虛擬仿真實訓
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虛擬仿真實訓范文第1篇
1鋁電解實訓教學現狀
高職冶金技術專業的人才培養特別強調對學生動手能力的培養，作為冶金技術專業核心課程的鋁電解尤其如此。但傳統鋁電解實訓教學―主要通過到鋁電解廠進行工種認識實習、生產工藝實習、課程設計等來實現。這就帶來以下幾個方面的問題：
（1）學生只走馬觀花的看，無法動手實操；
（2）實習的時間安排無法與理論教學有機結合，學的時候不看、看的時候學的內容已淡忘；
（3）鋁電解廠生產進度與教學進度不協調，使學生無法看到課程標準規定的生產實踐或具體操作；
（4）由于工廠實際條件學生無法通過反復練習來掌握基本技能；
（5）工廠當中實訓操作所帶來的各種危險無法完全避免；
（6）基礎知識與設計、操作等實際有脫節。
以上幾個方面的問題造成鋁電解實訓教學的效果欠佳。為了提高教學質量，培養符合高職教育特點的、適合企業和社會需求的鋁電解高技能人才，開發鋁電解虛擬仿真實訓系統來解決鋁電解虛擬仿真實訓系統是一條切實可行的路子。
2鋁電解虛擬仿真實訓系統開發
2.1開發思路
鋁電解虛擬仿真實訓系統應該達到：
（1）滿足鋁電解實訓教學的需求（使學生能夠掌握鋁電解槽的焙燒、啟動、正常生產、測量管理、故障判斷與處置等模擬實訓操作）。
（2）滿足工種認識實習及生產實習的要求（鋁電解廠組成，鋁電解車間概貌、鋁電解槽及附屬供料凈化系統設備組成）。
（3）兼顧鋁電解工技能鑒定培訓與考核的要求。
2.2系統組成
2.2.1電解設備
使學生通過軟件能夠說明鋁電解槽（陰極結構―槽殼及內襯、上部結構―門式支架和大梁、陽極提升裝置、夾具和陽極組、筒式下料器、母線結構）打殼裝置及附屬設備（短路口裝置、天車、煙氣凈化系統）各部分的名稱與作用，正確認識鋁電解廠各車間組成
2.2.2電解工藝
使學生直觀認識焙燒（鋪焦粒、安裝陽極、裝爐、安裝軟連接、安裝分流器、通電焙燒）、電解槽的啟動（灌電解質、撈炭渣、灌鋁液）、正常階段操（定時加料――基準加料、欠量加料、過量加料、非正常加料、陽極更換、抬母線、效應熄滅、出鋁作業、扎邊部、撈炭渣）作具體過程。
2.2.3.工藝仿真
使學生能夠按照安全規程、技術規程、設備規程和管理制度的要求進行焙燒、啟動、正常操作（定時加料、槽電阻調整、陽極更換、效應熄滅）。
2.2.4.電解故障
使學生能夠按照安全規程、技術規程、設備規程和管理制度的要求判斷及處理病槽、陽極故障、漏槽、設備事故。
2.3系統功能
2.3.1配合金屬鋁熔鹽電解課程理實一體化教學
按照金屬熔鹽電解課程標準的要求，可以在設備、正常生產管理、物料輸送與凈化等教學環節中，使用金屬鋁虛擬仿真系統進行理實一體化教學，激發學生學習興趣，提高教學質量。
2.3.2進行金屬鋁熔鹽電解仿真實訓
金屬鋁熔鹽電解虛擬仿真實訓系統可以進行仿真實訓，進行鋁電解焙燒、啟動、正常生產管理、測量、故障判斷與處理等仿真實訓操作。
2.3.3進行鋁電解工技能鑒定培訓及考核
利用鋁電解仿真實訓系統對在校學生和企業職工進行鋁電解工技能鑒定培訓及考核，有力地促進在校學生“雙證書”（畢業證、職業資格證）制度推行和企業職工培訓的補充，同時還將現代信息技術引入職業技能鑒定培訓及考核工作。
3系統使用效果
某校冶金技術專業聯合鋁電解企業和軟件開發企業按照以上所述的思路和功能，開發出鋁電解計算機虛擬仿真實訓系統，并經過三年的使用取得了良好的效果：近三年畢業生到鋁電解企業就業的比例占到畢業生總人數的20%，而且企業反饋的信息是學生到企業一線上手快，學生對企業工作的實際情況表現出了良好的適應性；通過對在校學生進行教學質量進行跟蹤調查反饋的結果分析，學生對仿真系統的使用非常歡迎，認為通過理實一體教學和仿真實訓對鋁電解操作和技能掌握得比較好；對鋁電解仿真實訓系統在職業技能鑒定及考核中的運用，勞動及社會保障部門給予了高度評價，認為這是對冶金相關工種鑒定考核及培訓手段的創新。
4結論
作為鋁電解虛擬仿真實訓系統的開發及成功使用經驗總結，可以得出以下幾點結論：
（1）對系統開發必須由學校提出構建思路（包括典型設備和企業生產流程選擇、系統總體結構、系統功能及組成），基礎資料收集和軟件開發企業、鋁電解生產企業選擇.
