虚拟仿真实验教学中心建设与实践 ppt课件
虚拟仿真实验教学 PPT
终端
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。
高压电类实验
野外类实验
故障再现
船舶驾驶
航海模拟器模拟的多种港口环境和气候条件
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。
服务器 教师
交换机
虚拟仿真实验室易于构建、易于实现， 便于异地在线检测和远程测控，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。
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！
可以互相讨论下，但要小声点
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 实验操作
网络化 平台化
高中教学中的虚拟实验室
02
虚拟实验室的建设与配置
硬件设备
01
02
03
高性能计算机
提供强大的计算能力和图 形处理能力，支持虚拟实 验室的流畅运行。
大屏幕显示器
展示虚拟实验场景和操作 界面，提供沉浸式学习体 验。
数据采集设备
如传感器、数据采集卡等 ，用于采集实验数据并与 虚拟实验室进行交互。
软件系统
虚拟实验室软件
提供虚拟实验场景、实验 器材和实验操作等功能， 支持学生进行自主探究和 合作学习。
高中教学中的虚拟实验室
2024-01-13
• 虚拟实验室概述 • 虚拟实验室的建设与配置 • 虚拟实验室在高中教学中的应用案例 • 虚拟实验室的教学效果评估
• 虚拟实验室在高中教学中的挑战与对 策
• 虚拟实验室在高中教学中的前景展望
01
虚拟实验室概述
定义与发展
虚拟实验室定义
虚拟实验室是一种基于计算机技术和 网络技术构建的仿真实验环境，学生 可以通过操作虚拟实验仪器和设备， 进行各种实验操作和科学探究。
教师教学能力提升情况
01
教学方法创新
虚拟实验室的引入促使教师不断探索和尝试新的教学方法，如基于问题
的学习、合作学习等，从而提高了他们的教学能力和水平。
02
教学效率提高
虚拟实验室可以模拟真实的实验环境和过程，使得教师可以在课堂上进
行演示和讲解，大大提高了教学效率。
03
教师科研能力增强
虚拟实验室不仅可以用于教学，还可以用于科研。教师可以通过虚拟实
虚拟实验室的优势与局限性
• 可重复性强：虚拟实验室可以方便地重复进行实验，有利 于学生加深对实验原理和方法的理解。
虚拟实验室的优势与局限性
材料类专业虚拟仿真实验项目建设与应用
2023-10-27
contents
目录
• 引言 • 材料类专业虚拟仿真实验项目概述 • 材料类专业虚拟仿真实验项目建设方案 • 材料类专业虚拟仿真实验项目应用效果
contents
目录
• 材料类专业虚拟仿真实验项目推广价值与 前景展望
• 结论与展望
01
技术路线与实施方案
技术路线
首先，我们将对现有的材料类专业实验进 行梳理，确定需要开发的虚拟仿真实验项 目。然后，我们将利用虚拟现实、仿真等 技术手段进行开发。最后，我们将对开发 出的虚拟仿真实验进行测试、优化和推广 。
VS
实施方案
在实施过程中，我们将采取项目负责人制 度，分阶段进行实施。首先，成立项目组 ，明确项目目标和任务。然后，进行需求 调研和分析，确定具体的实验项目和内容 。接着，进行技术开发和测试，包括软件 开发和硬件设备购置。最后，进行项目的 推广和应用，并对实施效果进行评估和反 馈。
重点难点及解决方法
重点难点：本项目的重点和难点在于如何利用虚拟仿真 技术真实地模拟材料制备、性能测试和结构分析等实验 过程，以及如何保证虚拟仿真实验的教学效果和质量。
1. 对现有的实验进行深入的调研和分析，了解实验的真 实过程和数据变化。
3. 开发相关的辅助软件和工具，帮助学生更好地理解和 掌握实验知识和技能。
实验项目实施
通过在线平台和实验室设备，实现了实验项目的自动化、可视化 和远程控制，提高了实验效率和质量。
实验项目评估
对实验项目进行了综合评估，发现虚拟仿真实验能够有效地提高 材料类专业的实验教学水平和学生实践能力。
对材料类专业的意义和影响
实验教学水平提高
地理空间信息技术国家级虚拟仿真实验教学中心建设实践
地理空间信息技术国家级虚拟仿真实验教学中心建设实践作者：袁磊杨昆来源：《价值工程》2017年第07期摘要：虚拟仿真实验教学是学科专业与信息技术深度融合的产物。
基于云南师范大学地理空间信息技术国家级虚拟仿真实验教学中心建设实践，阐述了中心建设的理念与思路，重点探讨了虚拟仿真实验教学资源建设、教学管理与共享服务平台建设、师资队伍建设等方面的做法与实践成效，以期对相关类型虚拟仿真实验教学中心建设提供借鉴。
