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虛擬仿真教學資源建設范文1
[中圖分類號] G647 [文獻標志碼] A [文章編號] 1008-2549（2017） 04-0068-02
一 政策背景
1 教育部對教育信息化建設的要求
2012年3月《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》（下簡稱《意見》）提出了學校要加強高等教育實踐環節教育力度，提高實驗實訓教學水平；加強實驗室、實習實訓基地、實踐教學共享平臺建設，重點建設一批國家級實驗教學示范中心、國家大學生校外實踐教育基地、高職實訓基地；加強實踐教學管理，提高實驗、實習實訓、實踐和畢業設計（論文）質量。《意見》也提出了學校要建設優質教育資源共享體系，加強信息化資源共享平臺建設。同時，教育部印還發了《教育信息化十年發展規劃（2011―2020）》（下簡稱《發展規劃》）。《發展規劃》要求推動信息技術與高等教育深度融合，創新人才培養模式；利用先進網絡和信息技術，整合資源，推進教學實驗平臺信息化建設；建立優質數字教育資源和共建共享環境，遵循相關標準規范，建設優質網絡課程和實驗系統、虛擬實驗室等。由以上教育部印發的兩個文件內容可看出，教育部對高等教育信息化建設的重視，地方院校要緊跟國家教育信息化建設的步伐，加強實踐教育力度。
2 國家級虛擬仿真實驗教學示范中心建設如火如荼
2013年起教育部啟動了國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作，每年遴選100個，截止2015年共產生300個。這些國家級虛擬仿真實驗教學中心主要集中在部級直屬院校和發達地區院校。地方高校也應借著國家級虛擬仿真實驗教學中心建設的東風發展自己的虛擬仿真實驗教學，努力提高實踐教學質量。
二 地方高校在開展實驗教學中所面臨的問題
隨著經濟的發展，社會對人才的需求量也越來越大，這就要求地方高校培養更多的高素質人才，以適應經濟發展的需要。在地方高校辦學規模不斷擴大的同時，因財力、人力、物力等資源投入不足，造成地方高校實驗教學存在諸多問題。
1 地方高校實驗場所、設備和耗材短缺
實驗教學經費投入的有限造成地方高校實驗場所建設滯后，即使有了場地，購買設備和耗材經費的有限也導致很多實驗無法開展。同時，老的實驗場所由于設備陳舊，并多年失修和耗材不足，也導致不能正常開展實驗教學。
2 地方高校驗教學師資不足
在許多地方高校，由于歷史和體制原因，不重視實驗教學，實驗老師的待遇和前途不如理論課教師。因此，許多高學歷、高職稱的人員不愿意留在實驗室工作，而實驗室工作人員往往又被當作教學輔助人員，高校對實驗教師隊伍建設重視不夠，導致實驗教師數量不足，水平不高。隨著地方高校教學改革的深入，專業和學科建設也得到不斷完善，新的儀器設備也不斷增加，開展的實驗類型也不斷豐富，對實驗教學隊伍也提出了新的要求，現有師資隊伍已不能滿足新的實驗教學任務。
3 地方高校實驗教學內容不能滿足人才培養的需要
由于傳統的實驗教學設備有限，部分實驗的不可逆等原因，開展的很多實驗項目已不能滿足人才培養的要求。有些實驗項目由于高危險性、高消耗等原因也無法開展，只能模擬演示，這樣就降低了實驗的效果，沒有達到人才培養的目的。由于傳統實驗教學存在投入大、產出低、不可逆、部分項目危險性高等缺點，各高校逐步將實驗教學轉向虛擬化，開展虛擬仿真實驗教學，彌補傳統實驗教學的不足。
三 建設虛擬仿真實驗教學中心是地方高校加強實驗實踐教學的出路
1 地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的指導思想
地方高校在進行虛擬仿真實驗教學中心建設時，應準確把握國家高等教育方針政策，充分結合地方高校實際情況。堅持“科學規劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續發展”的指導思想，以提升學生創新精神和實踐能力為宗旨，以共享優質實驗教學資源為核心，以建設信息化實驗教學資源為重點。
科學規劃是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的前提。在制定規劃時要吃透國家政策，結合本校的學科、地域、專業結構等情況，兼顧持續發展和服務支持等問題，按照國家級虛擬仿真實驗教學中心建設標準進行科學規劃。
共享資源是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的核心。在建設中要體現從自己用到大家用的思想，改變過去服務少數學生狀況，考慮服務多個專業、多個學校、多個地區。
突出重點是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的特色。在國家教育信息化背景下，結合地方高校辦學特色，突出實驗教學信息化的特點，建設教學資源信息化、教學管理信息化和支持服務信息化的虛擬仿真實驗教學中心。
提高效益是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的目的。建設虛擬仿真實驗教學中心是為了在提升優質實驗教學資源利用率的同時，全面提高學生的創新能力和實踐能力，提高地方高校實驗教學質量。
持續發展是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的保證。地方高校在建設虛擬仿真實驗教學中心時，要根據學校的專業規劃和地方產業特點，充分考慮可持續發展，為學校人才培養和地方產業轉型升級服務。