（2）選擇具有良好合作的鋁電解企業作為開發系統的參照對象，將有力地推進前期資料收集和調研（主體設備和輔助設備圖紙、安全規程、技術規程、設備規程和管理制度、現場操作視頻采集）后期系統開發效果的評價工作，為系統開發及成功應用打下堅實的基礎。
（3）選擇具有相關實訓系統開發軟件的企業，可以加速系統開發進度和保證后期使用效果。
總之，只有形成以學校、鋁電解生產企業、軟件開發企業“三位一體”，協作開發的機制，才能開發出融合了最新鋁電解職業教育理念、現代鋁電解生產特點和計算機最新技術趨勢的，為學校教師和學生喜聞樂見、企業和社會歡迎的鋁電解虛擬仿真系統。
參考文獻：
虛擬仿真實訓范文第2篇
關鍵詞：虛擬仿真；實訓教學；教學設計
【中圖分類號】G712
隨著中國經濟的高速發展，各種基礎設施建設會持續不斷，對建筑業人才的需求會不斷增長，培養高素質的建筑人才將是建筑類高校的使命，但是隨著現階段信息化教育的飛速發展，傳統的教學方式已捉襟見肘，越來越不能滿當前教學的需要。其弊端主要體現在：在實驗室建設方面，無論其數量亦或是實驗設備數量，都在一定程度上存在不足，離現階段教學實驗課時的要求還有一定的距離；在教學時間安排方面，課堂教學和社會實踐所用時間不能科學規劃，使學生所學理論知識不能應用于生產實踐當中去，導致教學不能取得良好的效果；在教學場所方面，在傳統教學模式中，用于學生進行綜合實踐的場所較少等。上述傳統的教學模式中存在的問題，大大影響了現階段高素質人才的培養。今年來工程仿真模擬實驗實訓教學平臺的出現將會改變傳統教學模式，對高職教育的發展具有重大意義。
工程仿真模擬實驗實訓教學平臺是一種運用虛擬現實技術模擬真實實驗和實訓的計算機教學平臺。它采用多媒體技術在計算機上建立虛擬實驗室環境，提供可操作的虛擬實驗儀器，使學生在互聯網上通過接近真實的人機交互界面完成實驗，也可通過實物模型與虛擬環境的相互補充，增強實驗實訓教學的客觀性，同時提供網絡實驗教學的一體化管理功能。其作用有以下幾點：
一是改變傳統的教學模式：平臺使用的計算機仿真技術可以提高學生學習的積極性，增強學生的創造力。
二是增強學生操作工具軟件水平的能力：模擬實訓在提高學生操作工具軟件的水平的同時，也讓學生在一個高度模擬的環境中進行實習實驗，以便提前進入工作角色。
三是加強理論與實踐的結合：學生把老師所講的理論知識運用到實踐中，用理論指導實踐，反之也在實踐中提高了理論知識水平。
在“電算化時代”的今天，學生在學校接受教育過程中，不但要掌握基礎理論知識，更應在熟練掌握應用電算化工具，提高工作效率與準確度方面和解決“造價”不懂“技術”的專業瓶頸，以提高實踐能力。工程造價專業主要培養的人才是造價師，就業方向基本為：建設單位、施工單位和咨詢事務所。無論學生選擇哪一個就業方向，都需要造價知識以及相應的實踐技能。
然而，現階段有些高職院校實訓教學方法形式比較單一，傳統實訓教學過程主要是以教師為主體，實訓中主要是教師單向傳授，沒有突出學生的學，沒有做到因學施教，并且教師的實訓教學方法單一，主要是注入式教學，不利于調動學生的積極性和培養學生創新和應變能力。現階段我們應采用以行動為導向的教育理念，基于工作過程的任務驅動式教學方法。職業人才培養思路是：是以技術應用能力和基本職業素質培養為主；通過加強實踐教學環節來突出培養符合社會所需要技術技能型人才。在虛擬仿真實訓教學中如何進行教學設計，已成為高職教育新的研究熱點。下面以工程造價為例，試論述高職教育虛擬仿真實訓中的教學設計方法：
1四步教學法
此方法是在“工學結合”、“行動導向”、“任務驅動”等先進的職業教學理念的指導下，根據工程造價專業的教學特點總結出來的，把現實的工作情景帶到教學中，以提升了學生的工作能力的教學方法。
1.1明確實訓任務
