药学虚拟仿真

药学虚拟仿真（精选8篇）

篇1：药学虚拟仿真

福建医科大学药学虚拟仿真实验室简介

虚拟仿真实验室主要针对部分真实实验不具备或难以完成的教学功能，以及涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等实验项目时，按照“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则提供可靠、安全和经济的实验项目，依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象。学生在虚拟环境中开展实验，可达到理想的实验教学效果。福建医科大学虚拟实验室依托药学专业技能实验教学示范中心（省级），在药学楼北楼楼单独建设了一间配有61台计算机和配套齐全服务器的仿真实验教学实验室，专门用于开展药学虚拟仿真实验教学工作。

本实验室目前拥有7个虚拟仿真实验教学软件，分别为制剂生产虚拟仿真实验（GMP）教学、发酵工程产品生产虚拟仿真教学、生物制药工艺学虚拟仿真教学、化工原理仿真实验教学、生药学虚拟仿真实验教学、大型分析仪器仿真实验教学、实验药理学虚拟仿真实验教学。具体内容如下：

1、制剂生产虚拟仿真实验（GMP）教学

主要实现药物制剂生产设施的虚拟仿真教学，虚拟仿真内容涵盖GMP标准下的药物颗粒制剂生产、片剂生产、胶囊剂生产、水针剂生产以及卫生水系统、空调空压设备等，不仅具有3D形象生动、操作性强、使用便利等特点，而且对许多复杂设备、间歇性生产控制、GMP质量管理等进行了三维立体的场景仿真，具备一定的智能化反应能力。

2、发酵工程产品生产虚拟仿真教学

主要实现发酵工程产品生产的虚拟仿真教学，虚拟仿真内容包括抗生素发酵工艺相关菌种、孢子制、种子制备、发酵、发酵液预处理等一系列工序的虚拟仿真教学。支持每个学生通过模拟实验室直观的可解并操作整个工序。

3、生物制药工艺学虚拟仿真教学

构建虚拟实验库可以对实验技术、方法和内容进行精选以及实验过程的虚拟化设计。针对生物制药工艺学实验每次实验耗时较长、受实验学时限制、能开展的实验数量有限等问题，通过虚拟实验室平台，使学生能够全面掌握多种生物制药实验方法，可以用虚拟实验室演示大量的生物制药常用实验方法，拓展学生的视野，培养更高层次的合格人才。

4、化工原理仿真实验教学

软件利用动态数学模型实时模拟真实实验现象和过程，通过3D仿真实验装置交互式操作，产生和实际一致的实验现象和结果。每位学生都能亲自动手操作，观察现象，记录数据，数据处理，验证公式，原理定理，打印报告。能够体现化工实训装置数据处理等基本过程，满足工艺操作训练要求，满足流程操作训练要求，能够安全、长周期运行。集“教-学-练-考”与一身，方便老师教学，真正建立起化工原理虚拟仿真实验室。

5、生药学虚拟仿真实验教学 主要实现通过虚拟仿真教学使药材图片能够随时呈现其自然状态，学生能更好地掌握其性状特征；观察显微特征时前，学生可以在虚拟实验平台点击切片或粉末的图片，认识药材的主要显微鉴别特征，然后根据这些特征，再上显微镜实践操作，可以更牢固得掌握知识点。为培养学生的新药开发能力打下良好的基础。内容包含有：中药的药用植物识别、中药传统鉴别的仿真实训等。

6、大型分析仪器仿真教学

该系统采用虚拟现实技术进行开发，仿真的范围包括实验室场景、仪器操作、数据采集、数据分析。该软件具备机理模型，以真实实验数据库作为支撑，仿真操作过程与真实仪器操作过程极其相似，仿真结果与真实系统结果非常接近，能够满足日常培训、常规考核以及技能大赛等各种需求。该系统理论知识采用Flash、视频展示，能够更加生动的讲解仪器相关内容，使操作者更通俗易懂。

仪器单元有气相色谱仿真软件(安捷伦GC 7890A)； 气质联用仿真软件（安捷伦GCMS 7890-5975C）；液相色谱仿真软件（安捷伦LC 1200）； 原子吸收仿真软件（安捷伦AA240FS）；紫外-可见吸收仿真软件（赛默飞Evolution 300）；

红外分光光度计仿真培训系统Nicolet380；核磁共振仿真软件（布鲁克 AV III 400MHZ）X射线多晶衍射仪（德国布鲁克 AXS D8 ADVANCE）；冷场发射扫描电镜-能谱仪（日本电子

JEOL-7500F）等

7、实验药理学虚拟仿真实验教学

具有完整的知识结构，包括：实验基础知识介绍，实验动物介绍，实验设备和实验器械介绍，模拟实验操作过程，模拟实验波形等方面的内容； 实验基础知识包括生理、药理、病生、机能、信号采集系统，传感器、实验室常用试剂等方面的知识；实验仪器介绍包含最新不低于20种生理药理仪器介绍，包含镇痛类、抗焦虑类，疲劳类，心血管类药理设备以及行为学实验仪器设备，介绍方式为Flash动画和录像，拓展学生思路；至少包含对不低于10种常见实验动物的用途、生理指标等方面的介绍；除了药理常见及综合实验外，还包含生理、、病生、人体实验以及综合性实验的各类大型实验项目不低于100个。实验操作均为高清保真录像，保证实验细节清晰可见，专业人员配音，提高学生自主学习能力，减轻教学负担。进行各种药理学参数的计算，比如PA2，LD50，半衰期等。

