开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇虚拟仿真技术论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
【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。
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。
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
1征文范围
1.1CAE当前研究热点与未来发展趋势
(1)计算流体力学、结构力学、材料力学、仿生力学、爆破力学等新进展;(2)新材料与新工艺、生物材料、微纳米、复合材料的CAE应用技术;(3)高性能计算与CAE;(4)智能化CAD/CAE集成;(5)多学科、多尺度CAE仿真技术;(6)可靠性分析与CAE工程稳健设计;(7)非线性有限元进展及应用;(8)有限元网格自动生成技术.
1.2CAE专项技术应用探讨
(1)产品结构强度分析、疲劳寿命分析、振动及噪声仿真分析、碰撞仿真;(2)机构动力学、多体动力学与控制仿真技术;(3)跌落以及冲击、多物理场耦合分析;(4)结构轻量化设计与拓扑优化技术;(5)先进材料/结构一体化设计技术.
1.3CAE的平台技术与应用
(1)虚拟产品开发平台;(2)分布式仿真平台技术与协同仿真;(3)产品研发仿真流程和数据管理平台建设;(4)企业级仿真和多学科联合仿真.
1.4CAE技术的行业应用与解决方案
(1)CAE在航空、航天、兵器、船舶工业中的应用;(2)CAE在海洋工程、核工业及特种行业的应用;(3)CAE在汽车制造、铁道机车行业中的应用;(4)CAE在装备制造及通用机械工业中的应用;(5)CAE在电子、材料、土木工程、生物科技中的应用;(6)CAE技术在国家重大工程与装备中的应用.
1.5CAE技术的人才培养
(1)社会对仿真分析工程师的需求及要求;(2)高校CAE课程的设置及人才培养模式;(3)社会科技中介及培训机构的CAE人才培训项目开发.
2征文要求
3论文评审
组委会将组织专家组对征集的论文进行严格评审,根据评审结果向论文作者发出录取通知和参会通知,并选出优秀论文颁发获奖证书和奖品,优秀论文将推荐给专业刊物正式发表.
4联系方式
【论文摘要】从装甲装备维修模拟化训练的主要手段、模拟化训练的时空和模拟化训练的主要方式三个方面，认真研究了未来装甲装备模拟化训练的发展趋势，探索了训练手段和方式的转变；详细分析了实物模拟向计算机模拟仿真、同地向异地、实物模拟技术向虚拟现实技术转变的过程与特点。
随着计算机信息技术迅速发展，仿真技术、网络技术以及虚拟现实技术在部队装甲装备维修和作业训练中得到广泛应用在此基础上产生的模拟训练方式，以其特有的科学性、经济陛对抗性、真实性、严密性、交互性、实时性、可控性和再现性等诸多优点，从而受到院校和部队的高度重视。认真研究未来装甲装备模拟训练的发展趋势，探索训练手段和训练方式的转变，对于指导院校教学改革和部队训练改革具有非常重要的意义。
1模拟训练的主要手段由实物模拟向计算机模拟仿真系统转变
1．1当前实物模拟训练存在的局限
培养装甲装备维修技术人才，加强动手能力的训练是一个重要方面，但采用什么样的训练手段，对提高训练质量至关重要。目前的模拟训练，主要是通过模拟真实的装甲装备各组成系统如底盘、火控系统、通信系统等来培养学员的作业和维修操作技能，技术上师徒相传，受场地、师资、实车、实物等条件的制约，训练周期长，教学难度大。装甲装备作业和维修训练是一种师生双向沟通的教学过程，无论教与学哪方面存在问题，其教学效果都要受一定影响。因此，以实物模拟为主要手段的模拟训练，有很大的局限性。
1．2计算机模拟仿真系统的优势
随着多媒体技术的发展，计算机模拟仿真技术日益成熟，计算机模拟仿真系统中的装甲车辆和零配件，采用三维动画制作，图像的仿真程度和实物实景相差无几，它可以通过视觉、听觉、触觉等多种方式对学员的感官进行综合刺激，其效果是单靠实车、实物训练所无法比拟的。学员可以通过键盘、鼠标或操作杆，在计算机操作平台上进行拆装练习、维护保养、排除故障，利用模拟操作台，在模拟战争环境中进行作业、抢修。模拟仿真系统还可以实现信息共享、人机交互和及时反馈，根据学员的具体情况，自行安排难度适中的训练内容，实现因材施教。计算机模拟仿真系统与真实装甲装备相比具有体积小、造价低、功能全等特点，硬件一次性投资以后，软件更新换代快，便于很快普及。因此，装甲装备维修训练由实物模拟向计算机模拟仿真系统转变是一种必然趋势。
2模拟训练的时空由同地向异地网络化发展
过去的实物模拟训练局限在二间教室、一个车间或一个车场，参加学习的人数受到场地、师资、设备等条件的限制，教学效果很难保证。随着计算机及通信技术的发展，计算机网络技术的普及，模拟仿真训练将会开辟出一片新天地，可实现校内联网、院校和部队联网。
2．1校内联网
学员在不同的教室，可以同时运用模拟仿真系统进行操作训练，打破了场地设备等因素的限制，同时展开相同科目的多个专业的教学。校内不同地点的模拟器(如多种车型的武器系统、火控系统、底盘、通信系统)互联，学员还可以按照战术想定进行编组作业。
2．2院校和部队联网
院校的模拟仿真系统还可以同全军各训练机构的训练模拟仿真系统异地互联，实现远程技术教育、数据共享，为装甲装备维修专业的函授教育提供了强有力的技术支持。
3模拟训练的主要形式由实物模拟向虚拟现实技术转变
信息技术和计算机的突飞猛进，必将带来训练观念、训练方式、训练手段的变革。运用计算机模拟仿真系统进行装甲装备的作业和维修训练，虽不能完全取代真车实件，但这种方式，有利于提高训练质量和效率，具有无限广阔的发展前景。
参考文献
论文摘要：高等职业教育实践教学对于促进学生知识理解和掌握、培养学生分析问题和解决问题的能力方面发挥着非常重要的作用。但是由于我国高等职业教育教学条件相对不足，实践教学不能最大限度的实现，利用虚拟现实技术来仿真模拟现场可以使学生产生身临其境进行实践教学的效果。
实践教学在高等职业教育教学活动中占有非常重要的位置，对于深化学生对知识的理解和掌握、培养学生分析问题和解决问题的能力具有重要的作用。但是我国高等职业学校实践教学特点及条件的限制，阻碍了学生的动手能力和创新能力的培养。不能最大程度的激发学生的求知欲望，在一定程度上影响了学习的效果，而用虚拟现实技术来进行实践教学却可以解决这些难题。
1虚拟现实技术的内涵及特征
虚拟现实(VirtualReality，VR)又称临境技术，是一种利用计算机系统来创建和体验虚拟世界(VirtualWorld)的技术。虚拟现实技术是综合应用各种技术来制造逼真的人工模拟环境，并能有效地模拟人在自然环境中的各种感知系统行为的高级的人机交互技术，使用户身临其境地感知虚拟环境中的物体，通过虚拟现实的三维设备与物体接触，从而真正地实现人机交互。可以说人处在虚拟环境之中跟现实环境是没有差别的。
