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虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)范文第1篇

關(guān)鍵詞：虛擬仿真；教學(xué)資源；建設(shè)

中圖分類號(hào)：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1673-8454(2012)13-0047-03

隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，越來越多的新技術(shù)被應(yīng)用到輔助教學(xué)中。虛擬仿真技術(shù)就是當(dāng)今非常流行的新型教學(xué)媒體。我院自2007年建設(shè)應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)國家級(jí)教學(xué)資源庫時(shí)，便開始研究虛擬仿真資源在教學(xué)中的應(yīng)用，通過幾年的建設(shè)建成了“虛擬電子產(chǎn)品生產(chǎn)車間”， 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)真實(shí)電子產(chǎn)品工廠生產(chǎn)過程的模擬重現(xiàn)，讓學(xué)生不需到工廠就可在3D虛擬工廠體驗(yàn)到電子產(chǎn)品生產(chǎn)的元件預(yù)處理、元件插裝、波峰焊等工序?qū)?yīng)的工藝、技術(shù)及安全生產(chǎn)流程。學(xué)生可以任意漫游三維虛擬車間，體驗(yàn)并操作波峰焊接機(jī)等各種設(shè)備、學(xué)習(xí)（或熟悉）各種工藝的操作技巧等。還建設(shè)了“單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用”整套仿真項(xiàng)目學(xué)習(xí)包，按照從簡單到復(fù)雜的順序，系統(tǒng)性地設(shè)計(jì)了“LED電子顯示屏項(xiàng)目錄像和仿真”等5個(gè)項(xiàng)目的系統(tǒng)仿真，在虛擬仿真教學(xué)資源開發(fā)與利用及如何與原教學(xué)資源平臺(tái)銜接方面，探索出一條發(fā)展之路。

一、虛擬資源及教學(xué)資源平臺(tái)建設(shè)綜述

學(xué)院重視教學(xué)資源建設(shè)，在2006年至2009年國家示范性高職院校建設(shè)及后示范建設(shè)期間先后建設(shè)精品專業(yè)資源庫16個(gè)，其中國家精品專業(yè)1個(gè)，國家教改試點(diǎn)專業(yè)2個(gè)，湖南省精品專業(yè)7個(gè)，湖南省教改試點(diǎn)專業(yè)6個(gè)；建設(shè)精品課程資源庫28門，其中國家精品課程12門，省級(jí)精品課程16門；2007年開始牽頭“應(yīng)用電子技術(shù)”國家教學(xué)資源庫建設(shè)，2010年獲教育部正式立項(xiàng)，從專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)庫、課程資源庫、培訓(xùn)資源庫、素材資源庫、職業(yè)信息庫、標(biāo)志性資源庫六大方面進(jìn)行建設(shè)，目前建設(shè)工作已基本完成，資源庫參加2011年6月教育部在天津舉行示范4周年暨資源庫展示，獲得在場專家和社會(huì)各屆的一致好評(píng)，而學(xué)院也初步建成以1個(gè)國家級(jí)教學(xué)資源庫為核心，包括軌道交通專業(yè)群、電子信息技術(shù)專業(yè)群、軟件技術(shù)專業(yè)群等3個(gè)院級(jí)教學(xué)資源庫的資源庫群。

配合應(yīng)用電子國家級(jí)教學(xué)資源庫的建設(shè)，學(xué)院于2010年成功申報(bào)了“應(yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)仿真實(shí)訓(xùn)軟件系統(tǒng)”、“電氣自動(dòng)化技術(shù)教學(xué)仿真軟件開發(fā)”、“模具拆裝與設(shè)計(jì)虛擬實(shí)訓(xùn)室軟件的開發(fā)”3項(xiàng)湖南省教育廳立項(xiàng)的虛擬仿真實(shí)訓(xùn)軟件的開發(fā)項(xiàng)目。軟件開發(fā)完成后，與原有的仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)無縫結(jié)合，初步形成了從虛擬到真實(shí)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)特色，有力地促進(jìn)了學(xué)生實(shí)際操作能力和實(shí)踐能力的提高?！皯?yīng)用電子技術(shù)專業(yè)教學(xué)仿真實(shí)訓(xùn)軟件系統(tǒng)”在示范建設(shè)四周年進(jìn)行了專題展示，得到教育部領(lǐng)導(dǎo)的認(rèn)可。所有軟件在世界大學(xué)城進(jìn)行了專題展示，得到省內(nèi)外各兄弟院校的高度評(píng)價(jià)。

學(xué)院在以虛擬資源為抓手，推動(dòng)學(xué)院教學(xué)資源庫平臺(tái)建設(shè)的過程中積累了很多可貴的經(jīng)驗(yàn)，也促使學(xué)院虛擬仿真資源得到更長遠(yuǎn)的發(fā)展。

二、以虛擬仿真資源建設(shè)為抓手，帶動(dòng)學(xué)院教育教學(xué)改革進(jìn)行

1.創(chuàng)新基于虛擬仿真資源的“多向”教學(xué)模式

職業(yè)院校很多操作性強(qiáng)的教學(xué)不能由傳統(tǒng)理論教學(xué)實(shí)現(xiàn)，并且由于各種成本、安全、操作資質(zhì)等條件的限制難于在真實(shí)的設(shè)備、真實(shí)的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，借助于虛擬軟件的教學(xué)打破了傳統(tǒng)的封閉教學(xué)模式，改善了教學(xué)模式的結(jié)構(gòu)和層次，應(yīng)用虛擬軟件組織教學(xué)時(shí)更加注重師與生、生與生、師生與資源等之間的“多向”交互協(xié)同，并依據(jù)學(xué)習(xí)者個(gè)人的學(xué)習(xí)習(xí)慣和特點(diǎn)，憑借現(xiàn)代信息技術(shù)的優(yōu)勢，生成相應(yīng)的學(xué)習(xí)模式。學(xué)習(xí)者在學(xué)習(xí)過程中通過RPG、游戲等方式充分使用資源，學(xué)習(xí)興趣與效率得以提高?；谔摂M軟件的教學(xué)有助于啟發(fā)學(xué)生思維，培養(yǎng)學(xué)生參與構(gòu)建真實(shí)世界的能力和創(chuàng)新意識(shí)，更有利于在虛擬軟件情景學(xué)習(xí)中鍛煉學(xué)生的職業(yè)素質(zhì)。

