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虛擬仿真實驗技術(shù)范文第1篇

關(guān)鍵詞 初中物理；虛擬仿真技術(shù)；實驗教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2016）05-0159-02

1 前言

隨著現(xiàn)代科技的快速發(fā)展，計算機和互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)在教育領(lǐng)域里得到廣泛推廣、普及和應用，這為傳統(tǒng)的初中物理實驗教學注入新鮮的血液，增強了實驗教學的效果。虛擬仿真實驗技術(shù)是當前科學前沿技術(shù)在初中物理實驗教學中運用的具體體現(xiàn)，可以突破實驗儀器和設備不足等教學限制，幫助學生直觀、形象地模擬各種物理實驗的操作過程，有利于促使學生積極投入實驗教學中來，不斷提升實驗教學效率。

2 虛擬仿真實驗技術(shù)軟件分析

仿真物理實驗室 仿真物理實驗室是一款針對中學物理課堂開放性而設計的專業(yè)物理學習軟件，可以為學生提供完善的綜合實驗室，更好地實現(xiàn)各種物理演示實驗，有利于學生更好地驗證自己的實驗猜想。比如可以為學生提供一個包括平面角、凹凸透鏡和棱鏡等物理模型在內(nèi)的光學實驗室，使師生按照自己制訂的實驗方案來自行構(gòu)建各種實驗模型，探究有關(guān)的物理規(guī)律。學生可以借助光學實驗室來合理構(gòu)建凸透鏡成像模型，以發(fā)現(xiàn)和歸納出凸透鏡成像的具體規(guī)律。另外，該種虛擬軟件具有較高的集成度，并且易于操作，可以使學生便捷地進行各種物理實驗，真實性比較強。

MATLAB仿真軟件 MATLAB仿真軟件是一款用于數(shù)據(jù)可視化、分析與計算的計算機軟件，廣泛應用于工程計算以及圖像、通信與信號處理等領(lǐng)域中，并且主要包括MATLAB和Simulink兩個部分。與仿真物理實驗室這款仿真軟件相比，MATLAB仿真軟件具有比較強的靈活性，更加有利于構(gòu)建有關(guān)的實驗模型，同時其界面比較簡潔，有利于編程，另外還有集成度高、數(shù)據(jù)處理能力強等優(yōu)點，是一款功能非常強大的仿真軟件。

3 虛擬仿真實驗技術(shù)軟件的具體應用

在測量型實驗中的應用 測量型實驗是初中物理中一種基本的實驗類型，步驟比較簡單，所用設備也比較容易獲得；但是針對那些比較復雜的測量實驗而言，無法使學生在真實的實驗環(huán)境下進行。借助虛擬仿真實驗技術(shù)軟件的合理運用，可以幫助學生更好地觀察有關(guān)的物理實驗現(xiàn)象。

以“伏安法測小燈泡電阻”為例，就虛擬仿真技術(shù)軟件在物理實驗中的具體運用進行分析和探究，以幫助學生更好地掌握測量小燈泡電阻的方法。首先，在仿真實驗開展之前，物理教師需要先讓學生明確本次實驗課程開展的主要目標，并要使學生掌握電流表和電壓表測電阻的方法，以便學生可以借助歐姆定律的合理運用來測量有關(guān)的電阻值。而在具體的模擬仿真實驗開展中，物理教師可以采用邊講解邊進行虛擬實驗的方法和手段，引導學生根據(jù)歐姆定律原理來連接軟件中的各種實物電路圖，接著要求學生通過鼠標滑動變阻器的劃片來改變電阻數(shù)值，并要記錄對應的電流和電壓數(shù)值，最后引導學生繪制出小燈泡電阻的伏安特性圖，從而使學生更好地發(fā)現(xiàn)和掌握有關(guān)的物理規(guī)律。

在探究型實驗中的應用 探究型實驗也是高中物理中一種常見的實驗類型，其重在培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的能力，以便讓學生養(yǎng)成科學的探究精神和意識，有助于使學生更好地發(fā)現(xiàn)有關(guān)的物理實驗規(guī)律。此外，探究型實驗的開展也可以使學生針對具體的物理問題采用不同的實驗來加以解決。在真實物理實驗開展過程中，因各種外界因素的影響，物理實驗方案有可能無法順利實施，所以可以借助虛擬實驗的引入來解決這一問題。教學實踐表明，虛擬實驗教學的效率更加有利于實驗目標的完成。如在凸透鏡成像規(guī)律的探究型試驗中，光線的影響對于實驗觀察的效果具有較大的影響，而如果沒有準確的實驗結(jié)果，更談不上實驗規(guī)律的有效總結(jié)。此時可以在實驗開展過程中應用虛擬仿真實驗技術(shù)軟件，確保探究實驗開展的質(zhì)量。