2 建設地方高校虛擬仿真實驗教學中心的措施
地方高校虛擬仿真實驗教學中心承擔著實驗教學和科研項目的任務，其建設也要圍繞著實驗教學和科學研究進行。
（1）緊密結合現有傳統實驗室，充分整合實驗教學資源
地方高校虛擬仿真實驗教學中心的建設應充分體現“虛實結合、相互補充、能實不虛”的原則。在建設時，地方高校應將真實實驗項目與虛擬實驗項目緊密結合起來，讓學生熟悉虛擬環境中實驗項目具體操作步驟，同時又讓學生直觀體會真實實驗項目的具體操作過程。
（2）合理引進虛擬仿真技術及產品，補充完善現有實驗教學資源
地方高校根據專業設置和現有教學資源情況，可從虛擬仿真服務提供商購買現成的虛擬仿真實驗產品及服務，也可從技術成熟的高校引進相關產品及技術。不管從什么途徑引進虛擬仿真實驗相關資源，其目的都是為了補充和完善地方高校現有的實驗教學資源，保證實驗教學的正常開展，提高人才培養的質量，更好地為地方經濟發展服務。
3 地方高校虛擬仿真實驗教學中心的建設內容
（1）虛擬仿真實驗教學資源建設是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的重點
地方高校要結合學科專業優勢，積極利用企業和鄰校的開發實力與服務能力，整合信息化實驗教學資源，建設儀器共享、軟件共享和遠程控制虛擬實驗的優秀教學資源。促進學生在信息化下的自主、探究、協作學習，提高教師教學能力，豐富教學內容，拓展實踐領域，降低實驗成本和風險，開展綠色實驗教學。同時，地方高校也應積極開發擁有自主知識產權的虛擬仿真教學資源。
（2）虛擬仿真管理和共享平臺是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的條件
虛擬仿真管理和共享平臺是虛擬仿真實驗教學活動開展的必備條件，沒有平臺虛擬仿真實驗無從談起。地方高校應根據自身情況，購買成熟的管理和共享軟件平臺，可與其他高校合作共建，有能力的地方高校也可自己開發。總之，就是要建設一套滿足地方高校學科專業發展需要的虛擬仿真管理和共享平臺，同時充分考慮平臺開放性、擴展性、兼容性、前瞻性，實現可持續發展。
（3）虛擬仿真教學團隊建設是地方高校虛擬仿真實驗教學中心建設的關鍵
虛擬仿真教學團隊建設是虛擬仿真實驗教學中心建設基本條件，是虛擬仿真實驗教學中心建設的關鍵。由于地方高校辦學經費數量有限，虛擬仿真教學人員短缺問題也不可能完全靠引進人才來解決。因此，地方高校應立足于現狀，制定相應的政策，引進與培養相結合，切實加強虛擬仿真教學隊伍建設。首先，依據虛擬仿真教學需求，實行人才引進優惠政策，引進高級實驗人員。其次，建立科學有效的虛擬仿真實驗人才培養和培訓制度，將現有實驗人員培訓成虛擬仿真實驗人才。最終達到建設一支相對穩定，結構合理，理念先進，信息技術應用能力強，實踐經驗豐富，團結協作、勇于創新的虛擬仿真實驗教學隊伍。同時，制定業務考核和晉升辦法，提高虛擬實驗人員的待遇，穩定虛擬仿真教學隊伍。
（4）健全的虛擬仿真教學管理體系是地方高校虛擬仿真實驗教學中心運行的保證
健全的管理體系是虛擬仿真實驗教學中心運行的重要保證。建設虛擬仿真實驗教學中心應遵循“立足現實、著眼未來、分步實施”的原則，把握學科發展動向，根據主觀和客觀條件，制定近期、中期和遠期的改革完善規劃，依次完善管理體制。為達到充分利用擬仿真實驗教學資源和平臺的目的，制定相關教師工作績效考核、經費使用管理、實驗教學中心維護與可持續發展等政策措施，建立有利于激發學生學習興趣和提高學生創新能力的考核、評價和反饋的管理體系。
虛擬仿真教學資源建設范文2
關鍵詞：新能源；網絡化；共享；實驗教學
《國家中長期教育改革和發展規劃綱要》指出“信息技術對教育發展具有革命性影響”，要求“加快教育信息化進程”[1-2]。《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》明確提出，“要強化實踐育人環節，提升實驗教學水平”[3]。建設實驗教學的網絡化共享平臺，將信息技術與實驗教學相結合，對提高實驗教學質量、培養學生的工程實踐能力、提高學生的綜合素質和創新思維起著重要作用。為適應能源發展的需要，2019年9月中國石油大學（華東）成立了新能源學院，同年成立新能源學院實驗中心，中心由新能源科學與工程專業、儲能科學與工程專業、能源與動力工程專業、過程裝備與控制工程專業、電氣工程及其自動化專業、環保設備工程專業6個專業的專業實驗室組成。
1新能源學院的實驗教學存在的主要問題
1.1實驗教學模式單一，時空固定化
實驗教學的教學方式以教師為主，學生按照固定的實驗方案和步驟進行操作，在固定時間進入固定的實驗室，進一步實踐、研究和探索的空間、時間都受到限制，不利于學生綜合實踐能力的提高，也導致了實驗室資源的浪費[4]。
1.2實驗平臺分散，難以實現資源共享
目前實驗教學資源依托于理論課程平臺，相互獨立，教學資源分散，信息共享不暢，不利于實驗教學效果的提高。同時實驗室地理位置分散，分布在不同教學樓，不利于實驗室的管理和設備資源的有效利用。
1.3實驗教學資源單一，創新資源匱乏
目前學院大多數實驗僅有實驗教學大綱、多媒體課件、實驗視頻和專業軟件等基礎性實驗教學資源，而虛擬仿真實驗、實驗數據庫、工程案例資源庫等與科研活動、工程實際緊密結合的優質教學資源匱乏，不利于學生掌握專業前沿技術，不利于學生創新能力的培養。
1.4實驗教學內容陳舊，缺乏創新性
