第一篇：虚拟仿真课程设计探讨论文
摘要：本文分析了基础医学综合设计性实验教学目前面临的困难和问题，阐述了在中医药院校开设综合设计性实验的虚拟仿真课程的意义和任务，提出了综合设计性实验的虚拟仿真课程开设的目标和模式，使基础医学综合设计性实验拥有新的实验教学补充模式，可有效地推动实验教学改革和实验教学信息化建设，从而有效提高实验教学质量。
关键词：基础医学；综合设计性实验；虚拟仿真课程；设计
基础医学综合设计性实验是我校在国家政策号召下开设的一门用于培养创新型大学生的教学改革课程。虚拟仿真实验可以将虚拟与现实相结合，为实验教学提供新的方法。开设综合设计性实验的虚拟仿真课程可在一定程度上解决实验流程复杂学生不容易入手、实验课程开设专业的限制的问题，同时提高学生学习的兴趣，并侧重在综合素质和创新能力方面的培养。综合设计性试验虚拟仿真课程是创新型人才培养模式的一种，创新型人才培养模式是提高中医实验教学质量的关键，是实验教学的发展趋势[1-2]。
一基础医学综合设计性实验存在的问题
综合设计性实验具有时间长、费用高、实验不确定因素多等特点，实验流程繁琐，从实验宣讲、课题设计、耗材申报、确定实验方案、预实验、正式实验、结项答辩每个环节都需要学生与带教老师及实验准备老师的配合才能完成。繁琐的实验环节，导致学生和老师之间的沟通出现问题，影响实验的正常进行。此外，由于专业开设的限制，部分专业学生不能得到相关的培养。有些学生设计的实验，由于试剂或耗材的不安全性而导致实验不能开设，需要重新更改实验方案。实验方案难易参差不齐，较难观察的实验结果打击学生的积极性，同时也增加了带教老师的指导难度[3]。
二开设基础医学综合设计性实验虚拟仿真
课程的意义综合设计性实验旨在提高学生的综合能力，使学生熟悉科研课题的开题、实验研究、结项等过程，为以后的科研实验奠定基础。设置综合设计性实验虚拟仿真课程具有非常重要的意义，将实验的过程设计成虚拟仿真的模块，学生通过操作模块可以在短期内熟悉实验各个环节，及其在每个环节中需要完成的任务、每个环节的沟通流程，极大的解决学生在实验过程中不知该做什么、不知哪些能做的问题，并在一定程度上提高了效率。虚拟仿真课程开设后，学生将不受专业限制选择该课程，进行虚拟综合设计性实验，并在相关评分体系及纠错体系模块中对实验课程的完成进行评价和指导。虚拟仿真实验应遵循“虚实结合、能实不虚”的原则，在实验开设过程中，将一些有毒有害环节设置成虚拟模式，让学生在掌握知识的同时又免受毒害，减轻对环境的污染。
三设计模块及流程
综合设计性实验虚拟仿真课程的设计应按照实验流程的各个环节进行设计，共包括：范例参考、模拟实验、考核三个部分。范例参考是将往届经典案例按照模拟实验的流程完整列出，供学生进行参考。其中模拟实验包括：实验宣讲、课题设计、耗材申报、确定实验方案、预实验、正式实验、结项答辩七个模块。实验宣讲模块中将学生实验过程中的注意事项，实验课题的研究方向等详细列出，在本模块结束时对学生进行考核，加强学生对实验注意事项的理解和重视程度。课题设计模块中主要指导学生如何查找资料、如何填写立项依据、如何辨别课题的创新性和新颖性，如何将所有的课题思路设计成一个完整规范的实验方案。在本模块结束时对学生进行考核，考核的内容是在查找资料、立项依据、课题的创新性和新颖性方面出题，让学生用模块中指导的方法进行判断，以提高学生的动手动脑能力，学以致用。耗材申报方面对申报的每一种耗材，在备注栏里列出详细需要的用量及依据、参考书、参考文献等，做到尽可能的节俭，同样在模块结束时对学生进行考核，列出一些实验的耗材、试剂和药物的用量，让学生进行计算和判断。确定实验方案模块是有带教老师对实验方案进行审核提出修改意见，由学生进行修改经带教老师审核结束后方可进入下一步实验。预实验环节主要是让学生掌握实验操作，如煎药时应先浸泡多长时间、煎煮火候、药物浓缩等，以及给药剂量的计算，实验观察指标的观察方法、试剂盒的使用方法、各种仪器的操作方法等，让学生熟悉并掌握；并在本模块结束时就给药剂量计算、试剂盒的使用方法、各种仪器的操作方法进行考核。正式实验中严格按照实验方案的流程进行试验，并在此项中增加对团队协作意识的考核，对可同时开展的实验项目进行分工合作，考核学生是否能在规定的时间内同时完成多个实验内容；并在本模块结束时就团队协作效率，给药剂量计算、试剂盒的使用方法、各种仪器的操作方法的熟练程度进行考核。结项答辩环节中是考核学生在完成实验后对实验结果的处理、实验报告的撰写、答辩PPT的制作等能力。同时在每个模块结束时，由带教老师进行审核、提出修改意见并进行指导。