Abstract： Virtual simulation experiment teaching is a depth fusion product of discipline and information technology. Based on construction and practice of national center for virtual simulation experimental teaching of geospatial information technology of Yunnan Normal University， this paper elaborates the idea and the thought of the center construction， and describes the method and practice of constructions for teaching resources， teaching management and sharing service platform， teaching staff and so on. It is expected that this research can provide reference for the construction of the related virtual simulation experiment teaching center.关键词：地理空间信息；虚拟仿真；实验教学中心；实验室建设Key words： geospatial information；virtual simulation；experimental teaching center；construction of laboratory中图分类号：G482 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）07-0191-030 引言人类进入20世纪90年代以来，随着计算机技术、网络技术、通信技术的发展，以地理信息系统、遥感、卫星导航定位等高新技术为核心的地理空间信息技术迅速发展，并与云计算、物联网、大数据、移动互联网等新一代信息技术深度融合[1]，已广泛应用于资源环境管理、地理环境模拟、生态环境监测、灾害应急评估、地理位置服务、城市规划、民族文化、电子商务、智能物流、智能交通、智慧旅游、智慧教育、公共卫生、智慧城市、资源共享等国民经济和社会发展的各个方面[2-5]，成为人类合理有效地利用资源、解决经济和社会可持续发展重大问题的核心支撑技术之一[6]。
虚拟仿真实训软件的制作技术 PPT课件
F. 光盘刻录
F. 文字效果加工工具 F.其它工作人员
G. 文字编辑工具
H. 视频采集和编辑工具
I.系统合成工具
通科仿真
控制模型面数，贴图尺寸2n ，对仪器介绍要言简意赅， 画面要精良，对设备可以进行简单操作。
注意问题：
请实际工厂专家指导，对仪器摆放位置是否科学，距离尺 寸，安全措施等指导，对仪器安全操作要加以说明，给出对设 备正确操作的步骤。
通科仿真
常用软件实现工具 市面上能见到的虚拟现实软件，基本都能实现此功能，制
应尽可能将错误操作分析到位（多设置些错误故障)，对 错误操作应给出效果明显错误提示，使学生加深印象。
通科仿真
常用软件实现工具 1. 三维 制作效果较好的Virtools、Quest3D、Vrp等。 2. 二维 制作效果较好的Flash。 工具选择要点： 选择成熟，编程功能强大的工具。
通科仿真
考核功能
虚拟仿真实训软件的 制作技术与软件展示
仿真实训教学软件的技术上要实现的功能 ● 漫游功能 ● 演示功能 ● 互动功能 ●考核功能
通科仿真
漫游功能
在实训中想解决的问题： 1. 认识现场环境，对现场环境产生较深刻的印象，解决
专业认识性实习； 2. 认识现场设施设备，对现场设施、设备初步认识； 3. 对现场安全生产的初步认识 。
注意问题： 工具使用是否正确，步骤分析到位，给出后台记录，事先
一定设计好，制作过程当中不应加步骤。
通科仿真
演示种类: 2. 故障类考核
特点： 制作难度最大，操作最复杂。
制作要点： 制作功能要有底线要求（故障点设置是否合理，是否为常
见故障）。 注意问题：
步骤分析到位，考核手段是否科学、合理、灵活，不同教 学内容，应该选择不同的考核方式、方法
计算机虚拟仿真实验平台建设与实践
2.2 网络实用技术虚拟仿真实验模块
网络实用技术虚拟仿真实验模块主要完成网络实用技术、 路由与交换等课程的实验。该模块中，学生可以在模拟的真实 网络环境中进行网络拓扑的建立，模拟软件的图形用户界面非 常灵活方便。
收稿日期：2021-01-12 作者简介：王战伟（1971—），男，陕西武功人，实验师，硕士，研究方向为计算机网络、无线传感器网络和大数据等。
本栏目责任编辑：王 力
计算机教学与教育信息化
85
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术
第 17 卷第 17 期 (2021 年 6 月)
图 1 计算机虚拟仿真实验平台教学资源
2.3 网络安全虚拟仿真实验模块 网络安全虚拟仿真实验模块则完成网络安全基本原理、密
信息交互包括交互管理、网络硬盘和网站控制。终端管理 子模块包括刷卡端、门禁布控、门禁授权、电源设备、视频监控、 仪器授权。管理整个实验中心所有实验室门禁系统和视频监 控，师生注册绑定校园卡，经过授权后使用校园卡刷卡进入实 验室或者进行实验考勤。
3.4 实验教学模块
