虚拟仿真技术论文第1篇

虚拟仿真(VR)即虚拟现实，是一种采用计算机为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉，用户在计算机所创建的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态。

2国内外研究现状

2．1国内研究现状

尽管国内虚拟仿真技术起步较晚，但是随着信息技术在社会各领域中的广泛应用，信息化教学已成为信息技术和信息资源与教学相结合的教学形态，以计算机仿真技术、多媒体技术和虚拟现实技术为特征的虚拟仿真实验室开始逐步渗透到教学领域。虚拟仿真技术在医学教学及某些医学手术应用领域得到不同程度的应用和研究。在护理学教学中，作为实践性很强的综合性应用学科－护理学基础，其护理专业实践教学约占该课程总学时的一半，也是培养护生临床实践能力的主要途径之一。然而传统的由教师演示－学生练习－教师指导的护理实践教学模式已经不能满足学生的需要，非常有必要对护理实训教学进行改革和创新。随着虚拟仿真技术在一些实践性要求高的专业中的大量应用及研究，国内某些医学院校的护理学基础实验教学也不同程度地开展了仿真技术在护理实践教学中的应用与研究，如高仿真模拟人技术早已投入护理专业实践教学中，并被应用在《内科护理》教学中并收到良好的效果，还有以主要训练护生的单项护理操作技能为目的的专项护理技能训练，如手臂模型可以模拟人类真实的血管，穿刺过程中有落空感和模拟真实血液流出，高级电脑心肺复苏模型可以进行心肺复苏的模拟训练，大小与真人相仿，在操作时可有语音提示和报警声来显示其操作的正确性。虚拟仿真技术还可以使用在一些不宜在真人身上实练(如鼻饲法、导尿术等)的护理实训课的应用。2007年大连大学职业技术学院以“探索出适合中等职业技术教育的网络教学模式，提高中等职业教育运用现代教育技术手段水平”为目的开展的“护理技术模拟教学系统”项目的研发卓有成效，该研发项目提出了包括13个模块，每个模块由教学演示、模拟操作、考核测评三大部分构成的护理技术计算机虚拟仿真实训教学软件系统，该教学软件系统的研发为虚拟仿真技术在护理实训练习中的开展和推广应用提供了参考。2009年贵州遵义医学院护理系进行了护理学基础虚拟实验室的研发，是一次将虚拟仿真技术应用于基础护理实践教学的一种有效尝试，可推广应用于国内各护理院校和各大医院的实验教学和继续教育培训与考核，有着较广阔的应用前景。重庆市卫生学校已经开展并建成仿真急救护理实训室，为其他护理院校提供了可借鉴的急救实训基地模式和实训方法。同时，虚拟仿真技术在职业技能培训中发挥的作用越来越大，也正被广大的职业教育工作者所接受。目前高职院校招生人数逐年增加，学校实验室及传统的教学模式已经远远不能满足师生的需要，寻找一种行之有效的技术手段来缓解传统实践教学模式所带来的压力，是许多高职院校的当务之急，将虚拟仿真技术应用于护理实践教学是解决以上问题的关键，更是培养最优秀的护理毕业生的必由之路。

2．2国外研究现状

美国在培养护生的过程中由于医院及患者等方面的原因，护生在临床实习中很少有机会在患者身上进行练习操作技能，同时护理院校理论课程的增加及实践教学课程的压缩也大大减少了护生们开展实践练习的机会。鉴于此，开展虚拟仿真技术在护理实践教学中的应用也是非常有必要的。美国的虚拟仿真技术在不同行业的运用，包括在护理教学中的应用开展的都比较早。美国纽约州立大学护理学院早在1996年就开展了虚拟仿真技术在静脉输液中的应用研究，虚拟仿真技术在护理实践中的作用是一些模型、录像带等所不能比拟的，后者不能给护生带来真实的感觉，而虚拟仿真可以，并且大大减少了护生在真实的临床护理操作中给患者带来的不适。常用的虚拟仿真技术有两种，身临其境式和非身临其境式，前者技术要求较高，需要利用一些传感工具，如头盔、手套、跟踪器等，让用户置身于虚拟境界中，虽然设备昂贵，但因其具有很逼真的护理情境而对护理教学产生深远的影响，非身临其境式，因其实用性和实惠性被广泛运用到护理教学中。随着从事护理教育的工作人员数量的减少，虚拟仿真技术同样运用在一些护理学远程教学、成人继续教育、护理技能培训等项目。虚拟灾害环境的护理措施的研究更是拓展了虚拟仿真技术在护理教学领域中的运用。20世纪80年代，美国便应用虚拟仿真技术建立了用于考试和教学的临床病例库，即虚拟临床浏览(VCE)。到目前为止，在护理教育领域，虚拟临床浏览系列教学软件和指导手册已发展到覆盖内外科护理学、妇产科护理学、儿科护理学和护理学技术等课程，并且提供网络学习资源。虚拟临床浏览结合护理教科书，建立了虚拟医院，进入虚拟医院，可以学习沟通、记录、评估和安全给药。虚拟医院的建立可以帮助护生熟悉日常护理工作，从而提高临床判断和批判性思维能力。还有已经在英美许多医学院校使用的CathSim静脉穿刺训练系统包括软件和触觉反馈装置即静脉穿刺用的胳膊和一台电脑，可设置在实际工作中可能遇到的不同年龄、血管状况以及疾病严重程度的各类患者。由日本NEC公司研制的“SimCoeur”软件系统可以模拟急诊患者每分钟的临床表现，还可以设置1000余种患者情境，可以使护生面对不同的患者，很好的锻炼了护生的应变能力，并且能够快速地对护生所进行的操作进行反馈。同时该公司研制的“SimNursing”模拟急诊患者软件系统，已于1998年投入日本市场，该软件系统可进行护理程序的模拟训练，学生能按照完整的护理程序对患者进行全程护理。多款软件的研发和应用为虚拟实验室的建设提供了技术支持，其中最有代表性的就是Mathworks公司推出的MAllAB语言，美国NI公司推出的LabVIEW图形化编程语言及美国ELANIX公司推出的SystemView软件。

3发展趋势

虚拟仿真技术论文第2篇

【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

虚拟仿真技术论文第3篇

关键词：建筑工程；施工；虚拟仿真技术；应用发展

Abstract: with the rapid development of social economy, the virtual simulation technology in architectural engineering in the construction of use, can prompt found construction, the deficiencies in the improvement of construction quality at the same time, still can fundamentally save the cost of construction project investment for the future of input use lay the foundation. In this, this article in view of the construction of the application of the virtual simulation technology development, do the following discusses.

