虚拟仿真实验技术
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虚拟仿真实验技术范文第1篇
中图分类号：G633.7 文献标识码：B
文章编号：1671-489X（2016）05-0159-02
1 前言
随着现代科技的快速发展，计算机和互联网等技术在教育领域里得到广泛推广、普及和应用，这为传统的初中物理实验教学注入新鲜的血液，增强了实验教学的效果。虚拟仿真实验技术是当前科学前沿技术在初中物理实验教学中运用的具体体现，可以突破实验仪器和设备不足等教学限制，帮助学生直观、形象地模拟各种物理实验的操作过程，有利于促使学生积极投入实验教学中来，不断提升实验教学效率。
2 虚拟仿真实验技术软件分析
仿真物理实验室 仿真物理实验室是一款针对中学物理课堂开放性而设计的专业物理学习软件，可以为学生提供完善的综合实验室，更好地实现各种物理演示实验，有利于学生更好地验证自己的实验猜想。比如可以为学生提供一个包括平面角、凹凸透镜和棱镜等物理模型在内的光学实验室，使师生按照自己制订的实验方案来自行构建各种实验模型，探究有关的物理规律。学生可以借助光学实验室来合理构建凸透镜成像模型，以发现和归纳出凸透镜成像的具体规律。另外，该种虚拟软件具有较高的集成度，并且易于操作，可以使学生便捷地进行各种物理实验，真实性比较强。
MATLAB仿真软件 MATLAB仿真软件是一款用于数据可视化、分析与计算的计算机软件，广泛应用于工程计算以及图像、通信与信号处理等领域中，并且主要包括MATLAB和Simulink两个部分。与仿真物理实验室这款仿真软件相比，MATLAB仿真软件具有比较强的灵活性，更加有利于构建有关的实验模型，同时其界面比较简洁，有利于编程，另外还有集成度高、数据处理能力强等优点，是一款功能非常强大的仿真软件。
3 虚拟仿真实验技术软件的具体应用
在测量型实验中的应用 测量型实验是初中物理中一种基本的实验类型，步骤比较简单，所用设备也比较容易获得；但是针对那些比较复杂的测量实验而言，无法使学生在真实的实验环境下进行。借助虚拟仿真实验技术软件的合理运用，可以帮助学生更好地观察有关的物理实验现象。
以“伏安法测小灯泡电阻”为例，就虚拟仿真技术软件在物理实验中的具体运用进行分析和探究，以帮助学生更好地掌握测量小灯泡电阻的方法。首先，在仿真实验开展之前，物理教师需要先让学生明确本次实验课程开展的主要目标，并要使学生掌握电流表和电压表测电阻的方法，以便学生可以借助欧姆定律的合理运用来测量有关的电阻值。而在具体的模拟仿真实验开展中，物理教师可以采用边讲解边进行虚拟实验的方法和手段，引导学生根据欧姆定律原理来连接软件中的各种实物电路图，接着要求学生通过鼠标滑动变阻器的划片来改变电阻数值，并要记录对应的电流和电压数值，最后引导学生绘制出小灯泡电阻的伏安特性图，从而使学生更好地发现和掌握有关的物理规律。
在探究型实验中的应用 探究型实验也是高中物理中一种常见的实验类型，其重在培养学生透过现象看本质的能力，以便让学生养成科学的探究精神和意识，有助于使学生更好地发现有关的物理实验规律。此外，探究型实验的开展也可以使学生针对具体的物理问题采用不同的实验来加以解决。在真实物理实验开展过程中，因各种外界因素的影响，物理实验方案有可能无法顺利实施，所以可以借助虚拟实验的引入来解决这一问题。教学实践表明，虚拟实验教学的效率更加有利于实验目标的完成。如在凸透镜成像规律的探究型试验中，光线的影响对于实验观察的效果具有较大的影响，而如果没有准确的实验结果，更谈不上实验规律的有效总结。此时可以在实验开展过程中应用虚拟仿真实验技术软件，确保探究实验开展的质量。
下面以凸透镜成像规律的探究为例，就虚拟仿真实验技术软件在探究型物理实验中的运用进行分析和探究[1]。
