虚拟仿真技术的优势范文

导语：如何才能写好一篇虚拟仿真技术的优势，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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Abstract： At present， there are some difficult problems such as high cost， high quality of practical teaching in vocational and technical education， the practical training difficult to imitate， the teaching effect of practical training is difficult to control. It is difficult to cultivate high quality technical skills to meet the needs of enterprises. In this paper， we can design 3D virtual simulation training to meet the needs of the professional growth to solve the problem of the quality and efficiency of personnel training in the training classroom， promote the transformation and innovation of the traditional teaching mode， and promote the integration of information technology and education teaching.

关键词： 游戏互动；3D虚拟仿真；职业人；学习地图

Key words： the interaction of the game；3D virtual practice；professional person；learning map

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）03-0236-02

0 引言

随着科技技术的飞速发展，社会衍生出对高素质、技术技能型复合人才的大量需求，而职业院校的毕业生却又较难找到合适的工作，“招工、就业”两难现象越演越烈[1-2]。现阶段人才职业素养、综合技术技能与企业实际要求的巨大反差无疑是导致这一问题的最主要、最直接的原因。究其问题主要在于：一是职业院校普遍存在生产性实训设备投入成本过高、生产性实训条件缺乏、学生实训难以保证的问题；二是传统实践教学与训练主要以技能训练为主，普遍存在与职业素质培养融入不够、与真实环境脱离的问题；三是随着信息化设备（智能手机等）的普及，职业院校实训课堂上普遍存在玩手机的现象，学生难以由被动学习转化到主动学习的问题。这些问题又严重制约着实践教学综合效益的发挥，影响人才培养质量及效率，难以培养适应企业需要的高素质技术技能人才[3]。

基于此，本文以应用电子技术专业为例，构建职业人职业成长的学习地图，创立“533”职业人成长训练体系（生产五要素、职业发展三路径和能力三层级），开发融入游戏理念、虚实结合、3D场景再现的应用电子技术专业虚拟实训系统。通过推广应用，以期破解实训教学中的人才培养质量及效率低的问题，促进传统实训教学模式的转变与创新，推进信息技术与教育教学的深度融合，为职业院校信息化实践教学的应用及推广提供借鉴。

1 依据认知和成长规律，构建职业人职业成长的学习地图

遵循职业人认知和成长规律，校企合作，充分调研电子产品生产设计与制造、电子设备生产、电子元器件生产等各种类型企业，获取行业技术、技能人才岗位职责等重要信息，确定应用电子技术专业人才培养能力素质目标要求，明确3D虚拟仿真与专业的关系、与课程的关系。调研电子信息产业链的设计、生产、销售与服务四个环节，对技术工等技能岗位、工艺员等技术岗位、班组长等管理岗位三条电子技术专业职业人职业发展路径中电子产品调试岗位、产品装接等岗位进行职业能力分析。并将完成电子技术专业设计、生产、销售与服务岗位群的一般工作任务、特定范围内工作任务、创新工作任务等三种能力水平，界定电子技术专业职业人的职业能力水平等级。借鉴主流企业提升人力资源管理水平和实践效果的重要工具，即能力素质模型，构建能支撑应用电子技术专业人才培养目标的3D虚拟实训系统的职业人职业成长学习地图（基于岗位能力和业务问题设计的成长路径）。

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关键词：虚拟仿真技术；电子信息类专业；教学

虚拟仿真技术，是一种借助于计算机进行图形处理，实现图像再现的方法，将其引入电子信息类专业教学中，有助于提高教学质量与学生兴趣，拓展学生的知识面，丰富课堂的教学内容，培养学生的应用创新意识与能力。

一、虚拟仿真技术及其在电子信息类专业教学中的应用优势

虚拟仿真技术在电子信息类专业教学中的应用，主要体现在两个方面，一是虚拟仪器，二是仿真。其中，虚拟仪器利用“软件即仪器”的思路，借助于虚拟仿真软件，实现了一系列仪器的功能。仿真是指借助于模型开展电子信息类实验，通过仿真软件等的模拟功能，模拟实验环境与过程，达到教学实践与理论相结合的目的。

虚拟仿真技术在电子信息类专业教学中的应用，改变了传统的以教师为中心的单项输入式教学模式，通过指导性的虚拟实验设计与自主学习活动设计，增强了学生的主体地位，最大化地节约实验教学成本，打破了时空的限制，可在任何地点、任何时间进行电路仿真，便于利用便携式硬件及虚拟仪器验证仿真结果，极大地提升了实验效果。学生可以借助于虚拟仿真技术迅速完成实验，避免了大量枯燥的反复操作，提升了教学实验测量、显示精度，节约了该环节所需时间，为学生提供了更多实验探索设计的机会，同时，还确保了实验过程的安全性。

二、电子信息类专业教学中虚拟仿真技术的典型应用

1.Multisim软件

该软件是NI公司所研发的一款专业化电子仿真软件，具有操作简便、易上手等优势，其元器件十分丰富，而虚拟实验仪器更是功能强大，不仅提供了万用表、示波器等多种常用仪器，还兼具虚拟网络分析、频谱分析等功能，操作方便。该软件在电路类课程中的应用十分广泛，由于通信子线路课程具有较大的难度，理论知识过于抽象，因此，理论教学无法使学生深刻地理解。若想采用专业化通信设备，就要投入庞大的资金，这也是很多学校无法承担的，因此，可以借助于虚拟仿真软件模拟实验过程。

例如，在讲解调制解调器时，为了帮助学生理解三种调制，可以利用Multisim软件进行二极管桥型调幅电路的绘制，借助于“虚拟示波器”XSC1，就调幅信号所观测到的波形进行展示，这样学生可以清晰地看到波形变化与调载幅度变化保持一致，频率、相位并没有发生变化，学生可以对任意参数进行修改，并对波形变化规律进行观察，无需担心会对测试仪器造成破坏。利用该软件帮助学生学会如何使用虚拟示波器，再碰到实物示波器时，学生就能从容地操作了。

2.Proteus软件

该软件包括ISIS、ARES两个软件，其中，ISIS是一款电子系统仿真软件，能够对模拟、数字、模数混合电路进行仿真，并对微控制器系统及其电子元器件进行仿真，实现了软硬件的充分结合与实时仿真。以单片机课程中的LED点阵为例，其虽然结构较为简单，但加上驱动电路，要想使学生理解其显示原理仍较困难。可以利用Proteus软件，绘制8×8点阵电路图，点阵行采用74LS245作为驱动，由P2口进行控制，点阵列由P1口进行控制，并动态显示出来，再将源代码装入单片机，即可实现模拟仿真。采用该软件仿真极大地调动了学生的兴趣，便于其更好地理解LED显示原理。

3.MAX+plus II软件

该软件包括设计输入、处理、校验、编程下载等四大部分，提供诸如VHDL、AHDL等多种硬件设计的输入语言功能。该软件为硬件编程提供了条件，实现了硬件的在线升级，可以根据自身需求设计出独一无二的集成电路，因而在数字电子技术课程中有广泛的应用。例如，在设计一位全加器时，包括三种输入ain、bin、cin和两个输出sum、cout，通过绘制其内部原理图，软件可自动生成全加器逻辑符号，并对其逻辑波形进行观察。通过对波形时序关系进行分析，明确所设计全加器是否存在错误，是否需要修正。若无问题，可以选择菜单中的芯片型号，如选取EPM7128SLC84-15芯片，并对管脚重新加以分配、定位，将编程进行下载，完成操作过程。

三、结语

如今，虚拟仿真技术已经成为创新型电子信息类专业人才培养的必要手段。通过虚实结合、虚实互补模式，提高学生综合应用、工程实践与创新的能力，同时，实现了电子信息类专业教学资源的开放化与深度共享，全面提高电子通信类专业的教学效果。

参考文献：

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[关键词]游戏引擎；机械动力仿真；虚拟现实技术

中图分类号：TP391.9；TD672 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）33-0225-02

一、引言

三维游戏由于引擎技术在建模技术、物理引擎技术、复杂环境的高质量实时渲染技术、动画技术、人工智能技术、对象的行为控制技术等各方面不断的完善和强大，已经极大地引起了人们的关注和重视。游戏引擎不再仅用于游戏娱乐产业的开发，更多的渗透到了教育软件开发、虚拟现实应用、动画影视（特技）制作、军事训练、实时模拟等人类生活的各个领域。极大地改变了人们的生活方式和思维方式。

