虚拟仿真技术优点
前言：想要写出一篇令人眼前一亮的文章吗？我们特意为您整理了5篇虚拟仿真技术优点范文，相信会为您的写作带来帮助，发现更多的写作思路和灵感。
虚拟仿真技术优点范文第1篇
Abstract The application of virtual technology to the teaching of electronic technology is a hot topic in the reform of electronic technology in Colleges and universities. On the computer， the Multisim software is used to simulate some of the circuits. It can demonstrate the experiments that cannot be done in the classroom and laboratory， and solve the difficulties in learning， so as to embody the teaching principles of combining theory with practice. Therefore， this paper will explore the application of virtual simulation experiment in the current electronic technology teaching reform， and put forward corresponding suggestions for its practical application measures， so as to better accomplish the teaching of electronic technology.
Keywords virtual simulation experiment； electronic technology； teaching reform； application
相对于传统的电子线路实验，虚拟仿真实验的演示结果与理论值之间的误差更小，参数修改更方便，且电路构造灵活，扩展性非常强，故目前高校电子技术教学改革中不约而同地引入了虚拟仿真技术，本文将针对虚拟仿真实验在高校电子技术教学中的应用进行分析与探讨，从而增强虚拟仿真实验在电子技术教学中的应用效果，提高高校电子技术教学的教学质量及满足培养电子技术专业的人才的需要。[1]
1 虚拟仿真技术的优点及应用现状
电子技术是一门实践性非常强的学科，而在课堂上，由于在实验箱上进行实验繁琐且实验数据误差大，教师无法在课堂上演示所有实验。现在一般学校采用的方法是老师讲授完相关理论知识后再由学生在实验室验证，这样容易面造成了理论和实际的分离；另外电子技术高速发展，新电路、新器件不断涌现，而实验室受条件限制无法及时满足各种电路的设计和调试要求，实践环节的缺失影响了学生的学习兴趣与学习效果。
为解决此问题，一味地依靠教师的理论教学是不够的，只有课堂教学与实验结合，才能够从根本上解决。虚拟仿真技术是把Multisim仿真软件运用在PC平台上，作为图形操作的界面，与相似的现实中电子实验工作台连接，工作台能够完成与现实一样的实验操作。[2]由于虚拟仿真技术在电子技术中的应用范围主要是电子电路分析、设计及仿真方面，所以普遍采用的是一种EDA软件，因为其实践效果强，环境模拟逼真，教师对这类软件的操作也比较便利，学生在实验课中也能够灵活地对实验参数、电路改造等进行模拟，能够满足学生的实践操作欲望，对其动手能力进行有效锻炼。
2 Multisim软件的介绍
Multisim软件是目前高校引进虚拟仿真实验的重要工具，实质上Multisim软件是在windows系统环境下开发出的电路仿真软件，能进行电路瞬态分析、稳态分析、时域和频域分析、噪声分析、直流分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析、电路容差分析等，且可以完成故障模拟及数据储存等要求，其功能十分完善。