時(shí)間：2023-10-07 09:14:20
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關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；房建施工；應(yīng)用研究
中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
我國在將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在房建施工方面，有許多成功的案例，比如中央電視臺(tái)新址、上海的環(huán)球金融中心以及廣州珠江新城西塔等等。在房建施工中，應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)具有很多的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)其進(jìn)行推廣和應(yīng)用。
1、虛擬仿真技術(shù)
虛擬仿真技術(shù)指的是人們借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感技術(shù)、仿真技術(shù)以及多媒體技術(shù)等，來研究外界環(huán)境感知模型。以往的系統(tǒng)仿真技術(shù)很少涉及到這個(gè)領(lǐng)域，因此，可以說虛擬仿真技術(shù)是一項(xiàng)重大的科技突破。
2、虛擬仿真技術(shù)在房建施工中的應(yīng)用
虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用研究：從理論層面上來講，依據(jù)相關(guān)的要求來將施工設(shè)計(jì)圖具體的實(shí)施，是非常簡(jiǎn)單的過程，但是，在實(shí)際的施工中，這個(gè)過程卻是十分困難的。因?yàn)?，在具體的施工中，會(huì)遇到各種各樣的地質(zhì)情況，會(huì)選擇各種各樣的施工方法，那么在施工的過程中，必然會(huì)遇到一些突發(fā)的事情。在以往，我們遇到困難的時(shí)候，總是依靠施工經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行解決，優(yōu)化施工方法和施工組織，但是施工經(jīng)驗(yàn)會(huì)有一定的局限存在，那么在局限的經(jīng)驗(yàn)下指導(dǎo)施工，就很可能出現(xiàn)一些失誤。特別是隨著建筑風(fēng)格和結(jié)構(gòu)的多樣化，這種全新的建筑是沒有經(jīng)驗(yàn)可循的，如果依然走過去那種老路，就會(huì)產(chǎn)生很多的問題，施工的質(zhì)量和施工的安全得不到保證，此外，還會(huì)增加施工成本和能源資源消耗。
在建筑施工中應(yīng)用虛擬施工技術(shù)，就可以有效的解決這些問題；利用虛擬施工技術(shù)，可以依據(jù)相關(guān)的工程情況來建立幾何模型，有著高度的仿真性和交互性。工作人員可以依據(jù)相關(guān)的要求來進(jìn)行模擬施工，在施工中尋找最為合適的方法和手段。相對(duì)于傳統(tǒng)的方法，這種方法可以有效的降低施工成本，縮短工期，并且還可以有效的提升施工質(zhì)量。目前，很多的企業(yè)都開始應(yīng)用虛擬施工技術(shù)，他們只需要建立一個(gè)三維模型，可視化模擬施工的全過程，在實(shí)際施工之前，就可以對(duì)各種構(gòu)件的關(guān)系和位置進(jìn)行準(zhǔn)確的把握，這樣施工安全控制參數(shù)就可以依據(jù)比對(duì)來有效地的出來。
仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究：在建筑施工中應(yīng)用仿真技術(shù)，主要的作用就是讓虛擬的建筑物更加的真實(shí)。應(yīng)用仿真技術(shù)，可以讓建筑物周圍環(huán)境的外景十分逼真。只需要按照設(shè)計(jì)圖紙的樣本來進(jìn)行建筑物的施工，就可以建模渲染建筑物和周圍的各種元素，比如周圍的建筑、場(chǎng)景和道路等等。在仿真場(chǎng)景中，任何一個(gè)物體的高度都和現(xiàn)實(shí)中一樣，并且有靜有動(dòng)，有著十分強(qiáng)烈的真實(shí)感，讓人仿佛身臨其境。設(shè)計(jì)人員要想體驗(yàn)其中，只需要從多個(gè)角度來觀察仿真環(huán)境即可。目前，在很多的建筑中都應(yīng)用了這種仿真技術(shù)，并且取得了不錯(cuò)的效果。
虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用：現(xiàn)代建筑中鋼結(jié)構(gòu)施工十分常見，它非常重要，并且十分復(fù)雜；它的復(fù)雜性指的是鋼結(jié)構(gòu)并不是一下子完成的，需要一個(gè)部分一個(gè)部分來進(jìn)行，在不同的施工階段，會(huì)有著不同的結(jié)構(gòu)形態(tài)、受力特性、邊界條件和負(fù)載情況，那么下一個(gè)環(huán)節(jié)施工的時(shí)候，平衡狀況可能就達(dá)不到相應(yīng)的要求。并且，再接著進(jìn)行下一個(gè)階段的施工時(shí)，新的平衡又會(huì)產(chǎn)生。也就是說，接下來的每一個(gè)階段都需要重新尋找平衡。要想保證這么復(fù)雜的工程質(zhì)量，就需要在實(shí)施的過程中認(rèn)真的把握每一個(gè)微小細(xì)節(jié)，對(duì)所有的因素進(jìn)行綜合的考慮。鋼結(jié)構(gòu)工程對(duì)建筑整體十分的重要，如果在這個(gè)工程的施工分析中出現(xiàn)了問題，那么就不能有效的指導(dǎo)具體的施工，從而增加資源浪費(fèi)和施工成本，還有可能導(dǎo)致一些重大安全事故的發(fā)生。如果依然采用的是傳統(tǒng)的施工方法和經(jīng)驗(yàn)，那么就不能保證這個(gè)工程的質(zhì)量，針對(duì)這種情況，就可以采用虛擬仿真技術(shù)；通過實(shí)踐研究證明，在工程施工中采用虛擬仿真技術(shù)，可以全程跟蹤分析復(fù)雜的空間鋼結(jié)構(gòu)施工，這樣比較危險(xiǎn)的階段就可以及時(shí)的找出來，從而采取一系列的措施來進(jìn)行控制和防范，降低事故發(fā)生的幾率。
虛擬仿真的三維動(dòng)畫在施工中的應(yīng)用：在以往，分析研究工程進(jìn)度的時(shí)候，依據(jù)的是主觀的判斷和經(jīng)驗(yàn)，這樣研究出來的結(jié)果也不具備指導(dǎo)意義，因?yàn)樗鼪]有足夠的科學(xué)性。而在建筑施工中應(yīng)用了虛擬仿真技術(shù)中的三維動(dòng)畫，就可以科學(xué)合理的分析施工的全過程。采用虛擬仿真技術(shù)的三維動(dòng)畫，可以詳細(xì)的表現(xiàn)出施工過程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)；那么設(shè)計(jì)員、業(yè)主和專家就可以迅速的找到工程施工中的一些重難點(diǎn)、關(guān)鍵環(huán)節(jié)以及注意事項(xiàng)等等；并且依據(jù)具體的需要來及時(shí)的調(diào)整和修改施工方案。虛擬仿真技術(shù)不需要投入大量的資金，也沒有很大的難度，因此，可以進(jìn)行積極的推廣和應(yīng)用。
虛擬仿真技術(shù)在施工安全方面的應(yīng)用：主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是可以實(shí)現(xiàn)施工安全控制方案的最優(yōu)化；如果采用傳統(tǒng)的模式，很可能會(huì)遺漏一些安全隱患；而采用虛擬仿真技術(shù)就不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題，因?yàn)樗梢阅M演練各種各樣的施工安全管理方案，對(duì)演練效果進(jìn)行分析，采用科學(xué)的手段來綜合比較施工中不安全的人、物以及可能存在的一些安全隱患等等，制定出合理的施工方案，既能夠減小安全事故發(fā)生幾率，又可以保證工程施工的質(zhì)量。二是可以實(shí)現(xiàn)安全預(yù)防和演練的最優(yōu)化，首先依據(jù)虛擬仿真模擬，工程師就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)一些可能存在安全隱患的環(huán)節(jié)和部位，并且，三維動(dòng)態(tài)仿真模型的建立，也可以起到協(xié)助的作用，總結(jié)本次現(xiàn)場(chǎng)模擬的分析和演示結(jié)果，避免日后發(fā)生類似的事故；其次，緊急逃生可以用三維動(dòng)態(tài)仿真模型來進(jìn)行有效的模擬，現(xiàn)場(chǎng)人員可以依據(jù)在模型中出現(xiàn)的建筑物事故模型，來充分的了解并且有效的選擇事故發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)急措施、自救方式以及逃生路線，從而在很大程度上降低事故所造成的損失。
3、結(jié)語
通過大量的實(shí)踐研究表明，在建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，可以有效的控制施工成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，提高施工質(zhì)量。隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用范圍將會(huì)越來越廣。本文簡(jiǎn)要分析了虛擬仿真技術(shù)在房建施工中的應(yīng)用，希望可以提供一些有價(jià)值的參考意見。
參考文獻(xiàn)：
[1]嚴(yán)勇.建筑施工中虛擬仿真技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用探究[J].建筑與文化，2012,2（3）：123-125.