首先，物理教师可以引导学生观察在实际生活中存在的各种与凸透镜有关的现象，并提出有关的探究性问题，比如物距大小是否会对成像产生影响？具体特点是什么？接着物理教师需要引导学生结合自己的猜想来设计有关的探究性实验。然后，物理教师鼓励学生将自己的实验思想借助仿真软件来进行检验，并记录试验中的各种数据结果。最后，物理教师让学生根据分析所得到的各种数据来帮助学生更好地归纳出凸透镜成像的规律。另外，通过虚拟仿真实验技术软件运用，为学生排除其他影响实验结果的客观因素，比如室内光照情况等，从而可以使学生全身心地去探究有关的实验结论[2]。
在演示型实验中的应用 演示型实验也是一种比较常见的物理实验形式，其可以帮助学生更好地理解有关的物理知识、规律和原理，深化学生对于这些知识的理解和认识。但是在当前的初中物理教学过程中，因班级人数过多，部分学生可能因距离过远而无法清晰地观察教师所做的各种物理实验，部分甚至可能会因为观察不清楚而发牢骚或在课堂上公然睡觉等。虚拟仿真实验技术软件可以有效地解决上述学生观察不清、缺乏学习物理知识兴趣的问题，也可以解决那些受外界环境因素影响大的演示型实验效果不理想的问题，增强学习的效果。
如针对光的反射实验，物理教师可以借助光的反射演示实验来帮助学生更好地了解和掌握反射定律。但是影响自然光的反射实验效果的因素比较多，物理教师开展演示实验的效果不是非常理想。虚拟仿真实验技术软件在其中的运用则可以有效克服这个问题。首先，物理教师可以引导学生借助仿真软件平台来演示光反射现象，激发学习物理知识的兴趣，帮助学生根据有关的现象来自行设计实验去总结和验证反射定律，从而提高课堂演示实验的应用质量。
虚拟仿真实验技术软件除了应用于测量型、探究型和演示型等物理实验中，还可以应用于设计型和操作型等类型的物理实验中，并均取得良好的教学效果。因此，在平时的初中物理实验中，物理教师需要以身作则，不断提升自己的专业能力，尤其应用虚拟仿真实验技术软件开展实验教学的能力。还要明确虚拟仿真实验技术软件在实验教学中存在的缺陷和不足，以更好地发挥其教学优势。另外，学校也应该积极进行相关虚拟仿真实验技术软件的引进，满足初中物理实验教学需求。但是为了确保软件设计的科学性，希望有关设计人员必须要加强与一线教师的沟通和交流，从而充分发挥虚拟仿真实验技术软件与传统物理实验教学摸式二者的优势，不断提升软件的应用功能和质量。
总之，虚拟仿真实验技术软件在初中物理实验教学中的运用可以为学生创设一个虚拟的“真实”实验操作情境，有利于激发学生参与实验学习的积极性，调动学生的热情，同时也有助于实验的顺利开展，免受客观因素的影响。因此，在初中物理实验教学过程中，物理教师必须合理运用虚拟仿真实验技术软件来开展教学，还要兼顾传统物理实验教学，从而不断提升实验教学的质量。
参考文献
虚拟仿真实验技术范文第2篇
在科学技术迅速发展，科技成果广泛应用的今天，虚拟仿真技术因其投入成本小、易操作、适用范围大的优点正逐步取代传统的实验教学方式，成为实验教学中的主要教学工具。因此，本文将对虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用进行探究，希望对机械工程实验教学有所帮助。
关键词:
虚拟；仿真技术；机械工程；实验教学
不同于文史类专业的学习方式，理工类专业主要是进行实际动手操作的训练，因此实验教学必不可少。而将虚拟仿真技术应用于机械工程的实验教学中可以给学生提供机械工程实践要求的处理和生产基础，让学生有身临其境的感觉，可以更好的进行实验，观察实验结果，使学习过程更加严谨，促进学生进一步学习机械工程。
1机械工程实验教学现状