Multisim软件优点：能为用户提供直观的操作界面，便于原理图的设计输入，能够帮助学生进行元件放置及连接、任意拖动引线和进行微调，有利于教师对学生的实践能力评价；元件的划分系列有序，便于学生在数量众多、型号丰富、器件模型繁琐等情况下，快速寻找到所需的元件，节省了实验时间，便于实验的高效进行；丰富了电子设备种类，由于学校对电子实验室的投入限制，电子实验室能够提供的实际设备是有限的，故而很多实验都要因实际原因进行调整，但Multisim软件能够提供与实际功能相同的函数发生器、波特图仪字信号、频率计发生器、示波器、逻辑分析仪、频谱分析仪、失真度仪、网络分析仪等18种虚拟仪器，以及与实?H完全相同的示波器、数字万用表、信号发生器，既节省了实验室投入成本又便于学生的实践操作； Multisim软件的仿真电路的准确性非常高，比如对比传统的SPICE模型的高频仿真实验， Multisim软件采用了高频电路仿真元件模型库及仪表搭建高频电路所进行的高频电路仿真实验，其数据的准确性远远高于SPICE模型，加之Multisim软件能够从计算机上直接进行实验数据曲线、电路原理图、元件库清单等打印，缩短了实验的时间，能够让学生更为直观地了解到自身实验操作的情况。
3 虚拟仿真实验在电子技术教学中的应用研究
基于虚拟仿真技术的各类优点，高校的教学情况及学生的学习状况等实际情况，虚拟仿真实验在电子技术教学改革中的应用可以从教学模式及学习组织形态这两方面进行，能够更好地加强其应用效果。
3.1 情景式教学
从学习共同体的构建及学生认知特点这两个角度来看，目前电子技术教学所缺乏的是情景式的教学氛围。情景式的教学能够使得学生更快地融入到学习状态、工作环境中，虚拟教学能够较好地营造情景式教学氛围，使得学生在逼真的教学环境中，进行实验操作。学习情景与真实世界的结合，能够提升学生的学习效果 。[3]其具体的应用方式是，在电子技术课堂教学中，使用虚拟仿真技术创设出一个虚拟的真实环境，将实验室操作台，图形等难以表达的事物虚拟变化呈现出来，例如在电路实验中，通过电路仿真模拟呈现出现实的电路工作状态，将电路输出结果转化为一个变化的动态过程，使得学生可以直观地观察整个变化过程。教师通过合理的引导将复杂难懂的理论知识形象化，如此学生既能够得到学习的满足感又能更加深入地投入到学习中，教师通过虚拟仿真技术的应用也能够将难解的理论知识通过图形展示、实践操作，逐步展示给学生，解决学生知识难消化的难题。
3.2 探究式小组学习
新时代背景下教师不仅要注重学生的理论知识教学，还要对锻炼学生的实践能力，探究式的小组学习，能有效地提升学生的创新实践能力。单个学生对于问题的思考总是有局限性，而多个学生组成学习小组，共同探究问题的解决方法，能够有效地进行创新思维培养，尤其是在电子技术课程中，大部分的知识都需要学生通过实践来验证。例如在模拟电子线路教学中有“三种基本的放大电路分析”的教学内容，教师可以把学生分成三个小组，分别仿真出三种放大电路的输出波形，教师引导学生根据仿真出来的结果对三种组态电路特点进行比较，总结每种电路的优缺点，然后教师提出问题：怎样利用三种基本放大电路构成多级放大电路来改善电路的性能？这样通过对问题探讨的层层深入及师生及学生之间的互动，能够让学生对所学知识的理解更加深刻。
3.3 虚拟仿真实验在电子技术教学中的应用举例
振荡电路是电子线路教学中的重点也是难点，要产生正弦波振荡，必须有满足相位条件的fo，且在合闸通电时对于f=fo信号有从小到大直至稳幅的过程，即满足起振条件。利用仿真电路图能够很好地模拟从起振到稳福的过程。
虚拟仿真技术优点范文第2篇
[关键词]虚拟仿真;实验教学;轨道交通;三位一体;一纵四横;三层六型
doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.20.157
[中图分类号]G434 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2015）20-0-02
1 研究背景
随着我国高速铁路的迅猛发展以及“高铁出海”战略的提出，社会对轨道交通类人才的需求急剧增加。因此，为相关行业培养和培训技术人才和熟练技工的需求也日趋紧迫。地处淮海经济区和铁路交通枢纽（徐州）的江苏师范大学，立足于为区域经济社会发展提供技术人才和科技服务，加快了轨道交通类专业人才的培养，在理论教学的同时，也注重对学生的实验教学。
实验教学是理论教学的延续，学生通过亲历实验过程，能够加深对理论教学的理解，有助于对课堂教学知识的消化和吸收。实验室建设是实验教学的重要平台和保障基础，可以提升学科专业水平，提高人才培养质量。
目前，我国轨道交通专业实验教学和实践培训存在如下问题：真实平台设备价格高昂，占地面积大，难以同时实现多人的标准化实训和考核;对涉及不可逆的操作，极端的环境，不可控天气条件的运行状况无法进行真实教学和研究。然而，基于虚拟仿真技术的实验教学方法具有投资少、安全性高、拓展性强的优点，可为轨道交通专业实验教学的开展提供有力支持。
2 虚拟仿真技术概述
