虛擬現(xiàn)實與仿真技術(shù)范文

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【關(guān)鍵詞】建筑仿真;虛擬現(xiàn)實技術(shù);三維圖形

隨著計算機技術(shù)和信息技術(shù)等高新技術(shù)的快速發(fā)展,仿真技術(shù)也得到迅速的推動,并在高技術(shù)的發(fā)展中越顯其重要作用,能夠應(yīng)用在各個領(lǐng)域。近三十年來視景仿真環(huán)境與技術(shù)發(fā)展歷程展望了視景仿真環(huán)境與技術(shù)進一步發(fā)展的趨勢。

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality,簡稱 VR)是指為用戶提供一種模擬現(xiàn)實的操作環(huán)境,利用計算機生成逼真的三維視覺、聽覺、觸覺的感觀世界,使人們對所研究的對象和環(huán)境獲得身臨其境的感受,從而提高人類認知的廣度和深度,拓寬人類認識客觀世界的“認識空間”和“方法空間”,最終達到更本質(zhì)地反映客觀世界的實質(zhì)。視景仿真是仿真動畫的高級階段,也是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的最重要的表現(xiàn)形式,它是使用戶產(chǎn)生身臨其境感覺的交互式仿真環(huán)境,實現(xiàn)了用戶與該環(huán)境直接進行自然交互。其中,作為表現(xiàn)三維視覺仿真中的建筑技術(shù)就顯得非常重要了。

一、建筑仿真有三個非常鮮明的特征

1、運動是實時的,計算機呈現(xiàn)給人們的圖形圖像所表現(xiàn)的場景運動是與人們在現(xiàn)實生活中所見的一樣,運動節(jié)奏光滑平穩(wěn);

2、建筑是三維的。能夠允許觀察者從不同的角度來瀏覽建筑特征,細節(jié)豐富、逼真,滿足人們的視覺感受,使人們產(chǎn)生身臨其境的感覺;

3、它是可交互的。允許通過鍵盤、鼠標(biāo)或其它計算機輸入設(shè)備、計算機程序?qū)ㄖg覽過程進行實時控制,對其中的物體進行規(guī)劃和操作。

二、建筑仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)的應(yīng)用范圍

建筑仿真與虛擬現(xiàn)實技術(shù)可以表現(xiàn)大型工程漫游,展示各種擬建設(shè)的工程項目,為國際和國內(nèi)工程設(shè)遨游計投標(biāo)建立多種層次、細節(jié)豐富的虛擬模型,真實再現(xiàn)工程竣工后的情況。用戶可選擇不同路徑進入

該項工程的任意部分;也可為已建設(shè)或正在建設(shè)的各種工程項目展示其周邊環(huán)境、內(nèi)部、固定設(shè)施的配套情況。又可以應(yīng)用于名勝古跡的仿真旅游,展現(xiàn)名勝古跡的景點,可以任意選擇路徑裝修各景點,樂趣無窮。

三、制作逼真的建筑模型的實現(xiàn)方法

三維計算機表現(xiàn)是采用計算機模擬現(xiàn)實中的三維空間物體。在計算機中構(gòu)造三維的幾何造型,并賦予表面材料、顏色、紋理等特性,然后,設(shè)計造型的運動、變形,燈光的種類、位置、強度及攝像機的位置,焦距,移動路徑等,最終生成圖象,并可以將制作的動畫輸出到其他硬件錄制設(shè)備,三維計算機動畫不僅可以模擬真實的三維空間,而且還可以產(chǎn)生現(xiàn)實世界不存在的特殊效果。建筑仿真可以使用3DMAX軟件制作。3DS MAX是美國著名軟件開發(fā)公司 AUTODESK 繼 AUTOCAD 后推出的又一力作。該系統(tǒng)軟件在三維造型、場景模擬、視覺效果、動畫制作等各方面具有強大的功能。

一、通過幾何體和二維圖形利用編輯命令完成模型的建立,創(chuàng)建出形象比例精確的建筑模型。3D Studio MAX還可制作出山、水、波紋、波浪、顆粒及非規(guī)則形體,如:人體、植物等。利用3D Studio MAX 中豐富的材質(zhì)和質(zhì)感,可以對整個實體或部分實體進行顏色、明暗、色裹、反射,凹凸和透明度等進行編輯,再通過設(shè)定物體、相機、光源和路徑來制作動畫。物體可進行變位、旋轉(zhuǎn)、縮放、伸壓等變形,光源可為環(huán)境光、泛光燈、聚光燈,并可設(shè)置任意多個相機的位置,方向和角度,方便進行靈活調(diào)整,在動畫實時預(yù)演功能中,及時觀察物體效果。另外,還可以利用3D Studio MAX 中淡入淡出,模糊,光暈,星光閃爍,霧雨,聲等,很多特殊效果,制造特技處理,可產(chǎn)生超乎現(xiàn)實生產(chǎn)的變幻莫測的神奇效果。

二、使用“紋理貼圖”圖片,用來替代詳細的模型。3DMAX軟件中豐富的材質(zhì)貼圖技術(shù)用紋理、不透明、法線凹凸貼圖、光照等技術(shù)而不是增加幾何造型復(fù)雜度來提高逼真度。用來創(chuàng)建低多邊形數(shù)的模型來簡化和減少實時應(yīng)用的程序要求。在對應(yīng)位置的多邊形表面上這樣處理可以減少模型的多邊形數(shù)目和復(fù)雜程度,提高圖像繪制輸出時的顯示速度。達到使用較少的多邊形創(chuàng)建更現(xiàn)實的細節(jié)的能力。只要視點不過于靠近實體,紋理貼圖并不會降低場景的逼真程度。比如制作天安門城樓,用相機對五個方向(上、、左、右、前、后) 共拍攝五張照片,通過“展平的UVW貼圖”命令處理成大圖像。計算機可以從這些圖像里產(chǎn)生任意方向的圖像,從而使用戶有身臨其境之感。

三、利用“全景導(dǎo)出器”進行360 度球形全景的渲染。這樣渲染出來的建筑模型,可以從任意的方向觀看建筑。其視點和視角是任意可變的,視點可推進,也可拉遠,可上升,也可降低,視角和轉(zhuǎn)動的速度完全由用戶自己控制,這跟用戶觀察實景的過程是完全一致的。給人以身臨其境的視覺滿足感。

【參考文獻】

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作者簡介:

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教學(xué)的應(yīng)用研究以UG軟件為平臺，開展UG產(chǎn)品分析模塊的實踐教學(xué)研究，分析與探索產(chǎn)品模型受力、受熱后的變形。以模具企業(yè)設(shè)計崗位的崗位知識、能力、情感要求為課程目標(biāo)，以模具產(chǎn)品為項目載體，以Moldflow模流分析軟件為工具，按工作過程來設(shè)計教學(xué)活動、組織教學(xué)。使學(xué)生掌握基本CAE分析方法的基本過程，為將來工作中實際應(yīng)用提供必要的理論基礎(chǔ)。通過模擬塑料的成型過程，可以找出產(chǎn)生這些缺陷的原因，再采取相應(yīng)的措施來避免。塑料在模具中的成型性能也因模具的澆注系統(tǒng)的設(shè)計、塑料的性能、成型的壓力和溫度不同而不同。通過使用CAE軟件分析，有助于讓學(xué)生懂得如何優(yōu)化其模具設(shè)計，使生產(chǎn)出來的塑件避免出現(xiàn)各種質(zhì)量缺陷，優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計及選取合適的注塑工藝等。通過模流分析軟件的模擬，可以很容易看到是否出現(xiàn)困氣問題，然后根據(jù)以上改善方法，擬定初步改善方案，用模流分析進行模擬驗證，得出模流分析結(jié)果，對其進行分析比較，這樣就能充分利用模流分析的虛擬模擬仿真，大大節(jié)省了試模成本，這就是模流分析之所以能夠得到越來越多人認可的原因。

2虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)進行虛擬制造實踐教學(xué)的應(yīng)用研究

利用虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)，了解UGCAM的加工類型和特點；掌握UG軟件在銑削加工方面應(yīng)用知識；熟練掌握UG自動編程的常用命令和基本操作；掌握零件自動編程的一般步驟，并能根據(jù)零件特點選擇合適的加工方法。在CAM自動編程和數(shù)控加工中，運用UG軟件的仿真功能對后處理程序進行模擬，用UG數(shù)控仿真軟件對加工過程進行仿真，檢查優(yōu)化其加工工藝的合理性，有效地提高機床的加工效率和模具加工質(zhì)量。

3虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)進行虛擬裝配實踐教學(xué)的應(yīng)用研究

在虛擬仿真實訓(xùn)室開展模具虛擬拆裝和裝配的實踐教學(xué)研究，包括進行產(chǎn)品裝配建模、裝配路徑與順序的設(shè)計、零件裝配過程運動分析等內(nèi)容。通過虛擬實訓(xùn)室，開展模具結(jié)構(gòu)的拆裝實驗，模具成型過程的運動仿真，模具知識的索引等實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)研究。對UG軟件進行二次開發(fā)，開發(fā)出模具結(jié)構(gòu)認知與虛擬拆裝軟件系統(tǒng)，完成典型模具的虛擬裝配等實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)。

4虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)在實踐教學(xué)中擬解決的關(guān)鍵問題

4.1虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)在高職實踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，有效地避免了高校實驗實訓(xùn)設(shè)備不足的影響因素。學(xué)生通過虛擬實驗項目的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，減少其真機操作時出現(xiàn)許多失誤問題。4.2虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)在高職實踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，教師利用虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)教學(xué)時，與實訓(xùn)室技師經(jīng)常切磋技藝、探討操作問題，提高了教師的實踐教學(xué)水平。4.3虛擬現(xiàn)實仿真技術(shù)在高職實踐教學(xué)中的應(yīng)用與研究，改變了學(xué)生被動學(xué)習(xí)的方式，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、綜合實踐能力和高職實踐課堂教學(xué)效果。

5結(jié)束語

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【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；“醫(yī)學(xué)生-孤寡老人-孩童”模式；“春夏秋冬”健康養(yǎng)生體驗中心

Virtual Simulation Technology is applied to the Process of Traditional Chinese Medicine Culture Transmission

YUAN Ye-min

（Liaoning university of traditional Chinese medicine information engineering school 2014 grade，Shenyang Liaoning 110032，China）

【Abstract】This paper introduces the limitations of modern Chinese medicine culture in communication， and expounds the advantages of virtual simulation technology in the transmission of Chinese medicine culture. Based on virtual simulation technology， the establishment of communication mode of three generations and healthy health experience center are to promote the spread of Chinese medicine culture.