VR技术是计算机技术、计算机图形学、计算机视觉、视觉生理学、视觉心理学、仿真技术、微电子技术、多媒体技术、信息技术、立体显示技术、传感与测量技术、软件工程、语音识别与合成技术、人机接口技术、网络技术及人工智能技术等多种高新技术集成之结晶。其逼真性和实时交互性为系统仿真技术提供有力的支撑。它同时具有沉浸性(immersion)、交互性(interacdon)和构想性(imagination)L2J，VR技术的发展始终围绕这三个特征而前进。沉浸性是指用户对虚拟世界中的真实感，此种真实感将使用户难以觉察、分辨出其自身正处于一个由计算机生成的虚拟环境中；交互性是指用户对虚拟世界中的物体的可操作性；构想性是指用户沉浸在虚拟世界的多维信息空间中，依靠自身的感知和认知能力获取新的知识，提高感性和理性认识，从而深化概念并萌发新意J。因而可以说，虚拟现实可以启发人的创造性思维。VR技术的实质是一种采用计算机技术制作仿真的假想世界的技术J，采用计算机产生一个被仿真世界的动态、三维视觉环境，使操作者产生一种身临其境的感觉。实现的方式主要是戴上特制的头盔显示器、数据手套以及身体部位跟踪器，通过听觉、触觉和视觉在虚拟场景中进行体验。
2虚拟现实技术在高等职业教育实践教学中的应用
2．1高等职业学校实践教学的现状
我国正处于社会、经济的快速发展时期，时代需要大量应用型人才、高技能人才。“加快培养高质量技能型人才，是当前我国职业教育面临的紧迫任务；加强实践教学的建设和改革，是提高技能型人才培养质量的关键环节”[5]。因此，高等职业教育要将学生职业技能的培养工作落到实处，实践教学起着不可替代的作用，加强实践性教学可提高教学效果和开发学生创造能力，进而达到巩固理论知识、提高综合素质和实践能力的目的。可见，加强实践性教学，是当前高等职业教育改革与发展的重中之重。帮助学生形成实践操作技能和职业能力，满足就业的需要是职业技术教育普遍的教学终端目标。
2．2虚拟现实技术在实践教学中的应用特点
2．2．1教学手段先进用现代化计算机仿真技术展示设备，学生能真实的对虚拟设备进行操作，且操作过程清晰易懂。同时，在立体投影屏幕上显示相应的图像和交互操作的效果，坐在虚拟现实教室的其余近百名学生则可带上立体眼镜进行观摩学习，课堂气氛活跃，参与度高，有利于学生的正确理解和掌握。
2．2．2降低办学成本用现代化计算机仿真技术，减少设备台数，没有原材料消耗，旅游等专业减少了异地实践的费用，可大大降低办学成本。
2．2．4学习兴趣增强用现代化计算机仿真技术，学生可使用计算机进行仿真操作，使一些比较枯燥难于操作的实验、实训变得有趣和便于掌握。
2．3利用虚拟现实技术加强高职学校理工科学生实践能力的培养
论文摘要：实验室担负着向学生传播知识与技术、培养学生动手的能力和创新能力的重要使命。随着社会经济的发展及教学改革地不断深入,实验教学在整个教学体系中的地位越来越突出，实验教学模式的改革已经迫在眉睫。本文主要分析了实验教学的传统模式与存在的问题，并提出了提高电子信息类专业实验教学质量的方法[1]。
0引言
1实验教学的传统模式与存在的问题
国内高校工科教育当中，实验教学存在着硬件条件不足、硬件实验条件的发展与技术要求不相符[2]，加上近几年高校扩招，实验教学的硬件条件更是供不应求。进一步加大对教学硬件条件的投入，丰富实践教学的内容、加强实验条件的改革及建设，在目看来具有特殊的重要性。面对这种情况，我国的教育主管部门采取了一些推进实践教学改革及建设的措施。如：在全国高校本科的教学水平评估中，实验室基地建设与建设投资及其实验教学改革被列为一项重要的指标。并且，各高校也逐渐开始响应教育部的的这一举动，纷纷实行了“双基”型实验室[2]，与此同时，建设了“实验教学示范中心”。当前，传统实验教学模式的缺点主要有以下几点：验证性的实验所占比例较大，与综合性、设计性、创新性实验之间的比例失调；实验模式单一、实验室设备陈旧；实验教学中缺乏先进的实验教学手段。
2提高电子信息类专业实验教学质量的方法
2.1实验中引入相应的仿真技术来进行虚拟实验
在实验教学中引入计算机仿真技术，能够充分调动学生主动学习的积极性，培养学生的学习兴趣。同时，教师能够通过计算机技术对学生的实验操作的全过程进行观察，对学生进行良好的跟踪与指导，更好地进行学生实验结果的采集工作，先进科学的教学理念与教学手段对于提升实验教学效果，提高实验教学水平具有重要作用。引入计算机技术后，理论与实验教学，教师教学指导与学生操作、思考融合成一个有机整体。以往传统实验教学中课堂、课时以及实验设备因素的限制作用得到了解决，实验教学更加灵活化，教学内容在时空上得到进一步的延伸，更好地激发了学生进行实验的热情。
2.2实验中引入matlab软件内建的simulink组件技术
3结语
当前，社会对人才综合素质的要求不断提高，进行实验教学改革已经迫在眉睫，而大学实验教学的改革又直接影响到学生的动手和创新能力。实验教学必须能够跟得上时代的脚步，把计算机仿真技术与simulink组件技术应用到实验教学中可以充分调动学生主动学习的积极性，充分发掘学生的创造能力，在学习到先进技术的同时，提高学生对社会的适应能力。
关键词：多媒体技术网络通信技术虚拟现实建构主义
综合近年来国内外多种教育技术杂志上所刊登的主要论文以及国际上每年召开一次的规模最大的有关多媒体教育应用的国际会议（即“教育多媒体与超媒体”世界大会）上所的基本观点，可以看出当前多媒体教育应用有以下几个值得注意的发展趋势：
一、多媒体技术与网络通信技术的结合
1995年末，在国际信息界有一件最引人注目的大事，就是美国SUN公司在Internet上推出了“WWW浏览器HotJava”，这是SUN公司用Java语言开发的一种全新的可动态执行的浏览器。其突出特点是具有动画功能，可向用户提供超文本格式的图形、图像、语音、动画与卡通等多种媒体信息；并能把静态文档变成可动态执行的代码，这就彻底改变了Internet浏览器只能用来查询检索Internet网上信息的状况，为Internet的教育应用开辟了新的广阔前景，这是因为HotJava的动态可执行特性无异于赋给用户一种远程交互的功能。
例如，一个用户可以利用HotJava编写一段Java应用程序以实现仿真的页面，而其它的3W用户只要使用HotJava浏览器就不仅可以看到这个仿真页面，还可以与之进行交互。
利用HotJava的这种动态可执行特性，用户在检索到某些重要文献或教学资料时，不仅能看到静止页面还可通过点击某个图标或热键而看到图文声并茂的仿真实验或算法执行过程的直观演示。显然，这样一种交互功能和用第一代Internet浏览器只能观看静态页面的效果相比是有本质不同的，它对于教育应用（尤其是远距离教育应用）具有特别重要的意义。
可以说，HotJava的出现不仅是Internet浏览器的重大革新，也为多媒体技术与网络通信技术的结合找到了最理想的结合点：从此基于Internet网的多媒体教育应用就日益发展起来。目前不仅西方发达国家在大力开发基于Internet的多媒体教育应用，就是台湾、香港等地区也在这方面投入相当多的人力和物力。这是多媒体教育应用中十分值得引起我们重视的一个新趋势，也是当前发展最快的一个趋势，我们必须迎头赶上去。
二、多媒体技术与仿真技术的结合
多媒体计算机和仿真技术结合可以产生一种强烈的幻觉，使得置身其中的人全身心地投入到当前的虚拟现实世界中，并对其真实性丝毫不产生怀疑，通常把这种技术称之为“虚拟现实”（VirtualReality,简称VR）。
换句话说，虚拟现实是由多媒体技术与仿真技术相结合而生成的一种交互式人工世界，在这个人工世界中可以创造一种身临其境的完全真实的感觉。要进入虚拟现实的环境通常需要戴上一个特殊的头盔，他可以使你看到并感觉到计算机所生成的整个人工世界。为了和虚拟环境进行交互，还需要戴上一副数据手套──它使穿戴者不仅能感知而且能操作虚拟世界中的各种对象。