药学专业技能实验教学中心

篇2：药学虚拟仿真

虚拟现实技术能够使传统教学理念在根本上得到转变，摆脱传统教学中时间、内容、手段、空间等的制约。虚拟实验教学为我们解决传统教学方式面临的难题，它对于深化教学改革。虚拟现实技术在教育领域的应用前景极其巨大，随着虚拟现实技术的不断发展完善，硬件设备价格的不断降低，虚拟现实技术日益受到人们的关注，对于我国教育的发展以及改革的深入具有极大的推动作用。

一、虚拟实验概述

虚拟实验指的是基于多媒体、仿真和虚拟现实等技术在计算机上营造可辅助、部分替代甚至全部替代传统实验各操作环节的相关软硬件操作环境，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，所取得的实验效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果。

虚拟实验的特点包括：①虚拟性特征：在虚拟实验中操作的设备虽然能看到、感觉到，然而实际上它上并不存在，是虚拟的，是对实物的模拟。实验设备的虚拟性一方面能够有效的减少实验设备、空间、资金的使用，另一方面，能够使实验条件改善;②实践性的特征：虚拟实验基于人们对于事物的新认识和完善原有的知识结构，提高实践能力方面有重要的作用。虚拟实验室对客观世界的虚拟，虚拟实验中的实验仪器、设备对象都有各自原型，实验程序和操作规则也是实际经验和理论指导下的产物。所以虚拟实验和现实实验有着相同的组成要素，人们借助虚拟实验虽然不能获得直接经验，但是能提高相关领域的认识，在今后的实践活动中知道如何操作，实验者基于虚拟实验能够对实践环节进行获取;③多样性特征：基于虚拟的实验环节，利用软件实现了教师的辅导作用。同时，考虑到实验者客观存在的水平差异性，因此所提供的实验应该满足各个层次的实验者的要求。只有当虚拟实验环境能针对具体的实验者提出有针对性的实验要求，使不同层次实验者需求得到满足，能够充分调动学生积极性。

二、虚拟环境下药学实验教学原则

1.系统性原则

事物之间存在联系。药学实验教学需要对知识整体性、系统性给以重视。要注重专业知识体系和教学媒体的完整性，虚拟實验室是实验教学的重要组成部分，不应该把虚拟实验室等同于一般的多媒体课件，要求虚拟实验室的内容系统化，可以适应不同培养目标的需求。因此不仅要认真设计专业药学课程的知识结构，以提高教学效率和教学质量，也要根据药学专业的教学要求，同时，对教学媒体进行认真的制作，使其和教学内容进行有机整体的构建。

2.独立性的原则

通过课堂教学要求使教学目标达到实现，这个教学目标当然包含在整个知识系统整体中，但它也必然是一个相对独立的知识点或知识面。教学设计要注重知识的独立性，设计课堂要以本节课的教学目标和教学重点为中心，确保教学目标的顺利实现。

3.交互性和直观性统一的原则

虚拟实验室指的是基于虚拟环境形象模拟真实实验，为了能达到实物实验所达到的教学效果，虚拟实验室在环境界面设计上要注重对实物实验进行高度的逼真模拟，使学生在进行实验操作时犹如操作实物一样，使未做过实验的.学生通过仿真软件对实验的整体环境、所用仪器的整体结构能建立起直观的认识。创设出优美的教学情境，变抽象为直观，增强学生学习的趣味性，提高教学效率。虚拟实验应该给出交互信息，对学生的操作做出实时的反馈，纠正错误，取长补短。还应该采取一些网上交流和答疑等交互手段，学生可以在网上交流学习经验、实验方法以及发布实验方案等，，同时，使网上答疑、网上授课等能够实现。

4.科学性原则

现代化的教学设计理论对教学的科学性给以重视，突出教学设计的真实的一面。因此教学设计的方方面面都要符合科学性原则，即要符合教学目的的要求，又要符合学生的认知规律，符合客观事实，符合教育教学理论等。教学媒体逼近于客观现实，虚拟不是虚构，必须尊重客观实际，遵循事物发展的客观规律。教学目标的设计要全面，不仅考虑知识目标、能力目标，而且要注重情感目标的设计。教学过程的设计要符合现代教育教学理论系统论、信息论、控制论的观点。教学活动的设计要符合学生的心理和生理特点，符合学生的认知规律。虚拟环境下药学教学实验科学的设计是满足课堂教学的根本要求，保证了学生对知识的获取。

三、基于虚拟环境下药学实验教学的策略

1.确保经验材料的充分

通过充分的经验材料的提供，使在虚拟环境中为学习者提供良好的学习情境，激发学生的探究兴趣，让学生主动参与到虚拟环境中来，认识他们学习目的，这有利于引发学生的好奇心，对存在的问题进行引导，对学生学习的内在的动力进行激励。

2.对认知进行控制

基于虚拟环境中，当学习者不断的掌握知识，学习者必须主动发挥认知能动性，确认当前的情境能否在自己以往的经验中找到相应的知识结构，并做出相应的反应。如在虚拟实验环境中采取什么样的学习策略才是行之有效的。在虚拟药学实验环境中，学习者如果仅仅满足于简单的重复性的操作，就不能很好的把握实验之间的内在联系，因此学习者要积极的进行认知控制，控制并诊断自己所作出的反应是否正确，是否是最佳等，培养学习者了解决问题的能力。如果自己原有的知识经验对新信息掌握产生积极的影响，这时进行有效的认知控制和自我调节则更有利于新信息的把握。当原来的知识经验干扰到掌握新信息时，通过控制认知进行识别。