【Key words】Virtual simulation technology；“Medical students-Widowers-Children” model；“Spring and summer autumn and winter” healthy health experience center

1 中t藥文化在傳播中的局限性

中醫(yī)藥文化傳播是通過各種直接或間接的載體和路徑向人們宣傳中醫(yī)藥文化，讓更多的人認識和了解中醫(yī)藥，從而達到認知中醫(yī)、運用中醫(yī)和傳承中醫(yī)的水平[1]。在計算機技術(shù)飛速發(fā)展的21世紀(jì)，中醫(yī)藥文化的傳播不僅面臨著機遇，也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。目前，中醫(yī)藥文化在傳播質(zhì)量、傳播范圍和被接受程度上，都還存在著局限性。

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，一種新興的教學(xué)手段――虛擬仿真技術(shù)逐漸成熟。為了促進更新中醫(yī)學(xué)文化傳播的內(nèi)容，提高其傳播質(zhì)量，擴大其傳播范圍，增強群體的接受程度，把虛擬仿真技術(shù)運用到中醫(yī)藥文化傳播中已成為一種趨勢。

2 虛擬仿真技術(shù)在中醫(yī)藥文化傳播中的優(yōu)勢

虛擬仿真技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是一門快速崛起的計算機技術(shù)，它通過多媒體技術(shù)與仿真技術(shù)相結(jié)合生成逼真的視、聽、觸等信息，使參與者以自然的方式與虛擬環(huán)境進行交互作用，能夠身臨其境地參與到虛擬環(huán)境事件的發(fā)展變化過程，從而獲得最大的控制和操作整個事件的自由度[2]。而所謂“仿真”，就是構(gòu)造出一個“模型”（包括實際模型和虛擬模型）來模仿實際系統(tǒng)內(nèi)所發(fā)生的運動過程，這種建立在模型系統(tǒng)上的試驗技術(shù)稱為仿真技術(shù)或模擬技術(shù)[2]。虛擬現(xiàn)實以仿真技術(shù)為基礎(chǔ)，仿真引擎是虛擬現(xiàn)實的核心，在中醫(yī)藥文化傳播過程中的應(yīng)用，二者是相輔相成的關(guān)系。與傳統(tǒng)的傳播方式相比較，虛擬仿真技術(shù)具有四大優(yōu)勢。

2.1 沉浸傳播，提高傳播質(zhì)量

虛擬仿真技術(shù)通過計算機建立三維虛擬環(huán)境，使體驗者產(chǎn)生身臨其境之感，體驗者從視覺、聽覺、觸覺方面感受到的事物和自然感覺一樣真切。在該環(huán)境下認識、了解和感受中醫(yī)藥文化，這種“沉浸性”的感覺使人們更為真實地接觸到中醫(yī)藥文化，便于人們更好地理解、學(xué)習(xí)中醫(yī)藥文化，這就大大提高了中醫(yī)藥文化的傳播質(zhì)量。

2.2 交互傳播，擴大傳播范圍

體驗者在三維的虛擬環(huán)境中，可以操作其物體，及時、實時地得到反饋的信息，這稱之為交互。在這種三維交互中，體驗者是交互作用的主體，與虛擬事物客體間可以進行信息的交換。這種交互傳播可以建立在遠程控制技術(shù)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)異地實時交互的效果，從而擴大中醫(yī)藥文化的傳播范圍。

2.3 自主設(shè)計傳播，增強接受程度

基于虛擬仿真技術(shù)建立的三維虛擬環(huán)境，具有自主設(shè)計功能。體驗者根據(jù)自身需求，可以對虛擬環(huán)境中的系統(tǒng)功能模塊進行自行設(shè)定，設(shè)計出適合自己的虛擬現(xiàn)實環(huán)境。這項功能可以滿足不同人群的學(xué)習(xí)需要，增強其對中醫(yī)藥文化的接受程度。

2.4 綠色傳播，節(jié)約醫(yī)療資源

虛擬仿真技術(shù)不僅提供了更多的虛擬現(xiàn)實體驗，而且也大大減少醫(yī)療模型的使用，降低學(xué)習(xí)體驗成本，規(guī)避現(xiàn)實操作中的危險與不安全隱患，降低環(huán)境污染，實現(xiàn)綠色教學(xué)，節(jié)約醫(yī)療資源。

3 傳播內(nèi)容與方法

以各科常見病、多發(fā)病為素材。運用虛擬仿真技術(shù)詮釋常見病、多發(fā)病的主要病因、發(fā)病特點、主要癥狀、治療方法和預(yù)防措施。建立視覺、聽覺、觸覺以及形體、手勢一體的多維化綜合信息集成處理環(huán)境，使體驗者獲得身臨其境之體驗。利用虛擬仿真技術(shù)所提供的感知功能，讓體驗者感受體驗中心隨著季節(jié)、氣候等的變化，而產(chǎn)生的相應(yīng)變化，學(xué)習(xí)四時養(yǎng)生知識，達到健康養(yǎng)生的目的。

3.1 “醫(yī)學(xué)生-孤寡老人-孩童”模式

孩童是祖國的未來，家庭、社會、國家對他們的教育早在其牙牙學(xué)語時就已經(jīng)開始了。養(yǎng)老院，這里是一個被孤立的角落。高等中醫(yī)院校的學(xué)生埋頭于堆積如山的理論知識課本，而在學(xué)校的教學(xué)模式下不能熟練地掌握臨床實踐技巧。將幼兒園、養(yǎng)老院、高等中醫(yī)院校開辦在一起，并在養(yǎng)老院建設(shè)中醫(yī)藥虛擬仿真體驗室，創(chuàng)建虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，典型虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)模型圖如圖2-1，組成“醫(yī)學(xué)生-孤寡老人-兒童”三代溝通中心，在這里會有奇妙的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。筆者認為這對于中國目前的學(xué)齡教育、孤獨老人、中醫(yī)學(xué)生實踐能力等問題都會有深遠的影響。

圖1 虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)模型

醫(yī)學(xué)生為孩童、老人科普中醫(yī)藥文化的知識，講解一些常見病、多發(fā)病的主要病因、發(fā)病特點、主要癥狀、治療方法、預(yù)防措施和突發(fā)疾病的應(yīng)急措施，以及健康養(yǎng)生的常用方法。三個不同年g階段的主體在同一個虛擬現(xiàn)實環(huán)境下相互交流學(xué)習(xí)，從而收獲快樂、獲得知識、感受中醫(yī)藥文化的魅力。虛擬仿真體驗室全年對中醫(yī)學(xué)生免費開放，但是當(dāng)他們體驗完之后，必須陪伴老人一段時間。這段時間里，孩童也自愿來到這里，汲取中醫(yī)藥文化的精華。建立“醫(yī)學(xué)生-孤寡老人-孩童”三代溝通模式，實時傳播中醫(yī)藥文化。

3.2 “春夏秋冬”健康養(yǎng)生體驗中心

在社區(qū)建設(shè)“春夏秋冬”健康養(yǎng)生體驗中心，一年四季供社區(qū)住戶免費體驗。中醫(yī)養(yǎng)生學(xué)是中醫(yī)藥文化的重要組成部分之一，是祖國醫(yī)藥學(xué)偉大寶庫中的一支奇葩，符合中醫(yī)“治未病”的理論核心。在目前看病難、看病貴的現(xiàn)象之下，中醫(yī)的“治未病”的理念，一定程度可以解決看病難、看病貴的問題，進而緩解社會矛盾，有利于構(gòu)建和諧社會。世界萬物想要發(fā)展，重在順應(yīng)自然。四時養(yǎng)生，是根據(jù)一年中四季的時間、氣候、物候、陰陽等變化規(guī)律，來調(diào)攝人體生命活動，達到人與自然和諧統(tǒng)一，從而增進健康、延年益壽目的的一種養(yǎng)生方法。具體包括：春三月養(yǎng)生、夏三月養(yǎng)生、秋三月養(yǎng)生、冬三月養(yǎng)生，“春夏秋冬”健康養(yǎng)生體驗中心即包括這四個部分。

利用虛擬仿真技術(shù)所提供的感知功能，讓體驗者感受體驗室里隨著季節(jié)、氣候等的變化，而產(chǎn)生的相應(yīng)變化。由于傳感器技術(shù)的限制，目前虛擬仿真技術(shù)所能提供的感知功能僅限于視覺、聽覺、力覺、觸覺等[3]。構(gòu)建虛擬仿真系統(tǒng)，虛擬仿真系統(tǒng)主要由五個模塊構(gòu)成，如圖2。該系統(tǒng)包括四大板塊的內(nèi)容：起居，飲食、情志、運動和服飾，春夏秋冬四時的板塊形似略有不同，以春季養(yǎng)生要略為例，如圖3。使人們能在虛擬環(huán)境中觀察、聆聽、觸摸、漫游、聞賞不同節(jié)氣的變化以及養(yǎng)生要略，并與虛擬環(huán)境中的事物進行交互，學(xué)習(xí)抽象和復(fù)雜的人類感知特性，達到傳播中醫(yī)藥文化的良好效果。

圖2 虛擬仿真系統(tǒng)的構(gòu)成

圖3 春季養(yǎng)生要略

3 價值效用

長期以來，中醫(yī)藥文化承擔(dān)著為人類健康保駕護航的任務(wù)，這也是我國醫(yī)藥衛(wèi)生事業(yè)的重要特征和顯著的優(yōu)勢。把虛擬仿真技術(shù)技術(shù)運用到中醫(yī)藥文化的傳播過程中，可以加強中醫(yī)藥文化發(fā)展的優(yōu)勢，開創(chuàng)中醫(yī)藥文化事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的新局面，讓千百年來的中醫(yī)藥專家的思想得到傳承。通過各方面的力量，提升我國中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展水平，加強醫(yī)療健康領(lǐng)域的國際合作，充分調(diào)動資源、整合力量、提高效率[4]。

3.1 加強中醫(yī)藥文化發(fā)展的優(yōu)勢

虛擬仿真技術(shù)與中醫(yī)所獨有的“預(yù)測未來疾病的發(fā)生、性質(zhì)、趨勢”相結(jié)合，使人們更為直觀地了解中醫(yī)藥文化中“治未病”的思想。虛擬仿真體驗室給人們展現(xiàn)的是虛擬的環(huán)境，其實進一步而言，就是沒發(fā)生會發(fā)生疑惑可能發(fā)生，即未來的情況，因此虛擬仿真技術(shù)在加強中醫(yī)藥文化發(fā)展的優(yōu)勢方面有很大的促進作用。

3.2 開創(chuàng)中醫(yī)藥文化事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的新局面

目前，社會上存在一些特色的技術(shù)方法創(chuàng)新跟中醫(yī)藥發(fā)展不協(xié)調(diào)等現(xiàn)象，使得中醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)破壞嚴(yán)重，中醫(yī)藥文化傳播面臨條件差、人才匱乏的問題。把虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于中醫(yī)藥文化傳播中，開創(chuàng)中醫(yī)藥文化事業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的新局面。

