—优选示范性虚拟仿真实验教学项目建设规划

第 9 期2019 年 9 月 10 日计算机教育Computer Education中图分类号：G64238示范性虚拟仿真实验项目的建设与探索王阳萍1,2,3，雍 玖1,2,3，王文润1,2,3，岳 彪1,2,3（1.兰州交通大学 计算机科学与技术国家级实验教学示范中心，甘肃 兰州 730070；2.兰州交通大学 轨道交通信息与控制国家级虚拟仿真实验教学中心，甘肃 兰州 730070；3.甘肃省人工智能与图形图像处理工程研究中心，甘肃 兰州 730070）摘 要：分析虚拟仿真实验项目建设中自主研发能力不够、开放共享不足、质量不高等主要问题，结合兰州交通大学持续推进虚拟仿真实验教学中心建设和实验项目建设的实践，提出由浅入深、循序渐进地探索虚拟仿真实验项目建设方案。

以“数据与场景驱动的高速列车运行控制虚拟仿真实验”国家虚拟仿真实验项目的申报和建设为例，针对现场实习风险大、费用高、难以开展实践教学等问题，介绍在深度融合实际工程数据的基础上，采用虚拟仿真技术真实再现高速铁路列车控制全过程。

关键词：虚拟仿真实验项目；自主研发；建设探索；开放共享0 引 言虚拟现实（Virtual Reality ，VR ）是新一代人工智能的重要发展方向，已广泛应用到教育、医疗、娱乐等众多领域。

教育部《教育信息化十年发展规划（2011—2020年）》中明确提出，虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物，是实验教学方式的重要补充。

近年来，随着高等学校对学生工程实践和科技创新能力要求的不断提高，虚拟仿真在实践教学中的应用日益增多[1-3]。

为提高信息化背景下高等学校实验教学质量和实践育人水平，教育部从2017年起开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作，推动高校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。

粤教高函〔2017〕158号广东省教育厅关于遴选推荐国家级示范性虚拟仿真实验教学项目的通知各普通本科高校：根据《教育部办公厅关于开展2017年度示范性虚拟仿真实验教学项目认定工作的通知》（教高厅函〔2017〕47号），我省决定启动2017年度国家级示范性虚拟仿真实验教学项目申报遴选工作。

现将具体事项通知如下：一、遴选范围及数量（一）面向范围面向省级虚拟仿真实验教学示范中心或依托省级实验教学示范中心建设的虚拟仿真实验教学项目。

同等条件下，优先推荐2016-2017年（含2017年即将认定）认定的省级虚拟仿真实验教学示范中心；本年度项目认定的范围涵盖生物科学类、机械类、电子信息类、化工与制药类、交通运输类、核工程类、临床医学类和药学类等8个类别（对应的专业详见附件2）。

1（二）申报限额我省限额推荐15项。

符合条件的高校结合自身实际自愿申报，每校限报1项。

二、申报注意事项（一）符合示范性虚拟仿真实验教学项目的基本要求，符合相关知识产权法律法规，评审期间可以完全对外公开服务。

（二）坚持问题导向，对照认定的专业类，对现有实验项目、虚拟方式等进行有效整合，做到“能实不虚、以虚补实”，突出虚拟项目建设的必要性，突出虚拟手段和技术水平，能支撑学生综合能力培养，至少满足2个课时的实验教学需求，学生实验操作步骤须不少于10步。

（三）确保校外互联网网络链接地址直接指向实验项目，且在评审期间链接流畅；确保所承诺的并发数以内网络实验请求及时响应和对超过并发数的实验请求提供排队提示服务。

三、推荐程序（一）本次遴选推荐按照学校申报、专家评审、省教育厅公示推荐等程序进行。

学校推荐项目必须进行校内公示，公示时间不少于5天，并审核实验教学项目的内容是否符合申报要求和注意事项、是否违反相关法律法规和教学纪律要求等。

（二）省教育厅组织专家对各校推荐材料进行评审，确定推荐名单，在广东省教育厅网站（）公示，公示后向教育部推荐。

四、材料报送2（一）《2017年度示范性虚拟仿真实验教学项目申报表》（以下简称《申报表》）纸质版一式两份；《申报表》WORD（office 2003）版本文件1个，文件名命名格式为：XXXX（学校）- XXXX（虚拟仿真实验教学项目）-申报表.doc，具体内容见附件3。

