虚拟仿真电子技术

虚拟仿真电子技术（通用8篇）

篇1：虚拟仿真电子技术

随着建筑安全科技的发展，vr科技也开始应用建筑安全领域。建筑vr安全教育体验馆是集安全教育、质量样板、绿色施工为一体的体验馆。

建筑vr安全教育体验馆共有两种体验模式分别为：PC端BIM+VR体验，手机端BIM+VR体验。相比于PC端，手机端体验更加灵活，不受场馆限制。建筑vr安全体验馆把建筑工地的实景转换到虚拟场景中。

体验者仅需用手机扫描二维码，戴上VR设备，即可体验到安全体验馆、质量样板、场布及绿色施工设施虚拟场景，不但可以清晰明了地查看工程的整体概况和内部结构的每一个部件，还能进一步优化建设方案、提高工程质量。该体验馆还能模拟电击、高空坠落、洞口坠落、脚手架倾斜等效果，施工人员可以通过虚拟场景模拟，有效避免施工时的安全事故。将手机放入VR眼镜中，可对虚拟场景进行全视野观看。配合技术交底，工人可更直观的感受、学习其中的内容。

想象一下，如同看3D-IMAX电影一样，体验者戴上VR眼镜后，仿佛身临其境，整个工程形象逼真地展示在眼前，似乎触手可及：体验者可以在虚拟的建筑工程中随意“进出”、“攀爬”，可以逼真地感受日夜交替下的工程风景，也可以清晰明了地查看工程结构的每一个部件、得到详细的属性、参数……在这个虚拟的世界里，一切都那么“真实”

目前建筑工地传统安全教育主要体现为“灌输式”“填鸭式”培训，尽管绝大多数工人能够顺利通过考核上岗，但安全意识却始终参差不齐。因此VR安全教育系统，通过对高处坠落、火灾、机械伤害、物体打击等项目的虚拟化、沉浸式体验，达到施工安全教育目的。

体验馆的几点优势：

（1）新兴的科技体验激发了工人参加安全教育的兴趣，工人对安全事故的感性认识也会增强；

（2）虚拟场景建设不再受场地限制，可最大程度模拟真实场景下的安全事故；

（3）体验者进入虚拟环境可对细部节点、优秀做法进行学习，获取相关数据信息，同时还可进一步优化方案、提高质量；

（4）虚拟环境中的质量模型样板由Revit软件绘制，有效避免了由于工人技能差别带来的样板标准化的差异；同时可以避免材料和人工的浪费，符合绿色施工的理念。

篇2：虚拟仿真电子技术

摘要：基于VR技术的应用电子虚拟仿真实训系统解决了“职业素质养成、知识与技能综合运用、基层管理”三者的融合问题，突破“硬件”资源不能共享及学生厌学的问题，开创隐性知识/技能的显性化及职业素质内化，突破传统实训仅局限于“物理”实训室或企业，突破了实习实训方法的重大瓶颈。

关键词：VR;应用

电子虚拟仿真实训系统依据职业能力素质成长模型、职业成长系统、学习地图，按照基于游戏的虚拟工厂脚本，开发了由《虚拟电子产品生产车间》和《智能测控电子产品实验系统》两部分组成的“基于游戏、虚实结合、3D场景再现”虚拟工厂――应用电子技术专业虚拟实训系统。应用电子技术专业虚拟工厂有效解决了从事电子产品生产、设计等岗位群对应的电子产品生产管理与工艺指导、电路设计与分析等10项专项技能或综合训练难题。通过虚拟现实技术实现真实原型再现，硬件资源软件化、网络化，实现有限资源无限共享，有效地解决了教学实践教学实训资源不足问题，解决了大型、先进、精密电子仪器设备高额购置成本问题，解决了抽象过程形象化问题，为培养学生电子产品生产与管理、电子产品设计与开发等关键能力起到至关重要作用,提高了学生培养质量[1-2]。而文献[1]从技术上分析了虚拟电子产品车间的设计、实现过程以及功能，文献[2]从虚拟实训系统应用角度介绍了系统应用教学的效果，本位主要对其进行创新性分析。

1创建“五生产要素、三职业路径、三能力层级”综合学习训练系统，突破传统职业教育的藩篱，解决了“职业素质养成、知识与技能综合运用、基层管理”三者的融合问题

打破传统的学科性知识体系，依据“人、机、物、法、环”生产要素，以职业人为中心，遵循技能、技术、管理三条职业人职业发展路径，融合电工技术、电子技术等知识，电子仪器仪表与工具的使用、工艺指导等技能、电子产品生产管理与创新能力、职业素质等职业素质，构建“操作工―技术员―工程师”为主轴的三层级职业能力素质成长模型。通过对职业活动进行进阶式的教学化的设计，训练知识技能与素质。创立了“五生产要素、三职业路径、三能力层级”“知行合一”的符合职业人成长规律的`应用电子技术专业综合训练系统。将职业素质、专业知识、职业技能综合运用、生产运行管理融会贯通，通过具体工序、工作任务和职业活动来养成和训练，并通过学习地图引导应用电子职业人成长。

2创立教学工厂“硬件软件化”及虚拟化实训理念，突破“硬件”资源不能共享及学生厌学的问题

按照“‘游戏’互动”软件开发理念，以真实电子产品生产工厂领料岗位、预处理岗位、插装岗位、SMT贴片岗位等11岗位以及工厂人文文化真实环境为依托，设计出虚拟工厂操作员、技术员、工艺员、工程师等职业成长历程，以及电子产品生产工序为级别的“游戏练级”。将工厂硬件如设备、工量具、仪器仪表等刚性硬件虚拟化，与岗位的工艺、技术、流程、管理规范、规章结合起来依据“职业人”的职业成长规律，以真实企业“人、机、料、法、环”五个生产要素为起点，设计出电子产品调试与检修等技能提升、职业技能成长的学习地图，以学习地图导航学习者通过选择不同的应用电子职业人角色来实现自己的职业成长需要。引导学生一无所知到成长为一个拥有丰富专业知识、操作技能、职业素质的虚拟“职业人”，其成长过程品味“游戏”的智慧和乐趣。一线操作员学习实训系统中的基本操作和基本技巧;技术员和工艺员则进行一些更深入的探索和体验，比如更深入地了解PE(工艺)、EE(工程设备)等岗位的操作内容，并向着自己喜欢的方向培养和打造角色，以达到挑战自我的目的。

3开创隐性知识/技能的显性化及职业素质内化，突破“素质冰山理论”的实训应用问题

高素质的应用电子技术专业职业人应具备的职业意识、职业道德、职业作风和职业态度等隐性的职业素质很难通过一般课堂得以培养。虚拟真实设备、虚拟真实岗位、虚拟真实环境三个层次3D原型再现企业，学习者在虚拟工厂通过产品生产工序“游戏练级”职业人成长训练，“亲身真实经历”工厂生产组织、过程管理。学习者角色扮演操作员、技术员、工艺员、工程师工厂职员，体验电子产品生产过程中除知识、技能以外对敬业乐业、遵章守纪、责任担当、沟通协作、意志品质、实干巧干、发展创新等职业素质要求，领悟到职业素质对产品质量和职业人成长历程的影响。通过虚拟工厂的电子产品生产过程、品质管理过程“游戏”练级活动，将职业素质社会化和外化，实现隐性知识的显性化。“游戏练级”，“亲身真实经历”发掘学习者内部潜力，激励学习者探寻电子产品生产、管理的秘技，实现综合性职业素质的内化滋生。