3.3 傳承中醫(yī)藥文化的核心思想，弘揚中醫(yī)藥文化

中醫(yī)藥文化在數(shù)千年風(fēng)雨歷程中積累了養(yǎng)生保健的豐富經(jīng)驗，這是中醫(yī)藥文化事業(yè)得以繼承和發(fā)展的重要因素之一。中醫(yī)藥文化強調(diào)順應(yīng)自然，維護人類與自然的和諧；注重形神兼養(yǎng)，維持心身的和諧；倡導(dǎo)保養(yǎng)精氣，以提高機體防御和抵抗疾病的能力。這些養(yǎng)生保健的思想原則，對21世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展趨勢而言，具有前衛(wèi)作用，值得傳承。在虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上弘揚中醫(yī)藥文化，使之得以薪火相傳、生生不息。

4 結(jié)束語

具有悠久歷史傳統(tǒng)的中醫(yī)學(xué)文化，在新世紀(jì)的潮流中該走向何處？目前，需要充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，體現(xiàn)中醫(yī)藥文化的優(yōu)勢。虛擬仿真體驗室是中醫(yī)藥文化與計算機技術(shù)深度結(jié)合的現(xiàn)代產(chǎn)物，是推進中醫(yī)藥文化傳播建設(shè)的重要內(nèi)容。在如今西方文化盛行的時代，應(yīng)該利用中醫(yī)藥文化自身的特色和優(yōu)勢，與多學(xué)科相結(jié)合，充分利用現(xiàn)代科學(xué)理論和計算機技術(shù)，為中醫(yī)藥文化傳播所用，對未來中醫(yī)藥文化發(fā)展必將帶來新的氣象。21世紀(jì)，一門既能保留中醫(yī)學(xué)傳統(tǒng)精華，又能融會現(xiàn)代先進科學(xué)成果，具有新世紀(jì)時代特色的中醫(yī)學(xué)，將展現(xiàn)于世界醫(yī)學(xué)之林[5]。

【參考文獻】

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篇4

【關(guān)鍵詞】三維仿真；城市的規(guī)劃；應(yīng)用

1 前言

三維仿真技術(shù)就是把計算機的圖案組建成三維數(shù)字的模式后于計算機里面去制造仿真的虛擬環(huán)境。使得人們產(chǎn)生一種逼真的意向，傳統(tǒng)的三維仿真技術(shù)主要是在二維地形的平面的基礎(chǔ)上，開展場地的平面建設(shè)，而建設(shè)產(chǎn)生的三維效果，常常是采用計算機的仿真技術(shù)…透視圖來描述。雖然城市建設(shè)方案的相關(guān)軟件已經(jīng)走向成熟，也能進行三維透視。可是其很難和現(xiàn)實生活中周邊的建筑物結(jié)合起來，并在規(guī)劃建設(shè)中系統(tǒng)的認識到現(xiàn)實生活中周邊環(huán)境和城市產(chǎn)生的整體作用；運用三維技術(shù)，就可以在城市的真實的數(shù)字模式的三維虛擬環(huán)境中開展城市化建設(shè)，從而真正達到了技術(shù)上的創(chuàng)新，為建設(shè)者提供逼真的虛擬環(huán)境，主觀意愿的挑選最好的設(shè)計方案、實現(xiàn)規(guī)劃設(shè)計方案與周邊環(huán)境和諧匹配；而且可以快速進行多方面選擇，只需隨時改變設(shè)計參數(shù)，可在真實三維景觀環(huán)境中，展現(xiàn)出想象的設(shè)計實體空間效果。其中包括設(shè)計模型的結(jié)構(gòu)形狀、紋理效果、光照效果、相關(guān)位置、整體環(huán)境效果等。

2 仿真技術(shù)在城市規(guī)劃中的應(yīng)用背景

城市規(guī)劃的連續(xù)性和超越性使得三維技術(shù)在這之中得到廣泛的發(fā)展，總體建設(shè)規(guī)劃和仔細規(guī)劃以及建設(shè)單體規(guī)劃，都必須運用其本身在現(xiàn)實中和將來的設(shè)計來創(chuàng)建居民的生活的環(huán)境，這樣，城市的規(guī)劃就更加具有理論性和客觀性。城市建設(shè)設(shè)計的決策人員和設(shè)計人員以及群眾的合作性是進行城市化設(shè)計的關(guān)鍵。仿真技術(shù)是和群眾建成合作關(guān)系的媒介，政府相關(guān)單位、工程開發(fā)單位、仿真技術(shù)人員和群眾能夠在任何角度切實相互的了解其作用的所在，這樣就更有利于技術(shù)人員掌握和認識到設(shè)計師的設(shè)計意圖， 使規(guī)劃者的宏觀戰(zhàn)略決策與公眾參與得以有效結(jié)合。

3 三維仿真技術(shù)于城市規(guī)劃建設(shè)中的應(yīng)用意義

仿真技術(shù)作用于城市建設(shè)是一種新的應(yīng)用于城市規(guī)劃的一項新技術(shù)和方案，它的應(yīng)用使得人們能在虛擬的三維狀態(tài)下，使用交換和動態(tài)的方案對城市進行規(guī)劃建設(shè)和管理。仿真技術(shù)應(yīng)用于城市的規(guī)劃建設(shè)中，強化了城市建設(shè)理念、城市設(shè)計方案、城市建設(shè)的開展和管理體系也隨之得到鞏固。城市三維仿真在城市規(guī)劃應(yīng)用中的意義主要體

現(xiàn)在以下幾方面：

3.1 改善城市設(shè)計的質(zhì)量

很多傳統(tǒng)的表現(xiàn)模式級易在距離、高矮、照明、材料幾個方面受到人為的改造，從而誘導(dǎo)評估者，作出一些主觀的決定，影響城市建設(shè)的進程。假如城市設(shè)計相關(guān)單位設(shè)計一種客觀的虛擬現(xiàn)實體系平臺，開發(fā)單位和建設(shè)部門把他們的計劃按照同樣的細節(jié)尺度和視覺效果直接進入，方案的估計就會更加精準(zhǔn)和公平。

3.2 優(yōu)化群眾服務(wù)質(zhì)量

城市的仿真技術(shù)能夠把城市信息化從而更直觀的展現(xiàn)城市的風(fēng)采，世界群眾能夠采用城市的仿真技術(shù)建立以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的三維信息地理平臺，通過網(wǎng)絡(luò)了解城市的現(xiàn)實狀況，收集數(shù)據(jù)和資料。這種方案可以擴寬數(shù)據(jù)地理服務(wù)體系而為公眾提供更好的信息地理服務(wù)平臺。在這樣的平臺上，可以為后續(xù)的商業(yè)發(fā)展和和電子商務(wù)的發(fā)展提供舞臺，同時還給現(xiàn)代的城市設(shè)計、宣傳相關(guān)城市改造和經(jīng)濟進步狀況、提高城市的知名度和國際地位。最終變成吸引游客和投資者的良好介質(zhì)。

3.3 展示現(xiàn)狀及規(guī)劃情況

通過利用計算機仿真和虛擬現(xiàn)實技術(shù)形成的標(biāo)準(zhǔn)三維城市信息平臺 ，將現(xiàn)狀與規(guī)劃成果運用到城市建設(shè)中去，給予相對逼真的虛擬環(huán)境，從而更好的為市民反應(yīng)城市的狀況和規(guī)劃計劃，還有就是利用空間數(shù)據(jù)技術(shù)更直觀的描述結(jié)果，把傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)匯入到空間可視技術(shù)中，從而對每個方面進行系統(tǒng)的了解。

3.4 使得城市問題的探究角度更加豐富

運用三維的仿真技術(shù)來研究不同的城市問題時，其每種特定的功能可以讓我們獲取更加豐富的信息，使得探究更具體、更具有樂觀科學(xué)性。此外，因為三維技術(shù)對項目規(guī)劃較為逼真，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r地對規(guī)劃項目進行真實的再現(xiàn)，很多不易察覺的設(shè)計問題能夠輕易地被發(fā)現(xiàn)，大大減少了由于事先規(guī)劃不周全而造成的損失與遺憾。

4 三維仿真技術(shù)的應(yīng)用

4.1 三維仿真虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不足之處

（1）對于除城市設(shè)計以外的規(guī)劃來說，地域及范圍太廣，三維數(shù)據(jù)模型需求量非常大，三維建模與數(shù)據(jù)處理采用傳統(tǒng)的建模方法很難完成，且表現(xiàn)深度也不好控制。

（2）從三維仿真技術(shù)上看，對于環(huán)境、紋理的表現(xiàn)，支持更多的特效、支持更大的紋理仍然是當(dāng)前仿真技術(shù)的重點，這對范圍不大而注重環(huán)境表現(xiàn)的城市設(shè)計來說是非常有用的，而對重在研究城市問題的更大范圍的環(huán)境來說，并沒有特別的發(fā)展，仿真應(yīng)用難度較高。

（3）三維仿真對軟硬件的要求極高，即使是面對范圍在較高水平以內(nèi)的城市設(shè)計來說，工作周期也很長，投資也較大，因此，當(dāng)前仿真應(yīng)用仍不廣泛。

4.2 三維仿真技術(shù)的應(yīng)用成效

4.2.1 虛擬現(xiàn)實與真實現(xiàn)實的集成

城市景觀的真實現(xiàn)實，即重建的城市真實三維數(shù)字模型；城市景 觀的虛擬現(xiàn)實，即城市規(guī)劃方案的設(shè)計模型，將兩個模型無縫的疊加在一起，就實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實與真實

現(xiàn)實的集成實際上，如果一個軟件平臺，既具有真實城市三維數(shù)字景觀的顯示功能，又具有靈活實用的虛擬景觀規(guī)劃設(shè)計功能，在此平臺上完成了參數(shù)化虛擬規(guī)劃設(shè)計后，就自動實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實與真實現(xiàn)實的集成。

4.2.2 建筑設(shè)計方案的輔助審批管理

通過建立建筑物及周邊環(huán)境的三維仿真模型，規(guī)劃管理人員可以在三維可視化環(huán)境下觀察和研究建筑物與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)狀況，還可以通過模擬建筑物的日照陰影走向和計算陰影面積來研究建筑物的高度對周邊建筑物的日照的影響等。對于規(guī)劃新區(qū)的建筑設(shè)計方案，由于沒有實際的周邊環(huán)境，可以用規(guī)劃的周邊環(huán)境來進行仿真模擬，還可以通過三維空間環(huán)境下的實時建筑物模型置換、建筑物紋理置換、建筑物高度調(diào)整等功能，來進行多方案的比較。此外，還可以進行特定視點的景觀圖生成、空間坐標(biāo)查詢、距離量算、屬性數(shù)據(jù)管理、實時的規(guī)劃指標(biāo)統(tǒng)計等。實現(xiàn)對建筑方案的全面的審查 。