虚拟仿真技术是以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托，用一个虚拟的仿真系统来模仿真实系统的技术。虚拟仿真实验教学中心是通过虚拟仿真技术，模拟真实的实验设备和实验场景，使学生通过人机交互的方式在模拟的实验场景、实验设备中开展相关实验，达到在虚拟现实环境中，完成各种实验教学活动的目的。它是虚拟仿真技术、计算机技术和专业理论知识等多学科融合的结晶。在实验教学中引入虚拟仿真技术，具有以下几点优势：第一，虚拟实验设备可以代替昂贵的真实设备，同时节约实验室用地，降低实验室建设成本，有利于缓解经费紧张压力;第二，仿真实验的引入突破了实验时间、空间的限制，有利于实验教学的开展和实验设备的利用，进而有利于推进实验教学的改革;第三，虚拟仿真技术可为实验教学提供良好的环境，有利于学生创新能力的培养;第四，虚拟仿真技术使得实验环境更接近现实，有利于缩短学生进入相关行业的适应期。
3 构建虚拟仿真实验教学平台
根据教育部公布的“十二五”发展规划，工程实验室应在信息集成技术、虚拟仿真技术和智能制造技术等方面寻求突破，并大力推广和应用虚拟仿真技术。构建虚拟仿真实验教学平台、开展网络实验教学，不仅可以改进实验教学方法，还可以缓解实验设备和实验硬件资源不足等问题，有利于改善和提升实验教学的效果。基于此，江苏师范大学利用现有实验室条件和软件平台，积极筹划轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，主要包括“三位一体”实验平台、“一纵四横多分支”实验体系和“三层六型”实验项目。
3.1 “三位一体”实验平台
轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设目标主要有三个，其一是提高学生的工程实践能力和创新能力;其二是培训职工的职业技术能力和应急处理能力;其三是提升科学研究与试验的支撑能力。因此，首先建立了实验教学虚拟仿真平台，进而搭建实践培训虚拟仿真平台，在此基础上，进一步建设了科研服务虚拟仿真平台。三部分功能互补、相辅相成，共同构成“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台（见图1），实现了“实验教学、实践培训、科研服务”的有机融合。
图1 “三位一体”实验平台
3.2 “一纵四横多分支”实验体系
在“三位一体”多功能虚拟仿真实验平台的基础上，按照“能实不虚、虚实结合、相互补充”的原则，以专业核心课程知识点为依据，以轨道交通全过程过程操作规范为标准，以安全运行控制为要求，建设由“行车控制”“运行车辆”“牵引供电”和“运输组织”四大部分构成的“一纵四横多分支”实践教学资源体系（见图2），以满足学校、企业和区域的虚拟仿真实践教学需求，实现校内外、本地区及更广范围内的资源共享，形成虚拟仿真实验教学中心的可持续发展。
图2 “一纵四横多分支”实验体系
3.3 “三层六型”实验项目
根据教育部高等学校本科专业课程实验设置要求，轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心将虚拟仿真实验分为基础层、应用层、提高层三个层次，包含验证型、演示型、综合型、设计型、科研型、创新型六种实验类型。其中，教学虚拟仿真实验属于基础层，注重专业知识基本原理的理解和验证，有验证型、演示型仿真实验项目46个;实践培训虚拟仿真实验属于应用层，注重专业知识的综合应用，培养学生的工程实践能力，提高职工的专业技能与职业素质，共有综合型、设计型项目42个;科研服务虚拟仿真属于提高层实验，共有科研型、创新型项目14个，全部面向学生、教师、轨道交通相关企业和相关科研院所开放，注重研究能力和创新能力的提升。
4 结 语
虚拟仿真实验教学中心作为高校实验教学的一个发展方向，以其依托的虚拟现实技术、网络技术、仿真技术和专业知识，拥有了传统实验室难以具备的优势：建设维护成本低，平台扩展性好，利用效率高等。轨道交通信号与控制虚拟仿真实验教学中心的建设，充分利用了上述优点，改进了本学科本专业的实验室布局和结构，搭建了“三位一体”虚拟仿真实验平台，形成了“一纵四横多分支”的实验体系，开发了“三层六型”实验项目。通过虚拟仿真实验教学中心的建设和实验教学方法的改革，希望能够提高学生的创新能力和实践动手能力，提升相关企业职工技能培训的效果，进而为高校实验教学的改革和创新提供一定的参考和借鉴。
主要参考文献
[1]孙爱娟.职教领域虚拟仿真教学资源建设与应用探析[J].中国电化教育，2012（11）：109-112.