游戏引擎技术尤其物理引擎技术不断的研究发展，让我们意识到仿真虚拟机械动力的可能性。利用游戏引擎虚拟机械运动，将为开发教育游戏中的虚拟物理实验、网上数字科技馆、娱乐型游戏中的机械道具和多样化游戏任务等具有重要的应用价值和研究意义。

传统的机械动力仿真技术和虚拟现实技术虽然在一定程度上也能虚拟机械的运动，但是由于那些技术不可避免的弊端对机械动力仿真技术应用在其他领域形成了瓶颈。传统的机械工业仿真技术缺乏交互性，设计复杂，表现单调。随着多媒体技术、计算机动画技术、虚拟现实技术、网络技术等技术的渗入，以VRML（Virtual Reality Modeling Language虚拟现实造型语言）或Cult3D为代表的技术给机械仿真领域带来了交互性，但是由于传统的虚拟现实技术固有的特性，如运动行为的硬编码、交互性差、画面不流畅、系统实现复杂等，使得基于游戏引擎技术虚拟机械动力的技术具有很大的优势和更大的发展前景。

本论文研究的技术充分利用了游戏平台的优势，它不仅具有传统虚拟现实系统所有的优点，而且具有3D游戏般的交互性和逼真的动力学模拟。从开发角度而言，游戏引擎的实时渲染能力、快速的计算能力、组件化、可重用性以及面向对象的编程方式等，都使得应用游戏引擎成为一种非常便捷和有效的仿真技术手段。本文描述了利用游戏引擎模拟简单的机械动力实例的核心技术。

二、机械动力仿真技术研究背景

概念设计是机械设计过程中的最初阶段，主要目的是获得产品的本质形状。[3]机械仿真技术的发展为机械工业概念设计注入了新的活力。计算机运算处理能力的提高为机械系统的仿真提供了更好的基础。

我国机械系统传统的计算机辅助工具多数是AutoCAD， Pro/E， Solid Works， Solid Edge， 3D MAX等2D和3D软件，此类建模软件含有大量的图形文件，容量较大，不利于网上传输和远程控制。同时这种方式建立的三维模型是静态的，动画是设计者事先设计好的一副副二维动画，用户只是被动的接受，而不能按照自己的意愿进行实时交互式仿真。

虚拟现实技术作为一种更为人性化的交互技术，近几年来逐渐渗透到各个应用领域。虚拟现实技术的沉浸特征、交互特征和构想特征，刚好弥补了上述传统方法的不足。因此，运用虚拟现实的方法实现机械设计系统成为必然。传统的机械仿真都是代码编写控制的运动效果，没有实现通过物体间力的作用而让物体产生运动，所以不免比较生硬，不能具有可复用性和柔性。

综上可知，机械工业虚拟仿真技术由于其复杂性、综合性决定了开发的困难，因此势必需要一些工具来辅助开发，游戏引擎由于其本身的特点，成为开发机械工业虚拟系统的有力工具。

三、游戏引擎技术

1.三维游戏引擎

一般而言，三维游戏引擎包括：引擎内核、三维图形引擎、物理引擎、人工智能系统、3D模型和图像库、网络引擎、输入系统。三维游戏引擎中各子系统关系可由（图1）表示。

2.游戏引擎技术的优势

（1）利用游戏引擎可以简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本。

（2）游戏引擎中强大的物理引擎为该机械动力仿真系统提供了保障，这也是不同于其他虚拟现实技术的闪光点。

（3）该游戏引擎能快速嵌入到网页中运行，因此，极大的活跃了网页式三维虚拟现实技术，因为传统的三维网页虚拟技术在WEB中运行效果不是很好，运行缓慢，效果单调，交互性差，游戏引擎技术的支持在一定程度上可弥补这些不足。

（4）游戏引擎的最大特点是可以实时渲染，这样使得开发者可以及时浏览和调整系统。Unity3D游戏引擎甚至可以支持在程序运行时改动场景中物体的属性。这样的实时性改变，使得开发者能迅速获得最佳的设置效果值。

（5）基于游戏引擎技术开发的机械动力仿真系统，具有游戏般的交互能力，活跃了机械展示的表达方式。

（6）在游戏引擎平台上的二次编程代码被称为“脚本”，大多数脚本语言都是面向对象的编程特点，具有封装、多态、可复用性等特性。简单易学，使虚拟系统设计者易于开发应用。

四、主要结论

3D游戏引擎技术最大的特点就是它把一个程序中可以重复利用的部分，以精巧的模块组织起来，将其规格化、最佳化，以利于程序重用技术。利用引擎不仅可以开发出“景物真实、动作真实、感觉真实”的三维系统，更重要的是利用它我们可以节省大量的人员和资金，简化系统制作的复杂度，缩短开发时间，降低制作成本，并且游戏引擎普遍具有的FPS（First Person Shooting第一人称射击游戏）特性，这一特点可以巧妙的应用于交互设计中。游戏引擎的实时渲染、动态编译和可视化编辑功能有效解决了传统的虚拟现实技术中存在的渲染耗费时间和硬件成本的问题。

3D游戏引擎最吸引人的是它的强大的PhysX物理引擎和真实的图形渲染引擎。强大的功能会提升研究的成功性。从开发方面考虑，该引擎的脚本语言近似c#或javascript，使得开发轻车熟路，而且脚本是动态编译的，运行速度和汇编接近，不会因为脚本的问题而影响系统的执行效率。从方面考虑，该引擎支持跨平台，而且用该引擎开发的作品可以通过网页直接运行，是3D虚拟现实作品轻松实现网页漫游的良好解决方案。

参考文献

[1] 杨红娟，周以齐，石柏成，陈成军.机械系统虚拟现实建模方法的研究.中国图像图形学会.642～646.

[2] 刘强，刘春全.机械动力仿真软件在抽油机运动学上的应用.装备制造技术，2008年，第12期.49～51.

[3] 石其乐.简易型虚拟现实技术的实现.宁夏工程技术，2003 年8 月，第2 卷第3期：227～245

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关键词：电子技术行业 虚拟仿真技术 应用

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0000-00

电子技术行业的各类设备产品必须具备良好的设计方案才能够保障其工作状态的理想。电子行业具有产品更新快研发周期短的特点。为了满足不断发展的市场需求，加快产品结构的升级，在核心技术领域取得重大突破，电子行业必须采用新的研究方法和技术。虚拟仿真研究是目前电子行业所广泛采用的一种新的方法和技术。本文即以直流稳压电源以及数控机床为切入点，对虚拟仿真技术在上述两个领域中的应用要点及价值进行分析与探讨。

1 虚拟仿真技术概述

虚拟仿真技术即虚拟现实技术，也可称之为模拟技术，技术核心是用一个完全虚拟的系统对另一个真实存在的系统进行模拟。此项技术涉及到多个学科，是计算机图形、人机交互、传感技术、以及人工智能等多个学科的交叉综合领域。虚拟仿真技术主要包括三个方面的含义：第一是借助于计算机所生成环境具有虚拟性的特点；第二是人对这种虚拟环境的感知是高度逼真的；第三则是人可以通过自然的方法与虚拟系统实现交互，系统可响应人的动作并作出合理的反应。

当前虚拟仿真技术被广泛应用于包括汽车制造、道路桥梁、油田矿井、教育教学、电子技术、以及水利电力等在内的多个行业中，体现出了包括交互性、沉浸性、虚幻性、以及逼真性这四个方面的特点。对于电子技术行业而言，虚拟仿真技术的最主要优势是可对产品设计或优化方案在实践前通过高度仿真的模拟环境进行分析，以验证方案的可靠性以及有效性，兼顾实现了提高效率，缩短周期，以及控制费用等方面的性能优势，有推广价值。

2 虚拟仿真技术在直流稳压电源中的应用

直流稳压电源的组成部分包括电源变压器、滤波电路、整流电路、以及稳压电路四个部分。电网供给的交流电压在经过电源变压器降压处理后得到与电路需求相对应的交流电压，然后经由整流电路变化为方向恒定、大小伴随时间变化而变化的单线脉动电压，并经过滤波电路进行滤过（滤过交流分量），通过此环节处理后得到相对平滑的脉动电压。最后经过稳压电路处理，以确保电网电压以及负载水平在发生改变时电压维持在稳定状态下。为更加清晰的了解整个电路的工作原理与运行情况，可以借助于虚拟仿真软件，在软件模拟环境下通过设置开关或调整电路结构的方式观察示波器所呈现出的波形变化。本研究中引入Multisim10虚拟仿真软件，该软件借助于图形方式创建电路，具有界面直观、操作简便、调用方便等优势。本软件提供有包括交流、直流等在内的17种分析方法，虚拟仿真能力强大。