4.2.3 城市總體規(guī)劃

總體規(guī)劃階段包括三個部分：城市戰(zhàn)略研究規(guī)劃、城市總體規(guī)劃和城市分區(qū)規(guī)劃。 這個階段，主要從城市宏觀發(fā)展的角度出發(fā)。確定城市方向，對發(fā)展中的各項城市資源做到合理的利用開發(fā)，確保城市健康穩(wěn)定的發(fā)展，從而保證城市規(guī)劃建設(shè)的順利進行。

5 結(jié)束語

隨著我國信息技術(shù)的迅速發(fā)展，使城市規(guī)劃設(shè)計向信息化方向迅速推進。特別是隨著三維可視化地理信息系統(tǒng)真實現(xiàn)實與虛擬現(xiàn)實的集成 、視景仿真和海量數(shù)據(jù)漫游等關(guān)鍵技術(shù)，逐漸成熟和走向?qū)嵱茫瑸樵谡鎸嵢S環(huán)境中實現(xiàn)虛擬城市規(guī)劃設(shè)計，提供了良好的技術(shù)條件和拓展空間。但虛擬環(huán)境作為一種仿真，最多只能逼真，無論其如何變化，設(shè)計師還仍將是掌握主動、創(chuàng)造美好城市的主體。

參考文獻：

[1]國家測繪局.國家測繪局、江西省測繪局、新余市政府簽署數(shù)字新余地理空間框架共建共享[EB＼OL].

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關(guān)鍵詞：3D數(shù)字仿真技術(shù)；城市服務(wù)；應(yīng)用

1 概述

3D數(shù)字仿真技術(shù)主要是通過計算機技術(shù)，為用戶創(chuàng)造一個逼真的虛擬環(huán)境，既可以是對現(xiàn)實環(huán)境的虛擬，也可以是對一些想象的物體的虛擬。目前在城市建設(shè)以及工業(yè)產(chǎn)品等領(lǐng)域中的發(fā)展比較廣泛。本文主要通過分析3D數(shù)字仿真技術(shù)的發(fā)展情況，探討其在當(dāng)前的城市服務(wù)中的應(yīng)用情況。

2 3D數(shù)字仿真技術(shù)概述

2.1 3D數(shù)字仿真技術(shù)概念及特點

3D（三維）數(shù)字仿真，一般也稱虛擬仿真，主要是通過計算機技術(shù)生成一個無限逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境，該環(huán)境中存在視、聽、觸、味等多種感知，用戶則通過各種傳感器設(shè)備接收自身自然反應(yīng)的行為、活動，從而實現(xiàn)與虛擬世界中的個體產(chǎn)生聯(lián)系的一種技術(shù)。

3D數(shù)字仿真技術(shù)一般具備三個特點：（1）沉浸感。由于3D數(shù)字仿真技術(shù)創(chuàng)造出了一個虛擬的現(xiàn)實世界，單從視覺效果上來看，用戶很容易產(chǎn)生一種置身于這種虛擬環(huán)境的感受。（2）多感知性。雖然目前的3D數(shù)字仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的感知只有視覺、聽覺發(fā)展的比較成熟。但是理想狀態(tài)下，3D數(shù)字仿真技術(shù)還應(yīng)該具備味覺、嗅覺以及觸覺等在現(xiàn)實生活中存在的多種人類感知行為，為人類營造一個真正逼近現(xiàn)實的虛擬環(huán)境。（3）交互性。所謂交互性是指用戶可與虛擬環(huán)境中的實體進行交流、操作等行為，而且通過這些行為可以得到實時的反饋。

2.2 3D數(shù)字仿真技術(shù)發(fā)展

進入21世紀(jì)以來，隨著計算機技術(shù)的大量普及，3D數(shù)字仿真技術(shù)也隨之進入了快速的發(fā)展時期。而美國作為該技術(shù)的發(fā)源地，目前在該技術(shù)領(lǐng)域依然處于世界領(lǐng)先地位，于2007年率先提出六方沉浸體驗虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)，并期望達到1億像素的顯示效果。然而目前最大的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中能夠提供的像素僅為4300萬，且只有五方沉浸體驗效果。因此，這項技術(shù)被美國業(yè)界認為是下一世紀(jì)重要競爭技術(shù)，一些大型的公司，像波音、福特等公司均有對應(yīng)的大型研發(fā)中心。我國雖然起步較晚，但是許多高校、企業(yè)也都在積極研制3D數(shù)字仿真技術(shù)，目前也都取得了十分顯著的進步。

3 3D數(shù)字仿真技術(shù)提供的城市服務(wù)探究

3.1 城市建設(shè)領(lǐng)域

隨著房地產(chǎn)行業(yè)的競爭越來越激烈，房地產(chǎn)廠商主要宣傳的要點包括：地理位置、社區(qū)規(guī)劃、戶型設(shè)計等。然而目前對于戶型的空間設(shè)計等方面發(fā)展已經(jīng)很難再有革命性的突破，一些廠商的宣傳手段還僅限于條幅、實物模型等。但是隨著社會的發(fā)展，人們希望能夠更加直觀、快捷、方便地看到整個樓盤的詳細信息。傳統(tǒng)的手段是無法滿足這些需求的，而3D數(shù)字仿真技術(shù)，這一專注于營造仿真環(huán)境的技術(shù)就得到了廣泛的應(yīng)用。房地產(chǎn)廠商通過制作一些建筑動畫，直觀地展現(xiàn)小區(qū)虛擬場景、樓盤樣式、以及三維虛擬樣板房等。通過使用這些3D動畫作為宣傳手段，能夠讓居民非常直觀的體驗、感受到住房的樣子，因此取得了非常好的宣傳效果。

3.2 工業(yè)領(lǐng)域

現(xiàn)如今，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活也因為各種工業(yè)產(chǎn)品的快速發(fā)展而變得非常方便。像汽車、醫(yī)療器械等一些與人們生活息息相關(guān)的工業(yè)產(chǎn)品，一般在最終上市之前都會進行嚴(yán)格的檢驗。之前由于技術(shù)水平有限，只有等到產(chǎn)品研發(fā)出來之后才能進行相關(guān)的檢驗，一旦產(chǎn)品出現(xiàn)問題勢必造成大量資源的浪費。

隨著3D數(shù)字仿真技術(shù)的產(chǎn)生，技術(shù)人員可將設(shè)計出來的產(chǎn)品進行虛擬實驗，既可以將設(shè)計出來的產(chǎn)品整體、空間構(gòu)造都非常詳細地展現(xiàn)出來，而且還可以通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，在虛擬的環(huán)境中對，對這些產(chǎn)品進行安全、事故模擬實驗。像汽車行業(yè)，一般會利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進行車輛撞擊事故模擬；在煤礦產(chǎn)業(yè)，一般利用3D數(shù)字仿真技術(shù)進行安全生產(chǎn)實驗，確定最終的安全挖掘方案等。

3.3 事故模擬

傳統(tǒng)的事故分析都是通過事故現(xiàn)場照片或者是現(xiàn)場遺留下來痕跡等來進行相P的判斷，但是這種缺乏動態(tài)模擬過程的分析方式缺乏直觀性。而事故一旦發(fā)生，通常會伴隨著賠償、處罰等后續(xù)事件，如果能夠完全還原當(dāng)時的情景，有助于相關(guān)負責(zé)人十分方便、快捷、準(zhǔn)確的處理相關(guān)事故。目前已經(jīng)開展的研究內(nèi)容包括：橋梁坍塌事故分析、交通事故分析、煤礦事故分析等。其中交通事故分析發(fā)展相對的較為成熟，而且現(xiàn)在已經(jīng)有很多交通管理部門引進這些技術(shù)，對交通事故進行模擬還原，從而對發(fā)生當(dāng)事人進行相關(guān)責(zé)任判斷。

3.4 施工演示

目前國家各項基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正在如火如荼的進行中，面對這些大型的工程項目，以前只能通過工程圖紙或簡單的模型等形式進行展示。對于缺乏足夠的空間想象能力或者項目新手來說，很難去想象到整個工程中每個實物的具體樣式，而3D數(shù)字仿真技術(shù)大到整體效果，小到部件的構(gòu)造等，可以非常逼真的展示工程項目實景。不僅方便進行施工演示，而且在進行工程匯報時，也可以非常具體的展示當(dāng)前的具體施工狀況，以及與完整項目之間的差距等。

4 結(jié)束語

3D數(shù)字仿真技術(shù)，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，正處在高速發(fā)展的階段，而且正在以其獨特的方式改善人們的生活、學(xué)習(xí)和工作方式。除上述提到的一些應(yīng)用領(lǐng)域之外，3D數(shù)字仿真技術(shù)還有許多其它的應(yīng)用領(lǐng)域，而且隨著5D時代的到來，還會產(chǎn)生更多的現(xiàn)在還無法想象的應(yīng)用領(lǐng)域。但同時還應(yīng)該意識到，由于一些技術(shù)難點，比如說在虛擬空間中實現(xiàn)嗅覺、味覺等技術(shù)，目前還沒有攻克，3D數(shù)字仿真技術(shù)未來的發(fā)展道路還有很長。

參考文獻

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篇6

論文摘要：高等職業(yè)教育實踐教學(xué)對于促進學(xué)生知識理解和掌握、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力方面發(fā)揮著非常重要的作用。但是由于我國高等職業(yè)教育教學(xué)條件相對不足，實踐教學(xué)不能最大限度的實現(xiàn)，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來仿真模擬現(xiàn)場可以使學(xué)生產(chǎn)生身臨其境進行實踐教學(xué)的效果。

實踐教學(xué)在高等職業(yè)教育教學(xué)活動中占有非常重要的位置，對于深化學(xué)生對知識的理解和掌握、培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力具有重要的作用。但是我國高等職業(yè)學(xué)校實踐教學(xué)特點及條件的限制，阻礙了學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。不能最大程度的激發(fā)學(xué)生的求知欲望，在一定程度上影響了學(xué)習(xí)的效果，而用虛擬現(xiàn)實技術(shù)來進行實踐教學(xué)卻可以解決這些難題。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵及特征

虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，VR)又稱臨境技術(shù)，是一種利用計算機系統(tǒng)來創(chuàng)建和體驗虛擬世界(Virtual World)的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是綜合應(yīng)用各種技術(shù)來制造逼真的人工模擬環(huán)境，并能有效地模擬人在 自然環(huán)境中的各種感知系統(tǒng)行為的高級的人機交互技術(shù)，使用戶身臨其境地感知虛擬環(huán)境中的物體，通過虛擬現(xiàn)實的三維設(shè)備與物體接觸，從而真正地實現(xiàn)人機交互。可以說人處在虛擬環(huán)境之中跟現(xiàn)實環(huán)境是沒有差別的。