Keywords: building engineering; The construction; Virtual simulation technology; Application development

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

在21实际科学技术迅速发展的时代，计算机技术的普及，在推动社会发展的同时，还极大的改变了人们的日常生活。计算机智能系统在建筑工程施工中的运用，能够有效的规范工程施工技术，提高工程的管理水平，为建筑工程的施工质量提供有效的保障。在当前我国建筑工程施工领域中，常用的软件系统主要包括专家系统、 智能管理系统、 办公自动化系统等几个方面，这些计算机技术的应用，在原有的基础上弥补了传统施工方法及理论上的不足，避免了工程施工中不必要的麻烦。在此，本文从虚拟仿真技术、虚拟仿真系统在建筑施工中的应用以及虚拟仿真技术在工程施工中的研究和应用展望等三个方面出发，针对虚拟仿真技术在工程施工中存在的问题及完善途径，做以下简要分析：

一．虚拟仿真技术

在当前工程施工建设中，虚拟仿真技术是指通过计算机图形技术、计算机仿真技术、传感器技术、显示技术等多种学科的优势，为人机 对话提供了更直接和更真实的三维界面，并能在多维信息空间上创建一个虚拟信息环境，使用户身临其境。在虚拟技术使用的过程中，除了能够对制定技术进行虚拟模仿外，还能通过真实逼真的环境，为技术的实提供相应的环境支持，在当前社会发展的过程中，虚拟仿真技术在多个领域中得到了飞速发展。而虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，其核心在于通过同虚拟仿真技术，真实的再现工程施工中的各个环节，确保施工程序的规范化、科学化，在保障施工质量的同时，还能发现施工过程中存在的问题，以便在实际施工中能够将其造成的损失降到最低。由此可见，虚拟仿真技术在建筑工程施工中有着极其重要的作用。

二．虚拟仿真系统在建筑施工中的应用

在当前人们的日常生活中，虚拟仿真技术作为一门新兴的学科，已经广泛应用到各个行业中，而虚拟建造在形成使用的过程中，至今仍没有形成统一完善的体系，其中既包括技术原有，也在一定程度上存在着较大的资金投入。在当前我国虚拟建造理论形成的过程中，主要体现在以下几个方面：首先，通过对建筑理论的研究，将建筑理论融入到虚拟建造中，为其下一步的施工环节奠定基础。其次，在虚拟仿真技术在建筑施工领域的运用，能够凭借自身的可视化仿真优势，将施工过程中的整体施工体系，清晰的反映出来，以便在实际施工中能够及时的弥补施工过程中存在的不足，确保施工活动的顺利进行，在节省大量施工成本的同时，还能为其下一步的发展奠定基础。最后，虚拟仿真技术在建筑行业中的应用，其核心在于计算机软件研制与系统开发。

三．虚拟仿真技术在工程施工中的研究和展望

随着社会经济的迅速发展，建筑行业也在原有的基础上取得了进步，而虚拟仿真技术在建筑工程施工领域中的运用，不是一朝一夕就能形成的，而是需要长时间的积累与发展。且在其具体实施的过程中，其核心取决于计算机硬件和仿真软件本身的发展。在当前虚拟仿真技术实施的过程中，其存在的问题主要表现在以下几个方面：

首先，在虚拟仿真系统开发实施的过程中，对计算机的硬件平台提出了较高的要求，且在研究开发的同时，需要在专业的工作站及实验室中进行。由此不难看出，企业在进行虚拟系统研究开发的过程中，需要投入大量的资金建造实验室，同时还要购买国外先进的设备与软件，这些，都在一定程度上限制了虚拟仿真技术的应用。

其次，虚拟仿真技术在建造工程施工运用的过程中，需要借助国外进口的软件平台。然而在其实际实施的过程中，结合着我国当前社会的发展现状，在施工企业虚拟仿真系统的集中型软件几乎不存在，再加上建造工程本身施工周期长、规模大、施工程序多等影响因素，对项目开发的成本及技术都提出了较高的要求，而这些，都是当前从事虚拟仿真技术研究人员应解决的。

最后，在虚拟仿真技术研究开发的过程中，人才作为其研究的主体，不仅关系着虚拟仿真技术的研制开发，还在一定程度上关系着建造企业的生产发展。由此就需要建造企业在实施虚拟仿真技术的过程中，其核心基础自爱与培养自己的开发骨干，确保在软硬设施具备的前提下，能够全方面的开展虚拟仿真技术的研究。

面对当前社会经济的发展形式，虚拟仿真技术在建造工程施工中的运用，已经成为社会发展的必然形式，同时也是科技发展的必然结果。在我国一些大型施工企业，其工程技术人员具备高水平的软件研发能力，且在研究的过程中，加上计算机的辅助，能够结合着建造工程的实际状况，将虚拟仿真技术运用进去，真实的再现建筑施工中的每一个施工环节，通过逼真的环境渲染，能够使施工管理人员第一时间发现施工活动中存在的问题，并及时的采取措施进行避免，在减少建筑工程成本投入的同时，还能保障工程的施工质量，为其今后的投入使用奠定基础。

仿真技术的应用使仿真软件取得了飞速发展，新的并行计算方法、 新的仿真平台和编程技术使其具有更好的可扩展性。实行校企 （研） 联合是加快建筑业科技进步， 推进施工现代化的一个重要捷径。建筑企业采用与专门科研院所合作的方式， 充分利用高等院校的科研实力和人才优势， 建立起长期的合作伙伴关系， 积极开发和应用虚拟仿真系统。

总结：

综上所述，随着社会经济的迅速发展，虚拟仿真技术在建筑工程施工中的运用，能够及时的发现施工过程中存在的问题，通过相应的措施将其避免；同时能够在原有的基础上规范施工程序，完善工程的施工管理，在确保工程施工质量的同时，还能在原有的基础上促进我国建筑行业的发展，为我国社会的发展做出杰出的贡献。

参考文献：

[1]禹禄君.探究虚拟仿真技术应用的新模式[J].长沙通信职业技术学院学报，2008，(04) .

[2]吴青萍，张慧敏.建筑工程施工中虚拟仿真技术探索与实践[J].常州信息职业技术学院学报，2009，(06) .

