检测类专业虚拟仿真实训平台开发研究

本文主要探讨检测类专业虚拟仿真实训平台的开发。采用系统化分析方法,深入探讨虚拟仿真技术的重要性,并阐述了检测类专业虚拟仿真实训平台在提升学生实践能力、提供灵活学习环境及节约资源方面的优势。结合一系列平台功能需求,详细介绍了系统框架设计、虚拟环境构建以及模拟实验实现方面的创新实践,得出了该实训平台具有广泛的适用性和可持续发展性的结论。为了使平台持续优化,提出了互联网技术与在线协同学习整合、引入人工智能技术和强化平台个性化等方面的改进和发展建议。本研究旨在推动检测类专业教育教学模式改革,培养学生的实践能力以适应社会需求。

基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验系统

为更好地开展矿业安全类专业试验实践教学和培训,培养安全应急一流复合型拔尖人才,设计一种基于Unity3D的矿井火灾监测与防治虚拟仿真试验教学系统。首先,采用3ds Max建立仿真模型,构建矿井火灾监测防治试验系统总体框架;其次,开展外因火灾监测与远程自动控制救灾风门应急处置、内因火灾监测与温控胞衣阻化剂防灭火应急防控等人机交互试验实训;最后,建立综合评测的试验评价体系用于考核评估。结果表明:该试验系统具备虚拟现实沉浸性、交互性、构想性的技术特点,利于打造井下三维虚拟仿真场景,逼真展示矿井火灾演变过程;在试验与实训方面,可以突破传统模式在时间、空间、安全、资源等方面的限制,提供自主学习与多元评价方式。

基于ROS的服务机器人实训课程虚拟仿真教学研究

针对目前服务机器人实训课程教学存在的设备成本高、学生操作机会不足等问题,该文提出基于ROS的仿真实训课程教学方案。依托真实系统和仿真实训室,构建基于ROS的服务机器人建模与运动仿真、建图与导航仿真、平面视觉检测仿真、三维视觉检测仿真、物品自动抓取综合应用仿真5个实训项目,详述每个项目的实施要点,实现虚实结合的实训模式。经过实践证明,虚拟仿真实验教学不仅提高实训教学效率,同时极大激发学生的学习兴趣与自主创新意识。

人工影响天气虚拟仿真实验及课程体系建设

在“人工影响天气”的相关课程教学中,构建虚拟仿真实验教学平台有助于学生深入理解基础理论知识,并对实际业务操作及催化方案设计、优化产生感性认识。虚拟仿真实验教学突破了室内教学时空及仪器设备昂贵的局限性,解决了自然界中不能对同一块云反复催化的实际困难,对云降水环境及人工催化过程高度重现,对理论教学体系及教学形式进行补充,完善了课程教学体系。此外,科技成果在教学和本科生科研创新活动的引入,进一步增强学生科技创新意识及学习兴趣,促进了科研创新型人才的培养。

生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心的建设与应用

生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心通过优秀科研项目转化以及与高新技术企业合作开发,建设了一批高质量的生物类虚拟仿真实验教学资源。多层次、多元化的资源为学生前沿科学知识学习、综合性科研训练和生物下游产业技术训练提供有利环境,有效地实现教学模式的转变以及学科交叉知识的学习和延伸。全天候开放共享虚拟仿真实验教学平台,实现虚拟仿真实验教学软件、实验标准化视频、教学课件和测试题库等线上教学资源的有机整合,满足随时随地实验教学需求,支持了一系列的混合式线上线下实验教学课程开展。生物科学与技术虚拟仿真实验教学中心与国家级生物科学实验教学示范中心形成了“双中心”融合发展的创新人才培养实验教学体系,“虚实结合”的实验教学模式,提升了学生的综合科研能力与教师的业务水平,培养了满足社会需求的生物技术创新实践人才。

虚拟仿真技术在临床麻醉技能教学中的应用

临床麻醉学作为一门跨学科、跨专业的综合性学科,要掌握多个学科的医学知识及独特的临床技能,其中气管插管和心肺复苏是麻醉医学本科生及临床医生必须掌握的基本急救技能,而刚接触临床的医学生难以将理论与临床实践相结合。近年来,越来越多的医学院校将虚拟仿真技术应用于医学教育中,而该文发现将虚拟仿真技术应用到临床麻醉技能教学中具有明显优势:一方面可利用虚拟仿真技术打造该专业的临床技能教学资源库,比如构建人体解剖三维模型、技能操作的视频录制、演示及培训;另一方面有助于提高学生学习的兴趣和积极性,并提高临床麻醉技能教学的质量与效率,此外,还可以节约教学模型及耗材,具有可重复利用、缓解教学资源紧张等优点。由于虚拟仿真技术对经济条件、硬件设备及师资条件要求较高,笔者团队将不断创造这些必备条件并继续探索、研发麻醉学基本技能虚拟仿真训练系统,通过该系统虚拟不同临床真实病例情景,让学生在虚拟环境中学习和实践,突破时间和空间的限制,营造安全的实践教学环境。相信在当前信息智能化技术时代背景下,运用虚拟仿真技术是医学实践教学发展的必然方向和必由之路。