VR技術(shù)是計算機技術(shù)、計算機圖形學(xué)、計算機視覺、視覺生理學(xué)、視覺心理學(xué)、仿真技術(shù)、微電子技術(shù)、多媒體技術(shù)、信息技術(shù)、立體顯示技術(shù)、傳感與測量技術(shù)、軟件工程、語音識別與合成技術(shù)、人機接口技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及人工智能技術(shù)等多種高新技術(shù)集成之結(jié)晶。其逼真性和實時交互性為系統(tǒng)仿真技術(shù)提供有力的支撐。它同時具有沉浸性(immersion)、交互性(interacdon)和構(gòu)想性(imagination)L2 J，VR技術(shù)的發(fā)展始終圍繞這三個特征而前進。沉浸性是指用戶對虛擬世界中的真實感，此種真實感將使用戶難以覺察、分辨出其自身正處于一個由計算機生成的虛擬環(huán)境中；交互性是指用戶對虛擬世界中的物體的可操作性；構(gòu)想性是指用戶沉浸在虛擬世界的多維信息空間中，依靠自身的感知和認知能力獲取新的知識，提高感性和理性認識，從而深化概念并萌發(fā)新意 J。因而可以說 ，虛擬現(xiàn)實可以啟發(fā)人的創(chuàng)造性思維。VR技術(shù)的實質(zhì)是一種采用計算機技術(shù)制作仿真的假想世界的技術(shù) J，采用計算機產(chǎn)生一個被仿真世界的動態(tài)、三維視覺環(huán)境，使操作者產(chǎn)生一種身臨其境的感覺。實現(xiàn)的方式主要是戴上特制的頭盔顯示器、數(shù)據(jù)手套以及身體部位跟蹤器，通過聽覺、觸覺和視覺在虛擬場景中進行體驗。

2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高等職業(yè)教育實踐教學(xué)中的應(yīng)用

2．1 高等職業(yè)學(xué)校實踐教學(xué)的現(xiàn)狀

我國正處于社會、經(jīng)濟的快速發(fā)展時期，時代需要大量應(yīng)用型人才、高技能人才。“加快培養(yǎng)高質(zhì)量技能型人才，是當(dāng)前我國職業(yè)教育面臨的緊迫任務(wù)；加強實踐教學(xué)的建設(shè)和改革，是提高技能型人才培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)”[5]。因此，高等職業(yè)教育要將學(xué)生職業(yè)技能的培養(yǎng)工作落到實處，實踐教學(xué)起著不可替代的作用，加強實踐性教學(xué)可提高教學(xué)效果和開發(fā)學(xué)生創(chuàng)造能力，進而達到鞏固理論知識、提高綜合素質(zhì)和實踐能力的目的。可見，加強實踐性教學(xué)，是當(dāng)前高等職業(yè)教育改革與發(fā)展的重中之重。幫助學(xué)生形成實踐操作技能和職業(yè)能力，滿足就業(yè)的需要是職業(yè)技術(shù)教育普遍的教學(xué)終端目標(biāo)。

高等職業(yè)教育實踐教學(xué)通常存在的問題：(1)專業(yè)實訓(xùn)設(shè)備體積較大而實訓(xùn)教學(xué)的場地有限，教師在講授設(shè)備操作、使用、注意事項時，只有在設(shè)備附近的少數(shù)學(xué)生能看清楚。(2)專業(yè)實訓(xùn)設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、單價較高，為實訓(xùn)教學(xué)增加設(shè)備的臺數(shù)勢必大幅度增加購置經(jīng)費，而且每次使用機器成本較大(包括原材料、電力、機器損耗和設(shè)備維修費用，而實驗產(chǎn)品是不能投放市場產(chǎn)生經(jīng)濟效益的)。(3)實驗設(shè)備更新速度相對滯后于技術(shù)更新的速度。如果按照現(xiàn)在的技術(shù)更新速度同步進行實驗設(shè)備的更新，投入將是非常巨大的，由此造成的浪費也是非常嚴(yán)重的。(4)由于實驗故障等原因?qū)е碌脑O(shè)備損耗較為嚴(yán)重。對實驗過程指導(dǎo)不力或?qū)嶒炦^程中的失誤，易導(dǎo)致設(shè)備非正常損耗。(5)對于沒有實踐經(jīng)歷的學(xué)生在真實實驗或生產(chǎn)車間進行操作存在一定的危險性。因而在現(xiàn)實教學(xué)中，一般采用教師演示或組織學(xué)生看錄像的方式，但學(xué)生很難獲得感性認識，實驗效果大打折扣。(6)教師只能對機械外表進行講授，而機器的運作原理及內(nèi)部運作無法了解，當(dāng)機器運轉(zhuǎn)時內(nèi)部結(jié)構(gòu)無法講授(機器運轉(zhuǎn)時不能拆開機殼)；(7)在財經(jīng)、管理等文科專業(yè)教學(xué)中存在單純依靠語言講授，實踐不足的現(xiàn)象；旅游等專業(yè)的學(xué)生實踐教學(xué)要專程到旅游景點進行，費用太高等問題。

2．2 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實踐教學(xué)中的應(yīng)用特點

2．2．1 教學(xué)手段先進 用現(xiàn)代化計算機仿真技術(shù)展示設(shè)備，學(xué)生能真實的對虛擬設(shè)備進行操作，且操作過程清晰易懂。同時，在立體投影屏幕上顯示相應(yīng)的圖像和交互操作的效果，坐在虛擬現(xiàn)實教室的其余近百名學(xué)生則可帶上立體眼鏡進行觀摩學(xué)習(xí)，課堂氣氛活躍，參與度高，有利于學(xué)生的正確理解和掌握。

2．2．2 降低辦學(xué)成本 用現(xiàn)代化計算機仿真技術(shù)，減少設(shè)備臺數(shù)，沒有原材料消耗，旅游等專業(yè)減少了異地實踐的費用，可大大降低辦學(xué)成本。

2．2．3 學(xué)習(xí)效果明顯提高 用現(xiàn)代化計算機仿真技術(shù)，將設(shè)備三維“虛擬”出來，并可產(chǎn)生互動，學(xué)生通過在計算機反復(fù)操作練習(xí)后，掌握基本操作技能的時間比以前大大減少，提高了教學(xué)質(zhì)量。

2．2．4 學(xué)習(xí)興趣增強 用現(xiàn)代化計算機仿真技術(shù)，學(xué)生可使用計算機進行仿真操作，使一些比較枯燥難于操作的實驗、實訓(xùn)變得有趣和便于掌握。

2．3 利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)加強高職學(xué)校理工科學(xué)生實踐能力的培養(yǎng)

對于高等職業(yè)教育理工科專業(yè)的實踐教學(xué)，通過了解實驗儀器的結(jié)構(gòu)、原理及使用，科學(xué)驗證或展開演繹課程的理論，從而加深學(xué)生對理論的認識。而對于專業(yè)方面的實踐課程，培養(yǎng)學(xué)生的動手能力是十分重要的。傳統(tǒng)實踐教學(xué)專業(yè)實訓(xùn)設(shè)備結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、單價較高，設(shè)備損耗較為嚴(yán)重，且存在設(shè)備非正常損耗現(xiàn)象，有的專業(yè)實踐操作還有一定的危險性，并且存在設(shè)備更新速度在很大程度上滯后于技術(shù)發(fā)展速度的現(xiàn)象。采用虛擬現(xiàn)實技術(shù)可減少資金投入并保持設(shè)備更新。通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)可保護昂貴的真實設(shè)備，減少誤操作的危險，縮短占用設(shè)備的時間。特別對于一些本來具有一定危險性的實驗實訓(xùn)教學(xué)活動，毫無危險性的虛擬現(xiàn)實 VR教學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用尤為重要。例如，虛擬的化學(xué)實驗，通過模擬現(xiàn)實世界真實場景，營造一個虛擬的三維實習(xí)實驗環(huán)境，這個環(huán)境的真實感尤為重要。對于化學(xué)專業(yè)的實踐教學(xué)來說，應(yīng)盡量精確逼真地表現(xiàn)化學(xué)實驗的操作內(nèi)容、過程和現(xiàn)象。學(xué)習(xí)者可以通過虛擬操作獲得直觀的親歷體驗，從而在獲得安全操作方面知識的同時，提高他們在不同的復(fù)雜環(huán)境下的推理判斷和瞬間決策能力。以這種方式獲得的經(jīng)驗也會成功的轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)者現(xiàn)實生活的實踐中。

篇7

【關(guān)鍵詞】虛擬現(xiàn)實 仿真實驗教學(xué) 應(yīng)用

實驗教學(xué)工作在理工科教學(xué)活動中扮演了重要的角色，有利于鞏固學(xué)生的理論知識學(xué)習(xí)成果、深化學(xué)生掌握及理解知識的能力，培養(yǎng)并強化學(xué)生分析及解決問題的能力。現(xiàn)階段，受實驗室條件的限制，在實際的理工科實驗教學(xué)活動中，學(xué)生們往往借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)在相關(guān)模型上開展實驗研究工作。目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中廣泛應(yīng)用，收到了顯著的成效，極大地推動了仿真實驗教學(xué)的進步。

1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的內(nèi)涵及主要語言

虛擬現(xiàn)實技術(shù)簡稱VR，其是一類可以體驗及創(chuàng)建虛擬世界的計算機仿真系統(tǒng)，借助計算機生成相應(yīng)的模擬環(huán)境并使用戶沉浸至該環(huán)境之中。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是仿真技術(shù)研究與發(fā)展的一個重要方向，其是計算機圖形學(xué)、仿真技術(shù)、多媒體技術(shù)、人機接口技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度融合，是一門復(fù)雜程度極高、應(yīng)用空間廣闊的新型技術(shù)。

就目前狀況而言，VBML語言是虛擬環(huán)境構(gòu)建工作所使用的主要語言，其能夠有效靈活地將二維圖形、三維圖形、視頻及音頻等效果調(diào)和于一起，從而創(chuàng)造出一個綜合性極強的虛擬場景，并為虛擬場景賦予較強的實時感及空間感。用戶可以在虛擬場景中隨意巡行，而且能夠?qū)鼍爸械南嚓P(guān)對象進行交互式的操作。

2 虛擬倒立擺三維場景的構(gòu)造

VRML是重要的虛擬現(xiàn)實建模語言，人們利用VBML語言能夠快捷、有效地建立虛擬三維場景。作為虛擬空間的文本性描述，VBML文件可以由任意一個記事本生成，而“.wrl”是VBML文件的擴展名。經(jīng)驗表明，在建模工作中運用VBML較為困難，需要經(jīng)歷大量的必要程序，不僅無法實現(xiàn)所見即所得，還要編寫大量的程序代碼，工作量極大。

