虚拟仿真教学系统(详)

第1篇摘要：随着信息技术的飞速发展，虚拟仿真技术在教育领域的应用越来越广泛。

本文以某高校虚拟仿真教学项目为例，探讨虚拟仿真教学项目的实践过程，分析其优势与不足，并提出改进措施，以期为我国虚拟仿真教学的发展提供参考。

一、引言虚拟仿真教学作为一种新型的教学模式，通过计算机技术模拟真实场景，为学生提供一种身临其境的学习体验。

与传统教学模式相比，虚拟仿真教学具有诸多优势，如提高学生的学习兴趣、增强学生的实践能力、降低教学成本等。

本文以某高校虚拟仿真教学项目为例，分析其实践过程，探讨其应用效果。

二、虚拟仿真教学项目实践过程1. 项目背景某高校为提高学生的实践能力，引进了一套虚拟仿真教学系统。

该系统涵盖多个专业领域，包括机械、电子、建筑等。

通过虚拟仿真技术，学生可以在计算机上完成各种实验、设计和分析任务。

2. 项目实施（1）需求分析项目组对学校各专业的教学需求进行调研，了解教师在教学过程中遇到的难题和学生的实际需求。

根据调研结果，确定虚拟仿真教学系统的功能模块和关键技术。

（2）系统设计项目组根据需求分析，设计虚拟仿真教学系统的架构和功能模块。

系统主要包括以下模块：①实验仿真模块：模拟真实实验环境，实现实验数据的采集、处理和分析。

②设计仿真模块：提供各种设计工具，支持学生进行产品设计、分析和优化。

③分析仿真模块：通过模拟真实场景，分析各种参数对系统性能的影响。

（3）系统开发项目组采用C++、Java等编程语言，结合OpenGL、Unity3D等图形渲染技术，开发虚拟仿真教学系统。

同时，与相关企业合作，引入先进的仿真算法和模型。

（4）系统测试与优化项目组对虚拟仿真教学系统进行多次测试，确保系统稳定、可靠。

在测试过程中，根据教师和学生的反馈，对系统进行优化和改进。

3. 项目推广与应用（1）教师培训项目组对教师进行虚拟仿真教学培训，使其掌握系统操作方法和教学技巧。

（2）课程改革将虚拟仿真教学系统应用于相关课程的教学过程中，实现理论与实践相结合。

法学虚拟仿真教学软件（系统）推荐虚拟仿真实验教学是指依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等信息技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，让学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果的一种实验教学模式。

对于传统的文科性法学专业而言，技术信息的快速发展也带来了一定的发展机遇和挑战。

如何通过更为丰富的手段强化法学专业学生的实战能力，提高实务经验是摆在每个法学专业院校面前的十分严峻的任务。

通过虚拟仿真技术手段，不仅可以有效改变传统教学所带来的机械、抽象和程式化的教学效果，同时借助于软件技术手段形成的具有自主知识产权的虚拟实验项目，将为本院校的综合教学和科研实力带来更高的发展平台。

教育部要求各高校应将建设和使用虚拟仿真实验教学项目作为推进完善现有实践教学体系、提高实验教学质量的重要举措。

加大对实验教学队伍的培养培训，着力提升信息技术与实验教学深度融合的意识、使用信息技术改造传统实验教学项目的能力和水平。

根据实验教学计划和实际情况，在坚持“能实不虚”的基础上加大虚拟仿真实验教学项目建设力度，探索线上线下教学相结合的新型实验教学模式。

加强对虚拟仿真实验教学项目应用管理，建立健全适应网络化学习的实验教学成绩考核评价指标体系，促进实验教学质量稳步提高。

教育部的总体规划，引导了法学专业虚拟仿真实验项目建设的方向，也为各高校开展法学虚拟仿真实验项目建设带来了发展契机。

但是毋庸置疑，如何建设适合本学校本专业特色的虚拟仿真实验项目，教育部并没有提供可行的蓝本和具体路径。

例如选择什么形式的虚拟仿真实验项目课题？如何吸收和发挥本校的专业优势和特色？选择哪一个切入点进行虚拟仿真实验项目设计？相关的硬件需要哪些指标性要求？如何选择适用配套的软件？如何将动画或3D技术嵌入到具体的虚拟仿真实验项目？为了实现本公司面向各大高校提供法学专业教学服务的宗旨，本公司结合多年来与各大高校的合作经验，认真研究了法学专业建设虚拟仿真实验项目的可行性模式以及相关的硬件和软件建设方法，为本公司服务用户提供具有一定参考意义的法学虚拟仿真实验项目设计方案。

