虚拟仿真技术的作用篇1
【摘要】随着时代的发展，科技的进步，虚拟仿真技术在实训教学中的作用也越来越明显。虚拟仿真技术的应用可以有效地提高教学的质量和效率。本论文通过阐论虚拟仿真实训系统的虚拟仿真机器人机械臂模型用到的三维建模技术及软件（如maya、max等）、原理以及虚拟仿真技术的应用领域和发展趋势，从而研究它的价值和市场经济效益，并探析了虚拟仿真实训系统开发的技术在实训教学中的应用。
【关键词】虚拟仿真技术/平台；虚拟仿真训练系统；实训教学
一、虚拟仿真实训系统的三维建模技术及软件研究
虚拟仿真系统的功能主要体现在它可以让使用者借助于专用的视、听、触觉等具有感知功能的设备，进入仿真系统制造的虚拟空间，并且还能够与虚拟环境中的人和物体进行实时交互，从而感知和操作虚拟环境中的各种对象，最终达到身临其境的效果。它的组成主要是把计算机作为主要的部分，其次综合利用三维图形、多媒体、仿真等技术构建起一个逼真的虚拟系统。从它的组成部分和应用程序来看，虚拟仿真实训系统对三维图形的利用还是十分频繁的，因此我们应当对其进行重点研究。虚拟仿真实训系统在工业机器人上的应用设计主要是利用三维建模软件，通过虚拟现实标准语言建立虚拟环境中的实体模型表现出来，最后通过描述它们之间的结构关系，快速、真实地显示三维虚拟工业机器人，并为工业机器人控制系统提供一个研究观察平台。本段主要通过对虚拟仿真实训系统的三维建模技术及软件研究，来发现虚拟仿真技术的优点和研究其未来的发展方向。
maya软件是美国autodesk公司出品的世界顶级的三维动画软件，通过对maya软件的运用，能够使虚拟仿真实训系统在一定程度上提高制作三维动画的效率和品质，调节出仿真的角色动画，使其得出更加真实的效果。这是因为maya软件不仅仅包括一般三维和视觉效果制作的功能，而且还能够和世界上最先进的建模、数字化布料模拟、毛发渲染、运动匹配技术相结合，使得虚拟仿真实训系统所创造出的画面更加真实有立体感。
二、虚拟仿真技术在各领域内的作用
随着科技的发展，虚拟仿真技术在一些高科技等高端领域的地位越来越凸显出来，地位与作用也逐渐提升。尤其是在移动互联网的应用与开发、手机游戏设计及其所用到的一些主流引擎甚至高端引擎方面的价值更为突出。
maya软件是虚拟仿真技术的一种，它应用的对象是专业的影视广告，角色动画，电影特技等。它能够在工作的过程中展现的比较灵活，易学易用，制作出动画的效率非常高，渲染出画面的真实效果比较强，它对画面中角色动作的捕捉尤为清晰，与画面角色的绑定的联系性也十分紧密，是虚拟仿真实训系统中一个比较不错的系统软件。maX软件它最开始的应用是在电脑游戏中的动画制作，后来又进一步的开始参与影视片的特效制作，maX软件还被广泛地应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域，也就是虚拟仿真实训系统当中。它强大的立体三维功能被新媒体、影视动画、游戏动画等领域广泛运用。
三、虚拟仿真技术为机器智能实验课带来的好处
虚拟仿真技术的应用为现代化的社会带来了许多的方便，让机器实验课、项目实训的智能科学与技术专业实验教学越来越丰富化。虚拟仿真技术的应用可以有效地提高教学的质量和效率。通过对虚拟仿真技术的应用，使得上级和下级、老师和学生的客户信息以及实训项目、实训指导、模拟操作、技能测评等等的信息存储在管理信息库中，与此同时，上级和下级或是老师和学生之间就可以通过客户机对下级或者学生之间的实训进行远程的指导与管理。
随着时代的发展，科技的进步，虚拟仿真技术在在现代职业技能教学中的作用也越来越明显。虚拟仿真技术的不断完善和发展，将为机器智能实验课等实训课程带来更多的方便和益处。由于它能够为人们提供一种高级的人机接口，具备交互性、想象性、沉浸性等特点，所以它主要的应用领域在政府、企业、学校等这些需要实训学习环境的地方。
四、虚拟仿真实训系统的应用领域和发展趋势
作为一项新兴的科学技术，虚拟仿真技术还处在一个不断探索前进与不断完善的阶段当中，其发展趋势呈一个不断上升的大幅增长的趋势。从目前来看，虽然目前政府、教育部门、学校、教师都已经认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景，但在实际中，依然存在着许多问题亟待解决，因此虚拟仿真技术正在与教育、培训等领域不断地相适应和匹配。
其次，虽然目前政府、教育部门、学校、教师都已经认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景，但在实际中，依然存在着许多问题亟待解决。虽然目前政府、教育部门、学校、教师都认识到了虚拟仿真技术对于职业教育实践性教学环节的重要作用和发展前景，但在实际中，依然存在着许多问题亟待解决。例如：虚拟仿真技术对计算机及相关硬件的要求比较高，但是这些方面的发展不能够满足人们对虚拟仿真技术的需要，虚拟仿真软件数据是一个庞大的数据库，三维立体仿真软件的应用对显卡和显示器等也有很高的要求，也就是说，虚拟仿真系统对硬件的要求较高。因此需要对计算机及相关硬件的发展有一个更高的要求。最后，教学类虚拟仿真软件的质量还有待提高、对虚拟仿真技术的研发标准也不统一和对虚拟仿真技术应用不够广泛等等，这些都是需要发展改善的地方，也是未来虚拟仿真技术发展的一个大的趋势。
五、虚拟仿真实训系统的价值和市场经济效益
虚拟仿真实训系统作为一个高端的科技系统，对政府、企业、学校等的发展，起到了至关重要的作用，并为其创造了更大的价值。同时虚拟仿真技术的不断发展，也在打开了市场，扩大了市场份额的同时为市场创造了更多的经济利益。
在市场经济为主导的今天，虚拟仿真实训系统也为市场经济的发展做了一定的贡献，为市场经济的发展添砖加瓦，在自己发展得同时也促进了市场经济的发展。因此，我们应当不断地发展虚拟仿真实训系统，使其深入到更多的地方，让更多的地方和人们体会到虚拟仿真实训系统为人们带来的价值。
总结
虚拟仿真实训系统的日渐完善，使得人们的生活也不断的丰富活跃起来，政府、企业、学校等地方对其的应用，也促进了虚拟仿真实训系统的发展。本论文通过阐论虚拟仿真实训系统的虚拟仿真机器人机械臂模型用到的三维建模技术及软件（如maya、max等）、原理以及虚拟仿真技术的应用领域和发展趋势的研究，探讨了虚拟仿真实训系统的价值和市场经济价值，同时也为虚拟仿真实训系统的发展奠定了理论基础。
参考文献：
[1]刘仲波李瑞涛《拟仿真技术在城市轨道交通工程实训中的应用》吉林大学交通学院、吉林交通职业技术学院2012年第12期
虚拟仿真技术的作用篇2
摘要：随着制造业规模化、自动化及复杂化程度的加深，虚拟制造技术应运而生，它是现代科学技术与生产技术发展的产物，它的主要作用是通过计算机虚拟模型来模拟产品的制造过程，进而对产品性能进行预测、检测和评价。本文首先对虚拟制造技术的内涵及关键技术进行分析，然后进一步展望了虚拟制造技术在钢管行业应用的前景。
关键词：虚拟制造钢管行业仿真
虚拟制造技术是20世纪80年代首先由美国提出的一个新概念，它的作用主要体现在制造系统正式运行之前对其进行评估和预测，对产品的开发、制造、营销及回收进行监控及协调。随着社会经济的发展，钢管行业也逐渐融入世界市场，面临着来自世界市场的竞争压力，虚拟制造技术在钢管行业的应用将会给钢管行业带来新的机遇和调整。
一、虚拟制造的内涵
先进的信息技术、仿真技术和计算机技术是虚拟制造的基础，其工作思想正是依靠这些技术在产品的设计阶段对制造活动中的人物、信息及具体过程进行全面的仿真，以便对制造过程进行有效的评估及预测，并在正式运行之前发现可能存在的问题并采取防范补救措施，最终目的是提高生产效率，降低企业成本，缩短企业的生产周期，进而提高企业的整体竞争力。
虚拟制造是结合多学科、多领域知识的一项技术，在计算机上体现的虚拟制造系统是整个技术的核心，它拥有产品和制造过程的全部信息，包括虚拟设计、制造和控制产生的数据、相关知识和模型信息。按功能分类，虚拟制造系统包括以下三种子环境：
1.虚拟制造设计中心：为虚拟设计、虚拟制造向设计者提供各种工具，以便设计出符合标准的产品模型。2.虚拟制造加工中心：研究开发产品制造过程模型和环境模型，对产品的生产计划和工艺规划进行可行性评估。3.虚拟制造控制中心：对产品设计、产品原型、生产计划、制造模拟和控制策略进行评价。
二、虚拟制造技术的关键技术
1.建模技术。虚拟制造系统的建模是生产模型、产品模型、工艺模型的信息系统。生产模型是在加工过程中，各类实体对象模型的集合，它可以分为静态描述和动态描述两方面，静态描述即对系统的生产能力和市场特征的描述，动态描述则是在静态描述的基础上对产品生产的全过程进行预测。产品模型包括毛坯、中期产品模型、目标产品模型，完备的产品模型是产品实施过程中全部活动集成的保证。工艺模型是将工艺参数与产品设计数学结合起来，它反应了生产模型和产品模型之间的交互作用。
2.仿真技术。仿真技术就是对复杂的现实系统进行“仿真”，依靠计算机对现实系统进行抽象和简化并形成仿真模型并运行该模型，得到一系列统计数据。产品仿真和加工过程仿真是产品制造过程仿真的核心，产品仿真就是在产品设计和生产的上游反馈和评估设计结果，加工过程仿真包括切削过程仿真、装配过程仿真和检验过程仿真等。
3.虚拟现实技术。虚拟现实技术营造的是一种动态的虚拟环境，人可以借助一定的借口进入到该虚拟环境，参与和操纵该环境中的仿真物理模型，并且能够和过去的、未来的甚至虚拟的人物进行交互，这种动态的交互需要更多的技术及设备支持。在生存过程中使用这种虚拟现实技术，使得人从主观上对虚拟产品和制造过程产生存在感，加深人们对虚拟过程的正确理解和直观感受。
