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。

合成孔径雷达高分辨率成像虚拟仿真实验平台设计

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)系统组成复杂,搭载于飞机、卫星等运动平台上才可实现数据获取,难以开展基于SAR雷达实物的实验教学。为解决此问题,设计并搭建了SAR高分辨率成像虚拟仿真实验平台。该虚拟仿真实验平台将系统设计技术、实验设计技术、数据采集过程、信号处理技术、图像评估技术等SAR实验的完整流程进行了高展示度、高保真度、高交互性的计算机模拟。一方面,该虚拟仿真实验可以帮助学生理解SAR设计、工作和应用的流程,巩固相关课程基础知识,激发学习雷达信号处理知识的兴趣;另一方面,可以考查学生对相关知识的综合应用能力,增强学生解决实际问题的技能。该仿真平台已成功应用于虚拟仿真教学课程实践,教学效果良好,对培养新工科技术型人才具有重要意义。

“云平台+服务”的实践教学体系研究与应用

针对计算机专业实践教学过程中存在软硬件资源共享困难、实践教学服务能力不足和学生实践创新能力有待提高等现状,提出“云平台+服务”的实践教学体系。设计基于构思-设计-实施-运行理念的工程化实践教学内容,构建将实验(践)教学、学科竞赛和创新创业(“三位”)统一于实践教学云平台(“一体”)的教学体系,提升学生实践与创新能力,推动实践教学体系改革与创新;为新形势下高校开放实验教学模式和实践教学体系优化、改革与创新提供新的思路和应用支撑。

基于云端的信息化测绘网络教学平台设计与开发

针对测绘学科存在的实践教学条件难以突破、教学组织管理不完善等问题,探讨了“互联网+测绘”的教育改革思路,设计并开发基于云端的信息化测绘网络教学平台。平台按照5层架构进行整体框架设计,应用了数据环境建构、虚拟化实验项目设计、自主性底层框架结构设计、分布式虚拟现实等关键技术,整合了教学资源管理、线上虚拟仿真实验、线下移动式实验平台、数据智能评分、教务综合管理等功能需求,建设形成“人人皆学、处处能学、时时可学”的学习型空间。平台有效突破了时空限制,改善了测绘学科实践教学条件,优化了实践教学组织与管理,取得了良好的实践教学应用成效。

护理专业虚拟仿真实验教学资源共享平台建设探讨

分析高校护理专业虚拟仿真实验平台建设现状,探讨虚拟仿真实验平台、资源及共享机制建设等,提出优化虚拟仿真实验平台及共享机制的策略,确保高校护理专业虚拟仿真实验平台长效、可持续发展。

医学微生物学虚拟仿真实验平台的设计与构建

构建包括实验室安全教育、基础实验教学资源、综合设计性实验模拟以及学习和考核4个模块的医学微生物学虚拟仿真实验平台,以弥补实验教学条件的不足,拓展和优化实验教学内容,突破时空局限,解决实验教学中的生物安全防护问题,切实提高学生处置安全事故能力,强化实验技术的规范化操作,促进专业技能、创新能力和科研素养等的全面提升。

虚拟仿真在海洋调查实验教学中的研究与应用

海洋调查实验教学是海洋科学人才培养的重要环节,受限于实验条件,仅靠海上实践不能完全满足教学要求,需要引入新的教学手段。该文首先介绍了在虚拟仿真技术迅速发展的背景下,中国海洋大学海洋调查虚拟仿真实验教学的建设思路及不同阶段的表现形式;然后结合目前应用于本科教学的“近海物理海洋综合调查虚拟仿真实验”,系统阐述了实验模块、实验步骤及实现的主要功能;最后对海洋调查虚拟仿真教学的教学效果及未来发展进行了总结展望。

基于虚实结合实验平台的控制类综合实验课程建设

以控制类综合实验课程为基础,构建多层次的实验教学内容,并提出了基于虚拟仿真实验环境与便携式综合实验集成实验箱进行实验验证的虚实结合的实验教学模式。控制类综合实验内容以加热铜块和直流伺服电动机为被控对象,利用KeilμVision4集成环境与Visual Studio2012加载Measurement Studio工具箱完成代码编写,根据Matlab/Simulink对被控对象进行模型辨识与仿真分析完成控制器参数的设计。同时建立一套完整的课程考核体系,学生以小组形式充分利用线上与线下的时间、集中与分散的场地灵活地进行数据采集、代码调试、算法设计和实际操控以完成整个实验课程内容。