整流电路仿真分析下全波整流与半波整流波形图如下图1所示。结合图1：4个二极管所构成桥式全波整流电路，其核心作用是将正弦变化的电压演变为脉动电压。通过设置开关J1为开启状态的方式，对整流器在二极管损坏状态下所产生的开路情况进行模拟。则全波整流转换为半波整流，半波整流下所对应输出电压为0.45*全波整流电压。

通过对直流稳压电源系统中J2开关进行接通或断开的方式能够对比波形观察得到：在电容接入电路内后，输出电压平滑程度明显提高，波纹得到有效控制，同时输出电压平均值也有一定的增加。其依据是：在电容接入电路内后，电容可有效存储电荷，同时对高频分量而言容抗脚下，从而电流中的交流成分可通过电容C1而被旁路。在电容维持恒定的状态下，可通过调整负载电阻运行仿真的方式，使示波器分别显示滤波器输出波形，仿真结果如下图2所示。结合图2来看，电容放电时间常数为RC。在C为恒定状态下时，R取值越高则意味着放电速度越缓慢，输出波形更加平滑，输出电压值更小；在R为定值状态下时，电容器容量越大则意味着放电越慢，所对应输出波纹越小，输出电压值更大。

除此以外，通过对虚拟仿真软件的合理应用，还能够对直流稳压电路的改进设计效果进行仿真验证，以确保改进方案的实施效果理想。以某直流稳压电路对集成电路以及自保电路的改进方案而言，为验证该方案的可靠性，借助于Multisim10虚拟仿真软件进行实验。操作方法为：在Multisim10虚拟仿真软件按照改进方案构建直流稳压电压仿真点图，以供电电压220V（±10%）为标准进行虚拟仿真。借助于4综虚拟示波器对各点波形进行观察并读值，虚拟仿真实验结果如下图3所示。结合图2可见：经过改进后，直流稳压电路波形脉动被控制在较小范围内，电压输出稳定程度高，可保持在12.036V左右，经计算稳压系数为0.015（符合

3 虚拟仿真技术在数控机床中的应用

数控加工是现代模具CAD/CAM加工体系中不可或缺的重要内容之一。以五轴数控加工技术为例，所对应的模具工件性状复杂，对表面质量要求高，因此对铣削加工提出了非常严格的要求。五轴加工在完成最后一次装夹后，可以从多个面加工工件，其优势在于节约了大量的装夹时间以及辅助测量装置，且加工位置精度更高。在数控机床设计及性能验证中通过对虚拟仿真技术的合理应用，一方面能够使数控机床充分且合理的应用于对模具以及机械产品的加工中，另一方面能够为正确且充分的应用数控机床，完成更多模具以及机械产品加工提供保障。以某单叶片曲面零件数控加工实例为例，采用五轴加工方案，引入五轴五联动编程开发技术，同时对后置技术进行了编程制定。为进一步验证数控机床五轴五联动方案的编程程序正确性以及后置处理结果的可靠性，借助于虚拟仿真技术，在仿真软件所提供虚拟环境下参照数控机床实际配置构建实验模型。虚拟仿真结果显示：所模拟机床在对零件进行加工的全过程中刀具路径未发生偏差，加工零件性状基本与设计要求相符合。

4 结语

本研究中针对虚拟仿真技术在电子技术行业中的应用问题进行分析及探究，通过上述分析不难发现：在电子技术行业中积极应用虚拟仿真技术能够有效解决以往设计方案直接应用于实践中存在的浪费或失误问题，避免了不必要的事故产生，可以有效提高电子技术产品及相关设备的使用寿命与性能，对促进电子技术行业的发展也有重要价值。

参考文献

[1] 陈军，周晓平，郝江涛 等.基于MatLab & Simulink的电工电子技术仿真实验平台[J].中国现代教育装备，2015（3）：57-60.

[2] 赵丽梅.Electronics workbench在电子技术仿真实验中的运用[J].中国远程教育（综合版），2001（12）：58-59.

[3] 周凯，那日沙，王旭东 等.Saber在电力电子技术仿真中的应用[J].实验技术与管理，2015（3）：126-128，140.

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关键词：仿真技术;汽车维修;教学应用

以模拟仿真作为主要形式的仿真技术，通过人机交互的方式，能够将汽车总成部件的构成、汽车检测试验和相关部件的装配调整、部件拆装和分解等融合在一起，并通过计算机技术实现虚拟再现，将该技术应用在教学的过程中，在实际学习的过程当中，学生就能够更好的利用这一技术措施实现模拟学习，通过模拟才做更好的掌握各项汽车专业技能，并通过操作提升自己的实践水平。

一、仿真技术在汽车维修教学中应用的必要性

在汽车维修的过程当中，维修的速度主要取决于拆卸和装配所消耗的时间，而在这个过程中要想更好地完成维修的工作，就需要熟练的掌握各项相关技能。

从目前来看，汽车维修主要是按照实训的模式展开教学工作，这种方式需要有大量的设备器材应用于教学过程中，投资较大，且教学实习的场地也要大，教学训练时间长。但是学生的实际操作机会很少，加大了成才周期。如何能够在短时间内让学生学有所成成为老师考虑的主要问题。

随着技术的发展，在汽车维修教学过程中借助技术优势，应用仿真技术，能够有效的缩短学生的学习周期，并最大限度的节约了场地费用和器材的费用，既减少了教师的工作量，又能够提升教学效率，增强教学质量。

二、仿真技术在汽车维修教学中的具体应用

仿真技术能够将汽车三维虚拟总成构建实时展示，将这一技术应用在教学中，学生就能够借助于动态展示过程和相应的三维虚拟模型，更好的了解汽车当中的发动机、变速器等构件的特点，并完成缩放、翻转以及平移等操作，更为深入的了解各部件的具体情况，同时能够对整车和各总成部件进行仿真模拟，掌握分解以及装配的技术要点。仿真技术的应用大大提升了汽车维修教学的质量，本文就对其具体的教学应用进行分析。

第一，从仿真技术实现步骤的角度进行分析。从整体上来看，仿真技术的实现步骤是由以下几个环节构成，即三维模拟造型、虚拟场景的建设、数据库的建立以及应用程序的编写。

在三维模拟造型的过程当中，需要先对汽车进行全车三维模拟造型，这一工作程序复杂，涉及到的内容较多，需要引起高度的重视。在进行三维模拟造型当中，可以利用3D MAX、MAYA以及PROE等专业性的三维造型软件进行设计，同时还需要对发动机、电气系统等维修项目进行真实模拟，并且对配件和相关零部件等进行真实的模拟，确保模拟和工程的实际情况相一致，模拟完成之后需要将春三维模型的格式输出。

在虚拟场景建设的过程中，可以在造型完成之后，借助VIR TOOLS虚拟引擎，并利用3D部件构建起三维场景，这样能够更好的实现模拟交互，同时还需要设置步骤关卡，在设置的过程当中需要保证良好的逻辑性，并保证工作的细致化。通过制作虚拟场景，就能够更好的展示每一个3D部件的特点，提升二者之间的交互活力，这样在和使用者相互交互的过程当中就能够出现各种不同的数据资料，并且可以根据具体的反映和实际的反馈需求出示不同的数据资料。

在编写管理和考核程序的过程当中，需要引起高度重视，这是整个项目控制的中心环节。这一过程涉及到3D文件的管理和虚拟场景的管理，同时也会涉及到数据库的调用和考核过程的实施情况，只有确保这一环节工作的科学性，才能够保证汽车维修项目能够成为一个完整的系统体系。

第二，从仿真技术的结构角度进行分析。从整体上来看，汽车维修模拟仿真系统可以分为三个大模块，也就是数据库资源模块、虚拟控制管理软件模块以及硬件输入和输出模块，每一个模块都有自己相应的控制要素，各个模块之间相互配合，使仿真技术能够更好的发挥其作用，在汽车维修教学当中能够尽其所能。通过输出软件中显示的标注图形、虚拟图像、技术文档以及数据资料等信息，能够更好的指导汽车维修的教学工作。

在应用仿真技术的过程中，各个模块发挥各自的作用，在计算机上提供实时且三维的虚拟环境，并且能够通过生动的视觉和听觉效果，让学生身临其境，通过虚拟的方式对汽车进行模拟分解、装配、调整等。

三、结束语

汽车维修模拟仿真系统当中的核心技术是计算机虚拟技术，将虚拟技术应用到汽车维修教学过程当中，能够提升教学工作的信息化水平，同时也实现了汽车维修教学模式的创新化发展，通过较小的投入获得较大的经济效益和社会效益。仿真技术在汽车维修教学中应用，能够有效的解决教学过程当中器材少且安装作业破坏性大的缺点，解决教学过程中的经费问题。希望通过本文的论述，对仿真技术在汽车维修教学当中的应用起到帮助作用，更好的提升教学的质量。

参考文献：

[1] 蔡应春.汽车维修教学中的方针技术的应用研究[J].课程教育研究：新教师教学，2015（31）;45.

