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篇虚拟仿真技术的优势范文,相信会为您的写作带来帮助,发现更多的写作思路和灵感。
虚拟仿真技术作为一种新型的科学技术越来越为人们所关注,在中职电子技术教学中引进这项技术,是中职院校发展的需要,也是时展的必然趋势。
一、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中运用的重要性
虚拟仿真技术又称模拟技术或者虚拟现实技术,通俗上讲就是用一个虚拟的系统模仿一个真实系统的技术。随着计算机科学技术的迅猛发展,虚拟仿真技术已应用在生产生活的多个领域。近几年,在中职电子技术教学中也引入了虚拟仿真技术,它不仅提供了新型的教学手段,优化了教学模式,而且弥补了传统教学的不足,给教学带来了全新的体验。
二、满足电子技术教学的需要
电子技术是一门理论性和实践性都很强的学科。作为学生而言,首先必须要有扎实的理论知识作基础,掌握各种复杂的数学计算公式、识别各种电子元件并熟知其性能,同时还得掌握电子维修、电子技术开发等基本理论知识,最终才能将所学的知识运用于实践。要真正提高学生的电子技术水平,必须有大量的实践经验,没有丰富的实践经验,即使掌握再丰富的电子技术理论也无济于事。而虚拟仿真技术能够为学生模拟一个仿真情境,让学生在这个情境中进行电子技术操作,使学生将平时所学的电子技术理论知识运用于实践,并在实践操作中加深对理论知识的理解和巩固,让学生真正做到在“学中做,做中学”,不断提高自身的电子技术水平。
(一)创新教学方法
在中职电子技术教学中运用虚拟仿真技术属于实验教学法,改变了传统的以教师传授为主的枯燥乏味的教学方法,能够有效提高教学效率。虚拟仿真技术通过各种可操作的动态实例,能够比较有效地吸引学生的注意力,激发学生的学习兴趣,营造浓厚的学习氛围,让学生在实践操作中发散思维,提高学生的动手能力,从而实现电子技术教学的真正意义。
(二)符合学情需要
中职的学生大多数文化基础比较薄弱,对于课堂教师讲授的理论知识的接受能力较差,学习的积极性比较低,不喜欢枯燥乏味的课堂。与学习复杂的电子技术理论相比,中职学生显然更愿意动手操作。而虚拟仿真技术则刚好满足了学生这一方面的需求,给学生提供了动手操作的机会,它可以帮助学生积累实践经验,提高操作能力,为以后的工作奠定基础。
(三)减少意外情况的发生
电子技术在实践操作的过程中,由于操作人员的粗心或者不熟练,可能会出现电路起火、爆炸等意外情况,容易造成相关人员受伤。而虚拟仿真技术的运用,可以模拟操作情境,控制意外的发生,减少意外伤害,保障人员安全。
三、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的运用现状
目前,随着科学技术的不断发展,虚拟仿真技术水平也在不断提高,很多技术生产行业中大量引进这种虚拟技术。而在电子技术教学实践中,虚拟仿真技术也逐渐成为辅助教师教学的重要工具。
(一)教师教学的得力助手
虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的运用,在很大程度上减轻了教师的教学负担,成为教师教学的得力助手。在以往的电子技术教学中,教师仅靠课堂上的理论知识传授让学生掌握相应的电子技术应用水平,其难度较大。再加上学生消极学习的态度也让教学效果大打折扣,而虚拟仿真技术则在很大程度上解决了这一问题。虚拟仿真技术通过模拟真实的操作情境,将静态的知识转换为动态的知识,让学生更容易吸收。正所谓“说上一百遍,不如做一遍”,有时候复杂的理论讲解不如一个操作更容易让人明白。在虚拟仿真技术的辅助下,学生学得轻松,教师教得也轻松。
(二)学生喜爱的教学手段
虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的运用,将学生从复杂难懂的理论知识海洋中解放出来,凸显了学生的主体地位,学生学习的积极性也明显提高。虚拟仿真技术在电子技术教学中的应用,打破了理论知识一统课堂的局面,带来了教学模式和教学手段的创新,营造出更加适合学生学习的氛围,对提高学生的电子技能水平大有裨益。
(三)教师的虚拟仿真技术的操作能力有待加强
随着虚拟仿真技术的不断推广,这项技术也逐渐在中职的各项实验实训教学中得到广泛运用。但由于部分教师没有经过专门的培训,对虚拟仿真技术的不熟悉和操作方面的不熟练,导致对虚拟仿真技术的运用成效并不明显。
(四)教师和学生过度依赖虚拟仿真技术
虚拟仿真技术拥有明显的优势,深受学生的喜爱,它在中职电子技术教学中的运用,给课堂教学带来了全新的体验,但在虚拟仿真技术的运用中仍然存在一些问题。一些教师过度依赖虚拟仿真技术带来的便利,完全不考虑课堂的实际需要,即使在理论性很强的课堂上仍然依赖虚拟仿真技术。比如,有的教师在学生没有掌握扎实的理论知识的情况下就盲目使用虚拟仿真技术,不仅没有达到预期的教学效果,反而降低了教学效率。不仅教师如此,在学生身上也存在着过度依赖虚拟仿真技术的现象。虽然虚拟仿真技术能够有效地提高学生的动手操作能力,但是模拟操作与实际操作仍然有区别,模拟操作并不能完全取代实际操作。毕竟现实生活中和以后的工作中需要的是实际操作经验,无论是教师还是学生,在教学中绝不能用模拟操作完全取代实际操作。
四、关于虚拟仿真技术在中职电子技术教学中运用
虚拟仿真技术在中职电子技术课程教学中的应用是我国教育信息化发展的必然趋势,同时也是提高电子课程教育教学质量和水平的重要途径。在中职电子技术教学中,应该充分发挥虚拟仿真技术的优势,提高教学效率和学生的实践应用能力。
(一)利用虚拟技术模拟教学情境,提高学习效率
利用虚拟技术模拟生产、生活中的实际场景,让学生有一种身临其境的感觉,使学生在这种教学情境中轻松愉快地获取知识。这种教学方法不仅能激发学生的学习兴趣,而且能使学生较快地融入到学习中,主动思考,积极合作,从而提高学生的学习效率。在中职电子技术教学中,教师完全可以通过虚拟仿真技术模拟一个教学情境。例如,教师可以模拟一个电路操作台,展现出现实中真实的电路数据,让学生积极参与到操作中,在操作中获取并巩固知识,从而提高实践能力。
(二)组织小组合作探究式学习
在运用虚拟仿真技术模拟操作时,可以将学生分成几个小组,通过小组内部的团结协作开展探究学习。在模拟操作时,一个人独自操作容易出现纰漏,而团体合作则可以利用集体的智慧,提高操作能力,往往能取得一加一大于二的效果。同时,为了提高小组合作的积极性,教师可以通过组织小组竞赛的方式激励学生的学习,从而有利于提高学生的学习效率和课堂教学效率。
(三)加强教师对虚拟仿真技术的运用能力
虚拟仿真技术对于中职学校来说是一种新型的教学辅助技术,许多教师对这种技术还不够熟悉,甚至不能熟练地运用。因此,中职学校应该建设一支能够熟练运用虚拟仿真技术的教师队伍,同时,电子技术专业的教师也应该积极地学习这项技术,让课堂教学因这一新技术的应用而变得更加生动活泼。
(四)模拟操作与实际操作相结合
虚拟仿真技术提供的模拟操作让学生在课堂上也能真切地体会到操作的滋味,但模拟操作并不能完全取代实际操作。模拟操作毕竟是人工模拟的,对于一些人们无法预料的情况并不能完全模拟出来,而真切实际的操作体验对于学生来说不仅是必要的,对于提高学生的电子技术应用水平也更为重要。因此,在电子技术教学中运用虚拟仿真技术时,绝不能忽视实际操作的重要性,应该将模拟操作与实际操作相结合,发挥二者的长处以提高学生的综合应用能力。总之,在中职电子技术教学中,我们应该充分发挥虚拟仿真技术的作用,合理利用虚拟仿真技术的优势,提高课堂教学效果和学生的学习效率,从而全面提高学生对电子技术的实际应用水平。
参考文献:
[1]李松湘.虚拟仿真技术在电子技术课程教学中的应用研究[D].湖南师范学院,2012.
