導語：如何才能寫好一篇數(shù)字化仿真技術概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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【關鍵詞】傳統(tǒng)教學，虛擬仿真技術

科技發(fā)展帶動著教育方式的更新。傳統(tǒng)課堂教學方式已經(jīng)遠遠不能滿足現(xiàn)代教學發(fā)展的需求。多媒體虛擬仿真技術逐漸應用到現(xiàn)代課堂教學中。

一、傳統(tǒng)教學的弊端

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

其次，傳統(tǒng)課堂教學方式重理性認識、輕感性認識。在傳統(tǒng)課堂教學中，感性認識被認為是只能提供認識的具體材料，唯有理性認識才能把握事物的本質。這種感性認識與理性認識之間被人為地設置一道鴻溝。這種重理性、輕感性的理念會影響教學追求理論化、抽象化，不利于學生對知識的掌握。教育心理學研究表明，學生掌握知識的過程是一個感性認識和理性認識相結合的過程。如果學生的感性認識豐富，表象清晰，想象生動，形成理性認識及理解書本知識就比較容易。反之，要掌握書本上的概念、公式、原理等就比較困難。

從心理學的角度看，感性是指人的感知、想象、情感、靈感、直覺等心理機制與功能；理性是指人運用概念進行推理、判斷的心理機制與功能。傳統(tǒng)課堂教學缺乏對人的感性因素的刺激和滿足，從而也使其自身喪失了應有的感染力和召喚力。再次，傳統(tǒng)課堂教學方式重視結論，輕視過程。在很多學科的學習過程中結論與過程的關系是學生求知過程中的一個十分重要的關系。重結論、輕過程正是傳統(tǒng)靜態(tài)知識觀的反映和體現(xiàn)。重結論、輕過程的教學只是一種形式上走捷徑的教學，把形成結論的生動過程變成了單調刻板的條文背誦，它從源頭上剝離了知識與智力的內在聯(lián)系。就認識活動而言，它主要是學生自主閱讀獨立思考的過程?，F(xiàn)代教育心理學研究指出，學生的學習過程和科學家的探索過程在本質上是一樣的，都是一個發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的過程。這個過程一方面是暴露學生各種疑問、思維、障礙和矛盾的過程，另一方面是展示學生聰明才智、獨特個性、創(chuàng)新成果的過程。

重理論、輕實踐，重理性、輕感性，重結論、輕過程，使以書本知識為本位的課堂教學喪失了素質教育的功能。改革課堂教學首先要進行價值本位的轉移，即由以知識為本位，轉向以發(fā)展為本位。以發(fā)展為本位并非不要傳授書本知識，而是要把傳授書本知識服從、服務于學生的發(fā)展。為此必須著眼于更新知識觀和學習現(xiàn)。知識的直觀化、形象化、情感化、個性化、活動化、智慧化是通往素質的必經(jīng)之路，是教學通向發(fā)展的必經(jīng)之路。

二、現(xiàn)代教學方式進步

現(xiàn)代教學方法有了很大的進步與發(fā)展，無論從形式還是內容都較傳統(tǒng)教學有所提高。隨著計算機技術，多媒體技術和網(wǎng)絡技術的深入發(fā)展，虛擬技術逐漸由商業(yè)環(huán)境走向現(xiàn)代的教育教學領域。無論是幼兒園、小學、初中、高中、大學，還是各種各樣的培訓機構，都涉及到現(xiàn)代多媒體虛擬仿真技術的產(chǎn)物。大眾對虛擬教學儀器環(huán)境和人類文明的認知不能僅僅局限于一般的瀏覽，在試驗、教學儀器、管理、校園生活等因素基礎上三維立體仿真教育系統(tǒng)應運而生。一個完整的虛擬校園教育體系真實、交互的特點正好是虛擬仿真技術的精髓和魅力所在，也將會對教育方式的變革起到極大推動作用，將會為教育事業(yè)增添強大的生命力。

當今社會已經(jīng)步入數(shù)字科技信息時代。加快虛擬仿真技術在現(xiàn)代教育領域開發(fā)應用。如虛擬仿真實訓平臺、網(wǎng)絡課程、虛擬仿真動畫（工作過程模擬軟件）、通用素材庫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

虛擬仿真技術周期短、安全性高、真實感強等特點 ，已逐漸成為現(xiàn)代教育領域不可缺少的組成部分。原來老師黑板寫，學生底下記的時代已近過去。各種層出不窮的虛擬仿真實訓平臺、虛擬仿真動畫、網(wǎng)絡課程，提升了現(xiàn)代教育的實力，改變了現(xiàn)代教育的理念，升華了現(xiàn)代教育的層次。一系列計算機虛擬仿真技術在現(xiàn)代教育的應用發(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，將仿真技術應用到教育教學中，提高現(xiàn)代教育數(shù)字化信息化進程，完善了現(xiàn)代教育的結構。虛擬仿真技術的發(fā)展影響著現(xiàn)代教育。一個具備高素質的教育平臺，不單單是對硬件的需求，教育軟實力的發(fā)展程度同樣制約著該教育平臺的高度。現(xiàn)代教育機構的競爭、學習、發(fā)展，在多方面體現(xiàn)在多媒體虛擬技術的發(fā)展程度。做好現(xiàn)在教育領域多媒體仿真技術的研究與應用，是對當代教育領域新的發(fā)展空間的拓展，具有劃時代的意義。

多媒體仿真技術在現(xiàn)代高校教學過程中虛擬平臺的搭建，如虛擬仿真動畫的設計與制作。特別是針對“課堂上無法實際操作”高難度教學內容，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、某儀器設備的使用、維護、保養(yǎng)。提高教學質量，真正實現(xiàn)《教育部關于加快推進職業(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)質信息資源。

通過多媒體虛擬仿真技術形象化模型信息的特點，針對實際課程有的放矢。依據(jù)課程特點設計合理有效的多媒體仿真平臺，針對教育教學方法提出實際改革方法。（促進教育教學觀念轉變，引領教學內容和教學方法改革； 推動多媒體仿真技術在現(xiàn)代高校數(shù)字信息化進程。

虛擬仿真技術的交互性、逼真性、虛擬性、沉浸性在現(xiàn)代課堂教學中，充分發(fā)揮其特色，有效的輔助教師現(xiàn)代課堂教學。切實推進現(xiàn)代教育廣泛、深入、有效地應用數(shù)字信息技術，不斷提升現(xiàn)代高校虛擬仿真平臺、虛擬仿真動畫、網(wǎng)絡課程、虛擬環(huán)境的建設，全面加強數(shù)字信息技術支撐現(xiàn)代課堂教學改革發(fā)展的能力，以先進的現(xiàn)代教育數(shù)字信息技術改造傳統(tǒng)教育教學模式，以信息化促進現(xiàn)代該等教育現(xiàn)代化的進程。

參考文獻：

[1]姜大源，關于職業(yè)教育課程體系的思考[J].中國職業(yè)技術教育，2003（5）.

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清晨，你照例打開客戶端了解時事，看到移民危機，瞬間進入了一個移民男孩兒的故事，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候的腳步聲.....

這種感覺可能是人們對于虛擬現(xiàn)實技術的普遍認識，就是能夠將人們帶入到一種近乎現(xiàn)實的虛擬環(huán)境當中。殊不知，虛擬現(xiàn)實技術也在另一個領域產(chǎn)生了巨大的影響，并引發(fā)了行業(yè)變革。

當前，隨著計算機、傳感、網(wǎng)絡通信等技術的快速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實逐漸向工業(yè)領域滲透應用，為制造業(yè)的研發(fā)、生產(chǎn)、管理和服務等各環(huán)節(jié)帶來了深刻變革，進一步推動了智能工廠的發(fā)展。日前，西門子在英國一處工廠里安裝了Virtalis虛擬現(xiàn)實（VR）軟件和系統(tǒng)，用于實現(xiàn)裝配工藝的模擬和優(yōu)化、提高概念設計的效率、精簡設計單位和更加有效地進行工廠規(guī)劃，通過VR技術對產(chǎn)品進行制造前的虛擬評估，解決其在制造過程早期階段出現(xiàn)的問題。

虛擬制造技術是以虛擬現(xiàn)實和仿真技術為基礎，對產(chǎn)品的設計、生產(chǎn)過程統(tǒng)一建模，在計算機上實現(xiàn)產(chǎn)品設計、加工、裝配、檢驗等全部流程的模擬和仿真。通過虛擬制造技術，企業(yè)能夠在設計階段就對產(chǎn)品制造的全過程進行虛擬集成，預測、檢測、評價產(chǎn)品性能和制造可行性，達到產(chǎn)品的開發(fā)周期和成本最小化、產(chǎn)品設計質量的最優(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建立“數(shù)字汽車”模型，設計發(fā)動機、車體、電氣線路等，并進行碰撞分析和運動分析、模擬數(shù)控加工和質量檢驗等，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)實打造的數(shù)字化模擬工廠能夠對整個生產(chǎn)過程進行仿真、評估和優(yōu)化，并進一步擴展到整個產(chǎn)品生命周期，推動生產(chǎn)組織方式變革。虛擬現(xiàn)實是數(shù)字化模擬工廠的核心技術，數(shù)字化模擬工廠是以產(chǎn)品全生命周期的相關數(shù)據(jù)為基礎，利用虛擬仿真技術對制造環(huán)節(jié)從工廠規(guī)劃、建設到運行等不同環(huán)節(jié)進行模擬、分析、評估、驗證和優(yōu)化，指導工廠的規(guī)劃和現(xiàn)場改善。數(shù)字化模擬工廠的典型應用包括：加工仿真，如加工路徑規(guī)劃和驗證、工藝規(guī)劃分析等；裝配仿真，如裝配設計、裝配過程運動學分析等；物流仿真，如物流效率分析、物流設施容量、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。