實驗教學內容多為演示性、驗證性的實驗，并且多年不變，研究性、綜合性、設計性、創新性的實驗較少，難以提高學生學習興趣，不利于學生創新能力的培養[5]。為解決上述問題，新能源學院實驗中心以提高學生的綜合實踐能力和創新能力為目標，以實驗教學體系、教學資源和教學手段的改革為重點，構建了一個基于互聯網、云技術的自主式、開放式、交互式的共享實驗教學平臺。
2網絡化共享實驗教學平臺的構建
2.1建設思路
平臺以“科學規劃、資源共享、突出特色、注重創新”為指導思想，開發建設新能源學院網絡化共享實驗教學平臺，提升實驗教學效果和質量，提高工程人才培養質量。
2.2建設內容
基于互聯網、云技術建立開放共享、資源豐富、多功能、互動式的實驗教學平臺，實現網上教學、網上學習、網上管理。平臺主要由實驗教學資源平臺、實驗教學管理平臺、公共信息平臺3部分構成。2.2.1實驗教學資源平臺建設實驗教學資源平臺主要包含基礎教學資源和拓展教學資源。實驗教學資源平臺框架如圖1所示。2.2.1.1基礎教學資源依據層次化模塊化實驗教學體系，每個模塊不同層次實驗建設有實驗項目列表，每個實驗項目包含實驗大綱、實驗課件、實驗視頻、實驗動畫、實訓軟件等基礎教學資源。學生課前通過觀看這些內容，可以對實驗內容和操作流程有全面的了解，并通過自我測試檢驗預習效果。有利于激發學習興趣，為設計實驗方案、課上實驗操作打下良好基礎。課后學生可通過網絡資源進行復習，進一步鞏固實驗相關知識，提高學習效果。2.2.1.2拓展教學資源實驗中心開發建設了虛擬仿真實驗、實驗數據庫、精品實驗案例資源庫和遠程控制實驗等拓展教學資源。虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設的重要組成部分，可以實現新能源相關專業傳統實驗教學無法實現的教學功能。實驗教學中心依托虛擬現實、仿真裝備與多媒體技術，融合多種互動硬件與數據庫，構建了基礎性虛擬仿真實驗和創新性虛擬仿真實驗教學體系，虛實結合、相互補充、以虛助實，提高大學生工程實踐能力及創新精神，并實現廣泛資源共享，擴大輻射范圍。中心研發了基礎性虛擬仿真實驗，重點開發建設了不具備真實實驗項目條件或實際運行困難，涉及高危或極端環境，高成本、高消耗、不可逆操作以及大型綜合訓練等實驗項目。如“壓力容器高壓爆破實驗”，在真實實驗中高壓操作具有一定風險，實驗一般采用教師演示，學生無法親手操作。通過建設虛擬仿真實驗，學生不僅可以清楚地觀察高壓爆破的過程和現象，還可以按照實驗流程進行模擬操作，有利于激發學習興趣，提高實驗教學效果[6]。研發了創新性虛擬仿真實驗，重點開發了緊密結合經濟社會發展對高校人才培養的需求，緊密結合專業特色、行業產業發展的最新成果以及教師的各類科研轉化的課題。如研發建設了與行業發展結合緊密的“煤粉鍋爐發電機組虛擬仿真系統”“典型石油鉆采設備節能技術虛擬仿真實驗系統”，以及由教師科研成果轉化的實驗“密閉循環式氣浮實驗裝置設計搭建及實驗探究”“多機械臂同步控制實驗平臺”等虛擬仿真實驗，將教學內容與工業生產實際緊密結合，學生利用該平臺可開展具有個性化的創新實驗和設計研究，有利于培養學生的創新能力和工程實踐能力。建立了實驗數據庫，實驗數據是開展實驗分析研究的基本素材，中心將現實中的實際實驗數據、現實事件、文獻資料、典型案例和信息資料教學素材等進行整合，建立實驗數據庫，目前中心已經建立包含上百個實驗項目的實驗數據庫，對于提升實驗教學質量和學生實踐創新能力具有促進作用。建立了精品實驗案例資源庫，凝煉精品項目，緊密結合經濟社會發展熱點問題和教師科研成果提煉，整合設計優秀的實驗案例，建立了案例資源庫。目前中心已建立如“多機械臂同步控制實驗”“振動信號的測試分析”“旋轉機械典型故障模擬實驗”等十幾個精品實驗案例，對于發揮優勢學科特色、培養復合型人才具有重要意義。中心開發了遠程控制實驗，學生通過遠程終端可實時操作控制遠程的硬件設備實體，能夠得到真實客觀的實驗數據，并且通過視頻反饋能夠觀看實際實驗場景，加強實驗操作的真實性。遠程控制實驗作為一種嶄新的實驗方法和技術，彌補了仿真與虛擬實驗的不足，在實現軟件共享的同時，更重要的是做到了實驗硬件資源共享。遠程實驗把實驗的“時間、空間、深度、廣度”最大限度地延伸。目前實驗中心已開發的實驗有“單容水箱液位PID控制實驗”“水箱液位流量串級控制實驗”等十幾個遠程控制實驗。2.2.2實驗教學管理平臺建設建立了開放性實驗教學管理系統，包含公告信息、課表查詢、實驗預約、報告提交、在線測試系統、交流互動等內容。不同專業的學生通過平臺可以預約實驗項目、時間、地點，查詢實驗成績，打破了班級的界限，進一步提高實驗室設備利用率，改變了過去按同一模式進行教學的方式，有利于因材施教，提高學生的主動性和積極性，培養探索和創新精神，真正實現實驗室的開放式教學，提高實驗教學質量，同時可教學大綱教學課件教學視頻仿真動畫實訓軟件精品實驗案例庫實驗數據實驗教學資源平臺拓展教學資源虛擬仿真實驗基礎教學資源基礎虛擬仿真實驗創新虛擬仿真實驗高壓爆破虛擬仿真實驗離心泵虛擬仿真實驗螺桿泵虛擬仿真實驗煤粉鍋爐發電機組虛擬仿真實驗系統典型石油鉆采設備電氣節能技術虛擬仿真實驗電站設備結構原理虛擬仿真實驗系統使教師從繁雜的學生實驗安排工作中解脫出來。設置交流互動模塊，學生在實驗過程中遇到疑問難點，可在線提問，實驗指導教師進行定時答疑解惑，低年級學生可以通過查閱高年級學生提出的問題，對提出問題進行探討，使問題的深度、廣度得到進一步拓展，進一步提高學生學習的主觀能動性，提高學習效果。2.2.3公共信息平臺建設該平臺能夠實驗中心的師資隊伍、管理制度及運行機制、實驗儀器、實驗室信息、教學資源信息、取得的教學成果、教學實時動態等。訪問者可通過公共信息平臺，清楚明了地瀏覽實驗中心的基本狀況和基本數據。同時有利于中心的對外交流，加強對中心的宣傳，促進中心的發展。
