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摘要：本文作者介绍了虚拟仿真技术的定义，发展和现状。总结了虚拟仿真技术在教育培训中的应用。 通过分析虚拟仿真技术对核工程和核技术的促进作用，提出了核动力仿真机的教学方法和多媒体技术。探索出一条有特色、理论教学与实验教学、教学与科研相结合的专业教改道路，取得了明显的教学效果。
关键词：虚拟仿真技术；核工程与核技术；核电仿真机
1虚拟仿真技术在教育与培训领域的应用
通过互动环境，场景复现和一对一练习，虚拟仿真实现了抽象概念的抽象，提高了学生的学习兴趣。因此，它被广泛用于教育和教学。例如，瑞典皇家理工学院的研究人员为差分代数和微分几何学习开发了一个共享虚拟环境。
虚拟仿真技术除了在教育和教学中的应用外，还在职业培训中得到了越来越广泛的应用。在电力系统培训中，通过虚拟仿真开发了各种仿真器。特别是在核电站的教学和培训中，从原理模拟器到全方位模拟，并通过模拟飞机维护人员的行为来提高维护培训效果。
2虚拟仿真技术对核工程与核技术专业教学改革的促进作用
由于该专业的特殊性，核工程和核技术的教学和实习存在很多局限性。在虚拟环境中进行教学和练习是非常安全和可重复的，因此使用虚拟模拟系统来教授和培训从事辐射工作或其他高风险，高成本工作的人员是一个不错的选择。虚拟仿真系统可以有效地减少操作员的辐射剂量，节省资金，并且可以通过生动的视觉，听觉和触觉感受使操作者在真实的系统和环境中操作。另外，通过更深入的虚拟仿真，可以实现操作员错误操作时及时发出报警信息和操作建议的功能，甚至可以有意识地模拟现实中不明显但必须掌握的一些事故操作，提高其处理事故的能力。
通过虚拟仿真系统，课堂教学不再局限于教室和实验室，为学生提供更广泛的教学场所和教学机会，从而加强师生之间的教学互动，实现虚拟教学或远程教学。
2.1变抽象为直观，有利于激发学生的学习兴趣，提高教学质量
作为一门技术复杂，设备众多的学科，核工程和核技术教学的一个重要要求是直观，生动，生动。但是，在我国高校的实际教学中，往往很难直接展示系统的结构和功能。而工作流程等教学内容则极不利于学生更好地掌握专业知识。通过虚拟仿真方法建立的核电站系统和设备模型使学生能够通过人机交互浏览核电模型，并在模型内自由“漫游”，从而可以非常了解核电站系统和设备结构。这不仅调动了学生的学习兴趣，而且使具体和可视化的复杂和抽象的内容，提高了教学质量。
核工程和核技术是一门非常实用的学科，实验和实习应贯穿整个教学过程。实践教学环境的质量对于掌握专业知识至关重要。 3D虚拟软件和多媒体系统的开发和应用可以促进专业教育。 3D虚拟软件和多媒体系统的结合突破了时间，空间和资金的限制，为学生提供了一个真正“开放的教学环境”，提高了学生的自我激励和创新能力。
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2.2虚拟仿真教学有助于提高学生的空间想象能力
虚拟模拟方法可以生动逼真地描绘传统教室无法准确，细致地表达的复杂图形和图像。借助虚拟现实，计算机仿真，计算机辅助设计软件等，模拟了核电站复杂系统和设备的结构，原理，工作流程，空间位置布局和立体图像生成过程。通过对这些过程的仿真，可以实现从点，线，面到体的全过程模拟，有助于提高学生的空间想象力和图像思维能力。例如，在教导中，有时会遇到一些复杂系统的内部结构和三维分布（例如从核岛结构到反应堆压力容器结构到燃料组件的构造的过程）。过去，老师主要依靠动手绘画。解释了模型的制作方法，但对于不熟悉知识的学生，总会有一种无法理解的感觉。此时，虚拟仿真技术可以使学生更直观，直观，全面地了解系统。它还克服了教师在专业教学中难以与之交谈，学生难以学习的缺点。