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1建立虛擬仿真實驗室的必要性

實驗室是現(xiàn)代大學的心臟，是實踐創(chuàng)新設想、產(chǎn)生創(chuàng)新思維和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要場所。21世紀信息化的快速發(fā)展使教育發(fā)生了重大變革，教育信息化受到了國家的高度重視。《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010—2020年）》指出：信息技術對教育發(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“利用先進網(wǎng)絡和信息技術，整合資源，構建先進、高效、實用的高等教育信息基礎設施”，推進“實驗教學平臺等信息化建設”［3］。虛擬仿真實驗室的建設順應了新常態(tài)下高等教育的發(fā)展趨勢，是高等學校實驗教學信息化的最新舉措。以華中師范大學為例，近年來，學校堅持“一體兩翼，建設高水平大學”的辦學思想，大力推進信息化、國際化兩項重點改革舉措。在數(shù)字化建設和網(wǎng)絡教育建設的基礎上，華中師范大學整合心理、信息、工程等學科資源，依托2010年獲批的“青少年網(wǎng)絡心理與行為教育部重點實驗室”和2012年獲批的“國家級心理學實驗教學示范中心”，大力推進心理與行為虛擬仿真實驗室的建設，并于2014年1月獲批建設“國家級心理與行為虛擬仿真實驗教學中心”（以下簡稱“中心”）。該中心旨在貫徹教育部“科學規(guī)劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導思想，將虛擬仿真技術引入心理學的教學和科研，更好地促進對處于多維信息空間中的個體如何與外部世界進行信息交流的理解和探索，成功模擬、實現(xiàn)了一批在傳統(tǒng)實驗室中無法做到，或者具有高風險和高成本的心理學實驗教學項目，體現(xiàn)了綠色實驗教學的理念，有效地拓展了實驗的時間和空間，提高了心理學實驗教學質量。

2虛擬仿真實驗室在心理學實驗中的作用

1989年，美國的Wulf教授提出了虛擬仿真實驗室概念。虛擬仿真實驗室使用虛擬現(xiàn)實（virtualreal－ity，VR）技術，綜合了各種計算機技術和網(wǎng)絡技術，是現(xiàn)代仿真技術的延伸。它是由計算機模擬真實的環(huán)境，參與人員對虛擬環(huán)境中的目標進行操控和交流，從而產(chǎn)生與真實環(huán)境相同或相近的體驗［4］。對于心理學實驗來說，虛擬現(xiàn)實技術可以很好地呈現(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％，是進行心理學研究的主要領域。VR技術不但可以較好地模擬、再現(xiàn)現(xiàn)實場景，構建某些基于倫理學原因無法通過其他手段使用的實驗場景（例如道德兩難問題的實驗場景），還可以對其所模擬場景中的元素（包括刺激的內容和表象、任務的復雜度和被試的響應等）實施精確、實時、全面的控制與記錄?？傊?，以虛擬現(xiàn)實為代表的虛擬仿真技術在心理學實驗教學、研究中具有廣泛的應用價值和深遠的意義。

2．1突破時空和各種因素的限制

虛擬仿真實驗室是基于網(wǎng)絡平臺的實驗室，因此學生可隨時隨地進行學習和交流，不受時間、空間和實驗次數(shù)的限制。對于某些傳統(tǒng)實驗教學中需要數(shù)天或更長時間才能觀察到的變化過程，虛擬仿真實驗室則可在較短的時間內將全部過程及結果模擬、呈現(xiàn)給學生進行觀察分析［5］。以虛擬“數(shù)字化生理心理實驗平臺”為例，它的界面設置簡潔、選單操作清晰，只需進行點選就能完成高度復雜的虛擬解剖實驗操作，獲得連續(xù)人體斷層掃描數(shù)據(jù)信息（每個斷層厚度約1mm），能涵蓋人體所有的解剖結構。該系統(tǒng)有助于教師和學生全方位觀察人體任一器官的形態(tài)、內部結構、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觀察，可方便地用于系統(tǒng)解剖學、局部解剖學、斷層解剖學以及運動解剖學等多門課程的教學，擺脫了傳統(tǒng)生理解剖實驗對實驗動物和人體器官模型實物的依賴。此外，通過借助校園高速無線網(wǎng)絡，學生在校園各場所（教室、圖書館、宿舍、運動場等）都可以隨時隨地登錄客戶端，高速、快捷、互動地開展生理心理實驗項目，從而達到突破實驗課時空限制，隨時隨地開展數(shù)字化生理、心理實驗操作。

2．2創(chuàng)新虛擬仿真實驗項目，豐富實驗教學內容

實驗項目建設是實驗教學的靈魂。虛擬仿真實驗室在改進、完善傳統(tǒng)實驗項目的基礎上，重點補充了有助于提高學生研究、創(chuàng)新能力和動手能力的創(chuàng)新型虛擬仿真實驗項目。中心在實驗課程建設方面明確提出：在虛擬仿真實驗項目建設中體現(xiàn)虛實結合、相互補充、能實不虛的原則。中心明確要求骨干實驗課教師根據(jù)自己實驗課程的專業(yè)特色，將傳統(tǒng)實驗項目與虛擬現(xiàn)實技術相融合，將每門實驗課程安排20％～30％的學時開展虛擬仿真實驗教學。在實驗內容方面，新增加的虛擬仿真實驗項目既包括相關學科最新、最前沿的一些實驗，也包括一些利用已有科研成果轉化的實驗教學內容。通過持續(xù)的實驗項目建設，實驗項目庫不斷擴大和創(chuàng)新，大大地豐富了實驗教學內容，為學生提供了實驗的多樣性和靈活性［6］。目前，實驗項目庫中已增加了近30項心理學綜合性、創(chuàng)新型實驗，例如：“虛擬學習情境中注意多動障礙兒童認知加工特征”、“虛擬現(xiàn)實在社交焦慮癥治療中的應用”、“虛擬現(xiàn)實在恐高癥治療中的應用”、“虛擬創(chuàng)造性問題解決實驗”、“虛擬兒童養(yǎng)育系統(tǒng)”、“虛擬情境下執(zhí)行功能檢測和訓練”、“虛擬情景中人類空間導航”等實驗項目。

2．3模擬高危環(huán)境，避免實驗風險

利用虛擬仿真實驗室可以模擬一些在傳統(tǒng)實驗室中無法做到的有高度風險、高成本的實驗教學項目。以虛擬心理咨詢與治療實驗平臺為例，通過構建一系列能夠使恐高癥患者產(chǎn)生恐高心理的模擬實驗場景（例如觀光電梯、高樓頂層、空中索道、懸崖頂端等），然后讓患者反復暴露在這些場景中，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恐高癥模擬場景，都可以應患者要求隨時開始、暫停、中止和結束。這使得虛擬場景治療方法更安全、也更具有彈性。虛擬仿真實驗對真實事物的模擬，使危險系數(shù)較真實實驗降低很多，學生無需為自己的失誤承擔后果，給他們帶來更多的安全感，滿足學生心理安全的需要。

2．4開放性和共享性

虛擬仿真實驗打破了傳統(tǒng)實驗的模式。學生利用課余時間登錄網(wǎng)站，輸入正確的用戶名、密碼就可進入虛擬仿真實驗室，選擇相應的實驗項目就可以進行虛擬仿真實驗操作。以虛擬現(xiàn)實心理實驗平臺為例，該平臺依托虛擬現(xiàn)實、多媒體呈現(xiàn)、人機交互、數(shù)據(jù)庫和高速網(wǎng)絡通信等技術，構建高度仿真的心理與行為虛擬仿真實驗環(huán)境，讓學生在虛擬環(huán)境中進行實驗，達到教學大綱所要求的教學效果［7］。在實驗教學中，教師和學生無需親歷每個真實環(huán)境，卻能最大化地體驗真實環(huán)境，開展實驗教學和示范應用。中心的虛擬仿真平臺還可以幫助尚不具備真實實驗條件和心理學應用服務條件的地區(qū)，大幅度提高實驗教學和心理學應用服務水平，實現(xiàn)心理學實驗教學資源的地區(qū)平衡和最大化共享。再以“數(shù)字化生理心理實驗平臺”為例，該平臺所有教學過程的中間環(huán)節(jié)都能夠以圖像方式輸出，并支持音頻、視頻文件導入。因此，教師的教學過程、學生的學習過程以及師生的互動過程都可以通過添加語音、視頻標簽的方式保留記錄。該設計思路旨在方便教師編輯教案和解答學生提出的疑問。教師和學生也可以就虛擬仿真實驗教學和學習過程中遇到的問題，在中心教學管理平臺的“互動交流”頻道開展反饋與交流。

2．5提供多項虛擬心理學實踐技能訓練項目

華中師范大學是一所具有鮮明的“教師教育”特色的部屬重點師范大學，不但重視培養(yǎng)學生較強的基礎教育和基礎研究能力，也高度重視培養(yǎng)面向社會、面向市場的理論與實踐結合的復合型、高技術人才。利用本中心的專業(yè)資源優(yōu)勢和虛擬仿真技術，華中師范大學心理與行為虛擬仿真實驗教學中心面向校內高年級本科生、研究生，提供了多項以實踐技能為導向的大型綜合性心理學實訓項目。這些大型實訓項目，依托當代最前沿的虛擬現(xiàn)實技術，廣泛采用網(wǎng)絡視頻、在線交流、多媒體演示等信息化教育手段，模擬學生在課堂管理、教學技術、心理咨詢與治療等過程中所接觸的實踐場景與環(huán)節(jié)。通過數(shù)字化教學演示和學生在虛擬實踐平臺中的反復練習，讓學生將心理學理論知識與解決實際問題的實踐技能相結合［8］。這種虛擬仿真的實訓方式既生動又安全，又可對場景多次重復，有助于培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。