四设计过程中存在的主要问题
综合设计性实验虚拟课程学生不能在短时间内完成，要让学生能坚持完成这个实验还缺乏一个有效的监督体系和奖励机制。综合设计性实验复杂，设计模块较多，项目复杂，学生设计思路较广，如何能够使软件正常运行是一个较难解决的技术问题。虚拟仿真实验的设计原则是“虚实结合、能实不虚”，如何将虚拟课程与传统课程有机结合是需要重点研究的问题，对虚实及虚实结合的环节的判断，是亟待解决的问题。作为一个非必修课程，我们还应在如何调动学生参与的积极性方面进行努力。
五展望
虚拟仿真教学是互联网时代的特定产物，它不能取代传统教学，同时虚拟仿真综合设计性试验课程也不能取代传统设计性实验课程，而是将其融入到传统的实验教学中与其结合，实现提高学生综合素质的目标。综合设计性实验虚拟课程目前处于设计阶段，还存在很多未发现的问题，任何的改革都不会轻易成功，需要许多人的付出和坚持不懈，在实践中进一步探索和完善，以推动和促进我校教学质量的提升。
参考文献
[1]贾永森,田福玲,齐峰,吴范武,马会霞,高秀娟.中医理论实验课优化与整合初探[J].中医学报,2011,09:1054-1055.[2]张紫娟,闫秀娟,杜彩霞.开设“基础医学综合设计性实验”全面提升学生能力[J].中医药管理杂志,2015,10:37-38.[3]张君胜,解慧梅,杨晓志等.高职动物微生物综合设计性实验教学模式实施与思考[J].畜牧兽医杂志,2012,31(2):72-74.
第二篇：石油工程虚拟仿真实验教学实践论文
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
一石油工程虚拟仿真实验教学必要性
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。
二石油工程虚拟仿真实验教学平台
（一）教学体系
长江大学以全面提高高校学生自主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，通过与优势学科、特色专业相结合，以现代油气开采过程为主线，通过四结合（理论教学与实验教学相结合、基本训练与能力培养相结合、校内实验与企业实践相结合、科研成果与教学实践相结合），着力构建满足三个教学层次（基础训练、综合设计和研究创新）要求的包含四大模块（钻井工程、采油工程、油藏工程和油气储运虚拟仿真模块）的虚拟仿真实验教学体系。
（二）模块构成1.认识实践及基础训练。专业课程的理论知识系统性不强，知识点多且零散，研究对象及涉及原理抽象难以直观展示，学生缺乏理论知识整体构建能力。为解决这个问题，将理论教学中的重、难点知识，常用的钻井、采油、集输设备和工具，施工过程和工艺等，制作成多媒体、视频和仿真动画，辅以习题库和实验前小测试。共研发了118种典型的井下作业工具、油气集输设备及运行机理、油气渗流原理和实验仪器设备的结构等演示型虚拟仿真动画，提高实验教学的直观性、形象性，激发学生对实验课的兴趣，加深对专业基础知识的理解，提高学习效率，让学生有更多时间参与实践创新。2.虚拟仿真操作。四大虚拟仿真模块共研发了16个综合设计和科研创新训练类虚拟仿真实验。井下作业模拟培训系统、长输管道虚拟仿真培训系统、裂缝导流能力虚拟仿真、抽油机原理和泵效测定等虚拟仿真实验项目，通过虚实结合，可产生与现场情况相似的视觉效果，配以逼真的现场声音，给人身临其境的感觉。