由于设备昂贵，目前VR技术还主要是应用于少数高难度的军事和医疗模拟训练以及一些研究部门，但是在教育与训练领域VR技术有不可替代的非常令人鼓舞的应用前景，所以这一发展趋势也应引起我们的注意。
VR技术在教育中应用的另一个例子是创建一种虚拟的物理实验室。物理学按其本身的性质提出了许多“如果……将会怎样”的问题，这些问题最好通过直接观察物理作用力对各种客体的作用效果来进行探索。
休斯顿大学和NASA（美国国家航空和宇航局）约翰逊空间中心的研究人员建造了一种称之为“虚拟物理实验室”的系统，利用该系统可以直观地研究重力、惯性这类物理现象。使用该系统的学生可以做包括万有引力定律在内的各种实验，可以控制、观察由于改变重力的大小、方向所产生的种种现象，以及对加速度的影响。这样，学生就可以获得第一手的感性材料（直接经验），从而达到对物理概念和物理定律的较深刻理解。
随着对多媒体技术和仿真技术研究的深入，实现“虚拟现实”的理论方法也有很大发展。原来应用VR离不开昂贵的专用硬件或辅助设备（如头盔、数据手套、高分辨率的图形工作站等），近年来这种情况开始有所改变。
例如在ED-MEDIA世界大会（即“教育多媒体与超媒体”世界大会）上，出现了一种全新的称作“QTVR”（快速虚拟）的系统。这种系统已实际应用于学习城市的设计与规划，其优异的性能价格比令人惊叹！QTVR技术与普通VR技术在使用的仿真原理上有很大不同：它不是利用头盔和数据手套这类硬件来产生幻觉，而是使用360度全景摄影技术所拍摄的高质量图像来生成逼真的虚拟情景。因此它允许用户在Windows操作系统或是Macintosh微机的操作系统支持下，在普通微机上（无需用高档的图形工作站）只利用一只鼠标和一个键盘（无需戴头盔和数据手套）就能真实地感受到和VR技术中一样的虚拟情景。
学习城市设计与规划的学生利用QTVR系统可以创建一座逼真的虚拟城市，当学生改变城市场景的视图时（例如向左或向右，朝上看或朝下看，摄像机头向目标移近或移远等），被观察的场景仍能正确保持并能使人产生环绕该城市浏览观光的真实幻觉。与此同时，城市中的各种物理实体（如建筑物、道路、桥梁、树木、交通工具和地形等等）可以用鼠标任意拾取并进行操纵（例如使其旋转，以便从不同角度进行观察，并且还可以进入到建筑物内部的各个房间去观看）。
更令人难以置信的是，由于采用了先进的图像压缩算法，在QTVR系统中，用来表征城市某个虚拟场景的360度高质量全景照片的存储容量竟只有550K字节左右。
显然，QTVR对于学习城市设计与规划的学生是非常适宜的，甚至对于实际的城市设计与规划人员也是非常实用的，因为它可以使学生或设计人员随时改变城市的布局并立即感受到新布局所产生的效果，从而对设计或规划及时作出修改或补充。显然按这种方式设计与按传统的图纸设计或按CAD设计，其效率和质量将有天壤之别。
QTVR的重要意义在于，它开辟了多媒体技术与仿真技术结合的新途径，为“虚拟现实”技术的大众化铺平了道路。从此，VR技术将有可能走出高级研究院与大学的“象牙之塔”，以优质价廉的全新面貌逐步普及到各个教育领域，甚至进入中小学课堂。
三、多媒体技术与人工智能技术的结合
把多媒体技术引入辅助教学系统可以大大改善辅助教学环境，更容易激发学生的学习积极性和主动性，从而能显著提高教学效果。但是多媒体系统由于缺乏推理机制和学生模型的支持，所以不能确定学生的知识水平和认知特点；不能根据学生自己的意愿和理解能力去提供适合该生的学习材料，并作出有针对性的指导，即不能作到因材施教。
智能辅助教学系统由于具有“教学决策”模块、“学生模型”模块（用于记录学生的认知结构和认知能力）和“自然语言接口”，因而具有能与教师相媲美的下述功能：
1.了解每个学生的学习能力、认知特点和当前知识水平；
2.能根据学生的不同特点选择最适当的教学内容和教学方法，并可对学生进行有针对性的个别指导；
3.允许学生用自然语言与“计算机导师”进行人机对话（由于机器理解自然语言问题尚未解决，目前绝大多数智能教学系统还难以做到这点）。
但是智能辅助教学系统过分强调教师的指导作用，而且目前的智能辅助教学系统其教学方式都比较单调，难以作到图文、音像并茂，因而在激发学生兴趣，提高学生的主动性、积极性方面受到较大的限制。
由以上分析可见，在多媒体教学系统和智能辅助教学系统之间存在性能互补关系，将二者结合起来就可以扬长避短，从而研制出高性能的新一代智能辅助教学系统。
实现智能多媒体辅助教学系统的关键是：建构适合辅助教学需要的多媒体系统和设法使多媒体系统具有智能。
要使多媒体教学系统具有智能，主要涉及学生模型建造和人工智能领域的知识表示与知识推理，后者要求探索出一种适合于多媒体环境的新的知识表示方法和相应的推理机制。
四、多媒体技术与建构主义学习理论的结合
建构主义学习理论是认知学习理论的一个重要分支，建构主义的起源应追溯至皮亚杰的儿童思维发展理论，可谓源远流长。
但是自八十年代初期以来，尽管认知心理学已逐渐取代行为主义心理学占据了统治地位，而建构主义学习理论在很长一段时期内并未产生明显的影响。直至近年来，随着多媒体技术的日益普及，建构主义学习理论才逐渐引起人们的广泛的注意，按照建构主义学习环境进行教改试验研究的学校也日渐增多。
建构主义学习环境包含四大属性或四大要素，即“情景”、“协商”、“会话”和“意义建构”。显然，多媒体技术的特性与功能最有利于四大属性的充分体现，例如：
1.“情景”――建构主义学习理论强调创设真实情景，把创设情景看作是“意义建构”的必要前提，并作为教学设计的最重要内容之一。而多媒体技术正好是创设真实情景的最有效工具，如果再与仿真技术相结合，则更能产生身临其境的逼真效果。
2.“协商”与“会话”――协商与会话过程主要通过语言（少数场合用文字）作媒介，这就要求计算机辅助教学系统必须有语音功能，即要用多媒体计算机才能支持。
3.“意义建构”――建构主义学习理论认为，意义建构是学习的目的，它要靠学生自觉、主动去完成。教师和外界环境的作用都是为了帮助和促进学生的意义建构。
多媒体技术由于能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境（有利于学生的主动探索、主动发现），能够提供图、文、声并茂的多重感官综合刺激（有利于学生更多、更好地获取关于客观事物规律与内在联系的知识），还能按超文本方式组织与管理各种教学信息和学科知识（有利于发展联想思维和建立新旧概念之间的联系），因而对学生认知结构的形成与发展，即对学生关于当前所学知识的意义建构是非常有利的，也是其它媒体或其他教学环境无法比拟的。
正是由于上述原因，近年来建构主义学习理论在西方尤其是在美国有较大的发展，加上HotJava的出现使多媒体教育应用与Internet网进一步融合，而网络又为“协商”、“辩论”、“会话”这类教学模式的应用提供了最理想的条件，它可以不受时空和地域的限制，这样就使建构主义学习环境更趋完善，建构主义学习理论也就日渐风行。
当然，这不等于说建构主义学习理论是万应灵丹，能解决学习领域的一切问题，例如，情感领域和动作技能领域的教育目标就不一定能通过建构主义学习环境来达到，但是就认知领域的教育目标而言，借助多媒体技术（若有条件还可结合网络通信技术）实现的建构主义学习环境，确实非常有利于学生认知结构的形成与发展则已得到愈来愈多试验的证实。这是值得我们国内教育界认真思索与借鉴的。
［1］朱之剑，吕进编.多媒体技术及其应用［M］.杭州：浙江科技出版社，1997.5.