附件：TD-SCDMA RNS仿真教学软件(又称TD-SCDMA Vbox 仿真管理软件)的具体性能指标与要求一、具体实验开设要求TD-SCDMA RNS仿真教学实验系统满足以下实验：1．观察实验虚拟机房观察实验硬件观察实验连线观察实验单板、指示灯观察实验2．RNC配置管理实验公共资源配置实验RNC物理设备配置实验ATM通信端口配置实验局向配置实验安全管理实验3．NodeB配置管理实验NodeB物理设备配置实验NodeB传输模块配置实验NodeB无线模块配置实验4．网管工具使用实验动态数据分析实验信令跟踪分析实验告警观察分析实验5．业务实现实验移动电话模拟实验二、性能要求1.TD-SCDMA RNS仿真教学软件包括“虚拟机房”和“虚拟后台”两个模块。

虚拟机房：能够真实再现TD-SCDMA RNS的硬件结构，模拟再现TD-SCDMA RNS硬件结构和工程现场无线操作维护中心。

在搭建的“虚拟机房”中看到真实环境结构，观察机房环境。

机房环境包括3G机房布局，机房中机柜、机框、功能模块及单板的配置，RNC和NODEB硬件结构，室外RRU硬件结构，天馈线的主要结构，RNC和NODEB的主要连线，RRU和BBU连线、RRU与天线连线，指示灯的不同状态和状态说明等。

虚拟后台：包括网管数据配置，告警、信令等。

●数据配置—模拟再现TD-SCDMA RNS OMM网管的界面，在TD-SCDMA RNS OMM网管界面模块中完成对RNC和NODEB数据的配置，并通过“动态数据跟踪”功能查看对配置数据的跟踪显示。

●虚拟电话—通过仿真系统的‘系统配置及告警局使用’和‘用户配置及操作’实验子模块的操作，实现用户话音和短信之间的互通。

●信令跟踪—通过虚拟信令跟踪工具，实现信令跟踪。

同时，通过对正常位置更新信令、RRC连接建立失败、RAB建立失败、正常CS域呼叫流程等完成信令消息的查看。

2.该软件能够设置硬件和软件故障，显示各种故障现象，排除故障。

大娱号虚拟仿真实训系统解决方案 VSTATION HD（V1.0）前言近年来,由于信息技术的快速发展与国家教育部门的大力提倡,虚拟仿真实训在高职教育中开始得到广泛的应用,成为实训教学重要的组成部分和提高教学质量的重要手段。

虚拟仿真技术是将多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息技术进行集成,构建一个与现实世界的物体和环境相同或相似的虚拟教学环境,并通过虚拟环境集成与控制为数众多的实体,构成一个虚拟仿真教学系统。

虚拟仿真教学技术以提高学生的技能水平为核心,具有多感知性、沉浸性、交互性、构想性等特点。

这些特点有益于教师的实训教学和学生专业核心技能的训练,为解决职业教育面临的实训难、实习难和就业难等问题开辟了一条新思路。

目前,高职院校很多专业,如外语教学、旅游专业、数控技术、焊接技术、机电技术、食品加工、服装设计等专业都引入了虚拟仿真实训教学方式。

虚拟仿真实训教学，已经逐渐成为高职院校教学变革的一种有效手段。

目录前言 (2)一、总体需求分析 (4)1．1 “情景”的定义： (4)1．2 为什么要在教学中使用“虚拟仿真实训系统”？ (5)1．3 根据教学建设，用户需求归纳如下： (6)二、设计原则 (7)三、大娱号虚拟仿真实训系统概述 (8)四、大娱号虚拟仿真实训系统系统运行原理示意图： (10)五、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (11)六、与教材同步完备的虚拟场景库 (16)七、大娱号虚拟仿真实训系统构成及特点 (18)八、大娱号虚拟仿真实训系统配置与指标 (20)九、系统技术支持及服务 (22)一、总体需求分析通过运用学语言，已经为越来越多的教师认同。