[2]范振學(xué).淺談虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究，2013,2（4）：87-89.
【關(guān)鍵詞】虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用研究
【中圖分類號(hào)】V448.15+3 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1672—5158（2012）08—0168-01
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬技術(shù)和仿真技術(shù)逐漸開始了有機(jī)整合，成功運(yùn)用在了建筑工程的設(shè)計(jì)與施工中，并且完全改變了傳統(tǒng)模式下的建筑設(shè)計(jì)和施工。究竟虛擬仿真技術(shù)是什么，它又是如何應(yīng)用于建筑施工中，這些都是本文接下來會(huì)探討的話題。
一、虛擬仿真技術(shù)概述
傳統(tǒng)的仿真技術(shù)不能夠模擬出人對(duì)于外界情況的感知，而虛擬仿真技術(shù)涉及到了關(guān)于仿真人的感知模型。虛擬仿真技術(shù)是在多媒體技術(shù)、傳感技術(shù)、仿真技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展的基礎(chǔ)上，虛擬技術(shù)與仿真技術(shù)有機(jī)結(jié)合的產(chǎn)物。虛擬技術(shù)與仿真技術(shù)完美結(jié)合在了一起，則能利用虛擬的現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立與試驗(yàn)仿真的模擬模型，將仿真的過程和結(jié)果通過可視化、圖像化的方式呈現(xiàn)出來，強(qiáng)有力地推動(dòng)了仿真技術(shù)的高速發(fā)展。虛擬仿真技術(shù)具有四個(gè)基本特性，包括沉浸性、交互性、虛幻性與逼真性，這些特性在虛擬仿真技術(shù)中得到了有效的體現(xiàn)，同時(shí)也提升了虛擬仿真技術(shù)在仿真技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。
二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究分析
虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代建筑施工中的應(yīng)用越來越普遍，意義也越重大。本文將從以下幾個(gè)方面展開虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用研究分析：
（一）虛擬施工技術(shù)的應(yīng)用研究
從一定層面上講，建筑施工過程實(shí)際上就是把施工的設(shè)計(jì)圖轉(zhuǎn)化為實(shí)物的—個(gè)過程，只是這個(gè)“轉(zhuǎn)化”的含義及意義都非常重大。傳統(tǒng)的施工方法與方式太多，容易跟著實(shí)際情況產(chǎn)生變化，而且從圖紙的設(shè)計(jì)到具體的施工環(huán)節(jié)，一般都很難按照原計(jì)劃設(shè)計(jì)的圖紙進(jìn)行。此外，傳統(tǒng)的施工技術(shù)為了確保施工順利完成，一般總是憑借經(jīng)驗(yàn)實(shí)施工程，然而某些經(jīng)驗(yàn)往往會(huì)給施工帶來決定性的失誤。當(dāng)前，大部分的建筑工程采用了全新結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的施工技術(shù)已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)下復(fù)雜的施工條件，因此轉(zhuǎn)變施工技術(shù)才是重點(diǎn)。虛擬施工技術(shù)應(yīng)用于建筑施工中，能夠改善傳統(tǒng)技術(shù)下的盲目、主觀與隨意，能最大化地提高工程的質(zhì)量，減少成本、耗材，提高施工的安全。利用虛擬施工技術(shù)的交互性和高度仿真性，可以建立施工設(shè)計(jì)的幾何模型，建筑施工的相關(guān)人員能夠根據(jù)所需進(jìn)行施工的虛擬試驗(yàn)，從而篩選出最佳的設(shè)計(jì)方式。
（二）仿真技術(shù)的應(yīng)用研究
仿真系統(tǒng)是虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)之一，它能夠仿真虛擬建筑物施工周圍環(huán)境的外景，并且效果非常良好。通過仿真系統(tǒng)，可以將設(shè)計(jì)圖紙上的建筑物進(jìn)行詳細(xì)建模，并能對(duì)建筑物周圍的相關(guān)環(huán)境因素如道路、休閑場(chǎng)景等進(jìn)行建模。相關(guān)的設(shè)計(jì)人員與業(yè)主可以從不同的視角觀察仿真系統(tǒng)建模下的建筑物，也可以通過不同的入口走進(jìn)虛擬建筑物中，還可以邊走邊看，相當(dāng)于一次賞心悅目的漫游，并且還能通過鼠標(biāo)與這個(gè)虛擬仿真建筑進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。在虛擬場(chǎng)景中，每一個(gè)物體都與實(shí)體之間有著高度仿真效果，其中還有聲音與動(dòng)作等仿真特效，這就使得虛擬場(chǎng)景有著很強(qiáng)的真實(shí)感，讓人有種身臨其境之感。
（三）虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜空間的鋼結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用研究
在某些建筑施工中，存在著復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)施工，它是從一個(gè)部分逐漸到整體的完善過程，因此耗時(shí)，同時(shí)必須注意細(xì)節(jié)。復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的不同施工階段，其負(fù)載情況、結(jié)構(gòu)的形態(tài)、受力特性以及邊界條件都不相同。在一個(gè)階段施工完成之后，暫時(shí)會(huì)處于一種平衡狀態(tài)，但是進(jìn)行下一階段施工時(shí)，原有的平衡就會(huì)被打破，只有新的階段完成，才能再次實(shí)現(xiàn)平衡。復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)的施工是一個(gè)平衡不斷被打破繼而又保持平衡的過程，在處理過程中顯得有些復(fù)雜，受力的因素也比較多，加之使用的施工方法不同，往往無法有效進(jìn)行施工的指導(dǎo)。大量實(shí)踐證明，事故頻繁的高峰期往往就在施工階段，若處理不慎，極易釀成大禍。以往的施工過程中缺乏對(duì)施工的分析或者分析不夠詳細(xì)，致使施工中總是出現(xiàn)施工安全問題，而如今有了虛擬仿真技術(shù)，它可以對(duì)復(fù)雜空間鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行全程跟蹤，及時(shí)找出施工中哪個(gè)階段會(huì)是最危險(xiǎn)的，然后加以控制。
（四）虛擬仿真三維動(dòng)畫在施工中的應(yīng)用研究
虛擬仿真技術(shù)三維動(dòng)畫的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)施工只能依靠經(jīng)驗(yàn)分析施工過程的模式，為現(xiàn)代化的建筑施工提供了一個(gè)便捷有效的分析手段。通過三維動(dòng)畫對(duì)施工過程進(jìn)行分析，專家、施工的技術(shù)人員以及業(yè)主就能對(duì)施工全過程甚至是每一個(gè)細(xì)節(jié)都能清除了解。此外，工程中會(huì)遇到的重難點(diǎn)以及關(guān)鍵環(huán)節(jié)，都可以通過仿真技術(shù)以三維動(dòng)畫的形式展現(xiàn)出來，而且還可以根據(jù)業(yè)主的所需進(jìn)行合適的調(diào)整，并及時(shí)修改原有的施工方案。目前，這種手段已經(jīng)成功運(yùn)用在了一些大型、重要的建筑中，比如中央電視臺(tái)的新址、上海環(huán)球金融中心、珠江新城西塔等，它的成功吸引了越來越多社會(huì)業(yè)界的關(guān)注。
（五）虛擬仿真技術(shù)在施工安全方面的應(yīng)用研究
安全，不論在什么時(shí)代，都是必須保障的主題之一。傳統(tǒng)建筑模式下，很難預(yù)見安全隱患，但是虛擬技術(shù)的應(yīng)用，能讓安全隱患一目了然。
1、進(jìn)行施工安全控制的方案優(yōu)化
在建筑工程施工分析中，如果采用虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)很多傳統(tǒng)模式下無法發(fā)現(xiàn)的隱患，同時(shí)也能夠?qū)Σ煌愋偷氖┕ぐ踩刂品桨高M(jìn)行相應(yīng)的模擬演練，并進(jìn)行比較，最終確定出—個(gè)最佳的方案，實(shí)現(xiàn)安全控制方案同相關(guān)的成本控制、資金預(yù)算、損耗控制等方面的最大化。
2、實(shí)現(xiàn)安全演練與預(yù)防的最優(yōu)化
實(shí)現(xiàn)安全演練與預(yù)防的最優(yōu)化可以從以下三個(gè)方面進(jìn)行：其一，工作經(jīng)驗(yàn)豐富的工程師要充分去了解容易出現(xiàn)隱患和發(fā)生事故的工程環(huán)節(jié)，利用虛擬仿真技術(shù)建立三維動(dòng)態(tài)仿真模型，為類似事故的發(fā)生提前做好預(yù)防；其二，應(yīng)該進(jìn)行緊急逃生演練的模擬，通過模擬演練，訓(xùn)練現(xiàn)場(chǎng)工作人員的自救能力、逃生路線的抉擇以及應(yīng)急行動(dòng)的實(shí)施；其三，還能做好安全教育，比如通過事故過程模擬，讓大家感受事故，預(yù)先做好安全防范。
三、結(jié)語
從目前來看，虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中越來越普遍，這大大地降低了施工安全隱患、控制了施工的成本，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了施工控制的最優(yōu)化。我們應(yīng)該繼續(xù)探索虛擬仿真技術(shù)在建筑工程中的應(yīng)用，以便更好的讓其為社會(huì)主義現(xiàn)代化服務(wù)。
參考文獻(xiàn)
[1]杜曉剛.虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用分析[J].中華民居，2011，（6）：161-162
關(guān)鍵字：虛擬仿真技術(shù)；建筑施工；應(yīng)用
中途分類號(hào)：TU7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
系統(tǒng)仿真是以多種學(xué)科理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)及其軟件為工具進(jìn)行試驗(yàn)研究的理論和方法論體系。仿真技術(shù)顧名思義，是把自然界中的物理現(xiàn)象通過一定的物理和數(shù)學(xué)模型在計(jì)算機(jī)上模擬來得到實(shí)際場(chǎng)變量的分析，有助于預(yù)知關(guān)心的物理現(xiàn)象。簡(jiǎn)單的說，仿真技術(shù)是對(duì)系統(tǒng)模型的一種試驗(yàn)技術(shù)(是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的一種實(shí)驗(yàn)手段)，在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面有較大的優(yōu)越性。
一、虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