下面以凸透鏡成像規(guī)律的探究為例，就虛擬仿真實驗技術(shù)軟件在探究型物理實驗中的運用進行分析和探究[1]。

首先，物理教師可以引導學生觀察在實際生活中存在的各種與凸透鏡有關(guān)的現(xiàn)象，并提出有關(guān)的探究性問題，比如物距大小是否會對成像產(chǎn)生影響？具體特點是什么？接著物理教師需要引導學生結(jié)合自己的猜想來設計有關(guān)的探究性實驗。然后，物理教師鼓勵學生將自己的實驗思想借助仿真軟件來進行檢驗，并記錄試驗中的各種數(shù)據(jù)結(jié)果。最后，物理教師讓學生根據(jù)分析所得到的各種數(shù)據(jù)來幫助學生更好地歸納出凸透鏡成像的規(guī)律。另外，通過虛擬仿真實驗技術(shù)軟件運用，為學生排除其他影響實驗結(jié)果的客觀因素，比如室內(nèi)光照情況等，從而可以使學生全身心地去探究有關(guān)的實驗結(jié)論[2]。

在演示型實驗中的應用 演示型實驗也是一種比較常見的物理實驗形式，其可以幫助學生更好地理解有關(guān)的物理知識、規(guī)律和原理，深化學生對于這些知識的理解和認識。但是在當前的初中物理教學過程中，因班級人數(shù)過多，部分學生可能因距離過遠而無法清晰地觀察教師所做的各種物理實驗，部分甚至可能會因為觀察不清楚而發(fā)牢騷或在課堂上公然睡覺等。虛擬仿真實驗技術(shù)軟件可以有效地解決上述學生觀察不清、缺乏學習物理知識興趣的問題，也可以解決那些受外界環(huán)境因素影響大的演示型實驗效果不理想的問題，增強學習的效果。

如針對光的反射實驗，物理教師可以借助光的反射演示實驗來幫助學生更好地了解和掌握反射定律。但是影響自然光的反射實驗效果的因素比較多，物理教師開展演示實驗的效果不是非常理想。虛擬仿真實驗技術(shù)軟件在其中的運用則可以有效克服這個問題。首先，物理教師可以引導學生借助仿真軟件平臺來演示光反射現(xiàn)象，激發(fā)學習物理知識的興趣，幫助學生根據(jù)有關(guān)的現(xiàn)象來自行設計實驗去總結(jié)和驗證反射定律，從而提高課堂演示實驗的應用質(zhì)量。

虛擬仿真實驗技術(shù)軟件除了應用于測量型、探究型和演示型等物理實驗中，還可以應用于設計型和操作型等類型的物理實驗中，并均取得良好的教學效果。因此，在平時的初中物理實驗中，物理教師需要以身作則，不斷提升自己的專業(yè)能力，尤其應用虛擬仿真實驗技術(shù)軟件開展實驗教學的能力。還要明確虛擬仿真實驗技術(shù)軟件在實驗教學中存在的缺陷和不足，以更好地發(fā)揮其教學優(yōu)勢。另外，學校也應該積極進行相關(guān)虛擬仿真實驗技術(shù)軟件的引進，滿足初中物理實驗教學需求。但是為了確保軟件設計的科學性，希望有關(guān)設計人員必須要加強與一線教師的溝通和交流，從而充分發(fā)揮虛擬仿真實驗技術(shù)軟件與傳統(tǒng)物理實驗教學摸式二者的優(yōu)勢，不斷提升軟件的應用功能和質(zhì)量。

總之，虛擬仿真實驗技術(shù)軟件在初中物理實驗教學中的運用可以為學生創(chuàng)設一個虛擬的“真實”實驗操作情境，有利于激發(fā)學生參與實驗學習的積極性，調(diào)動學生的熱情，同時也有助于實驗的順利開展，免受客觀因素的影響。因此，在初中物理實驗教學過程中，物理教師必須合理運用虛擬仿真實驗技術(shù)軟件來開展教學，還要兼顧傳統(tǒng)物理實驗教學，從而不斷提升實驗教學的質(zhì)量。

參考文獻

虛擬仿真實驗技術(shù)范文第2篇

在科學技術(shù)迅速發(fā)展，科技成果廣泛應用的今天，虛擬仿真技術(shù)因其投入成本小、易操作、適用范圍大的優(yōu)點正逐步取代傳統(tǒng)的實驗教學方式，成為實驗教學中的主要教學工具。因此，本文將對虛擬仿真技術(shù)在機械工程實驗教學中的應用進行探究，希望對機械工程實驗教學有所幫助。

關(guān)鍵詞:

虛擬；仿真技術(shù)；機械工程；實驗教學

不同于文史類專業(yè)的學習方式，理工類專業(yè)主要是進行實際動手操作的訓練，因此實驗教學必不可少。而將虛擬仿真技術(shù)應用于機械工程的實驗教學中可以給學生提供機械工程實踐要求的處理和生產(chǎn)基礎，讓學生有身臨其境的感覺，可以更好的進行實驗，觀察實驗結(jié)果，使學習過程更加嚴謹，促進學生進一步學習機械工程。

