虚拟仿真教学范文10篇

虚拟仿真教学范文篇1

关键词：虚拟仿真教学；医学影像技术；医学影像设备；实践教学

医学影像学是一门涉及范围非常广、发展速度非常快的学科，在课程教学当中不仅仅需要具备足够的专业知识，掌握一定的理论基础、临床技术等，还要求能够熟练操作临床影像设备，保证领域内人才培养符合行业发展要求。当前国家对虚拟仿真实践教学管理、共享平台的建设非常重视。在以往的教学当中，医学影像专业教师培养学生实践能力的时候主要依赖医院有限的设备，传统的实验方式导致学生接触的大多为陈旧设备，这种授课方式与人才培养目标相违背。

一、医学影像技术

医学影像技术专业具备很强的操作性与实践性，理论课程涉及多个要点，参数复杂、知识点记忆难，学生普遍感觉学习难度大，学习兴趣不高。实验课程可以实现学生从理论知识到实践能力的转变，在这个过程中培养学生的动手能力、创新能力非常重要。当前该专业实验课程的授课形式诸如学生在放射科室检查过程中的“围观教学”“临床见习教学”，大都是教师带领学生在临床上一边操作完成临床检查，一边给学生讲解。放射科室内一般设置有大型医疗影像设备，成本昂贵、资源稀缺。DR与CT类检查过程中存在潜在辐射损伤，进行临床实验教学就存在一个医学伦理上非常重要的问题，学生无法参与到其中。这种情况造成传统医学影像设备的实践教学，学生仅仅是旁观者。实际上只有动手操作才可以锻炼动手能力，才可以在未来的学习与就业当中运用自己的能力。实验课程要求学生手脑并用自己动手实验，并且在实验过程中进行创新。基于传统理念和教学条件的局限，实验教学一直以来都是医学影像学课程的短板。为解决这些问题，保证学生在实验课程上能够激发综合素质意识，探索新知识的同时提升自身的实际操作技能，文章以虚拟仿真技术作为出发点，阐述虚拟仿真教学平台在医学影像设备学授课当中发挥的作用与价值［1］。

二、医学影像设备学实践教学现状

（一）基础医学与临床课程独立存在

基础医学教学与临床课程教学彼此之间相互独立分割存在多年。不同专业与高校在专业课程设置上都存在差别，学生群体也根据学年阶段的差异从基础学院到不同医院进行分别管理。现阶段医院教育受到不同因素的影响，很难实现两个教育阶段一体化运营管理，教育效果无法改善，人才质量也良莠不齐。管理体制本身的限制导致两个阶段教育职责与任务界限模糊，从事基础教育的教师切实回归临床和向临床基础技术靠拢的愿望无法实现。学校教育工作主要是以教学科研为主，以教研为主要方向，与医院教育工作存在差异，导致医学专业育人工作的开展极为艰难，学科内容融合难度很高，学生也无法建立起群体思维模式；临床课程与基础医学之间的割裂及独立导致基础与临床之间无法搭建起良好沟通的桥梁，从而限制了实际的发展。

（二）教学模式逐渐陈旧

在国家高等院校招生规模扩张的背景下，学校教师力量需求不断扩大，吸引了大批青年教师进入高校教学。在一次调查研究当中得到的数据显示：普通高校35岁以下教师占据了教师整体数量的48%左右。但是医学院教育工作者基本上都是博士研究生毕业，并非医学院和师范学院专业毕业的教师。这一部分教师在毕业之后就开始从事相关工作，仅仅是知识接受者，或者是接受过学习体验过专业教学的人员，在教学活动过程中，缺乏知识传授技能、学生心理学习特点把握、综合素质技能、教育工作经验等等。虽然都参加过相关短期培训，仍旧缺乏临床工作经验。而且存在科研压力比较大、教育任务比较重等情况。基础教师长期脱离临床，缺乏临床教育经验、临床知识及工作经验，虽然职前经过短期培训，但是仍旧无法贯通基础，无法保证时间与精力。在这种情况下无法突破以传统教育为中心的教学模式。在这种教育背景下，摆脱公共基础、临床医学、基础医学三段设置的医学影像学，是当前教育工作开展的重要任务。

三、虚拟仿真教学平台的应用与评价

（一）虚拟仿真平台的建设

虚拟仿真教学平台系统使用“浏览器+”服务器模式，设置上前端使用web前端技术，后端运用Java技术，数据库为SQLSERVER。用户可以通过浏览器直接访问该系统，该系统支持多人使用，并发数量多，当用户人数超过之后，后台会有提示服务功能。系统根据科室真实的环境及临床工作流程、大型设备的操作情境，运用虚拟仿真动画技术实现虚拟仿真，模仿临床上常见的疾病扫描方式、技术要点、不同状态下扫描参数对应不同影像资料，保证每一个环节都在临床仿真当中。系统常常会提供2~3种病例研究：比如颅脑CT检查设备，针对急性脑外伤、脑卒中等进行模拟，在使用过程中病例随机出现，教师进行启发式提问，包括针对病种进行研究分析讨论，学生分组讨论和探索实验，最后教师进行点评。

（二）虚拟仿真教学平台的运用

虚拟仿真教学平台能够突破时间限制、打破空间上的局限，原本因为教育资源稀缺而无法开展的教学，运用虚拟仿真教学手段都可以完成，尤其是大型稀缺教育资源。这样的实验教学既不会干扰临床工作，也避免了学生在实验的过程中受到辐射的损伤［2］。同时学生能够提前在线上熟悉教育平台的相关操作，进入到练习模块，根据平台系统的提示独立完成操作训练，培养动手能力。在实验课程的开展过程中教师可以采用教学模块，通过启发互动式教学来深入引导学生进行医学影像设备的操作与学习；引导学生重视重点、注意事项；引导学生培养自己独立思考的能力。考核模板还可以记录学生每一个步骤的操作情况，在记录与统计之后，教师可以一目了然看出学生对哪些设备的操作能力强，了解学生在学习上的缺陷。虚拟仿真教学平台有练习、考核两种功能，练习模块涵盖医学影像设备技术的基本知识点、技术要点，考核模块还具备自动判断评分、统计，得到学生正确计算的概率。

（三）虚拟仿真教学平台的使用特征

首先，虚拟仿真教学平台的使用，具有很强的便捷性。使用虚拟仿真教学平台，在实验教学过程中不会受到时间与空间的限制，设备数量与设备本身性能也不会受到任何限制，运用线上学习的形式，能够在任何时候开展实验教学工作。其次，虚拟仿真教学的效果评价基本上都是由教师来掌控。在传统教学中教师的评价手段和效果受到限制，而且不能直观体现出学生实验操作的整体情况［3］。运用虚拟教学方式，能够使用考核模块直接统计学生学习环节当中存在的问题，可以了解到哪个知识点掌握得不好、哪个环节操作能力弱等问题，而且可以在此基础上进行针对性指导。最后，平台的丰富性与延续性很强，虚拟仿真教学平台后期还会持续进行开发与更新，增加多种技术平台，在不断改进、完善的背景下，使用浏览器服务模式的虚拟仿真教学平台，能够更加方便使用各种教学手段开展教学。比如可以运用混合模式开展教学提高学生参与学习的积极性，提升实验教学效果与手段，提高学生的学习效率，充分发挥虚拟仿真技术在实践教学方面的优势，从而培养出现代高素质的医学人才。

四、虚拟仿真教学平台实践教育的应用

（一）创新医学教育基础与临床教学结合的教育平台

创新教学平台，实现医学教育基础与临床教育相结合［4］。虚拟仿真实践教育平台的创新建设有利于加强医学工作岗位的就业能力，虚拟实践融合技能形态，实现学科间的优化与整合，从而实现统一的管理与资源共享，实现传统教育和现代教育的优势互补，建设崭新的教学模式，将临床实操能力与临床思维培育作为教学的核心内容，以操作技能、临床思维、结构形态、器官功能等作为教育主线，实现PACS医学影像仿真虚拟平台下的实验教育系统创新。在平台设计上，能实现从高到低、由简单到复杂逐渐过渡的趋势，从而配合学生临床思维的生成与认知规律。在教育内容设计上，前期应该接触临床基础知识与技能，强调基础知识的掌握，后期才逐渐回归到教育基础上，落实大跨度学习与全过程学科结合，从而构建完整的知识系统。资源建设将虚拟平台与实验室、器材设备、课程等整合起来，借助充分的实验教材、实践教育成果，推动虚拟项目设计与开发，增加和高水准教师的学习交流。这种教育资源模式提升了医学影像虚拟仿真教育平台的实践性教学，也有利于提高教师的教育水准、综合素质［5］。

（二）创新教育实践过程

创新传统教育模式，将网络教学技术、多媒体技术等引入到实践教学当中，促进教学方式的创新、改革。在医学影像仿真虚拟平台建设的过程中强调实践教育的信息化建设。在实践教育当中任课教师应该充分借助多元化的功能创新教育模式，比如平台支持在任意时间和任意地点远程访问、教师在线布置教学任务、学生在线提交作业、批改实验报告等，为师生的教育与学习提供了渠道，也丰富了教育资源库。平台与诸多附属医院联合建设可以实现资源共享，在教育过程中附属医院能够为学校教学提供案例与典型事故，充实教学资源。综上，运用现代先进的虚拟仿真技术来充实医学教育，可以帮助学生更好地完成临床影像技术仿真模拟训练，解决在传统实践教学当中存在的弊端，达到良好的教学效果。尤其在新时代，实践教育创新教学在提升医学影像教学质量的过程中发挥了举足轻重的作用，经实践证明该方式的推广价值优异。