虚拟仿真技术论文第4篇

关键词：虚拟仿真技术；计算机网络基础课程；应用

一、虚拟仿真技术的概述

虚拟仿真技术是将虚拟现实技术和系统仿真技术有机结合的一种新的实验研究技术，人类、战略性技术。借助该技术可认识和改造世界，因而它有望成为继数学推理、科学实验之后又一虚拟仿真技术以多媒体技术、虚拟现实技术、网络通信技术等信息技术为基础，构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟环境，如模拟器、仿真软件、数学模型、仿真实验等。其中虚拟仿真实验在我国高职院校的教学中广泛应用，已逐渐成为一种新的教学模式。

1.国内外虚拟仿真技术在教学中的应用

目前，国外虚拟仿真软件主要包括多功能电路模拟实验平台PSPICE、模拟和数字电路的Tina Pro、用于电路描述和仿真的语言与仿真软件Circuit Maker、仿真单片机Proteus、Cisco路由器和自定义网络拓扑结构及连接的Boson NetSim。在我国，北京邮电大学的电子信息虚拟仿真实验教学中心有“开放式虚拟仿真实验教学管理平台”、Packet Trace软件、北京航天大学的分布式虚拟环境、GMDSS模拟训练实验室、导航雷达模拟训练中心等。

2.虚拟仿真技术应用于计算机基础课程的优势

通过实例操作演示非常抽象的概念，将抽象的网络概念具体化、形象化，为学生提供逼真生动的学习环境，加强老师与学生的互动，实现教与学双向互动，提高学生的学习热情和主动性。通过仿真实例的展示，为学生创造更多的实践机会，不仅可以激发学生的求知欲望，帮助学生充分吸收和掌握教学内容，更能激发他们的创造动机和创造性思维。

二、虚拟仿真技术在高职院校计算机网络基础课程的应用

1.虚拟仿真技术的应用，优化了网络课程实验教学环境

目前，很多高职院校计算机硬件设备与软件更新滞后，教师无法正常地开展实验教学，只能通过视频和文字等辅助资料来补充实际实验的不足。虚拟化技术可以有效解决上述问题，通过虚拟多种不同的计算机环境，学生可在一台计算机上完成服务器与终端机之间的切换，并能使用不同的操作系统与应用程序来开展网络实验。虚拟技术实现了改善高职计算机网络课程的实验教学中教学环境、提高教育教学实效的目标。

2.虚拟仿真技术的应用，更新了实验教学手段

高职教师们利用虚拟仿真技术实现了“一机多用”，有利于顺利开展计算机网络基础课程这一实践性较强的课程，学生可以通过精确地操作某些系统或者软件，了解其运行特征和过程，并以此进一步加深对理论知识的理解，近距离观察和分析实验现象。

3.虚拟仿真技术的应用，缓解了实训设备不足的难题

目前，在高职教育计算机网络课程的实训设备严重短缺，而虚拟仿真技术让虚拟实验室成为现实，尽管不能从根本上替代实际上的物理设备，但是学生可在虚拟机上做所有的操作实验，将理论与实践相结合，使学习更直观，教学更真实，既保证了教学质量，又促进了学生实践能力的培养。因此，虚拟仿真技术的应用，不仅解决了实验实训设备短缺的难题，又能更好地为高职教育培养更多的实用性人才助力。

三、结束语

综上所述，现阶段的高职院校计算机网络基础课程的教学中仍存在着一些问题，将虚拟仿真技术与真实实验相结合，可有效解决学校设备和场所短缺等问题，使学生通过虚拟仿真实验教学掌握网络技术，提高学生的实践能力和创新能力，提高学生的综合运用计算机网络知识解决分析实际问题的能力，为社会培养出高水平高素质的复合型网络工程专业人才。

参考文献：

虚拟仿真技术论文第5篇

关键词：虚拟仿真；电子类实验教学；应用

TP391.9；TN0-4；G642

一、虚拟仿真技术的概念与优势

虚拟仿真技术在电子类实验教学中的应用主要有两种方面：虚拟仪器技术和仿真。最早虚拟仪器这个概念是由美国仪器公司提出的，其主要含义就是“软件就是仪器”通过对应的软件来实现仪器的主要功能。在使用过程中利用LabvIEW编写虚拟的仪器面板，将各种数据信息采集设备和软件的仿真平台搭建出一个不同的仿真系统。仿真则是利用模型进行实验，对电路环境与电路过程中进行模拟，得到真正实验的全过程。虚拟仿真技术的核心内容就是将虚拟与实际结合，从而达到最佳的实验教学效果。同时，在虚拟仿真技术在使用过程中有以下几种优势

（一）节约成本

在传统的教学模式创新中需要不断的增加各种教学仪器设备，增加教学成本，而且要想进行实验只能在实验室进行。虚拟仿真技术的出现更好的解决了这些问题，在教学过程中只需要具备仿真软件计算机就能在任意地点进行实验，方便教师教学。

（二）理论与实际结合，激发学生兴趣

虚拟仿真技术可以将虚拟与实现结合，学生在接受新知识时还锻炼了学生的动手实践能力。将实验教学内容以更直观的形象展现出来，激发学生的学习兴趣，提高学习效率。

（三）实验平台的统一性和可恢复性

在使用虚拟仿真技术时，可以将多门课程实验进行统一，并为学生提供一个设计、原型、科学、的应用平台，这样不会丢失原有的实验信息，还会完成从原型设计到系统部署之前所有工作，从而将虚拟教学内容与实际教学实验的理论、知识更好的结合起来。

（四）教学内容的灵活性与创新性

虚拟仿真技术不同于其他试验箱数量固定的实验内容，在使用其技术时还会根据不同的需求搭建出一个不同的实验电路，让学生更直观的了解教学内容，同时还有利于教师开展一些综合性与设计性的教学实验，从而培养学生的创新能力。

二、虚拟仿真技术在电子类实验教学中的应用

随着电子技术快速发展以及教学内容不断的更新，传统的实验教学模式已经跟不上社会的发展，其中还存在着一些不足，虚拟仿真技术的出现将实验教学进行全新的完善，激发学生的学习兴趣，提高学生学习效率。电子电路课程是电子类专业必修课程，其中包括了：电路分析、模拟器电子技术、数字电子技术。在这三门课程中虚拟电子技术被学生们认为是一个难度最大，理论性较强的的一门课程。一般来讲，虚拟电子技术是与教学理念同步，有时也会落后于教学课堂。在传统的实验教学过程中，学生对实验的电路理论不够了解，对实验中可能出现的问题还没有特别清楚，因此，对于多数学生来说，在实验过程中一旦出现问题找不到任何的突破点，从而降低学习兴趣。在虚拟仿真技术中以二阶段有源低通滤波器为主的教学实验可以帮助学生加深对知识的了解，锻炼学生的动手动脑能力。

