石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文（通用11篇）

篇1：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

摘要：针对石油工程专业实践教学面临的实验对象不可视、危险大、设备成本高、实验效果差等问题，构建了“四结合、四模块、三层次”的虚拟仿真实验教学体系，丰富了石油工程专业的实验教学内容。通过虚拟仿真实验与实际操作实验的虚实结合、相互补充，促进学生与实验内容的交互性和参与性，全面提升学生的自主学习能力、创新能力，达到高层次人才培养的目标。

关键词：虚拟仿真;实验教学;教学改革

篇2：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

石油工程技术是解决如何将地下几百至近万米深的地层中的油气通过井筒开采到地面，经过地面管道和集输站分配及处理的相关技术。工程作业的地面、气候环境恶劣，地下流体处于不可视、不可及的高温、高压环境下，采用常规实验教学存在以下问题：1.油气开发投资大、风险高、知识和技术密集。油气开采过程中涉及钻、完井工程，地层改造工程，油气集输工程，油气易燃、易爆、高毒性等，大部分实验和工程实践因规模大、设备密集、危险性高等特点，常规实验室设备难以完成。2.实验设备价格昂贵，实验仪器精密易损坏，维护成本高。受资金和场地的限制，实验装置数量有限，学生参与度低，缺乏深入的学习和实践操作，不利于发挥学生的主动性、积极性和创造性，无法提高学生的动手能力和创新能力。3.实验项目传统的实验多，体现现代化技术的实验少;验证性实验多，培养学生创新能力、设计性能力、应用性能力创新型实验少。4.受企业生产制度和安全方面的限制，学生在企业现场实习的时间和空间越来越小，难以达到预期效果。5.传统的实验教学无法实现优质实验资源开放共享[2]。基于以上原因，针对实践教学存在的不足，长江大学石油工程学院利用虚拟现实技术、仿真技术、多媒体技术、人机交互技术、网络技术等与石油工程实际相结合，建立了面向自主学习的开放、互动式虚拟仿真实验教学平台，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，具有完全、成本低、易于更新的优点。通过虚拟仿真实验与实际操作实验的虚实结合、相互补充，促进学生与实验内容的交互性和参与性，全面提升学生的自主学习能力、创新能力，达到高层次人才培养的目标。

篇3：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

关键词：虚拟仿真,实验教学,工程教育,探索

1 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设的重要内容

教育信息化是信息时代教育改革发展的必然要求, 也是教育现代化的核心特征。近年来, 教育部加强了对实验教学工作和实验教学信息化工作的宏观指导。2013年3月教育部颁布的《教育信息化十年发展规划 (2011———2020年) 》从顶层设计入手, 从宏观战略的高度提出了建立具有中国特色的教育信息化体系, 建成人人可享有优质教育资源的信息化学习环境, 建设学习型社会的信息化支撑服务体系的中长期目标、任务和措施, 并分别制定了基础教育、职业教育、高等教育、继续教育和教育管理信息化发展水平框架。

国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作是高等教育信息化的组成部分。虚拟仿真实验教学综合应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库以及网络通讯等技术, 通过构建逼真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, 尤其对于那些涉及高危或极端环境、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, 虚拟仿真实验教学具有明显的优势, 并对传统的实验教学思想、体系、模式、内容、方法以及手段等都产生了意义深远的颠覆性影响。可以说, 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容, 体现出信息技术与教育教学融合发展和与学科专业深度融合带来的实验教学改革与创新。

2 虚拟仿真技术对核工程专业实践教学改革的促进作用

2.1 虚拟仿真教学有利于激发学生的专业学习兴趣

核工程与核技术专业是一个工程实践和技能应用专业背景很强的专业, 目前我国正在大力发展核电事业, 急需一批基础知识扎实、实践创新能力强的高素质人才, 实验和实习环节在教学过程中非常重要。三维虚拟软件和多媒体系统的开发与应用, 打破了时间、空间、经费等方面的局限性, 为学生提供了开放的教学环境, 可以提高学生的自主动手能力和创新能力。相对于传统的板书、PPT等教学形式, 虚拟仿真教学形式新颖, 能够充分调动学生的学习兴趣, 激发他们的求知欲望, 有利于提高教学效果。虚拟技术改善了教育、教学环境, 扩大了学生学习的空间和时间, 非常有利于培养学生的动手能力, 挖掘学生的创新潜能。

2.2 虚拟仿真教学有利于保障学生的实践教学安全

长期以来, 核工程与核技术专业人才培养的教学手段受到诸多条件的限制, 例如:基础实验涉及放射性, 学生有惧怕心理;专业实验、实习的安排存在着风险大、一些涉核系统和设备不能参观等。在虚拟环境中进行教学和实践具有很好的安全性和可重复操作性, 虚拟仿真系统可以有效降低操作人员的辐射剂量、节省经费, 而且还可以通过生动逼真的视觉、听觉和触觉等感受使学生如同在真实的系统和环境中操作一样。学生不需要到实际核电站就可以达到现场实习的效果, 不受时间和空间的限制, 可以消除现场实习实验的风险。

3 虚拟仿真实验教学中心在工程实践能力培养中的应用

作为我国核能领域重要人才培养和科学研究的基地, 哈尔滨工程大学核科学与技术学院长期致力于核能研究。2014年, 核科学与技术虚拟仿真实验教学中心成功成为首批100个“国家级虚拟仿真实验教学中心”之一, 是国内高校中首个建成、具有国际一流水平的核科学与技术虚拟仿真实验教学平台。虚拟仿真实验教学平台包括“核动力装置虚拟教学系统” (图1) 、“核动力装置实时仿真系统” (图2) 、“核动力装置辅助设计系统”三个虚拟仿真实验教学模块, 构成教学平台的硬件系统和工具软件均来自于学科和科研建设与积累。

核动力装置虚拟教学系统可以以三维形式在投影屏幕上展示核电站厂房, 包括厂区构筑物布局、各厂房内建筑结构、设备布置、管路连接情况, 以及核电站系统的整体运行过程, 使学生对核电站的总体组成、反应堆、蒸汽发生器、主泵等核设备结构、工作流程有直观和感性的认识。还可以对感兴趣的设备进行“拆解”, 了解其内部结构, 还可将其一一装配, 了解设备的装配过程……核科学与技术虚拟仿真实验教学中心依托先进的计算机技术、仿真建模技术和虚拟现实技术, 构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象, 让学生可以在虚拟环境中开展实验;通过仿真模拟的系统来了解整个系统的原理、组成、相互间关系、运行参数变化、设备间动态响应等, 加深对所学知识的理解。虚拟仿真实验教学平台以实验教学为基础, 与实验课程教学紧密结合, 支持本科生入学教育、通识教育、专业课程教学、专业实践环节教学 (包括专业实验、专业实习、课程设计、毕业设计) 、大学生科技创新活动, 以及研究生专业课程教学、专业实践环节教学, 在人才培养中发挥了重要作用。同时, 还为中广核集团、中核集团、中电投、国核技所属核电站培训新员工约1 000人次, 获得了良好的经济效益和社会声誉, 对国内外核科学领域的人才培养产生了较大的带动和辐射作用。

核科学与技术虚拟仿真实验教学中心自建立以来, 突破了原有核工程与核技术类专业教学的条件制约, 拓展实践领域, 丰富教学内容, 开展绿色实验教学, 出色地完成了本科生、研究生的教学工作, 提高了实践教学效果。核科学与技术虚拟仿真实验教学中心充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则, 具有教科一体、特色鲜明、虚实并举、校企合作的特色和创新, 为传统核工程与核技术类专业实践教学注入了新活力, 在提高教学效率以及学生实践能力的培养方面起到了积极的促进作用。