参考文献

［1］刘光明，任志峰，何奕波，等．冶金类工科专业虚拟仿真实践教学平台建设探析［J］．教育现代化，2020，7（19）：116-119．

［2］刘艳．基于VR的高校思想政治理论课虚拟实践教学探析［J］．经济师，2020（3）：194-195．

［3］王林．PBL教学法在医学影像设备学教学中的应用［J］．现代交际，2019（19）：182-183．

［4］张改改，任琼琼，李振新．虚拟仿真技术在医学影像设备学教学中的应用［J］．数码设计，2019（5）：23-25．

虚拟仿真教学范文篇2

关键词：药学；虚拟仿真；实验教学平台

药学是一门实践性很强的学科，实验教学是药学人才培养中必不可少的环节，其主要任务是让学生掌握必要的药学实验知识和实验操作技能，为相应理论知识的掌握和药学创新研究工作的开展打下基础。根据教育部有关文件[1-3]，借鉴其他药学类院校的建设经验[4-5]，以培养药学创新人才为目标，结合我校药学实验教学的实际需要，在前期建设基础上，药学实验教学中心对原有各学科虚拟实验教学资源进行了整合，打破了实验教学内容的学科、课程限制，形成了基于药学系统研究的整体教学体系，面向各学科学生提供了一个资源共享的平台，2015年获批为广东省药学虚拟仿真实验教学示范中心。在三年多的建设期中，以培养综合创新性药学人才为目标，秉承“能实不虚、虚实结合”的建设理念，将药学类基础性、综合创新性以及示范性虚拟仿真实验教学项目有机结合，构建了药学创新人才培养的虚拟仿真实验教学平台，并在实验教学体系建设、人才培养、成果推广等方面取得了明显成效。

1药学实验教学的不足

近年来，各药学类院校在专业实验课程教学方式、教学内容、教学手段等多方面加大了改革力度，取得了很多教学改革成果。但在实验教学过程中，由于多种客观条件的限制，也为实验教学带来了诸多困难。（1）时间和空间的限制增大了系统完成实验的难度。药学相关实验具有相当程度的连续性，尤其是血药浓度测定、药物合成、天然产物提取分离和结构鉴定、体内/外抗肿瘤活性测定、药物-靶蛋白相互作用分析等综合创新性实验，需要较多的时间保证，使在单位时间连续完成实验的难度增大。（2）实验的安全性风险限制了部分实验课的开设。受特殊条件限制，部分实验内容的开展受到制约。因药学类相关实验广泛涉及有毒试剂、易燃易爆试剂、细胞、细菌、病毒，增加了实验操作过程中的安全性风险，如果操作不当将直接对人体产生不可估量的损伤，相应的实验废弃物回收与无害化处理也大大增加了教学成本，这些都限制了部分实验内容的开展。（3）教学成本与设备条件限制了学生动手操作的机会。药学类相关实验所涉及的部分耗材，如SPF级实验动物饲养，其条件严格且数量有限，部分细胞、细菌株极其珍贵，试剂、药品的消耗也不容小觑，这些因素限制了课程的开设。对于一些综合性实验，受设备台套数的限制，无法使每个学生都动手操作，学生实验参与率大大降低。

2开设虚拟仿真实验教学的优势

虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环节和实验对象，在虚拟环境中开展实验，以便在真实实验条件不具备或难以完成的条件下，实现教学效果的教学方式。虚拟仿真实验教学在教育教学领域得到越来越多的应用，是教育信息化的重要组成部分[6]。虚拟仿真实验教学具有效率高、可扩展性强、操作安全、高度开放和资源共享等特点[7]，药学虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和药学实验教学中心建设的重要内容，是药学专业与信息技术深度融合的产物。作为传统真实实验的有效补充和延伸，药学虚拟仿真教学实验有利于培养学生创新意识，发散学生科学思维，增加学生动手操作机会，节约教学成本，是进行实验教学改革的手段；符合药学教育规律和发展趋势，能够有效利用学生的课余时间，发挥学生的主观能动性和开拓性，是学生自主学习的平台，为高素质应用型药学人才培养提供了保障。近年来，国内多个药学类高校结合自身教学需要，利用虚拟现实技术开发了药剂学[8]、分析化学[9]、中药化学[10]、中药制剂分析[11]等虚拟仿真实验教学项目，建立了虚拟仿真实验教学平台，并在教学中得以应用。

3药学虚拟仿真实验教学平台的建设与应用

3.1平台构建。本虚拟仿真实验教学平台突出以学生为中心的教学理念，加大了综合创新性实验在实验教学中的比重，形成了药学虚拟仿真实验教学体系。首先，将药物化学、药理学、药剂学、药物分析学、生药学等药学类主干课程及中药学、生物制药学多年来积累的虚拟仿真实验教学资源有效整合。其次，逐步将一些实验项目虚拟化，同时建设一系列限于时间、空间以及硬件条件无法实操的虚拟仿真实验教学项目。建成的虚拟仿真实验教学平台如图1所示。目前，平台已建立有机化学与药物化学、药理学与分子生物学、药用植物学与生药学、药剂学、药物设计类等基础性实验虚拟仿真项目21项，建立药学创新综合大实验/新药研发及生物活性测定类综合创新性虚拟实验项目8项，建立示范性虚拟仿真实验教学平台，包括“道地药材广地龙加工炮制的虚拟实验教学项目”“重组SOD2蛋白中试规模制备的虚拟教学实验项目”“珍稀药材肉苁蓉加工炮制的虚拟实验教学项目”“珍稀药材蕲蛇加工炮制的虚拟实验教学项目”等4个实验项目。此外，还构建了药学实验教学中心虚拟可视化系统，可真实呈现药学各学科实验室的基本概况，通过不同功能模块支撑学生自主学习。整合后的平台资源优化、功能集约、开放、高效，为学生的自主学习、自主实验和创新活动创造了条件，有效补充了实验教学资源，促进了学生学习兴趣和实验操作技能的提升。3.2应用与共享。在教学过程中，首先让学生通过虚拟仿真实验教学系统，对实验的整体和关键步骤建立初步认识，经过思考、消化再进行真实实验操作时，就会目的性更强、更有把握，能够在很大程度上提高实验教学效率。针对那些由于条件限制现阶段不宜开展的实验项目，虚拟仿真实验教学系统具有一定的替代作用，有兴趣的学生能够通过此平台进行学习和认识，为将来进一步的实践和研究奠定基础。虚拟仿真实验与实际实验相结合，可以提高实验教学效率，又是真实实验教学的补充，是提升教学效果的有效途径。由于我校为侨校，学生为来自中国大陆、港澳台及其他多个国家和地区的华侨华人子弟，我校虚拟仿真实验平台辐射的用户群体非常丰富。该平台除了对我校药学、中药学、生物制药学等相关专业本科生实验教学开放外，在相关专业的本科毕业专题实习、大学生创新工程项目设计和实施上也起到了积极作用。目前平台注册人数达到300余人，每月操作量平均为1400余人次。该虚拟仿真实验教学平台的所有教学资源，还采用分布式网络支撑平台构架，面向校内外开放共享，使平台效益最大化。由于网络平台共享优势，本平台的虚拟仿真实验教学项目受众包括但不限于高等院校、医院及科研机构，具有良好的同行影响力和社会价值。3.3教学成果与示范推广。本平台已建设应用的4项示范性虚拟仿真实验教学项目中，“道地药材广地龙加工炮制的虚拟仿真实验教学项目”和“重组SOD2蛋白中试规模制备的虚拟教学实验项目”分别获得2017、2018年度教育部部级示范性虚拟仿真实验教学项目认定，已在教育部网站（）面向全国开放共享近两年，我院也因此成为目前国内药学类项目获批数量最多的高校之一。其中，“道地药材广地龙加工炮制的虚拟实验教学项目”截至2019年8月30日，累计浏览量4933人次，698人参与实验体验学习并评分，平均得分4.9（满分5分）；“重组SOD2蛋白中试规模制备的虚拟教学实验项目”截至2019年8月30日，累计浏览量5089人次，258人参与实验体验学习并评分，平均得分4.7（满分5分）。

4特色与创新

4.1虚拟仿真实验教学体系建设。秉承“虚实结合、协同创新”理念，将原有各学科虚拟实验教学资源进行整合，打破了实验教学内容的学科、课程限制，形成了基于药学系统研究的整体教学体系，面向各学科学生提供了一个资源共享平台。结合虚拟仿真项目优势，开展具有实际应用价值但限于种种条件而无法在实验室开展的实验，支撑学生进行拓展学习，完善知识链系统。4.2信息化人才培养模式创新。虚拟仿真实验教学具有良好的交互性、开放性和共享性，丰富了实验内容，增加了学生动手虚拟操作的机会，节约了教学成本，是实验教学改革的手段，是推进现代信息技术融入实验教学、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措，符合药学教育规律和发展趋势，是高素质创新型药学人才培养的新模式。4.3药学创新人才培养。药学虚拟仿真实验教学平台旨在培养符合社会需求的药学创新人才，该平台不但包括基础实验操作项目，也将本院卓越的科研成果虚拟化，形成了综合创新性虚拟仿真实验教学项目。该平台将科研的理念、思维模式和具体的实验操作相结合，提升本科生和研究生的科研能力，为培养综合性药学创新性人才发挥了积极作用。