4创立应用电子技术专业的泛在性实习实训，突破传统实训仅局限于“物理”实训室或企业，突破了实习实训方法的重大瓶颈

通过虚拟现实技术实现真实原型3D再现，硬件资源软件化，实现对真实电子产品工厂生产过程的逼真模拟重现。让学生不需到实际工厂便可以在3D虚拟工厂体验到电子产品生产的所有工艺、技术及安全生产流程。在学习和训练模式上创新了一种以学习者为中心、以学习任务为基点的虚实结合的实训系统，通过信息技术加强的学习实践环境使学习与训练落实于现实应用，学习者可以更充分地体验、更有效地进行知识建构的泛在学习与训练新模式。其中，学习新模式主要体现在学习者从原来的平面式“适应性”学习模式转变为立体式“导向性”的按需学习模式。即学习者在学习过程中可以在任何地方，任何时间，得到他所需要的文档、动画、操作视频、考核试题等各种学习信息，这些信息的获取是基于学习者自身需求的，因此学习是一种自我导向的过程，是一个适量学习(justinenough)的过程。实践操作的泛在训练新模式主要体现在训练者可以通过虚拟实训系统软件中的企业参观模式来了解企业的组织架构、生产岗位的工艺流程、企业对员工的基本要求等相关知识与信息，在操作模式下通过与软件的交互对话获得独自解决生产工艺(PE)、设备工程(EE)、测试工程(TE)、质量控制(QC)等生产技术问题的知识和能力，在考核模式下使训练者通过教学软件的评价反思工具对学习和训练过程进行反思并为个性化发展定制实现条件。学生可以任意漫游到三维虚拟的车间去体验并操作各种设备、学习(或熟悉)各种工艺的操作技巧等。利用网络技术，将软件网络化，实现有限资源无限共享，学习者可以在任何地方，任何时间，漫游电子产品车间、技术上岗、操作对应设备，得到他所需要的文档、动画、操作视频、考核试题等各种学习信息。同时，泛在训练通过操作和考核模式还能检验训练者是否达到了解决问题的技能和高级思维能力训练的目标，以确保在将来的工作和学习中训练者的能力能够有效地迁移到实际问题的解决中去。

总之，基于VR技术的应用电子虚拟仿真实训系统解决了“职业素质养成、知识与技能综合运用、基层管理”三者的融合问题，突破“硬件”资源不能共享及学生厌学和“素质冰山理论”的实训应用问题，实现了有限资源的无限共享。

参考文献：

[1]谢永超,肖辽亮.虚拟电子产品生产车间的设计与实现[J].自动化技术与应用,(6).

篇3：虚拟仿真电子技术

基于虚拟实现技术的配电线路巡检仿真培训系统具有很多优势, 比如它拥有较大的信息容量、能够进行多项演示、可以模拟出很多实际动作、模拟实际工作环境等, 这些优势都是过去的培训方法不能比拟的。利用虚拟实现技术所创造出的培训环境能够极高的还原电力作业现场, 被培训对象可以在不存在任何危险的状态下完成不同业务的培训工作, 从而在很大程度上避免电力事故的产生, 这样就能够极大的降低培训时间, 节约培训成本。

1 三维建模

三维建模可以说是整个虚拟仿真培训系统的基本要素, 三维建模通常有几何建模以及物理建模这两种形式。换句话说, 虚拟仿真培训系统中需要几何模型必须与实际相符合, 同时也必须要具有与实际物体相同的运动特征, 构建出的模型必须要真实, 这样才能够更好的达到培训的目的。在三维建模的过程中必须要充分利用各种先进技术, 将实际物体的具体尺寸、纹理细节等作为最原始的数据, 使用Multi Gen Creator[1]这种建模软件来构建数据库。在这一过程进行中, 必须要结合虚拟仿真培训系统的实际要求以及对实际物体的等级需求来进行, 如此才能够更好的构建模型, 从而增强培训系统的真实性[2]。

2 碰撞检测

本文主要结合仿真培训系统的具体需求以及工作人员在进行实际的业务操作过程中的特征, 通过对引擎源码进行修改, 利用AABB轴向算法来对模拟工作场景与其他物理存在的碰撞进行检测, 这种方法的编程过程中相对简单, 而且容易实现。

3 交互行为控制

配电线路巡检虚拟仿真培训系统的组建, 不仅仅需要依靠真实的三维场景, 同时必须要具备一个相对简易的人机操作界面, 这样一来才能够让培训的效果得到更好的提升。在本文所论述的这一系统之中, 进行人机操作界面的设计时充分考虑到了人机的交互, 在人机界面清晰的让用户了解能够使用三维模型进行哪些操作。如对物体进行平移或者旋转、拉伸物理、浏览三维场景、电力元件的工作原理展示、故障的模拟抢修等。如此一来, 即便是使用该系统的用户不具备非常高的计算机知识也能够非常轻易的使用该系统来进行电路巡检工作流程的模拟操作, 从而让培训的效果更好。

4 仿真培训系统

4.1 系统介绍

模拟仿真培训系统主要采用计算机技术、网络技术、虚拟现实技术等现代化技术, 给电力人员的业务培训提供了一个非常简易并且高效的网络平台。在虚拟仿真培训系统中, 它运用3D动画、图形以及声音等不同的多媒体对电力操作流程进行了逼真的演示。系统中也有非常之多的案例让电力工作人员进行参考实践, 能够极大的满足电力企业技术人员的培训需求。

4.2 系统功能

4.2.1 现场漫游功能, 现场漫游功能能够从不同的方面对电力

作业现场进行了解, 主要有变电站和电力线路的结构、电力设备的运行状况、电力线路的接线情况等。

4.2.2 规范电力人员的工具操作流程, 对于电力技术工作人员

而言, 必须要对各种安全工具有充分的了解和认识, 能够完全掌握它们的具体操作方法, 这对于电力作业时确保相关人员安全具有非常重要的意义。虚拟仿真培训系统结合电力生产的实际特点, 根据相关的规范要求, 利用各种图形动画演示, 为电力操作人员展示出了各种安全工具的使用、存放方法以及注意问题。

4.2.3 实际操作培训功能, 该系统能够对配电线路巡检人员进

行线路设备、运行规程、操作规范等方面的培训。能够在很大程度上还原实际操作现场环境, 让培训对象能够获得一种亲临其境的感受, 从而更加牢固的掌握配电线路作业基本技能。

4.2.4 维护检修培训功能, 虚拟仿真培训系统能够利用其培训

平台, 极大的增加配电线路检修工作人员的技术水平, 同时也可以让新的技术人员对电力专业设备有一个详细的认识。利用这一系统能够在很多方面处理好过去电力培训中一些不可视、不可进入的危险场所的培训难题。

4.2.5 案例模拟功能, 通过对一些典型案例的实际模拟来进行

培训。模拟的案例通常是随机的故障, 或者是在电力系统运行过程中由于人为失误而导致的故障等。被培训的对象通过这一系统进行案例模拟练习, 能够在较短的时间内对配电线路经常产生的一些鼓掌事故以及其基本处理方法有充分的了解和掌握, 让被培训人员在实际工作中遇到这些问题时的应变能力和处理能力得到很大的提升。

4.2.6 培训者和被培训者的互动交流功能。培训者对该系统模

拟的培训过程中进行实时的监控和管理, 培训者可以利用不同的方法来对培训流程进行更改或者删除。培训者能够使用随机触发模式、定时触发模式或者其他模式, 对培训场景进行及时的切换和改变。培训者对被培训者的实际操作流程进行及时的记录, 以便于培训结束后展开考评。