3應用效果
虛擬仿真教學資源建設范文3
[關鍵詞]仿真技術 電力類專業 實訓教學 教學資源
高職電力類專業肩負著為電力系統培養高端技能型專門人才的重任。由于電力系統的發、輸、變、配、用等關鍵環節的生產設備具有高電壓、大容量、自動化程度高、連續運行、價格昂貴等特點，為了保證電力生產的連續性、安全性、可靠性，生產現場很難安排電力類專業學生的實訓教學，而在校內建設發電廠或電網，投資巨大也不現實。近年來，隨著仿真技術、計算機技術、多媒體教學技術的迅速發展，電力類高職院校結合電力生產、建設和發展情況，積極組織開發仿真實訓教學項目，自編教材，培養師資，開展仿真實訓教學，為電力系統培養了大批高端技能型專門人才。
一、仿真技術在高職電力類專業實訓教學中應用的現狀及存在問題
1.應用范圍較小
根據全國13所電力類高職高專院校開展仿真實訓教學項目的調查情況來看，仿真技術主要應用在變電站、火電機組仿真實訓教學，僅有部分院校開展了繼電保護仿真、單元機組集控運行仿真、熱力過程自動化仿真和電子技術仿真實訓教學。由此可見，仿真技術在高職電力類專業實訓教學中的應用范圍較小，尚未普及。
2.教學模式單一
目前，大部分院校的仿真實訓均采用理實一體教學方式，教學模式單一。一般來說，教學模式是根據教學目標、教學內容、教學條件、教學對象而采取的教學活動方式。對于同一個仿真實訓教學項目，由于仿真對象（如發電機組的容量大小、變電站的電壓等級高低等）的不同、培養對象（高職學生或在職職工）的差異、仿真機組數的多少等因素，各院校制定的教學目標也不相同。因此，仿真實訓應根據教學目標、教學內容、教學條件和教學對象的不同，由針對性地設計多樣化的教學模式。
3.教學資源缺乏
仿真實訓教學資源應主要包括課件、試題、試卷、案例、文獻資料、圖片、視頻、動畫、音頻等素材和網絡課程。目前，高職電力類專業仿真實訓教學資源十分匱乏，多數院校僅有自編教材、部分課件、案例和操作規程等，沒有完善的教學標準、通用教材、教學資源庫和教學質量評價體系，尚未建成與職業技能考核接軌的試題庫或試卷庫，更沒有建設網絡課程。
此外，高職電力類專業仿真實訓教學還存在仿真裝置工位少、雙師隊伍建設等亟待解決的一些問題。
二、提高仿真技術在高職電力類專業實訓教學應用效果的對策
1.積極開發仿真實訓教學項目，擴大仿真技術在電力類專業實訓教學中的應用范圍
教育部《關于推進高等職業教育改革創新，引領職業教育科學發展的若干意見》（教職成[2011]12號）中指出，要“推進現代化教學手段和方法改革，開發虛擬流程、虛擬工藝、虛擬生產線等，提升實踐教學和技能訓練的效率和效果”[1]。隨著電力系統向高電壓、大容量、高度自動化和智能化方向的快速發展，超臨界發電機組、特高壓輸電線路、智能化變電站、智能化配電系統、智能用電小區、智能電能表等高新技術及裝備在電力系統得到廣泛應用[2]。高職電力類專業教學要緊跟電力系統的技術進步，必須綜合利用計算機技術、多媒體教學技術、計算機圖形學和仿真技術，積極開發仿真實訓教學設備，模擬實際的電力生產過程中的設備或系統及其運行、檢修、故障狀態，實現人機交互、師生互動的虛擬或真實的教學環境，為培養電力類專業高端技能型專門人才創造教學條件。
電力類高職院校要結合我國電力建設和發展的實際，在電力行業和電力職業技術教育領導機構的組織協調下，選取電力系統中典型的、通用的先進技術裝備和系統，采取自主、聯合開發及引進等多種方式開發新能源發電、智能變電站、智能輸電網、智能配電網、智能微網、智能電網調度系統、智能電網通訊系統、智能營銷系統、智能用電系統等仿真實訓教學項目，逐步擴大仿真技術在電力類專業實訓教學中的應用范圍，提高實訓教學的效率和效果，使學生盡快掌握電力生產新技術、新設備、新工藝、新方法，為電力系統輸送具有“四新”知識和技能的高端技能型專門人才。
2.加強校校、校企合作，共同開發仿真實訓教學資源
目前，各高職院校幾乎都是單獨進行仿真實訓教學項目的開發、建設，仿真對象不同，仿真教學裝置各異，沒有統一的教學標準、教材和考核標準，仿真實訓教學師資隊伍相對薄弱。建議由電力行業和電力職業技術教育領導機構牽頭搭建高職電力類專業仿真實訓教學平臺，加強校校、校企合作，聯合開發、建設教學資源，制定統一的教學標準，編寫通用教材，開發可共享的教學資源庫和網絡課程，制定統一的考核評價標準，建設仿真實訓教學師資培訓基地等，實現優勢互補、資源共享。
3.深化仿真實訓教學改革，努力提高仿真實訓效果
高職電力類專業要深化仿真實訓教學改革，積極探索在仿真環境下的基于工作過程的任務驅動、項目導向等新型教學模式，創設仿真工作的學習情景，推進“六步法”（資訊、決策、計劃、實施、檢查、評估）教學模式的應用，使學生在學習過程中，邊學邊做、做中學、學中做。積極探索情景體驗教學的有效形式，使學生在對情景問題的探索中形成職業意識，提升職業能力和素養[3]。此外，高職電力類專業還要加強與電力企業之間的互動，選派教師深入企業生產一線進行實踐鍛煉，吸收企業專家參與仿真實訓教學，利用仿真實訓教學項目開展企業職工技能培訓，安排學生到企業參觀生產現場工作流程，這些做法都能有效地提高仿真實訓教學效果。
課題項目：本文是中國機械工業教育協會2011年度職業教育重點研究課題（課題編號：ZJJX11ZZ005）《仿真技術在高職電力類專業實訓教學中的應用研究》成果之一。
[參考文獻]
[1]教育部.關于推進高等職業教育改革創新，引領職業教育科學發展的若干意見.教職成[2011]12號.