实验教学部分包括了教学相关的管理过程。 1）教学安排 教学安排的主要内容有提前准备教学任务、给实验课程提 前排课、预约实验管理和实验进程课表。 实验教务管理是按照各部门提前制定的教学计划，将课程 库和学生培养计划、学期信息还有排课信息提前录入系统，方 便老师和学生使用网络网进行实验教学，给老师和学生查找丰 富多彩的实验教学活动信息提供了便利。 2）教学过程 教学过程包括实验预习、实验考勤、实验过程、实验报告和 实验成绩子模块。 教师根据每学期教务处提前安排的开课计划进行以下相 关工作，包括：维护典型实验库、安排实验、提前查看学生的实 验进展情况、及时查看学生的实验结果和批改实验报告、统计 和发布学生的实验成绩。 3）教学考核 教学考核包括题库管理、试卷管理、考试管理和成绩管理。 通过题库管理可以创建、录入、导入题库，试卷管理预习试卷和 考试试卷，考试管理可以安排考试、批阅试卷，成绩管理可以查 询考试成绩。 4）教学体系 教学体系包括实验课程库、试验项目库、教学大纲、实验教 材、行政班级和选修班级。实验课程库和试验项目库可以通过 系统导入、导出和创建。教学大纲模块可以制定、审核和查询 教学大纲。录入实验教材，创建和导出行政班级，创建、导入和 导出选修班级。 5）教学质量 教学质量包括信息查询和教学整体情况。信息查询可以 查询教学工作量、教学人时数、教师工作日志和实验室运行记 录。教学整体情况有评价标准管理、评价规则管理、我的评价 列表、评价记录查询、在线听课和实时监控。 6）教学资源 教学资源包括教学视频、教学课件和实验指导书。教师可
虚拟仿真实验教学中心信息化平台及资源建设方案
虚拟仿真实验教学中心信息化平台及资源建设方案一、引言随着信息技术的迅猛发展，虚拟仿真实验教学中心成为高校教学的重要组成部分。
构建一个信息化的虚拟仿真实验教学中心是提高教学效果的关键，本文将从平台建设和资源建设两个方面提出相应的方案。
二、平台建设1.硬件设施建设虚拟仿真实验教学中心的平台建设首先需要具备完善的硬件设施。
一方面是提供充足的计算机设备，以保证学生在实验过程中的流畅性和稳定性。
另一方面要配备高性能的图形处理器，以满足实验中的图像处理需求。
此外，还需要适当提供一些其他的设备，如智能手表、智能眼镜等，以增强学生的体验。
2.软件系统建设虚拟仿真实验教学中心的平台建设需要选择适当的虚拟仿真软件系统。
可以选择行业知名的虚拟仿真软件，如MATLAB、Simulink等。
该软件具有丰富的仿真模型库和可视化界面，能够满足不同学科领域的仿真需求。
另外，还需要开发一些定制化的软件系统，用于实验教学的管理和数据分析。
3.网络环境建设三、资源建设1.实验模型库建设虚拟仿真实验教学中心需要建立一个丰富的实验模型库，用于供学生进行实验操作和训练。
可以根据不同学科的需要，采集和整理相关的实验模型，并进行分类和组织。
同时，还需要进行一些优化和改进，使得实验模型更加符合教学需求。
2.实验教学案例建设虚拟仿真实验教学中心需要建设一些实验教学案例，供学生进行学习和实践。
实验教学案例应尽可能贴近实际应用，具有一定的难度和挑战性，能够培养学生的动手能力和解决问题的能力。
可以邀请相关专家和教授进行指导，设计一些优秀的实验教学案例。
3.教学资源共享平台建设虚拟仿真实验教学中心需要建设一个教学资源共享平台，方便教师和学生之间的资源共享和交流。
可以在平台上分享实验报告、实验数据和实验成果，以及一些学习资料和学习心得。
平台的建设要注重用户体验，提供友好的用户界面和便捷的操作方式。
四、总结虚拟仿真实验教学中心的信息化平台和资源建设是提高实验教学效果的关键。
地方高校虚拟仿真实验教学中心建设研究与实践——以安阳师范学院为例
［收稿日期］２０２０－０６－０１［基金项目］河南省教师教育课程改革研究项目（项目编号：２０２０－ＪＳＪＹＺＤ－０３６）。
［作者简介］姚远峰（１９６８－），男，河南信阳人，博士，教授，主要研究方向为教育学；陈卫军（１９７１－），男，河南林州人，教授，主要研究方向为计算机应用。
地方高校虚拟仿真实验教学中心建设研究与实践———以安阳师范学院为例姚远峰，陈卫军（安阳师范学院，河南安阳４５５０００）［摘要］虚拟仿真实验教学是今后高校教学改革的重要内容之一。
以安阳师范学院为例，在分析虚拟仿真实验教学发展情况的基础上，对地方高校的虚拟仿真实验教学现状进行了研究，找出了存在的问题和不足之处，提出构建校级虚拟仿真实验教学中心的建设思路和举措。
［关键词］地方高校；虚拟仿真；实验教学［中图分类号］Ｇ６４２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７１－５３３０（２０２１）０２－０１４６－０５ 目前，虚拟仿真实验教学已经成为高等院校信息化教育的重要建设内容，也是高等院校实验教学改革的发展方向。
虚拟仿真实验教学在解决传统实验设备不足、场地不足、管理人员不足、学生实践时间不足等方面有着天然的优势，又因其具备仿真性、交互性、安全性等特点，而受到了各高校的拥趸。
特别对于新建地方本科高校而言，由于本科办学时间较短、实验教学水平相对较低，大力推进虚拟仿真实验教学中心建设，就成为其推进实验教学改革、提高教学质量的有效手段。
安阳师范学院是一所典型的教学型地方高校。
