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虚拟仿真教学资源建设范文1
[中图分类号] G647 [文献标志码] A [文章编号] 1008-2549（2017） 04-0068-02
一 政策背景
1 教育部对教育信息化建设的要求
2012年3月《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》（下简称《意见》）提出了学校要加强高等教育实践环节教育力度，提高实验实训教学水平；加强实验室、实习实训基地、实践教学共享平台建设，重点建设一批国家级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地；加强实践教学管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质量。《意见》也提出了学校要建设优质教育资源共享体系，加强信息化资源共享平台建设。同时，教育部印还发了《教育信息化十年发展规划（2011―2020）》（下简称《发展规划》）。《发展规划》要求推动信息技术与高等教育深度融合，创新人才培养模式；利用先进网络和信息技术，整合资源，推进教学实验平台信息化建设；建立优质数字教育资源和共建共享环境，遵循相关标准规范，建设优质网络课程和实验系统、虚拟实验室等。由以上教育部印发的两个文件内容可看出，教育部对高等教育信息化建设的重视，地方院校要紧跟国家教育信息化建设的步伐，加强实践教育力度。
2 国家级虚拟仿真实验教学示范中心建设如火如荼
2013年起教育部启动了国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作，每年遴选100个，截止2015年共产生300个。这些国家级虚拟仿真实验教学中心主要集中在部级直属院校和发达地区院校。地方高校也应借着国家级虚拟仿真实验教学中心建设的东风发展自己的虚拟仿真实验教学，努力提高实践教学质量。
二 地方高校在开展实验教学中所面临的问题
随着经济的发展，社会对人才的需求量也越来越大，这就要求地方高校培养更多的高素质人才，以适应经济发展的需要。在地方高校办学规模不断扩大的同时，因财力、人力、物力等资源投入不足，造成地方高校实验教学存在诸多问题。
1 地方高校实验场所、设备和耗材短缺
实验教学经费投入的有限造成地方高校实验场所建设滞后，即使有了场地，购买设备和耗材经费的有限也导致很多实验无法开展。同时，老的实验场所由于设备陈旧，并多年失修和耗材不足，也导致不能正常开展实验教学。
2 地方高校验教学师资不足
在许多地方高校，由于历史和体制原因，不重视实验教学，实验老师的待遇和前途不如理论课教师。因此，许多高学历、高职称的人员不愿意留在实验室工作，而实验室工作人员往往又被当作教学辅助人员，高校对实验教师队伍建设重视不够，导致实验教师数量不足，水平不高。随着地方高校教学改革的深入，专业和学科建设也得到不断完善，新的仪器设备也不断增加，开展的实验类型也不断丰富，对实验教学队伍也提出了新的要求，现有师资队伍已不能满足新的实验教学任务。
3 地方高校实验教学内容不能满足人才培养的需要
由于传统的实验教学设备有限，部分实验的不可逆等原因，开展的很多实验项目已不能满足人才培养的要求。有些实验项目由于高危险性、高消耗等原因也无法开展，只能模拟演示，这样就降低了实验的效果，没有达到人才培养的目的。由于传统实验教学存在投入大、产出低、不可逆、部分项目危险性高等缺点，各高校逐步将实验教学转向虚拟化，开展虚拟仿真实验教学，弥补传统实验教学的不足。
三 建设虚拟仿真实验教学中心是地方高校加强实验实践教学的出路
1 地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的指导思想
地方高校在进行虚拟仿真实验教学中心建设时，应准确把握国家高等教育方针政策，充分结合地方高校实际情况。坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，以提升学生创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，以建设信息化实验教学资源为重点。
科学规划是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的前提。在制定规划时要吃透国家政策，结合本校的学科、地域、专业结构等情况，兼顾持续发展和服务支持等问题，按照国家级虚拟仿真实验教学中心建设标准进行科学规划。
