時間：2024-04-21 14:43:37
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)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(shù)教學(xué)，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)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(fā)展，科技的進步，虛擬仿真技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。本論文通過闡論虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢，從而研究它的價值和市場經(jīng)濟效益，并探析了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)在實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)/平臺；虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)；實訓(xùn)教學(xué)
一、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究
虛擬仿真系統(tǒng)的功能主要體現(xiàn)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(shè)備，進入仿真系統(tǒng)制造的虛擬空間，并且還能夠與虛擬環(huán)境中的人和物體進行實時交互，從而感知和操作虛擬環(huán)境中的各種對象，最終達(dá)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(shù)構(gòu)建起一個逼真的虛擬系統(tǒng)。從它的組成部分和應(yīng)用程序來看，虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)對三維圖形的利用還是十分頻繁的，因此我們應(yīng)當(dāng)對其進行重點研究。虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)在工業(yè)機器人上的應(yīng)用設(shè)計主要是利用三維建模軟件，通過虛擬現(xiàn)實標(biāo)準(zhǔn)語言建立虛擬環(huán)境中的實體模型表現(xiàn)出來，最后通過描述它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，快速、真實地顯示三維虛擬工業(yè)機器人，并為工業(yè)機器人控制系統(tǒng)提供一個研究觀察平臺。本段主要通過對虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的三維建模技術(shù)及軟件研究，來發(fā)現(xiàn)虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點和研究其未來的發(fā)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(xùn)系統(tǒng)在一定程度上提高制作三維動畫的效率和品質(zhì)，調(diào)節(jié)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(shù)字化布料模擬、毛發(fā)渲染、運動匹配技術(shù)相結(jié)合，使得虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)所創(chuàng)造出的畫面更加真實有立體感。
二、虛擬仿真技術(shù)在各領(lǐng)域內(nèi)的作用
隨著科技的發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)在一些高科技等高端領(lǐng)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(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與開發(fā)、手機游戲設(shè)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(shù)的一種，它應(yīng)用的對象是專業(yè)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(xiàn)的比較靈活，易學(xué)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(lián)系性也十分緊密，是虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)中一個比較不錯的系統(tǒng)軟件。MAX軟件它最開始的應(yīng)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(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計、建筑設(shè)計、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域，也就是虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)當(dāng)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(lǐng)域廣泛運用。
三、虛擬仿真技術(shù)為機器智能實驗課帶來的好處
虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用為現(xiàn)代化的社會帶來了許多的方便，讓機器實驗課、項目實訓(xùn)的智能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)實驗教學(xué)越來越豐富化。虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高教學(xué)的質(zhì)量和效率。通過對虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，使得上級和下級、老師和學(xué)生的客戶信息以及實訓(xùn)項目、實訓(xùn)指導(dǎo)、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(xué)生之間就可以通過客戶機對下級或者學(xué)生之間的實訓(xùn)進行遠(yuǎn)程的指導(dǎo)與管理。
隨著時代的發(fā)展，科技的進步，虛擬仿真技術(shù)在在現(xiàn)代職業(yè)技能教學(xué)中的作用也越來越明顯。虛擬仿真技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，將為機器智能實驗課等實訓(xùn)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(yīng)用領(lǐng)域在政府、企業(yè)、學(xué)校等這些需要實訓(xùn)學(xué)習(xí)環(huán)境的地方。
四、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢
作為一項新興的科學(xué)技術(shù)，虛擬仿真技術(shù)還處在一個不斷探索前進與不斷完善的階段當(dāng)中，其發(fā)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(xué)校、教師都已經(jīng)認(rèn)識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)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(shù)正在與教育、培訓(xùn)等領(lǐng)域不斷地相適應(yīng)和匹配。
其次，雖然目前政府、教育部門、學(xué)校、教師都已經(jīng)認(rèn)識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)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(xué)校、教師都認(rèn)識到了虛擬仿真技術(shù)對于職業(yè)教育實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的重要作用和發(fā)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(shù)對計算機及相關(guān)硬件的要求比較高，但是這些方面的發(fā)展不能夠滿足人們對虛擬仿真技術(shù)的需要，虛擬仿真軟件數(shù)據(jù)是一個龐大的數(shù)據(jù)庫，三維立體仿真軟件的應(yīng)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(tǒng)對硬件的要求較高。因此需要對計算機及相關(guān)硬件的發(fā)展有一個更高的要求。最后，教學(xué)類虛擬仿真軟件的質(zhì)量還有待提高、對虛擬仿真技術(shù)的研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)也不統(tǒng)一和對虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用不夠廣泛等等，這些都是需要發(fā)展改善的地方，也是未來虛擬仿真技術(shù)發(fā)展的一個大的趨勢。
五、虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟效益
虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)作為一個高端的科技系統(tǒng)，對政府、企業(yè)、學(xué)校等的發(fā)展，起到了至關(guān)重要的作用，并為其創(chuàng)造了更大的價值。同時虛擬仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，也在打開了市場，擴大了市場份額的同時為市場創(chuàng)造了更多的經(jīng)濟利益。
在市場經(jīng)濟為主導(dǎo)的今天，虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)也為市場經(jīng)濟的發(fā)展做了一定的貢獻，為市場經(jīng)濟的發(fā)展添磚加瓦，在自己發(fā)展得同時也促進了市場經(jīng)濟的發(fā)展。因此，我們應(yīng)當(dāng)不斷地發(fā)展虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)，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(xùn)系統(tǒng)為人們帶來的價值。
總結(jié)
虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)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(yè)、學(xué)校等地方對其的應(yīng)用，也促進了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展。本論文通過闡論虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的虛擬仿真機器人機械臂模型用到的三維建模技術(shù)及軟件（如Maya、Max等）、原理以及虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和發(fā)展趨勢的研究，探討了虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的價值和市場經(jīng)濟價值，同時也為虛擬仿真實訓(xùn)系統(tǒng)的發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]劉仲波 李瑞濤 《擬仿真技術(shù)在城市軌道交通工程實訓(xùn)中的應(yīng)用》 吉林大學(xué)交通學(xué)院、吉林交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2012年第12期
關(guān)鍵詞：藥學(xué)實驗教學(xué)；虛擬仿真技術(shù)；應(yīng)用分析
0引言
實驗作為理科教學(xué)中的一個重要組成部分，對于提高教學(xué)質(zhì)量有著重要的作用。所謂的虛擬仿真技術(shù)就是在教學(xué)中借多媒體、數(shù)據(jù)庫以及網(wǎng)絡(luò)通訊等多種技術(shù)手段，構(gòu)建一個逼真可視化的虛擬現(xiàn)實環(huán)境，進而開展實驗操作，達(dá)到教學(xué)的效果。故此，在藥學(xué)實驗教學(xué)中，借助虛擬仿真技術(shù)進而提高實驗教學(xué)的質(zhì)量和效率[1]。
1虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢
1.1安全。
在實驗教學(xué)中借助虛擬仿真技術(shù)，可以提高實驗教學(xué)的安全性。在理工科的實驗中，尤其是物理和化學(xué)實驗，在實驗的過程中會經(jīng)常使用到一些化學(xué)物品和一些重量性的用具，在實驗時如果不注重安全實驗，進而影響實驗教學(xué)的安全。故此，借助虛擬仿真技術(shù)，可以提高藥物實驗教學(xué)的安全。
1.2效果。
在實驗教學(xué)中采用虛擬仿真技術(shù)會使教學(xué)內(nèi)容更加直觀，學(xué)習(xí)興趣更加濃厚。在實驗教學(xué)中，借助虛擬仿真技術(shù)可以讓學(xué)號是呢過對于一些較為復(fù)雜的設(shè)備結(jié)構(gòu)進行仔細(xì)觀察以及剖析，進而讓學(xué)生把握復(fù)雜零部件內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，進而使教學(xué)內(nèi)容更加直觀，同時借助虛擬仿真技術(shù)，將仿真模型裝配和實體拆裝相結(jié)合，可以提高學(xué)生對實驗的興趣和積極性，進而提高實驗效果。
2虛擬仿真技術(shù)在藥學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用分析
2.1實驗操作技能的訓(xùn)練和培養(yǎng)。
在藥學(xué)的實驗教學(xué)中，首先要對學(xué)生進行實驗操作技能的訓(xùn)練，并對學(xué)生進行培養(yǎng)。由于虛擬仿真技術(shù)是最近在教學(xué)中應(yīng)用，而操作也存在一定的困難，如果僅僅依靠教師對學(xué)生進行示范操作辦法，并不能讓學(xué)生掌握其操作技術(shù)。故此，在藥學(xué)實驗中運用虛擬仿真技術(shù)，要首先要讓學(xué)生進行實時的操作，讓學(xué)生借助對試驗項目進行反復(fù)操作訓(xùn)練，進而節(jié)約實驗的原料，進而掌握實驗操作技能。同時，要對學(xué)生進行實驗?zāi)芰Φ耐卣埂９蚀耍瑢W(xué)生通過虛擬仿真操作訓(xùn)練。培養(yǎng)學(xué)生對大型分析儀器的結(jié)構(gòu)、原理等有更深入的認(rèn)知理解，提高操作儀器設(shè)備的能力。
2.2仿真訓(xùn)練。
在藥學(xué)實驗教學(xué)中，仿真的訓(xùn)練也是其中的重要內(nèi)容。在藥學(xué)實驗教學(xué)中，虛擬仿真技術(shù)的訓(xùn)練可以提高學(xué)生的實驗效果。在藥學(xué)實驗教學(xué)中，采用計算機虛擬仿真技術(shù)，包括了GMP標(biāo)準(zhǔn)下的藥物顆粒制劑生產(chǎn)、片劑生產(chǎn)、膠囊劑生產(chǎn)、水針劑生產(chǎn)以及衛(wèi)生水系統(tǒng)、空調(diào)空壓設(shè)備等，進而具有操作能力高、操作便捷以及形象生動等優(yōu)勢，且對許多復(fù)雜設(shè)備、間歇性生產(chǎn)控制、GMP質(zhì)量管理等進行了三維立體的場景仿真，具備一定的智能化反應(yīng)能力，同時學(xué)生在藥學(xué)實驗中使用虛擬仿真技術(shù)進行實驗，可以讓學(xué)生熟練的練掌握藥物制備GMP認(rèn)證要求及生產(chǎn)操作訓(xùn)練，保證學(xué)生在生產(chǎn)實習(xí)時能快速適應(yīng)、掌握藥物制備的能力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力。故此，仿真訓(xùn)練在學(xué)生進入實習(xí)企業(yè)有著重要的影響[2]。
2.3創(chuàng)新設(shè)計能力以及評價。
在藥學(xué)的實驗教學(xué)中，要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計能力，且進行實驗自測和考核評價。在藥學(xué)實驗的教學(xué)中，學(xué)生借助虛擬仿真技術(shù)，讓學(xué)生用計算機模擬的手段設(shè)計出和篩選出具有潛在結(jié)合功能的藥物利用實驗驗證的方式，進而選擇候選藥物，同時，中心建設(shè)的藥物分子虛擬篩選模塊轉(zhuǎn)化成供學(xué)生操作實訓(xùn)的虛擬仿真平臺。實現(xiàn)真實實驗難以開展的藥物篩選的操作實訓(xùn)，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力，之后可以對試驗的模塊進行仿真考試，利用虛擬仿真技術(shù)進行自我測試和考核評價，根據(jù)系統(tǒng)給出的評價進行修改實驗數(shù)據(jù)。故此，在藥學(xué)實驗教學(xué)中，要創(chuàng)新學(xué)生的設(shè)計能力，借助虛擬仿真技術(shù)對其實驗?zāi)K進行測評，進而提高藥學(xué)實驗教學(xué)的質(zhì)量[3]。
3結(jié)論
總而言之，隨著科學(xué)技術(shù)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，其科學(xué)技術(shù)以及大數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)滲透到社會的各個方面，學(xué)校教學(xué)也不例外。故此，在一些實驗教學(xué)中，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，其實驗手段也在不斷的發(fā)生變化。故此，在藥學(xué)實驗教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，借助虛擬仿真技術(shù)的安全、節(jié)約、直觀以及吸引學(xué)生興趣和注意力等優(yōu)勢，打破原有的實驗教學(xué)模式，進而提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力，進而在教學(xué)中發(fā)揮著重要作用。
參考文獻
[1]陳章寶,肖國君,鄧君,等.虛擬仿真技術(shù)在藥學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究[J].中國教育信息化,2015(10):86-87.
