基于IdeaVR的液压实验虚拟仿真系统开发

针对液压元件拆装实验时内部构造难以观察以及液压回路搭接实验安装困难、管道受压易爆等难题,笔者开发了基于IdeaVR的液压实验虚拟仿真系统,借助先进技术,能给更好地理解和掌握专业知识,有效激发学生的兴趣和主观能动性。

液压机械控制虚拟仿真实验系统设计与应用

液压机械控制实验系统机理复杂,且传统实验方案不仅成本高,还极易出现因机械故障影响实验进度等问题,因此,液压机械控制实验系统的实际使用效果并不理想。本文提出一种基于虚拟仿真技术的液压机械控制实验系统设计方案,通过合理化的功能设计,实现不同环境要素下的多种工况仿真,不仅能够丰富液压机械控制实验系统功能构成,还可以降低相关实验成本,并显著避免系统故障对实验进度的影响。

电厂锅炉实验虚拟仿真系统建设与应用

为开展能动专业核心课程“锅炉原理”的实验教学,校企合作开发了电厂锅炉实验虚拟仿真系统。基于两相流动与辐射对流传热原理构建的仿真系统,由风烟和汽水两大模型构成,严格遵守质量、能量、动量守恒方程。变负荷虚拟实验显示,随锅炉负荷增加,热效率降低、燃料耗量增加。根据辐射传热原理,结合火焰平均温度计算发现:只有炉膛出口烟温增加,才能保证炉膛传热负荷增加,继而抬升排烟温度,导致排烟热损失变大、锅炉热效率降低。锅炉原理实验虚拟仿真,可训练学生运用锅炉本体热力计算原理分析问题的思维,是落实创新能力培养的重要举措。

“机械制造技术”课程虚拟仿真实验系统设计

针对“机械制造技术”课程中传统现场实验教学的不足,设计开发了机械制造技术虚拟仿真实验系统。该系统以航空航天制造领域的实际工程问题为导向,结合任务驱动的实验教学模式,实现了加工状态监测、加工质量检测和切削参数优化等实验教学内容。引入数据驱动的切削模型构建方法,提高了虚拟仿真实验的实时性和可信度。实践表明,该实验能够满足课程的实践教学需求,激发学生的自主学习热情,提升学生的实践能力和创新意识。

变电系统运行状态感知与协调调度实验虚拟仿真的设计与实践

为有效培养学生在变电系统实验中的自主探究能力和工程创新能力,设计了变电系统运行状态感知与协调调度实验虚拟仿真系统。分析了实验虚拟仿真教学的必要性,构建了以“两性一度”为原则的实验仿真内容,提出了以目标成果为导向的实验教学评估机制,并设计了与实验内容相适应的虚拟仿真教学方法。实践表明,该实验虚拟仿真突破了实验抽象、危险且单一的教学模式,有助于培养学生发现问题、解决问题的主观能动性和分析思考能力,解决实践教学中目标、行动与评价脱节问题,有利于提升电气信息专业的实验教学质量。

钻探设备结构原理及金刚石钻进虚拟仿真实验系统建设与实验教学实施

为解决地质工程专业课程实验教学设备结构庞大复杂、难以真实体现、实验费用高和安全风险大的实验教学难题,基于计算机虚拟仿真技术构建钻探设备结构原理及金刚石钻进虚拟仿真实验系统,开发地质工程专业课程的虚拟仿真实验教学项目,包括钻探设备与钻具结构原理和拆装实验、绳索取心金刚石钻进的交互操作实验。实践表明,虚拟仿真实验系统的交互性好,可解决地质工程专业课程真实实验教学的难题,提高大学生的实践能力和创新能力,为地质工程专业创新型人才的培养提供实验教学的新模式。

基于数字孪生的液压回路虚拟实验系统

基于智能制造过程中数字孪生技术的应用及新工科人才培养数字孪生实践锻炼需求,探索了沉浸式液压回路虚拟实验数字孪生技术在工程教育中的应用。开发了基于数字学生的液压回路数字孪生系统,通过创建物理实体的精确虚拟孪生模型,并实时同步数据,为学习者提供了一个安全、可控且高度互动的学习环境。系统架构整合了物理实体、数据连接映射与孪生模型,实现了节流调速回路的实时数据采集、存储与三维可视化。通过该实验系统进行实验教学,不仅提升了教学效率,还增强了学生对新工科数字孪生技术的理解,并为学习者提供了全新的学习视角和工具。在提高对液压回路原理理解的同时,锻炼了学生解决实际工程问题的能力,为工程教育的创新与进步提供了新的思路和方法。