2.推動(dòng)基于虛擬仿真資源為載體的課程改革

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)軟件，信息海量、內(nèi)容新穎，再現(xiàn)了崗位、再現(xiàn)了現(xiàn)場、再現(xiàn)了崗位作業(yè)過程。鮮活的現(xiàn)場內(nèi)容，逼真的現(xiàn)場環(huán)境，為職業(yè)教育課程改革提供了重要的支撐。目前，我院以職業(yè)能力為主線、以職業(yè)活動(dòng)課程為主體，理論與實(shí)踐相融合、教學(xué)內(nèi)容與崗位需求相適應(yīng)的注重綜合素質(zhì)培養(yǎng)的、信息化教學(xué)資源支撐的課程體系正在形成。信息化環(huán)境下反映當(dāng)前科學(xué)技術(shù)先進(jìn)水平和職業(yè)崗位資格要求，有利于學(xué)生就業(yè)、創(chuàng)業(yè)和未來職業(yè)生涯發(fā)展的課程資源和校本課程、校本教材的開發(fā)正在全面推進(jìn)。信息化環(huán)境下的多種教材形態(tài)，因其內(nèi)容海量、更新速度快、呈現(xiàn)形式豐富、沖擊力強(qiáng)大，適應(yīng)了職業(yè)教育職業(yè)、崗位、專業(yè)和設(shè)施設(shè)備及工藝方案、操作標(biāo)準(zhǔn)變化快的特殊需求，全面推動(dòng)了職業(yè)教育課程改革。

3.以虛擬仿真教學(xué)系統(tǒng)為牽動(dòng)，創(chuàng)新實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)

科學(xué)合理的校內(nèi)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案，應(yīng)該是虛實(shí)結(jié)合、虛擬仿真與實(shí)際操作有效融合的建設(shè)方案，無論哪一種“能力形態(tài)的獲得”，實(shí)操實(shí)訓(xùn)的現(xiàn)實(shí)作用都是不可替代的。虛實(shí)結(jié)合不僅解決了實(shí)操實(shí)訓(xùn)進(jìn)不去、看不見、難再現(xiàn)、多污染、高消耗、不安全、設(shè)施設(shè)備不足、實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)教師不足等眾多難題，而且將趣味性、現(xiàn)場氛圍、個(gè)性化導(dǎo)訓(xùn)、智能化考核、分層次實(shí)訓(xùn)等先進(jìn)的教育思想融入其中，創(chuàng)造出智能化、信息化、現(xiàn)代化的實(shí)訓(xùn)環(huán)境。只有虛實(shí)結(jié)合、融入信息化要素的實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)方案，才能實(shí)現(xiàn)智能化實(shí)訓(xùn)教學(xué)目的，才會(huì)符合職業(yè)教育教學(xué)技能獲得規(guī)律，才能使學(xué)生提早了解工廠、了解崗位、了解自己畢業(yè)后的工作環(huán)境，才會(huì)給我們帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益及質(zhì)量效益。

虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)范文第2篇

[關(guān)鍵詞]現(xiàn)代信息技術(shù) 建筑教學(xué)改革

建筑專業(yè)課的知識(shí)面廣、枯燥乏味，具有高度的抽象性，原理及結(jié)構(gòu)復(fù)雜。以計(jì)算機(jī)為核心的多媒體教學(xué)方式和互聯(lián)網(wǎng)資源為建筑專業(yè)教學(xué)改革提供大好舞臺(tái)，將現(xiàn)代信息技術(shù)整合到建筑專業(yè)教學(xué)中，可以改變教學(xué)資源的形式和內(nèi)容，擴(kuò)展教學(xué)的空間，更新教學(xué)模式，營造一個(gè)圖文并茂、動(dòng)靜結(jié)合、視聽并用、模擬仿真的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高教學(xué)質(zhì)量；利用信息技術(shù)開發(fā)的虛擬仿真技術(shù)開展建筑專業(yè)實(shí)踐教學(xué)，不受空間、時(shí)間、場地和資金等限制，并且避免了學(xué)生在工程現(xiàn)場真實(shí)實(shí)訓(xùn)可能帶來的安全問題，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)是學(xué)生專業(yè)實(shí)踐技能訓(xùn)練的一種有效手段，是對(duì)學(xué)生在真實(shí)環(huán)境下實(shí)踐能力培養(yǎng)的一種有效補(bǔ)充，能較好地解決建筑專業(yè)實(shí)踐教學(xué)中存在的問題。

1 運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，研究和開發(fā)基于工作過程的教學(xué)資源庫

為加快我校課程建設(shè)與改革的步伐，推動(dòng)優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源共建共享，建設(shè)“隨時(shí)隨地”學(xué)習(xí)的數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境，提高辦學(xué)效益和人才培養(yǎng)質(zhì)量，我校啟動(dòng)教學(xué)資源庫建設(shè)項(xiàng)目，將優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源利用信息技術(shù)進(jìn)行有效的存儲(chǔ)和管理，構(gòu)建共享型專業(yè)教學(xué)資源庫。

1.1 資源庫系統(tǒng)組成。共享型專業(yè)教學(xué)資源庫包括：資源庫平臺(tái)和專業(yè)教學(xué)資源。資源庫平臺(tái)包括：資源庫硬件系統(tǒng)和資源庫管理（支撐）系統(tǒng)，專業(yè)資源庫包括資源建設(shè)模塊、網(wǎng)絡(luò)課程模塊、資源共享模塊和自主學(xué)習(xí)模塊，各模塊包含的內(nèi)容如圖1所示。

1.2 資源庫建設(shè)目標(biāo)。建筑專業(yè)教學(xué)資源庫的建設(shè)是在基于工作過程的課程開發(fā)的基礎(chǔ)上整合專業(yè)優(yōu)質(zhì)資源，把崗位職業(yè)工作要求細(xì)化成教學(xué)要求，使教與學(xué)的內(nèi)容貼近職業(yè)現(xiàn)場。通過科學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、合作開發(fā)管理、持續(xù)有序更新的方式，建設(shè)一個(gè)突出職業(yè)特色、資源交互共享、內(nèi)容豐富立體并可持續(xù)發(fā)展的專業(yè)教學(xué)資源庫，打造學(xué)生、教師、企業(yè)和社會(huì)共同受益的資源平臺(tái)。

1.3 資源庫建設(shè)的內(nèi)容。資源素材庫是建筑工程技術(shù)專業(yè)資源庫的核心，包括建筑材料、建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、建筑測量儀器、施工機(jī)具設(shè)備、腳手架、施工工藝、工程案例、現(xiàn)行建筑法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。素材形式包括文本素材、圖片素材、視頻素材、動(dòng)畫素材、虛擬素材。文本素材主要收集國家與地方現(xiàn)行的建筑法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、崗位能力標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)程、業(yè)務(wù)流程、作業(yè)規(guī)范；收集實(shí)際的施工案例、工程造價(jià)案例等；圖片素材主要包括建筑材料、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造、測量儀器、施工機(jī)具設(shè)備、腳手架、施工工藝、現(xiàn)行建筑法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等十大類資源；視頻素材主要包括基礎(chǔ)工程施工、主體結(jié)構(gòu)工程施工、屋面施工和裝飾裝修施工等分部工程的施工錄像；動(dòng)畫素材主要包括施工工藝流程、工作原理、工作過程、工藝標(biāo)準(zhǔn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)等；虛擬素材主要包括使用施工虛擬仿真技術(shù)建設(shè)虛擬企業(yè)、虛擬場景、虛擬設(shè)備以及虛擬實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目等。