3.科学操作虚拟实验

实验过程中，学生应该尽可能降低错误，提高实验的成功率。所以，要求进行操作练习，可以采用以下三种操作方式：一是单项练习，虚拟实验中包含很多环节，在操作练习中抓住新的环节进行练习，使学生掌握新环节的知识点和操作要点，这种操作练习的好处是目标明确、重点突出，有利于新知识的掌握。对于“片剂包衣工艺与设备”虚拟实验中，学生先对其中的一个设备“高效包衣机”来进行操作练习，在实验中学生可以体验高效包衣机设备的三维模型，并对其拆分，旋转，操作让学生了解高效包衣机的内部结构和操作流程。二是综合练习，在虚拟实验中把几个知识点放在一起来进行练习，有利于学生把握实验的整体过程，并了解各个知识点的内部联系，有利于学生综合运用知识来解决实际问题的能力。同样是在“片剂包衣工艺与设备”虚拟实验中，在单项练习中，学生已经了解了高效包衣机的操作，在综合训练的时候，我们可以结合“素片包衣仿真系统模块”中的高效包衣机系统配置图，来了解高效包衣机在素片包衣中的作用，和注意要点。三是对比练习。强化各知识点之间的联系，如高效包衣机与其他包衣机之间的区别和联系，对比分析优缺点，从而对于高效包衣机特征的了解能够更加深化。

4.对知识进行整合

把新知识与旧知识相结合应用在实验过程中，一方面有利于学习新知识，解决新问题，另一方面有利于促进知识的巩固和迁移。围绕着实验的重点难点提出问题，通过操作练习帮组学生解决问题，同时提高学生的自我监控能力和自我调节能力，有助于学生实验技能的迁移能力的培养。对于学生来说，学习不仅仅是掌握知识技能，更重要的是在新的情境中，学生能应用这些己有的知识技能，去学习新知识解决新问题，因此要让学生将在虚拟实验中学到的知识应用到实际中去。从而实现了对于学生分析问题、解决问题能力的培养。

参考文献

[1]江海平，冯鸿.虚拟现实技术的发展对生物实验和教学的影响[J].遗传，(2)：26-27.

[2]朱敏，张际平，潘侃凯.虚拟仪器技术及其教学应用[J].实验研究与探索，(5)：68-69.

篇3：药学虚拟仿真

一、药学虚拟仿真实训的优势

学校建设和使用虚拟仿真实训中心以来, 除了体会到了虚拟仿真安全、经济、高效的优点以及课堂上随时可测试考核的便捷之处外, 虚拟仿真实验实训使专业课程教学效果取得了明显提高:

(一) 枯燥的理论知识形象化、生动化

药学专业理论知识的学习需要学生有坚实的专业基础知识和严谨的逻辑思维能力, 很多职校学生对此望而却步, 没有进一步钻研的动力, 药学虚拟仿真实训软件恰好将深奥的知识用形象、生动的方式表现出来, 通过三维动画、游戏的方式使学生在娱乐般的学习方式中潜移默化地接受了深涩的理论知识。

(二) 学习内容能与工作零距离接轨

虚拟仿真实验可以使学生在学习时与工作零距离接轨。譬如, 制剂工程虚拟模块, 每个设备都是按照标准操作规程操作, 流程中每个步骤都是按照GMP的要求进行。学生按照标准操作规程一步一步完成操作, 操作的过程中除了学习制药设备外, 同时学习GMP的内容和药剂课程的内容, 虚拟仿真在操作过程中将几门课程有机结合到一起, 而这就是药企实际的工作内容。这比分开的、割裂的几门课程更容易使学生懂得实际工作。学生通过读懂虚拟的标准操作规程到学会工作中阅读实际的标准操作规程而完成工作, 实现了学习和工作的零距离接轨。

课堂上学习和使用大型设备设施成为可能, 药学虚拟仿真软件使一些课堂上不易开设的项目能够开设。一些药厂的大型设备设施, 如, 洁净室的空调设施、高效蒸馏水机等, 学校实验实训室不可能且没必要安装, 而虚拟仿真软件的三维立体功能却不仅能使学生学习操作, 而且能摸透设备的结构和原理, 这些是实物实训都不易讲透的内容。

二、药学虚拟仿真实训的不足

虚拟仿真实验实训不仅在教学中起到很好的辅助作用, 在技能竞赛中同样发挥了强大的作用, 学校技能竞赛小组在几次市赛、省赛甚至国赛中都取得了佳绩。虚拟仿真实验实训在教学过程中表现出了优越的一面, 但在实际使用过程中, 也有一些不足之处。

(一) 虚拟与实际的差异

虚拟的操作与实际的操作也存在一定的差异, 学生会虚拟操作做得很快而实际操作时还是会有困难。所以, 虚拟的软件并不能代替实际的工作。另一方面, 实际工作中会碰到各种各样的问题, 而这往往更锻炼工作人员的思维和解决问题的能力。虚拟的软件在这方面是欠缺的, 要么缺乏这方面的内容, 要么机械地假设几种可能出现的情况, 相对来说比较简单。

(二) 部分教师过于依赖虚拟仿真软件

虚拟仿真软件的出现使一些教师对之产生了依赖, 不再按照学科特有的体系去备课, 突出学科本身的重点和内容, 把重心转移到虚拟仿真软件上, 过多地虚拟仿真练习使学生失去兴趣, 甚至产生抵触情绪。

因此, 总结几年虚拟仿真软件应用的情况, 综合各方面的反馈意见, 笔者认为如下正确应用虚拟仿真软件效果可能更好:

虚实结合:虚拟的实训结合实际的实验实训会起到1+1>2的效果, 学习了一些项目的虚拟实训后再进行实际操作, 再进行虚拟练习, 学生会自觉将这种能力迁移至后面的学习中, 可大大扩展学习内容。

适时加入仿真练习:教学过程中以学科体系为主线, 过程中穿插多种教学手法, 适当的时候进行仿真练习, 会对教学起到画龙点睛的功效。

参考文献

[1]陈章宝, 肖国君, 邓君, 等.虚拟仿真技术在药学实验教学中的应用研究[J].中国教育信息化 (基础教育) , 2015 (5) :86-87.