2．6綠色環(huán)保，降低成本

傳統(tǒng)的實驗需要借助于具體實驗設備，然而實際使用的一些實驗設備昂貴、損耗大、實驗成本較高；而虛擬仿真實驗室最大的優(yōu)點是成本低。虛擬設備只是概念上的設備，沒有磨損、損壞，可供學生無限次重復使用。另外，由于虛擬仿真實驗室設備是由軟件虛擬出來的，因此可有效避免大型設備重復購置，在同一計算機中運行不同的實驗系統(tǒng)就可構建不同的虛擬仿真實驗室，使實驗室建設成本降低。此外，虛擬仿真實驗室不會出現(xiàn)傳統(tǒng)實驗室因管理不善造成的儀器損壞、器械丟失等問題，使實驗室運行成本降低。虛擬仿真實驗室在教學前無須準備各種器械、材料，教學結束也無須進行瑣碎的整理工作，維護管理工作量減少，使實驗室管理成本降低［9－14］。

3結束語

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關鍵詞：計算機；仿真技術；結合探究

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：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

計算機仿真技術是現(xiàn)代社會中用到的最廣泛的的技術之一，發(fā)展的速度極為快速，適用人群眾多，無論是生活還是工作，滲透到各個方面。作為計算機技術的一種方式，它的工作原理是以計算機為基礎，加以模擬仿真，達到仿真的再現(xiàn)，將抽象的看不見的形象通過仿真展現(xiàn)出來。目前由于這項技術具有精確的仿真效果，受到各行各業(yè)的青睞，在各個領域中都有廣泛的應用。對于計算機仿真技術的研究，一直是計算機技術研究領域的一個重要的話題和工作。對于信息技術而言，也與計算機仿真技術具有緊密的聯(lián)系，也是計算機發(fā)展領域的一個重要的方面。信息化依靠仿真技術得到抽象化的轉化，進行有關的信息處理的工作。

1 計算機仿真技術

1.1 計算機仿真技術的含義

計算機仿真技術是運用相關的信息進行軟件處理工作，可以對音頻、視頻及圖片等方面進行整理，把現(xiàn)實中的各種事物模擬成計算機仿真的形式，再通過各種信息媒介進行傳達給觀眾。在觀看某個事物時候，如果利用計算機仿真技術觀看，可以有多種視覺的角度進行觀賞，并且可以對環(huán)境進行任意的觀察，營造一種實與虛結合的視覺效果。對于讓人們可以多方面的進行交流信息具有重大的意義和作用。

計算機仿真技術有兩點重要的意義。第一，計算機的仿真技術是與一些計算機工程的進行緊密聯(lián)系的，缺一不可。計算機仿真技術對于系統(tǒng)的工程的開發(fā)，起到了至關重要的作用。第二，計算機仿真技術是一種重要的商業(yè)分析信息的工具，在公司的運行中，可以運用計算機仿真技術節(jié)約各種投資的成本，降低投資的風險等工作，為企業(yè)的發(fā)展具有預算和分析的作用。

1.2 計算機仿真技術的應用

計算機仿真技術應用于社會生活中的各個領域，涉及到工作和生活的方方面面，推動了不同的行業(yè)的方展方向，為工作帶來了新的發(fā)展動力和源泉。對于計算機的仿真技術的應用主要是用于以下的幾個領域。

1.2.1 在教育界的應用

最近幾年，由于教育的不斷改革，逐漸的對學生的實操能力越來越重視，所以對于學生的實際操練的水平就可以用計算機的模擬實驗來進行考核工作。計算機模擬實驗是一種新型的考核項目，利用現(xiàn)代信息技術的各方面元素把教學的內容和指導實踐等合理有效的整合成一個有機體，建立起一個實操平臺，能夠提高學生的學習興趣，提高學生的實踐能力的水平。

這項模擬實驗方式的出臺，活躍了原本閉塞的學習氛圍，把理論與實踐充分的結合了起來，培養(yǎng)了學生的實際操練的能力，對所學習的理論內容能夠進一步的加深理解和記憶。培養(yǎng)學生的全面素質發(fā)展。

1.2.2 在運輸界的應用

隨著現(xiàn)代化科技的發(fā)展，交通運輸工具早已普及到城市及小鎮(zhèn)的各個街道。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。在運輸?shù)南到y(tǒng)中，避免不了三個方面的因素，主體是人，客體是車和路。所以，計算機仿真技術的應用，可以作為分析交通安全的現(xiàn)代化先進的方式。工作原理就是，建立起一個模擬形式的交通路段，在這個交通路段中系統(tǒng)的研究發(fā)生事故的原因，并通過對交通事故的分析對交通的安全方面做出評價和探究。

交通的安全仿真系統(tǒng)中，計算機仿真技術是它的最核心的部分。作為該系統(tǒng)的仿真技術，用于交通的安全的仿真技術系統(tǒng)是與其他的一般的仿真數(shù)據(jù)存在一定的區(qū)別的。在對一個區(qū)域的交通安全進行評估的時候，交通安全仿真系統(tǒng)必須運用精確的數(shù)法和事故率法進行評價，而且還必須考慮到人們的各種思想和行為方面的因素等。對于進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)境設置也沒有固定的要求，盡量把環(huán)境設置的真實化。再以一個旁觀者的角度來對交通事故進行分析與探討，通過進行系統(tǒng)的分析得出交通路段的精確的安全評估結果，并為安全事故提供出一個合理的解決方法。

1.2.3 在制造界的應用

計算機仿真技術在制造行業(yè)方面也具有較為廣泛的應用。比如，將這一技術運用于汽車制造業(yè)，可以為投資進行風險預測，解決成本大、難度高的相關問題。計算機仿真技術在對進氣管內氣體的流動的模擬工作的時候，就可以把發(fā)動機工作的整個過程呈現(xiàn)出來，能夠進行較較直觀的描述。計算機仿真技術在汽車流場上的應用，可以模擬出氣流的分離的整個狀態(tài)，將抽象的形式表達出來，建立起了一個空氣動力學模型。如果遇到汽車碰撞的狀況，計算機仿真技術可以通過一些相關的數(shù)據(jù)建立碰撞的數(shù)學模型。

1.2.4 在通信業(yè)中的應用

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

在網(wǎng)絡協(xié)議教學中，很難運用傳統(tǒng)的數(shù)學來分析它的復雜性。在協(xié)議設計的教學過程中間，通信網(wǎng)絡協(xié)議中的代碼可以把它設計成為可以得以實現(xiàn)的代碼。所以，在信息的學科教學中，仿真技術在網(wǎng)絡協(xié)議的復雜性問題的解決中也有相當重要的作用。這項技術可以做到對一些信息學科進行的網(wǎng)絡教學過程中網(wǎng)絡協(xié)議進行合理有的評估工作。另外，如果運用這項技術也能夠避開由于不恰當?shù)姆治鲈斐傻呐袛嘧璧K。通過對網(wǎng)絡建模工作，實現(xiàn)參數(shù)的精確確認，就能夠迅速的把模擬的系統(tǒng)在現(xiàn)實環(huán)境中展現(xiàn)出來。所以根據(jù)這項仿真技術的應用，可以把教學中的相關評估工作進行改進處理。同時為了考察網(wǎng)絡信息傳輸?shù)募皶r性和應用的效率，要構建起相關的通信網(wǎng)絡。所以，通過以上可以看出計算機仿真技術對現(xiàn)實生活中的網(wǎng)絡協(xié)議仿真具有至關重要的分析和進行評估的作用和意義。

2 計算機仿真技術的類型

計算機仿真技術已經(jīng)廣泛的運用在各個領域，具有較強的實用性。在對技術上的分析，計算機仿真技術主要有兩種類別。一種是OOS，它是一種面向對象的計算機仿真技術，運用操作目標的對象，把系統(tǒng)的功能和對象充分的運用起來，再通過與對象間的信息進行傳送工作。另一種是DIS，它是一種分布式的計算機交互的仿真技術，它主要是通過計算機的網(wǎng)絡方面的系統(tǒng)進行設備之間的相互連接，形成一個虛擬的仿真環(huán)境。

3 計算機仿真技術的技術分析

計算機仿真技術，它的主要核心技術就是計算機平臺的一種虛擬模擬技術，包括了建模的思想，數(shù)字化的基礎，以及對圖像的處理技術。計算機仿真技術由于它的仿真技術做到極其逼真，所以這項技術運用的領域也是極廣泛的，具有極強的優(yōu)勢條件能夠把顯示仿真的效果做到最好。計算機仿真技術的實現(xiàn)方式有幾個步驟：

3.1 建立數(shù)據(jù)模型

建立起數(shù)據(jù)模型，是計算機仿真技術建立的前提工作。對于其的建立方式會有兩種不同的方法，一般可以運用演繹法或者歸納法?；蛘邇煞N方法結合起來一起運用也能達到對數(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)進行分析，將數(shù)據(jù)模型建立是以實際情況為前提的。建立模型的工作中，先做數(shù)據(jù)分析的工作，充分的對數(shù)據(jù)做好分析工作，然后再進行仿真的準備。

3.2 實現(xiàn)仿真模型

在數(shù)據(jù)模型建立完畢后，就要對數(shù)據(jù)模型進行程序化的處理工作。在這一工作過程中，要運用很多的編程語言來完成。把它模型化是一個重要而有些難度的工作，必須經(jīng)過對大量的數(shù)據(jù)進行分析，然后做程序化的管理，最終才能實現(xiàn)數(shù)學模型的建立。