共享资源是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的核心。在建设中要体现从自己用到大家用的思想，改变过去服务少数学生状况，考虑服务多个专业、多个学校、多个地区。
突出重点是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的特色。在国家教育信息化背景下，结合地方高校办学特色，突出实验教学信息化的特点，建设教学资源信息化、教学管理信息化和支持服务信息化的虚拟仿真实验教学中心。
提高效益是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的目的。建设虚拟仿真实验教学中心是为了在提升优质实验教学资源利用率的同时，全面提高学生的创新能力和实践能力，提高地方高校实验教学质量。
持续发展是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的保证。地方高校在建设虚拟仿真实验教学中心时，要根据学校的专业规划和地方产业特点，充分考虑可持续发展，为学校人才培养和地方产业转型升级服务。
2 建设地方高校虚拟仿真实验教学中心的措施
地方高校虚拟仿真实验教学中心承担着实验教学和科研项目的任务，其建设也要围绕着实验教学和科学研究进行。
（1）紧密结合现有传统实验室，充分整合实验教学资源
地方高校虚拟仿真实验教学中心的建设应充分体现“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则。在建设时，地方高校应将真实实验项目与虚拟实验项目紧密结合起来，让学生熟悉虚拟环境中实验项目具体操作步骤，同时又让学生直观体会真实实验项目的具体操作过程。
（2）合理引进虚拟仿真技术及产品，补充完善现有实验教学资源
地方高校根据专业设置和现有教学资源情况，可从虚拟仿真服务提供商购买现成的虚拟仿真实验产品及服务，也可从技术成熟的高校引进相关产品及技术。不管从什么途径引进虚拟仿真实验相关资源，其目的都是为了补充和完善地方高校现有的实验教学资源，保证实验教学的正常开展，提高人才培养的质量，更好地为地方经济发展服务。
3 地方高校虚拟仿真实验教学中心的建设内容
（1）虚拟仿真实验教学资源建设是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的重点
地方高校要结合学科专业优势，积极利用企业和邻校的开发实力与服务能力，整合信息化实验教学资源，建设仪器共享、软件共享和远程控制虚拟实验的优秀教学资源。促进学生在信息化下的自主、探究、协作学习，提高教师教学能力，丰富教学内容，拓展实践领域，降低实验成本和风险，开展绿色实验教学。同时，地方高校也应积极开发拥有自主知识产权的虚拟仿真教学资源。
（2）虚拟仿真管理和共享平台是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的条件
虚拟仿真管理和共享平台是虚拟仿真实验教学活动开展的必备条件，没有平台虚拟仿真实验无从谈起。地方高校应根据自身情况，购买成熟的管理和共享软件平台，可与其他高校合作共建，有能力的地方高校也可自己开发。总之，就是要建设一套满足地方高校学科专业发展需要的虚拟仿真管理和共享平台，同时充分考虑平台开放性、扩展性、兼容性、前瞻性，实现可持续发展。
（3）虚拟仿真教学团队建设是地方高校虚拟仿真实验教学中心建设的关键
虚拟仿真教学团队建设是虚拟仿真实验教学中心建设基本条件，是虚拟仿真实验教学中心建设的关键。由于地方高校办学经费数量有限，虚拟仿真教学人员短缺问题也不可能完全靠引进人才来解决。因此，地方高校应立足于现状，制定相应的政策，引进与培养相结合，切实加强虚拟仿真教学队伍建设。首先，依据虚拟仿真教学需求，实行人才引进优惠政策，引进高级实验人员。其次，建立科学有效的虚拟仿真实验人才培养和培训制度，将现有实验人员培训成虚拟仿真实验人才。最终达到建设一支相对稳定，结构合理，理念先进，信息技术应用能力强，实践经验丰富，团结协作、勇于创新的虚拟仿真实验教学队伍。同时，制定业务考核和晋升办法，提高虚拟实验人员的待遇，稳定虚拟仿真教学队伍。
（4）健全的虚拟仿真教学管理体系是地方高校虚拟仿真实验教学中心运行的保证
