操作技術。
3．2 實時場景系統組成
根據鉆井模擬器視景仿真系統的需要，開發過程在Windows xP平臺上，建模部分使用3D MAX完成機械部件的模擬，模型的管理由3D Explorer~成，并實現模型數據文件的轉換導出。程序對模型的控制由C++Builder6．0實現，整個開發過程基于OpenGL2．0。
鉆井模擬器視景仿真系統的實時場景組成包括以下幾個部分：三維圖形實體模型、鉆井模擬器視景仿真系統控制程序、GLSL編寫的渲染效果。
在整個組成部分中，最重要的是鉆井模擬器視景仿真系統控制程序，在程序中完成了以下工作：場景初始化、工藝動畫控制、與主控機通信、參數顯示、碰撞處理以及特效渲染。
場景初始化：由于鉆井工藝的復雜性和虛擬培訓的操作性，每個作業當前場景都有所不同。在一個新的作業開始前，圖形程序在接收到控制機發出的作業指令后初始化當前場景，例如：鉆井平臺上各操作部件當前的數量、狀態以及位置。
工藝動畫控制：在完成規定工藝作業的過程中，司鉆控制臺做出的每一個動作都將轉換成數字信號傳遞給主控機，再由主控機發送協議數據給圖形程序，圖形程序得到參數后，做出具體反映。在圖形機上體現出鉆臺上各種控制系統的運動參數、具體動作、視圖選擇(包括上視角、井下視角、防噴器視角、多視圖顯示等)等。
與主控機通信及參數顯示：主控機的設計主要由鉆井模擬器設計的需求決定，由于這套儀器主要用于虛擬培訓 ，教師和學生之間有教與學的關系，主控機能夠提供給教師一個教育平臺，提供作業調度、控制、評分等功能，與此同時，傳遞司鉆控制臺上發來的各項數據，并把與操作有關的數據發給圖形機，即鉆井模擬器視景仿真系統，兩方通信，傳遞參數并進行數據處理，在屏幕上顯示操作過程中需要操作者了解的參數值。
碰撞處理：在三維圖形的運動仿真過程中是不允許有“穿墻而過”的狀況發生的，因此要對運動物體作碰撞檢測的處理。為了遵循模型運動的真實感，鉆井模擬器視景仿真系統當然也包括碰撞的檢測與處理部分。
渲染特效：實現對火焰 、氣泡 、液體噴涌效果的模擬，使用GLSL實現電影級的光照效果，可以分別模擬白天，夜晚，探照燈等光照模式，大大地提高了圖形效果和真實感。
3．3 鉆井模擬器視景仿真系統設計
一個性能優越、功能完備的系統需要在設計階段就進行詳細的設計規劃。這樣，在后期的開發過程中才能完成高質量的軟件項目。鉆井模擬器視景仿真系統的設計遵循面向對象的原則，在系統的穩定性、可擴展性和兼容性等方面都有突出的表現。
3．4 系統特點及設計目標
鉆井模擬器視景仿真系統要求有以下特點：
1)可以生成高質量的圖形，實現實時的可控動畫。
2)圖形的生成快速穩定，對圖形硬件要求不高。目前，系統配置為NVIDA6800，NVIDA6系列以上顯卡都可以實現高質量的圖形動畫。
3)提供給用戶多角度、多視圖的工作窗口，方便用戶定位觀測，在操作過程中既能觀察整個場面，又能集中觀察工藝作業下重要部件的工作過程。
4)建立模型細致、真實 ，宏觀模型和微觀模型通過軟件和程序分別建模，真實感程度高。
經過分析鉆井模擬器視景仿真系統的系統特點后，設定該系統要達到以下目標 ：
可擴展性：對于新模型、新器件、新工藝的增加，方便快捷，可以在短時間內完成對系統的擴展。
兼容性 ：系統可以用于Windows2000／XP平臺，兼容于各種圖形加速硬件。
敏捷性：圖形生成迅速、穩定，一般的圖形加速硬件既可滿
足要求；系統應達到反應迅速、操作靈敏的功效。
3．5 基于面向對象的系統設計
鉆井模擬器圖形系統的設計是基于面向對象的，系統規模較大，設計復雜?；谠阢@井工藝中涉及到的物體較多，并且各個物體在不同的方面有不同的特性，因此在設計之前，應確定設計類的準則。對本系統而言 ，這里關心的是用物體如何展現工藝流程 ，所有類的設計應該圍繞物體的動畫功能需要來進行。
在鉆井各工藝流程中，大鉤、鉆桿等物體是系統動畫的載體，具有物體自身的方法和屬性，因此 ，可以將其封裝成類。根據圍繞物體的運動功能來設計類的思想 ，將液壓大鉗和液壓大鉗的活塞、吊卡的主體和活頁設計成不同的類，這樣設計不僅可以使動畫更加逼真，還能提高系統靈活性。
關鍵詞: OpenGL，三維模型，系統仿真
Abstract: this paper introduces the concept of system simulation and OGL in establishing the function characteristic of the simulation model, and the simulation system, and the application of the simulation system based on subject development, very good that the established with OpenGL simulation model is convenient, easy to control the modeling, etc.
