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1、一 二 三 虚拟仿真实验概述 虚拟仿真实验教学 虚拟仿真实验中心建设 一 二 三 虚拟仿真实验概述 虚拟仿真实验教学 虚拟仿真实验中心建设 随着计算机 互联网等先进技术的迅速发展和大面积普及推广 虚拟仿真实验应运而生 虚拟仿真实验改变实验系统的构建模式 突破实验操作的时空限制 提升实验设备的整体性能 是继理论研究和实验研究之后的第三种科学研究方法 三驾马车 实验效果 基本组成 实现原理 虚拟仿真实验是指在计算机系统中 采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境 实验者可以像在真实的环境中一样 完成各种预定的实验项目 所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果 虚拟仿真实验由实验所
2、依赖的模拟程序 实验单元 工具和参考资料组成的一个创造和引导模拟实验的交互环境 用户可以通过增加新的物体 建立新的实验并把他们转化成超文本文件来扩充实验室 虚拟仿真实验是以数学理论 相似原理 信息技术 系统技术及与其应用领域有关的专业技术为基础 以计算机和各种物理效应设备为工具 采用 面向对象 思想创建的能够实时操作的 非实在的实验空间 在此环境中 实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目 虚拟仿真实验是将计算机技术 软件技术 网络技术和传统实验设备结合起来 采用软硬件相结合的方式 协调相关硬件和效应设备 形成虚拟实验系统 并利用网络技术 实现虚拟实验系统的网络化 形成运行在个人计
3、算机上 实现自行设计与开发 以及远程控制与协作的实验方式 控制中心 终端 模拟实验 仿真实验 虚拟实验 模拟实验是在人为控制研究对象的条件下进行观察 模仿实验的某些条件进行的实验 是对事物的内部结构 运动变化过程进行模拟的过程 是科学实验的一种基本类型 仿真实验没有普通意义上实验的必备器材 是利用数学模型或数学 物理效应模型 并借助于专家经验知识 统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究的实验方法 虚拟实验是指借助于多媒体 仿真和VR等技术在计算机上营造可辅助 部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境 实验者可以像在真实的环境中一样完成各种实验项目 并利用网络技术实现网络化虚
4、拟系统 资源开放 形式开放 对象开放 系统软件程序模块 实验项目设计模板 数据分析与处理工具包 信息资料 实验资源 项目开发 对象不同 实验操作 网络化平台化 实验内容 实验时间 实验空间 一 二 三 虚拟仿真实验概述 虚拟仿真实验教学 虚拟仿真实验中心建设 模拟仪器仪表使用 柴油机工作原理 危险化学品实验 爆炸性实验 高空作业实验 高压电类实验 野外类实验 故障再现 航海模拟器模拟的多种港口环境和气候条件 船舶驾驶 动力设备拆装 轮机模拟器 传统教学中 理论教学与实验教学是分开的 理论课上没有实验 借助虚拟仿真实验 就可以将实验带进理论课 虚拟仿真实验室易于构建 易于实现 便于异地在线检测和
5、远程测控 可以运用网络技术及现有设备搭建功能强大的实验系统 从而节省大量的购置设备费用 显著降低实验室建设和管理成本 虚拟仿真实验可以提供开放式实验环境 学生可以打破时间和地域的限制完成相关的教学实验 教师 服务器 交换机 学生 学生 虚拟仿真实验 使学生进入虚拟场景 根据实验要求 自行设计并完成实验 虚拟仿真实验不仅能锻炼学生的独立构思和设计能力 而且能激发学习的兴趣 这样更有利于培养出具有创新精神和实践能力的人才 同时 提高是实验效果 效率 效益 3 4 2 1 降低学生对实物的感性认识 降低学生对元器件性能及参数的了解 降低学生的实际动手操作能力 降低学生对实验误差的分析能力 一 二 三
6、 虚拟仿真实验概述 虚拟仿真实验教学 虚拟仿真实验中心建设 在很多专业课程的理论教学中 存在一些普遍性问题 其一 其二 其三 某些理论知识高度概括抽象或者所涉及的领域属于宏观和微观 现实世界难以找到具体的案例进行演示 部分专业课程的实验室教学资源有限 开放时间有限 不能满足学生随时进行自主学习和动手实践的要求 部分理论教学要构建物理演示系统成本高 操作困难 缺乏让学生动手实践的条件 为解决传统理论教学与学生工程化培养之间的矛盾 拓展实验教学的深度和广度 提高实验教学实效 实现理论与实践教学的密切结合 同时也尽可能减少实验成本和潜在危害 在课堂基础理论教学上 利用专业的仿真软件 采用多媒体技术以
7、及网络通讯平台 构建具有高度真实感 直观性和精确性虚拟仿真实验教学平台 是专业实验教学的有益补充和创新 2 构建多层次 模块化 全方位的实验教学体系 突出工程人才培养特色 强化机电学科融合 打破时空限制 建立课内课外一体化的人才培养体系 1 以学生创新精神和实践能力培养为引领 建设开放度高 共享性好的优质网络实验教学资源 教育技术专家 行业专家 专业IT企业 教育行政 整合 人 资源 教师 1 行业专家 2 教育技术专家 3 专业IT企业 4 教育行政 5 1 2 3 紧密依靠科研基地 实现科研成果向教学内容转化 依托我校一大批重点科研基地 积极将科研团队的研究成果向教学内容转化 建设大型虚拟仿真实习平台 虚拟数字船 虚拟数字工厂 包括具有3D演示效果的课程课件 在线掌握学生的实验预习情况 实现实验室的无人化 智能化管理 大型实习船舶 实习工厂 多角色参与 在线留言 有问题及时沟通 虚拟仿真实验实操 不受时间和空间限制