通过自行设计作业参数，反复操作实物，观察仿真仪表参数变化，掌握作业系统的运行、控制技能，作业流程各环节的操作及常见事故判断与处理的知识与技能，弥补生产实习中“只能有限制的看，绝对不能摸”的不足，提高学生的动手能力。基于虚拟仿真实验平台，学生能深入油藏内部，观察储层参数、流体参数实时动态变化，进行油田开发动态分析、开发方案设计、钻井工程设计、井身结构虚拟设计等综合实践，满足学科竞赛、创业创新大赛等的需要，激发学生的科研兴趣、启发学生的科研思维，培养学生的科研创新能力。石油工程课程设计系统、石油工程毕业设计与生产现场实训相结合，提高学生的操作能力和实践能力。虚拟仿真操作教学环节系统、全面的虚拟仿真实践训练可大大提高学生的动手能力和工程实践技能，成为企业欢迎的人才。3.实践技能考核。石油工程虚拟仿真教学平台的考核体系包括实验前、实验中和实验后三大板块。实验前在功能上提供知识辅助学习、课前预测等。平台提供交互式练习、答疑、模拟测试、课件点播等功能，便于学生掌握实验项目涉及的知识点、实验原理、实验流程及实验操作等，检查学生理论知识和应知应会的掌握情况，提高实验效率。实验中在功能上提供智能指导、过程监控等。平台可监控学生的实验过程，对学生在实验过程中的不当操作进行智能化和人性化的指导。实验后在功能上提供自动批改、成绩分析和评价等。平台记录学生的实验报告、实验数据和结果，通过数据处理，利用教师预先录入的批改规则进行分析，给出评价结果。石油工程虚拟仿真实验教学中心有满足课堂教学展示和验证性实验操作训练，也有利用科研项目及成果转化的系统软件和仪器设备，开拓学生视野、提升知识结构，培养学生综合设计和创新能力。
三虚拟仿真实验教学成效
（一）丰富实验教学资源
通过发挥学校学科专业优势，利用企业开发实力和支持服务能力，充分整合学院信息化实验教学资源，不断转化科研成果为虚拟仿真实验项目，拓宽实验项目的深度和广度，石油工程虚拟仿真实验教学中心共构建了10门实验课程，65个实验项目，面向全校6个专业并对全校其他专业开放，年平均实验学生人数近1500人，年实验人时数近30000（人时）。实验开出率达100%，综合性、设计性和创新性实验比例达到86.2%，引导学生自主学习、研究探索和设计创新。
（二）整合和共享优质资源
虚拟仿真实验教学中心本着“产、学、研”合作办学理念，与多个油田企业建立校企联合实验室、实习基地，开展虚拟仿真实验项目的开发与应用。为相关石油企业的职工技能培训及应急处理实训提供服务，承担周边兄弟院校实验任务，作为社会公共教育共享资源，普及油气钻、采、输的风险及应急防范和逃生知识，起到了良好的示范和辐射作用。
（三）提升专业建设水平
虚拟仿真实验教学中心依托石油工程专业国家级特色专业建设点、石油工程专业省级品牌专业建设、省级重点学科、省级油气勘探教学示范中心、省部级重点实验室、教育部重点实验室等，通过虚实结合的实验教学资源，支撑了三门省级精品课程，三门校级精品课程。
（四）增强创新实践能力
石油工程虚拟仿真实验教学中心重视培养学生创新实践能力，已成为学生进行科学研究和实践创新的基地。近三年来中心指导学生参加省级、国家级比赛获奖80多项，获批省校级、级、国家级大学生创新创业训练计划项目30多项，获得专利10多项，在国内外学术期刊上发表论文130多篇。学生的工程综合素质和创新能力得到提高。毕业生得到用人单位“综合素质好、基础扎实、动手能力强，具有很强的工程实践能力和创新能力”的好评，相关专业大学生就业率一直保持在96%以上。
四结语
石油工程虚拟仿真实验教学中心以培养学生工程实践综合素质和创新能力为核心，构建了高度仿真的虚拟实验项目，建立了“四结合、四模块、三层次”的教学体系。虚拟仿真实验教学通过优化整合实验资源，工程实践结合、科研成果转化、学科前沿引入，拓展了实验教学内容的深度和广度，推动了实验教学改革与创新，培养了学生的实践创新能力，提高了实验教学质量。
参考文献
[1]徐剑坤,习丹阳,马文顶,等.采矿工程专业虚拟仿真实验教学资源库建设[J].教育现代化，2017(13):67-68.[2]史寿乐.虚拟现实在教育中的应用[J].教育现代化，2017(32):205-206.
