网络虚拟实验系统的设计与实现——以植物DNA抽提虚拟实验开发为例

实验教学是培养学生专业技术应用能力和解决问题能力的重要环节。网络信息技术的迅猛发展并在高等学校教学中的应用,为开发虚拟实验提供了有力的平台。以基因工程"植物DNA抽提虚拟实验"开发为例,详细介绍虚拟实验开发与实现的基本思路及设计原则,以期对其他课程探索开发虚拟实验提供有益参考。     

钢结构教学创新实验平台的构思与探索

结合钢结构实验课开展情况,分析了目前存在的主要问题。提出了开发新型钢结构教学创新实验平台的构想,即根据不同教学实验需求,设计多功能钢结构实验平台和网络虚拟仿真实验室,并在这个过程中鼓励开放式实验室管理模式。通过这个创新钢结构教学实验平台解决一直困扰学生开展钢结构实验课的系列难题,训练学生对钢构件和钢结构连接的实验技能。     

融合机器视觉的工业机器人虚拟平台构建

为满足电气信息类专业学生工业机器人、自动控制、机器视觉等先进技术的实践教学需求,提高工科大学生自主创新、创业及实践能力,设计开发了机器人实验系统。利用虚拟仿真技术、互联网技术与学科专业深层融合,设计了虚拟实验对象,扩充了实验内容。为了便于虚拟教学资源的有效管理,依据学科特色与虚拟实验教学的特点,构建了统一的实验教学网络管理平台,扩大了共享范围。探索了三核心、三层次、一体化的"三三一"虚拟仿真实验教学管理体系,促进了虚拟教学资源的开发与建设,推进了高等学校实验教学的信息化建设,为实验教学改革创新开辟新的道路。     

矿产形成、勘查与开发虚拟仿真实验教学中心建设思路与进展

由于矿产形成环境复杂、范围广阔和时间漫长,且深埋地下,无法直接观察和描述,因此给学生理论学习和工程实践带来很大的困难。介绍了运用虚拟仿真技术,构建"矿产形成、勘查与开发虚拟仿真实验中心"的建设目的、思路和主要平台特点。从教学实践看,该实验的虚拟仿真实验项目对帮助学生理解矿产形成环境、机制和规律等理论知识,掌握勘查开发工程的基本方法和技术,提高学生认知能力和工程实践能力有重要作用。     

教育技术专业交互式虚拟实验系统的研发

根据教育技术实验教学现状及现有虚拟实验系统存在的问题,引出开发教育技术虚拟实验系统的必要性。以实现"强交互性"与"高仿真度"为重点目标,以典型虚拟硬件案例"多媒体教室操作平台"及"数码相机"虚拟实验、"windows系统重装"虚拟软件系统为例,探讨了教育技术虚拟实验系统的功能与实现的关键技术,并通过实验教学实践总结其效果与意义。     

互联网+虚拟仿真在土力学实验教学中的应用初探

实验教学是土力学教学中必备的实践性环节。现有的实验教学条件难以满足大量学生同时上机操作的需求,只能通过分组教学缓解该矛盾。从而导致很多学生只是观察实验过程,而没有实际操作体验,弱化了实验教学的作用。为此,研发了互联网+的虚拟仿真土力学实验教学平台,该平台通过模块化设计单体实验,包括实验仪器的组装,实验过程,实验结果输出、导入和实验数据后处理及后台数据匹配等四大虚拟模块。学生可以通过"可视化平台"的模式,进行虚拟常规性及设计性土工实验,并借助程序中的实验数据后处理模块,完成数据处理,同时,指导教师也可以通过后台数据匹配准确地了解每个学生对实验的掌握情况。该实验教学平台的开发是对实体实验的有益补充,符合现代测试技术和实验技术的发展方向。     