教師先介紹實訓內容，指出實訓的重點和難點，然后著重引導，讓學生自己進行模擬實訓。
學生知識準備：為了讓學生更好的消化理論知識，在進入虛擬仿真實訓教學前，應該由老師列出本課程實訓所需要的重點和難點，并且明確本次實訓所要進行的任務。
教師技能準備：實訓指導教師在實訓之前應該擬好實訓任務書、實訓指導書、實訓計劃書、實訓項目評分表等材料。
1.2實訓教學任務實施
將全班同學分成若干小組，每組組成一個項目部，組長是項目經理，并且在模擬的工程項目環境中，體驗工程項目管理全過程的實踐。在對學生分組時要注意保證各組實力均衡，有利于實訓活動中小組內的協作和小組之間的公平競爭。該步驟分為五個階段，即：根據任務進行內容討論；組長分配任務，角色扮演；小組討論；師生交流；小組間進行交流。
1.3實訓教學效果評價
學生評價：各項目組組長根據本組完成的任務對自己組員進行評價，組員之間相互評價。教師評價：教師對各項目組完成的任務情況進行評價。
1.4實訓教學效果總結
教師首先對實訓情況進行總結，并指導學生完成實訓報告。然后，教師還要對實訓項目進行評分，剖析解決存在的問題。最后教師選出優秀項目組，對其進行表揚。
該教學方法能激發學生的學習積極性，打通了自主學習的通道，收到了很好的效果。再加上結合了工程項目管理沙盤模擬實驗課程這樣的虛擬實訓，體現了沙盤課程擁有以下幾個特點：
（1）使學生組成一個團隊，并形成一種互幫互助的學習氛圍，從而提高了學生的團隊協作能力。
（2）各團隊之間形成一種競爭的氛圍，讓學生爭相向上，促使學生提高學習的積極性。
（3）老師采用與學生互相交流、“談話式”的方式教學，摒棄傳統的以灌輸為主的方法。先使學生在學習中有所感悟，并對自己的感悟進行總結。然后老師再根據學生的總結，找出重點問題進行著重講解，以提升教學效果。
圖1-1沙盤模擬實驗室布置效果圖
2角色扮演法
角色扮演法是在特定的情境中，學生通過角色扮演的游戲來進行互動合作的一種教學方法，這體現了職業教育的以行動為導向的教學理念。角色扮演法能更好地調動學生學習的積極性，并且帶領所有的同學參與今后的生活和工作，通過個人的行為能力來體驗和反思，并且增強了學生的團隊意識。
圖2-1工程招投標模擬實訓室平面布置圖
下面以《工程招投標》模擬教學為例，試述角色扮演這一教學方法的設計。
在工程招投標模擬教學中，使用角色扮演法可以讓學生體驗和理解招投標的主要程序；在招投標中擔任現實工作中的主要角色，同時了解各種角色的職責分工；閱讀模擬招標書的內容，學習分析其構成和要點；掌握實踐中大量應用的各類招標、評標的辦法；學習掌握電子標書的使用方法，并模擬進行招標、投標和評標；操作工程造價系列的工具軟件，在模擬的招投標過程中生成的投標書和電子標書；學習并模擬應用現實中的各種投標技巧策略。
圖2-2課程流程圖
2.1準備階段
學生首先需要熟悉基本過程，了解實訓室的場景。明確扮演的目的和工作任務。教師首先對課程背景、目標、結構進行講解，然后在進行角色分工和時間分配；解釋模擬的工程背景；組建項目團隊；招標公告。
2.2計劃階段
學生討論和思考自己所承擔的角色的權利和義務，明確如何進行招投標的流程，并編制招標文件。
2.3實施階段
2.3.1資格預審和招標文件
首先由學生根據工程情況來填寫投標申請，指導老師進行檢查。檢查無誤后學生準備所需的的電子招標書、招標文件和資格預審文件。然后復核資格預審文件，最后學生通過閱讀招標文件來提出問題。
2.3.2招標文件答疑會
在此階段模擬現實中工程招標答疑會的過程，并由教師對學生提出的問題進行解答同時點評招標文件。
2.3.3投標文件編制
首先利用工程量計算軟件來核對工程量清單。然后利用計價軟件進行組價。最后提交投標文件和電子投標書。
2.3.4開標和評標
組織模擬唱標，宣布有效投標標書；利用評標系統進行評標。