目前，我國很多高校大學(xué)生畢業(yè)后都很難找到工作，根本原因不是人才過剩，是供需失衡造成的。畢業(yè)生無法滿足市場對人才的需求，這是由于高校對人才的培養(yǎng)已經(jīng)無法跟上時展的腳步。面對這一現(xiàn)狀，我國教育部調(diào)整了教育策略，提出要加快現(xiàn)代化教育體系的建立，加強普通高校向?qū)嵱眯愿咝５霓D(zhuǎn)變。要想使學(xué)生成為技術(shù)型人才，實踐教學(xué)是不可或缺的重要環(huán)節(jié)。地方院校，特別是民辦高等院校，通過對我國傳統(tǒng)教育的反思和教育新模式的不斷摸索，逐步形成了注重學(xué)生創(chuàng)新能力和應(yīng)用能力的實踐教學(xué)模式。文章根據(jù)我國地方高校的市場營銷專業(yè)教學(xué)實踐中存在的各種問題進行逐一分析，并提出將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到市場營銷教學(xué)中的策略。
1虛擬仿真技術(shù)
虛擬仿真（Virtual Reality）又被稱之為“模擬技術(shù)”，通過虛擬系統(tǒng)模仿真實系統(tǒng)的一項技術(shù)，也就是說，虛擬仿真技術(shù)可以通過計算機等媒介感受虛擬世界。隨著科學(xué)技術(shù)的日益成熟，人們逐漸意識到虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用價值，虛擬仿真實訓(xùn)就是在科學(xué)研究和實踐創(chuàng)新中采用分布式信息通信技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)作的一種電子實訓(xùn)平臺，在實際教學(xué)中，通過多媒體輔助器材，使用仿真軟件，建立真實的教學(xué)平臺。通過虛擬仿真軟件模擬真實操作，不僅能夠有效提高教研工作效率，還能提高教學(xué)效率。目前，我國大部分高校根據(jù)自身教學(xué)需求，建立虛擬仿真訓(xùn)練室，通過情景教學(xué)、人機互動等虛擬體驗，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而使教學(xué)質(zhì)量得以提升。
2虛擬仿真技術(shù)在市場營銷實訓(xùn)中的有效性
21有助于理論和實踐的結(jié)合
在市場營銷實際訓(xùn)練中，使用虛擬仿真技術(shù)，具有很強的實踐應(yīng)用價值，學(xué)生可以在自由、逼真、專業(yè)的環(huán)境下感受教學(xué)氛圍，從而更加形象、直觀地理解市場營銷理論知識，通過對抽象理論知識的加深理解，能夠更好地將所學(xué)知識運用到實際操作中，這樣能夠使自己的專業(yè)技能得到有效增強。
22有助于學(xué)生參與市場營銷的全過程
將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到市場營銷實際練習(xí)中，可以?學(xué)生充分體驗市場營銷的全過程，包括產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)品改革、市場調(diào)研、數(shù)據(jù)分析、市場測試、產(chǎn)品定價、促銷策略、廣告投入、售后服務(wù)、資金管理、市場推廣等各個流程。虛擬仿真技術(shù)可以將市場營銷中的營銷方式顯現(xiàn)出來，讓學(xué)生在參與演練過程中體會到銷售本質(zhì)。教師在使用虛擬仿真技術(shù)過程中，應(yīng)鼓勵學(xué)生多次嘗試，讓學(xué)生根據(jù)自身情況，有針對性地練習(xí)自己的薄弱環(huán)節(jié)，這樣可以幫助學(xué)生從錯誤的思維模式中解放出來，從而找到最合理的解決方針。
23有助于節(jié)省實訓(xùn)的時間和成本
在市場營銷虛擬案例中巧妙設(shè)置現(xiàn)實操作技術(shù)，可以打破時間與空間對實際訓(xùn)練的限制，從而將一個企業(yè)需要長時間總結(jié)的經(jīng)驗在短時間內(nèi)呈現(xiàn)在學(xué)生面前。相較于傳統(tǒng)的實際情境教學(xué)而言，在虛擬環(huán)境下，學(xué)生的訓(xùn)練空間得到有效提高，而且訓(xùn)練時間變得更加自由，學(xué)生根據(jù)自己的時間安排進行實際演練。并且，在虛擬仿真軟件中，教師可以安排多名學(xué)生同時操作，或是安排學(xué)生單獨多次操作，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)變得更加自由主動。通過虛擬練習(xí)，可以有效完成對市場營銷技術(shù)型人才的培養(yǎng)。
24有助于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性
相比于傳統(tǒng)的教學(xué)方式而言，通過虛擬仿真技術(shù)進行實際演練所獲得的優(yōu)勢是前所未有的。在市場營銷實際活動演練中，參加實際訓(xùn)練的學(xué)生可以通過虛擬任務(wù)，同時參與市場競爭，并探索能否與其他業(yè)務(wù)互相合作的可能性，從而形成新的競爭與合作關(guān)系。很多新鮮元素通過與市場營銷相結(jié)合的方式，變得更加智能，交互性也更加突出，從而營造出一種更為人性化的學(xué)習(xí)氛圍，讓學(xué)生能夠在更自由、更開放的氛圍中實際演練市場營銷環(huán)節(jié)。
3虛擬仿真技術(shù)在市場營銷實訓(xùn)中的應(yīng)用策略
31虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)課件的開發(fā)
在市場營銷虛擬仿真實訓(xùn)課程開發(fā)過程中應(yīng)遵循課程整體協(xié)同原則，實訓(xùn)課程體系建設(shè)要與目前課程教學(xué)內(nèi)容相互結(jié)合，課程之間形成關(guān)聯(lián)，倡導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容多維化、教學(xué)方式多樣化、教學(xué)主體多元化，使學(xué)生的理論知識、實踐技能以及素質(zhì)培養(yǎng)等多方面協(xié)調(diào)發(fā)展，實現(xiàn)綜合型、設(shè)計型、體驗型課程開發(fā)的整體建設(shè)格局。
32虛擬仿真實訓(xùn)師資隊伍的培養(yǎng)
市場營銷虛擬仿真實訓(xùn)旨在讓學(xué)生真實體驗企業(yè)市場營銷的環(huán)境，教師作用的發(fā)揮對實訓(xùn)的順利開展至關(guān)重要。因此必須整合現(xiàn)有師資，構(gòu)建一支獨立的、相對穩(wěn)定的實訓(xùn)師資隊伍，保證實訓(xùn)教學(xué)工作的運行，同時要求教師團隊成員中的教師不僅要具備豐富的教學(xué)經(jīng)驗，同時也要具有豐富的實踐經(jīng)驗。
33虛擬仿真實訓(xùn)教育教學(xué)理念的創(chuàng)新
市場營銷的實際訓(xùn)練教學(xué)觀念應(yīng)注重建立“以學(xué)為本，教師輔助”教學(xué)理念，將學(xué)生設(shè)置為“職業(yè)人”，讓學(xué)生占據(jù)教學(xué)主導(dǎo)地位，教師通過市場規(guī)則、經(jīng)營理念引導(dǎo)學(xué)生逐步參與到實際訓(xùn)練中來，并讓學(xué)生學(xué)會承擔(dān)崗位相應(yīng)的風(fēng)險與責(zé)任。在不同的實際訓(xùn)練環(huán)節(jié)，教學(xué)理念可以按照模擬崗位的不同做出相應(yīng)調(diào)整，使角色定位變得更加具有多樣性。在實際演練過程中，教師作為仿真訓(xùn)練的引導(dǎo)者，應(yīng)重點提高學(xué)生的演練積極性，努力激起學(xué)生的參與熱情。在實際訓(xùn)練的示范環(huán)節(jié)中，教師具有一定的權(quán)威性，目的是為了讓學(xué)生的業(yè)務(wù)操作變得更加規(guī)范。在實際演練中，教師是監(jiān)督者而不是指揮者，應(yīng)倡導(dǎo)學(xué)生在“學(xué)中做、做中學(xué)”，引導(dǎo)學(xué)生主動解決遇到的問題，從而形成學(xué)習(xí)理念。在考評階段，老師是發(fā)現(xiàn)者而不是評判者，倡導(dǎo)考評指標(biāo)的多元化，積極發(fā)現(xiàn)和激發(fā)學(xué)生潛能，啟發(fā)學(xué)生個性化成長。
34虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計
【關(guān)鍵詞】虛擬；仿真
一、改革意義
仿真技術(shù)是繼數(shù)學(xué)推理與科學(xué)試驗之后認(rèn)識世界自然規(guī)律的第三類基礎(chǔ)方法。虛擬仿真教學(xué)是指利用實物和計算機軟件共同模擬出真實的情境，讓學(xué)生在模擬的情境下進行探究和學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方法生動形象，很接近現(xiàn)實工作場景，有利于提高學(xué)生興趣，使學(xué)生在短時間內(nèi)進入相應(yīng)情境，真實的體驗在現(xiàn)實生活中進行操作的感覺，以達(dá)到更快掌握操作技能的目的，而且這種教學(xué)方法可以利用計算機軟件的優(yōu)勢創(chuàng)造出靈活多樣的工作場景，使學(xué)生掌握更多的操作技能。
機電類課程的教學(xué)，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，理論課與實驗課是分離的，這就導(dǎo)致技能訓(xùn)練得不到及時的理論指導(dǎo)，而理論課也沒有結(jié)合生產(chǎn)、生活實際，這樣導(dǎo)致了學(xué)生的技能掌握不到位。隨著教學(xué)改革的發(fā)展，出現(xiàn)了“項目教學(xué)”、“教、學(xué)、做”一體化等新型的教學(xué)模式，但在這些新的教學(xué)模式下采用的技能訓(xùn)練通常有兩種：第一種是僅限于實驗箱提供的幾個固定實驗，學(xué)生只需按圖接好線、按實驗指導(dǎo)書輸入程序就可完成實驗，學(xué)生動手機會少，不能真正地參與到學(xué)習(xí)活動中；第二種是通過制作一些實際的實驗電路板或?qū)嵨铮缓笤谏厦孢M行安裝、試驗和調(diào)試，大大提高了學(xué)生的動手能力，但是實際操作時要受到設(shè)備數(shù)量、品種等方面的限制，而且耗時大，占用課時太多，耗材的消耗量也很大，成本高。
虛擬仿真教學(xué)則以其高效率、低成本、內(nèi)容豐富、性能有效和安全等優(yōu)勢得到越來越多的應(yīng)用和推廣。因此應(yīng)該將“項目教學(xué)”、“教、學(xué)、做”一體化和虛擬仿真教學(xué)的方法結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，得到更好的教學(xué)效果。虛擬仿真教學(xué)很容易與其他先進的教學(xué)方法相結(jié)合，因此在機電類課程的教學(xué)中，將虛擬仿真教學(xué)與其他教學(xué)方法相結(jié)合有助于提高課程教學(xué)效果，而且成本低、效率高，使學(xué)生可以不受場地與設(shè)備的限制，掌握更多的技能，在機電類課程的教學(xué)中具有重要的意義。
二、具體改革的方法思路
本研究將在深度分析學(xué)生學(xué)習(xí)特點和企業(yè)真正需求的基礎(chǔ)上，在建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和混合式學(xué)習(xí)理論的指導(dǎo)下，按照獨立本科教育工學(xué)結(jié)合課程改革的基本要求，結(jié)合虛擬仿真教學(xué)設(shè)計的基本原則，借鑒信息化和項目教學(xué)設(shè)計方法，探索基于典型項目和工作任務(wù)的虛擬仿真教學(xué)模式，實現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)設(shè)計。
該模式由“項目導(dǎo)入”、“制定計劃”、“實施計劃”和“成果展示與評價”四個環(huán)節(jié)組成，其中虛擬仿真教學(xué)貫穿了該模式的所有環(huán)節(jié)。下面簡單介紹該模式的具體實施方案：
（1）在“項目導(dǎo)入”環(huán)節(jié)，任課教師的活動包括三個內(nèi)容：
① 借助虛擬實驗平臺，導(dǎo)入項目任務(wù)及目標(biāo)、展示項目結(jié)果，讓學(xué)生對項目有一個直觀的認(rèn)識，然后再布置具體的學(xué)習(xí)任務(wù)；
② 利用虛擬實驗環(huán)境，讓學(xué)生明確自己應(yīng)當(dāng)完成的具體任務(wù)和完成任務(wù)后可以得到哪些知識以及達(dá)到什么樣的水平；
③ 在充分考慮學(xué)生的現(xiàn)有知識和能力水平的基礎(chǔ)上，按照適合協(xié)作學(xué)習(xí)的分組辦法對學(xué)生進行分組，安排具體的完成時間和成果的評價方式等。
（2）在“制定計劃”環(huán)節(jié)，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)、小組協(xié)作學(xué)習(xí)等方式，對該項目的
任務(wù)目標(biāo)進行分析，確定任務(wù)所涉及的各種要素，充分應(yīng)用已掌握的前序知識，基于虛擬仿真實驗平臺進行決策，確定任務(wù)的實施步驟，為任務(wù)的實施做好充分的準(zhǔn)備。
（3）在“實施計劃”環(huán)節(jié)，學(xué)生在虛擬仿真實驗平臺上按照已制定好的計劃逐步完
成項目任務(wù)。教師借助虛擬仿真實驗平臺對學(xué)生進行指導(dǎo)，實現(xiàn)教師和學(xué)生以及學(xué)生之間的交流。學(xué)生通過應(yīng)用已學(xué)習(xí)的知識完成工作任務(wù)，進行知識的建構(gòu)，形成職業(yè)崗位能力。
（4）在“展示與評價”環(huán)節(jié)，學(xué)生在虛擬仿真實驗平臺上展示自己的項目成果，然
后接受他人的評價和教師的反饋。同時，學(xué)生在匯報和聽取同學(xué)匯報的過程中，通過對比自己與其他同學(xué)的成果，查找不足，反思其成敗。
三、預(yù)期效果
將虛擬仿真教學(xué)與項目教學(xué)更加緊密的結(jié)合起來，更好的實現(xiàn)了“教、學(xué)、做”一體化，并且在顯著改善教學(xué)條件、提高教學(xué)效果的同時減少了設(shè)備消耗，尤其是耗材的使用量，節(jié)省了教學(xué)經(jīng)費的開支，而且克服了時間與空間上的限制，使學(xué)生更好地利用課余時間進行學(xué)習(xí)與實踐，進一步提高了學(xué)風(fēng)建設(shè)。
參考文獻：
[1] 姜學(xué)智，李忠華. 國內(nèi)外虛擬現(xiàn)實技術(shù)的研究現(xiàn)狀.遼寧工程大學(xué)技術(shù)學(xué)報.2004，23（2）：238-240.
關(guān)鍵詞 虛擬仿真 大學(xué)物理實驗 教學(xué)改革
中圖分類號：TP391.9 文獻標(biāo)識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdkz.2017.01.055
Influence of Virtual Simulation Technology on the Teaching of
College Physics Experiment
GUO Xiaochun
（National Police University of China， Shenyang， Liaoning110854）
Abstract The college physics experiment course is a basic course for students of science and engineering ins universities， which is also a necessary link in the cultivation of students' practical ability and innovative ability. With the advancement of information technology education reform， virtual simulation technology and the traditional university physics experiment teaching mode integrate with each other to construct a new model of three-dimensional teaching， which will have a significant effect on teaching， as well as a profound influence on the college physics experiment teaching reform.