机械工程的教学方式主要是依靠实验来实现的，因此，实验教学已成为机械工程教学中必不可少的教学手段。但是，就我国目前的教学水平来看，机械工程的实验教学现状并不乐观［1］。中职的录取学生越来越多，学校的实验基地和实验设备不足以满足学生进行实验的需求，学生无法动手进行实验，不能有效的理解课堂的理论知识，影响学习效果。另一方面，多数的机械工程实验有一定的危险性，考虑到学生自身的安全问题，学校通常会采用参观和听讲座的方式对学生进行实验教学，这样学生只是能够看到实验的过程，而不能够实际动手操作，无法积累实验的经验，对实验的认识理解也不深入，因而无法有效的学习机械工程。
2虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用
科学技术的发展，在带动计算机网络技术进一步发展的同时，也促进虚拟仿真技术更加先进，同时教育工作者也在机械工程实验教学中广泛应用虚拟仿真技术［2］。
(1)带传动性能测试实验。由于带传动在机械传动过程中的广泛应用，使带传动成为机械工程实验中的基础实验课程。所谓的带传动性能测试是指学生通过对带传动过程中打滑现象和弹性滑动的观察，然后对其进行承载能力的分析，同时利用观察到的数据对带传动弹性滑动图以及传动效率图形进行描绘。而利用虚拟仿真技术进行带传动性能测试实验时，就不需要例如转矩力测杆、电动机、发电机、传感器以及光电测速装置的使用等。它是将计算机作为实验的硬件设施，利用LabVIEW软件设计带传动性能测试系统。带传动性能测试系统包括:测力传感器、加载装置、转速传感器、数据采集卡等，在传动实验过程中对各种运动和动力进行检测并分析［3］。运用该系统可以将带传动的传动效率曲线和弹性滑动曲线准确的绘制出来，进而计算出传动效率与弹性滑差率之间的关系。
(2)减速器装备实验。机械设备中常常使用减速器，因此机械设计中最基础的一项课程就是减速器实验。在之前的减速器实验中，教师一般会将真正的减速器带进课堂，然后将其进行拆装，使学生了解减速器的内部结构、工作原理及功能。但是这种实验方式会消耗大量的资金，而且实验具有很高的不稳定性，实验结果容易受到各种因素的影响。而使用虚拟仿真技术进行减速器装备的实验，可以用操作软件代替对实物的拆装，首先利用Inventor软件建立减速器的模型，然后在虚拟的环境下使用减速器传动原理进行装配。之后利用ADAMS软件对动力学进行仿真，再根据实际的运行情况，准确的约束、激励及载荷减速器，对其进行仿真和修形。最后利用ANSYS软件分析减速器的固有频率。
(3)数据加工仿真实验。现代制造业的核心技术之一就是数据加工技术。而数据加工技术的教学方式是通过使用数控机床实现的，但是购买数控机床需要大量的资金，所以一些学校没有足够多的用于教学的数控机床，学生只能在课堂上观看教师操作，无法亲自动手操作数控机床，这样无法使学生对数据加工技术有一个很好的理解，没有达到实验的目的。但是运用虚拟仿真技术中利用CAXA软件可以建立一个鼠标的数据加工实验，首先，对鼠标的实体模型进行建立，然后选用加工刀具、加工路线以及定义毛坯，最后是仿真加工的实施和工艺清单及代码的生成［4］。
3虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的使用要求