Keywords: OpenGL, 3 d model, the system simulation
中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：
1、引言
系統仿真是近30 年在系統科學、系統識別、控制理論、計算技術和控制工程等多種技術發展基礎上發展起來的一門綜合性很強的新興技術。計算機系統仿真就是，以計算機為工具，以相似原理、仿真技術、系統技術及其應用領域有關的專業技術為基礎，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術。從計算機系統仿真的定義可以看出，計算機系統仿真包含了三個方面的信息（三要素）：系統、模型、計算機，而聯系著它們三者之間的基本活動是：系統模型建立、仿真模型建立、仿真試驗。
“系統”是指被研究的對象，任何事物都不是孤立地存在著的。因此，仿真研究的對象也不可避免地與其周圍的環境之間存在著相互聯系。建立系統模型就是要把待研究的系統從周圍的環境中界定出來，并把它描述成數學模型。建立被研究系統的數學模型， 就是為了能用計算機語言實現。從數學模型到仿真模型的轉換過程，就是仿真模型建立。只有經過轉換后的仿真模型才能為計算機識別并運行。綜上所述，建立仿真模型是系統仿真的關鍵一環，選擇什么工具來建模也顯的由為重要。在這里就我們的課題，工業機器人動態仿真選用的工具OpenGL來探討。
2、 OpenGL 的功能特點
OpenGL 是SGI 公司推出的三維圖形庫（GL），它表現突出，易于使用而且功能強大。利用GL開發出來的三維應用軟件頗受許多專業技術人員的喜愛，隨著計算機技術的繼續發展，GL 已經進一步發展成為OpenGL，OpenGL 已被認為是高性能圖形和交互式視景處理的標準。OpenGL最大的特點首先是與硬件無關，可以在不同的平臺上得于實現，用OpenGL編制的程序，可以隨心所欲的控制三維模型，由于OpenGL同時提供了顏色緩存、模板緩存、深度緩存、累積緩存等基于雙緩存技術的動畫操作函數，因而可以實現實時的虛擬仿真。其次是建模方便，OpenGL不僅提供基本的三維幾何像素生成函數，而且提供了大量的點、線、面以及曲線曲面等基本圖元操作函數，可以構建相當復雜的幾何造型。第三個特點是高度的真實感顯示，由于OpenGL 提供了大量的著色、光照、景深、陰影、混合、消隱、反走樣、明暗處理、圖像處理、紋理映像、深度檢測等功能函數，保證了三維仿真圖形顯示具有高度的真實感。第四OpenGL 具有出色的編程特性，OpenGL 體系結構評審委員會獨立地負責OpenGL規范，使之具有通分的獨立性。程序的通用性和可移植性。由于OpenGL可以集成到各種標準視窗和操作系統中，因此基于OpenGL的三維仿真程序有良好的通用性和可移植性。最后是應用廣泛，Microsoft 、SGI、IBM、SUN、HP 等都采用OpenGL作為三維圖形標準，許多其它軟件商也紛紛以OpenGL作為基礎來開發自己的產品，目前已成為高質量三維圖形的工業標準 。
3、OpenGL 在仿真中的應用
以上的優點決定了OpenGL在建立仿真模型時的優越性，我們在建立多自由度工業機器人模型時選用了OpenGL。
3.1 工作過程
OpenGL的指令的解釋模型是客戶/服務器模式，既客戶(試圖用 OpenGL進行繪制工作的應用程序)向服務器(OpenGL的內核)命令，這些OpenGL命令由服務器來解釋?；诳蛻?服務器模式，在網絡環境下很容易使用OpenGL，且在不同計算機上的多個客戶可以得到在其它計算機上服務器的服務。這樣OpenGL就具有網絡透明性。
OpenGL的庫函數被封裝在Openg132.dll動態鏈接庫中，從客戶應用程序的對OpenGL函數的調用首先被Opengl32處理，在傳給服務器后，被Winsrv.dll進一步進行處理，然后傳遞給DDI(Divice Driver Interface)，最后傳遞給視屏驅動程序。
3.2建立的仿真模型
由于機器人是一個復雜的物體，為了建模的方便，有必要把它分解為一個個圖形模塊。然后把模塊集成起來，組成整個機器人模型，同時我們知道工業機器人大體上是由機座，關節和桿件聯接組成，據于此我們設置了如下三個圖形
模塊函數：
（1）基座模塊函數
（2）桿件模塊函數
（3）關節模塊函數
各個模塊按不同的順序進行組合,經過大量的平移和旋轉，然后渲染就能得到效果圖。
我們可以進行多自由度工業機器人的運動分析和動力分析，相對簡化了工業機器人的開發過程，降低開發費用，縮短開發周期。
參考文獻
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[2]Richard S.Wright ,Jr.Michael.OpenGL超級寶典[M].北京: 人民郵電出版社, 2001,6.