虚拟现实技术实验室的建设实施方案{项目}正确
一、项目背景
1.1项目概况
虚拟现实技术实验室建设拟在xx中学建设，主要面向高中学生提供
虚拟现实技术专业支持服务，为学生学习、探索及研究虚拟现实技术提供
技术支持服务。

据悉，虚拟现实技术实验室建设有利于构建创新性创业教
育环境，推动学校教育变革，提高学生的创新能力。

1.2虚拟现实技术实验室的功能
(1)设备搭建：包括虚拟现实（VR）设备等，以提供学生使用；
(2)演示室：为学生介绍虚拟现实技术，引导学生参与VR实验；
(3)实验室：学生可以在实验室内进行相关实验，研究虚拟现实技术；
(4)课程开发：根据当前虚拟现实技术发展趋势，为学生制定有针对
性的课程；
(5)技术指导：提供VR专业技术支持，指导学生在VR实验中的操作；
(6)研究分享：组织学生对实验结果进行分享，分享虚拟现实技术的
运用。

1.3虚拟现实技术实验室建设目标
1）帮助学生掌握虚拟现实技术的基本知识，培养对虚拟现实技术的
兴趣；
2）促进学生对虚拟现实技术的研究，推进虚拟现实技术在教育领域的应用；。

国家级虚拟仿真实验教学中心建设方案国家级虚拟仿真实验教学中心建设方案一、前言近年来，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也日益广泛。

尤其是在实验教学方面，虚拟仿真技术可以提供更安全、便捷和高效的实验环境，对教学效果和学生能力培养起到积极作用。

针对这一趋势，国家级虚拟仿真实验教学中心的建设显得尤为重要。

本文将从深度和广度两方面，对国家级虚拟仿真实验教学中心的建设方案进行全面评估，并达到更深入地理解和全面、深刻地审视这一主题的目的。

二、虚拟仿真技术的广泛应用1. 虚拟仿真技术在实验教学中的应用虚拟仿真技术可以模拟真实的实验情境，为学生提供更加丰富、多样的实验体验。

通过虚拟仿真，学生可以在不现实的情况下进行反复实验，提高了实践操作的机会和安全性；虚拟实验还能展示一些现实实验无法呈现的原理和过程，帮助学生理解实验现象的本质。

虚拟仿真技术还可以节约时间和成本，提高教学资源的利用率。

2. 国家级虚拟仿真实验教学中心的建设必要性随着虚拟仿真技术在教育领域的应用不断深化，国家级虚拟仿真实验教学中心的建设已迫在眉睫。

这样的中心将对更多的院校实验教学提供支持，统一规划资源，提高资源的利用率。

中心的建设还可以推动虚拟仿真技术的不断创新和完善，为实验教学提供更加优质的服务和支持。

三、国家级虚拟仿真实验教学中心建设方案的全面评估1. 基础设施建设国家级虚拟仿真实验教学中心的建设首先需要具备先进的硬件设施。

这包括高性能的计算设备、大规模的存储系统、高清晰度的显示设备等。

中心还需要建设多功能的实验室，满足同步进行多个实验的需求。

从实验设备到交互设备，都需要借助先进的技术，确保实验教学的质量。

2. 软件系统建设国家级虚拟仿真实验教学中心的建设还需要强大的软件支持。

虚拟仿真实验的建模、仿真和效果展示需要依托于先进的软件系统。

这些软件系统需要具备实验教学的全方位支持能力，包括实验设计、实验操作、实验数据分析等，以确保学生能够全面地进行实验体验。

一、概述（一）建设意义1、现有实训条件分析机电技术应用专业现有基础实验室、专业实训室共计 9 个，可开设《维修电工》、《电工电子技术与技能》、《电气及 PLC控制技术》、《车工工艺》等课程的相关实训项目。