Keywords virtual simulation； college physics experiment； teaching reform
0 引言
大W物理實驗課一般在一、二年級學(xué)生中開設(shè)，著力培養(yǎng)學(xué)生的理論分析能力、動手實踐能力和創(chuàng)新能力，是學(xué)生系統(tǒng)接受實驗方法和實驗技能訓(xùn)練的開端，為學(xué)生之后的專業(yè)實驗課打基礎(chǔ)，因此作用和地位極其重要。然而在實驗教學(xué)過程中，由于教學(xué)條件和一些客觀原因的限制，實驗教學(xué)效果并不理想，致使傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)方式的弊端逐漸突顯。教育信息化是高等學(xué)校促進教學(xué)改革和提升教學(xué)質(zhì)量的重要舉措，虛擬仿真技術(shù)為代表的教育信息化手段迅速發(fā)展，為大學(xué)物理實驗教學(xué)開辟了一條新的路徑。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于物理實驗教學(xué)，必將極大地改善教學(xué)效果、提高教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效率。①
1 傳統(tǒng)物理實驗教學(xué)的現(xiàn)狀及困難
1.1 實驗教學(xué)模式單一
傳統(tǒng)的物理實驗教學(xué)方式，學(xué)生完成一個實驗題目的學(xué)習(xí)任務(wù)都要經(jīng)歷實驗預(yù)習(xí)、課上操作、數(shù)據(jù)處理、撰寫報告這一流程。課前，教師要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)并撰寫預(yù)習(xí)報告。實驗預(yù)習(xí)是整個實驗環(huán)節(jié)的起點，也是重中之重。然而實際中，在課前預(yù)習(xí)時沒有實驗儀器作為參照，面對教材中抽象、枯燥的原理講述，大部分學(xué)生出現(xiàn)了畏難情緒，直接體現(xiàn)就是實驗預(yù)習(xí)敷衍了事，在預(yù)習(xí)報告中機械性地照搬照抄教材，充當(dāng)“復(fù)印機”的角色，并沒有去深刻地了解、探究實驗的原理和過程，導(dǎo)致在實驗的一開始就留有隱患。課上，教師講解和演示實驗的操作，學(xué)生只是復(fù)制教師的操作過程完成實驗任務(wù)。這種傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式，使學(xué)生處于被動的地位，即使完成了實驗也是不知其所以然，更別提對實驗更深層次的思考、探索和創(chuàng)新了。課后，處理數(shù)據(jù)和撰寫實驗報告，學(xué)生更是敷衍了事，甚至相互抄襲，其數(shù)據(jù)處理的計算過程和結(jié)果經(jīng)不起實踐的檢驗。
1.2 學(xué)生消極對待物理實驗
在教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對于基礎(chǔ)課程的重視程度明顯低于專業(yè)課程。一堂完整的實驗課通常是3個學(xué)時，在這短暫的3個學(xué)時中，教師要講解實驗的操作并演示，學(xué)生要熟悉儀器和完成實驗操作，學(xué)生很難再有時間去分析和獨立思考，更談不上去設(shè)計實驗，這無疑使教學(xué)效果大打折扣。不少學(xué)生在實驗課上就是走一個過場，實驗課上并不認(rèn)真聽講，實驗中胡亂操作，得到的實驗結(jié)論與理論值相差較大，甚至造成儀器損壞。在實際的教學(xué)中，我們也探索選擇每個班級較為優(yōu)秀的學(xué)生來充當(dāng)教師的角色，先給這部分學(xué)生詳細(xì)講解實驗的原理和操作，再由他們用課余時間給班級的其他學(xué)生講解，學(xué)生之間相互交流溝通較為便利，這樣的教學(xué)模式也取得了一定的效果，但是由于學(xué)生相互講解時沒有實驗儀器作為參照，同樣也很難調(diào)動學(xué)生們的積極性。
1.3 實驗成績評定難以把握
傳統(tǒng)的實驗教學(xué)，教師評定成績的時候通常依照學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)、實驗操作、數(shù)據(jù)處理的綜合情況來考量，每部分各占一定的分值。但是在實際的執(zhí)行過程中，由于學(xué)生人數(shù)多、師資力量有限、教師教學(xué)任務(wù)繁重等諸多原因，教師對學(xué)生實驗成績的判定主要憑借實驗報告和學(xué)生表現(xiàn)，主觀性強，并不能客觀充分地反映出不同學(xué)生實驗?zāi)芰Φ牟町悺＂?/p>
1.4 理論滯后實驗
大學(xué)物理實驗課與大學(xué)物理課程同步開設(shè)，但是上課時間受到實驗室場地、實驗儀器、實驗教師安排、學(xué)生安排等多種因素的影響，時常會導(dǎo)致實驗所涉及的理論知識學(xué)生在課前并未接觸，而實驗教師又不能利用有限的實驗課時去深入講解理論支撐。③
1.5 教學(xué)狀態(tài)封閉
目前，部分學(xué)校的實驗課都是由學(xué)校教務(wù)部門按照教學(xué)計劃統(tǒng)一安排，受實驗人員有限，實驗儀器需要前期準(zhǔn)備和后期維護等因素的影響，學(xué)生很難在課前預(yù)習(xí)實驗和課程結(jié)束后進入實驗室自主學(xué)習(xí)。
2 大學(xué)物理虛擬仿真實驗的優(yōu)勢與不足
虛擬現(xiàn)實技術(shù)（Virtual Reality technology）④⑤是運用計算機仿真技術(shù)，在使用者眼前營造一個虛擬環(huán)境，并且可以真實反映操作對象的變化。
2.1 虛擬仿真實驗教學(xué)是教育信息化的新模式
虛擬仿真實驗教學(xué)，是信息時代高等教育變革的必然產(chǎn)物，為學(xué)生開展探究性學(xué)習(xí)、進行創(chuàng)新實踐訓(xùn)練提供了先進手段和優(yōu)質(zhì)平臺。⑥
物理虛擬仿真實驗并不復(fù)雜，也不高深。就是把現(xiàn)有的實驗原理、過程及相關(guān)儀器設(shè)備性能進行整合，形成文字、圖像、音像資料掛在網(wǎng)上，供學(xué)生預(yù)習(xí)、學(xué)習(xí)、復(fù)習(xí)，使他們對實驗總體情況有個客觀把握。或?qū)δ硞€具體細(xì)節(jié)（包括具體操作步驟、現(xiàn)象）進行學(xué)習(xí)、理解，為實際操作打下一個良好基礎(chǔ)。虛擬仿真實驗可實現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)教學(xué)，⑦學(xué)生在任何一臺計算機上通過互聯(lián)網(wǎng)便可訪問安裝在學(xué)校服務(wù)器上的擬仿真實驗系統(tǒng)，完成虛擬實驗操作過程，不受時間和空間的影響。
2.2 虛擬仿真技術(shù)有助于轉(zhuǎn)變單一的實驗教學(xué)模式
將虛擬仿真技術(shù)與傳統(tǒng)實驗教學(xué)方式相融合，有利于轉(zhuǎn)變現(xiàn)有的以教師為主導(dǎo)的單一實驗教學(xué)模式。學(xué)生親自動手用真實的儀器完成實驗，是物理實驗教學(xué)不可或缺的一個流程。然而，虛擬仿真實驗在學(xué)生的實驗預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)大有作為。高校校園網(wǎng)的全覆蓋已成為普遍現(xiàn)象，開放式的預(yù)習(xí)環(huán)境可以使學(xué)生在任何地方通過計算機在沒有教師指導(dǎo)的情況下完成實驗的虛擬仿真預(yù)習(xí)，完全不受時間和實驗室開放的限制。實驗的操作是計算機虛擬完成的，因此實驗操作具有較強的重復(fù)性，無需考慮實驗的消耗，也不會出現(xiàn)操作錯誤所導(dǎo)致的儀器損壞，同時減輕了實驗教師批改預(yù)習(xí)報告的繁重工作量。虛擬仿真實驗系統(tǒng)，能夠讓學(xué)生在課前對整個實驗有一個全面充分的了解，能夠豐富教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段，有助于提高課堂教學(xué)質(zhì)量和效率，同時更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。
2.3 虛擬仿真實驗有助于客觀評定學(xué)生的實驗?zāi)芰?/p>
虛擬仿真實驗系統(tǒng)以互聯(lián)網(wǎng)為平臺，通過計算機輔助將儀器設(shè)備、實驗內(nèi)容、教師指導(dǎo)、學(xué)生操作、實驗數(shù)據(jù)處理有機融為一體，打造成一本可操作的實驗教科書。⑧虛擬仿真系統(tǒng)中的實驗儀器以模塊化構(gòu)成，可進行任意選擇和自由組合，可以達(dá)到用不同的操作方法完成同一實驗任務(wù)的目的。系統(tǒng)中隨機產(chǎn)生待測物理量，可以對實驗誤差進行模擬，也可適應(yīng)同時進行實驗操作的不同學(xué)生和同一學(xué)生的不同次操作。在實驗過程中，計算機會自動記錄學(xué)生的操作過程和數(shù)據(jù)內(nèi)容，并對此進行評判，有助于客觀評定學(xué)生的綜合實驗?zāi)芰ΑＭ瑫r，還可以借助實驗報告自動評判系統(tǒng)定制實驗報告模板，對學(xué)生完成的實驗數(shù)據(jù)處理進行計算機自動評判，更加客觀、公正。
2.4 虛擬仿真實驗存在的不足
目前，市面上的虛擬仿真實驗系統(tǒng)主要是針對部分高校所使用的物理實驗儀器研制的。然而，物理實驗儀器生產(chǎn)廠家眾多，不同廠家生產(chǎn)的儀器在面板結(jié)構(gòu)、操作方法上都是有區(qū)別的，每所高校選用的實驗儀器也是不同的。因此，購買的虛擬仿真實驗系統(tǒng)肯定不會與本校的每一個實驗項目的實驗儀器都匹配，導(dǎo)致教師和學(xué)生在使用過程中達(dá)不到預(yù)期的理想教學(xué)效果，如果專門定制適合本校的系統(tǒng)則會大大增加投入。
3 結(jié)論
根據(jù)大學(xué)物理實驗課程特點和教學(xué)需求，構(gòu)建真實實驗與虛擬仿真實驗相結(jié)合的實驗教學(xué)體系，充分發(fā)揮真實實驗與虛擬仿真實驗的各自優(yōu)勢，實現(xiàn)虛實結(jié)合、相互補充，重點培養(yǎng)學(xué)生的掌握知識能力、動手操作能力、獨立思考能力、綜合設(shè)計能力、創(chuàng)新思維能力，將素質(zhì)能力培養(yǎng)貫穿于實驗教學(xué)的全過程，勢必會在大學(xué)物理實驗教學(xué)改革中取得顯著效果，進一步推動高等學(xué)校教學(xué)信息化向前發(fā)展。
基金項目：遼寧省社會科學(xué)規(guī)劃基金項目（L14CGL042）
注釋
① 郭文閣.仿真實驗在大學(xué)物理實驗教學(xué)應(yīng)用探討[J].大學(xué)物理實驗，2015.28（3）：124-127.
② 張林.虛擬仿真技術(shù)對大學(xué)物理實驗教學(xué)影響的探究[J].大學(xué)物理實驗，2015.28（1）：116-118.
③ 王艷華.虛擬仿真實驗――大學(xué)物理實驗教學(xué)多元化的平臺[J].課程教育研究，2015：188-189.
④ 楊宏偉.虛擬仿真技術(shù)在物理實驗中的應(yīng)用[J].實驗室研究與探索，2005.24（9）：38-39.
⑤ 譚守標(biāo).計算機虛擬技術(shù)在大學(xué)物理仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報，2005.35（3）：429-433.
⑥ 王衛(wèi)國.國外高校虛擬仿真實驗教學(xué)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].實驗室研究與探索，2015.34（5）：214-219.
關(guān)鍵詞：虛擬仿真 汽車維修 三維建模
中圖分類號：U472 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）02（a）-0160-02
Abstract：With the development of automotive technology， the demands of vehicle maintenance and repair education are higher and higher. This paper introduces the specification of virtual simulation and analyses the traditional education`s current situation and requirements. At last we design the education system based on virtual simulation and give the overall scheme and key technology. Through the education of virtual simulation， the education level and the student’s ability will be improved.