論文摘要：由于社會對于電力的總的需求不斷增大，同樣對于輸配電線路的施工技術要求也更加嚴格，輸配電線路施工技術仿真系統的設計成為電力部門非常重視的問題，文章講述了輸配電線路施工技術仿真系統概況和輸配電線路施工技術仿真系統功能設計詳情，講述了目前輸配電線路施工技術仿真系統的設計策略及應用。
一、輸配電線路施工技術概述
目前我國的輸配電線路施工技術參與人員數量較多，但是這些人員的能力水平都是各不相同的，操作人員的各方面知識水平和素質也需要提升。對于輸配電線路施工操作人員的培訓如果僅僅停留在理論的層面，就難以替身操作人員的實踐能力，參加培訓的人員因為實踐比較少，所以技能就比較差，正是這種原因使得人們對于輸配電線路施工技術仿真系統的需求也更加迫切。
二、輸配電線路施工技術仿真系統設計現狀
（一）輸配電線路施工技術仿真系統概況
輸配電線路施工技術仿真是對現實配電線路施工技術系統的抽象屬性的模仿。人們利用這樣的模型進行試驗，從中得到輸配電線路施工技術所需的信息，然后幫助實踐者對現實世界的輸配電線路施工技術的問題做出決策。輸配電線路施工技術仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系統某些屬性的逼近然而仿真是有層次的，既要針對所欲處理的客觀系統的問題，又要針對提出處理者的需求層次，否則很難評價一個仿真系統的優劣。
輸配電線路施工技術仿真系統一種先進的實施培訓手段，提高培訓的效率，強化培訓效果。輸配電線路施工技術仿真系統的設計是在計算機的基礎上開發，通過Internet 軟件平臺及面向對象程序設計和數據庫技術，綜合設定，使得輸配電線路施工技術仿真系統具有實用性和可維護控制性。
輸配電線路施工技術仿真系統的開發，主要是首先起源于國外對于計算機仿真系統的應用，尤其是西方國家如英國、美國等大型企業開發計算機仿真系統，并取得了顯著的效果，這樣參加培訓的人員可以在很短的時間內獲得具體輸配電線路施工技術作業經驗，其技能可以與在現場工作2年的人員比，因此很多國家都看到了計算機仿真技術的優越性，計算機仿真系統也越來越多的應用到各個領域中。目前我國對于仿真系統的應用也是在一些危險性較大的領域，例如大型的鍋爐裝置、化學化工及變電站的應用中，后來有人提出在輸配電線路施工技術作業中應用，但是目前仿真系統在輸配電線路施工技術作業中應用僅僅停留在提出的階段，還沒有完全開發出完善的輸配電線路施工技術仿真系統。
（二）輸配電線路施工技術仿真系統功能設計
目前關于輸配電線路施工技術仿真系統的設計的思想越來越統一，即輸配電線路施工技術仿真系統必須能夠便于施工技術模型的調試和輸配電線路畫面的構造，輸配電線路施工技術仿真系統還應采取先進的運行軟件和保證運行數據相分離的一種設計思路。
關于輸配電線路施工技術仿真系統功能設計應該分成培訓師和受培訓者兩個方面的功能，對于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師功能應該是輸配電線路施工技術仿真系統的集成操作，其主要功能是可以控制受培訓者的機器，包括受培訓者機器的開始暫停關機等功能，另外可以準確知道受培訓者機器是否有事故及分析事故產生源，輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器功能還應是控制受培訓人員考核的現場等具體狀況。輸配電線路施工技術仿真系統學員機器功能設計，首先要依附于輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機的功能下，即能夠受到輸配電線路施工技術仿真系統培訓師機器的監管控制。在這種模式的輸配電線路施工技術仿真系統受培訓人員的機器可以提供參家培訓人員的操作畫面，主要包括操作的流程圖、、控制組、趨勢圖及操作記錄等具體的監控畫面。
