所谓仿真，就是用模型去模仿真实系统，也就是用物理的或抽象的系统来描述系统的某些行为特征。模型是仿真的基础，只有建立了正确的模型和数据，才能得到正确的仿真结果，仿真才有意义和价值。
仿真是一种可控制的、无破坏性的、耗费小的、并允许多次重复的试验手段。它以其高效、优质、低廉体现其强大的生命力和潜在的能力。表5-2列出了在工程技术应用的仿真类型。
表5-2 仿真技术的类型
由表5-2可见，计算机仿真已成为系统仿真的一个重要分支，系统仿真很大程度上指的就是计算机仿真。计算机仿真技术就是在建立系统数学模型的基础上，用程序实现这一模型，并在计算机上运行这一模型，然后对仿真输出的结果进行分析，达到研究该系统的目的。
由于计算机的广泛普及和性能的极大提高，过去只能通过实物模型进行的仿真现在很多都能用计算机仿真来代替，而且成本更低、效率更高。现在，人们通常所说的仿真也大都是指计算机仿真。
近年来，系统仿真的研究热点有面向对象的仿真方法、定性仿真、分布交互仿真、可视化仿真、多媒体仿真、基于虚拟现实技术（VR）的仿真和智能仿真等。随着虚拟现实技术进一步发展，基于VR的仿真将在教育领域得到广泛的应用。
虚拟现实技术（Virtual Reality，简称VR）是一种模仿人在自然环境中的视、听、动等行为的高级人机交互技术。它是在综合计算机图形学、计算机仿真技术、传感技术等多门科学技术的基础上发展起来的。虚拟现实技术能描述事物内部及其相互间真实的作用和交互，使用户仿佛置身于一个虚拟的世界中，从而拉近了用户与环境之间的距离，改变了人机交流的方式。
目前，虚拟现实技术在军事仿真、娱乐、游戏、教育、医学、遥控机器人、虚拟设计、虚拟制造等领域都得到了广泛的应用。VR具有以下三个基本特征：沉浸性（Immersion）、交互性（Interaction）和多感知性（Multisense）。
按照参与者沉浸程度的不同，可以将虚拟现实分为四类：
·桌面虚拟现实。常见的桌面虚拟现实技术有：基于静态图像的虚拟现实QuickTime VR、虚拟现实造模语言VRML等。
·沉浸式虚拟现实。常见的沉浸式系统有基于头盔式显示器的系统、投影式虚拟现实系统等。
·增强现实式虚拟现实。典型的例子是坦克驾驶员的平视显示器，它可以将仪表读数和武器瞄准数据投射到安装在驾驶员面前的穿透式屏幕上，使坦克驾驶员不必低头读座舱中仪表的数据，从而可集中精力调整导航偏差。
·分布式虚拟现实。例如，异地的医科学生，可以通过网络，对虚拟手术室中的病人进行外科手术。
2.仿真与虚拟现实技术在教学中的应用
计算机仿真系统与虚拟现实技术作为新型教学媒体，在教学中的作用越来越广泛，主要可以概括为以下四个方面。
（1）改善传统教学
在一些课程教学中，使用仿真软件可以再现事物的变化过程，为学生提供生动、逼真的感性学习材料；使用仿真软件可以控制系统参数，演示系统随参数变化而变化的结果或变化趋势，有助于学生对抽象理论的理解，使抽象的概念、理论直观化、形象化，方便学生对抽象概念的理解。
（2）创设探索性学习环境
仿真技术可以对学生学习过程中所提出的各种假设模型进行模拟，通过仿真系统便可直观地观察到这一假设所产生的结果或效果。例如，在仿真化学系统中，学生可以按照自己的假设，将不同的分子组合在一起，电脑便模拟出组合的物质来。通过这种探索式的学习方式，学生很有可能研究出新的物质。利用仿真技术，学生还可以进行温室效应、电路设计、建筑设计等方面的探索学习，从而研究出二氧化碳对全球气候的影响规律，或设计出新的电路、新的建筑物。利用仿真技术进行探索学习，有利于激发学生的创造性思维，培养学生的创新能力。
（3）仿真实验
所谓仿真实验，就是使用计算机建模和仿真技术模拟出实验室环境，称为虚拟实验室（Virtual Lab）。虚拟实验室由各种虚拟仪器组成，当使用者操作这些虚拟仪器（如使用鼠标进行操纵）时，系统会作出反馈，就如同真实的设备一样。
当然，仿真实验绝对不能代替真刀实枪的实体实验，而且开发虚拟仿真实验需要虚拟实验室（平台）和仿真工具软件的支撑，这也是不小的投入。如能对二者取长补短，必能取到改善实验教学、培养学生操作能力和技术创新能力的效果。
（4）技能训练
技能训练是仿真技术一个重要的应用领域。例如用于作战、飞行、汽车驾驶、股票交易、外科手术、教学、体育运动、电器维修等各种职业技能的训练。由于这些仿真训练系统无任何危险，而且能避免因实际操作所伴随的巨额成本及失误所造成的巨大损失，学生可以不厌其烦地反复练习，直至掌握操作技能为止。例如，在飞机驾驶训练系统中，学员可以反复操作控制设备，学习在各种天气情况下驾驶飞机起飞、降落，通过反复训练，达到熟练掌握驾驶技术的目的。(www.daowen.com)
3. 一些教学仿真软件介绍
这里介绍一些公司和教学科研机构开发的可用于教学的仿真软件。可以预见，随着仿真技术的不断进步，必将出现更多的功能更加完善、种类更多的仿真教学软件。
（1）大学物理仿真实验软件