[2]马利华, 虚拟现实技术在药学实验教学中的应用研究[J].中国教育技术装备, 2010 (12) :99-100.

篇4：药学虚拟仿真

摘 要：虚拟仿真实验教学是采用多媒体、数据库以及网络通讯等多种技术，构建一个逼真可视化的虚拟现实环境开展实验操作，达到真实实验不具备或难以实现的教学效果，在实验项目认知操作预习、实验能力拓展训练、实验操作技能训练培养、药物工业化生产制备的仿真训练等学生创新能力的培养教学过程中发挥重要作用。

关键词： 虚拟仿真； 实验教学

中图分类号：G434 文献标志码：B 文章编号：1673-8454（2015）10-0086-02

实验教学是理论教学的一种延续，是让学生对课堂上所学知识进行消化和吸收的过程。实验过程是一个学习、培养及探索的过程，通过实验，能有效地训练学生的实验技能，培养学生观察能力、实践能力、创新精神和创新能力[1]。对于药学实验教学中部分不可及或不可逆的操作，以及需要高成本、高消耗的大型或综合性实验项目等部分真实实验难以实现的实验操作，虚拟仿真实验教学则能有效利用信息技术模拟真实实验环境实现部分真实实验难以完成的教学功能。

虚拟仿真实验教学是综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通讯等多种技术，通过构建一个逼真可视化的实验操作环境和实验对象，使学生在开放、自主、交互的虚拟环境中开展高效、安全且经济的实验，进而达到真实实验不具备或难以实现的教学效果[2]。虚拟仿真实验教学具有明显优势，并对传统实验教学思想、体系、模式、内容、方法以及手段等都产生了颠覆性影响，学生通过对仿真实验系统的反复多次模拟操作，可以加深对实验原理及操作步骤的理解，还可节省大量时间进行综合性、设计性、探究性的实验，为学生综合能力、创新精神和创新能力的培养提供保障。

西南大学药学实验教学中心秉持“实践创新，能力至上”的实验教学理念，在强化真实实验建设的前提下，针对部分高成本和高消耗、实验条件难以实现、所需投入和运行费用巨大等真实实验难以实现的部分实验操作，按照“能力培养，虚实结合、以虚补实、以实为主”的原则，开发构建了药物制备工程虚拟仿真实验模块、药理生理学虚拟仿真实验模块、体内药物分析虚拟仿真实验模块和药物分子虚拟筛选实验模块等共计103个虚拟仿真实验项目。

虚拟仿真实验教学能有效利用信息技术模拟真实实验环境实现部分真实实验难以完成的教学功能，中心将真实实验和虚拟仿真实验建设贯穿于实验教学始终，实现虚实结合，相互补充，以培养学生创新实践能力。

一、实验项目的认知、实验操作的预习

虚拟仿真实验的操作可实现学生对实验项目的认知、实验操作的预习，更好地理解掌握每一个实验项目的目的、实验原理和详细的实验操作步骤，以保证学生在开展真实实验的过程中能更好地注意操作的规范性，实验后可以通过操作虚拟实验项目进行复习巩固，从而强化实验教学效果，为实验能力的培养提供更好的平台。

中心教师采用图、文、声及活动影像4 种功能兼备的实验教学工具自主设计建设的分子生物学虚拟操作实验模块，将复杂抽象的PCR 扩增、克隆、Southern印迹杂交、酶切与连接、转化实验、质粒小量碱法提取实验等实验原理简化为直观可视的动画形式，学生可以按照提示将课堂上不好演示的实验过程模拟出来，使学生得到更多的模拟、重复的操作机会，弥补传统多媒体教学的不足，在教学中显示出极大的优越性，提高学生学习的兴趣，加深对知识的理解。

学生利用实验动物（小鼠或蛙）开展生理学、药理学、毒理学等实验操作，但常常由于实验操作不熟练，导致实验不能顺利完成或达不到预期实验效果，中心建设的药理生理学虚拟仿真实验模块，能让学生通过虚拟实验完成操作实训，提高真实实验效果。

发酵工程实验涉及菌种选育、培养基优化、发酵罐使用及发酵实验等内容，其中发酵过程优化与放大是发酵工程实验的核心内容，发酵工程虚拟仿真实验以聚苹果酸发酵生产工艺为原型，利用动态模型实时模拟真实工艺反应装置现象和过程，通过仿真工艺反应装置进行互动操作，产生和真实工艺处理一致的结果，每个学生通过操作本虚拟仿真模块能够充分理解聚苹果酸生产工艺流程，通过设置不同运行参数，观察工艺反应现象，进行开停车操作及排除各种设备故障或工艺扰动的操作，同时对于操作过程和结果进行客观的考核和评定。