参考文献

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篇4：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

针对工程管理虚拟仿真教学模式问题展开研究，构建具有工程类专业人才培养特色的虚拟仿真实践教学系统平台运行架构，对平台管理模式建设进行改革实践探索；建设承接校企合作需求的工程管理虚拟仿真实践教学管理平台，为工程创新人才培养提供借鉴。

学习内容管理机制工程管理一、前言

工程管理虚拟仿真教学依托仿真实验工作环境以及仿真实验系统，教学信息量大、直观、全面、客观，打破现有的实践和实验教学管理模式的限制，已成为工程实践教学发展的必然趋势。国内很多高等院校已经开始建设虚拟仿真实验教学中心，通过对施工项目建立三维虚拟仿真环境，分析研究规划、设计、施工、管理中存在的問题。因此，工程管理虚拟仿真教学的培养模式和运行机制方面的研究与实践，已成为亟待解决的问题。

二、工程管理虚拟仿真实践平台基本结构

虚拟仿真教学平台建设的目标就是高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。平台整合学校购置的实验软件，通过系统间的无缝连接，使之达到整体的实验效果。

开放式虚拟仿真实验教学管理和共享平台的基本架构见图1。

三、工程管理虚拟仿真实践平台的学习内容与管理机制

1.主要仿真模块构成

包括工程项目管理模块、工程造价管理模块、工程合同管理模块和工程管理BIM设计实施管理综合模块四个部分。

2.主要的功能层次构成

（1）第一层次——是专业学习基础课程入门阶段的模拟仿真实践，巩固理论基础，增强专业知识的理解与应用。

（2）第二层次——开放型综合实验的构成。

（3）第三层次——创新科研型实验的构成，以学生科研创新为基础，以各类竞赛为切入点。

四、工程管理虚拟仿真实践优势分析

综合来看，虚拟仿真实训具有以下特点：

1.情景性。全部训练在三维场景下进行，学生模拟真实，弥补了下现场难的困难。

2.过程性。虚拟仿真实训以真实工程项目为背景，以施工工艺为主线，以技术规范为指导，具有较强的实用性。

篇5：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

摘 要 材料科学与工程作为一门实验性较强的学科，需要进行大量的实际操作实验，才能使学生对一些材料的结构与形成原理有清楚的了解，然而材料科学的实验往往需要一定的特殊环境条件，这些条件限制了实验的教学体验，产生昂贵的教学费用，同时加大了安全隐患。通过建立虚拟仿真实验教学中心，不仅使学生能够更好地学习材料的结构与原理，而且实现绿色节约、安全可靠和可视化的虚拟仿真实验教学平台。

关键词 材料科学与工程；虚拟仿真实验室；实验教学

中图分类号：G642.423 文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2017）08-0011-02

前言

近年来，以自身的科研与教学需求为依据，国内外很多高校对材料科学与工程的仿真实验项目进行了开发，并建设起相应的虚拟仿真实验室。虚拟仿真实验室这一概念最早是由美国学者William Wolf（1989）提出的，它是理论与实验之外的另一种形式与设计方式。实验的设计人员利用对真实实验场景的模拟，对多种仅局限于构思层面的实验项目予以完成，这有利于真实直观实验效果的获取，赋予原理与结构可视化的特征，能够在很大程度上对实验教学的要求进行快速响应与满足。

虚拟仿真实验教学的优势在于其有着高效率、高扩展性、高安全性、高开放性、高资源共享性以及低成本等特征。通过此种教学，学生可以更好地进行自我训练，这有利于强化其创新意识，最终实现实验教学工作的虚实互补。因此，材料科学与工程虚拟仿真实验室建设逐渐发展为高校建设工作的一个重要努力方向。虚拟仿真实验室建设内容

作为一门有着较强实验性特征的学科，材料科学与工程的实验教学环节对于高素质人才的培养来说必不可少。随着材料科学与工程的发展，微结构的分析手段使用越来越频繁，在纳米―微米空间尺度，原子、分子和电子的层次上来解析材料的结构与物理、化学过程。这些材料的微观过程，在仪器测量中通常不能够直接感知，所以在实验中学生很难将实际与理论知识结合起来；许多材料的制备成本和实验设备昂贵，不能够做到大量配置；还有部分实验耗费时间，同时包含许多的内容需要精细调节；一些学生以前没有接触过实验装置，所以调整实验过程和实验参数浪费大量时间，很难确保在实验课规定时间中完成；部分部件，如原子力显微镜探针等，安装时很容易损坏，且更换费用很高。

综上所述的实际限制，在往常的实验课程中，教师通常先完成相关硬件调试部分，学生只进行一些参数的设置、数据的获取。这样往往导致学生实验达不到预定的教学效果，在一定程度上限制了学生训练独立操作的能力。通过材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心的建立，可以在规定的时间以及适当的成本范围下，使学生对实验操作和实验设备有更直观的了解，并通过更系统的训练，大大提高学生的实际动手能力和对实验原理的深刻理解，同时提高实验装置的利用率。

针对高危实验的虚拟仿真实验教学平台 在材料科学工程中，部分实验会涉及一些放射性的内容，例如：在放射性的环境中对材料性能的改变进行观察与分析；跟踪一些由放射性的元素构成的材料所经历的扩散、相变以及重新组织的过程等。在这些特定的实验环境与条件下，学生能够更好地把握材料组织与演变的规律，但其危险性很强，全国高校因为此类实验出现安全事故的例子也比较多，现阶段，很多高校明令禁止让学生进行此类危险系数极高的真实实验。这就对?算机虚拟仿真实验的出现提出要求，借助于放射性实验的虚拟仿真，对原子的扩散、相变和组织形成等实验过程予以展现。

针对高成本实验的虚拟仿真实验教学平台 在材料工程的专业课程中，有些实验的进行是以一定实验材料的消耗为前提的。但是，重复性的消耗会加剧实验的成本，这在一定程度上限制一般实验教学工作的持续发展。虚拟仿真实验对绿色节约理念的实验教学予以实现，例如：在进行“三维晶体结构”实验之时，利用Materials Studio软件构建形态多变的晶体结构；在“工艺过程仿真”“材料加工”这些实验中，利用FA-STAR软件观察研究对象的逐渐成形过程。通过学习模拟仿真软件，高校学生能够理解材料制造中的传热过程、充型流动、微观组织、应力应变和缺陷形成的知识点。这一仿真实验中心的建立大大节约了真实实验中的成本，而且体现了绿色环保的理念。

针对极端条件下的实验的虚拟仿真实验教学平台 材料科学与工程有些实验材料的制备是需要在特定的条件下才能完成的，如高温、高压等极端环境条件，然而真实的实验环境很难实现这样的条件，而且这样的环境在真实中也存在很大的安全隐患。采用虚拟仿真实验教学平台则可以将这些实验转变为能够实际观察到的实验。如在“高分子自组装过程”实验中，利用分子动力学对高分子的自动组装进行模拟与演示，这样能够加深学生的理解，使其掌握分子与原子的运动过程，从而更好地掌握在这些极端条件下的实验。打造卓越的虚拟仿真实验师资力量