MATLAB中自帶了一個三維物體構(gòu)造軟件包，軟件包的名稱為V-Realm Builder，該軟件包的功能十分強大，其能夠提供一個優(yōu)質(zhì)的集成開發(fā)環(huán)境，支持VBML的瀏覽器能夠看到該軟件包所生成的虛擬世界及三維物體。V-Realm Builder既能夠簡化三維物體的創(chuàng)造工作，同時還可以提供極為強大的三維物體編輯功能。使用者能夠直接對界面中的每一個域及節(jié)點進行開展編輯工作，而且相應(yīng)的場景立刻得到顯示與修改。使用者能夠輕松、便捷地進行節(jié)點修改、編輯與增加操作，絕大部分編輯功借助鼠標(biāo)即可完成。V-Realm Builder的VBML的構(gòu)造能力極其強大，基于此，可以在仿真實驗教學(xué)中構(gòu)建虛擬的三維倒立式擺模型。

3 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用

3.1 分布式開發(fā)

在仿真實驗教學(xué)中應(yīng)用相應(yīng)的虛擬現(xiàn)實技術(shù)而得到分布式虛擬環(huán)境系統(tǒng)，該系統(tǒng)不僅可以最大化地滿足分布式仿真對共享虛擬環(huán)境的各類要求，同時還能夠適應(yīng)復(fù)雜虛擬實驗環(huán)境對計算工作的需要。互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的重要核心，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進步，分布式虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的先進性與完善性逐漸增強，該系統(tǒng)能夠促使不同的實驗者在不同區(qū)域，同一時間內(nèi)進入分布式虛擬環(huán)境中，為異地實驗者提供了共同學(xué)習(xí)理論知識、分享實驗經(jīng)驗的機會。

3.2 虛擬現(xiàn)實實驗教學(xué)中的集成技術(shù)

軟件系統(tǒng)集成是虛擬現(xiàn)實技術(shù)集成的前提條件及重要基礎(chǔ)，而系統(tǒng)的集成被視作虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)集成的關(guān)鍵表現(xiàn)。由虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立的實驗系統(tǒng)中軟件的高度集成能夠確保系統(tǒng)集成的靈活性，這種靈活性往往表現(xiàn)在不同層面之上，能夠促進仿真實驗教學(xué)的進步。虛擬現(xiàn)實實驗環(huán)境中囊括了大量易被系統(tǒng)感知的信息，也含納了三維立體模型，因此，虛擬實驗系統(tǒng)的集成技術(shù)能夠在縮減實驗成本的基礎(chǔ)上提升實驗教學(xué)的質(zhì)量。數(shù)據(jù)識別、實驗對象的同步、實驗?zāi)Ｐ偷臉?biāo)識及數(shù)據(jù)形態(tài)轉(zhuǎn)換技術(shù)是虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)集成技術(shù)的主要組成成分。

3.3 生成實時三維圖形

F階段，虛擬現(xiàn)實技術(shù)中的三維立體圖形生成技術(shù)已較為成熟，對實驗效果的同步技術(shù)是三維圖形生成技術(shù)的核心技術(shù)之一。通常情況下，若要實現(xiàn)實時生成實驗效果的目標(biāo)，則需要保證三維立體圖形的刷新速率不低于16幀每秒。在一定的范圍內(nèi)，三維立體圖形刷新速率越快越好，一般認為最佳的三維立體圖形刷新速率應(yīng)不低30幀每秒。虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)的應(yīng)用過程中，應(yīng)當(dāng)在不降低三維立體圖形的質(zhì)量及數(shù)量的基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)靥嵘龍D形的刷新速率。

3.4 動態(tài)環(huán)境建模

在應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的過程中應(yīng)當(dāng)做好動態(tài)建模工作。應(yīng)用動態(tài)建模技術(shù)的主要目的是構(gòu)建與仿真實驗教學(xué)相對應(yīng)的環(huán)境模擬模型，借助來源于現(xiàn)實實驗環(huán)境中的建模數(shù)據(jù)，緊密結(jié)合實際仿真實驗教學(xué)的具體需要來建立合適的模型。在三維數(shù)據(jù)信息采集過程中，需要用到計算機輔助設(shè)計技術(shù)等技術(shù)。在實際的動態(tài)環(huán)境建模工作中，應(yīng)當(dāng)考慮到相關(guān)實驗設(shè)備及實驗流程的復(fù)雜程度，遴選最合適的建模軟件來開展實物三維造型的構(gòu)造工作。

4 結(jié)語

得益于科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)逐漸成熟并在諸多行業(yè)中成功應(yīng)用。新的發(fā)展形勢下做好虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用工作具有重要的現(xiàn)實意義，有利于縮減實驗成本、提升實驗質(zhì)量。在實際的虛擬環(huán)境構(gòu)建過程中要注意相關(guān)技術(shù)要點、遴選最恰當(dāng)、先進的建模軟件開展建模工作，廣大教師要不斷地提升自身的綜合素質(zhì)，善于總結(jié)借鑒優(yōu)秀的建模經(jīng)驗，從而最大程度地強化虛擬現(xiàn)實技術(shù)在仿真實驗教學(xué)中的應(yīng)用質(zhì)量。

參考文獻

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作者簡介

董艷雯（1970-），女，河南省鄭州市人。碩士學(xué)位。現(xiàn)為鄭州市技師學(xué)院講師。主要研究方向為電子、教育。

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>> 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高職機電類專業(yè)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究 信息化在電類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬汽車維修實驗室在汽修專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究 關(guān)于虛擬汽車維修實驗室在汽修專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬實驗在彈藥檢測技術(shù)課程教學(xué)中的應(yīng)用研究 OpenGL技術(shù)在中學(xué)物理虛擬實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬化技術(shù)在高校計算機實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在化學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬仿真技術(shù)在PLC實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬仿真技術(shù)在藥學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在實驗教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在高校實驗課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究 構(gòu)件組裝技術(shù)在虛擬實驗室中的應(yīng)用研究 虛擬仿真技術(shù)在電子信息類專業(yè)的教學(xué)探索研究 虛擬現(xiàn)實技術(shù)在中職電氣專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用研究 虛擬化技術(shù)在醫(yī)療信息系統(tǒng)整合中的應(yīng)用研究 虛擬化技術(shù)在高職院校信息化建設(shè)中的應(yīng)用研究 基于WEB的虛擬實驗技術(shù)在流體力學(xué)實驗中的應(yīng)用研究 虛擬仿真技術(shù)在高職土建類專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用 虛擬化技術(shù)在企業(yè)中的應(yīng)用研究 常見問題解答 當(dāng)前所在位置：l），能以訪問。

2.開設(shè)一個windows系統(tǒng)賬戶test，并設(shè)置密碼為1234，在IIS的默認FTP站點中設(shè)置該用戶為安全賬號，并設(shè)置ftp的主目錄為可讀寫，請在虛擬機內(nèi)測試的命令行下測試ftp 127.0.0.1，應(yīng)該能登錄訪問。

以上是基本的虛擬環(huán)境架構(gòu)搭建，我們還可以更加實驗需求配置服務(wù)器群，運用“虛實結(jié)合”的方式實現(xiàn)虛擬機與真實設(shè)備間的互聯(lián)互通。

三、虛擬環(huán)境下的實驗方案與示例實現(xiàn)

為了充分展現(xiàn)虛擬化工具的強大功能，本文構(gòu)建如圖1所示的實驗方案。

1.在單一主機硬件環(huán)境下，利用虛擬化軟件，實現(xiàn)WWW服務(wù)的群集備份。在虛擬機里安裝多個web服務(wù)器，通過http協(xié)議實現(xiàn)多臺電腦互訪。首先，在虛擬機里搭建Storage、DNS、Web1、Web2四個虛擬機;再在Storage存儲虛擬機中創(chuàng)建www對象，并分配虛擬磁盤;將Web1、Web2加到域中;在Web1、Web2分別掛載磁盤;在Web1上創(chuàng)建服務(wù)器集群，虛擬出共享IP，并將Web2添加到群集服務(wù)器當(dāng)中;在Web1、Web2添加IIS服務(wù)，并在群集服務(wù)器上創(chuàng)建IIS依存服務(wù);在Web1、Web2上分別利用IIS建立網(wǎng)站;分別測試當(dāng)其中一臺服務(wù)器不工作時，備用服務(wù)器開啟后，Web服務(wù)器能正常工作。該部分通過Storage存儲服務(wù)器提供虛擬磁盤為WEB服務(wù)器提供存儲空間，DNS服務(wù)器用于域名與IP地址之間的解析服務(wù)，而WEB1與WEB2之間通過群集管理，實現(xiàn)服務(wù)器之間的備份冗余，以防出現(xiàn)其中一臺服務(wù)器Down掉后，www服務(wù)無法正常工作。

2.在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)集成實踐課程中，在單一主機硬件環(huán)境下，利用虛擬化工具軟件，實現(xiàn)BBS、wordpress與DNS之間的服務(wù)集成。在虛擬機里搭建DNS、Wordpress、Discuz三個虛擬機;將Wordpress、Discuz服務(wù)器加到DNS域中并搭建相關(guān)服務(wù);分別訪問兩個服務(wù)器，對其進行測試，如圖2所示，可以看到Wordpress、Discuz服務(wù)的IP地址分別為10.22.65.121和10.22.65.122。然后，在DNS服務(wù)器上通過抓取數(shù)據(jù)包，顯示出域名與IP地址之間的轉(zhuǎn)換，顯示所對解析出的IP為10.22.62.121，而解析出的IP則為10.22.65.122。

四、結(jié)束語

本課題具體實踐了基于虛擬機的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息安全、黑客技術(shù)、系統(tǒng)集成等方面的實驗和演示體系的開發(fā)和建設(shè)，采用VMWARE虛擬機技術(shù)開發(fā)完成相關(guān)實驗內(nèi)容的安全實戰(zhàn)演示平臺，有效地豐富了教學(xué)手段，提升了教學(xué)效果，解決了課程實驗開出的難題，并且節(jié)省了硬件資源的損耗，同時也為實驗室管理模式的創(chuàng)新提供了很好的實例。

參考文獻：

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[2]趙沁平.虛擬現(xiàn)實綜述[J].中國科學(xué)（F輯：信息科學(xué)），2009，39（1）：2-46.