第三篇：焊接虚拟仿真培训系统
1、焊接培训行业状况
焊接是一项对过程要求很高的工作，在现有的手工焊接生产中，采用MAG/MIG焊接的约占50%，TIG焊接约占30%，MMA焊接约占20%；如：在造船行业中，MAG约占70%，MMA约占30%；那么，这就需要焊工要有扎实的操作手法、规范的动作。而在焊接培训过程中传统方式存在以下多种问题：（1）消耗大量的焊条(丝)、焊件和保护气体等材料；（2）对学员的培训过程难以准确掌握；（3）对学员的焊接水平难以评价；（4）培训效果不尽理想；
（5）培训过程环境污染严重，有害健康；（6）培训过程安全性差。
2、项目实施目的
1）减少甚至避免焊接练习过程中强光、高温、明火及烟尘以及有毒气体的产生，全面保护教师和学员的身体健康；
2）减少或者避免焊接实训过程中对空气污染的有害气体的排放，防止对环境造成污染；
3）能够让无工作经验的学员快速、真实的投入到焊接实训中，提高培训效率，避免由于无经验操作产生的事故。同时能够让有经验的训练者有更高的训练平台，提高焊接技术；
4）节省真实焊材、工件等焊接材料以及工业用电，降低培训成本； 方便教学。
3、焊接仿真模拟器概述
电焊操作训练模拟器系统是由武汉科码软件有限公司独立自主研发的焊接虚拟仿真培训系统。该系统是基于虚拟计算机系统，是以中高度仿真的教学培训系统，能让学员在接近真实的模拟环境下进行焊接技术的训练。该系统能促进焊接技能向实际工况焊接的有效转换。与传统的焊接培训相比减少了焊材的浪费。
该设备结合了：焊工的动作、仿真焊接焙池、焊接声音及焊接手感，使用该系统的受训者能够感受到几乎真实的焊接过程。
电焊模拟实训系统是新一代环保、节能、通用型操作技能实训与评价平台。该系统采用分布式仿真实训技术、虚拟现实技术、微机测控技术、声音仿真技术及计算机图像实时生成技术。在不需要真实焊机的情况下，通过仿真主控系统、位置追踪系统，将焊接演练过程中焊枪的位置、速度和角度等进行采集处理，并实时生成虚拟焊缝。
该系统将仿真操作设备、实时3D技术及渲染引擎相结合，演练过程真实，视觉效果、操作手感与真实一致。在焊接演练的过程中，学员能够看到焊接电弧以及焊液从生成、流动到冷却的过程，同时听到相应的焊接音效。
该系统与传统的焊接技艺教学能有机的融合在一起，是实现灵活、高效、安全、节约、绿色无污染的焊接模拟培训教学与考核的最佳教学方法。
通过电焊模拟实训系统，学员不仅仅可以获得与传统实训相同的操作经验，同时通过系统内置的数据采集、智能专家辅助模块和量化考核评价系统等一系列先进独特的教学功能，配合合理明晰的焊接知识穿插讲解，使学员可以获得在传统教学实践过程中难以量化的精确焊接培训指导，大幅度提升学员在培训过程中的方向性和目的性，有效缩短学员的培训周期，降低教师的教学负担，达到以低成本、低投入实现“精教、精学、精炼”的焊接培训机制。
电焊模拟器主机效果图
电焊模拟器设备图片
4、技术基础
当操作者进行训练时，系统中的多个传感器将获得的多个焊枪实时参数反馈给计算机，计算机对数据进行处理分析，并在显示装置和音响上显示相应的焊接画面和焊接声音。焊接实训设备应具有以下技术：
1、数字图像处理、信息技术。
2、计算机图形学、传感与控制技术。
3、多种焊接操作技术、安全操作规范。
4、融多项高新技术于一体，呈现代职业教育之先进手段。
5、新型的焊接训练实训设备是一种低成本、高效率、现代化的焊接训练解决方案。
焊接模拟器技术原理图
5、视景仿真系统结构
焊接模拟器视景仿真系统结构图
各个模块应具有的功能如下：
1、数据输入模块主要负责将焊接工艺参数和焊枪运动参数状态信息传递给焊接仿真模型模块和仿真引擎模块。
2、仿真模型模块主要负责对工件、焊枪等焊接仿真环境进行静态几何建模, 完成焊缝模拟、烟、光照、火光、阴影、光照等特效3D图形渲染。
3、焊接仿真引擎是系统的核心，它主要探寻焊接工艺、焊枪运动状态参数和焊缝横截面几何参数之间的关系。
4、仿真结果输出模块包括评价系统模块和其它功能子模块。主要负责实时监测仿真状态, 输出动态仿真结果，分析、评价仿真过程数据。
5、具备培训效果可评估功能：具有实时可视的操控信息反馈、虚拟焊缝的实时检测指导、训练者操作技能的实时评估功能。
