学文网虚拟仿真篇1
自20世纪9O年代以来，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”开始在世界各地出现，并逐步渗透到教学领域。作为一种新型的实验教学手段，虚拟仿真教学对传统的教学手段产生了强烈冲击，并引发了教学领域一系列深刻的变化。种种迹象表明，虚拟仿真教学将是今后实验教学改革的一个重要发展方向。本文结合多年来在航空电子装备教学中应用虚拟仿真技术的经验，探讨在航空电子装备教学软件中应用虚拟仿真技术的方法和体会。
2．虚拟仿真技术简介
虚拟仿真技术是对虚拟现实技术和系统仿真技术的合称。
2．1虚拟现实技术
虚拟现实技术就是利用三维建模技术，构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟三维场景，并能响应用户的输入，根据用户的不同动作做出相应的反应。虚拟现实的关键技术主要有动态环境建模技术、实时三维***形生成技术、立体显示和传感器技术等。虚拟现实技术主要侧重于对真实物体物理特征的仿真，也称为视景仿真，它主要用于产品设计与展示、商业广告、游戏设计等。
在航空电子装备教学中，大量用到对装备的外观、结构、组成、连接、机安装位置的展示，传统教学大都采用实物展示的方法。近年来随着大量航空电子装备的更新换代，因受经费、场地及使用寿命等因素的限制，传统教学方法已远远不能满足要求，而采用虚拟现实技术的展示方法则以其廉价、无场地限制和效果良好得以广泛应用。
目前有大量成熟的软件平台可以进行视景仿真的开发，主流平台CreatorVegaVegaPrimeVTreeOPENGVSQUEST3DVRTOLLSEON、WEB3D、JAVA3D、GLStudio等。其中，MULTIGEN公司的虚拟现实数据库OPENFLIGHT已经成为了工业标准，在***事、航空航天等领域应用都比较成熟。在航空电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用rVegaPrime、GLStudio和EON作为视景仿真开发的技术平台，解决物理模型的创建、场景显示等问题。该平台可以达到照片级的视景仿真效果．同时采用嵌入OPENGL技术来解决物理模型的交互问题。
2．2系统仿真技术
系统仿真技术是伴随着计算机技术的发展而逐步形成的一门新兴学科．它通过建立实际系统的数学模型，利用计算机运算来达到对被仿真系统的分析、研究、设计等目的。系统仿真技术主要侧重于对真实系统的内在机理、运动方式的仿真，也称为行为仿真。系统仿真技术最初主要用于航空、航天、原子反应堆等价格昂贵、周期长、危险性大实际系统试验难以实现等少数领域，后来逐步发展到电力、石油、化工、冶金、机械等一些主要工业部门，并进一步扩大到社会系统、经济系统、交通运输系统、生态系统等一些非工程系统领域。
在航空电子装备教学中，对装备工作原理的讲解既是重点也是难点。传统教学方法主要通过教员的讲述，配合一些静态的***形帮助学员理解．教学效果主要依赖于教员的授课水平和技巧。近年来．我们尝试将系统仿真技术应用到航空电子装备教学中，根据被仿真装备的工作原理，建立系统的数学模型，并根据装备的不同工作状态，对模型进行动态运行．结合虚拟现实技术实现的逼真场景．较好地模拟实际装备的工作情况。利用该技术开发、研制的教学软件不但可供教员教学使用．也可供学员自学，并达到了较好的教学效果。
目前，有许多成熟的系统仿真开发平台软件．如Simulink、SystemView等，这些软件以其功能强大和使用方便、易用性受到广大用户欢迎．但价格较为昂贵，且大多未提供对外的仿真数据接口．仿真系统应用的灵活性、扩展性和可变性受到很多限制。当然也可自行开发适用的仿真开发平台软件。在航空电子装备虚拟仿真软件的开发中我们采用的是自行开发的系统仿真平台软件。