1機械工程實驗教學現(xiàn)狀

機械工程的教學方式主要是依靠實驗來實現(xiàn)的，因此，實驗教學已成為機械工程教學中必不可少的教學手段。但是，就我國目前的教學水平來看，機械工程的實驗教學現(xiàn)狀并不樂觀［1］。中職的錄取學生越來越多，學校的實驗基地和實驗設備不足以滿足學生進行實驗的需求，學生無法動手進行實驗，不能有效的理解課堂的理論知識，影響學習效果。另一方面，多數(shù)的機械工程實驗有一定的危險性，考慮到學生自身的安全問題，學校通常會采用參觀和聽講座的方式對學生進行實驗教學，這樣學生只是能夠看到實驗的過程，而不能夠?qū)嶋H動手操作，無法積累實驗的經(jīng)驗，對實驗的認識理解也不深入，因而無法有效的學習機械工程。

2虛擬仿真技術(shù)在機械工程實驗教學中的應用

科學技術(shù)的發(fā)展，在帶動計算機網(wǎng)絡技術(shù)進一步發(fā)展的同時，也促進虛擬仿真技術(shù)更加先進，同時教育工作者也在機械工程實驗教學中廣泛應用虛擬仿真技術(shù)［2］。

(1)帶傳動性能測試實驗。由于帶傳動在機械傳動過程中的廣泛應用，使帶傳動成為機械工程實驗中的基礎實驗課程。所謂的帶傳動性能測試是指學生通過對帶傳動過程中打滑現(xiàn)象和彈性滑動的觀察，然后對其進行承載能力的分析，同時利用觀察到的數(shù)據(jù)對帶傳動彈性滑動圖以及傳動效率圖形進行描繪。而利用虛擬仿真技術(shù)進行帶傳動性能測試實驗時，就不需要例如轉(zhuǎn)矩力測桿、電動機、發(fā)電機、傳感器以及光電測速裝置的使用等。它是將計算機作為實驗的硬件設施，利用LabVIEW軟件設計帶傳動性能測試系統(tǒng)。帶傳動性能測試系統(tǒng)包括:測力傳感器、加載裝置、轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)據(jù)采集卡等，在傳動實驗過程中對各種運動和動力進行檢測并分析［3］。運用該系統(tǒng)可以將帶傳動的傳動效率曲線和彈性滑動曲線準確的繪制出來，進而計算出傳動效率與彈性滑差率之間的關(guān)系。

(2)減速器裝備實驗。機械設備中常常使用減速器，因此機械設計中最基礎的一項課程就是減速器實驗。在之前的減速器實驗中，教師一般會將真正的減速器帶進課堂，然后將其進行拆裝，使學生了解減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理及功能。但是這種實驗方式會消耗大量的資金，而且實驗具有很高的不穩(wěn)定性，實驗結(jié)果容易受到各種因素的影響。而使用虛擬仿真技術(shù)進行減速器裝備的實驗，可以用操作軟件代替對實物的拆裝，首先利用Inventor軟件建立減速器的模型，然后在虛擬的環(huán)境下使用減速器傳動原理進行裝配。之后利用ADAMS軟件對動力學進行仿真，再根據(jù)實際的運行情況，準確的約束、激勵及載荷減速器，對其進行仿真和修形。最后利用ANSYS軟件分析減速器的固有頻率。

(3)數(shù)據(jù)加工仿真實驗?，F(xiàn)代制造業(yè)的核心技術(shù)之一就是數(shù)據(jù)加工技術(shù)。而數(shù)據(jù)加工技術(shù)的教學方式是通過使用數(shù)控機床實現(xiàn)的，但是購買數(shù)控機床需要大量的資金，所以一些學校沒有足夠多的用于教學的數(shù)控機床，學生只能在課堂上觀看教師操作，無法親自動手操作數(shù)控機床，這樣無法使學生對數(shù)據(jù)加工技術(shù)有一個很好的理解，沒有達到實驗的目的。但是運用虛擬仿真技術(shù)中利用CAXA軟件可以建立一個鼠標的數(shù)據(jù)加工實驗，首先，對鼠標的實體模型進行建立，然后選用加工刀具、加工路線以及定義毛坯，最后是仿真加工的實施和工藝清單及代碼的生成［4］。