【关键词】虚拟仿真技术建筑工程工程施工
中图分类号:TU198文献标识码: A
工程建筑的信息技术研究与开发,包括工程信息化技术和括管理信息化技术。在建筑工程生产的过程中加强信息化技术的开发,不仅可以提高工程建筑的生产效率,还可以有效提高工程的生产力,提高建筑企业的管理水平。从建筑企业施工应用的需要,结合信息化技术的发展,对虚拟仿真技术实际应用于工程建筑施工中的现状进行分析。
一、虚拟仿真技术概述
仿真是基础学科,通过对理论和相似原理及模型、信息等相关技术作为基础,借助计算机设备作为工具,进行实际的或者设想的动态的综合实验技术研究。有着可控性和无损坏性等优势,而且耗费小,可以多次重复试验,具有强大的生命力与潜力,是目前比较经济有效的综合技术集成法,可以推动科学技术的进步与发展[1]。
仿真是系统模型的创建,通过对模型的试验与研究,进行各种技术的设计,系统的创建可以是机械、土木、电子等类型,也可能是社会、经济与管理非技术的系统类型。虚拟仿真技术已实现了深入的研究也发展,并且和控制、系统及计算机的发展有着十分密切的关系。控制、系统等工程技术的发展推动了虚拟仿真技术发展的脚步,计算机技术则为仿真技术的实现提供了基础的工具和表现方法。
仿真模型可以类似预测器,通过系统的运行,为用户提供系统运行的信息与资料,使用户更好的进行项目的更改与决策实施效果分析。仿真模型就是一种训练器,通过系统的操纵,实现对技术人员或者管理人员的控制。尤其应用于建筑工程领域,虚拟仿真技术能大幅度降低系统研制的成本,使系统保证安全、可靠的运行[2]。
二、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的意义
虚拟仿真技术应用于建筑工程施工中,可能使工程施工前对工程实际的结构位置进行了解,对多种工程施工方法进行尝试,计算出详细的工况应力,使工程设计方案进一步优化,对于工程施工来说具有重要意义。
1、优化施工方案
建筑工程施工中选择何种施工方案,如何对施工方案进一步优化,是工程施工中一直难以解决的问题,这是由于工程施工的鲜明特点决定的,工程施工具有不可重复性,所以,只是凭借工程施工经验,对施工方案的选择进行预估就具有十分明显的局限性。
2、技术革新与引进
建筑工程施工的虚拟仿真技术可以使施工的技术人员实现低成本的施工工艺试验,为新工艺的创新提供了广阔的发展空间,使工程设计人员更好的发挥设计的优势,设计出真正具有实际效果的新技术,使建筑工程施工能够对技术进行大胆的革新,对新技术更快的引进,降低由于使用新技术为工程施工带来的风险。
3、工程施工及建筑市场的管理
工程施工的虚拟仿真技术可以通过预前的模拟仿真施工,对工程施工管理中管理质量、管理安全等进行隐患的排查与预防,强化管理使工程施工质量得到进一步的提高。
建筑市场需要建立规范的标准,虚拟技术可以应用于建筑工程的招投标过程中,通过仿真施工对评标起着重要的参考作用,也可以实现评标的透明化与公正化。
4、安全与生产的培训
建筑工程施工过程中,通过虚拟仿真技术的直观显示,可以更好的应用于工程生产技术流程的培训与安全生产的培训,使施工人员更好的了解工程施工,保证施工安全。
5、虚拟仿真技术带动建筑行业的发展
建筑工程施工行业引入虚拟仿真技术,可以使建筑工程行业全面的发展与进步,使城市规划与市政规划进一步的完善,实现投资意图,更好的开展市场营销。
三、建筑工程施工中虚拟仿真技术应用的现状
虚拟仿真技术作为新兴的学科,并没有形成体系。目前为止,对虚拟仿真技术的应用与研究主要在三方面开展:
虚拟仿真技术建造理论研究,通过建造理论研究,为虚拟仿真技术提供了坚实的理论基础。为建筑工程领域实现可视化的仿真再现,使工程建筑实现更精益的建造、更敏捷的建造等研究方向。这些研究方向,组成虚拟建造核心的技术。