2.4評估階段
2.4.1中標通知與點評
由招標人中標通知書并對模擬評標過程進行點評。
2.4.2簽訂施工合同
教師準備好需要的工程承包合同文本，組織學生模擬談判工程施工合同，最終簽訂工程施工承包合同。
2.5反饋階段
學生通過擔任的角色對模擬招投標過程進行自評和互評，總結學習到的新知識，并對存在的錯誤進行改正，將信息反饋給老師。
使用這種模擬的方式經行教學，通過一系列能讓學生仿佛置身實際施工招投標工作中的任務，并讓學生組成團隊，操作工程量校核和計價軟件，使用招投標策略，來最后完成投標價格，可以使學生高效且深刻的理解投標工作的流程和習慣，同時夯實了所學的理論知識，并強化了對相關軟件的操作能力。
3引導文教學法
引導文教學方法，是教師把虛擬模擬實訓中所用的引導性文字給學生，然后由學生來獨立分析老師布置的任務，對自己學習的過程進行自控，引導學生獨立進行學習的一種教學方法。引導文教學法需要大量的配套指導性材料，這些材料包括虛擬實訓中所需要的專業知識、規章制度、計劃進度表等等，學生根據引導文的指示來獨立完成任務，教師只有在學生解決處理引導文時遇到的難點和問題進行幫助，并提供咨詢評估最后的結果。
引導文教學法在虛擬實訓中包括六個教學步驟：
3.1資訊階段
在引導文的輔助下，學生獨立的了解項目的結構和功能，并對具體怎樣做提出詳盡的方法。在此應以工作任務當做主要引導，并促使學生在引導文件的幫助下獨立完成任務。
3.2計劃階段
學生在本階段中應當知道怎樣進行工作。要將工作的各個流程在腦海中進行演練。然后再以書面的形式列出工作所需要的工具、材料等并制定工作計劃。
3.3決策階段
在此階段學生應該知道采取怎樣的工作方法才能更好地完成工作。在進行實施前由師生共同討論這種方法的可行性，并且對不合理的地方進行改正，這是任務能否按照計劃來實施的關鍵環節。
3.4實施階段
此階段教師應讓學生獨立自主的完成任務，培養其獨立思考能力。只有發生重大錯誤，教師才進行提醒。
3.5檢驗階段
學生填寫事先編制好的預算書并對任務結果要進行檢驗。學生本人檢驗完成后，再由老師進行檢驗。
3.6評估階段
當學生的評價與老師的評價有差異時，教師評價時必須點出出現的問題，并且解決這個問題。最后還要對學生進行鼓勵性的點評，讓學生更積極獨立的去處理問題。
引導文教學法是一種行為導向的教學方法，適用于比較復雜的工作任務。引導文教學法是學生獨立自主的學習，必須有較高的自學能力，鍛煉了自己解決問題的能力，引導文教學法對于學生的團隊協作能力要求比較高，因此在實訓的過程中適用于高年級有自制能力的學生，而教師主要起到了一個宏觀引導的作用。
結論：
近年來，由于國家經濟的騰飛和政策的支持，高職院校取得了巨大的發展，相應的實訓教學水平也取得了長足的進步。即便如此，現階段高職院校實訓教學仍舊存在各色各樣的問題，個別院校實訓成果也不甚理想。究其原因，新的教學方法沒有得到正確使用可以說是很重要的一點。本文所述的三種教學方法都適用于虛擬仿真實訓教學。它們雖然形式不同，但是都是為了激發學生學習的積極性，培養學生自主分析、解決問題的能力。教師可以根據不同的專業，不同的虛擬仿真實訓軟件來設計教學方法，進行靈活運用。
參考文獻
[1]林徐潤.《虛擬仿真技術在高職實訓教學中的應用》.深圳職業技術學院院報.2012（2）
虛擬仿真實訓范文第3篇
關鍵詞：VR；應用電子虛擬仿真實訓系統
