重磁资料处理与解释虚拟仿真实验教学系统建设

基于勘查技术与工程（勘查地球物理方向）实验教学的需要,本文利用虚拟现实、三维建模、人机交互等信息化手段,设计和构建了重磁资料处理与解释虚拟仿真实验教学系统。在该系统平台上,学生可通过互动、任务式学习及自主探究等学习方式,进行重磁资料处理与解释的虚拟仿真实验,实现建模、数值计算、处理与成像、综合地质解释等实验教学目标。该系统由重磁资料整理与预处理实验系统、重磁场正演实时分析实验系统、重磁资料处理与综合解释实验系统3个核心模块组成,与野外实习和实验室物理模拟互相补充,提供了学生实践技能训练和自主探究的有效途径。     

三维地层认知虚拟仿真实验系统开发

基于地质构造特点和本科教学要求,确定三维地层认知虚拟仿真实验目标,通过结构剖析、模型分析和综合设计,开发完成以GIS技术为核心架构的三维地层虚拟仿真实验系统。在该系统平台上,学生可通过互动、自主和探究等网络在线学习方式,进行地质构造学课程"断层与断面产状识读及断距量算"的虚拟仿真实验,实现建模、查询、分析、考核等集成式、一体化实验教学目标。该系统采用B/S架构自主开发建立,由视图导航、模型操作、查询量算、三维分析和外围服务5个核心模块组成,涵盖18个知识点。     

海洋地球科学虚拟仿真实验教学系统建设及应用

针对海洋地球科学实验教学的需要,中国海洋大学海洋地球科学学院建设了海洋地球科学虚拟仿真实验教学系统,利用虚拟现实、人机交互等信息化手段进行实验教学,建设完成了包含海底探测技术、地球科学野外实习、特色课程实验等3个虚拟仿真实验教学平台,共15个虚拟仿真实验教学模块。该平台特色显著、虚实结合、互相补充,取得了良好的教学效果。     

生物学虚拟仿真实验教学分析与探讨

虚拟仿真实验平台的开发和利用,解决了生物学实验教学课时紧、实施难、条件不足等问题。基于生物学虚拟仿真实验资源的优势特征,结合具体实例对初中生物学课程中的观察类、验证类、探究类虚拟仿真实验进行教学探索和分析,辅助生物学实验教学,提高教学效率,提升教学质量。     

面向师范生核心素养培育的虚拟仿真实验平台应用研究

虚拟仿真实验平台对弥补传统实验教学不足、培育师范生核心素养具有良好的促进作用。探讨了虚拟仿真实验平台对改善实验课程教学质量的有效性和在培育师范生核心素养中的必要性,提出了面向师范生核心素养培育的虚拟仿真实验平台建设策略,给出了虚拟仿真实验平台在培育师范生核心素养中的应用实例,分析了基于该实验平台的师范生核心素养培育的价值,认为虚拟仿真实验平台在提高师范生探究能力和高级思维能力、提升信息素养水平、树立终身学习理念等方面具有一定积极作用。     

核辐射与安全虚拟仿真实验教学建设

以虚拟仿真作为实验教学新手段,建设了省级核辐射与安全虚拟仿真实验教学中心。介绍了该中心的建设理念和实验资源建设情况。实验资源包括物理模拟实验资源和虚拟仿真实验资源。介绍了核电站控制区出入系统、放射性气溶胶物理仿真实验、核测井仿真实验、辐射物理虚拟仿真实验、反应堆安全仿真实验、辐射探测虚拟仿真实验、辐射防护虚拟仿真实验、核电子学虚拟仿真实验等8个模块的建设情况。     

生物学野外实习虚拟仿真实训系统构建与应用

南京农业大学农业生物学虚拟仿真实验教学中心从生物学野外实习教学的实际应用出发,主导构建了天目山生物学野外实习虚拟仿真实训系统。该文探讨了系统的构建思路、实现模式及应用效果。该系统充分发挥了现代信息技术的作用,将虚拟仿真技术与实验教学有机融合,化解了传统野外实习的困难,有助于扩充教学信息容量、显著提高野外实习效率,同时也推动了生物学野外实习教学模式的改革和创新。     

