虚拟仿真实验教学项目建设与应用研究

教育部对虚拟仿真实验教学项目建设与应用提出了全面要求。该文以教育部相关文件要求为基础,从实验教学的作用出发,讨论了对以核心要素仿真度为主要内容的虚拟仿真实验教学项目要求的内涵,并从虚拟仿真实验与实体实验、虚拟仿真实验教学体系与实验教学整体体系、教学内容与教学形式、线上资源和线下资源、虚拟仿真实验教学与人才培养等方面,探讨了虚拟仿真实验教学项目建设与应用中的几个重要关系。     

基于虚拟仿真实验及测评的混合式教学实践--以“中学生物实验教学研究”为例

实验教学能力是师范生专业素养的重要组成部分。在后疫情时代,如何更好地提升高校实验课的教学质量,培养师范生的实验教学能力已经成为当下教育关注的重点。通过师范生教师教育类“中学生物实验教学研究”课程的教学改革,借助虚拟仿真实验平台和网络课程平台,将真实实验与虚拟仿真实验相结合,制定了虚拟仿真实验线上新型混合式教学实践方案,并构建了虚实结合的课前、课中和课后三阶段混合式教学实践过程,同时使用虚拟仿真测评系统进行了线上线下、定性定量的实验教学评价的改革。     

移动机器人虚拟仿真平台及其在实验教学中的实践应用

针对智能机器人课程教学中理论与实践脱节的问题,从实验平台构建、教学方法等方面提出了将虚拟仿真与实体机器人实验相结合的实验技术与教学方法。首先研制适用于课程教学的移动机器人虚拟仿真实验平台,该平台具有接口通用、易于上手、配置灵活、界面直观等特点,能够进行机器人建模、运动避障、轨迹跟踪、决策控制及导航规划等方面的仿真实验,故而特别适用于课堂教学的实验实践。通过通信接口的适配,该虚拟仿真平台具有操控实体机器人的能力,从而实现了虚实结合的实验教学技术并应用到课程教学中。依托该平台,采用任务驱动的教学方式,进行课上课下相结合的智能机器人课程的理论教学与实验教学,有效地培养了学生的理论知识、项目经验以及工程应用能力。     

基于虚实结合的基础医学虚拟仿真实验教学平台构建与应用

为解决珍稀标本和病种来源及高危险性、高耗材等传统医学实验中存在的问题,探究在实体实验的基础上,构建与实验课程对应、功能互补、内容拓展的基础医学虚拟仿真实验教学平台,并依托该平台创新实验教学模式。在临床医学1～2年级本科生试行虚实结合实验教学模式,线上与线下教学有机结合,拓展学习时空与提高学习兴趣。5年多的教学实践表明,该模式提高了学生的自主学习、创新实践能力和临床思维能力,有利于提升人才培养质量和教学效果。     

虚拟仿真实验教学中心实验教学体系建设

虚拟仿真实验教学可以实现矿冶工程化学类专业真实实验不具备和难以完成的教学功能。矿冶工程化学国家级虚拟仿真实验教学中心将虚拟仿真实验教学内容纳入工科化学化工基础课程和矿业化学专业课程,分工科基础化学仿真实验、矿物分离与湿法冶金虚拟仿真实验和高温冶金与节能虚拟仿真实验三个平台设计和建设了虚拟仿真实验教学内容。虚拟仿真实验教学包括分子层次微观过程的模拟,大型仪器实验结构和虚拟操作模拟,矿冶工程化学的复杂溶液体系和高温体系等高成本、高污染过程的模拟等实验教学项目。虚拟仿真实验教学以人才培养为核心,与真实实验相结合共同构筑了完整的本科人才培养实验课程体系。     

国家虚拟仿真实验教学项目的新时代教学特征

国家虚拟仿真实验教学项目是教育部推出的5类国家"金课"之一,其建设水平遵循国家"金课"的"高阶性、创新性、挑战度",即"两性一度"标准。依据教育部有关推进国家虚拟仿真实验教学项目建设的相关文件精神和国家"金课""两性一度"标准,结合推进国家虚拟仿真实验教学项目建设的经验和相关思考,总结凝练出国家虚拟仿真实验教学项目具有实验内容精彩、实验构思巧妙、实验技术先进、实验做法灵活、实验评价客观、形象展现抽象、拓展实验教学的广度和深度、加速推进实验教学与理论教学平衡发展等8个新时代的教学特征。     

改革电子电路实验教学的实践与研究

对我院电子电路实验教学改革所经历的从实物实验到实物实验与虚拟实验相结合，再到实物实验与虚拟实验与网络相结合的三个不同阶段中，探索了在实验教学形式、教学方法和教学内容上，把实物实验与虚拟实验有机结合，以促进电子电路实验教学质量的不断提高。     

“水污染控制工程实验”中虚拟仿真技术的挖掘与融入

哈尔滨工业大学环境类本科专业“水污染控制工程实验”课程依托学校市政环境虚拟仿真实验教学中心,根据“虚实结合,虚实互补”的原则构建环境虚拟仿真实验教学模式,采用线下课堂动手操作与线上虚拟仿真平台综合设计相结合的实验授课新思路,深化学生对水污染控制工程中的相关原理及物化、生化处理工艺过程的理解,培养学生综合利用专业知识解决实际问题的能力。     

虚拟仿真系统在生理学实验教学中的应用研究

选取2020级护理专业学生,采用线上虚拟仿真教学软件结合线下实践操作的生理学实验教学模式,评价虚拟仿真教学软件在生理学实验中的教学效果。结果表明：虚拟仿真实验软件的投入应用可以结合传统的实验教学形成一种新的教学模式,虚实结合,从而提高实验教学效率。     

