数字化仿真技术

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数字化仿真技术范文第1篇

【关键词】数字化 工艺设计 装配仿真

数字化装配仿真技术在产品的设计阶段，实现虚拟产品的预装配，验证和改进产品的装配工艺过程，生动直观地展示产品的可装配性，从而提高产品的装配效率，减少装配时间和费用。数字化技术的应用从根本上改变了传统的飞机设计和制造方式，大大地提高了设计水平，最大限度地避免了设计漏洞和缺陷，减少了返修率。近年来，国外飞机数字化装配技术的研究主要集中在装配分析与仿真、装配数据管理、装配工装夹具设计制造以及自动化装配等方面。装配过程仿真与优化技术的使用使波音、 空客取得了显著的效益，比如空客典型部件的装配周期缩短了60%，装配工艺的设计周期缩短了30%～50%，装配成本却减少了近20%～30%。

一、传统装配设计存在的问题

（一）装配工艺设计仍然停留在二维方式

传统的工艺设计是由设计人员在头脑中想象出三维装配空间，以及设计装配顺序，然后再用二维的方式描述出来。传统的工艺设计质量主要取决于工艺设计人员的高超的技术水平和丰富的设计经验，操作人员则要根据设计人员的设计文件以及二维工程图纸，在大脑中还原设计人员构建的三维装配空间，进而理解装配顺序及需求，如此设计非常容易在设计人员与操作人员之间产生偏差，造成严重的装配错误，因此，二维模式的装配工艺设计严重阻碍了制造业的快速发展。

（二）缺少科学的工艺设计优化方法

传统工艺设计主要以二维的设计为主要模式，工艺设计的修改和优化周期较长，方案的优劣主要取决于设计人员的工作经验，缺乏科学的研究方法，没有定性定量的分析，制造工艺水平因人而异，会增加制造周期和制造成本。传统工艺设计中制造资源的二维描述可能导致设计过程中对细节设计的淡化，不能充分利用三维CAD数据，不能完全消除工艺设计转换造成与产品设计数据的不一致性，难以实现工艺设计的继承性、规范化、标准化。

（三）无法进行一些三维工艺设计

工艺设计环境不具备三维工艺验证能力，不能用三维的方式准确的检测工艺设计过程中存在的错误，还可能会导致装配中装配顺序是否合理、工艺设备是否满足需求、操作空间是否要开敞等一系列的问题，直到在生产试制阶段才会发现。任何一个环节出现了问题，都会影响飞机制造的进度和质量，进而造成巨大的损失。

二、数字化装配设计和仿真

（一）ARJ21中央翼组件特点

ARJ21中央翼组件式飞机上机身与外翼对接部位，是全机对接基准件。该组件有一些特点，比如定位精度要求高，协调部位多，工人操作困难，工装定位器多等，使得工艺设计过程更细致，也更复杂。如果按照传统工艺设计模式，不仅不能在规定时间内完成中央翼工艺准备，而且可能因为考虑不周、经验不足等原因造成试制过程停工，甚至返修等严重问题。

（二）工艺规划设计

我们采用DELMIA软件来进行设计，在DELMIA的数字化工艺设计模块支持下，将产品数据导入到数字化工艺设计环境，直接使用产品数字化数据进行工艺设计，能够有效提高设计效率，保证产品数据的准确性和唯一性。工艺规划设计方法有两种：

方法一：1在数字化工艺设计模块，以设计树为基础来构建工艺树；2在数字化工艺仿真模块浏览三维装配顺序；3根据三维模拟效果，在数字化工艺仿真模块下修改工艺组件定义及装配顺序；4根据三维显示，在数字化工艺设计模块直接修改工艺组件定义。重复123步骤，直到获得满意的规划设计并记录下装配工艺设计模型。

方法二：1在数字化工艺设计模块命名工艺装配件；2在数字化仿真模块，拆分设计装配模型获得装配顺序；3在数字化工艺仿真模块，浏览三维动态装配顺序，修改并完善工艺组件定义，直到获得满意的规划设计并记录下装配工艺设计模型。

（三） 装配过程仿真及结果输出

在数字化工艺设计模块对装配过程进行实时仿真与分析，然后优化飞机零部件的装配顺序以及装配路径、装配操作姿态、工具使用方案等，检验装配工具的可达性、装配操作空间的开敞性，为产品设计、工装设计、工艺设计提供可靠的依据。数字化的装配工艺设计输出结果十分丰富，可以实现我们想象的大部分形式。可输出AVI文件，比如详细装配操作AVI文件等。还可以输出各种形式的报表，比如输出包含零件三维信息的文件等。

