【关键词】虚拟仿真实训平台目标定位开发原则应用思考
【中图分类号】G71【文献标识码】A【文章编号】2095-3089（2016）32-0240-02
一、综合课程虚拟仿真实训平台开发应用现状
1.综合课程
在构建高职课程体系时，会设置一些起“综合作用”的课程，通过这些综合课程，将相关几门课程的知识、能力和素质进行综合，根据实施时间阶段综合课程可以有专业技术基础综合课程、岗位能力综合课程及专业综合课程。综合的目标就是整合该几门课程的核心技术，实现综合应用;综合的手段是按照综合的目标和整合的内容选择合适的教学载体，所以，综合课程的教学载体一定是综合化的，一般取自于企业的真实工作项目。
2.虚拟仿真实训平台
仿真实训教学是近十几年来发展普及起来的一种虚拟现实的实践教学模式，它通过应用计算机、网络和仿真软件，模拟仿真实际工作场所和岗位的环境、设备、开发系统，以及企业的产品设计和生产工作过程，学生通过这样的环境进行仿真训练，提高实践能力。
近几年，由于互联网的应用，仿真实训教学的系统和资源从单机、本地模式逐步向网络化、异地远程方面发展，即构成仿真实训平台。借助于互联网平台的优势实现实训教学互联网化、共享化和便捷化，参与仿真实训的师生随时随地可以进行操作、分享、交互、交流，提高了实训教学的实时性、交互性和综合性。
3.开发应用存在问题
（1）系统性差。各种仿真实训教学软件缺乏统一的集中管理，没有真正按照专业和课程培养目标的体系组织资源;
（2）资源的综合性不够。所提供的资源仅仅针对于单项的知识技能训练，没有体现出综合能力的提升，训练项目缺乏生产性、工程性和职业性。
（3）可扩展性、开放性差。无法支持课程和相应实验的对接，不能实现和相关教学资源管理平台的扩展。
（4）虚实结合方式体现不够。仿真实训教学虽然能够在实验设备台套数不足、实验耗材昂贵、无法经常性到达工程现场、存在安全隐患等方面克服制约因素，但目前的技术还不能完全达到和现场一样的效果，尤其是一些工科的专业实训。所以，仿真实训只是辅助学生掌握实践技能的一种有效的技术手段。
（5）考核、鉴定功能不足
作为实训平台，考核功能是必备的，但当前的平台多数不具备考核功能，即使有考核功能的平台，其考核方式基本以结果为主，不能体现综合性实训知识与技能综合应用的过程与程度。同时，许多实训平台还要面向社会和企业学习者，进行培训和技能鉴定。
4.开发应用趋势
“互联网+”时代到来及现代高职人才培养模式对虚拟仿真实训平台开发应用产生了综合影响，从技术的角度向仿真深度加深、开放性更强、共享推广更便捷方向发展，从教学应用角度向训练项目的综合性及生产性、实训技术虚实结合提高真实性、实训平台和其他在线教学平台的融合以及加强考核鉴定方向发展。
二、综合课程虚拟仿真实训平台开发目标定位
1.应用功能定位
综合课程虚拟仿真实训平台功能定位在学生“综合能力”的训练和提升方面，考虑到和行业职业标准对接的需要，综合能力的定位以“三级”（高级工）为主，适度兼顾“二级”（技师）。根据这些技能等级的训练和考核需要，确定应用功能。
2.应用方法定位
训练方式方法要与高职课程模式匹配，采用“项目引领、任务驱动”模式，项目载体必须来自于企业现场，一般是围绕着岗位的核心能力提出的，能够综合2-3门课程的核心知识和关键能力，提高实训的综合性。
3.应用效能定位
应用效能体现在两个方面，一是满足在校生随时随地应用操作的要求，可以满足课堂需要，也可满足“翻转课堂”课前预习、课后巩固的需要。二是满足行业、企业等社会技能鉴定训练、自我测试的需要。
4.技术路线定位
从平台信息技术的角度，要采用当前最流行的开发技术，并同时兼顾到移动端的应用需要，配置苹果和安卓两个版本。另外，如果含有专门的专业软件或设备参与进来的课程，还要考虑平台如何与这些软件、系统对接的问题。
从项目及训练、考核过程虚拟化的技术角度，要兼顾“虚实结合”的理念。较为单一的技术技能训练可以采用完全虚拟化的技术路线，但对于综合的项目，必须采用“虚实结合”技术模式，现场操作时，技术开发采用专业开发软件，控制器采用现场设备，控制对象采用多种多样的虚拟对象代替;远程操作时，可采用虚拟机形式，仍以专业开发软件为开发工具远程操作，控制对象采用虚拟对象，现场控制器的工作状态通过视频或通讯手段进行采集，远程虚拟仿真显示方式。
三、综合课程虚拟仿真实训平台开发原则
1.以典型项目或工作任务为载体，客观呈现真实工作情景