健全的管理体系是虚拟仿真实验教学中心运行的重要保证。建设虚拟仿真实验教学中心应遵循“立足现实、着眼未来、分步实施”的原则，把握学科发展动向，根据主观和客观条件，制定近期、中期和远期的改革完善规划，依次完善管理体制。为达到充分利用拟仿真实验教学资源和平台的目的，制定相关教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施，建立有利于激发学生学习兴趣和提高学生创新能力的考核、评价和反馈的管理体系。
虚拟仿真教学资源建设范文2
关键词：新能源；网络化；共享；实验教学
《国家中长期教育改革和发展规划纲要》指出“信息技术对教育发展具有革命性影响”，要求“加快教育信息化进程”[1-2]。《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》明确提出，“要强化实践育人环节，提升实验教学水平”[3]。建设实验教学的网络化共享平台，将信息技术与实验教学相结合，对提高实验教学质量、培养学生的工程实践能力、提高学生的综合素质和创新思维起着重要作用。为适应能源发展的需要，2019年9月中国石油大学（华东）成立了新能源学院，同年成立新能源学院实验中心，中心由新能源科学与工程专业、储能科学与工程专业、能源与动力工程专业、过程装备与控制工程专业、电气工程及其自动化专业、环保设备工程专业6个专业的专业实验室组成。
1新能源学院的实验教学存在的主要问题
1.1实验教学模式单一，时空固定化
实验教学的教学方式以教师为主，学生按照固定的实验方案和步骤进行操作，在固定时间进入固定的实验室，进一步实践、研究和探索的空间、时间都受到限制，不利于学生综合实践能力的提高，也导致了实验室资源的浪费[4]。
1.2实验平台分散，难以实现资源共享
目前实验教学资源依托于理论课程平台，相互独立，教学资源分散，信息共享不畅，不利于实验教学效果的提高。同时实验室地理位置分散，分布在不同教学楼，不利于实验室的管理和设备资源的有效利用。
1.3实验教学资源单一，创新资源匮乏
目前学院大多数实验仅有实验教学大纲、多媒体课件、实验视频和专业软件等基础性实验教学资源，而虚拟仿真实验、实验数据库、工程案例资源库等与科研活动、工程实际紧密结合的优质教学资源匮乏，不利于学生掌握专业前沿技术，不利于学生创新能力的培养。
1.4实验教学内容陈旧，缺乏创新性
实验教学内容多为演示性、验证性的实验，并且多年不变，研究性、综合性、设计性、创新性的实验较少，难以提高学生学习兴趣，不利于学生创新能力的培养[5]。为解决上述问题，新能源学院实验中心以提高学生的综合实践能力和创新能力为目标，以实验教学体系、教学资源和教学手段的改革为重点，构建了一个基于互联网、云技术的自主式、开放式、交互式的共享实验教学平台。
2网络化共享实验教学平台的构建
2.1建设思路
平台以“科学规划、资源共享、突出特色、注重创新”为指导思想，开发建设新能源学院网络化共享实验教学平台，提升实验教学效果和质量，提高工程人才培养质量。
2.2建设内容
基于互联网、云技术建立开放共享、资源丰富、多功能、互动式的实验教学平台，实现网上教学、网上学习、网上管理。平台主要由实验教学资源平台、实验教学管理平台、公共信息平台3部分构成。2.2.1实验教学资源平台建设实验教学资源平台主要包含基础教学资源和拓展教学资源。实验教学资源平台框架如图1所示。2.2.1.1基础教学资源依据层次化模块化实验教学体系，每个模块不同层次实验建设有实验项目列表，每个实验项目包含实验大纲、实验课件、实验视频、实验动画、实训软件等基础教学资源。学生课前通过观看这些内容，可以对实验内容和操作流程有全面的了解，并通过自我测试检验预习效果。有利于激发学习兴趣，为设计实验方案、课上实验操作打下良好基础。课后学生可通过网络资源进行复习，进一步巩固实验相关知识，提高学习效果。2.2.1.2拓展教学资源实验中心开发建设了虚拟仿真实验、实验数据库、精品实验案例资源库和远程控制实验等拓展教学资源。虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设的重要组成部分，可以实现新能源相关专业传统实验教学无法实现的教学功能。实验教学中心依托虚拟现实、仿真装备与多媒体技术，融合多种互动硬件与数据库，构建了基础性虚拟仿真实验和创新性虚拟仿真实验教学体系，虚实结合、相互补充、以虚助实，提高大学生工程实践能力及创新精神，并实现广泛资源共享，扩大辐射范围。中心研发了基础性虚拟仿真实验，重点开发建设了不具备真实实验项目条件或实际运行困难，涉及高危或极端环境，高成本、高消耗、不可逆操作以及大型综合训练等实验项目。