电力系统状态感知虚拟仿真实验设计

针对传统电力系统状态感知实验中系统建设成本高、操作危险系数大、实验模式单一等问题,开发了电力系统状态感知虚拟仿真实验。具体地,设计了状态感知原理与实验准备模块、智能感知实验操作模块、实验考核和评价模块等实验内容,提出了以目标成果导向为原则的实验评价考核方法,构建了与之相适应的虚拟仿真实验教学方法。实践表明,该虚拟实验突破了传统实验中电气设备高压操作和高危实验环境等限制,延伸了实验教学的时间和空间,有助于培养学生深入开展电力系统状态感知与分析的综合实践能力,提升了电力系统实验教学效果。

多径信道下无线通信系统性能分析虚拟仿真实验——以“无线通信”课程为例

信道特性直接影响通信的容量和质量。多径是无线信道的重要特性,分析多径特性,对基于多径信道特性进行无线系统性能评估、设计和优化具有重要工程意义。面向通信工程、信息工程专业本科生,文章介绍了多径信道下无线通信系统性能分析虚拟仿真实验的设计思想、主要内容、实施方案和评价方式。教学实践表明,实验有效激发了学生的学习兴趣,明显改善了教学效果,学生的实践能力和工程素养得到了显著提升。

三相交流异步电动机控制及故障诊断虚拟仿真实验系统设计与应用

为切实解决三相交流异步电动机实验危险性高、操作复杂等教学难点,充分发挥虚拟仿真技术沉浸感强、交互性好、辅助抽象思考的优点,设计与开发一套三相交流异步电动机控制及故障诊断虚拟仿真实验系统。作为传统实验教学的延伸与拓展,该系统集成演示验证、设计探究和综合应用等多种实验形式,使学生能够独立、系统地参与实验,提高其解决工程实际问题的能力。

“液压传动”虚拟仿真实验设计

为了弥补传统“液压传动”实验的不足,对“液压传动”实验进行虚拟仿真实验设计。采用SolidWorks三维建模软件构建“液压传动”课程虚拟仿真实验所需的液压元件及辅助元件,以Unity3D交互引擎作为虚拟仿真实验开发平台、以Visual Studio作为代码集成开发环境,基于C Sharp语言建立液压泵性能虚拟仿真实验、节流阀压差特性虚拟仿真实验和溢流阀启闭特性虚拟仿真实验。以液压泵性能虚拟仿真实验为例,详细介绍了实验操作模块的实验方法。将虚拟仿真实验技术应用于液压传动实验课程中,来探索线上液压传动实验教学的新模式。

建筑环境与能源应用工程专业虚拟仿真实验系统建设与示范

重庆大学土木工程学院依托国家级实验教学示范中心,对建筑环境与能源应用工程专业空调冷热源系统、大型通风空调系统等成本高、危险性高、周期长的实验内容进行虚拟仿真实验教学系统建设,共建设了空调冷热源系统、空调系统、热水供暖系统三个综合虚拟仿真实验系统。实验建设紧密围绕建环专业实践教学体系展开,坚持“能实不虚、虚实互补”原则,以培养解决复杂工程问题、具有创新思维、高素质综合型工科人才为目标。实验内容设置综合性的多工况虚拟实验、事故工况实验和科研创新实验,支撑了完整的实验教学过程,并建立了双向评价体系。实验采用Web端在线实验形式,提高实验的便捷性和共享性。2020—2021年,虚拟仿真实验系统除服务本校本科实验教学外,向4个高校超300名学生提供实验教学服务,获得校内外较高评价,产生了良好的示范和社会效益。

信息化背景下综合设计性虚拟仿真实验评价系统构建

为对综合设计性虚拟仿真实验进行有效的评价建立实验评价系统。研究分析目前已有的在线开放课程评价体系和虚拟仿真实验的系统架构,把多元智能理论和学习结果分类理论应用于虚拟仿真实验评价系统中,构建包括理论知识维度、思维创新维度、实验技能测试维度和情感态度维度等多个维度的综合设计性虚拟仿真实验评价体系。