（一）二阶有源滤波器的仿真实验

在虚拟仿真技术中，常用的仿真软件有：Multisim、Pspice、Proteus等。在此，本文对Multisim在虚拟仿真技术中的使用以二阶有源滤波器电路进行了仿真。该技术操作简单容易上手，它在使用过程中具有非常多的元器件、虚拟仪器，它的功能强大，在使用过程中还为学生提供专用的万能表、示波器等常用仪表设备，而且还为学生提供了虚拟仿真技术的网络分析仪、频谱分析仪等仪器设备。二阶有源滤波器在教学过程中具有仿真的电路图，只需要在使用时输入信号频率和幅度，就可以通过滤波器的示波器进行观察，并让学生做出总结。同时，在使用时还可以利用波特图测试仪，设定使用频率的反问，保证学生可以更加直观的观看到二阶有源低通滤波器的频率响应线，学生在上课过程中就可以通过幅频特性曲线找到滤波器的频率。这样，学生就可以搭建出一个更为实际的电路，进行实验，从而总结出自己所得结果，并于教师交流。

（二）二阶有源滤波器的实际电路测试

虚拟仿真技术论文第6篇

关键词：虚拟仿真技术；食品专业；改革；发展

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）23-0120-02

一、虚拟仿真技术

虚拟仿真技术（virtual reality，VR）又称虚拟现实技术、灵境技术或模拟技术，是利用计算机技术、网络通信技术、人工智能技术、自动化控制技术仪器仪表c测量技术等交叉产生的一种现代信息技术，是虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，能够创造一种高端的人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉同等的实时模拟和交互，可以获得多维交互体验的虚拟环境。虚拟仿真技术有三个突出的特征：沉浸感、交互感和构想性。随着空间信息科学、计算机图形、多媒体技术、数字图像处理、人机接口技术、人工智能技术、传感器技术等的快速发展，虚拟仿真技术已经广泛应用于建筑、医疗、教育、军事、航天、服装、生产制造等领域。目前，也有一些文献论述了虚拟仿真技术在食品加工、食品检测、食品机械制造中的应用。

二、食品专业改革发展遇到的问题

1.传统教育方式无法激发学生对食品专业理论课的兴趣。兴趣是学习最好的老师。食品专业的理论课程中含有大量的基本概念、原理、公式推导，这些基础知识点比较抽象。即使教师结合实例讲解也很难激发学生对理论课的兴趣。例如：《食品工程原理》的基础知识比较广，理论公式比较多，主要教学目标是使学生利用数学、物理、化学及物理化学等学科知识去解决食品工业中所遇到的实际问题，该课程具有较强的设计、选型、安装和操作等工程特点。学生对课程中的理论、公式感觉很抽象，学习起来掌握不住要领，往往只能学习到一些简单的片段，在分析和解决具体问题时感到无从下手。

2.现有食品实验课程无法提高学生的食品专业实验技能。食品实验教学主要是教师讲解演示，学生模仿验证。这种“填鸭式”、完成任务式的实验教学，不能对学生针对性地进行创新和能力的培养。例如：食品化学实验课的教学通常是指定几个实验项目，如粉丝的制备与质量感官评价、蛋白质的盐析及透析、果蔬褐变机理等实验内容，老师将所需的试剂配置好，学生按四人一组分成若干小组，教师详细讲解实验原理、操作步骤，学生按部就班地模仿老师的操作步骤完成实验，最后撰写实验报告。这种教学方式使得学生主动学习的积极性不高，而且该教学方法在一定程度上限制了学生主观能动性的发挥和创新能力的培养。

3.食品工厂实习无法达到预期的教学效果。食品专业本科教学体系中有一个重要的环节就是工厂实习。但是，随着市场竞争日益激烈，工厂以不断提高企业效益为主要目标，而接收大学生实习已不再是必须履行的义务；其次，现代食品工厂趋向自动化、连续化，为了保证产品质量与安全，厂房绝对不允许学生动手操作；再次，学生在实习现场基本就是看和听，没有参与和动手的机会，学生也逐渐失去新鲜感，结果导致工厂实习形式化，无法达到预期的教学效果。

4.食品专业知识和实验技术片段化，没有形成一个整体的结构。现在食品学科被分割成多个课程进行学习，学生学习完各个课程后往往没有将食品学科整个知识点和实验技术整合起来。知识点和实验技术的片段化使得学生无法提高自身的综合水平，无法将所学知识和技能灵活应用于生产实践。例如：《食品加工》主要介绍了各个食品的加工方式和原理，《食品营养学》主要介绍了各个营养素的功能，这两个课程的内容似乎没有关联性，学生只能片段化地学习，无法将两者综合起来。

三、基于虚拟仿真技术促进食品专业改革，推动食品专业的发展

1.通过虚拟仿真技术激发学生对食品专业理论课程的兴趣。研究表明：在理论课程上应用虚拟仿真技术，可以将抽象的概念形象化，静态的知识点动态化，可以形象地展示结构功能，提高食品理论课的授课效果。例如：《食品工程原理》这门课结合虚拟仿真技术，让学生可以看到食品工业生产过程中各个单元操作的基本原理及典型设备的结构原理、操作性能，使学生将食品工程原理的知识与虚拟仿真平台上看到的生产设备和工艺过程联系起来，使学生深切体会到食品工程原理课程中所讲述的每个单元操作都与食品专业学习密切相关。生动形象的学习便于学生理解，提高教学质量。

2.将虚拟仿真技术与食品实验教学相结合，提高食品实验教学的效果，激发学生的创新性。随着虚拟仿真技术引入实验教学中，许多研究表明：虚拟实验可完善食品真实实验不具备或难以完成的教学功能，如一些成本较高、需要用高档仪器操作的实验等。食品实验教学中大部分是分组实验、分工合作，学生个人没有机会操作完整的实验。通过虚拟仿真技术平台，学生可完整地操作一遍实验技能，掌握每个实验细节。例如：食品化学实验通过虚拟仿真平台可以让学生自己思考做什么实验，用哪些试剂，设计实验方案。学生通过在虚拟仿真平台上操作，验证自己实验设计的合理性，激发了学生的思维能力和创新能力；同时，通过失败经验获取知识和要点，思考失败的原因，巩固了所学的知识，提高了动手能力。