材料科学虚拟仿真实验室中心的建立从层次、结构、数量以及学科分布等环节把握，要求对有着高教学与管理能力的实验教师队伍进行建设，主要的师资应包括主讲教师、实验技术员以及助教等。

主讲教师主要负责高校学生实验课程的教学，包括实验操作过程中的一些规范操作和安全注意事项。主讲教师主要是一些从事多年相关专业教学的教授、副教授和科研一线人员等，他们通过一些国家重大内容的训练，积累了丰富的基础知识与实践经验，能够清楚地把握材料科学的发展方向，并推动实验课程进行更新与改革，最终将教学工作真正融入科研环节。

实验技术人员通常对实验的课前准备、过程指导、实验设备管理以及实验室建设等负责。材料科学与工程虚拟仿真实验室中心的建立以发展与提高为宗旨，在多种形式的开展中对技术人员的专业素质予以提升，如开办学术会议和课题组会，并做好学习报告与交流等。此外，对优秀实验技术人员颁发奖金，鼓励其对实验教学的创新与设计进行积极探索，这能够在一程度上推动研究能力强、教学方法好以及管理经验足的专业实验教师团队的建设。

实验助教的组成人员通常为在读的硕士生或博士生。实验助教需要通过学校岗前的培训，主要要求对学科专业有很清楚的了解，对实验操作流程很明确，实验中要求注意的事项也了如指掌，平时要协助实验主讲教师的实验教学任务，以及做好学生的辅导和考核。实验助教在相关领域有较长时间的学习，可以开阔实验教学设计的思路，同时为师生的互动提供很好的纽带。结语

为建立材料科学与工程虚拟仿真实验中心，需要面向高校工科专业开设30多门相关课程。虚拟仿真实验中心通过吸收拥有丰富经验的卓越师资团队，制定出一套高效率的管理方法与实验教学运行机制，通过对精品课程进行设置，配合实验教学特色稳步推进师资队伍建设、实验教学成果和实践合作等项目，使得高校以外的实践基地成为综合型的多功能教育教学、社会实践和服务的重要基地。

这一虚拟仿真实验中心的建立强化培养了学生实践创新能力，锻炼了创新思维，正确处理了实验教学与理论教学的结合，深化了实验教学的改革与创新。这是一项系统的建设工程，需要不断努力探索和研究，不断推进教育事业发展，培养创新型人才。

参考文献

篇6：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

摘 要： 嵌入式系统课程群在实践教学中存在设备种类繁杂、设备更新不及时等问题，这些问题对人才培养十分不利。为此提出以共享优质实验教学资源为核心，以建设嵌入式系统课程群的信息化实验教学资源为重点，以建设开放型、先进型、创新型以及易管理、维护型实验项目为目标，进行虚拟仿真类实验教学信息化建设。虚拟仿真实践教学克服了诸多条件的限制，丰富了实践性教学手段，提高了实践教学效率，降低了实验室建设与维护成本，有利于现代实验教学观念的更新。

关键词： 嵌入式系统； 实践教学； 虚拟仿真； 教学资源

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）06-95-03

Abstract： There are many problems in the practical teaching of embedded system course group，such as the complexity of equipment types，the equipments not updated and so on，these problems are very unfavorable to the cultivation of talents.Aiming at these problems，the construction of virtual simulation practical teaching platform is put forward，to share high quality resources of experiment teaching as the core，to construct of informationization resources of experiment teaching for embedded system course group as the focus，to construct experiment projects of open，advanced，innovative and easy to manage and maintenance as the goal.Virtual simulation practical teaching overcomes many limitations，enriches the means of practical teaching，improves the efficiency of practical teaching，reduces the cost of laboratory construction and maintenance，and is beneficial to the idea renewal of modern experiment teaching.Key words： embedded system； experiment teaching； virtualization and simulation； teaching resources

0 引言

当今社会，嵌入式系统已经渗透到人们工作、生活中的各个领域，几乎所有的电子设备都有嵌入式系统的影子[1]。嵌入式系统涵盖了微机原理及接口技术、单片机原理及应用、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、嵌入式体系结构、嵌入式应用开发技术、C语言程序设计、汇编程序设计、网络通信技术、人机接口、软件技术等多门课内容，因此，嵌入式系统的实践教学显得尤为重要。各高校逐步建立起嵌入式系统实验室，但嵌入式系统涉及的硬件种类繁多，由于资金的限制，不可能在一个实验室囊括所有种类的嵌入式设备。因此，很多实验项目都需要相应的虚拟仿真设备作为支撑，以虚拟仿真实验作为传统实验的重要补充，克服了诸多条件限制，丰富了实践性教学的手段，提高了实践教学效率，降低了实验室建设与维护成本，有利于现代实验教学观念的更新[2]。嵌入式系统课程群在实践教学中存在的问题

我们分析了嵌入式系统专业课程群实践教学的现状，归纳其存在的主要问题有以下几个方面。

⑴ 实验项目类型单一，不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力。

学生对某一课程的兴趣往往需要丰富的实验项目才能带动，但现有的课程实验受限于硬件设备，验证性实验项目偏多，而设计性及综合性实验项目缺乏，故难以激发学生的实验兴趣，其创新思维能力的培养也同样受到限制。

⑵ 实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品”认识的形成。

现有的各种教学实验，基本是固定程式的验证式实验，实验所用元器件、线路板已选好，学生所做的工作仅是对实验箱连连线，使用一下测试仪器、仪表，建立相应知识点的概念而已。这样的实验很难满足现代实验教学改革提出的三个实验层次即“基础性实验、综合性实验、创新性实验”的目标。目前的实验平台不能满足这样的训练，即：学生从有一个概念（或想法）开始，然后着手电路原理图的设计、编写程序代码、调试，最后形成产品的整个开发过程的训练。学生通过传统实验手段所得到的训练是片面的、局部的，其对产品开发过程的认识并不深刻，这也是导致学生所学不能所用的根本原因所在[3]。

⑶ 硬件设备种类繁杂，致使难以开展综合性的软件开发实验项目。

高层次软件设计和开发一般不用太多考虑底层硬件的实现细节，如果处于一个具体的硬件环境下，在开发和研究中可能会陷入硬件的具体细节中，而不能把精力放到高层次的软件设计和开发上。如果硬件开发环境不太稳定（这种情况经常见到），且对具体的硬件又不是很了解，则可能在排除问题上花费大量的时间。

⑷ 新式设备层出不穷，难以保持实验室设备的先进性，设备需持续投资。

⑸ 封闭式的实验教学模式不利于提高实验效果。

现有实验室大多采取封闭式的实验教学模式，即在规定的课时内，在规定的场地内，进行规定的实验内容（由于实验设备能力的限制造成），这种封闭式的实验教学模式，往往造成学生不能有足够的时间深入了解及研究实验内容，进而对实验产生兴趣，而且固定式的验证实验内容限制了学生的思维空间，扼杀了学生创新思维能力的培养。因此，其实验效果很难提高，这种做法实际上背离了现代实验教学改革中提出的“优化课内，强化课外”的实验教学意识[3]。

⑹ 不利于开展创新性研究。

开展创新性研究的前提是实验环境的丰富资源及其灵活可变性。目前基于硬件的实验平台往往采取一种定式的实验或研究环境，即师生只能在有限的几种器件或线路实验板之上进行实验内容的设定或研究，这对于开展创新性研究极为不利[3]。嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验平台建设