利用Three.js技术实现物理实验三维仿真

虚拟仿真实验教学能弥补传统物理实验的不足,现有物理实验仿真软件大都是二维的,教学效果有限。采用Three.js 3D技术,以“撒克逊碗下沉实验”为例,通过构建三维模型突破平面限制,实现一个立体的、在线的交互式虚拟仿真系统：通过对实验器材和过程三维建模,实现立体仿真,设计了4种实验探究变量间关系,虚拟教师提升可观察性,视频、语音增加了趣味性。应用实践表明,该系统能大大提高教学效果。     

地球系统科学虚拟仿真实验研发

虚拟仿真实验为地球系统科学提供了一种新的教学手段,它与野外观测、真实实验相互补充。然而,地球系统科学虚拟仿真实验教学资源匮乏,虚拟仿真实验难以真实地反映地学过程,难以支撑学生深入学习地学过程、机理。该文探索了虚拟仿真实验体系设计、问题驱动的实验情境设计,并以尾矿库监测为例,开展了地球系统科学虚拟仿真实验研发与实践。研发实践表明,地球系统科学虚拟仿真实验教学,需要地理信息技术、虚拟仿真技术与地学定量分析方法更紧密、更高效地融合。     

工程地质学课程野外滑坡监测与工程防治虚拟仿真实验教学系统建设

针对工程地质学课程实践教学存在的现场实验风险性大、室内模型实验失真、具备重大工程参与经历的师资不足等问题,利用教育信息技术研发了野外滑坡监测与工程防治虚拟仿真实验教学系统。实验教学系统采用第一人称场景视角,对野外滑坡工程地质场景进行三维仿真建模,给学生带来身临其境的体验。实验教学系统对野外滑坡勘察、监测和治理流程进行精细化设计,允许学生自主采取变参数的工程治理措施,并设计了由于参数设置不当导致滑坡灾难发生的工程场景,拓展了工程地质学实践教学内容的广度和深度。学生通过实验能够快速掌握滑坡工程防治全套关键技术,加深对工程地质学科的认识深度,提高了学习兴趣、创新思维和自主探究能力。     

变速器互锁机构创新设计开放性综合实验设计与实践

根据汽车变速器产品开发工程实例建立了变速器互锁机构创新设计实验系统,基于变速器换挡系统实验台、互锁机构设计与虚拟仿真验证开展了变速器互锁机构创新设计开放性综合实验。实验过程包含典型换挡系统的认识与拆装、互锁机构创新设计、互锁机构虚拟装配、换挡机构虚拟运动仿真等环节。通过启发学生突破现有成熟的机械结构,发散思维,创造新机构。针对新设计的零部件进行有限元分析计算和机构的虚拟装配及运动仿真分析,培养其创新思维和工程思维,提高解决实际问题的能力。     

室内—野外—虚拟仿真混合教学探索与思考——以“地下水动力学”抽水试验为例

“地下水动力学”是地下水科学与工程专业和水文与水资源工程专业的重要基础专业课,抽水试验是这门课中一项不可或缺的实验内容,具有很强的实践性。目前,中国地质大学（武汉）建设了野外抽水试验场地,并开发了野外含水层系统非稳定井流虚拟仿真实验平台。通过重点探讨针对抽水试验进行的室内—野外—虚拟仿真混合教学模式,认为该教学模式能使学生更为深入地了解抽水试验的原理。相比传统的教学模式,该教学模式能够充分发挥地下水专业的优势,培养新时代、新工科背景下的水文地质工作者。     

