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虛擬仿真技術(shù)優(yōu)點(diǎn)范文第1篇

Abstract The application of virtual technology to the teaching of electronic technology is a hot topic in the reform of electronic technology in Colleges and universities. On the computer， the Multisim software is used to simulate some of the circuits. It can demonstrate the experiments that cannot be done in the classroom and laboratory， and solve the difficulties in learning， so as to embody the teaching principles of combining theory with practice. Therefore， this paper will explore the application of virtual simulation experiment in the current electronic technology teaching reform， and put forward corresponding suggestions for its practical application measures， so as to better accomplish the teaching of electronic technology.

Keywords virtual simulation experiment； electronic technology； teaching reform； application

相對(duì)于傳統(tǒng)的電子線路實(shí)驗(yàn)，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的演示結(jié)果與理論值之間的誤差更小，參數(shù)修改更方便，且電路構(gòu)造靈活，擴(kuò)展性非常強(qiáng)，故目前高校電子技術(shù)教學(xué)改革中不約而同地引入了虛擬仿真技術(shù)，本文將針對(duì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在高校電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用進(jìn)行分析與探討，從而增強(qiáng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用效果，提高高校電子技術(shù)教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量及滿足培養(yǎng)電子技術(shù)專業(yè)的人才的需要。[1]

1 虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用現(xiàn)狀

電子技術(shù)是一門(mén)實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，而在課堂上，由于在實(shí)驗(yàn)箱上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)繁瑣且實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差大，教師無(wú)法在課堂上演示所有實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)在一般學(xué)校采用的方法是老師講授完相關(guān)理論知識(shí)后再由學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，這樣容易面造成了理論和實(shí)際的分離；另外電子技術(shù)高速發(fā)展，新電路、新器件不斷涌現(xiàn)，而實(shí)驗(yàn)室受條件限制無(wú)法及時(shí)滿足各種電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試要求，實(shí)踐環(huán)節(jié)的缺失影響了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與學(xué)習(xí)效果。

為解決此問(wèn)題，一味地依靠教師的理論教學(xué)是不夠的，只有課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)結(jié)合，才能夠從根本上解決。虛擬仿真技術(shù)是把Multisim仿真軟件運(yùn)用在PC平臺(tái)上，作為圖形操作的界面，與相似的現(xiàn)實(shí)中電子實(shí)驗(yàn)工作臺(tái)連接，工作臺(tái)能夠完成與現(xiàn)實(shí)一樣的實(shí)驗(yàn)操作。[2]由于虛擬仿真技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用范圍主要是電子電路分析、設(shè)計(jì)及仿真方面，所以普遍采用的是一種EDA軟件，因?yàn)槠鋵?shí)踐效果強(qiáng)，環(huán)境模擬逼真，教師對(duì)這類軟件的操作也比較便利，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中也能夠靈活地對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)、電路改造等進(jìn)行模擬，能夠滿足學(xué)生的實(shí)踐操作欲望，對(duì)其動(dòng)手能力進(jìn)行有效鍛煉。

2 Multisim軟件的介紹

Multisim軟件是目前高校引進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的重要工具，實(shí)質(zhì)上Multisim軟件是在windows系統(tǒng)環(huán)境下開(kāi)發(fā)出的電路仿真軟件，能進(jìn)行電路瞬態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析、時(shí)域和頻域分析、噪聲分析、直流分析、離散傅里葉分析、電路零極點(diǎn)分析、交直流靈敏度分析、電路容差分析等，且可以完成故障模擬及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存等要求，其功能十分完善。Multisim軟件優(yōu)點(diǎn)：能為用戶提供直觀的操作界面，便于原理圖的設(shè)計(jì)輸入，能夠幫助學(xué)生進(jìn)行元件放置及連接、任意拖動(dòng)引線和進(jìn)行微調(diào)，有利于教師對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力評(píng)價(jià)；元件的劃分系列有序，便于學(xué)生在數(shù)量眾多、型號(hào)豐富、器件模型繁瑣等情況下，快速尋找到所需的元件，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)時(shí)間，便于實(shí)驗(yàn)的高效進(jìn)行；豐富了電子設(shè)備種類，由于學(xué)校對(duì)電子實(shí)驗(yàn)室的投入限制，電子實(shí)驗(yàn)室能夠提供的實(shí)際設(shè)備是有限的，故而很多實(shí)驗(yàn)都要因?qū)嶋H原因進(jìn)行調(diào)整，但Multisim軟件能夠提供與實(shí)際功能相同的函數(shù)發(fā)生器、波特圖儀字信號(hào)、頻率計(jì)發(fā)生器、示波器、邏輯分析儀、頻譜分析儀、失真度儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀等18種虛擬儀器，以及與實(shí)?H完全相同的示波器、數(shù)字萬(wàn)用表、信號(hào)發(fā)生器，既節(jié)省了實(shí)驗(yàn)室投入成本又便于學(xué)生的實(shí)踐操作； Multisim軟件的仿真電路的準(zhǔn)確性非常高，比如對(duì)比傳統(tǒng)的SPICE模型的高頻仿真實(shí)驗(yàn)， Multisim軟件采用了高頻電路仿真元件模型庫(kù)及儀表搭建高頻電路所進(jìn)行的高頻電路仿真實(shí)驗(yàn)，其數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于SPICE模型，加之Multisim軟件能夠從計(jì)算機(jī)上直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線、電路原理圖、元件庫(kù)清單等打印，縮短了實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，能夠讓學(xué)生更為直觀地了解到自身實(shí)驗(yàn)操作的情況。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用研究