虚拟仿真技术应用于建筑工程中,一般应用于软件研究与系统的开发,例如:CAD技术与虚拟仿真技术的应用结合等方面如对虚拟技术于建筑的设计、建模与仿真中的研究与应用。我国对虚拟仿真技术建筑工程的应用也有了很大的发展,例如:上海正大广场,通过创建虚拟仿真系统,实现了商业建筑与城市场景的虚拟和温游,在建筑物真正建成前,就实现了建筑物建成后的环境虚拟显示。对正大广场钢结构的施工方案,也进一步的选择与优化,通过虚拟仿真技术的应用,为工程施工带来了十分重要的资料与信息经验[3]。
四、虚拟仿真技术在我国建筑工程施工中应用的展望
虚拟仿真技术可以在建筑工程行业取得重大的发展和进步,与计算机行业的发展有着重要的联系,可以说是计算机技术的发展,带动了虚拟仿真技术在工程施工中的应用。
1、虚拟仿真系统对于开发与应用的硬件要求比较高,所以,有必要建造专业的实验室进行虚拟系统的研究,这需要从国外进口设备与软件,需要投入大量资金。而且系统实验的演示效果受研究设备限制,并不适合到处移动。
2、我国对建筑工程的单项开发,也需要国外进口的VR软件平台。我国缺少建筑工程施工中的虚拟仿真系统集成软件,建筑工程施工受很多条件的限制,如果开发项目需要提高工程成本,满足建筑工程集成的软件系统,可以使单项的工程开发提供开发的平台。
3、建筑企业需要引进大量专业的软件人才,进行培养,使软件人才成长为建筑企业发展的主力,但是,专业人才的引进,需要建筑企业投入大量的资金。我国很多大型的建筑企业都有自己企业的设计研究院,这就为技术骨干的培养创造了条件。而且我国建筑工程技术人员已经掌握了一定的软件开发能力,高等院校与技术研究院也对工程中计算机设计软件进行了开发与研究,为计算机集成技术进行了深入的探索与实践,取得了重大的成果。可以说,我国的建筑工程施工行业伴随着计算机技术的发展逐渐完善,使仿真技术获得了实际推广的可行性。
虚拟技术中应用了并行计算的新方法,使仿真平台与编程技术得到更大的开发性,可以应用于更广阔的领域。
建筑企业可以和专业研究院进行合作,对高校与科研机构的专业人才进行合理利用,对虚拟仿真系统进一步的开发与应用。当前社会发展是高新技术的发展,也是信息技术的发展,建筑工程企业一定要对新信息和新技术进行吸收和利用,使工程施工技术实现更大的进步与发展,使建筑工程企业早日实现现代化的管理与施工,使建筑企业提高经济效益,获得更大的市场竞争力。
参考文献:
[1]张利,张希黔,陶全军,等.虚拟建造技术及其应用展望[J].建筑技术,2013, 34(5).
先进计算机技术在不断的快速发展,相关软硬件技术也在同步发展,在服装教学上出现了一种虚拟仿真技术,它以逐渐在教育过程被应用,在教学过程中形成了虚拟仿真教学模式。这种教学模式对服装教育教学工作,给予了好的教学思路,尤其是在服装教学的技术上,又出现了新的成果。虚拟仿真技术作为一种新型媒体技术,它的主要特点是具有多样性、形象性、灵活性、交互性、个别性、重复性等。在教学过程中充分发挥的特性是,对客观现实的模拟,在教学过程中也给学生提供一个虚拟仿真的技能实践环境,将客观存在的服装企业生产各环节和应用技术呈现给学生,可以让学生直面地去发现问题、了解问题,以及解决问题。进一步有效地使学生更清楚地了解实物,从而让学生发现更多、更具体、更完整的专业技能知识,更加深刻地认识专业技能的应用性,更好地掌握教学知识,更完善地使用专业技术。在服装专业工艺教学中采用虚拟仿真技术,可以使企业情景再现,使学生更了解教学技术,也可以减少教学资金的使用,进一步提高学生技术操作能力。在服装工艺教学上采用虚拟仿真技术,可以使服装专业技术得到进一步发展,在服装技术上开创一个新的教学技术“虚拟仿真数字化教学”,它展示了服装设计艺术的发展,同时它也是现代教学的重要标志。
一、虚拟仿真技术在服装教学中的应用特点