如“压力容器高压爆破实验”，在真实实验中高压操作具有一定风险，实验一般采用教师演示，学生无法亲手操作。通过建设虚拟仿真实验，学生不仅可以清楚地观察高压爆破的过程和现象，还可以按照实验流程进行模拟操作，有利于激发学习兴趣，提高实验教学效果[6]。研发了创新性虚拟仿真实验，重点开发了紧密结合经济社会发展对高校人才培养的需求，紧密结合专业特色、行业产业发展的最新成果以及教师的各类科研转化的课题。如研发建设了与行业发展结合紧密的“煤粉锅炉发电机组虚拟仿真系统”“典型石油钻采设备节能技术虚拟仿真实验系统”，以及由教师科研成果转化的实验“密闭循环式气浮实验装置设计搭建及实验探究”“多机械臂同步控制实验平台”等虚拟仿真实验，将教学内容与工业生产实际紧密结合，学生利用该平台可开展具有个性化的创新实验和设计研究，有利于培养学生的创新能力和工程实践能力。建立了实验数据库，实验数据是开展实验分析研究的基本素材，中心将现实中的实际实验数据、现实事件、文献资料、典型案例和信息资料教学素材等进行整合，建立实验数据库，目前中心已经建立包含上百个实验项目的实验数据库，对于提升实验教学质量和学生实践创新能力具有促进作用。建立了精品实验案例资源库，凝炼精品项目，紧密结合经济社会发展热点问题和教师科研成果提炼，整合设计优秀的实验案例，建立了案例资源库。目前中心已建立如“多机械臂同步控制实验”“振动信号的测试分析”“旋转机械典型故障模拟实验”等十几个精品实验案例，对于发挥优势学科特色、培养复合型人才具有重要意义。中心开发了远程控制实验，学生通过远程终端可实时操作控制远程的硬件设备实体，能够得到真实客观的实验数据，并且通过视频反馈能够观看实际实验场景，加强实验操作的真实性。远程控制实验作为一种崭新的实验方法和技术，弥补了仿真与虚拟实验的不足，在实现软件共享的同时，更重要的是做到了实验硬件资源共享。远程实验把实验的“时间、空间、深度、广度”最大限度地延伸。目前实验中心已开发的实验有“单容水箱液位PID控制实验”“水箱液位流量串级控制实验”等十几个远程控制实验。2.2.2实验教学管理平台建设建立了开放性实验教学管理系统，包含公告信息、课表查询、实验预约、报告提交、在线测试系统、交流互动等内容。不同专业的学生通过平台可以预约实验项目、时间、地点，查询实验成绩，打破了班级的界限，进一步提高实验室设备利用率，改变了过去按同一模式进行教学的方式，有利于因材施教，提高学生的主动性和积极性，培养探索和创新精神，真正实现实验室的开放式教学，提高实验教学质量，同时可教学大纲教学课件教学视频仿真动画实训软件精品实验案例库实验数据实验教学资源平台拓展教学资源虚拟仿真实验基础教学资源基础虚拟仿真实验创新虚拟仿真实验高压爆破虚拟仿真实验离心泵虚拟仿真实验螺杆泵虚拟仿真实验煤粉锅炉发电机组虚拟仿真实验系统典型石油钻采设备电气节能技术虚拟仿真实验电站设备结构原理虚拟仿真实验系统使教师从繁杂的学生实验安排工作中解脱出来。设置交流互动模块，学生在实验过程中遇到疑问难点，可在线提问，实验指导教师进行定时答疑解惑，低年级学生可以通过查阅高年级学生提出的问题，对提出问题进行探讨，使问题的深度、广度得到进一步拓展，进一步提高学生学习的主观能动性，提高学习效果。2.2.3公共信息平台建设该平台能够实验中心的师资队伍、管理制度及运行机制、实验仪器、实验室信息、教学资源信息、取得的教学成果、教学实时动态等。访问者可通过公共信息平台，清楚明了地浏览实验中心的基本状况和基本数据。同时有利于中心的对外交流，加强对中心的宣传，促进中心的发展。
3应用效果
虚拟仿真教学资源建设范文3
[关键词]仿真技术 电力类专业 实训教学 教学资源
高职电力类专业肩负着为电力系统培养高端技能型专门人才的重任。由于电力系统的发、输、变、配、用等关键环节的生产设备具有高电压、大容量、自动化程度高、连续运行、价格昂贵等特点，为了保证电力生产的连续性、安全性、可靠性，生产现场很难安排电力类专业学生的实训教学，而在校内建设发电厂或电网，投资巨大也不现实。近年来，随着仿真技术、计算机技术、多媒体教学技术的迅速发展，电力类高职院校结合电力生产、建设和发展情况，积极组织开发仿真实训教学项目，自编教材，培养师资，开展仿真实训教学，为电力系统培养了大批高端技能型专门人才。
一、仿真技术在高职电力类专业实训教学中应用的现状及存在问题
1.应用范围较小