教师在利用模拟仿真技术进行机械工程实验教学时应注意以下几点问题:第一，重视学生之间存在的差异。教师在教学过程中要根据学生自身水平的不同，来制定教学目标。对于基础较差的学生，教师为其制定的教学目标相对低一点，之后对其进行单独辅导，及时了解他们的学习进度与情况，并及时修改教学目标，使之符合学生的自身水平。第二，要利用现有资源进行立体化教学。教师与教师之间要多交流和沟通，彼此间分享教材、课件以及考试习题等教学资源，使用适合教学方法，彼此间相互学习借鉴，提高自身的教学水平。同时，教师也应该在不断学习中提升自身的专业素养，学会利用现代的高科技成果进行教学，为学生创造更好的学习环境，从而提高教学质量与水平。第三，为学生构建虚拟仿真实验平台。教师应该利用虚拟仿真技术为学生建立起机械制造虚拟仿真教学平台、机械设计虚拟仿真实验教学平台、机械电子网络化远程实验教学平台以及课外实践与科技创新虚拟仿真平台，利用这四个优势互补、相互依存的实验教学平台充分利用虚拟仿真技术在教学中的应用。其中机械类专业的学生要求能够有很强的操作机械CAD技术的能力，但是培养该能力需要对学生进行机械设计、机械实训以及数控实训，然后再通过实习来实逐步实现的。因此，教师可以先提出一个问题后，针对这个问题把整体的方案设计出来，然后按照方案进行实施。同时在实践教学的过程中要充分利用三维大型CAD软件，三坐标测量仪等大型硬件设备，这样可以为学生提供一个更加完备的教学平台。第四，对学生进行机械设计的基础实验，让学生能够熟练的运用二维、三维软件，进而可以对典型零件的计算机绘图、零部件的设计有一个充分的了解，在虚拟的环境中对零部件的组成以及运动的情况有一个细致的观察，才能更好的进行机械设计。
4虚拟仿真技术对机械工程实验教学的意义
虚拟仿真技术的使用对机械工程实验教学意义重大。在机械工程实验教学中所需要的实验设备价格昂贵、占地面积大、对于设备的保养和维护都有很高的要求，因此需要对其进行巨额的资金投入，加大了中职学校的经济负担。而使用虚拟仿真技术进行机械工程实验教学，可以减少对设备资金的投入，避免了设备的损坏维修的情况出现，而且也可以使每一个学生都可以实现亲自动手操作实验，真正将实验的主动权还给学生，提升学生学习兴趣的同时又可以降低教学成本，达到教学目的。同时，利用虚拟仿真技术可以有效的将教材中的理论知识同实际操作联系起来，让理论知识不再拘泥于书本，实现理论服务于实践，强化学生动手能力的同时也让他们对理论知识有了更深的理解与印象。
5结论
将虚拟仿真技术应用于机械工程实验教学中，可以增加学生对于实验的参与程度，解决了实验教学中设备老化和不足的问题，使实验教学的方式更加符合现代社会的发展要求，使学生有了更好的实验设备，从而提高学生的学习质量与水平［5］。
参考文献
［1］程思宁，耿强，姜文波，占永宁．虚拟仿真技术在电类实验教学中的应用与实践［J］．实验技术与管理，2013(07):94－97．
［2］邸馗，于天彪，陈培媛，等．虚拟现实技术在机械工程实验教学中的应用［J］．实验技术与管理，2014(10):10－12．
［3］林少芳．关于虚拟仿真技术在机械工程实验教学中应用价值分析［J］．湖南工业职业技术学院学报，2014(05):65－66，70．
［4］时培成，陈玉，肖平．虚拟仿真技术在车辆工程实验教学中的应用［J］．科技信息，2009(13):419，451．
［5］蒙艳玫，唐治宏，董振，等．机械工程虚拟仿真实验教学体系的研究与实践［J］．实验技术与管理，2016(05):109－112．
虚拟仿真实验技术范文第3篇
练习、考试”三个过程。
【关键词】:仿真、实训演练、系统设计
中图分类号:TP391.9 文献标识码: A文章编号:1003-8809(2010)-08-0189-01
1. 系统开发背景
铁路信号设备种类多,现场作业难度大,技术含量高,培训工作由于职工数量多,使用中的设备不能动,现场实验设备数量少,加之一线职工的文化层次的差异,造成对职工实训演练的工作难度增大,系统全面地掌握类似技能其周期就更长。虚拟仿真技术可将原本平面静态的文字、图形、作业流程及实训演练等内容以三维仿真方式来表现,配合文字、图像、动画、视频、声频、音效等数字资源,模拟仿真信号设备现场工作环境,把原本枯燥无味的学习模式变成三维仿真交互手段来实现。激发了培训者深入了解的兴趣,提高学员的学习效率,缩短学习周期,解决现场实做内容培训工作的难题。