在服装教学上体现虚拟仿真技术的特点主要有教学方法的形象化、教学情境的仿真性以及教学内容比较实用。1.教学方式的形象化,在服装工艺虚拟仿真教学的特色就是教学方式的形象化。在服装企业的生产技术、生产顺序,以及服装工艺教学通过虚拟仿真技术,学生可以直面地了解以及学习。这样可以进一步加强学生对该专业的技能及知识的学习与了解,最终掌握相应技术,在很大程度上降低了教师在教学中的工作量,而且也最大限度地实现了教学目标。2.教学情境的仿真性,这是服装工艺虚拟仿真教学的关键所在,可以将服装企业的生产状况采用虚拟技术进行模拟,学生可以直观地看到服装生产场景,利于学生的学习与思考。通过虚拟仿真服装生产场景,可以使学生在虚拟仿真情景学习中能够感受到服装企业生产场景以及其他问题,这样可以进一步提高学生技术的实践能力。3.教学内容实用性,在服装工艺虚拟仿真教学中的基础是教学内容的实用性。在进行服装工艺学科教学中,它的实践性以及技术性都比较强,所以教师在服装工艺技能教学过程中,应该对现代英语技术的实用性进行充分考虑,在服装工艺理论教学过程中,也要注意加强服装工艺技术理论知识。只有充分发挥服装工艺理论教学的实用性,才能不让虚拟仿真技术在对服装工艺教学内容中失去本身意义,才能更有效地培养现代生产技术型人才。
二、服装工艺教学中虚拟仿真技术的应用
服装工艺教师在教学过程中,为了进一步实现以上三个应用特点,必须创设合理的虚拟仿真平台,该平台的构成主要包含软件平台和硬件平台。通过该平台的应用,学生可以对服装工艺直观、充分地进行了解。1.仿真软件平台。创建该平台主要的内容可以设置为服装企业的现代生产技术,以此进行仿真操作,创设仿真软件平台,包含服装工艺虚拟仿真教学系统软件的设计与开发及制作,它可以使学生更了解生产过程,掌握更多知识。2.仿真硬件平台。该平台可以为学生提供有效的操作场地以及工具,同时它也是开展服装工艺虚拟仿真教学的基础问题。有一个完整的操作场所以及实践设施,这直接关系着服装工作教学的质量问题以及工作效率。
【关键词】虚拟仿真技术;电子技术课程;技术应用
伴随着科学技术不断发展从而形成的虚拟仿真技术是一种作用于实验研究的新的科学技术,在20世纪40年底被发现。在几十年的革新、改进、发展中慢慢走向成熟,被应用于现代生产生活的各个方面。同时教育部门发掘到虚拟仿真技术在教学中的优势,作为一种新的教学方法用用于教学中。这一技术在教育领域的应用满足学生对教学的需要,对学生逻辑思维和动手能力有很大的帮助,提高教学效率和质量。
1.虚拟仿真技术概念
虚拟仿真技术又被称为虚拟现实技术和模拟技术,其技术核心就是利用一个虚拟系统去模仿一个相应的真实系统。它是一种实验研究的新技术,而它也是一直存在于自然客观规律中一直被使用,在计算机技术发展过程中被发现提炼出的新技术。在科学技术飞速发展的现代社会,虚拟仿真技术也在不断地进行技术改革和发展,并不断地成为必不可少的技术。
2.虚拟仿真技术在电子技术课程中的应用
科学技术突飞猛进的发展,使得电子课程原有的教学模式不适应社会的发展进程,学生对电子技术知识的需求量也在不断增加。虚拟仿真技术在电子技术课程的应用给教学带来了新的教学手段,满足学生对电子技术知识的强烈需求,适应社会对技术人才的高要求。
2.1 虚拟仿真技术融入课堂
电子技术课程在之前的教学模式是重理论轻实践,大部分的课堂时间放在理论知识的讲授中,课堂氛围死板显得枯燥无味,使学生学习积极性被打消,产生排斥心理。而且理论知识没有实践进行补充和认证,增加学生学习难度,对电子技术停留在一知半解的阶段。传统的电子技术仪器比较笨重,每次上课搬来搬去很麻烦有浪费课堂时间,课堂效率也不高。虚拟仿真技术英语与课堂解决了电子技术课堂实验难的窘境,教师在讲解理论知识的同时利用多媒体进行实验演示,把抽象的理论概念通过演示变得很容易理解,调动学生的学习兴趣,愿意主动去思考问题以及动手实验巩固知识点。虚拟仿真技术融入课堂提高课堂效率和教学质量,更能提供学生学习积极性。