2 構(gòu)建基于現(xiàn)代信息技術(shù)的教學(xué)模式

2.1 自主探究教學(xué)模式。自主探究教學(xué)模式分四個(gè)階段：創(chuàng)設(shè)情境、揭示課題、明確目標(biāo)；任務(wù)驅(qū)動(dòng)、探索新知、啟發(fā)引導(dǎo)；協(xié)作討論、深入質(zhì)疑、探究指導(dǎo)；反思評(píng)價(jià)、鞏固內(nèi)化、點(diǎn)評(píng)提升。具體如圖2所示：

3 利用虛擬仿真技術(shù)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)

基于建設(shè)項(xiàng)目生命全周期，運(yùn)用三維可視化控制與數(shù)據(jù)庫技術(shù)結(jié)合工程實(shí)際開發(fā)可教學(xué)、可操作、可考核的建筑工程仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。運(yùn)用虛擬仿真技術(shù)改革當(dāng)前建筑專業(yè)的傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)模式，提高實(shí)踐教學(xué)的效果，促進(jìn)學(xué)生專業(yè)技能的培養(yǎng)。仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)主要由施工技術(shù)仿真系統(tǒng)、工程實(shí)訓(xùn)考核系統(tǒng)和工程管理仿真系統(tǒng)等三部分組成。按照工程建設(shè)的內(nèi)容和流程，每個(gè)仿真系統(tǒng)下面都設(shè)有若干個(gè)子模塊，其中建筑工程仿真實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)和施工實(shí)訓(xùn)場仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3和圖4所示。

虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)范文第3篇

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心;建設(shè);管理

中圖分類號(hào)：G647 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2016）07-0220-03

當(dāng)前，隨著信息技術(shù)、工程技術(shù)的飛速發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)一體化進(jìn)程加快，為了順應(yīng)國際發(fā)展趨勢，適應(yīng)國家發(fā)展需求，堅(jiān)持走中國特色新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路，我國教育進(jìn)入了前所未有的大發(fā)展時(shí)期。國家教育部確立教育信息化的戰(zhàn)略地位，于2012年印發(fā)了《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020）》，要求推動(dòng)信息技術(shù)與高等教育深度融合，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式，提出要利用先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)，整合資源，構(gòu)建先進(jìn)、高效、實(shí)用的高等教育信息基礎(chǔ)設(shè)施，開發(fā)整合各類優(yōu)質(zhì)教育教學(xué)資源，建立高等教育資源共建共享機(jī)制，推進(jìn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)等信息化建設(shè)。各類地方高校及軍隊(duì)院校紛紛轉(zhuǎn)變辦學(xué)思路，調(diào)整人才培養(yǎng)方向和定位，積極參與高等教育信息化建設(shè)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。為貫徹落實(shí)《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高[2012]4號(hào)）精神，根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011―2020）》，教育部決定于2013年啟動(dòng)開展國家級(jí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心建設(shè)工作。這種新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式采用開放的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以信息化技術(shù)為標(biāo)志，以充分反映學(xué)科特點(diǎn)和要求為出發(fā)點(diǎn)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)注入新內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，是對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的延伸和擴(kuò)展。從實(shí)施的情況來看，虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)尤其對(duì)實(shí)驗(yàn)室的管理水平和網(wǎng)絡(luò)化共享平臺(tái)要求甚高，因此迫切需要借助完善的實(shí)驗(yàn)室管理辦法來維護(hù)。為了高效管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)資源共享，保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的可持續(xù)發(fā)展，本文圍繞虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)與管理進(jìn)行探討，有利于更好地發(fā)揮虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在信息化背景下創(chuàng)新人才培養(yǎng)中的作用，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革與創(chuàng)新提供參考。

一、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)概述

虛擬實(shí)驗(yàn)（室）（Virtual Laboratory，VL），也稱合作實(shí)驗(yàn)（Collaboratory Laboratory，CL），這個(gè)概念于1989年由美國William Wolf教授最早提出，Wolf教授形象的把虛擬實(shí)驗(yàn)室稱為“沒有圍墻的研究中心”。虛擬實(shí)驗(yàn)是指借助于圖形圖像、仿真和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)在計(jì)算機(jī)上所營造的，可輔助、部分替代甚至全部替代傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)操作各環(huán)節(jié)的相關(guān)軟硬件操作環(huán)境[1]。虛擬實(shí)驗(yàn)是相對(duì)真實(shí)實(shí)驗(yàn)而言的，它沒有以實(shí)物形態(tài)存在的實(shí)驗(yàn)設(shè)備與實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)過程主要是利用鼠標(biāo)的點(diǎn)擊、拖動(dòng)來設(shè)置實(shí)驗(yàn)條件，采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，從而完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)真實(shí)實(shí)驗(yàn)不具備或難以完成的教學(xué)功能，成功地解決了硬件條件與學(xué)生學(xué)習(xí)需求不斷提高之間的矛盾，利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的便捷及軟件模型的真實(shí)可靠，基于面向?qū)ο蟮乃枷?，?gòu)建可視化的管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在線模擬實(shí)驗(yàn)、虛擬設(shè)備實(shí)驗(yàn)、遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)及在線幫助等功能，通過在線提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告及在線幫助等模塊使教師與學(xué)生的交互性更強(qiáng)，突出學(xué)生的主體地位。

用于教學(xué)的虛擬實(shí)驗(yàn)室大致可分為兩種類型。

1.基于虛擬儀器的實(shí)驗(yàn)室。這是直接由各種虛擬儀器代替物理設(shè)備所構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)室。構(gòu)建該類實(shí)驗(yàn)室較為簡單，易于實(shí)現(xiàn)，如虛擬示波器、數(shù)字萬用表、信號(hào)發(fā)生器等虛擬儀器構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)室，成本低，易于管理。

2.基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程虛擬實(shí)驗(yàn)室。這類實(shí)驗(yàn)室構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜些，所需技術(shù)較多，但由于其有廣闊的應(yīng)用前景，這種形式也是教育方式發(fā)展的一個(gè)趨勢，且現(xiàn)今計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速為其提供了必要的物質(zhì)技術(shù)條件。

二、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)特征

長期以來，在全國普通本科高校實(shí)驗(yàn)室數(shù)量、面積持續(xù)增長的前提下，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀依然不能滿足當(dāng)下各學(xué)院的學(xué)科專業(yè)發(fā)展和實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。虛擬實(shí)驗(yàn)室打破了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)以教師為中心的局限，依托信息化技術(shù)，如虛擬現(xiàn)實(shí)、多媒體、人機(jī)交互、數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡(luò)通訊等其他重要的信息化技術(shù)，填補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)不能實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。在虛擬實(shí)驗(yàn)室內(nèi)構(gòu)建高度仿真的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)對(duì)象，學(xué)生在這個(gè)環(huán)境中不必?fù)?dān)心損壞儀器設(shè)備，可大膽地嘗試各種設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)和探索性實(shí)驗(yàn)，并可將相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行整合，開發(fā)出新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。不但能開拓學(xué)生視野，提高學(xué)生興趣，而且拓展了學(xué)生的創(chuàng)新能力和想象能力。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)充分反映了各學(xué)科的要求和特點(diǎn)，形式靈活多樣。功能上與教學(xué)內(nèi)容相契合，為本科教學(xué)服務(wù)，滿足教學(xué)大綱要求，既鞏固基本理論與操作，又能適應(yīng)新形勢下人才培養(yǎng)的需要。信息化技術(shù)特征、高度仿真和滿足教學(xué)要求三個(gè)方面構(gòu)成虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的本質(zhì)特征。