根据全国13所电力类高职高专院校开展仿真实训教学项目的调查情况来看，仿真技术主要应用在变电站、火电机组仿真实训教学，仅有部分院校开展了继电保护仿真、单元机组集控运行仿真、热力过程自动化仿真和电子技术仿真实训教学。由此可见，仿真技术在高职电力类专业实训教学中的应用范围较小，尚未普及。
2.教学模式单一
目前，大部分院校的仿真实训均采用理实一体教学方式，教学模式单一。一般来说，教学模式是根据教学目标、教学内容、教学条件、教学对象而采取的教学活动方式。对于同一个仿真实训教学项目，由于仿真对象（如发电机组的容量大小、变电站的电压等级高低等）的不同、培养对象（高职学生或在职职工）的差异、仿真机组数的多少等因素，各院校制定的教学目标也不相同。因此，仿真实训应根据教学目标、教学内容、教学条件和教学对象的不同，由针对性地设计多样化的教学模式。
3.教学资源缺乏
仿真实训教学资源应主要包括课件、试题、试卷、案例、文献资料、图片、视频、动画、音频等素材和网络课程。目前，高职电力类专业仿真实训教学资源十分匮乏，多数院校仅有自编教材、部分课件、案例和操作规程等，没有完善的教学标准、通用教材、教学资源库和教学质量评价体系，尚未建成与职业技能考核接轨的试题库或试卷库，更没有建设网络课程。
此外，高职电力类专业仿真实训教学还存在仿真装置工位少、双师队伍建设等亟待解决的一些问题。
二、提高仿真技术在高职电力类专业实训教学应用效果的对策
1.积极开发仿真实训教学项目，扩大仿真技术在电力类专业实训教学中的应用范围
教育部《关于推进高等职业教育改革创新，引领职业教育科学发展的若干意见》（教职成[2011]12号）中指出，要“推进现代化教学手段和方法改革，开发虚拟流程、虚拟工艺、虚拟生产线等，提升实践教学和技能训练的效率和效果”[1]。随着电力系统向高电压、大容量、高度自动化和智能化方向的快速发展，超临界发电机组、特高压输电线路、智能化变电站、智能化配电系统、智能用电小区、智能电能表等高新技术及装备在电力系统得到广泛应用[2]。高职电力类专业教学要紧跟电力系统的技术进步，必须综合利用计算机技术、多媒体教学技术、计算机图形学和仿真技术，积极开发仿真实训教学设备，模拟实际的电力生产过程中的设备或系统及其运行、检修、故障状态，实现人机交互、师生互动的虚拟或真实的教学环境，为培养电力类专业高端技能型专门人才创造教学条件。
电力类高职院校要结合我国电力建设和发展的实际，在电力行业和电力职业技术教育领导机构的组织协调下，选取电力系统中典型的、通用的先进技术装备和系统，采取自主、联合开发及引进等多种方式开发新能源发电、智能变电站、智能输电网、智能配电网、智能微网、智能电网调度系统、智能电网通讯系统、智能营销系统、智能用电系统等仿真实训教学项目，逐步扩大仿真技术在电力类专业实训教学中的应用范围，提高实训教学的效率和效果，使学生尽快掌握电力生产新技术、新设备、新工艺、新方法，为电力系统输送具有“四新”知识和技能的高端技能型专门人才。
2.加强校校、校企合作，共同开发仿真实训教学资源
目前，各高职院校几乎都是单独进行仿真实训教学项目的开发、建设，仿真对象不同，仿真教学装置各异，没有统一的教学标准、教材和考核标准，仿真实训教学师资队伍相对薄弱。建议由电力行业和电力职业技术教育领导机构牵头搭建高职电力类专业仿真实训教学平台，加强校校、校企合作，联合开发、建设教学资源，制定统一的教学标准，编写通用教材，开发可共享的教学资源库和网络课程，制定统一的考核评价标准，建设仿真实训教学师资培训基地等，实现优势互补、资源共享。
3.深化仿真实训教学改革，努力提高仿真实训效果
高职电力类专业要深化仿真实训教学改革，积极探索在仿真环境下的基于工作过程的任务驱动、项目导向等新型教学模式，创设仿真工作的学习情景，推进“六步法”（资讯、决策、计划、实施、检查、评估）教学模式的应用，使学生在学习过程中，边学边做、做中学、学中做。积极探索情景体验教学的有效形式，使学生在对情景问题的探索中形成职业意识，提升职业能力和素养[3]。此外，高职电力类专业还要加强与电力企业之间的互动，选派教师深入企业生产一线进行实践锻炼，吸收企业专家参与仿真实训教学，利用仿真实训教学项目开展企业职工技能培训，安排学生到企业参观生产现场工作流程，这些做法都能有效地提高仿真实训教学效果。
课题项目：本文是中国机械工业教育协会2011年度职业教育重点研究课题（课题编号：ZJJX11ZZ005）《仿真技术在高职电力类专业实训教学中的应用研究》成果之一。
[参考文献]
[1]教育部.关于推进高等职业教育改革创新，引领职业教育科学发展的若干意见.教职成[2011]12号.