基于虛擬仿真技術(shù)的各類優(yōu)點(diǎn)，高校的教學(xué)情況及學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況等實(shí)際情況，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)改革中的應(yīng)用可以從教學(xué)模式及學(xué)習(xí)組織形態(tài)這兩方面進(jìn)行，能夠更好地加強(qiáng)其應(yīng)用效果。

3.1 情景式教學(xué)

從學(xué)習(xí)共同體的構(gòu)建及學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)這兩個(gè)角度來(lái)看，目前電子技術(shù)教學(xué)所缺乏的是情景式的教學(xué)氛圍。情景式的教學(xué)能夠使得學(xué)生更快地融入到學(xué)習(xí)狀態(tài)、工作環(huán)境中，虛擬教學(xué)能夠較好地營(yíng)造情景式教學(xué)氛圍，使得學(xué)生在逼真的教學(xué)環(huán)境中，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)習(xí)情景與真實(shí)世界的結(jié)合，能夠提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果 。[3]其具體的應(yīng)用方式是，在電子技術(shù)課堂教學(xué)中，使用虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)設(shè)出一個(gè)虛擬的真實(shí)環(huán)境，將實(shí)驗(yàn)室操作臺(tái)，圖形等難以表達(dá)的事物虛擬變化呈現(xiàn)出來(lái)，例如在電路實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)電路仿真模擬呈現(xiàn)出現(xiàn)實(shí)的電路工作狀態(tài)，將電路輸出結(jié)果轉(zhuǎn)化為一個(gè)變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程，使得學(xué)生可以直觀地觀察整個(gè)變化過(guò)程。教師通過(guò)合理的引導(dǎo)將復(fù)雜難懂的理論知識(shí)形象化，如此學(xué)生既能夠得到學(xué)習(xí)的滿足感又能更加深入地投入到學(xué)習(xí)中，教師通過(guò)虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用也能夠?qū)㈦y解的理論知識(shí)通過(guò)圖形展示、實(shí)踐操作，逐步展示給學(xué)生，解決學(xué)生知識(shí)難消化的難題。

3.2 探究式小組學(xué)習(xí)

新時(shí)代背景下教師不僅要注重學(xué)生的理論知識(shí)教學(xué)，還要對(duì)鍛煉學(xué)生的實(shí)踐能力，探究式的小組學(xué)習(xí)，能有效地提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。單個(gè)學(xué)生對(duì)于問(wèn)題的思考總是有局限性，而多個(gè)學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，共同探究問(wèn)題的解決方法，能夠有效地進(jìn)行創(chuàng)新思維培養(yǎng)，尤其是在電子技術(shù)課程中，大部分的知識(shí)都需要學(xué)生通過(guò)實(shí)踐來(lái)驗(yàn)證。例如在模擬電子線路教學(xué)中有“三種基本的放大電路分析”的教學(xué)內(nèi)容，教師可以把學(xué)生分成三個(gè)小組，分別仿真出三種放大電路的輸出波形，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)仿真出來(lái)的結(jié)果對(duì)三種組態(tài)電路特點(diǎn)進(jìn)行比較，總結(jié)每種電路的優(yōu)缺點(diǎn)，然后教師提出問(wèn)題：怎樣利用三種基本放大電路構(gòu)成多級(jí)放大電路來(lái)改善電路的性能？這樣通過(guò)對(duì)問(wèn)題探討的層層深入及師生及學(xué)生之間的互動(dòng)，能夠讓學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解更加深刻。

3.3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在電子技術(shù)教學(xué)中的應(yīng)用舉例

振蕩電路是電子線路教學(xué)中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)，要產(chǎn)生正弦波振蕩，必須有滿足相位條件的fo，且在合閘通電時(shí)對(duì)于f=fo信號(hào)有從小到大直至穩(wěn)幅的過(guò)程，即滿足起振條件。利用仿真電路圖能夠很好地模擬從起振到穩(wěn)福的過(guò)程。

虛擬仿真技術(shù)優(yōu)點(diǎn)范文第2篇

[關(guān)鍵詞]虛擬仿真;實(shí)驗(yàn)教學(xué);軌道交通;三位一體;一縱四橫;三層六型

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.20.157

[中圖分類號(hào)]G434 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2015）20-0-02

1 研究背景

隨著我國(guó)高速鐵路的迅猛發(fā)展以及“高鐵出?！睉?zhàn)略的提出，社會(huì)對(duì)軌道交通類人才的需求急劇增加。因此，為相關(guān)行業(yè)培養(yǎng)和培訓(xùn)技術(shù)人才和熟練技工的需求也日趨緊迫。地處淮海經(jīng)濟(jì)區(qū)和鐵路交通樞紐（徐州）的江蘇師范大學(xué)，立足于為區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供技術(shù)人才和科技服務(wù)，加快了軌道交通類專業(yè)人才的培養(yǎng)，在理論教學(xué)的同時(shí)，也注重對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是理論教學(xué)的延續(xù)，學(xué)生通過(guò)親歷實(shí)驗(yàn)過(guò)程，能夠加深對(duì)理論教學(xué)的理解，有助于對(duì)課堂教學(xué)知識(shí)的消化和吸收。實(shí)驗(yàn)室建設(shè)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要平臺(tái)和保障基礎(chǔ)，可以提升學(xué)科專業(yè)水平，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