3．虚拟仿真技术在航空电子装备教学中的应用方法和步骤
3．1建立仿真模型
这里所说的仿真模型既包括反映航空电子装备外观、结构的三维物理模型，也包括揭示其内在工作机理及行为的数学模型。对三维物理模型的建立，主要依据装备本身的物理状态，其原则就是在尽量减小面数的同时提高逼真度。对系统数学模型的建立，则需要视系统的复杂程度进行取舍和优化，本着够用为度的原则，以尽量减小运算量。建立数学模型时，还应考虑到系统运行时的参数调整。
3．2创建仿真装备的虚拟场景并驱动
对于虚拟场景的驱动，根据使用方式的不同采用了不同的方式如果进行的仅是装备外观、结构的展示，可使用EON进行动作的编辑和驱动；如果需要对装备进行虚拟操作仿真，则使用GLStudio软件先进行操作面板、虚拟仪表的编辑和制作，然后再利用VegaPrime驱动以实现更复杂的交互操作。
3.3系统集成
系统集成就是将上述做好的模型、场景按照教学软件所需的形式将其有机的整合在一起，使之成为_个完整的、规范的教学软件。系统集成可以使用目前常用的软件开发平台如VB、vc++等。由于上述虚拟现实驱动软件如EON、GLStudio及VegaPrime等均以ActiveX控件方式提供了可用于常用软件开发平台的运行插件，因此，系统集成变得十分方便。编写程序时，只需考虑软件功能的安排，注意程序间的兼容性即可。
系统集成时，还需要将系统行为仿真的结果通过视景仿真表现出来，即用行为仿真的数据来驱动三维物理模型的动作。由于系统行为仿真采用了专门的运行平台，与视景仿真处于不同的系统进程中．因此这种驱动是通过两进程间的实时通信来完成的。这里还需要考虑进程间的同步问题。
虚拟仿真篇2
系统将根据用户的操作给出相应的评价
后台功能通过数据库系统将前台和后台系统有机连接，后台系统可对前台系统中的信息进行管理。（1）信息管理：管理员对平台中的文章及资源进行修改及更新操作。（2）用户管理：对注册用户及内部用户信息进行管理。（3）题库管理：对现有题库进行管理，包括添加、修改、删除。（4）系统管理：对课程主体模块进行设置，添加或删除菜单选项。（5）虚拟实验管理：对实验模块进行管理，包括添加、删除。数据库的设计与实现对于一个系统来说，数据库的设计与实现非常重要。本系统主要涉及的表有用户表、文章目录表、文章表、题库表、虚拟实验表；在本系统中，比较有特色的设计是文章目录表和虚拟实验表。文章目录表对于一个好文章系统设计来说，需要实现的功能为：（1）实现无限级分类。（2）实现无限级链接导航。（3）实现逐级分类下各条信息的查询，包括最多浏览量、最多评论量、最新信息。（4）随意转移子分类到任何级别而不用修改分类下的信息表。（5）使用最少的参数得到所要的信息，URL参数最好只有一个。（6）不管多少级，只有一个ASPX文件实现类列表和各种方式的信息调用。在本课程平台系统中，采用树形的结构来构造目录系统，通过root、depth、parent、left、right字段来设定文章所在的层次和对应的父目录和子目录。虚拟实验表主要字段包括验名称、实验介绍、所对应的链接。通过链接的方式来完成实验的。
虚拟实验开发实现