职业教育虚拟仿真实训平台开发应虚拟真实的工作情境，采用典型的作品或工作任务，按照真实的工作流程来开发。
2.以职业岗位广泛应用的最新技术为重点，通过“虚实结合”提升现场性和真实感
职业教育虚拟仿真实训平台开发应在科学分析的基础上，整合该专业领域广泛应用的最新技术，确定若干个核心技能项目作为平台的主体内容。采用最新技术手段，将学校或企业的真实设备和实训平台进行有效联接，通过“虚实结合”提升现场性和真实感。
3.以信息技术标准为依据，确保平台与相关教学系统的对接
平台内专业教学仿真实训软件开发要执行整理的信息技术标准，充分考虑软件使用对象、运行环境、后续更新、市场推广等因素，进行标准化和规范化建设。通过技术规范，提高平台的接口能力，为实训平台同在线教学平台、教学管理平台的有效对接创造条件。
4.以校企合作模式为主体，整合资源，提高平台应用的深度和广度
职业教育虚拟仿真实训平台开发虽由职业院校提出，但要联合行业和有关企业合作建设，整合多方优质资源，实现教学和行业的有效对接，同时为平台服务行业企业打好基础。
四、综合课程虚拟仿真实训平台开发应用思考
1.技术整合的思考
虚拟仿真实训平台所采用的技术除了传统的计算机软件、数据库、WEB开发技术外，必须整合对应课程所使用的应用软件技术，如本课程《建筑智能化系统》工程开发的软件有PLC程序开发软件、组态开发软件MCGS、触摸屏开发软件等，只有整合这些专业软件，才能真正能够仿真到工程现场，防止出现“虚拟仿真训练很熟练、真实设备不会应用”的“虚能力”。
2.平台应用的思考
要科学分配仿真实训与现场实训的时间比。一般应该在学生经过一段仿真实训学习，具备基本安全与操作规范的前提下，尽可能安排较多课时的现场实训，以便学生对实践技能进行巩固。同时安排学生到企业现场实地实训，使仿真实训与真实工作环境有机结合，通过“虚实结合”有效提升学生综合能力水平。
参考文献：
【关键词】可视化虚拟技术;训练基地;技术研究
引言
随着科学技术的不断发展，为了提高人才进入社会的实践能力，计算机模拟仿真技术发展起来，技术的深化改革，更高级别的技术即可视化虚拟仿真实训基地开始出现，随着技术的应用，逐渐在教育中要广泛普及开，作为新型计算机技术的发展的高水平，可视化虚拟仿真模拟实训基地的建立，强烈的冲击着传统的教学手段，对于激发学生的学习积极性和主动性方面都较传统授课有着巨大的变化，取得的进步也是有目共睹的，计算机作为一个要能动性很强、动手操作能力很高的技术，将实践作为技术的发展出发点，针对教学中存在的不足进行弥补，可以为学习者提供一个真实的环境，将理论知识在一个虚拟仿真的环境中实现操作，这是教育教学的一次大的飞跃，使得更多的知识转化为实践的技术，紧随社会发展的变化，为社会以及个人价值的实现提供了有力的帮助，不论是对于教学者还是学习者来说，可视化虚拟仿真实训基地的出现有着重要的意义。
1.“虚拟仿真实训室”具备的功能
在国内，开发虚拟仿真实训系统的队伍很是庞大，可是在这一两年，很多企业的产品得不到青睐，仿真模拟的效果也不是很理想，这其中重要的原因就是学生在虚拟实训室里进行操作，得不到与在与在现实环境里相似感受，操作的灵动性和交互性较差。
比如，在虚拟实训中，使用所有的操作是在电脑给予的指示下进行，参与者是根据电脑既定的程序进行实际操作，使得虚拟仿真实训基地存在着对于理论知识的加深，但是对于操作训练的实际没有得到锻炼，但是随着科学技术的不断发展，可视化虚拟仿真实训基地的出现，应用实现D3图形引擎渲染的场景和物体越来越真实，自主模拟虚拟环境下的实际性和可操作性将会更加真实，真正的锻炼到学习者的实践性。
2.虚拟仿真实训平台的实现
可视化虚拟仿真实训系统技术的实质就是提供一个高级人机接口，使人沉浸在其中，通过信息交互，完成真实的想象平台。可视化虚拟模拟仿真技术可以将传统教学转移到逼真的学习环境中去，在实践中实现对于理论知识的完善。
（1）硬件技术
可视化仿真中帧速率的发展方向，是因为图形处理器（GPU）技术的不断完善，图形处理器可以提高图形绘制速度，加快图形的处理与渲染，同时，图形处理器是高度的单指令执行系统，与中央处理器（CPU）不同，图形处理器（GPU）不能直接移动代码。利用图形处理图形绘制的基础，是按照图形处理器的处理方式进行的，包括计算方法以及处理方式。实现了质系动量定理的实时仿真。应用虚拟仿真技术，实现了设备不全引起的软件硬件不能使用、不能直接观看的问题。另一方面网络技术与其一同出现的计算、分布计算加速计算机网络运行，采用B/S架构和浏览器端显示技术，开启了可视化的仿真功能的模块以及数据接口，学习者通过计算机操作，利用虚拟机二维三维仿真运行，真实的体验到可视化下的仿真实践的服务。