4.2.7 被培训者和被培训者之间的互动交流功能, 在虚拟仿真

培训系统内部, 不同的受训者可以扮演成不同的角色来组建班组。例如某一被培训对象的角色是工作票签发者。另一学员的角色是工作票的负责人员、其他几名学员的角色是工作组成员, 几名被培训者被要求在同一个工作环境下共同来完成某一工作任务, 从而让多个学员获得了培训经验, 更增加了学员之间的互动。

4.2.8 考核评价功能, 该系统能够在受训对象经过培训之后科

学的对学员的培训情况进行分析考核, 受训者也可以利用系统提供的功能开展自我评价。

5 结束语

基于虚拟现实技术的仿真培训系统其灵活性非常强, 能够在很大程度上满足电力作业人员的培训需求。该系统可以实时检测培训对象的受训过程, 在模拟培训的过程中第一时间作出信息的反馈。虚拟仿真培训系统能够让培训对象在任何地点进行培训, 打破了过去培训时对空间时间的限制。虚拟仿真培训系统的利用能够极大的提升电力人员业务培训效果, 从而在很大程度上提升电力作业质量。

摘要：本文介绍了基于虚拟现实技术开发的配电线路巡检仿真培训系统中的三维建模、碰撞检测和交互行为控制等关键技术, 并详细叙述了系统的架构和各模块的功能。系统的开发应用为电力作业人员的培训带来方便, 有效提高了电力安全作业水平。

关键词：配电线路,虚拟现实,仿真培训,碰撞检测

参考文献

[1]Lewis M, Jacobson J, Introduction:Game Engines in Scientific Re-search.Comm.ACM, 2002, 45 (21) :27-31.

[2]周科平, 郭明明, 杨念哥, 等.地下矿山开拓运输VR仿真系统研究[J].计算机系统应用, 2008, 17 (11) :6-13.

[3]何伟, 李勇, 苏虎.碰撞检测中的包围盒方法[J].重庆工学院学报 (自然科学) , 2007, 21 (12) :148-151.

[4]姚继权, 李晓豁.计算机图形学人机交互中三维拾取方法的研究[J].工程设计学报, 2006, 13 (2) :116-120.

[5]汤晓青, 周林, 栗秋华, 等.输配电线路施工仿真培训系统的设计与实现[J].中国电力, 2007, 40 (4) :74-76..

篇4：高校虚拟仿真技术应用探析

关键词：虚拟仿真学科建设实验室管理

1虚拟仿真技术及其发展

虚拟仿真也称虚拟现实（VirtualReality，VR），是在传统的仿真技术的基础上，利用3D技术、传感技术、人工智能等实现对现实的高度模拟，使用户产生“现场感”。虚拟仿真技术可以追溯到20世纪50年代，主要用于军事、航天、电力等领域，80年代以后，随着微型计算机的性能不断提升，仿真技术开始广泛应用于民用领域，如城市规划、节能环保、企业管理、经济分析等。2000年以后，随着高校教学改革的不断推进，仿真技术逐步进入高校的教学中。

从广义上来说，虚拟仿真技术不仅包含了计算机仿真技术、多媒体技术、传感技术、人工智能、软件工程等计算机技术，甚至还涉及到了心理学、社会工程学相关领域，使用户能在虚拟仿真系统中产生“沉浸感”。

2高校的虚拟仿真技术应用

高等院校早期将虚拟仿真技术应用在教学中主要是采用传统的模拟仿真方式。使用模拟仿真软件（EDA）将设计方案在计算机中进行仿真模拟，实现对产品性能、设计流程的模拟控制，从而使设计方案在实施前达到最优。例如网络设计中的tracertpacket，该软件使用图形界面对网络规划方案进行设计，并使用CLI界面对网络设备进行程序控制，不仅能模拟整个网络的运行过程，还能对网络中数据流和数据处理过程进行跟踪。再如电子电路模拟仿真软件Proteus，可以很方便地将电路设计、PCB设计和虚拟模型设计融合在一起，配合系统配置的虚拟仪器如示波器、逻辑分析仪等，在计算机内部就可模拟出十分完备的产品模型。这些模拟仿真软件都具有功能强大且价格低廉的特点，因此在高校教学中使用十分普遍。

随着3D技术、传感技术及人工智能等技术的不断发展，虚拟仿真技术逐步发展成为一种可模拟真实世界视觉、听觉、触觉的虚拟空间仿真，也称为虚拟现实技术。因此，虚拟现实技术是传统的虚拟仿真技术与现代IT技术的深度融合。虚拟现实技术出现后，在军事、城市建设、产品设计、旅游娱乐等领域迅速得到应用，例如曼恒公司的飞行模拟系统，该系统对飞机驾驶舱各个部分进行了充分的模拟，并利用三维视觉仿真技术生成一个逼真的、精准的虚拟环境，可以全方位、多角度地模拟真实飞行中的各种状况。虚拟现实技术在教育领域也同样有着十分广泛的应用，越来越多的教学与科研都将借助于该技术，如上海交通大学口腔医学虚拟实训系统、武汉大学公共安全可视化系统等，这些虚拟现实系统在学生技能培养方面相比于传统的教学方法有着巨大的优势。

但由于这些虚拟现实系统价格十分昂贵，例如一套导游虚拟现实系统报价在100万左右，平均每年的维护费用在10万左右，普通高校很难承受如此高昂的采购和后期维护费用，因此并未在市场中大量推广使用。随着3D打印技术的兴起，虚拟仿真+3D打印或许是高校更为普遍的选择。3D打印是一种快速成型技术，这项技术可以很好地与虚拟仿真学和材料学结合起来，给用户提供更加真实直观的产品。尤其对于那些与设计、制造技术相关专业，使用虚拟仿真软件在计算机中设计出模型，再通过3D打印机进行快速成型，可以很方便地实现对实物的模拟。3D打印机的价格相对较低，入门级的产品报价目前在万元以内，后期费用不高，随着3D打印技术的进一步普及，企业级的大型3D打印机价格将会进一步下调，这将为3D打印技术在高校中的推广起到很大作用。目前的3D打印技术可以很方便地打印出机械零配件、动物器官和小型建筑，能打印出食物、机器人的新型3D打印机也即将问世，3D打印技术将越来越多地延伸到高校的教学科研中。

3虚拟仿真技术与专业融合

虚拟仿真技术作为一种教学方法，可以融入到高校许多专业的教学、实训和科研中。尤其是与新兴产业、交叉学科相关联的专业，学科知识更加广泛、技术更加前沿、学习难度更大，在教学实践中更需要使用虚拟仿真的方式促进学生对理论知识的理解以及实践能力和创新能力的培养。对于实践教学而言，不同层次的实践教学可以用不同层次的虚拟仿真技术进行模拟。在专业基础课程中的实践教学可以使用简单、高效、成本低廉的传统仿真技术来完成，对于专业核心课程的实践教学或综合性实验，可采用虚拟现实系统或是借助3D打印技术来实现。