3.3 仿真實驗驗證

通過建立好數(shù)據(jù)模型，和實現(xiàn)數(shù)學模型的仿真，接下來的工作就是驗證仿真實驗。驗證的工作中，是對數(shù)據(jù)進行驗證工作，進而得到相關的仿真結果。

4 計算機仿真技術的發(fā)展

社會科學技術的不斷革新與進步，使計算機仿真技術也要根據(jù)時代的需求進行不斷的完善發(fā)展，適應社會的發(fā)展步伐，與時俱進，才能夠在未來的市場應用中能夠持續(xù)穩(wěn)步的發(fā)展。

4.1 計算機仿真技術會與網(wǎng)絡聯(lián)系交融

計算機仿真技術現(xiàn)在雖被廣泛的運用在了各個領域，但是目前開發(fā)出來的絕大多數(shù)都還不能夠交融或者轉移，要實現(xiàn)共享的局面還達不到要求，具有一定的困難性。對于計算機仿真技術的高成本的開發(fā)現(xiàn)狀，這還是一個急需解決的問題，關鍵之處就是將計算機仿真技術進一步的擴展到網(wǎng)絡化的層面。這項工作在未來的發(fā)展中必將會有更為廣闊的運用前景，首先一點就是可以避開又一次的投資，另外，可以在這項工作進程中獲得一些共享資費。所以，實現(xiàn)計算機仿真技術的網(wǎng)絡化具有重要的意義。

4.2 虛擬制造技術

該領域是計算機仿真技術發(fā)展的又一廣闊前景。虛擬制造技術的各項工作的完成，要依托計算機仿真技術的應用，比過程之中的產(chǎn)品的設計，產(chǎn)品出廠和企業(yè)的管理工作等等，都離不開計算機仿真技術的應用使其正常運營。另外，虛擬制造已經(jīng)能夠實現(xiàn)對制造的多維度的進行預測工作，制造技術不再單一。

4.3 計算機仿真技術

該技術是在軟件模擬的實驗下進行的一項科學的實驗。作為一個先進的技術，運用較經(jīng)濟，安全可靠，并且還可以實現(xiàn)多次的實驗。仿真技術在現(xiàn)代的很多實驗系統(tǒng)中都有所應用，是對系統(tǒng)分析并進行涉及的重要方式。

5 計算機仿真技術與信息處理結合的分析

對于計算機仿真技術，在不同的層面上進行分析以后確切的認識到，之所以這項技術能夠被廣泛的運用到生活和工作的各個領域，就是因為它具有極強的使用價值。在對新的處理方面當然也會有更大的運用意義。在對光的信息的處理上，起著至關重要的作用。

作為先進的信息技術的處理方式，光信息處理的最大的優(yōu)點在于容量大，速度快和具有并行的特性。計算機技術中的處理二維碼圖像信息的技術，光的信息處理可以對信息的增強處或者一些特別的特征方面進行識別都有很重要的影響作用?，F(xiàn)在，有很多的計算機軟件都對信息的處理技術具有深刻的研究和發(fā)展。

計算機仿真技術對信息的處理方法還有對軟件的信息處理。例如，matlab軟件是科學計算機軟件的一種，對于信息的處理也具有極強的靈活性，處理的方式涉及到矩陣的運算和信息處理的很多方面。運用此項信息處理是先利用軟件輸入進信息進行的仿真模擬，最后進行可視化信息處理工作。這項軟件輸入快速，運算很安全，而且具有方便的處理信息的優(yōu)點。

將計算機的仿真技術與光信息處理技術結合起來，仿真技術的功能也會更加的進步與發(fā)展。通過將仿真技術和信息處理技術的結合，能夠作為一項很好的信息處理方法。把抽象的信息具體的展現(xiàn)出來，使其實現(xiàn)可視化，對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，要做好計算機仿真技術與信息處理的結合運用工作。

因此，計算機仿真技術作為靈活性較強的計算機技術，計算機的應用也主要是對信息進行處理工作。把計算機仿真技術與信息處理結合起來，可以有效的提高信息處理的精確性和工作的效率。計算機仿真技術通過圖像技術或者數(shù)學建模思想，進行虛擬的轉換，將現(xiàn)實世界利用圖像的形式表現(xiàn)出來，具有可觀，并可以把抽象的信息具體化，再進行高效率的處理工作，能夠適應現(xiàn)代社會中高效率快節(jié)奏的環(huán)境。

6 結語

計算機仿真技術在未來的發(fā)展道路上，必將隨著時代的進步步伐不斷的完善自己科學化的發(fā)展。作為目前應用最為廣泛的計算機技術，在數(shù)字計算或是信號通信方面都都有他的獨特的優(yōu)勢和應用價值。仿真技術中，它將虛擬的抽象世界還原成可視的現(xiàn)實世界。而對于信息處理，它另一方面來說又被大量的植入進計算機仿真技術中。所以，將計算機仿真技術與信息處理合理的結合起來，就具有極強的發(fā)展空間，同時有更廣闊的研究價值。

參考文獻：

[1] 艾莉莎.物聯(lián)網(wǎng)空間域的泛傳播構型[D].北京郵電大學，2014.

[2] 唐穎.蠟印圖案的數(shù)字仿真及噴墨印花[D].江南大學，2011.

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關鍵字：建筑工程；施工管理；數(shù)字化管理

中圖分類號：TU198文獻標識碼： 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)處理對建筑工程的內容進行量化,并對施工當中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)進行有目的的搜集、處理,然后反饋到相關的部門。在把相關的數(shù)據(jù)進行科學的處理和分析之后,完成對建筑工程施工過程的管理和控制,最終實現(xiàn)建筑項目施工的預期目標,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容是完全不同的,信息化管理主要是對管理過程中產(chǎn)生的各種信息進行及時的處理分析和傳輸。使用計算機進行的工程管理,能夠實現(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確度。當我們把數(shù)字化的管理方式融合到管理者信息化的平臺上,通過先進的數(shù)字處理機制和設備,就實現(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動，影響作用的及時發(fā)揮。隨著建設規(guī)模的擴大，信息量不斷擴大建筑施工復雜程度越來越突出。限制了在競爭環(huán)境中的發(fā)展能力。實力雄厚的建筑施工單位率先應用先進的計算機技術來進行管理。信息化管理意味著在建筑施工項目內部的管理過程中使用計算機2 建筑工程施工中數(shù)字化管理的應用

2.1 建筑空間信息技術的應用

建筑空間信息技術主要是對施工場地的建筑物、地形、地貌等信息進行分析，將其用于建筑工程施工管理工作中，具有很大作用。就現(xiàn)階段來看，建筑空間信息技術主要包括地理信息系統(tǒng)、遙感技術、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用十分廣泛，下面筆者分析建筑空間信息技術在建筑工程施工管理中的運用。

地理信息系統(tǒng)能夠很好的用于工程項目選址分析、工程地址勘探、施工平面規(guī)劃、工程項目風險評價等工作中，并且地理信息系統(tǒng)具有強大的查詢功能，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)的各項功能，工作人員獲取了與空間坐標相關的各項實體信息，同時還獲取了動態(tài)的過程信息，為施工管理工作帶來了很大幫助，目前地理信息系統(tǒng)在水電工程、水利工程中的應用也十分廣泛，普遍用于施工場地總布置、導截流施工管理工作中。

2.2 建筑設備數(shù)字化監(jiān)管技術的應用

建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)是智能建筑系統(tǒng)中的重要組成部分，建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)主要是對建筑工程中的給排水、暖通空調、運輸、照明等設備進行集中監(jiān)管，建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)的通信基礎是計算機局域網(wǎng)，其核心是計算機技術，建筑設備監(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)的設備管理模式相比較，建筑設備數(shù)字化監(jiān)管技術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，充分應用了建筑設備監(jiān)控系統(tǒng)，建立了機電設備管理系統(tǒng)，方便了工作人員對機電設備進行監(jiān)視、調度、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)控的應用

數(shù)字化施工監(jiān)控能夠實現(xiàn)全過程、不間斷的實時監(jiān)控，將該技術應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，通過此項技術，方便于工作人員對混凝土輸送、混凝土振搗、混凝土養(yǎng)護、鋼筋安裝和綁扎、模板安裝等環(huán)節(jié)進行監(jiān)管，同時通過數(shù)字化施工監(jiān)控技術，還可以實時監(jiān)視施工人員是否按要求佩戴安全帶以及安全帽，監(jiān)視工程建設過程中是否按要求設置安全網(wǎng)，監(jiān)視外腳手架和落地竹腳手架的架設情況、吊籃暗轉及使用情況、纜風繩固定及使用情況、吊盤進料口及樓層卸料平臺的防護情況、塔吊及卷揚機安裝操作情況，監(jiān)視樓梯口、電梯口、預留洞口、坑井口防護、樓板、陽臺、屋面等情況。綜上所述，數(shù)字化施工監(jiān)控技術的應用可以確保工程建設的質量及安全，此外在建筑工程的施工過程中，還可以運用數(shù)字化施工監(jiān)控技術來加強施工重點的監(jiān)控，強化工地臨時用房的防盜、防火等工作。

2.4 建筑系統(tǒng)仿真計算的應用

系統(tǒng)仿真技術主要是通過系統(tǒng)工程方法、相似性原理、信息技術等為基礎，以計算機等設備為工具，通過系統(tǒng)模型實時動態(tài)分析，早在20世紀70年代，一些國家就已經(jīng)將循環(huán)網(wǎng)絡仿真軟件應用于土石方開挖、隧洞施工、管道施工、橋梁施工等領域中，目前建筑系統(tǒng)仿真計算技術在我國建筑工程施工管理中的應用也越來越廣泛，本住宅小區(qū)工程中就應用了建筑系統(tǒng)仿真計算技術，取得了良好效果。