目前，我國(guó)軌道交通專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和實(shí)踐培訓(xùn)存在如下問(wèn)題：真實(shí)平臺(tái)設(shè)備價(jià)格高昂，占地面積大，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多人的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)訓(xùn)和考核;對(duì)涉及不可逆的操作，極端的環(huán)境，不可控天氣條件的運(yùn)行狀況無(wú)法進(jìn)行真實(shí)教學(xué)和研究。然而，基于虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法具有投資少、安全性高、拓展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可為軌道交通專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展提供有力支持。

2 虛擬仿真技術(shù)概述

虛擬仿真技術(shù)是以計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，用一個(gè)虛擬的仿真系統(tǒng)來(lái)模仿真實(shí)系統(tǒng)的技術(shù)。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心是通過(guò)虛擬仿真技術(shù)，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，使學(xué)生通過(guò)人機(jī)交互的方式在模擬的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景、實(shí)驗(yàn)設(shè)備中開(kāi)展相關(guān)實(shí)驗(yàn)，達(dá)到在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，完成各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的目的。它是虛擬仿真技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和專業(yè)理論知識(shí)等多學(xué)科融合的結(jié)晶。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中引入虛擬仿真技術(shù)，具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：第一，虛擬實(shí)驗(yàn)設(shè)備可以代替昂貴的真實(shí)設(shè)備，同時(shí)節(jié)約實(shí)驗(yàn)室用地，降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)成本，有利于緩解經(jīng)費(fèi)緊張壓力;第二，仿真實(shí)驗(yàn)的引入突破了實(shí)驗(yàn)時(shí)間、空間的限制，有利于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開(kāi)展和實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用，進(jìn)而有利于推進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革;第三，虛擬仿真技術(shù)可為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供良好的環(huán)境，有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng);第四，虛擬仿真技術(shù)使得實(shí)驗(yàn)環(huán)境更接近現(xiàn)實(shí)，有利于縮短學(xué)生進(jìn)入相關(guān)行業(yè)的適應(yīng)期。

3 構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)

根據(jù)教育部公布的“十二五”發(fā)展規(guī)劃，工程實(shí)驗(yàn)室應(yīng)在信息集成技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)和智能制造技術(shù)等方面尋求突破，并大力推廣和應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)。構(gòu)建虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，不僅可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，還可以緩解實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)硬件資源不足等問(wèn)題，有利于改善和提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果?；诖?，江蘇師范大學(xué)利用現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室條件和軟件平臺(tái)，積極籌劃軌道交通信號(hào)與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)，主要包括“三位一體”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、“一縱四橫多分支”實(shí)驗(yàn)體系和“三層六型”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

3.1 “三位一體”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

軌道交通信號(hào)與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)目標(biāo)主要有三個(gè)，其一是提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力;其二是培訓(xùn)職工的職業(yè)技術(shù)能力和應(yīng)急處理能力;其三是提升科學(xué)研究與試驗(yàn)的支撐能力。因此，首先建立了實(shí)驗(yàn)教學(xué)虛擬仿真平臺(tái)，進(jìn)而搭建實(shí)踐培訓(xùn)虛擬仿真平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步建設(shè)了科研服務(wù)虛擬仿真平臺(tái)。三部分功能互補(bǔ)、相輔相成，共同構(gòu)成“三位一體”多功能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)（見(jiàn)圖1），實(shí)現(xiàn)了“實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)踐培訓(xùn)、科研服務(wù)”的有機(jī)融合。

圖1 “三位一體”實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

3.2 “一縱四橫多分支”實(shí)驗(yàn)體系

在“三位一體”多功能虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，按照“能實(shí)不虛、虛實(shí)結(jié)合、相互補(bǔ)充”的原則，以專業(yè)核心課程知識(shí)點(diǎn)為依據(jù)，以軌道交通全過(guò)程過(guò)程操作規(guī)范為標(biāo)準(zhǔn)，以安全運(yùn)行控制為要求，建設(shè)由“行車(chē)控制”“運(yùn)行車(chē)輛”“牽引供電”和“運(yùn)輸組織”四大部分構(gòu)成的“一縱四橫多分支”實(shí)踐教學(xué)資源體系（見(jiàn)圖2），以滿足學(xué)校、企業(yè)和區(qū)域的虛擬仿真實(shí)踐教學(xué)需求，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的資源共享，形成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的可持續(xù)發(fā)展。

圖2 “一縱四橫多分支”實(shí)驗(yàn)體系

3.3 “三層六型”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

根據(jù)教育部高等學(xué)校本科專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)置要求，軌道交通信號(hào)與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心將虛擬仿真實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)層、應(yīng)用層、提高層三個(gè)層次，包含驗(yàn)證型、演示型、綜合型、設(shè)計(jì)型、科研型、創(chuàng)新型六種實(shí)驗(yàn)類型。其中，教學(xué)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)屬于基礎(chǔ)層，注重專業(yè)知識(shí)基本原理的理解和驗(yàn)證，有驗(yàn)證型、演示型仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目46個(gè);實(shí)踐培訓(xùn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)屬于應(yīng)用層，注重專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力，提高職工的專業(yè)技能與職業(yè)素質(zhì)，共有綜合型、設(shè)計(jì)型項(xiàng)目42個(gè);科研服務(wù)虛擬仿真屬于提高層實(shí)驗(yàn)，共有科研型、創(chuàng)新型項(xiàng)目14個(gè)，全部面向?qū)W生、教師、軌道交通相關(guān)企業(yè)和相關(guān)科研院所開(kāi)放，注重研究能力和創(chuàng)新能力的提升。