三、虚拟制造技术在钢管行业的应用展望
1.虚拟制造技术在轧辊设计与制造中的应用。轧辊在钢管制造中有重要的地位，它是冷轧或热轧无缝钢管或其他各种形式的钢管的基础，但是轧辊的设计和制造受到多种因素的制约。虚拟制造技术可以对轧辊的设计、加工、装配的各个环节统一建模，并实现设计开发建模仿真、设计思维过程和设计交互行为仿真，锻造过程仿真切削过程仿真及检验过程仿真，从而克服传统轧辊设计制造模式周期长、制造成本高的缺点。虚拟的轧辊设计和制造过程使得钢管生产厂家不受时间和地域的限制，通过计算机网络进行设计和加工，共享资源，在轧辊设计与制造的各个环节都能发挥作用，这将有助于提高轧辊设计与制造的效率，进而降低钢管企业的生产成本。
2.虚拟制造技术在热轧无缝钢管生产中的应用。在热轧无缝钢管生产中，虚拟制造技术的使用主要体现在管坯加热工艺模拟和荒管再加热工艺模拟，管坯加热和荒管再加热是热轧无缝钢管生产的关键环节之一。虚拟制造技术首先要建立以钢管温度为对象的控制模型，然后通过仿真系统对加热炉的温度和管坯的加热时间进行仿真，该仿真过程是动态的，在收集实时监测数据的同时进行动态协调，并对加热速度进行控制，使得达到最佳的管坯穿孔温度或荒管再加热温度，最终实现在生存周期内不断优化生存过程的目标。
3.虚拟制造技术在冷拔钢管生产中的应用。虚拟制造技术在冷拔钢管生产中的应用主要体现在为钢管的无芯棒拔制生产过程进行建模仿真。为解决金属在变形过程中因纵向延伸和横向流动所导致的管壁内层金属流动不均匀等问题，引入虚拟制造技术可以进行总体协调、动态优化，也可以对材料硬度、弯曲回弹、轮廓尺寸等问题进行仿真模拟。通过计算机模拟的这个模型，可以及时调整各项参数，减少失误与浪费。
四、总结
虚拟制造技术的运用需要结合多学科、多领域的知识，它的使用离不开制造技术与仿真技术，它涉及到仿真、虚拟现实、数据继承、优化等多个领域，可见虚拟制造技术在未来还有很大的扩展空间和发展前景，尤其是在钢管行业中的应用潜力巨大，相信在未来会给钢管行业的设计与制造带来新的革命。
参考文献：
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虚拟仿真技术的作用篇3
1.电子技术课程的特征
电子技术是电气类专业及自动化专业的主要课程，电子技术课程一般将自动化技术、电气技术、电子技术三者融为一体，主要有以下几个特征：（1）知识理论较深，波形变化复杂难以捉摸，教学模式单一，学生不易理解。（2）电子技术系统模式特征鲜明，波形变化、参数变化较为复杂，每个电路电子实验项目独立性强。（3）电子电路设计综合性强，电子技术应用范围广，可开发操作案例非常完善。
2.虚拟仿真软件的选择
考虑到电子技术课程理论知识较深，系统模式化明显，所以教学一般选用ewB虚拟仿真软件，此软件具有以下几个特点：（1）ewB具有非常强大的模拟仿真能力，适合教学实践仿真，学生易于学习操作，ewB运行简单。（2）ewB软件采用直观的图形界面，易于仿真实验室工作平台。（3）ewB也是一个非常专业的电子技术训练工具，可以提供专业的门电气系统模型，具有实物的所有数据与特征属性，非常适合虚拟仿真模拟操作，并且节约经费，数据准确。
3.电子技术课程教学应用虚拟仿真的可靠性
随着国家对教育事业的大力投入，众多职业学校的教学设施以及环境都得到了改善，多媒体教学基本普及，许多学校也有了自己相应专业的实验室及教学用室，计算机以及相应的虚拟仿真平台也得到了普及，在日常教学课程中，教师可以通过虚拟仿真平台来演示一些较难理解的知识，让学生更好地观测、理解这些知识点。虚拟仿真平台的大力发展和普及取决于计算机技术、多媒体技术的高速发展，职业学校纷纷设立自己的电子技术类专业实验室，安装不同的先进的虚拟仿真平台，学生在下课时也可去多媒体教室进行软件学习，这让教学不仅能在课堂上实现，课下也可以让学生进行相关学习，提升了教学质量和效果。
二、虚拟仿真技术在电子技术课程教学中的应用
1.在电子技术课程教学中应用虚拟仿真教学
以往的电子技术课程教学中，教师由于电子技术专业实验室及设备的缺乏，无法将理论知识与实践实验相结合进行教学，只能将传统系统教学分为理论知识教学和实验教学两部分。但在纯理论知识的教学中，教师很难将一些较难理解知识公式教给学生，学生也难以理解。若通过演示实验，会占据大部分课程时间，如果能将虚拟仿真技术引入到教学课堂，将大大减少教学用时，也会告别传统教学模式，让学生跟着教师在虚拟仿真平台上进行实验，使学生更简洁地理解相应的理论知识，提升学生学习电子技术课程的积极性。
2.改革电子技术课程教学，增加虚拟仿真实验
在一般职业学校中，电子技术专业教学多注重实践操作，但若学生没有很好地掌握理论知识，就很难操作好一些相关的实验，电子技术专业课程需要将理论知识与实验相结合才能完善教学。这就需要应用虚拟仿真平台，既可以让教师引导学生用实验来理解理论知识，也能让学生自主进行相关虚拟仿真实验的探索，来提升学生对电子技术的热情和设计创作水平。
三、总结
虚拟仿真技术的作用篇4
关键词:虚拟仿真;高职教育;建筑工程;实训教学
我国正处于社会信息化深入发展阶段，传统建筑业也在进行自我革新，朝着工业化、信息化以及智能化发展，衍生出工业装配式技术、Bim信息模型技术等。高职教育也在不断探索新技术新方法，2006年，教育部《关于全面提高高等职业教育教学质量的若干意见》(教高［2006］16号)中就实训基地建设方面提出了要充分利用现代信息技术，开发虚拟工厂、虚拟车间、虚拟工艺、虚拟实验。2017年，国务院印发《国家教育事业发展“十三五”规划》中明确指出我国教育进入高质量新阶段，综合利用互联网、大数据、人工智能和虚拟现实技术探索未来教育教学新模式。高职建筑工程技术专业需适应时代的变迁与行业的发展。对此，本文将结合南京城市职业学院建设中的虚拟仿真实训体系探讨这项技术在建筑工程专业中的应用。
一、虚拟仿真技术在建筑工程专业实训体系中的应用
(一)高职建筑工程技术专业实训的困境简单来说，建筑工程技术专业培养的是基于施工员岗位的“懂建筑、精施工、会管理”的高素质技术技能人才，实训体系在整个人才培养方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行业的特殊性，校内外实训基地的建设都普遍存在困难。校内实训基地受限于场地和经费，难以重现建筑过程中各项技术，即使一些条件较好、投入较多的学校，建设的一些实训项目也是以展示观摩为主，动手实践部分较少;采购的设备数量有限，难以满足全部学生的操作需求;一些操作难以反复，不利于学生探究性学习。在校外实习基地方面，由于建筑项目周期长并且具有一次性特征，工程进度难以和课程学习相匹配。此外，考虑施工现场的安全隐患和企业自身的经济效益，企业难以多次接待学生短期的参观学习。基于以上困境，不少高职院校建筑工程专业更像是简配版本科土木工程的“学科型”教学体系，工学结合不紧密，学生难以将学到的理论知识运用到实际工作岗位中去。
(二)虚拟现实技术的分类基于以上因素考虑，有必要将虚拟仿真技术融入专业的实训体系建设。虚拟仿真技术主要有以下三种类型:1．桌面虚拟仿真系统利用平面显示器呈现立体的虚拟环境，通常将施工二维平面图纸转换为三维模型，学生可通过鼠标等设备与虚拟环境进行交互，可以在环境中进行观察，将抽象的平面概念具象化，也可模拟某项施工技术过程，将书本枯燥生涩的理论知识转换为更容易接受的立体影像。这项技术成本较低，目前也使用得较为广泛。2．全沉浸式虚拟现实系统使用头盔、机械手柄、身体动作追踪等仪器设备将使用者完全沉浸在虚拟的三维环境中，使用者可以精确的与虚拟环境进行交互，视觉、听觉、触觉与实际环境完全隔离，完全置身于虚拟环境中，在虚拟环境中进行操作、体验。这项技术成本较高，很多高职院校虽有投资，但数量有限。3．分布式虚拟系统通过互联网构建一个多用户的虚拟环境平台，采用统一的结构、标准、协议和数据库将不同时间空间的虚拟终端整合，多名用户之间可以自由交互协同工作。这项技术目前在国外使用较多。
(三)构建三阶段虚实结合的实训教学体系建筑工程技术专业学生应具备识读工程施工图纸、查阅相关图集、测量放线的基础技能，参与工程施工、编制施工组织计划及专项施工方案、工程预决算的核心能力以及Bim技术相关的拓展能力。南京城市职业学院建筑工程技术专业根据人才培养目标，以施工员、资料员典型的工作任务、职业标准为依据，构建三阶段虚实结合的实训体系。校内构建虚实结合的实训体系:实训项目较为容易实现的，一般以实体操作为主，例如钢筋加工、绑扎钢筋、全站仪测量等;实训项目周期长，不易反复操作的，以虚拟仿真技术为主，如建筑工程项目施工———专业岗位仿真训练平台。同时，还配有建筑工程项目管理、招投标沙盘实训项目，大型施工现场布置实体模型。虚拟仿真技术填补了核心课程实训的空白，完善了校内实训体系。校外构建三阶段的实习体系。第一阶段认岗。该阶段主要在基础技能的第一学年，学生通过工程制图，建筑结构等课程的学习后，进入一线施工现场，与已学知识进行匹配，对专业和岗位进行感性认知活动。第二阶段跟岗。学生在第二学年学习了核心课程后，在校外实习基地进行为期两周的跟岗实习，在工程施工现场对已学习的核心技能进行验证和反思。第三阶段顶岗。学生在完成学校的所有学习、获得职业资格证书后，真正进入一线，成为一名工作者，用专业技术解决实际问题，完成学生到专业从业人员的过渡。三阶段的实习可以将校内不同阶段虚实结合的专项实训项目整合起来，体会各工序之间的联系，将不同课程融会贯通，提升学生对知识的掌握和技能的运用。
二、虚拟仿真技术在教学中的应用