医学遗传学虚拟仿真实验的建设探索

随着计算机网络技术的高速发展,知识获取的途径呈现出多样化、便捷化的特点。虚拟仿真实验整合网络教学、多媒体技术和实验教学平台,以动画、人机对话等方式完成实验操作。因此,虚拟仿真实验不受时间、空间等因素的限制,是当今医学教育的必要手段。结合医学遗传学实验教学的实际情况,在教学过程中引入虚拟仿真实验,既充分发挥了信息网络技术的优势,又弥补了实体实验的不足,还激发了学生的学习兴趣。医学遗传学虚拟仿真实验平台实现了线上实验教学的针对性、专业化,学生通过自主学习掌握医学遗传学基础知识和实验技能,有效地提高了实验课的教学质量。本文以医学遗传学虚拟仿真实验的建设为视角,探讨本门课程开设虚拟仿真实验的意义、实施策略与应用前景。

基于虚拟仿真技术的足式机器人创新实验平台开发

为满足足式机器人教学实验需要及提高实验平台可靠性,研制了一种基于虚拟仿真技术的足式机器人创新实验平台。该实验平台基于PyBullet虚拟物理引擎搭建,通过设计步态规划、步行控制等功能模块,能够完成足式机器人步态规划、步行控制等算法的仿真验证等任务。同时,依托该平台展示涉及机械设计、软件开发等专业方向的教学内容,有利于智能机器人课程实践教学的开展。基于该创新实验平台,设计了一个拥有13个自由度的足式机器人,能够完成自主步行、上楼梯等功能。实践表明,该创新实验平台具有实验成本低、高度可定制化的优点,非常适合科学研究和实验教学中需要个性化定制机器人的应用场景。

脉冲核磁共振基础仿真实验平台设计与实现

为了解决医学影像技术或智能医学影像工程等专业核磁共振实验教学面临的难题,基于数值仿真技术搭建了脉冲核磁共振基础仿真实验平台。该平台可实现核磁共振信号的检测、磁场强度的间接测量、磁场均匀性的测量与调节、射频脉冲角度的确定等功能,平台支持参数任意设置与调节、信号动态采集与显示、频谱快速生成与读取、采样停止与信息提示,该虚拟仿真实验平台操作简单,灵活可控,支持多终端在线操作,为学生学习物理原理和观察物理现象提供了处处能学和时时可学的资源,有助于学生理解抽象的物理原理,增强实验教学的效果。

开放大学基层分校理工专业在线实践教学模式的应用研究

随着信息技术的不断发展,开放大学基层分校理工专业积极尝试在线实践教学模式的应用研究。通过观察、问卷访谈以及大量实践,提出了开放大学提高在线实践教学模式成效的三大途径,包括:加强虚拟仿真实验平台建设或引入云服务器技术、开展课程在线实践教学案例设计以及设计合理的在线课程实践评价指标体系。

激光雕刻虚拟仿真实验开发研究

将虚拟仿真融入实验教学是教育信息化建设的重要组成部分。分析了虚拟仿真实验教学的重要性,阐述了虚拟仿真融入实验教学的两种常见模式,介绍了虚拟现实在实验教学中的主要展现形式。以激光雕刻实验为例,开发了激光雕刻虚拟仿真实验,搭建了虚拟实验教学场景,仿真了激光雕刻加工过程,建设了线上实验教学平台,简述了虚拟仿真实验的一般开发流程和主要技术手段。实践证明,融入虚拟仿真的实验教学可为改良传统的实验教学模式提供借鉴与参考。

人工智能技术在少儿编程虚拟实验平台建设中的应用实践

虚拟实验室提供的图形化编程环境简单易学,为初学者提供了良好的学习平台。人工智能技术的应用促进了虚拟实验室在各领域的应用和推广,为相关领域的发展提供了新的机遇和可能性。文章结合少儿编程虚拟实验平台建设实践,讨论了人工智能技术在少儿编程虚拟实验平台建设中的应用实践。