嵌入式系统课程群的实验教学改革势在必行，而开展虚拟仿真类实验教学研究是解决上述问题的有力手段。利用计算机虚拟仿真技术，建立电路分析、汇编程序设计、计算机组成、微机原理与接口技术、操作系统、网络通信技术、人机接口、软件技术等课程的虚拟仿真实验教学资源。综合一个计算机网络硬件平台（或一台计算机）、一套虚拟仿真软件，再加上一本虚拟实验教程，以虚代实、以软代硬，就可相当于一个设备先进的嵌入式系统实验室。

我校嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验平台建设坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想[4]，以全面提高学生创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，进行虚拟仿真类实验教学信息化建设，推动高等学校实验教学改革与创新[5]。

⑴ 建设嵌入式系统课程群的虚拟仿真类实验教学资源

依托中北大学国家级计算机及应用虚拟仿真实验教学中心，充分发挥计算机科学与技术学科的专业优势，高效整合现有的信息化实验教学资源，以培养学生综合设计和创新能力为出发点，创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等教学资源，提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容，降低实验成本，开展绿色实验教学。具体建设内容为：①拓展嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验教学内容，更新传统的基础型实验，开设综合型创新型实验；②结合嵌入式系统课程体系，制定新的实验教学大纲，编写新的实验教材和实验指导书；③将虚拟仿真类实践教学与理论教学相结合，培养学生的学习兴趣、创新能力和动手能力。

⑵ 建设嵌入式系统课程群的虚拟仿真实验教学管理与共享平台

建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台，高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多课程的虚拟仿真实验教学的需求，建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。虚拟仿真实验教学资源管理与共享平台的所有实验数据都存储在系统服务器上，管理人员和教师可在办公室或宿舍通过网络对虚拟仪器设备、实验项目、实验过程等进行管理监控；教师还可以预约安排课内实验、设计并发布新的实验项目、收集学生实验过程的相关信息、评定学生实验成绩等；学生则可以预约课外实验，既可以到实验室进行现场实验，又可以在其他机房或宿舍登录系统进行实验[6]。

⑶ 以科研项目为纽带，建设创新型虚拟仿真实验教学资源

利用科研项目及成果转化的系统软件和教学仪器设备开设了有特色的自主实验和创新实验，让学生在课余时间利用虚拟仿真平台和教学仪器设备进行实验，同时也满足课程设计和毕业设计中对设计对象的仿真实验要求。

工程创新实验室面向全校优秀学生，提供创新和开放实验。成立创新小组，每年吐故纳新，大四学生毕业、大二学生选拔加入，管理模式为学生自治，采用内部优胜劣汰。学生以2～5人为一组进行创新性实验，以团队自主学习为主，教师指导为辅，结合科研课题和相关竞赛，形成了良性的竞争和团队协作的运作机制。学生的工程实践和科研创新能力得到了提升，教师的科研课题也得到了有力支持。科研成果开拓了学生视野、提升了知识结构、培养了综合设计和创新能力，显著提升了学生的学习兴趣与工程设计能力。建设效果

中北大学计算机及应用虚拟仿真实验教学中心于2015年1月获批国家级虚拟仿真实验教学中心，中心深入研究虚拟仿真实验教学技术，并通过校企合作等方式探索虚拟仿真实验教学系统的自主研发，研发了多套虚拟仿真实验系统，并初步建立起了嵌入式系统课程群的虚拟仿真实践教学平台，取得了良好的效果。

⑴ 集开放性、先进性与创新性于一体

首先，虚拟仿真实验项目不受空间与场地的限制，具有开放性；其次，虚拟设备可以定时更新升级，确保了虚拟设备始终与市场上的更换速度保持一致，确保了实验设备的先进性；最后，大量综合型及创新型实验项目得以在虚拟环境中开展。

⑵ 拓展了实践领域，丰富教学内容，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能

某些实验项目由于设备昂贵、经费不足或实验项目本身内容繁杂而无法正常开展，采用虚拟仿真实践教学后，可以对真实设备进行虚拟仿真，同时也可简化过于繁杂的实验步骤，使实验得以正常进行。

⑶ 虚实结合的实验教学方式减轻了实验教学压力，提高了实验效果，并为学生的创新实验提供了支持

我校是一所以工科为主的高校，尽管增加了实验设备的台套数，但由于招生规模扩大，仍不能满足上机需求。学生在实验室的时间有限，难以充分观察、思考，没有机会完成自主设计的实验项目等问题，实验效果不佳。利用虚拟仿真实验系统，学生可“先虚拟、后实验”，即在进实验室前，利用虚拟仿真平台和软件，熟识仪器使用，理解实验原理，预测实验结果，做好真实实验的准备工作；实验后又可利用虚拟仿真平台分析实验数据与各种现象，效果很好；学生还可以在仿真平台上，自主设计实验项目，以提高自身的创新能力。

⑷ 降低了实验室建设成本

与传统实验项目建设相比，虚拟仿真实验不用购买昂贵的设备，只需一套虚拟仿真软件，外加少量的实验验证板即可，大大降低了实验室的维护费用。结束语

将虚拟仿真技术引入嵌入式系统课程群的实践教学环节，使得许多原来由硬件才能完成的功能，都能依靠软件来实现，即“以虚代实”、“以软代硬”、“虚实结合”，构建了与真实环境一致的虚拟仿真实践教学平台，完成了原有实验难以实现或无法完成的功能，进一步培养了学生的设计能力、动手能力和工程应用能力，教学效果显著。虚拟仿真实验项目的开发是一个庞大的工程仍需进行深入探讨。

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士学位论文，2010.[6] 胡今鸿，李鸿飞，黄涛.高校虚拟仿真实验教学资源 开放共享

篇7：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

【摘 要】文章主要探讨了新形势下虚拟仿真模拟实训在大学生创新能力培养中的应用模式和实际应用效果，为探索高校文科在虚拟仿真实训方面的新模式，推进文科实训教学创新做出一份贡献。

【关键词】虚拟仿真模拟;实训;大学生;实践能力

一、虚拟仿真模拟实训的实践模式

首先，利用实训室的商业银行软件进行模拟实训，熟悉和掌握在虚拟情境中关于商业银行业务流程的简单模仿。即由教师建立一个模拟的商业银行实验项目，并为该实验项目配置实验环境，设置实验参数，统一控制实验进程。

学生在教师搭建的商业银行实验环境中，通过扮演综合角色、柜员角色来开展各项个人业务（存款业务、银行卡业务、贷款业务、汇款业务、外汇业务、代理业务）、对公业务（存款业务、贷款业务、人民币支付结算服务业务）。在学生开始实验操作之前，首先由扮演综合角色的学生进行实验准备工作，然后由扮演柜员角色的学生，添加个人客户或企业客户，并向银行提交相关的个人业务或对公业务办理申请，由一般柜员或综合柜员相互协作受理各项业务。通过软件操作，学生可以体验真正的商业银行业务流程。

其次，老师带领学生筹建简易实景仿真的小微银行，强化字符的输入速度，强化了传票算的能力，并在实景中进行点钞技术的观摩学习培训。

再次，通过校内外比赛的形式来展示成果，实现以赛促教，以赛促学，以赛促改，以赛促建，全面提升金融专业人才培养水平，最大程度的实现与企业需求的无缝对接。

总之，通过虚拟模拟和实景实训教学的结合不仅可以将银行从业全过程知识点和流程串起来，形成有机整体，同时可以通过比赛的成果展示，使学生的兴趣倍增;通过实训不仅可以使同学们掌握扎实的理论知识，而且能真实有效的锻炼大学生的实际动手操作能力和沟通营销能力，使同学们真正成为具备夯实的理论功底和实际动手能力、分析能力、解决问题能力和团队协作意识的综合性金融人才，尽力实现人才培养与企业需求的对接。