4 結(jié) 語(yǔ)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心作為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一個(gè)發(fā)展方向，以其依托的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、仿真技術(shù)和專業(yè)知識(shí)，擁有了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室難以具備的優(yōu)勢(shì)：建設(shè)維護(hù)成本低，平臺(tái)擴(kuò)展性好，利用效率高等。軌道交通信號(hào)與控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)，充分利用了上述優(yōu)點(diǎn)，改進(jìn)了本學(xué)科本專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室布局和結(jié)構(gòu)，搭建了“三位一體”虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，形成了“一縱四橫多分支”的實(shí)驗(yàn)體系，開(kāi)發(fā)了“三層六型”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法的改革，希望能夠提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐動(dòng)手能力，提升相關(guān)企業(yè)職工技能培訓(xùn)的效果，進(jìn)而為高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革和創(chuàng)新提供一定的參考和借鑒。

主要參考文獻(xiàn)

[1]孫愛(ài)娟.職教領(lǐng)域虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)與應(yīng)用探析[J].中國(guó)電化教育，2012（11）：109-112.

[2]李平，毛昌杰，徐進(jìn).開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013（11）：5-8.

[3]馬文頂，吳作武，萬(wàn)志軍，等.采礦工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系建設(shè)與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014（9）：14-18.

[4]李炎鋒，杜修力，紀(jì)金豹，等.土木類專業(yè)建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的探索與實(shí)踐[J].中國(guó)大學(xué)教學(xué)，2014（9）：82-85.

虛擬仿真技術(shù)優(yōu)點(diǎn)范文第3篇

關(guān)鍵詞：電子電工；實(shí)驗(yàn)；仿真技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP399 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）19-0202-02

實(shí)驗(yàn)教學(xué)能夠積極提升學(xué)生的動(dòng)手能力與實(shí)踐水平。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的常見(jiàn)問(wèn)題：學(xué)生對(duì)儀器設(shè)備不熟悉，不能完全按照操作規(guī)范進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，造成儀器設(shè)備的損壞，甚至帶來(lái)人身傷害等。模擬仿真技術(shù)的出現(xiàn)解決了這些常見(jiàn)問(wèn)題，下面我們就來(lái)探討模擬仿真技術(shù)對(duì)電子電工實(shí)驗(yàn)的影響，以及如何利用模擬仿真技術(shù)改變傳統(tǒng)的電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

1 模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)中的優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的電子電工實(shí)驗(yàn)需要專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，專業(yè)的儀器設(shè)備，需要購(gòu)買(mǎi)大量的教學(xué)實(shí)驗(yàn)器材，再加上儀器、設(shè)備的日常維護(hù)費(fèi)用，就需要投入大量的資金來(lái)確保實(shí)驗(yàn)室的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程中，指導(dǎo)教師要全程引導(dǎo)和時(shí)刻關(guān)注實(shí)驗(yàn)的進(jìn)展，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全，避免出現(xiàn)由于操作失誤造成儀器設(shè)備的損壞，甚至人身意外傷害。實(shí)驗(yàn)前后，指導(dǎo)教師還要對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行例行檢查，清點(diǎn)、準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，完成一系列的相關(guān)工作。與傳統(tǒng)的電子電工實(shí)驗(yàn)相比，模擬仿真技術(shù)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，僅僅借助EWB、Multisim、Matlab、MAX+plusII等仿真軟件提供的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)就能完成日常的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的虛擬儀器、虛擬元器件完全能替代實(shí)物元器件，學(xué)生能夠根據(jù)需要進(jìn)行各種內(nèi)容的常規(guī)模擬仿真實(shí)驗(yàn)，仿真結(jié)果與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室獲得的結(jié)果基本吻合。電子模擬仿真實(shí)驗(yàn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是不需要專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室、專業(yè)的儀器設(shè)備，不需要大量購(gòu)買(mǎi)實(shí)驗(yàn)器材，電子元器件等必備物品，節(jié)約大量資金；二是仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供的各種類型虛擬元器件基本上能滿足實(shí)驗(yàn)的需要，特別是個(gè)別昂貴、不太容易購(gòu)買(mǎi)到的實(shí)物元器件，在仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)都能找的到；三是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，學(xué)生根據(jù)需要隨時(shí)都能修改虛擬元器件的參數(shù)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，整個(gè)過(guò)程方便、快捷；四是實(shí)驗(yàn)過(guò)程不需要指導(dǎo)教師全程關(guān)注，即使學(xué)生操作失誤或線路連接錯(cuò)誤，也不會(huì)出現(xiàn)意外事故，最多是模擬仿真實(shí)驗(yàn)沒(méi)有結(jié)果，或者系統(tǒng)提示錯(cuò)誤。五是學(xué)生可以根據(jù)顯示錯(cuò)誤代碼，根據(jù)錯(cuò)誤代碼或系統(tǒng)提示，進(jìn)行查錯(cuò)、修改，直到得到預(yù)期結(jié)果；六是模擬仿真實(shí)驗(yàn)提高實(shí)驗(yàn)操作的效率，縮短了電子設(shè)計(jì)的周期。