[2]劉景峰.高職電力類專業仿真實訓教學項目的開發及應用[J].中國職業技術教育，2012，（5）.
虛擬仿真教學資源建設范文4
關鍵詞： 虛擬仿真 化學化工 實驗室建設
1.傳統化學化工專業實踐實習模式的弊端
由于化工過程的復雜性，化工類實訓實踐教學的開展面臨一定的困難，主要是因為校內實踐基地建設面臨很多問題：①化工生產裝置復雜龐大，購置具備完整功能的試驗設備需要投入的資金較多，硬件維修場地的要求較高；②化工操作條件苛刻，如高溫高壓等，操作危險性較高；③生產中所涉及的原料通常是易燃易爆有毒的化學試劑，對操作環境及周圍環境影響較大。而學生校外企業實踐也存在一些問題，由于化工企業的生產過程具有復雜性和一定的危險性，在實習期間，一般不允許學生動手操作，此外，化工設備自動化程度高，很多生產過程看不見摸不著，實習效果差，致使單純的校外企業實踐很難達到預期的效果。
2.虛擬仿真在化學化工實驗中的優勢
虛擬仿真化學化工實驗是以三維立體模擬實驗室代替傳統的實驗室，可進行超越傳統實物的實驗，使微觀實驗、危險性實驗、高成本實驗等成為可能。可進行無限制、多樣式的重復操作，無污染、無浪費。也可進行交互操作訓練，參與者與之進行互動，提高參與者的動手能力及參與熱情，養成在以后工作、生活中成功運用現代技術的習慣，進一步實現技術進步與社會進步的共同發展。
3.虛擬仿真教學資源在教學各個環節中的應用
在化工原理、化工分離、精細化工工藝學、化工過程分析與模擬等化工專業基礎課、理論課和實驗教學中引入虛擬仿真教學資源，選取小班試點，逐步摸索“課堂-仿真”教學模式的教學方法，總結經驗與教訓，進一步推廣到化學工程與工藝、應用化學等專業的所有班級。
3.1仿真教學資源在理論教學的應用。
虛擬仿真教學資源軟件功能的外延，影響與帶動徐州工程學院工程類課程教學方法與模式變革。將虛擬仿真軟件所體現的教育思想、所提供的工程案例、逼真工作實景資源應用到課程教學中，把理論課程中抽象的概念、復雜的問題以直觀的形式展現給學生，幫助學生理解工程、了解工廠實際，推進“課堂-仿真-工廠”的“一體化”教學模式的改革與實踐，形成獨特的工程應用型人才培養的新模式。在這樣理念的引導下，化工設計、精細化工工藝學、化工原理等課程的授課過程中引入各類仿真教學資源，仿佛“把工廠搬進教室”、“把教室搬到工廠”。以精細化工工藝學課程為例，此課程將乙醛氧化制醋酸工藝仿真軟件提供的工程為案例展開教學，以正常初態工況為例講解工藝路線，以軟件提供的穩態數據作為物料衡算的實例，以軟件提供的動態數據作為流程及操作參數優化的實例，以軟件提供的真實工廠實景為資源彌補學生工廠實際認知的不足，幫助學生理解設備與構筑物、設備與管道的關系，認識管廊、管架、設備、公用工程等外觀形貌，開展案例教學及情景教學。
3.2仿真教學資源在化工原理實驗教學中的應用。
利用各類教學資源可開設30個實驗項目。在化工原理實驗真實操作前，要求學生先在網上虛擬進入實驗室，熟悉裝置、認識流程及控制方案、在線預習、在線虛擬操作，在線形成預習成績，再到實驗室進行真實操作，學生實際操作的熟練程度與數據的準確率明顯上升，最后在相應的仿真軟件上變換不同的參數，進行實驗數據的優化。這樣的實驗教學安排，“反芻”式的知識點鞏固，強化了實驗教學效果，實驗的綜合性、設計性明顯提高了，學生的學習興趣、創新與設計能力明顯提高了。例如：甲醇合成與精制工藝，3D仿真該軟件以煤化工產業為背景，以真實化工廠甲醇項目為基礎，選取煤制甲醇工藝中合成氣制甲醇及甲醇精制部分進行開發，可進行四種初態六個事故工況及兩個安全事故仿真操作。該套仿真實驗平臺建設實現了遠程登錄，在線仿真3D實驗與實習，在線評分與成績記載并利用，實現了在場景中設備內部細節的描述。
3.3仿真教學資源在儀器分析實驗中的應用。
學生學習儀器分析課程時，要進行大量的儀器分析實驗，由于條件所限，學校不可能購置所有昂貴的儀器分析設備，有些儀器比較貴重精密，如熒光光譜儀，紅外光譜儀可見-紫外分光光度計、分子熒光光度計、氣相色譜分析儀等，在以往的儀器分析實驗中，由于儀器數量少，每次實驗十幾名學生為一組，在使用時縮手縮腳，因而每次實驗往往都由少數動手能力強的學生操作，其他學生記錄數據或在旁邊觀望，達不到預期的效果。還有些學生對儀器掌握不熟練，容易誤操作而損壞儀器。使用大型儀器的虛擬仿真實驗教學就能較好地解決這個問題。學生利用虛擬仿真軟件就能夠學習儀器操作，且不必擔心對儀器造成損壞。建議學生先進行虛擬實驗操作，了解具體的儀器構造和使用方法，經過反復練習，等到真正掌握儀器操作技術，再到真實的儀器上操作，這樣才能取得更好的學習效果。
4.當前虛擬現實技術在化工實驗教學中的不足
虛擬仿真技術促進了教育教學的發展與改革，給教學帶來便利。然而，當前虛擬現實技術在教學中存在不少問題，尤其是在實驗教學中。