近年来，按照教育部和河南省教育厅的统一部署，在虚拟仿真实验教学领域开展了一系列工作，取得了部分成果，但是也存在一些问题。
特别是在２０２０年全国防控新型冠状病毒疫情期间，高等学校对于虚拟仿真实验教学的需求急剧增加，如何高质量地完成教学目标，真正做到停课不停学，就必须对虚拟仿真实验教学中心的建设进行重新思考。
该文以安阳师范学院为例，就本校虚拟仿真实验教学的现状进行了分析，对于建设更高水平的虚拟仿真实验教学中心进行了探讨和研究，并给出相应的对策和建议。
虚拟现实技术在教学中的应用课件
2．媒体教学理论
• 随着计算机和网络技术的发展，越来越多的媒体应用于教 育领域，一些教育工作者对媒体在教学中的应用进行探索， 提出了媒体教学理论。最具代表性的是美国教育家戴尔的 “经验之塔”理论。戴尔认为，人们学习知识，一是由自 己的直接经验获得，二是通过间接经验获得。当学习是按 照由直接到间接、由具体到抽象这样循环渐进的方式进行 时，获得知识和技能就比较容易。因此，教育应从具体经 验入手，逐步过渡到抽象。教育者应该尽可能为学习者提 供获得具体经验的机会，帮助学习者理解抽象的知识。可 以把一些语言、声音、文字等手段不好传达或学生不易理 解的内容通过游戏设计的手段展现出来，比如科学探险、 医学实验等，让学习者获得直观的感受。
• ① Scene Graph（场景图形）窗口 • ② Actions（行为）窗口 • ③ Event Map（事件映射）窗口 • ④ Stage Window（演示窗口） • ⑤ Object position and orientation（对象位置和
方向）窗口 • ⑥ Events（事件）窗口 • ⑦ Object properties（对象属性）窗口
4.1.2 虚拟现实技术应用软件
• 1．Web3D技术的发展
• （1）VRML技术
• VRML是一种在网络环境下描述虚拟三维模型和提供交互 操作的跨平台、开放式、解释性的文本语言，具有强大的 三维场景建模功能，可方便的构建虚拟的控制设备现场。 VRML是一种建模语言，也是一种描述Internet上交互式3D 多媒体和共享虚拟世界的开发标准。可在低带宽异构的网 络环境下，进行低带宽的传输和远程指令的接收。利用 VRML建立的三维场景可利用带VRML浏览器插件的IE浏览 器中浏览观看，同时VRML支持三维声音，可定义不同的 事件触发不同的声音提示。由于VRML支持使用内建的脚 本语言如：Java、Javascript等，故VRML程序具有很强的 交互功能。
虚拟仿真实验-熊宏齐-国家虚拟仿真实验教学项目及一流课程建设
1.好虚拟仿真实验教学项目的内涵要求2.教学设计拓展实验教学的深度与广度3.实验教学一流课程“金课”布局思考微信扫码二维码，免费报告轻松领加入微信群1.进群，即可免费获得《报告与资源合集（群福利）》，内有几十个行业，上万份行研资料和学习资源；2.每日免费分享最新5+份精选报告；3.群友信息交流，群主免费提供相关行业报告。
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–学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲要求的教学目的的教学活动。
–虚拟实验环境（仪器设备等）与实验对象、–满足教学大纲要求。
n基本原则—“两性一度”标准•提升高阶性。
课程目标坚持知识、能力、素质有机融合，培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维。
课程内容强调广度和深度，突破习惯性认知模式，培养学生深度分析、大胆质疑、勇于创新的精神和能力。
•突出创新性。
教学内容体现前沿性与时代性，及时将学术研究、科技发展前沿成果引入课程。
教学方法体现先进性与互动性，大力推进现代信息技术与教学深度融合，积极引导学生进行探究式与个性化学习。
•增加挑战度。
课程设计增加研究性、创新性、综合性内容，加大学生学习投入，科学“增负”，让学生体验“跳一跳才能够得着”的学习挑战。
严格考核考试评价，增强学生经过刻苦学习收获能力和素质提高的成就感。
“两性一度”是好虚拟仿真实验项目的基本要求“两性一度”是拓展实验教学深度与广度的基础①实验内容要精彩②实验构思要巧妙③实验技术要先进④实验做法要灵活⑤实验结果要可靠⑥实验评价要客观⑦背景素材要丰富⑧实现技术要合适我认为的好虚拟仿真教学项目内涵①实验内容要精彩–立德树人–国家战略、学科行业产业发展最新成果（高阶性、创新性）–专业特色鲜明–符合学校定位和人才培养特点–教学大纲要求的重要内容②实验构思要巧妙–来源于科研和工程最新成果–是教学项目，但核心要义高度凝练–用大家通晓的最普通方法进行教学实现（创新性）–学：容易实现–教：容易组织③实验技术要先进–技术与内容相辅相成–专业内核鲜明（教学内容）–实验技术涉及相关学科最新技术，实现学科交叉（创新性）–提升学生解决专业问题的能力、结合各专业领域的能力，培养学生的创新能力（高阶性）④实验做法要灵活–实验方法多途径、多方案、体现综合，教学方法自主、互动–不能是程序性的简单的“Yes”和“No”–实验过程不唯一，但结果应具有一致性–要实现实验教学的