在安全性方面，一般來(lái)說(shuō)電子電工實(shí)驗(yàn)都具有一定的危險(xiǎn)性[1]。例如，學(xué)生在進(jìn)行強(qiáng)電實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果電路連接錯(cuò)誤，容易造成線路短路，燒壞線路，甚至出現(xiàn)電火花和冒煙現(xiàn)象，極易引發(fā)火災(zāi)，對(duì)學(xué)生的人身安全和實(shí)驗(yàn)的儀器設(shè)備的安全構(gòu)成威脅。與此同時(shí)，如果學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格遵守操作規(guī)范實(shí)，也極易對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備造成損壞。例如，在進(jìn)行邏輯電路實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，芯片位置的安裝一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤，會(huì)造成芯片燒損，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的丟失，甚至影響到實(shí)驗(yàn)設(shè)備的正常使用。如果我們借助模擬仿真技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作主要依靠計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，這就不存在上述安全方面的問(wèn)題。

2 模擬仿真技術(shù)在電子電工實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的快速發(fā)展，模擬仿真技術(shù)在電子電路設(shè)計(jì)、電工實(shí)驗(yàn)中得到了快速普及與應(yīng)用。日常簡(jiǎn)單的模擬仿真實(shí)驗(yàn)，僅需要一臺(tái)電腦就可以完成，學(xué)生根據(jù)系統(tǒng)提示信息、錯(cuò)誤代碼，就可以快速的找到錯(cuò)誤點(diǎn)進(jìn)行修改，模擬元器件在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所具有的特性與實(shí)物元器件的特性具有一定的相似，而且僅靠修改元器件、儀表的參數(shù)就能取代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中更換元器件和儀器設(shè)備的步驟，節(jié)約了實(shí)驗(yàn)成本，避免資源浪費(fèi)。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，模擬仿真技術(shù)所具有的最顯著的特點(diǎn)就是方便、快捷、高效，更能吸引學(xué)生，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也促進(jìn)了教學(xué)質(zhì)量的提升。

模擬仿真技術(shù)不需要專業(yè)的實(shí)驗(yàn)室，網(wǎng)絡(luò)多媒體技術(shù)的快速發(fā)展也為模擬仿真實(shí)驗(yàn)提供了便利條件，也促使了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，不需要到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室去，老師可以利用多媒體教室，采用多媒體教學(xué)的形式為學(xué)生進(jìn)行演示，借助人機(jī)對(duì)話的形式對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，借助仿真實(shí)驗(yàn)，觀察由于電路、虛擬元器件參數(shù)的變化帶來(lái)的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化，并對(duì)過(guò)程、結(jié)果進(jìn)行分析、測(cè)試，通過(guò)對(duì)比仿真結(jié)果與理論結(jié)果得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論，與在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)一樣，同樣能夠使學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)氛圍。

模擬仿真技術(shù)盡管有許多顯著的優(yōu)勢(shì)，但是還是不能完全取代傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐操作能力，這是仿真技術(shù)無(wú)法替代的，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，二者相輔相成，只有這樣，才能相得益彰，從而能積極促進(jìn)電子電工實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的提高。

3結(jié)論

綜上所述，在電子電工的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，合理應(yīng)用模擬仿真技術(shù)具有非常重要的意義。與傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法相比，通過(guò)這種開(kāi)放式的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，學(xué)生更能加深對(duì)理論知識(shí)和概念的認(rèn)識(shí)理解。模擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，拓展了學(xué)生的可操作空間，在實(shí)驗(yàn)中提升了創(chuàng)新和綜合分析的能力。

參考文獻(xiàn)：

虛擬仿真技術(shù)優(yōu)點(diǎn)范文第4篇

關(guān)鍵詞：優(yōu)化；多細(xì)節(jié)層次；遮擋屬性

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）20-0184-02

目前虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，比如虛擬仿真技術(shù)在煤礦安全培訓(xùn)中的應(yīng)用、虛擬仿真技術(shù)在醫(yī)學(xué)教育領(lǐng)域的應(yīng)用等。在這些應(yīng)用中，高品質(zhì)畫(huà)面效果與系統(tǒng)流暢地運(yùn)行總是兩個(gè)相悖的需求。要做到畫(huà)面精細(xì)美觀，就很難做到數(shù)據(jù)量很小，數(shù)據(jù)量龐大又會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不流暢。這時(shí)候就需要考慮優(yōu)化的問(wèn)題，只有對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化才能很好地調(diào)和這兩個(gè)矛盾。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，不但要在虛擬仿真環(huán)節(jié)使用優(yōu)化技術(shù)還要對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化處理。由于篇幅所限，在此主要闡述虛擬仿真環(huán)節(jié)的優(yōu)化。