三、数字化工艺装配技术特点

（一）工艺设计特点

首先，数字化装配工艺设计以产品设计数据为源，在工艺设计数据的基础上，通过增加和补充工艺设计内容的方式来建立符合要求的工艺装配模型，使得工艺效率得到大大的提高，同时也保证了产品数据的前后一致性。其次，数字化装配工艺设计的工艺人员很容易能够获得相关的制造资源的详细数据，这不仅为工艺设计提供了坚强有力的支持，在很大程度上使工艺设计更加标准，更加规范，而且使工艺设计的效率大大提高，质量也得到了保证，同时也降低了制造成本。然后，二维设计与三维设计相互结合，汲取各个的优势，使工艺人员可以以多种方式完成并完善工艺设计，工艺优化简单而且有效。此外，数字化装配工艺设计有各种各样的输出形式，工艺人员不需要接受培训就可以方便地使用相关的设计数据，这将在很大程度上提高产品数据利用率，保证工作效率。

（二）过程仿真特点

装配过程仿真是当前先进产品设计的验证、优化手段。DELMIA的数字化工艺仿真系统具有优秀的特性，可以使工艺人员更直观、定性、定量的分析每个工艺设计细节，可以将以前大量的再试制过程中验证、优化的设计结果提前在计算机网络环境中模拟，这种方式不但可以提前发现问题，而且可以通过科学测量和分析手段，设计比较合理的改进方案。

比如在装配仿真过程中发现的部分工艺设计问题：1中央翼下壁板距型架地板约1350mm，操作人员很难把工具钻进中央翼里进行相关工作，为此可以在工装对称两侧分别增加一个高约800mm的活动梯，方便操作人员的进出。2操作人员需要拿着工具进入中央翼里工作，我们在仿真分析中分析得到右腿与上部躯体夹角106.53度，接近极限113度，工作环境极其恶劣，可以根据仿真结构，更改连接方式，尽最大程度的改善操作人员的工作姿态。

四、结束语

数字化装配技术在制造业中起着举足轻重的作用，是产品制造过程中的关键工序。数字化装配仿真技术有着强大的优势，可以大大缩短产品的开发时间，提高产品的生产质量，还可以降低产品生产成本，可以检验装配顺序。

近年来，科学技术与信息技术迅猛发展，传统的设计方法逐渐地被现代的科学的设计方法所取代，国内投入大量的人力物力财力进行新的设计方法的探索与研究，在机械系统中，数字化装备仿真技术的得到了广泛的应用。产品数字化制造的基本前提是数字化的工艺设计，产品设计是制造业的灵魂，只有高质量的产品设计方案，才能进行高质量、高标准的数字化制造。在我国，大力推广仿真技术应用能力建设已经成为贯彻科学发展观、建设创新型国家的迫切需要。

参考文献：

[1] 刘江省，姚英学. 数字化装配技术[J]. 兵工自动化. 2004年

[2] 周炜. 单元化装配规划关键技术研究[D]. 华东理工大学. 2011年

[3] 李云，朱理. 虚拟装配系统的技术与实现[J]. 微计算机信息. 2006年

[4] 董兴辉，童秉枢. 装配仿真关键技术的研究和实现[J]. 计算机应用. 2000年

数字化仿真技术范文第2篇

关键词：数字印刷机3ds Max3D模型印刷过程动画

中图分类号：F407.84 文献标识码：A

1绪论

三维动画是近年来随着计算机硬件技术的发展而产生的一项新兴技术。本文欲通过制作数字印刷机三维动画短片，来展示数字印刷机结构形态以及其印刷过程。将3D技术应用于印刷领域，使印刷机的展示方式更具有多元化、科技化的特点，提高其宣传、介绍的效果，促进其发展。

2动画概述及制作流程

2.1 3D动画概述[4]

3D动画又叫三维动画，三维动画技术具有真实、无限的可操作性，被广泛地用于医学、教育、军事、娱乐等诸多领域，通过它的制作能够给人一种耳目一新的感觉，受到了人们的欢迎。

一般来说，使用3ds Max制作模型动画大致分为：构思动画、建立模型、赋予材质、设置灯光和摄影机、动画设置和渲染合成及输出七个阶段。

2.2数字印刷机及其动画概述[6]

2.2.1 数字印刷机特点简介：

本文以HP Iindigo 3050数字印刷机为例进行分析介绍

（1）HP Iindigo press 3050数字印刷机的特点

（2）HP Iindigo press 3050数字印刷机主要分为：进纸单元和印刷单元两大块。

（3）HP Iindigo press 3050数字印刷机的内部构造简介

（4）HP Iindigo press 3050数字印刷机的打印流程简介

印刷作业从桌面出版站（用于创建和合并文本和图形，即在此创建postScript或PDF文件后）将其发送到HP Iindigo press 3050数字印刷系统，HP Iindigo press 3050 RIP 软件首先读取来自预印站的PostScript或PDF文件，然后将它们按分色转换为位图（每种分色一个位图），最后，RIP软件将位图发送到HP Iindigo press 3050进行打印。

