基于虚拟现实的实验仿真设计

马越超 吕耀文 包头职业技术学院 014030

【文章摘要】

理实一体化是目前主流的高职教学模式。但是它却存在着教学成本高、维修费用大等问题。于是，衍生出了多种解决方法，包括电子软件、动画模拟和虚拟现实仿真技术。本文将重点讨论基于虚拟现实的实验仿真技术。

【关键词】

理实一体化; 虚拟现实; 实验仿真

0 数字电路实验设计的缺陷

随着高校扩招步伐的大力加强，越来越多的学生涌入大学的知识殿堂。但是，理工科院却面临着一个很大的麻烦—实验设备的短缺以及实验教师的匮乏。于是大部分院校投入大量的资金及人力来弥补以上的缺陷。但是，即便学校的实验设备得到了补充，却仍有部分同学心猿意马，无法将注意力集中在课堂中。这种不良的现象，严重危及了教学效果及学生的人身安全。于是，便应运产生了诸多的解决方法。在这形形色色的解决方法，以电子软件、动画模拟和虚拟现实最为突出。本文将利用SWOT 策略详细分析以上三种方法的利弊。

1 电子软件模拟方法

电子软件模拟方法是人尽皆知的一种教学方法，它主要是利用Protel 99 SE,Max Plus Ⅱ等软件进行电路原理图的绘制，然后运用其特定的分析功能进行效果演示。

这种模拟方法直观性强，安全系数及仿真程度都很高。但是这种模拟方法却存在着很多问题。学生需要详细了解该软件的使用方法后方能运用自如，但是大部分高职院校是在大二才开设此类课程，所以前期使用效果会被大打折扣。

2 动画模拟演示

该方法亦是应用广为流传的教学方法之一。其主要思想是用动画展示教学过程，因此它的生动性和主观性都十分强。以动画的形式展示教学内容，不仅能激发学生强烈的学习欲望和效果，而且能使学生在学习的过程中得到乐趣，融乐于教，收益甚好。

然而，这种教学方法需要专门计算机制作团队为各个学校的各个教学实验量身定做，生产周期较长，可移植性差，且费用昂贵（有的甚至于1 秒钟就要几百元）。因此，动画模拟演示尽管移植性强，优点众多，但由于其价格及实验覆盖率等问题，长期未得到各方院校的青睐。

3 虚拟现实在高校实验方面的创新

虚拟现实技术成功的将以上实验模拟方法进行了融合，扬长避短。不仅使用周期长，通用性强而且大大提高了学生的自主学习性，获得了良好的学习效果。在我们日常教学过程中，由于教学条件的限制，无法实时展示大型教学器件，如风机，直流电机等，而只能借助于书、图片等静态物品加以说明。不仅其形象性差，且不具有立体感，无法直接刺激学生的感官。但是，应用3DMAX 软件可以将实物还原到电脑中，再由电脑立体的将实物映入学生的眼帘中，加强学生的印象。除了能够成功进行实物模拟外，虚拟现实技术还可以进行课堂实验的模拟。如可将课堂实验所需物品抽象到电脑中，再利用虚拟现实软件中的编程技术进行实验模拟。这样在学生实际使用过程中，可以通过人机交互来得到正确的实验现象。轻而易举的避免了实验设备老化，接触不良等现象，成功的防止了因设备故障而引起的实验失败的现象出现。

4 结论

综上所述，在大学理工科实验方面存在多种改进方法来弥补实验的现存的缺点。但各种改进方法各有千秋，其中以虚拟现实技术为主的改进方法是一种新兴的教学方法。它采用3DMAX（建模）和虚拟现实软件完成整个设计过程，主要适用于抽象的或在课堂上无法演示的教学环节，从而调动学生自主学习的积极性。使学生能够足不出户﹑尽享网络学习资源。相信在不久的将来，它一定会成为教学方法的中流砥柱。

【参考文献】

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