依據職業能力素質成長模型、職業成長系統、學習地圖，按照基于游戲的虛擬工廠腳本，開發了由《虛擬電子產品生產車間》和《智能測控電子產品實驗系統》兩部分組成的“基于游戲、虛實結合、3D場景再現”虛擬工廠――應用電子技術專業虛擬實訓系統。應用電子技術專業虛擬工廠有效解決了從事電子產品生產、設計等崗位群對應的電子產品生產管理與工藝指導、電路設計與分析等10項專項技能或綜合訓練難題。通過虛擬現實技術實現真實原型再現，硬件資源軟件化、網絡化，實現有限資源無限共享，有效地解決了教學實踐教學實訓資源不足問題，解決了大型、先進、精密電子儀器設備高額購置成本問題，解決了抽象過程形象化問題，為培養學生電子產品生產與管理、電子產品設計與開發等關鍵能力起到至關重要作用，提高了學生培養質量刪。而文獻從技術上分析了虛擬電子產品車間的設計、實現過程以及功能，文獻從虛擬實訓系統應用角度介紹了系統應用教學的效果，本位主要對其進行創新性分析。
1.創建“五生產要素、三職業路徑、三能力層級”綜合學習訓練系統，突破傳統職業教育的藩籬，解決了“職業素質養成、知識與技能綜合運用、基層管理”三者的融合問題
打破傳統的學科性知識體系，依據“人、機、物、法、環”生產要素，以職業人為中心，遵循技能、技術、管理三條職業人職業發展路徑，融合電工技術、電子技術等知識，電子儀器儀表與工具的使用、工藝指導等技能、電子產品生產管理與創新能力、職業素質等職業素質，構建“操作工一技術員一工程師”為主軸的三層級職業能力素質成長模型。通過對職業活動進行進階式的教學化的設計，訓練知識技能與素質。創立了“五生產要素、三職業路徑、三能力層級”“知行合一”的符合職業人成長規律的應用電子技術專業綜合訓練系統。將職業素質、專業知識、職業技能綜合運用、生產運行管理融會貫通，通過具體工序、工作任務和職業活動來養成和訓練，并通過學習地圖引導應用電子職業人成長。
2.創立教學工廠“硬件軟件化”及虛擬化實訓理念，突破“硬件”資源不能共享及學生厭學的問題
按照“‘游戲’互動”軟件開發理念，以真實電子產品生產工廠領料崗位、預處理崗位、插裝崗位、SMT貼片崗位等11崗位以及工廠人文文化真實環境為依托，設計出虛擬工廠操作員、技術員、工藝員、工程師等職業成長歷程，以及電子產品生產工序為級別的“游戲練級”。將工廠硬件如設備、工量具、儀器儀表等剛性硬件虛擬化，與崗位的工、技術、流程、管理規范、規章結合起來依據“職業人”的職業成長規律，以真實企業“人、機、料、法、環”五個生產要素為起點，設計出電子產品調試與檢修等技能提升、職業技能成長的學習地圖，以學習地圖導航學習者通過選擇不同的應用電子職業人角色來實現自己的職業成長需要。引導學生一無所知到成長為一個擁有豐富專業知識、操作技能、職業素質的虛擬“職業人”，其成長過程品味“游戲”的智慧和樂趣。一線操作員學習實訓系統中的基本操作和基本技巧；技術員和工藝員則進行一些更深入的探索和體驗，比如更深入地了解PE（工藝）、EE（工程設備）等崗位的操作內容，并向著自己喜歡的方向培養和打造角色，以達到挑戰自我的目的。
3.開創隱性知識，技能的顯性化及職業素質內化，突破“素質冰山理論”的實訓應用問題
高素質的應用電子技術專業職業人應具備的職業意識、職業道德、職業作風和職業態度等隱性的職業素質很難通過一般課堂得以培養。虛擬真實設備、虛擬真實崗位、虛擬真實環境三個層次3D原型再現企業，學習者在虛擬工廠通過產品生產工序“游戲練級”職業人成長訓練，“親身真實經歷”工廠生產組織、過程管理。學習者角色扮演操作員、技術員、工藝員、工程師工廠職員，體驗電子產品生產過程中除知識、技能以外對敬業樂業、遵章守紀、責任擔當、溝通協作、意志品質、實干巧干、發展創新等職業素質要求，領悟到職業素質對產品質量和職業人成長歷程的影響。通過虛擬工廠的電子產品生產過程、品質管理過程“游戲”練級活動，將職業素質社會化和外化，實現隱性知識的顯性化。“游戲練級”，“親身真實經歷”發掘學習者內部潛力，激勵學習者探尋電子產品生產、管理的秘技，實現綜合性職業素質的內化滋生。
4.創立應用電子技術專業的泛在性實習實訓，突破傳統實訓僅局限于“物理”實訓室或企業，突破了實習實訓方法的重大瓶頸