3虛擬仿真技術(shù)在機械工程實驗教學中的使用要求

教師在利用模擬仿真技術(shù)進行機械工程實驗教學時應注意以下幾點問題:第一，重視學生之間存在的差異。教師在教學過程中要根據(jù)學生自身水平的不同，來制定教學目標。對于基礎較差的學生，教師為其制定的教學目標相對低一點，之后對其進行單獨輔導，及時了解他們的學習進度與情況，并及時修改教學目標，使之符合學生的自身水平。第二，要利用現(xiàn)有資源進行立體化教學。教師與教師之間要多交流和溝通，彼此間分享教材、課件以及考試習題等教學資源，使用適合教學方法，彼此間相互學習借鑒，提高自身的教學水平。同時，教師也應該在不斷學習中提升自身的專業(yè)素養(yǎng)，學會利用現(xiàn)代的高科技成果進行教學，為學生創(chuàng)造更好的學習環(huán)境，從而提高教學質(zhì)量與水平。第三，為學生構(gòu)建虛擬仿真實驗平臺。教師應該利用虛擬仿真技術(shù)為學生建立起機械制造虛擬仿真教學平臺、機械設計虛擬仿真實驗教學平臺、機械電子網(wǎng)絡化遠程實驗教學平臺以及課外實踐與科技創(chuàng)新虛擬仿真平臺，利用這四個優(yōu)勢互補、相互依存的實驗教學平臺充分利用虛擬仿真技術(shù)在教學中的應用。其中機械類專業(yè)的學生要求能夠有很強的操作機械CAD技術(shù)的能力，但是培養(yǎng)該能力需要對學生進行機械設計、機械實訓以及數(shù)控實訓，然后再通過實習來實逐步實現(xiàn)的。因此，教師可以先提出一個問題后，針對這個問題把整體的方案設計出來，然后按照方案進行實施。同時在實踐教學的過程中要充分利用三維大型CAD軟件，三坐標測量儀等大型硬件設備，這樣可以為學生提供一個更加完備的教學平臺。第四，對學生進行機械設計的基礎實驗，讓學生能夠熟練的運用二維、三維軟件，進而可以對典型零件的計算機繪圖、零部件的設計有一個充分的了解，在虛擬的環(huán)境中對零部件的組成以及運動的情況有一個細致的觀察，才能更好的進行機械設計。

4虛擬仿真技術(shù)對機械工程實驗教學的意義

虛擬仿真技術(shù)的使用對機械工程實驗教學意義重大。在機械工程實驗教學中所需要的實驗設備價格昂貴、占地面積大、對于設備的保養(yǎng)和維護都有很高的要求，因此需要對其進行巨額的資金投入，加大了中職學校的經(jīng)濟負擔。而使用虛擬仿真技術(shù)進行機械工程實驗教學，可以減少對設備資金的投入，避免了設備的損壞維修的情況出現(xiàn)，而且也可以使每一個學生都可以實現(xiàn)親自動手操作實驗，真正將實驗的主動權(quán)還給學生，提升學生學習興趣的同時又可以降低教學成本，達到教學目的。同時，利用虛擬仿真技術(shù)可以有效的將教材中的理論知識同實際操作聯(lián)系起來，讓理論知識不再拘泥于書本，實現(xiàn)理論服務于實踐，強化學生動手能力的同時也讓他們對理論知識有了更深的理解與印象。

5結(jié)論

將虛擬仿真技術(shù)應用于機械工程實驗教學中，可以增加學生對于實驗的參與程度，解決了實驗教學中設備老化和不足的問題，使實驗教學的方式更加符合現(xiàn)代社會的發(fā)展要求，使學生有了更好的實驗設備，從而提高學生的學習質(zhì)量與水平［5］。

參考文獻

［1］程思寧，耿強，姜文波，占永寧．虛擬仿真技術(shù)在電類實驗教學中的應用與實踐［J］．實驗技術(shù)與管理，2013(07):94－97．

［2］邸馗，于天彪，陳培媛，等．虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機械工程實驗教學中的應用［J］．實驗技術(shù)與管理，2014(10):10－12．

［3］林少芳．關(guān)于虛擬仿真技術(shù)在機械工程實驗教學中應用價值分析［J］．湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報，2014(05):65－66，70．

［4］時培成，陳玉，肖平．虛擬仿真技術(shù)在車輛工程實驗教學中的應用［J］．科技信息，2009(13):419，451．

［5］蒙艷玫，唐治宏，董振，等．機械工程虛擬仿真實驗教學體系的研究與實踐［J］．實驗技術(shù)與管理，2016(05):109－112．

虛擬仿真實驗技術(shù)范文第3篇

練習、考試”三個過程。

【關(guān)鍵詞】:仿真、實訓演練、系統(tǒng)設計

中圖分類號:TP391.9 文獻標識碼: A文章編號:1003-8809(2010)-08-0189-01

1. 系統(tǒng)開發(fā)背景

鐵路信號設備種類多,現(xiàn)場作業(yè)難度大,技術(shù)含量高,培訓工作由于職工數(shù)量多,使用中的設備不能動,現(xiàn)場實驗設備數(shù)量少,加之一線職工的文化層次的差異,造成對職工實訓演練的工作難度增大,系統(tǒng)全面地掌握類似技能其周期就更長。虛擬仿真技術(shù)可將原本平面靜態(tài)的文字、圖形、作業(yè)流程及實訓演練等內(nèi)容以三維仿真方式來表現(xiàn),配合文字、圖像、動畫、視頻、聲頻、音效等數(shù)字資源,模擬仿真信號設備現(xiàn)場工作環(huán)境,把原本枯燥無味的學習模式變成三維仿真交互手段來實現(xiàn)。激發(fā)了培訓者深入了解的興趣,提高學員的學習效率,縮短學習周期,解決現(xiàn)場實做內(nèi)容培訓工作的難題。