[2]李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013（11）：5-8.
[3]马文顶，吴作武，万志军，等.采矿工程虚拟仿真实验教学体系建设与实践[J].实验技术与管理，2014（9）：14-18.
[4]李炎锋，杜修力，纪金豹，等.土木类专业建设虚拟仿真实验教学中心的探索与实践[J].中国大学教学，2014（9）：82-85.
虚拟仿真技术优点范文第3篇
关键词：电子电工；实验；仿真技术
中图分类号：TP399 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）19-0202-02
实验教学能够积极提升学生的动手能力与实践水平。传统的实验教学中存在的常见问题：学生对仪器设备不熟悉，不能完全按照操作规范进行操作实验，造成仪器设备的损坏，甚至带来人身伤害等。模拟仿真技术的出现解决了这些常见问题，下面我们就来探讨模拟仿真技术对电子电工实验的影响，以及如何利用模拟仿真技术改变传统的电子电工实验教学。
1 模拟仿真技术在电子电工实验中的优势
传统的电子电工实验需要专业的实验室，专业的仪器设备，需要购买大量的教学实验器材，再加上仪器、设备的日常维护费用，就需要投入大量的资金来确保实验室的正常运转。此外，在学生进行实验操作过程中，指导教师要全程引导和时刻关注实验的进展，确保实验过程安全，避免出现由于操作失误造成仪器设备的损坏，甚至人身意外伤害。实验前后，指导教师还要对仪器设备进行例行检查，清点、准备实验器材，完成一系列的相关工作。与传统的电子电工实验相比，模拟仿真技术，具有明显的优势，仅仅借助EWB、Multisim、Matlab、MAX+plusII等仿真软件提供的实验平台就能完成日常的教学实验，实验平台提供的虚拟仪器、虚拟元器件完全能替代实物元器件，学生能够根据需要进行各种内容的常规模拟仿真实验，仿真结果与传统实验室获得的结果基本吻合。电子模拟仿真实验具有以下优点：一是不需要专业的实验室、专业的仪器设备，不需要大量购买实验器材，电子元器件等必备物品，节约大量资金；二是仿真实验平台提供的各种类型虚拟元器件基本上能满足实验的需要，特别是个别昂贵、不太容易购买到的实物元器件，在仿真实验平台都能找的到；三是实验过程中，学生根据需要随时都能修改虚拟元器件的参数进行仿真实验，整个过程方便、快捷；四是实验过程不需要指导教师全程关注，即使学生操作失误或线路连接错误，也不会出现意外事故，最多是模拟仿真实验没有结果，或者系统提示错误。五是学生可以根据显示错误代码，根据错误代码或系统提示，进行查错、修改，直到得到预期结果；六是模拟仿真实验提高实验操作的效率，缩短了电子设计的周期。
在安全性方面，一般来说电子电工实验都具有一定的危险性[1]。例如，学生在进行强电实验过程中，如果电路连接错误，容易造成线路短路，烧坏线路，甚至出现电火花和冒烟现象，极易引发火灾，对学生的人身安全和实验的仪器设备的安全构成威胁。与此同时，如果学生在实验过程中没有严格遵守操作规范实，也极易对实验仪器设备造成损坏。例如，在进行逻辑电路实验的过程中，芯片位置的安装一旦出现错误，会造成芯片烧损，实验数据的丢失，甚至影响到实验设备的正常使用。如果我们借助模拟仿真技术进行实验，学生的实验操作主要依靠计算机软件来完成，这就不存在上述安全方面的问题。
2 模拟仿真技术在电子电工实验的应用