浅谈虚拟仿真系统在高校生物实验中的应用

生物实验教学在高校教育中具有举足轻重的地位,然而传统实验教学面临诸如成本高昂、安全隐患以及伦理问题等局限性。随着技术的快速发展,虚拟仿真系统已逐渐融入高校教育领域。虚拟仿真实验借助计算机技术和虚拟现实技术,为学生提供一个高度逼真的数字化实验环境,有效弥补了传统实验教学的不足之处。为此,本文探讨了虚拟仿真实验在高校生物实验中的应用、优势,以及在高校生物实验教学中所面临的前景和挑战,期望通过对虚拟仿真系统在高校生物实验中的讨论,能促进其在高校生物实验教学中的广泛应用,从而提高实验教育的质量与效果。

机械原理虚拟仿真实验教学系统的设计与实现

针对“机械原理”课程实践性强的特点,设计开发了一款虚拟仿真实验教学系统,该系统包括平面机构认知、平面连杆机构、凸轮机构、齿轮传动、动平衡原理5个模块。该系统实现了机械零部件的三维动画展示、各类机构的运动仿真模拟、实验设备的虚拟拆卸安装、实验装置各参数的虚拟测试等功能,该系统交互性、趣味性强,有助于提高学生的学习积极性和主动性。

实验动物学虚拟仿真动物实验教学系统的内涵设计及其优势

传统的动物实验教学模式受到实验条件、动物福利关切以及教学资源分配不均等方面的限制。为应对这些难题,提出一种基于虚拟仿真技术的动物实验教学系统设计方案,旨在通过模拟仿真动物实验环境,为学生提供一个安全、高效且具有高度互动性的学习平台。该系统的构建不仅有望改善传统动物实验教学中的诸多不足,还将促进学生的自主学习能力和创新思维的发展,从而为高等教育实验教学的改革与创新提供有力支持。

干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验虚拟仿真教学系统设计与开发

针对学生在干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验教学过程中存在的危险性大、成本高、消耗高、特高压等问题,应用虚拟仿真技术,通过视景建模与仿真运行,高度还原变电站营运环境,设计和开发了干式空心电抗器匝间过电压绝缘检测实验虚拟仿真教学系统,包含实验仿真、实验考评以及实验服务。教学系统采取虚实结合的方式,推进现代信息技术融入特高压实验教学,激发学生的实验兴趣,取得了良好的教学效果,实现学生工程实践、问题分析、科学研究等能力的提升,对培养学生的创新意识和科研能力发挥重要作用。

生物制药虚拟仿真系统在生物实验教学中的应用

在新经济快速发展的背景下,为满足对“新工科”人才培育的要求,寻求新的教学手段来弥补传统实验教学的不足,以生物制药虚拟仿真系统为例,对虚拟仿真手段在生物制药实验教学中的应用进行了探索。研究结果表明:在教育信息化浪潮的推动下,虚拟仿真教学法能有效弥补传统教学模式在时间、空间、安全性等方面的不足,提高学生学习激情、学习效率和教学质量,虚拟仿真教学法对传统实验教学有明显的增效效果,值得推广应用。

融合计算机视觉的建筑实验室虚拟仿真系统

以市级重点实验室的虚拟仿真系统建设为例,揭示了虚拟现实技术在建筑与城市规划学科的应用现状,介绍了建筑实验室虚拟仿真系统的组建,包括其拓扑结构和各模块介绍等;将计算机视觉技术和虚拟现实技术与建筑学和城乡规划学交叉研究,通过建筑场景的实时重建及在虚拟仿真系统中的人机交互,探索了高校建筑和城乡规划学科中的科研和教学的典型应用案例,验证了虚拟仿真系统的建设成效;分析了虚拟仿真系统对于建筑设计等课程教学成效的提高、建筑方案的表达、优化及科学决策的意义。

基于器官系统的虚拟仿真实验项目设计——以呼吸系统为例

器官系统教学法整合基础医学与临床医学的学科知识,强调以学生为中心。然而,在教学实践中实验资源有限和临床患者难接触,理论–实践、基础–临床融合存在困难。依据ESP模拟病人开展的虚拟仿真实验有助于加深记忆和理解,模拟临床操作过程,辅助学生练习诊断和鉴别诊断技巧、临床决策的制定,解决了基础–临床和理论–实践融合的痛点。以新生儿呼吸窘迫征为例设计实验项目让学生从知识、能力和素养层面掌握呼吸系统的基本结构、功能、发病机制、病因及不同疾病程度下的救治等。鼓励学生面对复杂临床问题时,能够创造性地思考和提出解决方案,培养创新和解决问题的能力。呼吸系统的虚拟仿真实验项目在医学教育中的应用对于提高学生的学习效果、降低教学成本、促进师生互动以及提升学生的应急处置能力等方面都产生了积极的影响,对于医学生的未来临床工作至关重要。