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。

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。

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。

“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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

基于虚拟仪器技术的模拟电路仿真实验系统的设计与实现

本文介绍了虚拟仪器技术的基本概念,着重探讨了虚拟仪器技术在模拟电路仿真实验系统中的设计、实现及测试与评估过程。通过系统需求分析和系统架构设计,选择合适的仿真软件和开发环境,建立仿真模型并设计控制系统,实现数据采集与分析功能。最后进行功能测试、性能评估和用户体验测试,验证系统的可靠性和实用性。

以胃溃疡为例探讨虚拟仿真实验教学项目在形态学综合实验中的应用

目的现代医学实验教学中有很多危险性高或条件复杂的实验项目,难于开展。因此我校将虚拟仿真系统引进实验项目中,对课程进行改革,以提高实验教学的水平和质量。本文即以形态学综合实验中的幽门螺杆菌导致的胃溃疡的实验项目为例,探究医学虚拟仿真实验系统在我校形态学实验教学中的的应用。方法将医学形态学综合实验的相关项目进行整合,并将相关的虚拟仿真系统应用到该课程的实验项目中,实现相对真实的实验教学,从而完成更多的实验项目。结果将课程项目进行改革之后,做到了虚拟实验和实际操作相结合,增加了实验的趣味性,提高了学生对课程的评价和满意度。结论在医学实验教学中虚拟仿真系统具有不可比拟的优势,但同时也有其缺陷,需要虚实结合,实为主体,以虚补实,虚实双促,并加大其应用范围。

数字化虚拟仿真实验系统的开发设计与应用研究

实践实验教学的主体是学生,高校最大限度地突破单一验证、简单综合的传统实验教学模式的局限,充分利用现代模拟技术和网络技术,构建数字化虚拟现实技术实验教学模式,已经成为培养学生能力的有效手段。通过建立虚拟仿真实训实战教学平台、开发虚拟仿真实训实战教学资源、开展虚拟仿真实训实战教学、强化师资队伍及教学团队建设、构建虚拟仿真实践实训校局合作新模式等多种手段,将有助于实现数字化虚拟仿真实验系统的开发设计及其在实践实验教学中的深度应用。数字化虚拟仿真实验系统在实践实验教学中的应用,将有助于学生根据自身需求进行学习、有助于拓展实验教学内容、有助于改进现有教学模式、有助于实验室实行开放式教学、有助于解决当前实训实战教学中的难题,同时,也将为当前的实践实验教学技术手段的创新和改革带来新的思路。

系外行星大气光谱探测虚拟仿真实验系统

系外行星大气光谱可以探测系外行星的大气成分,是研究行星宜居性的关键证据,也是回答是否存在第二个“地球”等科学问题的关键所在.因为系外行星的光谱探测对探测设备要求极高,需要大型望远镜和高精度的光谱设备,国内高校现有条件和环境无法满足学生在学习时的观测实践需求.考虑到天文观测实验教学是天文教学中必不可少的环节,为了提升教学效果,增强学生对天文观测和系外行星大气光谱探测的理解和认知,利用虚拟仿真技术,建设系外行星大气光谱探测虚拟仿真实验,将原理学习与观测实践紧密结合,实现“理论指导观测,观测反馈理论”的模式.该实验设计了三个环节:行星大气光谱特征、行星大气透射光谱观测和光谱数据分析.从理论学习到观测实践再到数据分析,涵盖了包括行星反射和透射光谱、行星大气吸收原理、观测窗口估计、信噪比估计等众多光谱及其数据处理的核心知识.

虚拟仿真技术在自动化专业教学中的应用——评《运动控制系统综合实验教程》

自动化专业教学需要大量的实验操作进行辅助,传统的实验教学模式通常是教师首先对相应的实验原理进行讲解,在明确教学目的的情况下,学生按照实验指导书的步骤要求进行相应操作,但学生容易出现注意力不集中、创新性不足、对实验印象不深刻且兴趣不足的情况。虚拟仿真技术在自动化实验中的应用能将虚拟实验与传统实际工程实验有机结合,在加强学生实验操作技能的同时培养学生对实验的兴趣,让学生将实验的原理、操作方法、整体过程和最终目的等真正铭记于心。由顾春雷主持编著、清华大学出版社出版发行的《运动控制系统综合实验教程》一书,对于将虚拟仿真技术应用在自动化专业教学中具有一定的参考。

“飞行操纵系统”虚拟仿真实验建设及应用研究

“飞行操纵系统”是中国民航大学飞机系统课程群教学内容中的重要知识模块,面向飞行器制造工程及飞行器动力工程专业飞机系统类课程大纲中对飞机飞行操纵系统虚拟仿真实验的要求,从元件级、系统级和飞机级三个层面出发,提出了虚拟仿真实验项目建设的总体思路。探讨了“飞行操纵系统”虚拟仿真实验教学模式,借助虚拟现实环境中的精细化系统模型还原及多视角互动操作,构建虚拟仿真实验平台,有效地提升了新工科背景下学生的工程实践能力与学习效果。

基于LabVIEW和Django的线上虚拟仿真实验室

为了解决在实验教学改革实施过程中,由于学生人数逐步增加等原因,使得实验室和实验仪器的数量难以满足教学需求的问题,以虚拟仪器及图形化编程软件LabVIEW作为开发环境,配合适用于通信类教育和研究的射频(RF)应用软件无线电(SDR)设备NI USRP来设计虚拟仿真实验。与以Python语言开发的Web框架Django相结合,设计一套虚拟仿真实验室及教学Web系统,实现了学生线上实验的目标。此举充分利用网络资源,减少了硬件投资,突破了传统实验室在时间与空间上的局限性,进一步丰富了实验教学资源。