即：

开始印刷后，Scorotron（PIP的充电位置）单元旋转到PIP鼓（图文载体—光敏成像板）上，写头激光束有选择的使PIP放电。从而在PIP上形成潜影。激光头上的激光束射出激光有选择地为PIP放电，使其曝光，从而在PIP上形成图像。（即对感光版充电，然后用激光束对图像区域放电，最后在放电区域着墨）。

接着喷墨头将相应颜色的电子油墨喷入带正电的PIP鼓与带负电的显影鼓之间的间隙。图像区吸引油墨微粒，而非图像区排斥它们；这样就为PIP上的图像上了油墨。

随后，当PIP鼓向同一个方向转动时，充电的显影鼓则向反方向转动，收集PIP与显影鼓间隙中多余的惠普电子油墨。刮墨板将显影鼓上的油墨转移到收集盘中，油墨会从收集盘排入相应的惠普电子油墨墨箱中。反转滚筒清除吸附在PIP上非图像区所有多余的油墨微粒。即可将图像转印到橡皮布上。

当PIP与覆盖着橡皮布的中间转印介质（ITM）鼓接触带正电的橡皮布吸引着墨图像，图像从PIP 印到橡皮布（这是第一次转印）。ITM橡皮布温度高，可将油墨微粒融化为一层薄膜。

最后，压印鼓压紧它与ITM之间的纸张，使融化的油墨图像凝固并附着在纸面。对每种分色重复执行上述步骤（通常为四色），从而在印张上形成四种颜色。打印鼓系统旋转一次，一种分色就被转印到纸上。然后，纸张传输系统将印张转移到出纸滚轮，再送入一张纸，或者在双面打印（也称为双面作业）时，送入上一印张的另一面进行打印。

（5）HP Iindigo press 3050数字印刷机使用的油墨

hp Indigo使用油墨＝墨（indigo电子油墨）＋油（图像油）

2.2.2数字印刷机动画制作

（1）模型制作

1）观察参考图模型，对印刷机形态进行分析，可以按照其模型分为左中右三部分，依次为进纸、印刷、出纸部分，进行建模。

2）设计好三部分的尺寸大小，建立基础模型，排列好其位置，在后续工作中，再依次对三大部分模型进行修改及细节处理，完善整个印刷机外部模型。

3）在3dmax场景中，通过创建样条线、编辑、挤出等命令，用基本几何体和图形建造模型，通过对其添加挤出、转变为可编辑多边形和样条线等修改器，使得基本体模型变得具有编辑修改性，此时再对其顶点、边、面进行相应的修改得到需要的造型，通过此方法可以制作出印刷机进纸、印刷、收纸部分的外壳模型。

（2）动画制作

印刷机印刷过程动画，主要记录印刷机的走纸、印刷呈现原理和收纸过程动画。在动画制作中主要把握好摄像机的安放和关键帧的设置，把握住整体运动的节奏感，符合物理规律节奏合理，最后输出、合成配乐等。

印刷过程动画主要为：激光器给印版滚筒充电使形成印版，然后印版上墨，印版滚筒旋转，将形成的图像部分转印给橡皮布滚筒，橡皮布滚筒将其再转印给纸张，压印滚筒在下面进行压印。然后印好的纸张被传纸器传输出来。

3. 结论

在模型建造部分，针对不同的模型有不同的制作方法。一般对于形状规则的几何体，最常用的方法就是建立基本体然后对其添加修改器修改。而动画的表达也是毕设制作中的一大难题，由于关键帧设置、摄影机调节不恰当，时常一连串动作制作完成后，预览动画时才发现动画的节奏调整不恰当，前后衔接画面出现大幅度跳跃，动作时间显示不符合物体运动规律，摄影机镜头抓捕不到想要展示的画面等等一系列问题，最终导致动画不理想，需要继续来修改。然而不同的模型有其不同的关键帧，动作相互之间存在依附关系，往往牵一发而动全身，最终导致大的修改，常常要重新制作，再次慢慢调节，以便达到满意的动画效果。制作时需要预先规定好整体动画时间，进而推算出每个模型动作需要的时间，以此来推导出其帧数，把握好前后动作衔接。此外对于摄影机动画，可采用放置多个摄影机然后从不同角度分镜头拍摄，最后剪辑合成的方法记录动画过程，这样可以避免一个摄影机移动导致镜头跳跃的缺点。此外，在制作过程中，常常会现软件出错，导致做出的模型、动画文件坏死的情况，此时要预先了解自己的电脑配置，选择配置较高的电脑，并选择好文件保存路径，避免路径复杂查找出错，文件一律用英文名称，设置其保存方式为压缩和增量保存等，为防止后续工作中文件损坏提供安全措施。