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關(guān)鍵詞：仿真教學(xué)；組織領(lǐng)導(dǎo)；資源建設(shè)；培訓(xùn)推廣

中圖分類號：G424 文獻標(biāo)識碼：B 文章編號：1673-8454(2012)01-0061-03

虛擬仿真技術(shù)包括仿真模擬技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)兩個領(lǐng)域。仿真模擬技術(shù)是指使用儀器設(shè)備、模型、計算機虛擬技術(shù)，以及利用場地、環(huán)境的布置，模仿出真實工作程序、工作環(huán)境、技術(shù)指標(biāo)、動作要求，進行科學(xué)研究、工業(yè)設(shè)計、模擬生產(chǎn)、教學(xué)訓(xùn)練和考核鑒定等的一項綜合技術(shù)。虛擬現(xiàn)實技術(shù)是指用計算機生成的一種特殊環(huán)境，人可以通過使用各種特殊裝置將自己投入到這個環(huán)境中，并操作、控制環(huán)境，實現(xiàn)特殊的目的，成為這種環(huán)境的主宰。

虛擬仿真技術(shù)可以有效還原生產(chǎn)、建設(shè)、服務(wù)和管理崗位的“原生態(tài)”，為學(xué)習(xí)者提供技能訓(xùn)練所需要的“真實”環(huán)境、“真實”工藝、“真實”工具等，從而有效提高技能教學(xué)質(zhì)量。同時，可以降低教學(xué)成本、規(guī)避實訓(xùn)危險、降低環(huán)境污染、實現(xiàn)綠色教育。因此，虛擬仿真教學(xué)是深化教育教學(xué)思想、內(nèi)容、方法、手段、模式改革，推動職業(yè)院校內(nèi)涵建設(shè)的一個重要突破口。為此，教育部在《關(guān)于全面提高高等職業(yè)教育教學(xué)質(zhì)量的若干意見》中明確提出“要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗”。各高職院校應(yīng)多措并舉，有力推進虛擬仿真教學(xué)改革。

一、加強組織領(lǐng)導(dǎo)，創(chuàng)造濃厚氛圍

開展虛擬仿真教學(xué)是一項系統(tǒng)工程，其技術(shù)本身的高端性、復(fù)雜性等特點，決定其應(yīng)用成本較高，資源建設(shè)和教學(xué)組織較難。因此，必須得到學(xué)校的大力支持，加強組織領(lǐng)導(dǎo)，落實責(zé)任任務(wù)。

1.成立分層領(lǐng)導(dǎo)組織

首先，要成立院級虛擬仿真教學(xué)工作領(lǐng)導(dǎo)小組，由主管院長牽頭，各教學(xué)單位和教學(xué)管理單位的主要負責(zé)人為成員。各級負責(zé)人要高度重視虛擬仿真教學(xué)工作，做到有組織、有計劃、有措施、有檢查、有總結(jié)、有推廣。

其次，要成立各重點專業(yè)的虛擬仿真教學(xué)工作組。由系主任牽頭，專業(yè)帶頭人為主要負責(zé)人，骨干教師和合作企業(yè)負責(zé)人為主要成員。根據(jù)專業(yè)技能教學(xué)特點，通過購買引進、校企合作開發(fā)、自主開發(fā)等多種途徑建設(shè)適用的虛擬仿真教學(xué)軟件，科學(xué)布局虛擬仿真實訓(xùn)基地，開展虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)，總結(jié)實踐經(jīng)驗并進行示范推廣。

2.建立政策法規(guī)進行引導(dǎo)激勵

首先，將開展虛擬仿真教學(xué)工作做為教育教學(xué)改革重要項目，結(jié)果做為考核教學(xué)單位工作的重要指標(biāo)。其次，將教師開展虛擬仿真教學(xué)的成果做為評聘獎優(yōu)傾斜條件，對于積極進行虛擬仿真教學(xué)軟件開發(fā)及應(yīng)用研究的教師，通過制定相關(guān)激勵政策，從職稱評聘、成果獎勵、科研經(jīng)費等方面進行鼓勵，為他們提供必要的條件，在全院形成良好的風(fēng)氣和氛圍。再次，給予虛擬仿真教學(xué)立項資金等條件扶持，為完成項目提供最大保障。要加大資金投入，加強資金管理，做到專款專用，接受監(jiān)督檢查，切實保障項目順利完成。

通過以上舉措，使“推廣虛擬仿真技術(shù)，提高實踐教學(xué)水平，加快實現(xiàn)教育現(xiàn)代化”的理念內(nèi)化成廣大教師的共識，并將其付諸于實際行動。

二、廣辟渠道，建設(shè)虛擬仿真教學(xué)資源

虛擬仿真教學(xué)資源是利用現(xiàn)代信息技術(shù)開發(fā)的虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗等等，可以解決實踐教學(xué)中“看不見、進不去、動不了、難再現(xiàn)”等客觀難題，減少資源消耗與環(huán)境污染，實現(xiàn)人才培養(yǎng)的信息化、智能化、現(xiàn)代化。虛擬仿真教學(xué)資源是開展虛擬仿真教學(xué)的必要條件。“巧婦難為無米之炊”，所以，學(xué)校應(yīng)該舍得投入，按照“引進一部分、合作開發(fā)一部分、自主研發(fā)一部分”的虛擬仿真資源建設(shè)新思路進行統(tǒng)籌安排。

1.購買引進

該決策依據(jù)是：所需求的軟件已經(jīng)被同類院校的專業(yè)廣泛認可和應(yīng)用，效果良好，尤其是那些教學(xué)急需的高端產(chǎn)品，應(yīng)該采取這種“花錢拿來主義”的模式。

2.合作開發(fā)

此決策依據(jù)是，所需求的軟件沒有成熟的產(chǎn)品，專業(yè)教師能夠提出明確的需求，能夠提供科學(xué)準(zhǔn)確的教學(xué)設(shè)計，借助專業(yè)IT公司的技術(shù)力量和項目組織能力，能夠開發(fā)出專業(yè)級的應(yīng)用軟件。要探索創(chuàng)設(shè)高水平的合作模式，將優(yōu)秀企業(yè)力量引進來，緊密合作，互惠互利，同步帶動學(xué)校師資專業(yè)發(fā)展、技能人才培養(yǎng)、軟件產(chǎn)品研發(fā)的水平提高。實踐證明，院校的教學(xué)設(shè)計與優(yōu)秀IT企業(yè)的實現(xiàn)技術(shù)有機結(jié)合，是研發(fā)優(yōu)秀虛擬仿真資源的捷徑。

虛擬仿真教學(xué)軟件的研制過程一定要與相關(guān)企業(yè)緊密合作，軟件設(shè)計應(yīng)該是教學(xué)專家、行業(yè)專家和軟件制作專家三方合作的結(jié)果。要以教學(xué)專家為主導(dǎo)，實施優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計，編寫制作腳本，要有行業(yè)專家實施技術(shù)指導(dǎo)，還要有軟件專家實施創(chuàng)新制作，才能研發(fā)出科學(xué)的、適宜的、理實結(jié)合的虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件。

3.自主研發(fā)

此決策依據(jù)是，所需求軟件的開發(fā)技術(shù)難度和復(fù)雜性相對較低，專業(yè)教師能夠提出明確的需求，能夠提供科學(xué)準(zhǔn)確的教學(xué)設(shè)計，學(xué)校具有軟件開發(fā)技術(shù)支持隊伍。

威海職業(yè)學(xué)院作為首批國家示范性高職院校，非常重視虛擬仿真教學(xué)在技能人才培養(yǎng)中的作用，積極開展虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)，建設(shè)了專門的教學(xué)資源研發(fā)中心。目前購買引進、合作開發(fā)、自主研發(fā)的虛擬仿真資源已成規(guī)模，并廣泛應(yīng)用于數(shù)控技術(shù)、機械設(shè)計與制造、電氣自動化技術(shù)等20多個專業(yè)，平均每學(xué)期有2000多名學(xué)生使用虛擬仿真軟件進行知識和技能的學(xué)習(xí)，有效提高了實踐教學(xué)的質(zhì)量與效率。

三、加大技術(shù)支持和培訓(xùn)推廣力度

1.建立專門的工作室和技術(shù)支持隊伍

虛擬仿真教學(xué)資源開發(fā)技術(shù)較難，依賴教師個體不現(xiàn)實。專業(yè)教師應(yīng)將主要精力用于教學(xué)設(shè)計、腳本撰寫，開發(fā)制作應(yīng)由專業(yè)技術(shù)人員完成。采用這種模式，既可以保證資源的質(zhì)量，又有利于提高專業(yè)教師研發(fā)、使用虛擬仿真資源的積極性，否則，大多會“知難而退”。

威海職業(yè)學(xué)院成立了教學(xué)資源研發(fā)中心，組建了虛擬仿真資源開發(fā)技術(shù)團隊，投資20多萬元配備了高檔次的開發(fā)硬軟件，為開展虛擬仿真實訓(xùn)教學(xué)提供技術(shù)支持。目前已完成多個虛擬仿真資源建設(shè)，其中獨立開發(fā)的“威海職業(yè)學(xué)院虛擬校園”，通過漫游和導(dǎo)游等方式，全方位立體逼真地展現(xiàn)了我院全貌，恢弘、美麗、壯觀，成為學(xué)院參加全國大賽課件、軟件的重要支撐載體。

2.開展形式多樣的培訓(xùn)

盡管繼多媒體、網(wǎng)絡(luò)時代之后，人們已經(jīng)開始進入虛擬現(xiàn)實時代，但是由于資源缺乏和宣傳不夠，很多地區(qū)和教育工作者對虛擬仿真技術(shù)了解不多。為了普及虛擬仿真技術(shù)，發(fā)展環(huán)保綠色實訓(xùn)，推動教學(xué)尤其是實踐教學(xué)的信息化、現(xiàn)代化，應(yīng)加大虛擬仿真技術(shù)培訓(xùn)力度，進行理論與政策宣傳、開發(fā)與技術(shù)交流、應(yīng)用與經(jīng)驗推廣、成果展示與等，以推動教育教學(xué)改革，建立具有顯著職業(yè)特征的，高質(zhì)量、高效率、低消耗（低排放）全新的教育教學(xué)模式。

培訓(xùn)可以采取“請進來、走出去”等多種途徑，包括聘請專家、專業(yè)技術(shù)人員來校講座、實地考察、共同研討建設(shè)方案；參加專門培訓(xùn)班等，多管齊下，提高教師應(yīng)用和開發(fā)虛擬仿真教學(xué)軟件的水平。