储氢材料虚拟仿真实验的设计与教学实践

针对固态储氢材料制备及性能测试线下实验教学中存在的时间、空间和深度限制,设计建设了虚拟仿真实验。实验内容包含一类材料、两个体系、两类制备技术、三种性能测试方法,并且结合动画展示材料内部原子级别的反应机理,既让学生亲自体验、直接观察每一步实验过程,又能深入理解实验机理,实现了多个维度的以虚补实和探究型的实验教学,有利于培养学生的自主学习能力和实践创新能力,提升材料科学与工程专业实验教学的质量和水平。

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。

医学生理学虚拟仿真项目的设计与实现

生理学是一门重要的医学基础课程。在生理学教学中引入虚拟仿真技术,将部分授课内容情境化、可视化,并实现人机交融和互动,对传统教学模式将是重要的补充和提升。在生理学虚拟仿真项目的设计和开发中,要以教学目标为导向,贴合教学内容,注重思维培养,合理运用先进的多媒体技术,虚实结合,使虚拟仿真项目更好地为教学服务。

大鼠脑关键核团精准定位与快速取材虚拟仿真实验项目的建设及应用

虚拟仿真实验是智能环境下教育发展的必然选择。大鼠脑组织关键核团的精准定位和快速取材是医学专业学生必备的实验技能,但本科生操作实验成功率低、实验成本较高,亟需建设虚拟仿真实验。文章从实验教学目标、实验教学过程与方法、交互性操作步骤简介、实验教学特色等方面对大鼠脑关键核团精准定位与快速取材虚拟仿真实验项目的建设进行了介绍。该项目具有交互步骤清晰、沉浸式体验感好、可分步计分并附扣分说明等特点,有利于提升学生学习兴趣,提高学生的实验操作水平。小结部分简介了项目的应用,以期为医学院校其他虚拟仿真实验的建设提供参考。

应用型高校临床技能虚拟仿真实验教学中心的建设实践

文章立足于医学特色应用型人才的培养过程,将虚拟仿真实验教学中心建设作为医学实践教学内涵发展的重要补充,从建设理念、建设内涵和实践应用三个方面探讨了临床技能虚拟仿真实验教学中心的建设实践情况,为临床实践教学、线上技能培训和考核提供了丰富的教学资源;丰富了课程内容和教学设计,推动了“以学为中心”的深层次教学;利用平台和虚拟仿真项目更好的反哺优化教学,提升教学效果。

虚拟仿真教学在医学生麻醉并发症见习中的应用

目的 虚拟仿真教学在医学生麻醉并发症见习中的应用效果。方法 以首都医科大学医学系2016级及2017级长学制五年级医学生60名为研究对象,2016级为对照组,2017级为试验组,每组30名。对照组采用传统教学方法,试验组采用虚拟仿真实验教学方法。通过统计分析两组理论考核成绩、临床操作能力考核成绩及问卷调查评价,比较两种教学方法的教学效果。结果 试验组医学生临床操作考核成绩高于对照组(91.1±3.3分vs 83.1±3.1分,P<0.05);试验组医学生对教学效果、学习积极性提高、理论知识记忆效果提高、培养临床思维及临床操作能力提高的评价均高于对照组(P<0.05);试验组医学生对虚拟仿真实验系统的真实性及虚拟仿真实验系统的易操作性认可度分别为76.7%(23/30)、83.3%(25/30),100.0%(30/30)的医学生认为进行虚拟仿真实验有必要,但86.7%(26/30)的医学生认为虚拟仿真实验目前不能替代传统教学方式。结论 将虚拟仿真教学用于医学生麻醉并发症的见习,可提高学生的学习积极性,加强医学生对麻醉并发症发生原因、机制及处理的理解,提高麻醉并发症教学的效果。

牛生产学虚拟仿真教学课程建设与应用研究

为推动信息技术与高等教育深度融合,该文以高校牛生产学教学需求为导向,聚焦高等教育高质量发展的迫切需要,基于动物科学专业及牛生产学课程教学的特点,从课程建设及应用要解决的重点,教学载体与教学方法、虚拟仿真教学课程内容与组织实施、课程成绩评定方式、课程评价及改革成效等方面,对牛生产学引入虚拟仿真教学、虚实结合的课程建设及应用进行详尽的研究。通过项目实施,构建校企信息共享平台、形成虚实融合教学模式,创新人才培养模式。