[2] 王一刚 张君维.仿真技术在汽车检测与维修教学中的应用初探[J].科学咨询：科技・管理，2011（4）：70.

[3] 黄永亮.仿真技术在汽车维修教学中的应用探讨[J].电子制作，2013（9）：234.

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关键词：机械制造；仿真技术；结构设计；加工设计

1机械设计制造与仿真技术概述

1.1机械设计制造

机械设计制造具有工作内容复杂等性质，机械设计制造过程中需要电气自动化、电子工程等技术的支持，相关科技的快速进步，也推动机械设计与制造工作向更多元化的方向发展。以往的机械设计一般以设备零件、工业器械为主要内容，在制造中需要先建构模型，进行多种科学实验，才能保证机械模型的合理性。利用各种自动化技术和仿真技术，能更科学、高效地进行标准化、非标准化的零件设计与加工。

1.2仿真技术

仿真技术应用多种硬件、软件工具，基于仿真实验、相关算法及问题求解，达到构建反映系统某一运行过程或行为的仿真模型的目的。仿真硬件以计算机和相关硬件为主，包括数字计算机、混合计算机、模拟计算机，以及目标仿真器、环境仿真器、运动仿真器等多种物理仿真设备；仿真软件包括各类仿真语言及相关数据库。在应用仿真技术过程中，为了构建基于仿真目标的系统模型，必须进行仿真实验，一般会进行离散事件的系统仿真实验和连续系统仿真实验。在机械设计和制造中应用仿真技术，能大幅度提升机械设备研发速度，减少制造中花费的时间、资金，从而帮助相关机械生产企业获得更高的经济收益。

2仿真技术在机械设计制造中的应用意义

2.1节约设计与制造成本

在机械产品的研究开发过程中，企业需要投入大量资金及人力，特别是在大型机械设备的研发中，因为工程量大、结构复杂，需要统筹全方位的设计工作，因此设计成本相当高，而设计的合理性、效率与研发成本息息相关。应用仿真技术，能够基于相关设计参数建立产品的二维、三维模型，对机械产品的全过程进行相应的模拟和实验；还能基于计算机完成传统研发过程中烦琐复杂的内容，有利于降低工作人员的研发难度和劳动强度。利用机械模型研发产品，能不断调整参数，降低利用实体模型等方法进行研发的经济成本，从而提升产品的研发质量与效率，节约设计与制造成本。

2.2提升参数的准确性

我国各行各业均向机械化、自动化等方向快速发展，当前所需的机械产品类型越来越多，结构越来越复杂，对零部件精密程度也提出了更高的要求，机械设计的过程也变得更为多元、复杂，对相关零部件参数的准确性提出了更高要求。利用传统机械设计方法难以满足当前的标准要求，利用传统计算机技术手段分析大量数据，不仅处理效率低，还无法直观地显示和调节相关数据，一旦出现数据计算失误或数据传递失真，就会降低产品的技术性能。利用仿真技术，能124够通过模型更直观、准确地分析和优化大量设计参数，降低设计难度与出错率，帮助设计人员快速完善产品设计和加工方案。

2.3确保设计方案的合理性

在传统机械设计研发过程中，设计方案的制订过程相当复杂，需要进行大量的人工分析，既浪费时间和精力，又难以保证设计方案的合理性、科学性，这主要体现在方案精细化程度不足，设计师未能全面分析制造过程等方面，导致最终制造出的机械产品在性能等方面往往与设计预期相去甚远，甚至达不到相关技术要求。科学应用各项仿真技术，能使设计人员更合理地整合相关数据，确定机械产品的各项参数，如基于各项仿真实验，获取环境、运动等仿真数据，构建机械设备在实际工作环境下的三维模型，从而更便捷、直观地调整相关参数，对比分析各个设计方案、制造方案，最终选择最优方案。

3仿真技术在机械设计制造中的应用优势

仿真技术在机械设计制造中得到广泛应用，在机械产品的设计、制造、检测等环节均发挥了重要的作用，这使得仿真技术在机械设计和制造中占据重要地位。仿真技术不仅能够更好地把控产品的质量与制造效率，还有利于优化相关技术，更快地进行产品的更新迭代，制造出符合市场要求的高质量、高性能产品，提升生产企业的经济收益。如今仿真技术应用范围仍在扩大，仿真对象、仿真目标更为清晰准确，进一步提升了仿真技术在制造行业的应用有效性。

3.1集成度高

仿真技术的集成化属性能更好地适应当前机械设计与制造工作的需求。仿真技术融合了多种科技与理念，本身十分复杂、多样，因此能够模拟不同类型机械产品的各个复杂模块，进行模块化、集成化的产品设计与制造，从而满足当前市场对机械产品提出的模块化、灵活组装等要求。

3.2分布性强

仿真技术的分布特性十分明显，这是由于仿真技术十分依赖网络技术、计算机技术及各种电气自动化技术。技术的不断发展，使仿真技术的分布特性不断加强。对仿真技术各软硬件工具及相应的运行环节进行分析，可以发现各种仿真功能的实现充分应用了各种网络技术、制造技术，整个技术的运行环节均需要配合各种理论和图形规定进行。分布性强这一特点会在一定程度上强化仿真技术在机械设计制造中发挥的积极作用，更好地保障设计工作的合理性和设备的制造质量。

4仿真技术在机械设计制造中的应用前景及发展方向

4.1应用前景仿真技术

随着各类计算机技术、电气技术的进步而迅速发展，一些仿真硬件设备及软件的水平快速提升，使数字化仿真技术的优势进一步凸显，当前主要体现在超小型计算机、处理器等工具相互配合方面，能够降低传统仿真技术中对大型仿真设备和实际仿真实验的依赖性，从而有效降低研发成本。在仿真软件方面，仿真技术正与AI技术融合，有利于提升仿真软件的精确性、全面性，推动机械设计向虚拟设计与制造方向发展，虚拟设计与制造将更多地应用虚拟仿真技术，在更多的机械产品设计及制造内容中应用计算机对仿真对象、目标进行全过程结构设计、参数调整及资源调配，从而显著提升机械产品研发水平和研发过程的管理水平，显著降低机械设备设计与制造的周期及成本[1]。由此可见，仿真技术在机械设计领域具有广阔的前景。

4.2发展方向仿真技术

在机械制造中的应用将向精确化、智能化方向快速发展。仿真过程的精确化发展体现在机械制造中的数控加工等过程将与仿真技术进行更深入的结合，通过模拟加工过程，可以更好地调整相关的加工参数或产品参数，从而以更低成本优化加工方案，使各项加工参数更精确、合理。仿真过程的智能化发展体现在机器人技术和网络通信等技术与机械设计仿真过程更深入融合，将使仿真过程更自动化、智能化，技术人员将更多地通过计算机软件进行仿真过程的设计与控制，基于各种通信技术进行数据交换和实时控制、监测。另外，仿真技术在机械领域的应用内容也将更为广泛、精细化。

5仿真技术在机械设计制造中的应用流程和具体应用

5.1仿真技术的一般应用流程

仿真技术的应用涉及图形学、几何造型学知识，在对目标产品进行实质抽象化的数学模型处理时，需遵循一般的应用流程。首先，应确定目标产品的结构和相关参数，建构基础的模型。基于各仿真工具建构能模仿真实环境及产品的可靠系统，加上边界条件、约束条件等参数。其次，应用电气工程、自动化、网络通信等方面的技术，将数学模型中的参数进行相应的阐述，并结合时空关系划分模型，构建每种环境下的动态模型与静态模型。以构建动态模型为例，需要构建连续时间下的仿真模型、离散时间下的仿真模型、混合时间下的仿真模型，并重视各模型之间变换层面的构建[2]。再次，应用相关算法、仿真软件及计算机语言，对仿真模型开展全面的分析。需要满足模型自由变换、参数分析全面等要求。最后，进行仿真模型实验工作，即将创建的仿真模型输入搭载某一实验环境的计算机中，使仿真模型虚拟运行，由此得到产品仿真运行的结果[3]。开展仿真实验前，需要进行先期设计，并对实验方案进行预运行，根据仿真实验想要达到的实验结果确定具体的衡量指标和标准，对仿真实验结果进行合理的分析。为验证实验结果的可靠性，需要通过反向验证等方法进行检验。经过这一系列的应用流程，才能保证仿真技术被合理地应用于机械设计制造。