輸配電線路施工技術仿真系統將電網仿真系統和輸配電線路仿真及配電站系統仿真等有機結合進行設計，該系統應該具有的特點是確保在硬件使用上采用了以局域網應用為核心，利用工作站、開放式系統及微機構成的分布式，以便于以后輸配電線路施工技術仿真系統的擴充和升級。此外，在輸配電線路施工技術仿真系統軟件上采用了軟件相互支持系統技術，這樣使輸配電線路施工技術仿真系統系統更加便于修改和維護。再者，在功能上要更加完善，即充分考慮了仿真電網和輸配電線路施工技術仿真系統及仿真變電站之間的相互影響，使輸配電線路施工技術仿真系統更加具有真實性。最后，還應通過采用了輸配電線路施工技術仿真系統多媒體技術，逐步實現輸配電線路施工技術的圖像化和可視化，比較完整的反映出輸配電線路施工技術作業情況，同時也使仿真的對象更加便于更改和進一步擴充，這樣輸配電線路施工技術仿真系統就會具有更高的性價比。
通過輸配電線路施工技術仿真系統為輸配電線路施工技術作業人員提供了一種較為先進的培訓手段，同時也徹底改變了傳統的培訓模式，它的設計及應用可以提高整體的輸配電線路施工作業技術，進一步確保電網安全，同樣也大大提高了作業者的勞動生產率，為創造良好的經濟效益和社會效益發揮著顯著的作用。
三、結論
輸配電線路施工技術仿真系統仿在不斷的發展和完善中，供電有限公司每年都會投入很大的資金和時間等用于施工技術人員的培訓及考核，著力開發完善的輸配電線路施工技術的仿真系統，使得輸配電線路施工技術的仿真系統能自由安排培訓項目，并且允許人員在培訓中發生各種錯誤，同時演示出因為操作錯誤造成的種種后果且不帶來任何實際危害，不受其他客觀條件的限制，此外還可以人為制造各種故障來綜合培訓操作人員處理操作中故障的能力。輸配電線路施工作業人員進行重復性集中培訓，從而使的操作人員在短期內接受較多的培訓項目，縮短總的培訓周期?？晒澕s大量的培訓時間與經費。所介紹的輸配電線路施工技術仿真系統目前已經投入運行，實際應用表明該系統能極大地提高培訓的質量，在短時間內提高施工技術人員的技術水平，對電力系統的建設起到了重大的推動作用。目前很多設計成果效果較為顯著，但是為了進一步提高輸配電線路施工技術仿真系統的應用水平，還需要更好的完善輸配電線路施工技術仿真系統，爭取達到創造更高的經濟效益和社會效益。
參考文獻
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關鍵詞：信息技術；有效整合；評價機制
一、中職課堂教學需要信息技術與課程的有效整合
眾所周知，受文憑的價值導向和中國傳統觀念等的影響，學生爭過“獨木橋”，努力考大學，“高中熱”現象嚴重了影響著中等職業教育的生源質量。中等職業學校的學生普通基礎薄弱，認識水平低，接受能力較差。他們中的大多數是基礎教育中經常被忽視的弱勢群體，學習興趣淡薄，學習倦怠情緒嚴重。在四川師范大學許建梅的碩士畢業論文中的關于中職學生學習倦怠的調查分析中顯示：約70%的學生聽到學習就心情低落、煩躁不安、毫無興趣，課上不會主動發言，學習上無自信和動力可言，畏難情緒嚴重。興趣是學生學習的動力和源泉，如何提高課堂中學生的學習興趣是中等職業教育的當務之急。托爾斯泰這樣說過：“成功的教學所需要的不是強制，而是激發學生的興趣?！彼?，中等職業學校的教學改革需要進一步深化，中等職業學校的教師也必須適應時展的潮流，不能整天抱怨學生不爭氣，學生素養低，而是要想辦法豐富自己的課堂、形象化課堂以適應學生的需要。如果學生課堂上聽也聽不懂，那他一定就是破罐破摔，對學習失去信心，所以，教師必須承擔起責任，更新教學觀念，想辦法提高課堂教學的藝術性和趣味性，化抽象為形象直觀，使學生學懂學會，幫助學生樹立學習信心，提高課堂教學效率。信息技術與課程的整合是一種有效的教學手段，希望廣大職業教育工作者順應教改，全方位地認識信息技術，加強學習，恰當應用信息技術在課堂教學中，使學生真正學懂教學內容，提高課堂時效性。
二、信息技術的運用應找準切入點，適可而止是原則
1.信息技術的運用應以創設豐富的學習情境為出發點
建構主義理論強調創設情境，把創設情境看作是“意義建構”的必要前提，并作為教學設計的最重要內容之一。德國一位學者也有精辟的比喻：將15克鹽放在你的面前，你無論如何也難以下咽。但如果將鹽溶入一碗美味可口的湯中，你早就在享受佳肴時，將15克鹽全部吸收了。情境之于知識，好比湯之于鹽。鹽放入湯中，容易被吸收，知識融入情境中，才能有美感和吸引力，容易被學習吸收。