目前，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在國際上是一個(gè)熱門研究課題，其應(yīng)用已取得引人注目的成效，在國內(nèi)也引起了廣泛的重視。當(dāng)人們需要構(gòu)造當(dāng)前不存在的環(huán)境、人類不可能到達(dá)的環(huán)境或構(gòu)造虛擬環(huán)境以代替耗資巨大的現(xiàn)實(shí)環(huán)境時(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是必不可少的。隨著計(jì)算機(jī)硬件、軟件技術(shù)的發(fā)展以及人們?cè)絹碓秸J(rèn)識(shí)到它的重要作用，虛擬仿真技術(shù)在各行各業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展，并且越來越顯示出廣闊的應(yīng)用前景。虛擬現(xiàn)實(shí)的廣泛應(yīng)用前景使之成為目前最具影響力的技術(shù)之一。軍事領(lǐng)域、航天技術(shù)、建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)設(shè)計(jì)、教育培訓(xùn)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、石油化工等等，虛擬戰(zhàn)場(chǎng)、虛擬城市、甚至“數(shù)字地球”，無一不是虛擬技術(shù)的應(yīng)用。虛擬仿真技術(shù)將使眾多傳統(tǒng)行業(yè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)生革命性的改變。虛擬仿真技術(shù)在建筑方面的應(yīng)用主要有：大型建筑先期演示和論證；建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域；結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域(工程結(jié)構(gòu)分析、巖土工程分析)；房地產(chǎn)展示領(lǐng)域(全方位的數(shù)字化沙盤、數(shù)字化投標(biāo)領(lǐng)域、房地產(chǎn)展示、施工流程的數(shù)字化模擬)。本文主要闡述虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用。
二、虛擬仿真技術(shù)在建筑施工中的應(yīng)用方式
（一）用當(dāng)前流行的三維動(dòng)畫軟件3DS MAX、虛擬現(xiàn)實(shí)軟件3DVRI、多媒體編排軟件NeoBook、編程工具C#來實(shí)現(xiàn)模擬施工和虛擬建筑場(chǎng)景漫游。
3DVRI制作出來的虛擬仿真系統(tǒng)主要功能有：全方位互動(dòng)漫游功能；即時(shí)輸出功能；數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)查詢及修改功能；語音定位功能；導(dǎo)航圖功能。
事先用3DSMAX軟件做好建筑場(chǎng)景及主體的3D模型以及各施工模塊的3D模型，然后用3DVRI虛擬現(xiàn)實(shí)軟件對(duì)動(dòng)畫場(chǎng)景進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為3DVRI實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)，最后用NeoBook軟件在3DVRI實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)中按照需求寫入不同的指令，為實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)添加交互功能，可以利用專業(yè)編程工具如C#等軟件對(duì)實(shí)時(shí)三維系統(tǒng)中的模型及動(dòng)畫進(jìn)行精確控制，并可編寫更復(fù)雜的交互功能程序，最終為可獨(dú)立運(yùn)行的3DVRI施工模擬虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。此方案對(duì)于多種施工方案的展示、施工工序的編排比較有用，但無法對(duì)于施工方案進(jìn)行預(yù)見性的模擬。
（二）用專業(yè)的建筑虛擬現(xiàn)實(shí)軟件(如奔特力Bentley、Multigen、Veger等)，結(jié)合部分編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)具有較強(qiáng)人機(jī)交互能力、模擬建筑施工過程，以選擇合理的設(shè)計(jì)方案以及合理的施工方案。
本方案更為專業(yè)和智能，能預(yù)見性地發(fā)現(xiàn)施工方案中的不足，便于指導(dǎo)施工，可以有效地提高施工水平、消除施工隱患、防止施工事故、減少施工成本與時(shí)間。此方案的軟件購置費(fèi)用比較高。
比較著名的是英國Bentley建筑工程系列軟件公司提供的系列建筑仿真軟件，目前已經(jīng)在中國建筑、工程以及建造領(lǐng)域得到一些應(yīng)用，主要在各建筑設(shè)計(jì)院使用，在施工中企業(yè)的應(yīng)用還屬于起步階段。Bentley工程軟件系統(tǒng)公司首席執(zhí)行官Greg Bentley宣布了兩項(xiàng)新的中國計(jì)劃，以支持中國的大規(guī)?；ㄍ顿Y。首先，Bentley亞洲總部將進(jìn)駐北京，為中國的基建領(lǐng)域提供全面配套的軟件產(chǎn)品；其次，即將啟動(dòng)的Bentley Power計(jì)劃，使中國用戶可在初期免費(fèi)注冊(cè)專業(yè)的計(jì)算機(jī)輔助制圖／設(shè)計(jì)(CADD)軟件服務(wù)。
三、建筑施工中應(yīng)用虛擬仿真系統(tǒng)的意義
（一）建筑工程施工方案的選擇和優(yōu)化。
建筑工程施工的施工方法及施工組織的選擇和優(yōu)化主要是建立在施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，存在一定局限性。同時(shí)，現(xiàn)代建筑基本都具有鮮明的個(gè)性，建筑工程施工成為不可完全重復(fù)的過程。使用施工虛擬仿真技術(shù)將可以直觀、科學(xué)地展示不同施工方法和施工組織措施的效果，可以定量地完成方案的對(duì)比，有助于施工方案的選擇和優(yōu)化，真正實(shí)現(xiàn)最優(yōu)施工。
（二）施工技術(shù)革新和新技術(shù)引入。
施工虛擬仿真技術(shù)一方面能使廣大施工技術(shù)人員低成本地試驗(yàn)施工新工藝和革新思路，有助于創(chuàng)造性的充分發(fā)揮，同時(shí)能真切展示新技術(shù)的成效，縮短建筑業(yè)新技術(shù)的引入期和推廣期，降低新技術(shù)、新工藝的實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)。
（三）施工管理
施工虛擬仿真技術(shù)能事先模擬施工全過程，能提前發(fā)現(xiàn)施工管理中質(zhì)量、安全等方面存在的隱患，因而可以采取有效的預(yù)防和強(qiáng)化措施，提高工程施工質(zhì)量和施工現(xiàn)場(chǎng)管理效果。
（四）安全、生產(chǎn)培訓(xùn)
施工虛擬仿真技術(shù)能實(shí)時(shí)、直觀地顯示施工過程的實(shí)際情況，有助于操作人員全面了解操作流程，優(yōu)質(zhì)安全地完成施工任務(wù)。
（五）大型工程設(shè)計(jì)
施工虛擬仿真技術(shù)可以考察建筑設(shè)計(jì)是否合理，可以方便地對(duì)擬改進(jìn)部位進(jìn)行修改，從而得到滿意的設(shè)計(jì)結(jié)果。設(shè)計(jì)的仿真也有利于設(shè)計(jì)單位與業(yè)主、施工單位進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。
（六）建筑市場(chǎng)管理
施工虛擬技術(shù)在招投標(biāo)過程中能直觀對(duì)比各方的施工方法和成效，增加評(píng)標(biāo)的透明度和公正性，有利于建筑市場(chǎng)的規(guī)范管理。
（七）其它方面
開發(fā)施工虛擬仿真技術(shù)必然帶動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)廣泛地應(yīng)用于建筑業(yè)其它方面，帶動(dòng)以下幾方面的進(jìn)步：城市和市政規(guī)劃的優(yōu)化；投資者的投資意圖及市場(chǎng)推銷；建筑機(jī)械設(shè)計(jì)；仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)。
四、總結(jié)：
總而言之，隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，各種新型技術(shù)都已經(jīng)開始投入實(shí)踐。建筑業(yè)也必須敢于創(chuàng)新，勇于嘗試，這是建筑行業(yè)發(fā)展自身、壯大自身并適應(yīng)時(shí)展的唯一途徑。
參考文獻(xiàn)：
摘 要：虛擬仿真技術(shù)是利用硬件的在仿真技術(shù)和計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)建立仿真平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械制動(dòng)效果的可視化分析。利用仿真平臺(tái)對(duì)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中的操作艙、機(jī)械制動(dòng)器等機(jī)型動(dòng)力學(xué)建模，為機(jī)械工程的實(shí)踐生產(chǎn)提供技術(shù)基礎(chǔ)。該文通過分析虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，研究實(shí)驗(yàn)中各種設(shè)備的規(guī)劃和改革，旨在為虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用提供發(fā)展的方向。
關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù) 機(jī)械工程 實(shí)驗(yàn)教學(xué)
中圖分類號(hào)：G421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）07（a）-0153-02
高校工科類專業(yè)中，操作實(shí)踐是教學(xué)中重要的組成部分，我國大部分院校都設(shè)立了工科類的專業(yè)操作實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的提高創(chuàng)造條件。在傳統(tǒng)的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，使用儀器設(shè)備的密集程度非常的高，使得實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度大大增加。很多儀器設(shè)備的價(jià)值昂貴，體積結(jié)構(gòu)為實(shí)驗(yàn)的操作帶來極大不便。學(xué)生只能在教材知識(shí)的基礎(chǔ)上刻板地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作，在這種情況下學(xué)生的創(chuàng)新能力和主觀能動(dòng)性就不能得到發(fā)揮。眾多高校在實(shí)驗(yàn)室的更新建設(shè)中，因?yàn)槭艿劫Y金的限制，會(huì)繼續(xù)使用舊的儀器設(shè)備，這些設(shè)備在長(zhǎng)期的使用過程中出現(xiàn)機(jī)能老化，已經(jīng)不能滿足當(dāng)前機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上，虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用成為現(xiàn)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍的教學(xué)手段。
1 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