5结语

虚拟仿真教学范文篇3

【关键词】园林工程;实训教学;虚拟仿真技术;教学创新

虚拟现实技术主要是利用计算机技术模拟三维空间打造虚拟而逼真的世界，使人们有身临其境之感。随着数字技术的不断发展，虚拟现实技术与教学的融合日益紧密。在开展园林实训教学时，可充分利用虚拟现实技术的功能，提高学生的实践能力，转变传统的人才培养模式，达到预期的教学效果。

一、虚拟仿真技术在园林实训教学中的优势

园林教学包含的内容和知识点众多，学生在学习这门课程时，需充分运用各种材料打造相应的景观，通过对地形进行改造，打造相应的建筑，对园林场景进行合理布置，还需结合完善的美学知识与历史文化内容，创造出多种多样的空间，给人们带来不同的感受。园林设计师要具备丰富的想象力，能够充分结合用户的需求进行设计，因此，在园林教学中融入虚拟现实技术，挖掘其技术优势，创造真实的实训情境，从而达到实训的教学目的。当学生置身于虚拟仿真技术所营造的虚拟环境之中，进一步了解园林景观内容。该技术能够营造出不同形态的植物、造型各异的亭子、经典的古典园林空间和小区环境。学生无需通过实地参观的方式就能有身临其境之感。教师可充分发挥出虚拟仿真平台的优势，使学生能够充分了解实训的内容和相关理论知识。然后，教师可在平台中为学生实训的目的和内容，使学生了解实训的注意事项。学生可充分结合相应的理论知识进行在线练习，然后参与到技能在线测试之中。通过虚拟仿真实训平台，教师可与学生之间随时进行交流，学生遇到问题后可随时向教师咨询。通过虚拟仿真技术可以调动学生主观能动性，使学生在虚拟场景中对内容进行可视化编辑和调整，展示出不同的场景效果，激发学生的创造思维，使学生具备创新能力。

二、虚拟仿真技术在园林实训教学中的应用条件

(一)明确硬件设备。由于虚拟仿真是一项先进的技术，为了发挥出这一技术的作用，要为其配备先进的硬件设备。需确保用户充分沉浸在虚拟场景之中，给用户带来全新的感官体验，要建立专门的虚拟仿真实训室，搭配专业的仿真设备。常用的硬件设备有计算机、虚拟现实头盔和双目全方位显示器、各类液晶光闸眼镜、虚拟现实显示系统、专业的声音设备、交互设备等。(二)明确软件技术。在构建虚拟仿真实训平台时，要明确所需软件和技术。一是要打造专业的虚拟仿真实训教学管理系统。要确保教师和学生随时能够登录到后台之中。在该系统中，主要包括个人信息、教学管理、教学资源库和仿真实训等内容。二是提供虚拟仿真实训识图与构造软件。该软件主要是用于展示各种细节，如建筑小品、植物具体种类。对于学生而言，由于二维图纸所展示出的相关内容具有一定的抽象性，不容易理解，因此，采用该软件可以减少学生在学习过程中所遇到的困难，培养学生的空间想象力，使学生能够通过三维模型展示自己的构思。三是虚拟仿真园林规划与设计软件。在园林实训教学中，要应用具备完善绘图功能的软件，同时，要确保软件具有良好的兼容性。(三)建立数字库。要实现实训平台的功能，教师要参与到平台数字库系统的建设之中。根据实训课程及学生具体学习进度要求，建立高效的实训体系，确保数字库中的素材内完善。由专业的软件技术人员为平台及数字库建设提供技术指导。构建分类数据库系统，确保用户可随时提取相应的素材。

三、园林实训教学中虚拟仿真技术的具体应用

由于园林实训教学具有一定的专业性和实践性，对学生的实践能力和创新能力提出较高的要求，因此，在应用虚拟仿真技术的过程中，要确保虚拟仿真系统具有一定的专业特色，符合园林实训的实际情况，可为学生打造交互式学习体验，并确保教师能够及时完成教学内容，对学生进行全方位的实训。教师要将虚拟仿真技术与教材的内容紧密结合，指导学生利用专门的技术软件进行操作。在开发虚拟仿真实训系统的过程中，要确保系统具有一定的实用性和开放性，使系统的功能获得进一步延展，满足学生的多元化训练需求。(一)园林设计实训。设计实训课程对学生综合能力有重要影响，为此教师要提高对该环节的重视，要求学生掌握设计理念、方法及技巧，提高操作技能。在传统的设计教学中，学生通常不能从多个方面了解园林设计的具体情况，缺乏明确而真实的体验。教师利用虚拟仿真实训平台为学生展示经典案例，使学生能够沉浸在逼真的园林场景之中，感受到园林设计的精华，并从多个角度体验设计案例，了解园林的空间与色彩，在设计中所使用的材料，以及园林的质感。比如，在进行景观建筑小品实训教学时，学生在初步了解设计案例后，可利用虚拟实训平台展示出自己的设计成果。学生通过专有的三维立体模型就能感受到设计的效果，对设计有更加直观的了解，使学生对设计充满积极性和主动性，并及时发现在设计中存在的不足，随时进行调整。比如，在开展居住区景观设计实训教学时，教师可利用系统中的居住区场地模块辅助教学，引导学生将自己的设计构想进行充分展示，从而达到实训的目的。学生在操作的过程中既能够对地形进行改造，还能根据自己的想法设置建筑小品模型，增强动手能力。并进一步分析园林规划设计的合理性，对设计方案进行优化，在潜移默化之间提高学生的设计能力。(二)园林工程实训。园林工程是综合的系统性工程项目，在学习过程中要进行综合训练。由于园林工程的某些施工内容具有一定的危险性，不适合初学者进行训练，因此，可选择专业的虚拟仿真实训系统。该系统能够为学生打造三维施工模拟场景，使学生能够在模拟环境下进行操作。在场景中，可为学生提供相应的工作角色，学生只需在系统中进行训练，就能感受到施工现场的真实氛围，还能及时发现问题，解决问题。学生通过大量的操作后，就能逐渐掌握施工相关技术和技能，解决学生无法到施工现场锻炼的问题。在虚拟实训场景中，学生可充分感受到乐趣。教师要为学生进行示范，使学生能够了解到具体的实训操作内容与要求，明确操作任务。然后，学生要反复进行操作，不断练习，掌握具体的施工流程与相关技术，通过通关的方式验证实训效果。当学生顺利通关后，就意味着学生已经顺利完成实训作业，系统会根据学生的操作情况为其进行打分，需确保分数超过设定值，才能继续完成下一个任务。由于园林工程实训教学十分专业，涉及内容众多，教师要根据实训的具体内容，对学生展开针对性训练。比如，在进行驳岸施工实训教学时，教师要确保学生顺利通过测量放线的关卡，才能实现晋级。学生要采用一系列工具模型完成通关任务，然后才能进行挖槽、基础夯实等内容的操作。系统会根据学生的表现为其打分，教师可以了解学生的实训情况，及时找到问题，并予以针对性的指导。平台可充分反映出学生的具体问题，使学生做到心中有数，这样学生能够通过反复训练和操作提高自身能力。教师也可根据学生的实际反馈了解实训平台中存在的问题，对相应的模块功能进行改进。教师也可以在模块中添加相应的新技术，只需确保其与实际施工程序一致，符合行业的规范和要求，组织学生进行锻炼。(三)专业基础实训。在园林实训教学中包含大量的基础课程，比如制图和识图。由于基础课程的内容比较枯燥，虽然教师可采用多媒体技术辅助教学，但依然不能保证学生掌握扎实的基础知识，甚至还会导致学生对基础课程学习缺乏兴趣。现有的多媒体教学所展示出的形体直线图方向比较单一，不能提供多元化的观察角度，也不能及时进行修改和编辑，影响教学效果。将虚拟仿真实训平台与专业基础课程相结合，为学生展示出不同的教学模块，使学生获得针对性的训练。学生可掌握基本的绘图知识、投影知识等相关内容，也可利用实训平台多角度观察相应的模型，并对模型进行调整。学生可对不同模型的形状进行调整和变换，通过多个角度进行观察，还可将其进行拆分和剖切，根据实际情况生成相应的二维图纸。目前，实训数据库中包含众多的建筑模型，可结合相应的需求点击查看，就能对建筑构造的相关要求和制图规范有所了解。由于模型和图纸的界面可以互相转换，可通过对比的方式使学生掌握制图的相关要求，提高学生的空间思维能力与实践操作能力。