为满足机电专业人才培养目标和社会培训的需要，需进一步加强专业建设，拓展专业领域，增加实训开出项目，提升实习实训教学环境条件。

2、必要性和可行性（ 1）必要性通过对多家电气自动化企业及IT 企业进行了职业群与岗位群调研，确定其培养目标：从事机电一体化产品及自动生产系统的设计制造与开发，从事处理重要数据、熟练应用各种专业设计软件。

并根据对机电技术专业岗位群的职业能力和知识技能要求的分析，构建了“阶梯递进式工学交替”的人才培养模式，搭建了基于工作过程导向的“模块化”专业课程体系，增加《虚拟仿真》课程。

这就需要新建虚拟仿真实训室，使其具备在虚拟终端对自动化设备及生产线调试与维护、维修电工等虚拟实训项目的条件，所以需采购虚拟化服务器 1 台，虚拟化桌面终端 48 台，虚拟化软件 Citrix48 套，满足一个班的实训需求。

（2）可行性天津市基础能力建设校内实训基地投资中的部分资金将用于虚拟仿真实训室的建设，建设后的实训室集教、学、做为一体，新增虚拟仿真终端实训设备，可以满足 56 人的《虚拟仿真》课程的实训教学的需求。

实现了学生专业基本能力、专业核心能力和职业行为能力的提升。

3、建设依据依据确定的“阶梯递进式工学交替”的人才培养模式，校内实训应贴近企业的实际生产，有助于提升学生的专业基本能力、专业核心能力和职业行为能力，便于学生在校学习与企业岗位实践能够顺利衔接。

（二）建设思路和建设目标1、建设思路虚拟仿真实训室的建设本着建成集“教、学、做”为一体的教学环境和专业综合性实训基地的理念，从演示实践教学、基本技能实训教学和项目综合实训教学三个层面，为《虚拟仿真》课程的实践教学提供保障。

虚拟仿真实训室需要符合以下要求：（1）满足于综合性实践教学的要求建成后的实训室可以实现四种形式的教学与培训方式，极大丰富了教学内容和教法。

河南省教育厅关于加快推进虚拟仿真实验教学体系建设的意见文章属性•【制定机关】河南省教育厅•【公布日期】2021.07.02•【字号】教高〔2021〕240号•【施行日期】2021.07.02•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】教育信息化正文河南省教育厅关于加快推进虚拟仿真实验教学体系建设的意见各本科高校：实验教学是高等院校人才培养的重要组成部分。

开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设，是推进现代信息技术与实验教学项目深度融合、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。

为进一步发挥虚拟仿真实验教学项目示范带动作用，提高高等教育教学质量，加快建设高质量教育体系，现就我省高校加快推进虚拟仿真实验教学体系建设提出如下实施意见。

一、指导思想以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，深入贯彻党的十九大和全国、全省教育大会精神，全面落实《中国教育现代化2035》《教育信息化2.0行动计划》《河南教育现代化2035》及其实施方案等文件要求，落实立德树人根本任务，坚持以能力为先的人才培养理念，按照“学生中心、产出导向、持续改进”的原则，突出应用驱动、资源共享，强力推进教育理念、体系、制度、内容、方法和治理现代化，充分发挥实验教学信息化这一高等教育系统性变革的内生变量作用，提升我省教育信息化水平，加快推进我省教育现代化建设。

二、建设原则坚持立德树人。

按照经济社会快速发展对人才培养的新要求，结合现代大学生成长的新特点、信息化时代教育教学的新规律，以信息化引领构建以学生为中心的全新教育生态，提升人才培养质量，促进学生全面发展。

坚持融合创新。

发挥技术优势，变革传统模式，优化重构教学内容与课程体系，推动多学科知识点融合、跨专业能力融合、多学科项目实践融合、新技术与教育教学深度融合。

坚持问题导向。

重点解决仿真实验项目条件不具备或实际运行困难，涉及高危或极端环境，高成本、高消耗、不可逆操作、大型综合训练等问题，提供可靠、安全和经济的实验项目。

虚拟仿真实验教学项目论证报告参考模板
虚拟仿真实验教学项目论证报告（参考模板）
项目名称：
学院名称：
论证专家名单和签名：
项目论证意见如下：
一、项目现状和存在的问题
（一）项目现状（着重说明申请项目建设的背景和现实情况）（二）项目存在的主要问题
二、项目立项的必要性（结合具体课程，说明项目建设对提高教学
水平、改善教学条件、促进学科发展等方面的作用）
三、项目的可行性（主要说明项目实施的基础条件、人员条件、保
障措施和其他条件等，以及是否符合专业、学科、学校发展规划，是否符合国家、省及主管部门有关要求）
四、项目主要建设内容
要求就内容目标的创新性、先进性、科学性、合理性、可行性等，预算和进度的合理性和可行性等方面进行论证分析。