分光光度法和电位滴定法虚拟仿真实验的开发与探索

虚拟仿真实验项目开发已成为实验教学示范中心建设工作内容之一。文章介绍了分析化学实验课程中基于LabVIEW平台的虚拟仿真项目——电位滴定法和紫外可见分光光度法测定水杨酸在水溶液中的解离常数。基于现实定量分析实验课程中实验项目的开展,对虚拟实验项目的立项安排、设计开发与实验流程等进行了介绍,并探究了虚拟仿真在实验教学中的其他相关应用。     

“MOOC+虚实”混合式教学模式下的大学物理实验课程教学评价探索

慕课(MOOC)在高校的课程教学中日趋完善,并广泛应用于实验教学中;虚拟仿真实验平台因其多样性和实时性,常被引入实验教学中来辅助教学。以北京理工大学珠海学院大学物理实验课程为例,分析了在大学物理实验课程教学中融入MOOC和虚拟仿真平台,并结合课堂教学的混合式教学模式评价体系、教学效果,以支持混合式实验教学的可持续发展。     

数字电路虚拟仿真实验教学改革研究

针对高成本、长周期等无法采用真实仪器设备进行实验教学的复杂数字系统,从教学内容、虚拟仿真实验项目、考核方式等方面进行了数字电路虚拟仿真实验教学改革研究。实验课程依托国家级虚拟仿真实验教学中心,通过在线教学管理平台,远程调用云端服务器上的工程仿真软件,完成虚拟仿真实验教学。结果表明,该教学模式提高了学生设计复杂数字系统的能力,在工程创新能力培养上取得了一定的成效。     

电子电路实验教学资源建设研究

分析了目前电子电路课程建设存在的问题,基于学生实践创新能力的培养,构建一种新的实验教学模式。精心设计了教学内容,创设虚拟仿真实验环境,按照从基础到创新的逐级发展,设计、开发了6种具有虚实结合特征的电子电路实验资源库。实践表明,这些做法可显著提高学生的实践创新能力,并促进了教师教学水平与科研能力的提升。     

基于Multisim的电工电子虚拟实验教学

电子电路实验是电子电路课程学习中的一个重要环节。介绍了应用电路仿真软件进行实现电子电路虚拟实验教学。在传统真实实验的基础上增加虚拟实验教学,有利于完善电工电子实验教学体系,也有利于培养学生的创新意识。     

分子生物学虚拟仿真实验教学模式的探索

为提高分子生物学课程的教学效果,采用虚拟仿真实验教学模式,构建了"移液枪的使用""基于聚合酶链反应技术的虚拟综合实验"等基础型、综合型虚拟仿真实验项目。这些实验项目与课堂教学有机结合,可增强教学效果,为培养创新型人才、推动高校实验教学改革发挥作用。     

构建虚拟实验与实体教学混合式实验教学模式的探讨

药理实验课程是培养应用型医学人才的基础,传统的线下实验教学不能满足人才培养的基本目标,更不能适应疫情下的停课不停学现状。浙江树人学院通过将虚拟实验与实体教学结合,构建混合式教学模式,创新了应用型医学人才的培养模式。文章从注重个性化培养,精选实验项目、稀缺资源的线上教学及线下训练、线下与线上教学混合式教学、学生实验课考核的多样化评价方法、教师实验课改革的效果评价五个角度探讨混合式实验教学模式在药理学实验课程中的应用,为大学创新教育提供新思路。     

虚拟仿真项目助力实验教学的实践与探索

为应对新冠疫情对医学院校实验课程影响，构架多平台虚拟仿真教学资源，并借助超星学习通、腾讯会议、微信群等多维信息平台进行科学融合，充分运用虚拟仿真项目资源完成线上教学。线上实验教学过程从课前准备、课上实施、课后报告、实验设计与考查、考核评价等方面进行具体实施。实践结果表明，课程反馈良好。此次探索为后期逐步完善线上教学和改革提供一定的借鉴。     

虚拟仿真实验课程综合评价

针对虚拟仿真实验金课课程缺少定量评价的问题,提出应用模糊层次分析法建立基于虚拟仿真资源、教学效果及学生创新能力培养三个评价指标及对应二级指标组成的虚拟仿真实验课程定量评价方案。应用该评价方案,对现有省级一流课程“制冷压缩机拆装虚拟仿真实验”开展模糊层次分析与评价,得到该课程评价结果。该研究为实验课程金课建设以及有效开展虚拟仿真实验教学提供指导,也可为其他课程的金课建设评价提供借鉴。     

虚拟仿真在电子电路类课程实验教学改革中的应用研究

针对电子电路类实验硬件资源不足、元器件消耗大等问题,设计了电子电路虚拟实验教学改革方案。方案突出虚拟仿真与硬件实验相结合的特点,虚拟实验利用Multisim仿真软件实现,硬件实验采用实验箱、电路板和测试仪器组合形式实现。此方案既可以让学生体验硬件环境,又能让学生在虚拟环境中充分发挥自身优势,有效提高了高校的实验教学质量和育人水平。     

以慕课和虚拟仿真实验为驱动的隧道工程混合式教学实践

针对隧道工程课程的特点和实践教学难点,“以学生为中心”,开展了“慕课+翻转课堂”和“线上虚拟仿真+线下研讨”的混合式教学实践。对混合式教学的内容、“慕课+翻转课堂”教学、“线上虚拟仿真+线下研讨”教学进行了精心设计并开发了相应的虚拟仿真实验平台。将被动学习变为主动探索,将固定时间地点学习变为随时随地线上学习,有效提升了学生学习的主动性和积极性,激发了学生的学习兴趣和钻研精神。