3.构建实景虚拟仿真门户，增强食品工厂实习类课程的果效。实景虚拟仿真门户，可在食品工厂原地取景，从厂房布置、车间设备摆设等方面按照实习基地实际比例进行排布。结合实习基地的真实情形，提炼实习教学素材，配建厂房设计讲解、工厂设备操作讲解、实习提示等内容，让学生在进入工厂实习前，先通过实景虚拟仿真门户了解实习基地的完整情况，并提出专业问题。教师在后台收集这些问题，在实习基地现场进行讲解。以果蔬饮料生产实习为例，学生先通过虚拟仿真平台了解果蔬饮料生产的基本原理、工业化生产流程及各工序的主要参数，通过虚拟仿真平台向老师提出自己的疑问，在参观果蔬饮料工厂的时候，教师邀请企业技术人员通过现场讲解和专题讲座为学生答疑解惑，让学生了解到工厂的生产、企业的经营和管理。

4.利用虚拟仿真技术，综合食品专业课程，完善食品课程资源的建设。自从虚拟仿真技术在教学中广泛应用之后，大量研究表明利用虚拟仿真技术可优化教学资源的建设和积累，提高教学质量。食品专业课程可基于虚拟仿真技术，优化教学流程。例如：让学生在课前通过虚拟仿真平台自学课程内容，在课堂上与老师探讨自学过程中的疑点和难点，使得学生从被动学习转化为主动学习，教师从“填鸭式”授课转化为探讨式授课。其次，食品专业课程可基于虚拟仿真技术，优化教学内容。例如：食品专业的课程内容有一些是重复的，那么重复的内容可以让学生在虚拟仿真平台上自己巩固，而新的知识点可以作为课堂教学的主要内容。再次，通过虚拟仿真技术平台，片段化的食品专业课程可以被综合起来。例如：在平台上要求学生设计一款具备一定功能的产品，学生需要市场调研获得市场缺乏哪方面的产品，根据产品功能，再依据所学的食品原料学、食品营养学和食品化学等知识提出产品配方，依据食品工艺学、食品工程原理、食品加工学等知识提出产品工艺，依据食品毒理学和食品卫生学控制产品的安全性；最后，基于虚拟仿真技术，教师可跟踪学生的学习情况，收集学生的学习难点，这样可以使课堂教学内容有针对性，提高教学效率和效果。

⒖嘉南祝

[1]王宁.浅谈虚拟仿真技术[J].大观周刊，2011，（38）：18-19.

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The Influence of Virtual Reality Technology on the Reform and Development of Food Specialty

LI Jing，CHEN Nuo，DEND Ze-yuan，RUAN Zheng

（Nanchang University，Nanchang，Jiangxi 330047，China）

虚拟仿真技术论文第7篇

【摘 要】随着社会科学技术的快速发展，电子科技也在不断更新，并且逐渐渗透到社会的各个领域，虚拟仿真技术在中职学校也得到了广泛的运用和发展，取代了大部分电子设计。电子技术是一门实践性很强的学科，对学生的要求也很高。在中职学校，电子技术在教学中的应用也存在着一些问题，本文针对中职学校电子技术教学对虚拟仿真技术运用的现状，分析了虚拟仿真技术在中职学校电子技术教学中的不足和优势。

关键词 虚拟仿真技术；中职；电子技术；教学应用

中图分类号：G718.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2015）20-0122-02

电子技术是一门专业技能课，它在中职学校中的快速发展，不仅推动了现代教育的进步，而且还提高了中职的教学水平和质量、学生的学习兴趣，丰富了课堂知识内容。在电子技术教学中，应用虚拟仿真技术是把理论和实践相结合的重要方法，也是让学生们提高综合素质的重要方式。

一、虚拟仿真技术的概念

虚拟仿真技术是虚拟系统对真实系统的模仿，在电子技术教学中一直被使用，是电子计算机发展过程中研究出来的新方法。随着科技的飞速发展，虚拟仿真技术也在不断变革，并渐渐成为不可缺少的一部分。

二、虚拟仿真技术的应用现状

在虚拟仿真技术不断发展的情况下，该技术在实践应用中开始普及，虚拟仿真技术在电子技术教学中，已经成为教学的重要教学工具，其他很多行业也在开始引进虚拟仿真技术。虚拟仿真技术到目前为止，一直使用的是Multisim仿真软件，并且该软件已经更新到了EWB5.0，这个软件是建立在PC平台上的一个图形操作界面，模仿一个真实版的电子电路实验台，可以对所有工作台进行操作和指挥，体验真实的电子电路实验。目前，我国普遍采用的是EDA软件，主要是对电子电路进行分析、设计和仿真。

三、虚拟仿真技术在教学中的应用

1.理论教学。理论教学是电工电子教学中不可缺少的一部分。理论教学可以使学生有足够的专业理论知识，为实践教学打下基础。专业理论课一般比较枯燥无味，有些学生基础比较差，比较薄弱，就没有很大的兴趣，老师教起来就相对来说比较困难，而且还影响教学效果。随着虚拟仿真技术的发展，课堂上渐渐地引进了这项技术，在进行理论讲解的同时，利用仿真技术进行多媒体演练，把理论教学中抽象的概念形象化、简单化、直观化。例如：在基本放大电路中，对静态工作的选择，直接影响到放大器的性能。一般在理论课上，学生都会利用公式进行推理，这样就不能深刻理解，会对基本放大电路的知识掌握不好。但是，通过虚拟仿真的演示，学生很直观地去了解和认识；在模拟电子线路中，三根管的公式是：Ie=Ic+Ib，在理论教学中都是用表格的方式列出相应的数据，证明是很多实验之后的出来的结果，学生只有死记硬背，没有真实体验，所以用虚拟仿真的技术，让学生们自己动手去验证公式的到来，这样就会更容易牢记。

2.实践教学。电子技术教学更注重实践，是一门实践性很强的课程。在实验过程中安全第一，但是也避免不了出现一些意外，存在很多安全隐患。而虚拟仿真技术只需要在计算机房就可以完成实验，可以避免安全隐患的发生。虚拟仿真技术可以让学生不受任何因素的限制，只要有计算机就可以完成实验，可以更好地把理论和实践相结合，提高学生的应用能力和课堂效果。例如：实践工作中没有逻辑转换仪器，但是仿真技术中有，在数学电路中，利用逻辑转换仪器，将逻辑电路和逻辑表达方式、真值表之间进行转换，可以让学生学习起来更加方便。