2.系统设计特点
本系统采用先进的三维虚拟现实技术实现信号设备的仿真与传统的仿真系统相比,具有以下优点:
(1)、用计算机实现信号设备操作的完全三维软件仿真,节约成本,无需建实验室。
(2)、在电务段局域网环境下,实现多用户任意计算机终端登陆后,都可以使用本系统的全部仿真功能。
(3)、采用最新开发的BS嵌套CS架构和BS三维引擎,真正实现了网络环境浏览器方式的三维仿真。计算机终端采用浏览器方式,使用简单方便,同时具备CS的速度与功能。
(4)、本系统在一个软件平台下,实现不同设备的仿真,设备种类全。当增加新设备后,可单独开发该设备的仿真模块即可,完全满足电务段的培训需求。
(5)、本系统针对每个信号设备具有三维仿真练习库,试题库,改变了传统的学习考试方式,实现了信号设备练习、考试的实做仿真,并实现实做考试的自动评分。
(6)、自动记录、统计、查询学员的学习时间、练习内容、考试成绩等。
3.系统表现形式(角色)及模型
3.1角色定义
通过对项目提出方提供的脚本分析,本系统定义如下角色:
虚拟三维仿真(矢量模型)类。直观性更强,效果更好 ,使原本枯燥无味的知识变成双向互动的学习。激发了浏览者的兴趣。
360度物体型三维全景类。互动操作,真实性极强。
平面动画类。原理关系表现明了、色彩鲜明、动感强烈、逻辑关系把握准确,与传统的图例模式相比浏览者更容易理解。
图片表现类。直观真实。
视频表现类。观看性强、信息量大。
3.2系统表现模型
通过电务仿真实训演练系统,解决实做培训工作的难题。给使用者提供一个互动的学习环境,提高使用者的业务素质;给培训者创造一个高效崭新的学习方法,不断提高电务职工维修设备的质量水平及分析判断处理故障的能力,为行车安全的良好运行保驾护航。
虚拟仿真实验技术范文第4篇
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.
虚拟仿真实验技术范文第5篇
关键词：虚拟仿真技术；机械工程；实验教学；应用
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.089
操作实践课属于众多高校理工科类专业中非常重要的学科组成内容，而且顺应社会发展对人才的需求，我国当前大部分高等院校基本上都建立了专业的工科类操作实验室，让学生在学习中能具备实践动手操作的便利条件。传统的机械工程实验教学中，很多实验涉及到使用仪器设备的情况比较多，这就使得实验难度更大。再加之不少仪器设备价格不菲，体积结构也不方便学生进行实验操作。所以过去通常都是通过教材理论知识进行按部就班地操作，这就无法充分调动学生进行自主操作的积极性。再加上还有很多高校因为资金投入有限，很多实验室中旧的器材设备出现机能老化，无法满足当前机械工程实验教学发展的需求。因此，充分将这种虚拟仿真技术积极应用于机械工程的实验教学过程中，可很大程度上来对目前教学过程存在的问题和不足予以改善和优化，并提升这门课的教学效率。
1 机械工程实验教学的现状与问题
机械工程实践教学的工程主要侧重于实践性操作能力的培养，让学生在操作中提升动手实践能力。近年来，随着高校扩展，大学生数量在不断增多，而实验室和相关实验设备开始供不应求的问题成为影响和制约机械工程实验教学的重要因素，这些导致学生在机械工程的学习中并没有太多能切身实践操作的机会，这也就使得学生无法将所学习和理解的理论知识真正运用到实践中，影响学生实际的动手操作能力，同时使得学生所学习的理论知识无法在实验中得到验证，在很大程度上会降低学生学习这门专业的积极主动性。另外，因为机械工程实验教学离不开对机械的使用，而很多学校考虑到机械有潜在的危险性，为了确保学生的人身安全，进而通过有关机械工程的讲座、参观来替代实践教学。但这些形式的替代无法起到与实验操作教学相同的效果，也无法有效提升学生的动手操作能力，也就因而使得学生对知识的理解和掌握只是停留在理论层面，不利于这门专业的全面透彻化的学习。因此，当前提高我国高校机械工程实践教学的教学设备和教学质量十分迫切和需要。