2.5 虛擬現(xiàn)實技術的應用

虛擬現(xiàn)實技術在航天、軍事等領域已經(jīng)應用成功，隨著社會的進步，虛擬現(xiàn)實技術逐漸應用到了建筑工程領域，例如在本住宅小區(qū)工程中，工作人員通過虛擬現(xiàn)實技術的可視化特性，檢驗施工組織設計方案的可行性，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)字化技術的應用能夠提高建筑工程施工管理工作的質量和效率，但是筆者認為，在實際應用過程中我們還應該注意一些事項，例如當工程項目位于偏遠的山區(qū)地帶時，我們應該注意監(jiān)控設備的安裝位置，確保信號良好，同時要保證電源持續(xù)供給，一旦供電中斷，很多數(shù)字化設備將無法工作，并且工作人員要定時對監(jiān)控設備進行檢查以及維修，保證監(jiān)控設備的使用性能。再比如，在應用建筑空間信息技術時，要確保輸入數(shù)據(jù)的準確性，進而保證分析結果的可靠性，在應用建筑系統(tǒng)仿真技術時，要注意實際建筑與仿真建筑的差異，在應用建筑虛擬現(xiàn)實技術時，要確保虛擬現(xiàn)實軟件為正版，確保數(shù)據(jù)的準確性。 ，具有深刻的內涵。使建筑施工活動更加科學化，以提高施工管理的自動化水平。

結束語

總的來說，數(shù)字化管理必須在施工管理過程中進行實踐。數(shù)字化管理在逐漸滲入到施工過程中，這對未來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，是以標準化的管理為準則的，不但有利于量化管理理念的施展，同時也讓信息化的管理取得了進一步的成長。

參考文獻：

[1]唐亮. 數(shù)字化項目管理──論計算機及網(wǎng)絡技術在施工企業(yè)項目管理中的應用 [J]. 哈爾濱鐵道科技，2011，（ 02） .

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[關鍵詞] 虛擬制造 仿真 應用

一、引言

隨著經(jīng)濟的全球化和社會的信息化，市場競爭日益激烈，制造企業(yè)為了在競爭中求得生存與發(fā)展，就應該以最快的上市速度、最好的質量、最低的成本和最優(yōu)的服務滿足不同顧客的需求。隨著信息技術的迅速發(fā)展和企業(yè)市場競爭的需求，美國20世紀80年代后期提出了虛擬制造技術，并在20世紀90年代得到極大重視并得到迅速發(fā)展。

二、虛擬制造技術定義

虛擬制造 (Virtual Manufacturing簡稱VM）是實際制造過程在計算機上的映射，即采用計算機仿真與虛擬現(xiàn)實技術，在高性能計算機及高速網(wǎng)絡的支持下，在計算機上群組協(xié)同工作，實現(xiàn)產(chǎn)品設計、工藝規(guī)劃、加工制造、性能分析、質量檢驗，以及企業(yè)各級過程的管理與控制產(chǎn)品制造的本質過程，以增強制造過程中各級的決策和控制能力。它為工程師們提供了從產(chǎn)品概論的形成、設計到制造全過程的三維可視及交互的環(huán)境，使得制造技術發(fā)展到了全方位預報的新階段 。

三、虛擬制造方法具有以下特點：

1.全新的研發(fā)模式：虛擬制造技術中，設計者采用三維方式，建立全關聯(lián)的的數(shù)字模型。當需要繪圖數(shù)據(jù)時，可以方便地從三維模型中抽取，實現(xiàn)三維數(shù)字無圖紙設計，同時還要求進行產(chǎn)品總體的模型設計，而不僅限于設計單個部件或零件，設計者需要了解零件如何制造、裝配，并應用于設計過程，各專業(yè)人員不再分開獨立地工作，而是按照項目進行組織并同時開展工作，能夠很好地解決設計過程中的同步問題。

2.降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期、提高產(chǎn)品質量：通過計算機技術建立產(chǎn)品的數(shù)字化模型，可以完成無數(shù)次物理樣機無法進行的虛擬試驗，從而無需制造及試驗物理樣機就可獲得最優(yōu)方案，減少了物理樣機的數(shù)量，縮短了研發(fā)周期、提高了產(chǎn)品質量。

3.實現(xiàn)動態(tài)聯(lián)盟的重要手段：通過網(wǎng)絡實現(xiàn)并行設計和制造，具有傳遞快速、反饋及時的特點，進而使動態(tài)聯(lián)盟的活動具有高度的并行性。

四、虛擬制造的關鍵技術

虛擬制造技術涉及面很廣，如環(huán)境構成技術、過程特征抽取、集成基礎結構的體系結構、制造特征數(shù)據(jù)集成、多學科交叉功能、決策支持工具、接口技術、虛擬現(xiàn)實技術、建模與仿真技術等，其中后三項是虛擬制造的核心技術。

1.建模技術：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)描述和動態(tài)描述兩個方面。靜態(tài)描述是指系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述。動態(tài)描述是指在已知系統(tǒng)狀態(tài)和需求特性的基礎上預測產(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)品實施中各活動所需的模型，包括三維動態(tài)模型，干涉檢查，應力分析等。工藝模型是將工藝參數(shù)與影響制造功能的產(chǎn)品設計屬性聯(lián)系起來，以反應生產(chǎn)模型與產(chǎn)品模型之間的交互作用。

2.仿真技術。仿真就是應用計算機對復雜的現(xiàn)實系統(tǒng)經(jīng)過抽象和簡化形成系統(tǒng)模型，然后在分析的基礎上運行此模型，從而得到一系列的統(tǒng)計性能。目前廣泛使用CAD、Solidworks、UG、PRO/E等三維軟件能較方便的構建三維模型，虛擬樣機是基于三維模型的產(chǎn)物，能完成結構分析、裝配仿真及運動仿真等復雜設計過程。

3.虛擬現(xiàn)實技術。虛擬現(xiàn)實技術VRT（Virtual Reality Technology）是綜合利用計算機圖形系統(tǒng)、各種顯示和控制等接口設備，在計算機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。由圖形系統(tǒng)及各種接口設備組成。在計算機上建立起的虛擬制造環(huán)境是一種接近人們自然活動的一種“自然”環(huán)境，可以充分發(fā)揮技術人員的想象力和創(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)各個階段的關系,虛擬制造可分成三類:(1)以設計為中心的VM，這類 VM 是將制造信息加入到產(chǎn)品設計和工藝設計中，并在計算機上進行數(shù)字化制造，仿真多種制造方案，評估各種生產(chǎn)情景，通過仿真制造來優(yōu)化產(chǎn)品設計和工藝設計，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)計劃模型中，以便快捷化評價生產(chǎn)計劃，檢驗工藝流程、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)供應計劃。(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，提供對實際生產(chǎn)過程的仿真環(huán)境，即將機器控制模型用于仿真，其目標是實際生產(chǎn)中的過程優(yōu)化，改進制造系統(tǒng)。

5.虛擬制造技術在制造業(yè)中的應用。虛擬制造技術首先在軍事、航空航天、汽車領域中獲得成功的應用。例如波音飛機公司777飛機的設計，就是采用虛擬制造技術的典型范例，設計、裝機、測試均在計算機中完成模擬，實時采集和處理數(shù)據(jù)并及時解決設計問題，使得最終制造出來的波音777飛機與設計方案誤差小于0.001英寸，保證一次試制成功。

目前虛擬制造技術應用得比較成熟的有：產(chǎn)品的外形設計、產(chǎn)品的布局設計、產(chǎn)品的運動和動力學仿真、熱加工工藝模擬、加工過程仿真、產(chǎn)品裝配仿真、虛擬樣機與產(chǎn)品工作性能評測、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、結語

采用虛擬制造技術，在三維可視化虛擬環(huán)境中，能充分發(fā)揮設計人員的想象力和創(chuàng)造力，使設計人員的經(jīng)驗和科學的計算分析完美地相結合，推進了產(chǎn)品設計的創(chuàng)新與發(fā)展，提高了機械產(chǎn)品的創(chuàng)新開發(fā)能力。隨著制造技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，虛擬制造技術方面的研究將會進入一個更加嶄新的階段。

參考文獻：

[1]嚴雋琪等:虛擬制造的理論.技術基礎與實踐.上海交通大學出版社,2003：1～24

[2]王志新:虛擬技術及其應用.上海理工大學學報第20卷,第1期：49～55

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關鍵詞：虛擬現(xiàn)實；特征；VR技術構成；教育

一、引言

虛擬現(xiàn)實技術（VirtualReality，簡稱VR）是利用計算機技術、傳感技術、網(wǎng)絡技術等多種技術生成模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的、交互式的三維動態(tài)視景和實體行為的系統(tǒng)仿真，能夠使用戶沉浸到該環(huán)境中；在這個空間中每個事物的活動規(guī)律與現(xiàn)實中完全一樣，進入其中的人還可以對這個空間加以控制和影響，反過來這個虛擬空間的事物也會對進入其中的人產(chǎn)生影響。

二、VR技術的發(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）、力反饋設備（ForceFeedbackDevices）及聲音指示的VR系統(tǒng)的三個基本思想。1966年，美國麻省理工學院的Lincoln實驗室開始研制頭盔式顯示器(HMD)，在第一個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，美國的賈朗•拉尼爾（JaronLanier）在前人所取得的一系列成就的基礎上，正式提出“虛擬現(xiàn)實（VirtualReality）”這一概念。同一時期，美國宇航局及美國國防部組織了一系列關于虛擬現(xiàn)實技術的研究，并取得了矚目的成就。進入90年代，由于計算機的硬件技術水平不斷提高，軟件設計理論也在不斷改進，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時動畫變成了可能。進入二十一世紀，互聯(lián)網(wǎng)推廣普及、計算能力大幅提升、3D建模技術出現(xiàn)，這大幅提升虛擬現(xiàn)實體驗，使得虛擬現(xiàn)實技術向商業(yè)化和平民化的方向發(fā)展。