本真目的（高阶性、创新性、挑战度）•基础（验证、研究性验证）+拓展（开窗口引导学生涉足前沿探究）•使学生体验创新的快乐和自信，激发创新欲望•鼓励学生持续性地把发现的“新”深究下去•让学生在实验过程中挑战自己的能力极限，适应不同能力的学生⑤实验结果要可靠–真实性：以仿真为主、模拟为辅，没有仿真不能称为实验–科学问题一定是仿真，过程示教可以是模拟–科研数据为项目的底层数据支撑–实验结果是科研结果的再现（高阶性、创新性）技术手段数学模型教学作用模拟主要因素的大致数学模型示教仿真系统原型的数学模型验证、探究未知虚拟仪器对原有的仪器功能建模，属于仿真范畴基础教学，实验系统搭建远程简单建模，控制操作数字化实体、虚拟仿真虚拟包含模拟、仿真、虚拟仪器、远程控制等示教、实训、探究未知⑥实验评价要客观–是实验过程考核，也是学生能力结构考核–检验学生的实验学习效果，并及时、在线给出相关反馈信息–要体现实验过程的规范性（知识掌握、步骤与行为规范等）–鼓励学生提高实验的准确度（高阶性、挑战度）–评价结果可以作为持续改进虚拟仿真教学项目的依据–要有完整的评价模型，以系统客观评价为主，利于共享应用⑦实验素材要丰富–学生交互性操作步骤说明要详细•非开发人员打开网页能顺利开展并完成实验；开发人员参照步骤说明能完成该虚拟仿真实验的开发任务–有丰富的实验项目辅助资源，帮助学生进行实验（创新性）•教学视频、教学课件（与实验配套，如PPT等）•辅助参考资料涉及必要的核心理论、方法、技术背景知识，帮助学生完成正确的决定，使学生不盲目的跟随“Yes”和“No”⑧实现技术要适合–通过“虚拟反映现实”再现科学问题（高阶性、创新性）–通过“形象展现抽象”展现教学问题（创新性）–不能过度的追求“炫酷”而缺失内涵–高效的技术，远程访问响应速度要快“两性一度”是好虚拟仿真实验项目的基本要求“两性一度”是拓展实验教学深度与广度的基础1.好虚拟仿真实验教学项目的内涵要求2.教学设计拓展实验教学的深度与广度3.实验教学一流课程“金课”布局思考l建设目标–围绕立德树人，适应人才培养新要求、大学生成长新特点、信息化时代教育教学新规律；–以提高学生实践能力和创新精神为核心，以现代信息技术为依托，以相关专业类急需的实验教学内容为指向，以完整的实验教学项目为基础，建设示范性虚拟仿真实验教学项目；–积极探索线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式，形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目示范新体系，支撑高等教育教学质量全面提高。
国家级虚拟仿真实验教学中心建设探讨
国家级虚拟仿真实验教学中心建设探讨【摘要】本文探讨了国家级虚拟仿真实验教学中心的建设问题。
在介绍了该中心建设的背景和研究意义。
接着在定义了国家级虚拟仿真实验教学中心，分析了建设的必要性和关键因素，探讨了建设模式以及存在的问题与挑战。
最后在展望了该中心建设的前景，并提出了建设该中心的建议。
通过本文的分析，可以看出国家级虚拟仿真实验教学中心的建设对于提升教学质量和推动教育改革具有重要意义，但也需要克服诸多困难和挑战。
建议政府、高校和相关机构加强合作，共同推动国家级虚拟仿真实验教学中心的建设，为提升我国教育水平做出更大贡献。
【关键词】国家级虚拟仿真实验教学中心、建设、教学、虚拟仿真、国家级、实验、教学中心、模式、问题、挑战、前景、建议1. 引言1.1 背景介绍随着信息技术的快速发展，虚拟仿真技术在教育领域得到了广泛的应用。
国家级虚拟仿真实验教学中心建设作为高等教育教学改革的重要举措，正在逐步受到各高校和政府部门的重视。
虚拟仿真实验教学中心是基于计算机仿真技术和虚拟现实技术，构建出的具有高度模拟性和互动性的实验教学平台，可以为学生提供更加真实的实验环境和更加灵活的实验体验。
国家级虚拟仿真实验教学中心的建设不仅可以提高教学效果，促进学生的实践能力和创新思维，还有助于培养高素质专业人才，提升高校的教学水平和科研实力。
建设国家级虚拟仿真实验教学中心已经成为高等教育教学改革的迫切需求，也是推动高等教育现代化发展的重要举措。
在这样的背景下，探讨国家级虚拟仿真实验教学中心的建设问题具有重要的理论和实践意义。
1.2 研究意义国家级虚拟仿真实验教学中心建设是当前教育领域的热点问题，对于提高教学质量、促进教学改革、培养人才具有重要的意义。
建设国家级虚拟仿真实验教学中心可以有效弥补传统实验教学受条件制约、资源紧缺等问题，提高教学效率，实现资源共享。
虚拟仿真实验技术的运用可以为学生提供更加真实、生动的实验环境，激发学生的学习兴趣，提高学习动力。
虚拟仿真实验教学课程建设指南
系统运行环境
• 中央处理器：最低配置Intel Core i5-7400 /推荐配置≧Intel Core i7-9700k • 图形处理器 ：最低配置：NVIDIA GeForce GTX 960 / AMD Radeon R9 290。 /推荐配置≧VIDIA GeForce GTX
1060 / AMD Radeon RX 480。 • 内存 ：最低配置8GB。 /推荐配置≧16GB。 • 硬盘：最低剩余空间10GB。 /推荐剩余空间40GB及以上。 • 显示设备：最低配置分辨率1024*768。 /推荐配置：分辨率1920*1080。