（一）项目主要建设内容及目标
（二）项目建设资金预算（详细说明项目主要支出预算构成，包括项目资金的测算过程、测算依据等）
（三）项目实施计划（进度）
五、项目绩效预测分析
着重说明项目绩效目标，描述项目实施后的预期效益。

9、项目技术方案 (2)1、产品技术性能和功能 (2)1.1.1 产品功能介绍 (2)1.1.2 系统技术指标 (3)1.1.2.1 练习平台功能表 (3)1.1.2.2 考核功能表 (3)1.1.2.3 硬件 (4)1.1.3 产品性能 (4)2、技术左证资料 (18)12、后期服务方案 (20)1、售前服务： (20)2、供货质量要求及流程 (20)3、验收方案: (21)4、质量保证及售后服务 (22)本系统包含临床常用穿刺：胸腔穿刺术、腰椎穿刺术、腹腔穿刺术、骨髓穿刺术、环甲膜穿刺术、心包穿刺,同时拥有成人及儿童不同年龄和体质的操作病例。

支持实时交互性力反馈的医学穿刺摹拟系统。

精准的摹拟穿刺过程中的突破感，能为操作者提供一个极具真实感和沉浸感的手术训练环境。

具有的进针横截面视图，可以直观地看到穿刺进针的位置、方向和角度。

贴近临床。

拥有真正的解剖结构，系统可根据各种穿刺部位解剖层次不同，实现局部透视及剖面可视功能。

具有生命体征，及各种生理现象，如出血、咳嗽、皮丘、各种性状的抽液等使操作者在使用过程中更直观，从而更好地实现训练目的。

(1)本系统具有强大的三维图象处理能力，可多视角展示穿刺操作，为培训学员提供逼真的视觉效果。

(2)具有实时空间捕捉以及交互性力反馈装置，可追踪操作姿态并模拟真实穿刺中的阻滞、突破感，为操作者提供接近临床的操作手感。

(3)有明显的体表解剖标志，可选择标识或者隐藏相关的体表标志线；可实时选择显示或者隐藏皮下各相关解剖结构。

(4)具有强大的后台数据管理系统，可进行试题和病例的编辑添加、学员权限的修改以及学员成绩的管理。

(5)训练模式下可选择是否开启纠错提醒功能，实时引导学员操作。

(6)系统可实现训练及考核功能，且可把考核结果实时上传，以便教 师打印及统计。

(7)带有穿刺相关的理论知识及视频资料。

项目 多种模式 多种方式教学演示单人练习多步骤反复演示术前学习术后处理 错误演示实物操作辅助功能项目自动生成评估报告图 表 考核难度可调数字化精确评估功能系统分为演示、训练及考核模式图形、文字、声音、动画、触觉等全方位立体教学演示可以单人练习，设置“虚拟助手”协助操作三维人体透视解剖视图，实时显示穿刺进程可单独反复演示一个步骤的各种操作，并随意在各个步骤之间前向后向切换术前理论学习如概念、解剖机构、注意事项、适应症禁忌症 术后体液性状分析、送检等处理可演示错误操作及其导致的出血、疼痛、气胸等后果 实物仿真麻醉针、穿刺针、止血钳、消毒棉签、输液管等各种器械，与真实器械一样具有录相、拍照功能，可自动存储功能不同人、组横向比较，个人多次练习纵向比较，单项操作的逐个比较等分析报表 多组考题，考官指定或者随机抽取，不同难度可调 全数字化评估，操作时间、操作准确度都可以精确计算及记录序号 12345 6 71011序号 1 2 3系统可单机运行，也可多台组网进行训练考核。