四、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的意义

1.虚拟仿真技术在教学环境中创造了很多种场景，让教学环境多元化，因为仿真技术具有交互性强、生动形象等特殊特点，可以把各种各样的假设模型通过系统更直观的让学生们看到各种假设所出现的结果，提高学生的创新能力和创新思维。这样课堂就不会枯燥无味，学生们就会更加积极地参与到课堂中。例如，在学习《彩色电视机原理及维修》时，可以借助多媒体信息软件，为学生展示电视剧发展的历程，讲解彩色电视机市场的特点，结合实际生活，提问“自己家中使用的电视剧是什么样的”，形成互动型教学模式。所以，虚拟仿真技术不仅能够使学生掌握专业的技能知识，还能激发学生对专业知识的兴趣，还能有效地提高课堂效率。

2.在传统实训教学中，学生和教师反映适应性差是普遍问题之一，其只要因素是硬件设备。仿真技术使用广泛，兼容性强，适用于教学的全过程，并且不受专业技术、学科类别的影响，如电子专业的实训项目教学、基础实验等，都可利用具有仿真功能的通用型软件Protel和Multisim来完成。

3.仿真技术不仅仅可以解决实训费用过高的问题，还能够降低环境污染、意外问题的发生。在传统的操作系统中，经常会有危险的环节，而仿真技术可以提前让学生掌握其流程，减小危险事故的发生，可以使学生放心大胆地去完成每一个试验。

五、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中存在的问题

虽然虚拟仿真技术改善了教学手段，丰富了教学内容，但是教学中完全使用仿真技术会大大降低学生对真实元器件的封装、检测的认识度，降低对仪器的操作能力和削弱对电子产品的布线能力、安装调试能力等。为了避免这种现象，必须采取两种相结合的方法，在强调仿真技术对教学的辅助性的同时，还要强调实际动手能力的重要性，两者有效结合。对仿真实验合理地安排，提供科学、合理的仿真实验，让学生多自己动手设计、制作，提高学生的动手能力。

六、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中应用方法的研究

1.仿真技术与经济发展紧密结合。目前，大多数仿真技术软件都是外国开放的，这些软件不仅价格昂贵，而且不适合我国的教育发展。所以我国应该建立仿真技术服务平台，研究开发适合我国教育发展的仿真软件，开发仿真软件要紧密的与经济发展相结合，跟上科技发展的脚步，全力开发先进的、适用的、全面覆盖的仿真技术。

2.仿真技术的标准化、规范化。许多中职学校在自行研发仿真技术软件，但是到目前为止没有一个统一的标准。所以对仿真技术要标准化，学生的使用要流程化、对软件的设计要规范化，把仿真技术和多媒体技术紧密结合，提高仿真技术在中职电子技术教学中的教学质量。

3.坚持虚实结合。虽然仿真技术能够很大程度的提高学生的理解能力和动手能力，但是仿真技术缺乏实物感，与真实的实验不一样。比如：在网络实训中，利用到的一些设备路由器、交换机等，虽然在仿真技术中学生都会使用，但是实物和仿真存在着差异，会导致在实物训练中无从下手。所以，应该合理的安排仿真实验，有计划地进行实训，把仿真技术和实物训练结合在一起，提高教学的质量和效果。

随着科学技术的发展，虚拟仿真技术在我们生活用广泛使用，在中职电子教学技术中也具有重要的意义。它使理论教学概念变得生动化、形象化，不仅创新了电子技术教学的模式，而且还提高了学生的电子技术综合能力，使学生对专业理论知识更加深入的掌握。学生通过实践，形成了一定的创新意识和思维想法，为未来的工作和发展奠定了基础。

参考文献：

[1]陈闽蜀.虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用分析[J].兰州教育学院学报,2015,1,(3):111-112.

[2]李建平.中职电工电子技术课程多媒体教学探究[J].中国教育技术装备,2013,2,(20):93-94.

虚拟仿真技术论文第8篇

关键字：虚拟仿真技术；建筑施工；应用

中途分类号：TU7 文献标识码：A

系统仿真是以多种学科理论为基础，以计算机及其软件为工具进行试验研究的理论和方法论体系。仿真技术顾名思义，是把自然界中的物理现象通过一定的物理和数学模型在计算机上模拟来得到实际场变量的分析，有助于预知关心的物理现象。简单的说，仿真技术是对系统模型的一种试验技术(是对系统动态模型的一种实验手段)，在安全性和经济性方面有较大的优越性。

一、虚拟仿真技术的应用现状

目前，虚拟现实技术在国际上是一个热门研究课题，其应用已取得引人注目的成效，在国内也引起了广泛的重视。当人们需要构造当前不存在的环境、人类不可能到达的环境或构造虚拟环境以代替耗资巨大的现实环境时，虚拟现实技术是必不可少的。随着计算机硬件、软件技术的发展以及人们越来越认识到它的重要作用，虚拟仿真技术在各行各业都得到了不同程度的发展，并且越来越显示出广阔的应用前景。虚拟现实的广泛应用前景使之成为目前最具影响力的技术之一。军事领域、航天技术、建筑设计、工业设计、教育培训、医学领域、石油化工等等，虚拟战场、虚拟城市、甚至“数字地球”，无一不是虚拟技术的应用。虚拟仿真技术将使众多传统行业和产业发生革命性的改变。虚拟仿真技术在建筑方面的应用主要有：大型建筑先期演示和论证；建筑设计领域；结构工程领域(工程结构分析、岩土工程分析)；房地产展示领域(全方位的数字化沙盘、数字化投标领域、房地产展示、施工流程的数字化模拟)。本文主要阐述虚拟仿真技术在建筑施工中的应用。

二、虚拟仿真技术在建筑施工中的应用方式

（一）用当前流行的三维动画软件3DS MAX、虚拟现实软件3DVRI、多媒体编排软件NeoBook、编程工具C#来实现模拟施工和虚拟建筑场景漫游。

3DVRI制作出来的虚拟仿真系统主要功能有：全方位互动漫游功能；即时输出功能；数据实时查询及修改功能；语音定位功能；导航图功能。

事先用3DSMAX软件做好建筑场景及主体的3D模型以及各施工模块的3D模型，然后用3DVRI虚拟现实软件对动画场景进行处理转换为3DVRI实时三维系统，最后用NeoBook软件在3DVRI实时三维系统中按照需求写入不同的指令，为实时三维系统添加交互功能，可以利用专业编程工具如C#等软件对实时三维系统中的模型及动画进行精确控制，并可编写更复杂的交互功能程序，最终为可独立运行的3DVRI施工模拟虚拟现实系统。此方案对于多种施工方案的展示、施工工序的编排比较有用，但无法对于施工方案进行预见性的模拟。