四、虚拟仿真实训教学应注意的问题

(一)加强虚拟仿真系统设计与人才培养。积极打造虚拟仿真实训教学系统，引进、培养优质的人才，为虚拟仿真实训教学的开展奠定坚实的基础。教师要具备先进的教学理念，不断提高自身教学能力，掌握虚拟仿真实训教学的思想，主动应用虚拟仿真实训系统为学生缔造逼真的实训场景。可依托学校的信息管理中心，培养虚拟仿真教学系统开发人员，不断优化教学系统的功能。学校要加强与相关企业的合作，共同培养虚拟仿真实训教学人员，高度重视教学软件开发与设计人员的培养。通过这种方式，不仅可以进一步发挥出虚拟仿真系统的作用，还能优化教学过程。(二)明确虚拟仿真实训操作与现场操作的区别。虚拟仿真实训的关键就在于虚拟仿真，利用专门的技术模拟真实的场景与工作过程，使学生不必来到真实现场即可感受到逼真的工作氛围。然而，虚拟仿真实训并不能真正对现场操作进行百分之百还原，比如，其操作的灵活性还有待进一步提升。在虚拟仿真实训系统中，需对参数进行合理调节，学生置身于虚拟的场景之中，可以反复训练，其与实际生产的参数严格准确控制并不完全相同。在训练的过程中，只有对学生进行正确的指导，才能使学生充分适应真正的现场操作。(三)打造网络化虚拟仿真实训教学系统。在互联网中包含许多资源，要充分发挥出网络资源的作用，将虚拟仿真教学与网络有机结合，提高实训教学的有效性。要进一步拓展教学覆盖范围，利用专门的工具开展网络虚拟实训。建立专门的远程服务中心，打造网络虚拟仿真实训教学系统，保证资源得到共享，而这也是虚拟仿真教学未来的发展趋势。

五、结语

综上所述，由于我国对园林人才的需求量不断增加，因此，要进一步完善园林专业实训教学，对教学进行改进和创新，应用先进的虚拟仿真技术辅助教学，并完善实训教学系统，使之更好地服务于学生专业学习和实践，在此过程中能够增强创新意识及操作水平，提高整体就业能力。

【参考文献】

［1］靳纪军，李雪琴，刘冬冬，郭卫萍，马少华．虚拟仿真技术在实训教学中的应用研究［J］．电脑知识与技术，2020，16(23):141～142，148

［2］于志民，唐佳乐．虚拟仿真技术在园林工程课程教学中的应用［J］．绿色科技，2020，11:246～247，252

［3］陈艳莉．虚拟仿真技术在风景园林实验教学中的应用研究［J］．艺术科技，2019，32(9):17～18，21

虚拟仿真教学范文篇4

关键词：医学检验；虚拟仿真；实验教学

医学检验是一门注重实践性和操作性的专业，尤其2012年教育部将培养目标由五年制培养“从事医学检验及医学类实验室工作的医学高等专门人才”改为四年制培养“从事医学检验及医学类实验室工作的医学技术高级专门人才”[1]，着重强调了专业实验能力和操作水平。现医学进入精准医疗的大数据时代，传统的“规定动作”教学已不能满足技术日新月异的变化，各类因素极大程度的制约着教学效果，借助虚拟仿真技术（virtualreality，VR）可有效改善这些问题。VR技术是一种以计算机为核心的新型认知工具和知识载体，利用高科技生成虚拟环境，使操作者具有视、听、触觉一体化的沉浸感[2]，可借助特殊设备与虚拟环境交互，达到身临其境的感受和体验。本文对医学检验虚拟仿真实验教学平台建设现状进行分析，为建设医学检验虚拟平台提供新思路。

1传统医学检验实验教学存在的弊端及VR解决方案

1.1验证实验占比大，学生操作机会少传统实验教学一般由实验技术人员备好实验项目所需仪器、试剂和样品，在讲授实验目的、原理、方法步骤和注意事项后，学生“依葫芦画瓢”进行实验。通过VR平台，可实现“实验准备→预实验→实验操作→结果分析”等流程操作。为培养学生的专业思维和创新素质，可在平台中设计开放式、研究式的实验教学[3]。目前临床在用的医学检验仪器多为全自动化操作，价格昂贵，且实验场地有限，加上招生规模扩大，无法做到人手一台进行操作，大大制约了学生的动手操作能力。VR通过一台计算机或一套虚拟设备即可模拟整套医学检验虚拟实验室，容纳检验科相关仪器设备，学生通过模拟实验过程，可反复进行操作练习，分析实验步骤，注意操作细节，熟练后再实际动手操作，虚实结合可有效避免因实验某一步骤出错而导致实验无法继续进行。1.2生物安全隐患大，形态教学难度大医学检验实验课多以临床病人的血样、尿样等为操作样本，可能存在病原体等安全隐患[4]，检测正常人样本又限制了学生对患病标本的认知。通过VR，可减少学生对于患者标本的接触[5]。教学使用的标本片通常有使用期限，对于罕见病的标本来源相当不易[6]，采用虚拟构建标本库，如以临床血液学检查教学课程为目录，建立骨髓形态涂库，可对正常血细胞、红细胞疾病和急性白血病等涂片进行形态学观察，教师可通过在涂片中设计添加指引箭头、标识区域和文字等方便学生课前预习和课后复习。1.3运行维护成本高，实验耗材用量大医学检验仪器设备和实验耗材是实验教学的物质基础，而仪器价格昂贵，折旧率高，更新换代快[7]，VR可及时更新最新仪器和相关知识，使学生及时掌握前沿技术操作。仪器的维护成本高，如显微镜灯泡寿命短，学生缺乏仪器保养相关常识等，通过VR仪器内部结构，学生可了解仪器管路的走向，光路的构成，掌握仪器维护和保养，设置简单、常见的电路故障引导学生排除故障等。传统教学使用耗材用量大，回收再利用率低，部分实验耗材还存在污染处理等问题，VR可模拟实验操作，节省资源。1.4知识扩展能力差，课程分隔不系统传统的“三段式”教学已经无法跟上科学技术发展的脚步。例如我国医学检验专业基本都是按照大型医院检验科所需岗位进行培养，实验室配置基本与医院检验科相符。但随着快速检测技术发展，应急检验医学应运而生，其检测以干式为主，与常规仪器操作及原理均存在差异，设备更新换代快，采用VR可使学生及时掌握最新技术[8]。传统的医学检验实验教学是以课程为单位，但在临床工作中面对各种标本，可能存在复杂的病变，需要检测后对实验结果综合分析，这就要求建立医学检验虚拟仿真实验教学系统，将知识糅合并融会贯通，才能灵活应变临床工作中的各类标本。

2医学检验虚拟仿真实验教学平台的探索

医学检验专业是一门与临床紧密贴合的专业，实验课程复杂多样，包括：临床检验基础、生物化学检验、免疫学检验、病原学检验、血液学检验、分子诊断学等，实验仪器性能和操作方法均不相同，而市售虚拟平台较少，经考查多数不够成熟或与我省检验科常用仪器不配套等，无法满足教学要求。综合传统医学检验实验教学存在的问题，加上用人单位需求反馈，建议分模块建立医学检验虚拟仿真实验教学平台。2.1医学检验常用仪器与实验虚拟仿真操作平台医学检验从纯手工走向现代化，根据培养目标和人才需求，我们拟建立以下实验操作虚拟仿真操作平台：①全自动生化仪虚拟实验操作系统；②全自动五分类血液细胞分析仪虚拟实验操作系统与血常规分析；③全自动血球分析仪虚拟实验操作系统与外周血成分计数分析；④尿液干化学分析仪和尿沉渣分析仪虚拟实验操作系统与尿常规影响因素分析；⑤血沉仪虚拟实验操作系统与血沉检测；⑥全自动血凝仪虚拟实验操作系统与凝血影响因素分析；⑦血小板聚集仪虚拟实验操作系统和血小板聚集实验；⑧血培养仪虚拟实验操作系统；⑨显微镜与共聚焦显微镜虚拟实验操作系统；⑩荧光定量PCR仪虚拟实验操作系统；⑾流式细胞仪虚拟实验操作系统与白血病诊断的应用；⑿多标记微孔板检测仪虚拟实验操作系统与ELISA检测中的应用；⒀细菌鉴定药敏仪虚拟实验操作系统；⒁临床常见阳性球菌检验鉴定要点临床思维训练系统；⒂特种蛋白分析仪虚拟实验操作系统。2.2医学检验仪器维修虚拟仿真平台随着科技发展，临床检验仪器不断精密化，智能化、小体积化。临床检验仪器维修是医学检验的专业课程，是一门多专业交叉的学科，教学难度较大，需要学生掌握设备结构、工作原理、日常维护和故障排除，而设备数量少且昂贵，实训时数受限等因素大大制约了教学效果。通过VR，学生可以对仪器进行拆卸、维修、组装及调试，极大程度的解决了上述问题[9]。在培养学生该类技能的同时，也为医学检验专业学生扩宽了就业方向。目前我国致力于医用诊断设备研发的生物医药器械公司不断增多，检验仪器国产化需要大量具有医学检验相关背景的人才。2.3医学检验虚拟仿真实验教学网络管理平台建立虚拟检验科基本技能训练和考核系统，可以打破传统通过实验报告考核学生实验水平的弊端，除了建立实验操作练习，系统还可设置思考题、实验测评、关键步骤考核等内容，教师可通过后台管理，看到每位学生的操作过程、考核成绩，了解学生实验操作中难点、易错点，通过后台程序加标加文字等方式不断完善系统。