現(xiàn)在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題越來越突出，制約著教學(xué)效率和質(zhì)量，突出體現(xiàn)在很多院校的實(shí)驗(yàn)基地和實(shí)驗(yàn)單位的建設(shè)能力非常有限，不能滿足學(xué)生自己動(dòng)手操作要求，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)理論知識(shí)深化和了解。很多院校為了節(jié)省資金，減少出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全問題等，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候，主要是以參觀和講座的形式進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn)，學(xué)生基本沒有實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)。在這種情況下，就會(huì)造成學(xué)生畢業(yè)后，參加相關(guān)工作沒有機(jī)械設(shè)備操作的經(jīng)驗(yàn)，無法獨(dú)立完成工作的內(nèi)容。尤其在是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，學(xué)生會(huì)逐漸失去對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣，對(duì)學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展造成負(fù)面影響。所以在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，機(jī)械工程該實(shí)驗(yàn)室教學(xué)要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)更新教學(xué)理念和教學(xué)手段，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)的完善。在院校的機(jī)械教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)和鞏固的重要手段，是學(xué)生實(shí)踐操作能力培養(yǎng)的根本方法，是當(dāng)今院校機(jī)械制造專業(yè)教學(xué)中最為重要的環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代化機(jī)械人才培養(yǎng)的基本途徑。通過現(xiàn)代化的教學(xué)方式可以最大程度提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力，保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作的基礎(chǔ)上對(duì)基本理論知識(shí)進(jìn)行理解和完善。通過這樣的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)，可以使學(xué)生合理將基礎(chǔ)知識(shí)理論與實(shí)踐內(nèi)容相結(jié)合，在動(dòng)手實(shí)踐過程中逐漸形成獨(dú)特的自我知識(shí)技能認(rèn)知能力?，F(xiàn)在大多數(shù)院校利用的是CAD機(jī)房，然后在此硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方式的改革。并且引進(jìn)虛擬仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行更新和改進(jìn)。在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，不但可以避免在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)設(shè)備的故障隱患，還能最大程度提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，為學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)提供科學(xué)實(shí)踐依據(jù)。對(duì)實(shí)驗(yàn)室部分設(shè)備裝置進(jìn)行傳動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)、數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)和減速器裝配實(shí)驗(yàn)，最大程度提高了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量。
2 虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的典型應(yīng)用
2.1 帶傳動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)
帶傳動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)是機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分，其主要是讓學(xué)生能夠直觀地觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，還能有效地對(duì)實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)機(jī)電設(shè)備的承載能力進(jìn)行分析，根據(jù)分析的數(shù)據(jù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)帶動(dòng)問題的控制。進(jìn)行傳動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，需要利用的機(jī)械設(shè)備有力傳感器、電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩力測(cè)桿、光電測(cè)速裝置、發(fā)電機(jī)等。這些實(shí)驗(yàn)機(jī)械設(shè)備主要通過人工實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)性能測(cè)試，這樣的測(cè)試方式主要的特點(diǎn)是人工費(fèi)用會(huì)高于設(shè)備使用的費(fèi)用。在虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行帶傳動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以最大程度提升機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
2.2 數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)
數(shù)字加工技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)中一個(gè)核心的技術(shù)，在現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。數(shù)字加工技術(shù)是綜合計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中的微電子技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)。現(xiàn)在眾多院校的機(jī)械自動(dòng)化成為一門重要的專業(yè)，這門專業(yè)的核心內(nèi)容是在數(shù)控機(jī)床的操作中利用數(shù)控加工技術(shù)。但是數(shù)控機(jī)床的價(jià)格非常高，設(shè)備運(yùn)作形式單一，并且運(yùn)行程序的設(shè)置相當(dāng)復(fù)雜，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)每一位學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作需求的滿足，這種復(fù)雜性的實(shí)驗(yàn)操作，只能滿足極少部分學(xué)生的需求，嚴(yán)重制約了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)讓每一位學(xué)生加入到具體的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中來，對(duì)機(jī)械機(jī)床加工環(huán)境和流程才形成一個(gè)系統(tǒng)認(rèn)知。
2.3 減速器裝配實(shí)驗(yàn)
機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目是減速器在機(jī)械設(shè)備中的使用。在傳統(tǒng)的減速器實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，都會(huì)利用實(shí)物代替減速器的教學(xué)方法。虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了通過實(shí)物模擬模型的拆卸，進(jìn)行減速器的構(gòu)成結(jié)構(gòu)的直觀講解。
3 虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的構(gòu)想
在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路設(shè)計(jì)的時(shí)候，首先，可以不考慮實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用設(shè)備的操作性，也就是保證實(shí)驗(yàn)室需要操作實(shí)踐的目標(biāo)和任務(wù)與相關(guān)機(jī)械工程專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)相統(tǒng)一，然后再研究實(shí)驗(yàn)設(shè)備的穩(wěn)定性。其次，要構(gòu)思虛擬仿真平臺(tái)的建設(shè)，例如：機(jī)械操作平臺(tái)中的仿真器、ECU和虛擬演示平臺(tái)等。在整個(gè)虛擬仿真系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)中，主要是滿足院校機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的需要，所以一定要保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性，才能確保學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和鞏固。一般構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室要進(jìn)行仿真計(jì)算，觀察相關(guān)系數(shù)，觀察預(yù)先系數(shù)與實(shí)際操作系統(tǒng)是否統(tǒng)一。再次，仿真器的構(gòu)建設(shè)計(jì)，隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，虛擬仿真器代替了原來操作實(shí)驗(yàn)中的實(shí)物操作，最大程度簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟。并且仿真器可以利用USB實(shí)現(xiàn)與虛擬演示平臺(tái)的鏈接，在實(shí)驗(yàn)的過程中可以保證虛擬演示平臺(tái)及時(shí)接收到虛擬實(shí)驗(yàn)仿真信號(hào)，通過PWM模塊實(shí)現(xiàn)向ECU傳輸一定頻率的方波，在多媒體上模擬機(jī)械設(shè)備的工作原理，在虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)候仿真器利用USB將仿真實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)傳送到模擬演示平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的參數(shù)需要。最后，建立虛擬仿真系統(tǒng)，利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，編輯建立應(yīng)用模塊，結(jié)合相關(guān)的3Dmax建模工具建立虛擬演示平臺(tái)中的技術(shù)模塊，將模塊中的內(nèi)容以特定的文件格式導(dǎo)入虛擬演示平臺(tái)中，最終讓學(xué)生在虛擬演示平臺(tái)中進(jìn)行相關(guān)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)操作。
4 結(jié)語
綜上所述，虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代院校機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用，可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的眾多實(shí)驗(yàn)問題，保證學(xué)生能夠主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)操作中來，提高機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。所以，院校應(yīng)該重視對(duì)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，以及虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用手段和方法，對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行更新和補(bǔ)充。虛擬實(shí)驗(yàn)要緊密結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，滿足機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作要求的同時(shí)，適應(yīng)院校實(shí)驗(yàn)室敬愛教學(xué)的改革和發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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[2] 張立松，閆相禎，楊秀娟，等.虛擬仿真技術(shù)在復(fù)雜工程力學(xué)問題實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2014（9）：102-105.