Key Words：Virtual simulation； Vehicle maintenance and repair； 3D modeling
當(dāng)今世界，科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展，新技術(shù)的不斷涌F迫使傳統(tǒng)行業(yè)需要不停地進行自我升級，虛擬仿真技術(shù)是當(dāng)前快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的新技術(shù)之一，其在工業(yè)、教育、娛樂等多個行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。伴隨著汽車工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展，其對汽車維修教育水平提出了更高的要求，采用新技術(shù)手段來滿足這個要求是我們需要深入思考的問題，而虛擬仿真技術(shù)與汽車維修教學(xué)的結(jié)合為提高傳統(tǒng)汽修教學(xué)的水平提供了很好的技術(shù)手段。
1 虛擬仿真技術(shù)簡介
虛擬仿真技術(shù)是當(dāng)前科技發(fā)展的熱門話題，在諸多方面有著廣泛的應(yīng)用，虛擬仿真技術(shù)是多種前沿技術(shù)交叉形成的新技術(shù)，主要包括仿真技術(shù)、計算機圖形學(xué)、人機接口技術(shù)、多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種技術(shù)的集合交叉。虛擬仿真技術(shù)的具體應(yīng)用主要包括環(huán)境模擬、狀態(tài)感知、人機交互和傳感設(shè)備等方面。環(huán)境模擬是由計算機生成的、實時動態(tài)的三維立體逼真圖像。狀態(tài)感知是指理想的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)該具有具體應(yīng)用所需要的感知能力，一般包括視覺感知、聽覺感知、觸覺感知、力覺感知、運動感知等。人機交互是指用戶根據(jù)計算機的模擬環(huán)境做出相應(yīng)的動作，同時計算機對用戶的輸入做出實時響應(yīng)，形成交互互動的過程。
2 汽車維修訓(xùn)練系統(tǒng)的現(xiàn)狀及需求
虛擬仿真技術(shù)由于在人機交互及用戶體驗方面具有良好的應(yīng)用優(yōu)勢，使其對傳統(tǒng)的以汽車實物為對象進行維修教育的模式產(chǎn)生了很大的沖擊，其技術(shù)優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景對教育技術(shù)而言是一個革命性的技術(shù)變革。
傳統(tǒng)的汽車維修教育一般是以汽車實物為教學(xué)對象，根據(jù)不同的汽車類型和故障模式，通過傳統(tǒng)的教學(xué)手段和工具進行實體的維修教育，這種教育模式在汽車發(fā)明產(chǎn)生有史以來發(fā)揮著巨大的作用。但隨著汽車技術(shù)和教育技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的汽車維修教育模式存在著諸多的弊端，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
（1）汽車技術(shù)發(fā)展的速度越來越快，以傳統(tǒng)發(fā)動機、變速箱為技術(shù)核心的技術(shù)體系正被以混合動力以及其他動力為核心的技術(shù)體系所沖擊，汽車維修教育不能快速地適應(yīng)汽車技術(shù)的更新發(fā)展。
（2）傳統(tǒng)的使用實體汽車或汽車部件為教學(xué)對象的維修教育模式，不能很好地適應(yīng)現(xiàn)代教育技術(shù)的發(fā)展，使得維修教育機構(gòu)培養(yǎng)的汽車維修人才與社會實踐實際的維修人才需求相脫節(jié)。
（3）思想是行動的先導(dǎo)，由于教育者自身認(rèn)知能力的不足以及思維定勢的影響，導(dǎo)致傳統(tǒng)的汽車維修教育機構(gòu)對于新技術(shù)在教學(xué)中具體應(yīng)用的積極程度不高，進而影響到新技術(shù)的推廣應(yīng)用。
3 基于虛擬仿真技術(shù)的汽車維修教學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計
3.1 需求分析
近十多年來，我國的汽車工業(yè)飛速發(fā)展，全國的各類汽車保有量大幅提升，對汽車維修的從業(yè)人員的需求量也越來越大，進而對汽車維修培訓(xùn)機構(gòu)的數(shù)量、教學(xué)質(zhì)量等方方面面也提出了更高的要求。“工欲善其事必先利其器”，教學(xué)質(zhì)量的提高離不開教學(xué)模式的改進，汽車新技術(shù)和教育新技術(shù)的不斷發(fā)展涌現(xiàn)，使得汽車維修的教學(xué)模式也要隨之改變。當(dāng)前的汽車維修教學(xué)主要有以下幾個特點。
（1）由于汽車維修的專業(yè)性強，細(xì)分門類較多，從而要求從業(yè)人員必須具備良好的專業(yè)理論基礎(chǔ)和扎實的實踐操作技術(shù)功底，能夠熟練地掌握各種維修基本技能，主要包括汽車檢測、故障診斷、零配件拆裝、機電一體化儀器設(shè)備的熟練使用等。上述的種種要求需要對傳統(tǒng)的汽車維修的教學(xué)方式進行變革。
（2）當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速，新技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用深刻地改變著社會面貌，汽車維修的教學(xué)也不例外。計算機技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展及其在教育領(lǐng)域中的具體應(yīng)用，使得受教者能身臨其境地學(xué)習(xí)到汽車維修的理論和實踐知識，與傳統(tǒng)的板書、圖片、教具及錄像等教學(xué)模式相比，其教學(xué)成效更加顯著，所以基于虛擬仿真技術(shù)的汽車輔助維修訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計對于汽車維修教育具有極其重要的實際意義。
（3）通過虛擬仿真汽車維修教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)，受教者能夠迅速地熟練掌握汽車的總體構(gòu)成框架、各分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理、檢測設(shè)備的使用和汽車故障的診斷維修方法，為今后從事汽車維修行業(yè)打下良好的基礎(chǔ)。
3.2 總體設(shè)計
虛擬仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)的具體應(yīng)用主要是通過基于虛擬仿真技術(shù)的汽車維修教學(xué)系統(tǒng)來完成，該教學(xué)系統(tǒng)的總體設(shè)計如圖1所示，主要由6個部分組成，分別是汽車總體構(gòu)成、汽車工作原理、分系統(tǒng)檢測、零配件拆裝、故障診斷維修和維修儀表應(yīng)用。
系統(tǒng)設(shè)計時首先進行汽車三維數(shù)字建模，然后對各子模塊分別設(shè)計并最終合成疊加，在進行子模塊設(shè)計時需要結(jié)合原有教學(xué)中開展的相關(guān)項目，同時增加考慮新能源汽車、混合動力汽車等新技術(shù)的汽車維修需求，進行子模塊的方案設(shè)計、調(diào)試及試運行，并最終形成仿真維修教學(xué)系統(tǒng)。
3.3 關(guān)鍵技術(shù)
汽車維修仿真訓(xùn)練系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)核心在于三維數(shù)字建模，主要包括3方面的數(shù)字建模：一是汽車整車的數(shù)字建模；二是汽車零部件的數(shù)字建模；三是儀表工具等輔助維修手段的數(shù)字建模。這個3個方面的三維數(shù)字建模是各子系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，且數(shù)字建模的過程基本相似，可以分以下3個步驟進行。
第一步是汽車整車、零部件以及儀表工具等輔助維修手段相關(guān)數(shù)據(jù)的收集整理，并對相關(guān)的數(shù)據(jù)進行分析，主要包括物理尺寸、結(jié)構(gòu)框架、電路布局及走向、各部件的相對位置等數(shù)據(jù)資料。
第二步是根據(jù)收集分析的數(shù)據(jù)，使用三維建模軟件（3D Max或者MAYA）進行三維建模和后期處理，三維建模所使用的數(shù)據(jù)和實際建模后的效果應(yīng)相互一致并與實際情形相符，在建模完成以后的后期處理，要兼顧光影配合的渲染效果，突出明暗陰影的效果。
第三步是模型合成與優(yōu)化，將三維建模軟件所建立的實體模型的格式轉(zhuǎn)換為Open Flight格式，并按照汽車模型數(shù)據(jù)庫的邏輯結(jié)構(gòu)進行打包壓縮存儲。
在三維數(shù)字建模完成的基礎(chǔ)上，完成對圖1各個分系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)。
4 結(jié)語
新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用正深刻地改變著這個社會，虛擬仿真技術(shù)在汽車維修教學(xué)中的應(yīng)用也將深刻地改變傳統(tǒng)的汽車維修教學(xué)理念，并大大提高教學(xué)成效，使得大批的受教者能更加迅速地掌握各型汽車的維修技能，更好地為服務(wù)社會做出貢獻。
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【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實技術(shù) 建筑裝飾 微課教學(xué)
【Abstract】With the development of virtual reality technology， virtual reality technology is increasingly integrated into the teaching， the virtual reality technology in architectural design of micro teaching with traditional production methods elusive advantage； modern interior design education and curriculum integration of theory and the practice is a great supplement.
【Keyword】Virtual reality technology；Building Decoration；Micro Teaching
近年來微課形式的出現(xiàn)吸引了不少教育研究者和一線教師。微課作為傳統(tǒng)教育的輔工具，為師生提供了一種全新教學(xué)模式。在裝飾設(shè)計教學(xué)中微課的運用豐富了教學(xué)手段，有助于提高裝飾設(shè)計教學(xué)質(zhì)量，但是傳統(tǒng)的微課拍攝方式存在不少問題，比如：拍攝出來的微課視頻清晰度不高，視頻的畫面單一不生動、錄制的過程讓老師感到拘束等問題。由于各種現(xiàn)實條件限制，導(dǎo)致裝飾設(shè)計微課質(zhì)量不高。但是近年來虛擬現(xiàn)實技術(shù)迅猛發(fā)展，在很多領(lǐng)域得到運用，虛擬現(xiàn)實技術(shù)也以極快的速度融入教育教學(xué)中，同時也在建筑裝飾設(shè)計教育教學(xué)中得到了一定的運用，虛擬現(xiàn)實技術(shù)能將三維空間的環(huán)境清晰的再現(xiàn)出來，能使學(xué)習(xí)者直接與虛擬裝飾環(huán)境中的各種對象進行交互作用，從而使虛擬現(xiàn)實技術(shù)在裝飾設(shè)計微課中的運用成為一種選擇，在微課中結(jié)合虛擬現(xiàn)實技術(shù)并通過多種形式參與到教學(xué)的過程中去，從而能夠較好的把控整個教學(xué)過程。
首先，虛擬現(xiàn)實技術(shù)和裝飾設(shè)計微課具有互補性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)和裝飾設(shè)計微課可以相互滲透、相互融合，可以提高裝飾設(shè)計微課的質(zhì)量。裝飾設(shè)計微課以視頻為主要載體，核心組成內(nèi)容是課堂教學(xué)視頻，課堂教學(xué)視頻包含教師講授視頻、演示視頻，裝飾設(shè)計中很多課程內(nèi)容環(huán)節(jié)需要對建筑空間重構(gòu)演示，這些重構(gòu)演示效果是課堂講授永遠(yuǎn)無法達(dá)到的，而采用裝飾空間施工現(xiàn)場拍攝視頻往往周期比較長，有些工地施工工期長達(dá)幾年，花費大量時間而且拍攝效果也不近人意；虛擬現(xiàn)實技術(shù)利用計算機建立虛擬的建筑裝飾結(jié)構(gòu)模型并生成逼真的三維空間，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以進行拆分，利用動畫漫游可以清晰再現(xiàn)裝飾空間，所以利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行建筑空間重構(gòu)可以較好的解決講授課程中難以說明的知識點。
其次，虛擬現(xiàn)實技術(shù)和裝飾設(shè)計微課情景化的互通。裝飾設(shè)計微課資源組成的“情景化”與虛擬現(xiàn)實技術(shù)強調(diào)的“臨場感”具有相似性，虛擬現(xiàn)實技術(shù)的“臨場感”在裝飾設(shè)計微課中的運用更具有“情景化”的感受。裝飾設(shè)計微課營造真實的、具體的、典型案例化的教與學(xué)情景中，虛擬現(xiàn)實技術(shù)用計算機建立虛擬的建筑裝飾模型并生成逼真的三維視、聽空間，通過虛擬現(xiàn)實設(shè)備，對虛擬建筑裝飾世界進行互動。使用者進行位置變換和移動時，電腦能夠及時進行復(fù)雜的運算，將精確的三維影像反饋，制作成漫游視頻，使之產(chǎn)生身臨其境的感受。學(xué)生在這種仿真的、比較具體的、典型案例化的教學(xué)情景中可易于實現(xiàn)“隱性知識”、“默會知識”等高階思維能力的學(xué)習(xí)，進一步提高學(xué)生學(xué)業(yè)水平。
第三，虛擬現(xiàn)實技術(shù)和裝飾設(shè)計微課共通性。虛擬現(xiàn)實技術(shù)與裝飾設(shè)計微課在使用時間上有共通性。裝飾設(shè)計微課教學(xué)時間不長，一般5-10分鐘左右；虛擬現(xiàn)實在建筑裝飾設(shè)計教學(xué)中的應(yīng)用不僅僅是一個設(shè)計工具，而且還是一個演示媒體，它用計算機建立虛擬的建筑裝飾模型并生成逼真的三維視、聽等效果，微課制作者可以完全按照自己的構(gòu)思去構(gòu)建裝飾“虛擬”的空間，并可以任意變換主體在房間中的位置，進行漫游技術(shù)處理，生成漫游動畫，其效果逼真，具有較強的臨場感，而且制作5-10分鐘相對來說比較經(jīng)濟，費時不多而且簡便實用。