通過虛擬現實技術實現真實原型3D再現，硬件資源軟件化，實現對真實電子產品工廠生產過程的逼真模擬重現。讓學生不需到實際工廠便可以在3D虛擬工廠體驗到電子產品生產的所有工藝、技術及安全生產流程。在學習和訓練模式上創新了一種以學習者為中心、以學習任務為基點的虛實結合的實訓系統，通過信息技術加強的學習實踐環境使學習與訓練落實于現實應用，學習者可以更充分地體驗、更有效地進行知識建構的泛在學習與訓練新模式。其中，學習新模式主要體現在學習者從原來的平面式“適應性”學習模式轉變為立體式“導向性”的按需學習模式。即學習者在學習過程中可以在任何地方，任何時間，得到他所需要的文檔、動畫、操作視頻、考核試題等各種學習信息，這些信息的獲取是基于學習者自身需求的，因此學習是一種自我導向的過程，是一個適量學習（just in enough）的過程。
虛擬仿真實訓范文第4篇
計算機虛擬仿真技術、高職院校、強電、實訓教學
【中圖分類號】G434文獻標識碼：B文章編號：1673-8005（2013）02-0289-02
隨著我國社會主義市場經濟和自動化行業的迅速發展，社會及企業對技能人才的知識與技能結構提出了更高的需求，要求高等職業院校學生既要有一定的理論知識又要有很強的實際操作能力。為了完成這一任務，高職院校將計算機虛擬仿真技術引入到實訓教學中來。以強電方面教學為例，它的教學內容大部分都涉及到動手，而對電本身來說它是具有一定危險性的，因此在學校的教學過程中，學生不會真正接觸到強電，那么在真正的工作中勢必要遇到一些問題。
1傳統強電實訓教學方式的弊端
傳統的強電實訓課程過程中我們會發現一些問題。首先，強電的操作臺實習設備昂貴，設備數量是永遠無法滿足學生實際需要的，即使是進行了分組合作的方式。其次，教材所涉及的設備系統和型號是多元與廣泛的，而實驗實習設備的系統無法配齊。再次，真實設備的作用給初次接觸實驗和實訓的學生操作帶來很大的壓力和人身安全隱患，特別是在通電的情況下這樣的問題就更明顯了。
2計算機虛擬仿真技術的特點與在強電實訓教學中的應用
計算機虛擬仿真技術是借助于計算機技術及硬件設備，實現一種人可以通過一定感知方式所感受到的虛擬環境，提供給人們通過計算機對復雜數據進行可視化操作與交互的一種全新方式。改變了過去人類除了親身經歷，就只能間接了解環境的模式，從而有效地擴展了人類的認知手段和領域。在通過多個階段的強電虛擬仿真軟件教學應用實踐和思考后。我認為其對現實教學可以產生以下幾個方面的積極影響。
2.1 計算機虛擬仿真技術建立了全新的學習情景--徹底打破了空間、時間的限制。任何強電實驗設備的原理和結構，學生開始基本都不具備相應知識基礎，在利用虛擬現實技術后，不但可以將設備外部信息直觀地展示給學生，甚至可以進入設備的內部進行觀察，生動直觀的感受與學習。
2.2 計算機虛擬仿真技術節約了教育成本--實現低耗、高效與環保、可持續發展。傳統的操作培訓中，強電方面的教學都是在盡可能的利用真實的設備。這些設備種類型號繁多，價格也比較貴，因此不可能準備太多。計算機虛擬現實技術引入后，從現實意義上節約了成本，從長遠看更是有利于整個行業的環境保護和可持續發展，意義重大深遠。
2.3 計算機虛擬仿真技術建立絕對安全環境--實現文明、安全操作。計算機虛擬仿真系統引入后，不會因為學生的錯誤操作而損壞操作臺，更不會造成人身傷害，學生可以大膽地獨立進行學習。這樣使學生可以進行自主學習，具有一定的學習趣味性，也相應提高了學生的學習積極性，降低了教師的工作強度。
2.4 計算機虛擬仿真技術便于教學--合理組織教學與標準化考核。虛擬仿真技術使得教師可以以廣播的方式在每個學生的屏幕上演示其教學內容，使所有學生均能看清楚每個動作細節并進行模仿。
3計算機虛擬仿真技術應用中的注意事項