二、实验操作技能的训练及培养

对一些操作难度大、仅凭教师做示范学生不易掌握操作方法的实验，虚拟实验操作具有很好的直观性、反复性训练的作用。如生理学实验中的减压神经放电（神经的分离和分辨是难点）、膈神经放电记录（找出膈神经是难点）、大脑皮层放电记录（其中的开颅手术不易操作和掌握）等实验都是电生理实验中的重点和难点，学生通过中心建立的生理学虚拟实验项目反复操作训练，极大地提高在真实实验中的实验操作能力，既能节约实验动物又能很好地掌握所需的实验操作技能。

大型分析仪器由于设备台套数、运行费用等限制了学生的操作使用，中心购买建设的大型分析仪器虚拟仿真操作软件采用计算机虚拟仿真技术开发的具备机理模型，以真实实验数据库作为支撑，仿真操作过程与真实仪器操作过程极其相似，仿真结果与真实系统结果非常接近，能够满足学生日常操作实训、常规考核以及技能大赛等各种需求，学生通过虚拟仿真操作训练，培养学生对大型分析仪器的结构、原理等有更深入的认知理解，提高操作仪器设备的能力。

三、实验能力的拓展训练

知识更新速度越来越快，学生需要学习掌握的知识与能力也越来越多，但由于受到课程学时的限制，特别是部分真实实验操作需要一定的实验条件，限制了学生的操作学习，虚拟实验项目可以设计涵盖范围非常广的实验内容和实验操作训练[3]。如生理学真实实验不可能开出所有系统、器官的实验内容，以及中心因课程学时的限制，药理学只开设了12个实验，人体解剖生理学只开设了6个实验，中心购买建设的药理生理学虚拟实验项目可弥补这一不足，该项目涵盖了19个虚拟实验项目，药理学涵盖了29个虚拟实验项目，学生可通过操作未开设的虚拟实验项目拓展知识与操作能力，还可通过到中心开放实验室根据虚拟实验项目设计真实实验并操作这些实验，实现真实与虚拟实验的结合，更加全面的、系统的掌握生理学实验和药理学实验技能和基本操作方法。

四、药物工业化生产制备的仿真训练

药物制剂虚拟仿真实验采用计算机虚拟仿真技术，涵盖GMP标准下的药物颗粒制剂生产、片剂生产、胶囊剂生产、水针剂生产以及卫生水系统、空调空压设备等，不仅具有3D形象生动、操作性强、使用便利等特点，而且对许多复杂设备、间歇性生产控制、GMP质量管理等进行了三维立体的场景仿真，具备一定的智能化反应能力。药物制备GMP实训仿真系统可以实现学生在学校就能反复操作训练，全面了解药物制备GMP车间的工艺布局、原料药物及不同制剂药物的生产要求、生产设备组成及洁净度要求等，让学生在进入医药企业开展生产实习前能熟练掌握药物制备GMP认证要求及生产操作训练，保证学生在生产实习时能快速适应、掌握药物制备的能力，更好地培养学生的实践能力。

五、培养学生的创新设计能力

药物开发过程中的药物人工筛选存在前期经费投入大及鉴定周期长等弊端，开设药物筛选学生实验基本上不可能，随着基因组学、蛋白组学、分子生物学和结构生物学的发展，各种疾病的发病机理和分子机制研究越来越透彻，对于疾病中的关键调控因子（如激酶）的研究也越来越透彻，用计算机模拟的方法设计或者筛选出具有潜在结合功能的药物，并辅以实验验证等方法，得到候选药物。中心建设的药物分子虚拟筛选模块转化成供学生操作实训的虚拟仿真平台，实现真实实验难以开展的药物筛选的操作实训，培养学生创新实践能力。

六、实验自测与考核评价

多数虚拟仿真实验模块均有仿真考试模块，学生可以开展虚拟仿真进行自我测试，提交答案后系统对学生作答进行自动评阅、正误判断、给出得分及正确率，教师还可以对系统评阅进行纠误，在说明理由后可以重新给分，系统给出学生的最终成绩，在实验教学中实现技能操作的仿真考核，便于教师直观、省时、高效率的观察到学生的实训效果[4]。

参考文献：

[1]苏旭霞，刘素楠，管立新.开展虚拟仿真实验促进实验教学改革[J].科技广场，2008（3）：252-254.

[2]张敬南，张镠钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理，2013，30（12）：101-104.

[3]门秀丽，赵利军，孔小燕等.虚拟仿真实验系统在病理生理学教学中的应用[J].基础医学教育，2013，15（2）：148-149.

篇5：在虚拟仿真中感受现实

只需在淘宝上搜索关键词“虚拟现实”（VR，virtual reality），就会出现各色品牌、琳琅满目的“VR头盔”，从几十元到万把块钱，从纸糊的到工艺考究的，应有尽有，销量也大多不错。与淘宝上的热销类似，在号称“资本寒冬”的2015年年末，虚拟现实技术成了资本市场的宠儿，不少创业团队都获得了投资。

今年上半年，Oculus（奥克拉斯）、HTC（宏达电）、索尼等知名厂商均将推出各自的虚拟现实头盔，腾讯也在近期公布了其虚拟现实技术的相关规划。巨头倾心、创业者涌入，一时间，2016年成了很多人眼中的虚拟技术元年。

虚拟现实，简单地说就是通过计算机模拟产生一个三维空间的虚拟世界，向使用者提供视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让人有身临其境之感。

目前的消费级虚拟现实头盔，外形大多像一个大号的护目镜，两个镜片上带有显示屏，每个显示屏上传递的内容相同，从而产生三维立体效果，同时利用陀螺仪追踪佩戴者的头部移动，以更新图像数据，实现360度视角的沉浸式体验。而淘宝上销售的价格仅几十元的“纸板头盔”，同样内置光学镜片，但需要在手机上安装特定软件，然后将手机放入其中充当显示屏。