虚实结合数字电路实验平台开发

随着计算机虚拟仿真技术的发展,虚拟仿真实验在电子电路实践教学中应用越来越广,但和实物实验相比,它具有真实感不强、不利于培养学生动手实践能力等缺点。为同时实现仿真实验和实物实验的优点,开发了一个"虚实结合"的数字电路实验平台。该平台可以同时开展数字电路虚拟仿真实验和实物电路实验,并且将虚拟实验电路和实物实验电路的运行结果同时输出到自行设计的虚拟器件上进行比较,以验证所设计电路的正确性。利用该平台还可以简化实物实验中繁琐的线路检查过程。实际运行结果表明,该平台有助于提高学生对数字电路实验的兴趣,提升数字电路实验教学的效果。     

结构虚拟实验教学系统的开发与应用

"结构检测技术"是土木工程专业一门重要专业技术课程,实验项目较复杂,实验费用开支较多,实验安排难度较大。提出一种基于3D环境的结构虚拟实验教学平台,针对混凝土简支梁静力试验开发了一套仿真实验系统,在试用过程中,受到了学生普遍的欢迎。此外,简要介绍了虚拟实验技术发展背景和应用前景,分析了结构虚拟实验教学软件的重要作用和开发要点,对于构建虚拟实验平台所涉及的关键技术进行了探讨,对于结构虚拟实验教学系统的进一步开发计划进行了简要介绍。     

"数字电路"虚拟实验通用开发平台中的关键技术

虚拟实验是远程教育中不可缺少的教学手段。然而目前多数高校开发的虚拟实验系统大都存在着功能较弱、开发过程工作量大、重复开发等缺点。构建通用的虚拟实验开发平台可较好地解决上述困难,将使虚拟实验的开发过程大大简化。结合"数字电路"课程的特点,介绍了构建虚拟实验通用开发平台的主要思路,并对目前已完成的第一阶段工作中所涉及到的关键技术进行了详细阐述。     

接口综合设计实验平台的设计与应用

在原有的教学实验装置上,融合先进的虚拟仿真技术,设计了基于8086微处理器的"接口综合设计"实验平台。8086接口电路的仿真实验主要通过编辑电路原理图、设置外部代码编译器、编写和添加源代码及仿真调试来完成。该平台可辅助培养学生开发创新、进行电子设计与制作的综合能力,帮助学生更好地理解和灵活掌握理论知识,利用实验教学体系的优势,提高综合能力和创新性思维能力。     

创新机构拼装与运动学仿真虚拟实验平台研究

通过分析真实实验流程,基于OSG(OpenSceneGraph)图形渲染引擎及Bullet物理引擎,提出根据机构设计方案,在虚拟环境中进行机构拼装,并对完成拼装的机构进行运动学仿真的实现方法,包括虚拟构件的信息建模与管理、装配约束特征识别、约束解算及机构运动学自动建模与运动解算等。基于这些方法,开发了机构拼装与运动仿真虚拟实验平台,以曲柄摇杆与摇杆滑块机构拼装实验对实现方法进行了验证。     

基于地理信息系统的《交通规划》课程虚拟教学实验设计与实践

基于地理信息系统平台,开发城市《交通规划》课程虚拟教学实验系统。根据课程需求,充分利用虚拟实验系统对于交通数据的分析和展示能力,设计"城市道路交通运行评价实验"、"交通产生和吸引量分析实验"、"车辆行驶特征分析实验"等三个实验项目,并进行了教学实践。结果表明,该实验项目有助于提高学生通过数据发现交通问题和分析问题的能力,同时激发了学生的学习兴趣和创造力。     

矿业工程虚拟仿真实验教学中心建设与实践

结合虚拟仿真教学中心,在融合学科专业与计算机虚拟现实技术的基础上,提出并组建了具有开放性、前瞻性、互动性的虚拟仿真教学平台;开发了人机交互式且具备协同模拟实验功能的虚拟仿真实验系统。借助网络化和智能化的平台管理系统,学生自主设计实验内容、调用实验资源,从而丰富了现有的教学手段、提高了学生实践和创新的能力。     

虚实结合的仿真变电站实训平台建设

我院的仿真变电站实训平台,以有效训练电力专业典型岗位技能、培养学生综合运用专业知识能力为建设目标,以虚拟仿真变电站和实际物理设备相结合为建设思路,建成了虚实结合的仿真变电站实训平台,使学生在虚拟与现实的双重环境中开展实验实训,有效提高了实践效果。该文介绍了仿真变电站实训平台的设计思路、构成及特点,以及籍此开发的实验、实训项目。     