5.2仿真技术在机械设计制造中的具体应用

5.2.1仿真技术在机械产品结构设计中的应用根据机械产品结构设计的一般工作流程可知，机械产品结构由完成不同功能的多个结构协同组建而成。结构设计直接关系到机械设备运行的安全性、效率及其他重要性能，研发人员在利用仿真技术进行结构设计时，需要优化产品结构的模拟实验等工作，如通过高负荷环境下的功能性实验来测试产品结构的安全性、可靠性等性能，然后基于各项测试最终确定最优的产品结构模型。与此同时，研发人员需要借助仿真技术、三维设计软件及运动学理论，对产品结构设计模型进行多角度、多维度的展示、观测和测试，在保证产品结构的运动状态可靠性符合设计标准的基础上，对不同零部件进行干涉实验和细化分析，从而发现各零部件存在的金属疲劳等问题或技术瓶颈，然后进行参数、材料等方面的优化调整，以全方位提升机械设备结构设计的合理性[4]。三维设计软件在机械设计中已较为普遍，将运动仿真与三维设计进行更高程度的融合，能够使研发人员实时地观测机械结构在具体运动环境下的各项性能，有效提升结构设计质量，节约设计所需的时间和物料成本。例如，在一些机械设备的齿轮设计中，研发人员利用仿真技术能提升这些重要部件的质量和设计的合理性。齿轮是一些机械设备的关键部件，其性能直接影响整个机械产品的使用寿命与生产效率。应用仿真技术，能对齿轮结构设计及相应设计参数进行测试，判断齿轮设计能否满足产品的设计目标和相应的加工要求[5]。在具体应用中，基于仿真软件模拟齿轮在相应环境中的工作环境，以此检测齿轮结构设计、参数设计是否符合规范。若发现设计问题，还能进行相关参数的调试，最终完善齿轮设计。如利用仿真技术模拟和测试圆弧针齿的运行轨迹，测试齿轮是否能在相应环境下正常运行，并基于仿真技术深入完善各齿轮转动接触点的相关参数。5.2.2仿真技术在机械产品加工设计中的应用机械产品从设计到制造需历经多个步骤，许多步骤的流程较复杂，特别是在设计和生产大型、超大型机械设备时，其过程尤为复杂，而应用仿真技术能在一定程度上使这一过程更加便捷[6]。机械加工设计过程中应用仿真技术，能切实优化研发设备的各项性能和工作效率。例如，在数控加工工作中，需要编写相应的加工方案，而应用仿真技术能更便捷地完成加工方案的编写，调试机床运行程序，生成相应的二维、三维图形及加工数据，在机械设备生产中合理选择刀具等加工工具，利用合理的流程、准确的加工指令高效完成设备加工作业。此外，应用仿真技术还能有效减少人为操作、降低失误率。

6结束语

综上所述，仿真技术已在多领域得到应用，具有很强的技术优越性，推动其在机械设计制造中的应用，能够为机械制造领域带来新的活力和发展机会。因此，相关企业需要积极、合理地应用仿真技术，优化相关的设计、制造工作，提升机械产品的质量与研发效率。

参考文献

[1]张卫龙.仿真技术在机械设计制造过程中的应用[J].华东科技,2020(3):11-13.

[2]高源,闫韬,满成,等.计算机仿真设计在塑料制品开发中的应用研究进展[J].合成树脂及塑料,2019,36(2):99-102.

[3]周卉.计算机仿真软件在机械结构优化中的运用指导:评《UGNX机械结构设计仿真与优化》[J].机械设计,2020,37(12):159.

[4]陈登凯,乔一丹,刘佳璇,等.基于复合仿真技术的武器装备工业造型设计方法[J].包装工程,2021,42(20):49-58.

[5]胡光.计算机仿真技术在塑料加工中的应用[J].塑料科技,2021,49(7):106-109.

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关键词 计算机仿真技术 网络技术 医学机能实验 应用

一、计算机仿真技术和网络技术相结合是实现医学机能实验的关键技术

与传统医学机能实验手段相比，利用计算机仿真技术和网络技术相结合的医学机能虚拟实验具有实验内容的丰富性、实验过程的完整性和实验结果的及时性、直观性。由于模拟仿真医学机能实验无需相关实验器具，无需实验准备即可引导学生理解实验的操作步骤以及实验效果，可以作为机能学实验教学的一个有益补充。对教师而言起到辅助教学的作用，对学生而言，则起到对所学知识的理解和强化作用。

（一）计算机仿真技术的发展为医学机能仿真实验提供了必要的技术条件

（1）仿真技术：仿真就是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿。我们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助我们对现实中的某一层次的问题做出决策。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。

（2）传统的仿真方法：是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。如此迭代地进行，直到认为这个模型已满足试验者对客观系统的某一层次的仿真目的为止。

（3）计算机仿真技术：即是利用计算机进行仿真实验，也称为仿真机。从70年代末起，应用大规模集成电路计算机的发展，各种专用和通用仿真机得到极大普及和推广。随着计算机技术的迅猛发展，人们在综合集成数字仿真和模拟仿真的优势的基础上，设计出在更高层次上的数字模拟混合仿真机，在一些特定的仿真领域内，这种智能仿真计算机机和高层次的数字模拟仿真机都取得令人鼓舞的成果。

（4）计算机仿真系统构成：为了建立一个有效的仿真系统，一般都要经历建立模型、仿真实验、数据处理、分析验证等步骤。为了构成一个实用的较大规模的仿真系统，除仿真机外，还需配有控制和显示设备。

（5）医学机能虚拟实验（仿真系统）：随着现代医学的不断发展，对医学工作者提出了更高的要求，即不但要掌握人类已知医学领域的医学知识，也要具备解决未知医学问题的能力，即创新能力和科学实验的能力，而实验学科在医学学生能力培养中起着至关重要的作用。现代机能实验学把生理学、病理生理学和药理学实验有机的融合在一起，成为一门独立实验学科。医学机能实验课程以活体为主要实验对象，以正常生理功能——疾病生理——药物作用为主线，把机体的不同功能变化通过实验设计有机的联系起来。医学机能实验中，部分实验具有操作难度大、实验具有一定危险性，实验成本高等问题。譬如：医学机能学中研究药物对动物记忆的影响、安定的抗惊厥作用、杜冷丁的镇痛作用、神经体液因素及药物对心血管活动的影响、药物急性毒性实验、药物半衰期的测定等实验就存在一定的危险性，实验操作难度大等问题。我们利用计算机仿真技术，则可以在很大程度上解决目前医学机能实验中所面临的这些困难，并取得良好的教学实验效果。由于模拟仿真实验无需相关实验器具，无需复杂的实验准备即可引导学生理解实验的操作步骤以及实验效果，因此医学机能虚拟实验与传统医学机能实验有机整合，既丰富了实验教学手段，又提升了教学质量，有助于培养学生的实践操作能力、创新精神和科研兴趣。

（二）网络技术的飞速发展为计算机仿真技术在医学机能中的应用提供了广阔前景

（1）网络技术：网络技术是从上世纪六十年代末美国国防部远景研究规划局为军事实验用而建立的网络，名为ARPANET，八十年代初期ARPA和美国国防部通信局研制成功用于异构网络的TCP/IP协议（网际传输控制协议），并投入使用；1986年在美国国会科学基金会的支持下，用通信线路把分布在各地的一些超级计算机连接起来，以NFSNET接替ARPANET；进而又经历十几年的发展形成Internet（互联网）。其应用范围也由最早的军事、国防机构，拓展到科研教育机构，进而迅速覆盖了全球的各个领域。网络把分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使我们能够透明地使用资源并按需获取信息。 网络可以构造全球性和区域性的网络，有广域网、城际网、企业内部局域网等。网络的根本特征就是实现资源共享，消除信息孤岛。