三、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)的必要性

隨著信息化技術(shù)的迅猛發(fā)展和普及應(yīng)用，高校實(shí)驗(yàn)室建設(shè)得到了國家、各大高校的高度重視，通過近幾年的建設(shè)已經(jīng)取得了大量卓越的成果。然而，在如何體現(xiàn)信息化核心教學(xué)理念方面仍缺少實(shí)質(zhì)性的方案和實(shí)踐，特別是實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)手段，難以滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)于各學(xué)科支撐作用的需求。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源作為整個(gè)高校教學(xué)資源的一部分，在高等教育實(shí)驗(yàn)教學(xué)框架下系統(tǒng)運(yùn)行，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)不能實(shí)現(xiàn)的教學(xué)功能，為當(dāng)下實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的提高提供了一個(gè)有效的問題解決方案，其必要性在于：首先，網(wǎng)絡(luò)化虛擬實(shí)驗(yàn)室比傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室更具有開放性，有效地打破了時(shí)間和空間的界限，學(xué)生可以靈活安排自己的實(shí)驗(yàn)時(shí)間，也可以根據(jù)專業(yè)、興趣、愛好自主選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，對(duì)自己完成的綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，有效拓展了實(shí)踐渠道，豐富課外學(xué)習(xí)內(nèi)容。其次，大大節(jié)省了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中人力、物力、財(cái)力的投入，降低了實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本。實(shí)驗(yàn)儀器、實(shí)驗(yàn)耗材都是通過虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的調(diào)整、實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)化再也不受實(shí)驗(yàn)設(shè)備性能的制約，有效解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建設(shè)周期長、投入大、設(shè)備功能缺乏、性能老化、更新補(bǔ)充不到位等問題，保障了教學(xué)的正常開展。再次，針對(duì)實(shí)踐性強(qiáng)的理工類學(xué)科，利用虛擬仿真技術(shù)可以做到緊跟科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢，通過課題研究、技術(shù)開發(fā)、工程實(shí)驗(yàn)、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)化等產(chǎn)學(xué)研一體化的創(chuàng)新活動(dòng)，將前沿技術(shù)融入教學(xué)，實(shí)現(xiàn)科研活動(dòng)與教學(xué)活動(dòng)、科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)的完美結(jié)合。

同時(shí)，由于我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡，導(dǎo)致教育資源分布差異很大，一些地區(qū)短時(shí)間內(nèi)難以建立良好的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和優(yōu)質(zhì)的教學(xué)資源。因此，依托互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用普及，虛實(shí)結(jié)合地開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，將會(huì)極大地拓展課程受益面，成為一種非常迅速、有效、值得推廣的教育資源輻射形式。

四、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)思路

（一）定位明確，特色鮮明

科學(xué)和技術(shù)發(fā)展離不開先進(jìn)的研究手段，人才的培養(yǎng)更離不開先進(jìn)的實(shí)習(xí)和實(shí)驗(yàn)條件。高等學(xué)校以培養(yǎng)人才為中心，同時(shí)承擔(dān)著知識(shí)產(chǎn)出和社會(huì)服務(wù)的重要任務(wù)。因此，高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)在人才培養(yǎng)中的地位和作用顯而易見。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的建設(shè)以堅(jiān)持信息化技術(shù)與教育教學(xué)深度融合為核心理念，以培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和提高教學(xué)質(zhì)量為宗旨，以實(shí)驗(yàn)資源開放共享為目標(biāo)，堅(jiān)持特點(diǎn)建設(shè)，創(chuàng)新管理機(jī)制，推動(dòng)教學(xué)改革，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平的總體提升。

（二）制定規(guī)劃，分期建設(shè)

首先對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系總體規(guī)劃，對(duì)實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)、組織機(jī)構(gòu)、管理體系進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，特別強(qiáng)調(diào)進(jìn)行“頂層設(shè)計(jì)”。既要避免實(shí)驗(yàn)室或某些實(shí)驗(yàn)功能的重復(fù)建設(shè)，又要考慮與其他地方院校實(shí)驗(yàn)室及研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)等組織上下、縱橫結(jié)合。其次是對(duì)教學(xué)內(nèi)容、課程設(shè)置和培養(yǎng)目標(biāo)進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，像設(shè)計(jì)理論教學(xué)那樣獨(dú)立設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)課程。各院系專業(yè)按自身教學(xué)結(jié)構(gòu)設(shè)置實(shí)驗(yàn)室體系，注意將綜合性實(shí)驗(yàn)室與專業(yè)實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合。

要把虛擬實(shí)驗(yàn)室建設(shè)與教學(xué)（訓(xùn)練）基地建設(shè)統(tǒng)一規(guī)劃，統(tǒng)一實(shí)施，把虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)與基地化實(shí)驗(yàn)教學(xué)結(jié)合進(jìn)行，并且要邊建設(shè)邊使用，邊使用邊完善。

（三）面向未來，開放發(fā)展

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心是基于網(wǎng)絡(luò)的全面開放發(fā)展的系統(tǒng)，具有較強(qiáng)的交互性。在前期整理思路、摸索經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，要建立起全方位的合作模式，產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，使資源共享可持續(xù)。某校開發(fā)的軟件系統(tǒng)，既能為其他合作實(shí)驗(yàn)室和院校機(jī)構(gòu)所使用，其他科研機(jī)構(gòu)開發(fā)的系統(tǒng)也能為該校提供依據(jù)和幫助。

五、虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的管理建設(shè)

（一）完善虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的管理機(jī)制

1.理順管理體制。從宏觀層面上看，學(xué)校集中管理的同時(shí)，各學(xué)院具有一定的獨(dú)立自。組織機(jī)構(gòu)、設(shè)備管理、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、信息技術(shù)平臺(tái)、人員配置等機(jī)構(gòu)各司其職，相互協(xié)作，建立信息化管理體制。各實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與升級(jí)由各院各實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心統(tǒng)一時(shí)間節(jié)點(diǎn)，制定相應(yīng)計(jì)劃，做好預(yù)算，統(tǒng)一進(jìn)行建設(shè)與管理，這樣既有效地實(shí)現(xiàn)了有限資源的協(xié)調(diào)與共享，較好了節(jié)約資金，又能統(tǒng)一各實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的進(jìn)度及管理辦法，全面推進(jìn)各個(gè)學(xué)科虛擬實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與使用。