3虚拟仿真技术在核工程与核技术专业教学中的应用
虚拟仿真技术的使用不仅可以使从事核电管理和操作的人员能够重现和优化操作过程，节省大量资金，提高学习和培训效果，并且可以用于前期工作和对这些工作人员进行在职培训，以减少其在实际操作中接受的辐射剂量。
在国外核工程和核技术教学领域，虚拟仿真技术得到了广泛而深入的研究和应用，包括虚拟漫游，虚拟拆卸，核电站仿真模拟器，辐射场剂量分布计算和显示。西班牙开发了虚拟现实系统CIPRES，用于计算核电站加油期间的辐射剂量，以及虚拟模拟系统，如SICOMORO，一种用于改善控制室人机界面的虚拟模拟程序。欧洲核能机构在退役过程中使用虚拟模拟技术进行研究。他们设计了一种特殊的拆除装置，用于去除被毒性极高的核素Pu污染的手套箱，然后开发了虚拟现实系统来模拟其工作，并评估了拆解装置的性能和操作人员的培训。
目前，中国的核工业也开始应用虚拟仿真技术。武汉核电运行研究所核电仿真中心开发了核电厂员工操作培训虚拟仿真系统，为核电工作者提供工作环境，掌握设备流程和运行工作流程的帮助。独立研究有所贡献。系统侧重于使用原理模型机的实际操作模拟。它还开发了虚拟漫游和虚拟装配系统，可用于开发各种交互式仿真产品。
1.核电仿真机教学法
据统计，超过70％的核电站安全问题是由人为因素造成的。因此，在每个核电站项目中，运营商需要模拟器才能接受严格的培训和评估。仿真技术制造的核电厂仿真机是核电厂培训操作人员和运行管理人员的重要工具，直接影响核电厂运行的安全性，稳定性和经济性。
在核工程和核技术的教学过程中，您可以使用核电站模拟机了解实习和生产实习，模拟核电站在虚拟环境中的运行原理，完成反应堆启动，关闭和故障运行等。以弥补真正的核电站实习的不足，并最大限度地提高专业教学质量和教学效果。
2.多媒体虚拟操作教学法
利用虚拟仿真技术和多媒体设备，可以使用多媒体课件来展示那些复杂而抽象的理论知识，通过编写一些3D动画，收集一些案例，并将黑板教学转化为物化来丰富课程内容和表达形式。教学使得过去的内容难以学习，因为无法看到真实的东西变得具体和形象。例如，在解释从核岛结构到反应堆压力容器结构到燃料组件结构和其他复杂系统的过程时，虚拟模拟技术可用于实现整个过程的三维模拟，使学生对这些过程的理解系统更直观，更直观。
目前，国内核工程和核技术研究人员有时需要在培训期间接触真实辐射源，或者在1：1物理模型中进行培训，这会增加工人暴露的风险，并且还会增加实验。并投资建设培训平台和后期管理风险。这时，利用虚拟仿真技术实现虚拟仿真教学和培训，可以有效降低辐射剂量，节省资金，降低运营和管理风险。
结束语:
虚拟仿真技术在核工程和核技术教学中具有很好的应用前景。 借助核电仿真机，可以在实习和生产实习的基础上，在虚拟环境中模拟核电厂运行原理的仿真运行，并可以完成反应堆的启动，停机和故障运行。弥补学生无法实现真正核电站的实习的缺陷，最大限度地提高专业教学质量和教学效果。通过使用多媒体虚拟操作，可以实现核电站操作部件的虚拟部件的拆卸和组装培训以及剂量管理。
参考文献：
[1]郭江华, 聂矗, 谢诞梅. 虚拟仿真技术在核工程与核技术专业教学中的应用探讨[J]. 中国电力教育, 2011(9):37-38.
[2]崔媛, 武艳君, 孙萌萌,等. 依托虚拟仿真实验教学中心培养工程实践能力的探索[J]. 黑龙江科学, 2014, 5(5):29-29.
论文作者:袁志永
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/27
标签：仿真技术论文; 核技术论文; 核电站论文; 系统论文; 核电论文; 工程论文; 操作论文; 《防护工程》2018年第22期论文;