参考文献

[1]彭国华，陈红娟.3ds Max三维动画制作技法（动画篇）[M]，电子工业出版社，2010

[2]车宇，夏小寒，王恺，红色视觉3ds Max效果图制作循序渐进400例[M]，清华大学出版社，2007年:76

[4]侯婷，柴国庆.3ds Max2010学习宝典[M]，中国铁道出版社，2010

[5]罗韬.3ds Max光与材质的渲染艺术[M]，中国铁道出版社，2010

[6] YU JihongBAIxiaomingLVJunwei(Hong Kong, China).Complex Object Modeling

数字化仿真技术范文第3篇

【关键词】信息技术；自动化技术；药房管理；研究进展

【中图分类号】R 952 【文献标识码】A 【文章编号】1008-6455（2012）01-0016-02

传统的门诊药房工作是粗放型模式，处方划价、审核调配处方、药品申领等各个工作环节都必须由人工完成。由于缺乏自动化和信息化手段，药师长期处于手工劳动状态，精力高度集中，极易出现疲劳，导致工作效率下降，差错事故增加。随着科学技术的发展，门诊药房的日常工作中逐渐涉及信息技术和自动化技术，并且得到不断发展完善。到目前为止，信息技术及自动化技术已成为门诊药房工作中不可缺少的手段和工具，代替了药师的部分手工劳动，同时大大提高了整个门诊药房的运营效率，使得药师有较多的时间为患者提供更多、更好的药学服务，实现以“患者为中心”的药学服务理念。

1 信息技术在门诊药房的应用

上世纪八十年代，我国部分医院就已经开始将医院管理信息化[1]，即将医院信息系统（Hospital Information System，HIS）用于医院日常工作的管理，如人才、医疗用品、收费等的信息化管理，使医院管理日趋规范。经过近30年的发展，目前HIS已经非常成熟，国内大部分医院都已经应用HIS。HIS的应用使门诊药房的工作和管理逐步走向信息化道路，如HIS中的门诊发药子系统[2]，具有药品请领、药房盘点、药品控制等功能模块，用于解决药品库存量管理，盘点管理，药品申领，药品下账等门诊药房日常工作的管理。HIS的应用使医生用药的可预见性和收费的准确性高，主服务器出故障时备份服务器数据同步准确，药房发药迅速、准确且便于清点，库存量控制合理等成效[3]。有些医院在HIS基础上，进行应用软件的研发和使用，使HIS的功能更加完善和强大。

1.1 药品配送信息系统

门诊药品的周转较快，药品由供应商送到库房，再由库房发放到门诊二级库，最后由二级库发放到门诊药房，中间需要三道工序，将耗费大量的人力和时间。如果采取供货商直接配送药品到门诊药房就可以节约大量的人力资源。徐埏等[4]在HIS的基础之上，研发了药品配送信息系统，即采用的药品直接配送门诊药房的模式，减少了药品配送管理的中间环节，缩短了药品配送申请-验收入库时间，提高了工作效率，降低医院和药品配送商的运行成本，可实现对药品配送过程进行有效监管。

1.2 门诊电子处方系统

电子处方系统是指通过HIS实现的数字化、无纸化处方[5]，其基本流程有建卡、就诊、收费、配药四个部分。首先是患者到医院就诊建立个人IC卡，IC卡中既包含患者姓名、性别、年龄等基本信息，还包含患者在该院的既往看病史和用药情况史，便于需要时查阅。其次使患者持卡到医生处刷卡后，医生就可以给患者看病、开电子处方，并打印缴费小票。第三是患者凭缴费小票到收费处刷IC卡缴费，缴费后电子处方立刻自动生效并传送到药房，药师根据电子处方备药，等待患者取药。最后是患者根据缴费发票到药房刷IC卡取药。与传统收方后调配相比，电子处方系统使药师可以提前获知医生为患者的处方内容，并提前完成审方、调配等工作，患者取药时，药师只需核对处方后就可发药，节约了大量时间。药师可利用节约起来的时间为患者提供更多的用药教育与指导，体现药师的专业技术性质，提升门诊药房的服务质量。另外，电子处方系统解决了医生书写处方潦草难认等问题，处方中药品名称、剂量、规格、使用方法等都很清晰，方便药师审方，大大降低了药房调配药品的差错率，减少药品使用过程中的安全隐患。药品价格计算更准确，病人付钱和用药都更放心[6]。电子处方的应用提高了门诊药房的工作效率以及门诊部的整体运营效率，减少了处方外流，增加了门诊收入。但目前，电子处方还不够成熟，存在许多需要改进的地方，如：①病人信息录入不全或者错误。患者的IC卡中年龄信息无法自动更新，给医生处方和药师审方带来了不便。②错误处方修改流程复杂，增加患者负担。③年龄较老的医生电脑不熟，处方速度较慢且错误较多。④药品的特殊用法录入困难。电子处方系统将药品的常规用法提前预设，方便选用，但一些特殊用法无法提前预设，给处方录入带来了困难。⑤患者知情权被侵犯。患者只有在缴费后才知道医生处方的具体内容，虽然限制了处方外流，对医院是好事，但却剥夺了患者应有的知情权和到药店购买药品的权利。因此，电子处方系统还需要不断探索和改善，使其更加科学化、现代化、人性化，为患者更好地服务。