(一)现有教学方法与学生不匹配随着高考招生制度的不断改革，高职生源不断多样化，学生素质参差不齐，理论基础薄弱，学习主动性不高。传统的课堂教学，即便配合了多媒体资源、信息化教学平台的使用，也很难集中学生的学习注意力。一方面，这样的教学方法本质上还是以教师的灌输为主，学生是被动的接受知识，知识还是被填到大脑中去，一旦填鸭的过程中出现了不理解、听不懂的环节，后面的学习全部崩塌。另一方面，高职学生的学习生涯很少出现学习的高光时刻，学生对自己的学习能力持否定态度，从内心排斥学习，畏难情绪严重，自信心不足。因此，不少学生在社团活动时候大放异彩，在上课学习时，大脑就停止思考。
(二)虚拟仿真技术下的情境化教学根据建构主义学习理论，学生是学习的中心，是知识信息的加工主体。由建构理论衍生出的情境化教学、探究性学习、问题导向等教学方法能够不断挑战学习者已有的知识架构和经验，从而在交互的过程中形成新的知识。学生在活动中主动学习，而教师是建构过程的引路人。虚拟仿真技术下的三维立体虚拟环境，具有沉浸性和交互性特征，学生置身其中，有很强的临场感，促使学生主动获取知识信息。同时，三维具象化的事物降低了学习的难度，增加了学生学习的自信心。以建筑施工组织中的施工现场布置为例，传统的教学中，教师会引用工程案例将场布中涉及的规范进行罗列。由于施工现场涉及多种对象，罗列的规范很多，注意事项琐碎，学生的上课效果较差，难以完成课程目标。在引入了桌面虚拟仿真技术的三维场布软件后，场布理论课程就转变为场布实训项目。项目源自真实施工案例，在教师的指引下，学生依据施工工程所处城市位置、周围道路环境，考虑风向和天气因素，借助软件中已有的各种施工现场的模型(如在建建筑、围挡、道路、临时设施、工程车辆、大型机械等)，对施工现场进行搭建和布置。搭建施工现场的过程就是学习施工现场规范的过程，同时，在搭建的过程中，学生对规范的理解运用各不相同。虚拟环境允许学生按个人理解对学习对象进行操作，观察不同操作下不同的结果，来验证自己对知识信息的接收加工是否正确，这是一个主动学习和修正过程。虚拟仿真技术下的情境教学，大大提高了学生学习的参与度与主动性，提升了学习效果。
(三)虚拟仿真竞赛由于专业的特殊性，高职建筑专业竞赛总体主要集中在建筑工程识图、CaD软件类等，如省级和部级的技能大赛就有此类赛项。此外，还有一些工程测量和建筑模型类的比赛。而针对专业核心技能的施工技术、施工组织设计以及工程项目管理类较为少见。虚拟仿真技术的出现，降低了这类竞赛的举办难度，只需电脑和网络便可开展。如某Bim施工项目管理应用技能大赛，包含施工组织设计、三维建模及建筑工程项目策划等。以赛促教的同时也为专业营造出浓厚的学习竞争氛围，走出去多比赛也拓宽了学生的眼界，增强了学生的自信心。
三、虚拟仿真技术的困境和发展
(一)虚拟仿真实训室投入成本过高虚拟仿真实训室虽然能够支持建筑工程技术专业不少实训项目，但是建设成本很高。以一款全景沉浸式虚拟仿真系统为例，虽然该设备可以模拟仿真全站仪测量各种不同地形，但建设投入达两百万。同时，随着建筑行业新技术、新工艺的不断发展，虚拟仿真实训项目也面临软硬件的升级改造，后期的运行维护也需要学校持续的投入。
(二)虚拟仿真对空间想象能力的影响虚拟仿真技术利用信息化手段将抽象的符号具象化，建筑工程专业同样要求学生具有将二维图纸转换为三维立体建筑物实体的能力。由于高职学生空间想象能力较差，所以虚拟仿真技术有助于学生的学习，降低学习如建筑构造等课程的难度。但是如果过分依赖虚拟仿真，学生的空间想象能力反而得不到锻炼和提高。这就要求教师在教学时合理使用虚拟仿真这个工具，教学时需要安排学生进行空间转换的思考过程。
(三)虚拟仿真对注意力的影响虚拟技术打造的虚拟环境通过视觉、听觉、体感向学生传递图形、文字、声音等信息。打造沉浸式体验学习的同时也传递了大量丰富的信息，学生会对情境中某些信息产生更强的临场感，投入更多的注意力，而对其他信息的注意力减少，无法实现学习的目的。例如，安全生产课程通过虚拟现实(VR)技术让学生体验了高空坠落、脚手架坍塌等情境，模拟情境很真实，但学生体验到的是坠楼的刺激，反而忽视了安全的意识、课程的目的。所以，在虚拟仿真的学习过程中，教师要加强引导，同时合理设计虚拟仿真学习的脚本和内容。
(四)多用户虚拟仿真环境“activeworld”平台是国外广泛使用的一款多用户虚拟环境。多名不同地点学习者可以在同一个虚拟环境中自由交互、协同工作。目前，国内使用的虚拟仿真项目多为单人、单项。学习者只能与计算机虚拟的环境交互，实训的内容也是较为单一的观察性学习或是操作性学习。虚拟仿真技术应朝着多用户平台发展，虚拟的环境更综合、更完整，学习者彼此之间以虚拟身份共同探索、观察、讨论和分析，开展更富有效果的合作式学习，特别适合远程教学。同时，参与学习的各方可以共同建设虚拟环境，做到共建共享，节约资源，降低成本。
虚拟仿真技术的作用篇5
关键词：虚拟仿真技术；服装工艺；教学与学习；应用与实践
尖端计算机技术的高度发展为虚拟仿真技术的发展提供了重要的科学基础和形成依据。这使得服装工艺教学产生了新的思路和成果。虚拟仿真技术作为一种媒体交互技术，通过发挥它自身独有的特点（如交互性强、模拟真实、选择多样、使用灵活等），让服装工艺教学能够在虚拟环境中将服装设计中各个环节的实践环境和实践过程以直观的方式传达给学生。由此，学生能够清晰而深刻地发现实物处理中会出现的种种问题和需要注意的各种细节。让学生达到对专业技能应用性更深刻的理解，便于学生充分掌握教学知识，对所使用的专业技术理解更加完善，以此来高效而深层次地达到服装工艺教学的目的。本文将从虚拟仿真技术在服装工艺教学中的特征和其在服装工艺教学中的应用这两个方面来展开探索和讨论。
1虚拟仿真技术在服装教学中的应用特点
虚拟仿真技术在应用于服装教学过程中，通过配置虚拟的实践环境，调配虚拟的实践器材，有着降低教学资金投入、简化教师描述现象、便于学生直观理解生产流程及掌握专业知识等特点。具体应由如下三个方面来进行考虑和讨论：第一，服装工艺教学最终要为服装市场服务，因此不能单独思考，要同时结合与服装生产企业，以此来确保服装工艺教学时，为达到其教学目的所需要的实用性和实践性。第二，服装工艺的教学不仅要让学生在实践过程中明确和掌握对服装生产过程中出现的问题及其解决方法，更要培养学生的创新意识，所以需要做到将服装工艺教学与服装企业产品的模拟生产有机结合。第三，通过仿真虚拟技术来建立完善且合理的教学体系，让服装工艺教学的过程被扩充和丰富，同时注重学生的思维和独立性，达到因材施教。接下来笔者将具体描述虚拟仿真技术在服装教学中的三个应用特点。
（1）仿真的教学情景。应用虚拟仿真技术，对服装企业的生产场景进行一个虚拟化的演示，并同时建立出仿真的服装生产场景，是学生能够亲眼体验到实践情景的保证。在这种虚拟的实践场景中，学生能感受真实生产中的氛围和环境，并考虑操作步骤和会产生的问题。这种模拟能够激发学生的动手动脑能力，这便是虚拟仿真技术的第一个特点――教学情景仿真性。
（2）形象的教学方式。虚拟仿真技术的第二个特色是具有教学方式形象性。在应用虚拟仿真技术时，会有一个直观而立体的影像展示在学生面前，这个虚拟的影像包含了服装企业的生产技术与生产流程。这种通过眼镜直接接受的信息，比起传统的书面或课件传授，会让服装工艺的教学更利于学生接受，加强学生对服装工艺专业知识技能的理解与掌握。
（3）实用的教学内容。服装工艺学科作为一门技术性和实践性都非常强的学科，对学生应用现代技术的能力要求很高。通过虚拟仿真技术构建的仿真实践平台，能够让学生在虚拟实践中对其过程和处理有实感的体验。这无疑在很大程度上降低了学生和教学者展示实践，进行实践和理解实践的硬件难度。因此，虚拟仿真技术在服装工艺教学中第三个特点便是教学内容使用性。这种特性充分地体现了虚拟仿真技术在服装工艺教学中的重要意义，它不仅提高了服装工艺教学的教学质量与效率，更为社会培养了许多现代化的、高质量的生产技术型人才。
2服装工艺教学中虚拟仿真技术的应用
为了将虚拟仿真技术在服装工艺教学中的上述三个特点发挥出来，需要创设合理的虚拟仿真平台来与之配合。其中，又需要划分成仿真软件平台和仿真硬件平台这两个子平台。
（1）虚拟仿真技术在服装工艺教学软件平台上的应用。仿真软件平台的创建有助于实现服装工艺虚拟仿真教学。它在虚拟仿真教学的直观表现、网络传输、信息交互和数字化表现等方面都起着主导地位。仿真软件平台在协作性上的教学形式和教学情景的虚拟表达以及教学内容的仿真传递都至关重要，没有仿真软件平台的搭建很难讲虚拟仿真技术应用于服装工艺的教学中。而将服装企业现代化生产技术作为主要内容，通过建立仿真模型，并创造一个虚拟的仿真环境来表现给服装工艺教学就是仿真软件平台的本质。它在外部配合仿真操作界面搭建了一个虚拟的仿真实践环境，而在内部则是对生产技术实践模式进行了一段仿真演示。要构建仿真软件平台，首先要对服装工艺虚拟仿真教学系统软件有一个明确的理解，在此之上进行设计与开发。当服装工艺虚拟仿真教学系统软件完成后，还需要根据课程和教学目的来进行一个服装工艺虚拟仿真课件的设计与制作。服装工艺虚拟仿真课件的制作需要将学生的专业实践作为参考依据，最终通过虚拟仿真技术，实现一个虚拟的服装企业生产流程，让学生能够获取一个逼真的生产场景，并且实现生产操作的仿真。使学生能够在服装工艺教学中处于一个虚拟的教学场所中，身历其境地以一位企业服装工作者的身份感受虚拟仿真操作。在虚拟化的工作中完成服装企业的现代化生产，这时学生可以更加清晰地了解实际生产过程，充分掌握生产知识。