（2）虚拟仿真实训平台的建立离不开三维建模
当前使用的建模软件有：CAD、UG（Nx）、Fro/e、catla和so11dworks等。Solldworks软件在众多软件中是建模速度快、而其易学，适合团队操作，而且在图形渲染方面，Solldworks表现也是相当出色，通过软件中photovlew360使用，四步操作就可以达到照片的渲染效果。有了这样的软件优势，在大部分虚拟实训建模过程中，solldworks作为主要的应用工具。
（3）物理引擎
目前常用的专业物理引擎有FhysX，ODE，HaVocl，vortex，Newton，BulletBoxZD等，这些物理引擎已经成为独立分支存在。物理引擎可以满足人们在真实虚拟环境中实现环境的交互，在没有物理引擎情况下，图形引擎可以实现对于图形的虚拟，而图形形成的虚拟现实模型（RVF）只是涂有色彩的图片而已，没有实体，物体之间没有必然的交互，由设计者提前设置程序，在模拟训练中不能达到实训的真实性，当然这样的操作也是死板的。物理引擎出现，虚拟图形就有了实体，实体具有了相互之间的作用力，同时物体自身是具备质量和速度等物理性质，有力这样的特质，可以使得实体产生真实的运动，真实而动态的进行模拟仿真实训的实践。
（4）虚拟实训中学生角色设置
在虚拟实训系统中，借助中视典RvF（虚拟现实平台）系统的骨骼动画功能中，不同的D3人物角色选择，建立学习者系统角色，可以在多人环境下真实模拟的操作，而且系统中有一百多个角色，每个角色可以进行站立、行走、跳跃等行为，使用3DMax建立这样虚拟真实的训练基地，学生进人虚拟实训环境中可以自行选择工作环境，像网络游戏一样在虚拟基地中行走，从不同方位和角度观察虚拟实训状态。也可以自主决定是否开启物理引擎进行模拟实验。物理引擎在没有开启的时候，学习者可以看到虚拟环境中实际操作状态，当开启物理引擎后，可以对人物进行移动知识。
（5）虚拟现实与网络平台整合
利用RVF编辑器完成对实训场景的设计与编辑后，通过2种方式虚拟实训场景，一是将虚拟实训场景编译成EXE格式的可执行文件，另一种方式是将虚拟场景成网页，在网页中存放虚拟场景及其相关的数据包，数据包里面只是包括虚拟场景，像是播放器、文件大小、网络传输等都不包括在数据包内。最新版的RVF使用了与Flash类似的流媒体播放技术，用户可以在浏览的同时，实现数据下载与播放的同时进行，缩短了载等待时间。在虚拟实训与网络平台整合时，以上两种方式都可以使用。将虚拟实训场景为EXE文件格式时，虚拟实训只能以教学资源的形式嵌人到教学网站中，这种方案适合制作一些理论性较强的课件，放在教学网站上供学生下载，以便后续学习中多次使用。将虚拟实训场景为网页形式，则可以把虚拟实训以教学活动的形式整合到教学网站中，借助Moodle平台教学活动的各种交互功能，教师能实现对虚拟实训教学活动进行监控和管理。考虑到安全性，Moodle平台将上传的文件存储于web根目录之外，使用这种方式将好的网页文件上传后，用户无法访问网页，因此需要单独为服务器部署F释功能，将好的网页文件使用F释方式上传到服务器目录中，在教学活动中通过链接的形式与虚拟实训场景相关联。
3.结束语
信息化时代的到来，对于计算机人才的需求是不断的增加，作为培养计算机人才的教育机构，如何培养出“即出即用”的人才，以此来满足社会的需求，是教育培训机构所要不断解决的问题，可视化虚拟仿真实训基地的建立，为解决这一难题创造了更大的优势，以一种更加真实、实践操作性更强的模拟化手段，让学习者将理论与实践的完美结合，虽然这样的技术不能完全代替真实环境中的实际操作，但是技术本身的优势对于教育教学来说，可以比正常教学起到的作用更大，对着可视化虚拟仿真技术的不断发展，必将为信息化社会的发展注入新的活力。
参考文献
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[3]曹文钢，王锐，张红旗，陈帝江，彭五四.应用虚拟现实技术的人机交互仿真系统开发[J].工程图学学报，2010（01）.