6、学员端系统功能与特点
1、性能与优势： 1）、多种焊接工艺。
本套实训设备可以模拟训练多种焊接工艺，焊条焊、气体保护焊、氩弧焊、，还可扩展直流焊、铝焊、气焊，并包含焊接共享资源库。
（1）焊条电弧焊模拟训练系统
焊条电弧焊模拟训练系统可模拟焊条与工件互相熔化并在冷凝后形成焊缝，从而获得牢固接头的焊接过程的模拟系统。本系统可进行酸性焊条J422（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）、碱性焊条J507（Φ2.5、Φ3.2、Φ4.0）的多种训练，并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训练。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到焊条电弧焊训练效果。
（2）CO2气体保护焊模拟训练系统
CO2气体保护焊模拟训练系统可模拟以二氧化碳气体作为电弧介质，保护金属熔滴、焊接熔池和焊接区高温金属的一种熔焊模拟系统。本系统可选用药芯焊丝YJ502、YJ507、YJ507CuCr、YJ607、YJ707； 自保护焊丝：直径Φ1.0、Φ1.2、Φ1.6。并可对焊件进行平焊、立焊、横焊和仰焊等多种不同位置的焊接训。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到CO2气体保护焊训练效果。
（3）氩弧焊模拟训练系统
氩气体保护焊可模拟200A/mm2左右的高强度电流密度效果，焊接过程中系统可体现氩弧焊燃烧稳定、热量集中、熔滴细小、飞溅少的使用特点。并可对焊件进行多种不同位置的焊接训。训练者在手工焊接操作时可看到焊缝熔池实时生成，训练者的手工操作直接影响到了熔池成形的结果，并由系统进行实时的专家评定焊接缺陷，以便训练者了改进焊接手法，以达到氩弧焊训练效果。
2)、三种焊枪
本套实训设备包含以下三种焊枪，与真实焊枪比例一致：焊条电弧焊枪、CO2气体保护焊枪及氩弧焊枪，操作过程中有焊条融化的缩短真实体验和焊条
自动更换功能，并能体验到操作手感。见下图：
3）多种接头（焊件）形式
本实训设备可以模拟多种焊接接头形式，对接、角接、T接接头形式以及I形、V形（单面焊双面成形）、Y形坡口类型。
系统还可模拟管对板，管对管接头的形式。还可扩展多种焊接形式。
4）、多种焊接位置
本实训设备有独立的操作台，可以在虚拟场景中灵活地调节多种焊接位置，让训练者无障碍进行平焊、立焊、横焊、仰焊等多角度焊接位置训练。示意图如下：
5）、能够真实的模拟焊接过程中的各种条件设置，引弧、焊接、收弧中的
各种手法，在焊接过程中具有自动换条功能，并能体验操作中的力量反馈感，电弧、明暗场、飞溅、焊缝、声效表现逼真。
6）、系统设置简单，虚实结合，通过真实的焊板、焊枪、示教器进行焊接训练；系统可提供完善的语音提示，焊接过程中可以通过图形及语音提示帮助学员校正操作姿势，辅助指导学员的培训过程与应用。
（1）该系统具有仿真示范教学功能，示范最佳的焊枪姿态（包括焊接速度、焊枪角度、焊枪与工件的距离和位置等）。
（2）系统可体验焊接过程中的的使用感觉，包括焊条的更换等。
（3）系统具有可观察高仿真熔池反应的模拟界面，焊接完成后可看到高仿真的焊缝成形现象。
第四篇：生物学虚拟仿真实验教学中心
华中农业大学是教育部直属、国家“211工程”建设的全国重点大学，在近120年的办学历史中，积淀了“勤读力耕、立己达人”的办学传统；形成了以农科为优势，以生命科学为特色，多学科协调发展的学科体系和用现代生物技术提升传统农科、培养高素质创新人才的办学特色。
华中农业大学生物学实验教学中心成立于2001年，2005年获批为湖北省高校首批实验教学示范中心，2007年获批为国家级示范中心。中心总面积4500平方米，设有植物学、微生物学、细胞与遗传学、生化与分子生物学、生物信息学、学生创新等8个功能分室；仪器设备台件数1929台，总价值达1530万元。每年承担全校15个生物类专业的相关实验，完成实验教学任务30万人学时。中心有教师96人，包括国家名师、长江学者、国家杰青等一批高层次人才，为开展高质量的实验教学提供了坚实的保障。