2.制定全面的管理制度。從微觀層面上看，為了確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的順利開展，制定一套統(tǒng)一的科學(xué)化的管理制度和工作規(guī)范，實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)中心管理、實(shí)驗(yàn)室資源分配、使用情況、實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)及人員流動(dòng)等全方位的管理。具體制度既包含傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中心管理人員和教師崗位職責(zé)、實(shí)驗(yàn)中心工作規(guī)程、實(shí)驗(yàn)中心工作條例、實(shí)驗(yàn)室開放實(shí)施辦法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作條例等管理措施，還包含虛擬仿真實(shí)驗(yàn)特點(diǎn)的課題負(fù)責(zé)人責(zé)任制、登記實(shí)驗(yàn)室開發(fā)人員和管理人員名單、針對(duì)不同職責(zé)人員的培訓(xùn)計(jì)劃和大型精密儀器設(shè)備開放共享管理辦法。

3.建立項(xiàng)目申報(bào)常態(tài)機(jī)制，設(shè)立創(chuàng)新升級(jí)專項(xiàng)基金。從可持續(xù)發(fā)展層面上看，按照學(xué)科方向、課程內(nèi)容應(yīng)建立相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目申報(bào)機(jī)制。特別是創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)建設(shè)，每學(xué)期組織一次項(xiàng)目申報(bào)，由每個(gè)教研中心按照課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)及內(nèi)容要求設(shè)計(jì)一定數(shù)量、切實(shí)可行、具有創(chuàng)新意義的仿真實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，填寫《虛擬實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目申請表》，由學(xué)校審批后，將項(xiàng)目列表公布在校園網(wǎng)上，供學(xué)生選擇。每個(gè)項(xiàng)目建立相應(yīng)的項(xiàng)目情況登記表、項(xiàng)目進(jìn)度表，由學(xué)院定期檢查項(xiàng)目進(jìn)展。

學(xué)校和學(xué)院設(shè)立實(shí)驗(yàn)中心創(chuàng)新升級(jí)專項(xiàng)基金，用于硬件設(shè)備的添置，軟件系統(tǒng)升級(jí)維護(hù)等費(fèi)用。精簡行政審批手續(xù)，改變非專業(yè)人員決策的問題。組織專門的專家委員會(huì)定期評(píng)審，評(píng)審?fù)ㄟ^后由實(shí)驗(yàn)室相關(guān)人員實(shí)施采購、升級(jí)或委托專門的采購部門直接采購。同時(shí)，作為一種激勵(lì)方式，為了鼓勵(lì)教師和學(xué)生積極參與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，基金可貼補(bǔ)津貼。

（二）建立虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)新體系

1.設(shè)置相應(yīng)的學(xué)分，鼓勵(lì)學(xué)生積極參加虛擬實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)。隨著教學(xué)改革的進(jìn)一步深化，課程總學(xué)時(shí)特別是專業(yè)基礎(chǔ)課程學(xué)時(shí)數(shù)大幅度壓縮，因此迫切需要課程體系進(jìn)一步整合。在理論課時(shí)壓縮的背景下，實(shí)驗(yàn)課程的比例需要適當(dāng)?shù)脑黾?。根?jù)理論知識(shí)的要求，開設(shè)一定數(shù)量、難度的虛擬實(shí)驗(yàn)，給予相應(yīng)的學(xué)分，規(guī)定各專業(yè)本科生的最低實(shí)驗(yàn)學(xué)分。這樣的學(xué)時(shí)安排給學(xué)生提供了更為充裕的時(shí)間發(fā)揮學(xué)習(xí)的主動(dòng)性和創(chuàng)造性，培養(yǎng)學(xué)生的自我管理能力和動(dòng)手操作能力，進(jìn)一步促進(jìn)理論知識(shí)的理解和應(yīng)用。

2.優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，促進(jìn)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。按照信息化條件下對(duì)新型人才的培養(yǎng)要求，在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，刪減陳舊過時(shí)或與新專業(yè)特點(diǎn)不符的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，關(guān)注市場需求和學(xué)生興趣點(diǎn)，將產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合，通過引進(jìn)或自主研發(fā)等方式豐富虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，研討論證虛擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，科學(xué)分配學(xué)時(shí)數(shù)。從內(nèi)容上將實(shí)驗(yàn)分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)和專題研究等幾個(gè)層次。從性質(zhì)上分為必選、任選和限選實(shí)驗(yàn)等。單獨(dú)制定虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)大綱。堅(jiān)持以反映新技術(shù)、新知識(shí)，注重培養(yǎng)創(chuàng)新能力為目的，使實(shí)驗(yàn)課程體系得到整合優(yōu)化，突出專業(yè)特點(diǎn)，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的系統(tǒng)、完整與科學(xué)。

（三）加強(qiáng)教師水平與實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平建設(shè)

為了保障實(shí)驗(yàn)室的質(zhì)量，各實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人要求教學(xué)水平與科研水平兼?zhèn)?。以核心技術(shù)隊(duì)伍建設(shè)為重點(diǎn)，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)隊(duì)伍綜合素質(zhì)的整體提高。選拔骨干教師充實(shí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、管理隊(duì)伍。根據(jù)工作需要和崗位規(guī)劃，吸引不同學(xué)歷、不同能力、不同技術(shù)特點(diǎn)的人才應(yīng)聘不同崗位，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心人員組成結(jié)構(gòu)。建立科學(xué)合理的青年教師培養(yǎng)計(jì)劃，發(fā)揚(yáng)傳幫帶的優(yōu)良傳統(tǒng)。確保實(shí)驗(yàn)室長期有序的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展。

（四）建立科學(xué)合理的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心評(píng)價(jià)機(jī)制

圍繞學(xué)生綜合素質(zhì)發(fā)展和創(chuàng)新能力提高這一目標(biāo)，制定包含實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、信息平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)隊(duì)伍、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果、管理保障的全方位、規(guī)范化的評(píng)價(jià)體系。實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源中教學(xué)平臺(tái)建設(shè)與信息平臺(tái)是構(gòu)建虛擬實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)，科研成果轉(zhuǎn)化為教學(xué)內(nèi)容是特色建設(shè)及可持續(xù)發(fā)展的不竭動(dòng)力。組織建設(shè)與規(guī)范管理是發(fā)展好實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的有力保障。在評(píng)價(jià)的過程中，既要兼顧全面，也要突出重點(diǎn)。

（五）完善教學(xué)管理與共享平臺(tái)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)是依托學(xué)校校園網(wǎng)的公共實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，要保證虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源的開放共享和充分使用，必須堅(jiān)持“科學(xué)規(guī)劃、共享資源、突出重點(diǎn)、提高效益、持續(xù)發(fā)展”的指導(dǎo)思想，結(jié)合學(xué)校辦學(xué)理念和培養(yǎng)目標(biāo)的特點(diǎn)，采用引進(jìn)或自制的方式打造適應(yīng)現(xiàn)代教育新發(fā)展的教學(xué)平臺(tái)，建成包含實(shí)驗(yàn)室資產(chǎn)、設(shè)備維護(hù)、課程體系管理、實(shí)驗(yàn)室日常管理等內(nèi)容的信息化管理平臺(tái)，構(gòu)筑教育信息化體系。