第四，虛擬現(xiàn)實技術(shù)和裝飾設(shè)計微課經(jīng)典示范案例性。“微課”選取的教學(xué)內(nèi)容一般要求主題突出，追求真實、具體、典型案例化的教與學(xué)情景。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在裝飾設(shè)計工程技術(shù)中的運用，往往可以用來構(gòu)建經(jīng)典示范案例；在裝飾設(shè)計微課教學(xué)中，往往有大量的裝飾施工案例，這種案例如果使用拍攝視頻的形式來制作，具有很長的周期，有些項目施工周期達(dá)到四、五年，甚至更久，而且裝飾施工項目中的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不容易通過拍攝體現(xiàn)；而虛擬現(xiàn)實技術(shù)在裝飾工程中的運用可以打破空間、時間的限制，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以徹底打破時間與空間的限制。大到建筑群，小到裝飾面板、螺絲釘，都可以進入其內(nèi)部進行結(jié)構(gòu)構(gòu)建和觀察。一些需要長時間的裝飾施工過程，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以在很短的時間內(nèi)呈現(xiàn)出來。例如，裝飾裝修一個大型酒店，其施工過程往往需要幾年，而虛擬現(xiàn)實技術(shù)在短時間內(nèi)就可以實現(xiàn)。所以在裝飾設(shè)計微課中通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)具有較大的優(yōu)勢。
總之基于裝飾設(shè)計微課的特征，綜合運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，可以構(gòu)成了一個主題鮮明、形象逼真、具有臨場感、結(jié)構(gòu)緊湊的裝飾設(shè)計微課“主題單元資源包”，營造了一個真實的“微教學(xué)資源環(huán)境”。教師和學(xué)生在這種具體的、典型案例化的教與學(xué)情景中可易于實現(xiàn)裝飾工程“隱性知識”、“默會知識”等高階思維設(shè)計能力的學(xué)習(xí)并實現(xiàn)裝飾技能、風(fēng)格的模仿和提升，從而迅速提升教師的課堂教學(xué)水平、促進教師的專業(yè)成長，提高學(xué)生學(xué)業(yè)水平。
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關(guān)鍵詞：虛擬仿真；電子類實驗教學(xué)；應(yīng)用
TP391.9；TN0-4；G642
一、虛擬仿真技術(shù)的概念與優(yōu)勢
虛擬仿真技術(shù)在電子類實驗教學(xué)中的應(yīng)用主要有兩種方面：虛擬儀器技術(shù)和仿真。最早虛擬儀器這個概念是由美國儀器公司提出的，其主要含義就是“軟件就是儀器”通過對應(yīng)的軟件來實現(xiàn)儀器的主要功能。在使用過程中利用LabvIEW編寫虛擬的儀器面板，將各種數(shù)據(jù)信息采集設(shè)備和軟件的仿真平臺搭建出一個不同的仿真系統(tǒng)。仿真則是利用模型進行實驗，對電路環(huán)境與電路過程中進行模擬，得到真正實驗的全過程。虛擬仿真技術(shù)的核心內(nèi)容就是將虛擬與實際結(jié)合，從而達(dá)到最佳的實驗教學(xué)效果。同時，在虛擬仿真技術(shù)在使用過程中有以下幾種優(yōu)勢
（一）節(jié)約成本
在傳統(tǒng)的教學(xué)模式創(chuàng)新中需要不斷的增加各種教學(xué)儀器設(shè)備，增加教學(xué)成本，而且要想進行實驗只能在實驗室進行。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)更好的解決了這些問題，在教學(xué)過程中只需要具備仿真軟件計算機就能在任意地點進行實驗，方便教師教學(xué)。
（二）理論與實際結(jié)合，激發(fā)學(xué)生興趣
虛擬仿真技術(shù)可以將虛擬與實現(xiàn)結(jié)合，學(xué)生在接受新知識時還鍛煉了學(xué)生的動手實踐能力。將實驗教學(xué)內(nèi)容以更直觀的形象展現(xiàn)出來，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)習(xí)效率。
（三）實驗平臺的統(tǒng)一性和可恢復(fù)性
在使用虛擬仿真技術(shù)時，可以將多門課程實驗進行統(tǒng)一，并為學(xué)生提供一個設(shè)計、原型、科學(xué)、的應(yīng)用平臺，這樣不會丟失原有的實驗信息，還會完成從原型設(shè)計到系統(tǒng)部署之前所有工作，從而將虛擬教學(xué)內(nèi)容與實際教學(xué)實驗的理論、知識更好的結(jié)合起來。
（四）教學(xué)內(nèi)容的靈活性與創(chuàng)新性
虛擬仿真技術(shù)不同于其他試驗箱數(shù)量固定的實驗內(nèi)容，在使用其技術(shù)時還會根據(jù)不同的需求搭建出一個不同的實驗電路，讓學(xué)生更直觀的了解教學(xué)內(nèi)容，同時還有利于教師開展一些綜合性與設(shè)計性的教學(xué)實驗，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。
二、虛擬仿真技術(shù)在電子類實驗教學(xué)中的應(yīng)用
隨著電子技術(shù)快速發(fā)展以及教學(xué)內(nèi)容不斷的更新，傳統(tǒng)的實驗教學(xué)模式已經(jīng)跟不上社會的發(fā)展，其中還存在著一些不足，虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)將實驗教學(xué)進行全新的完善，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。電子電路課程是電子類專業(yè)必修課程，其中包括了：電路分析、模擬器電子技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)。在這三門課程中虛擬電子技術(shù)被學(xué)生們認(rèn)為是一個難度最大，理論性較強的的一門課程。一般來講，虛擬電子技術(shù)是與教學(xué)理念同步，有時也會落后于教學(xué)課堂。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，學(xué)生對實驗的電路理論不夠了解，對實驗中可能出現(xiàn)的問題還沒有特別清楚，因此，對于多數(shù)學(xué)生來說，在實驗過程中一旦出現(xiàn)問題找不到任何的突破點，從而降低學(xué)習(xí)興趣。在虛擬仿真技術(shù)中以二階段有源低通濾波器為主的教學(xué)實驗可以幫助學(xué)生加深對知識的了解，鍛煉學(xué)生的動手動腦能力。
（一）二階有源濾波器的仿真實驗
在虛擬仿真技術(shù)中，常用的仿真軟件有：Multisim、Pspice、Proteus等。在此，本文對Multisim在虛擬仿真技術(shù)中的使用以二階有源濾波器電路進行了仿真。該技術(shù)操作簡單容易上手，它在使用過程中具有非常多的元器件、虛擬儀器，它的功能強大，在使用過程中還為學(xué)生提供專用的萬能表、示波器等常用儀表設(shè)備，而且還為學(xué)生提供了虛擬仿真技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜分析儀等儀器設(shè)備。二階有源濾波器在教學(xué)過程中具有仿真的電路圖，只需要在使用時輸入信號頻率和幅度，就可以通過濾波器的示波器進行觀察，并讓學(xué)生做出總結(jié)。同時，在使用時還可以利用波特圖測試儀，設(shè)定使用頻率的反問，保證學(xué)生可以更加直觀的觀看到二階有源低通濾波器的頻率響應(yīng)線，學(xué)生在上課過程中就可以通過幅頻特性曲線找到濾波器的頻率。這樣，學(xué)生就可以搭建出一個更為實際的電路，進行實驗，從而總結(jié)出自己所得結(jié)果，并于教師交流。
（二）二階有源濾波器的實際電路測試
關(guān)鍵詞：計算機仿真 工業(yè)工程 實驗教學(xué)
計算機仿真技術(shù)是繼數(shù)學(xué)推理與科學(xué)試驗之后認(rèn)識世界自然規(guī)律的第三類基礎(chǔ)方法。基于計算機仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)是指利用實物和計算機軟件共同模擬出真實的情境，讓學(xué)生在模擬的情境下進行探究和學(xué)習(xí)。這種教學(xué)方法生動形象，接近現(xiàn)實工作場景，有利于提高學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在短時間內(nèi)進入相應(yīng)情境，真實的體驗如在現(xiàn)實中執(zhí)行任務(wù)的感覺，以達(dá)到更快掌握技術(shù)手段的目的，而且這種教學(xué)方法可以利用計算機軟件的優(yōu)勢創(chuàng)造出靈活多樣的工作場景且不受行業(yè)限制，使學(xué)生對實踐問題的認(rèn)識更深入，采用的應(yīng)對方法更靈活。由此“計算機仿真技術(shù)”便成為專業(yè)學(xué)習(xí)及實際應(yīng)用中的重要方法和技術(shù)手段。工業(yè)工程作為管理科學(xué)與工程的二級學(xué)科，其人才培養(yǎng)目標(biāo)是培養(yǎng)出面向生產(chǎn)、管理、服務(wù)的高級專業(yè)技術(shù)和管理人才，面向的工作崗位主要有制造業(yè)現(xiàn)場管理、產(chǎn)能計算、生產(chǎn)計劃與控制、項目管理、精益生產(chǎn)等，以及服務(wù)業(yè)的流程優(yōu)化、工作研究等。其中，制造業(yè)涉及行業(yè)范圍廣、產(chǎn)品種類多、工序過程各異，因此，在教學(xué)過程中需要通過一系列系統(tǒng)的實驗項目培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)的問題提煉能力及問題分析能力，并采用專業(yè)的技術(shù)方法和手段有針對性的對問題本質(zhì)進行處理。然而，正是由于工業(yè)工程方法應(yīng)用行業(yè)的廣泛性及多樣性，使得我們不可能如其他5類工程學(xué)科般擁有自己典型的實驗實訓(xùn)設(shè)備，亟需我們在實踐教學(xué)過程中探索新的教學(xué)方法與實驗支撐技術(shù)。
1工業(yè)工程實驗課程教學(xué)現(xiàn)狀分析
工業(yè)工程類實驗課程的教學(xué)，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，主要是以“理論課+實驗室”的模式，強調(diào)學(xué)生對工業(yè)工程專業(yè)基本方法和技能的掌握與應(yīng)用，如，工作研究、動素分析、人機工程、物流工程、流程優(yōu)化、現(xiàn)場改善等基本技能與方法論。傳統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，基本上遵照如下流程：首先，引導(dǎo)學(xué)生進行以上理論課的學(xué)習(xí)，使學(xué)生知道、了解并掌握這些基本的專業(yè)手法與技能；其次，通過開設(shè)相關(guān)實驗課程讓學(xué)生對所學(xué)的這些技術(shù)方法展開實踐，從而幫助學(xué)生達(dá)到訓(xùn)練并養(yǎng)成工業(yè)工程專業(yè)素養(yǎng)的目的。然而，目前所開設(shè)的相關(guān)實驗課程均是就某一獨立技術(shù)方法而展開的較為單純的技能訓(xùn)練，如，工作研究的實驗主要是針對動作研究、動素分析、生產(chǎn)節(jié)拍平衡開展具體分析過程實踐，幫助學(xué)生深刻體會這些基本專業(yè)手法的實際應(yīng)用場合；人因工程，主要是通過系列人因?qū)嶒瀻ьI(lǐng)學(xué)生親身體驗，感受高度、亮度、顏色、頻繁度、規(guī)律度等人因影響因素帶給人視覺、聽覺等感官的切實感受，從而探討基于人因的合理化設(shè)計、布局及工作安排；設(shè)施規(guī)劃布局則是基于物流分析方法，通過物流強度度量，分析部門間的相關(guān)性強度，從而為合理布局、物流優(yōu)化提供有效參考。以上這些實驗均對學(xué)生在工業(yè)工程專業(yè)基本方法技能的培訓(xùn)上起到了有效效果。然而，卻并未在促進學(xué)生養(yǎng)成工業(yè)工程職業(yè)素養(yǎng)上發(fā)揮強化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系統(tǒng)工程、系統(tǒng)建模及仿真優(yōu)化等這類有關(guān)工業(yè)工程系統(tǒng)設(shè)計、管理及優(yōu)化的主干課程的綜合性實踐項目，要設(shè)計出針對本專業(yè)基本技能方法的綜合性實踐項目，需要的制造業(yè)相關(guān)設(shè)備、產(chǎn)品品種等數(shù)量巨大，且耗費大、成本高，很難從實際操作入手，計算機仿真方法不失為解決此問題的一種有效方法。基于計算機仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)則以其高效率、低成本、內(nèi)容豐富、性能有效和安全等優(yōu)勢得到越來越多的應(yīng)用和推廣。因此，應(yīng)該將“項目教學(xué)”“案例教學(xué)”“教、學(xué)、做”一體化和基于計算機仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)的方法結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，提升實踐教學(xué)效果。基于計算機仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)很容易與其它先進的教學(xué)方法相結(jié)合，因此，在工業(yè)工程類實驗課程的教學(xué)中，將基于計算機仿真技術(shù)的虛擬教學(xué)與其它教學(xué)方法相結(jié)合，有助于提高實驗課程教學(xué)效果，而且成本低、效率高，使學(xué)生可以不受場地、行業(yè)、設(shè)備與產(chǎn)品的限制，使學(xué)生更好的掌握專業(yè)技能和方法，并通過基于計算機仿真平臺開發(fā)的綜合性實踐項目，鍛煉學(xué)生的工業(yè)工程系統(tǒng)設(shè)計、管理及優(yōu)化的綜合能力，培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)，從而促進本專業(yè)人才培養(yǎng)效果的提升，計算機仿真技術(shù)在工業(yè)工程類實驗課程的教學(xué)中具有重要的意義。
2計算機仿真技術(shù)在實驗課程教學(xué)中的應(yīng)用