[2]刘景峰.高职电力类专业仿真实训教学项目的开发及应用[J].中国职业技术教育，2012，（5）.
虚拟仿真教学资源建设范文4
关键词： 虚拟仿真 化学化工 实验室建设
1.传统化学化工专业实践实习模式的弊端
由于化工过程的复杂性，化工类实训实践教学的开展面临一定的困难，主要是因为校内实践基地建设面临很多问题：①化工生产装置复杂庞大，购置具备完整功能的试验设备需要投入的资金较多，硬件维修场地的要求较高；②化工操作条件苛刻，如高温高压等，操作危险性较高；③生产中所涉及的原料通常是易燃易爆有毒的化学试剂，对操作环境及周围环境影响较大。而学生校外企业实践也存在一些问题，由于化工企业的生产过程具有复杂性和一定的危险性，在实习期间，一般不允许学生动手操作，此外，化工设备自动化程度高，很多生产过程看不见摸不着，实习效果差，致使单纯的校外企业实践很难达到预期的效果。
2.虚拟仿真在化学化工实验中的优势
虚拟仿真化学化工实验是以三维立体模拟实验室代替传统的实验室，可进行超越传统实物的实验，使微观实验、危险性实验、高成本实验等成为可能。可进行无限制、多样式的重复操作，无污染、无浪费。也可进行交互操作训练，参与者与之进行互动，提高参与者的动手能力及参与热情，养成在以后工作、生活中成功运用现代技术的习惯，进一步实现技术进步与社会进步的共同发展。
3.虚拟仿真教学资源在教学各个环节中的应用
在化工原理、化工分离、精细化工工艺学、化工过程分析与模拟等化工专业基础课、理论课和实验教学中引入虚拟仿真教学资源，选取小班试点，逐步摸索“课堂-仿真”教学模式的教学方法，总结经验与教训，进一步推广到化学工程与工艺、应用化学等专业的所有班级。
3.1仿真教学资源在理论教学的应用。
虚拟仿真教学资源软件功能的外延，影响与带动徐州工程学院工程类课程教学方法与模式变革。将虚拟仿真软件所体现的教育思想、所提供的工程案例、逼真工作实景资源应用到课程教学中，把理论课程中抽象的概念、复杂的问题以直观的形式展现给学生，帮助学生理解工程、了解工厂实际，推进“课堂-仿真-工厂”的“一体化”教学模式的改革与实践，形成独特的工程应用型人才培养的新模式。在这样理念的引导下，化工设计、精细化工工艺学、化工原理等课程的授课过程中引入各类仿真教学资源，仿佛“把工厂搬进教室”、“把教室搬到工厂”。以精细化工工艺学课程为例，此课程将乙醛氧化制醋酸工艺仿真软件提供的工程为案例展开教学，以正常初态工况为例讲解工艺路线，以软件提供的稳态数据作为物料衡算的实例，以软件提供的动态数据作为流程及操作参数优化的实例，以软件提供的真实工厂实景为资源弥补学生工厂实际认知的不足，帮助学生理解设备与构筑物、设备与管道的关系，认识管廊、管架、设备、公用工程等外观形貌，开展案例教学及情景教学。
3.2仿真教学资源在化工原理实验教学中的应用。
利用各类教学资源可开设30个实验项目。在化工原理实验真实操作前，要求学生先在网上虚拟进入实验室，熟悉装置、认识流程及控制方案、在线预习、在线虚拟操作，在线形成预习成绩，再到实验室进行真实操作，学生实际操作的熟练程度与数据的准确率明显上升，最后在相应的仿真软件上变换不同的参数，进行实验数据的优化。这样的实验教学安排，“反刍”式的知识点巩固，强化了实验教学效果，实验的综合性、设计性明显提高了，学生的学习兴趣、创新与设计能力明显提高了。例如：甲醇合成与精制工艺，3D仿真该软件以煤化工产业为背景，以真实化工厂甲醇项目为基础，选取煤制甲醇工艺中合成气制甲醇及甲醇精制部分进行开发，可进行四种初态六个事故工况及两个安全事故仿真操作。该套仿真实验平台建设实现了远程登录，在线仿真3D实验与实习，在线评分与成绩记载并利用，实现了在场景中设备内部细节的描述。
3.3仿真教学资源在仪器分析实验中的应用。