（2）网络的关键技术：网络结点、宽带网络系统、资源管理和任务调度工具、应用层的可视化工具。网络结点是网络计算资源的提供者，包括高端服务器、集群系统、MPP系统大型存储设备、数据库等。宽带网络系统是在网络计算环境中，提供高性能通信的必要手段。资源管理和任务调度工具用来解决资源的描述、组织和管理等关键问题。任务调度工具根据当前系统的负载情况，对系统内的任务进行动态调度，提高系统的运行效率。网络计算主要是科学计算，它往往伴随着海量数据。如果把计算结果转换成直观的图形信息，就能帮助研究人员摆脱理解数据的困难。这需要开发能在网络计算中传输和读取，并提供友好用户界面的可视化工具。

（3）网络技术在医学机能虚拟实验中的运用：实验设备功能雷同的实验室，造成了实验场地、仪器设备、实验技术人员等教学资源的极大浪费。而通过网络技术将医学机能虚拟实验机联网组成医学机能虚拟实验室，既实现医学机能信息资源的共享，同时也大大降低了实验成本。教师利用网络技术可以方便地为一个班或几个班的学生演示和操作医学机能实验，大大提高了教学效率，而学生同样可以利用网络中的医学机能虚拟实验机跟随教师的演示进行实验操作，对提升学习效果也有一定的帮助。

二、计算机仿真技术和网络技术在医学机能虚拟实验中的应用

（1）医学机能虚拟实验系统是采用计算机虚拟仿真与网络技术相结合，运用服务器和客户端的构架模式，涵盖了目前大部分医学机能学实验而建立的模拟仿真系统。包括生理实验项目、药理实验项目、病理实验项目、人体实验项目以及综合实验项目等。随着医学机能仿真技术的发展，利用计算机技术和网络技术也便于对医学机能虚拟系统进行扩充和升级，这样可确保医学机能虚拟实验系统的长期生命力。

（2）医学机能虚拟实验均应包括该机能实验的总体介绍、原理、相关实验录像、模拟实验过程、仿真实验操作等部分。全方位介绍了整个实验，既注重整体，也着眼于细节，便于学生对实验操作的充分理解和掌握。譬如利用血压波形的核心模拟算法，对每一个波形的模拟都如此逼真，比如血压模拟，不仅模拟出每个血压波形的细节：收缩期、舒张期、心房波等，而且连二级呼吸波也进行了逼真的模拟。并且将刺激强度与反应的关系，刺激频率与反应关系等实验波形和肌肉收缩图形同步反映。为学生进一步理解和掌握书本知识提供有益的帮助，大大提高学生的实践操作能力。

（3）由于采用客户/服务器的体系结构，并通过网络将医学机能虚拟实验机连接在一起组成医学机能实验室，并在校园网范围内进行教学和实验，既方便教师教学，又方便学生的实验操作，最大限度地合理使用学校有限的教学资源。以我校的实际应用为例：首先我们将医学机能虚拟实验系统安装到教室里的教学用机上，教师可以在进行医学机能学方面教学时，通过学校的校园网络在任何一间教室都能很方便地使用医学机能虚拟实验中的资源和信息，极大地提升了医学机能学的教学效果，也充分激发了学生的学习积极性。同时我们在学校计算机机房内集中安装组成医学机能虚拟实验室，学生可以在教师的指导下进行医学机能虚拟实验操作，通过虚拟实验，将一些平时不具备实际操作条件的医学机能实验过程完整地展示给学生，不仅能加深学生对医学机能学知识的认识和掌握，更能在一定程度上提高学生的实践操作能力。

三、医学机能虚拟实验在卫生职业学校实验教学中的前景展望

（1）由于医学机能虚拟实验无需实验动物，无需实验准备即可帮助学生理解实验的操作步骤以及实验效果，可以作为医学机能学实验教学的一个有益补充。对教师而言起到辅助教学的作用，对学生而言，则起到加强知识的理解和强化作用。

（2）通过医学机能虚拟实验系统对医学机能学的背景知识、实验设备的用途、原理和操作进行大量的介绍，既开阔了学生的视野，又为学生进行探索性实验以及自主性设计实验提供了新的科学指导。

（3）医学机能虚拟实验还可以对相关医学知识进行模拟介绍，譬如信号采集的原理和性能指标，传感器原理及各种传感器介绍，试验试剂的配置，手术器械的介绍等。极大地丰富了学生的知识面，对他们今后的学习工作都起到很好的帮助作用。这也是我们传统医学机能实验由于受实验场地、实验仪器、实验经费等的局限所不能实现的。

参考文献：

[1]赫培峰等.《计算机仿真技术》.机械工业出版社

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关键词：医学机能实验；仿真技术；网络技术；应用

中图分类号：TP391.9

1实现医学机能实验的关键技术――仿真技术和网络技术

与传统医学机能实验手段相比，利用仿真技术和网络技术相结合的医学机能虚拟实验具有实验内容的丰富性、实验过程的完整性和实验结果的及时性、直观性。医学机能虚拟实验无需相关实验器具，无需实验准备即可引导学生理解实验的操作步骤及实验效果，可以作为机能学实验教学的一个有益补充。对教师而言起到辅助教学的作用，对学生而言，则起到对所学知识的理解和强化作用。

1.1仿真技术的发展为医学机能实验提供了必要的技术条件

（1）仿真技术：仿真就是对现实系统的某一层次抽象属性的模仿。我们利用这样的模型进行试验，从中得到所需的信息，然后帮助我们对现实中的某一层次的问题做出决策。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。传统的仿真方法：是一个迭代过程，即针对实际系统某一层次的特性（过程），抽象出一个模型，然后假设态势（输入），进行试验，由试验者判读输出结果和验证模型，根据判断的情况来修改模型和有关的参数。如此迭代地进行，直到认为这个模型已满足试验者对客观系统的某一层次的仿真目的为止。

（2）计算机仿真技术：即是利用计算机进行仿真实验，也称为仿真机。从70年代末起，应用大规模集成电路计算机的发展，各种专用和通用仿真机得到极大普及和推广。随着计算机技术的迅猛发展，人们在综合集成数字仿真和模拟仿真的优势的基础上，设计出在更高层次上的数字模拟混合仿真机，在一些特定的仿真领域内，这种智能仿真计算机机和高层次的数字模拟仿真机都取得令人鼓舞的成果。

（3）医学机能虚拟实验：随着现代医学的不断发展，对医学工作者提出了更高的要求，即不但要掌握人类已知医学领域的医学知识，也要具备解决未知医学问题的能力。现代机能实验学把生理学、病理生理学和药理学实验有机的融合在一起，成为一门独立实验学科。医学机能实验课程以活体为主要实验对象，把机体的不同功能变化通过实验设计有机的联系起来。医学机能实验中，部分实验具有操作难度大、实验具有一定危险性，实验成本高等问题。譬如：医学机能学中研究药物对动物记忆的影响、安定的抗惊厥作用、药物急性毒性实验等实验就存在一定的危险性，实验操作难度大等问题。我们利用计算机仿真技术，则在很大程度上解决目前医学机能实验中所面临的这些困难，并取得良好的教学实验效果。因此医学机能虚拟实验与传统医学机能实验有机整合，既丰富了实验教学手段，又提升了教学质量，同时有助于培养学生的实践操作能力、创新精神和科研兴趣。

1.2网络技术的发展为仿真技术在医学机能实验中的应用提供了广阔前景

（1）网络发展：网络技术是从上世纪六十年代末美国国防部为军事实验用而建立的网络，八十年代网际传输控制协议的确立和广泛使用，进而利用通信线路把分布在各地的计算机连接起来，逐步发展形成互联网。其应用范围也由最早的军事、国防机构，拓展到科研教育机构，进而迅速覆盖了全球的各个领域。

（2）关键技术：网络结点、资源管理和任务调度工具、应用层的可视化工具。网络结点是网络计算资源的提供者，包括高端服务器、集群系统、数据库等。资源管理和任务调度工具用来解决资源的描述、组织和管理等关键问题。如果把计算结果转换成直观的图形信息，就能帮助研究人员摆脱理解数据的困难。

（3）网络技术在医学机能虚拟实验中的运用：实验设备功能雷同的实验室，造成了实验场地、仪器设备、实验技术人员等教学资源的极大浪费。而通过网络技术将医学机能虚拟实验机联网组成医学机能虚拟实验室，既实现医学机能信息资源的共享，大大降低了实验成本。教师利用网络技术可以为一个班或几个班的学生演示和操作医学机能实验，大大提高了教学效率。