虚拟现实并不是一个新概念。早在上世纪30年代前后，就有人发明了一种飞行模拟器，尝试使乘坐者获得飞行的感觉体验。其后，仿真模拟的思路被不断探索，计算机的出现，推动了仿真技术的发展，逐步形成了计算机仿真科学技术学科。直至今天，以计算机为代表的一系列技术的推进，使虚拟现实技术进入高速发展期。

在航空航天领域和军事等领域，虚拟现实获得了较早的应用，初期多被用在培训宇航员以及军队士兵战术演练等环节。设备虽然精密可靠，但通常价格昂贵、体积大、分量重，很难实现民用，而计算机技术的发展，让那些花费数十万元的东西，变成几千元的产品，虚拟现实也因此慢慢进入公众生活。

游戏与影视，是目前虚拟现实技术最为人看好的商用领域。所谓的虚拟现实元年，也往往指的是虚拟现实技术将在这两个领域实现爆发式增长。

和传统游戏不同，借助头盔、动作传感器等交互设备，使用者能获得沉浸在游戏现场的真实体验，你不再仅仅是游戏情境的局外人，而是深度介入者。虚拟现实在视听方面带来的革新，也被影视制作公司看重。诺基亚于2015年发布了一款球形的虚拟现实摄像机，拥有8个摄像头，可以360度拍摄影像和采集声音。这款产品针对的用户，就是影视制作公司。

成立于2014年的焰火工坊一直专注于虚拟现实技术的研发，在其总裁娄池看来，虽然虚拟现实技术的前景向好，但其特性决定了其将呈现稳定、快速发展的趋势，而不太可能会有一个爆发式的增长。2015年也曾被人称作“元年”，只能说这几年确实是虚拟现实技术发展的重要阶段。

尽管腾讯也在虚拟现实技术方面进行了探索，但其掌门人马化腾在乌镇互联网大会期间曾表示，我们看到了这个趋势，但不知道这是不是未来。

推广尚需时日。中国计算机学会理事、北京师范大学教育部虚拟现实应用工程研究中心主任周明全认为：“从科研角度看，经过数十年发展的虚拟现实技术已经有了一定的积累并相对成熟，但一项技术，从实验室到消费者，还有漫长的路要走，这需要巨大的投入和整个产业的推动。”

腾讯智能设备创新中心负责人田刚认为，虚拟现实技术非常复杂，既要有好的效果，还必须功耗低，易于佩戴，这些结合在一起就变成对全行业的开发挑战。从显示芯片到处理器，从屏幕到工业设计，从材料以及工艺，还有美术、程序、内容策划等等，都对产业提出了新的要求。

在腾讯智能设备创新中心技术总监李树欣看来，一款真正让普通消费者接受的产品，至少需要具备两个方面的要素，首先是体验，虚拟现实和其他的设备不一样，手机速度慢可以忍，但虚拟现实设备与人的感官直接相连，眩晕、延迟、低分辨率，这些都是消费者无法接受的。其次还要有好的内容留住用户，让它能成为人们生活、工作的一部分。

篇6：虚拟汽修仿真教学系统

中国已成为全球汽车的第一大市场，快速发展的汽车工具为我国经济注入了一支强心剂，拉动了各个产业的发展，随着我国汽车保有量的不断攀升，另一个问题已经浮出水面——汽车维修维护。

不仅是现有的4S店，社会上的各类大大小小的汽车维修店如雨后春笋般涌现，而汽车维修维护人才却极为缺乏，近年来汽车工业和汽车技术不断发展，新能源汽车也不断普及，对汽车的维修维护提出了更高的要求。作为汽修人才培养的主力：职业院校，如何解决社会汽修人才的问题，成为了最大的教学要求。

汽车作为一个高度机电一体化的产品，内部结构非常复杂，需要全面了解汽车的结构和运行原理，才可能对维修维护有深刻的认识和技能，利用先进的IT技术，使用虚拟汽车教学培训系统，对培养汽修人才有着巨大的促进作用。

