仿真實驗的發展現狀

到了90年代仿真技術已發展到成熟階段。近10年來，分布交互仿真、虛擬現實等更先進的仿真技術的應用研究，使位于不同地理位置的多個用戶或多個虛擬環境通過網絡技術相互連接，共享信息，實現人機交互、實時動態仿真，令使用者可參與和沉浸在計算機創造的虛擬世界中。隨著仿真技術的不斷進步以及教育產業的發展，教育領域引入了仿真技術并且依托IT產業開發了適宜各種需求的仿真產品及實驗系統。在實驗教學中利用計算機技術開發出的仿真系統不僅具有可視化和直觀的實驗結果且具有操作的反復性特點。改變了實驗教學的模式，提高了教學質量，在各級各類的實驗教學中得到了越來越多的應用(4)。

工程管理專業仿真實驗室建設重要性

仿真實驗室建設背景分析。根據工程管理專業人才培養方向以及人才培養的需求，在專業課程設置中必須同樣重視技術與管理的課程，而且對應于不同的管理模式和施工組織特點下的施工方案產生的施工效果也是工程管理專業技術角度關注以及教學的重點。工程管理專業不同于土木工程等純技術專業，不需要對材料性能、指標控制等細節性技術專一控制。工程管理更需要的是對項目在整個生命周期內各個階段的分目標宏觀管理，關注點集中在不同方案下的技術經濟效果。但是工程項目的建設與管理具有不可逆轉與不可重復的特點，而且工程項目生命周期的各個階段與其他行業的進程也存在很大的不同。工程管理面對的對象需要較長的建設發展時間，不可能短時間內看到某個方案的實施結果以及投資效果。這些特點要求工程管理實驗室建設必須適應專業的人才培養需求，能真正為工程管理的教育教學提供實驗教學的真實作用［5－6］。

適合復合型人才培養要求。仿真實驗室的建設，彌補了因實驗設備及經費不足等客觀條件造成的缺憾，保證了實驗的項目和數量。它不僅通用性強，可靠性高，便于維護和升級換代，還取消了實驗條件的特殊限制及實驗對環境的影響，實驗過程中幾乎沒有損耗［7］。“開放的實驗室”打破了時間和空間的局限，學生可在課外繼續實驗，亦可以通過校園網或因特網，在任何地點自學。充分利用信息技術手段，提高了學校硬件設施的利用率，提高了實驗效率。“空”與“實”的過程有機結合。計算機仿真技術在實驗教學中的應用不僅通過三維動畫把工程管理的過程通過電腦屏幕顯示出來，更重要的是將管理效果通過數據分析直接展現出來，讓實驗者真切體驗到管理帶來的效益而不是只在書本上講的管理效益。有助于工程管理人才培養實效性檢驗。有利于工程管理專業創新性人才的培養［8-11］。傳統實驗教學強調使用儀器的訓練，以傳授知識，驗證已有的科學結論為目的，把學生置于被動地位，他們很少有選擇、創造測量和實驗探索方法的機會［11－12］。忽視通過實驗培養學生科學的思維方法、探索精神和創新意識等重要方面。“仿真實驗”平臺采用模塊化的結構［13］，把實驗按功能劃分為許多獨立的模塊，便于學生進行選擇和組合，并為研究性實驗、探索性實驗建立了自由平臺，從而打破以教師為中心的教學模式，鼓勵學生改進實驗方法和實驗裝置，進而自己設計實驗，利于啟發學生的求知欲望、想象力，探索精神，利于創造力的發展［11］。有利于推動理論教學。仿真實驗可以通過設置和再開發，作為理論教學的輔助工具。一些抽象的理論與分析都可以利用仿真實驗展現于課堂教學中，通過實驗的方法引入新的概念和規律，把理論教學與實驗教學有機地融為一體。