中心坚持“理论教学与实践教学并重、实验技能训练和科学思维训练并举”，根据生物学学科特点，由浅入深，构建了从群体到分子水平的“3+3+1”的实验教学体系。2009年以来，中心教师先后主持省级教改项目9项，建成国家精品及视频公开课7门，发表教改论文10余篇，获省级以上教学成果奖6项。
随着实验教学改革的不断深入，教学资源分散，综合设计性实验周期长、成本高，高精尖设备本科生无缘接触等实体实验教学的局限性日益凸显。如何应用信息技术集成优势、破解发展瓶颈，成为中心思考和实践的重要课题。
2014年，在教育部虚拟仿真实验教学中心建设思想的指导下，学校按照 “统一规划、分期实施；集成优势，共享资源”的建设思路，依托作物遗传改良国家重点实验室、农业微生物学国家重点实验室、微生物农药国家工程研究中心等国家和省部级研发平台，以生物学实验教学中心为主干，集中作物学、水产养殖、动物医学等3个国家级和6个省级实验教学中心的力量，建成校内8个与生命科学相关学院共享的生物学虚拟仿真实验教学中心。
虚拟仿真中心以“学科特色、产业实践、技术前沿、创新能力”为导向，建立了包含四大模块的虚拟仿真实验资源：
I 综合设计性虚拟实验项目模块
本模块以生物学所属12个二级学科为边界，针对生命科学技术呈现向多学科、多领域综合发展的特点，充分挖掘本校特色学科资源开发综合设计性虚拟项目，培养学生综合创新能力。目前已开发了果蝇综合实验、水稻遗传转化等经典或前沿综合设计性虚拟实验项目。其中，水稻遗传转化虚拟仿真实验项目依托“国家转基因重大专项”和我校全球领先的转基因水稻研发技术成果，让学生全面理解和掌握愈伤组织的诱导及继代、农杆菌侵染、共培养、抗性愈伤组织筛选、外源基因转化瞬时表达检测、转基因植株的分化及移栽、外源基因稳定表达检测等水稻遗传转化的全程技术，使学生尽早接触学科前沿。
II校内外实习实训虚拟仿真模块
本模块立足于为学生创造一个开展宏观生物学学习、实践和了解、掌握生物技术产业化应用的环境。校园及神农架国家生物学野外实习基地数字植物地图仿真项目，目前已涵盖校园内200余种植物的形态特性、生物学特性及分布地点。学生可通过植物在校园或实习点的位置查询掌握植物的分类及生物学特性。
藻类是目前生物工程中进行规模化培养以获得特定产物的一个典型代表类群，经济价值前景广阔。藻类规模化培养虚拟仿真实验项目，可让学生了解从藻类细胞制种、扩大培养、规模化培养、诱导、收获和提取加工等整个藻类细胞培养和利用的流程，使学生从宏观上了解生物技术从理论走向实践的全过程。
III 尖端仪器设备虚拟仿真模块
随着生命科学研究的不断深入，生物学研究手段也不断更新。本模块围绕本校用于生物学研究的尖端仪器设备，开发虚拟仿真实验项目，让学生掌握操作原理，熟练操作过程，接触前沿实验技术，为进入实验室预约使用设备、开展科研训练和后续深造打下基础。目前该模块已将学校蛋白质平台的流式细胞分选仪、分析超速离心机、蛋白质纯化仪开发成虚拟仿真项目，很好的满足了本科生对这类尖端设备的使用需求。
IV 生物学资源拓展模块
本模块主要是整合全校相关的生物学资源，为师生搭建共享学习的平台。动植物数字切片平台，提供了动物、植物、微生物等形态切片300余份，可满足各专业学生对其形态、功能的学习需求。建设中的校园数字博物馆平台，将提供数万份珍贵动物、植物、土壤与地质矿藏数字标本资源。
虚拟仿真中心已建立了功能齐全的综合管理平台，不仅可以对实体实验中心资源进行系统管理，还可以对学生参与虚拟仿真实验项目进行测试考核，在线管理师生互动交流，从而建立起“虚-实-虚”有机结合的实验教学体系和考核体系。
中心的建设与改革为学校培养生物学创新人才提供了有力支撑，发挥了重要示范辐射作用。国家生物学理科基地曾两次被评为全国优秀，100余所高校来校交流。2009年以来，“三生”专业本科生在《核酸研究》等国际杂志发表论文50余篇，先后摘取IGEM、美国数学建模等多项赛事桂冠，每年出国和深造率超60%。
虚拟仿真中心将秉承我校生命科学的优势和特色，瞄准学科和产业发展前沿，不断推进资源整合、校企联合、开放融合，构建“经典与现代、虚拟与现实”相融通的实验教学体系，打造教研产协同的创新人才培养环境，努力实现人才培养的现代化与国际化。