［2］曾芬芳编.虚拟现实技术［M］.上海：上海交通大学出版社，1997.6.
［3］雷运发等编.多媒体技术与应用［M］.北京：中国水利水电出版社，2001.8.
［4］王一平，孙大勇编.Internet浏览器［M］.大连：大连理工大学出版社，1999.6.
【关键词】物流系统仿真；Flexsim软件
物流仿真技术是借助计算机技术、网络技术和数学手段，采用虚拟现实方法，对物流系统进行实际模仿的一项应用技术。它需要借助计算机仿真技术对现实物流系统进行系统建模与求解算法分析，通过仿真实验得到各种动态活动及其过程的瞬间仿效记录，进而研究物流系统的性能和输出效果。物流仿真技术最大的优点就是不需要实际设备的安装，不需要实际实施相应的方案，即可验证如下目标：①增加新设备后给企业带来的效应；②设计新的生产线的好坏；③比较各种设计方案的优劣等等。本文主要研究物流系统仿真技术的基本理论，并通过Flexsim仿真软件进行说明说明。
1.物流系统仿真的特点
物流系统仿真的特点主要体现在以下3个方面。
（1）物流系统中流的仿真：对于物流系统中的多种流，如货流、车流、信息流、资金流等，可以采用动态仿真描述流的产生、流动、消失、积累和转换等。
（2）物流系统中排队的仿真：由一个或多个服务台和等待服务的顾客组成的离散系统成为排队系统。物流系统是复杂的离散事件系统，并且各种设施设备可以看作是服务台，各种实体货物等可以看作是顾客等待接收服务。
（3）物流系统组织中资源的因素仿真：物流组织是通过各种人员和设备参与实现的，这些都是物流系统中的资源。通过对各种资源不同的规划，物流服务质量和运作效率也是有差异。利用计算机仿真技术描述人和设备的行为过程，可以得出较优的物流体统组织方案。
2.物流系统仿真的优势
在构建物流系统时，由于建设投资巨大，存在一定的投资风险，且建成后发现了不合理的地方需要改造，成本将会非常的高。利用仿真技术实现物流系统各个模块的运行状况，并得出适应发展、经济有效的设计方案。物流系统仿真技术的主要有以下优点。
（1）对于复杂的物流系统可以采用仿真的方法构建模型；（2）对于新的物流系统，无需实际建设投资，可先利用计算机仿真模拟对新系统进行可行性和效率做出正确的评判，如方案合理再实施，降低投资风险；（3）可以对多个方案进行分析对比，从中选择最优方案；（4）通过仿真调整目标函数和约束条件来优化方案。
3.物流系统仿真的步骤
物流系统仿真的一般步骤：（1）弄清问题，掌握实际情况；（2）收集整理资料；（3）确定各个因素之间的相互关系；（4）构造仿真模型模型；（5）确定模型参数；（6）检验模型的正确性；（7）仿真模型的运行及结果分析。
4.Flexsim仿真软件
4.1Flexsim仿真软件介绍
Flexsim是由美国的FlexsimSoftwareProduction公司出品的，是一款商业化离散事件系统仿真软件。Flexsim采用面向对象技术，并具有三维显示功能。建模快捷方便，显示能力强大，特别适合于生产制造、配送、交通运输等领域。其主要特点包括：（1）基于面向对象技术建模；（2）突出的3D图形显示功能；（3）建模和调试的方便；（4）建模的扩展性强；（5）开放性好。
4.2应用Flexsim仿真软件建模仿真方法
（1）设置模型布局
Flexsim对象库中的对象基本能够反映各项实际设施。如进货源和出货源可以分别用发生器和吸收器来表示，加工作业可以用处理器表示，货架、运输机、操作员分别有相应的实体表示。并根据各个实体的数量尺寸，将其调整到适当的位置，使其与实际方案相符。在设置这些参数时，要根据具体的对象特征设置参数才能正确的模拟显示。
（2）定义“流”
根据系统中各对象之间的逻辑关系，连接相应的端口，构建模型的逻辑流程。
实体与实体之间的联系可用输入输出（A）连接或者中间端点（S）连接。作业的流程要与实际作业时的流程相符合。
（3）设施参数的设计
根据每个对象所描述的物流系统的特征，设定对象的参数。Flexsim中常用的一些仿真参数主要有：
③暂存区参数：暂存区参数主要有暂存区容量、暂存区大小、暂存区货物堆放形式等。
⑥临时实体流参数：临时实体流参数决定实体如何将临时实体送到下游。这些参数主要有送往端口、是否使用运输工具、是否拉动、拉动条件、优先级等。
4.3编译运行与仿真结果分析
在完成模型的建立后，可以对仿真模型进行编译运行。为了减小误差，可以通过反复多次的运行或根据不同的设定条件运行，得出仿真的结果。分析实验中各个对象的工作状况及效率，对比不同的实验的结果，提出改进优化措施，并再次进行验证。最终得出最优的方案。
【参考文献】
[1]彭扬，吴承健.物流系统建模与仿真[M].杭州：浙江大学出版社，2009.