（二）用专业的建筑虚拟现实软件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，结合部分编程技术，实现具有较强人机交互能力、模拟建筑施工过程，以选择合理的设计方案以及合理的施工方案。

本方案更为专业和智能，能预见性地发现施工方案中的不足，便于指导施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隐患、防止施工事故、减少施工成本与时间。此方案的软件购置费用比较高。

比较著名的是英国Bentley建筑工程系列软件公司提供的系列建筑仿真软件，目前已经在中国建筑、工程以及建造领域得到一些应用，主要在各建筑设计院使用，在施工中企业的应用还属于起步阶段。Bentley工程软件系统公司首席执行官Greg Bentley宣布了两项新的中国计划，以支持中国的大规模基建投资。首先，Bentley亚洲总部将进驻北京，为中国的基建领域提供全面配套的软件产品；其次，即将启动的Bentley Power计划，使中国用户可在初期免费注册专业的计算机辅助制图／设计(CADD)软件服务。

三、建筑施工中应用虚拟仿真系统的意义

（一）建筑工程施工方案的选择和优化。

建筑工程施工的施工方法及施工组织的选择和优化主要是建立在施工经验的基础上，存在一定局限性。同时，现代建筑基本都具有鲜明的个性，建筑工程施工成为不可完全重复的过程。使用施工虚拟仿真技术将可以直观、科学地展示不同施工方法和施工组织措施的效果，可以定量地完成方案的对比，有助于施工方案的选择和优化，真正实现最优施工。

（二）施工技术革新和新技术引入。

施工虚拟仿真技术一方面能使广大施工技术人员低成本地试验施工新工艺和革新思路，有助于创造性的充分发挥，同时能真切展示新技术的成效，缩短建筑业新技术的引入期和推广期，降低新技术、新工艺的实验风险。

（三）施工管理

施工虚拟仿真技术能事先模拟施工全过程，能提前发现施工管理中质量、安全等方面存在的隐患，因而可以采取有效的预防和强化措施，提高工程施工质量和施工现场管理效果。

（四）安全、生产培训

施工虚拟仿真技术能实时、直观地显示施工过程的实际情况，有助于操作人员全面了解操作流程，优质安全地完成施工任务。

（五）大型工程设计

施工虚拟仿真技术可以考察建筑设计是否合理，可以方便地对拟改进部位进行修改，从而得到满意的设计结果。设计的仿真也有利于设计单位与业主、施工单位进行设计交底。

（六）建筑市场管理

施工虚拟技术在招投标过程中能直观对比各方的施工方法和成效，增加评标的透明度和公正性，有利于建筑市场的规范管理。

（七）其它方面

开发施工虚拟仿真技术必然带动虚拟现实技术广泛地应用于建筑业其它方面，带动以下几方面的进步：城市和市政规划的优化；投资者的投资意图及市场推销；建筑机械设计；仿真和虚拟现实技术。

四、总结：

总而言之，随着信息技术的高速发展，各种新型技术都已经开始投入实践。建筑业也必须敢于创新，勇于尝试，这是建筑行业发展自身、壮大自身并适应时展的唯一途径。

参考文献：

虚拟仿真技术论文第9篇

关键词：基因工程；虚拟仿真；运行机制

中图分类号：G642 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0244-02

基因工程技术在促进新产品的高质量产出方面具有非常大的优势，被认为是21世纪最具发展前途的技术之一。该学科不仅要求学生具有非常扎实的理论基础知识，而且还有精准的实验操作能力和分析问题、解决问题的能力。而基因工程相关技术的学习和技术操作实践需要借助于较大型的实验仪器反复的操作练习，并且实验所需试剂也非常昂贵，因此无论从设备试剂资源还是费用开支方面，都难以满足学生进行大量的实际动手培训和学习。随着高校人数的日益增加，实验设备和实验室空间显得越发不足和紧张。如何在有限的空间和经费的支持下，最大程度的让学生在实践操作中学习基因工程的理论知识，是每一所开设基因工程院校所亟待解决的问题。上个世纪80年代，美国的虚拟仿真技术的成功开发迅速引起了广大科技人员的关注。该技术通过计算机的3D建模计术计算实验室里不同视角下物体的间距和比例模拟生产一个虚拟的实验环境，即将真实的实验室环境模拟到计算机上形成一个虚拟实验室界面，让学生在线学习和操作。这种模拟技术如果应用于基因工程实验模拟开发上，即可很好的解决基因工程院校设备资源不足和经费开支巨大的问题。

一、虚拟仿真实验室的概念及其特点

虚拟仿真技术，出现于上个世纪的80年代末，当时美国弗吉尼亚大学的William Wolf教授提出了虚拟实验室的概念，他的目的是用来描述一个“以计算机网络化为基础”的虚拟实验室的环境。何为虚拟实验室？即以计算机网络为基础，通过编程和设计，实现真实实验室环境的再现，该环境的真实性一般要接近甚至优于真实环境。实验者可以通过该软件提供的虚拟实验室界面，完成实验前的培训以及预实验，并且软件会根据相应的程序对实验者的实验过程进行评价。相对真实实验室，虚拟仿真实验室具有非常明显的优点：（1）性价比高。虚拟仿真实验室只需特定的软件支撑，无序购买大量的昂贵设备，但是却能让学员感受到真实的实验室环境。（2）目标明确。真实实验室中，由于老师与学生都具有非常明显的主观行为，许多主观行为的出现会干扰教学效果，而虚拟仿真实验室可以直接进入主题，忽略许多无关紧要的细节，节约教学时间。（3）教学时间灵活。由于网络的共享或者软件的独立性，这种仿真实验室内的实践操作可以打破空间的局限性，使得学员随时随地可以进行学习。

二、基因工程虚拟实验室功能特点

基因工程虚拟仿真实验室的设计与建立，一方面可以解决学校内部空间以及经费的紧张的问题，另一方面还可以使得学员在虚拟仿真实验环境中学习基因工程相应的操作技术，做到学有所用，加强理论与实践的结合。基因工程虚拟仿真实验室的建设不仅需要生物技术专业知识，还需要计算机软件编程设计相关知识，如何将二者有效的结合起来完成基因工程虚拟仿真实验室的建设是该平台落成的关键和难点。