1.3 药学信息智能查询系统

随着药学的发展，药品的研究开发加速，大量的新药应用于临床，医生在给每位患者处方时需要参考大量的药学信息，然后选用安全、有效、经济、适宜的药品。为了解决医生处方对于药学信息的需求问题，孔华丽等[7]在医院HIS的基础之上，研发了药学信息智能查询系统。该系统能帮助处方医生方便、快捷、准确地获取药品信息，提高医生处方的速度和准确性，方便医生为患者制定个体化用药方案，促进临床合理用药。

2 自动化技术在门诊药房的应用

发达国家早就已经开始了药房自动化方面的研究，因为药房自动化的程度直接影响着药品在医院流通的各个环节，影响着药房的服务方式、医院的管理模式[8]。目前国内医院药房的自动化程度不高，从药品的配送储存到处方的审核调配，大多数都要靠人工操作完成，费时费力、处方处理效率低。所以，在门诊药房引入自动化软件及设备是迫切需要的。

2.1 处方自动审查系统

传统的门诊药房，医生的手工处方量大，药师审方速度也慢。电子处方出现后，门诊药房系统可以内嵌审方软件配合药师审方，自动审查每张处方的药品配伍、用量、禁忌等信息进行反馈。大大减轻了窗口药师的审方负担，加强了对合理用药的监控，很大程度提高了门诊药房的效率和工作质量[2]。但处方自动审查系统有其局限性，不能完全代替药师审方，尤其涉及药物的相互作用，药物联合使用等合理用药问题是，药师应仔细审核，确保患者用药的安全、有效。

2.2 药房自动化发药系统

2007年，第302医院与北京欧迈医药科技发展公司合作, 通过从德国引进自动发药设备( 也称发药机械手)，与本院医院信息系统中门诊药房子系统嵌套连接, 在国内率先构建了门诊药房自动发药系统[9，10]。该系统具有自动获取药品信息，自动入库，自动取药出库等功能，自动化程度非常高，使药品发放准确, 出入帐物精确, 有效期管理细致到位, 有效减少了门诊发药差错和帐物管理中的漏洞。到目前为止，国内不少医院通过联合开发，引进设备等手段，积极开展药房自动化的探索与实践，并建成了适合自身情况的自动化发药系统[11,12]。自动发药系统已经成为提高本院药品管理水平、全方位实现数字化管理的有效辅助手段[13]。

2.3 自动数药机

传统药房药品的分零靠药师手工完成，既要保证数量准确，又要保证速度，给药师的调配工作带来了很大困难。自动数药机的出现，解决了数药过程中出现的问题，保证数量准确的同时也保证了速度。自动数药机分为单头和多头。这种机器的特点是设备的体积比较小，操作简单，功能也比较少，只完成药品的技术，可扩展性强，不需要对药房进行改造。但其分发的药品种类也较少，大概有500-600种，且药品要根据其种类放进相应的药盒中，仍需要人工辅助进行操作[14]。

2.4射频识别无线电子标签发药系统

射频识别（Radio frequency identification，RFID）无线电子标签发药系统[15]是自动发药系统的辅助工具，药师借助RFID完成药品的快速调配。该系统使药师的发药错误率低、效率高，经初步估算节省约1/3 的取药时间，从而减少患者取药等待时间，提升门诊药房的服务水平及质量。同时，电子标签可以显示发出药品和剩余药品数量，方便药师复核药品数量和其他信息。

3 讨论

在信息时代的今天，门诊药房的日常工作和管理已经离不开信息与自动化技术，从门诊药房药品配送到处方审核与药品调配，各个环节都应用到信息化与自动化。信息与自动化技术的应用提升了门诊药房的整体运营效率，缩短了患者排队取药时间，并且减少了处方调配差错。更为重要的是信息与自动化技术可以代替药师部分手工劳动，将药师从繁忙的体力劳动中解放出来，为实现“以患者为中心” 的药学服务理念创造了时间和空间条件。药师与患者有更多的沟通与交流,向患者提供合理用药及安全用药等方面的教育与指导,不仅有利于提高患者对药师的信任度及依赖性,也有利于将常规配方工作与药学服务有机地结合起来。目前，受技术的限制，使用的信息与自动化技术还有缺陷和不足，各种操作必须有药师的辅助与监管，相信随着科学技术的发展，各种缺陷和不足将会得到不断完善，门诊药房的自动化与信息化程度还会进一步提高，使药房的现代化得以实现。

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[13] 刘晔, 宋洪涛, 郭清梅, 等. 全自动药品单剂量分包机的应用体会[J]. 药学服务与研究, 2007, 7(2):141-144.