基于LabVIEW的通信原理虚拟实验平台的设计

针对"通信原理"课程课堂教学中实验教学不充分、实践资源不丰富等问题,设计了基于LabVIEW技术的虚拟实验平台。以FM频率调制实验为例,介绍了该虚拟实验平台的具体设计过程与实现方法。测试结果表明,基于LabVIEW的通信原理虚拟实验平台能够准确、高效地实现在线通信原理仿真实验,可以增强教学互动性,有利于学生深入理解理论知识,提高实验技能并激发学生的学习兴趣。     

水力学虚拟实验平台建设与实践

武汉大学水利水电学院水力学教研室采用虚拟现实技术和网络技术,研究开发了一种水力学虚拟实验平台.学生可通过网络远程访问该平台,不受时间和空间的限制开展虚拟水力学实验.通过3年的建设,现已形成系统完备、应用方便的虚拟实验系统,可开展十余种常规水力学实验.平台的运行实践表明,多元化展示和虚拟仿真技术与水力学实验相结合,能够充分激发学生的学习兴趣,调动其学习的积极性,对于水力学实验教学改革起到了积极的推动作用.     

注射成型虚拟实验系统的开发及实验设计

针对目前注射成型教学实验的局限性,在虚拟现实技术的基础上,将人机交互技术、网络通信技术、数据压缩技术、应用工程师的实际经验、人工智能与模式识别技术于一体,结合材料成型在计算机领域内的最新科研成果,开发出注射成型虚拟实验系统教学平台。由此设计了新颖的认知、提高、综合及创新实验模块。所开发的注射成型虚拟实验系统教学平台既能保证教学效果、减少投资,又能丰富实验、提升学生实验的自主性和创新能力。     

基于核心胜任力的护理学虚拟实验软件平台设计与开发

为了适应教育信息化发展的要求,推进护理实验教学改革,培养高素质的本科护理人才。基于核心胜任力框架,以提高学生临床护理技能和临床护理思维能力为主线,利用Unity 3D等技术,设计、开发V·Care-护理学虚拟实验软件平台。平台包含自主学习、虚拟操作、考核测评三大模块。根据临床真实情境构建虚拟场景,按照真实病例设计案例引导护理技能和临床思维训练。平台与实验室练习和临床实习结合互补,形成了"虚拟仿真模拟练习-实景仿真模拟教学-临床实习"的新型实验教学模式,有助于学生熟练掌握护理技能,训练临床护理思维,同时保证学生和患者的安全,节约实验成本。V·Care-护理学虚拟实验软件平台将信息技术与护理实验教学进行了深度融合,促进了高等护理教育向着信息化方向发展。     

土木工程类非破坏性实验虚拟仿真项目建设——以简支钢桁架梁静载实验为例

土木工程专业学生人数的增加和实验条件的限制,导致简支钢桁架的实体性荷载实验存在诸多缺点,如限制学生对实验的参与程度、影响学生的实验体验及对专业知识的理解深度。该文以虚拟仿真实验教学为总目标,以"虚实结合、能实不虚"为根本原则,完成了简支钢桁架梁非破坏性虚拟仿真实验平台建设,并应用于土木工程相关教学中。实践和应用效果显示,虚拟仿真实验平台真正实现了学生独立地、深度地参与到结构荷载实验的全过程,提高了学生的实验体验和实践创新能力。     

接口综合设计实验平台的开发与实践

融合先进的虚拟仿真技术,设计并实现了基于8086微处理器的"接口综合设计"实验平台。学生应用该实验平台可以自由扩展发挥,进行体验性学习,提高了实验兴趣,营造了主动性、探索性实验环境。实践证明,该平台的开发与应用,对学生灵活掌握多种接口芯片的功能与使用方法提出了更高、更全面的要求,既能更好地配合学生深入理解和灵活掌握理论知识,又能运用实验教学体系的优势实现学生从基础知识理解到综合能力提高的转变,从验证性思维到设计、创新性思维的转变。