關(guān)鍵詞:虛擬仿真技術(shù)；機(jī)械工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)
高校工科類專業(yè)中,操作實(shí)踐是教學(xué)中重要的組成部分,我國大部分院校都設(shè)立了工科類的專業(yè)操作實(shí)驗(yàn)室,為學(xué)生動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力的提高創(chuàng)造條件。在傳統(tǒng)的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,使用儀器設(shè)備的密集程度非常的高,使得實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜程度大大增加。很多儀器設(shè)備的價(jià)值昂貴,體積結(jié)構(gòu)為實(shí)驗(yàn)的操作帶來極大不便。學(xué)生只能在教材知識(shí)的基礎(chǔ)上刻板地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的操作,在這種情況下學(xué)生的創(chuàng)新能力和主觀能動(dòng)性就不能得到發(fā)揮。眾多高校在實(shí)驗(yàn)室的更新建設(shè)中,因?yàn)槭艿劫Y金的限制,會(huì)繼續(xù)使用舊的儀器設(shè)備,這些設(shè)備在長(zhǎng)期的使用過程中出現(xiàn)機(jī)能老化,已經(jīng)不能滿足當(dāng)前機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需要。在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上,虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用成為現(xiàn)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中普遍的教學(xué)手段。
1機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)改進(jìn)
現(xiàn)在高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的問題越來越突出,制約著教學(xué)效率和質(zhì)量,突出體現(xiàn)在很多院校的實(shí)驗(yàn)基地和實(shí)驗(yàn)單位的建設(shè)能力非常有限,不能滿足學(xué)生自己動(dòng)手操作要求,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行基礎(chǔ)理論知識(shí)深化和了解。很多院校為了節(jié)省資金,減少出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的安全問題等,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的時(shí)候,主要是以參觀和講座的形式進(jìn)行實(shí)踐培訓(xùn),學(xué)生基本沒有實(shí)踐動(dòng)手的機(jī)會(huì)。在這種情況下,就會(huì)造成學(xué)生畢業(yè)后,參加相關(guān)工作沒有機(jī)械設(shè)備操作的經(jīng)驗(yàn),無法獨(dú)立完成工作的內(nèi)容。尤其在是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中,學(xué)生會(huì)逐漸失去對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)動(dòng)力和興趣,對(duì)學(xué)生長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展造成負(fù)面影響。所以在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天,機(jī)械工程該實(shí)驗(yàn)室教學(xué)要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的教學(xué)模式,采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)更新教學(xué)理念和教學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法和教學(xué)的完善。在院校的機(jī)械教學(xué)中,實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生進(jìn)行知識(shí)學(xué)習(xí)和鞏固的重要手段,是學(xué)生實(shí)踐操作能力培養(yǎng)的根本方法,是當(dāng)今院校機(jī)械制造專業(yè)教學(xué)中最為重要的環(huán)節(jié),是現(xiàn)代化機(jī)械人才培養(yǎng)的基本途徑。通過現(xiàn)代化的教學(xué)方式可以最大程度提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力,保證學(xué)生在實(shí)驗(yàn)動(dòng)手操作的基礎(chǔ)上對(duì)基本理論知識(shí)進(jìn)行理解和完善。通過這樣的實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué),可以使學(xué)生合理將基礎(chǔ)知識(shí)理論與實(shí)踐內(nèi)容相結(jié)合,在動(dòng)手實(shí)踐過程中逐漸形成獨(dú)特的自我知識(shí)技能認(rèn)知能力?，F(xiàn)在大多數(shù)院校利用的是CAD機(jī)房,然后在此硬件設(shè)施的基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)室教學(xué)方式的改革。并且引進(jìn)虛擬仿真技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行更新和改進(jìn)。在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù),不但可以避免在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中出現(xiàn)設(shè)備的故障隱患,還能最大程度提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,為學(xué)生專業(yè)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)提供科學(xué)實(shí)踐依據(jù)。對(duì)實(shí)驗(yàn)室部分設(shè)備裝置進(jìn)行傳動(dòng)性能實(shí)驗(yàn)、數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)和減速器裝配實(shí)驗(yàn),最大程度提高了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率和質(zhì)量。
2虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的典型應(yīng)用
2.1帶傳動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)
帶傳動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)是機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)中的一個(gè)重要組成部分,其主要是讓學(xué)生能夠直觀地觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象,還能有效地對(duì)實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)機(jī)電設(shè)備的承載能力進(jìn)行分析,根據(jù)分析的數(shù)據(jù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)帶動(dòng)問題的控制。進(jìn)行傳動(dòng)性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,需要利用的機(jī)械設(shè)備有力傳感器、電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩力測(cè)桿、光電測(cè)速裝置、發(fā)電機(jī)等。這些實(shí)驗(yàn)機(jī)械設(shè)備主要通過人工實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)性能測(cè)試,這樣的測(cè)試方式主要的特點(diǎn)是人工費(fèi)用會(huì)高于設(shè)備使用的費(fèi)用。在虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行帶傳動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以最大程度提升機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率和教學(xué)質(zhì)量。
2.2數(shù)控加工仿真實(shí)驗(yàn)
數(shù)字加工技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)中一個(gè)核心的技術(shù),在現(xiàn)代制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。數(shù)字加工技術(shù)是綜合計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)中的微電子技術(shù)和機(jī)械加工技術(shù)?，F(xiàn)在眾多院校的機(jī)械自動(dòng)化成為一門重要的專業(yè),這門專業(yè)的核心內(nèi)容是在數(shù)控機(jī)床的操作中利用數(shù)控加工技術(shù)。但是數(shù)控機(jī)床的價(jià)格非常高,設(shè)備運(yùn)作形式單一,并且運(yùn)行程序的設(shè)置相當(dāng)復(fù)雜,不能實(shí)現(xiàn)對(duì)每一位學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作需求的滿足,這種復(fù)雜性的實(shí)驗(yàn)操作,只能滿足極少部分學(xué)生的需求,嚴(yán)重制約了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效率。虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,可以實(shí)現(xiàn)讓每一位學(xué)生加入到具體的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中來,對(duì)機(jī)械機(jī)床加工環(huán)境和流程才形成一個(gè)系統(tǒng)認(rèn)知。
2.3減速器裝配實(shí)驗(yàn)
機(jī)械設(shè)計(jì)的一個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目是減速器在機(jī)械設(shè)備中的使用。在傳統(tǒng)的減速器實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,都會(huì)利用實(shí)物代替減速器的教學(xué)方法。虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了通過實(shí)物模擬模型的拆卸,進(jìn)行減速器的構(gòu)成結(jié)構(gòu)的直觀講解。
3虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的構(gòu)想