论文关键词:虚拟现买技术培训作用
论文摘要:我国石油行业发展迅速，职工的素质直接影响到石油企业的效益及安全生产状况，因此，企业对职工的技术要求越来越严格。钻井模拟器采用基于虚拟现实的虚拟制造技术，开发过程运用多种先进的计算机技术，并结合了钻井工程的实际工艺，改变了原有的钻井培训方法。作为针对油田具体情况开发的新型培训系统。钻井模拟器有着积极的意义。本文重点分析了该系统的开发过程，详述了虚拟现实技术在油田培训钻井井控人员过程中的作用。
1．引言
钻井模拟器采用虚拟制造技术的概念，开发过程基于现代计算机控制技术、计算机仿真技术、计算机图形技术、计算机网络技术，并结合了钻井工程的实际工艺，改变了原有的钻井培训方法。它为用户提供了起下钻、钻进、井控和钻井事故及复杂情况处理等作业的操作过程模拟，主要用于钻井司钻、钻井技术人员的操作培训和安全培训，并为学员培训考核提供了教师评分系统，解决了传统培训过程中客观上无法解决的技术难题。作为新型的针对油田具体情况开发的培训系统，钻井模拟器有着积极的意义。
2．基于虚拟现实技术的虚拟培训
该设备是以控制为中心的VM设备，主要用于钻井人才的培训。这套虚拟培训设备运用虚拟现实技术，真实生动的模拟了钻井工艺流程的细节。学员能够通过对仿真钻机设备的操作，直接观察到钻井平台上的活动以及操作结果，最终达到让培训人员掌握正确操作过程的效果。虚拟培训有以下特征：
2．1仿真性
在虚拟现实技术支持下，虚拟培训设施与真正的培训设施功能相同，操作方法也一样，学员通过虚拟培训设施训练技能与现实培训基地里同样方便。这是因为虚拟培训环境无论是现实的环境还是构想的环境，都是虚拟的但又是逼真的。理想的虚拟环境应该达到使受训者难以分辨真假的程度。
2．2开放性
2．3超时空性
虚拟培训环境具有超时空的特点，它能够将过去世界、现在世界、未来世界、微观世界、宏观世界、客观世界、主观世界幻想世界等拥有的物体和发生的事件单独呈现或进行有机结合，并可随时随地提供给学员进行培训。
2．4可操作性
受训者可通过使用专门设备，用人类的自然技能实现对虚拟环境的物体进行操作，就像在现实世界中一样。
2．5对应性
学员的培训内容与虚拟环境是密切对应的。例如，学员要学习飞行器驾驶技术，那么虚拟环境就是飞行器飞行的模拟环境。对应性将能为受训者设定各种复杂的情况，以提高受训者的应变能力，从而使得他们在实际环境下能得心应手的处理各种情况。另外，虚拟现实技术能按每个学员的基础和能力，对应性的开展个性化的教育培训。
3．钻井模拟器视景仿真系统的分析与设计
计算机图形学是研究现实场景计算机显示的科学，也是利用计算机处理人类所能看见的图景的手段和方法。视景仿真技术是以计算机图形学为理论基础的三维模型动态显示技术，基本原理是：根据观察点及观察方向对场景进行实时计算和实现，并做到对三维复杂环境中物体运动的实时交互控制，产生良好的动画效果。实现三维模型视景的实时动态显示，一方面要求计算机硬件有高速运算能力和很强的三维图形处理功能；另一方面还要求在算法和软件上有所发展，以便在硬件平台上取得更好的实时动态显示效果。视景仿真系统是钻井模拟器的重要组成部分，它提供给用户一个三维的真实感视觉环境。
3．1钻井模拟器视景仿真系统分析
钻井模拟器在虚拟培训过程中需要模拟井场环境和操作结果，这就需要视景仿真系统根据钻井模拟器司钻控制台的操作过程，实时模拟出井场环境的变化和司钻、井控操作对钻井过程的影响。在现实的司钻和井控过程中，操作错误和地质环境变化都是事故的诱因，在钻井模拟器视景仿真系统中也模拟了事故发生过程和事故排除的情况。实时地显示钻井过程中的数据，计算参数。根据司钻台操作的具体行为，依照物理模型和数学模型来模拟设备运动的过程，使得钻井模拟器视景仿真系统的三维动画过程更贴近现实。
钻井模拟器视景仿真系统需要对井场设备、自然环境、井下情况进行实时的动态模拟，使培训者在培训过程中除了学习操作知识，还能更有效、直观的学习到理论知识。硬件设施和三维图形软件的结合实现了虚拟模拟系统，培训人员能够通过这套虚拟培训设备完成所有钻井工作人员所需要的专业知识和实际操作技术。
3．2实时场景系统组成
根据钻井模拟器视景仿真系统的需要，开发过程在WindowsxP平台上，建模部分使用3DMAX完成机械部件的模拟，模型的管理由3DExplorer~成，并实现模型数据文件的转换导出。程序对模型的控制由C++Builder6．0实现，整个开发过程基于OpenGL2．0。
钻井模拟器视景仿真系统的实时场景组成包括以下几个部分：三维图形实体模型、钻井模拟器视景仿真系统控制程序、GLSL编写的渲染效果。
在整个组成部分中，最重要的是钻井模拟器视景仿真系统控制程序，在程序中完成了以下工作：场景初始化、工艺动画控制、与主控机通信、参数显示、碰撞处理以及特效渲染。
场景初始化：由于钻井工艺的复杂性和虚拟培训的操作性，每个作业当前场景都有所不同。在一个新的作业开始前，图形程序在接收到控制机发出的作业指令后初始化当前场景，例如：钻井平台上各操作部件当前的数量、状态以及位置。
工艺动画控制：在完成规定工艺作业的过程中，司钻控制台做出的每一个动作都将转换成数字信号传递给主控机，再由主控机发送协议数据给图形程序，图形程序得到参数后，做出具体反映。在图形机上体现出钻台上各种控制系统的运动参数、具体动作、视图选择(包括上视角、井下视角、防喷器视角、多视图显示等)等。
与主控机通信及参数显示：主控机的设计主要由钻井模拟器设计的需求决定，由于这套仪器主要用于虚拟培训，教师和学生之间有教与学的关系，主控机能够提供给教师一个教育平台，提供作业调度、控制、评分等功能，与此同时，传递司钻控制台上发来的各项数据，并把与操作有关的数据发给图形机，即钻井模拟器视景仿真系统，两方通信，传递参数并进行数据处理，在屏幕上显示操作过程中需要操作者了解的参数值。
碰撞处理：在三维图形的运动仿真过程中是不允许有“穿墙而过”的状况发生的，因此要对运动物体作碰撞检测的处理。为了遵循模型运动的真实感，钻井模拟器视景仿真系统当然也包括碰撞的检测与处理部分。
渲染特效：实现对火焰、气泡、液体喷涌效果的模拟，使用GLSL实现电影级的光照效果，可以分别模拟白天，夜晚，探照灯等光照模式，大大地提高了图形效果和真实感。
3．3钻井模拟器视景仿真系统设计
一个性能优越、功能完备的系统需要在设计阶段就进行详细的设计规划。这样，在后期的开发过程中才能完成高质量的软件项目。钻井模拟器视景仿真系统的设计遵循面向对象的原则，在系统的稳定性、可扩展性和兼容性等方面都有突出的表现。
3．4系统特点及设计目标
钻井模拟器视景仿真系统要求有以下特点：
1)可以生成高质量的图形，实现实时的可控动画。
2)图形的生成快速稳定，对图形硬件要求不高。目前，系统配置为NVIDA6800，NVIDA6系列以上显卡都可以实现高质量的图形动画。
3)提供给用户多角度、多视图的工作窗口，方便用户定位观测，在操作过程中既能观察整个场面，又能集中观察工艺作业下重要部件的工作过程。
4)建立模型细致、真实，宏观模型和微观模型通过软件和程序分别建模，真实感程度高。
经过分析钻井模拟器视景仿真系统的系统特点后，设定该系统要达到以下目标：
兼容性：系统可以用于Windows2000／XP平台，兼容于各种图形加速硬件。
敏捷性：图形生成迅速、稳定，一般的图形加速硬件既可满
足要求；系统应达到反应迅速、操作灵敏的功效。
3．5基于面向对象的系统设计
钻井模拟器图形系统的设计是基于面向对象的，系统规模较大，设计复杂。基于在钻井工艺中涉及到的物体较多，并且各个物体在不同的方面有不同的特性，因此在设计之前，应确定设计类的准则。对本系统而言，这里关心的是用物体如何展现工艺流程，所有类的设计应该围绕物体的动画功能需要来进行。
在钻井各工艺流程中，大钩、钻杆等物体是系统动画的载体，具有物体自身的方法和属性，因此，可以将其封装成类。根据围绕物体的运动功能来设计类的思想，将液压大钳和液压大钳的活塞、吊卡的主体和活页设计成不同的类，这样设计不仅可以使动画更加逼真，还能提高系统灵活性。
关键词:OpenGL，三维模型，系统仿真
Abstract:thispaperintroducestheconceptofsystemsimulationandOGLinestablishingthefunctioncharacteristicofthesimulationmodel,andthesimulationsystem,andtheapplicationofthesimulationsystembasedonsubjectdevelopment,verygoodthattheestablishedwithOpenGLsimulationmodelisconvenient,easytocontrolthemodeling,etc.