虚拟仿真教学平台在诊断学实验教学中的探索与思考

在信息技术的应用下,我国的教育水平提升迅速,其中虚拟仿真教学平台的建设能够为诊断实验教学奠定基础,对提升教学质量产生显著的积极影响。诊断学对学生的学习能力和思维敏锐度等方面要求较高,同时,该学科所涵盖的知识体系繁复且深奥,对学生的学习能力和探索精神也有较高要求。传统的教育模式已经不能满足实际教学需要,无法满足提升学生学科素养的教育目标,因此重视和加强诊断学实验教学是很有必要。笔者就虚拟仿真教学平台的概念进行分析,并且对其在临床教学中的地位和重要意义进行阐述,在探索优质教学措施的同时,揭示了教学实施过程中所遭遇的挑战,并阐述了虚拟仿真教学平台在教学当中的优势。

基于虚实结合的半导体制造工艺实验教学平台应用

阐述虚实结合的实验教学平台设计,将先进材料、半导体工艺、器件仿真工具引入实践教学中,包括课程内容、实验室建设和运行管理。构建一个虚实相结合、课内课外相结合和教学科研相结合的半导体制造工艺实践教学体系。

曲柄摇杆四足机器人实验教学平台设计

为适应新工科人才培养的要求,针对机械类专业课程实践教学环节教学方法陈旧等问题,基于曲柄摇杆机构设计了一款四足机器人实验教学平台,用于机械原理、机械设计等主干课程的实践创新教学环节。该四足机器人的结构设计方案源于哺乳动物运动过程,分析了其运动方式及不同腿部结构对于运动过程的影响,确定机器人机构运动方案;以D-H矩阵变换为数学工具,建立了机器人运动学模型;考虑实验平台应满足较高的经济性和互换性要求,最大程度采用了标准件的数量。对机器人进行了虚拟仿真分析,完成直线与奔跑两种状态的步态规划,实现了四足机器人的整体协调运动,验证了设计的合理性。实践表明,该教学平台的成功设计,丰富了机械类核心课程实践教学内容,对于提高学生的动手实践能力和思维创新能力有着显著的效果。

基于LabVIEW与TCAD的MOS场效应晶体管虚拟仿真实验平台设计与实现

为了解决微电子科学与工程或集成电路设计与集成系统专业实验教学面临的难题,设计了基于LabVIEW与TCAD的MOS场效应晶体管虚拟仿真实验平台。该平台可以实现MOS场效应晶体管的电学性能测试和参数提取,包括数据输入与存储、控制命令输出、数据采集与显示、报错与停止以及图形分析与提取。该虚拟仿真实验平台为学生提供了良好的工程实践平台,具有操作简单和效率高的明显优势,能够充分调动学生的主观性并且帮助学生理解复杂问题。

基于数字孪生的精准调装实验平台及教学项目设计

以飞机大尺寸机身筒形结构件插接装配过程为对象,围绕插接部位不可见、不可测问题,基于数字孪生思想,提出了一种虚实结合、以虚控实的迭代递进式精准调装算法,搭建了包含飞机前机身、中机身比例实验件(以MA700前机身和中机身为参考)、六自由度并联调姿系统、手持式激光扫描仪、双目摄影测量系统、集成控制系统的实验教学平台,给出了“以虚控实”的实验流程。构建了大空间测量的实时感知、六自由度并联调姿和基于数字孪生的试装配仿真验证3个实验模块,不仅实现了智能装配、数字孪生等先进技术方法与飞机装配知识互补的理念,更锻炼了学生独立自主解决复杂工程问题的能力。

虚实结合的智能制造实验教学平台建设与实践

在“中国制造2025”背景下,智能制造人才培养成为高校培养人才的重中之重。为满足智能制造专业课程实验教学要求,将数字化制造生产线虚拟仿真引入到实验教学中,构建了虚实结合的智能制造实验教学平台,建立了虚实结合的综合实验教学体系。通过该实验教学平台能够解决现有智能制造专业课程实验教学中存在的设备空间受限、安全隐患、演示为主等问题,虚实结合的实验能够增加学生的实践机会,保证实验教学效果,培养学生的综合创新实践能力。