随着现代电子技术的快速发展，模拟仿真技术在电子电路设计、电工实验中得到了快速普及与应用。日常简单的模拟仿真实验，仅需要一台电脑就可以完成，学生根据系统提示信息、错误代码，就可以快速的找到错误点进行修改，模拟元器件在实验过程中所具有的特性与实物元器件的特性具有一定的相似，而且仅靠修改元器件、仪表的参数就能取代传统实验过程中更换元器件和仪器设备的步骤，节约了实验成本，避免资源浪费。与传统的实验教学相比，模拟仿真技术所具有的最显著的特点就是方便、快捷、高效，更能吸引学生，激发学习兴趣，同时也促进了教学质量的提升。
模拟仿真技术不需要专业的实验室，网络多媒体技术的快速发展也为模拟仿真实验提供了便利条件，也促使了实验教学方式的转变。在实验教学中，不需要到专业实验室去，老师可以利用多媒体教室，采用多媒体教学的形式为学生进行演示，借助人机对话的形式对学生进行指导，借助仿真实验，观察由于电路、虚拟元器件参数的变化带来的仿真实验结果的变化，并对过程、结果进行分析、测试，通过对比仿真结果与理论结果得出实验结论，与在实验室做实验一样，同样能够使学生感受到实验氛围。
模拟仿真技术尽管有许多显著的优势，但是还是不能完全取代传统的实验教学。传统的实验教学培养了学生的动手实践操作能力，这是仿真技术无法替代的，在实验教学过程中，二者相辅相成，只有这样，才能相得益彰，从而能积极促进电子电工实验教学水平的提高。
3结论
综上所述，在电子电工的实验教学中，合理应用模拟仿真技术具有非常重要的意义。与传统的实验方法相比，通过这种开放式的实验模式，学生更能加深对理论知识和概念的认识理解。模拟仿真技术的应用，拓展了学生的可操作空间，在实验中提升了创新和综合分析的能力。
参考文献：
虚拟仿真技术优点范文第4篇
关键词：优化；多细节层次；遮挡属性
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）20-0184-02
目前虚拟仿真技术的应用越来越广泛，比如虚拟仿真技术在煤矿安全培训中的应用、虚拟仿真技术在医学教育领域的应用等。在这些应用中，高品质画面效果与系统流畅地运行总是两个相悖的需求。要做到画面精细美观，就很难做到数据量很小，数据量庞大又会导致系统运行不流畅。这时候就需要考虑优化的问题，只有对系统进行优化才能很好地调和这两个矛盾。在实际开发中，不但要在虚拟仿真环节使用优化技术还要对模型进行优化处理。由于篇幅所限，在此主要阐述虚拟仿真环节的优化。
一、LOD技术应用
1.LOD技术综述。虚拟现实技术作为一种新型的人机交互技术具有沉浸、交互、构想三个基本特性，其中沉浸性是指使用户投入到计算机生成的虚拟环境中的能力，是虚拟现实系统的核心。为了使用户在使用虚拟现实系统时拥有沉浸感，必须实现图形的实时绘制。实时绘制就是要求图形显示速度必须跟上视点移动速度，消除迟滞现象。当场景很简单，例如仅有几百个多边形，要实现实时绘制并不困难，但是，为了得到逼真的显示效果，场景中往往有上万个多边形，有时多达几百万个多边形，这就对图形实时绘制提出了很高的要求[1]。虚拟现实和交互式可视化等交互式图形应用系统要求图形生成速度达到实时，而计算机所提供的计算能力往往不能满足复杂三维场景的实时绘制要求，因而研究人员提出多种图形生成加速方法，LOD模型则是其中一种主要方法。1976年，Clark提出了细节层次（Levels of Detail，简称LOD）模型的概念，认为当物体覆盖屏幕较小区域时，可以使用该物体描述较粗的模型，并给出了一个用于可见面判定算法的几何层次模型，以便对复杂场景进行快速绘制。LOD技术在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复杂性，从而提高绘制算法的效率。由于LOD的诸多优点和它很好地解决了虚拟仿真技术中流畅运行和界面精美的矛盾，成为虚拟仿真领域的研究热门，并且取得了不少的成果。而Virtools中LOD属性添加就是应用之一。