三、VR技術的構成原理

虛擬現(xiàn)實是多種技術的綜合，所包括的技術種類很多，這其中又有多個分支，對于不同類型的個體還要涉及與之相關的學科。對此在國外也未能嚴格細致地加以劃分與確定，但公認的基礎技術構成主要有人機接口技術、模擬仿真技術、真實存在技術3個方面。人機接口技術就是人與計算機相互影響與控制的技術，它是實現(xiàn)VR的關鍵。我們常用的鼠標、鍵盤、顯示器其實就是一種人機接口設備。70年明的數(shù)據(jù)手套、80年代出現(xiàn)的內置立體顯示裝置的數(shù)據(jù)頭盔和手寫輸入板、語音識別都是高一級的人機接口設備。參與者與虛擬世界的交互過程如下：參與者借助可穿戴設備（例如數(shù)字頭盔、數(shù)據(jù)手套、數(shù)字衣）為計算機提供輸入信號，這些可穿戴設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后，通過虛擬環(huán)境數(shù)據(jù)庫加以解釋，并對其作必要的更新。參與者轉換新視點后，當前的虛擬環(huán)境將發(fā)生變化，變化后的三維場景的圖像及相關信息（如觸覺、聲音、力反饋等）將立即傳送到對應的輸出設備（數(shù)據(jù)手套、耳機、數(shù)字頭盔等），使得參與者能夠實時獲得各種感官上的虛擬效果（如圖1所示）。模擬仿真技術是影響VR效果好壞的重要因素。我們要模擬一個人的動作時，肯定會分析這個人做這個動作的特點，然后按這個特點去模仿。模擬仿真技術直接影響計算機在模擬方面的能力。在計算機模擬領域里，仿真數(shù)字模型是關鍵的技術，模型建得越好、越細致，將意味著對原體的模擬越真實。們真實存在技術也稱之為沉浸技術，為了通俗一點，暫將其命名為真實存在。這是VR對人產(chǎn)生影響的關鍵之處。它包括聲音、圖像和對人體其它感官的刺激，因為這些是人類對所處環(huán)境的最真實的認識和感受。很明顯，它包括了尖端的多媒體數(shù)據(jù)處理技術，這些數(shù)據(jù)處理的質量與快慢和計算機的水平是息息相關的，因此真實存在技術的發(fā)展是與計算機的發(fā)展緊密相連。

四、VR系統(tǒng)在教育領域中的應用

虛擬現(xiàn)實技術的應用極為廣泛，目前在游戲、電影、直播等藝術娛樂領域占據(jù)主流，在教育與培訓方面也有大量應用，其次是軍事航天訓練，商業(yè)VR購物，醫(yī)學人體解剖等?，F(xiàn)今，VR技術正在越來越多的應用于各行各業(yè)。教育，是人類社會前進與發(fā)展的重要動力，將現(xiàn)代信息技術融入現(xiàn)代教育中，是教育發(fā)展的趨勢。因此，將新穎的VR技術引入現(xiàn)代教育后，要求開拓出與之相適應教學模式，對于學生更高效、更主動地掌握各類技能至關重要。針對于教育領域來說，虛擬現(xiàn)實技術能將三維空間的景物清楚的表示出來，能使學習者自然、直接地與虛擬環(huán)境中的各種對象進行交互，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環(huán)境的自由度。這種呈現(xiàn)信息多維度的虛擬學習和培訓環(huán)境，將為參與者以最有效、最直觀的方式掌握一門新技能、新知識提供前所未有的新途徑。因此，該項技術的發(fā)展在很多培訓與教育領域，諸如虛擬實驗室、專業(yè)領域的訓練、立體觀念、虛擬教學、仿真實驗、虛擬數(shù)字化校園等應用中，具有明顯的優(yōu)勢和特點。

（一）建立虛擬實驗室

由于VR技術能夠創(chuàng)建出與現(xiàn)實實驗類似的虛擬實驗環(huán)境，這解決實驗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家應用于建立虛擬實驗室領域。1985年，美國國立醫(yī)學圖書館就開始了人體解剖圖像數(shù)字化研究。隨后，德國的漢諾威大學建立了虛擬自動化實驗室、意大利帕瓦多大學建立了遠程虛擬教育實驗室、新加坡國立大學開發(fā)了遠程示波器實驗和壓力容器實驗等。2016年英國外科醫(yī)生沙菲•艾哈邁德借助虛擬現(xiàn)實技術向世界直播一臺由自己操刀的癌癥手術，這也是全球首次實現(xiàn)用虛擬現(xiàn)實身臨其境般“圍觀”的手術。國內的清華大學、復旦大學、上海交通大學等高校利用VR技術開發(fā)創(chuàng)建了虛擬儀器庫，在次基礎上構建了一系列虛擬實驗系統(tǒng)，并將其虛擬實驗室用于教研，取得了很好的效果。通過虛擬實驗室的建立首先能夠避免在真實實驗過程中由于操作失誤所導致的各種危險。例如，虛擬的汽車駕駛教學，可免除學生操作失誤而產(chǎn)生的意外事故。虛擬的飛機駕駛系統(tǒng)，不會造成飛機墜毀事故。其次利用VR技術，可以創(chuàng)建多種多樣的技能訓練場景，并且訓練可以重復進行，直到操作熟練為止。此外虛擬實驗室的建立大大減少教育經(jīng)費的投入，緩解教育單位資金不足的困難，節(jié)約了各種實驗原材料，減少資源的浪費。

（二）虛擬教學

現(xiàn)今，信息技術不斷發(fā)展，也快速推動著教育方法的不斷進步。對教育內容的表現(xiàn)手段，教學過程的交互形式也越來越豐富有趣。由于VR技術能將教學內容生動形象地表現(xiàn)出來，優(yōu)化了整個教學過程，有效地營造一個跟隨技術發(fā)展的教學環(huán)境，提高學生掌握知識、技能的效率，調動學生的學習積極性，提高教學質量、突破教學的重點、難點的作用。與此同時，VR技術較真實地再現(xiàn)了協(xié)作學習、情景化學習，還結合了游戲等益智手段，有效解決了許多以前無法解決的教育問題。例如，采用VR技術進行教育教學活動，可在實現(xiàn)人與機器的交流、通過網(wǎng)絡進行人與人之間交流的同時，有效地激發(fā)學生的學習興趣，還能夠在某種程度上實現(xiàn)寓教于樂，進而為更高效地創(chuàng)建合作學習情景，促進真實交流構建良好渠道。

（三）虛擬數(shù)字化校園

隨著網(wǎng)絡教育的深入，人們對現(xiàn)有的校園網(wǎng)站提出了新的要求，已不僅僅局限于對校園環(huán)境的圖片式瀏覽，采用VR技術創(chuàng)建網(wǎng)上虛擬可視化校園呼之欲出，實現(xiàn)教務、教學、校園生活的三維虛擬化空間。利用網(wǎng)絡，以虛擬現(xiàn)實技術作為遠程教育平臺，建立一個完整的、真實的、互動的、情節(jié)化的虛擬校園體系，實現(xiàn)分布式虛擬校園系統(tǒng)，可為高校擴招后設置的分校區(qū)和遠程教育教學點提供可移動的虛擬教學場所，對各個終端提供公開的、遠程的虛擬教學，還可為眾多的社會人員提供高等職業(yè)培訓的機會，創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟與社會效益。建設數(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對海量的數(shù)據(jù)進行存儲與處理。通過這些技術的應用進一步提高了學校信息化建設的步伐?？傊摂M數(shù)字化校園能為教育技術專業(yè)化隊伍提供一個高起點的科研環(huán)境，促進教育技術的建設更上一個新的層次，讓我們感受到全方位的教育。

五、對未來的展望

篇8

關鍵詞：水輪機控制系統(tǒng)；多媒體課件；仿真技術；虛擬現(xiàn)實

作者簡介：程遠楚（1962-），男，湖北仙桃人，武漢大學動力與機械學院，教授。（湖北 武漢 430072）

基金項目：本文系湖北省教學改革項目（項目編號：JG2008018）的研究成果。

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）01-0060-02

“水輪機控制系統(tǒng)（水輪機調節(jié)）”是能源動力工程與自動化專業(yè)的一門核心課程，主要介紹水輪機控制系統(tǒng)的基本工作原理、典型結構形式與實現(xiàn)方法、控制系統(tǒng)數(shù)學模型、控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析與性能、水力機組過渡過程分析與安全保障、水輪機控制系統(tǒng)的設計與試驗等方面的內容。涉及的知識面廣，內容涵蓋水力、機械、電氣、電子、計算機和液壓傳動等方面，工程性、實踐性、技術性強，教學要求高。

隨著計算機的發(fā)展，多媒體技術被大量引入日常教學中，將課程內容做成融文字、聲音、圖像、視頻、3D動畫為一體的演示材料，具有表現(xiàn)力強、信息量大、交互性強等特點。將原本靜止的平面和單調的語言、文字用有聲有色、有動有靜的動畫形式表現(xiàn)出來，使學生更有興趣，也更易理解課程內容。[1-3]本文介紹“水輪機控制系統(tǒng)”課件制作的指導思想、設計思路和方法。