学习者必须通过“用语言”才能真正掌握语言。

让学生置身于真实的交际情景中，让学生使用语言进行交际。

而真正的交际应该是互动的。

当一方发出信息后，另一方根据上下文进行意义协商，作出反馈，他可以表示支持、进行反驳或提出疑问，然后接受方对反馈意见再进行意义协商，作出回应，双方如此反复交流，形成互动。

虚拟仿真评分体系虚拟仿真实验教学项目评价1、项目特色1.1、思想性、科学性、高阶性（10分）坚持立德树人，将思想政治教育内化为项目内容，弘扬社会主义核心价值观;能培养学生解决复杂问题的综合能力和高级思维，内容反映前沿性和时代性。

(若存在思想性或较严重的科学性问题，请在否决性指标处勾选，该项目此次评审为 0 分。

)1.2、创新性与特色优势（10分）利用现代信息技术以虚促实,有效拓展与延伸实验教学的内容与宽度，教学形式呈现先进性和互动性,学习结果具有探究性和个性化。

1.3、需求导向的引领性与挑战度（10分）能紧密结合学科与专业的发展和人才培养，具备教学研究基础，有一定难度，提升学生综合运用知识解诀问题的实际能力，提高学生的构想能力，加深学生的认识水平，启发学生的创造性思维。

2、实验内容2.1、实验目的、实验原理（10分）实验设计体现时代性，能清晰地描述本实验想要验证的各种假设、设想、理论的正确性、可行性，以及能精准地表述实验所涉，及到的原理和知识点。

2.2、实验核心要素仿真度（10分）项目的仿真度着力于还原真实实验的教学要求、实验原理、知识点或知识体系，将实际的实验教学过程,通过数学建模呈现在虚拟仿真系统中。

学生根据不同的实验条件和参数，通过虚拟仿真推演来展现各种理论各种实验过程，快速通过虚拟仿真学习到相关知识点，并同时可以高效的进行反复虚拟实验和论证，帮助验证课堂上所学的理论知识或探究理论知识。

杜绝单纯视频片断的串联或仅是动画播放。

2.3、在线实验支持服务及考核要求（10分）提供在线学习、在线答疑讨论、在线测试等支持服务，明确合理的考核方式与要求。

10 分2.4、教学系统的易用性、开放性（10分）具备响应速度快、用户体验良好、兼容性强、移动端应用、进程还原加载等特点。

项目场景还原画面品质高，能使学生产生“身临其境”的感觉，包括实验空间、实验装置、实验过程、实验现象等视、听、触等多感觉的拟真呈现。

系统应对每一步的实验步骤有数据验证和结果反馈，对非标准化路径操作提供基于大数据智能算法的反馈机制。

Experience Exchange经验交流DCW271数字通信世界2021.010 引言物联网虚拟仿真类实验教学系统培养大学生创造性思维、网络编程能力和虚拟仿真设计能力。

在国家开展仿真实验室建设条件下，我们提出物联网虚拟仿真类实验教学项目开发，进而建设相关的实验室，将其作用于信息类相关专业的实训过程，对学生物联网设计和虚拟仿真设计起到积极的促进作用，同时也可以让学生更好地获知物联网相关信息、在适当的时机和环境中投入信息技术的应用与实践，拓展就业渠道和相关研究领域。