二、虚拟仿真模拟实训的特色与创新

（一）实训目标的明确性。虚拟仿真模拟实训的目标第一层面是实现以训促教，以训促学，以训促改，以训促建，全面提升金融专业人才培养水平。第二层面是为那些毕业后有意愿去银行工作的同学提供考试进入的训练平台和面试资本，同时实现了提升金融企业的人才素质之目的。

（二）训练方法和内容的多样性。本项目改变了单一的以单纯的软件模拟为主的实训方法，它通过整合资源，将现实情境与虚拟情境结合在一起进行训练，既训练了银行业务流程，又训练了会计理财能力以及点钞、传票算、字符输入等业务技能。

（三）训练体系的完整性。不仅依靠软件实训掌握了银行业务流程，也能通过实际动手训练，掌握点钞、传票算、字符输入等业务技能，完成银行业务能力的完整训练体系搭建。

（四）训练对象的扩大性。不仅能够训练财会、金融专业的学生，也可以面向全校各个专业有意愿去银行就业的学生进行开放训练;

（五）考核方法的科学性。目前大部分模拟实训课都采用考查课的办法，不管训练效果如何，都评为合格。本训练成绩考核标准是老师按实训操作过程和效果来给成绩。具体做法是：（1）软件业务流程训练40%，该部分成绩由软件自动评定，需要老师按比例处理。（2）受理业务和处理业务态度表现占20%，该部分成绩由客户“满意度”来认定。（3）银行盈利水平点钞速度和正确度30%，这部分通过比赛，公开给出。（4）剩余10%则根据学生的出缺勤情况由实训室指导教师评定。这种考核方式摒弃了太多的主观因素，比较科学，做到了“分层次、递进式、不断线”，打破了各法学课程相互独立、自成体系训练的旧框框，使各门法学课程融会贯通，建立了一个适合不同专业学生的实训模式。

三、虚拟仿真模拟实训的目的

（一）养成良好的商业银行职业习惯。虚拟仿真模拟实训是通过构建仿真的环境、按实际商业银行工作的操作规范和业务流程设置仿真的岗位，通过角色扮演、协同工作以及角色轮换，让学生从大体上了解银行相关岗位所需的技能，同时使学生在校期间就养成按商业银行业务流程和规定实施内部控制、防范风险的良好职业习惯。

（二）体现以就业为导向的岗位实训模式。该实训可将实际工作过程与项目教学法、任务驱动教学法、案例教学法、研究式协作学习法有机结合，形成以就业为导向的岗位实训模式。

（三）突显与现实工作的零距离。它开阔学生视野，扩大知识领域，改善学习环境，使学生通过实践提高适应商业银行工作的综合素质，深切感受金融理论对实践的指导意义，从而深刻领悟实践与理论相结合所带来的成就与意义，凸显了与现实工作的零距离。

（四）提升学生综合就业能力。通过体验式实践演练和模拟，加强学生创造能力的培养，学会在实践中发现问题、提炼问题，概括问题、解决问题的综合实力。

四、虚拟仿真模拟实训的效果

（一）学生可以通过虚拟仿真模拟系统将所学的银行理论知识与现代商业银行业务管理系统相结合，通过对本系统的模拟实训操作，充分理解所学的银行理论知识与实际应用系统的联系。

（二）学生可以通过实训更好地理解现代商业银行综合业务系统中核心会计，即并账制。核心会计系统代表了先进银行系统的一个主要特点，也是目前国内商业银行系统发展的一个新趋势。把传统会计系统的一些功能包括对公业务和各业务帐户的明细核算分散到各个应用中去，不以公、私业务及业务部门来划分系统，加强会计的分析管理功能，将大会计系统转为总帐系统，将核算会计向管理会计过渡。

（三）学生通过实训可以模拟操作银行业务，达到身临其境地体验银行各类角色的效果。学生可以扮演银行实际工作中的各种特定角色（如会计、储蓄、出纳、贷款、报表管理、综合查询、个人客户、企业客户等），通过联机交易，分工体验到银行的实际业务环境，从信息化的高度全面把握银行的业务流程，达到现代化商业银行从业人员所具备的高素质。

篇8：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

关键词：虚拟,仿真,实践,练习,应用

目前, 随着经济的发展, 人们越来越重视教育。高校教育在传播理论知识的同时, 也需要加大对学生实践知识的讲授。虚拟仿真在教学实践中起到重要的作用, 它不仅能够加深学生对知识的理解, 对学生实际操作能力的提高也是非常有利的。因此, 在开展实验教学中, 教师应当运用此项技术提高教学质量, 为学生以后的发展奠定基础。

一、实践教学的相关内容分析

(一) 实践教学的目的

学校一般都会开展实验教学, 尤其是对于化工学生来说, 他们需要通过做大量的实验, 明白化学的反应原理, 加深对相关知识的理解能力。化工专业本身就与其他专业不同, 需要大量的实验作为支撑, 学生在实验室里通过实验能够明白化学材料等相关内容。教师通过实验室教学进行相关知识的讲解。目前, 许多企业也想要招收更多专业知识强、动手能力较强的人才, 因此, 高校实验室教学主要是为了提高学生的动手能力, 加深他们对知识的理解, 为其以后步入工作岗位打下基础。

(二) 教学的问题分析

虽然我国各个学校引进了这种教学方式, 但是在实际教学中也存在着一些问题。例如, 教材的内容较为陈旧, 部分学校使用的还是传统的教材, 在这些教材中, 很少涉及当下化工最新的研究成果, 因此, 教师在开展相应的教学中, 存在着一定的阻碍。另外, 部分学校的设备跟不上, 实验室教学模式需要大量的设备资源, 但是某些学校却没有引进先进的技术设备, 导致学生在上课的过程中, 往往找不到相应的实验器材。面对这些问题, 学校要加大重视力度, 加大投入力度, 提高实验室教学的质量水平。

二、仿真教学的实际做法

(一) 改进教学计划

新时期背景下, 教师应该改进教学计划, 将理论与实践结合起来, 共同促进学生的进步发展。教学计划中应当包含以下几方面内容:基础知识的讲解、综合知识的实践练习、企业实习。教师利用多媒体进行理论知识的教学, 课前将课件传给学生, 让学生在课下进行预习, 课堂上针对学生提出的问题, 结合具体的实验进行讲解。另外, 教师也可以将一些化工类的精品课程链接传给学生, 让学生在课下时间观看、学习, 了解当今世界最前沿的科技。

学校也应该购置相关的仪器, 以供学生学习中使用。教师多与学生进行交流, 鼓励学生。比如, 如果某个学生提出新的想法, 可以在教师的辅导下做相应的实验, 这样的模式可以让学生主动去探索知识。学生如果在基础知识、综合实践能力都过关的情况下, 再进入企业进行实习, 这样一来, 就可以在具体的工作环境中提升自身的技能水平。

(二) 构建仿真生产线

部分学校利用仿真软件对学生进行相应的教学, 但是, 软件还是缺少一定的实物流程。因此, 学校需要构建仿真生产线。比如, 学校以丙烯酸相关工艺构建一条仿真的生产线, 在这条生产线中, 学生可以切身感受相关材料的分布等情况。学生通过实物进行相应的实验, 体会化工材料的组成以及在实践中的运用等。