依托虛擬實(shí)驗(yàn)信息化管理平臺(tái)建立實(shí)驗(yàn)室優(yōu)質(zhì)資源共享系統(tǒng)，通過激勵(lì)機(jī)制，調(diào)動(dòng)各級(jí)單位參與共享的積極性。一方面要推進(jìn)區(qū)域內(nèi)校際資源共享，另一方面要整合校內(nèi)實(shí)驗(yàn)資源，促進(jìn)院系間實(shí)驗(yàn)資源共享。

六、小結(jié)

總之，在傳統(tǒng)教學(xué)不能滿足信息化時(shí)代教學(xué)要求的背景下，建立基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心成為解決硬件設(shè)施不足、教學(xué)時(shí)空受限、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與實(shí)際脫節(jié)等現(xiàn)實(shí)問題，提高教學(xué)質(zhì)量的重要選擇。目前虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心的建設(shè)得到了國家的重視和大力支持，在各高校及科研機(jī)構(gòu)等組織中得到了不同程度的發(fā)展。不斷推進(jìn)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心管理建設(shè)，提升管理水平將在未來的實(shí)踐中證明是虛擬仿真實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)的重要內(nèi)容和保障。

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虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)范文第4篇

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；土木工程；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

1土木工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

土木工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)具有行業(yè)的特殊性。

（1）空間體量巨大。土木工程的服務(wù)對(duì)象是建筑物、橋梁、隧道，一般體量巨大?，F(xiàn)在世界最高的建筑物高度超過800m，橋梁的最大跨度達(dá)1991m，超高層建筑物的單根柱子、單根樁基的承載能力上萬噸。進(jìn)行這些結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的實(shí)體實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的，即使是縮尺實(shí)驗(yàn)，也存在實(shí)驗(yàn)構(gòu)件及加載設(shè)備體量大、實(shí)驗(yàn)環(huán)境惡劣、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高的問題，限制了學(xué)生的參與。

（2）施工周期長。土木工程的建設(shè)周期一般比較長，世界最高建筑物———迪拜塔的建設(shè)歷時(shí)6年，通常一幢普通的住宅樓施工工期也需要1年以上。由于時(shí)間的限制，學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)無法得到工程建設(shè)全過程的體驗(yàn)。

（3）工程參與方多。土木工程存在不同的建設(shè)參與方（建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方等），在學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中，往往只能體驗(yàn)其中某一方的工作，無法從不同參與方的視角去感受和經(jīng)歷工程。

（4）危險(xiǎn)性高。土木工程實(shí)驗(yàn)很多是破壞性試驗(yàn)，并且是脆性破壞，具有一定的突然性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的安全問題十分突出。同時(shí)，由于施工現(xiàn)場工序復(fù)雜、人員眾多，而很多學(xué)生又缺乏施工經(jīng)驗(yàn)和對(duì)危險(xiǎn)源的判別能力，這使得很多施工單位在安排學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)存在顧慮。

（5）實(shí)驗(yàn)難度大。在土木工程的實(shí)驗(yàn)中，災(zāi)害環(huán)境（如臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)、地震、滑坡和泥石流等）的模擬設(shè)備造價(jià)高（大型地震模擬振動(dòng)臺(tái)的造價(jià)上億元、大型風(fēng)洞的造價(jià)幾千萬元）。災(zāi)害環(huán)境實(shí)驗(yàn)難度大、危險(xiǎn)性大、費(fèi)用高。為解決土木工程傳統(tǒng)理論教學(xué)與學(xué)生工程化培養(yǎng)之間的矛盾，拓展實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)的深度和廣度，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的緊密結(jié)合，特別是進(jìn)行災(zāi)害環(huán)境對(duì)土木工程影響的分析、解決重大工程的防災(zāi)問題，盡可能減少實(shí)驗(yàn)成本和潛在危害，東南大學(xué)在課堂理論教學(xué)、原有實(shí)體實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，利用專業(yè)的仿真軟件，采用多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，構(gòu)建了具有高度真實(shí)感、直觀性和精確性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，作為實(shí)體實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)的有益補(bǔ)充和創(chuàng)新［1－5］。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

早在2005年“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”與2006年“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”國家精品課程建設(shè)期間，東南大學(xué)就開始組建土木工程計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，此后結(jié)合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”及“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”幾門國家精品課程和其他相關(guān)課程的建設(shè)，又相繼成立了土木工程施工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、土木工程管理信息化等實(shí)驗(yàn)室。2013年通過資源整合，依托國家級(jí)土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，成立了東南大學(xué)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。中心面向土木工程、建筑學(xué)、交通工程及其他相關(guān)專業(yè)，形成了“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系。（1）三層次：按照人才培養(yǎng)需求與教學(xué)規(guī)律，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、提高訓(xùn)練和創(chuàng)新訓(xùn)練；（2）四模塊：按專業(yè)知識(shí)體系與工程實(shí)踐規(guī)律，搭建土木工程設(shè)計(jì)、施工、管理、創(chuàng)新實(shí)踐4個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；（3）五結(jié)合：與理論課程相結(jié)合、與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、與科研項(xiàng)目相結(jié)合、與實(shí)際工程相結(jié)合、與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合。其中，四模塊的18門實(shí)驗(yàn)課程支撐8門專業(yè)主干課程與12門實(shí)體實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，輻射其他16門專業(yè)課程，基本覆蓋了土木工程專業(yè)的主要專業(yè)課。

2．1土木工程結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)虛擬仿真模塊

模塊主要包括：（1）基本構(gòu)件虛擬仿真、樓蓋設(shè)計(jì)虛擬仿真及單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)虛擬仿真等基礎(chǔ)訓(xùn)練層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；（2）建筑結(jié)構(gòu)抗震虛擬仿真、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)虛擬仿真、大跨空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)虛擬仿真及橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)虛擬仿真等提高訓(xùn)練層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；（3）復(fù)雜結(jié)構(gòu)虛擬仿真、基于MTS混合實(shí)驗(yàn)、大跨橋梁抗風(fēng)虛擬仿真、結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火虛擬仿真等創(chuàng)新訓(xùn)練層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”、“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”與“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”這3門國家級(jí)精品資源共享課的重要建設(shè)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目充分體現(xiàn)了CDIO（conceive－design－implement－operate）的工程教育理念［6－7］，是從工程的構(gòu)思到概念設(shè)計(jì)，再進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最后按優(yōu)化后結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)的全過程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)。以特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“基于MTS系統(tǒng)混合模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”為例，傳統(tǒng)的建筑物抗震防災(zāi)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，由于整體實(shí)驗(yàn)成本較高且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)場地和實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排緊張。為了提高實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際效果和設(shè)備的有效利用，將結(jié)構(gòu)的大部分替換為數(shù)值子結(jié)構(gòu)并采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真，而只有小部分結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行足尺實(shí)驗(yàn)（見圖1）。仿真實(shí)驗(yàn)具有參數(shù)可調(diào)、實(shí)驗(yàn)方案可擴(kuò)展、不存在硬件損耗的特點(diǎn)，能夠加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解；實(shí)體實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)可靠、直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力。采用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段，可以有效提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力。同時(shí)，實(shí)時(shí)混合實(shí)驗(yàn)作為目前最先進(jìn)的抗震防災(zāi)實(shí)驗(yàn)手段之一，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)術(shù)水平。