3医学检验虚拟仿真实验教学平台建设中存在的困难

虚拟仿真教学范文篇5

关键词：虚拟仿真软件；网络实践教学

在网络实践教学中引入虚拟仿真软件技术，能够在普通的电脑机房搭建出模拟的网络实验室，让学生在普通的电脑机房中可以进行很多网络实验。同时，在网络实践中应用仿真技术，既可以对教材实验知识进行测验，又能够作为将来就业实习的前期实践。此外，将这项技术应用于教学中，转变了传统的教学模式和教学观念，成为高职院校理论联系实际的新教学形式之一，也是现代化教育技术给高职院校实践教学带来的新变化之一。

一、概述虚拟仿真软件平台

当前，在不同专业中所使用的虚拟仿真软件是相当多的，在网络实践教学中经常使用的虚拟仿真软件有Cisco专属的网络互联网、物联网、网络基础以及基础安全领域中使用的packettracer7、华为专有的ensp，备战ccna考试中的考生编制的模拟器bosonnetsim，以及当前我国非常流行的网络设备厂家华三的hcl。

二、虚拟仿真软件的具体分类

计算机仿真是以网络技术、系统技术、相似原理以及数学理论相关的专业技术为前提，以不同的物理效应设备和电脑为主要工具，合理利用系统模型对设想的系统进行试验探究的综合性技术之一。其集成计算机技术、面向对象技术软件工程、信息处理。网络技术、自动控制以及多媒体等多个先进技术行业的知识。[1]目前，在高职院校网络教学中，尤其是仿真技术正普遍应用于实践教学，起到良好的效果。仿真技术将每个领域出现的新技术综合在一起，主要包括立体音响、通信、软件工程、计算机图像生成与显示，以及人工智能技术等等，从而形成一个综合性的系统技术群。虚拟仿真软件的主要类型有以下几种：其一，计算机图形学虚拟仿真软件。可以划分为计算机视景仿真以及计算机动画仿真等等，比如：AUTOCAD。其二，计算机硬件虚拟仿真软件。可以划分为单片机模拟设计虚拟仿真软件以及计算机组装虚拟仿真软件等等，比如：Proteus。其三，计算机网络配置虚拟仿真软件。可以划分为思科网络配置虚拟仿真软件以及组网工程虚拟仿真软件等等。比如：bosonnetsim6模拟器。

三、在网络实践教学中应用虚拟仿真软件的必要性

（一）硬件设备数量不断扩展的需求。假设30个人进行实验，每组2人进行实验，那么就需要15组的计算机配备，而每组都要求3台计算机，这就需要电脑45台。对于这么大的网络机房数目，这对学校而言是一个沉重的经济压力。[2]这种情况下，我们就会想到是否将软件安装到计算机机房上。若利用虚拟机VirtualPC软件，在真实电脑上构建多台虚拟机，能够提高网络搭建过程中的电脑数量，比如：可以在3台电脑上模拟出6台。只要确保计算机配置是充足的，就能够实现。通过这种合理的安排，只有23台电脑就可以完成以前45台电脑才能开展的实验项目。这样不仅提高网络搭建实验的可操作性，而且增加实验室的设备成本。随着虚拟仿真软件的不断成熟，该方式在教学实验领域值得宣传和推广。（二）开设课程内容和实验室管理的需求。计算机组网工程课以及计算机网络布线课程的特征都是重点强调学生应该要具备丰富的实验操作方式和动手实践能力。因此，在安排课程内容的时候，尽量多安排实践专业技能的训练，少讲解理论知识。[3]然而当前路由器设备以及交换机都是价格较高的教学设备，对于计算机组网工程课程，学生很少可以利用网络技术亲自搭建调试操作。但是若要动手训练，这就需要合理运用虚拟技术来建立良好的实验环境，使学生在仿真度高度虚拟环境中进行。以计算机网络组网课程为例子，搭建校园网组件实验就是实训内容。首先，可以在一台真实的电脑上利用虚拟仿真软件中的亿图软件。然后，再使用PacketTracer建立校园组网各项设备以及配置要求，这样可以将现实中的实验环境全部模拟出来，从根本上解决教学设备不足的难题。（三）积极开展虚拟机教学是业内技术和教学同步的需求。虚拟技术是我国高职学生专业技能比赛的需求，在这项比赛的园区网和企业网项目中，都明确指出学生必须要正确采用虚拟机技术构建一个安全的网络环境。[4]由此可见，业内技术和教学同步发展的需求是对虚拟机技术使用方式的熟练掌握。

总而言之，合理使用虚拟仿真软件可以解决很多难题，并且可以减少对实际真实设备的需要。但是这样并不意味着可以真正替代相应的真实设备，在实践教学过程中需要将真实的机器和虚拟仿真软件相结合，确保成本和教学效果都能达到预期的目标，控制在合理的范围内。

参考文献：

[1]党莹.VAS虚拟仿真软件在高职土建专业实践教学中的应用[J]郧阳师范高等专科学校学报,2015,35(03):113-115

[2]周春.PacketTracer5.0虚拟仿真软件在计算机网络实践教学中的应用[J]中国校外教育,2010(14):181

[3]赖家望.虚拟仿真软件在网络实践教学中的应用研究[J]福建电脑,2010,26(06):80-81+124.

虚拟仿真教学范文篇6

关键词:虚拟仿真;机械工程;教学改革;动态模型库

机械工程控制基础课程作为机械专业非常重要的一门核心课，以控制论为理论基础，研究机械工程中广义系统的动力学问题。其课程目标主要是使学生逐步学会运用“系统”、“动态”的观点定性分析系统的工作原理及特点，通过构建系统的数学模型，运用控制原理和数理基础课知识对系统信息的传递及反馈控制的动态特性进行定性分析，初步学会将控制理论、微处理机技术同机械制造技术结合，运用控制论的理论与方法，来考察、分析与解决机械工程中的实际问题［1－2］。目前工程教育中新工科建设和工程教育专业认证工作，不断强调通过课程教学体系、实验教学体系和企业实践等多样化方式提升学生解决复杂工程问题和科技创新的能力［3－4］。但是目前大多数高校在实验教学和企业实践等方面存在较多困难，一方面，较多企业基于安全生产管理要求，正在减少或不愿意接纳高校学生参加企业实践的需求;另一方面，实验教学环节的增加，势必会导致学校不断增加教学实验设备采购和设备维护资金的投入以及增加实验设备安全性管理难度。虚拟仿真技术的应用顺应了国家高等教育信息化的发展趋势和现实需求［5－6］。例如，2020年疫情的暴发导致高校学生无法正常开学，2020春季学期的教学任务往往采取线上教学手段完成，但是对于实验教学与企业实践教学环节却较为被动，若将虚拟仿真技术应用于课程教学和实践教学环节中，将很好地解决上述问题。以机械工程控制基础课程为研究对象，依托课程大纲体系和培养目标，利用Simulink软件构建虚拟仿真动态模型库和虚拟仿真平台，同时制定虚拟仿真技术在课程教学中的应用与实施方案。通过虚拟仿真技术在课程教学中的应用，让学生可以运用理论知识解决实际问题，提高学生的学习热情和工程应用能力。

1构建虚拟仿真动态模型库

机械工程控制基础课程中系统的数学模型、频域与时域特性分析以及系统的稳定性判断等涉及较强的数学理论知识、复杂的公式推导过程和复杂的图表曲线特性分析，与其他专业课程相比，该课程具有较强的理论性，学生学习动力不足。同时，针对课程内容而言，其所涉及的知识面广，在有限的学时内按照教材章节逐一讲解的方式，系统性不强，往往难以让学生们理解和掌握，教学效果较差。为了解决上述问题，采用课程知识结构与MATLAB/Simulink仿真软件相结合的方式，建立虚拟仿真动态模型库，从而实现以课程知识为主干和以虚拟仿真动态模型库为枝叶的课程组成。以数控直线运动工作台位置控制系统为对象，该系统的工作原理示意图如图1所示。通过对数控直线运动工作台的工作原理进行分析，发现该系统在数控镗床、激光加工机床和数控钻床等方面有广泛的应用，该系统全闭环的控制系统精度高。根据上述该系统的工作原理和能量守恒定理，可以构建如下微分方程组:其中，J1为电动机转子轴部件的转动惯量;J2为减速器输出轴部件转动惯量;i为减速比;P为螺距。根据构建的系统模型和微分方程组，利用Simu-link仿真软件，可以构建如图2所示的位置控制系统的仿真模型。利用该模型进行仿真分析，从而获得该系统的时域响应特性和频域响应特性等，为机械工程控制基础中系统数学模型、系统的时间响应分析和频域响应分析提供了更为直观的演示，使学生更加容易理解相关授课知识。