三、未来展望

目前, 随着我国技术的进步, 仿真技术还会进一步发展。学校在利用这项技术实现教学的同时, 也可以为学生提供实验上的便利。例如, 学校可以实行网上预约实验课等方式, 提供给学生以便利, 让学生进行相应的实验, 提高学生的学习兴趣。通过虚拟技术构建的平台, 不仅能够服务于化工类的实验, 还可以服务于其他专业实验学习, 为其他专业的发展作出了一定的贡献。目前, 这些技术还存在很大的发展空间, 需要相关人员加大研究力度, 以期能够更好地运用于教学中。

综上所述, 随着我国教育体系的不断发展, 在学校中, 教师改进教学模式, 提高教学的有效性, 提高教学质量水平。针对化工类的学生, 教师主要采取的是实验室教学的方式, 提高学生的实践能力, 便于他们以后更好地走向社会。学校也要加大投入力度, 引进先进设备, 营造良好的学习环境。通过虚拟仿真技术, 不仅能够提高实验教学的质量水平, 对学生以后的发展也是极为有利的。

参考文献

[1]邱奎, 熊伟.虚拟仿真在化工专业实践教学中的应用[J].重庆科技学院学报 (社会科学版) , 2014 (12) :164-166.

[2]邱会东, 王金波, 邱奎, 等.虚拟仿真实验室在化工专业实践教学中的应用[J].重庆科技学院学报 (社会科学版) , 2015 (9) :68-69, 76.

篇9：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

关键词：虚拟仿真技术；高职实践教学；原则；问题

高职院校的实践教学是实现其培养目标的重要途径，对提高毕业生的创新创业能力非常重要，也反应出院校的办学特色。近几年，全国高职院校正在进行着一场如火如荼的实践教学改革，虚拟仿真技术的发展又推动了将仿真技术应用到高职实践教学的发展进程。但是其发展的速度不是很快，由于虚拟仿真软件的有效性及先进程度严重制约着其发展的速度。怎样才能将虚拟仿真技术科学地、有效地应用到高职实践教学中去，充分发挥并优化实践教学在高职人才培养工作中的重要作用，全面提升高职毕业生的职业能力、就业创业能力及创新能力是摆在所有高职院校面前的新挑战。

1 实践教学中应用虚拟仿真技术的原则

虚拟仿真技术是应用计算机技术模拟出逼真的虚拟现实的场景，使用者通过应用设备与虚拟环境进行相互作用及影响来体验到一种身临其境的感觉。虚拟仿真技术能使人不受时间和空间的限制去接触非现实的环境，这样在不受条件和环境的限制下去探索和发现现象的本质。虚拟仿真技术给高职实践教学的改革提供了更广阔的空间，将虚拟仿真技术应用到高职实践教学中还要注意以下几个方面。

1.1 高职实践教学的目标是提高学生的岗位职业能力，这就要求学生在实践教学的过程中要深入到实际岗位，在一线进行实践操作学习。从而，实践教学中应用虚拟仿真技术的第一步就是要认真分析和调查学生的实践岗位的职业特点和要求，以实际工作过程和真实的工作任务为基础去设计和整合实践教学内容及任务，做到充分利用虚拟仿真技术去构造不受时间及空间限制的符合教学目标要求的立体化实践教学环境，实现对真实职业场景的模拟再现，使学生在具体的场景中完成学习任务，做到传授、学习、操作融为一体，能够在不同的场景中学习自如，做到职业性与场景性相结合。

1.2 当今随着市场经济的发展和科技的进步，高职院校越来越重视培养毕业生的职业岗位技能，高职院校不断进行教育教学方面的改革，更加注重提升毕业生的就业能力和适应整个职业生涯发展的要求。所以，高职院校设计的实践教学任务就要和企业生产一线的实际工作和学生参加工作后的实际岗位相适应，培养学生的职业岗位能力。在设计虚拟仿真的实践教学体系的过程里，要挑选具有代表性的，技术先进的设备及工艺技术等，应该注重体现与情境相关的基于工作过程的知识与技能的学习，使学生在完成一个学习任务之后能够对完整的工作流程、操作模式和岗位具体情况得以学习和掌握，从而能够与相关的职业实践活动联系起来，掌握完成工作任务的方法及解决相对复杂的综合问题的技巧，能够适应未来岗位对高职毕业生提出更高的职业能力要求。除此之外，应该重点开发设计那些以培养核心与关键技能为目标的实践教学项目，做到先进性与典型性相结合。

1.3 把虚拟仿真技术应用到高职实践教学的过程中，要充分抓住虚拟仿真技术构想性的特点，按照学生心理和认知方面的水平，根据教学内容来设计构思实践的教学场景，培养学生的学习兴趣，拓展学生的想象空间，使学生学习到知识，充分理解概念的含义，领会实践教学所传授的知识点，提高学生的创新创造能力。运用虚拟仿真技术选择适量的教学内容，把抽象的内容具体化，复杂的问题简单化，微观的内容宏观化，这样能够有助于学生理解和掌握操作方法，并达到熟练操作的程度，使得实践教学的效果达到预期的目标。

1.4 利用虚拟仿真技术来进行实践教学系统的设计过程中，应该抓住仿真技术交互性强的特点，设计出互动性强、协作性高的实践教学任务，使学生在虚拟现实的实践场景中完成自己的实践操作工作，在整个过程中要注重培训学生们共同解决实际问题的能力。并且，利用虚拟仿真技术设计的实践教学系统要突出其智能性的特点，该系统能够对学生的实践操作成果进行及时的跟踪与反馈，并且可以依据学生的操作情况给予合理的评价，还能够及时给予有针对性、个别化的指导，做到交互性与智能性相结合。

2 虚拟仿真技术在应用中应该注意的问题

2.1 虚拟实训不能替代实操实训。高职实践教学中利用虚拟仿真技术，实现了实训环境的改善，教学过程的优化，还解决了很多实训教学方面的难题。不过利用虚拟仿真技术来设计高职实践教学内容，不代表虚拟实训可以完全替代实操实训，两者存在着本质的区别。虚拟仿真技术只是通过去模仿一些实际的生产和工作实践过程，让学生在过程中学到一种间接的经验，而不能完全替代真实的现场操作。所以，在应用虚拟仿真技术的实践过程中，必须认清虚拟实训和实操实训的本质区别。设计虚拟实训的思路是：首先是把实操实训无法实现任务利用虚拟仿真技术来设计虚拟实训教学来实现；其次是要依据现代教育理论来设计实践教学任务，把虚拟仿真技术设计的虚拟实训教学内容放在前面进行，而把实操实训安排在后面，并将二者完美的结合在一起，获得最好的教学效果。

2.2 注重情感教育和技能培养。虚拟仿真技术在高职实践教学中发挥了重要的作用，实现了提高学生职业技能和传授知识的目标。然而，虚拟仿真技术也有做不到的地方，所以，在虚拟仿真实践教学过程中，一定要正确处理好情感教育和技能培养关系。首先，要充分利用虚拟仿真技术的优点去设立虚拟现实场景，营造和谐民主的教学环境，激发学生的情感，积极调动学生学习的主动性和热情；其次是采用分组讨论、共同协作的学习形式进行教学设计，为学生提供师生之间情感活动的机会。