基于物联网虚拟仿真类实验教学项目的实验套件开发不仅能够为信息类专业的特色和专业方向服务，而且还可以将其与课程教学相结合，提高学生的学习兴趣。

其中，基于物联网虚拟仿真类实验教学项目的实验套件开发可以利用传感器与自动识别设备实现数字媒体信息的采集，并结合ARM 、单片机、树莓派等控制系统和数据处理系统，进行电机、舵机的控制，把数据与局域网和互联网建立数字信息传输的实际实验，同时开发虚拟超市售货系统、虚拟老人看护系统、虚拟智能家居系统等虚拟实验，培养了学生的数字媒体信息处理与传输技术应用能力；增强了学生对虚拟现实技术的应用能力；提高了学生软件技术开发能力；同时进一步加强以ARM 为主体，传感器和网络技术为辅助的物联网教学内容。

该实验系统把物联网器件与半实物和VR 设备相连，更好的建立虚拟物联网仿真系统。

此外，该实验系统可应用于大学生创新创业大赛和实验室开放管理等系统。

1 物联网虚拟仿真类实验在教学中应用物联网虚拟仿真类实验教学项目的实验套件可以综合《单片机程序设计》、《嵌入式程序设计》、《虚拟现实技术》、《传感器技术》和毕业设计等课程内容，一方面提高学生的理论学习兴趣，加深课程理解，另一方面提高学生的实践和应用能力。

物联网虚拟仿真类实验教学适用于多个专业。

信息类的专业课程都与专业方向综合实训相连，把物联网实验套件应用到专业方向综合实训，不但可以增加课程设计的教学内容，而且还可以创新性实验的开设。

262019年11月总第325期ISSN1672-1438CN11-4994/T 扫描电镜虚拟仿真实验教学系统建设陈奇俤 吕秋丰福州大学材料科学与工程学院 福建福州 350116摘 要：扫描电镜是材料类专业一种重要的分析与表征工具。

扫描电镜实验教学是教学活动的重要环节。

传统扫描电镜实验教学存在教学设备紧缺、授课方式单调、教学效果差等现象和问题。

建立扫描电镜虚拟仿真实验教学系统，可弥补实际扫描电镜实验教学的不足，切实提升扫描电镜实验的教学效果。

关键词：扫描电镜；虚拟仿真；实验教学作者简介：陈奇俤，工学博士，实验师；通讯作者：吕秋丰，工学博士，副教授。

基金项目：福建省本科高校教育教学改革研究项目“一流学科背景下材料科学与工程拔尖创新人才培养”(编号：FBJG20180052)。

扫描电镜是材料类专业一种重要的分析与表征工具，是研究和检测材料的重要手段[1]。

扫描电镜实验教学在专业课程教学活动中占有重要地位，有利于提高学生的分析问题、解决问题的能力。

但扫描电镜属于大型贵重设备，设备短缺，导致扫描电镜配套的实验教学主要以教师讲解、演示操作为主[2]，很难激发学生学习的积极性和创造性，教学效果差，严重影响大学生综合素质的培养和技能锻炼。

虚拟仿真技术利用现代计算机网络、编程技术，是实验教学改革和教育信息化发展相结合的创新产物和目标，是解决教学中设备资源短缺难题的有效方法和手段[3]，越来越受到学校的欢迎。

因此，建立扫描电镜虚拟仿真实验教学系统，可以弥补实际扫描电镜实验教学的不足，实现事半功倍的效果，具有重要的现实意义。

1 扫描电镜虚拟仿真实验教学系统的构建扫描电镜虚拟仿真实验教学系统的构建，能够将课程理论知识和实验有机结合，使学生不仅能掌握基本理论，同时也培养实际操作、验证理论、探索新知识的能力。

系统主要由管理平台和系统平台两部分构成。

管理平台主要为教师端，进行课程设置管理、学生管理、课程成绩管理、互动交流通知等[4,5]，系统平台设计的重点放在扫描电镜实验的虚拟仿真上，主要包括扫描电镜结构及工作原理、扫描电镜样品制备、扫描电镜图像衬度观察、实验数据处理及分析四部分内容。

