“双万计划”背景下过程装备虚拟仿真实验教学体系的构建

在“双万计划”背景下,过程装备与控制工程专业遵从以装备制造为主体、以工艺和控制为两翼的课程体系建设要求,针对石油石化行业过程装备“高压、高危、高成本”的实验教学难点,构建了“三层次、五模块、三创新”虚拟仿真实验教学体系,以期培养学生解决实际工程问题的能力和工程创新能力。

新工科背景下过程控制虚拟仿真实验教学课程建设

“新工科”教育背景下,实验教学是培养创新型人才的重要实践手段。针对自动化专业的过程控制课程实验教学中传统教学方法存在成本高、效率低,设备不易于更新、升级等问题,结合Web 3D技术,通过Internet网络,采用B/S网络结构构建了虚拟实验平台,模拟仿真过程控制的设备操作培训、单回路控制系统设计、串级控制系统的投运和整定、前馈控制系统的投运和整定及其他先进控制等。该平台可以实现学生的实验教学管理、教师科研服务的网络共享平台,探究了虚拟仿真实验教学资源的管理模式,可为自动化专业的虚拟仿真实验教学、科研等提供帮助。

新工科背景下“三层次一体化”冶金工程递进式仿真实验教学体系构建

为突破传统高温、高危、长时、复杂冶金过程的实验教学难题,满足新工科建设提出的“冶金+”学科交叉等要求,江西理工大学冶金工程专业根据“专业为基、计算赋能”的思路,利用模拟仿真数字化、智能化现代手段,构建新工科背景下“三层次一体化”冶金工程递进式仿真实验教学体系,实现学生知识获取—知识应用—知识创新的递进式培养和冶金-材料-环境-化学-信息多学科交叉融通,以满足现代特色金属产业对一体化人才的需求,有效服务于稀土、钨、铜、锂等特色资源冶金产业绿色高质量发展和高素质专业人才培养需求。

基于“虚实结合”的成岩/成矿过程实验教学探索

岩石学、矿床学是地质类专业的核心课程,笔者针对这些课程传统实验教学中存在的真实场景及原理难以再现、教学资源有限、验证性实验过多等问题,基于“虚实结合”实践平台进行成岩/成矿过程实验教学探索,倡导集实操验证与虚拟仿真于一体的教学方式,构建了虚拟仿真实验教学平台,设计了实验教学内容及教学过程,实现了“虚”“实”教学方式的有效融合。

面向酿造过程的复杂系统控制虚拟仿真实验教学改革

以酿造过程实验为载体,依托科研成果与虚拟仿真技术,解决真实酿造过程由于高危、高污染、高消耗、强复杂性等限制条件难以开展实验的难题。实验教学内容涵盖了酿造工艺实现、控制系统设计、复杂系统控制、生产线分部联动控制,以多层次递进式的教学方法再现了工业酿造流程生产线的全过程。为培养学生解决复杂工程问题能力和创新能力提供虚拟实训。

轧制过程仿真实验教学培养创新型人才的实践

通过加强轧制过程虚拟仿真实验教学资源建设、、善校企合作模式、积极开展相关学科虚拟仿真实验教学和突出虚拟仿真实验教学资源在创新活动中的应用等一系列仿真实验教学资源建设与实践,形成具有工程设计、工程实践和工程创新能力培养相结合,设置教学资源丰富和系统化的实验教学项目,系列仿真实验教学平台为学生科技创新能力培养奠定基础的特色教学模式,促进了材料成型及控制工程专业实验与实践教学方法、手段和管理的创新,提高了学生的工程实践能力和创新精神。

基于NX MCD的数字孪生虚拟仿真系统实验教学研究与实践

数字孪生作为工业4.0与中国制造2025的关键核心技术之一,是数字化和智能化相互关联的纽带,高校实验教学作为培养本科生实践能力与创新能力的重要环节,需要根据人才需求实际情况,持续进行教学研究创新与实践。本文以山东大学智能制造专业实验课程为例,介绍了基于NX MCD的斗式上料设备数字孪生虚拟仿真系统实验教学研究及实践。NX MCD进行模型机电一体化概念定义,作为仿真本体。联合NX MCD、TIA portal、PLCSIM Advanced平台,PLCSIM Advanced桥接TIA portal与NX MCD,搭建NX MCD-PLCSIM-TIA Portal多层次平台联合协同机电一体化虚拟仿真调试环境。跨平台双向映射实时信号,模拟PLC端控制、信号实时交互、数据实时监测,仿真本体模型复现物理实体的运行状态和变化过程。研究通过全面过程评价着重培养学生分析问题和解决问题的能力,提高创新和拓展能力。