2.LOD优化系统的实现。首先在3D MAX中，将所建模型转化为可编辑面片。Virtools中，在Level Manager下的三维物体上右键，选择右键菜单命令Add Attributes（添加属性），弹出Add Attribute Type的设置窗口，选择该窗口中的LOD Object，然后单击Add Selected按钮即可添加LOD属性。第二步则是设置LOD属性面板的参数。给物体添加LOD属性需要设置其参数，参数面板如图1所示主要包括所选用的算法和LOD模型的选择标准。通过LOD参数可以设置物体根据所占画面比例进行面数增减，通俗地说就是越近越精细，越远越粗糙。在Level Manager（层管理器）下的三维物体上双击打开3D Object Setup面板，双击Value参数的值，弹出如图1所示的参数设置窗口。设置当对象在屏幕中的显示占总面积的80%以上时完整显示，随着所占面积的缩小，剔除的面数逐渐增加，直到对象在屏幕中显示面积为1%时，将剔除面数的98%，仅保留2%，这将极大优化系统。
二、其他优化技术
1.减少渲染数量。虚拟漫游系统的实时渲染，被遮挡的物体也会被渲染，如果将被遮挡物隐藏，当视角发生改变后，物体又不能正常显示；在Virtools中解决这一问题的方案是给遮挡物增加遮挡属性，那么被遮挡的物体就不会被渲染，当视角发生改变后，被遮挡的物体也能正常显示出来。具体操作和增加LOD属性相似，在添加属性窗口选择Optimizations（优化）/Ocdluder（遮挡），然后单击Add Selected按钮即可添加遮挡属性。
2.减少渲染范围。影响渲染进程的除了场景中对象的复杂程度和数量等因素，视域范围和深度也会对渲染有所影响。如果漫游的每一帧都显示和处理所有场景数据是效率很低而且不必要的。将场景进行分块处理，在漫游中，只渲染摄像机能观察到的场景分块，对没有进入视角的场景分块不做调用和处理，这样可以极大地加快系统的渲染效率。其中的优化包括了两个方面：一方面是在建模阶段对场景进行分块处理，另一方面是在交互设计阶段对不同的场景进行调用及摄像机的视野范围进行设置即视锥体裁剪技术的运用，通过缩小渲染深度，达到减少渲染对象的数量，从而实现系统的优化。视锥体裁剪技术来优化系统的原理如图2所示，摄像机的视野范围可以看作是一个四棱锥，为了方便理解作者把立体空间平面化为实线所包围的区域，渲染的范围就是实线三角形，将摄像机的Far clip（远裁切）参数减小，将下边线推进到虚线的位置，渲染的范围就缩小了，从而实现了系统的优化。如果能配合雾效，将远景模糊处理，效果更自然。
虚拟仿真系统的优化途径有很多，具体的系统开发中一般不会都用。根据系统开发的规模常用的有LOD技术，再结合遮挡属性设置，如果还要进一步优化则通过减少渲染范围配合雾效的障眼法来处理了。
参考文献：
[1]张剑利.基于Web的交互式产品虚拟展示平台关键技术研究[D].江苏科技大学，2009.
[2]刘林涛.建筑场景虚拟漫游关键技术的研究和实现[D].苏州大学，2008.