系统建设流程大致分为三个阶段，即收集整理资料、建立三维实体模型、系统集成与功能开发。虚拟实验详细创建流程如***一所示。收集整理资料收集各种实验设备的照片及***纸，进行分类，并用Photoshop进行预处理，包括调节自动对比度、裁剪等来达到实验的需求。***片可以采用单张***片的方式，也可采用多通道的方式存储。三维实体建模本系统使用三维建模软件3DMAX进行建模、渲染、烘焙，然后使用VR-Platform(VR～Plat-form，三维互动仿真平台是由深圳中视典数字科技有限公司***开发的三维虚拟现实平台软件)制作交互。课程实验中主要场景模型是实验设备、实验器材作为各种碰撞障碍物，具体模型参数的设置是在考虑物体物理属性，所以建模过程相对简单。一些模型可以通过AUTOCAD***纸导入后转为三维模型方式；高级三维建模通常方法是建立基础模型，如长方体、平面、圆柱体等，之后经过对其加线、改线、添加修改器等一系列操作后，方可得到所需模型。模型建立完成后再进行相应的材质贴***、添加灯光操作。进行较大型VR场景制作时，后期通常会对VR场景进行分批烘焙，分批导出操作，这时就需要对部分已烘焙的静态模型进行导出。系统集成与功能开发在Max里完成以上操作后，就可以将场景导入VRP中进行交互功能设计了。VRP中进行漫游交互的制作。VRP具有人性化、易操作、所见即所得；高真实感、实时画质；高教渲染引擎和良好的硬件兼容性；高精度碰撞检测算法；丰富的特效；功能强大的实时材质编辑器；强大的界面编辑、***运行功能。系统优化影响基于VRP的虚拟现实系统最终运行速度的三个因素为：VR场景模型的总面数量、VR场景模型的总个数和VR场景模型的总贴***量。因此对系统的优化主要从这三个方面进行。（1）场景模型的总面数：通过做简模、删除无用的面的方法来减少总面数。（2）VR场景模型总个数：将相同材质的物体进行合并，加快场景的加载时间和运行速度。（3）VR场景模型的总贴***量：尽可能利用已有的贴***减少贴***量，将烘焙好的场景导入VRP编辑器之前将所有烘焙后的贴***进行贴***格式压缩。
结束语
虚拟仿真篇3
关键词：虚拟仿真；药物制剂综合实训；实践教学
药物制剂综合实训是高职药物制剂技术专业一门重要的专业核心实践课程，该课程涉及药物制剂生产与检验的多个岗位，学生通过查阅文献，自主设计制剂处方和生产工艺，分工协作完成制剂的岗位生产与检验的全过程，有助于学生熟练掌握制剂生产的岗位标准操作，提高学生的岗位意识和责任意识，提升学生的综合实践能力，培养学生的创新精神，为学生毕业后从事药物制剂的生产与检验等工作打下坚实的基础。目前，我校已建成的高职药物制剂生产型实训基地能够满足药物制剂综合实训课程的实践教学要求。然而，在实训教学过程中仍然存在一些问题：一方面，由于实训涉及的岗位多，设备复杂，设备体积较大，投料量大，实训成本较高，实训耗时长，学生只能分组完成实训，设备使用的次数受限，导致学生的参与度不高；另一方面，由于实训涉及的岗位复杂，学生不能进入药厂生产车间中实际体验制剂生产中不同岗位的操作过程，导致学生在实训过程中岗位认知不足，学习的积极性不高，部分学生岗位意识淡薄，岗位职责不明确，出现岗位生产前检查和生产后清场不彻底、岗位生产操作不标准、岗位生产中仪器设备的使用不规范等情况。针对实训中存在的问题，本文尝试将虚拟仿真技术引入综合实训的教学过程中，将虚拟仿真与生产实操有机结合，为综合实训类课程的教学改革提供一些科学化的建议。
1虚拟仿真技术在实训教学中的应用优势
虚拟仿真技术是指在教学过程中，依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术手段，构建一个高度逼真可视化的虚拟实验环境，进而开展实验操作的新型教学方式[1]。虚拟仿真可以创建各种形式的实验教学场景，供学生完成多种类型的实验，达到优化实验教学环境、提高实验教学质量等目的[2]。目前，虚拟仿真技术被逐渐应用于药学、药剂学、药物制剂技术、中药制药以及生物制药等课程的实训教学中并展现出诸多优势。