在進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)思路設(shè)計(jì)的時(shí)候,首先,可以不考慮實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用設(shè)備的操作性,也就是保證實(shí)驗(yàn)室需要操作實(shí)踐的目標(biāo)和任務(wù)與相關(guān)機(jī)械工程專業(yè)知識(shí)系統(tǒng)相統(tǒng)一,然后再研究實(shí)驗(yàn)設(shè)備的穩(wěn)定性。其次,要構(gòu)思虛擬仿真平臺(tái)的建設(shè),例如：機(jī)械操作平臺(tái)中的仿真器、ECU和虛擬演示平臺(tái)等。在整個(gè)虛擬仿真系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)中,主要是滿足院校機(jī)械工程類專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的需要,所以一定要保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確性,才能確保學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握和鞏固。一般構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室要進(jìn)行仿真計(jì)算,觀察相關(guān)系數(shù),觀察預(yù)先系數(shù)與實(shí)際操作系統(tǒng)是否統(tǒng)一。再次,仿真器的構(gòu)建設(shè)計(jì),隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用,虛擬仿真器代替了原來操作實(shí)驗(yàn)中的實(shí)物操作,最大程度簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟。并且仿真器可以利用USB實(shí)現(xiàn)與虛擬演示平臺(tái)的鏈接,在實(shí)驗(yàn)的過程中可以保證虛擬演示平臺(tái)及時(shí)接收到虛擬實(shí)驗(yàn)仿真信號(hào),通過PWM模塊實(shí)現(xiàn)向ECU傳輸一定頻率的方波,在多媒體上模擬機(jī)械設(shè)備的工作原理,在虛擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)候仿真器利用USB將仿真實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)傳送到模擬演示平臺(tái),實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的參數(shù)需要。最后,建立虛擬仿真系統(tǒng),利用相關(guān)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件,編輯建立應(yīng)用模塊,結(jié)合相關(guān)的3Dmax建模工具建立虛擬演示平臺(tái)中的技術(shù)模塊,將模塊中的內(nèi)容以特定的文件格式導(dǎo)入虛擬演示平臺(tái)中,最終讓學(xué)生在虛擬演示平臺(tái)中進(jìn)行相關(guān)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)操作。
4結(jié)語
綜上所述,虛擬仿真技術(shù)在現(xiàn)代院校機(jī)械工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用,可以克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中的眾多實(shí)驗(yàn)問題,保證學(xué)生能夠主動(dòng)參與到實(shí)驗(yàn)操作中來,提高機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量。所以,院校應(yīng)該重視對(duì)機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)室的虛擬實(shí)驗(yàn)改進(jìn),以及虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的具體應(yīng)用手段和方法,對(duì)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)行更新和補(bǔ)充。虛擬實(shí)驗(yàn)要緊密結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),滿足機(jī)械工程專業(yè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作要求的同時(shí),適應(yīng)院校實(shí)驗(yàn)室敬愛教學(xué)的改革和發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；服裝工藝；教學(xué)與學(xué)習(xí)；應(yīng)用與實(shí)踐
尖端計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展為虛擬仿真技術(shù)的發(fā)展提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)和形成依據(jù)。這使得服裝工藝教學(xué)產(chǎn)生了新的思路和成果。虛擬仿真技術(shù)作為一種媒體交互技術(shù)，通過發(fā)揮它自身獨(dú)有的特點(diǎn)（如交互性強(qiáng)、模擬真實(shí)、選擇多樣、使用靈活等），讓服裝工藝教學(xué)能夠在虛擬環(huán)境中將服裝設(shè)計(jì)中各個(gè)環(huán)節(jié)的實(shí)踐環(huán)境和實(shí)踐過程以直觀的方式傳達(dá)給學(xué)生。由此，學(xué)生能夠清晰而深刻地發(fā)現(xiàn)實(shí)物處理中會(huì)出現(xiàn)的種種問題和需要注意的各種細(xì)節(jié)。讓學(xué)生達(dá)到對(duì)專業(yè)技能應(yīng)用性更深刻的理解，便于學(xué)生充分掌握教學(xué)知識(shí)，對(duì)所使用的專業(yè)技術(shù)理解更加完善，以此來高效而深層次地達(dá)到服裝工藝教學(xué)的目的。本文將從虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)中的特征和其在服裝工藝教學(xué)中的應(yīng)用這兩個(gè)方面來展開探索和討論。
1虛擬仿真技術(shù)在服裝教學(xué)中的應(yīng)用特點(diǎn)
虛擬仿真技術(shù)在應(yīng)用于服裝教學(xué)過程中，通過配置虛擬的實(shí)踐環(huán)境，調(diào)配虛擬的實(shí)踐器材，有著降低教學(xué)資金投入、簡(jiǎn)化教師描述現(xiàn)象、便于學(xué)生直觀理解生產(chǎn)流程及掌握專業(yè)知識(shí)等特點(diǎn)。具體應(yīng)由如下三個(gè)方面來進(jìn)行考慮和討論：第一，服裝工藝教學(xué)最終要為服裝市場(chǎng)服務(wù)，因此不能單獨(dú)思考，要同時(shí)結(jié)合與服裝生產(chǎn)企業(yè)，以此來確保服裝工藝教學(xué)時(shí)，為達(dá)到其教學(xué)目的所需要的實(shí)用性和實(shí)踐性。第二，服裝工藝的教學(xué)不僅要讓學(xué)生在實(shí)踐過程中明確和掌握對(duì)服裝生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題及其解決方法，更要培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，所以需要做到將服裝工藝教學(xué)與服裝企業(yè)產(chǎn)品的模擬生產(chǎn)有機(jī)結(jié)合。第三，通過仿真虛擬技術(shù)來建立完善且合理的教學(xué)體系，讓服裝工藝教學(xué)的過程被擴(kuò)充和豐富，同時(shí)注重學(xué)生的思維和獨(dú)立性，達(dá)到因材施教。接下來筆者將具體描述虛擬仿真技術(shù)在服裝教學(xué)中的三個(gè)應(yīng)用特點(diǎn)。
（1）仿真的教學(xué)情景。應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，對(duì)服裝企業(yè)的生產(chǎn)場(chǎng)景進(jìn)行一個(gè)虛擬化的演示，并同時(shí)建立出仿真的服裝生產(chǎn)場(chǎng)景，是學(xué)生能夠親眼體驗(yàn)到實(shí)踐情景的保證。在這種虛擬的實(shí)踐場(chǎng)景中，學(xué)生能感受真實(shí)生產(chǎn)中的氛圍和環(huán)境，并考慮操作步驟和會(huì)產(chǎn)生的問題。這種模擬能夠激發(fā)學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力，這便是虛擬仿真技術(shù)的第一個(gè)特點(diǎn)――教學(xué)情景仿真性。
（2）形象的教學(xué)方式。虛擬仿真技術(shù)的第二個(gè)特色是具有教學(xué)方式形象性。在應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)時(shí)，會(huì)有一個(gè)直觀而立體的影像展示在學(xué)生面前，這個(gè)虛擬的影像包含了服裝企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)與生產(chǎn)流程。這種通過眼鏡直接接受的信息，比起傳統(tǒng)的書面或課件傳授，會(huì)讓服裝工藝的教學(xué)更利于學(xué)生接受，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)服裝工藝專業(yè)知識(shí)技能的理解與掌握。
（3）實(shí)用的教學(xué)內(nèi)容。服裝工藝學(xué)科作為一門技術(shù)性和實(shí)踐性都非常強(qiáng)的學(xué)科，對(duì)學(xué)生應(yīng)用現(xiàn)代技術(shù)的能力要求很高。通過虛擬仿真技術(shù)構(gòu)建的仿真實(shí)踐平臺(tái)，能夠讓學(xué)生在虛擬實(shí)踐中對(duì)其過程和處理有實(shí)感的體驗(yàn)。這無疑在很大程度上降低了學(xué)生和教學(xué)者展示實(shí)踐，進(jìn)行實(shí)踐和理解實(shí)踐的硬件難度。因此，虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)中第三個(gè)特點(diǎn)便是教學(xué)內(nèi)容使用性。這種特性充分地體現(xiàn)了虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)中的重要意義，它不僅提高了服裝工藝教學(xué)的教學(xué)質(zhì)量與效率，更為社會(huì)培養(yǎng)了許多現(xiàn)代化的、高質(zhì)量的生產(chǎn)技術(shù)型人才。
2服裝工藝教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用
為了將虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)中的上述三個(gè)特點(diǎn)發(fā)揮出來，需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)合理的虛擬仿真平臺(tái)來與之配合。其中，又需要?jiǎng)澐殖煞抡孳浖脚_(tái)和仿真硬件平臺(tái)這兩個(gè)子平臺(tái)。