篇10：国家级虚拟仿真实验教学

教函2013年35号 签发:吴良

关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心申报工作的通知

各学院：

根据教育部《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号）(附件1)，现就我校国家级虚拟仿真实验教学示范中心申报推荐工作有关事项通知如下：

一、建设内容和任务

虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、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，达到教学大纲所要求的教学效果。

（一）建设任务

虚拟仿真实验教学中心建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。在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、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目。虚拟仿真实验教学中心建设应充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。

（二）建设内容

1．虚拟仿真实验教学资源。发挥学校学科专业优势，积极利用企业的开发实力和支持服务能力，充分整合学校信息化实验教学资源，以培养学生综合设计和创新能力为出发点，创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等教学资源，提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容，降低成本和风险，开展绿色实验教学。

2.．虚拟仿真实验教学的管理和共享平台。建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台，高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。探索校企共建共管的新模式和新途径，建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。

3．虚拟仿真实验教学和管理队伍。建设教学、科研、技术人员结合，核心骨干人员相对稳定，结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进，学术水平高，教学科研能力强，实践经验丰富，勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。

4．虚拟仿真实验教学中心的管理体系。以虚拟仿真实验教学资源的开放共享和充分使用为目标，系统制定并有效实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施，建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的教学效果考核、评价和反馈机制。

二、申报对象

本次国家级虚拟仿真实验教学示范中心申报对象主要为我校国家级实验教学示范中心和上海市级实验教学示范中心。非实验教学示范中心如已有相关的建设基础也可申报。请符合申报条件的学院根据自身的特色和优势自愿申报。

三、申报日程安排

1．9月16日前，各学院提交书面材料。包括：《国家级虚拟仿真实验教学中心申请书》（附件2），相关支撑材料（关于实验教学示范中心成立的批件以及相关政策、保障措施、规章制度等文件）。2．9月18日-30日，学校组织专家评审，遴选确定上报项目，并公示。3．入选项目按教育部通知（教高司函〔2013〕94号）要求准备视频、网站等其他相关材料，10月25日报送书面材料和光盘材料至教务处,电子材料一并发送至电子邮箱：mzmedu@dhu.edu.cn。联系人：毛志敏，联系电话：67792064。

附件：

1．教育部《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号）

2．国家级虚拟仿真实验教学中心申请书 3．国家级虚拟仿真实验教学中心遴选要求

篇11：石油工程虚拟仿真实验教学实践的论文

方案

虚拟现实实验室是虚拟现实技术应用研究就的重要载体。随着虚拟实验技术的成熟，人们开始认识到虚拟实验室在教育领域的应用价值，它除了可以辅助高校的科研工作,在实验教学方面也具有如利用率高,易维护等诸多优点.近年来,国内的许多高校都根据自身科研和教学的需求建立了一些虚拟实验室。数虎图像拥有多名虚拟现实软硬件工程师，在虚拟现实实验室建设方面有着无与伦比的优越性！

下面请跟随数虎图像一起，让我们从头开始认识虚拟现实实验室。【虚拟现实实验室系统组成】：

建立一个完整的虚拟现实系统是成功进行虚拟现实应用的关键，而要建立一个完整的虚拟现实系统，首先要做的工作是选择确实可行的虚拟现实系统解决方案。

数虎图像根据虚拟现实技术的内在含义和技术特征，并结合多年的虚拟现实实验室建设经验，最新推出的虚拟现实实验室系统提供以下组成：

虚拟现实开发平台：

一个完整的虚拟现实系统都需要有一套功能完备的虚拟现实应用开发平台，一般包括两个部分，一是硬件开发平台，即高性能图像生成及处理系统，通常为高性能的图形计算机或虚拟现实工作站；另一部分为软件开发平台，即面向应用对象的虚拟现实应用软件开发平台。开发平台部分是整个虚拟现实系统的核心部分，负责整个VR场景的开发、运算、生成,是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其它各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。因此，虚拟现实系统开发平台部分在任何一个虚拟现实系统中都不可缺少，而且至关重要。虚拟现实显示系统： 〃高性能图像生成及处理系统 〃具有沉浸感的虚拟三维显示系统

在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和方式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些高度逼真三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。

虚拟现实交互系统

多自由度实时交互是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时交互，虚拟现实应用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的区别。在虚拟现实交互应用中通常会借助于一些面向特定应用的特殊虚拟外设，它们主要是6自由度虚拟交互系统，比如：力或触觉反馈系统、数据手套、位置跟踪器或6自由度空间鼠标、操纵杆等等。

虚拟现实集成控制

一个大型的虚拟现实系统包括很多组成部分，比如:多台投影机、音响系统以及多路视频的输入和切换,甚至是辅助的灯光和窗帘,这些都需要方便的控制和管理,每个部分又包括很多产品和设备，这些产品设备之间需要相互连接、相互依赖，彼此之间协同工作。然而，这样一个复杂的系统要顺利地运行并能够协同工作，就需要进行管理，集成控制系统便是承担该项工作的载体，有了集成管理控制系统，上述一系列工作通过简单的遥控器就可完成整个操作过程。通常，一部分用户并不重视这个部分，而该部分在虚拟现实系统中恰恰又是非常重要的，一个完善的集成控制手段能使用户很方便的使用虚拟现实系统，并能将虚拟现实系统中各个部分的功能充分地发挥出来，如果没有集成控制系统这部分，往往造成整个虚拟现实系统利用率低、系统管理困难、系统稳定性差、协同工作能力低下等等一系列问题。

在通常的集成控制系统中最典型的设备就是中央控制系统或矩阵系统（如图），这些设备功能强大、操作简单、使用便捷、管理方便，它是整个虚拟现实系统有效管理和运行的基本保障。【虚拟现实实验室设备配备】

虚拟现实实验室主要实验设备包括 ：虚拟现实技术的特征之一就是人机之间的交互性.为了实现人机之间的充分交换信息，必须设计特殊输入和演示设备，以影响各种操作和指令，且提供反馈信息，实现真正生动的交互效果。不同的项目可以根据实际的应用可以有选择的使用这些工具，主要包括：VR系列虚拟现实工作站、立体投影、立体眼镜或头盔显示器、三维空间跟踪定位器、数据手套、3D立体显示器、三维空间交互球、多通道环幕系统、建模软件等。

数据传感手套

观察者还可借助数据手套等设备来操纵虚拟场景中的对象，数据手套中装有许多光纤传感器，能够感知手指关节的弯曲状态，观察者通过手指的活动来实现与虚拟场景交互作用数据手套是一种多模式的虚拟现实硬件，通过软件编程，可进行虚拟场景中物体的抓取,移动,旋转等动作，也可以利用它的多模式性，用作一种控制场景漫游的工具。数据手套的出现，为虚拟现实系统提供了一种全新的交互手段，目前的产品已经能够检测手指的弯曲，并利用磁定位传感器来精确地定位出手在三维空间中的位置。这种结合手指弯曲度测试和空间定位测试的数据手套被称为”真实手套”，可以为用户提供一种非常真实自然的三维交互手段。在虚拟装配和医疗手术模拟中，数据手套是不可缺少的虚拟现实硬件的一个组成部分。