一、LOD技術(shù)應(yīng)用

1.LOD技術(shù)綜述。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)作為一種新型的人機(jī)交互技術(shù)具有沉浸、交互、構(gòu)想三個(gè)基本特性，其中沉浸性是指使用戶投入到計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境中的能力，是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的核心。為了使用戶在使用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)時(shí)擁有沉浸感，必須實(shí)現(xiàn)圖形的實(shí)時(shí)繪制。實(shí)時(shí)繪制就是要求圖形顯示速度必須跟上視點(diǎn)移動(dòng)速度，消除遲滯現(xiàn)象。當(dāng)場(chǎng)景很簡(jiǎn)單，例如僅有幾百個(gè)多邊形，要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)繪制并不困難，但是，為了得到逼真的顯示效果，場(chǎng)景中往往有上萬(wàn)個(gè)多邊形，有時(shí)多達(dá)幾百萬(wàn)個(gè)多邊形，這就對(duì)圖形實(shí)時(shí)繪制提出了很高的要求[1]。虛擬現(xiàn)實(shí)和交互式可視化等交互式圖形應(yīng)用系統(tǒng)要求圖形生成速度達(dá)到實(shí)時(shí)，而計(jì)算機(jī)所提供的計(jì)算能力往往不能滿足復(fù)雜三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)繪制要求，因而研究人員提出多種圖形生成加速方法，LOD模型則是其中一種主要方法。1976年，Clark提出了細(xì)節(jié)層次（Levels of Detail，簡(jiǎn)稱LOD）模型的概念，認(rèn)為當(dāng)物體覆蓋屏幕較小區(qū)域時(shí)，可以使用該物體描述較粗的模型，并給出了一個(gè)用于可見(jiàn)面判定算法的幾何層次模型，以便對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行快速繪制。LOD技術(shù)在不影響畫(huà)面視覺(jué)效果的條件下，通過(guò)逐次簡(jiǎn)化景物的表面細(xì)節(jié)來(lái)減少場(chǎng)景的幾何復(fù)雜性，從而提高繪制算法的效率。由于LOD的諸多優(yōu)點(diǎn)和它很好地解決了虛擬仿真技術(shù)中流暢運(yùn)行和界面精美的矛盾，成為虛擬仿真領(lǐng)域的研究熱門(mén)，并且取得了不少的成果。而Virtools中LOD屬性添加就是應(yīng)用之一。

2.LOD優(yōu)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。首先在3D MAX中，將所建模型轉(zhuǎn)化為可編輯面片。Virtools中，在Level Manager下的三維物體上右鍵，選擇右鍵菜單命令A(yù)dd Attributes（添加屬性），彈出Add Attribute Type的設(shè)置窗口，選擇該窗口中的LOD Object，然后單擊Add Selected按鈕即可添加LOD屬性。第二步則是設(shè)置LOD屬性面板的參數(shù)。給物體添加LOD屬性需要設(shè)置其參數(shù)，參數(shù)面板如圖1所示主要包括所選用的算法和LOD模型的選擇標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)LOD參數(shù)可以設(shè)置物體根據(jù)所占畫(huà)面比例進(jìn)行面數(shù)增減，通俗地說(shuō)就是越近越精細(xì)，越遠(yuǎn)越粗糙。在Level Manager（層管理器）下的三維物體上雙擊打開(kāi)3D Object Setup面板，雙擊Value參數(shù)的值，彈出如圖1所示的參數(shù)設(shè)置窗口。設(shè)置當(dāng)對(duì)象在屏幕中的顯示占總面積的80%以上時(shí)完整顯示，隨著所占面積的縮小，剔除的面數(shù)逐漸增加，直到對(duì)象在屏幕中顯示面積為1%時(shí)，將剔除面數(shù)的98%，僅保留2%，這將極大優(yōu)化系統(tǒng)。

二、其他優(yōu)化技術(shù)

1.減少渲染數(shù)量。虛擬漫游系統(tǒng)的實(shí)時(shí)渲染，被遮擋的物體也會(huì)被渲染，如果將被遮擋物隱藏，當(dāng)視角發(fā)生改變后，物體又不能正常顯示；在Virtools中解決這一問(wèn)題的方案是給遮擋物增加遮擋屬性，那么被遮擋的物體就不會(huì)被渲染，當(dāng)視角發(fā)生改變后，被遮擋的物體也能正常顯示出來(lái)。具體操作和增加LOD屬性相似，在添加屬性窗口選擇Optimizations（優(yōu)化）/Ocdluder（遮擋），然后單擊Add Selected按鈕即可添加遮擋屬性。

2.減少渲染范圍。影響渲染進(jìn)程的除了場(chǎng)景中對(duì)象的復(fù)雜程度和數(shù)量等因素，視域范圍和深度也會(huì)對(duì)渲染有所影響。如果漫游的每一幀都顯示和處理所有場(chǎng)景數(shù)據(jù)是效率很低而且不必要的。將場(chǎng)景進(jìn)行分塊處理，在漫游中，只渲染攝像機(jī)能觀察到的場(chǎng)景分塊，對(duì)沒(méi)有進(jìn)入視角的場(chǎng)景分塊不做調(diào)用和處理，這樣可以極大地加快系統(tǒng)的渲染效率。其中的優(yōu)化包括了兩個(gè)方面：一方面是在建模階段對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行分塊處理，另一方面是在交互設(shè)計(jì)階段對(duì)不同的場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)用及攝像機(jī)的視野范圍進(jìn)行設(shè)置即視錐體裁剪技術(shù)的運(yùn)用，通過(guò)縮小渲染深度，達(dá)到減少渲染對(duì)象的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化。視錐體裁剪技術(shù)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的原理如圖2所示，攝像機(jī)的視野范圍可以看作是一個(gè)四棱錐，為了方便理解作者把立體空間平面化為實(shí)線所包圍的區(qū)域，渲染的范圍就是實(shí)線三角形，將攝像機(jī)的Far clip（遠(yuǎn)裁切）參數(shù)減小，將下邊線推進(jìn)到虛線的位置，渲染的范圍就縮小了，從而實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的優(yōu)化。如果能配合霧效，將遠(yuǎn)景模糊處理，效果更自然。

虛擬仿真系統(tǒng)的優(yōu)化途徑有很多，具體的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中一般不會(huì)都用。根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的規(guī)模常用的有LOD技術(shù)，再結(jié)合遮擋屬性設(shè)置，如果還要進(jìn)一步優(yōu)化則通過(guò)減少渲染范圍配合霧效的障眼法來(lái)處理了。

參考文獻(xiàn)：

[1]張劍利.基于Web的交互式產(chǎn)品虛擬展示平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].江蘇科技大學(xué)，2009.