2.系統(tǒng)設計特點

本系統(tǒng)采用先進的三維虛擬現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)信號設備的仿真與傳統(tǒng)的仿真系統(tǒng)相比,具有以下優(yōu)點:

(1)、用計算機實現(xiàn)信號設備操作的完全三維軟件仿真,節(jié)約成本,無需建實驗室。

(2)、在電務段局域網(wǎng)環(huán)境下,實現(xiàn)多用戶任意計算機終端登陸后,都可以使用本系統(tǒng)的全部仿真功能。

(3)、采用最新開發(fā)的BS嵌套CS架構(gòu)和BS三維引擎,真正實現(xiàn)了網(wǎng)絡環(huán)境瀏覽器方式的三維仿真。計算機終端采用瀏覽器方式,使用簡單方便,同時具備CS的速度與功能。

(4)、本系統(tǒng)在一個軟件平臺下,實現(xiàn)不同設備的仿真,設備種類全。當增加新設備后,可單獨開發(fā)該設備的仿真模塊即可,完全滿足電務段的培訓需求。

(5)、本系統(tǒng)針對每個信號設備具有三維仿真練習庫,試題庫,改變了傳統(tǒng)的學習考試方式,實現(xiàn)了信號設備練習、考試的實做仿真,并實現(xiàn)實做考試的自動評分。

(6)、自動記錄、統(tǒng)計、查詢學員的學習時間、練習內(nèi)容、考試成績等。

3.系統(tǒng)表現(xiàn)形式(角色)及模型

3.1角色定義

通過對項目提出方提供的腳本分析,本系統(tǒng)定義如下角色:

虛擬三維仿真(矢量模型)類。直觀性更強,效果更好 ,使原本枯燥無味的知識變成雙向互動的學習。激發(fā)了瀏覽者的興趣。

360度物體型三維全景類?；硬僮?真實性極強。

平面動畫類。原理關(guān)系表現(xiàn)明了、色彩鮮明、動感強烈、邏輯關(guān)系把握準確,與傳統(tǒng)的圖例模式相比瀏覽者更容易理解。

圖片表現(xiàn)類。直觀真實。

視頻表現(xiàn)類。觀看性強、信息量大。

3.2系統(tǒng)表現(xiàn)模型

通過電務仿真實訓演練系統(tǒng),解決實做培訓工作的難題。給使用者提供一個互動的學習環(huán)境,提高使用者的業(yè)務素質(zhì);給培訓者創(chuàng)造一個高效嶄新的學習方法,不斷提高電務職工維修設備的質(zhì)量水平及分析判斷處理故障的能力,為行車安全的良好運行保駕護航。

虛擬仿真實驗技術(shù)范文第4篇

關(guān)鍵詞：醫(yī)學機能實驗；仿真技術(shù)；網(wǎng)絡技術(shù)；應用

中圖分類號：TP391.9

1實現(xiàn)醫(yī)學機能實驗的關(guān)鍵技術(shù)――仿真技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)

與傳統(tǒng)醫(yī)學機能實驗手段相比，利用仿真技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)相結(jié)合的醫(yī)學機能虛擬實驗具有實驗內(nèi)容的豐富性、實驗過程的完整性和實驗結(jié)果的及時性、直觀性。醫(yī)學機能虛擬實驗無需相關(guān)實驗器具，無需實驗準備即可引導學生理解實驗的操作步驟及實驗效果，可以作為機能學實驗教學的一個有益補充。對教師而言起到輔助教學的作用，對學生而言，則起到對所學知識的理解和強化作用。

1.1仿真技術(shù)的發(fā)展為醫(yī)學機能實驗提供了必要的技術(shù)條件

（1）仿真技術(shù)：仿真就是對現(xiàn)實系統(tǒng)的某一層次抽象屬性的模仿。我們利用這樣的模型進行試驗，從中得到所需的信息，然后幫助我們對現(xiàn)實中的某一層次的問題做出決策。仿真是一個相對概念，任何逼真的仿真都只能是對真實系統(tǒng)某些屬性的逼近。傳統(tǒng)的仿真方法：是一個迭代過程，即針對實際系統(tǒng)某一層次的特性（過程），抽象出一個模型，然后假設態(tài)勢（輸入），進行試驗，由試驗者判讀輸出結(jié)果和驗證模型，根據(jù)判斷的情況來修改模型和有關(guān)的參數(shù)。如此迭代地進行，直到認為這個模型已滿足試驗者對客觀系統(tǒng)的某一層次的仿真目的為止。