一、 課件設計基本指導思想

現(xiàn)代化的教學手段在信息量、視覺效果等方面比傳統(tǒng)的粉筆加黑板更具有優(yōu)勢，尤其在介紹實際工程案例的內容時。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)——應答反應式教學模式。這種多媒體課件沿用了傳統(tǒng)的教學思想，重視教師教的設計而忽視學生學習活動的設計，只是把大量信息搬上計算機屏幕，學生僅限于通過教師的安排或軟件預置的知識網(wǎng)絡瀏覽各種信息。這種學習過程屬接受學習，以識別、記憶為主，不能激發(fā)學生的學習主動性和創(chuàng)造性。且由于信息量大、重點不突出，學生難于長時間保持注意力，學習效果往往不理想。[4]

因此，在多媒體課件的制作過程中應注重調動學生的學習主動性和積極性，強調內容的系統(tǒng)性、實用性、學習過程的自主性與交互性、形象性與趣味性，有效提高教學質量和學習效果。具體為：

1.合理選擇課件內容豐富，注重基礎知識與和技術前沿的有機結合

水輪機控制技術的發(fā)展十分迅速，各類新技術、新概念和新內容不斷涌現(xiàn)，且呈現(xiàn)多學科領域的交叉與融合。課件內容即要反映當前技術與工程實際的發(fā)展狀態(tài)，又要注重對基礎知識的講解，夯實學生理論基礎，適應新技術的高速發(fā)展。為此，課件依托教材選擇中國水利水電出版社的《水輪機自動調節(jié)》，該教材內容反映了水電控制設備設計、制造和運行的新技術與新進展，增加了有關水輪機控制系統(tǒng)的最新研究成果，詳細介紹了水輪機微機調速器的結構、原理、實現(xiàn)方法、控制算法、調節(jié)模式以及具體實現(xiàn)；討論分析了各類不同伺服系統(tǒng)的原理、結構與特點；引入目前使用最廣泛的計算機仿真工具MATLAB技術，介紹了如何利用MATLAB軟件進行水輪機調節(jié)系統(tǒng)分析。有關水輪機調節(jié)系統(tǒng)試驗的內容按照最新國家標準進行討論，增加了水輪機調節(jié)系統(tǒng)故障分析的內容，對各類常見故障進行了分析與討論，增強了教材的工程實用性。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備展開討論的慣例，在教材編寫過程中強調對水輪機控制系統(tǒng)不同實現(xiàn)方法的分析與整合，提煉共性特征，根據(jù)系統(tǒng)基本結構與基本概念進行展開，討論其基本的實現(xiàn)方法、工作原理與技術手段，避免以偏概全。教材系統(tǒng)性強，有利于拓展學生視野，提高科學分析實際問題的能力。

2.強調教學過程的交互性與趣味性，合理選擇多媒體技術

這是對多媒體 CAI 課件的一個基本要求，在設計中多媒體教學課件如果有較強的交互性，便于學生按照自己的興趣和意愿選擇教學內容、學習途徑，根據(jù)自己的學習進度自行調控，并隨時驗證學習的成效。為了充分考慮互動性與趣味性，課件中必須包含必要的工程圖、結構簡圖、彩圖、三維圖、視頻和動畫等。為形象地描述或揭示系統(tǒng)各環(huán)節(jié)間的關系、控制過程和控制特性與控制參數(shù)間的關系，引入數(shù)字化建模技術、計算機仿真技術制作多媒體課件，將控制過程與控制特性生動地再現(xiàn)，增強學習的互動性、自主性、創(chuàng)造性。

3.注意學生的參與性

多媒體教學課件的輔在教與學兩個方面同等重要。從輔助教師“教”的方面講，在課件的內容上應考慮能將所教知識充分傳送給學生，要對知識進行精心地分析和組織，形式上還要形象直觀、淺顯易懂，達到應有的效果。從輔助學生“學”的方面講，多媒體教學課件應能啟發(fā)學生積極思考，幫助學生發(fā)現(xiàn)、探索和鞏固知識，增長見識，形成個性，激發(fā)學生的學習興趣，引導學生發(fā)展創(chuàng)新性思維，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。因而，課件應具備良好的吸引力，并有相關知識的拓展聯(lián)接，能充分發(fā)揮學生的認知主體作用。[5]

二、課件總體設計與工具選擇

課件總體設計包括課件系統(tǒng)結構設計、頁面（教學）內容設計和頁面風格設計幾方面的內容。

教學內容的選取主要根據(jù)教學大綱的要求。按照教材，教學內容分為九章，每章獨立構成一個教學課件。一方面，以知識點為單位，對每一個知識點設計適合本教學單元需要的課件，使之可以獨立用于教學。另一方面，便于教學內容的更新。

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

根據(jù)上述思路，每個課件均由如下幾部分構成：學習安排、學習要求、學習重點、內容講解、思考題與習題、概念索引、應用實例與工程圖片。

當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簡稱方正奧思5.0）是北大方正技術研究院研制的一個可視化、交互式多媒體創(chuàng)作工具。它具有直觀、簡便、友好的用戶界面和很強的編輯功能，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態(tài)特技效果。主要用于：多媒體課件、多媒體演示教學系統(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是一個超前的網(wǎng)絡和在線教學的可視化多媒體創(chuàng)作和演示工具，是目前在各種教育、演示活動中使用最多的多媒體工具之一，其特點是輕松集成文本、圖像、動畫、音頻和視頻，可以直接插入GIF動畫和Flas。利用其制作的多媒體教學軟件可以制作成光盤發(fā)行物，也可以應用在基于Web的遠程教育。早期使用的電子課件即是基于Authorware開發(fā)的，效果不錯，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，對利用計算機網(wǎng)絡進行遠程教育支持不足，但課件的移植性較好，且簡單好用。Frontpage主要用于創(chuàng)作Web網(wǎng)頁，其特點是簡單易學，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)絡瀏覽器下就可以演示，可以通過表單操作實現(xiàn)在線交互。但因其許多功能必須在Frontpage擴展服務功能的支持下才能再現(xiàn)，從而使其應用受到了很大的限制。Director 是強大的多媒體制作軟件，但要想掌握它得花大量的時間，而且用它制作多媒體軟件的周期也比較長。

為保證課件的開放性，便于內容的及時更新，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電路仿真軟件實現(xiàn)，控制過程的建模和各環(huán)節(jié)本質特性的分析采用MATLAB軟件實現(xiàn)，機械部件與結構的展示則采用Solidworks。

三、多媒體課件制作

PowerPoint2003制作交互性課件是用“超鏈接”實現(xiàn)導航、內部或外部跳轉，用“幻燈片放映/自定義動畫”功能可以將疊加在畫面中的靜止物體活動起來，而利用自定義動畫的“計時”選項的“觸發(fā)器”可以制作彈出式菜單、動畫播放控制、交互式練習題等。

教學內容均在PPT中展開，講述到有關硬件電路時，硬件部分的仿真演示采用MultiSim電路仿真軟件實現(xiàn)，仿真過程以動畫的形式嵌入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的地方畫一個框；在框中點擊鼠標右鍵，點擊屬性，然后出現(xiàn)Shockwave Flash Object屬性設置欄；左鍵雙擊“自定義”，在彈出的對話框中，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中同時給出電路仿真軟件的使用方法，仿真過程也可以在MultiSim中實現(xiàn)，可以讓學生了解電路仿真的過程。

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

PPT中同時給出MATLAB仿真軟件的使用方法，仿真過程也可以在MATLAB中實現(xiàn)，可以讓學生了解水輪機調節(jié)系統(tǒng)MATLAB仿真的過程。圖1給出了控制參數(shù)對調節(jié)過程影響的MATLAB仿真結果。

機械與液壓部件采用SolidWorks與VRP平臺進行三維與過程展示，圖2為調速器液壓隨動系統(tǒng)的三維拆解圖。

四、結論

根據(jù)本文的指導思想與基本方法制作的“水輪機控制系統(tǒng)”多媒體教學課件已試用三年，并進行了不斷地完善。多媒體課件將文字、聲音、圖像、圖片、動畫相結合，同時引入仿真技術再現(xiàn)控制過程與控制特性，使課堂教學更加生動、形象，提高了教學效果。

參考文獻：

[1]陳華，覃玉榮，陳海強.多媒體課堂教學的問題及對策[J].廣西科學院學報，2007，23（3）：25-27.

[2]陳志.多媒體課件（CAI）的應用和開發(fā)[J].教學與管理，2002，（30）：78-79.

[3]陶漢中，李菊香.關于“工程流體力學”課程多媒體教學的思考[J].中國電力教育，2010，（18）：58-61.