虚拟仿真技术优点范文第5篇
关键词：建环专业;实验教学;虚拟仿真
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）05-0106-02
引言
虚拟仿真技术是20世纪末才兴起的一门崭新的信息技术，能够模拟真实设备或系统的工作过程，具有信息量大、生动形象、身临其境、实时交流等特征。虚拟仿真实验教学是虚拟仿真技术在教育领域的应用，是高等教育信息化建设的重要内容[1]，促进当前教育模式、教学方法和学习方式的深刻变革。
建筑环境与能源应用工程是一个典型工科类的专业，在人才培养中普遍存在“重设计、轻实践”等问题，强化专业实验教学内容，培养应用型、复合型和创新型的实用人才，是社会对建环专业教学改革的迫切要求。将虚拟仿真技术的引入到建环专业实验教学中，解决目前实验教学中的存在问题，提高建环专业人才培养质量，是值得研究和探索的课题。
一、建环专业实验的教学现状
目前，建环专业实验教学基本上是传统模式[2]，存在实验课时少、教学内容陈旧、实验教学方法和手段单一等诸多问题。实验类型多以验证性、演示型为主，学生学习被动，往往敷衍了事。为了改进实验教学效果，很多学校做出积极探索和改革[3-4]，如独立设置专业实验课程、改革实验考核模式、开设创新实验、增加生产实习等。虽然这些努力对提高实验教学质量起到了一定作用，但是，建环专业实验教学改革发展中存在瓶颈：
1.受实验室条件限制，很难开设交叉性专业实验。
暖通空调系统形式多样、构成复杂、设备庞大、维护费用高，受实验室空间和资金的限制，很难建设较为综合的暖通空调实验平台，使学生对系统整体性和在工程中的实际运行缺少全面性认识。
2.受生产与安全条件限制，生产实习教学效果很难达到预期要求。
为了弥补交叉性专业实验的不足，很多学校加强了生产实习环节。但是，由于实际工程环境复杂、危险大、操作安全要求高，企业出于经济效益和安全考虑，不可能同意把在工程现场进行实验教学，只能是走马观花的参观式教学，实际教学效果不佳。
3.受师资力量和实验设备限制，实验教学质量大打折扣。
大多数学校建环专业每年招生2个班以上，有的学校甚至达到4个班。当学生人数多时，而师资力量有限、实验设备数量有限时，如何安排好学生进行实验，并且能够激发学生主动性、积极性是一件非常困难的事情。
二、建环专业虚拟仿真实验教学的必要性
虚拟仿真技可以生动形象地复现各类复杂的暖通空调系统，有效解决建环专业实验改革的瓶颈问题。虚拟仿真实验不受实验室条件的限制、生产与安全条件的限制、师资与实验设备的限制，可以实现在课堂和实验室中无法实现的教学过程，拓展实验类型，开展丰富多样的专业交叉性、创新性实验。
建环专业开展虚拟仿真实验教学，将带来如下优势：①能营造出一种仿真式与交互式的实验环境，不用考虑实验室面积、投资、运行、维护费用，使得实验经费大大降低。②能展现建环专业的最前沿技术，扩展实验项目。③扩展实验内容和深度，突破课堂教学难点。④去除了繁杂的实验准备工作，节省去人力、物力，更有效利用师资力量。⑤可以反复训练，为学生自主学习提供平台，提高学习兴趣，促进主动思考。
对于实践教学而言，不同层次的实践教学可以用不同层次的虚拟仿真技术进行模拟。在专业基础课程中的实践教学可以使用简单、高效、成本低廉的传统仿真技术来完成，对于专业核心课程的实践教学或综合性实验，可采用虚拟现实系统来实现。
三、建环专业领域的常用仿真技术
仿真技术以低成本、高开放性和广泛适用性等优势，已经在建环专业相关的科研领域有了广泛应用和研究，很多仿真软件被用于暖通空调的仿真建模，主要分为以下三个方面：