計算機仿真技術(shù)為人們提供了一個理想的實踐教學(xué)手段，目前國內(nèi)外已經(jīng)普遍將其應(yīng)用于軍事訓(xùn)練、課程教學(xué)、運動訓(xùn)練以及醫(yī)學(xué)研究等方方面面。美國是計算機仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實的起源地，現(xiàn)在美國計算機虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展水平也比較高，在這個領(lǐng)域代表了國際先進水平，也是第一個把虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在教育教學(xué)中的國家，目前在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件等幾個方面，形成了一個比較系統(tǒng)的虛擬仿真教學(xué)儀器架構(gòu)。如，美國的卡羅萊納州立大學(xué)利用Java技術(shù)建立了基于Web的探索式虛擬物理實驗室，主要有以下幾個模塊：基于JavaApplet的虛擬實驗設(shè)備和實驗設(shè)施、相關(guān)的實驗課程模塊、實驗結(jié)果評價模塊、協(xié)作模塊。在歐洲，英國在計算機仿真技術(shù)虛擬現(xiàn)實的相關(guān)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，研究出了虛擬仿真軟件包，并應(yīng)用在教學(xué)儀器和工業(yè)安全培訓(xùn)等方面。如，英國的諾丁漢大學(xué)在教育和學(xué)術(shù)方面對虛擬仿真技術(shù)進行了研究與探索，其目標(biāo)主要在于探索桌面虛擬仿真的輸入設(shè)備應(yīng)用上。此外，該小組還和其他學(xué)校緊密合作，將其仿真系統(tǒng)應(yīng)用在了特殊學(xué)生教育中。在中國，目前各個大學(xué)和科研機構(gòu)也廣泛采用計算機仿真技術(shù)建立虛擬場景進行相關(guān)領(lǐng)域的教學(xué)與研究。例如：中國科技大學(xué)開發(fā)出第一套基于虛擬仿真的教學(xué)儀器系統(tǒng)——利用虛擬仿真技術(shù)進行幾何光學(xué)實驗平臺的開發(fā)，系統(tǒng)將計算機輔助教學(xué)儀器的智能化儀器、計算機技術(shù)、虛擬仿真和物理教學(xué)儀器等有機結(jié)合，把物理教學(xué)儀器系統(tǒng)推進到了新的領(lǐng)域；北京潤尼爾網(wǎng)絡(luò)科技有限公司以北京郵電大學(xué)強勢的網(wǎng)絡(luò)、通訊、電子三門學(xué)科為基礎(chǔ)，采用JavaApplet技術(shù)、B/S結(jié)構(gòu)、J2EE框架，為解決高校日趨緊張的實驗設(shè)備及實驗場地等實驗教學(xué)問題，由北京郵電大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)研究所組織精英力量，經(jīng)過多年研究，開發(fā)出了配套的虛擬實驗系統(tǒng)。通過對國內(nèi)、外的基于計算機仿真的虛擬現(xiàn)實教學(xué)應(yīng)用情況進行對比，我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)前，國外基于計算機仿真的虛擬實驗比國內(nèi)開發(fā)時間早，應(yīng)用相對成熟，不管是在仿真器材還是仿真軟件上都比較豐富、且功能較多；同時，國外很多成熟的仿真實驗產(chǎn)品價格普遍偏高，且技術(shù)難度也不太適合本科學(xué)生，更適合研究所或工程師使用。盡管如此，我國還是有很多現(xiàn)行的成熟的計算機仿真軟件供我們選擇，這些成熟的仿真軟件具有界面友好、可擴充性、支持二次開發(fā)等特性，甚至大多實現(xiàn)模塊化利于定制化實驗的開發(fā)，基本上能滿足國內(nèi)高等院校實驗教學(xué)需要及豐富的仿真實驗需求。因此，國內(nèi)很多高校及科研院所普遍采用購買成熟的仿真軟件產(chǎn)品，基于自身的仿真實驗需求進行對應(yīng)的二次開發(fā)，從而設(shè)計出適合自己的基于計算機仿真的虛擬實驗平臺，并得到了很好的應(yīng)用發(fā)展。就工業(yè)工程類實驗課程而言，現(xiàn)在市面上流行的仿真軟件，如，F(xiàn)lexsim、witness、em-plan等都能提供給我們一個良好的仿真實驗平臺，供我們在這些平臺上進行綜合性實踐項目的構(gòu)建和開發(fā)。
3基于計算機仿真技術(shù)的實驗教學(xué)模式開發(fā)
在深度分析學(xué)生學(xué)習(xí)特點和企業(yè)真實需求的基礎(chǔ)上，基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論和混合式學(xué)習(xí)理論，按照社會發(fā)展對人才培養(yǎng)的要求，結(jié)合計算機仿真實驗教學(xué)設(shè)計的基本原則，借鑒信息化和項目教學(xué)、案例教學(xué)設(shè)計方法，探索出基于實踐項目、真實案例和工作任務(wù)的計算機仿真實驗教學(xué)模式，實現(xiàn)了“教、學(xué)、做”一體化的實驗設(shè)計。該模式由“項目導(dǎo)入、制定計劃、實施計劃和成果展示與評價”4個環(huán)節(jié)組成，其中，計算機仿真實驗教學(xué)貫穿了該模式的所有環(huán)節(jié)。下面簡單介紹該模式的具體實施方案。
（1）在“項目導(dǎo)入”環(huán)節(jié)，專業(yè)教師的活動包括：借助選定的計算機仿真實驗平臺，導(dǎo)入項目任務(wù)及目標(biāo)、展示項目結(jié)果，讓學(xué)生對項目有一個直觀的認(rèn)識，然后再布置具體的實踐任務(wù)；利用計算機仿真實驗平臺，讓學(xué)生明確自己應(yīng)當(dāng)完成的具體任務(wù)和完成任務(wù)后可以獲得哪些知識以及達(dá)到什么樣的技能水平；在充分考慮學(xué)生的現(xiàn)有知識和能力水平的基礎(chǔ)上，適當(dāng)采取分工協(xié)作方式，安排具體的任務(wù)完成時間及成果的評定方法等。
（2）在“制定計劃”環(huán)節(jié)，學(xué)生的活動包括：通過自主學(xué)習(xí)、分工協(xié)作等方式，對具體實踐項目的目標(biāo)、任務(wù)進行分析；確定任務(wù)所涉及的專業(yè)方法和技能手段，充分應(yīng)用已掌握的專業(yè)知識和能力，借助計算機仿真實驗平臺，設(shè)計出仿真實驗?zāi)Ｐ蛶椭鷽Q策與優(yōu)化；確定仿真實驗任務(wù)的實施步驟，為仿真實驗任務(wù)的實施做好充分的準(zhǔn)備。
（3）在“實施計劃”環(huán)節(jié)，學(xué)生的活動包括：在計算機仿真實驗平臺上，按照擬定的計劃，逐步完成實踐項目的仿真任務(wù)；在完成實踐項目仿真任務(wù)的過程中，學(xué)生通過應(yīng)用所學(xué)專業(yè)知識和技能，建構(gòu)自己的專業(yè)知識，從而幫助自己養(yǎng)成專業(yè)素養(yǎng)。
（4）在“展示與評價”環(huán)節(jié)，學(xué)生的工作包括：在計算機仿真實驗平臺上展示自己的實踐項目仿真成果；參與討論和評價；通過對比分析，學(xué)生對自己的實踐項目展開進一步的仿真優(yōu)化處理。
4結(jié)語
將計算機仿真技術(shù)與項目教學(xué)、案例教學(xué)更加緊密的結(jié)合起來，能夠更好的實現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化，并且，在顯著改善實驗教學(xué)條件、提升實驗教學(xué)效果的同時，減少了設(shè)備消耗，尤其是耗材的使用量，節(jié)省了實驗經(jīng)費，而且克服了時間與空間上的限制，使工業(yè)工程綜合實驗課的開課率和學(xué)生的專業(yè)綜合能力得到顯著提升。計算機仿真技術(shù)在專業(yè)實驗教學(xué)方面的應(yīng)用前景廣泛,值得深入研究。
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關(guān)鍵詞:虛擬仿真;高職教育;建筑工程;實訓(xùn)教學(xué)
我國正處于社會信息化深入發(fā)展階段，傳統(tǒng)建筑業(yè)也在進行自我革新，朝著工業(yè)化、信息化以及智能化發(fā)展，衍生出工業(yè)裝配式技術(shù)、BIM信息模型技術(shù)等。高職教育也在不斷探索新技術(shù)新方法，2006年，教育部《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》(教高［2006］16號)中就實訓(xùn)基地建設(shè)方面提出了要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗。2017年，國務(wù)院印發(fā)《國家教育事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》中明確指出我國教育進入高質(zhì)量新階段，綜合利用互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實技術(shù)探索未來教育教學(xué)新模式。高職建筑工程技術(shù)專業(yè)需適應(yīng)時代的變遷與行業(yè)的發(fā)展。對此，本文將結(jié)合南京城市職業(yè)學(xué)院建設(shè)中的虛擬仿真實訓(xùn)體系探討這項技術(shù)在建筑工程專業(yè)中的應(yīng)用。
一、虛擬仿真技術(shù)在建筑工程專業(yè)實訓(xùn)體系中的應(yīng)用
(一)高職建筑工程技術(shù)專業(yè)實訓(xùn)的困境簡單來說，建筑工程技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)的是基于施工員崗位的“懂建筑、精施工、會管理”的高素質(zhì)技術(shù)技能人才，實訓(xùn)體系在整個人才培養(yǎng)方案中具有非常重要的地位。但由于建筑行業(yè)的特殊性，校內(nèi)外實訓(xùn)基地的建設(shè)都普遍存在困難。校內(nèi)實訓(xùn)基地受限于場地和經(jīng)費，難以重現(xiàn)建筑過程中各項技術(shù)，即使一些條件較好、投入較多的學(xué)校，建設(shè)的一些實訓(xùn)項目也是以展示觀摩為主，動手實踐部分較少;采購的設(shè)備數(shù)量有限，難以滿足全部學(xué)生的操作需求;一些操作難以反復(fù)，不利于學(xué)生探究性學(xué)習(xí)。在校外實習(xí)基地方面，由于建筑項目周期長并且具有一次性特征，工程進度難以和課程學(xué)習(xí)相匹配。此外，考慮施工現(xiàn)場的安全隱患和企業(yè)自身的經(jīng)濟效益，企業(yè)難以多次接待學(xué)生短期的參觀學(xué)習(xí)。基于以上困境，不少高職院校建筑工程專業(yè)更像是簡配版本科土木工程的“學(xué)科型”教學(xué)體系，工學(xué)結(jié)合不緊密，學(xué)生難以將學(xué)到的理論知識運用到實際工作崗位中去。
(二)虛擬現(xiàn)實技術(shù)的分類基于以上因素考慮，有必要將虛擬仿真技術(shù)融入專業(yè)的實訓(xùn)體系建設(shè)。虛擬仿真技術(shù)主要有以下三種類型:1．桌面虛擬仿真系統(tǒng)利用平面顯示器呈現(xiàn)立體的虛擬環(huán)境，通常將施工二維平面圖紙轉(zhuǎn)換為三維模型，學(xué)生可通過鼠標(biāo)等設(shè)備與虛擬環(huán)境進行交互，可以在環(huán)境中進行觀察，將抽象的平面概念具象化，也可模擬某項施工技術(shù)過程，將書本枯燥生澀的理論知識轉(zhuǎn)換為更容易接受的立體影像。這項技術(shù)成本較低，目前也使用得較為廣泛。2．全沉浸式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)使用頭盔、機械手柄、身體動作追蹤等儀器設(shè)備將使用者完全沉浸在虛擬的三維環(huán)境中，使用者可以精確的與虛擬環(huán)境進行交互，視覺、聽覺、觸覺與實際環(huán)境完全隔離，完全置身于虛擬環(huán)境中，在虛擬環(huán)境中進行操作、體驗。這項技術(shù)成本較高，很多高職院校雖有投資，但數(shù)量有限。3．分布式虛擬系統(tǒng)通過互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建一個多用戶的虛擬環(huán)境平臺，采用統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議和數(shù)據(jù)庫將不同時間空間的虛擬終端整合，多名用戶之間可以自由交互協(xié)同工作。這項技術(shù)目前在國外使用較多。
(三)構(gòu)建三階段虛實結(jié)合的實訓(xùn)教學(xué)體系建筑工程技術(shù)專業(yè)學(xué)生應(yīng)具備識讀工程施工圖紙、查閱相關(guān)圖集、測量放線的基礎(chǔ)技能，參與工程施工、編制施工組織計劃及專項施工方案、工程預(yù)決算的核心能力以及BIM技術(shù)相關(guān)的拓展能力。南京城市職業(yè)學(xué)院建筑工程技術(shù)專業(yè)根據(jù)人才培養(yǎng)目標(biāo)，以施工員、資料員典型的工作任務(wù)、職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，構(gòu)建三階段虛實結(jié)合的實訓(xùn)體系。校內(nèi)構(gòu)建虛實結(jié)合的實訓(xùn)體系:實訓(xùn)項目較為容易實現(xiàn)的，一般以實體操作為主，例如鋼筋加工、綁扎鋼筋、全站儀測量等;實訓(xùn)項目周期長，不易反復(fù)操作的，以虛擬仿真技術(shù)為主，如建筑工程項目施工———專業(yè)崗位仿真訓(xùn)練平臺。同時，還配有建筑工程項目管理、招投標(biāo)沙盤實訓(xùn)項目，大型施工現(xiàn)場布置實體模型。虛擬仿真技術(shù)填補了核心課程實訓(xùn)的空白，完善了校內(nèi)實訓(xùn)體系。校外構(gòu)建三階段的實習(xí)體系。第一階段認(rèn)崗。該階段主要在基礎(chǔ)技能的第一學(xué)年，學(xué)生通過工程制圖，建筑結(jié)構(gòu)等課程的學(xué)習(xí)后，進入一線施工現(xiàn)場，與已學(xué)知識進行匹配，對專業(yè)和崗位進行感性認(rèn)知活動。第二階段跟崗。學(xué)生在第二學(xué)年學(xué)習(xí)了核心課程后，在校外實習(xí)基地進行為期兩周的跟崗實習(xí)，在工程施工現(xiàn)場對已學(xué)習(xí)的核心技能進行驗證和反思。第三階段頂崗。學(xué)生在完成學(xué)校的所有學(xué)習(xí)、獲得職業(yè)資格證書后，真正進入一線，成為一名工作者，用專業(yè)技術(shù)解決實際問題，完成學(xué)生到專業(yè)從業(yè)人員的過渡。三階段的實習(xí)可以將校內(nèi)不同階段虛實結(jié)合的專項實訓(xùn)項目整合起來，體會各工序之間的聯(lián)系，將不同課程融會貫通，提升學(xué)生對知識的掌握和技能的運用。
二、虛擬仿真技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用
(一)現(xiàn)有教學(xué)方法與學(xué)生不匹配隨著高考招生制度的不斷改革，高職生源不斷多樣化，學(xué)生素質(zhì)參差不齊，理論基礎(chǔ)薄弱，學(xué)習(xí)主動性不高。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，即便配合了多媒體資源、信息化教學(xué)平臺的使用，也很難集中學(xué)生的學(xué)習(xí)注意力。一方面，這樣的教學(xué)方法本質(zhì)上還是以教師的灌輸為主，學(xué)生是被動的接受知識，知識還是被填到大腦中去，一旦填鴨的過程中出現(xiàn)了不理解、聽不懂的環(huán)節(jié)，后面的學(xué)習(xí)全部崩塌。另一方面，高職學(xué)生的學(xué)習(xí)生涯很少出現(xiàn)學(xué)習(xí)的高光時刻，學(xué)生對自己的學(xué)習(xí)能力持否定態(tài)度，從內(nèi)心排斥學(xué)習(xí)，畏難情緒嚴(yán)重，自信心不足。因此，不少學(xué)生在社團活動時候大放異彩，在上課學(xué)習(xí)時，大腦就停止思考。
(二)虛擬仿真技術(shù)下的情境化教學(xué)根據(jù)建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論，學(xué)生是學(xué)習(xí)的中心，是知識信息的加工主體。由建構(gòu)理論衍生出的情境化教學(xué)、探究性學(xué)習(xí)、問題導(dǎo)向等教學(xué)方法能夠不斷挑戰(zhàn)學(xué)習(xí)者已有的知識架構(gòu)和經(jīng)驗，從而在交互的過程中形成新的知識。學(xué)生在活動中主動學(xué)習(xí)，而教師是建構(gòu)過程的引路人。虛擬仿真技術(shù)下的三維立體虛擬環(huán)境，具有沉浸性和交互性特征，學(xué)生置身其中，有很強的臨場感，促使學(xué)生主動獲取知識信息。同時，三維具象化的事物降低了學(xué)習(xí)的難度，增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。以建筑施工組織中的施工現(xiàn)場布置為例，傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師會引用工程案例將場布中涉及的規(guī)范進行羅列。由于施工現(xiàn)場涉及多種對象，羅列的規(guī)范很多，注意事項瑣碎，學(xué)生的上課效果較差，難以完成課程目標(biāo)。在引入了桌面虛擬仿真技術(shù)的三維場布軟件后，場布理論課程就轉(zhuǎn)變?yōu)閳霾紝嵱?xùn)項目。項目源自真實施工案例，在教師的指引下，學(xué)生依據(jù)施工工程所處城市位置、周圍道路環(huán)境，考慮風(fēng)向和天氣因素，借助軟件中已有的各種施工現(xiàn)場的模型(如在建建筑、圍擋、道路、臨時設(shè)施、工程車輛、大型機械等)，對施工現(xiàn)場進行搭建和布置。搭建施工現(xiàn)場的過程就是學(xué)習(xí)施工現(xiàn)場規(guī)范的過程，同時，在搭建的過程中，學(xué)生對規(guī)范的理解運用各不相同。虛擬環(huán)境允許學(xué)生按個人理解對學(xué)習(xí)對象進行操作，觀察不同操作下不同的結(jié)果，來驗證自己對知識信息的接收加工是否正確，這是一個主動學(xué)習(xí)和修正過程。虛擬仿真技術(shù)下的情境教學(xué)，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度與主動性，提升了學(xué)習(xí)效果。