由中国科学技术大学人工智能与计算机应用研究室1995年开发（http://www.aclab.net）。该软件当时是国际上第一套实验教学软件，也是第一套虚拟现实型的教学软件，在国际和国内都产生了较大影响。
除“大学物理仿真实验软件”外，他们还开发了广播电视大学物理虚拟实验、几何光学设计实验平台、大学物理虚拟实验远程教学系统。
大学物理虚拟实验远程教学系统是在原《大学物理计算机仿真实验V2.0 for Windows》版本基础上突破局域网限制，基于目前低速因特网上的远程教学版本。利用该系统，教师可以在不同地点上网，组织各种实时或非实时的分布式教学，回答学生问题，批改实验报告等。学生可根据自己的时间安排通过校园网或在家中利用电话线上网接受教师指导完成各项实验内容，并上交实验报告。
他们还开发有其他学科的仿真模拟培训系统，包括：化工原理实验仿真系统、流体力学实验仿真系统、化工基本过程单元仿真实习、大型分析仪器仿真操作软件、给水工程仿真实习系统、排水工程仿真实习系统、环境工程实验仿真教学系统、环境工程实习仿真教学系统、自动化基础实验仿真、PLC实验仿真教学系统、过程自动化综合实习仿真系统等。
（2）The Rosetta Stone
The Rosetta Stone（罗塞塔石碑语言学习软件http://www.rosettastone.com）是为学校、机构和个人自学者开发的一种多媒体学习工具，包括二十多种语言，每种语言有从初级到高级1000多个小时的学习内容，还有课程设计、追踪和管理的工具。实际上，任何种类的语言教学及教学内容都可使用这个系统，只要课程的开发符合其规范即可。
The Rosetta Stone English采用当今外语界最流行的“互动沉浸式教学法”，使用大量实际生活的图像、文字及英美当地人的声音，模拟自然的语言环境，大力开发学生大脑连接字与意的内在能力。没有中翻英，没有死记硬背，没有孤立的语法操练。词汇和语法的学习完全融会在听、说、读、写四项能力的训练之中，并在训练过程中培养英语思维的能力。
（3）路由器模拟器
在计算机网络技术的学习中，很多教学机构和学习者限于网络实验设备的缺乏，一些网络实验无法开展。例如在学习组网技术时，或者为参加CISCO的认证考试做准备时，可以使用路由器模拟器进行虚拟仿真实验。
此类软件很多，现在流行的主要有：Routersim、Boson Router Simulator、Sybex CCNA Lab、CISCO网络学院出品的Flash练习、CCNP Labs、Cisco In teractive Mentor（CISCO交互式学习指导CIM）。
这些模拟器各有优点和缺点，都不是尽善尽美的。例如，Routersim的特点完全是按照CCNA的实验设计的，如果学习CCNA的实验内容，Routersim是很适合的。实验教程分得很细致，讲解也很清楚，对于CCNA的学习者而言，是再好不过的了，它的最大缺点也正是由于完全局限于实验。它的网络拓扑不能改变。
对于Boson的模拟器，它的最大优点就是能够自定义网络拓扑结构，而且在一般的范围下没有什么限制，可以模拟出你想要的实验环境，而不受实验教程的影响。但Boson的实验教程很少，而且还不全，CISCO认证中的一些考试所包含的内容也没有。
（4）虚拟机软件
虚拟机软件为计算机专业的实验教学中提供了一个理想的工具。
利用虚拟机软件可以在一台计算机（称为宿主机）上将硬盘和内存的一部分拿出来虚拟出若干台机器，每台机器可以运行单独的操作系统而互不干扰，这些“虚拟”机器各自拥有自己独立的CMOS、硬盘和操作系统等，可以像使用普通机器一样对它们进行分区、格式化、安装操作系统（如LINUX）和应用软件，甚至还可以在虚拟机和宿主机之间建立网络连接，开展网络实验。
虚拟机系统崩溃之后直接删除而不影响宿主机系统，同样宿主机系统崩溃后也不影响虚拟机系统，恢复宿主机系统后可以再加入以前做的虚拟机系统。
当前主流的虚拟机软件是VMware公司出品的VMware和Microsoft出品的Virtual PC。其中VMware只可以运行于Windows2000及以上操作系统。Virtual PC可运行于win98及以上操作系统。其中Virtual PC的4.2版本运行最为稳定、占用系统资源也最少。
（5）计算机化考试模拟软件
现在很多考试都采用了计算机化考试。如全国计算机等级考试、机动车驾驶员理论科目考试、美国研究生入学考试（GRE）、Microsoft认证系统工程师考试（MCSE，即Microsoft Certified Systems Engineer）等。中国的大学英语考试（CET）也将改为计算机化考试。
为了帮助应考者准备这种形式的考试，熟悉考试系统的操作，出现了各种考试模拟软件，如计算机等级考试模拟系统、机动车驾驶员理论科目考试模拟、Kaplan系列模拟考试软件（针对GMAT、GRE、SAT、LAST等计算机考试的模拟软件），这些软件模仿了真实考试环境，有助于应试者的备考。
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