Keywords:OpenGL,3dmodel,thesystemsimulation
1、引言
系统仿真是近30年在系统科学、系统识别、控制理论、计算技术和控制工程等多种技术发展基础上发展起来的一门综合性很强的新兴技术。计算机系统仿真就是，以计算机为工具，以相似原理、仿真技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。从计算机系统仿真的定义可以看出，计算机系统仿真包含了三个方面的信息（三要素）：系统、模型、计算机，而联系着它们三者之间的基本活动是：系统模型建立、仿真模型建立、仿真试验。
“系统”是指被研究的对象，任何事物都不是孤立地存在着的。因此，仿真研究的对象也不可避免地与其周围的环境之间存在着相互联系。建立系统模型就是要把待研究的系统从周围的环境中界定出来，并把它描述成数学模型。建立被研究系统的数学模型，就是为了能用计算机语言实现。从数学模型到仿真模型的转换过程，就是仿真模型建立。只有经过转换后的仿真模型才能为计算机识别并运行。综上所述，建立仿真模型是系统仿真的关键一环，选择什么工具来建模也显的由为重要。在这里就我们的课题，工业机器人动态仿真选用的工具OpenGL来探讨。
2、OpenGL的功能特点
3、OpenGL在仿真中的应用
以上的优点决定了OpenGL在建立仿真模型时的优越性，我们在建立多自由度工业机器人模型时选用了OpenGL。
3.1工作过程
OpenGL的指令的解释模型是客户/服务器模式，既客户(试图用OpenGL进行绘制工作的应用程序)向服务器(OpenGL的内核)命令，这些OpenGL命令由服务器来解释。基于客户/服务器模式，在网络环境下很容易使用OpenGL，且在不同计算机上的多个客户可以得到在其它计算机上服务器的服务。这样OpenGL就具有网络透明性。
OpenGL的库函数被封装在Openg132.dll动态链接库中，从客户应用程序的对OpenGL函数的调用首先被Opengl32处理，在传给服务器后，被Winsrv.dll进一步进行处理，然后传递给DDI(DiviceDriverInterface)，最后传递给视屏驱动程序。
3.2建立的仿真模型
由于机器人是一个复杂的物体，为了建模的方便，有必要把它分解为一个个图形模块。然后把模块集成起来，组成整个机器人模型，同时我们知道工业机器人大体上是由机座，关节和杆件联接组成，据于此我们设置了如下三个图形
模块函数：
（1）基座模块函数
（2）杆件模块函数
（3）关节模块函数
各个模块按不同的顺序进行组合,经过大量的平移和旋转，然后渲染就能得到效果图。
我们可以进行多自由度工业机器人的运动分析和动力分析，相对简化了工业机器人的开发过程，降低开发费用，缩短开发周期。
[1]吴重光主编.仿真技术[M].北京:化学工业出版社,2000,5.
[2]RichardS.Wright,Jr.Michael.OpenGL超级宝典[M].北京:人民邮电出版社,2001,6.
一、输配电线路施工技术概述
目前我国的输配电线路施工技术参与人员数量较多，但是这些人员的能力水平都是各不相同的，操作人员的各方面知识水平和素质也需要提升。对于输配电线路施工操作人员的培训如果仅仅停留在理论的层面，就难以替身操作人员的实践能力，参加培训的人员因为实践比较少，所以技能就比较差，正是这种原因使得人们对于输配电线路施工技术仿真系统的需求也更加迫切。
二、输配电线路施工技术仿真系统设计现状
（一）输配电线路施工技术仿真系统概况
输配电线路施工技术仿真是对现实配电线路施工技术系统的抽象属性的模仿。人们利用这样的模型进行试验，从中得到输配电线路施工技术所需的信息，然后帮助实践者对现实世界的输配电线路施工技术的问题做出决策。输配电线路施工技术仿真是一个相对概念，任何逼真的仿真都只能是对真实系统某些属性的逼近然而仿真是有层次的，既要针对所欲处理的客观系统的问题，又要针对提出处理者的需求层次，否则很难评价一个仿真系统的优劣。
输配电线路施工技术仿真系统一种先进的实施培训手段，提高培训的效率，强化培训效果。输配电线路施工技术仿真系统的设计是在计算机的基础上开发，通过Internet软件平台及面向对象程序设计和数据库技术，综合设定，使得输配电线路施工技术仿真系统具有实用性和可维护控制性。
（二）输配电线路施工技术仿真系统功能设计
目前关于输配电线路施工技术仿真系统的设计的思想越来越统一，即输配电线路施工技术仿真系统必须能够便于施工技术模型的调试和输配电线路画面的构造，输配电线路施工技术仿真系统还应采取先进的运行软件和保证运行数据相分离的一种设计思路。
关于输配电线路施工技术仿真系统功能设计应该分成培训师和受培训者两个方面的功能，对于输配电线路施工技术仿真系统培训师功能应该是输配电线路施工技术仿真系统的集成操作，其主要功能是可以控制受培训者的机器，包括受培训者机器的开始暂停关机等功能，另外可以准确知道受培训者机器是否有事故及分析事故产生源，输配电线路施工技术仿真系统培训师机器功能还应是控制受培训人员考核的现场等具体状况。输配电线路施工技术仿真系统学员机器功能设计，首先要依附于输配电线路施工技术仿真系统培训师机的功能下，即能够受到输配电线路施工技术仿真系统培训师机器的监管控制。在这种模式的输配电线路施工技术仿真系统受培训人员的机器可以提供参家培训人员的操作画面，主要包括操作的流程图、、控制组、趋势图及操作记录等具体的监控画面。
输配电线路施工技术仿真系统将电网仿真系统和输配电线路仿真及配电站系统仿真等有机结合进行设计，该系统应该具有的特点是确保在硬件使用上采用了以局域网应用为核心，利用工作站、开放式系统及微机构成的分布式，以便于以后输配电线路施工技术仿真系统的扩充和升级。此外，在输配电线路施工技术仿真系统软件上采用了软件相互支持系统技术，这样使输配电线路施工技术仿真系统系统更加便于修改和维护。再者，在功能上要更加完善，即充分考虑了仿真电网和输配电线路施工技术仿真系统及仿真变电站之间的相互影响，使输配电线路施工技术仿真系统更加具有真实性。最后，还应通过采用了输配电线路施工技术仿真系统多媒体技术，逐步实现输配电线路施工技术的图像化和可视化，比较完整的反映出输配电线路施工技术作业情况，同时也使仿真的对象更加便于更改和进一步扩充，这样输配电线路施工技术仿真系统就会具有更高的性价比。
通过输配电线路施工技术仿真系统为输配电线路施工技术作业人员提供了一种较为先进的培训手段，同时也彻底改变了传统的培训模式，它的设计及应用可以提高整体的输配电线路施工作业技术，进一步确保电网安全，同样也大大提高了作业者的劳动生产率，为创造良好的经济效益和社会效益发挥着显著的作用。
三、结论
[1]杨永生，郝小欣.分布交互式仿真技术在变电站仿真中的应用[J].电网技术.2000(9)