1.建筑室内环境的仿真。主要有Fluent、Airpak、Phoenics和Flovent等软件，其中Fluent和Airpak最具代表性。Fluent软件包含丰富而先进的物理模型，能够准确模拟所研究对象内的空气流动、传热和污染等物理现象。Airpak则是专门面向HVAC领域的室内环境仿真软件，在功能上没有Fluent全面，但是比Fluent更易于建环专业人员使用。
2.建筑或空调系统能耗的仿真。主要有EnergyPlus、DeST、DOE-2和BLAST等软件，其中EnergyPlus和DeST在我国应用最多。EnergyPlus吸收了DOE-2和BLAST的优点，采用集成同步的负荷/系统/设备的模拟方法。DeST基于状态空间法理论，利用多区热质平衡算法和三维动态传热算法模拟建筑能耗。
3.暖通空调系统性能的仿真。主要有TRNSYS、SIMULINK、HVACSIM+和DYMOLA等软件。TRNSYS模块化结构的动态系统模拟软件，内置了200多个功能性子程序，目前应用最为普遍。DYMOLA是基于方程式的多物理系统模拟软件，能够很好解决因果类仿真平台的代数循环问题，而且具备将建模和数值方法的理想解耦，适用于开发复杂的空调系统仿真模型。
可见，仿真技术已经在建环专业科研领域有广泛应用，可以模拟建筑室内复杂的热环境，仿真各种复杂的空调系统，为暖通空调虚拟仿真实验的开发奠定了技术基础。
四、建环专业虚拟仿真实验教学的发展状况
仿真技术是用来构建仿真系统的物理模型，真实反映出实际系统的特性。对于虚拟仿真实验来说，必须有交互式界面，通常用Vega、U3D、Eclipse、CATIA、WebBuilder、Visual Studio、LabVIEW等软件平台开发，使学生可直接参与，探索仿真对象的变化过程。目前，虽然建环专业领域的仿真研究很多，但主要应用于科研领域;建环专业的虚拟仿真实验研究相对很少，尚处于初步探索阶段。
美国可持续建筑性能研究所开发了LearnHVAC软件，如图1所示。学生可以对空调系统进行模拟操作，包括短期控制模拟，长期能耗模拟，分析系统故障。教师可以自定义暖通空调系统的模拟场景，对学生的实验进行管理。目前，LearnHVAC只是可发了变风量系统一项实验内容。
在国内，山东建筑大学开发了太阳能系统、地源热泵系统等虚拟仿真实验软件，只侧重于对原理的认识和体验，实验功能简单;合肥工业大学杨善林教授将组件技术应用于中央空调的计算机仿真培训系统研发过程中，其开发方法能够对虚拟仿真软件有一个很好的参考作用[5];湖北工业大学以BIM技术、信息技术为支撑，组建了绿色建筑全生命周期虚拟仿真实验教学中心[6]。
目前，虚拟仿真实验教学已经逐渐得到重视，很多大学已经开展了相关调研，建设虚拟仿真实验室、开发虚拟仿真实验项目、研究虚拟仿真教学方法等工作已经逐步开展。
五、结束语
虚拟仿真技术是当前高等教育的重要教学手段，虚拟仿真实验建设必将推动建环专业实验教学发展，如何与传统实验项目有机结合，设置合理的实践教学计划，开发创新性虚拟仿真实验项目，提高人才培养质量，将是近年来建环专业实验教学改革的重点内容。
参考文献：
[1]李平，毛昌杰.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013，32（11）：5-8.
[2]赵丽娜，贾永明.建筑环境与能源应用工程专业实验考核模式和方法的研究与探索[J].化工时刊，2015，29（3）：56-58.
[3]熊军，刘泽华，罗清海，等.工程应用能力的实验教学改革研究――以建筑环境与设备工程专业为例[J].高等建筑教育，2011，20（1）：158-161.
[4]陈世强，张登春，于琦，等.建环专业测试技术实践教学环节研究[J].高等建筑教育，2008，17（1）：118-121.