（1）借助信息技術創設豐富的學習情境，有利于激發學生的學習興趣，使學生參與到課堂中，提高課堂教學效率
恰當運用信息技術，可以為學生創設豐富多彩的學習情境，使學生融入其中，增設疑問，巧設懸念，激發學生獲取知識的求知欲，充分調動學生的學習積極性，使學生由被動接受知識轉變為主動學習，積極配合課堂教學，主動參與教學過程，從而提高學習效率。
（2）借助信息技術創設豐富的學習情景，增強學生的情感體驗
在職教課堂教學中借助信息技術創設情境，可以為學生提供 形式多樣、功能各異的感性材料，增強教學的直觀性。如形象的動漫、生動的圖片、悅耳的音樂等，可以使學習內容圖文并茂、栩栩如生。
2.信息技術的運用應以化抽象為具體為出發點
教學中教師往往會為了突破與解決教學難點花費大量的時間和精力，即使教師言語表述的天花亂墜，而學生的感觸仍不夠深刻，還容易產生疲勞感，甚至厭煩。有些重點難點知識確實很難用言語解釋而突破，有些抽象知識難以理解，可借助信息技術手段，把抽象理論知識轉化為學生能直接感知的具體形象，把靜止的圖形符號轉化為不斷運動的動態場景，這樣可以彌補傳統教學方式在直觀感、立體感和動感等方面的不足，為學生提供豐富的感知材料，幫助學生建立清晰完整的表象，促進學生思維由具體向抽象的飛躍，加深學生對所學知識的理解。信息技術教學的表現手法豐富多彩，具有強大的表現力，能夠具體形象地再現各種事物、現象、情景、過程，又不受時間、空間、微觀、宏觀的限制，因此，能更好地幫助學生充分感知教材和深入理解教材，特別是課堂教學中的重點和難點。
3.信息技術的運用應以虛擬仿真為出發點
虛擬仿真是虛擬現實與仿真技術的合稱，通過虛擬仿真能夠把實驗室里不能實現或很難實現的實驗展現給學生，使學生獲得體驗。虛擬仿真技術具有交互性、虛擬性、逼真性等特點。仿真教學在高消耗類實訓或高危險性教學場景中使用是很好的選擇，這樣，學生可在仿真軟件中提高認識，為實體的實踐奠定基礎，會減少學生在實體實踐學習中耗材的浪費，降低實踐危險性的發生。仿真教學是具有綜合作用的教學手段，學生置身于仿真環境中，可以充分調動感覺、運動和思維，極大地提高學習效率。曾經有教育心理學家對采用仿真教學和傳統教學進行的比較試驗結果表明：仿真教學模式下，學生可以記憶約70%的內容，而傳統的“教師講，學生聽”教學模式下，學生只能記憶約30%的內容。此外，仿真教學可供學生在沒有教師參與的情況下自學，并反復試驗自行設計的實驗方案，極大地提高了學生的學習能動性。
4.信息技術的運用應以引導學生探究和協作為出發點
信息技術環境下，教師可以方便地開設網上課堂，利用博客、微博等交流平臺為學生提供學習空間，拋出問題供學生思考解答，引導學生多方位思考，為課堂教學提供課前與課后的補充，提高學生學習主動性。網絡空間里師生可跨時空交流，學生之間可以方便地實現個別化學習和協作學習。平臺上，教師可以引導學生探究與協作，鼓勵學生通過網絡尋找自己的所需，同學之間可以相互分享學習心得，取長補短，學生平等共享學習資源，按照自己的學習基礎、學習興趣來選擇學習內容和方法。所以，信息技術引入課堂教學，完全可以構建“自主、合作、探究”的新型學習方式，充分顯示信息交流的多向性、豐富性和快捷性。它可以通過師生互動、生生互動等多種合作方式，為學生提供立體式的多向交流的機會，有助于培養學生的合作精神。
信息技術在教學中有良好的優勢，但信息技術也不是萬能的。信息技術的使用并不意味著教學質量的提高，并非每一節課都需要使用。應當根據實際教學內容和學生學習的需要，選擇是否使用信息技術。應該把信息技術的使用放在輔助學生學習上，而非輔助教師上課。輔之有方，恰到好處才能提高課堂教學效果。如果教師一味追求信息技術，以多媒體教學獨尊，而忽視課時教學設計和師生情感的交流，就會浪費大量的時間和精力，影響師生關系的和諧，從而得不到良好的教學效果。