2．2土木工程施工虛擬仿真模塊

該模塊主要包含基本施工技術(shù)虛擬仿真、復(fù)雜工程施工技術(shù)虛擬仿真及關(guān)鍵施工技術(shù)仿真分析3部分。基本施工技術(shù)虛擬仿真主要包括土方、樁基礎(chǔ)、模板、鋼筋工程等施工過程的虛擬仿真，是模塊的基礎(chǔ)訓(xùn)練部分；復(fù)雜工程施工技術(shù)虛擬仿真主要是針對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨空間結(jié)構(gòu)、大跨橋梁結(jié)構(gòu)等典型工程施工全過程的虛擬仿真，向?qū)W生介紹最新的施工技術(shù)和復(fù)雜工程的施工組織，它是模塊的提高訓(xùn)練部分；關(guān)鍵施工技術(shù)仿真分析部分主要針對(duì)全新的施工技術(shù)，通過對(duì)施工過程中關(guān)鍵部分的仿真分析，確保施工的順利和安全，它是模塊的創(chuàng)新訓(xùn)練部分。以典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“大跨橋梁結(jié)構(gòu)施工虛擬仿真”為例，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以銅陵長江大橋工程為案例，與中鐵大橋局集團(tuán)和柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司合作完成。對(duì)該工程的施工全過程進(jìn)行了虛擬仿真，包含樁基礎(chǔ)施工、沉井施工、主塔施工、鋼桁梁吊裝施工、斜拉索施工等子系統(tǒng)（見圖2）。通過該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解大跨斜拉橋施工的主要步驟、施工工藝、技術(shù)措施等。

2．3土木工程管理虛擬仿真模塊

該模塊包含工程項(xiàng)目管理、工程造價(jià)管理、工程合同管理和工程管理BIM綜合4個(gè)部分。傳統(tǒng)的信息技術(shù)類課程教學(xué)模式比較注重信息系統(tǒng)管理知識(shí)的介紹和基礎(chǔ)軟件操作，但是存在信息技術(shù)類知識(shí)體系在不同部分之間的割裂問題，使學(xué)生難以形成結(jié)構(gòu)化、模塊化的專業(yè)信息技術(shù)能力和素質(zhì)。土木工程管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)置模式進(jìn)行了改革，根據(jù)多學(xué)科對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用需求，注重學(xué)生專業(yè)核心能力的培養(yǎng)，形成信息技術(shù)類實(shí)驗(yàn)課程平臺(tái)。以典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“工程管理BIM綜合虛擬仿真”為例，該項(xiàng)目根據(jù)給定的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)（包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等）方案、相應(yīng)的城市規(guī)劃條件以及有關(guān)的地理環(huán)境數(shù)據(jù)，從施工單位、設(shè)計(jì)單位或咨詢單位的角度進(jìn)行項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)方案的多維可視化仿真（見圖3），并利用BIM模型進(jìn)行輔助施工管理，包括項(xiàng)目的日照分析、建筑能耗分析、綠色建筑評(píng)價(jià)、建筑體量計(jì)算等。

2．4土木工程創(chuàng)新實(shí)踐虛擬仿真模塊

本模塊主要分為基于創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的虛擬仿真和基于學(xué)生參加科技競賽的虛擬仿真兩部分，以滿足學(xué)生課外研學(xué)課程的需要，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)上充分體現(xiàn)CDIO的工程教育理念。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的要求，利用已學(xué)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，然后運(yùn)用仿真分析軟件進(jìn)行模型計(jì)算分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果對(duì)模型設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，完成實(shí)體模型的制作，將制作好的模型進(jìn)行加載或讓其完成特定功能。通過本模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的訓(xùn)練，可以加深學(xué)生對(duì)各類結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計(jì)分析的理解和認(rèn)識(shí)，使學(xué)生在知識(shí)運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等方面得到全面提升［8－9］。以典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”為例（見圖4），要求學(xué)生設(shè)計(jì)并制作創(chuàng)新結(jié)構(gòu)模型，以反映學(xué)生的力學(xué)概念、結(jié)構(gòu)概念和創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目鼓勵(lì)節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新思路，旨在通過指導(dǎo)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、基本構(gòu)件受力狀態(tài)、空間結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)、典型工程案例分析等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生勤于觀察與思考，并動(dòng)手制作結(jié)構(gòu)模型的能力，使學(xué)生能夠從結(jié)構(gòu)整體上把握建筑物的結(jié)構(gòu)體系及受力特點(diǎn)，并通過學(xué)習(xí)報(bào)告、制作模型及加載體驗(yàn)的方式提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3教學(xué)特色

3．1依托優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心長期堅(jiān)持實(shí)體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)和虛擬仿真項(xiàng)目建設(shè)相結(jié)合，通過國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的規(guī)劃，完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并將學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的學(xué)時(shí)數(shù)比例由總學(xué)時(shí)的19％增加到25％。中心依托國家級(jí)土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，與理論教學(xué)緊密結(jié)合，進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)，有力地支撐了6門國家精品課程、5門國家級(jí)精品資源共享課程和1門國家級(jí)視頻公開課的建設(shè)，提升了課程建設(shè)和專業(yè)建設(shè)的水平。2013年，土木工程專業(yè)以優(yōu)秀成績第4次通過住建部高等教育土木工程專業(yè)評(píng)估委員會(huì)的評(píng)估，在2012年的全國學(xué)科評(píng)估中，東南大學(xué)土木工程學(xué)科名列全國第三。

3．2來源于科研項(xiàng)目，面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中心依托“國家預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)中心”、“混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等國家和部省級(jí)科研基地，不斷地將最新科研成果轉(zhuǎn)化為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過把科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，把科研方法融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，向?qū)W生傳授科研理念、科研文化、科研價(jià)值，使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，激發(fā)科研興趣，啟發(fā)科研思維，培養(yǎng)科研道德，提升學(xué)生科學(xué)研究和科技創(chuàng)新能力。

3．3來源于工程實(shí)踐，面向工程實(shí)踐能力培養(yǎng)

中心的大量虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來自于真實(shí)的工程實(shí)例，是以實(shí)際工程為背景，解決工程實(shí)際問題為目標(biāo)的“實(shí)戰(zhàn)型”項(xiàng)目。通過真實(shí)項(xiàng)目的演練，指導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力，為社會(huì)輸送合格的“來之能戰(zhàn)”的畢業(yè)生。已將典型重大工程轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)例有：（1）山東博物館屋蓋薄壁箱型結(jié)構(gòu)虛擬仿真；（2）廣州南站大跨空間結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力虛擬仿真；（3）廣州白云機(jī)場復(fù)雜鑄鋼節(jié)點(diǎn)虛擬仿真；（4）潤揚(yáng)長江大橋大跨橋梁抗風(fēng)虛擬仿真；（5）深圳大運(yùn)會(huì)體育館鋼結(jié)構(gòu)安裝施工虛擬仿真；（6）滬通長江大橋橋梁沉井施工全過程虛擬仿真。