[2]汤晓青，周林，栗秋华.输配电线路施工技术仿真系统的设计与实现[J].四川电力技术.2007(2)
[3]姜芳芳，来文青，龚庆武.虚拟现实在变电站仿真系统中的应用[J].高电压技术.2005(7)
[4]王邦志，林昌年，蒲天骄.变电站集中监控仿真系统的设计与实现[J].电网技术.2004(8)
关键词：信息技术；有效整合；评价机制
一、中职课堂教学需要信息技术与课程的有效整合
二、信息技术的运用应找准切入点，适可而止是原则
1.信息技术的运用应以创设丰富的学习情境为出发点
建构主义理论强调创设情境，把创设情境看作是“意义建构”的必要前提，并作为教学设计的最重要内容之一。德国一位学者也有精辟的比喻：将15克盐放在你的面前，你无论如何也难以下咽。但如果将盐溶入一碗美味可口的汤中，你早就在享受佳肴时，将15克盐全部吸收了。情境之于知识，好比汤之于盐。盐放入汤中，容易被吸收，知识融入情境中，才能有美感和吸引力，容易被学习吸收。
（1）借助信息技术创设丰富的学习情境，有利于激发学生的学习兴趣，使学生参与到课堂中，提高课堂教学效率
恰当运用信息技术，可以为学生创设丰富多彩的学习情境，使学生融入其中，增设疑问，巧设悬念，激发学生获取知识的求知欲，充分调动学生的学习积极性，使学生由被动接受知识转变为主动学习，积极配合课堂教学，主动参与教学过程，从而提高学习效率。
（2）借助信息技术创设丰富的学习情景，增强学生的情感体验
在职教课堂教学中借助信息技术创设情境，可以为学生提供形式多样、功能各异的感性材料，增强教学的直观性。如形象的动漫、生动的图片、悦耳的音乐等，可以使学习内容图文并茂、栩栩如生。
2.信息技术的运用应以化抽象为具体为出发点
3.信息技术的运用应以虚拟仿真为出发点
虚拟仿真是虚拟现实与仿真技术的合称，通过虚拟仿真能够把实验室里不能实现或很难实现的实验展现给学生，使学生获得体验。虚拟仿真技术具有交互性、虚拟性、逼真性等特点。仿真教学在高消耗类实训或高危险性教学场景中使用是很好的选择，这样，学生可在仿真软件中提高认识，为实体的实践奠定基础，会减少学生在实体实践学习中耗材的浪费，降低实践危险性的发生。仿真教学是具有综合作用的教学手段，学生置身于仿真环境中，可以充分调动感觉、运动和思维，极大地提高学习效率。曾经有教育心理学家对采用仿真教学和传统教学进行的比较试验结果表明：仿真教学模式下，学生可以记忆约70%的内容，而传统的“教师讲，学生听”教学模式下，学生只能记忆约30%的内容。此外，仿真教学可供学生在没有教师参与的情况下自学，并反复试验自行设计的实验方案，极大地提高了学生的学习能动性。
4.信息技术的运用应以引导学生探究和协作为出发点
三、合理的教学评价机制是教师恰当使用信息技术的保障
随着信息技术在课堂教学中的广泛应用，对于课堂教学的评价，应该有一个合理而科学的机制，不能把是否使用信息技术作为评价一节课质量高低的唯一标准。评价一节课质量高低应该看是否有利于学生的主动参与；是否有利于学生课堂交流；是否有利于学生思维的发展和积极探索；是否有利于化解教学重点、难点。建立科学合理的评价机制，才能促使教师精心设计高质量的多媒体课件，才能避免只讲形式，不求质量的现象发生。
综上所述，在新课程改革的大背景下，课程与信息技术的整合，并非强调所有的教学内容都适合，它只可巧用，不能滥用。教师应转变教育观念，巧借信息技术的优异性能，才能使课程与信息技术的有机整合提升到一个新的高度，达到提高教学效率、促进学生发展的目的。
[1]许建梅.中职学生学习倦怠现状调查及对策研究.学位论文.四川师范大学，2008（12）.
[2]张莹.信息技术环境下教师教学信念的现状及影响因素分析.中国电化教育，2011（8）.
工程教学和实践环节是工业工程人才培养极其重要的必修环节。通过实验室建设为加强教学实验和项目训练提供基本条件，通过大量的实践训练，使工业工程专业的学生能够加深对基础理论和工程基础知识的理解提高综合运用多种工业工程手段（工程的或管理的）解决实际问题的能力，以适应培养高层次应用型、复合型人才的要求。
1.工业工程专业实验室的规划
为了建设高水平的工业工程专业教学实验室，我们进行了精心的规划和反复论证。我们对国内外多所名校的工业工程系实验室进行了调查和网上查询，此外还重点请教了多位国际知名的工业工程专家。目前，各学校工业工程系由于各自的研究侧重点不同，实验室建设侧重情况都有所不同。考虑到我系学生的培养需求以及今后的学科发展方向，以及我们现有的情况，发挥工科背景的后发优势，取其它学校之长，制定了比较符合时展要求和我校特点的建设方案。
我们决定重点建设3个专业实验室：先进制造及数字化企业实验室，人因工程实验室，物流工程实验室。此外，我们不可能将工业工程面临的各种系统都在实验室建立物理模型，因此利用信息技术和现代展示技术弥补这一不足是一个重要解决方法。因此，我们建设一个全面支持系统仿真与展示的综合体验演示中心。利用信息技术将仿真结果更加逼真地展示出来，便于学生理解复杂企业大系统的运行情况，同时可支持各类系统的远程体验和演示，演示中心与三个分实验室用内部高速网络连接起来。
这些专业实验室总面积约600m2，特点在于：一是着重于企业生产服务活动的整体；二是立足于教学，每个实验室都考虑教学实验和案例的建设；三是可为全校学生进行工业工程方面知识的教学和实践培训；四是可为工业工程系学科的发展提供基本平台，服务于长远科研基本需求。
2.工业工程专业实验室的建设情况
2.1先进制造及数字化企业实验室
“先进制造及数字化企业实验室”在国家211和清华大学985有关经费资助下已经具备相当规模。设有先进制造实验分室和数字化企业实验分室，面积约30cm2。目的在于全面培养学生对工厂、企业车间层的有关工程知识和实践技能。为工业工程系学生开设制造、生产系统方面的专业课以及为全校学生开设制造系统方面选修课，并支持有关课题研究。
实验室目前拥有一套教学用微型CIMS系统（包括车中心、铣中心、立体仓库、自动导引小车、三坐标测量机、机器人、物料传输线）7台教学型数控机床以及40台微机。拥有CAD/CAM软件和数字化企业建模与仿真软件，如Pro/E、I-DEAS、AutoCAD、FACTO-RY、Flexsim等。全部计算机、设备联网，并与校园网相连，实现资源共享，形成协同学习的环境。
利用实验室条件，学生可以进行CAD/CAM技术、CNC技术、NC编程、物流系统控制、FMS技术、CIMS技术、仿真技术、虚拟产品开发技术等内容的学习，可以进行实际操作的训练，实现理论与实践的统一，教与学一体化。
2.2人因工程实验室