三、合理的教學評價機制是教師恰當使用信息技術的保障
隨著信息技術在課堂教學中的廣泛應用，對于課堂教學的評價，應該有一個合理而科學的機制，不能把是否使用信息技術作為評價一節課質量高低的唯一標準。評價一節課質量高低應該看是否有利于學生的主動參與；是否有利于學生課堂交流；是否有利于學生思維的發展和積極探索；是否有利于化解教學重點、難點。建立科學合理的評價機制，才能促使教師精心設計高質量的多媒體課件，才能避免只講形式，不求質量的現象發生。
綜上所述，在新課程改革的大背景下，課程與信息技術的整合，并非強調所有的教學內容都適合，它只可巧用，不能濫用。教師應轉變教育觀念，巧借信息技術的優異性能，才能使課程與信息技術的有機整合提升到一個新的高度，達到提高教學效率、促進學生發展的目的。
參考文獻：
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工程教學和實踐環節是工業工程人才培養極其重要的必修環節。通過實驗室建設為加強教學實驗和項目訓練提供基本條件，通過大量的實踐訓練，使工業工程專業的學生能夠加深對基礎理論和工程基礎知識的理解提高綜合運用多種工業工程手段（工程的或管理的）解決實際問題的能力，以適應培養高層次應用型、復合型人才的要求。
1.工業工程專業實驗室的規劃
為了建設高水平的工業工程專業教學實驗室，我們進行了精心的規劃和反復論證。我們對國內外多所名校的工業工程系實驗室進行了調查和網上查詢，此外還重點請教了多位國際知名的工業工程專家。目前，各學校工業工程系由于各自的研究側重點不同，實驗室建設側重情況都有所不同。考慮到我系學生的培養需求以及今后的學科發展方向，以及我們現有的情況，發揮工科背景的后發優勢，取其它學校之長，制定了比較符合時展要求和我校特點的建設方案。
我們決定重點建設3個專業實驗室：先進制造及數字化企業實驗室，人因工程實驗室，物流工程實驗室。此外，我們不可能將工業工程面臨的各種系統都在實驗室建立物理模型，因此利用信息技術和現代展示技術彌補這一不足是一個重要解決方法。因此，我們建設一個全面支持系統仿真與展示的綜合體驗演示中心。利用信息技術將仿真結果更加逼真地展示出來，便于學生理解復雜企業大系統的運行情況，同時可支持各類系統的遠程體驗和演示，演示中心與三個分實驗室用內部高速網絡連接起來。
這些專業實驗室總面積約600m2，特點在于：一是著重于企業生產服務活動的整體；二是立足于教學，每個實驗室都考慮教學實驗和案例的建設；三是可為全校學生進行工業工程方面知識的教學和實踐培訓；四是可為工業工程系學科的發展提供基本平臺，服務于長遠科研基本需求。
2.工業工程專業實驗室的建設情況
2.1 先進制造及數字化企業實驗室
“先進制造及數字化企業實驗室”在國家211和清華大學985有關經費資助下已經具備相當規模。設有先進制造實驗分室和數字化企業實驗分室，面積約30cm2。目的在于全面培養學生對工廠、企業車間層的有關工程知識和實踐技能。為工業工程系學生開設制造、生產系統方面的專業課以及為全校學生開設制造系統方面選修課，并支持有關課題研究。
實驗室目前擁有一套教學用微型CIMS系統（包括車中心、銑中心、立體倉庫、自動導引小車、三坐標測量機、機器人、物料傳輸線）7臺教學型數控機床以及40臺微機。擁有CAD/CAM軟件和數字化企業建模與仿真軟件，如Pro/E、I-DEAS、AutoCAD、FACTO-RY、Flexsim等。全部計算機、設備聯網，并與校園網相連，實現資源共享，形成協同學習的環境。
利用實驗室條件，學生可以進行CAD/CAM技術、CNC技術、NC編程、物流系統控制、FMS技術、CIMS技術、仿真技術、虛擬產品開發技術等內容的學習，可以進行實際操作的訓練，實現理論與實踐的統一，教與學一體化。
2.2 人因工程實驗室
人因工程是工業工程主要的專業方向之一。建設人因工程實驗室的目的在于綜合運用人因工程方面的設備和技術，教學上支持人因工程、虛擬現實應用。協同設計與制造等方面的工業工程和制造工程課程實驗，提供學生創新能力培養的基本環境和設備技術實施手段，同時支持在虛擬設計制造、產品快速開發、勞動作業安全、人機系統設計與仿真等方面的研究。