（2）計算機仿真技術(shù)：即是利用計算機進行仿真實驗，也稱為仿真機。從70年代末起，應用大規(guī)模集成電路計算機的發(fā)展，各種專用和通用仿真機得到極大普及和推廣。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們在綜合集成數(shù)字仿真和模擬仿真的優(yōu)勢的基礎上，設計出在更高層次上的數(shù)字模擬混合仿真機，在一些特定的仿真領(lǐng)域內(nèi)，這種智能仿真計算機機和高層次的數(shù)字模擬仿真機都取得令人鼓舞的成果。

（3）醫(yī)學機能虛擬實驗：隨著現(xiàn)代醫(yī)學的不斷發(fā)展，對醫(yī)學工作者提出了更高的要求，即不但要掌握人類已知醫(yī)學領(lǐng)域的醫(yī)學知識，也要具備解決未知醫(yī)學問題的能力?，F(xiàn)代機能實驗學把生理學、病理生理學和藥理學實驗有機的融合在一起，成為一門獨立實驗學科。醫(yī)學機能實驗課程以活體為主要實驗對象，把機體的不同功能變化通過實驗設計有機的聯(lián)系起來。醫(yī)學機能實驗中，部分實驗具有操作難度大、實驗具有一定危險性，實驗成本高等問題。譬如：醫(yī)學機能學中研究藥物對動物記憶的影響、安定的抗驚厥作用、藥物急性毒性實驗等實驗就存在一定的危險性，實驗操作難度大等問題。我們利用計算機仿真技術(shù)，則在很大程度上解決目前醫(yī)學機能實驗中所面臨的這些困難，并取得良好的教學實驗效果。因此醫(yī)學機能虛擬實驗與傳統(tǒng)醫(yī)學機能實驗有機整合，既豐富了實驗教學手段，又提升了教學質(zhì)量，同時有助于培養(yǎng)學生的實踐操作能力、創(chuàng)新精神和科研興趣。

1.2網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展為仿真技術(shù)在醫(yī)學機能實驗中的應用提供了廣闊前景

（1）網(wǎng)絡發(fā)展：網(wǎng)絡技術(shù)是從上世紀六十年代末美國國防部為軍事實驗用而建立的網(wǎng)絡，八十年代網(wǎng)際傳輸控制協(xié)議的確立和廣泛使用，進而利用通信線路把分布在各地的計算機連接起來，逐步發(fā)展形成互聯(lián)網(wǎng)。其應用范圍也由最早的軍事、國防機構(gòu)，拓展到科研教育機構(gòu)，進而迅速覆蓋了全球的各個領(lǐng)域。

（2）關(guān)鍵技術(shù)：網(wǎng)絡結(jié)點、資源管理和任務調(diào)度工具、應用層的可視化工具。網(wǎng)絡結(jié)點是網(wǎng)絡計算資源的提供者，包括高端服務器、集群系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等。資源管理和任務調(diào)度工具用來解決資源的描述、組織和管理等關(guān)鍵問題。如果把計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成直觀的圖形信息，就能幫助研究人員擺脫理解數(shù)據(jù)的困難。

（3）網(wǎng)絡技術(shù)在醫(yī)學機能虛擬實驗中的運用：實驗設備功能雷同的實驗室，造成了實驗場地、儀器設備、實驗技術(shù)人員等教學資源的極大浪費。而通過網(wǎng)絡技術(shù)將醫(yī)學機能虛擬實驗機聯(lián)網(wǎng)組成醫(yī)學機能虛擬實驗室，既實現(xiàn)醫(yī)學機能信息資源的共享，大大降低了實驗成本。教師利用網(wǎng)絡技術(shù)可以為一個班或幾個班的學生演示和操作醫(yī)學機能實驗，大大提高了教學效率。

2醫(yī)學機能虛擬實驗中計算機仿真技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)在的應用

（1）醫(yī)學機能實驗系統(tǒng)是采用計算機仿真與網(wǎng)絡技術(shù)相結(jié)合，運用服務器和客戶端的構(gòu)架模式，涵蓋了目前大部分醫(yī)學機能學實驗而建立的模擬仿真系統(tǒng)。包括生理實驗項目、藥理實驗項目、病理實驗項目以及綜合實驗項目等。隨著醫(yī)學機能仿真技術(shù)的發(fā)展，利用計算機網(wǎng)絡技術(shù)也便于對醫(yī)學機能虛擬系統(tǒng)進行擴充和升級，這樣可確保醫(yī)學機能虛擬實驗系統(tǒng)的長期生命力。