2 有关虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用
2.1 关于数控加工技术的仿真实验
数控加工技术，是我国当前国民经济发展中现代化制造业的核心技术，现代化数控加工技术的广泛应用，有效为我国现代机械制造业发展奠定了坚实的基础，这种数控加工技术，充分集结了微电子技术、机械加工技术这两种技术，而且也预示着我国机械工程的发展前景。在当前的各大高校专业中，机械制造级自动化成为非常热门的专业之一。在具体教学过程中，学习本专业的教学与培训操作中最为主要的内容即是数控机床。但由于数控机床的价格十分昂贵，而且设备单一的同时还有一定的复杂性，因此无法满足每一个学生的实验操作的需求，在实验教学中只可允许少部分学生来进行实践操作，还有一部分只能在旁观看和辅助，这就使得教学方法产生了一定的局限性。但如果在机械工程的实验教学中，通过引入虚拟仿真技术的应用，那么通过对数控机床操作的详细步骤与过程进行模拟，则就能为工程实验专业的学生提供学习环境和有利的条件，去实际感受和体验机床的加工环境及加工流程，并因此而形成系统化的知识构架，提高学习效率。
2.2 有关带传动性能的测试实验
在机械传动的过程中应用比较广泛的是带传动，通过带传动的应用，来完成机械工程实验教学的基础性实验课程的教学工作。带传动性能的测试实验则指的是通过引导学生对带传动的过程予以观察和分析，尤其是注意观察其是否有打滑现象和弹性滑动的状况，再对其承载能力的大小进行分析，并结合所观察和分析所得的相关数据来描绘带传动弹性滑动图和传动效率图形。但是，若应用到虚拟仿真技术来做带传动性能的测试实验，那么就省去了电动机、发电机、传感器以及光电测速装置等的应用。这是由于虚拟仿真技术的实验硬件设施是由计算机辅助完成的，而且是利用Lab VIEW 软件设计带传动性能测试系统。
2.3 有关虚拟现实系统的应用
虚拟仿真技术是对各种大型复杂机械装备的原理演示、故障诊断、功能仿真，同时也是对复杂且精密零件的工艺验证、复杂综合控制的模拟分析，并有效为大型复杂机械装备操作培训提供了更加新型现代化的方法，解决和完善了大型复杂机械装备物理实验存在的漏洞和不足。虚拟仿真技术的实验教学系统，可充分为高校学生开设面向全断面掘进机、冶金成套设备等大型复杂机械装备的虚拟样机设计与开发、虚拟装配与功能仿真等虚拟实验与虚拟实践训练课程。
2.4 有关减速器装备实验
在机械工程的实验教学中，常常涉及到对减速器的应用，因此，在机械工程设计的实验课中，最根本的课程最必不可少的实验即是减速器实验。在过去机械工程实验的减速器实验教学过程中，老师基本上是通过把一个真的减速器带到课堂，并通过对其进行逐一拆卸安装，以此来让学生了解和掌握其内部结构、功能以及工作原理，但这样会带来巨大的资金消耗，而且实验缺乏稳定性。但此时如果在减速器装备的实验中应用虚拟仿真技术，即可实现把对实物的拆装过程换做操作软件，来对其进行仿真和修形，从而达到其实验教学效果，并不断提升学生对这门课程的学习水平和质量。
3 结语
综上所述，通过把虚拟仿真这种技术有效应用到机械工程实验教学中，可对过去传统仪器设备的缺陷和不足予以改善和优化，满足了实验教W改革的发展需求，提升了机械工程实验教学水平和质量。
参考文献：