以物联网工程专业为例，该专业是典型的前沿技术专业，而且专业知识覆盖面十分广泛，从感知层、网络层到应用层，涵盖了传感技术、网络技术、通信技术、软件技术等诸多领域。如果简单地套用传统教学模式和方法，学生不仅很难理解其中的各种技术细节，对整个专业的应用前景也会感到困惑。虚拟仿真实验可以很好地解决这些问题。在感知层和网络层的教学中，可以使用前文中介绍的模拟仿真软件Proteus和tracertpacket，对物联网的底层传感器和网络进行模拟仿真实训。在综合实训课程中可结合具体专业面向的领域，使用各种实验设备进行虚拟仿真教学，如智能家居、物流管理等专业领域均可使用实验箱和综合实训室进行综合虚拟仿真。一些以物联网应用层为主要研究对象的专业则可使用沙盘模拟软件对学生进行实训，如物流管理沙盘、电力控制沙盘、ERP沙盘等，不仅培养了学生的实战经验，还可以大量节省教学成本。

虚拟仿真技术与专业结合的另一个例子是数字城市。数字城市技术是一种典型的虚拟现实技术，是将计算机技术与空间测量技术、遥感技术、虚拟仿真技术相结合的交叉技术，旨在构建一个虚拟的空间信息平台，将城市资源（包括自然资源、社会资源、基础设施、人文、经济等相关信息）以数字化的形式进行存储，以虚拟仿真的形式表现以供用户查询。数字城市技术覆盖范围广泛，因此可以与许多专业结合，例如数字城市技术、空间信息与数字技术等专业。这些专业都有着非常相似的特点，即采用多媒体技术绘制二维或三维虚拟现实界面，使用分布式存储技术对数据进行存储，使用数据库技术对数据进行管理，使用人工智能技术实现人机互动。在数字城市技术及相关专业的教学中，将大量的使用到虚拟仿真技术，并将虚拟仿真技术逐步和人体感官项融合，形成虚拟现实空间。随着国家数字城市战略的不断推进，数字城市与虚拟现实技术必将有着更加广阔的应用空间。

4虚拟仿真实验室的建设与管理

虚拟仿真技术应用于高校的实践教学与科研，主要是以虚拟仿真实训室为载体完成的。与普通实验室相比，虚拟仿真实验室的建设与管理有着一些特殊性。总结起来，有以下三个方面需要注意。

4.1软件是根本。由于长期存在“重硬件、轻软件”的观念，国内高校的实验室建设经常会走入误区，在实验室中堆砌大量的硬件设备，让实验室的设备值“看得见、摸得着”。硬件的性能固然重要，但软件才是决定实验室设备是否符合用户需求的根本。对于虚拟仿真实验室而言，虚拟仿真软件用于对虚拟仿真设备和虚拟现实设备的控制，是实现实验室功能的最重要因素，而且这些软件通常是专用软件，功能无法用其他软件替代，如果一旦软件出现故障，实验室的设备就成了一堆废品。因此在虚拟实验室的建设和管理过程中，软件的性能指标以及软件系统的可靠性都应引起足够的重视。在系统采购时，集成商的软件开发、系统集成能力应作为考察的重点之一。

4.2服务是关键。虚拟仿真实验室因其较高的集成度和专业性，在使用和维护的过程中，十分依赖于厂商的后期服务。尤其是大型虚拟现实系统，软件和硬件结构复杂，需要精确的现场调试才能模拟出较为理想的虚拟现实状态，同时影响系统正常运行的因素较多，日常维护时需要管理人员有更强的专业性和针对性，因此厂商提供的后期服务显得尤为重要。例如系统调试、使用和维护培训、及时响应服务、零配件保障等，都需要在实验室建设规划时统筹考虑，否则花费大量财力购置的虚拟现实系统会最终成为昂贵的废品。

4.3项目是载体。建设虚拟仿真实验室的目的是促进高校教学与科研水平的提高，促进专业理论与实践的融合，因此科研与学科建设是实验室建设的重要支撑平台。在今天的科研与学科建设中，项目化是一种普遍的选择。科研的项目化已十分普及，学科建设的项目化正在成为趋势。教学内容项目化、实训过程项目化、专业建设项目化，一层一层地带动整个学科建设的项目化转型。不仅如此，很多高校提出“以赛促建”的观念，将学生竞赛项目作为学科和科研建设的重要平台。因此项目是实验室建设和使用的载体，没有应用项目的虚拟仿真实验室使用价值将大为降低。

随着高校学科和科研建设的不断提升，各种虚拟仿真技术在高校中将会有更加广阔的应用，本文旨在抛砖引玉，将虚拟仿真技术在高校的应用作出简要介绍，同时希望能引起各高校对虚拟仿真实验室建设的关注。

参考文献：

[1]尹湛华，朱海洋.虚拟仿真技术在高职实践教学中的比较优势[J].南昌高专学报，2008（04）.

[2]林徐润，段虎.虚拟仿真技术在高职实训教学中的应用[J].深圳信息职业技术学院学报，2012（02）.

[3]郭娟，于欣，高腾.虚拟现实技术对高等职业教育实践教学的促进作用[J].河北科技师范学院学报，2008（04）.

篇5：虚拟仿真电子技术

为了及时准确监视飞机运行的设备状态,设计开发了将高速数据采集卡、高频任意信号发生器与工控计算机等集成的虚拟仪器系统.该系统使用虚拟仪器技术,将更多的工作交付给软件,减少操作人员的`劳动强度.

作 者：敬良胜 作者单位：四川纵横仪器有限公司,四川,成都,610041刊 名：西南交通大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF SOUTHWEST JIAOTONG UNIVERSITY年，卷(期)：37(z1)分类号：V241关键词：虚拟技术 仿真 数据采集 飞机

篇6：虚拟仿真电子技术

摘要：虚拟仿真技术在医学教育领域的应用已日益广泛。该文结合四川大学华西口腔医学院虚拟仿真实验教学中心建设情况，对中心的数字化3D虚拟口腔解剖实习的平台、穆格数字化虚拟I：1腔技能培训系统及口腔医学 仿真机器人实习机等虚拟仿真实验平台作一介绍，并对虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用作一展望。

关键词：虚拟仿真技术；口腔医学教育；应用现状

虚 拟仿真，也称虚拟实境，是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统。该系统利用计算机技术生成一个逼真的具有视、听、触等多种感知的虚拟环境，通过使用各 种交互设备，同虚拟环境中的实体相互作用，使操作者产生身临其境的交互式视景仿真和信息交流，是一种先进的数字化人机接口技术。该技术由美国V PL公司 创建人拉尼尔(JaronL anier)在8O年代初提出，最早源于美国军方的作战模拟系统。9O年代初在商业领域得到进一步发展。目前虚拟仿真技术的 应用领域日益广泛，除在军事作战模拟，飞机、船舶、车辆现实虚拟驾驶训练，飞机、导弹、轮船虚拟制造，以及在城市规划、地理信息、室内设计、文物保护等现 实虚拟仿真模拟外，其在医学生物领域的应用也被广泛关注。本文结合四川大学华西口腔医学院虚拟仿真技术在口腔医学人才培养方面的应用，对虚拟仿真技术在口 腔医学教育领域的应用现状及展望作一介绍。

1虚拟仿真技术在医学教育领域应用的必要性

医 学虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象的新型教学方式。学生在虚拟环境中 开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。教育部根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020周学东，等：虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用 年)》，启动了国家级虚拟仿真实验教学中心的建设工作。