3.1 要結合學校條件與教材實際，選擇合理、系統、功能完善的仿真軟件，明確虛擬與現實的差異，特別是對系統欠缺和不完善功能的了解，教學中做到避免系統、型號與功能混亂。
3.2 應該合理安排虛擬仿真學習階段，一般情況安排在強電學習的初學階段，學習完線路焊接后為好。
3.3 要在仿真系統學習過程中按實際操作的規范要求嚴格進行，且不可因為虛擬而不負責任地進行野蠻隨意操作，養成不良習慣。
總之，隨著計算機技術的發展，必將推動著虛擬仿真技術的不斷完善，計算機虛擬仿真技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發展，并且與互聯網的有機結合將是必然趨勢。計算機虛擬仿真技術作為一種新型的教學媒體，它的性能更通用，功能更齊全，成本更低廉，更加逼真的逼真的還原了強電實踐應用中場景，這種新的教學媒體必將廣泛應用于強電和相關專業的教育教學中來，最終在現代化技術教育領域中發揮其重要作用。
參考文獻
[1]賀雪晨等. 《虛擬現實技術應用教程 》 清華大學出版社，2012-06-01
虛擬仿真實訓范文第5篇
關鍵詞 虛擬現實 仿真 培訓系統
一、虛擬現實仿真平臺概述
虛擬現實仿真系統最為重要的是保證各子系統之間能夠自由地進行數據交換以實現平臺協作。系統的組成包括數據庫平臺、仿真平臺、虛擬現實平臺以及虛擬現實場景維護平臺。仿真平臺以實際工業生產過程的工藝機理為原型，可以完成化工生產過程的仿真任務。仿真過程中從數據庫平臺獲取基礎數據并將仿真產生的動態數據寫入數據庫。虛擬現實平臺需要從數據庫平臺獲取生產數據以實現對生產仿真過程的呈現，同時也可以在該平臺中對數據庫的基礎數據進行維護。場景維護平臺則負責虛擬現實場景的維護工作。虛擬現實平臺可以通過數據庫向仿真平臺生產控制指令，仿真平臺則通過數據庫將生產過程的狀態信息反饋虛擬現實平臺。
（1）虛擬現實仿真技術特點。虛擬現實仿真系統是能在虛擬場景中漫游，并能對場景中對象做交互操作。該仿真系統的構成有：1）場景的三維模擬。對實際場景和環境采用虛擬現實仿真技術。用軟件繪制圖形模塊，再轉換成編程語言支持的形式。三維圖形的好處在于視覺上能帶給人身臨其境的感覺，不同于普通的平面圖形呆板的特點，利用三維虛擬和仿真技術相結合，不僅可以對現場環境進行再現，還可以通過搭建數學模型，通過連接仿真平臺和虛擬現實平臺，形成一套交互式的仿真系統。2）成員仿真。應急預案演練過程中，有各種職能的“角色”參與其中。一是總指揮：判斷事故狀態，調度各種資源，指揮職能部門。二是現場指揮：根據現場狀態，調度本部門人員和資源。例如，車間、消防隊、環保監測等，指揮操作人員。三是操作員：按照職能要求和指令，進行具體操作，如現場巡視、堵漏、關閥、消防隊員澆水降溫、滅火等。3）內容仿真。對場景內可支配物體、活動規律等的仿真。一是工藝模型：描述工藝過程變化，參數調節對過程的影響，控制系統動作等。二是工具和資源的模型：如水槍、消防炮、設備等。三是三維互動模型：儀器、儀表、閥門、開關等。
（2）虛擬現實平臺。虛擬現實平臺由主體程序和三維場景兩部分組成。首先三維軟件對裝置主體及周邊環境進行模擬，然后將其裝換成編程語言后導入到仿真主體程序中去，和主體程序實現交互。同時利用VB的圖形化界面設計功能和數據庫讀寫控制功能，對數據進行編輯和訪問，這樣，用戶在使用系統時，既可以瀏覽裝置場景又可以修改各類裝置的屬性并讀取生產數據，也可以命令實現與仿真模型的交互。
二、仿真培訓系統開發總體設計