第五篇：虚拟仿真实验教学中心遍地开花
近期，教育部批准100个实验教学中心为国家级虚拟仿真实验教学中心、批准100个实验教学中心为国家级实验教学示范中心。陕西省12所高校8个实验教学中心获批国家级实验教学示范中心、9个实验教学中心获批国家级虚拟仿真实验教学中心。
陕西批准为国家级实验教学示范中心的有：西北大学电子信息技术实验教学中心、西安交通大学机械工程专业实验教学中心、西安电子科技大学计算机网络与信息安全实验教学中心、西安工业大学电工电子实验教学中心、西安建筑科技大学冶金技术实验教学中心、陕西师范大学地理学实验教学中心、第四军医大学基础医学实验教学中心、空军工程大学通信工程实验教学中心。
陕西批准为国家级虚拟仿真实验教学中心的有：西安交通大学应急管理决策虚拟仿真实验教学中心、西安电子科技大学集成电路设计与制造虚拟仿真实验教学中心、西安建筑科技大学土木工程虚拟仿真实验教学中心、西安科技大学矿山建设工程虚拟仿真实验教学中心、长安大学工程机械虚拟仿真实验教学中心、西北农林科技大学森林生物学虚拟仿真实验教学中心、陕西师范大学心理学虚拟仿真实验教学中心、第四军医大学口腔医学虚拟仿真实验教学中心、第二炮兵工程大学导弹测试与控制虚拟仿真实验教学中心。
【西安交通大学】机械工程专业实验教学中心、应急管理决策虚拟仿真实验教学中心获批。机械工程专业实验教学中心面向“中国制造2025”战略，依托该校机械工程一级学科，通过统筹校内高端制造装备、三维(3D)打印、制造系统等高水平科研基地和校外国家级工程实践教育中心等优质资源而建设。中心坚持“专业与素质并重、实践与实战创新”的理念，以构建“硬件设施一流、资源融合充分、结构体系完整、学科特色鲜明”的机械工程专业实践教学平台为核心，积极推进实践教学模式改革，形成了专业实验能力、工程实践能力、创新实践能力培养三位一体的实验教学体系，探索得到了一系列行之有效的实践教学新方法，建立了相应的以工程教育认证为导向的实践教学质量标准，为培养引领未来的机械工程专业拔尖创新人才提供有力支撑。应急管理决策虚拟仿真实验教学中心总占地面积约3500平方米，拥有实验室24间，设备固定资产总值1600余万元。面向管理科学与工程类、工商管理等2大类7个专业开展虚拟仿真实验教学，已建设30个真实实验无法展开的虚拟仿真综合实验项目，如“突发事件预测预警实验”“应急联动多部门协作实验”“应急物流运力交易实验”“应急决策仿真实验”等，其中50%以上实验项目为自主研发。通过实验教学，缩短了理论学习和现实应用之间的距离，可以帮助学生更加深入的理解课本知识，同时培养学生的动手能力。突发事件的频发要求管理类学生需要掌握和具备处理突发事件的能力。针对我国社会发展与应急管理的重大现实需求，管理学院成立了学科交叉的科研与教学协同的应急管理决策虚拟仿真实验教学中心。该中心的建设核心目标是提高管理类学生应对突发事件、实时综合管理决策的能力，培养具有国际化视野及社会责任感的创新型管理人才。
【陕西师范大学】心理学虚拟仿真实验教学中心、地理学实验教学示范中心获批。心理学虚拟仿真实验教学中心按照“以实为本，以虚为媒，虚中求实”的建设原则，遵循“内隐加工形象化，发展进程短时化，特殊案例再现化，风险情境安全化，技能训练系统化”的建设理念，形成了“认知与行为基础实验能力培养平台”“现代认知神经科学创新能力培养平台”“航空航天心理学及人因工程仿真实验平台”和“病理心理虚拟实验平台”四个虚拟实验教学仿真平台，实现了传统实验教学与现代教学手段的有机融合，丰富了心理学实验教学内容，提高了教育教学水平，发挥了辐射示范带动作用。地理学实验教学示范中心依托该校地理学一级学科、历史地理学国家重点学科、地理科学国家级特色专业，按照“室内实验与野外实践一体化”的实验教学理念，立足黄土高原和秦巴山地，抓住西部资源环境与经济社会发展热点，创新了自然地理学、人文地理学、遥感与地理信息系统实验教学内容与方法，成为我国西部地区创新型地理学人才培养的核心基地。中心形成了立足地理科学，实现多学科实验教学融合;立足校内平台，实现多元化实验教学拓展;立足黄土高原，多渠道服务西部发展;立足学生发展，多层次创新人才培养的特色。
