一

二

三

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)概述

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)

一

二

三

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)概述

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)

隨著計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)技術(shù)的迅速發(fā)展和大面積普及推廣,虛擬仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)運(yùn)而生。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)改變實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建模式,突破實(shí)驗(yàn)操作的時(shí)空限制,提升實(shí)驗(yàn)設(shè)備的整體性能 ,是繼理論研究和實(shí)驗(yàn)研究之后的第三種科學(xué)研究方法。

“三駕馬車”

實(shí)驗(yàn)效果

基本組成

實(shí)現(xiàn)原理

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是指在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，采用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的各種虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣，完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，所取得的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練效果等價(jià)于甚至優(yōu)于在真實(shí)環(huán)境中所取得的效果。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)由實(shí)驗(yàn)所依賴的模擬程序、實(shí)驗(yàn)單元、工具和參考資料組成的一個創(chuàng)造和引導(dǎo)模擬實(shí)驗(yàn)的交互環(huán)境，用戶可以通過增加新的物體、建立新的實(shí)驗(yàn)并把他們轉(zhuǎn)化成超文本文件來擴(kuò)充實(shí)驗(yàn)室。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是以數(shù)學(xué)理論、相似原理、信息技術(shù)、系統(tǒng)技術(shù)及與其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和各種物理效應(yīng)設(shè)備為工具，采用“面向?qū)ο蟆彼枷雱?chuàng)建的能夠?qū)崟r(shí)操作的、非實(shí)在的實(shí)驗(yàn)空間，在此環(huán)境中，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種預(yù)定的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備結(jié)合起來,采用軟硬件相結(jié)合的方式，協(xié)調(diào)相關(guān)硬件和效應(yīng)設(shè)備，形成虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，形成運(yùn)行在個人計(jì)算機(jī)上、實(shí)現(xiàn)自行設(shè)計(jì)與開發(fā)，以及遠(yuǎn)程控制與協(xié)作的實(shí)驗(yàn)方式。

控制中心

終端

模擬實(shí)驗(yàn)

仿真實(shí)驗(yàn)

虛擬實(shí)驗(yàn)

模擬實(shí)驗(yàn)是在人為控制研究對象的條件下進(jìn)行觀察，模仿實(shí)驗(yàn)的某些條件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。是對事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，運(yùn)動變化過程進(jìn)行模擬的過程。是科學(xué)實(shí)驗(yàn)的一種基本類型。

仿真實(shí)驗(yàn)沒有普通意義上實(shí)驗(yàn)的必備器材，是利用數(shù)學(xué)模型或數(shù)學(xué)—物理效應(yīng)模型，并借助于專家經(jīng)驗(yàn)知識、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和信息資料對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析研究的實(shí)驗(yàn)方法。

虛擬實(shí)驗(yàn)是指借助于多媒體、仿真和VR等技術(shù)在計(jì)算機(jī)上營造可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)各操作環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)境，實(shí)驗(yàn)者可以像在真實(shí)的環(huán)境中一樣完成各種實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。并利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化虛擬系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件

程序模塊

實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

設(shè)計(jì)模板

數(shù)據(jù)分析與

處理工具包

信息

資料

實(shí)驗(yàn)資源

項(xiàng)目開發(fā)

對象不同

實(shí)驗(yàn)操作

網(wǎng)絡(luò)化

平臺化

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)時(shí)間

實(shí)驗(yàn)空間

一

二

三

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)概述

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)

模擬儀器

儀表使用

柴 油 機(jī)

工作原理

危險(xiǎn)化學(xué)品實(shí)驗(yàn)

爆炸性實(shí)驗(yàn)

高空作業(yè)實(shí)驗(yàn)

高壓電類實(shí)驗(yàn)

野外類實(shí)驗(yàn)

故障再現(xiàn)

航海模擬器模擬的多種港口環(huán)境和氣候條件

船舶駕駛

動力設(shè)備

拆 裝

輪機(jī)模擬器

傳統(tǒng)教學(xué)中，理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)是分開的。理論課上沒有實(shí)驗(yàn)，借助虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，就可以將實(shí)驗(yàn)帶進(jìn)理論課。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室易于構(gòu)建、易于實(shí)現(xiàn)，便于異地在線檢測和遠(yuǎn)程測控，可以運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及現(xiàn)有設(shè)備搭建功能強(qiáng)大的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，從而節(jié)省大量的購置設(shè)備費(fèi)用，顯著降低實(shí)驗(yàn)室建設(shè)和管理成本。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)可以提供開放式實(shí)驗(yàn)環(huán)境。學(xué)生可以打破時(shí)間和地域的限制完成相關(guān)的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

降低學(xué)生對實(shí)物的感性認(rèn)識

降低學(xué)生對元器件性能及參數(shù)的了解

降低學(xué)生的實(shí)際動手操作能力

降低學(xué)生對實(shí)驗(yàn)誤差的分析能力

一

二

三

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)概述

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)

在很多專業(yè)課程的理論教學(xué)中，存在一些普遍性問題 。

其一

其二

其三

某些理論知識高度概括抽象或者所涉及的領(lǐng)域?qū)儆诤暧^和微觀，現(xiàn)實(shí)世界難以找到具體的案例進(jìn)行演示 。

部分專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)室教學(xué)資源有限，開放時(shí)間有限，不能滿足學(xué)生隨時(shí)進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和動手實(shí)踐的要求。。

部分理論教學(xué)要構(gòu)建物理演示系統(tǒng)成本高、操作困難，缺乏讓學(xué)生動手實(shí)踐的條件。

為解決傳統(tǒng)理論教學(xué)與學(xué)生工程化培養(yǎng)之間的矛盾，拓展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度和廣度、提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)效，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐教學(xué)的密切結(jié)合，同時(shí)也盡可能減少實(shí)驗(yàn)成本和潛在危害，在課堂基礎(chǔ)理論教學(xué)上，利用專業(yè)的仿真軟件，采用多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊平臺，構(gòu)建具有高度真實(shí)感、直觀性和精確性虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺, 是專業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有益補(bǔ)充和創(chuàng)新 。

2、構(gòu)建多層次、模塊化、全方位的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，突出工程人才培養(yǎng)特色，強(qiáng)化機(jī)電學(xué)科融合，打破時(shí)空限制，建立課內(nèi)課外一體化的人才培養(yǎng)體系；

1、以學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力培養(yǎng)為引領(lǐng)，建設(shè)開放度高、共享性好的優(yōu)質(zhì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源；

教 育 技術(shù) 專 家

行業(yè)專家

專 業(yè) IT企 業(yè)

教 育 行 政

整合(人+資源)

教師

1

行業(yè)專家

2

教育技術(shù)專家

3

專業(yè)IT企業(yè)

4

教育行政

5

1

2

3

總結(jié)

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