[2]劉林濤.建筑場(chǎng)景虛擬漫游關(guān)鍵技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)[D].蘇州大學(xué)，2008.

虛擬仿真技術(shù)優(yōu)點(diǎn)范文第5篇

關(guān)鍵詞：建環(huán)專業(yè);實(shí)驗(yàn)教學(xué);虛擬仿真

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）05-0106-02

引言

虛擬仿真技術(shù)是20世紀(jì)末才興起的一門(mén)嶄新的信息技術(shù)，能夠模擬真實(shí)設(shè)備或系統(tǒng)的工作過(guò)程，具有信息量大、生動(dòng)形象、身臨其境、實(shí)時(shí)交流等特征。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是虛擬仿真技術(shù)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用，是高等教育信息化建設(shè)的重要內(nèi)容[1]，促進(jìn)當(dāng)前教育模式、教學(xué)方法和學(xué)習(xí)方式的深刻變革。

建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程是一個(gè)典型工科類的專業(yè)，在人才培養(yǎng)中普遍存在“重設(shè)計(jì)、輕實(shí)踐”等問(wèn)題，強(qiáng)化專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)應(yīng)用型、復(fù)合型和創(chuàng)新型的實(shí)用人才，是社會(huì)對(duì)建環(huán)專業(yè)教學(xué)改革的迫切要求。將虛擬仿真技術(shù)的引入到建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，解決目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的存在問(wèn)題，提高建環(huán)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量，是值得研究和探索的課題。

一、建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)現(xiàn)狀

目前，建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)基本上是傳統(tǒng)模式[2]，存在實(shí)驗(yàn)課時(shí)少、教學(xué)內(nèi)容陳舊、實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和手段單一等諸多問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)類型多以驗(yàn)證性、演示型為主，學(xué)生學(xué)習(xí)被動(dòng)，往往敷衍了事。為了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，很多學(xué)校做出積極探索和改革[3-4]，如獨(dú)立設(shè)置專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程、改革實(shí)驗(yàn)考核模式、開(kāi)設(shè)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)、增加生產(chǎn)實(shí)習(xí)等。雖然這些努力對(duì)提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量起到了一定作用，但是，建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革發(fā)展中存在瓶頸：

1.受實(shí)驗(yàn)室條件限制，很難開(kāi)設(shè)交叉性專業(yè)實(shí)驗(yàn)。

暖通空調(diào)系統(tǒng)形式多樣、構(gòu)成復(fù)雜、設(shè)備龐大、維護(hù)費(fèi)用高，受實(shí)驗(yàn)室空間和資金的限制，很難建設(shè)較為綜合的暖通空調(diào)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)整體性和在工程中的實(shí)際運(yùn)行缺少全面性認(rèn)識(shí)。

2.受生產(chǎn)與安全條件限制，生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)效果很難達(dá)到預(yù)期要求。

為了彌補(bǔ)交叉性專業(yè)實(shí)驗(yàn)的不足，很多學(xué)校加強(qiáng)了生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)。但是，由于實(shí)際工程環(huán)境復(fù)雜、危險(xiǎn)大、操作安全要求高，企業(yè)出于經(jīng)濟(jì)效益和安全考慮，不可能同意把在工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，只能是走馬觀花的參觀式教學(xué)，實(shí)際教學(xué)效果不佳。

3.受師資力量和實(shí)驗(yàn)設(shè)備限制，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量大打折扣。

大多數(shù)學(xué)校建環(huán)專業(yè)每年招生2個(gè)班以上，有的學(xué)校甚至達(dá)到4個(gè)班。當(dāng)學(xué)生人數(shù)多時(shí)，而師資力量有限、實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量有限時(shí)，如何安排好學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且能夠激發(fā)學(xué)生主動(dòng)性、積極性是一件非常困難的事情。

二、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的必要性

虛擬仿真技可以生動(dòng)形象地復(fù)現(xiàn)各類復(fù)雜的暖通空調(diào)系統(tǒng)，有效解決建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)改革的瓶頸問(wèn)題。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)不受實(shí)驗(yàn)室條件的限制、生產(chǎn)與安全條件的限制、師資與實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，可以實(shí)現(xiàn)在課堂和實(shí)驗(yàn)室中無(wú)法實(shí)現(xiàn)的教學(xué)過(guò)程，拓展實(shí)驗(yàn)類型，開(kāi)展豐富多樣的專業(yè)交叉性、創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。

建環(huán)專業(yè)開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，將帶來(lái)如下優(yōu)勢(shì)：①能營(yíng)造出一種仿真式與交互式的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，不用考慮實(shí)驗(yàn)室面積、投資、運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用，使得實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)大大降低。②能展現(xiàn)建環(huán)專業(yè)的最前沿技術(shù)，擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。③擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和深度，突破課堂教學(xué)難點(diǎn)。④去除了繁雜的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，節(jié)省去人力、物力，更有效利用師資力量。⑤可以反復(fù)訓(xùn)練，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供平臺(tái)，提高學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)主動(dòng)思考。