该校相关负责人表示，此次两个国家级实验教学示范中心的获批，是陕西师大多年来一贯重视实验教学工作结出的硕果，是相关学科集体智慧的结晶。截至目前，陕西师大建成了4个国家级实验教学示范中心(化学实验教学中心、数字传媒技术实验教学中心、跨学科X-物理实验教学中心、地理学实验教学示范中心)，3个国家级虚拟仿真实验教学中心(化学虚拟仿真实验教学中心、生物学虚拟仿真实验教学中心、心理学虚拟仿真实验教学中心)。国家级实验教学中心的建设，推动了学校实验教学和实验教学改革，促进了学校人才培养水平的不断提升，标志着该校实验教学水平迈上了一个新的台阶。
【长安大学】工程机械虚拟仿真实验教学中心获批。工程机械虚拟仿真实验教学中心是长安大学“211工程”及“985优势学科平台”重点建设实验室之一，成立于2012年6月，2016年1月成为国家级虚拟仿真实验教学中心。目前有实验教学人员55人，其中教授12人，副高职29人，中级职称及其他14人，获得博士学位的47人，硕士学位及其他7人，平均年龄43岁。中心用房面积近1200m2，仪器设备1432台，价值1800余万元。近期获得省级教学成果奖6项，省级教改项目5项。获得省级及以上科学技术奖5项，编写教材17部，发明专利46项，现拥有工程机械关键零部件现代虚拟制造平台、工程机械原理展示、工程机械结构设计及其分析计算、工程机械电液控制系统、工程机械拆装与驾驶、工程机械施工控制等共6个虚拟仿真实验平台、开设近百项虚拟仿真实验项目。
【西北大学】电子信息技术实验教学中心获批。至此，该校国家级实验教学示范中心数量达到7个，在全国高校中并列第六，在全国地方高校排名第一。电子信息技术实验教学中心成立以来不断加强内涵建设和改革创新，按照《高等学校基础实验教学示范中心建设标准》要求进行了资源整合，形成了以“加强基础，强化应用，提高素质，注重创新，激励个性，体现特色”的人才培养思路，构建了分模块、分层次、分阶段的“立体化”的实验教学体系，培养了一大批信息学科高素质创新型人才。该校相关负责人表示，此次获批为国家级实验教学示范中心，将进一步推动该校本科实验教学改革，提高人才培养质量。学校也将一如既往高度重视实验教学示范中心建设，在“十三五”期间，依托“教学实验室提升计划”，全面改善教学实验室基本条件，推进实验教学整体改革，进一步提高学生创新精神和实践能力。
【西安科技大学】矿山建设工程虚拟仿真实验教学中心获批。西安科技大学矿山建设工程虚拟仿真实验教学中心是依托该校国家级采矿工程实验教学示范中心、国家煤炭工业采矿工程重点实验室、教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室、陕西省岩层控制重点实验室和陕西省岩土工程教学示范中心建设完成的。该中心面向矿山建设、土木工程、采矿、安全、地质、测绘等专业开设虚拟仿真实验教学课程，为学生开设虚拟仿真实验项目46个，其中科研转化实验教学项目18个。针对本科教学实验高难度、高危险、高成本的特点，按照“虚实结合、相互补充、能实不虚、以虚扩实”的建设原则，创新性的构建了“三层次，四类型、四结合”一体化的虚拟仿真试验教学体系，强化矿山建设工程特色，建立了现代化矿山工程虚拟仿真、矿山建设工程施工工艺与检测技术虚拟仿真、矿山建设工程优化设计虚拟仿真及矿山建设工程数值模拟等四个各具特色、相互补充的矿山建设工程虚拟仿真实验教学平台。近年来，实验中心承担国家级、省级、校级大学生创新实验课题1000余项，获得科技作品竞赛国家级、省级奖350余项，承担国家级项目100余项，获省级以上奖项34项，出版学术专著10部，获国家发明专利17项，实用新型专利、软件著作权等50余项。作为陕西地区首批省属高校及西北地区唯一一家矿山建设专业的国家级虚拟仿真中心，其具有受众面广、辐射面宽、综合效益高等特点，对促进学校及陕西省信息技术与优质实验教学资源深度融合，改革试验教学方法和教学手段，创新人才培养模式，提高创新性人才培养质量方面发挥积极作用。
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