4.1仿真實驗開發困難，傳播不易。
在多媒體教學的今天，師生的地位發生了很大的改變，學生成為學習的主體，而教師則是引導者和學習資源的建設者，這就要求教師具備豐富的教學理論、實踐經驗及掌握一定的仿真實驗設計制作技術，但是，當前絕大部分學校針對教師的計算機應用能力的培訓都是以普及為主，使得許多教師在設計與開發方面存在困難。
4.2缺少及時的幫助與指導。
由于當前開發虛擬實驗的人員中很少是有經驗的教師，大部分都是專業的技術人員，他們往往對實驗教學不夠精通，這就導致他們在開發的時候只是一味地追求對現實模擬的逼真度，將技術重點放在實驗的流程化、交互的自然化及界面的美觀化方面。所以，在開發過程中缺少實驗技術的幫助與指導。
4.3虛擬仿真實驗的局限性。
仿真畢竟是虛擬的，因而存在一些局限性，目前化工仿真軟件操作界面通常為二維平面，無法產生真實的臨境感受；仿真訓練時，學生按照操作規程機械地點擊按鈕，并不能像真實訓練中真正的用手去操作、去連接、去傾倒，虛擬仿真實驗只能完成逼真的演示效果，對學生動手操作能力的培養欠缺，所以仿真操作不能完全代替實際操作。
5.結語
虛擬仿真實驗與真實實訓相結合的實踐教學模式在化學化工類實踐教學中取得了很好的教學效果，能較好地彌補以往實踐教學模式的不足，仿真教學畢竟是模擬真實的化工單元操作，而實際生產中的很多突發事件是不可能完全在電腦上模擬出來的，這就需要將仿真軟件和實踐操作有機結合起來，相互補充，取長補短，從而培養學生的綜合素質，更好地適應新形勢的發展需要。
參考文獻：
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虛擬仿真教學資源建設范文5
陳光海 韓晉川 汪 應 重慶工程職業技術學院 重慶江津 402260
基金項目：
教育部教育信息化建設項目，項目名：共享型專業教學資源庫建設機制與應用模式探索，項目編號：1202086
重慶工程職業技術學院重點課題，項目名：基于云技術的SPOCs 教學資源平臺建設與管理的研究及實踐，項目編號：JG141008
重慶工程職業技術學院教改課題，項目名：共享型教學資源庫基礎網絡設計與實踐，項目編號：JG142028
【文章摘要】
本文從實例出發，對如何實施信息化教學，從前端多媒體教室建設到教學資源庫平臺開發、資源建設思路以及后臺云計算服務平臺的搭建，提出了具體的整體解決方案。
【關鍵詞】
云計算；虛擬化；教育信息化
中圖分類號：G434 文獻標識碼：A
0 引言
在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020)》中，明確提出要“強化信息技術應用，提高教師應用信息技術水平，更新教學觀念，改進教學方法，提高教學效果”，針對教育信息化，教育部制訂了《教育信息化十年發展規劃(2011-2020)》， 其目的是改革中國傳統的傳授式課堂教學模式，培養具有高度創新能力的創新型人才。
教育模式的改革，必然使用現代多媒體教學系統，依托網絡信息技術，構建云計算服務硬件平臺和以仿真實訓軟件為核心的教學資源庫軟件平臺，配合前端多媒體教室中教師授課空間設備和學生互動設備，形成實施信息化教學整體方案， 以豐富的教學資源為學生創造性思維的發展和創新能力的培養提供條件。
1 教室建設方案
以前的多媒體教室就是計算機+ 投影，因有線話筒、鍵盤和鼠標的限制，教師離不開講臺，成了課件的放映員和講解員，師生之間缺乏互動交流，氣氛呆板、生硬。
為解決目前教學手段中存在的問題， 用多點觸控電子白板替影幕布，同時，它必須具備鍵盤和鼠標的功能，無線話筒取代有線話筒，讓老師遠離講臺，超短焦投影儀方便老師回歸“黑板+ 粉筆” 的原生講課姿態而又使用現代“電教平臺”。多點觸控電子白板既可以像傳統的黑板一樣，用手指書寫、批注，又可以利用豐富的教學資源。同時配備一塊同等大小和材質、無互動功能的筆寫白板，兼顧傳統書寫習慣。
觸控技術的選擇是涉及整個系統應用成敗的關鍵，只有對投影對象的放大、縮小、旋轉等手勢的判斷精準無誤，才能替代鍵盤和鼠標，否則達不到預期效果。目前的觸控技術主要有電阻、電容、壓感、聲波、光學、紅外、表面光波、納米電路等多種技術，表面光波基本原理是在白板表面形成縱橫交錯、不可見的光網，當手指觸碰時，阻斷了光線，從而判斷出觸點的位置，它能夠真正實現4 點、10 點、16 點、32 點、48 點觸控，觸控點越多，對手勢判斷越精準，使用操作更輕松。
2 教學資源庫提供教與學的互動平臺