人因工程實驗室面積約156m2，分為4部分：人因工程基礎教學實驗室、人體測量與生物力學實驗室、可用性評測與人機交互實驗室和虛擬現實與人機界面技術實驗室。
1）人因工程基礎實驗室建設
此實驗室主要應用是人體和環境基本測量與分析，工作地設計等。
主要滿足人因工程基礎實驗教學要求。主要實驗內容包括人體基本測量（形體尺寸、生理參數、認知特性等）、環境基本測量（溫度、濕度、光照、噪聲、輻射、空氣等）以及工作地基本測量（幾何、物理測量等）等。目的是讓學生掌握基本的人因學測量手段和測量概念，強化人因工程的概念，并且能在今后的實際工作中自覺地考慮“人-機-環境”的互動關系，提高工程設計的人性化水平。結合這些實驗，本實驗室建設內容主要包括人體生理計測儀器、環境計測儀器等儀器的購置以及設計基礎實驗。
2）人體測量與生物力學實驗室建設
此實驗室主要應用是三維人體測量、建模、應用與分析等。
主要針對現代三維無接觸人體測量技術及應用，滿足人因工程高等專題實驗教學項目要求。建設內容主要包括三維無接觸人體測量設備的購置、配套硬件建設和數據處理及應用軟件的研究與開發等。目的是讓學生掌握先進的人體測量手段，了解三維人體數據的應用，結合專題設計實驗或項目充分領會人因工程在工程設計中的重要性。
3）可用性評測與人機交互實驗室建設
此實驗室主要應用是用戶研究、心理測試、計算機人機交互評測等。
主要針對以下3個方面的內容，產品的可用性（易用性）、用戶需求分析及用戶研究以及計算機人機交互測評等實驗內容。重點針對現代信息產品的可用性測評；如何運用工程手段把握用戶的特征和需求（顯性需求和隱性需求）以保證產品開發的成功率；針對軟件的界面設計以及移動商務、移動設備進行實驗研究。通過這3個方面的實驗，希望能培養學生運用技術手段把握客戶需求，特別是針對當前流行的電子商務、軟件和移動設備進行人性化設計的綜合能力。建設內容包括：用戶測試室和研究觀察室的監控設備集成、人機交互設備、移動電子產品評測樣本以及相應的記錄和分析軟硬件。
4）虛擬現實與人機界面技術實驗室建設
此實驗室主要應用是多通道復雜人機交互系統仿真與分析、虛擬體驗教學實驗、操作行為測評與分析、人體運動跟蹤與仿真等。
主要針對以虛擬現實技術為基礎的復雜“人-機-環境”交互系統進行模擬、仿真、測評和研究，立足于構建各種人機界面進行近似真實場景的測評，并運用多通道人機界面技術開展部分虛擬體驗教學研究，通過“視覺、聽覺、觸覺”的集成體驗來加深理論知識的學習并“感知”復雜的系統或理論。本實驗將作為高等人因工程專題實驗和一系列研究類專題實驗的重要部分，培養學生運用新技術解決復雜問題的思路和基本能力，特別是自己動手進行研究類實驗的設計、運行、總結、提高的能力。同時本實驗室還作為工業工程系其他專業方向教學和研究用實驗平臺，開展體驗類教學實驗和成果展示。主要建設內容包括三通道虛擬現實立體投影系統、觸覺人機交互裝置研制、虛擬現實軟件平臺購置、駕駛行為仿真測試系統研究以及專題實驗設計。
2.3 物流工程實驗室
物流（廣義包括企業內部物資流動和企業外部供應鏈管理）在現代企業生產和服務活動中占據日益重要的地位，并已經引起政府和工業界的高度重視。物流實驗室建設的目的在于培養學生對復雜的物流系統進行設施規劃、設計、過程優化以及流程管理的實際能力。滿足相關的教學和科研的需求。利用計算機網絡技術，虛擬現實技術、仿真技術、信息管理與決策技術等多種技術手段，使實驗室充分體現和展示現代物流技術。物流實驗室面積約9cm2，硬件設備主要是二個方面：混流裝配生產線（企業內部物流）物流實驗室商業物流。
1）混流裝配生產線（企業內部物流）
該生產線是裝配生產線，有8個工位，傳送帶可以連續移動或節拍移動。在生產實驗過程中教師可以生產指令、監控生產狀態、控制裝配線的運轉，讓學生直觀地看到企業實際加工的裝配生產線，讓學生了解和熟悉企業內物流。同時可以進行產品的功能結構分析與裝配流程規劃、裝配線配置與布局、裝配線平衡、裝配作業動作分析時間研究、在線庫存管理與生產現場物流、MRP與JIT生產模式對比、JIT方式下停線實驗、裝配質量控制、基于MES實時計劃調度等實驗。