虚 拟仿真技术在医学教育领域的应用是促进医学教育生动化的需要。三维虚拟仿真软件和虚拟课堂系统相结合，兰州理工大学学报打破了时空局限性，为学生提供了真正的“开放性教学 环境。传统医学教育难以直接展示人体结构、疾病发生及发展过程等内容，教学缺乏生动性，难以形象化，不利于学生更好地掌握医学知识。虚拟仿真三维软件技术 建立的人体结构模型，使学生通过人机交互，在模型内部“漫游”，能够非常直观、轻松地学习人体解剖结构。不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体 化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教员提供了方便，大大提高了教学质量。虚拟仿真技术在医学教育领域的应用是提高医学专业实践性的需要。医学是一门 实践性很强的学科，实验和实习贯穿整个教学过程。实验教学环境的优劣对学好这门课程至关重要。学生只有通过足够的验证性实验和一定数量的综合实验才能获得 必要的综合技能。为医学教学打造的各种三维虚拟互动软件和虚拟课堂系统的问世，使得教学模具具有重复性和可逆性，学生得以有效培训一些无创性的操作方法，这对提高医学教学质量起到了很大的促进作用。

虚 拟仿真技术在医学教育领域的应用是医学教育顺应社会发展的需要。随着社会的发展，患者自我保护意识加强，医患关系矛盾日益凸显。这就要求学生在进入临床实 践前必须尽可能地熟练掌握各种操作技巧，因此需要在临床前的技能训练中给学生提供更真实、【核心期刊-代发】更先进的模拟环境进行各种临床操作技巧的训练。应运而生的虚拟现 实技术为教师、学生提供了一个无创性、无损毁性、无危险性的训练方式，通过学生在虚拟模型上的操作，完成对医学生基本技能的训练，为临床实习打下坚实的基 础。

2虚拟仿真技术在口腔医学教育领域应用的必然性

目 前，国内外口腔医学高等院校进行临床前技能培训主要应用仿头模训练系统。但这种仿头模训练系统无法将患者在治疗过程中的疼痛、不适等感受反馈给操作者，使 学生及时纠正不良操作，缺乏临床感；其次该系统使用的是塑料牙，质地远不及真牙，不能体会真牙的操作感；再者，该训练模式只能进行牙体硬组织疾病等部分常 见口腔疾病的治疗和操作训练，难以模拟口腔软组织疾病等其他口腔常见疾病，也不能进行拔牙、牙周根尖周手术及牙槽外科手术等操作训练。综合来看，仿头模的 模拟训练项目较局限，给操作者带来的体验真实感不强，临床感不高，具有一定的局限性，不能完全适应日益发展的教学要求。因此，运用虚拟仿真技术进行虚拟实 验教学是口腔医学教育发展的必然趋势。

3虚拟仿真技术在口腔医学教育领域的应用现状

将 虚拟现实技术与口腔教学相结合，在口腔教学领域是一次革命性的突破，欧美国家已有近20所高校使用了该技术。目前该技术在我国口腔医学教育领域也有了初步 的尝试和应用。国内一些知名院校已在各专业课程的教学过程中逐步借助虚拟仿真技术来实现特定的教学功能，改进或替代传统的教学方式，其教学效果获得了师生 的认可与好评，实现了教学质量的提升。目前虚拟仿真技术在口腔教学中的应用主要有以下几方面：

(1)在口腔解剖生理学教学中，应用虚拟仿真三维成像技术建立虚拟解剖实验室，其原理是以C T、M R I断层扫描、人体切片、实物标本扫描等数据为基础，应 用虚拟现实技术实现在计算机【扣扣1138-745058】上重建逼真的实物图像、器官组织内部的结构等各种虚拟解剖模型，从而建立虚拟口腔解剖标本的数据库，并作为口腔解剖生理教学的 虚拟解剖实验室对学生开放。学生可对该虚拟仿真解剖实验室的虚拟三维模型进行立体或剖面观察，还可通过网络终端对虚拟解剖实验室进行远程访问，实现自主学习。

(2)在口腔种植学、口腔修复学等学科的 教学中，利用虚拟仿真技术实现口腔种植设计方案和口腔修复设计方案的虚拟三维图像模拟，并通过计算机软件对设计方案进行力学系统和生物学合理性的分析和评 估，实现在口腔医学教学过程中对治疗方案和手术过程进行虚拟图像模拟和治疗效果评估的教学功能。

(3)在口腔疾病基本操作训练方面，虚拟仿真技术的应用能较传统模具训练的教学方式实现更强大、更逼真的功能。目前部分口腔医学院校已着手建设口腔医学临床前技 能训练的虚拟仿真实验室，利用虚拟仿真三维成像技术和高仿真机器人实现临床诊疗过程的高仿真模拟和学生实际动手操作能力的训练，整个过程无风险性、可重 复、实验成本低，并可根据教学需要进行病案制定和实验项目的灵活组合，具有高度仿真性和操作性强的特点。

4虚拟仿真技术在华西口腔医学院教学中的应用

四 川大学华西口腔医学院实验教学起源于1917年，开创了中国口腔医学实验教学的先河。华西口腔实验教学中心经过百年锤炼和不断革新，现已成为教学理念先 进、教学特色鲜明、教学体系科学完善、师资队伍一流、教学成果显著的口腔医学人才培养实验教学的国际知名品牌，成为引领我国口腔实验教学发展的方向，已成 为具有强大示范辐射作用的国内领先的国家级口腔医学基础实验教学示范中心(下称示范中心)。随着医学教育的发展需求，我院与时俱进，以示范中心为依托，根 据高等教育信息化建设和开展虚拟仿真实验的指导思想，应用数字化技术和高仿真技术，在示范中心的平台上专门建设虚拟实验教学中心。现阶段我院虚拟仿真实验 教学中心主要包含以下3个平台。

4．1数字化3D虚拟口腔解剖实习的平台 数 字化3D虚拟口腔解剖实习的平台是基于3D技术可视化人体工程构建的牙体解剖学及相关教学的应用软件而实现。该软件按照国人牙体形态结构和特征完成人的虚拟 口腔构建和制作，利用A M B E R c T C 3D引擎建立三维牙体图像，既可以进行三维旋转，以观察牙体不同面的外形，还可在不同平面进行切 割，观察牙体的内部构造。【评职称发表论文】该软件可通过网络版和光盘版实现相关课程的实验教学和学生自学、复习。其直观的视觉体验，不仅可以广泛应用于口腔解剖生理学及相 关的实验教学，还能进一步扩展到其他口腔临床学科，如口腔内科学、口腔颌面外科学、口腔修复学和口腔正畸学的实验教学、病案讨论和治疗方案设计等多方面应 用，解决在实验教学中真牙收集困难的实际问题，并能提供大范围的教学应用，保障人才培养规模不断扩大的需求。

4．2穆格数字化虚拟口腔技能培训系统

数 字化虚拟口腔技能培训系统由3D图形生成工业计算机、实时触感生成计算机、教学课程示范计算机，以及学生操控终端和相应应用软件组成。应用软件包括模拟临 床病例、FI腔常用器械和操作评估体系等系统。该系统的工作原理是：运用虚拟仿真技术和力反馈触觉系统建立了一套能模拟临床治疗真实场景的力学感受系统，能模拟出正常口腔组织、离体牙的3D图像，以及口腔常见疾病的软、硬组织3D图像，还可根据不同的治疗方案选择不同的虚拟工具，操作者在手持手柄时能感受 到虚拟工具与虚拟3D牙体接触时的作用力与反作用力，获得和现实中手持工具操作时相同的力学感受，从而能达到模拟训练临床操作的效果。此外，该机能模拟大 部分口腔常见疾病的治疗过程，并且能模拟出仿头模难以实现的口腔软组织疾病，以及活体组织在治疗过程中的出血等实时反应。不仅模拟疾病种类多、效果逼真、操作手感真实，而且能解决目前牙体标本和疾病模型供应缺乏、实验替代材料与真实疾病组织相差较大、学生在操作中难以获得临床病例真实感受的难题，以及直接 对临床患者进行实验操作风险系数大的问题，更好地满足目前的教学需求。