虚拟仿真实验教学平台使用指南第一章：概述 (3)1.1 平台简介 (3)1.2 使用目的与意义 (3)1.2.1 使用目的 (3)1.2.2 使用意义 (4)第二章：平台登录与注册 (4)2.1 注册流程 (4)2.1.1 访问平台 (4)2.1.2 注册 (4)2.1.3 填写注册信息 (4)2.1.4 阅读并同意用户协议 (5)2.1.5 提交注册 (5)2.1.6 验证邮箱 (5)2.1.7 完成注册 (5)2.2 登录流程 (5)2.2.1 访问平台 (5)2.2.2 登录 (5)2.2.3 填写登录信息 (5)2.2.4 登录 (5)2.3 密码找回与修改 (5)2.3.1 密码找回 (5)2.3.2 密码修改 (6)第三章：界面导航与功能模块 (6)3.1 主界面布局 (6)3.2 功能模块介绍 (6)3.3 快捷操作指南 (7)第四章：实验项目选择与创建 (7)4.1 实验项目分类 (7)4.2 实验项目创建流程 (8)4.3 实验项目修改与删除 (8)第五章：实验操作指南 (8)5.1 实验步骤解析 (8)5.1.1 登录系统 (8)5.1.2 选择实验项目 (8)5.1.3 阅读实验指导书 (9)5.1.4 操作实验设备 (9)5.1.5 观察实验现象 (9)5.1.6 完成实验报告 (9)5.2 实验数据输入与输出 (9)5.2.1 数据输入 (9)5.2.2 数据输出 (9)5.3.1 系统故障 (9)5.3.2 实验设备故障 (9)5.3.3 实验数据丢失 (9)5.3.4 实验操作失误 (10)第六章：虚拟仿真实验工具 (10)6.1 工具箱功能介绍 (10)6.1.1 概述 (10)6.1.2 工具箱功能列表 (10)6.2 工具使用技巧 (10)6.2.1 实验参数设置技巧 (10)6.2.2 实验数据采集技巧 (10)6.2.3 实验结果分析技巧 (11)6.2.4 实验报告技巧 (11)6.3 工具操作注意事项 (11)6.3.1 实验参数设置注意事项 (11)6.3.2 实验数据采集注意事项 (11)6.3.3 实验结果分析注意事项 (11)6.3.4 实验报告注意事项 (11)第七章：实验数据管理与分析 (11)7.1 数据收集与存储 (11)7.1.1 数据收集 (11)7.1.2 数据存储 (12)7.2 数据处理与分析 (12)7.2.1 数据预处理 (12)7.2.2 数据分析 (12)7.2.3 数据挖掘 (12)7.3 数据导出与共享 (12)7.3.1 数据导出 (12)7.3.2 数据共享 (12)第八章：实验报告撰写与提交 (13)8.1 实验报告格式要求 (13)8.2 实验报告撰写技巧 (13)8.3 实验报告提交流程 (13)第九章：平台管理与维护 (14)9.1 用户管理 (14)9.1.1 用户注册与登录 (14)9.1.2 用户权限设置 (14)9.1.3 用户信息维护 (14)9.2 实验项目管理 (14)9.2.1 实验项目发布 (14)9.2.2 实验项目维护 (15)9.2.3 实验项目评价 (15)9.3 系统维护与更新 (15)9.3.2 系统升级 (15)9.3.3 系统故障处理 (15)9.3.4 系统安全防护 (15)第十章：常见问题与解答 (15)10.1 平台使用常见问题 (15)10.1.1 如何登录虚拟仿真实验教学平台？ (15)10.1.2 平台支持哪些浏览器？ (15)10.1.3 如何修改个人资料？ (15)10.1.4 如何找回忘记的密码？ (16)10.2 实验操作常见问题 (16)10.2.1 如何开始实验？ (16)10.2.2 实验过程中遇到问题怎么办？ (16)10.2.3 如何保存实验数据？ (16)10.2.4 如何提交实验报告？ (16)10.3 技术支持与反馈 (16)10.3.1 如何获取技术支持？ (16)10.3.2 如何提交反馈？ (16)10.3.3 平台更新与维护？ (16)第一章：概述1.1 平台简介虚拟仿真实验教学平台是一款基于现代信息技术、网络技术和虚拟现实技术的教学辅助系统。