虚拟实验室设计与实现

以虚拟教育为切入点,以土木工程专业拟静力试验为例,设计并实现了虚拟实验室系统。该系统采用3Ds Max、Photo Shop对实验室及实验材料、设备等进行建模和贴图,同时利用ADINA数值仿真分析软件对实验进行模拟,提取所需实验数据并保存到SQL数据库中,在Unity 3D平台使用.Net脚本语言实现对模型的控制操作。该系统解决了大型试验准备周期长、资源消耗大、不易操作等问题,最大限度地使学生参与整个实验过程,以掌握更多的知识和科研成果。     

基于Matlab/GUI的直流调速系统虚拟实验平台

基于Matlab/GUI和Simulink设计了一个直流调速系统虚拟实验平台,该平台包括10个子实验系统。以单闭环有静差转速负反馈调速系统为例,介绍了搭建直流调速系统仿真模型的过程。通过编写M文件,实现仿真模型查看、参数设置、仿真结果显示、重要信息提示等功能。该虚拟实验平台可以帮助使用者更好地理解直流调速系统的工作原理与动态特性,有利于提高学生的分析能力与综合应用能力。     

基于虚拟样机技术的控制系统实验平台开发

基于虚拟样机技术设计构建了典型控制对象——倒立摆、吊车摆、机械臂等,为自动控制理论、控制系统仿真、计算机控制系统、智能控制、系统辨识等课程提供实验对象。给出了实验平台的设计步骤和基于虚拟对象的联合仿真设计方法。实验平台的作用表现在:(1)提供直观的控制效果动画,帮助学生理解控制系统;(2)提供多种虚拟对象的Matlab仿真接口,利用Matlab进行联合仿真,可验证不同控制器的有效性;(3)通过对虚拟对象添加测量信号作为辨识数据,进行辨识实验。     

地球系统科学国家级虚拟仿真实验教学中心建设

地球系统科学国家级虚拟仿真实验教学中心通过虚拟现实、对地观测系统、地理信息系统、人机交互等技术,构建高度仿真的地球系统科学虚拟实验环境和实验对象,不仅解决了诸多地学现象的高风险、不可见、不可达,而且也解决了地球科学野外实习受经费、设备等条件的限制。经过多年的建设,中心软硬件设施齐全,虚拟仿真实验教学资源丰富,管理运行措施得力,实验教学效果明显,在地理学、地质学、大气科学、海洋科学等地球科学创新人才培养的过程中发挥了积极作用。     

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。     

复合材料固化工艺评价与优化虚拟仿真实验

该实验集成科研积累的材料性能数据开发形成数据库,设计并构建材料工艺性分析和复合材料成型固化过程虚拟仿真平台,学生可快速分析树脂体系的固化特性、设计和评价工艺制度、探究制件结构因素对工艺制度和工艺窗口的影响。利用计算机技术的该虚拟仿真实验,避免了常规实验中设备、原材料、实验条件等因素的限制,可开展多因素、多条件下的虚拟实验,增大了变量的选择、设计和分析范围,激发了学生进行主动思考的积极性,对学生进行知识实践和知识扩展以及创新能力提升具有很好作用。     

无线局域网虚拟仿真实验平台设计与实现

设计和实现了一种基于LabVIEW和USRP的IEEE 802.11无线局域网虚拟仿真平台。阐述了IEEE 802.11的关键特征和基于NI USRP的IEEE 802.11系统架构设计,包括FPGA部分和上位机部分。给出仿真平台的测试结果与分析。该平台是一个灵活的演示、开发、验证平台,有助于对该领域新技术的认识和探讨。基于该虚拟仿真实验平台,可开发更多形式的IEEE 802.11原型系统或进行关键技术验证。     

计算机网络虚拟仿真实验平台的建设实践

针对传统的实物实验教学中存在的一些问题,对计算机网络虚拟仿真实验室相关技术进行研究,基于四川大学计算机学院的教学实际,搭建了包括实验资源管理、实验库管理、实验过程管理、实验报告评价、师生互动系统和实验系统管理等6个子系统的"计算机网络"课程虚拟仿真实验平台。以"Windows Web服务与配置"实验为例,介绍了该虚拟仿真实验平台的实验课程设计与使用。