教學資源庫是發展教育信息化、實現教育現代化的核心和關鍵。教師是教學和教育改革的主體，要使網上教學資源真正建好、用好，教師是最重要的因素。因此， 教學資源的建設應以教師自己收集、整理和制作的課件及其相關資源為主，制作難度較大的仿真軟件、成套的視頻教程主要通過購買的方式獲得。立足于課堂教學， 構建一個開放的、共享的、富有學校特色的校本資源庫。要建成這樣一個師生廣泛使用的優秀教學資源庫，管理平臺的開發是必須的，功能不一定要多么強大，主要要求是操作、使用簡單，能實現各類文檔的在線播放，要方便教師上傳資源和學生上傳作業，方便教師和學生查找和播放， 要集成仿真實訓平臺和遠程輔導功能。
“共享型專業教學資源庫云綜合平臺”，教師采用工號、學生用學號登錄，系統采用“學院——專業——課程——教師”的基本架構，每位教師都有自己的空間，教師本人對自己的空間擁有完全控制權，其他人只有下載、播放權，教師在自己的空間中建立什么樣的文件夾？如何存儲自己上課要用到的資源等，完全由自己做主，對某些文件夾也可以屏蔽他人的下載和播放，對如“作業”之類的文件夾可以對自己任課班級的學生開放上傳權、屏蔽下載權。
教師自己上傳的資源更有針對性和適用性，資源的管理和使用更符合教師和學生的思維和使用習慣，必然會得到教師和學生的廣泛應用。
對于制作難度大、成本較高的成套視頻教程，可以購買專業公司制作的產品， 分學院存放，共同使用，不放在教師個人空間中。
虛擬仿真技術是當今非常流行的新型教學媒體，它解決了實操實訓進不去、看不見、難再現、多污染、高消耗、不安全、設施設備不足、實訓指導教師不足等眾多難題，而且將趣味性、現場氛圍、個性化導訓、智能化考核、分層次實訓等先進的教育思想融人其中，創造出智能化、信息化、現代化的實訓環境。各類專業仿真實訓軟件的開發難度是很大的，可以購買專業開發公司的成熟產品，集成到教學資源管理平臺中。
遠程輔導是除作業提交、作業批改以外，師生課后互動交流的主要場所，遠方的老師通過筆記本電腦或帶攝像頭和話筒的臺式計算機，在規定的輔導日期和時間內，進入教師姓名對應的輔導室，學生可以在教室參與輔導，也可以利用自己的筆記本或手機在其它地方參與輔導，“白板共享”可以讓老師和學生在同一塊白板上書寫，配合語音進行遠程輔導，同時書寫的人太多、太亂的話，老師可以取消任意學生的書寫權。同時說話的人太多，也可以取消任意學生的話語權。“文檔共享” 或“網頁共享”，老師可以在遠方打開一個任意類型的文檔或網頁讓學生觀看，同時配合語音講解，可以更加清楚地解答學生的問題。“程序共享”，可以在遠方打開任意的應用軟件，如：auto cad、excel 等，并可以一邊操作一邊講解，這對軟件類課程的遠程輔導非常有效。
3 云計算保障教學資源庫的高密度訪問
供全校師生大規模使用的教學資源庫和仿真實訓軟件的應用，用過去的方式，把應用系統安裝在某臺物理服務器上，訪問規模必然受限，數千人同時使用某一應用系統要么服務器崩潰，要么根本就登錄不了。同一應用系統裝在多臺物理服務器上，數據的統一性、完整性存在很大問題，管理也復雜。為了解決這些問題， 應用服務器虛擬化集群技術是必然的選擇，所有應用系統部署在若干虛擬機上， 一個虛擬機總是依賴于某臺物理服務器， 當某臺服務器超負荷時，云計算平臺會復制一臺虛擬機從另一臺物理服務器上啟動，供更多人使用，而對用戶來講好象沒有區別，用戶提交的數據必須使用統一的云存儲，而不放在服務器的本地，這就解決了數據的完整性和統一性，系統結構如圖1 所示。 4 應用虛擬化構建虛擬實訓平臺
云計算中的應用虛擬化，可以將應用軟件變為可以通過互聯網瀏覽器使用的服務，因此應用軟件不再需要安裝在本地，而是安裝在虛擬服務器上，虛擬服務器可以建立很多，有沖突的應用軟件可以分開安裝，永遠不會沖突。特別是對于單機版的仿真實訓軟件，不需要一臺計算機購買一套，只要一套安裝在虛擬服務器上，通過應用虛擬化后就自然成為了“網絡版”，可供多人同時使用。當某一應用軟件訪問人數過多時，云計算平臺會自動實現虛擬機的跳轉，但許多仿真實訓軟件都有加密狗，加密狗是物理設備無法跳轉，可以用一臺物理服務器和若干USB HUB 作為USB 服務器，所有加密狗都插在它上面，虛擬機的應用程序都訪問該服務器的加密狗，保證了虛擬機在動態遷移過程中的正常運行，系統結構如圖2 所示。
5 結論
云計算可以解決過去許多無法解決的難題，是互聯網產業中最具生命力的一項技術，在發展教育信息化、實現教育現代化的歷史進程中，我們應該充分利用各種先進技術，為教學手段的更新、課堂教學模式的改革提供強大的技術支持。只有這樣，我們的教育水平才能走向世界的前列。
【參考文獻】
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[3] 張鑫.《淺談基于應用程序虛拙化的實驗室管理》[J]. 科技信息.2011(6):251-252
【作者簡介】
陳光海（1964-），男，研究生，教授. 研究領域：現代教育技術.