液压传动虚拟仿真实验教学系统技术参数一、项目概述：液压传动虚拟仿真实验教学系统是针对高校教学活动的特点，基于虚拟仿真技术优势，打造的液压一体化虚拟仿真实验教学系统，支撑起先虚后实的教学理念，服务于学生听课、动手、课下自预习的各个学习环节。

液压传动虚拟仿真实验教学系统有利于激发学生学习兴趣，拓展教学及实训的途径，减少事故的发生，并且节省大量的经费，有效减轻教师的教学负担等诸多优势。

三、项目技术指标要求：（一）、液压传动虚拟仿真教学平台1套/50节点1、信息化管理及互动★（1）教师权限：辅助老师互动教学、线上教学，实现课程安排、制定学习计划、学生问题管理、数据分析。

（2）成绩管理功能：支持成绩管理，支持成绩查询、分析，支持成绩导出Word、Excel，支持进度管理分析。

（3）支持问题解答，支持知识点管理，支持PDF、jpg，dwg附件形式解答问题，支持经典问题设置，支持问题导入导出。

★（4）学生权限：实时查看学习课程内容，在学习的过程中，学生可以做学习笔记，完成智能考核。

可以对在学习过程的中的疑点难点提出问题，教师可以通过服务器对提出的问题进行答复并汇总。

★（5）支持学习过程中章节选择题智能评分，支持选择题答案分析，支持分数记录，支持智能考核。

（6）支持教学PPT、教学视频、教学文件资料存储，支持数据备份和数据分析。

2、仿真内容虚拟仿真内容涵盖液压元件和辅助元件、液压基本回路和典型液压系统的工作原理、三维动画展示、过程动态展示、知识点考核等详细内容。

（二）软件运行终端20台四、售后服务要求1.中标单位必须负责所购置平台和设备的使用培训，并在每学期实验课开课前，提前2周进校辅助教师开课，使教师能熟练掌握设备的使用和维护。

培训内容：对照实验室能提供的所有实验项目进行培训；培训人数：5名教师；培训次数：3次；培训地点：校内或中标厂商工厂。

2.中标单位接到我校教师有关设备的询问电话，8小时内必须给予回复；设备出现问题后，7日内必须派熟悉设备的技术人员到校解决。

［收稿时间］2023-06-28［基金项目］河南理工大学2022年度教育教学改革研究与实践项目（重点资助）“疫情常态化管理模式下高校实验教学体系重构”；河南省高等教育教学改革研究与实践项目（学位与研究生教育）（2021SJGLX024Y ）；河南省高等教育教学改革研究与实践项目（学位与研究生教育）（2021SJGLX102Y ）。

［作者简介］张学博（1981—），男，河南人，博士，硕士研究生导师，副教授，研究方向为安全工程方面的教学。

［摘要］文章通过分析传统高校实验教学体系的特征及其存在的问题，研究高校实验教学的特征及其体系构建要点，推出了线上线下融合式实验教学的课程建设方案，提出了推进理论教学的整体优化改革与创新的具体方案。

［关键词］虚拟仿真教学；线上线下融合教学；高校实验教学体系［中图分类号］642.423［文献标识码］A ［文章编号］2095-3437（2023）23-0014-05112023年12University Education实践教学是帮助学生巩固和深化理论知识的有效途径，是应用型/工科类专业培养高校人才创新实践能力的重要方式，也是学生从学校学习阶段过渡到岗位工作阶段的关键环节。

长期以来，传统实验教学存在着实验教学模式僵化、创新性不足、技能训练模式过于刻板、学生自我发挥探索实践的空间有限等问题，在一定程度上抑制了学生对实验课程的积极主动性。

在科技高速发展的今天，传统的实验教学已经不能够满足教学的需求，高校需要采用虚拟仿真实验教学。

高校实验教学体系应采用线上线下融合的方式，以突破实验资源的限制，实现实验资源共享，打造与学习实践目标相匹配的专业实验教学体系，使高校的实验教学更好地服务于提升教学质量和学生的创新创业能力。

一、高校实验教学体系构建要点（一）实验教学须领先于经济社会发展目前，部分高校实验教学所使用的实验仪器和实验方案仍然存在滞后于社会需求的现象，这不利于高校人才的培养。