篇9

隨著數(shù)字化進程的加快，機械設計方面摒棄了傳統(tǒng)的圖紙設計模式，應用數(shù)字技術，利用CAD軟件進行機械制圖，既提高了設計效率，也節(jié)省了成本。本文主要探討數(shù)字化技術在農(nóng)業(yè)機械設計中的應用。這對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。

關鍵詞：

數(shù)字化；機械設計技術；農(nóng)業(yè)機械

目前，我國各大企業(yè)之間的競爭越來越激烈。各企業(yè)想要在如此激烈的競爭市場中占有一席之地，必須要不斷提高自身產(chǎn)品的功能、性質以及質量等，特別是一些新型機械的使用，一定要做好售后問題。當下正是信息時代，企業(yè)可以充分利用信息技術解決好所遇到的問題。結合機械設計中數(shù)字化技術的應用，本文探討在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中應用數(shù)字化設計技術的優(yōu)勢。

1數(shù)字化機械設計技術

數(shù)字化機械設計技術是指將計算機技術應用于機械產(chǎn)品設計領域，通過基于產(chǎn)品描述的數(shù)字化平臺，建立數(shù)字化產(chǎn)品模型，并將其應用到產(chǎn)品開發(fā)過程中，以達到減少或避免使用實物模型的一種產(chǎn)品開發(fā)技術。它更加注重加強機械的生存率，不同程度上節(jié)省了資源，提高了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質量。

2數(shù)字化設計技術應用的特點

2.1產(chǎn)品定義模型的統(tǒng)一

在傳統(tǒng)設計技術應用過程中，同一類產(chǎn)品有時也需要采用不同的設計模式，無疑加大了設計技術的難度。同時，在轉換各模塊過程中，也容易丟失一些數(shù)據(jù)。應用數(shù)字化設計技術，則可以完全解決這個問題。數(shù)字化設計不但是一種單一形式的數(shù)字化產(chǎn)品模式，而且也是一種基礎設計。數(shù)字化設計技術可以結合每個模式的特征，不斷完善自身的不足。

2.2并行設計的實現(xiàn)

設計產(chǎn)品中，應該根據(jù)產(chǎn)品的設計要求，每個小組可以負責產(chǎn)品設計中的一部分，最終組合成一個完整的數(shù)字化設計模型。這樣既可以提高工作效率，也能保證產(chǎn)品的質量。

2.3不依賴實物模型

數(shù)字化設計技術需要運用計算機進行模擬計算和仿真技術。在這個過程中，它將一些設計不合理、不科學的因素去掉，從而制造出一個實物模型。應用數(shù)字化設計技術不但可以節(jié)省設計成本，而且也能大大提高設計效率。

3研究現(xiàn)代數(shù)字設計技術的發(fā)展趨勢

在我國與開發(fā)設計有關的理論中，通常包括著大量的論述。其中，Beitz和Pah1是最有影響力的兩個理論。在這方面的理論中，他們指出機械設計包括的四個階段，分別是設計任務、設計概念、設計技術、設計作業(yè)。這四個階段循序漸進，緊密相關、缺一不可。華東理工大學周慧君教授將這四個階段細致劃分成規(guī)劃、設計方案、具體設計、改進設備四個階段。結合上述內容可見，國外注重產(chǎn)品的概念性設計，而我國注重產(chǎn)品的結構形式設計。簡單來講，其他國家更多是追求設計構造，而我國則是注重從產(chǎn)品使用中可能會遇到的問題出發(fā)展開設計。因此，我國更加重視產(chǎn)品的實用性。我國與國外在機械設計本質上可能有不同之處，但在開發(fā)機械設計上都是結合計算機輔助設計軟件CAD展開的一系列設計和改造。CAD技術研發(fā)出來后，被廣泛應用于我國的各行各業(yè)，解決了很多工作者在工作中無法解決的問題。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，并進一步促使機械設計應用更為廣泛。

4農(nóng)業(yè)機械設計過程中數(shù)字化設計的實際應用

4.1應用虛擬技術

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中應用數(shù)字化設計技術，不但可以滿足農(nóng)業(yè)機械設計的多方面需求，而且也能加強農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的工作效率。數(shù)字化設計技術中的虛擬技術，也就是運用計算機圖形系統(tǒng)、形式多樣的控制設備、計算機三維設計技術等，使設計圖像更加形象和逼真。在農(nóng)業(yè)機械設計中，應用虛擬圖像技術，既可以完善傳統(tǒng)設計中的不足，也能精確設計一些復雜多變的結構部位。另外，運用聲音定位系統(tǒng)和虛擬圖像技術，也能使農(nóng)業(yè)機械設計更加簡單化。因此，在農(nóng)業(yè)機械設計過程中，要充分利用虛擬技術，簡單模擬機械運動的各個過程，完整分析相應的力學系統(tǒng)，從而確保設計的可行性。

4.2實現(xiàn)產(chǎn)品設計和產(chǎn)品制造的協(xié)同

產(chǎn)品設計與產(chǎn)品制造之間有著密切的聯(lián)系。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)機械設計過程中，充分利用數(shù)字化設計技術，可以保障產(chǎn)品設計與產(chǎn)品制造之間的協(xié)同性。結合計算機虛擬技術加強農(nóng)業(yè)機械設計技能技術，并結合相應的協(xié)同理念，在設計農(nóng)業(yè)機械中有效減少設計成本、縮短設計周期、提高設計的工作質量，同時優(yōu)化和整合設計方案?？梢?，確保農(nóng)業(yè)機械設計與制造之間的協(xié)同性，加強設計結構的精確性、科學性，可有效解決傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)機械設計一直解決不了的問題。

4.3注重創(chuàng)新型設計

從農(nóng)業(yè)機械設計層面上講，必須要重視創(chuàng)新設計。在農(nóng)業(yè)機械設計過程中，要充分運用數(shù)字化技術，加強設計的合理性、有效性。但是，也應該注意，設計中也會涌現(xiàn)出很多新問題。要及時解決好這些問題，就必須要將“創(chuàng)新性”貫穿于設計的始終。在應用新技術過程中，要重視創(chuàng)新設計理念，運用數(shù)字化設計技術，全面改進優(yōu)化新技術，并結合創(chuàng)新性設計理論，進一步推進農(nóng)業(yè)機械設計技術的可持續(xù)發(fā)展。

5結語

隨著機械生產(chǎn)更新速度的加快，數(shù)字化技術在人們生活中所發(fā)揮的作用越來越大，應用領域范圍也越來越廣泛，成為日常生活不可缺少的一部分。但是，對于機械設計來講，在數(shù)字化技術應用下，現(xiàn)代機械設計可以通過利用各種新型的技術和軟件進行大量的生產(chǎn)和修整，不但提高了生產(chǎn)效率，而且也確保了生產(chǎn)質量，完善了傳統(tǒng)機械設計中的不足。

作者：毛暖思 單位：廣東省海洋工程職業(yè)技術學校

參考文獻

篇10

關鍵詞：三維數(shù)字校園 Unity3d 移動互聯(lián)網(wǎng)

中圖分類號：TP391.41 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2012）012-080-02

1三維數(shù)字校園的概念與建設意義

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、可視化等多種技術為一體的計算機管理應用系統(tǒng)。三維數(shù)字校園系統(tǒng)功能強大，不僅能直觀展示校園風情風貌，還能通過極具沉浸感的交互體驗產(chǎn)生身臨其境的感覺，在強調體驗經(jīng)濟的今天，其應用領域相當廣泛且高效。其中，校園文化的建設、招生就業(yè)的宣傳、學校軟實力的展示、教學科研的管理、校園安全保障等領域都能發(fā)揮其積極的作用，對大學的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2三維數(shù)字校園系統(tǒng)功能設計

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

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

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

3數(shù)字校園系統(tǒng)的實現(xiàn)

3.1平臺的選擇

虛擬現(xiàn)實技術的進步日新月異，各種虛擬現(xiàn)實軟件、語言大量涌現(xiàn)出來，在豐富了選擇度的同時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合面向對象的可視化編程工具來開發(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、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，難以在互聯(lián)網(wǎng)上，更不用說各種智能移動終端，因而其范圍受到大大限制。

基于此，選擇合適的工具與平臺對于三維數(shù)字校園系統(tǒng)的建設顯得尤為重要。本系統(tǒng)采用Unity Technologies開發(fā)Unity3d平臺，該平臺是一個讓玩家輕松創(chuàng)建諸如三維視頻游戲、建筑可視化、實時三維動畫等類型互動內容的多平臺綜合型游戲開發(fā)工具，是一個全面整合的專業(yè)游戲引擎。其具有廣闊的應用開發(fā)前景，具備獨有的核心優(yōu)勢——跨平臺，無客戶端，交互性，強大腳本，高速渲染，大型場景支持，在線控制等。

3.2 三維可視化技術

三維數(shù)字校園系統(tǒng)需建立在三維可視化的基礎之上，要實現(xiàn)此目的，應構建三維虛擬場景，以下闡述其主要步驟：

（1）基礎數(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。

（2）模型的創(chuàng)建。

模型構建的流程為素材采集模型制作貼圖制作展UV坐標燈光渲染測試場景烘培場景調整導出。

利用收集的基礎數(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)字化建模是整個數(shù)字校園系統(tǒng)的基礎，也是重點和難點，制作的模型效果將直接影響場景的運行效率和真實感。在所有要素的三維模型建立完成之后，就可以對整體進行合并，優(yōu)化場景為導入引擎平臺做測試。

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

（1）刪除場景中多余的面，對于在相機內看不見的面需刪除，此操作能極大的提高貼圖利用率，降低整個場景的多邊形數(shù)量，提高交互場景的響應速度；

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

（3）盡量使用關聯(lián)復制技術。關聯(lián)復制出的物體在資源的消耗上和一個物體差不多；

（4）模型的級別與LOD技術，也就是模型的精細程度，建模時要根據(jù)建筑所處的具置，重要程度對該建筑進行判斷，應建成何種精度的仿真模型。

通過上述的流程，把校區(qū)內的相關元素構建為三維數(shù)字化模型，為下一步的交互設計做準備。

3.3交互設計

把通過3dsMax構建好的數(shù)字校園模型導出成.Fbx格式，然后再導入到Unity3D平臺中，根據(jù)提供的交互行為模塊，進行交互設置；也可以根據(jù)不同的功能要求進行程序腳本的編寫。交互模塊主要功能包括自主漫游方式下的攝像機控制、碰撞檢測、路徑選擇下的攝像機機控制等，通過添加重力場，實現(xiàn)上樓和爬坡等功能，設置環(huán)境燈光，并對整個環(huán)境進行氣氛的渲染，如添加天空球，環(huán)境特效等， 以及用戶界面設計。此外，還可以通過多種手段來豐富交互體驗，如添加合適的背景音樂， 對重點區(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景， 并實現(xiàn)地理位置的模糊查詢、用戶添加注釋和評論等交互性操作。

4結論

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

參考文獻：

[1] 李保杰，于法展，李戰(zhàn)成.基于OpenGL虛擬校園漫游系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].蘇州科技學院學報，2006（19）.