• 虚拟仿真实验教学软件资源包小于500MB以下，在实验过程中能够在5分钟以内完成下载的情况。 • 分布在不同地点的同时在线人数较多的教学业务，一般可以支持100以上并发。 • 轻量化教学业务，对教学规模和运行效率的限制主要在于主机和网络的性能。
云VR型
• 网络：①对于桌面级虚拟仿真实验教学系统：网络时延低于60毫秒，网络带宽不低于10M；②对 于头戴式虚拟仿真实验教学系统：网络时延低于20毫秒，网络带宽不低于30M。
操作记录 记录每一步操作的过程信息，包括操作 次数、操作的经过等（存档）。
结果保存与恢复 实验最终结果保存的具体内容，及其 保存输出的形式。
08
实验报告
实验报告
实验报告 实验报告由实验报告基本信息、学生实验报告（PDF 格式）、实验评价报告三部分组成。
09
教学支持与服务
教学支持与服务
教学支持与服务 为大力推进虚拟仿真实验教学项目的共 享应用，解决虚拟仿真实验教学项目在 实际教学中遇到的学生实验操作难、教 师教学指导难、实验环境运行难等问题
系统运行要求
虚拟仿真实验教学+ppt课件
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。
控制中心
模拟实验
模拟实验是在人为控制研究对特象征的相条似件性下进行观察，模仿实验的某 些条件进原行有的系实统验。是对事物的内部结构，运动变化模过拟程系进统行模拟 的过程。是科学实验的一种基模本拟类实型验。系统
仿真实验
仿 学— 真实实物体验理系没效统有应普模通型建意，义并模上借实助验于仿的专真必家模备经型器验材知，识编是、利统程用计数数计学据算模和系型信统或息数资 料对实验结果进行分析研究的仿真实实验验方系法统。
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；
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；
3.3.1
由学校统一规划部署，建立长期开发组织路线。
整合（人+资源）
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。。
其二
其三
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 。
实验教学示范中心及虚拟仿真实验教学中心建设任务和内容
实验教学示范中心及虚拟仿真实验教学中心建设任务和内容一、虚拟仿真实验教学中心建设任务和内容虚拟仿真实验教学中心需重点开展资源、平台、队伍和制度等方面的建设，形成持续服务实验教学，保证优质实验教学资源开放共享的有机整体。
1. 虚拟仿真实验教学资源建设。
充分体现学校学科专业优势，积极利用企业的开发实力和支持服务能力，系统整合学校信息化实验教学资源，创造性地建设与应用软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等优质教学资源，推动信息化条件下自主学习、探究学习、协作学习等实验教学方法改革，提高教学能力，丰富教学内容，拓展实践领域，降低成本和风险，开展绿色实验教学。
支持鼓励自主创新和拥有自有知识产权。
2. 虚拟仿真实验教学的管理和共享平台建设。
按照服务与资源相结合的原则，建设学校统一的具有开放性、扩展性、兼容性、前瞻性的虚拟仿真实验教学管理和共享平台，高效管理实验教学资源，全面提供搜索导航服务，及时发布资源应用信息，切实扩大资源影响力度，实现校内外、本地区及更大范围内的实验教学资源共享，满足多学科专业、多学校和多地区开展虚拟仿真实验教学的需要。
探索高等学校、科研院所、行业企业共建共管共享的新模式，构建可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。
3. 虚拟仿真实验教学和管理队伍建设。
建设教学、科研、技术、管理人员相结合，核心骨干人员相对稳定，年龄、职称、知识、能力结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成教育理念先进，教学科研水平高，信息技术应用能力强，实践经验丰富，团结协作、勇于创新的虚拟仿真实验教学队伍。
4. 虚拟仿真实验教学中心的管理体系建设。
以虚拟仿真实验教学资源的充分使用和更大范围开放共享为目标，系统制定并有效实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施，建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的教学效果考核、评价和反馈机制。
二、实验教学示范中心建设任务和内容实验教学示范中心应在教学、管理、资源、队伍和信息化等方面发挥示范和引领作用，应具有：1．先进的实验教学理念充分认识实践教学在增强学生的社会责任感、激发学生的创新精神、培养学生的实践能力等方面的重要作用，形成重视实践教学、实践教学与理论教学协同培养高素质专门人才和拔尖创新人才的良好氛围。