（1）虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)軟件平臺(tái)上的應(yīng)用。仿真軟件平臺(tái)的創(chuàng)建有助于實(shí)現(xiàn)服裝工藝虛擬仿真教學(xué)。它在虛擬仿真教學(xué)的直觀表現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、信息交互和數(shù)字化表現(xiàn)等方面都起著主導(dǎo)地位。仿真軟件平臺(tái)在協(xié)作性上的教學(xué)形式和教學(xué)情景的虛擬表達(dá)以及教學(xué)內(nèi)容的仿真?zhèn)鬟f都至關(guān)重要，沒有仿真軟件平臺(tái)的搭建很難講虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于服裝工藝的教學(xué)中。而將服裝企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)作為主要內(nèi)容，通過建立仿真模型，并創(chuàng)造一個(gè)虛擬的仿真環(huán)境來表現(xiàn)給服裝工藝教學(xué)就是仿真軟件平臺(tái)的本質(zhì)。它在外部配合仿真操作界面搭建了一個(gè)虛擬的仿真實(shí)踐環(huán)境，而在內(nèi)部則是對(duì)生產(chǎn)技術(shù)實(shí)踐模式進(jìn)行了一段仿真演示。要構(gòu)建仿真軟件平臺(tái)，首先要對(duì)服裝工藝虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)軟件有一個(gè)明確的理解，在此之上進(jìn)行設(shè)計(jì)與開發(fā)。當(dāng)服裝工藝虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)軟件完成后，還需要根據(jù)課程和教學(xué)目的來進(jìn)行一個(gè)服裝工藝虛擬仿真課件的設(shè)計(jì)與制作。服裝工藝虛擬仿真課件的制作需要將學(xué)生的專業(yè)實(shí)踐作為參考依據(jù)，最終通過虛擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)虛擬的服裝企業(yè)生產(chǎn)流程，讓學(xué)生能夠獲取一個(gè)逼真的生產(chǎn)場(chǎng)景，并且實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)操作的仿真。使學(xué)生能夠在服裝工藝教學(xué)中處于一個(gè)虛擬的教學(xué)場(chǎng)所中，身歷其境地以一位企業(yè)服裝工作者的身份感受虛擬仿真操作。在虛擬化的工作中完成服裝企業(yè)的現(xiàn)代化生產(chǎn)，這時(shí)學(xué)生可以更加清晰地了解實(shí)際生產(chǎn)過程，充分掌握生產(chǎn)知識(shí)。
（2）虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)硬件平臺(tái)上的應(yīng)用。當(dāng)學(xué)生對(duì)專業(yè)技能進(jìn)行學(xué)習(xí)研究和實(shí)踐時(shí)，則需要搭建仿真硬件平臺(tái)來為學(xué)生構(gòu)筑一個(gè)工作場(chǎng)所，并且配備相應(yīng)的工具。換言之，仿真硬件平臺(tái)是虛擬仿真技術(shù)在服裝工藝教學(xué)中硬件設(shè)施的基礎(chǔ)。而服裝工藝教學(xué)應(yīng)用到虛擬仿真技術(shù)時(shí)，仿真硬件平臺(tái)所提供的場(chǎng)所和工具的完善程度，將承載著服裝工藝教學(xué)的質(zhì)量與效率。仿真硬件平臺(tái)的特點(diǎn)有如下兩個(gè)：第一，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行仿真。第二，對(duì)企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)過程進(jìn)行虛擬表現(xiàn)。構(gòu)建一個(gè)完善的服裝工藝虛擬仿真硬件平臺(tái)，其實(shí)踐的設(shè)置和實(shí)訓(xùn)室的布置為重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象。服裝企業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)過程需要的特點(diǎn)，應(yīng)在設(shè)施實(shí)踐中充分體現(xiàn)出來。無論是器械還是設(shè)備的配比，都可根據(jù)服裝企業(yè)生產(chǎn)車間的標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行相應(yīng)的配比和模擬。當(dāng)然，如果條件允許，在仿真硬件平臺(tái)中配置一些并沒有被現(xiàn)代服裝企業(yè)所廣泛使用的高端先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備也是可以的，這些基礎(chǔ)設(shè)施能夠幫助培養(yǎng)學(xué)生在服裝工藝上的創(chuàng)新意識(shí)。仿真硬件平臺(tái)的配置應(yīng)當(dāng)盡可能與現(xiàn)代服裝企業(yè)相似，為學(xué)生創(chuàng)造仿真度高的生產(chǎn)格局，達(dá)到一個(gè)虛擬實(shí)踐需求的實(shí)踐氛圍和環(huán)境，并通過這種方式來匹配學(xué)生在實(shí)際的服裝工藝實(shí)踐時(shí)基本的硬件需求。
1 環(huán)境工程學(xué)的特點(diǎn)及傳統(tǒng)教學(xué)中存在的問題
隨著環(huán)境控制技術(shù)迅速發(fā)展，污染控制工程理論和實(shí)踐的知識(shí)量也越來越多，知識(shí)點(diǎn)的更新速度也越來越快。我國各理工科院校的環(huán)境科學(xué)專業(yè)基本都開設(shè)有環(huán)境工程學(xué)課程，但縱觀課程的教學(xué)現(xiàn)狀，存在諸多不盡如人意的地方。
1.1 教學(xué)內(nèi)容多且廣泛
環(huán)境工程學(xué)包含廢水污染控制、大氣污染控制、固體廢物處理以及噪聲控制等，內(nèi)容多而雜，容易造成學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握廣而不深，學(xué)而不精。對(duì)應(yīng)的專業(yè)教材知識(shí)更新慢；理論課程課時(shí)過多，實(shí)踐課程課時(shí)少，專業(yè)技能訓(xùn)練難以保證[1]。
1.2 實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)效果差
環(huán)境工程課程實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)都是集中將學(xué)生帶到某個(gè)與專業(yè)相關(guān)的單位比如污水處理廠，學(xué)生只能參觀某些處理單元，不得隨便操作任何設(shè)備、儀器，對(duì)于如何控制管理水處理工藝的運(yùn)行、如何解決運(yùn)行問題等，仍然得不到學(xué)習(xí)和鍛煉。實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)教學(xué)現(xiàn)場(chǎng)通常比較嘈雜，學(xué)生對(duì)參觀的內(nèi)容往往是“走馬觀花”，不能達(dá)到實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)的目的。
1.3 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少且單一
環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)作為環(huán)境工程學(xué)理論課程的后續(xù)實(shí)驗(yàn)課程，該課程不僅能加深、鞏固學(xué)生對(duì)環(huán)境工程基本理論的理解，同時(shí)還可增強(qiáng)分析問題和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的獨(dú)立工作能力；有利于掌握有關(guān)環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)研究方法和實(shí)驗(yàn)技巧，培養(yǎng)整理、分析數(shù)據(jù)能力，提高環(huán)境工藝、工程方面的科研思維能力和創(chuàng)新意識(shí)。但是目前環(huán)境工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)僅限于幾個(gè)固定實(shí)驗(yàn)，比如：活性污泥實(shí)驗(yàn)、大氣除塵演示實(shí)驗(yàn)、氧傳遞系數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)等，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目偏少。教學(xué)方式大多是在教師講解之后，學(xué)生“依樣畫葫蘆”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮筒襟E理解得不夠透徹，在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中處于一種被動(dòng)的地位。另外，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏感性認(rèn)識(shí)，即使把實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中對(duì)設(shè)備的基本構(gòu)造、使用方法和注意事項(xiàng)看了多遍，仍不得要領(lǐng)，甚至不能正確地操作設(shè)備。另外，某些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目受到設(shè)備數(shù)量、品種、成本等方面的限制而無法開展。
2 虛擬仿真技術(shù)在環(huán)境工程學(xué)理論及實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
虛擬仿真教學(xué)是指利用實(shí)物和計(jì)算機(jī)軟件共同模擬出真實(shí)的情境，讓學(xué)生在模擬的情境下進(jìn)行探究和學(xué)習(xí)。隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，虛擬仿真技術(shù)越來越廣泛地被應(yīng)用于各領(lǐng)域的專業(yè)教學(xué)，如自動(dòng)化[2]、水電機(jī)組監(jiān)測(cè)與故障診斷等[3]。虛擬仿真教學(xué)可以根據(jù)教學(xué)的實(shí)際需要和效果，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)的組織和修改，具有很強(qiáng)的針對(duì)性和互動(dòng)性，能夠充分發(fā)揮學(xué)生的主動(dòng)思維[4]。
2.1 虛擬仿真技術(shù)水污染控制的運(yùn)用
虛擬仿真技術(shù)教學(xué)可以提升學(xué)生對(duì)城市生活廢水、工業(yè)廢水處理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提高教學(xué)效果。在仿真系統(tǒng)中，學(xué)生按照時(shí)間操作規(guī)程的要求對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，最終確定處理后的廢水與污泥能否與實(shí)際設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)要求相符[5]。學(xué)生可根據(jù)提示熟悉虛擬水廠構(gòu)筑物分布和水廠概況，查看主要?jiǎng)恿υO(shè)備的知識(shí)點(diǎn)，了解水廠主要?jiǎng)釉O(shè)備能耗和藥劑成本，了解污水處理廠的相關(guān)工作規(guī)定和安全章程等。比如：虛擬仿真水廠包含巡檢項(xiàng)目和事故預(yù)案工況等，分別是正常工況巡檢、出水總氮超標(biāo)、出水總磷超標(biāo)、出水COD超標(biāo)、反應(yīng)池曝氣量調(diào)節(jié)、初沉池排泥撇渣、內(nèi)回流的調(diào)節(jié)、SVI調(diào)節(jié)，從而掌握污水處理廠常見事故的應(yīng)急處理預(yù)案和解決措施。