1.“基因工程虚拟仿真实验室”可实现网络资源共享。软件设计一方面可脱离网络环境，软件安装在电脑上后，可以直接运行，让学员可自由自主的学习和上机操作，且不受网络的限制。另一方面，软件可实现网上资源共享，通过个人账户登录，学员之间可将成绩、数据结果、疑难问题上传实现远程交流学习和讨论，也可求助在线教师的指导。

2.“基因工程虚拟仿真实验室”可实现软件教学。学习平台上除了有一个虚拟的操作平台还可提供精简优秀的教学频频及资料信息，让学员能够迅速地对抽象的理论概率有更直观形象的理解，真正让学员实现理论和实践学习的结合。

3.“基因工程虚拟仿真实验室”可具有良好的评价功能，这种评价应该分为“软件自评”以及“教师评价”两种层次。软件自评可方便学员的自学，还会对实验过程中出现的问题进行整理，以方便学员能够及时更正，归纳和提升。教师评价可方便教师对学生的操作过程进行评定和指导。

4.“基因工程虚拟仿真实验室”可具有干净整洁甚至更加舒适的视觉美感。实验本身是比较枯燥的，这在实际的实验环境中是无法避免的；但是模拟环境中，我们可以充分的发挥设计人员的主观能动性，增添模拟环境的一些美感和舒适感。

三、基因工程模拟仿真实验室设计内容

本文主要是从总体上对“基因工程虚拟仿真实验室”进行介绍，对于其中涉及到基因工程和计算机编程设计中相关专业知识不做详细介绍。基于以上设计理念，我们将“基因工程仿真实验室”的建设细分为以下几个方面。

1.软件主页的设计。其实对于软件本身而言，主页界面可帮助学员迅速了解软件的内容和如何使用该软件。学员在该界面可以找到所有的操作命令，引导学员进一步的学习。主页应该包括软件版权问题的确认、软件使用说明、学员账号的注册、“基因工程技术理论介绍”、“基因工程技术真实人员的操作过程演示”、“基因工程技术仿真模拟自练模块”、“技术仿真模拟考核界面”、“操作人员实际操作情况评价界面”以及“群内操作人员操作情况对比界面”。

2.“基因工程技术理论介绍部分”内容的设计。该部分主要将基因工程技术所涉及到的生物化学、微生物相关的背景以图示加简明扼要的文字组成，学院进行模拟实验操作前可以先对理论知识进行简单的回顾，如果在理解时有其他问题需要寻求帮助时，可以启动网络连接窗口，进行网上搜索。这部分内容由于以教学为目的，可以考虑多增加动画的演示，以使学员对理论知识有比较全面的认识。

3.“基因工程技术真实人员操作演示”内容的设计。该部分内容主要是首先向学员展示实际环境中，基因工程技术试验操作的规范步骤。它的意义在于为学院实践设定一个标准，同时可附有专业技师规范操作视频，便于学员快速的学习和模仿。

4.“基因工程技术仿真模拟自练模块”的设计。这一部分主要是为了模拟真实实验课堂上学员对实验步骤反复操作的过程。这个模块设定了很多既定的操作规范，当学员操作不规范时，系统会发出警示，提醒和规范学员的操作，指导学员将该技术掌握规范。这个模块也存在一个最终评价指标，只有学员达到了这个指标后才能进入下一步的考核阶段。

5.“基因工程技术仿真模拟考核界面”的设计。该部分主要的目的就是考察学员对基因工程相关操作技术的掌握情况。这种界面主要包括考核日期的选择、理论知识的考核，考核阶段实验器材的领取、实验步骤的操作以及考核成绩的查询。学员可以根据自己的时间安排选择合适的考核日期；并且还应该根据实验需要选择所需实验器材等。

6.“群内交流”界面的设计。该模块主要是为了方便注册学员之间就技术难题，自己的操作体验进行交流，这种交流信息的整合一方面可以帮助老师了解学员所关注的问题以及感兴趣的话题，另一方面还有助于软件功能的升级。

四、基因工程模拟仿真实验室的运行管理规范

基因工程模拟仿真实验室的运行也需要像专业实验室一样有一定的管理运行体制，以保证仿真实验室顺利运行。本仿真实验室设置了以下几个岗位：实验室主任、软件客户端管理人员、软件后台数据处理与维护人员。与实际实验室主任职责不同的是，仿真实验室主任主要负责前期实验室仿真软件的规划与人员的协调，当软件设置成功后，主任主要是考察软件运行时所涉及到的基因工程技术专业以及为了将来技术升级做好前期的考察，并且有能力组织相应的人员进行软件的维护和更新。软件客户端管理主要负责客户端界面的维护与升级。比如软件是学校本身的资源，考虑到产权和专利所有权的问题，可设计相关密码保护。一般在用户界面会设有登录界面，以及头像或者指纹鉴别系统，帮助系统对操作人员的鉴别。软件后台数据处理与维护人员主要负责软件前台搜集到的数据的处理，包括数据结构的分析以及算法的优化，整理出相应的数据报告，报告给主任，以此帮助新软件开发。虽然基因工程模拟仿真实验室的建设具有很强的实践意义，它可以帮助学校节省建造专业实验室以及购买新设备的经费，还可以方便学生对该技术的学习和反复的操作练习，但是现阶段由于技术上的不足，仿真实验室与真实实验室之间还是存在较大差距。主要有以下几点：（1）实验过程有删减。仿真实验室为了节省时间，一般会省去许多无关紧要的细节部分，但是这些细节往往在真实实验中是存在的，比如灭菌过程、平板的洗涤、以及实验试剂的配备和存放等。而实验试剂的配备和存放以及灭菌等相关过程需要实验者的耐心和细心的能力是软件平台上还无法真实模拟的。（2）电脑操作和实际操作的差距。这是目前仿真实验室建立过程中遇到的典型的问题。因为学员主要依靠鼠标或者触摸的办法对模拟一起进行操作，但是真实实验中很多的操作是需要手感的，因此仿真无法做到这一点。

总之，基因工程仿真模拟实验室在帮助学员做到理论与实践相结合，增加其对该部分知识的认知方面将会发挥很大的作用，虽然该实验室的建立还会存在很多的问题，但是我们也坚信随着计算机技术的迅速发展，还会有更加全面的技术会面世。

参考文献：