利 用该系统能开设出传统实验状态下难以开展的、具有临床高风险的实验项目，如牙体窝洞预备、开髓、根管治疗、根尖手术、拔牙术、口腔修复牙体预备、牙种植等 多种难度较大的临床操作技能训练的实验教学项目。学生在训练过程中能熟练掌握牙科手机力度控制和各种牙科器械的使用，并在牙科治疗的各个具体项目上都能得 到良好的技能训练，为临床实习打下坚实的基础，解决在专业课实验教学中难以实现“身临其境”的难题。

4．3口腔医学仿真机器人实习机

口 腔医学机器人训练机是一种临床前技术训练和临床实习的高仿真模拟训练设备，不仅有对学生进行必备临床技能培训的功能，还能模拟临床患者疼痛、呕吐等实时反 应，甚至能模拟因操作不当造成患者不愉快等真实反应：如从患者眼睛上面移动物品时，能模拟出患者的恐怖感；操作者不慎碰到胸和肩膀时模拟出患者的不快反 应；在设备口腔内安装了表现呕吐的反射传感器，来训练对敏感患者的操作治疗。同时学生还可以通过对机器人的问诊、解释治疗过程等语言交流工作学习与患者进 行交流，完成学生接待患者时的“态度、习惯、接待方法”等重要方面的培养。通过仿真人的动作、语言、表情多种反馈信息，学生可以改良自身操作手法和与患者 交流的语言，能够达到在没有教师的指导下，可以通过影像回放来重新冷静地审视自己，实现自我改善、自我学习的目的。

5结束语

篇7：虚拟仿真电子技术

基于 multisim 的虚拟仿真软件在数字电子技术 教学中的应用 孙晓艳

(无锡职业技术学院工业中心 , 江苏 无锡 214121 摘要 :虚拟教学和虚拟实验是未来高等教育中最具优势、最具发展潜力的一项技术 , 尤其是在高职院校进一步加强网络基础建设、数字 化建设以及信息化教学的背景下 , 借助基于 multisim 的虚拟仿真软件有利于教师不断完善教学内容 , 提高教学效果 , 开发学生的创造潜 力。就这一软件在数字电子技术课程中辅助电子技术理论教学、补充实验设备不足、提高课程设计质量、渗透素质教育等方面作了有益 地研究与探索。

关键词 :虚拟实验;multisim;数字电子技术 中图分类号 :G642.0 文献标识码 :A 文章编号 :1672-545X(200711-0152-03 “数字电子技术” 是电子、通信、计算机、机电等类专业的 重要基础课。长期以来 , 课程的主要任务一直强调数字集成电 路内部电路的设计方法与分析方法的研究 , 与高职专业更注重 学生掌握各种数字集成电路器件的外部特性与实际应用的培 养目标相违背。因此 , 如何从高职教育的特点出发 , 紧跟数字技 术的发展 , 搞好课程的教学改革 , 提高教学质量 , 是教学中一个 十分重要的课题。按照这种思路 , 在教学中引入基于 multisim 的虚拟仿真软件 , 本文就这一软件在数字电子技术课程

中辅助 电子技术理论教学、补充实验设备不足、提高课程设计质量、渗 透素质教育等方面作了有益地研究与探索。

1基于 multisim 的虚拟实验系统的特点

虚拟实验是一种用虚拟仪器、设备代替传统的实验仪器和 实验设备进行实验 , 对实验结果的性能和实验过程中产生的 “虚拟电路或设备” 进行预测和评价 , 从而缩短实验操作时间和 设计周期 , 降低实验成本的技术。

在数字电子技术课程中实现虚拟实验的关键技术是必须 有一套交互性强、开放度高、易操作的设计软件。虽然实现这一 功能的软件很多 , 但考虑到高职数字电子技术课程教学内容 多 , 学时紧的特点 , 选用了加拿大 Interactive Image Technologies 公司推出的电路仿真与绘制软件 M ultisim , 其具有以下特点 :(1 采用直观的图形界面创建电路 :在计算机屏幕上模仿 真实实验室的工作台 , 绘制电路图需要的元器件、电路仿真需 要的测试仪器均可直接从屏幕上选取;(2 软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似 , 可以实时显示测量结果。

(3 软件带有丰富的电路元件库 , 提供多种电路分析方法。(4 作为设计工具 , 可以同其他流行的电路分析、设计和制

板软件交换数据。

(5 还是一个优秀的电子技术训练工具 , 利用它提供的虚 拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验 , 仿真电 路的实际运行情况 , 熟悉常用电子仪器测量方法。

随着高校网络基础建设、数字化、信息化建设的步伐 , 学生 对 M ultisim 软 件 的 运 行 环 境 Windows98/2000/xp 等 都 很 熟 悉 , 因此学生已具备学习和使用 multisim 的基础知识。

2数字电子技术课程教学的现状

目前在全国范围内开展的示范院校的建设过程 , 正是推进

高职教育教学改革发展、催人奋进的一种机制。因此 , 在数字电 子技术课程的设置、整合、内容的精选和组织教学方面应坚持 “两个相适应” 为原则 , 即课程的设置与岗位技术应用能力或实 物操作能力培养相适应 , 深度与大专层次的高等技术应用型人 才相适应。理论知识突出必备的基础和应用性 , 不刻意强调系 统性而侧重适用性和针对性;不强调繁杂的理论推导而侧重应 用能力的培养 , 取得了较好的教学效果 , 但也发现学生在学习过程中存在以下问题 :(1 理论教学过程中 “教学练” 有待加强 在理论教学中 , 如果

“教” 只是传统意义上的老师在黑板上 一味灌输知识那种填鸭式的教学 , 在教学的全过程中教师就很 难充分调动学生的主动性 , 突出受教育者的积极参与 , 按照传 统的教法 , 往往大半学期过去了 , 学生只知道各种数字器件的 名称和内部电路原理 , 但不清楚学了有什么用 ? 更不知道如何 用这些器件组成数字电路系统。因为缺乏一个 “练” 的平台 , 这 里的 “学” 也仅仅是学会老师所教的知识 , 而更重要的学习的方 法 , 自学能力的提高 , 学生独立思考能力和创新能力的培养却 存在一定程度的缺失。

152 《装备制造技术》 2007年第 11期(2 实验教学有待加强

在数字电子技术实验教学中 , 传统的教学方法是要求学生 完成某一典型电路的验证 , 其内容、步骤、电路、仪器等都是事 先安排好的 , 学生只须按照实验指导书安排的顺序就能完成实 验 , 或者即便学生有不同的思路 , 但因受实验条件限制也无法 开展实验。这样造成的结果是限制了实验内容和形式的丰富多 彩 , 通过实验

学生虽然能够学会一些仪器的使用和操作技能 , 但这样的实验结果和实验报告往往是千篇一律、大同小异 , 不 能真正提高学生分析问题、解决问题的能力 , 也难以激发他们 的求知欲和创新精神。

(3 课程设计时学生的设计思想很难达成

在传统数字电子技术课程设计中 , 要耗费很多时间来分析 和搭建电路 , 然后用相应的测试仪器进行测量 , 这样设计开发 时间长、效率低 , 一旦出错 , 往往要重新更换元器件 , 参数修改 也不方便 , 不利于设计者高效完成设计思想。