立体眼镜

三维眼镜是用于观看立体游戏场景、立体电影、仿真效果的计算机装置，是基于页交换模式(Pagefilp)的虚拟现实立体眼镜，分有线和无线两种，是目前最为流行和经济适用的VR观察设备。基于页交换模式(Pagefilp)的立体眼镜，分有线和无线两种。均为图形工作站用立体眼镜（Shutterglasses）许多专业软件都支持CrystalEyes，如机械CAD、产品可视化、仿真、分子建模、地理信息系统/测绘和医学成象等。彩色图像真实、高分辨率。

头盔显示器

无论是要求在现实世界的视场上同时看到需要的数据，还是要体验视觉图像变化时全身心投入的临场感，模拟训练、3D游戏、远程医疗和手术，或者是利用红外、显微镜、电子显微镜来扩展人眼的视觉能力，头盔显示器都得到了应用。比如军事上在车辆、飞机驾驶员以及单兵作战时的命令传达、战场观察、地形查看、夜视系统显示、车辆和飞机的炮瞄系统等需要信息显示的，都可以采用头盔显示器。在CAD/CAM操作上，HMD使操作者可以远程查看数据，比如局部数据清单、工程图纸、产品规格等。波音公司在采用虚拟现实硬件技术进行波音777飞机设计时，头盔显示器就得到了应用

三维空间跟踪仪

三维空间跟踪定位器是用于空间跟踪定位的装置，一般与其他VR设备结合使用，如：数据头盔、立体眼镜、数据手套等，使参与者在空间上能够自由移动、旋转，不局限于固定的空间位置，操作更加灵活、自如、随意。产品有六个自由度和三个自由度之分。

3D立体显示器

3D立体显示器是一项新的虚拟现实产品，过去的立体显示和立体观察都是在CRT监视器上戴上液晶光阀的立体眼镜进行观看，并且需要通过高技术编程开发才能实现立体现实和立体观察。而立体显示器则摆脱以往该项技术需求，不需要任何编程开发，只要您有三维模型，就可以实现三维模型的立体显示，只要用肉眼即观察到突出的立体显示效果，不需要带任何立体眼镜设备；同时，它也可以实现视频图像（如立体电影）的立体显示和立体观察，同样也无须戴任何立体眼镜

虚拟现实工作站

立体投影

立体投影仪，其构成中包括壳体、投影仪、偏振镜片、投影屏，投影屏和投影仪分别位于壳体前、后方，偏振镜片位于投影仪的投影镜头前面，投影仪和偏振镜片的数量各为2个，2个投影仪的水平轴线相交、投影图像在投影屏上重合。数虎图像提供了一种结构简单的立体投影设备，可适宜多种场所，具有观看距离远，不易损伤视力，无辐射的安全使用性能，特别适宜作为家用立体投影设备使用。

多通道立体环幕系统

多通道环幕（立体）投影系统是指采用多台投影机组合而成的多通道大屏幕展示系统，它比普通的标准投影系统具备更大的显示尺寸、更宽的视野、更多的显示内容、更高的显示分辨率，以及更具冲击力和沉浸感的视觉效果。该系统可以应用于教学、视频播放、电影播放（现在很多影视院采用这种方式）等。多通道环幕（立体）投影系统由于其技术含量高、价格昂贵，以前一般用于虚拟仿真、系统控制和科学研究，近来开始向科博馆、展览展示、工业设计、教育培训、会议中心等专业领域发展。其中，院校和科博馆是该技术的最大应用场所。这种全新的视觉展示技术更能彰显科博馆的先进性和创新性，在今后若干年内不会被淘汰。

【数虎图像虚拟仿真事业部提供如下实验室解决方案：】 数虎图像是国内最早从事虚拟现实技术研究和制作的高新企业，在深圳、北京、美国、日本都拥有分公司，数虎图像不断吸收和学习国外最先进的虚拟现实技术，在虚拟现实实验室建设方面拥有一整套最优化解决方案。

一、数字城市系统

城市规划演示厅也被称之为数字城市实验室。其主要目标和功能是提供城市规划、城市市政管理、房地产开发与管理、旅游规划以及数字地球（城市）的仿真模拟教学和科研平台。

数虎图像凭借雄厚实力制作了国内最大的数字城市项目，可以为您提供数字内容制作和环幕硬件展示系统整体解决方案。

(数虎图像城市规划演示系统—数字城市实验室截图)

二、旅游导游实验室

导游培训：培养熟练和优秀的导游是旅游专业的教学目标，但是旅游专业学校又面临教学过程中实习资源匮乏、而实地参观成本又高的难题。数虎图像旅游虚拟仿真系统从导游和旅游专业特点出发，按照旅游专业的教学要求和实施特点，设计出适用于导游实训、旅游模拟、旅游规划、信息查询，景区导航，景区切换等功能模块。为旅游专业学校提供一站式解决方案。

（数虎图像制作的旅游仿真实验室）

三、物流仿真实验室

（物流仿真实验室）

学校教育，由于受到诸多条件的限制，大部分内容还停留在以书本为主的教学体系上。部分学校的学生现在能够在大三和大四年级，获得公司实习的机会，但是由于时间和实习单位的工作人员业务繁忙等原因情况，学生了解到的内容比较片面，了解到的业务单证也比较少，实践机会少，学生对业务的认识程度仍然相当低，缺乏感性认识。在走出学校前，为了使学生对整个的口岸物流有全面和相对深入的了解。数虎图像联合业内人士，根据市场需求，可以为物流专业实验室提供：3D仓储模拟实训系统、3D运输模拟实训系统、3D第三方物流模拟实训系统、3D集装箱与堆场模拟实训系统和3D供应链模拟实训系统等一系列解决方案。

四、虚拟维修拆卸实验室

数虎图像虚拟拆卸维修实验室，充分的利用了数虎图像开发的这套虚拟拆装模拟培训系统，可以结合大屏幕提供给更多需要虚拟拆卸和虚拟维修以及虚拟组装的客户，让更多的人一起集中练习，提高培训的效率更加节省成本。

五、虚拟手术实验室

虚拟手术是虚拟现实技术很高端的应用。国外已经可以利用传感设备进行医学学员的培训教学，甚至已经真正的做到了远程虚拟手术的效果。国内目前还没有这样的水平，不过数虎图像和科研机构联合，制作出人体的内部的三维模型和一些互动式的动作，同样能满足培训学员和手术新手的需要。

六、仿真驾驶实验室

虚拟驾驶，也被称为汽车驾驶仿真，或汽车模拟驾驶。数虎图像利用三维图像即时生成技术、汽车动力学仿真物理系统、大视场显示技术（如多通道立体投影系统）、六自由度运动平台（或三自由度运动平台）、用户输入硬件系统、立体声音响、中控系统等，让体验者在一个虚拟的驾驶环境中，感受到接近真实效果的视觉、听觉和体感的汽车驾驶体验。

【数虎图像对于国内教学型虚拟实验室建设的几点建议】 通常，一部分用户并不重视虚拟现实开发平台和虚拟现实控制系统部分，而该部分在虚拟现实系统中恰恰又是非常重要的，一个完善的集成控制手段能使用户很方便的使用虚拟现实系统，并能将虚拟现实系统中各个部分的功能充分地发挥出来，如果没有集成控制系统这部分，往往造成整个虚拟现实系统利用率低、系统管理困难、系统稳定性差、协同工作能力低下等等一系列问题。还有就是虚拟现实开发平台的采用上，最好采用通用性强的能和国际接轨的的虚拟现实开发平台，并注意以下几个方面：

1、用“平民化”的技术实现教学型虚拟实验室的建设和应用

2、更新实验教学观念,重新认识虚拟实验室