2医学机能虚拟实验中计算机仿真技术和网络技术在的应用

（1）医学机能实验系统是采用计算机仿真与网络技术相结合，运用服务器和客户端的构架模式，涵盖了目前大部分医学机能学实验而建立的模拟仿真系统。包括生理实验项目、药理实验项目、病理实验项目以及综合实验项目等。随着医学机能仿真技术的发展，利用计算机网络技术也便于对医学机能虚拟系统进行扩充和升级，这样可确保医学机能虚拟实验系统的长期生命力。

（2）医学机能虚拟实验均应包括该机能实验的总体介绍、原理、相关实验录像、模拟实验过程、仿真实验操作等部分。全方位介绍了整个实验，既注重整体，也着眼于细节，便于学生对实验操作的充分理解和掌握。譬如利用血压波形的核心模拟算法，对每一个波形的模拟都如此逼真，不仅模拟出每个血压波形的细节：收缩期、舒张期等，而且连二级呼吸波也进行了逼真的模拟。并且将刺激强度与反应的关系，刺激频率与反应关系等实验波形同步反映。

（3）由于采用客户/服务器的体系结构，并通过网络将医学机能虚拟实验机连接在一起组成医学机能实验室，并在校园网范围内进行教学和实验，既方便教师教学，又方便学生的实验操作，最大限度地利用学校有限的教学资源。以我校实际应用为例：首先我们将医学机能虚拟实验系统安装到教室里的教学用机上，教师可以在进行医学机能学教学时，通过学校的校园网络在任何一间教室都能使用医学机能虚拟实验中的资源，极大地提升了医学机能学的教学效果。同时我们在学校计算机机房内集中安装组成医学机能虚拟实验室，学生可以在教师的指导下进行医学机能虚拟实验操作，通过虚拟实验，将一些平时不具备实际操作条件的医学机能实验过程完整地展示给学生，不仅能加深学生对医学机能学知识的理解，同时也能提高学生的实践操作能力。

3医学机能实验在卫生职业学校教学实验中的前景展望

（1）通过医学机能虚拟实验系统对医学机能学的背景知识、实验设备的用途、原理和操作进行大量的介绍，既开阔了学生的视野，又为学生进行探索性实验以及自主性设计实验提供了新的科学指导。

（2）由于医学机能虚拟实验无需实验动物，无需实验准备即可帮助学生理解实验的操作步骤以及实验效果，可以作为医学机能学实验教学的一个有益补充。对教师而言起到辅助教学的作用，对学生而言，则起到加强知识的理解和强化作用。

（3）医学机能虚拟实验还可以对相关医学知识进行模拟介绍，譬如信号采集的原理和性能指标，试验试剂的配置，手术器械的介绍等。极大地丰富了学生的知识面，对他们今后的学习工作都起到很好的帮助作用。这也是我们传统医学机能实验所不能实现的。

综上所述，医学机能虚拟实验在卫生职业学校教学实验中有广阔的发展前景。

参考文献：

[1]郑倩.医学机能学实验[M].北京:科学出版社.

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按照外科学教学大纲的要求，在临床骨科教学中，骨折的类型和发生机制是骨科损伤疾病的教学重点。在传统的教学环节中，这部分仅仅通过课本上的模式图或典型的X线片来进行说明，学生在认知过程中缺乏对立体形象和发病机制的了解，仅仅掌握了一些概念性的名词术语。我们科室通过采集正常人体不同部位的CT断层影像，运用逆向工程与有限元的基本概念和理论，采用医学专用的建模软件Mimics读取原始的股骨CT图片的DICOM格式，利用阈值分割算法完成股骨的图像分割，并利用面绘制算法对股骨及其内部的髓腔进行三维仿真，然后根据股骨髓腔几何解剖状态应用CAD软件设计个性股骨假体(图1)。在骨折这一内容的教学设计中，我们还结合Mimics软件自带的有限元分析模块，计算模拟出不同应力状态下骨骼的受力情况，利用不同的颜色分布，直观地显示出各个部位的受力分布，对其中的受力情况进行分析，帮助学生理解临床椎体压缩性骨折最易发生部位背后所涉及的力学机制(图2)，进一步让学生了解骨折的外科治疗。另外，还可以利用Mimics基于灰度值赋材质，实现股骨有限元模型材料正确的非均匀及各向异性描述，模拟假体材料置换后股骨的应力情况。我们还结合科室课题研究，对诸如脊柱压缩性骨折的骨水泥治疗等对椎体的生物力学改善进行了延伸。通过这些方法，学生不仅学习了临床的骨科治疗方法，更为实际临床工作奠定了基础。

通过实际教学比较，学生对理解骨折的机制和治疗方案有一个全新的认知。为了进一步满足学生对运动系统软组织的作用了解，我们还利用计算机对运动过程中复杂的肌肉和骨骼力学进行分析。Anybody是商业化软件中唯一兼与人机工程学和生物力学的分析软件，其可以通过导入完整的人体肌肉骨骼模型，用于产品的人机工程学设计。可以计算模型中各块骨骼、肌肉和关节的受力、变形、肌腱的弹性能、反抗肌肉作用和其它对于工作中的人体有用的特性等。在骨科教学中，关于骨肿瘤和骨关节炎症的发展如果只给出临床分型的图片还是不能激起学生的学习兴趣，采用动画对骨科疾病的动态显示，能够更加直观和良好地阐述疾病的演变过程。在实现方面，可以利用已经制作完成的三维影像，利用Flash等动画制作软件，合成四维的动画，插入到课件中进行播放。通过计算机仿真技术，我们让传统的教学从二维变成三维，从静止变成运动，从单一介绍结果到借助计算机分析机制，多层次地丰富了课堂教学内容。

计算机仿真技术解决了骨科学教学中人体组织结构复杂、立体形态难于表述的矛盾。在临床教学中，从声像、文字、动画等多个角度刺激学生，对学生有较强的吸引力和感染力，极大地调动了学生求学、求知的欲望，激发了学生的学习积极性、主动性、创造性，加深学生对抽象知识的理解，促进学生综合素质的提高。计算机仿真技术的一大优势在于将传统的书本描绘的平面图片转换为仿真的三维模型，能精确地表达人体形态的各个器官、骨骼、肌肉、血管等组织，特别是关节解剖结构。它将学生置于具体真实的三维重建的多媒体环境中，学生在虚拟现实中探索、理解教学内容，从而在潜移默化中达到培养学生创新素质和能力的目的［10-12］。另外，同学普遍接受计算机技术在课堂教学的应用，对计算机仿真技术的应用尤其是动画很感兴趣，提高了课堂参与的互动性。

与传统的教学模式相比，计算机辅助教学模式存在着明显优势，在信息技术发展的今天，教师必须将传统教学经验与现代科学技术相结合，充分利用计算机多媒体的优势，制作良好的课件及视频，以更好地完善教学方法，提高教学质量［13］。计算机仿真技术(computersimulationtechnology，CST)超越了普通的多媒体技术，它利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统的模型，并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术。虚拟仿真技术应用于骨科学教学系统中后，可以对骨科的知识领域中涉及到的实物教学进行必要的补充、完善和扩展，能够保证骨科教学系统具有良好的开放性和真实感的交互，促进骨科教学模式和理念的进一步变化，也必将成为整个教学改革的一个重要的发展方向。

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关键词：虚拟仿真技术；“电子技术”；教学

1虚拟教学法应用背景

在实际教学过程中，除了掌握“电子技术”课程必需的基础知识外，还需要培养学生“电子技术”方面的创新意识和实践能力，进而锻炼学生的思维，提高教师“电子技术”课程教学的水平。把虚拟教学法应用到“电子技术”教学中，可以有效增强学生学习的兴趣，提高学生学习的主动性，最终提高学生的学习效果和学习水平。因此，高职院校担任“电子技术”课程教学的教师应该加强对虚拟仿真技术的分析和应用，明确在“电子技术”课程教学中应用虚拟教学法的重要性、有效性和创新性，从而研究、制定出相关的方法和措施，促进学生整体学习能力和学习技巧的提升。