對(duì)于實(shí)踐教學(xué)而言，不同層次的實(shí)踐教學(xué)可以用不同層次的虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行模擬。在專業(yè)基礎(chǔ)課程中的實(shí)踐教學(xué)可以使用簡(jiǎn)單、高效、成本低廉的傳統(tǒng)仿真技術(shù)來(lái)完成，對(duì)于專業(yè)核心課程的實(shí)踐教學(xué)或綜合性實(shí)驗(yàn)，可采用虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

三、建環(huán)專業(yè)領(lǐng)域的常用仿真技術(shù)

仿真技術(shù)以低成本、高開(kāi)放性和廣泛適用性等優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)在建環(huán)專業(yè)相關(guān)的科研領(lǐng)域有了廣泛應(yīng)用和研究，很多仿真軟件被用于暖通空調(diào)的仿真建模，主要分為以下三個(gè)方面：

1.建筑室內(nèi)環(huán)境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等軟件，其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent軟件包含豐富而先進(jìn)的物理模型，能夠準(zhǔn)確模擬所研究對(duì)象內(nèi)的空氣流動(dòng)、傳熱和污染等物理現(xiàn)象。Airpak則是專門(mén)面向HVAC領(lǐng)域的室內(nèi)環(huán)境仿真軟件，在功能上沒(méi)有Fluent全面，但是比Fluent更易于建環(huán)專業(yè)人員使用。

2.建筑或空調(diào)系統(tǒng)能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等軟件，其中EnergyPlus和DeST在我國(guó)應(yīng)用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的優(yōu)點(diǎn)，采用集成同步的負(fù)荷/系統(tǒng)/設(shè)備的模擬方法。DeST基于狀態(tài)空間法理論，利用多區(qū)熱質(zhì)平衡算法和三維動(dòng)態(tài)傳熱算法模擬建筑能耗。

3.暖通空調(diào)系統(tǒng)性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等軟件。TRNSYS模塊化結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)模擬軟件，內(nèi)置了200多個(gè)功能性子程序，目前應(yīng)用最為普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系統(tǒng)模擬軟件，能夠很好解決因果類仿真平臺(tái)的代數(shù)循環(huán)問(wèn)題，而且具備將建模和數(shù)值方法的理想解耦，適用于開(kāi)發(fā)復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)仿真模型。

可見(jiàn)，仿真技術(shù)已經(jīng)在建環(huán)專業(yè)科研領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，可以模擬建筑室內(nèi)復(fù)雜的熱環(huán)境，仿真各種復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)，為暖通空調(diào)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

四、建環(huán)專業(yè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的發(fā)展?fàn)顩r

仿真技術(shù)是用來(lái)構(gòu)建仿真系統(tǒng)的物理模型，真實(shí)反映出實(shí)際系統(tǒng)的特性。對(duì)于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，必須有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)，使學(xué)生可直接參與，探索仿真對(duì)象的變化過(guò)程。目前，雖然建環(huán)專業(yè)領(lǐng)域的仿真研究很多，但主要應(yīng)用于科研領(lǐng)域;建環(huán)專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究相對(duì)很少，尚處于初步探索階段。

美國(guó)可持續(xù)建筑性能研究所開(kāi)發(fā)了LearnHVAC軟件，如圖1所示。學(xué)生可以對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行模擬操作，包括短期控制模擬，長(zhǎng)期能耗模擬，分析系統(tǒng)故障。教師可以自定義暖通空調(diào)系統(tǒng)的模擬場(chǎng)景，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行管理。目前，LearnHVAC只是可發(fā)了變風(fēng)量系統(tǒng)一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

在國(guó)內(nèi)，山東建筑大學(xué)開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能系統(tǒng)、地源熱泵系統(tǒng)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)軟件，只側(cè)重于對(duì)原理的認(rèn)識(shí)和體驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)功能簡(jiǎn)單;合肥工業(yè)大學(xué)楊善林教授將組件技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)的計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)研發(fā)過(guò)程中，其開(kāi)發(fā)方法能夠?qū)μ摂M仿真軟件有一個(gè)很好的參考作用[5];湖北工業(yè)大學(xué)以BIM技術(shù)、信息技術(shù)為支撐，組建了綠色建筑全生命周期虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心[6]。

目前，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)已經(jīng)逐漸得到重視，很多大學(xué)已經(jīng)開(kāi)展了相關(guān)調(diào)研，建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、開(kāi)發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、研究虛擬仿真教學(xué)方法等工作已經(jīng)逐步開(kāi)展。

五、結(jié)束語(yǔ)

虛擬仿真技術(shù)是當(dāng)前高等教育的重要教學(xué)手段，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)建設(shè)必將推動(dòng)建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展，如何與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目有機(jī)結(jié)合，設(shè)置合理的實(shí)踐教學(xué)計(jì)劃，開(kāi)發(fā)創(chuàng)新性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，將是近年來(lái)建環(huán)專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的重點(diǎn)內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]李平，毛昌杰.開(kāi)展國(guó)家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)提高高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化水平[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2013，32（11）：5-8.

[2]趙麗娜，賈永明.建筑環(huán)境與能源應(yīng)用工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)考核模式和方法的研究與探索[J].化工時(shí)刊，2015，29（3）：56-58.

[3]熊軍，劉澤華，羅清海，等.工程應(yīng)用能力的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革研究――以建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)為例[J].高等建筑教育，2011，20（1）：158-161.

[4]陳世強(qiáng)，張登春，于琦，等.建環(huán)專業(yè)測(cè)試技術(shù)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)研究[J].高等建筑教育，2008，17（1）：118-121.