2）物流實驗室商業物流部分
物流實驗室商業物流部分主要由40個貨位的自動倉庫、貨柜、電子標簽系統、電動傳輸帶、條形碼系統組成。學生根據老師提出的物流系統的需求，自行設計、分析、建立一個配送中心（倉儲、分揀、搬運、進出庫等）規劃物流系統。提高其運用理論解決實際問題能力，同時，對于現代物流配送有基本認識，了解和熟悉庫存管理。對于可以進行實驗室實驗、設計、實施的配送中心部分，在實驗室進行，對于不便進行實驗室分析、實施的送貨線路部分，采用規劃及仿真軟件進行。
3.工業工程專業實驗室的建設成果
目前，先進制造及數字化企業實驗室中的先進制造實驗分室在原有的基礎上繼續完善，開發實驗網絡教學課件，増加新的實驗內容，擴大效益。學生可在實驗室里進行數控編程及加工，CAD/CAPP/CAM、FMS、機器人、CIMS、生產調度及仿真優化等反映先進制造技術的單元或系統的學習和實踐訓練。除為我校學生提供教學實踐服務外，每年都有其他院校（北京農業大學、北京林業大學、北方交通大學等）來我系實驗室做實驗和實習。數字化企業實驗分室已經實現從零件設計、工藝分析、工廠設計、企業管理到企業運作仿真的系統集成。學生可以在實驗室學習數字化時代與企業生產經營有關的幾乎所有軟件系統，進行企業知識的全方位訓練。
已經建成的人因工程實驗室，是國內高校中建設比較完備的一個人因工程教學實驗室，而且建設內容突出反映了國際上人因工程專業方向的發展趨勢，融入了較多的新技術和新思路，如信息產品的可用性及用戶研究、虛擬現實技術在復雜人機界面方面的應用、虛擬現實體驗與展示等。實驗室建設規劃內容被許多國內兄弟院校的工業工程系索取和參考，為國內工業工程系人因工程方向的教學改革提供了先例。
物流工程實驗室各個部分設備已基本建成。物流實驗室的軟件建設正在進行，軟件建設主要以科研成果為基礎進行開發，形成與實驗設備配套的軟件，如倉儲管理系統、運輸管理系統、供應鏈管理系統等。這些軟件補充物流實驗室的教學功能，通過該系統的應用不僅能夠使學生了解先進的物流管理信息技術，而且通過模擬操作，能夠培養學生的實際操作能力。同時把實驗內容同企業的實際需要相結合，能夠大大提高學生參與實驗的積極性。
通過實驗室建設，培養和鍛煉了一批研究生和有關實驗技術人員。實驗技術人員結合實踐教學基地建設，包括軟硬件建設和教學實驗建設，熟悉了工業工程新的學科方向，主動參與了所有實驗教學內容的準備。研究生通過參與開發教學實驗，特別是研制實驗系統，不僅為學校節省了巨額的資金，而且也培養了獨立從事科學研究的能力。同時，實驗室的建設也推動了國際交流與合作，目前承擔了六項大型國際合作項目，總經費約300多萬元。
4.工業工程專業實驗室的運行和管理
目前，年輕教師和實驗技術人員共同參與管理專業實驗室，以教學與研究互動的原則運行和發展實驗室。在教學實驗的設計階段是教師、研究生和實驗技術人員共同策劃開發，一旦成熟就完全交給實驗技術人員負責運行。
利用現有的專業實驗室，以教學計劃為依據，對學生進行實踐動手能力、協同合作能力、分析和解決問題的能力、創新能力等全面素質的培養。針對不同的實驗對象，我們精心設計實驗內容，包括基礎實驗和提高實驗，單元實驗和系統實驗，以及研究類專題實驗和新技術含量的專題實驗。采用多種實驗教學方式，比如看錄相、現場操作演示、學生動手實踐、計算機仿真等。與此同時，也將新研究成果引入教學，不斷更新和豐富教學實驗內容，使實驗教學始終能夠緊跟學科的發展，具有一定的先進性和代表性。針對19門課程，我們已新開設實驗40多個，年接納學生人數1000多人次。
配合專業課程和教學實驗，實驗室還開發制作了豐富的多媒體課件和網絡課件，供學生自學。同時實驗室接納本科生的生產認識實習，畢業設計（綜合論文訓練）SRT項目和研究專業技術的研究生論文工作。此外，還對工廠企業工程技術人員、大學、大中專教師進行工業工程專業相關技術的繼續教育培訓。