2虚拟仿真技术在教学中的应用

为了推动教育与信息技术的融合，依托虚实并重、课内外结合的原则，实现多元化教学。本课程教学方案的实施包括以下几个步骤:第一，教学准备，为后续的教学提供支持。课堂教学主要包括虚拟仿真动态模型库、课件制作、教学活动设计等。网络教学准备主要是利用互联网平台资源，将课程视频、虚拟仿真模型库以及工程实际案例分析等提供给学生用于自学、讨论交流与答疑。第二，基于虚拟仿真技术的课堂教学。与传统的灌输式课堂教学不同，课堂教学不是采用对课本知识全部讲解的方式进行教学活动，而是阐述某一实际生产生活的实例或项目实例方案，通过对实例进行拆解和借助虚拟仿真动态模型库，使得课程重点难点知识以较为简单和直观的方式呈现在学生面前，从而让学生可以运用理论知识解决实际问题并提高理论联系实际的能力。第三，根据虚拟仿真平台，开展创新实验。相对于传统实验平台，虚拟测试网络实验平台具有明显优势，如投入运行成本小、受益面广、影响范围大等。依托MATLAB/Simulink仿真软件平台，学生以团队形式完成自主综合课程设计项目，在查阅文献、设计方案、系统搭建、数据采集、数据分析及答辩陈述的过程中培养实践动手能力、综合创新能力及团队协作能力。

3结论

第一，提高了学生课堂学习兴趣。借助虚拟仿真教学将课程中的抽象问题具体化，将理论知识实践化。使学生能够更加直观、清晰地理解和掌握课程知识，有利于提高教学质量、增强学生的学习兴趣。第二，提升了学生的创新与实践能力。根据制定的虚拟仿真动态模型库或自主设计课题，学生可以运用虚拟仿真手段参与到系统建模、分析、设计中，提高学生的创新及实践能力。第三，解决了传统实验不足的问题。虚拟仿真解决了实验受硬件设备条件限制的问题，大大拓展了传统实验的范畴，解决了实验资金和实验设备不足的问题。

参考文献:

［1］刘书溢，杨卓娟，田梅，等.基于理实一体的《机械工程控制基础》课程改革研究［J］．吉林工程技术师范学院学报，2018，34(06):103－104.

［2］何一文，李珍，周先辉.《机械工程控制基础》课程建设与教学改革探索［J］．南阳师范学院学报，2016，15(06):73－75.

［3］韦进文，蔡敢为.工科专业偏理科课程教学方法探讨———以“机械工程控制基础”课程为例［J］．当代教育理论与实践，2016，(11):64－67.

［4］徐海华，钱利霞，杜艳，等.“机械工程控制基础”课程应用型教学改革［J］．三峡高教研究，2017，(01):30－32.

［5］周先辉.面向工程能力培养的《机械工程控制基础》课程教学方法探索［J］．高教论坛，2010，(01):81－83，112.

虚拟仿真教学范文篇7

1.实验室建设需要学校学校大量的资金投入。传统的实验教学需要购买大批的实验设备，并且需要定期的更新。导致现有的实验项目固定,这种矛盾限制了实验室的发展，无法达到学生不断与时俱进的学习要求。2.传统实验受到上课时间和空间的制约。传统的实验教学在开展中受到选课时间，教室空间的制约，导致理论教学和实验教学的内容在时间上不同步，理论和实验无法同时互相印证，严重影响教学质量。3.无法有效地进行对物理实验的成绩评定。由于场地和时间的限制，物理实验考试无法切实有效进行。实验成绩的评定容易流于形式，或只凭借实验报告评定成绩，不能全面客观的对学生的实验总体表现打分，无法客观反映物理实验的实际教学效果。4.教师指导难以到位。在有限的时间内指导大批的学生是现在大学物理实验中普遍存在的一个问题。这种情况容易导致教学目标难以达成，需要大量学时的高难度实验更是难以开展。为了解决传统实验中的一系列的问题，需要高校建立基于网络的实验数据库来管理实验室和学生的实验学习信息，并利用仿真实验技术进行教学改革，对教学过程、学生学习成果评价进行数字化管理来实现规范管理、提高效率、创新改进教学质量和实验室的管理工作。

二、虚拟仿真实验室的优势

1.解决传统实验对时间和空间的制约。虚拟实验一般只需电脑装上开发的软件即可模拟不同的实验，这样高校可利用现成的计算机房来完成实验教学，甚至只用一台连接网络的电脑，就可以完成实验的学习过程，学生就可以根据自己的时间灵活的、分多次的预习学习物理实验，更好的完成实验学习过程。2.虚拟实验能让学生看到现象以外的真相。在虚拟实验中，虚拟系统除了能表现出现实中的实验效果，还能表现出在传统实验中看不到的“现象”。比如在普朗克常量实验中使光子具现化，在光学实验中将光路展示出来，在电学实验中表现出电磁场等等。3.可完成一些传统实验中不能开设的实验。由于一些物理实验中的物质具有毒性或放射性，在传统实验当中是无法开设的。比如一些核物理方向的实验，一些具有危险性的高功率激光器实验等等，都可以用虚拟实验来完成。4.提高学生的学习兴趣。传统的一些复杂实验，学生在实验时经常畏首畏尾，怕把仪器弄坏，感觉无从下手。但虚拟实验可以随意的操作破坏，学生可以放开手脚，有利于培养学生的想象力和创造力。

三、虚拟仿真实验室的建设

虚拟仿真实验室的建设面向的是所有理工科学生，以提高培养学生理论联系实际的思维方式和实践能力为目标。通过建设优质的虚拟实验教学资源，建设共享平台，并将虚拟实验和传统实验相结合、互补，创建一套有效的教学模式，打造一支高水平的虚实结合的实验教学团队。该项改革不是开“小灶”，而是面向大面积学生提高物理实验教学的质量。1.通过学校与企业合作共同开发不断丰富物理仿真实验教学资源。2.建设公共平台，将虚拟仿真实验资源有效地应用于预习、实验、复习、考试等各个教学环节。3.建立虚实结合的教学机制，建设高水平的实验教学师资团队，鼓励教师探索和研究实验教学方法与模式，充分发挥虚拟仿真实验在教学改革中的作用。4.建立虚拟仿真实验中心教学的信息化管理系统，保障虚拟仿真实验在教学环节中发挥作用和稳定运行。

参考文献：

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虚拟仿真教学范文篇8

1虚拟仿真实验平台的优势

模拟仿真，立体直观。基于虚拟仿真实验平台开展实验教学，学生可以充分获取虚拟环境所蕴涵的各种空间信息［4］。同时，一些因危险度高、耗时较长、材料获取困难、高成本等因素导致的日常难以开展的实验也可以通过虚拟实验完成，对提高专业知识、激发学习兴趣、增强学习体验具有重要意义［5］。个性学习，自主灵活。基于虚拟仿真实验平台开展实验教学，可以打破时间和空间的限制，实现以学生为中心的个性化、碎片化、自主化学习，充分发挥互联网时代下数字化资源的优势，更好地促进教育公平和教育均衡发展。扩充内容，改变教学。虚拟仿真实验可以为学生提供更丰富的实验资源与环境，紧密贴合科学前沿，拓展学生的视野及知识面。同时，虚拟仿真实验平台的应用也可以改革传统教学模式，加入设计性实验项目，提高学生的创新意识与创新能力。除上述优势外，虚拟仿真平台还可具有在线共享、在线评价、加强师生交互、操作安全、节约资源等特点，学生可反复多次的进行实验操作，加强学习效果。

2医学虚拟仿真实验平台应用现状

2019年教育部在教育信息化和网络安全工作要点中表示：要加快推进示范性虚拟仿真实验教学项目建设，推动虚拟现实在教育教学中的深入应用。目前，国内百余所高校入选部级虚拟仿真实验教学中心，逐步建立健全相应的虚拟仿真平台。随着高校及社会上虚拟仿真实验平台的建设日益完善，“互联网+教育”时代的到来，近几年相关研究热点也有从平台的开发建设向基于虚拟平台开展的“智慧教育”，实现虚拟仿真教学与教育信息化技术的深度融合转变的趋势，虚拟现实的研究逐渐趋向于创新融合发展［6］。

3虚拟仿真实验平台在组织学与胚胎学实验线上教学的应用

3.1教学设计

从知识传授、能力培养和价值引领3个方面设定教学目标。使学生不但能按照科学的步骤观察识别微观结构，也能科学利用信息化资源有效获取知识，提高自学能力、实践能力和创新精神，以德育人、以文化人，培养适应社会发展的高综合素质医学人才。以混合式学习为教学理念，以自主学习为手段，以虚拟仿真平台为工具，“以学生为中心”，进行教学设计，开展线上教学，实施“以学生为主体，以教师为主导”的线上教学（图1）。

3.2教学效果

课程运行期间，结合课堂表现与调查问卷结果，从专业知识、综合能力、课程满意度调查几个方面分析教学效果。选取2019级本科护理学专业41~48班共264名学生作为研究对象。以随机抽选的一次教学内容为例，对随堂测试及课后作业统计可见：83.3%的学生随堂测试成绩在60分以上，61.2%的学生随堂测试成绩在80分以上；86.2%的学生课后作业成绩在8分以上（图2）。调查问卷结果显示，线上教学与传统教学相比具有更好的师生交互、课堂气氛、学习兴趣与学习效果（图3A）；学生的自学能力、思考能力、提问能力、表达能力都获得了提高（图3B）。82.35%的学生认为使用虚拟平台更有利于理解切片整体结构；半数以上的学生愿意返校后继续使用线上模式学习本课程，也赞成将本模式应用到其他实验课程（图4）。