（2）虚拟仿真技术在服装工艺教学硬件平台上的应用。当学生对专业技能进行学习研究和实践时，则需要搭建仿真硬件平台来为学生构筑一个工作场所，并且配备相应的工具。换言之，仿真硬件平台是虚拟仿真技术在服装工艺教学中硬件设施的基础。而服装工艺教学应用到虚拟仿真技术时，仿真硬件平台所提供的场所和工具的完善程度，将承载着服装工艺教学的质量与效率。仿真硬件平台的特点有如下两个：第一，对企业的生产环境进行仿真。第二，对企业的实际生产过程进行虚拟表现。构建一个完善的服装工艺虚拟仿真硬件平台，其实践的设置和实训室的布置为重点关注的对象。服装企业现代化生产过程需要的特点，应在设施实践中充分体现出来。无论是器械还是设备的配比，都可根据服装企业生产车间的标准来进行相应的配比和模拟。当然，如果条件允许，在仿真硬件平台中配置一些并没有被现代服装企业所广泛使用的高端先进生产设备也是可以的，这些基础设施能够帮助培养学生在服装工艺上的创新意识。仿真硬件平台的配置应当尽可能与现代服装企业相似，为学生创造仿真度高的生产格局，达到一个虚拟实践需求的实践氛围和环境，并通过这种方式来匹配学生在实际的服装工艺实践时基本的硬件需求。
虚拟仿真技术的作用篇6
［关键词］实验室技术和方法；教学方法；仿生学；计算机通信网络
1虚拟仿真实验教学中心可持续发展的内涵与建设任务
虚拟仿真实验教学中心可持续发展的内涵包含2个方面：（1）具有智能发展性。虚拟仿真实验教学中心建设要根据学科的发展规划以及学科建设的新要求，在当前现有的资源基础上不断加入新的内容、新的知识和新的技术手段［3］。（2）具有可持续发展性。即保证发展的长远性和不间断性，这就要求虚拟仿真实验教学中心要立足学校的高度，打破学科的局限，整合各学科信息化实验教学资源，发挥企业开发实力强、支持服务能力好的优势，以培养学生扎实的综合实验设计能力与创新能力为出发点，创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等教学资源，提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容，降低成本和风险，开展绿色实验教学［4］。具体应做到以下几点：（1）管理平台的建设。虚拟仿真实验教学中心不是单一学科专业的封闭式实验室，而应该是多学科、多学校、多地区的实验教学资源平台，需要一个兼容性强，且具备扩展性和前瞻性的共享管理平台来管理实验教学资源，以实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享。（2）保障持续性运行经费的投入。虚拟仿真实验教学中心的建设与发展需要虚拟仿真实验项目与软件的不断开发、维护与更新，必须要有持续性的经费支持，没有持续性的经费支持，虚拟仿真实验教学中心不可能得到良好持续的发展。（3）建立管理体制与运行机制。完善良好的管理体制和合理的运行机制是虚拟仿真实验教学中心高效运转的前提，多学科、多专业的实验教学资源融合平台需要有好的管理体制与运行机制以确保各项实验教学目标的实现［5］。（4）探索校企共建共管的新模式和新途径，建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。
2虚拟仿真实验教学中心建设的必要性
培养创新型和实用型的“一专多能”高素质检验人才离不开实验教学这一重要环节。医学虚拟仿真实验是针对医学实验的现象及过程，通过仿真、虚拟现实、多媒体等技术及相关设备将操作实践与实验材料、实验仪器、实验内容、实验方法步骤等相互结合构建高度仿真的虚拟实验对象，学生能在高仿真度的虚拟环境中开展实验，达到教学目标所要求的教学效果［6］。而医学检验技术是一门实践性和应用性均很强的学科。临床检验工作者要熟练掌握常用检验仪器的实验原理与操作技能，具备分析问题和解决问题的独立工作能力，这需要经历一个较漫长的过程。长期以来，检验专业的教学常以教师授课、学生听课及进行常规的实验操作和课后看书复习的传统教学模式为主，学生实操能力的培养受到一定实验条件的限制［7］。因此，可依托虚拟临床实验室系统与虚拟实验操作流程，让操作者可以通过计算机虚拟的实验环境，摆脱传统实验的种种限制，让学生“身临其境”地操作虚拟仪器和其他实验器材自主选择实验内容、模拟操作过程，通过对虚拟世界的体验和交互作用加快熟悉检验的相关内容，从而达到教学大纲的教学要求与学习效果。虚拟仿真教学作为实验教学的辅助有段可有效解决过去医学检验教学的难题：（1）为解决医学检验技术高、精、昂贵仪器培训难的困扰提供了条件。医学检验离不开高、精、昂贵的仪器设备（如全自动生化分析仪、高精酶标仪、流式细胞仪等），然而在学生上实操课、见习及各级各类培训过程中不可能拆分仪器和实时亲手操作这些仪器设备，而通过虚拟的仪器设备可很好地解决这一难题，实现对高、精、昂贵的仪器设备的操作，达到医学检验实验机能与培养学生综合实验思维的目的［8］。（2）规范检验技术的标准化操作培训。通过模拟操作检验过程（如细菌接种培养、静脉血标本和骨髓标本的采集等）规范学生的临床检验实验操作，掌握相关技术的标准化操作程序，提高临床实践能力。（3）规避检验技术培训的生物安全问题。在虚拟环境下进行仿真仪器操作与实验项目训练不需要接触真实的设备和疾病标本，避免了受感染、受伤的危险性。（4）节约检验技术培训的实验器械、试剂等耗材成本。在虚拟实验室中学习及操作虚拟实验可反复多次训练，不存在实验器械、耗材与试剂（如昂贵的抗体）的消耗，节省使用、维护成本。（5）解决临床检验中疑难罕见形态学资源短缺问题。在虚拟形态学图片库中可随时搜索并学习到一些在临床工作中少见的细菌（红斑丹毒丝状菌）、病毒（汉坦病毒）、寄生虫（环孢子虫）、白血病细胞及一些罕见的实验现象、结果等，可达到实际实验难以实现的效果，使操作者的学习事半功倍，大大缩短了学生进入临床检验工作的适应期。（6）增加学生对检验技术的学习兴趣和效果。在逼真的软件系统与丰富的数字化资源中自由寻觅，远比枯燥的课本、笨重的仪器、漫长的实验等待更能吸引学生的兴趣，从而提高学习效果。（7）临床检验人员的再教育也可充分利用虚拟仿真实验教学中心。让临床检验人员在工作之余根据自己的兴趣和爱好在逼真的软件系统与丰富的数字化资源中自由学习新知识、新技术、新进展，达到再次提升技能的目的。（8）在课余时间，学生可利用虚拟仿真实验教学中心进行科研设计和预实验。学生进入虚拟场景，根据实验要求自行设计实验并完成实验，这样不仅能锻炼学生的独立构思和设计能力，且能激发学生的科研兴趣，更有利于培养具有创新型和实用型人才。
3制约虚拟仿真实验教学中心可持续发展的问题
从2013年启动部级虚拟仿真实验教学中心的建设工作至今已有数年，全国已有300余家部级虚拟仿真实验教学中心，但在管理机制和运行机制等方面尚不尽完善，存在一些问题：（1）资源利用不高及浪费严重。部分虚拟仿真实验中心利用率不高，加上新技术的快速发展，导致一些资源的折旧率很高。应将每个高校各自不同实验室的资源进行整合以提高利用率［9］。（2）后续投入的经费不足。大部分高校虚拟仿真实验中心建设模式为一次性建设，在建设完成后很少有经费的持续性投入，但虚拟仿真实验中心的建设是一个持续性过程，虚拟仿真教学实验项目的增设、软件的更新均需要后续的扩展与完善，均需要持续性的经费投入。（3）管理机制和运行机制尚不够完善。部分高校虚拟仿真实验教学中心无法发挥多学科的优势，缺乏统一的管理平台，在资源整合方面做得不够细致，从而导致利用率不高［10］。（4）知识产权的保护力度不够。在虚拟仿真实验教学的建设过程中每一个新的虚拟仿真实验教学项目与实验软件的开发均是工作人员智慧与汗水的结晶，应该对其进行知识产权的保护与奖励。但目前大部分高校仅将此当作其工作职责与工作义务看待。对知识产权保护和建设人员的效益激励力度不够，在一定程度上阻碍了虚拟仿真教学中心的可持续性发展［11］。
虚拟仿真技术的作用篇7
关键词机电类专业；虚拟仿真；实验教学中心
中图分类号：G642.423文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）10-0021-04
ConstructionofmechanicalandelectricalVirtualSimulationexperimentteachingCenter//LiJifang，XieHuomu，SUnDaoheng，ZHUoYong，XUYingjie
abstracttotrainstudents’comprehensivedesignandinnovationability，wesharequalityteachingresourcesandimprovetheexperimentaltrainingandteachingsystemforundergraduatesinXiamenUniversity.Relyingontechnologyasvirtualreality，multimedia，HCi，databases，andnetworkcommunication，wepracticallyconstructthemechanicalandelectricalvirtualsimulationexperimentteachingcenter.Basedoncombinationofvirtualandreal（preferringrealonceitisavailable），wefocusonconstructionofvirtualsimulationteachingresources，virtualsimulationplatformandtheteachingteam.