林区桥梁墩柱加固虚拟仿真实验教学探索与实践

以林区桥梁墩柱加固为例,基于现代教学理念以及虚拟仿真技术设计桥梁墩柱加固虚拟仿真资源,并实现在线共享。实验解决了土木类大型实验经费高、周期长、存在一定安全隐患的难题。结合虚拟教研室的建设,采取浸入式、自主式、交互式、探究式、反馈式教学方法相结合,探索开展虚拟综合性实验设计、实施以及教学评估,构建了混合教学模式下虚拟仿真实验教学体系。教学实践证明,通过虚拟仿真实验教学有利于混合式教学模式下学生的自主探究以及创新实践,全方面地提升了学生综合素质。

“虚拟仿真+试误教学法”实验教学模式的探索与实践

以虚拟仿真结合“试误”教学法,建立混合式实验教学模式用于药学专业高危类化学实验教学。以氧化石墨烯的制备为例,采用3D MAX、IdeaVR等软件对实验场景、仪器设备等进行高度仿真。在线教学模式便于学生随时随地沉浸式学习,凸显“以学生为本”的教育理念;增加“试误”选项,让学生体验错误操作会导致爆炸等危险后果,强化关键知识点。基于“试误”教学法的虚拟仿真实验模式,不仅解决了传统实验教学中安全隐患大、污染严重等问题,能够以虚补实,而且为学生创造了自主性高、探索式学习环境,同时,该教学模式为危险系数高的化学类实验课程的开设提供了教学示范。

船舶起货机操作管理虚拟仿真实验教学系统的设计与应用

针对“液压甲板机械的操作与管理”实践环节教学效果不佳、实验安全性差等问题,基于虚拟现实技术开发了船舶起货机操作管理虚拟仿真实验教学系统,建立教师端与学生端系统,实现了完善的教学功能,通过“虚+实+虚”实验教学模式实施教学过程,采用动态变化的题目考核学生的知识掌握能力。教学实践证明,虚拟仿真教学系统有利于提高学生的学习效率和确保大型实验项目的安全性。

地球物理实验教学中虚拟仿真系统设计与应用

信息技术的高速发展,使教与学的关系也在不断变化,传统的教学模式已难以满足当前的需求。以“构造地震响应观测与震源过程分析”地球物理虚拟仿真实验系统为例,从实验目的、教学模式、实验方法和教学特色等方面阐述地球物理虚拟仿真实验教学的改革与创新,旨在提升学生实践创新能力培养的效果,为教与学的改革提出新的思考。

危险废物全生命周期处理与处置实验虚拟仿真设计

针对实验室难以开展危险废物处理实践教学的难题,设计和实现危险废物全过程处置实验虚拟仿真系统。该系统包括危险废物分类收集、集中贮存与安全转运、危废处置方案制定、处置中心处理与处置和减污降碳拓展5个模块,20个操作步骤;采用3D建模、人机交互等技术构建危险废物从源头、过程到终端的全流程虚拟仿真场景,实现学生全过程的实验操作和研究探索。实验设计坚持任务驱动和问题导向、思政融于课程的教学理念,培养学生综合创新实践能力及低碳环保协同的科学素养。该实验作为环境工程专业的核心实验项目,有力支撑环境工程高层次应用型新工科人才的培养。

船舶操纵性海试实验虚拟仿真设计与应用

操纵性试验是船舶海试的重要组成部分,可有效评估船舶投入运营后操纵性能的优劣。船舶操纵性海试准备时间长、成本高、风险大,难以开展实验教学。依托虚拟仿真软硬件设施,充分融合虚拟现实技术、3D成像投影技术与船舶操纵性能分析方法,探索新型实验教学模式,完成船舶操纵性海试虚拟仿真设计;并以集装箱船为例,开展实验教学应用研究。船舶操纵性海试实验虚拟仿真有效弥补了海试的诸多不足,为学生沉浸式体验船舶操纵性海试全过程、掌握相关实验规程与分析方法提供良好的虚拟仿真环境。

电磁波极化转换虚拟仿真实验教学探究

利用全波电磁仿真软件(CST)对电磁波极化转换进行虚拟仿真实验教学。相较于传统的双折射率各向异性材料电磁波极化转换器,基于超表面的电磁波极化转换器具有设计灵活、厚度薄和带宽宽等优点。通过系统介绍电磁波极化转换原理、超表面单元与阵列设计、电磁波极化转换中电场与电流分布,使得学生能够形象直观理解电磁波极化的概念,掌握电磁全波仿真的基本方法与流程。