数字化仿真技术范文第4篇

【文章编号】0450-9889（2018）05B-0057-02

近年来，国家越来越重视职业教育发展，认为职业教育不仅是为广大青年打开通往成功成才大门的重要途径，更是发挥我国巨大的人力优势，促进大众创业、万众创新的战略之举。因此，在新时代下，我们应充运用信息时代的优势，在数字化课堂环境下，积极促进中职课堂教学改革，为社会培养更多创新型、高素质专业人才。

一、数字化课堂环境下的中职课堂教学诊断方法

在数字化教学环境下，教师需要充分运用现代化的技术与教学资源，尽量以创新、有效的教学方式展开课堂教学，提升相关知识传授的效率与质量。但就中职学校当前的教学成果来看，数字化课堂环境的构建还存在诸多不足，需要通过有效的诊断方法，明确其成因，进而制定针对性的解决办法。

对中职课堂教学进行诊断，需要通过观察、调研的方式，了解教师的真实思想、主要运用的教学方式、对现有数字化设备的运用状况等，对课堂教学当中的真实情况进行整理与总结。不同的中职学校都有自身的教学优势，因此，应以自身的发展实际为基础，客观地评价相关课堂教学当中存在的不足，并采取针对性的解决办法，及时处理已经发现的问题。

在进行课堂诊断时，应将教学行为诊断作为重点环节，可通过随机听课的方式，了解教师在日常教学过程中所采用的教学理念、方法；进一步观察学生在课堂教学中的反应，可以有效诊断教师在进行教学设计时是否考虑到了学生需求与学生的接受能力。在课堂诊断的帮助下，教师能够及时改进不当的教学方法，从而促进中职教师教学水平的专业化发展。

二、数字化课堂环境下的中职课堂教学诊断结果

笔者以南宁市部分中职学校为研究对象，对各个科目的课堂教学进行一系列的诊断，最终得出以下两点普遍存在的问题。

（一）教学观念与教学方法落后。中职学校学生普遍存在学习基础薄弱的问题，而任课教师的教学方法缺乏针对性，并不适用于中职学生的学习特点，导致教学效果不理想。受传统教学模式的影响，中职学校教师的教学理念较为落后，未能从根本上形成以学生为教学主体的课堂教学状态，学生的学习方式依旧以被动学习为主，导致大部分学生对于课堂学习的兴趣不大，缺课、逃课现象较为严重。另外，在数字化课堂环境下，学校方面虽倡导教师采取数字化教学手段，但部分教师对数字化技术的了解不够，存在一定的抵触心理，或在运用过程中缺乏灵活性，运用方式较为单一，仅仅是利用多媒体为学生播放一些陈旧的课件内容，技术应用效果不够显著。

（二）数字化教学设备不足。在数字化课堂背景之下，学校方面对于课堂教学创新持支持态度，但由于资金等原因，导致数字化教学工具的配置量无法满足课堂教学全面数字化的改革需求。尤其是经济发展较为缓慢的地区，中职学校的数字化技术仪器设备的数量较少，无法满足每一个班级的日常教学需求，仅能配置 1-2 套数字化教学工具，依次安排相应的教学活动。另外，部分中职学校虽具有较为完善的数字化设备，但随着时间的推移，设备的性能大幅度降低，无法支持教学方法的改革与创新，导致课堂教学数字化的发展受到了极大的制约。

三、数字化课堂环境下的中职课堂教学改进策略

（一）更新教学观念与教学方法。随着教学改革的推进，中职教师教学观念应得到有效更新，首先，教师必须尊重学生的主体地位，基于学生的学习基础与学习特点，合理安排教学内容与教学进度。其次，教师本身应正确认识数字化课堂环境对课堂教学改革带来的促进作用，以积极的态度对相关技术运用等进行虚心学习。学校方面可与教学理念、水平较为先进的中职或高职学校建立友好关系，组织校内教师外派调研，学习先进的理念与经验，传递给本校教师，从而促进教学改革效果的提升。

另外，教师应充分运用数字化课堂环境，为课堂教学带来技术支持，有效改进教学方法。例如在实际教学过程中，可以将数字化技术与合作学习方法进行有效结合，在英语口语学习中，需要基于学生的英语知识基础展开教学活动，因此教室可以采用翻转课堂的教学模式，以学生的实际学习能力为依据，将其划分成不同的学习小组，进而为其分配不同层次的自主学习任务。而数字化技术，能够支持学生之间、教师与学生之间的顺畅沟通，保障学生的自主学习效果。