2.2 革新实验教学方法
电子技术顾名思义是技术性很强的课程,技术能力是需要持续不断的实践进行积累。所以电子技术课程是一门对实践要求很高的学科,理论只是对技术实践的知识补充。两者要充分结合向应用。传统的教学手段就是对理论知识的死记硬背,只要能通过考试就可以,在实践方面的经验是少之又少。所以在电子技术的教学中要让学生了解虚拟仿真软件并学会在实验中使用,学生在进行电子技术实验中可以对理论知识进行强化,而且虚拟仿真技术在实验中应用然学生对实验的兴趣提高,在实验的过程中学生与学生之间可以进行跟好的交流,主动地寻找知识支撑,制定更好的实验方案,锻炼了学生主动寻找问题和解决问题的能力。
2.3 增多课程设计实践环节
原有的电子技术课程的实践课程设计都比较单一,学生的实践结果达不到预期好的效果。所以在虚拟仿真技术进入电子技术教学中要逐渐增多实践环节,对模拟电子技术内容进行多个单元的划分,最初由老师带领进行模拟电子技术的实验,然后在接下来的额试验中把主动权教给学生,让学生学会独立思考,然后对自己的实验结论进行陈述,在陈述过程中会让学生再次进行思考,这样对知识的记忆更牢固。
2.4 虚拟仿真技术运用注意问题
电子技术课程教学中引用虚拟仿真技术虽然在很大程度上改善了传统的教学弊端,对教学内容有了丰富的补充,让学生对抽象的理论知识得到更好的理解,激发学生的创新意识和学习积极性。但是不能让模拟仿真技术完全取代实际的技术机器进行试验,这样会让学生依赖于计算机中的仿真技术应用,在实际操作仪器过程中操作能力下降,不能满足岗位的技术需求,不仅不能达到人才培养的目的,反而会起到教育的反作用。因此,在应用虚拟仿真技术教学的过程中也要加入传统教育中积极的方面,做到虚拟技术的优质学习也能保证实物应用 的操作能力,培养学生的综合能力和高技术素养。
3.虚拟仿真技术应用于电子技术课程的意义
虚拟仿真技术在电子技术课程中的应用,打破了传统应试教育弊端,让死板的电子技术课堂教学变得更加活跃,真正实现电子技术课程教育理论联系实际;该技术的应用对教师的教学素质也是一种考验,虚拟仿真技术是不断发展更新的最新技术,教师要走在技术的最前沿,这样才能在教学中更好的教授给学生,提高自身的教学能力;培养学生的学习积极性和兴趣,让学生学会独立思考,主动提出问题并主动寻找解决方案,在实践中锻炼自己的动手能力和思考能力,让自己的综合能力得到提高;适应社会技术人才的高标准要求,学校跟注重学生在技术方面的实践动手能力,才能保证在激烈的竞争中保持较高的竞争率,为企业培养专业技术型人才。
4.结束语
虚拟仿真技术被广泛应用于生产生活中,成为必不可少的技术。作为实验研究的一门新技术,近年来被不断应用于教学领域,帮助学校培养专业综合性技术人才。电子技术课程是理论与实践综合运用的一门学科,在计算机上利用仿真软件在课堂上进行教学,把抽象的理论知识在演示的过程中简单化、直白化,让学生对很难理解的知识点得到直观的理解和学习。在实践中使用虚拟技术软件让学生会更好把理论知识转化为实践能力,同时对理论教学中漏掉的知识点通过技术实验进行补充,减少不必要的时间浪费。这样的新的教学方法让学生更积极主动的去学习,提高了对电子技术课程的学兴趣,对学生的思维训练和动手能力提高有很大的促进作用;课堂氛围得到改善,提高教学效率和质量。适应社会对人才需求,让学生在强大的竞争中也能凭借自身的技术能力和综合素养脱颖而出,实现自己的价值。但是教学中运用虚拟仿真技术时也要注意他可能带来的教学局限性,不能因为是好的技术就无限制的偏重使用,这也会导致教学质量的下降,对学生综合能力的培养带来弊端,所以要做到虚拟仿真技术在电子技术课程中的合理应用。
参考文献
[1]李松湘.虚拟仿真技术在电子技术课程教学中的应用研究[D].湖南师范大学,2012.