（1）動態仿真培訓系統開發綜述。仿真平臺開發化生產過程仿真系統重點工作包括三個部分：第一要建立系統模型，首先確定仿真范圍，然后根據工藝設計數據計算各管線和設備物流數據。例如，流量、溫度、壓力等。然后再用這些數據辨識具體設備模型。最后搭接設備模型，即系統建模。第二要建立仿DCS系統，即完成各種組態工作以及模型與操作界面（包括仿真DCS/現場畫面）的變量通訊（數據交換）組態。最后是系統調試，目的是使系統運行穩定且協調。化工裝置仿真培訓系統的開發包括DCS功能開發、模型開發和現場站功能開發等。1）DCS功能開發。DCS功能開發包括以下幾個方面：第一是圖形顯示系統，包括總貌圖、流程畫面、組顯示圖、歷史趨勢圖、報警畫面、軟開關圖、狀態顯示等開發。第二是DCS功能開發，包括DCS鍵盤功能、DCS使用功能等。第三是報警和連鎖系統開發。2）現場站功能開發。現場站功能開發有現場站圖形顯示系統，包括總貌圖、流程畫面和現場站閥，上泵，開關，攪拌器等可操作設備功能的開發。3）模型開發。模型開發采用GPRES軟件平臺，其建模過程是模塊化的，具體來說就是：模型由參數固定的模塊搭接而成。每一個模塊都包含輸入、輸出和系數三種參數，都實現一種算法功能。算法是特定的數學模型，用來模擬相應的化工設備或單元操作。
（2）模擬范圍及條件。1）資料準備。開發中涉及的資料包括：工藝原則流程圖（PFD圖）、工藝自控儀表流程圖（P&ID圖）、物料/熱量平衡數據表、工藝原理說明、操作規程、事故仿真技術、評分標準、設備資料、儀表資料等。2）初始條件。仿真模擬的初始條件為：每個模型將提供兩個初始條件：穩態和冷態。穩態條件是用來培訓學員的正常操作或用來進行故障處理和停車訓練，它代表裝置平穩運行時的狀態，以PFD圖和物料平衡數據為基礎，進行開發模擬。冷態條件也稱作開車態，用來培訓學員進行裝置開車，代表裝置停車時的狀態，某些基礎開車步驟如管線吹掃，儀表閥調準等假設已經完成，裝置已具備投料條件。3）裝置故障模擬。仿真平臺可以提供的故障類型：影響范圍廣的全裝置故障、局部關鍵設備故障、局部轉動設備故障、變送器漂移、靜止設備故障、裝置特有故障。
三、虛擬現實仿真系統架構
（1）系統功能。把VR技術與仿真技術有機地結合起來，就構成了加氫裂化裝置虛擬現實仿真系統。它應具備以下功能：1）虛擬現實仿真培訓系統能夠模擬裝置現場的場景，實現各個設備的建模和虛擬場景的三維建模，并且體現出材質和變化，附加貼圖，使用戶能夠在與現實非常相似的三維虛擬環境中自由交互、隨意漫游，并且隨時接收到場景反饋回來的信息，信息內容包括使用者在當前所處的場景位置和視野方向，裝置的場景中實物的概況和使用者在操作過程中的注意事項、提示信息等。2）根據用戶的需求，系統可以暫停或恢復正在運行的仿真過程，能根據不同用戶有差異的操作秩序和參與程度給出智能評價，同時能夠記錄使用者的操作步驟信息和保存相關的系統數據、資料結果等。3）虛擬現實仿真培訓系統會提供良好的人機互動界面，包括場景瀏覽模式的選擇、相關瀏覽器信息、虛擬場景的描述及反饋信息、曲線面版，可以快捷簡易地創建和修改虛擬環境，數據輸入手段非常友好，可以進行優化控制參數的操作，亦可存儲和公布數據結果。4）通用性、擴展性和維護性的功能強大，可以對多種編譯平臺、硬件的加入提供支持，可以滿足不同裝置的差異性需求。
（2）效果評價。虛擬現實仿真培訓系統界面友好，設計簡潔、有效、界面清晰、易懂，只需簡單培訓就能很快掌握其操作步驟和方法。培訓系統功能齊全，包括冷態開停車、單項操作、事故狀態、評分，實現了DCS控制系統的高級控制、連鎖控制、緊急停車等功能，同時開發了具有三維真實感的現場環境，實現了3D巡檢培訓功能，提高了仿真培訓系統的真實感。培訓系統逼真度高，仿真效果與實際裝置運行的現象基本吻合。動態變化趨勢與實際裝置運行的現象吻合，現場三維環境與生產現場幾乎一致。培訓系統硬件和網絡結構簡單，易于維護和擴充，能夠擴大同時參加培訓的員工人數。
（作者單位為中國石油遼陽機電儀研修中心）
參考文獻
[1] 郭艷軍.化工仿真系統的研究與開發[J].計算機應用技術，2007（5）.