3.3教学反思

基于虚拟仿真实验平台开展的组织学与胚胎学实验线上教学，贴合形态学科的“教”“学”需求，克服了传统教学中典型的组织切片获取困难、长时间使用显微镜体验感差等问题，适合组织学与胚胎学的实验教学［7］。以解决问题的方式指导学生进行探究式学习，结合环境逼真、资源日益精细的虚拟平台，充分的调动了学生的活跃度和积极性，也提高了学习兴趣及学习效果［8］，锻炼培养了学生的思维辨析能力、自学能力、表达能力及沟通能力，“同质高效”地完成了线上教学。自古有言，“授人以鱼不如授人以渔”。教师不应仅仅教会学生有限的专业知识，更应该传授学生学习的能力。通过对教学效果分析显示，学生能够完成预设目标，也掌握了自主学习的方法，综合素质得到提高，师生双方都在教学过程中不断反思、进步。

4存在问题

4.1学生动手能力有待提高

基于虚拟仿真实验平台开展组织学与胚胎学实验，学生不必使用显微镜就能观察切片，虽然学习体验有所改善，但学生使用显微镜的技能也随之下降，不利于提高学生的实际操作能力。

4.2实验结果过于理想

虚拟平台中所显示都是精选出的结构典型、染色均匀的切片，而现实的组织学与胚胎学实验过程中，由于切片来源及制片技术的不统一，观察的切片结构会呈现很多不同之处，学生在进入临床工作后看到的切片也是如此。因此，虚拟平台的使用不利于培养学生对不典型的切片结构分析、应对的能力。

4.3其他线上教学存在的问题

调查问卷显示：虽然98.4%的学生可以完成课前预习，但其中67.7%的学生需要教师课前任务进行督促；也只有17.65%的学生每周自主使用虚拟平台学习时长能达到1小时以上。网络的不稳定性、远程沟通的距离感、长时间看手机的不适感，这些也都是线上教学需要克服的问题。

5应对措施

5.1虚实结合、以虚促实

虚拟实验和实体实验都是教学信息化背景下培养创新人才不可分割、相互补充的两个方面，必须坚持虚实结合［9］的原则进行教学设计。学生通过虚拟平台预习实验内容，理解典型切片具备的结构特征；在实验课中动手操作练习显微镜的使用，通过真实切片的观察发现问题，提高动手能力、思考分析能力及自主识片的能力。以虚拟仿真平台作为一种重要的辅助手段，达到以虚促实的目的。这在解剖学、组织学课程教学中尤其有其优势[10-12]。

5.2建立健全评价体系

“互联网+教育”背景下，教师更需要做的不是填鸭式的灌输知识，而是通过信息化教学手段，督促学生学习，进而提高学习的主动性。结合形成性评价及终结性评价，全方面、多角度的评价学习过程及学习效果。加强过程管控，将教学监控从“挂在口头”转为“落到实处”，教师要及时将课前任务完成情况、课堂出勤、随堂测试及课后作业成绩反馈给学生，激励学生的学习动机［13］。同时也需要社会、学校、学习小组及个人等多方面、多角度的督促。

5.3加强虚拟资源共建共享

虚拟仿真教学范文篇9

关键词：数字孪生；虚拟仿真；光伏微电网；实验教学平台

实验实践教学是高校培养学生实验、实践和创新能力的重要平台，是创新创业型人才培养的必备过程[1]。随着我国工业的快速发展，智能型仪器仪表得到广泛应用，对相关领域的人才提出了更高的要求[2-3]。然而在教学实践过程中存在一些问题，例如，有些仪器危险性高、占地面积大，不允许缺乏实际经验的学生进行建设、安装、调试和测试等操作[4-6]；或者只有虚拟仿真实验平台，无真实的设备与之对照，使得学生不能体验真实的交互过程[7]；部分学校实验场地资源紧缺，无法满足学生多人同时进行实验的要求[8]。学生的实操能力无法得到充分的锻炼，理论学习与实际操作严重脱节。为了进一步促进实验教学的信息化、网络化和智能化，面向电气工程及自动化、新能源等专业，提出一种虚拟仿真与真实设备混合的“翻转课堂”实验教学新模式，开发了光伏微电网运行过程的数字孪生虚拟仿真实验平台。该平台采用虚拟仿真、虚实结合的手段使学生通过在线学习的方式理解并掌握光伏微电网从建设、测试到优化的全过程。

1数字孪生虚拟仿真实验平台的多样化教学方法

数字孪生虚拟仿真实验平台采用线上教学与现场教学相结合、虚拟仿真与实物实验相结合、讲与练相结合、理论与实践相结合的教学方法。此方法能使学生真正理解和掌握所学知识，同时提高分析问题、解决问题的能力及动手能力[9-10]。本实验平台既可以做纯虚拟仿真实验，也可以做纯实物实验，还可以做虚实结合的实验。纯虚拟仿真实验，如图1所示。纯虚拟仿真实验针对没有真实实验设备的学校及社会群体，参与者可通过实验平台的仿真环境，掌握光伏微电网建设方法、测试技术和最大功率点跟踪控制优化方法。纯实物实验，如图2所示。利用实验室现有的设备开展实验，学生通过实验可直接掌握光伏微电网的组成结构、工作原理以及测试方式。基于虚实结合的数字孪生实验，如图3所示。采用虚实结合方式，也称为半实物虚拟仿真[11]。该实验借助实验室现有的光伏微电网实验设备开展实验，让学生掌握光伏微电网的组成结构、工作原理及测试方式；再通过物联网和数字孪生等技术，将光伏微电网模型映射至网络空间，学生可通过网上实验平台掌握光伏微电网设计方法、测试技术和最大功率点跟踪控制优化方法，最后通过真实设备验证实验结果。

2数字孪生虚拟仿真实验平台的基本架构

所提出的数字孪生虚拟仿真实验平台包含两个主要组成部分：微型电力系统和云服务平台。微型电力系统包括模拟电网和独立发电系统两部分，如图4所示。模拟电网主要利用蓄电池产生220V/50Hz交流电，模拟市电运行。独立发电系统采集太阳能电池板直流输出时的电压电流数据发送给DC/DC控制器，通过最大功率跟踪器来控制电流的输出，并进行输出能量并网。云服务平台通过互联网云计算平台构建，在原有云服务平台基础上，设置自主判断故障及电力系统监视、控制与决策等智能化的功能。其本身也搭载了智慧报警系统，在其发现某些需人为操作才能解决的故障时，会发送相应的警报给管理员，从而将损失降低到最小。云服务平台拥有自主开发的智慧能源管理软件和智慧教育软件，可以远程操控该智慧型教学用仪器仪表进行相应的实验并采集实验数据，还能够实现远程终端工作模式选择和电力系统运维管理及数据采集、存储、大数据分析等，具有强大的远程调度、监视、控制与故障诊断功能。基于物联网架构的物理实验台与基于云服务架构的仿真实验台，形成了一对可同步运行的数字孪生体。一方面，微型电力系统将其产生的数据上传至云平台，智慧能源管理软件可以从云平台下载数据并对其进行分析和显示；另一方面，用户可以在智慧能源管理软件中远程控制微型电力系统。

3新平台的实验教学案例与分析

3.1教学实验准备内容

首先，打开光伏电站教学仪器的设备总开关、储电系统开关、传感器开关和直流负载开关；然后，选择一种光伏阵列结构使CPES光伏电站教学仪器正常工作，这时可从软件学习平台上观察实时数据是否显示正常，如不正常，需检查设备是否正常开启并运行、网络连接是否正常。在室内实验时，需要使用一盏可调节PHILIP卤素灯模拟太阳光源，调节辐照度值，辐照度可由仪器上的辐照度传感器测得。同时，需要注意实验的安全性和可行性。例如，操作人员需要按照规定操作设备，禁止触碰内部高压器件，打开实验平台软件后需测试通信是否正常。

3.2面向人工智能课程的教学案例

以支持向量机分类和密度聚类分析为例展示教学实验内容。通过光伏电站教学仪器模拟不同的运行情况，并分别采用基于支持向量机的分类方法和基于密度的聚类方法来识别运行状态，可帮助学生学习分类和聚类的方法，并评价密度分类和聚类的性能，加深学生对分类和聚类方法的理解。在进行支持向量机分类实验的时候，设置两种仪器运行情况，即：正常运行与阴影遮挡。阴影遮挡情况是将一块不透光的黑布覆盖在光伏电池板上来进行模拟。本实验提供了两种得到实验数据集的方法：一种是系统数据库自带的数据集，另一种是通过现场实验检测采集。在每类运行状况和光照强度下，连续采样50次离散数据，得到50组数据集。将50组数据集随机地划分为两个子集：40组数据样本为训练集和10组数据样本为测试集。图5提供了一种数据格式实例。本实验一共有8种辐照度的实验环境和两类运行情况，数据集为8×2×50=800(组)，其中包括640组训练集和160组测试集。根据数据集，确定学习率和迭代次数，采用梯度下降法优化目标函数。迭代优化终止后，整个训练过程结束，就可以采用训练好的SVM模型对测试集进行分类，最后统计分类结果及两类测试数据的正确率。在进行密度聚类分析实验的过程中，需设置四种运行状况：正常运行、断路、阴影遮挡和局部阴影遮挡。将连接电池板的电线断开来模拟断路状况，将一块不透光的黑布覆盖在光伏电池板上来模拟阴影遮挡状况，将树叶覆盖在光伏电池片上来模拟局部阴影遮挡状况。同样的，本实验可利用系统数据库提供的数据集，也可通过现场实验检测得到数据集。在每类运行状况和光照强度下，连续采样50次离散数据，得到50组数据集。将50组数据集随机地划分为两个子集：40组数据样本为训练集和10组数据样本为测试集。8种光照强度的实验环境和两类运行情况下，数据集为8×4×50=1600(组)，其中包括1280组训练集和320组测试集。假定在未知标签的情况下对1600组样本数据进行聚类分析，预先设定聚类族的个数、学习率和迭代次数，然后开始对样本数据进行聚类分析。最后，比较聚类结果与标签结果的差异，并分析原因。