2.2 虛擬仿真技術(shù)在大氣污染控制的運(yùn)用
關(guān)鍵詞：虛擬仿真技術(shù)；機(jī)械工程；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；應(yīng)用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.089
操作實(shí)踐課屬于眾多高校理工科類專業(yè)中非常重要的學(xué)科組成內(nèi)容，而且順應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)人才的需求，我國當(dāng)前大部分高等院?；旧隙冀⒘藢I(yè)的工科類操作實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中能具備實(shí)踐動(dòng)手操作的便利條件。傳統(tǒng)的機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，很多實(shí)驗(yàn)涉及到使用儀器設(shè)備的情況比較多，這就使得實(shí)驗(yàn)難度更大。再加之不少儀器設(shè)備價(jià)格不菲，體積結(jié)構(gòu)也不方便學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。所以過去通常都是通過教材理論知識(shí)進(jìn)行按部就班地操作，這就無法充分調(diào)動(dòng)學(xué)生進(jìn)行自主操作的積極性。再加上還有很多高校因?yàn)橘Y金投入有限，很多實(shí)驗(yàn)室中舊的器材設(shè)備出現(xiàn)機(jī)能老化，無法滿足當(dāng)前機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)發(fā)展的需求。因此，充分將這種虛擬仿真技術(shù)積極應(yīng)用于機(jī)械工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，可很大程度上來對(duì)目前教學(xué)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(xué)效率。
1 機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀與問題
機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)的工程主要側(cè)重于實(shí)踐性操作能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生在操作中提升動(dòng)手實(shí)踐能力。近年來，隨著高校擴(kuò)展，大學(xué)生數(shù)量在不斷增多，而實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)備開始供不應(yīng)求的問題成為影響和制約機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要因素，這些導(dǎo)致學(xué)生在機(jī)械工程的學(xué)習(xí)中并沒有太多能切身實(shí)踐操作的機(jī)會(huì)，這也就使得學(xué)生無法將所學(xué)習(xí)和理解的理論知識(shí)真正運(yùn)用到實(shí)踐中，影響學(xué)生實(shí)際的動(dòng)手操作能力，同時(shí)使得學(xué)生所學(xué)習(xí)的理論知識(shí)無法在實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證，在很大程度上會(huì)降低學(xué)生學(xué)習(xí)這門專業(yè)的積極主動(dòng)性。另外，因?yàn)闄C(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)離不開對(duì)機(jī)械的使用，而很多學(xué)?？紤]到機(jī)械有潛在的危險(xiǎn)性，為了確保學(xué)生的人身安全，進(jìn)而通過有關(guān)機(jī)械工程的講座、參觀來替代實(shí)踐教學(xué)。但這些形式的替代無法起到與實(shí)驗(yàn)操作教學(xué)相同的效果，也無法有效提升學(xué)生的動(dòng)手操作能力，也就因而使得學(xué)生對(duì)知識(shí)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(xué)習(xí)。因此，當(dāng)前提高我國高校機(jī)械工程實(shí)踐教學(xué)的教學(xué)設(shè)備和教學(xué)質(zhì)量十分迫切和需要。
2 有關(guān)虛擬仿真技術(shù)在機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用
2.1 關(guān)于數(shù)控加工技術(shù)的仿真實(shí)驗(yàn)
數(shù)控加工技術(shù)，是我國當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)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(yīng)用，有效為我國現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，這種數(shù)控加工技術(shù)，充分集結(jié)了微電子技術(shù)、機(jī)械加工技術(shù)這兩種技術(shù)，而且也預(yù)示著我國機(jī)械工程的發(fā)展前景。在當(dāng)前的各大高校專業(yè)中，機(jī)械制造級(jí)自動(dòng)化成為非常熱門的專業(yè)之一。在具體教學(xué)過程中，學(xué)習(xí)本專業(yè)的教學(xué)與培訓(xùn)操作中最為主要的內(nèi)容即是數(shù)控機(jī)床。但由于數(shù)控機(jī)床的價(jià)格十分昂貴，而且設(shè)備單一的同時(shí)還有一定的復(fù)雜性，因此無法滿足每一個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作的需求，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只可允許少部分學(xué)生來進(jìn)行實(shí)踐操作，還有一部分只能在旁觀看和輔助，這就使得教學(xué)方法產(chǎn)生了一定的局限性。但如果在機(jī)械工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，通過引入虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，那么通過對(duì)數(shù)控機(jī)床操作的詳細(xì)步驟與過程進(jìn)行模擬，則就能為工程實(shí)驗(yàn)專業(yè)的學(xué)生提供學(xué)習(xí)環(huán)境和有利的條件，去實(shí)際感受和體驗(yàn)機(jī)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(shí)構(gòu)架，提高學(xué)習(xí)效率。
2.2 有關(guān)帶傳動(dòng)性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)
在機(jī)械傳動(dòng)的過程中應(yīng)用比較廣泛的是帶傳動(dòng)，通過帶傳動(dòng)的應(yīng)用，來完成機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)工作。帶傳動(dòng)性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)則指的是通過引導(dǎo)學(xué)生對(duì)帶傳動(dòng)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(dòng)的狀況，再對(duì)其承載能力的大小進(jìn)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(dòng)彈性滑動(dòng)圖和傳動(dòng)效率圖形。但是，若應(yīng)用到虛擬仿真技術(shù)來做帶傳動(dòng)性能的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，那么就省去了電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、傳感器以及光電測(cè)速裝置等的應(yīng)用。這是由于虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)施是由計(jì)算機(jī)輔助完成的，而且是利用Lab VIEW 軟件設(shè)計(jì)帶傳動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)。
2.3 有關(guān)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的應(yīng)用
虛擬仿真技術(shù)是對(duì)各種大型復(fù)雜機(jī)械裝備的原理演示、故障診斷、功能仿真，同時(shí)也是對(duì)復(fù)雜且精密零件的工藝驗(yàn)證、復(fù)雜綜合控制的模擬分析，并有效為大型復(fù)雜機(jī)械裝備操作培訓(xùn)提供了更加新型現(xiàn)代化的方法，解決和完善了大型復(fù)雜機(jī)械裝備物理實(shí)驗(yàn)存在的漏洞和不足。虛擬仿真技術(shù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，可充分為高校學(xué)生開設(shè)面向全斷面掘進(jìn)機(jī)、冶金成套設(shè)備等大型復(fù)雜機(jī)械裝備的虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)與開發(fā)、虛擬裝配與功能仿真等虛擬實(shí)驗(yàn)與虛擬實(shí)踐訓(xùn)練課程。
2.4 有關(guān)減速器裝備實(shí)驗(yàn)
在機(jī)械工程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，常常涉及到對(duì)減速器的應(yīng)用，因此，在機(jī)械工程設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)課中，最根本的課程最必不可少的實(shí)驗(yàn)即是減速器實(shí)驗(yàn)。在過去機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)的減速器實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，老師基本上是通過把一個(gè)真的減速器帶到課堂，并通過對(duì)其進(jìn)行逐一拆卸安裝，以此來讓學(xué)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(huì)帶來巨大的資金消耗，而且實(shí)驗(yàn)缺乏穩(wěn)定性。但此時(shí)如果在減速器裝備的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用虛擬仿真技術(shù)，即可實(shí)現(xiàn)把對(duì)實(shí)物的拆裝過程換做操作軟件，來對(duì)其進(jìn)行仿真和修形，從而達(dá)到其實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，并不斷提升學(xué)生對(duì)這門課程的學(xué)習(xí)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(yīng)用到機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可對(duì)過去傳統(tǒng)儀器設(shè)備的缺陷和不足予以改善和優(yōu)化，滿足了實(shí)驗(yàn)教W改革的發(fā)展需求，提升了機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