教师还可以充分运用多媒体设备，创设教学情境。需要注意的是，多媒体设备是学生经常接触的数字化教学工具，?ρ?生的吸引力有限，所以教师应从多媒体呈现的内容上着手。多媒体设备的作用不仅仅是代替板书，更重要的是让学生更加直观地认识教学内容。当前中职学校中平面设计、电脑美术、动漫制作等较为新颖的科目都难以通过文字呈现，让学生了解其原理与相关流程，而金融事务、电子商务等科目当中包含众多抽象的概念理论、单一的论述或解释，学生难以对其进行深入理解。此时，可以利用多媒体设备以图文、音频、视频等方式呈现，教师依据学生的知识基础设计课件内容，编辑实际案例引导教学，以漫画的形式展现抽象的理论等，激发学生的学习兴趣，提升教学效果。

（二）构建数字化信息平台。数字化信息平台的主要作用，是促进数字化技术在中职学校当中的应用与推广。完善构建数字化信息平台，能够推动全校学生共同参与到课堂教学改革当中，积极发表自己的观点。当前，翻转课堂是一种十分适用于中职学生的教学方法，在实际教学过程中，数字化信息平台为教学活动的顺利展开奠定了良好的基础。

以中职学校中网店美工课程教学为例，采用翻转课堂的教学模式，将整个课程划分为课前、课中、课后三个环节；教师可以在信息平台上建设一个网店美工课程的专用空间，并上传相关课程视频、作业、测验、学习资料、公告等，在讨论区，学生可以与同学、教师进行互动交流，极大地激发了学生的学习兴趣。

另外，在数字化信息平台的帮助下，教师还可以完成微课制作等操作，同时也可以帮助学生拓展阅读的电子资料，丰富学习资源。其中，微课的制作主要引用网络优秀视频，例如，可借鉴微信平台当中有关的教学资源，或自行录制教学视频，对已有的教学资源进行补充或改进等。网店美工课程当中“商品详情页制作”的教学活动正式开展之前，教师可基于其内容丰富性，分别制作并上传“详情页制作技巧及注意事项（上）”和“详情页制作技巧及注意事项（下）”，通过两个微课视频系统呈现教学课程，帮助学生全面认识相关知识。微课上传之后，学生可在平台的评论区当中提出自己的问题，或发表一些心得体验，而教师则可以通过这些言论判断学生对于微课及本章内容的理解程度，以有效进行下一步的教学目标制定、教学重点与教学难点设计等，有利于形成高效课堂。

（三）完善课堂教学评价体系。课堂教学评价体系是教师课堂教学成绩和个人提升的重要渠道，是反馈教师教学能力、综合文化素养的直接体现。数字化课堂环境的构建，也要从教师课堂教学的评价体系视角，实行教学工作实践中“反思”。

一方面，数字化课堂在中职课堂教学中的融合，需要建立多元化视听分析渠道，确保现代中职教师教学过程中能够突破班级授课制的课程环境限制，实现中职教学课堂大范围的开放分析。例如，某中职教师在教学过程中开设网络课堂直播互动课堂，他不仅可以直接与课堂中的学生进行交流，同时也可以进行网络留言互动，实现课堂教学信息的动态互动，而教师进行课堂教学效果的评价时，自然也就要从实践课堂和网络课堂两方面进行问题反馈，那么，教师不仅可以得到课堂学生情况、课堂设计分析情况的直接性评价，也可以从网络视频教学中现场知识互动的连贯性、技术指导的细节程度等方面进行教学评价。案例中提到的这种数字化教学环境诊断工作的开展，能够在一定程度上将中职教师的课堂教学评价目标“延伸”出去，实现课堂教学内容的综合性整合，拓展中职教师课堂教学评价的范围，提升中职教师的教学能力。

数字化仿真技术范文第5篇

关键词： 虚拟仿真 家畜解剖学 三维模型

1.引言

家畜解剖学是农业类高等学校动物医学专业的专业基础课，本课程主要讲授正常家畜、家禽的形态、结构、器官的位置关系和发生发展规律。本课程的特点是名词众多、结构复杂，对于首次接触动物医学专业的学生来说学习起来比较困难，不知道应该怎样学习。传统课堂讲授方式难以满足现代化教学发展需要，虚拟仿真技术正逐渐应用到各专业教学课程中，对教育行业产生了巨大影响。

2.虚拟仿真技术的优势及其在医学教育中的应用

虚拟仿真技术是用计算机虚拟场景逼真地模拟现实世界事物的技术，涉及计算机图形学、人工交互、人工智能和传感技术等。具有真实性、交互性和沉浸性的特点，逐渐成为现代教育技术领域的热点，应用于不同专业教学过程中。随着计算机技术的发展，虚拟仿真技术在人类医学上得到了广泛应用。虚拟仿真技术打破了传统实验空间和经费的限制，在充分保证教学效果的基础上，不仅节约了实验成本，而且大大提高了学生的学习兴趣。使学生通过虚拟场景的人机交互，由视觉、听觉、触觉等手段获取场景的反应，通过学生自我组织，制订并执行学习计划，进行自我评价，开展适应式学习。很多高校、科研院开发了人体解剖虚拟仿真实训平台、虚拟动画、三维网络课程等应用于理论和实践教学，充分发挥了现代教育技术的优势，提高了教学水平。