3.3翻转课堂实验教学效果分析

运用此数字孪生虚拟仿真实验平台实现了“翻转课堂”的教学模式，其具有诸多优越性。第一，原有线下教学模式虽然可在课堂上进行理论知识的学习和实践，但易受场地和时间的影响，较为不便，而通过本实验平台，学生不仅可在课堂上做实验，还可以利用课余时间在线上进行实验的回顾和仿真，学习不懂的知识点，具有较大的灵活性。第二，普通线上教学模式虽然可避免环境因素的影响，但由于学生没有亲自进行理论知识的实践，对知识掌握不够牢固，而运用本实验平台学生不仅可以在线上学习理论知识，还可进行“远程实境”实验，真实性相对较高。第三，本实验平台可利用“翻转课堂”教学模式，将线上线下相结合，改变填鸭式教学的弊端，使学生由被动学习者变为主动求知者，逐渐成为学习的主角，提高学生学习的自主性。与原有光伏虚拟仿真实验相比，该实验平台运用数字孪生技术可将虚拟仿真实验操作结果传回真实光伏微电网实验教学设备，现场实时验证学生实验结果，所获得的数据具有多维耦合、复杂度高、代表性强等特点。该项目能够解决原有实训台占用物理空间大、危险性高、学生无法现场实验等难题，仅在线上就能大幅度扩展实验教学内容，虚实结合的教学模式可以大大增强实验教学效果，提高学生的综合实践与创新能力。

4结语

虚拟仿真教学范文篇10

［关键词］网络教学平台；虚拟仿真；实践教学

随着信息技术的日新月异和大学教学理念的更新，教育信息化成为高校教学改革的重要手段，信息化网络教学平台作为一种新的教学媒体资源改变了大学的教学模式，虚拟仿真技术凭借直观性、可操作性、可重复性的优势为实验实践教学开辟了新的路径。工程管理作为一门实践性、应用性强的交叉学科专业，融合了工程、经济、管理、法律等多学科知识，其人才培养不仅要求具备较强的土木工程技术和管理的基本理论和方法，还强调实践创新创业能力的培养，要求具备项目全过程管理中的资源整合能力和系统性思维能力。近年来虚拟仿真实验教学就是依托多媒体网络、虚拟现实、数据库和网络技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，使得学生可以在虚拟环境中进行实验实践操作[1]。这种以虚拟仿真的方式传授知识的教学方式，可以使学生在开放、自主、交互的虚拟环境中进行安全、经济可重复的实验实践模拟操作[2]。虚拟仿真实验实践教学作为实践教学的有益补充，可以借助网络教学平台随时向学生开放，培养学生自主学习的习惯，发挥学生学习的积极性、主动性，提高教学效果。

一、工程管理专业实践教学的困境

工程管理专业虽然是交叉学科专业，但依托行业背景明确，具有过程性、应用性和综合性强等特点，工程、经济、管理、法律等学科平台教学内容互相衔接、协同配合，实践教学的实施由于安全性、场地、教学资源配置等问题，实习、实验实训等活动难以有效开展，不能充分满足工程管理专业实践教学的需要。（一）缺乏系统性认知。由于工程项目的建设过程无法在实验室内复制，而实际工地现场实习也只能是对某些工序有感官认识，短期实习也难以跟踪分部分项工程或单位工程的完整施工过程，更谈不上对工程项目建造实施全过程管理的全面认知，实践教学效果欠佳，最终使得实习流于形式。而且同类型工程项目随着社会需求的发展，专业技术融合使得工程复杂性增加，各个工程的规模、进度、管理模式差异显著，无论是实验教学还是现场工程实践，都无法在短期内让学生认识众多的类型和不同专业的实践知识。这就使得学生对完整工程认识不够深入、工程全局意识不强、动手能力较差，影响了学生工程实践能力的培养。（二）缺乏综合协同体验。工程项目建设既是业主方、设计方、监理方、施工方、供应商、咨询方及相关政府职能部门等多部门互相协作的结果，又受到人材机、方法技术和环境等多因素的综合制约，现有实践教学体系设置的各环节实践教学内容仅涉及全过程管理的部分环节，考察知识点单一，并不能将工程管理专业的四个平台教学内容全面整合，与工程实际对接，学生无法体验协同合作的情境。同时，工程项目建设的“一次性”特点决定了建设过程必须遵照规范执行，学生极少能体验建设风险，不利于学生对全过程管理知识的综合应用探究。在此情形下，虚拟仿真BIM技术中的三维建筑模型、虚拟建造、漫游检查等通过人机交互技术实现建设场景的创建和控制功能，让学生在虚拟环境中产生直观性、逼真性和沉浸感，为工程管理专业的实践教学提供了更为实际的工作环境，更好地达到现场实习的效果，促进工程管理专业实践教学技术、方法、手段和管理的创新，全面提升专业人才的培养质量。

二、网络教学平台与虚拟仿真在工程管理实践教学中的协同应用

网络教学平台的基本思想是以学生为主，教师为辅。教师将教学有关资料放在平台上，学生通过这些资料进行自主学习，学生不再被动地接受知识，而是在教师的引导与启发中形成学习兴趣，构建知识[3]。但网络教学平台的教学资源整合力度不足，一些与专业性密切相关的教学资源，如课件、素材等学习资料是教师从网上搜集整理的，缺乏及时性和系统性。而虚拟仿真技术能够真实地呈现建造实施的全过程，将理论教学转化为身临其境的可视项目，虚拟仿真实训的教学资源可以在网络教学平台上共享，实现与工程管理核心课程、专业课程的教学内容融会贯通。（一）改善教学方式，提高学生对实际工程的全过程认知。虚拟仿真系统以实际工程项目信息数据为依托，在三维场景下直观展现全过程管理的各个环节，如技术规范、安全交底、技术交底、工程图纸、工作记录、项目进程、机械台班准备、技术分析等多种知识情境，将工程管理专业各门课程教学的内容进行有机融合，使学生熟悉项目施工过程，明确设计施工的整体构思，较为系统、全面地展示了专业知识体系，既丰富了教学内容和手段，又增强了学生的学习兴趣和感性认识，在专业知识和实践技能之间建立了有效联系。在视频互动平台可以音频互通、直播、录播和点播，实现资源采集和共享，其中课堂直录播系统软件将教师授课的视频画面和多媒体课件同时录制下来并实时存储，便于学生课后的重复观看，提升了知识内化和课程的教学效果。（二）改善学习方式和方法，促进课堂教学改革。实践教学的特点是教师少讲，学生多做，老师的主要任务是安排实践任务，提示实施过程中的难点、重点知识，大部分时间是学生独立或团队完成任务，要求学生具有较强的自主学习能力；另外，由于课堂教学时间有限，课堂上未能及时完成的实践任务必须在课下完成。因此，可以通过网络教学平台对相关知识点提供课程教学资源，构建在线学习环境。虚拟仿真技术作为专业相关课程和实践教学的完善与补充，以实际项目为案例，展示建设项目的设计施工过程、造价成本计算、碰撞检查等综合信息，是对多门课程知识的综合应用。作为网络教学平台的教学资源的有益补充，在教学中以三维模型为辅助教学手段，采用三维演示的方法来增强学生的空间感性认识，如工程制图、房屋建筑学、建筑设备等课程通过三维模型让学生认识各种构部件及内部构造布置情况，掌握相关构造知识，让学生自主通过仿真软件完成实体楼房的建模任务，提高学生空间认识的能力，进而提高教学效果。（三）课程教学内容融合，实现各平台专业知识系统化。工程管理专业的技术、经济、管理和法律类课程各任课教师互为独立，课程内容自成体系，无法实现各门课程教学内容的逻辑衔接，不能充分发挥集聚效应。如工程结构、建筑设备、土木施工技术、工程计价与计量和工程项目管理等课程的内容本是相互内嵌、相互递进的，但由于这些课程的教学授课缺乏一个共享的平台或统筹，导致学生感觉所学知识缺乏系统性和融合性，对这些专业核心课程不能做到融会贯通、综合运用，教学效果不甚理想。

参考文献

［1］黄坪,邓峰美,冯军,等.利用虚拟仿真实验促进本科教学［J］.重庆医学,2016(19):2720-2722.

［2］王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议［J］.实验室研究与探索,2013(12):5-8.

［3］陈殿兵,杨新晓.指向核心素养发展的课堂教学模式研究［J］.黑龙江高教研究,2017(6):169-173.

［4］薛调.网络教学平台的发展定位及服务设计［J］.图书馆工作与研究,2010(1):81-84.