(三)虛擬仿真競賽由于專業(yè)的特殊性，高職建筑專業(yè)競賽總體主要集中在建筑工程識圖、CAD軟件類等，如省級和國家級的技能大賽就有此類賽項。此外，還有一些工程測量和建筑模型類的比賽。而針對專業(yè)核心技能的施工技術(shù)、施工組織設(shè)計以及工程項目管理類較為少見。虛擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)，降低了這類競賽的舉辦難度，只需電腦和網(wǎng)絡(luò)便可開展。如某BIM施工項目管理應(yīng)用技能大賽，包含施工組織設(shè)計、三維建模及建筑工程項目策劃等。以賽促教的同時也為專業(yè)營造出濃厚的學(xué)習(xí)競爭氛圍，走出去多比賽也拓寬了學(xué)生的眼界，增強了學(xué)生的自信心。
三、虛擬仿真技術(shù)的困境和發(fā)展
(一)虛擬仿真實訓(xùn)室投入成本過高虛擬仿真實訓(xùn)室雖然能夠支持建筑工程技術(shù)專業(yè)不少實訓(xùn)項目，但是建設(shè)成本很高。以一款全景沉浸式虛擬仿真系統(tǒng)為例，雖然該設(shè)備可以模擬仿真全站儀測量各種不同地形，但建設(shè)投入達(dá)兩百萬。同時，隨著建筑行業(yè)新技術(shù)、新工藝的不斷發(fā)展，虛擬仿真實訓(xùn)項目也面臨軟硬件的升級改造，后期的運行維護也需要學(xué)校持續(xù)的投入。
(二)虛擬仿真對空間想象能力的影響虛擬仿真技術(shù)利用信息化手段將抽象的符號具象化，建筑工程專業(yè)同樣要求學(xué)生具有將二維圖紙轉(zhuǎn)換為三維立體建筑物實體的能力。由于高職學(xué)生空間想象能力較差，所以虛擬仿真技術(shù)有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)，降低學(xué)習(xí)如建筑構(gòu)造等課程的難度。但是如果過分依賴虛擬仿真，學(xué)生的空間想象能力反而得不到鍛煉和提高。這就要求教師在教學(xué)時合理使用虛擬仿真這個工具，教學(xué)時需要安排學(xué)生進行空間轉(zhuǎn)換的思考過程。
(三)虛擬仿真對注意力的影響虛擬技術(shù)打造的虛擬環(huán)境通過視覺、聽覺、體感向?qū)W生傳遞圖形、文字、聲音等信息。打造沉浸式體驗學(xué)習(xí)的同時也傳遞了大量豐富的信息，學(xué)生會對情境中某些信息產(chǎn)生更強的臨場感，投入更多的注意力，而對其他信息的注意力減少，無法實現(xiàn)學(xué)習(xí)的目的。例如，安全生產(chǎn)課程通過虛擬現(xiàn)實(VR)技術(shù)讓學(xué)生體驗了高空墜落、腳手架坍塌等情境，模擬情境很真實，但學(xué)生體驗到的是墜樓的刺激，反而忽視了安全的意識、課程的目的。所以，在虛擬仿真的學(xué)習(xí)過程中，教師要加強引導(dǎo)，同時合理設(shè)計虛擬仿真學(xué)習(xí)的腳本和內(nèi)容。
(四)多用戶虛擬仿真環(huán)境“ActiveWorld”平臺是國外廣泛使用的一款多用戶虛擬環(huán)境。多名不同地點學(xué)習(xí)者可以在同一個虛擬環(huán)境中自由交互、協(xié)同工作。目前，國內(nèi)使用的虛擬仿真項目多為單人、單項。學(xué)習(xí)者只能與計算機虛擬的環(huán)境交互，實訓(xùn)的內(nèi)容也是較為單一的觀察性學(xué)習(xí)或是操作性學(xué)習(xí)。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)朝著多用戶平臺發(fā)展，虛擬的環(huán)境更綜合、更完整，學(xué)習(xí)者彼此之間以虛擬身份共同探索、觀察、討論和分析，開展更富有效果的合作式學(xué)習(xí)，特別適合遠(yuǎn)程教學(xué)。同時，參與學(xué)習(xí)的各方可以共同建設(shè)虛擬環(huán)境，做到共建共享，節(jié)約資源，降低成本。
基于虛擬仿真技術(shù)和計算網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的實驗教學(xué)方法已經(jīng)成為不可或缺的實驗教學(xué)手段。虛擬仿真實驗教學(xué)體系的構(gòu)建，將促進教學(xué)資源的科學(xué)規(guī)劃和持續(xù)發(fā)展。以學(xué)科發(fā)展為依托、以培養(yǎng)具有綜合實踐能力和創(chuàng)新能力的人才為目標(biāo)，本著能實不虛、虛實結(jié)合的原則，在實體實驗的基礎(chǔ)上，打破原有實驗教學(xué)環(huán)節(jié)和專業(yè)內(nèi)容所固有的界限，探索構(gòu)建了三平臺、三層次、一體化的“三三一”虛擬仿真實驗教學(xué)體系。“三三一”體系的構(gòu)建既豐富了專業(yè)實驗教學(xué)內(nèi)容，又為學(xué)生在基于虛擬仿真技術(shù)的跨專業(yè)大型綜合實驗教學(xué)資源中，提供更多的應(yīng)用技能、綜合能力和創(chuàng)新能力訓(xùn)練的機會。
關(guān)鍵詞:
電氣工程;自動化;虛擬仿真
天津大學(xué)電氣與自動化實驗中心承擔(dān)著面向全校10個專業(yè)、47門課程的本科生實驗教學(xué)工作，其中包括課程實驗、課程設(shè)計、生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等多種教學(xué)實驗環(huán)節(jié)。近年來，實驗中心為了解決大型綜合實體實驗項目在建設(shè)、運行、維護等工作中受場地或經(jīng)費等條件限制、阻礙學(xué)科建設(shè)與發(fā)展的問題;為了滿足學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練的需要，積極促進科研成果向教學(xué)資源的轉(zhuǎn)化，在實體實驗教學(xué)環(huán)境不斷完善、發(fā)展的同時，對部分專業(yè)課實驗教學(xué)內(nèi)容進行了虛擬實驗環(huán)境及仿真系統(tǒng)的開發(fā)與建設(shè)。先后建設(shè)了“智能電網(wǎng)仿真實驗教學(xué)平臺”、“多相流虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)”、“高電壓虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)”、“機器人及自主系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學(xué)平臺”、“工業(yè)生產(chǎn)線虛擬環(huán)境”等一批虛擬仿真實驗教學(xué)資源［1－2］，并全部應(yīng)用于實驗教學(xué)中。2012年9月為了更好地管理和優(yōu)化教學(xué)資源，學(xué)校成立了電氣工程與自動化虛擬仿真實驗教學(xué)中心。按照培養(yǎng)具有綜合能力、實踐能力和創(chuàng)新能力的高素質(zhì)人才的需要，本著“相互補充、互融互通”的原則，構(gòu)建了“三平臺、三層次、一體化”的“三三一”虛擬仿真實驗教學(xué)體系。經(jīng)過5年的時間，依照“能實不虛、虛實結(jié)合”的原則，完成了15個虛擬仿真實驗教學(xué)項目的建設(shè)工作。虛擬仿真實驗教學(xué)體系為實驗資源開發(fā)提出了明確的目標(biāo)。
1虛擬仿真實驗教學(xué)的特點
充分發(fā)揮虛擬仿真實驗教學(xué)的特點和優(yōu)勢，是構(gòu)建一套科學(xué)、高效、可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實驗教學(xué)體系的關(guān)鍵。其特點如下。
1．1豐富的教學(xué)內(nèi)容
基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬仿真技術(shù)為實驗教學(xué)帶來了不受時間、空間限制的特點，它可以將學(xué)生帶入未知的科學(xué)世界。相比傳統(tǒng)實體實驗課程的內(nèi)容，虛擬仿真實驗項目可以是千變?nèi)f化的［3］。學(xué)生不僅可以利用所學(xué)知識靈活地解決問題，還可以按照自己的興趣愛好設(shè)計問題，探索未知的世界。例如:傳統(tǒng)的電機學(xué)實驗，學(xué)生只能觀測電機外特性結(jié)果，無法從根本上理解電機的內(nèi)部磁場分布、不同運行工況下的磁場變化。而虛擬仿真實驗利用電機電磁場有限元分析軟件，使學(xué)生能通過虛擬仿真環(huán)境，了解電機內(nèi)部磁場分布及性能特性曲線。同時，虛擬仿真技術(shù)打破了不同專業(yè)實驗室的隔墻，為跨學(xué)科的交叉應(yīng)用提供了廣闊的實踐天地。
1．2靈活的教學(xué)環(huán)節(jié)
為體現(xiàn)“以人為本”的教育、教學(xué)理念，適應(yīng)個性化學(xué)習(xí)需求，有利于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，實驗教學(xué)體系應(yīng)該包含多層次的實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生可以選擇適合自己知識水平、興趣愛好的實驗內(nèi)容。并且隨著學(xué)習(xí)進度的變化，可以跨越教學(xué)層次提升(或回顧以往)實驗內(nèi)容［4］。這在實體實驗教學(xué)活動中是很難實現(xiàn)的。靈活的虛擬仿真實驗資源建立了不同教學(xué)環(huán)節(jié)之間的知識鏈接，使學(xué)生在夯實基礎(chǔ)知識的前提下，有更多接觸專業(yè)實驗和創(chuàng)新實踐的機會。
1．3不可及和不可逆過程的實現(xiàn)
在涉及高危或極端環(huán)境，不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓(xùn)練等情況時［5］，虛擬仿真技術(shù)提供可靠、安全和經(jīng)濟的實驗手段。例如:在“高電壓虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)”中學(xué)生可以隨時觀察高壓放電的模擬場景。
1．4無處不在的實驗室
基于互聯(lián)網(wǎng)的虛擬仿真實驗教學(xué)資源不僅可以為學(xué)生在任何時間和地點開展實驗提供條件［6］，同時也可以將優(yōu)秀的實驗教學(xué)資源開放，為兄弟院校、企業(yè)、社區(qū)提供教學(xué)服務(wù)。
2虛擬仿真實驗教學(xué)體系的構(gòu)建
虛擬仿真實驗教學(xué)體系在教學(xué)大系統(tǒng)中，與實體實驗教學(xué)體系相互補充，同樣需要遵循實驗教學(xué)的客觀規(guī)律和基本準(zhǔn)則［7－8］。通過利用“互聯(lián)網(wǎng)思維”和“虛擬仿真技術(shù)”對現(xiàn)有實體實驗教學(xué)活動中的內(nèi)容和環(huán)節(jié)進行了全面的、系統(tǒng)的再設(shè)計，形成了科學(xué)的和可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實驗教學(xué)系統(tǒng)。首先將基礎(chǔ)實驗、專業(yè)綜合實驗和創(chuàng)新與實踐訓(xùn)練的三個虛擬仿真實驗教學(xué)平臺按照理論應(yīng)用、綜合設(shè)計、系統(tǒng)構(gòu)建劃分三個教學(xué)層次;然后利用虛擬仿真實驗教學(xué)的特點和優(yōu)勢，將不同平臺(教學(xué)層次)的實驗項目進行互聯(lián)互通、相互融合，形成了教學(xué)體系的一體化。
2．1以教學(xué)環(huán)節(jié)為導(dǎo)向的實驗教學(xué)平臺
以教學(xué)環(huán)節(jié)為導(dǎo)向的實驗教學(xué)平臺包括基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺、專業(yè)綜合實驗教學(xué)平臺以及創(chuàng)新與實踐教學(xué)平臺，如圖1所示。
2．1．1基礎(chǔ)實驗教學(xué)平臺
該平臺側(cè)重基礎(chǔ)知識的教學(xué)工作。通過驗證基礎(chǔ)科學(xué)和技術(shù)原理，使學(xué)生切身體驗科學(xué)發(fā)現(xiàn)與工程技術(shù)的發(fā)展歷程，進而內(nèi)化為其自身的工程意識與素養(yǎng)［9］。虛擬仿真實驗教學(xué)可以為學(xué)生提供不受限于時間、地點的實驗環(huán)境，“無處不在的實驗室”有助于提高學(xué)生做實驗的興趣、培養(yǎng)獨立思考問題和解決問題的能力。
2．1．2專業(yè)綜合實驗教學(xué)平臺
專業(yè)綜合實驗平臺主要包括課程設(shè)計、綜合實驗、工程設(shè)計綜合訓(xùn)練等集中教學(xué)環(huán)節(jié)。由于部分綜合類實體實驗受實驗設(shè)備功能的限制，學(xué)生可以選擇的實驗內(nèi)容有限，尤其是一些大型、高風(fēng)險、高能耗、高成本、不可及或不可逆的項目根本無法對本科生開放。構(gòu)建虛擬仿真專業(yè)綜合實驗教學(xué)平臺，將不可能變成可能，不僅可以開設(shè)大型綜合實驗項目的仿真環(huán)境，還可以實現(xiàn)跨專業(yè)的綜合實踐訓(xùn)練。為學(xué)生提供貼近實際的工程應(yīng)用，對解決現(xiàn)實條件無法滿足專業(yè)綜合實驗教學(xué)需求的矛盾有著不可替代的作用。實現(xiàn)了實驗室與生產(chǎn)現(xiàn)場的“無縫對接”。
2．1．3創(chuàng)新實踐教學(xué)平臺
科學(xué)的創(chuàng)新實踐教學(xué)方案需要良好的教學(xué)平臺支撐。利用虛擬仿真技術(shù)針對電氣工程及自動化專業(yè)的學(xué)科特色，結(jié)合“智能電網(wǎng)”、“航空航天”、“機器人”、“工業(yè)自動化”以及“新型傳感器”等專業(yè)領(lǐng)域前沿技術(shù)建立虛擬仿真系統(tǒng)，從實驗教學(xué)環(huán)節(jié)加強學(xué)生對相關(guān)學(xué)科前沿成果的深入理解。
2．2以教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向的三層次
在三個教學(xué)平臺中學(xué)生可以循序漸進的完成知識學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練。但是，由于學(xué)生在專業(yè)方向、學(xué)習(xí)進度、興趣愛好等方面存在個性差異，所以在學(xué)習(xí)過程中就會需要在不同的教學(xué)平臺之間進行廣泛的聯(lián)系，尤其是學(xué)科交叉的教學(xué)資源中，需要橫向的、跨平臺的知識融合。每個虛擬實驗教學(xué)平臺分別按照理論應(yīng)用、綜合設(shè)計、系統(tǒng)構(gòu)建三個層次進行劃分，充分發(fā)揮虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢，建立實驗教學(xué)平臺之間相互補充、互融互通的橫向鏈接。如圖2所示。