【关键词】仿真技术;体育教学;应用研究
随着计算机技术的进步,计算机模拟仿真技术在多个领域都取得较快的发展。仿真技术的大量应用,提高了生产和生活的效率。对于体育领域来讲,仿真技术的应用使体育科研人员对体育技术动作有了更科学的认识,对于发挥运动员最大的动作优势和训练结构提供了有益支持。它可以创造相似的模式训练或实战环境、模型化的物理环境与用户融为一体,使运动员产生身临其境的感觉。这种人机和谐的仿真环境的探索已广泛展开,诸如可视仿真、多媒体仿真、虚拟现实等等。在实际应用中,这些仿真技术互有偏重,又互为补充。在体育教学中,往往以多媒体仿真和虚拟现实技术的应用更为广泛。
1仿真技术概述
仿真技术是利用计算机技术建造被研究的真实系统的模型、进行模拟实验研究的一种方法。它是建立在系统科学、系统识别、控制理论、计算技术与控制工程基础上的一门综合性很强的实验科学技术。应用到体育领域,就是通过计算机模拟技术再现体育教师的教学经验、教练员的训练意图、管理者的组织方案和运动员的训练过程,从而达到对体育系统的解释、分析、预测、评价的一种实验技术学科。仿真技术的关键技术主要有数学建模和运动数据的获取。
虚拟现实及其仿真技术日益发挥出越来越大的作用,为高科技在竞技体育领域的应用提供了更加广阔的空间。作为大自然和人类社会的主宰,人体自身的建模处于一个非常重要的位置,已成为人类工程学、计算机图形学、人工生命及生物力学研究的热点。
国内外的很多学者进行了大量的研究和探索,建立了人体的数学模型,对人体运动分析提供了很大的帮助。代表人物有德国的R??Gawtonski和波兰的B??Macukow,他们采用经典的分析力学的理论基础,推导出人体的二阶非线性拉氏方程;美国斯坦福大学的Kane建立了一套新的建模理论,主要基于内坐标与外坐标转换的方法;美国的Roberson德国的Wittenburg采用了图论中理论,建立了树形多体系统的建模方法;南非的Hazte采用了优化结合同步测量方法,模拟了人体的运动。
1??1建立模型
建立仿真模型是一个复杂的过程,模型的有效性直接影响着仿真的效果。我们常见的有二维模型和三维模型。他们都是用抽象的数学方程来描述系统内部变量之间的关系,从而建立起来的模型。体育运动中运用较多是人体模型,要显示二维或三维的人体效果,首先要建立人体模型。用计算机进行三维建模是目前比较流行的,真实感和逼真度都较好,且可以多角度展示。
人体是由多个旋转关节组成的复杂形体,普通的三维摄像机量即多姿态角不能模拟真实的人体运动,完整人体仿真技术需要提供所有的关节数据。因此运动仿真技术要远复杂于一般的刚体。运动仿真的要素,首先利用相关设计软件建模,即建立三维人体模型,其次是根据生物力学和物理学相关知识产生模型各关节运动的驱动数据。
建模的类型根据不同的需要有不同的设计方案。以曲面建模为例,曲面是把人体骨架围绕起来,曲面由小平面组成,可以表现运动中关节处曲面的变化。曲面模型由于计算方便,运算规则较为成熟,显示三维效果较好。建模完成后,基本的仿真效果已经具备,但是,为了使三维图像看上去更加真实,最大程度地展现动作轨迹或模拟比赛、教学场景,还必须对教学环境进行设定,例如地理、气候、教学设备、场地等效果。
1??2运动数据的获取
运动仿真系统是将文字、图像、声音、动画和视频等素材进行综合分析,那么这么多的数据是如何获取的?那就需要专业的摄像设备和分析系统。专业的摄像设备是捕获运动数据的重要工具,它可以给我们提供第一手真实运动的数据资料,这些资料包含了丰富的时间信息,使得人体的运动变化更加逼真。一般都要先对相机参数进行标定,通过场景几何模型建立获取相机内部参数以及旋转矩阵、平移矩阵等外部参数。然后我们通过三维人体运动参数,根据人体关节点的三维位置信息,并经过数据转换,从而得到人体的关节在各个局部坐标系的旋转角度信息,人体姿态的关节角度数据可以直接输入到三维虚拟模型,进行行为驱动。
在人体图像运动过程中,关节点三维位置会跟随着运动,把这些点连接起来就会形成人体连续的、平滑的运动曲线。我们可以根据运动曲线的连续性和平滑性来预测和修改数据。如果捕获的数据帧中有关节点缺失,可以利用曲线的连续性对关节点位置进行估测,如果关节点位置偏移较大,在运动曲线上会表现为一个突变,可以根据运动曲线的平滑性对关节点位置进行调整。
2运动仿真技术在体育教学中的作用
运动仿真系统可以实现体育训练方法的进步和转变。即利用高精度视频捕捉设备与分析系统相结合,更精确地测量人体运动的轨迹,再利用人体运动仿真模拟分析改进运动的训练方法,使训练更加有效。运动仿真系统常见的功能主要有动作对比、动作分解和技术分析。