针对以上情况 , 数字电子技术课程改革以课堂和教师为中 心的传统教学组织形式 , 根据高职数字电子技术课程的特点 , 在教学过程中引入 M ultisim 软件 , 把学生的理论知识学习、实 践能力培养和综合素质提高三者紧密结合起来。

3基于 multisim 的虚拟实验系统在数字电子技术教 学中的应用研究 在数字电子技术课程中引入 multisim 的理论基础是建构 主义学习理论 , 建构主义认为 , 知识不是通过教师传授得到 , 而 是学习者在一定的情景即社会文化背景下 , 借助其他人(包括 教师和学习伙伴 的帮助 , 利用必要的学习资料 , 通过人际间的 协作活动而实现的主动构建知识意义的过程。“情景”、“ 协作” “会话”、“ 意义建构” 是学习环境中的四大要素。

下面以基于 multisim 的虚拟实验系统在数字电子技术教 学中的具体应用为例说明 :(1 有助于创建丰富的学习情景及 “教学练” 相结合 情景是建构主义学习环境的首要内容 , 情境设计是创造与 所学知识和技能主题相关的 , 能促进与支持学生学习的尽可能 真实的环境 , 为学生自主学习创造条件。数字电子技术是一门 实践性较强的课程 , 在教学中要创设 “情景” 一般只是采用课堂 演示实验 , 但通常在高职院校中可能会遇到实验仪器匮乏、电 路受温度等环境影响大等困扰 , 造成失真或仪

器精度直接影响 教学效果等情况 , 而利用 multisim 软件实际电路作为一种真实 表现电路工作状态的开放灵活的示教手段 , 把实验室和课堂有 机地融为一体 , 则解决了上述种种问题。

例如 , 在讲典型集成计数器芯片这一节课内容时 , 利用工 业中心的资源优势 , 将理论教学选在配备了 multisim 软件的机 房里进行。首先由教师将实训项目 “计数显示器” 引入 , 并利用 计算机模拟真实实验室的工作台 , 让学生观察实验结果如图 1所示 , 该实训电路的功能是对输入脉冲的个数(0~9 进行递增 计数 , 并通过译码显示电路将所计的脉冲数显示出来 , 并提出 问题 :74HC161芯片的功能是什么 ? 为什么称之为计数器 ? 学 生带着问题听老师讲解电路原理 , 使其认识到掌握相关知识和 技能是完成项目制作本身的需求 , 而不是教师对学生的刻意要 求 , 以达到在学生头脑中产生主动建构的过程。

在给学生时间自己练习的过程中 , 为了完成这个项目学生 必须先去查手册 , 了解计数器、译码器、数码管、与非门等器件 的管脚连接和功能表 , 虽然他们此时还不能理解功能表 , 通过 实训项目的制作和测试 , 学生就能很容易地弄清楚这些器件的 功能和每个管脚的作用。与此同时还学会了查手册 , 如何通过 查手册获得数字电路器件的使用方法 , 这对数字电路设计制作 者来说是十分有用的技能。另外 , 在教学内容上和习题中安排 了许多诸如同类芯片如何级连 ? 如何进行功能扩展 ? 如何用通 用计数器构成任意进制计数器等等这样一些在实际工作中十 分有用的技巧和方法 , 同时通过机房各机联网的优势 , 创造一 个互动的能相互促进共同提高的协作环境 , 构建学生与学生之 间 , 学生与老师之间的语言沟通渠道。让学生共同来参与分析、训练 , 在整堂课中 “讲学练” 相结合 , 取得了较好的教学效果。

图 1计数显示器 图 2模拟面板布线

(2 有助于加强实验教学效果和提高实验设施利用率 高职教育不是造就学术精英 , 而是以适应生产、建设、管 理、服务第一线需要的高素质技术应用型人才为培养目标。因 此在培养过程中 , 必须重视实践能力的培养 , 重视职业经验和 职业技

能的获得 , 实验教学是高职教育的主体教学方式之一。实验通常包括实验前的预习, 实验的组织 , 实验报告的撰

153 Equipment Manufactring Technology NO.11, 2007 写三个环节 , 在传统实验教学中由于普遍存在实验内容多、上 课人数多、资金和仪器套数不足、实验课教师人数紧缺、实验课 课时又十分有限等问题 , 而实验前由于学生看不到仪器 , 不能 实际进行仪器操作 , 只能看讲义预习, 因此往往在真正的实验 过程中赶时间测数据 , 难以做到深入理解实验方法 , 更不能进 行深入的实验研究。

multisim 软件功能强大 , 几乎能够仿真所有的数字电子技 术实验 , 在这样一个生动活泼、形象逼真的学习环境中预习后 , 再到实验室进行实验时 , 一些注意事项、实验原理、仪器使用方 法等由于已经基本掌握 , 这就大大提高了实验效率。特别是一 些设计性实验 , 学生在实验前利用 multisim 提供的实验平台 , 自己设计好实验方案和实验步骤进行仿真 , 可以很好地避免盲 目操作 , 拓展了学生的思维发展空间。更为重要的是仿真实验 的引入突破了时间和空间的限制 , 使实验场地不再局限于传统 意义的实验室 , 网络机房、EDA 实验室甚至宿舍都可以用来进 行实验 , 做到一机多用 , 一室多用 , 学生利用校园网或互联网还 可随时随地上网进行预习、实验、讨论和提交实验报告 , 从而大 大提高了实验设施的利用率。

(3 有助于学生创新能力的培养

高职毕业生上岗后的主要工作是解决生产过程中的各种 技术问题 , 从事诸如工艺革新、技术改造、事故处理、质量监测、设法降低成本和消耗、提高生产效率等工作 , 这就要求学生的 实践能力不能仅仅停留于操作阶段 , 要具有较强的分析判断能

力 , 要有解决实际问题的综合能力与手段 , 还要有在技术应用 性层面上一定的规划、设计、开发能力和创新能力 , 为此 , 高职 教育将课程设计与创新课程作为实践教学的重要内容。

由于有些实验设备昂贵 , 特别是较为先进的实验设备 , 许 多学校资金不足难以购买 , 这种设施无法在课程设计中给学生 提供探究学习的场景 , 因此创新精神、能力、素质等的培养无从 谈起。但随着科学技术日新月异 , 新产品换代周期日趋短暂 , 职 业的分化与复合成为必然 , 产生了许多与高新技术直接有关的

新的职业岗位 , 这些岗位 , 需要大量技术应用型人才。作为将来 要在这类岗位解决生产、技术、工艺、管理等一系列问题的高职 学生 , 在校期间 , 又必须了解专业技术未来发展方向 , 熟悉并掌 握岗位所需的关键技术。为此 , 高职教育要将与未来职业岗位 相关的新技术、新工艺、新材料、新设备等引入实践教学 , 按照 更高的职业资格要求 , 按照生产实际的规范等对学生进行培养 与训练。仿真软件的引入使学生既掌握了一种新的电子电路设 计软件 , 又掌握了一门新型的实验分析方法 , 尤其利用 multi-sim 作为课程设计实物制作前的设计分析工具 , 能充分发挥学

生的主观能动性和创造性 , 并按照可持续发展的思路为学生储 备一定的理论知识和实践技能 , 达到用先进、高新、超前的实用 技术培养、训练学生的目的。如果和 PCB 软件模块 Ultiboard 配 合使用 , 可以完成电路原理图输入、电路分析、仿真、制作印刷 电路板全套自动化工序 , 对培养学生的工程实践的观点大有裨 益 , 图 2为该软件在面板上模拟布线。