现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心的建设与实践
实验技术与管理第31卷第11期2014年11月．I．．S．．．．．S．．．．N．．．．．．．．．．1．．．0．．．．．0．．．．2．．．．--．．．．．．．．4．．．．9．．．．5——6CNll—2034／T Experi ment al T e c h n o l o g y a n d Manag em ent V01．31N o．11N O V．2014特约专栏——国家级经管类虚拟仿真实验教学中心建设编者按：根据《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》的要求，2013年8月，教育部印发了《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》(教高司函[2013194号)，正式启动了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，得到了全国高校的积极响应。
经过申报、评审、公示等程序后，教育部颁发了教高厅函[2014]6号文，批准了100个国家级虚拟仿真实验教学中心。
这批中心按学科大类分：理工类70个，农林医学类14 个，人文社科类16个。
在人文社科类中有经管类中心8个。
经管类各中心在建设中，本着“虚实结合，能实不虚”的原则，努力创设高度仿真的虚拟实验场景和实验对象，加强对学生的综合训练，取得了丰硕的成果。
本期《特约专栏》刊登了哈尔滨商业大学实践教学管理中心主任张莉教授、南开大学经济虚拟仿真实验教学中心主任张伯玮教授、北京工商大学文科实践中心主任郭馨梅教授和福州大学经济与管理实验教学中心副主任郑双老师等的文章，介绍了他们的成功经验，供广大读者借鉴、参考。
现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心的建设与实践张莉，张刘成，王凤霞(哈尔滨商业大学实践教学管理中心，黑龙江哈尔滨150076)摘要：介绍现代企业商务运营虚拟仿真实验教学中心建设的概况，以全面提高学生创新精神和实践能力为宗旨，搭建由实验教学资源平台、教学管理平台和网络信息平台组成的教学资源平台，构建由现代企业商务运营生态环境虚拟仿真模块、现代企业商务运营管理虚拟仿真模块和现代企业商务运营综合实践虚拟仿真模块组成的教学资源内容，让学生身临其境地进行岗前实习，认知并熟悉现代商业社会内外部组织、不同职业岗位的工作内容和特性，在学n川二㈠H¨U—●■尸．L 生掌握基本业务流程和方法的基础上，通过系统训练提升学生从事经营管理所需的综合执行能力、综合决策能力，培养学生的协作意识、团队精神，提升学生综合实践能力和创新创业能力。
仿真与虚拟教学ppt课件
了解实际背景 搜集有关信息
明确建模目的 掌握对象特征
形成一个 比较清晰 的‘问题’
模
针对问题特点和建模目的
型
作出合理的、简化的假设
假
设 在合理与简化之间作出折中
模 用数学的语言、符号描述问题
型
构
发挥想像力
使用类比法
成
尽量采用简单的数学工具
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
建模举例：走路步长的选择
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
s
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
在整堂课的教学中，刘教师总是让学 生带着 问题来 学习， 而问题 的设置 具有一 定的梯 度，由 浅入深 ，所提 出的问 题也很 明确
二、 传递函数描述
若系统的初始条件为零，即系统在t = 0时已处于一个稳定状态，也就 是说y与u的各阶导数初值为零，那么对（1）式两边取拉氏变换后可得：
s nY(s)+a1sn-1Y(s)++an-1sY(s)+anY(s)=c0sn-1U(s)+c1sn-2U(s)++cn-1U(s)
稍加整理后可得：
要指出的是一个系统的数学模型不是唯一的。要求 的近似程度不同，数学模型也有所不同。
模型的简化性和准确性是建立系统数学模型时经常要考虑 的问题，必须根据实际情况作出正确处理。
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C8
三、仿真中心的平台设计 2）如何实现实验资源远程访问？
远程用户通过互联网访问到实验资源是需要解决的重要问题 远程访问实验资源的方法：
通用访问法：利用通用软件（如浏览器）来访问远程实验资源 专用访问法：利用专门的实验客户端软件来访问远程实验资源 其他方法：通过某种方式提交实验预约资源
C9
报告等应用。 • 后台处理系统：则提供了统一整合实验资源、保存实验档案、台设计
以“信息与网络安全虚拟实验室”为例，我们自主研发的实 验教学管理平台主要有三个子系统：
1）实验报告防抄袭“防火墙”系统
C5
三、仿真中心的平台设计 2）开放式实验教学网络信息化服务系统
程的组课、排课、学生实验进程监控、学生实验报告处理以及实验资 源整合和实验数据处理等内容。
C3
三、仿真中心的平台设计
3.根据使用对象划分