虛擬仿真教學資源建設范文6
關鍵詞：單片機教學；仿真資源
1現狀
目前高職院校電子信息工程、應用電子、微電子技術、光電技術、通信技術、計算機應用、數控設備維修和自動化等專業都開設了《單片機原理及應用》課程，學院一般都配套建成了單片機硬件實訓室，但存在硬件實驗費用和實驗室維護開支高，應用范圍有限等問題，很有必要在教學中引入教學仿真資源，建成基于單片機仿真軟件的單片機虛擬實驗室，與已有的單片機硬件實訓室結合，實現仿真和實踐相結合，相輔相成，提高實驗、實習和實訓教學效果，同時降低教學成本，減少硬件實驗費用和實驗室維護開支。
2研究價值
在長期的單片機教學過程中學生普遍反映《單片機原理及應用》課程難懂，難學。一方面是因為上理論課時很難現場演示，學生對一些知識點不容易接收，不能理解；另一方面是因為該課程是一門實踐性很強的課程，只學理論知識是學不好的，必須進行實踐操作和訓練，而學校能提供的實踐機會只有一些生硬死板的實驗臺、實驗箱電路連線，這是很不夠的。如果在教學中引入單片機仿真技術就可以大大地提高教學質量和教學效果：
2.1將單片機仿真演示教學引入課堂教學，其極為接近實際的動態演示可以激發學生興趣、提高了學習的積極性，使抽象變形象，使重點易懂、難點化解。
2.2教學仿真資源只需一臺電腦就可以仿真大量元件和儀器設備，并且效果非常好。建立以此為基礎的單片機虛擬實驗室，學生就有機會完成更多的實驗項目和內容，免費使用大量元件和儀器設備，從而提升了學生的知識面和應用能力，并且虛擬元件和儀器設備不存在損壞和維護問題，也就降低了教學成本，減少了硬件實驗費用和實驗室維護開支
2.3單片機教學仿真資源對學生實驗的預習、單片機課程設計、全國大學生電子競賽以及畢業設計等都有非常大的幫助，對提高他們的學習和工作效率，減輕勞動強度都有非常大的好處。
3重點研究內容
3.1研究單片機教學仿真資源的開發與利用方法。
3.2研究在單片機、微處理器控制技術相關課程實驗、實習和實訓教學中引入單片機虛擬實驗室，實現仿真和實踐相結合，相輔相成，提高實驗、實習和實訓教學效果，同時降低教學成本，減少硬件實和驗實驗室維護開支的方法。
3.3研究基于單片機仿真軟件Proteus的單片機虛擬實驗室建設方案。
3.4 研究在單片機相關課程課堂教學中引入Proteus軟件對難點和重點進行實時演示，增強課程生動性和更易理解的方法。
3.5研究引導學生通過單片機虛擬實驗室自學單片機相關課程的方式方法，及通過單片機虛擬實驗室應用，在單片機課程設計、全國大學生電子競賽和畢業設計中引入Proteus仿真軟件提高學習效果和工作效率的方法。
4思路方法
4.1先進的教學理念融入教學資源：推廣應用“四環相扣”國家教學成果一等獎的教學模式，開展電子信息專業教學整體改革，在教學整體解決方案中做到：依托行業企業開發能力標準（典型工作任務與職業能力分析）；面向職業崗位設置模塊課程（學習領域課程歸并）；立足真實任務組織工學交替（全程工學交替以保障教學實施效果）；基于工作過程實施職場鑒定（開放多元的考核方式，引入社會評價）。
4.2“五步工作機制”選取仿真項目：采用“534”課程設計方法優化課程體系、整合教學內容。即“五步工作機制”：通過“行業專家確定典型工作任務學校專家歸并行動領域行業專家論證行動領域學校專家開發學習領域校企專家論證課程體系”，以實現校企專家共同參與課程體系設計；“三階段轉換”：通過工作任務實現“典型工作任務到行動領域”轉換，通過工作過程實現“從行動領域到學習領域”轉換，通過工作任務實現“從學習領域到學習情境”轉換，以構建基于工作過程的專業核心課程教學內容；“四項主要成果”：人才培養方案、課程體系、課程教學方案和優質教材。
4.3搭建立體教學資源體系：主動適應行動導向教學模式轉型的需求，搭建資源平臺，為工學交替教學和定單培養的教學模式提供運行的環境和資源的支持。引進了虛擬教學系統模擬真實的環境，包括三維交互式設備結構演示、虛擬操作、虛擬編程軟件等。建設真實企業環境，即“真實的工作崗位”、遵守“真實的行業規范”、操作“真實的設備”、采用“真實的工藝”、生產“真實的產品”等，營造了“虛實互補”的教學環境。
4.4仿真與實作結合的創新教學組織形式：以仿真與實作結合的形式組織教學，倡導理實一體，使學生經歷單片機系統設計的全過程，使師生的分析與解決等方面能力全面提升，積累豐富的實踐經驗，為學生向單片機設計開發工作者身份的轉變搭好了橋梁。
5研究目標
通過研究與實踐，使單片機教學仿真資源內容更為科學系統合理，更能適應師生和社會人員的需要，并能提高教學質量和學生的實踐能力。在學校現有單片機實訓室硬件基礎上，建成一套基于單片機仿真軟件的虛擬實驗室系統，投入單片機相關課程實驗、實習和實訓教學使用，在不增加硬件投入負擔的前提下，通過自主完成配套軟件系統，提升教學效果和工作效率，降低教學成本，減少硬件實驗費用和實驗室維護開支。
總之，“單片機教學仿真資源開發與利用研究”對單片機課程教學環節改革，促進教學工作、提高教學質量，降低教學成本，減少實驗維護開支，提高實驗效果有重要的作用和意義。研究完成后，可將研究成果推廣到各種類似課程建設中，為高職教育的課程建設和實驗實習改革帶來新的思路。
參考文獻：
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[2]孫方；數字化教學資源的設計新視角：從知識加工到教學活動支持[J].現代教育技術，2013，（3）
作者簡介：