人因工程是工业工程主要的专业方向之一。建设人因工程实验室的目的在于综合运用人因工程方面的设备和技术，教学上支持人因工程、虚拟现实应用。协同设计与制造等方面的工业工程和制造工程课程实验，提供学生创新能力培养的基本环境和设备技术实施手段，同时支持在虚拟设计制造、产品快速开发、劳动作业安全、人机系统设计与仿真等方面的研究。
人因工程实验室面积约156m2，分为4部分：人因工程基础教学实验室、人体测量与生物力学实验室、可用性评测与人机交互实验室和虚拟现实与人机界面技术实验室。
1）人因工程基础实验室建设
此实验室主要应用是人体和环境基本测量与分析，工作地设计等。
主要满足人因工程基础实验教学要求。主要实验内容包括人体基本测量（形体尺寸、生理参数、认知特性等）、环境基本测量（温度、湿度、光照、噪声、辐射、空气等）以及工作地基本测量（几何、物理测量等）等。目的是让学生掌握基本的人因学测量手段和测量概念，强化人因工程的概念，并且能在今后的实际工作中自觉地考虑“人-机-环境”的互动关系，提高工程设计的人性化水平。结合这些实验，本实验室建设内容主要包括人体生理计测仪器、环境计测仪器等仪器的购置以及设计基础实验。
2）人体测量与生物力学实验室建设
此实验室主要应用是三维人体测量、建模、应用与分析等。
主要针对现代三维无接触人体测量技术及应用，满足人因工程高等专题实验教学项目要求。建设内容主要包括三维无接触人体测量设备的购置、配套硬件建设和数据处理及应用软件的研究与开发等。目的是让学生掌握先进的人体测量手段，了解三维人体数据的应用，结合专题设计实验或项目充分领会人因工程在工程设计中的重要性。
3）可用性评测与人机交互实验室建设
此实验室主要应用是用户研究、心理测试、计算机人机交互评测等。
主要针对以下3个方面的内容，产品的可用性（易用性）、用户需求分析及用户研究以及计算机人机交互测评等实验内容。重点针对现代信息产品的可用性测评；如何运用工程手段把握用户的特征和需求（显性需求和隐性需求）以保证产品开发的成功率；针对软件的界面设计以及移动商务、移动设备进行实验研究。通过这3个方面的实验，希望能培养学生运用技术手段把握客户需求，特别是针对当前流行的电子商务、软件和移动设备进行人性化设计的综合能力。建设内容包括：用户测试室和研究观察室的监控设备集成、人机交互设备、移动电子产品评测样本以及相应的记录和分析软硬件。
4）虚拟现实与人机界面技术实验室建设
此实验室主要应用是多通道复杂人机交互系统仿真与分析、虚拟体验教学实验、操作行为测评与分析、人体运动跟踪与仿真等。
主要针对以虚拟现实技术为基础的复杂“人-机-环境”交互系统进行模拟、仿真、测评和研究，立足于构建各种人机界面进行近似真实场景的测评，并运用多通道人机界面技术开展部分虚拟体验教学研究，通过“视觉、听觉、触觉”的集成体验来加深理论知识的学习并“感知”复杂的系统或理论。本实验将作为高等人因工程专题实验和一系列研究类专题实验的重要部分，培养学生运用新技术解决复杂问题的思路和基本能力，特别是自己动手进行研究类实验的设计、运行、总结、提高的能力。同时本实验室还作为工业工程系其他专业方向教学和研究用实验平台，开展体验类教学实验和成果展示。主要建设内容包括三通道虚拟现实立体投影系统、触觉人机交互装置研制、虚拟现实软件平台购置、驾驶行为仿真测试系统研究以及专题实验设计。
2.3物流工程实验室
1）混流装配生产线（企业内部物流）
2）物流实验室商业物流部分
物流实验室商业物流部分主要由40个货位的自动仓库、货柜、电子标签系统、电动传输带、条形码系统组成。学生根据老师提出的物流系统的需求，自行设计、分析、建立一个配送中心（仓储、分拣、搬运、进出库等）规划物流系统。提高其运用理论解决实际问题能力，同时，对于现代物流配送有基本认识，了解和熟悉库存管理。对于可以进行实验室实验、设计、实施的配送中心部分，在实验室进行，对于不便进行实验室分析、实施的送货线路部分，采用规划及仿真软件进行。
3.工业工程专业实验室的建设成果
目前，先进制造及数字化企业实验室中的先进制造实验分室在原有的基础上继续完善，开发实验网络教学课件，増加新的实验内容，扩大效益。学生可在实验室里进行数控编程及加工，CAD/CAPP/CAM、FMS、机器人、CIMS、生产调度及仿真优化等反映先进制造技术的单元或系统的学习和实践训练。除为我校学生提供教学实践服务外，每年都有其他院校（北京农业大学、北京林业大学、北方交通大学等）来我系实验室做实验和实习。数字化企业实验分室已经实现从零件设计、工艺分析、工厂设计、企业管理到企业运作仿真的系统集成。学生可以在实验室学习数字化时代与企业生产经营有关的几乎所有软件系统，进行企业知识的全方位训练。
已经建成的人因工程实验室，是国内高校中建设比较完备的一个人因工程教学实验室，而且建设内容突出反映了国际上人因工程专业方向的发展趋势，融入了较多的新技术和新思路，如信息产品的可用性及用户研究、虚拟现实技术在复杂人机界面方面的应用、虚拟现实体验与展示等。实验室建设规划内容被许多国内兄弟院校的工业工程系索取和参考，为国内工业工程系人因工程方向的教学改革提供了先例。
物流工程实验室各个部分设备已基本建成。物流实验室的软件建设正在进行，软件建设主要以科研成果为基础进行开发，形成与实验设备配套的软件，如仓储管理系统、运输管理系统、供应链管理系统等。这些软件补充物流实验室的教学功能，通过该系统的应用不仅能够使学生了解先进的物流管理信息技术，而且通过模拟操作，能够培养学生的实际操作能力。同时把实验内容同企业的实际需要相结合，能够大大提高学生参与实验的积极性。
通过实验室建设，培养和锻炼了一批研究生和有关实验技术人员。实验技术人员结合实践教学基地建设，包括软硬件建设和教学实验建设，熟悉了工业工程新的学科方向，主动参与了所有实验教学内容的准备。研究生通过参与开发教学实验，特别是研制实验系统，不仅为学校节省了巨额的资金，而且也培养了独立从事科学研究的能力。同时，实验室的建设也推动了国际交流与合作，目前承担了六项大型国际合作项目，总经费约300多万元。
4.工业工程专业实验室的运行和管理
目前，年轻教师和实验技术人员共同参与管理专业实验室，以教学与研究互动的原则运行和发展实验室。在教学实验的设计阶段是教师、研究生和实验技术人员共同策划开发，一旦成熟就完全交给实验技术人员负责运行。
利用现有的专业实验室，以教学计划为依据，对学生进行实践动手能力、协同合作能力、分析和解决问题的能力、创新能力等全面素质的培养。针对不同的实验对象，我们精心设计实验内容，包括基础实验和提高实验，单元实验和系统实验，以及研究类专题实验和新技术含量的专题实验。采用多种实验教学方式，比如看录相、现场操作演示、学生动手实践、计算机仿真等。与此同时，也将新研究成果引入教学，不断更新和丰富教学实验内容，使实验教学始终能够紧跟学科的发展，具有一定的先进性和代表性。针对19门课程，我们已新开设实验40多个，年接纳学生人数1000多人次。