分为教师端、学生端以及后台处理系统。 • 教师端：提供给教师上传下载实验资料、评阅实验报告、监控学生
实验进程等应用。 • 学生端：提供了学生下载实验资料、自由选择实验项目、提交实验
约人力物力资源
C1
三、仿真中心的平台设计 1.仿真中心平台应该具备哪些功能？
整合管理实验资源、实验项目和文档
实验项目管理子系统
教师开课申请与审核
实验教学计划管理子系统
管理教师和学生账号
实验帐号管理子系统
教学管 实验管 理平台 理平台
管理本校学生及校外学生选 课
学生选课子系统
实验课程指导资料管理， 下载及评阅实验报告
虚拟仿真实验教学中心建设与实践
2015年-
虚拟仿真实验教学中心建设与实践
/教授/ EMAIL：
TEL：
如何让别人重视（实践）教学？
虚实结合
奉
机
献
遇
奠
寻
基
发
础
展
工
业
作
绩
促
为
成
驱
效
动
内容
A
虚拟实验教学产生的背景
B
虚拟中心建设的目的和意义
C
如何建设：虚拟实验中心平台设计
D
如何建设：虚拟实验资源设计
电子科技大学
A2
一、虚拟实验教学产生的背景
3.实验成本如何控制？
传统实验室搭建环境相对复杂，实验成本高， 实验设备和环境需要持续的人力和经费投入进行维护 传统实验设备的老化对于实验内容的及时更新造成了瓶颈
4.如何实现优质资源共享？
高校间实验资源的拥有情况是不均衡的 传统实验室受限于场地和时间的制约无法实现资源共享 实验资源共享不仅提高共享度和受益面，也节约教学成本
实验应当具有网络化：在虚拟现实技术支持下，虚拟实验室里的虚拟 实验与实际设备仪器功能和操作方法大致相同
虚拟实验系统应当具有开放性：远程登录控制技术和安全性保证 实验过程应该具有简单性：学生不需要经过复杂的培训即可上手完成
实验
B3
二、建设的目的和意义 硬盘开盘与修复实验
B4
二、建设的目的和意义
不仅要通过网络让学生可以在线接受教师的指导 还要提供给学生一个可以参与其中进行操作的实验环境
仅仅提供仪器设备和文档类资源的共享也是不够的
虚拟环境下的仪器设备，除了摸不着，别的功能应该和实物一样 学生可以根据需要对仪器设备进行参数配置，输入输出，从而进行数据分析
B2
二、建设的目的和意义
2.我们建设的虚拟实验室应当具有哪些功能特点？
E
信息与网络安全虚拟仿真中心简介
F
关于虚拟中心建设与实践的几点思考
A1
一、虚拟实验教学产生的背景 1.如何满足新型教育手段对实验的要求？
自主学习 开放课程 大规模在线开放课堂（MOOC）
2.真实实验项目开设困难怎么办？
危险性 破坏性 如：网络安全的实验环境在现实网络中具有不可逆性，同时攻防实验具有强 烈的对抗性和破坏性，而且会产生一定的安全隐患和法律风险。
3.虚拟仿真教学模式对于实践教学的影响
为现代教育方法和手段提供了工程实践支持：以网络化、远程操作的 模式提供了线上工程实践的机会
实现了实践环节整体网络化：解决了优质实验资源网络化共享的问题 提升了学生在实践教学中的主导地位：学生可对难点进行反复操作，
直到完全掌握为止。 提高了实验管理的效率：实验内容、实验文档和实验管理电子化，节
三、仿真中心的平台设计
3）远程访问实验的关键技术手段：
通过VPN接入：解决实验资源由于受安全限制，而 只能本地访问的问题
通过使用远程桌面技术：解决实验资源由于受自生 局限性，而只能本地访问的问题
C10
三、仿真中心的平台设计 4）系统安全问题
虚拟实验平台安全机制主要针对存在的WEB服务安 全问题
以电子科技大学为例，近年在信息与网络安全实验室建设方面，累计投入 约400万元，实验室硬件条件、网络通信条件和师资队伍均使得相关资源共 享成为了可能。
B1
二、建设的目的和意义
1.我们要建设的系统对于实验教学来说意味着什么？
仅仅依靠制作一些教学视频，或者建立一些课程网站供学生下载实 验资料是远远不够的
实验课程管理及评价子系统
实验平台后台数据维护
后台管理子系统
学生登录课程、提交实验报告
学生实验管理子系统
C2
三、仿真中心的平台设计
2.根据功能划分
分为实验资源管理系统和实验教学管理系统。 实验资源管理系统：是可以远程共享的虚拟实验仿真系统，学生可以
根据所选的课程实验自由设计实验电路和实验内容，完成实验要求。 实验教学管理系统：是针对教师和管理员而言的，主要完成对实验课
C6
三、仿真中心的平台设计 3）信息化实验教学管理平台
C7
三、仿真中心的平台设计
4.建设中的关键问题
1）实验资源如何共享：
实验资源在实验室内，将实验资源提供给互联网上的远程用户，是 需要解决的首要问题。
实验资源远程共享的方法： 远程控制：通过互联网向实验室的物理设备发送控制命令，并 观察、统计和分析该设备的输出 远程操作：通过互联网远程使用实验资源，并观察、统计和分 析该设备的输出 实验预约：通过互联网提交实验需求，等待实验资源提供方返 回实验结果
A3
一、虚拟实验教学产生的背景 5.建设虚拟仿真实验中心的条件已经具备
资源条件足够好：实验室建设投入大幅度提高，具备了一批优质资 源
技术条件足够好：计算机（如多媒体）技术为实现网络化虚拟仿真 提供了条件
网络通信条件足够好：带宽增加，成本降低，接入方面，方式多样 管理条件足够好：示范中心建设培养了一批专职实验师资队伍