电力生产过程虚拟仿真实验教学中心建设与实践

整体介绍了武汉大学电力生产过程虚拟仿真实验教学中心的建设情况,重点阐述了电力生产过程虚拟仿真实验教学资源的整合与建设内容,从科研成果转化为实验教学、可持续的校企合作建设发展模式两个方面介绍了中心的持续发展实践。

“过程控制”实验课程与虚拟仿真融合的实验教学建设

工科实验是培养自动化专业人才分析问题、解决问题能力的重要环节。基于网络B/S框架构建了过程控制虚拟仿真实验系统,采用Unity 3D等软件创造了逼真的实验场景。问卷调查结果显示,虚拟仿真对“过程控制”实验教学质量提高起到了良好的促进作用。

基于虚拟仿真的森林火灾风险评估实验教学模式研究

随着虚拟仿真技术的发展与应用,森林防火技术正向数字化、网络化、智能化的方向发展与更新。为更好地适应智慧消防趋势与“产学研”高校教学发展新模式,本文以森林火灾虚拟仿真综合试验平台研究为教学支撑,以森林火灾发生条件、影响因素、控制技术、火灾预防等为教学出发点,通过小组演示、操作、讲解、研判等课程设计直观研究森林火灾发生发展趋势,探索森林火灾风险评估虚拟仿真实验教学新模式。在教学实施过程中,该模式能够实现学生对森林火灾动态、直观、全局的体验和把控,并且推动了教师与学生对相关研究的合作与发展。通过建立实验教学过程考核,将学生学习各阶段的成效量化,综合考虑与分析学生的学习过程后,能够精准把控学生学习进展和问题,并进行针对性的辅导与强化教学。本研究最终在促进学校林火虚拟仿真与风险评估实验平台建设与发展的同时,能够显著提升教师科研与教学水平以及学生的学习积极性与综合业务能力。

生理学虚拟仿真实验教学系统的构建及过程性评价的探究

生理学实验是生理学课程的重要组成部分,教学效果容易受到实验动物、学时、经费等因素的影响。通过把虚拟仿真实验教学系统引入生理学实验教学中,构建"实验课前—实验课中—实验课后—课程考核"四阶段教学流程,同时设置虚拟仿真实验教学过程性评价指标,从而更好地提升生理学实验教学效果。

基于流程工业的虚拟仿真实验教学资源设计

为提升学生对工业自动化相关课程知识的综合运用能力,设计了基于流程工业生产工艺的虚拟仿真实验教学资源。依托三维仿真技术、多媒体人机交互、数据库、可编程控制器和网络通讯技术,构建了面向啤酒酿造工艺的虚拟仿真生产线。为学生提供了"新工科"建设背景下的先进实践教学手段,弥补了传统实验教学环境脱离实际生产过程、综合型实验教学设备硬件资源有限等问题,提高了课程的授课质量和实践教学效果。

虚拟仿真实验融合翻转课堂教学模式在化学实验课程中的创新与实践

本课题以知识为基础,以德育为根本,以专业为依托,将课程思政与实验教学的融合,通过优化调整实验教学内容与教学方法,制作基础化学实验教学视频,选择适合工程专业学生的基础化学实验教学虚拟仿真平台,形成具有工程特色的基础化学实验教学系统,并进一步建立和完善网络教学资源库。

轧制原理虚拟仿真实验系统设计与开发

为解决传统轧制原理实验教学中设备投入费用高、数量不足、实验时间有限等问题,以实验内容与实验设备为依据,设计并开发轧制原理虚拟仿真实验系统。该系统具有实验目的、实验原理、实验设备、操作练习、实验考核5个功能,完整再现轧制原理实验教学过程,并通过考核功能对实验效果进行评价,能够开展大规模实验教学,有效提高实验效率和效果。