凤凰创壹虚拟汽车教学培训系统以3D互动方式直观展现汽车的基本结构和工作原理，以及虚拟拆卸与安装（每一步互动操作都有相应的语音解说或提示）。并提供3D互动 故障诊断及考核功能。本系统包含汽车机械常识、汽车文化、汽车的美容与装饰、汽车电子电工技术应用、汽车结构与拆装、汽车使用日常维护、汽车的修理、汽车 性能检测、汽车故障诊断九大模块：（1）汽车机械常识包含量缸表的使用、曲轴的测量、汽缸的测量；（2）汽车文化包含汽车驾驶的演示和汽车驾驶的实训；（3）汽车的美容与装饰章节包含的主要课程（汽车清洗、汽车护理、汽车漆膜修补、汽车车身装饰、汽车室内装饰、车身电器的装饰等）；（4）汽车电子电工技 术应用主要包含电源系统绘制与连接、启动系统绘制与连接、点火系统绘制与连接、照明系统绘制与连接；（5）汽车结构与拆装包含整车拆装，发动机拆装，发电 机拆装，发电机拆装（含工具），自动变速器原理，变速器内部展示与拆装，汽车整车展示与拆装，汽车底盘展示与拆装等（所有拆装均包括：自动拆卸，自动安 装，手动拆卸，手动安装。其中自动拆卸，自动安装是为了让学员学习整个拆装过程，手动拆卸，手动安装是为了学员练习对所学拆装步骤的熟悉度）；（6）汽车使用日常维护包含调整点火正时、交流发电机各部件的检修、启动机故障诊断与排除、前照明灯的检查与排除、电动门窗故障诊断与调整等。（7）汽车的修理包 含汽油泵拆装、分电器拆装、曲柄连杆机构拆装、活塞环更换、喷油器拆装、汽油机竣工验收、柴油机竣工验收、气缸压力的测量、变速器的拆装、前桥拆装、转向 器拆装桑塔纳主减速器拆装、东风制动阀拆装、交流发电机拆装、分电器拆装、四缸发动机拆装、以及制冷剂进行泻放、添加及抽真空等常见汽车修理内容；（8）汽车性能检测功能模块可让学员在三维互动的场景中学习动手进行制动性能检测、灯光性能检测、汽车尾气性能检测、侧滑性能检测、蓄电池性能检测、交流发电机 性能检测、启动机性能检测、点火性能检测、点火能量检测等性能检测；（9）汽车故障诊断包含机械故障，电控故障，电器故障。机械故障主要检查器件磨损间 隙，裂纹，变形，老化等故障（包括冷却系统，润滑系统，启动系统，点火系统等故障）；电控故障检查发动机控制和各个系统控制反馈信号的检测，查看各个功能 传感器的故障（防盗系统，燃油系统，排气系统，点火系统，空气供给系统等故障）；电器故障检查各个系统的电器原件故障(如雨刮喷水系统，灯光照明系统，仪 表系统，启动系统，充电系统，玻璃升降系统，电动后视镜系统等故障)。本系统还提供排除故障过程中需要用到相关仪器仪表，例如：汽车故障检测仪，示波表，千分尺，内径千分尺等三维互动模型。

篇7：实验四 虚拟邮局仿真与分析

这是一个邮局内部信件处理系统的模拟。模拟邮局在处理各方送来的信件时内部的处理流程，由于邮局处理信件必须先将信件过滤分类，但是现实中邮件种类繁多，因此本模型仅将邮件分成国内信件与国外信件。信件到达后，依其类型给予2种不同类型(用不同颜色区分)，经由传送带到达处理器处理，此步骤主要是把信件按照其不同的类型分开来，再分别送到不同的货架上等待邮车运送出去。在此仅考虑内部分类处理部分，故外送部分在这个模型中不做讨论。

1.2系统数据

产品到达：随机产生两种类型的产品，分布呈正态分布，平均每15秒到达一个产品，标准差为2秒。

产品加工：平均加工时间1秒，分布呈正态分布，标准差为0.5秒 产品运送：使用两辆叉车，装载和卸载时间均为3秒 建立Flexsim模型 第1步：调整传送带的布局

将两条传送带各增加弯曲的一小段，并调整布局。

第2步：连接端口

第3步：给发生器指定临时实体的到达速率和到达种类

产品到达：随机产生两种类型的产品，分布呈正态分布，平均每15秒到达一个产品，标准差为2秒。

2种不同类型(用不同颜色区分)。

第4步：设置处理器处理时间及输出

产品加工：平均加工时间1秒，分布呈正态分布，标准差为0.5秒 输出：类型号为1的送第1个端口，类型号为2的送第2个端口

第5步：加入两台叉车将临时实体分别从暂存器送到货架。

注意两个步骤。

第6步：两辆叉车，装载和卸载时间均为3秒 3 模型运行 4 模型分析

篇8：药学虚拟仿真

一、药学虚拟仿真实验教学中心的建设背景

虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术, 构建高度仿真的虚拟实验环节和实验对象, 学生在虚拟环境中开展实验, 以达到真实实验条件不具备或难以完成的教学效果的教学方式。从2014年到2016年, 每年的教育部工作要点中都提到“建设虚拟仿真实验教学中心”。

对于药学这个实践性很强的学科而言, 实验是获取知识、提高技能的必需环节。由于药学类实验实训课程的特殊性, 传统的教学方式正面临着诸多的挑战, 而基于虚拟仿真环境的实验实训, 解决了实际实验实训中的耗时、耗力、耗物、耗财以及不可再现等诸多难题, 符合广大药学教育工作者和学生的迫切需求。构建具有高度真实感、直观性和精确性的虚拟仿真实验教学中心, 对于深化教学改革, 促进自主性学习、体验式教学、理实一体化教学等都具有深远的影响。

二、药学虚拟仿真实验教学中心的建设思路

我校药学虚拟仿真实验教学中心建设, 充分发挥多年来药学特色专业人才培养的经验, 利用信息技术优势挖掘实验教学资源, 形成了六个“三位一体”的建设思路:一是整体布局, 实现“虚拟仿真区+实验区+实训区”三位一体;二是建设内容, 实现“管理平台+教学资源+制度文化”三位一体;三是仿真资源, 实现“全产业链覆盖+专业群引领+核心能力导向”三位一体;四是系统功能, 实现“课堂教学+仿真练习+仿真考核”三位一体;五是应用领域, 实现“理论学习+实验实习+行业培训”三位一体;六是运行管理, 实现“队伍建设+教学改革+质量监控”三位一体, 使其成为基础设施先进、平台功能全面、教学资源丰富、管理机制完善、教学模式高效的理想教学环境。