3.以研發(fā)項目為載體，帶動虛擬仿真軟件開發(fā)和應(yīng)用實踐與研究

“項目導(dǎo)向、任務(wù)驅(qū)動”不僅是有效的職業(yè)教學(xué)模式，也是開發(fā)與應(yīng)用虛擬仿真教學(xué)軟件的有效有段。仿真實訓(xùn)教學(xué)軟件是以實際崗位為背景的，整個教學(xué)、實訓(xùn)內(nèi)容緊緊圍繞職業(yè)、崗位核心能力。如何實現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)，如何滿足崗位需求，在進行虛擬仿真軟件開發(fā)立項時，就直觀地擺在了職業(yè)院校專業(yè)教師面前，項目研制老師會感到壓力，感到教學(xué)改革的必要性與提高職業(yè)院校教師實操技能的緊迫性。所以，以研發(fā)項目為載體，可以激發(fā)廣大職業(yè)院校教師自覺學(xué)技能、苦練真功夫的積極性。

四、以建設(shè)“仿真實訓(xùn)示范基地”為抓手，全面推進虛擬仿真教學(xué)改革

“仿真實訓(xùn)示范基地”是中國教育技術(shù)協(xié)會仿真技術(shù)專委會于2008年啟動的項目，旨在在仿真技術(shù)專委會的指導(dǎo)下，在IT企業(yè)的幫助與大力支持下，通過3~5年的努力，使“基地”在使用虛擬仿真技術(shù)開展仿真實訓(xùn)教學(xué)方面取得明顯的效果，成為使用現(xiàn)代教育技術(shù)促進職業(yè)教育現(xiàn)代化的窗口，對中國職業(yè)教育尤其在技能實訓(xùn)現(xiàn)代化教學(xué)方面起到示范與引領(lǐng)作用。

在“仿真實訓(xùn)示范基地”的建設(shè)中，職業(yè)院校需重新優(yōu)化實訓(xùn)基地的布局，形成虛實結(jié)合的現(xiàn)代化技能實訓(xùn)模式，著力改善“實訓(xùn)成本高，效率低、資源消耗大、污染環(huán)境”等弊端，提高專業(yè)教師的教學(xué)設(shè)計能力和企業(yè)現(xiàn)場實踐能力，推進高技能人才培養(yǎng)手段的信息化、現(xiàn)代化，同時形成校企合作新模式。

參考文獻：

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篇10

2016年被認為是“虛擬現(xiàn)實元年”，2016年拉斯維加斯消費電子展有3600多家企業(yè)，涉及顯示器、智能生活設(shè)備、無人機等多個領(lǐng)域，其中虛擬現(xiàn)實產(chǎn)品爭奇斗艷，索尼PS VR、HTC Vive、Oculur Rift等國際巨頭產(chǎn)品紛紛面世。中國企業(yè)家也嗅到了其中的商機，大舉進入VR領(lǐng)域，VR似乎成為當(dāng)前最熱的商業(yè)題材：2015年12月21日，騰訊在北京舉行的Tencent VR開發(fā)者沙龍上正式公布了Tencent VR SDK及開發(fā)者支持計劃，系統(tǒng)闡述了其在虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域的規(guī)劃。2015年12月23日，樂視對外宣布其虛擬現(xiàn)實戰(zhàn)略，進行行業(yè)“縱深”布局，包括打造VR內(nèi)容戰(zhàn)略庫、手機式VR頭盔LeVR COOL1、推出手機端VR內(nèi)容應(yīng)用――樂視VR。在2016年1月15日的小米年會上，雷軍宣布建立小米探索實驗室，重點關(guān)注VR和智能機器人等新方向。2016年4月1日，淘寶宣布推出全新購物方式“Buy+”，阿里VR實驗室成立，宣布推出“造物神計劃”，建立全世界最大的3D商品庫，以供消費者在虛擬現(xiàn)實中穿梭世界各地商場，開啟“新淘寶時代”，預(yù)計今年八月上線該功能。

一、虛擬現(xiàn)實概述

虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality，簡稱VR），又稱靈境技術(shù)，是結(jié)合仿真技術(shù)、計算機圖形學(xué)、多媒體技術(shù)、人工智能、多傳感技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的結(jié)合。虛擬現(xiàn)實技術(shù)通過計算機生成虛擬環(huán)境借助傳感頭盔或數(shù)據(jù)手套、眼鏡等專業(yè)設(shè)備，讓用戶實時感知和操作虛擬世界的對象，通過視覺、觸覺、聽覺、味覺等多感知體驗沉浸互性的多維真實感受。

虛擬現(xiàn)實技術(shù)根據(jù)對現(xiàn)實世界的仿真程度和用戶參與程度不同，目前以下四種：桌面式虛擬現(xiàn)實、投入式虛擬現(xiàn)實、增強式虛擬現(xiàn)實和分布式虛擬現(xiàn)實。

（一）桌面式虛擬現(xiàn)實（VR）

桌面式虛擬現(xiàn)實是利用個人PC和低級別工作站進行仿真，計算機屏幕或單體投影設(shè)備是參與者觀察虛擬世界的窗口，參與者可以操控一些外部設(shè)備如鼠標(biāo)、鍵盤等控制虛擬場景中的物體，以及360°范圍內(nèi)觀察虛擬世界。

（二）投入式虛擬現(xiàn)實（VR）

投入式虛擬現(xiàn)實是更高級的虛擬現(xiàn)實，一般需要利用頭盔、眼鏡等專業(yè)設(shè)備，封閉參與者的視覺、聽覺甚至味覺等感官功能，為參與者提供一個全新的、模擬的感官空間，通過定位、手控輸入、聲音動作捕捉等技術(shù)，使參與者置身于虛擬環(huán)境，并沉浸其中。

（三）增強式虛擬現(xiàn)實（AR）

增強式虛擬現(xiàn)實是虛擬場景和真實場景的結(jié)合，通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)增強參與者對真實環(huán)境的感受，或者是真實環(huán)境中無法完全感知或不方便感知的部分，將虛擬場景精確疊加在真實場景上。

（四）分布式虛擬現(xiàn)實

分布式虛擬現(xiàn)實，多個用戶通過計算機網(wǎng)絡(luò)以及一些專業(yè)外部設(shè)備連接在一起，同時參加一個虛擬空間，共同體驗虛擬經(jīng)歷。

二、“VR+酒店”

VR技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)，在21世紀(jì)終于迎來了爆發(fā)性的應(yīng)用熱潮，“VR+領(lǐng)域”也成為技術(shù)專家和企業(yè)投資人關(guān)注的重點。未來通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，酒店也可以在網(wǎng)絡(luò)營銷、個性化服務(wù)、增值服務(wù)、創(chuàng)意設(shè)計等方面表現(xiàn)更多的創(chuàng)造力，滿足客戶的潮流需求，實現(xiàn)“VR+酒店”。以下是筆者對未來“VR+酒店”的設(shè)想：

（一）借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，創(chuàng)新酒店網(wǎng)絡(luò)營銷方式

中國經(jīng)濟的高速發(fā)展，旅游業(yè)的不斷升溫，國際酒店集團也相繼進入中國市場，我國酒店業(yè)面臨巨大的發(fā)展機遇和競爭壓力。為保持酒店在競爭中的優(yōu)勢和主動權(quán)，酒店經(jīng)營者需要在建設(shè)酒店硬件的同時關(guān)注酒店管理、網(wǎng)絡(luò)營銷等軟件上的提升。網(wǎng)絡(luò)營銷最大的特點就是以顧客需求為導(dǎo)向，通過網(wǎng)絡(luò)將分析到的客戶需求轉(zhuǎn)化為個性產(chǎn)品和特色服務(wù)，從而滿足顧客個性化需求。

目前很多品牌酒店也都擁有自己的酒店網(wǎng)站，能夠提供諸如查詢聯(lián)系、預(yù)定、會員管理、活動推介等基本功能，但仍不能滿足顧客日益增長的需求。

傳統(tǒng)酒店網(wǎng)站制作簡單，僅提供一些酒店或客房圖片，缺乏酒店的詳細信息，如星級、功能、房間設(shè)施、房間大小、服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)等；另外，酒店網(wǎng)站僅支持瀏覽功能，缺乏與客戶互動的平臺和渠道，客戶無法通過網(wǎng)站相關(guān)信息進行高效選擇判斷。借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)，客戶可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)仿真體驗酒店給客人提供的客房和服務(wù)設(shè)施及產(chǎn)品的三維實景信息，甚至還可能實現(xiàn)眺望功能，能清晰地看到客房外晝夜景觀和場景，進而滿足客人需要觀景房間、無煙層等各種個性化需求，讓客人自己選擇中意的房間。

（二）打造VR會議室

酒店會議是酒店服務(wù)的重要模塊，打造VR酒店會議室，從兩個方面設(shè)想：

1、利用VR技術(shù)，可以自由調(diào)解切換會議、宴會的風(fēng)格，以及分割會場，適應(yīng)不同活動對場地的需求，為客戶提供更多的選擇。這樣可以為酒店節(jié)省成本，豐富服務(wù)內(nèi)容，提升酒店消費檔次。

2、會議設(shè)施采用VR技術(shù)，尤其是增強式虛擬現(xiàn)實（AR），通過專業(yè)設(shè)備和計算機網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)虛擬與現(xiàn)實場景的疊加，洽談雙方實現(xiàn)三位立體式全息投影方式的跨空間會談，結(jié)合立體聲和立體顯示技術(shù)、環(huán)境建模技術(shù)，打造專業(yè)“一站式”VR會議服務(wù)。

（三）個性化VR客房設(shè)計

客房是酒店客人入住體驗感知最為深刻的場所，個性化VR客房設(shè)計，主要表現(xiàn)為：

1、酒店可以根據(jù)客人身份喜好調(diào)節(jié)客房風(fēng)格，如休閑度假的家庭型客人，客房風(fēng)格調(diào)節(jié)為溫馨可愛風(fēng)格，如仿真游樂園、三維模擬游戲、夜空房頂、虛擬海底世界等。

2、根據(jù)客人基本信息及需要，每間客房設(shè)置一個VR管家，VR管家是通過計算機網(wǎng)絡(luò)和仿真技術(shù)數(shù)字模擬人物，可隨時面對面解答客人的疑惑及入住過程的所有問題。

（四）升級酒店服務(wù)方式，實現(xiàn)VR服務(wù)

未來酒店可以為客戶提供更便捷快速的酒店服務(wù)。客人有服務(wù)需求，一個按鈕或腦中一個念頭就可以解決，酒店客房配備的VR系統(tǒng)會自動投射服務(wù)部門的客服人員的全息影像，面對面一對一解決客人住店過程中遇見的所有問題，省去客人等待服務(wù)的時間，同時提升服務(wù)質(zhì)量和效率。還可以增設(shè)VR體驗項目，豐富酒店娛樂，包括虛擬場景游戲、素質(zhì)拓展項目，一站式VR購物等，滿足客人的多方面的需求。另外，酒店可以增設(shè)心理疏導(dǎo)和感情陪護服務(wù)，這些功能未來VR技術(shù)相信都能實現(xiàn)。

總結(jié)