Keywordsmechanicalandelectricalengineering；virtualsimu-lation；experimentalteachingcenter
1引言
在机电类学生实验实训以及综合创新能力培养中，有一些是真实实验不具备或难以完成的教学内容，如机械设备内部结构不易观察；有一些是真实实践训练学生参与程度低、成本高的内容，如机床拆装、复杂模具装配等；还有一些实践训练高危、消耗大、不可逆。同时，实践教学存在实验教学空间有限、设备台套数不足、学生课上实验实训时间受限、教学资源紧张等问题。随着计算机技术和信息技术的发展，结合高等教育信息化建设开展机电类专业实践教学改革，成为克服实践教学环节技术困难的一条重要途径[1]。
虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容。2013年，教育部根据《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》，决定开展部级虚拟仿真实验教学中心建设工作。
厦门大学机电工程训练中心是省级实验教学示范中心，面向全校16个专业对约2000名本科生开设机械技术实践训练和电气技能实践训练的课程，年实验人时数超过10万。另外，省级测控技术及仪器实验教学示范中心承担学院机电类各专业约300名本科生的专业实验课程教学。
随着学校机电类多学科的发展，对虚拟仿真实验教学的要求不断扩大，为了全面培养学生创新精神和提高实践能力，共享优质实验教学资源，进一步完善本科实验教学体系，以及满足可持续发展的需要，学校在机电工程训练中心和测控技术及仪器实验教学中心两个省级示范中心的基础上，整合机电类相关学科专业的虚拟仿真实验教学资源和人力资源，按照部级实验教学示范中心的建设要求，组建“厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心”。中心以建设和共享信息化优质实验教学资源为重点，开发大量虚拟实验项目和教学资源，搭建网络信息化管理平台，逐渐形成校内全部开放、校外预约开放的虚拟仿真实验教学模式，取得较大效益和成果。2013年12月，厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心入选首批100个部级虚拟仿真实验教学中心。
机电类虚拟仿真实验中心的建设工作主要体现在以机电类虚拟仿真资源的建设为核心、以虚拟仿真实验教学平台的建设为支撑以及加强教师队伍建设三个方面。
2以机电类虚拟仿真实验资源建设为核心
虚拟仿真实验教学中心建设理念机电类专业具有实践性强，对学生工程能力培养要求高的专业特点。厦门大学机电类专业虚拟仿真实验教学中心规划建设上以达到教学大纲所要求的教学目的为基本要求，以提高学生创新精神和实践能力为宗旨，以实现真实实验不具备或难以完成的教学功能为建设重点，明确虚拟实验的定位，确立了“虚实结合，注重基础，融入前沿，开放共享”的建设理念。以“虚”来加强理论知识与实践动手操作的联系，以“实”来提高学生解决工程实际问题的能力，注重学生基础性实践技能的培养。建设资源满足反复练习、强化记忆的功能。充分利用本学科教师前沿的研究成果转化成虚拟仿真教学资源，让学生接触到本学科前沿技术，丰富实践教学内容。充分利用网络通信技术开放共享，学生可以24小时随时访问虚拟仿真实验室，满足更多学生在平台下自主学习、探究学习、协作学习的学习需求。
虚拟仿真实验室是传统实验室的延伸和有效补充，它可以弥补传统实验室的不足，可以丰富实践教学的内涵，带动实践教学模式的创新。虚拟仿真还可以辅助理论教学，使之成为理论学习的重要辅助手段。理论教学中抽象的、难以理解的内容可以通过虚拟仿真的形式展现出来，易于学生的学习与掌握。虚拟仿真实验深刻影响教师教学授课方式，带动专业建设与改革；可以激发学生学习兴趣，提高学习质量，增强教学效果[2]。
中心基于多年来虚拟现实技术的研究积累，在建设上充分利用机电类学科专业优势，发挥教师的自主研发能力，并积极利用合作企业的开发能力和支持服务能力建设虚拟仿真实验教学资源。多种形式的资源建设途径为虚拟实验教学提供了可持续发展的思路，校园网宽带技术的支撑为可持续发展提供了物质保证，优秀的教学团队及合作企业为教学资源的建设提供了技术保证，校企合作模式可保证新教学资源的开发和资源的维护更新，并进一步丰富教学内容。
虚拟仿真实验实训教学体系的构建中心在深入研究机电类包含的机械设计及其自动化、测控技术及仪器、电气工程及其自动化以及飞行器动力工程等机电类专业本科生培养计划的基础上，围绕“卓越工程师计划”，瞄准“培养具有创新精神和实践能力的高质量工程应用型人才和选拔科学研究型人才”目标，在充分分析现有真实实验资源的基础上，本着“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则，构建了机电类虚拟仿真实验实训教学体系。
在机电类虚拟仿真实验实训教学环节中，采取阶梯递进式教学方式，在建设中把虚拟仿真实验实训教学内容分为三个实践层次：一是以强化专业基础实训技能为主导的实践层次；二是以强化专业课程实验技能为主导的实践层次；三是以强化学生综合设计和创新能力为主导的实践层次。通过建设和整合，各种形式的虚拟仿真实验教学资源构成了既层次分明、各有侧重，又相互渗透、互相促进的实践教学体系。
图1所示是中心虚拟仿真实验教学资源建设架构图。其中，专业基础实训类实验资源有15项，专业课程实验类实验资源有14项，综合创新实践类实验资源有12项。
第一层次：以强化专业基础实训技能为主导的实践层。该层次的虚拟仿真实验课程设置以机电类相关的基础课程为主，包括电工学、模拟电子技术、数字电子技术、单片机技术与应用、机床数控技术训练、数控切削技术训练、数控铣削技术训练等必修课程的实训。
这一类资源为软件共享资源，不带有实物对象，构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，包括电气技术实践训练、数控技术实践训练、电子技术实践训练以及模具设计与制造4个实训门类共15门课程。这部分资源与机电工程训练中心从资源配置上充分体现了虚拟结合、相互补充的原则，其中一部分课程可补充目前实践训练所缺乏的参与程度低、成本高的部分，如模具拆卸与组装、数控机床机械安装等课程；一部分课程可作为真实实训教学的训前准备课程，这部分课程可减少真实实训的高消耗，如数控切削技术训练、数控铣削技术训练课程。
该层次的建设目的是让学生系统学习机电类专业的基础实验知识，掌握基础实训技能，深化理论知识的学习，培养学生独立思考、团结协作的精神，加强分析问题和解决问题能力的培养，从而达到培养学生专业学习的兴趣。
第二层次：以强化专业课程实验技能为主导的实践层。该层次的实验课程设置以机电类相关的专业课程为主，构建几个实验平台。
1）基于虚拟仪器技术建设的可远程访问虚拟仿真实验平台，属于仪器共享资源，含有信号与系统及传感器原理两门课程资源，共建设了15个实验项目，辅助理论教学，丰富实验内容。
2）工业机器人一体化实训平台，选取国内外主流品牌的典型工业机器人，以真实的工程应用项目为背景，基于真实的工作过程，构建集课程资源包、虚拟仿真软件、实物机器人为一体的“理、虚、实”一体化的教学与实训系统，可完成包括示教编程、离线编程、维护保养、装调维修、综合应用在内的全方位教学与实训任务。
工业自动化技术课程作为电气、自动化、测控专业一门典型的应用型课程，正面临从传统的pLC编程教学，向项目引导、实践型、工程化、开放性方向靠拢，实验室总是存在空间有限、资源有限的问题。中心自主建设大量工业虚拟仿真被控对象，同时积极引进国内外成熟的生产流水线的教学对象，充分重视虚拟实验环境的真实感、可操作性，解决了工业自动化技术实验教学中的瓶颈问题，促使教学方式方法改革，提供全开放学习环境，有效节约教学资源，激发学生学习兴趣。
另外，对机电类专业的一些核心专业课程，充分利用教师的教研成果，转化为虚拟仿真实验项目，丰富了实践教学内容。
该层次的建设目的是让学生系统学习相关专业实验知识，掌握专业实验技能，引导学生自主发现问题、解决问题，培养学生的创新能力、动手能力与团队合作精神。学生还可以综合运用多门课程知识实现完整应用，逐步建立系统的概念。
第三层次：以强化学生综合创新设计能力为主导的实践层。该层次的资源设置主要围绕完成综合性实验，以实验项目驱动的方式，由学生自主设计完成虚拟仿真创新型实验。另外，参加各种层次学生创新设计实践大赛完成科研方法训练。在这一层次的教学中，中心设立独立创新实验室，为创新活动提供指导，提供仪器设备和场所。采用开放的实验室管理方式，实验室全天对学生开放，有专任指导教师给予指导和服务。
该层次的建设目的是让学生在掌握基础实训技能和专业实验技能后，充分利用综合类实验资源，对学生进行创新能力和科研方法训练，培养学生创新设计和系统设计能力，激发学生创新热情和参与创新活动的积极性。
3以虚拟仿真实验教学平台为支撑
虚拟仿真实验教学资源能够为学生提供生动、逼真的实验学习环境，在广泛的学科领域提供更多的虚拟和仿真体验，从而加速和巩固学生学习知识的过程和成果。虚拟仿真实验教学平台应支撑教学资源的开放，包括支持虚拟资源的在线开放、虚拟与真实的结合开放。平台还应具有良好的交互特性，如实验数据的采集、实验过程的指导、实验报告的在线收集与成绩评判等。
厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心目前已有成熟的信息化网络平台，一方面拥有独立的门户网站，能实现中心概况、实时新闻、中心动态、全部课程介绍等信息的；另一方面建设有远程虚拟仿真实验平台，能实现实验实训课程开放、学生选课、远程答疑、作业提交批改等教学管理功能。中心特别配套有专门高性能服务器，以满足信息化平台对性能及稳定性的要求。校园门户网站对校内外公布虚拟仿真实验教学信息，提供虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务。
教学资源集成在远程虚拟仿真实验平台上，通过互联网可开展网上学习、考试、评价和互动交流等活动。平台提供不同的权限。
1）学生通过账号、密码由学生端登录系统，完成学习、阅读公告、自我测试、上传作业、实验实训项目练习、在线提问、讨论等内容。
2）教师可通过账号密码登录教师端，完成公告、授课、报告评判等授课行为。针对不同的学习群体，可以设置不同实验实训项目，组织学习与培训，并可以实时查看学员的学习次数及学习效果；针对总体情况，灵活调整个性化学习方案。平台集学习、实验实训、考试、评价、管理功能于一体，充分利用网络资源开展虚拟实验实训，实现了教学的在线网络化。
3）教务管理人员通过平台实现人员管理、教务管理等功能。
4）教学平台的运行与维护由负责后台管理的技术员完成，包括账号管理、权限设置以及实验模板管理。
虚拟仿真应用于教育是教育技术发展的一个飞跃。它营造了“自主学习”的环境，由传统的“以教促学”的学习方式转变为学生通过自身与信息环境的相互作用，实现自主学习、探究学习、协作学习。学生可通过互联网24小时操作，彻底打破传统实验室时间与空间的限制，在保证教学效果的前提下，极大地节省了成本。
4加强教师队伍建设
中心在建设过程中着力建设成了一支教学、科研、技术人员相结合，核心骨干人员相对稳定，结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进、学术水平高、教学科研能力强、实践经验丰富、勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。中心设置主任1人、副主任2人，并成立了机电类虚拟仿真实验教学中心发展委员会。本中心学科专业教师与信息技术研发人员配置合理，有专业教师36名（专任教师兼职为主），其中教授7人、副教授12人、助理教授17人，负责课程制定和教授；工程技术人员38
名，高级工程师6人，工程师32人，其中实验指导及资源维护25人，网络资源管理团队5人，负责网站建设、信息、课程教务管理；研发团队8人，与合作企业配合，能根据课程需要完成网络课程资源的开发、维护及更新。
中心借助厦门大学现有青年教师人才培养计划的政策优势、平台优势，通过吸取宝贵经验，积极拓宽人才培养渠道，进一步加强虚拟仿真和实验教学方面青年教师人才的培养力度。
5结语
厦门大学机电类虚拟仿真实验教学中心通过虚拟仿真教学资源的建设推广，达到了以下效果。
1）实现了教学资源的大范围共享，可供本校全校学生共享和部分校际共享。
2）丰富了课堂教学内容，利用更形象、直观的教学手段进一步激发了学生的学习热情，引导学生主动参与到实验教学环节，增强了教学效果。
3）丰富了实践教学手段，通过三维虚拟现实的动画演示、手工操作，增强了教学过程的真实性，引导学生能够亲自参与各种实践环节，提高了动手操作能力。
4）实现了高危、高成本、高消耗实践教学环节的现场化。目前开设有核电站运行模拟、精密机床拆卸安装、工业流水线控制等课程，通过虚拟仿真平台使学生有了更好的实践体验机会，增强了教学效果，提升了学生的操作能力。
5）突破了时间与空间的限制。随着学校的快速发展，厦门大学校园面积近9000亩，拥有思明、翔安、漳州三个校区，在校学生4万余人，虚拟实验教学中心的建设为跨校区、跨学科选课提供了可能，学生可全天24小时接入中心远程教学平台进行相关学习活动。
参考文献
虚拟仿真技术的作用篇8
【关键词】虚拟现实适度仿真低成本化
虚拟现实技术(简称vr技术)是基于计算机技术及数据处理技术的沉浸式交互技术，也就是基于计算机技术等现代科技，人为产生的可以综合感知以模拟特定环境的虚拟交互技术。用户可以借助相应的设备以人类自然的方式与虚拟环境对象进行交互影响，从而产生类似真实环境的体验。
一、虚拟现实系统的构成
虚拟现实系统的设计开发须涉及到人工智能、计算机科学、电子学、传感器、计算机图形学、智能控制等多个学科，一般来说完整的虚拟现实系统由以下几部分构成：
1.传感器模块：是用户与虚拟环境的接口，一方面接受用户的操作并将其作用于虚拟环境；另一方面将操作结果以综合形式反馈给用户，使用户形成对虚拟环境的感知。
2.检测模块：用于检测分析由传感器模块接收到的用户操作，并将其转换为系统操作指令传输给控制模块操控虚拟环境。
控制模块：是仿真系统的核心部分，既可以仿真控制虚拟环境以应对用户操作，又可以将虚拟环境的反馈通过反馈模块控制传感器使用户获得仿真体验。
3.反馈模块：接收来自控制模块的处理信息为用户提供实时反馈。
4.建模模块：获得现实世界的三维表示，并由此构成对应的虚拟环境。
二、虚拟现实系统的关键技术及成本构成
虚拟现实系统的关键技术及成本构成主要包括以下几个方面：
1.动态环境建模技术：虚拟环境的建立是虚拟现实技术的核心内容。www.133229.Com动态环境建模技术的目的是获取实际环境的三维数据，并根据应用的需要，利用获取的三维数据建立相应的虚拟环境模型。三维数据的获取可以采用cad技术（有规则的环境），而更多的环境则需要采用非接触式的视觉建模技术，两者的有机结合可以有效地提高数据获取的效率。这里的开发成本主要表现为环境三维模型和贴图带来的系统空间及时间占用，如果不能较好的优化模型和贴图将会严重影响整个系统的视觉效果及运行速度，大量浪费计算机系统资源，甚至导致复杂场景环境无法实现。
2.实时三维图形生成技术：三维图形的生成技术已经较为成熟，其关键是如何实现“实时”生成。为了达到实时的目的，至少要保证图形的刷新率不低于15桢/秒，最好是高于30桢/秒。在不降低图形的质量和复杂度的前提下，如何提高刷新频率将是该技术的研究内容。随着新一代高性能图形处理器三维渲染技术的实用化，经过适当优化模型贴图的虚拟环境实时生成已不再是系统设计的成本瓶颈了—大多数主流图形处理器已可以轻松胜任此项任务，不必再增加额外的开发成本。
3.立体显示和传感器技术：虚拟现实的交互能力依赖于立体显示和传感器技术的发展。现有的传感器技术还远远不能满足系统的需要。例如，数据手套有延迟大、分辨率低、作用范围小、使用不便等缺点；虚拟现实设备的跟踪精度和跟踪范围也有待提高，因此有必要开发新的三维显示技术。由此可见，现有的立体显示和传感器技术还远远不能满足高仿真度虚拟环境的构建要求，并且由于技术的不成熟性还极大的提高了系统开发的成本。据统计系统开发成本的40%以上将消耗在该方面，因此是低成本虚拟现实系统开发必须解决的问题。
3.仿真控制技术：自然环境中的各物体之间是有相互作用的，简单的说就是各种力场的存在特性。几乎所有的运动和交互动作都要涉及到约束力学，这意味着仿真环境及身处其中的用户应该在合理的作用力影响下活动。因此虚拟现实系统需要模拟环境中出现的大量物体的材料及物理力学特性，单从需要仿真的数量及类型上看就会极大地增加系统实际的工作量及成本，更何况虚拟环境中物体之间纷繁复杂的相互影响关系了。事实上针对这些问题现代工程物理学也没有一种简单有效的解决方法，故而要想找到合理简单的数学模型并最终形成算法是虚拟现实技术的重要研究方向。就目前的情况来看仿真度要求越高算法的实现就越困难，系统开发成本就越巨大。
4.系统集成技术：由于虚拟现实中包括大量的感知信息和模型，因此系统的集成技术起着至关重要的作用。集成技术包括信息的同步技术、模型的标定技术、数据转换技术、数据管理模型、识别和合成技术等等。目前的虚拟现实系统开发通常都是单独开发相关的部分，致使系统存在开发难度及工作量巨大、可重复利用率低、通用性差等缺陷，这也是系统开发中成本高昂的重要原因之一。
三、低成本化虚拟现实系统解决方案分析
使虚拟现实系统在工业产品设计生产方面无法大规模应用的高昂开发成本，主要来源于高精度三维环境模拟，高度真实的动力学仿真设计及高度沉浸感的交互式感觉器及三维显示技术等几个方面。综合来看，虚拟现实系统对虚拟环境及虚拟交互的仿真度要求越高则系统的开发成本就越大，因此有必要提出适度仿真的概念，以解决当前高成本阻碍应用的问题，至于完善的问题尽可以在应用扩展的同时，随着技术的发展逐渐解决。
首先，合理的选择虚拟三维环境模型的建模方式和优化方法就可以大大节省对系统资源的消耗，如手工建模方式中的可编辑多边形建模，就可以在环境或物体尺寸精度要求不高的情况下，以少量的多边形网格和极少的代价获得非常精致的视觉效果，而使用有效的优化方法还可以进一步提高网格的效率。同时选择通用化成熟的商品建模工具也可以大大提高建模的效率，使原来用编辑手段实现的效果开发变得简单、快捷，这就大大降低了相应的成本消耗。
其次，在工业产品的大多数虚拟现实应用中，降低对传感器及立体显示的似真度要求也可以在降低成本的前提下保持相对较好的环境沉浸感，比如，技术比较成熟的环幕显示技术，虚拟洞穴显示技术虽然还不是立体显示技术，但其视觉效果已可以满足大多数的沉浸交互应用了，而使用传统的鼠标指点设备代替复杂的数据手套等高技术传感器，虽然对用户的沉浸体验有很大的影响，但依然可以满足大多数的低成本系统的要求，而开发成本却可以极大下降。