三、药学虚拟仿真实验实训中心建设路径策略

按照“硬件与软件联体、人员与设备一体、制度与文化合体”的策略, 我们分八个子项目逐步开展了药学虚拟仿真实验教学中心的建设工作。

(一) 构建布局科学功能先进的硬件基础设施

按照“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则, 药学虚拟仿真实验教学中心创新布局, 虚拟仿真区、实验区和实训区同步建设、相互毗邻。虚拟仿真区的交互演示区域、仿真操作区域、虚拟实践区域、协作讨论区域等功能分区设置合理, 满足各类教学组织形式及不同课程内容教学需要。多通道仿真系统的硬件环境, 逼真再现各种操作情境, 并与实验、实训区联机, 实现仪器共享和远程控制, 使学生体验未来的工作环境, 体验岗位工作任务及突发事件的处理。

(二) 构建学科交叉融合的虚拟仿真系统资源

构建丰富、适用、创新的虚拟仿真实验教学资源, 是实现虚拟仿真实验教学和确保良好实验教学效果的关键。我校以“学科融合、资源共享”为建设理念, 以高职药学服务专业群人才培养方案及课程设置为导航, 以职业能力培养和就业岗位群为导向, 以主干学科和典型项目为指向, 按能力目标的层次和类型, 分别确定专业平台课、专业方向课虚拟实验项目和学习任务, 开发或引进了19套虚拟仿真系统, 形成了覆盖药学全产业链、各学科交叉融合、接近现实工作场景的教学情境。学生可通过网络数据库, 选择与当前教学或自身学习计划相关的训练方案, 体验三维虚拟场景并完成工作任务。

(三) 构建交互对接连通的真实实验实训项目

高职院校培养的是高技能应用型人才, 突出强调的是高职学生实际动手操作能力, 而专业岗位任务核心能力只是通过虚拟仿真操作无法获得, 我们在实验、实训区购置了必备的真实实验、中试、生产设备, 且与虚拟仿真区仿真软件相配套, 实现互联互通。

(四) 构建开放式网络化的实验教学管理平台

药学虚拟仿真实验教学中心建立独立的门户网站, 提供虚拟仿真实验教学平台的链接。虚拟仿真实验教学平台应支撑教学资源的开放, 包括支持虚拟资源的在线开放、虚拟与真实的结合开放, 集实验管理和辅助教学于一体, 适应多层管理, 具有大数据收集、统计及分析功能。通过设置教师站、学员站、智能操作、智能评分、专家诊断系统等, 实现信息发布、实验实习数据收集、师生实时互动、成绩评定等功能, 实现了虚拟环境下实验教学全程智能管理。

(五) 构建能胜任高素质的虚拟仿真教学队伍

实验课程的开发离不开良好的教师队伍。学校在虚拟仿真实验教学中心师资配备上给予优先保证和政策倾斜, 通过一系列有力的措施, 全面提高教师开展虚拟仿真教学的能力和素质。

(六) 构建基于虚拟环境的药学实验教学体系

实验教学体系就是由实验教学活动各要素构成的有机整体。我们遵循高职学生能力培养的基本规律, 从教学思想、教学设计、教学程序、教学策略诸方面剖解基于虚拟环境的, “以学生为主体”的教学方案, 开发配套虚拟仿真实训标准、实训教材、实训项目等, 改革与创新实验考核方法, 设计虚拟实验教学评价体系, 探索出各门课程虚拟教学模式, 形成覆盖实验教学全过程的质量监控机制, 实现更高水平的“教、学、做、评”一体化。

(七) 构建职业氛围浓厚的虚拟仿真文化体系

我校根据虚拟仿真实验和药学学科特点, 将制度文化、专业文化、企业文化、创新文化和安全文化等融入虚拟仿真教学中心文化建设中。通过加强实验室文化建设, 充分发挥实验室文化在学生人才培养中的作用。让学生在开展实验操作的过程中, 受到无处不在的潜移默化的熏陶、影响。

(八) 构建运转高效的虚拟仿真中心管理体系

以虚拟仿真实验教学资源的开放共享和充分使用为目标, 建立健全组织、制度、运行保障三大管理体系, 其中制度保障包括综合管理、教学管理、机构管理、人员管理、设备管理、安全管理、考核管理七大模块, 促进管理科学化、规范化。

四、药学虚拟仿真实验实训中心的应用效果

我们在药学虚拟仿真实验教学中心投入使用前和使用后分别对专业师生进行了问卷调查, 受访对象对虚拟实验的学习方式持高度肯定的态度。相关成绩和测评数据分析表明, 虚拟仿真教学对学生岗位能力和教师业务能力的提高起到明显的促进作用。既培养了学生坚实的基本理论、基本知识, 又夯实了专业的基本思维方法和基本实践技能。采用职业含义更加丰富的学习情境, 结合实践, 探索出一条理论联系实际、提高学生动手能力、紧贴产业发展的新路。达到了破解传统难题、激发学习兴趣、丰富学习体验、提高教学效果的预期目标。

五、药学虚拟仿真实验实训中心建设发展的思考

虚拟仿真实验教学中心对药学学科建设而言, 尚属新生事物。在建设与运行过程中, 我们应处理好虚与实、形式与内容的关系, 资源建设应注重基础性、应用性, 系统建设应坚持开放性、共享性, 教学模式转变应以典型引路与鼓励创新相结合, 管理模式应注重制度刚性与人文柔性有机结合。

在未来的二次开发中, 应注重加强与医药企业合作, 建设资源共享型虚拟仿真项目;鼓励本校教师参与软件研发, 建设校本虚拟仿真实验系统;还应借鉴国外先进虚拟仿真实验室建设经验, 建成面向未来的高智能数字化实训教学基地, 为专业建设和师生成长奠定坚实的基础。

参考文献

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