（2）醫(yī)學機能虛擬實驗均應包括該機能實驗的總體介紹、原理、相關(guān)實驗錄像、模擬實驗過程、仿真實驗操作等部分。全方位介紹了整個實驗，既注重整體，也著眼于細節(jié)，便于學生對實驗操作的充分理解和掌握。譬如利用血壓波形的核心模擬算法，對每一個波形的模擬都如此逼真，不僅模擬出每個血壓波形的細節(jié)：收縮期、舒張期等，而且連二級呼吸波也進行了逼真的模擬。并且將刺激強度與反應的關(guān)系，刺激頻率與反應關(guān)系等實驗波形同步反映。

（3）由于采用客戶/服務器的體系結(jié)構(gòu)，并通過網(wǎng)絡將醫(yī)學機能虛擬實驗機連接在一起組成醫(yī)學機能實驗室，并在校園網(wǎng)范圍內(nèi)進行教學和實驗，既方便教師教學，又方便學生的實驗操作，最大限度地利用學校有限的教學資源。以我校實際應用為例：首先我們將醫(yī)學機能虛擬實驗系統(tǒng)安裝到教室里的教學用機上，教師可以在進行醫(yī)學機能學教學時，通過學校的校園網(wǎng)絡在任何一間教室都能使用醫(yī)學機能虛擬實驗中的資源，極大地提升了醫(yī)學機能學的教學效果。同時我們在學校計算機機房內(nèi)集中安裝組成醫(yī)學機能虛擬實驗室，學生可以在教師的指導下進行醫(yī)學機能虛擬實驗操作，通過虛擬實驗，將一些平時不具備實際操作條件的醫(yī)學機能實驗過程完整地展示給學生，不僅能加深學生對醫(yī)學機能學知識的理解，同時也能提高學生的實踐操作能力。

3醫(yī)學機能實驗在衛(wèi)生職業(yè)學校教學實驗中的前景展望

（1）通過醫(yī)學機能虛擬實驗系統(tǒng)對醫(yī)學機能學的背景知識、實驗設備的用途、原理和操作進行大量的介紹，既開闊了學生的視野，又為學生進行探索性實驗以及自主性設計實驗提供了新的科學指導。

（2）由于醫(yī)學機能虛擬實驗無需實驗動物，無需實驗準備即可幫助學生理解實驗的操作步驟以及實驗效果，可以作為醫(yī)學機能學實驗教學的一個有益補充。對教師而言起到輔助教學的作用，對學生而言，則起到加強知識的理解和強化作用。

（3）醫(yī)學機能虛擬實驗還可以對相關(guān)醫(yī)學知識進行模擬介紹，譬如信號采集的原理和性能指標，試驗試劑的配置，手術(shù)器械的介紹等。極大地豐富了學生的知識面，對他們今后的學習工作都起到很好的幫助作用。這也是我們傳統(tǒng)醫(yī)學機能實驗所不能實現(xiàn)的。

綜上所述，醫(yī)學機能虛擬實驗在衛(wèi)生職業(yè)學校教學實驗中有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

[1]鄭倩.醫(yī)學機能學實驗[M].北京:科學出版社.

虛擬仿真實驗技術(shù)范文第5篇

關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；機械工程；實驗教學；應用

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.089

操作實踐課屬于眾多高校理工科類專業(yè)中非常重要的學科組成內(nèi)容，而且順應社會發(fā)展對人才的需求，我國當前大部分高等院?；旧隙冀⒘藢I(yè)的工科類操作實驗室，讓學生在學習中能具備實踐動手操作的便利條件。傳統(tǒng)的機械工程實驗教學中，很多實驗涉及到使用儀器設備的情況比較多，這就使得實驗難度更大。再加之不少儀器設備價格不菲，體積結(jié)構(gòu)也不方便學生進行實驗操作。所以過去通常都是通過教材理論知識進行按部就班地操作，這就無法充分調(diào)動學生進行自主操作的積極性。再加上還有很多高校因為資金投入有限，很多實驗室中舊的器材設備出現(xiàn)機能老化，無法滿足當前機械工程實驗教學發(fā)展的需求。因此，充分將這種虛擬仿真技術(shù)積極應用于機械工程的實驗教學過程中，可很大程度上來對目前教學過程存在的問題和不足予以改善和優(yōu)化，并提升這門課的教學效率。

1 機械工程實驗教學的現(xiàn)狀與問題

機械工程實踐教學的工程主要側(cè)重于實踐性操作能力的培養(yǎng)，讓學生在操作中提升動手實踐能力。近年來，隨著高校擴展，大學生數(shù)量在不斷增多，而實驗室和相關(guān)實驗設備開始供不應求的問題成為影響和制約機械工程實驗教學的重要因素，這些導致學生在機械工程的學習中并沒有太多能切身實踐操作的機會，這也就使得學生無法將所學習和理解的理論知識真正運用到實踐中，影響學生實際的動手操作能力，同時使得學生所學習的理論知識無法在實驗中得到驗證，在很大程度上會降低學生學習這門專業(yè)的積極主動性。另外，因為機械工程實驗教學離不開對機械的使用，而很多學?？紤]到機械有潛在的危險性，為了確保學生的人身安全，進而通過有關(guān)機械工程的講座、參觀來替代實踐教學。但這些形式的替代無法起到與實驗操作教學相同的效果，也無法有效提升學生的動手操作能力，也就因而使得學生對知識的理解和掌握只是停留在理論層面，不利于這門專業(yè)的全面透徹化的學習。因此，當前提高我國高校機械工程實踐教學的教學設備和教學質(zhì)量十分迫切和需要。