2．2．1理論應(yīng)用層
理論應(yīng)用層重點突出的是圍繞基礎(chǔ)理論知識，利用虛擬仿真技術(shù)為學(xué)生提供豐富的實驗內(nèi)容，包括一些看不見、摸不到的物理現(xiàn)象，基礎(chǔ)理論在實際工程應(yīng)用的案例等。更為重要的是，通過互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，學(xué)生可在任何時間和地點直觀形象的完成本專業(yè)科學(xué)理論與科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)性實驗，有助于學(xué)生夯實理論知識。
2．2．2綜合設(shè)計層
綜合設(shè)計層是將相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識交叉綜合應(yīng)用。著重培養(yǎng)學(xué)生運用專業(yè)基礎(chǔ)知識、實驗技術(shù)和實驗手段、分析問題、解決問題的能力，使學(xué)生不論在知識的積累上還是實驗技能的提高上都有較大的飛躍。通過虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，實驗場景可以更加貼近工程實際，有效解決以往受實驗設(shè)備或場地限制［10］，用抽象的示意模型代替復(fù)雜受控對象的問題;在大幅度提高實驗項目豐富程度的同時，通過互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用也可以提高教學(xué)資源的共享率。
2．2．3系統(tǒng)構(gòu)建層
系統(tǒng)構(gòu)建層是讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中將所學(xué)到的工程研究與創(chuàng)新方法得到應(yīng)用和訓(xùn)練。讓學(xué)生體會利用掌握的知識和技能在復(fù)雜工程實踐中解決問題的快樂，真正做到學(xué)以致用［11］。該類實驗可培養(yǎng)學(xué)生從事科學(xué)研究和技術(shù)開發(fā)的綜合能力，為培養(yǎng)具有創(chuàng)新能力的高素質(zhì)專業(yè)人才提供訓(xùn)練條件。虛擬仿真教學(xué)體系中的系統(tǒng)構(gòu)建層實驗教學(xué)資源有效的解決了生產(chǎn)實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等環(huán)節(jié)與工程實際脫節(jié)的問題。
2．3互融互通、互為補充的一體化理念
虛擬仿真實驗教學(xué)體系如圖3所示，其中教學(xué)平臺的教學(xué)資源根據(jù)教學(xué)目的而設(shè)計，課程內(nèi)容貫穿資源;教學(xué)層次是以培養(yǎng)應(yīng)用能力為目標(biāo)，將不同平臺教學(xué)資源橫向連接。在注重專業(yè)培養(yǎng)、因材施教的同時，教學(xué)平臺之間互融互通，教學(xué)層次之間相互補充［12］，是虛擬仿真實驗教學(xué)中心“一體化”建設(shè)核心。虛擬仿真實驗教學(xué)體系一體化建設(shè)打通了學(xué)科專業(yè)界限，是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的新機制。
3結(jié)語
一、虛擬仿真技術(shù)概述
虛擬仿真技術(shù)是虛擬現(xiàn)實技術(shù)和系統(tǒng)仿真技術(shù)的合稱[2]。虛擬仿真技術(shù)又叫虛擬仿真或者模擬技術(shù)，是將一個真實的系統(tǒng)用虛擬的方法模仿出來。虛擬仿真技術(shù)是隨著計算機技術(shù)發(fā)展而逐步形成的一種實驗研究技術(shù)，是數(shù)學(xué)推理、科學(xué)實驗之后人類認(rèn)識客觀規(guī)律的第三類方法，已逐漸成為人類認(rèn)識和改造客觀世界的通用性、戰(zhàn)略性技術(shù)[3]。虛擬仿真技術(shù)在多媒體技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等技術(shù)的基礎(chǔ)上，將仿真技術(shù)與虛擬現(xiàn)實技術(shù)結(jié)合在一起，構(gòu)建逼真的虛擬環(huán)境。虛擬仿真可以是一個模擬器，一個仿真軟件，或者一個數(shù)學(xué)模型等[4]。虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在軍事演習(xí)、醫(yī)學(xué)手術(shù)模擬、廣告宣傳等。近年來，隨著計算機技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展虛擬仿真技術(shù)廣泛地應(yīng)用于實驗教學(xué)，虛擬仿真實驗已經(jīng)成為一種新的教學(xué)模式[5]。
虛擬仿真技術(shù)在實訓(xùn)中具有真實性、交互性、開放性及擴展性[6]。真實性是指虛擬仿真實訓(xùn)中實驗環(huán)境具有很強的真實感，學(xué)習(xí)者在虛擬仿真實訓(xùn)中感覺進入了真實的實訓(xùn)室，操作虛擬設(shè)備，體驗真實的操作過程。交互性是指學(xué)習(xí)者可以通過鍵盤、鼠標(biāo)操作虛擬設(shè)備，虛擬設(shè)備會在真實實訓(xùn)中所出現(xiàn)的現(xiàn)象。開放性是指可以將虛擬仿真實訓(xùn)以網(wǎng)頁的形式，學(xué)習(xí)者可以隨時隨地進行虛擬實驗，突破了時空的限制。擴展性是指虛擬設(shè)備或虛擬軟件等可以實現(xiàn)靈活地配置與組合，而且更新與維護方便，可以對虛擬設(shè)備或虛擬軟件進行二次開發(fā)。
二、Packet Trace軟件在計算機網(wǎng)絡(luò)實訓(xùn)中的應(yīng)用
（一）Packet Trace軟件簡介
Packet Tracer是思科公司開發(fā)的一種虛擬仿真軟件，可供網(wǎng)絡(luò)課程的初學(xué)者在虛擬環(huán)境中設(shè)計網(wǎng)絡(luò)、配置網(wǎng)絡(luò)、排除網(wǎng)絡(luò)故障。該軟件采用圖形化用戶界面，學(xué)習(xí)者可以通過鼠標(biāo)拖曳設(shè)備及配置線構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?提供的數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)中的流動過程可以適時地觀察網(wǎng)絡(luò)狀態(tài);可通過IOS配置對設(shè)備進行配置管理，鍛煉學(xué)習(xí)者檢查、排除網(wǎng)絡(luò)故障的能力。
Packet Trace支持大量的設(shè)備仿真，比如路由器、交換機、Hub等各類網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備的仿真，每類設(shè)備還提供不同的型號;雙絞線、同軸電纜、光纖等各種傳輸介質(zhì)的仿真;DNS、FTP、WEB、DHCP等服務(wù)器的仿真;還可以仿真很多模塊。而真實的實訓(xùn)環(huán)境中往往不可能提供這么全面的實訓(xùn)設(shè)備。Packet Trace運行很多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持TCP/IP協(xié)議，UDP協(xié)議、OSPF協(xié)議、HTTP協(xié)議、SMTP協(xié)議、Telnet協(xié)議等常見協(xié)議，及不常見的ARP協(xié)議、Ethernet協(xié)議、HDLC協(xié)議、ICMP協(xié)議、IPv6等協(xié)議。Packet Trace支持邏輯空間設(shè)計及物理空間設(shè)計兩種模式。Packet Trace中的數(shù)據(jù)包可采用實時傳輸模式和仿真?zhèn)鬏斈Ｊ剑瑢崟r傳輸與真實傳輸過程一樣，仿真?zhèn)鬏斂梢钥吹綌?shù)據(jù)傳送的過程。
（二）Packet Trace軟件的應(yīng)用
假設(shè)某公司需要構(gòu)建自己的網(wǎng)站，并在網(wǎng)站上提供郵件系統(tǒng)服務(wù)。通過分析，為了完成本實驗需要用到的設(shè)備有：首先需要一臺網(wǎng)站（Web）服務(wù)器、一臺郵件（E-mail）服務(wù)器;另外還需要一臺域名解析（DNS）服務(wù)器（通常可以由專門的機構(gòu)提供，為了方便在仿真軟件中構(gòu)建了自己的DNS服務(wù)器）;還需要幾臺可以上網(wǎng)的PC機;為了將這些設(shè)備連接起來，需要一臺交換機。還需要配置每個服務(wù)器的協(xié)議及每個服務(wù)器和PC機的地址;如果需要遠(yuǎn)程登錄交換機還需要對交換機進行配置。這個實驗可以在真實的環(huán)境中完成，也可以在虛擬仿真軟件Packet Trace中完成。以下先通過Packet Trace軟件進行虛擬仿真實驗。
1.構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>
將Web服務(wù)器、E-mail服務(wù)器、DNS服務(wù)器、兩臺PC機拖曳進主界面，并連接好配置線，將設(shè)備分別重命名，得到實驗的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌鐖D1所示。
圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖
2.配置各設(shè)備
（1）配置DNS服務(wù)器。鼠標(biāo)單擊DNS服務(wù)器，首先在Desktop選項中選擇“IP Configuration”設(shè)置靜態(tài)分配（Static），設(shè)置好各地址參數(shù)，其中IP地址192.168.1.2;然后在Config選項卡中設(shè)置GLOBAL項中的Gateway為：192.168.1.1，DNS Server為192.168.2;最后將DNS項以外的其他協(xié)議全部關(guān)閉，并在DNS中添加網(wǎng)站（fly.com）及郵箱（pop3.163.com，stmp.163.com）的域名解析，如圖2所示。
圖2 DNS域名解析配置
（2）配置Web服務(wù)器。鼠標(biāo)單擊Web服務(wù)器，在Desktop選項卡中配置好IP Configuration中各地址，IP地址為192.168.1.8;然后在Config選項卡中設(shè)置GLOBAL項中的Gateway為：192.168.1.1，DNS Server為192.168.2;再后將HTTP項以外的其他協(xié)議全部關(guān)閉，還可以在此處修改網(wǎng)頁代碼，以修改網(wǎng)頁的顯示內(nèi)容。
（3）配置郵件服務(wù)器。點開E-mail服務(wù)器，配置好IP Configuration中各地址，IP地址為192.168.1.3;然后在Config選項卡中設(shè)置GLOBAL項中的Gateway為：192.168.1.1，DNS Server為192.168.2;再后將E-mail項以外的其他協(xié)議全部關(guān)閉，并在E-mail項中設(shè)置Domain name及添加郵箱用戶名及用戶密碼。
（4）配置交換機。如果交換機不需要遠(yuǎn)程登錄進行配置管理，則無需配置。如果需要進行遠(yuǎn)程登錄管理那么需要給交換機配置地址。交換機配置地址需要通過IOS配置方式。給交換機配置地址為192.168.1.253。點開交換機，進入CLI選項，回車后鍵入命令，下面進行簡單的配置命令：
Switch>en//進入特權(quán)模式
Switch#conf t //進入全局模式
Switch（config）#inter vlan 1（默認(rèn)交換機的所有端口都在VLAN1中）//創(chuàng)建并進入VLAN1的接口視圖
Switch（config-if）#ip address 192.168.1.253 255.255.255.0//在VLAN1接口上配置交換機遠(yuǎn)程管理的IP地址
Switch（config-if）#no shutdown//開啟接口
Switch（config-if）#exit//回到全局配置模式
（5）配置兩臺PC機的地址。點開PC0，在Desktop選項中選擇“IP Configuration”設(shè)置靜態(tài)分配（Static），設(shè)置好各地址參數(shù)，其中IP地址192.168.1.4。PC1的設(shè)置同PC0，其中IP地址為192.168.1.5。
3.測試驗證實驗
（1）驗證網(wǎng)站功能。在PC0（或PC1）上，點開進入Web Brower選項，輸入網(wǎng)址fly.com，再點擊go，如果能夠正確顯示出Web服務(wù)器上的主頁，則說明Web服務(wù)器實驗成功。否則需要重新檢測故障，并排除故障，直到能夠成功顯示。
（2）驗證郵件收發(fā)功能。鼠標(biāo)單擊PC0（或PC1）上，選擇Desktop選項，單擊E-Mail，進入MAILBROWER，單擊Configure Mail，然后進行相應(yīng)的配置。保存后返回MAIL BROWER，進行收發(fā)郵件測試，如果能成功收發(fā)郵件，則說明郵件服務(wù)器實驗成功，否則需要檢測并排除故障。
三、Packet Trace虛擬仿真實驗與真實實驗的對比分析
在Packet Trace虛擬仿真軟件中，學(xué)習(xí)者可以通過圖形化界面，對虛擬的設(shè)備進行連線、配置、測試、排除故障等，在逼真的環(huán)境中，體驗真實實驗的過程，完成實驗，得到真實實驗的結(jié)果。而且虛擬實驗中需要用到的實驗設(shè)備，只需要用鼠標(biāo)拖曳出來即可，仿真軟件提供不同的設(shè)備和相同設(shè)備不同型號的選擇，實驗非常方便靈活。而在真實的實驗中，很多實訓(xùn)場所不可能提供這么多的設(shè)備，更難具備各種不同型號的設(shè)備，仿真軟件大大地節(jié)約了設(shè)備成本。在虛擬實驗中，可以不斷地重新配置，嘗試不同的配置方法，不會損壞設(shè)備，配置不成功，可以刪除設(shè)備，重新拖曳進新設(shè)備進行配置，而在真實實驗中配置不正確，操作不當(dāng)，可能損壞真實設(shè)備，而且不可能把真實設(shè)備丟掉后再用新設(shè)備進行配置管理，因此，虛擬仿真實驗提供了更靈活的配置方法，增強了學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)興趣。在虛擬實驗中，不需要專門的實訓(xùn)場所，不需要實訓(xùn)室管理維護人員，節(jié)約了實訓(xùn)場所成本以及管理人員成本;虛擬實驗可以在任意一臺電腦上完成，突破了時間與空間的限制，可以使學(xué)習(xí)者隨時隨地進行實驗，學(xué)習(xí)更輕松，效率更高。
但是在虛擬仿真實驗中有一些與真實實驗不完全相同的地方，比如設(shè)備之間的連線，只需要選擇一種介質(zhì)即可，甚至可以由系統(tǒng)智能判斷選擇什么介質(zhì)，所以配線環(huán)節(jié)不會出現(xiàn)錯誤。而在真實實驗中，學(xué)習(xí)者可能不知道具體的設(shè)備需要選擇哪種傳輸介質(zhì)，或者傳輸介質(zhì)沒有連接好、松動、串?dāng)_等都可能造成實驗不成功，而這些在虛擬實驗中都不會出現(xiàn)。另外，如Web服務(wù)器配置，在虛擬實驗中沒有設(shè)備Web站點，只需要將HTTP協(xié)議打開即可，而在真實的實驗中Web站點的配置存在版本的不兼容、默認(rèn)站點的位置不正確以及登錄用戶的權(quán)限設(shè)置等問題都可能引起Web服務(wù)配置不成功。
因此，虛擬實驗仿真實驗需要與真實實驗結(jié)合起來，不能只是單純地進行虛擬仿真實驗。比如，可以讓初學(xué)者先通過虛擬仿真實驗，熟悉設(shè)備、設(shè)備的型號、設(shè)備的配置方法、設(shè)備的管理方法、設(shè)備的排障方法等，然后再結(jié)合真實設(shè)備進行實驗，這樣將使學(xué)習(xí)效果更佳。