1989年美国首先开展了“可视虚拟人”的计划，并于1994年完成世界第一例男性“虚拟人”数据采集，1998年完成女性虚拟人数据采集，共采集到56GB的数据。随后，韩国“可视韩国人”项目于2000年完成第一例韩国人标本的数据采集；2003年，钟世镇主持的“虚拟中国人”项目完成中国人体数据的采集工作。以这些虚拟人数据集为基础，对人体器官进行了三维重建，精细逼真的三维结构为人体解剖学提供了大量素材。基于虚拟人体数据集产生了很多人体解剖三维虚拟仿真实验平台用于人体解剖学教学。在仿真平台上可以对人体结构进行任意角度旋转、缩放、标注等操作。便于教师教学及学生学习和课后复习。2010年10月在上海世博会期间，瑞典首次向公众展示了代表先进医学虚拟仿真技术的“虚拟解剖台”。此虚拟解剖台数据来源于人体的磁共振（MRI）和CT成像数据，利用计算机处理将这些数据从二维平面图变成真实感极强的三维模型，将人体内部的精细结构完整地展示出来。这款虚拟解剖台可用于人体解剖学教学，学生用手指通过触摸屏进行人体器官操作，能完整地展示骨骼、血管、肌肉等的不同形态，还可以移除或添加内脏器官、血管、神经等结构，从而理解各器官的形态结构和相互位置关系。

3.虚拟仿真技术在家畜解剖学的应用现状

家畜解剖学是一门实践性很强的学科，家畜的器官标本、模型等教学材料在本课学习中有重要作用。但是近些年随着招生规模扩大，一般理论授课时学生人数较多，不能发挥标本、模型的作用，学生只能在实验课上观察标本、模型。虚拟仿真技术在家畜解剖学中的报道较少，由于数字人的数据采集方法投资巨大，过程复杂，需要多领域专业人员合作完成，目前还没有完整的大家畜（牛、马等）虚拟解剖系统。很多科研机构利用数字人的数据采集方法对猪、兔、小鼠、大鼠等动物进行了数据采集和虚拟仿真工作。Maierl等在1999年报道了第一例“可视化狗”，但其数据不完整，没有四肢部分的结构，而且图像不精细。2005年9月，重庆理工大学、第三军医大学和重庆市畜牧科学研究院共同完成了世界第一例“数字可视化猪”数据集的采集工作，图像质量比较高，能够清晰显示内部结构[1]。2014年，连国云[2]采集完成了“数字化新西兰兔”的数据集。但是对于家畜解剖学重点讲授的牛、马等大家畜，还没有虚拟解剖数据集的报道。主要原因是牛、马的体型比较庞大，采用数字人运用的冷冻铣削设备无法完成铣削，牛、马等动物只能采用其他方法建立三维模型，虽然这些模型不如冰铣削得到的数据精确，但是仍然能够在家畜解剖学教学中发挥巨大作用。苏杨生[3]等报道了通过3D Max软件建立了牛的椎骨模型，并建立了交互程序，学生可随时随地进入程序观察解剖标本。张蕾[4]等采用Photoscan软件对动物头骨进行了三维重建。付大鹏等[5]采用三维激光扫描仪获得了动物股骨的三维点云数据，进行三维重建，得到了股骨的三维模型。以上研究成果为虚拟仿真技术在家畜解剖学中的应用提供了思路和教学资源。

4.虚拟仿真技术在家畜解剖学的应用前景

虚拟仿真技术在家畜解剖学及相关专业有着非常广阔的应用前景。三维模型能够形象清晰地展示动物的解剖结构和器官的相互位置关系。虚拟仿真技术的应用能够将理论授课中教师采用图片、照片等素材难以描述清楚的概念、结构给学生以感性认识，能够加深学生的理解程度，帮助学生学习和记忆。虚拟仿真技术的应用能够将抽象的结构变具体，使枯燥的概念形象生动，提高学生的学习兴趣和主动性，突破传统解剖学实验空间和时间的限制，学生可以通过网络自由地学习，方便自学。综上所述，虚拟仿真技术能够将家畜解剖学的抽象教学内容形象地展示出来，提高学生的学习积极性，使学生由被动接受转变为主动学习，极大增强家畜解剖学教学效果。

参考文献：

[1]张建勋，徐凯，邱宗国.世界首个三维可视化的数字猪.重庆理工大学学报（自然科学版），2011，（03）：69-73.

[2]连国云.数字化新西兰家兔的三维结构重建研究.计算机光盘软件与应用，2014，（12）：24-26.

[3]苏杨生，宋斯伟，李颖，等.牛骨骼模型三维数字化重建.黑龙江畜牧兽医，2015，（09）：249-250.

[4]张蕾.动物骨骼三维重建的探索.四川文物，2014，（06）：81-83.