3．4面向防災(zāi)減災(zāi)，開展災(zāi)害虛擬仿真

現(xiàn)代土木工程的最大威脅來自于各種自然災(zāi)害和人為災(zāi)害———地震、臺(tái)風(fēng)、海嘯、火災(zāi)、爆炸、泥石流等。各種災(zāi)害因其巨大的時(shí)空尺度而難以再現(xiàn)，因其復(fù)雜的生成原因而無法重復(fù)，所以要借助現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行演示。中心依托云計(jì)算中心每秒37萬億次峰值浮點(diǎn)計(jì)算能力，運(yùn)用大型虛擬仿真分析軟件，開展地震、臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)及爆炸等災(zāi)害的模擬，提升學(xué)生防災(zāi)意識(shí)和減災(zāi)水平。

4結(jié)束語

通過多年的建設(shè)，東南大學(xué)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已經(jīng)成為由國家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)及國家級(jí)教學(xué)名師負(fù)責(zé)規(guī)劃和建設(shè)，面向土木工程、工程管理2個(gè)國家級(jí)高等教育特色專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)基地，為“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”、“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”、“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”、“土木工程施工”、“工程合同管理”等6門國家級(jí)精品課程和其他相關(guān)課程開展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，面向7個(gè)專業(yè)的學(xué)生開展創(chuàng)新訓(xùn)練。2014年，該中心獲批為國家級(jí)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

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虛擬仿真教學(xué)資源建設(shè)范文第5篇

一、規(guī)劃的重要性。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)是建立在虛擬現(xiàn)實(shí)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)之上的，多感知性、沉浸性、互動(dòng)性和構(gòu)想性決定了其高技術(shù)、高難度、高投入，這就需要站在全局的基礎(chǔ)上，發(fā)揮教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)與行業(yè)指導(dǎo)委員會(huì)的作用，做好總體規(guī)劃。搞清楚哪些專業(yè)、哪些課程適合搞，哪些不適合搞。防止無序的低水平重復(fù)建設(shè)，使有限的資金用在刀刃上。

二、選題的必要性。遼寧省總結(jié)要選擇實(shí)操實(shí)訓(xùn)存在的“三高（高投入、高危險(xiǎn)、高污染）、四難（難進(jìn)入、難看見、難運(yùn)行、難再現(xiàn)）”現(xiàn)象進(jìn)行開發(fā)，要具有不可或缺性，要有所為有所不為。否則，將大大增加教學(xué)成本，搞不好還會(huì)弄巧成拙。

三、作品的科學(xué)性。仿真實(shí)訓(xùn)圍繞著實(shí)操實(shí)訓(xùn)做資源，在現(xiàn)場的真實(shí)性、項(xiàng)目的典型性、工藝的先進(jìn)性、動(dòng)作的示范性、準(zhǔn)確性等方面對(duì)設(shè)計(jì)者都有很高的要求，對(duì)現(xiàn)場不夠精通的教師是很難勝任的。因此，仿真要真，就要吸收行業(yè)專家加入創(chuàng)作與指導(dǎo)隊(duì)伍，還要吸收教育技術(shù)專家參加設(shè)計(jì)，選擇有教育背景的軟件企業(yè)一起開發(fā)制作，否則會(huì)誤導(dǎo)學(xué)生，不僅無利，反而有害。

四、標(biāo)準(zhǔn)的緊迫性。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)在職業(yè)教育信息化領(lǐng)域技術(shù)含量最高，需要標(biāo)準(zhǔn)先行。所包括的項(xiàng)目選題、教學(xué)設(shè)計(jì)、開發(fā)流程、稿本與腳本編寫、電腦制作、產(chǎn)品合成包裝、產(chǎn)品驗(yàn)收、評(píng)價(jià)等各個(gè)環(huán)節(jié)既有電腦制作與作品驗(yàn)收方面的技術(shù)問題，也有仿真實(shí)訓(xùn)軟件的設(shè)計(jì)理念方面的問題。有人推崇將游戲軟件作為教育軟件，我們理解教師想用游戲軟件把職校學(xué)生拉回課堂的主觀意愿，但二者在開發(fā)目的、表現(xiàn)形式、教學(xué)策略、教學(xué)設(shè)計(jì)、技術(shù)路線及學(xué)習(xí)效果上有很大的不同。我們強(qiáng)調(diào)教師主導(dǎo)與學(xué)生主體的統(tǒng)一，而前者重視了學(xué)生的主體性，卻忽略了教師的主導(dǎo)性。

五、與“課”的整合性。虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源的開發(fā)是手段，教學(xué)應(yīng)用才是目的，要特別注重仿真實(shí)訓(xùn)資源與專業(yè)、課程的整合與創(chuàng)新。多年來，我們在課程改革的方向上是沒有錯(cuò)的，項(xiàng)目教學(xué)、任務(wù)驅(qū)動(dòng)、理實(shí)一體化等。但是，成效似乎不如想象的那樣大，究其原因，我們?nèi)鄙僖粋€(gè)抓手，這個(gè)抓手就是虛擬仿真實(shí)訓(xùn)資源的支撐。以教材與數(shù)字化資源的關(guān)系為例。過去，是“書配盤”，先有書，后有盤（書后配備的數(shù)字化教學(xué)資源光盤），光盤只是書的附屬物，真正理實(shí)一體化的好教材并不多見?，F(xiàn)在是否能來個(gè)觀念創(chuàng)新——“盤配書”呢？換言之，我們先從仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)資源抓起，有了好用的資源，教材的編寫是否就更有的放矢、更有水平、更加便捷？理實(shí)一體化（先課堂仿真演示教學(xué)，后學(xué)生交互自主仿真學(xué)習(xí)，再實(shí)操實(shí)訓(xùn)）是否就可以落到了實(shí)處？有了仿真實(shí)訓(xùn)數(shù)字化資源，往前可用于課堂演示教學(xué)，往后可用于實(shí)操實(shí)訓(xùn)的導(dǎo)訓(xùn)，還可以用于課程與專業(yè)的實(shí)踐環(huán)節(jié)以及職業(yè)技能應(yīng)知應(yīng)會(huì)的考核。這樣一來，信息技術(shù)對(duì)教學(xué)的支撐作用就可以顯現(xiàn)，信息技術(shù)對(duì)教學(xué)內(nèi)容的整合，對(duì)教學(xué)方法、內(nèi)容、模式的創(chuàng)新作用就可以凸顯，職業(yè)教育進(jìn)入內(nèi)涵建設(shè)時(shí)代就有了方向，有了抓手。