学生学习仪器分析课程时，要进行大量的仪器分析实验，由于条件所限，学校不可能购置所有昂贵的仪器分析设备，有些仪器比较贵重精密，如荧光光谱仪，红外光谱仪可见-紫外分光光度计、分子荧光光度计、气相色谱分析仪等，在以往的仪器分析实验中，由于仪器数量少，每次实验十几名学生为一组，在使用时缩手缩脚，因而每次实验往往都由少数动手能力强的学生操作，其他学生记录数据或在旁边观望，达不到预期的效果。还有些学生对仪器掌握不熟练，容易误操作而损坏仪器。使用大型仪器的虚拟仿真实验教学就能较好地解决这个问题。学生利用虚拟仿真软件就能够学习仪器操作，且不必担心对仪器造成损坏。建议学生先进行虚拟实验操作，了解具体的仪器构造和使用方法，经过反复练习，等到真正掌握仪器操作技术，再到真实的仪器上操作，这样才能取得更好的学习效果。
4.当前虚拟现实技术在化工实验教学中的不足
虚拟仿真技术促进了教育教学的发展与改革，给教学带来便利。然而，当前虚拟现实技术在教学中存在不少问题，尤其是在实验教学中。
4.1仿真实验开发困难，传播不易。
在多媒体教学的今天，师生的地位发生了很大的改变，学生成为学习的主体，而教师则是引导者和学习资源的建设者，这就要求教师具备丰富的教学理论、实践经验及掌握一定的仿真实验设计制作技术，但是，当前绝大部分学校针对教师的计算机应用能力的培训都是以普及为主，使得许多教师在设计与开发方面存在困难。
4.2缺少及时的帮助与指导。
由于当前开发虚拟实验的人员中很少是有经验的教师，大部分都是专业的技术人员，他们往往对实验教学不够精通，这就导致他们在开发的时候只是一味地追求对现实模拟的逼真度，将技术重点放在实验的流程化、交互的自然化及界面的美观化方面。所以，在开发过程中缺少实验技术的帮助与指导。
4.3虚拟仿真实验的局限性。
仿真毕竟是虚拟的，因而存在一些局限性，目前化工仿真软件操作界面通常为二维平面，无法产生真实的临境感受；仿真训练时，学生按照操作规程机械地点击按钮，并不能像真实训练中真正的用手去操作、去连接、去倾倒，虚拟仿真实验只能完成逼真的演示效果，对学生动手操作能力的培养欠缺，所以仿真操作不能完全代替实际操作。
5.结语
虚拟仿真实验与真实实训相结合的实践教学模式在化学化工类实践教学中取得了很好的教学效果，能较好地弥补以往实践教学模式的不足，仿真教学毕竟是模拟真实的化工单元操作，而实际生产中的很多突发事件是不可能完全在电脑上模拟出来的，这就需要将仿真软件和实践操作有机结合起来，相互补充，取长补短，从而培养学生的综合素质，更好地适应新形势的发展需要。
参考文献：
[1]侯珂珂.虚拟仿真在化学化工类专业实践教学中的应用探索与研究[J].安徽化工，2015.06.
[2]王菊.应用型本科高校化学化工虚拟仿真实验中心建设探索[J].山东化工，2016，VOL45.
虚拟仿真教学资源建设范文5
陈光海 韩晋川 汪 应 重庆工程职业技术学院 重庆江津 402260
基金项目：
教育部教育信息化建设项目，项目名：共享型专业教学资源库建设机制与应用模式探索，项目编号：1202086
重庆工程职业技术学院重点课题，项目名：基于云技术的SPOCs 教学资源平台建设与管理的研究及实践，项目编号：JG141008
重庆工程职业技术学院教改课题，项目名：共享型教学资源库基础网络设计与实践，项目编号：JG142028
【文章摘要】
本文从实例出发，对如何实施信息化教学，从前端多媒体教室建设到教学资源库平台开发、资源建设思路以及后台云计算服务平台的搭建，提出了具体的整体解决方案。
【关键词】
云计算；虚拟化；教育信息化
中图分类号：G434 文献标识码：A
0 引言
在《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020)》中，明确提出要“强化信息技术应用，提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果”，针对教育信息化，教育部制订了《教育信息化十年发展规划(2011-2020)》， 其目的是改革中国传统的传授式课堂教学模式，培养具有高度创新能力的创新型人才。
教育模式的改革，必然使用现代多媒体教学系统，依托网络信息技术，构建云计算服务硬件平台和以仿真实训软件为核心的教学资源库软件平台，配合前端多媒体教室中教师授课空间设备和学生互动设备，形成实施信息化教学整体方案， 以丰富的教学资源为学生创造性思维的发展和创新能力的培养提供条件。
1 教室建设方案