虚拟仿真技术的作用篇9
【关键词】虚拟仿真技术；建筑施工；应用从传统角度来看，所谓的系统仿真技术很难对人的感知情况进行模拟，也就是说这种仿真技术很少涉及到对人的感知进行仿真建模。但是伴随着信息技术的蓬勃发展，仿真技术与传感技术渐渐渗入到现实领域，这也导致人们开始对外界环境感知进行建模研究。现如今，虚拟仿真技术越来越成熟，通过虚拟现实技术进行仿真建模，使仿真技术实现了图像化，人们甚至可以通过仿真立体模型有种身临其境的感觉，此外，由于仿真系统与生俱来的三维属性、实时交互等特点，给仿真技术的发展也来了极大的推动作用，这就使得虚拟现实技术在今后社会中更加具有生命力。
1.虚拟仿真技术应用于建筑施工中的意义
近几年来，由于国内经济发展需求以及国民需要，建筑工程的开展如火如荼，我国在针对建筑工设计时，在套用规范的基础上，仍然依据加大设计安全系数的方法来实现对建筑受力与变形的控制，这就导致了建筑工程造价普遍过高的现象。建筑设计作为工程实施的基础条件，对整个建筑工程系统以及周边建筑环境都有着重要的意义和影响，并在总体的规划目标等方面给其他的专业设计提供了正确的引导。考虑到建筑内部结构的复杂性与多变性，因此在研究时不得不在施工工艺方面谨慎考虑，从而涉及到信息化设计的全部内容，在此方面，关于优化方案、现场施工等较为少见，这就间接体现了我国建筑建设在信息化技术上存在的不足。
虚拟仿真技术的出现大大弥补了这一不足，虚拟施工技术具备交互性、高度仿真性等优点，通过它建立的设计数字几何模型与施工，不但能同时满足设计师、业主、施工方等参建单位的需要，对多种施工方案展开模拟、验证、对比和优化，并最终找到一种最优的施工方法，实现低成本、短工期、高质量的效益目的。可见，虚拟仿真技术给建筑工程带来了一定的时代挑战意义，虚拟仿真技术在施工中的应用无疑决定着施工方案的优劣与否，它一方面对建筑工程的施工产生影响，另一方面也决定着工程的设计方案。所以说，应用虚拟现实技术建立建筑工程的三维模型，对施工的各个阶段实施三维可视化的模拟，在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置和相互关系，势必有利于我国建设的技术经济效益，对建筑工程的设计与施工都会有非常好的借鉴与指导意义。
2.虚拟仿真技术在建筑设计中的应用
伴随现代化科学技术的飞速发展，计算机网络技术和新型载体的应用越来越广泛，在这种趋势下，传统的园林设计模式必将被淘汰，新的设计理念也就呼之欲出了。“虚拟仿真”设计概念的提出可以追溯道上世纪80年代，它从理论的角度上对园林布局进行分析，认为所有建筑的地理数据都能在多维的虚拟模型中得到表示，这些表示形式除一般的时空维数之外，色彩、光影、甚至声音等因素也被归纳入额外的“维度”中，用以增强视觉信息效果。经过三十多年的发展，虚拟仿真技术渐趋成熟，比较传统模式下的设计理念，虚拟仿真技术打破了传统思维上建筑的局限性，在系统作业上对设计的表达可以说是较为全面的。
如今，虚拟仿真技术的发展方向极为明确，它通过操作系统的便捷性，图形的设计时间快、质量高、系统处理能力强。这些方面的改进势必对建筑设计中虚拟仿真技术的应用产生影响，也将进一步领导建筑设计方法论和本质革新，建筑设计者在园林设计领域的地位也将重新定论。我们可以试着想象，当建筑设计者在挖掘虚拟仿真技术潜能的时候，他们对建筑的复杂性与微妙性的理解也将日益深刻，这不但有利于虚拟仿真技术的发展，对现代建筑工程的设计创新也会有着莫大帮助。
3.虚拟仿真技术在建筑施工中的应用
计算机在全球范围内的运用，推动了工程仿真模拟技术的迅猛发展，这一阶段，虚拟仿真技术也不断成熟，其优点是可以对施工环境下的复杂环境条件（介质的非均质特性、不连续性和各向异性等因素）进行综合考虑。简单地来说，建筑施工的过程就是把设计图建成实物的过程，虚拟仿真技术在建筑施工中的应用步骤大抵可以分为四个阶段，即工程调研阶段、概念模型抽取阶段、力学模型建立阶段、数值计算以及结果检验阶段。虚拟仿真技术可以将工程结构同环境整合起来并建立理论模型，通过“仿真试验”获取最佳设计方案。
站在传统的角度来看，建筑工程从设计阶段开始，一直到施工执行阶段，由于施工方法的多样性，并且现场情况的可变化性，很难按照设计者的初衷开展作业。而虚拟仿真技术中所建立的仿真系统，无论是施工前后，对工程环境的外景仿真都能做到很好的把握。在建筑工程施工阶段，对于土层规律发生变化而产生沉降时，及时修改施工方案无疑是重要手段之一，在这种土质变化的不确定性因素下，仿真模拟技术远远不能仅靠简单的运算就能解决所面临的问题，它更多地是要进行野外地质调查，到室内试验研究、计算模拟、地质力学模型抽取以及野外验证的全过程，在很大程度上，其准确性与可靠性都决定了工程对地质认识的正确性。
在虚拟仿真系统中，场景中的一切物体，与实体都有着高度的仿真效果。对于建筑物模型，完完全全按照设计图纸进行仔细地建模，并把建筑物旁边环境的场景、道路等也实施建模渲染，与真实场景可谓是如出一辙。虚拟仿真技术作为信息化设计的重要环节，直接左右着信息的来源渠道，可以毫不过分地说，虚拟仿真技术直接影响到建筑信息化设计与施工的实施。它是监督设计施工的法眼，是规避工程风险的有力手段，更是建筑工程建设中不可或缺的内容。其建模内容涵盖了地质与支护的现状观察、位移监测、应力与应变监测、围岩扰动及弹性波测试、支护质量检查等等，至于具体的量测手段、工具和时间，要根据工程现场具体要求而设定。
虚拟仿真技术渗入工程施工中，除了外形三维的仿真之外，声音仿真、动作仿真等“三维外”的技术也有突破，这使得场景的真实感极强，给人的感受尤为逼真。观察者可以从不同的入口进入虚拟仿真系统，在虚拟的建筑模型中边走边看，并从不同的角度实施观察，借助鼠标等媒体工具同虚拟仿真模型实时交互，使漫游场景中所见到的各种实体可以切实地反映现实中的每种状况，它对施工全过程进行模拟，在施工前了解各种构件在实际结构中的相对位置及相互关系，试验多种施工方法，并在一系列的应用实践之下，取得了举世睹目的应用成效。
此外，针对我国建设工程中的一些不安全因素，如基础沉降、塌方、渗水等不利于工程实施的一系列现象，虚拟仿真技术在工程施工上的应用能够很好的解决此类问题，它不但可以通过建模很好地掌握基础和支护结构的工作状态，利用测量数据对设计进行整改，并指导施工作业；还可以预见事故风险，采取一系列的事前措施，给工程的安全施工提供信息，将工程的事故突发率降至最低；在分析处理量测数据后，通过反馈上来的信息，可以很好地保障施工环境的安全与稳定；另外，通过积累相关的工程资料，也可以作为以后相似工程的实施的重点依据。
虚拟仿真技术的作用篇10
【关键词】虚拟现实；体育仿真；应用
虚拟现实技术发展于从上世纪的80年代，主要通过计算机软、硬件与传感设备构成的三维信息虚拟环境。虚拟现实技术的实现主要是利用交互技术、传感技术、以及显示技术等高科技实现的，虚拟现实技术的技术核心一般是计算机、位置跟踪装置、图像采集装置、以及显示装置等相关的设备组成。在具体应用中能够将现实世界的具体环境进行模拟，给用户以真实的体验，体验具体的环境交互。因为虚拟现实技术具有交互性以及沉浸性、构想性的特点，为此，在各个领域中得到了广泛的应用，尤其是高校的体育教学训练中，为了实现体育的快速发展，将其与计算机技术进行结合是当前阶段发展高校体育的重要形式。参与人员通过对外界环境认知的能力，和计算机虚拟环境信息进行交流，以此实现对参与者思维能力的启发。为此，将高校体育与虚拟技术进行结合，是提高学生体育训练水平的重要方法，将学生的体育学习、训练效果实现最佳。但是现阶段高校中的虚拟现实技术在体育仿真的应用中，仍然存在一定的缺陷，为此，文章中针对虚拟现实在体育仿真中的应用，对其应用方法进行了分析。
一、虚拟现实与体育仿真
（一）虚拟现实技术概述
所谓虚拟现实技术主要是依托于计算机技术而来，对现实世界进行模拟的一种实时技术，也可被成为虚拟环境。现实世界一般指代为有真实感的三维立体图案，不仅可以利用虚拟技术实现再现，同时也可以通过构想形成世界。操作人员可以利用不同的感官以及触觉进行交互，进而实现身临其境的感觉，以此也为虚拟现实贡献了全新的交互渠道。一般情况下，虚拟现实技术有比较多的输出形式，以此对不同设备的进行输出，同时可以实施碰撞检查、视点掌控、实时交互等。
（二）体育仿真
当前阶段竞技体育的发展速度逐渐加快，我国也作为一个体育强国培养了越来越多的体育健儿，为了实现体育更加快速的发展，将体育训练与信息技术相结合，是现阶段的必然趋势，以此更快的实现体育仿真。为了实现体育技术的信息科学化，首先需要对体育的相关知识进行研究，其次相关人员要深入的研究体育内在知识。因为体育仿真具有一定的科学性，在具体运用时需要利用计算机的模拟技术，将教师教学的经验、体育训练方向、学生训练的过程进行模拟再现，以此实现体育评价的科学性。现阶段，对体育的仿真系统进行探究，主要可以通过仿真方式、交互仿真的分布以及多媒体仿真等方面进行研究，这一点和对仿真方式以及交互仿真等进行研究的方式存在一定的差异性，在虚拟现实技术的基础上，可以增强体育仿真的交互感与感知性，受虚拟技术发展的影响，体育仿真也会在体育范围内得到十分广泛的运用。
二、虚拟现实技术应用的影响与特征
（一）虚拟现实技术应用的影响
1.避免体育训练时的事故