工程管理專業仿真實驗室建設內容

結合工程管理專業的研究對象與學生的就業環境，工程管理仿真實驗室的建設可以完成兩個仿真系統的建設。工程項目壽命周期各階段的仿真系統。工程管理仿真實驗室的建設應該根據工程管理的過程按照階段建立相應的仿真系統。其中包括:項目可行性決策仿真系統、項目投標決策仿真系統、項目施工過程仿真系統、項目施工組織方案仿真系統以及各階段集成仿真系統。經過這些仿真系統的建設將整個項目管理過程連接起來，而且每個階段可以決策參考也可以全過程前后對比決策反饋。工程管理專業工作環境的仿真系統。虛擬公路交通是用虛擬現實技術把包括道路、橋梁、收費站、服務區以及沿途的部分景觀，大到整個收費站等完全真實再現。按照要求，可以設置多條相對固定的瀏覽路線，無需操作，自動播放。還可在后臺置入穩定的數據庫信息，便于大眾對各項技術指標進行實時的查詢，周邊再輔以多種媒體信息:①道路橋梁工程施工虛擬現實系統;②道路橋梁規劃方案評估虛擬現實系統;③施工管理虛擬現實系統等。

仿真實驗建立的關鍵是采用計算機仿真技術來構建實驗模型，判別實驗效果的判別標準等，仿真實驗室的建設應包括硬件設施建設(8)、軟件設施建設、技術人員配備以及管理機制等建設。硬件設施。仿真實驗室是以網絡為載體的虛擬實驗室，網絡技術已相當成熟，所以仿真實驗室建設的根本是仿真實驗的建立。仿真實驗建立的關鍵是采用計算機仿真技術來構建實驗模型。計算機及網絡部分是仿真實驗室建設的主體。軟件設施。選擇合適的仿真開發工具。仿真工具應具有這樣一個特點，即:它應該具有與多媒體或虛擬環境相結合的功能，也就是做實驗的人員，做實驗時是在多媒體或虛擬環境下進行實驗操作，然后將操作所產生的信息輸送到后臺的仿真系統，然后進行實時仿真，仿真的結果再實時地回放到前臺，也即回放到多媒體或虛擬環境中來，通過多媒體或虛擬環境的形式輸出。目前用于仿真的軟件主要有Muhisim(EWB)、Matlab、PSPICE、SystemVIEW、Ulti．board、Protel、TinaPro等(9)。技術人員配備。實驗室人員要求是工程管理技術、計算機維護、仿真實驗開發等復合型人才。

仿真實驗與傳統實驗比較

與傳統沙盤。傳統沙盤最大的缺點在于其空間的限制性太大，不足以體現出整個項目的設計細節，同時將其他的媒體信息加蓋其中亦存在著許多困難，導致信息量嚴重匱乏［15］，而虛擬現實為我們提供了一個無限的虛擬空間，近乎完美地解決了這個問題。同時，也可以與其它媒體無縫結合，輔以強大的數據庫功能，所傳遞的信息量巨大。與傳統效果圖畫。靜止的效果圖只能向觀者展示項目的某一個或某幾個方面，對觀者提出的其他問題與要求必須以相近的圖像或文字加以說明，不直觀、不全面，具有相當大的局限性。而以虛擬現實技術為核心的多媒體介紹程序，不需要觀看者發揮任何想象力，以空前直觀的方式將項目展現給觀眾。在虛擬的世界中，可以任意角度，任意比例地觀看所感興趣的內容，絲毫沒有束縛之感［16］。與傳統三維動畫。動畫演示在一定程度上彌補了靜止畫面的不足之處，聲音與動畫同步播放，生動細致。但是嚴格地講，這種瀏覽演示方式只是用于地產演示項目，或其他類似的只是為了表現視頻效果的項目，而對于典型的工程項目則缺少應有的嚴謹性、靈活性與客觀性。動畫在播放的過程中，觀者只是一直在被動地觀看，接受一些有關于項目的信息，并不能按照自己的意愿去觀看、查閱、檢索相關信息，而虛擬現實產品則完全解決了以上兩種表現形式中所存在的問題。可以在虛擬空間的任意地點、任意時間進行觀察，地點與時間都是無限的。