1.1虚拟仿真使实训内容更加生动形象
在传统的实训教学中，学生按照岗位标准操作规程、设备使用标准操作程序等文件完成岗位生产，文件中的内容相对比较抽象枯燥，将虚拟仿真技术引入实训教学中，将实训内容以虚拟仿真动画的形式生动、形象地呈现在学生面前，使学生产生身临其境的感觉，极大程度地激发了学生的学习兴趣[3]，加深了学生对知识的理解，提高了学生的学习效率。
1.2虚拟仿真使实训方式更灵活多样
虚拟仿真技术打破了实训时间、空间的限制，学生可在虚拟仿真实训平台上随时随地操作虚拟仪器设备，在虚拟场景中完成不同岗位的生产与检验工作，很大程度上缓解了由于实训设备数量有限、实训场地空间有限、实训学时有限等所造成的实训方式单一、不灵活的情况，虚实互补拓展了实训教学的方式方法[4]。
1.3虚拟仿真使学生学习的积极性和主动性得到了极大提高
虚拟仿真打破了地域的限制，学生可以身临其境地在虚拟车间内完成各岗位的虚拟生产操作，一人一机充分训练[5]，从而加深了对岗位生产的认识，教师适时地学习任务，开展虚拟仿真实训考核、组织互动交流以及***答疑等学习活动，充分调动了学生学习的积极性和主动性，使每一名学生都高度参与到虚拟岗位生产的学习中来，调动了学生的学习积极性。
1.4虚拟仿真有助于深化岗位意识、提高岗位认知水平
在传统实训教学的基础上引入多岗位结合的虚拟仿真实训教学，让学生短时间内全面了解药厂环境[6]，有助于深化学生的岗位意识，明确岗位职责，提高岗位认知水平，使学生在虚拟仿真实训中自觉按照各岗位标准操作规程完成领料、生产前检查、岗位生产加工、物料周转、岗位清场以及文件撰写等工作，为学生下一步进入实训车间完成各岗位的实际生产工作打下了良好的基础。
1.5虚拟仿真有效降低了实训成本
虚拟仿真技术中所用的虚拟仿真设备可反复使用，各虚拟岗位不用真实投料就可反复生产，学生在熟练完成各虚拟岗位的生产操作后，再进入实训车间进行实际生产实训时，已经对各岗位的标准操作以及设备的使用有了充分的了解，可有效地提高学生的岗位生产效率，避免不合格产品的产生，有效降低了实训成本。
2虚拟仿真在药物制剂综合实训中的应用
根据目前综合实训教学模式的不足以及虚拟仿真在实训教学中的优势，本文将虚拟仿真技术与综合实训进行深度融合，提出了虚拟仿真与生产实操相结合的综合实训教学模式，并将该教学模式应用于药物制剂技术专业的综合实训教学中。该教学模式主要包括课前虚拟仿真实训、课中生产实训、考核评价3个阶段。
2.1课前虚拟仿真实训阶段
在课前，学生利用虚拟仿真实训平台，以第一视角进入虚拟固体制剂生产车间，按照各岗位标准操作规程身临其境地参与口服固体制剂生产过程中各个虚拟生产岗位的操作过程，包括领取文件、更衣、进入各虚拟生产岗位进行生产前检查并填写生产前记录、从中间站领取物料并填写出站记录、进行各岗位生产加工并填写生产记录、生产结束后进行物料转移、岗位清场并填写清场记录等。通过各生产岗位的虚拟仿真练习，学生对各生产岗位的认知更加深刻和全面。虚拟仿真实训教学除对岗位操作进行练习外，还将大型生产设备的结构、工作原理等以动画等形式最大限度地呈现在学生面前，拉近了理论与实践之间的距离。
2.2课中生产实训阶段