在体育训练中难免会存在具有很强对抗性的项目，学生在进行训练时很容易会受伤，例如拳击等一些比较激烈的运动项目，学生在训练时会出现事故，为此一些学校也为此减少了该类型项目的设置。为了避免学生在接受对抗性较强体育练习时出现事故，可以在训练时结合虚拟现实技术，将训练过程中容易出现的事故避免，在现实世界的模拟下，学生便可以全力进行练习，不必担心在训练过程中会出现事故。除此之外，虚拟现实技术也可以对学生的体育训练情况进行检测，对学生出现的错误进行及时的纠正，以此提升体育训练的效率。
2.减少来自高难度动作的伤害
现阶段我国的体育技术在飞速的发展，一些对抗性的体育运动其难度指数也在不断增加，学生在训练时便会因为技术难度高而造成伤害。为了减少学生在训练中造成的伤害，可以运用虚拟现实技术，体育动作进行模拟，以此便可以将一些高难度的动作进行很好的规避，减少来自高难度工作的伤害。
3.改善体育训练物质条件
高校在进行体育训练时，因为物质条件的限制，导致学生的运用训练需求不能得到满足，为此，学校在选购其次体育训练器材的同时要考虑资金的问题。所以，一些运动训练项目便会因为资金的问题而被取消，为了解决这一问题，相关人员便可以运用虚拟现实技术，学生可以在此基础上利用虚拟技术进行体育训练，以此获得多样化的感官体验，从根本上解决资金的问题，无需较为庞大的训练场地作为支持。
（二）虚拟现实技术的特征
虚拟现实技术的基础核心是对计算机装备、位置跟踪装备、以及显示、交互装备等的运用，使用户获得丰富的体验。虚拟现实技术中不仅涵盖了视觉系统，同时也包括了听觉系统以及定位系统等，在多功能的系统功能基础上构成了虚拟现实系统。虚拟现实技术本身具有较为丰富的特点，然而其中最具代表性的特征主要包含了以下几点：即多感知性、交互性、构想性以及沉浸性四点。
1.虚拟现实技术的多感知性特征
虚拟现实技术不仅具有计算机技术的视觉感知性，也具备听觉、运动、力觉等众多感知性，尽管计算机虚拟现实技术具有很强大的功能性，然而因为其中存在一些制约因素，特别是来自电子传感方面的限制，决定了当前阶段的虚拟现实技术具备了听觉、力觉、运动等多感知性的特点。
2.虚拟现实技术的沉浸性感知性特征
虚拟现实技术中的沉浸性，也可以被称作临场感知，参与人员可以作为主角以真实的状态存在于虚拟的环境下，让参与人员能够体会到身临其境的真实感觉，并且更加深入的投入到虚拟现实世界中。
3.虚拟现实技术的交互性特征
交互性的特征将传统形式下用户接收信息的基本模式进行了改变，运用交互性可以保证用户结合自身的真实需求，利用专业的技术装备，在虚拟的环境下实现交流与沟通，也可以将该环境下的事物进行改变，更加体现真实与自然的感觉。
4.虚拟现实技术的构想性特征
构想性主要是在扩展功能的基础上实现的，在此基础上可以将用户的想象力进行开发，将人们的认知范围改变，不管是生活中还是在客观想象中，利用虚拟现实技术均可以实现，以此也可以激发人们的想象力。
三、虚拟现实技术具体功能
（一）帮助获取学生三维立体信息
获取学生的三维立体信息是对运动进行分析的重要内容，在分析信息的同时可以将人体在运动时各个关节所呈现的角度以信息的形式体现。获取人体运动信息的需要捕捉学生的体育动作，随后利用力学等对体育动作进行分析。现阶段，在采取运动信息的方式上正在不断的发展，已经由传统的机械式转变为电磁式，然而在三维信息收集上主要还是采用有缘追踪的方法。
（二）仿真运动模型的建立
因为虚拟现实技术是依托于虚拟数字的基础之上，在进行体育虚拟模型建立时主要可以利用以下几点进行体现：即人体关节、骨骼、重心三点。建立仿真运动模型，一般情况下是按照人体关节在运动在所呈现的状态，再利用计算机的虚拟技术，对人体运动的科学方式进行计算，明确各个动作，提升人体模型动作的逼真性，在此基础上建立仿真运动模型。
（三）体育动作虚拟与现实的比对
虚拟现实技术的核心是对体育的虚拟，为此在其中仿真技术十分重要。近年来计算机技术在体育训练中得到了广泛的应用，仿真系统的研究也是相关人员工作的主要课题，由于体育虚拟仿真可以将不同的体育动作进行虚拟模仿，为此，在体育运动员技术方面便具有一定的作用。运用虚拟现实技术可以实现对动作差异的比较，运动员可以通过比对，对自身进行评估。
四、虚拟现实在体育仿真中的应用
（一）虚拟现实应用于跳水运动
1.获取参与运动员三维运动信息
所谓人体三维运动信息即在运动状态下，人体中的各个关节所呈现的坐标角度等等信息，从人体的三维运动开始，对跳水运动员的基础技术动作进行捕捉，进而采用一定的技术进行分析，一般采取三维运动信息的方式主要为有源跟踪的方式，也就是在被跟踪运动员的人体上设置反光标注点。虽然现阶段在运动技术的捕捉上我国在相关技术方面已经取得了进步，然而对于三维信息的获取却依然使用有源跟踪的方法，因为当前阶段跳水等竞技体育需要一定的精确性，对于跳水运动员身上所设置的反光贴在一定程度上会影响其发挥水平，为此，一般情况在运动员在配合上会存在一定的问题，另外，该信息捕捉方式在体育竞技比赛中也不会被广泛的允许。为此，获取精确的信息仍然存在一定的困难。为了解决这一问题，相关人员已经提出了建议，可以在跳水比赛中在现场增设多个摄像设备，在运动员比赛时对其进行全方位的跟踪拍摄，在使用相关的视频解码软件对视频进行处理，进而获取运动员三维仿真数据。
2.跳水运动员动作三维仿真
对于跳水运动的技术创新主要是对运动生命线的体现，但是，对于跳水运动技术的创新，若将人体作为实验对象，则会为其带来一定的风险。为此，对虚拟现实技术进行应用则十分重要。主要的思路可以分为几个步骤：其一，通过相关的方程对人体的运动仿真进行计算，在仿真计算的基础上，利用虚拟现实技术先将该跳水动作进行尝试，将该动作中难度较高、可能会导致运动员出现伤害之处避免；其二，利用神经网络实施平滑计算，使虚拟动作更加具备理论化以及程序化；其三，对跳水运动员的比赛视频进行剪切，利用视频处理软件实现跳水运动员的仿真、虚拟动作进行比对，以此分析运动员动作的不足之处。
（二）虚拟现实应用于蹦床运动
1.建立蹦床数字人体模型
所谓三维数字人体和数字人体的概念存在一定的差异性，在本质上存在一定区别。数字人体进行研究的主体是具有生命体征的人类，研究的环境也主要为多时空的环境，在此基础上对人体进行实时监测，并且运用信息技术进行处理。相反，数字虚拟人体进行研究的对象则是没有生命体征的死人，在研究的过程中，将人体进行切割为切片，以影像的形式进行保存，并且运用电子信息技术将其整合，建设三维立体结构。运用数字化的虚拟技术，可以实现对蹦床虚拟动作的可视化，现阶段在相关的工作上一般是对虚拟可视人的研究，在调研结论方面具有一定的局限性，同时这也是数字人体和数字化虚拟人的差异所在。二者之间也存在一定的联系，对数字化虚拟人体进行研究，主要是希望在运动员在某个时刻动作尺寸的状况，在此基础上便需要数字化的虚拟研究技术。因为人体的系统较为庞大，身体中涵盖了各个细胞，各个细胞在人体中相互作用，而人体和外界的环境也存在一定的冲突，因为这些变化便为数字化的虚拟人体研究带来了一定的限制。在此基础上相关人员也对此提出了相关的建议，即人体模型法，也就是利用基本的骨架、皮肤层以及肌肉层几个部分构成的虚拟人体。
2.蹦床运动员相关数据的获取与专业技术动作设计
为了保证蹦床运动中数据的准确性，其一，需要建立全面、高精度的数据库，为了保证蹦床运动相关数据的准确性，需要对运动员的运动进行数据采集，以此为基础建立数据库，并且在运动员的训练场所内部的各个训练角度增设摄像头，并且采用传统的有源跟踪法，对数据进行采集，同时在蹦床运动员身上各部位设置反光标记位置，在蹦床运动员完成动作的同时，场馆内的摄像头便会对动作进行记录，详细的记录动作的速度以及位置信息，并且将其录入计算机，在此基础上建立蹦床数据库，相关人员运用具体的软件对信息进行处理，以此对蹦床运动规律进行总结。同时，利用所建立的数据库也可以实现对运动员的评价，纠正运动员的动作，将其不断的优化与完善。通过对蹦床动作的捕捉，可以运用虚拟现实技术对其进行比对，以此设计更加完善的蹦床动作，进而实现对蹦床运动的辅助目的。
（三）虚拟现实应用于其他体育运动
以曲棍球运动为例，曲棍球的训练辅助系统主要是运用摄像设备进行动作的捕捉，在所捕捉的影像中实时加点处理，以此计算曲棍球的运动员在完成动作时的角度、速度等，相关人员再将身高、曲棍球技术水平相当的运动员参数进行比对，在此基础上实现曲棍球动作技术的模拟，随后，对运动员的动作进行比较，训练人员及时对有错误的动作进行纠正，以此加强运动员的技能水平。除此之外，也可以利用基准辅助线的形式，对运动员在运动状态下的位置变化进行观察，结合虚拟现实技术建立虚拟仿真的曲棍球训练场景以及比赛的情景，这样运动员便可以实现在虚拟场地中进行练习，对受伤运动员的恢复比较有利，也可以避免因为天气等原因造成的场地造成的练习限制。另外，对于举重运动而言，运动员的力量非常重要，然而因为技术含量也十分重要，所以在进行动作捕捉时则需要对运动员的深蹲、抓举以及挺举等动作的发力节奏以及顺序进行捕捉，再结合虚拟现实技术实现体育仿真。
五、结束语
综上所述，虚拟现实技术在计算机技术的基础上应用于各个领域中，通过软件集成的方式模拟现实世界，基于动态的基础上实现体育仿真的模拟，并且在虚拟环境与现实环境之间实现交互关系。因为虚拟现实技术在体育仿真中得到了广泛的应用，但是在实际的应用中仍然存在不足，为此，文章中针对虚拟现实技术在体育仿真中的应用，从几方面对其应用方式进行了阐述。通过文章中的分析，加强虚拟现实技术的应用水平，以此推动体育领域的不断发展。
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