2 有關(guān)虛擬仿真技術(shù)在機械工程實驗教學中的應用

2.1 關(guān)于數(shù)控加工技術(shù)的仿真實驗

數(shù)控加工技術(shù)，是我國當前國民經(jīng)濟發(fā)展中現(xiàn)代化制造業(yè)的核心技術(shù)，現(xiàn)代化數(shù)控加工技術(shù)的廣泛應用，有效為我國現(xiàn)代機械制造業(yè)發(fā)展奠定了堅實的基礎，這種數(shù)控加工技術(shù)，充分集結(jié)了微電子技術(shù)、機械加工技術(shù)這兩種技術(shù)，而且也預示著我國機械工程的發(fā)展前景。在當前的各大高校專業(yè)中，機械制造級自動化成為非常熱門的專業(yè)之一。在具體教學過程中，學習本專業(yè)的教學與培訓操作中最為主要的內(nèi)容即是數(shù)控機床。但由于數(shù)控機床的價格十分昂貴，而且設備單一的同時還有一定的復雜性，因此無法滿足每一個學生的實驗操作的需求，在實驗教學中只可允許少部分學生來進行實踐操作，還有一部分只能在旁觀看和輔助，這就使得教學方法產(chǎn)生了一定的局限性。但如果在機械工程的實驗教學中，通過引入虛擬仿真技術(shù)的應用，那么通過對數(shù)控機床操作的詳細步驟與過程進行模擬，則就能為工程實驗專業(yè)的學生提供學習環(huán)境和有利的條件，去實際感受和體驗機床的加工環(huán)境及加工流程，并因此而形成系統(tǒng)化的知識構(gòu)架，提高學習效率。

2.2 有關(guān)帶傳動性能的測試實驗

在機械傳動的過程中應用比較廣泛的是帶傳動，通過帶傳動的應用，來完成機械工程實驗教學的基礎性實驗課程的教學工作。帶傳動性能的測試實驗則指的是通過引導學生對帶傳動的過程予以觀察和分析，尤其是注意觀察其是否有打滑現(xiàn)象和彈性滑動的狀況，再對其承載能力的大小進行分析，并結(jié)合所觀察和分析所得的相關(guān)數(shù)據(jù)來描繪帶傳動彈性滑動圖和傳動效率圖形。但是，若應用到虛擬仿真技術(shù)來做帶傳動性能的測試實驗，那么就省去了電動機、發(fā)電機、傳感器以及光電測速裝置等的應用。這是由于虛擬仿真技術(shù)的實驗硬件設施是由計算機輔助完成的，而且是利用Lab VIEW 軟件設計帶傳動性能測試系統(tǒng)。

2.3 有關(guān)虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)的應用

虛擬仿真技術(shù)是對各種大型復雜機械裝備的原理演示、故障診斷、功能仿真，同時也是對復雜且精密零件的工藝驗證、復雜綜合控制的模擬分析，并有效為大型復雜機械裝備操作培訓提供了更加新型現(xiàn)代化的方法，解決和完善了大型復雜機械裝備物理實驗存在的漏洞和不足。虛擬仿真技術(shù)的實驗教學系統(tǒng)，可充分為高校學生開設面向全斷面掘進機、冶金成套設備等大型復雜機械裝備的虛擬樣機設計與開發(fā)、虛擬裝配與功能仿真等虛擬實驗與虛擬實踐訓練課程。

2.4 有關(guān)減速器裝備實驗

在機械工程的實驗教學中，常常涉及到對減速器的應用，因此，在機械工程設計的實驗課中，最根本的課程最必不可少的實驗即是減速器實驗。在過去機械工程實驗的減速器實驗教學過程中，老師基本上是通過把一個真的減速器帶到課堂，并通過對其進行逐一拆卸安裝，以此來讓學生了解和掌握其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能以及工作原理，但這樣會帶來巨大的資金消耗，而且實驗缺乏穩(wěn)定性。但此時如果在減速器裝備的實驗中應用虛擬仿真技術(shù)，即可實現(xiàn)把對實物的拆裝過程換做操作軟件，來對其進行仿真和修形，從而達到其實驗教學效果，并不斷提升學生對這門課程的學習水平和質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，通過把虛擬仿真這種技術(shù)有效應用到機械工程實驗教學中，可對過去傳統(tǒng)儀器設備的缺陷和不足予以改善和優(yōu)化，滿足了實驗教W改革的發(fā)展需求，提升了機械工程實驗教學水平和質(zhì)量。

參考文獻：