2“电子技术”课程的特点

“电子技术”课程是电气工程专业、自动化专业以及其他相关专业的主要课程，其教学内容是和电子、控制技术以及电气相互融合在一起的，“电子技术”课程具有很多特点，具体如下：第一，“电子技术”课程的教学理论性较强，在实际的教学过程中，课程内容较为单一和枯燥，因此，学生在学习的过程中通常情况下都会出现理解上的困难，影响学生的学习兴趣。第二，“电子技术”课程的系统模式化特点较为鲜明，且模型参数的变化也较为明显，其中的实验项目反而相对是独立存在的。第三，“电子技术”课程的项目设计的综合性较高，且技术的推广应用也较广，在实际的技术开发过程中，相关的案例也较为成熟。故而教师在教学过程中也可以将虚拟教学和实验教学相互结合起来，改变传统教学方式的局限性，帮助学生对抽象理论知识的理解，最终促进“电子技术”专业课程的创新发展。

3虚拟仿真平台的选用

“电子技术”课程的系统化程度较高，且理论分析上也较为复杂，因此，教师在采取虚拟教学法的过程中，在虚拟仿真平台的选择上，Matlab仿真平台是最佳选择，其在使用过程中具有很多的优势，具体如下：第一，Matlab仿真平台的计算功能较为强大，且在使用过程中，Matlab仿真平台的运算速度也较快，将其应用在“电子技术”课程的教学中，可以有效解决课程中的计算问题，提高教学水平。第二，Matlab仿真平台也可以提供两种虚拟仿真的形式，即利用编写代码文件进行仿真和利用Simulink的仿真平台进行图形化仿真，其教学效果非常直观且形象。第三，对于Simulink的仿真平台来说，将其应用在“电子技术”课程教学过程中，不仅可以提供实体图形化的模型和相关的仿真仪器等，还可以提供专门的电气系统模型，虽然并不是真实的物体，但是却具有真实物体的特征和属性，也具有较高的使用价值。另外，Matlab仿真平台的应用成本也相对较低，根据相关调查显示，其虚拟仿真结果和实际的实验结果相比较也具有一致性，教师在应用时，可以将Matlab仿真平台和实验项目的设计结合起来，以此来提高“电子技术”课程的教学质量和教学效率[1]。

4在“电子技术”课程中应用虚拟教学法的可靠性

4.1教学条件上满足应用条件

随着我国科学技术的飞速发展，我国各大高校在教学条件上也得到了相应的完善，大部分高校在教学过程中采取的都是多媒体教学的方式，为虚拟教学法的应用提供了可靠的教学条件。教师通过在计算机上安装相关的虚拟仿真软件，就可以利用多媒体技术进行“电子技术”课程的教学。另外，完善的硬件设施使得教师也可以利用虚拟仿真软件对实验进行演示教学，解决了我国传统“电子技术”课程教学中的实验教学问题。

4.2开发虚拟仿真技术的条件较为完善

在计算机技术的发展过程中，我国高校的电子类专业实验室也设置了相关的计算机设备，使得高校具备了开发虚拟仿真技术的条件。另外，我国的很多高校的“电子技术”专业中也具备了较为完善的网络技术以及数字信号处理等实验室也配备了相关的微机。同时，高校也在微机上安装了Matlab等仿真平台，为“电子技术”课程的虚拟仿真教学提供了完善的条件。除此之外，部分高校的学生也有自己的电脑，可以在电脑中安装相关的虚拟仿真软件，可以不受时间和空间地限制进行实验设计。

5在“电子技术”课程中应用虚拟教学法的重要性

5.1有利于调动学生的学习积极性

通过在“电子技术”课程中应用虚拟教学法，有利于调动学生的学习积极性。第一，高校在电子信息技术课程的教学过程中，通过建立实验基地，可以打造出锻炼学生的实践能力的综合性平台，帮助学生将所学到的理论知识应用到实际的操作过程中，从而加深对理论知识的理解，提高自身的实践能力。第二，在实际的虚拟仿真软件的操作过程中，也可以将学生难理解的理论知识用更加形象的方式表达出来，让学生更加直观地感受到“电子技术”课程的相关知识，提升学生的学习积极性和增强学生的学习兴趣。第三，教师在应用虚拟教学法进行教学的时候，也可以通过教学节奏的把控，来帮助学生探索并思考相关的知识结构，使其主动参与到教学过程中，凸显学生学习的主体地位，最终实现教学目标。

5.2有利于提升学生的实践动手能力

随着科学技术的快速发展，企业生产工艺更新加快，新技术被采用的步伐加快，这对高职院校人才培养提出了更高的要求，高职院校在“电子技术”课程的教学过程中着重以培养应用型人才为教学目标，在教学过程中，重点培养学生的分析能力、动手能力和实践能力。而通过在“电子技术”课程教学过程中应用虚拟教学法，可以有效提升学生的实践动手能力。高校通过为学生提供实践操作平台和操作环境，可以引导学生学会理论知识的应用，加深对“电子技术”课程的了解。虚拟教学法在教学实际应用过程中，更加强调学生学习的自主性，学生通过虚拟技术体验知识要点和能力要点，实现理论知识和实践操作完美融合，进一步提高“电子技术”课程教学的趣味性、有效性，帮助学生及时地发现并解决问题。

6我国高校在“电子技术”教学中的问题

6.1相关的学习环境有待完善

“电子技术”课程是一门实践性很强的课程，对于学习情景的要求也较高，但是在我国传统的教学工作中，教师一般选择生活中的例子来演示和创设实验内容。生活中的例子只能说明结果，无法获取演进过程，学生在学习中只能知道是什么，却难以知道因为什么。另外，对于演示实验所需的教材，由于学校经费有限，相关仪器设备缺乏或陈旧，导致部分实验无法完成。即使能进行演示实验，由于人员、空间、温度、湿度等诸多因素，实验结果会受到一定的影响，产生一定的误差，难以实现预期的教学目的。

6.2学生的主动探索意识有待加强

在传统的教学模式下，教师在进行“电子技术”课程教学时，教学内容主要来自于教材，主要教具是粉笔和黑板，即使有演示实验，也大多是验证实验。学生在学习知识的过程中总是被动的，即只记录和标记老师的讲解。在学习过程中，即使有自己独到的见解，也由于缺乏必要的实验测试，最终无法实现，学生的主动探索意识有待加强[2]。

7基于虚拟教学法下的“电子技术”教学措施

7.1将虚拟仿真技术融入教学课堂

我国以往的“电子技术”课程教学模式，通常情况下注重理论知识的掌握而忽视实践能力的培养，课堂大部分时间也用在了理论知识的传授上，课堂气氛较为活跃，很容易影响学生听课积极性。另外，如果理论知识没有得到实践的补充和验证，无形中也会增加学生的学习难度，因此，教师需要将虚拟仿真技术融入教学课堂，解决我国传统的“电子技术”课堂实验的困境。教师在讲解理论知识的同时，要充分利用多媒体进行实验演示，通过演示抽象的理论概念，帮助学生进行理解，激发学生的学习兴趣，使其愿意主动思考问题，愿意动手进行实验，进而巩固相关知识点。

7.2创新实验教学方法

“电子技术”课程的技术性很强，而学生的技术能力是需要在实践中进行不断积累的，因此，教师在实际的教学过程中，理论知识只是对技术实践的知识补充，两者需要进行充分结合方能实现最好应用。同时，教师需要创新实验教学方法，在实验教学中应用虚拟教学法，通过应用虚拟仿真软件，让学生将所学到的理论知识在实验中进行强化。另外，教师在实际应用虚拟教学法进行实验教学时，还需要加强和学生之间的交流，及时了解学生在实验过程中遇到的问题，帮助其制定解决问题的方案。同时，教师也要鼓励学生之间加强交流，通过学生之间的相互学习、相互影响，主动寻找实验内容的知识支撑，从而提高学生之间的相互协作能力，完善实验方案，提高学生主动寻找问题和解决问题的能力，最终提高学生“电子技术”课程的整体学习水平。

7.3增多课程设计实践环节

教师在应用虚拟教学法进行“电子技术”课程教学时，还需要增加实践环节的课程设计，进而实现时间目标、教学目标的有效控制。首先需要教师对“电子技术”课程的教学内容进行多个单元模块的划分，以此来提高虚拟教学法的有效性；其次，教师在教学过程中，需要对学生进行“电子技术”课程的演示实验，在按步骤规范地操作一次以后，要将实验的主动权交给学生，让学生自主实验，自主分析，独立思考，独立制定实验计划；最后，教师在学生实验操作结束以后，要安排学生对自己的实验过程进行简单的讲解和总结，引发学生对实验结果的思考，让学生在总结的过程中实现二次思考，最终实现理论知识的牢固掌握[3]。

8结语