4结论

基于 multisim 的虚拟实验系统有利于教师不断完善教学 内容 , 提高教学效果 , 使学生在掌握基础知识外 , 适当引入科学 技术发展新成就 , 在学生自身能力基础上

有效地发挥其主观能 动性 , 开发了学生的创造潜力 , 但它只能辅助数字电路教学 , 而 不能代替理论和实验教学 , 并且由于许多因素的限制 , 还需要 在今后的实际教学中扬长避短 , 不断完善。

参考文献 : [1][2][3]The Application of Visual Simulate Software in Digital Electricity Technology Teaching Based Software M ultisim SUN Xiao-yan(Industrial Center of Wuxi Institute of Technology , Wuxi Jiangsu 214121, China Abstract :Visual teaching and visual experiment is one of the most advantaged and potential technologies in the future higher educations, es-pecially in the time that higher vocational college.In order to strengthen the basic network infrastructure, digital construction and information teaching , it is very useful to improve teachers ’ teaching contents, offer good teachings effects and develop students ’ creative potential by us-ing the simulate software M ultisimto.The software has widely used in the digital electricity technology course such as assisting electricity theo-ry teaching, supplying the lack of experiment equipment, developing the quality of curriculum design and penetrating quality education, all that have been researched beneficially.Key words :visual experiment;M ultisim;digital electricity technology 李 洋.EDA 技术使用教程 [M ].北京 :机械工业出版社 ,2004.于 枫 , 张建新 , 王秀成.电子系统仿真分析教程 [M ].北京 :科学出

篇8：浅析中职电子电工的虚拟仿真教学

关键词：虚拟仿真教学,中职学校,电子电工,Multisim

作为职业教育的承载者, 中职重在培养具备高精职业素养的人才。然而, 在电子系诸多专业中, 我国中职学校的实训教学效果却不是很理想。以电子电工教学为例, 由于中职学校缺乏较全面的教学设备与实训设备, 中职学生在电子电工专业学习中的效果却不是很理想。在此环境下, 虚拟仿真教学的出现无疑解决了中职学校在教学中的不足。

1 中职电子电工的教学现状

中职电子电工属于电类学科, 其实践性比较强。相比于普通高校和高职院校, 中职学校在实训场地及设备方面严重不足, 由此引发中职学生动手能力差、职业素质低及创新能力不足的不良情况。此外, 中职学校发放给学生的电类教科书普遍存在学生理解不深透的情况, 主要原因是电类学科的理论知识较为抽象, 学生难以构建抽象环境来理解教材内容。据统计, 在中职学校, 有60.87%的人认为电子电工理论知识难以理解, 22.78%的人认为电子电工理论知识部分难以理解。而51.98%的学生在电子电工教学课上无法专心致志, 他们对知识掌握的积极性较差, 以至于无法完成课堂任务。其中, 因为知识掌握不足而导致练习无法完成的学生数量占到62%, 甚至有70%的学生对电子电工后续课程没有任何学习兴趣。因此, 中职电子电工教学现状不尽乐观, 而虚拟仿真教学的出现正好可以解决学生学习积极性差、学习效果不明显的问题。

2 电子电工教学存在的问题

2.1 教学方式过于传统

由于中职学生大多数都是从初中直接过去就读的, 学生群体普遍存在文化程度不高及学习习惯不良的情况。在这些学生中, 相当一部分虽然文化程度不是很高, 但是拥有极强的动手能力和实操思维。而中职学校的教师并没有意识到这一点, 他们依然运用较为传统的教学方式给学生灌输一些抽象性和推理性较强的教材知识。在这种传统书本式教学方式下, 中职学生对知识的领略自然不足。

2.2 教学手段单一

中职教师大多数使用较为传统的PPT式教学手段。这种教学手段于我国应试教育中经常可见。然而, 这种单一的PPT式教学手段并不能带动学生学习的主动性。PPT中的知识实际上就是从文本上直接复制过去的。这些知识实际上也是课本上的知识。因此, 学生对这种单一的教学手段依然没有多大兴趣。

2.3 实训工位不足

电类学科教学重在实践, 而实践就需要场地供应。然而, 中职电子电工实训教学经常存在这一不足——实训工位无法达到学生数量。实训工位不足直接导致部分学生跟不上课程进度, 甚至脱离实训。为此, 中职学校虽提出了分组实训的办法, 但是其只能被应用在部分实训项目中。对于较单一的实训项目, 实训工位不足严重降低了学生学习的效率。

3 中职电子电工虚拟仿真教学的构建

3.1 虚拟仿真教学的应用

Multisim仿真软件被用于电子电工教学的模拟电路制作中。该虚拟环境能直接传导更为生动的实训场景, 并通过动画效果呈现给学生学习。虚拟仿真教学能让学生感受到控制电路, 并体验到真实场景。其中, 新型的RF电路也具备这一功能。Multisim仿真软件还可以让学生自主地提出问题, 并与教师沟通互动。由此, 中职学校可采用教学相长的模式提高学生群体的整体专业素质。在Multisim仿真软件中, 中职学校的教学资源也会被引进去。这解决了学校设备及场地不足的问题。

3.2 中职电子电工虚拟仿真实例分析

3.2.1《电位与电压》的仿真教学

在《电位与电压》的Multisim仿真电路控制中, 学生需正确绘制仿真实验电路图。其中, 注意事项有:电路必须接地, 仿真软件不能长期运行, 删除操作需在仿真开关断开的情况下操作。该仿真实验能降低实际操作的难度。

3.2.2《两级阻容耦合放大电路及负反馈电路》的仿真教学

在《两级阻容耦合放大电路及负反馈电路》的仿真教学中, 注意事项与《电位与电压》的仿真实验相同。测试内容为测试多级放大电路放大倍数电路和测试多级放大电路输出波形电路。仿真实验后, 学生需观测输入电压改变后失真输出电压波形, 并引入负反馈放大电路分析输出电路的影响来分析记录, 以观察其无反馈时电路输出波形和引入负反馈时电路输出波形。在测试负反馈对频率特性的影响电路时, 学生需观测无反馈时的频率特性和有反馈时的频率特性, 并由仿真结果判断不同反馈电阻值下的输出电压幅度。

3.2.3《数据选择器》的仿真教学

在《数据选择器》的仿真教学中, 注意事项为数据选择器74151的使能端ST应接低电平。仿真实验后, 学生需观察数据选择器74151的仿真测试电路, 并作相关分析。在此, Multisim仿真软件成为学生学习《电子线路》的好帮手。

4 结论

在Multisim软件下的虚拟仿真教学中, 中职学校的学生与教师都能获得极大的便利。他们在学习或者教学上都有了更好的突破方式。在电子电工学科中, 通过仿真实训与教学环境实现了虚拟化真实场景的模拟。在本文的研究中, 中职电子电工教学主要存在教学方法过于传统、教学手段单一及实训工位不足的问题。对于这些问题, 解决方式就是采用虚拟仿真教学的方式。因此, Multisim虚拟仿真可帮助中职学校更好地进行电子电工教学。

参考文献

[1]李清芬.Multisim 10在中职《电力电子技术》教学中的应用[D].昆明:云南师范大学, 2013.

[2]田安波.提高职业院校电子电工专业教学有效性的探索[J].科技创新导报, 2014 (08) .