虚拟实验室在高中化学实验教学中的优势

随着高中传统实验教学中问题的不断突出,虚拟实验室的出现对高中实验教学显示出有效的辅助和促进作用。本文讨论了高中化学实验教学中存在的问题及虚拟实验室的概念和特点,并对虚拟实验室在高中化学实验教学中的作用进行了分析和总结,旨在为虚拟实验室在高中化学实验教学中的推行提供理论依据。一、高中化学实验教学中存在的问题化学是一门以实验为基础的自然科学,如果教师仅仅在课堂上通过讲授的方式对化学反应的原理。

仿真实验的教学设计及教学思考

从仿真实验的设计注意事项、教学过程问题及教学方法等3个方面,阐述了如何开展仿真实验。通过多年的实践教学,得出以下结论:需要从提高学生对仿真实验的兴趣,扩展仿真实验的真实性以及丰富仿真实验的内容方面,着眼于设计仿真实验,才能开出适合当代大学生的仿真实验;仿真实验教学过程中只有准备好实验前期的讲解,指导好实验操作过程的问题以及处理好实验结果的总结分析,才能获得仿真实验对学生创新能力培养的效果;与传统实验相比较,仿真实验在授课方法等方面具有独特性,只有采用适当的技巧才能达到充分调动学生自主学习的积极性、主动性。

核心素养导向的虚拟课程资源二次开发:价值、原则与路径

教育数字化转型背景下,数字资源成为促进教学改革的要素。《义务教育课程方案(2022年版)》强调“要创新实验教学组织方式,强化增强现实、虚拟现实等技术手段在教学中的呈现”,并建议教学实施过程中注重对模拟实验、虚拟仿真实验的设计与运用。笔者在调研中发现,虚拟课程资源的运用,使得课堂教学减少了学习对场地、材料与设备的依赖,但目前优质虚拟课程资源相当匮乏,产品配套资源并不符合学科逻辑,还不能很好地体现育人价值。

虚实并举的可交互过程在工程设计教学中的应用研究

在工程设计教学过程中,以往的动画或者实验演示视频教学,是既不能打开操作,又不能从外部直接观察其内部状态的系统.文章使用虚实并举的可交互过程,根据所设定的地层和施工参数,通过软件对压裂模型进行选择,并计算得到最优压裂几何形状,可以将"黑箱问题"转化为"灰箱问题",对参数进行直接修改.通过该虚拟仿真实验教学系统,可以使学生直观地看到参数变化对水力压裂的影响.通过虚实结合的可交互过程,既可以展示设计内容的直接效果,又得到了教学讲授相关的计算原理及应用效果,使学生深入理解工程设计与应用过程.

应用于能源动力类专业的虚拟仿真实验建设及教学内容设计

能源动力领域的热功转化设备庞大复杂、运行成本高、操作风险大,难以在实验室内建立真实循环过程,本文围绕蒸汽动力装置循环原理,开发了虚拟仿真实验平台并将其应用于能源动力类本科生实验教学,详细介绍了虚拟仿真实验平台的建设方案及教学内容设计,探索虚拟仿真技术在实验教学中的应用效果,有助于强化学生对于能源动力学科大型复杂设备的认知,加深对循环原理的理解,熟悉能量高效利用的方向和手段,对该领域专业技术人才的培养具有重要意义。

高校“航空公司运行安全”混合式课程建设研究与实践

“航空公司运行安全”是中国民航大学安全工程专业的特色主干课程,该课程原有教学方式过于陈旧,缺乏过程性考核,教学过程缺乏课程思政的引导,无法满足信息时代教育的要求和学生的学习需求。线上线下混合式教学能够激发学生学习的积极性、主动性和创造力,能够使传统课堂和在线教学相辅相成,形成优势互补,有效提升安全工程专业课程的教学质量。文章探索“航空公司运行安全”混合课程的建设策略,研究和实践以学生为中心、项目导向式的线上线下混合式教学模式,以提升学生的综合素质。