在课中生产实训阶段，学生在药物制剂GMP实训车间通过角色扮演的方式，最大限度地还原了虚拟仿真生产车间中各岗位的操作过程，学生自主进行岗位分配，不同学生扮演不同岗位的操作工，通过实际使用各岗位的生产设备完成各岗位的操作过程并填写相应记录，将实际生产过程中的中间产品如颗粒剂、片剂等送至中间站，由扮演中间站管理员的学生与扮演岗位操作工的学生完成中间产品的核对后，分别在进站记录上签字，授课教师扮演质量管理员，对生产及清场过程进行检查并发放清场合格证，负责中间品检验的学生扮演质量控制员，将中间品取样后进行检验。学生在整个实操过程中体验不同的岗位角色，极大地调动学生学习的积极性，拉近实践教学与实际生产之间的距离。2.3考核评价阶段在考核评价阶段，采取***考试的方式考查学生对虚拟仿真生产岗位操作过程的了解程度，采取实操考核的方式考查学生对实际生产设备的使用、生产岗位的标准操作、生产记录的撰写等的熟练程度。合理分配虚拟仿真与生产实操考核在考核评价体系中所占分值的权重，充分体现以生产实操为主、虚拟仿真为辅的考核评价目标。
3教学效果评价与教学反思
对学生开展虚拟仿真与生产实操结合的药物制剂综合实训教学效果满意度调查，调查结果显示，学生对虚实结合的综合实训普遍表示认可，学生能够自主将虚拟仿真岗位生产与实际生产联系起来，提高了学生对不同制剂生产岗位的认知能力，不仅有助于学生对各岗位生产操作的熟练掌握，同时，也使学生对生产设备的结构及使用、药厂的综合布局等有了更加深刻的理解。然而，在虚实结合的实训教学中也存在着一些不足：（1）虚拟仿真实训与实际生产实训之间还存在着一定差距，如生产设备以及检验仪器的型号、所用的物料与文件、生产环境等的差异。（2）虚拟仿真技术对某些过程和某些真实问题难以模拟，例如处方筛选、工艺优化等过程以及压片岗位出现裂片或松片等质量问题时如何处理、制软材岗位黏合剂的加入量如何控制等。（3）现有虚拟仿真软件的开发技术有待进一步提高，以最大限度地满足药品生产企业岗位生产与设备更新的要求。此外，虚拟仿真技术的引入对教师信息化能力提出了更高的要求。
4结语
将虚拟仿真与综合实训实践教学进行了深度结合，围绕教学目标、教学重难点以及多岗位之间的联系开展虚实结合的综合实训教学研究，使学生全面了解制剂生产中各岗位操作过程，不仅有助于拓展实训教学内容，让学生在短时间内全面了解药厂环境，激发学生的学习兴趣，还能增强实训的交互性，培养学生的自主学习和团队协作能力，达到提高学生综合实践能力以及岗位认知能力、培养学生创新精神的目标。
参考文献：
[1]魏晓鹏，杨金荣，许煜静.虚拟仿真技术在药学专业实验教学改革中的应用[J].教育教学论坛，2020（23）：186-187.
[2]刘睿，焦新怡，刘岩，等.虚拟仿真技术在中药制药实验教学中的应用研究[J].教育教学论坛，2020（27）：389-390.
[3]杨佃志，张含波.虚拟仿真技术在药物制剂技术课程教学中的应用[J].科技风，2020（20）：60.
[4]廖启元，经嘉，刘东平，等.虚拟仿真技术优化药物制剂实训教学：以安徽中医药高等专科学校为例[J].海峡药学，2020，32（11）：101-103.
[5]翟科峰，段红，曹稳根，等.基于虚拟仿真技术的生物制药实训课程的改革与实践[J].吉林医药学院学报，2020，41（3）：235-236.
虚拟仿真篇4
关键词:创新创业教育;虚拟仿真实验;实验教学
***在«2017年******府工作报告»中指出:“创新对发展的支撑作用明显增强”,并强调唯有改革创新才是出路[1].创新的核心要素是人才,高校创新创业教育(以下简称双创教育)的根本目标就是培养创新型人才,造就“大众创业、万众创新”的主力***[2].实验教学是高校培养创新型人才的重要途径,云计算、互联网＋、大数据等现代信息技术为高校提供了新的实验教学手段,基于现代信息技术的虚拟仿真实验教学已成为高校实验教学的重要组成部分,并在双创教育中发挥着越来越重要的作用.
1双创教育及其存在的困局
广义的双创教育是指培养具有开创性素质的人,包括首创精神、创新意识、创业能力、***工作能力以及技术、社交和管理技能的培养[3].美国经济学家彼得