以前的多媒体教室就是计算机+ 投影，因有线话筒、键盘和鼠标的限制，教师离不开讲台，成了课件的放映员和讲解员，师生之间缺乏互动交流，气氛呆板、生硬。
为解决目前教学手段中存在的问题， 用多点触控电子白板替影幕布，同时，它必须具备键盘和鼠标的功能，无线话筒取代有线话筒，让老师远离讲台，超短焦投影仪方便老师回归“黑板+ 粉笔” 的原生讲课姿态而又使用现代“电教平台”。多点触控电子白板既可以像传统的黑板一样，用手指书写、批注，又可以利用丰富的教学资源。同时配备一块同等大小和材质、无互动功能的笔写白板，兼顾传统书写习惯。
触控技术的选择是涉及整个系统应用成败的关键，只有对投影对象的放大、缩小、旋转等手势的判断精准无误，才能替代键盘和鼠标，否则达不到预期效果。目前的触控技术主要有电阻、电容、压感、声波、光学、红外、表面光波、纳米电路等多种技术，表面光波基本原理是在白板表面形成纵横交错、不可见的光网，当手指触碰时，阻断了光线，从而判断出触点的位置，它能够真正实现4 点、10 点、16 点、32 点、48 点触控，触控点越多，对手势判断越精准，使用操作更轻松。
2 教学资源库提供教与学的互动平台
教学资源库是发展教育信息化、实现教育现代化的核心和关键。教师是教学和教育改革的主体，要使网上教学资源真正建好、用好，教师是最重要的因素。因此， 教学资源的建设应以教师自己收集、整理和制作的课件及其相关资源为主，制作难度较大的仿真软件、成套的视频教程主要通过购买的方式获得。立足于课堂教学， 构建一个开放的、共享的、富有学校特色的校本资源库。要建成这样一个师生广泛使用的优秀教学资源库，管理平台的开发是必须的，功能不一定要多么强大，主要要求是操作、使用简单，能实现各类文档的在线播放，要方便教师上传资源和学生上传作业，方便教师和学生查找和播放， 要集成仿真实训平台和远程辅导功能。
“共享型专业教学资源库云综合平台”，教师采用工号、学生用学号登录，系统采用“学院——专业——课程——教师”的基本架构，每位教师都有自己的空间，教师本人对自己的空间拥有完全控制权，其他人只有下载、播放权，教师在自己的空间中建立什么样的文件夹？如何存储自己上课要用到的资源等，完全由自己做主，对某些文件夹也可以屏蔽他人的下载和播放，对如“作业”之类的文件夹可以对自己任课班级的学生开放上传权、屏蔽下载权。
教师自己上传的资源更有针对性和适用性，资源的管理和使用更符合教师和学生的思维和使用习惯，必然会得到教师和学生的广泛应用。
对于制作难度大、成本较高的成套视频教程，可以购买专业公司制作的产品， 分学院存放，共同使用，不放在教师个人空间中。
虚拟仿真技术是当今非常流行的新型教学媒体，它解决了实操实训进不去、看不见、难再现、多污染、高消耗、不安全、设施设备不足、实训指导教师不足等众多难题，而且将趣味性、现场氛围、个性化导训、智能化考核、分层次实训等先进的教育思想融人其中，创造出智能化、信息化、现代化的实训环境。各类专业仿真实训软件的开发难度是很大的，可以购买专业开发公司的成熟产品，集成到教学资源管理平台中。
远程辅导是除作业提交、作业批改以外，师生课后互动交流的主要场所，远方的老师通过笔记本电脑或带摄像头和话筒的台式计算机，在规定的辅导日期和时间内，进入教师姓名对应的辅导室，学生可以在教室参与辅导，也可以利用自己的笔记本或手机在其它地方参与辅导，“白板共享”可以让老师和学生在同一块白板上书写，配合语音进行远程辅导，同时书写的人太多、太乱的话，老师可以取消任意学生的书写权。同时说话的人太多，也可以取消任意学生的话语权。“文档共享” 或“网页共享”，老师可以在远方打开一个任意类型的文档或网页让学生观看，同时配合语音讲解，可以更加清楚地解答学生的问题。“程序共享”，可以在远方打开任意的应用软件，如：auto cad、excel 等，并可以一边操作一边讲解，这对软件类课程的远程辅导非常有效。
3 云计算保障教学资源库的高密度访问
供全校师生大规模使用的教学资源库和仿真实训软件的应用，用过去的方式，把应用系统安装在某台物理服务器上，访问规模必然受限，数千人同时使用某一应用系统要么服务器崩溃，要么根本就登录不了。同一应用系统装在多台物理服务器上，数据的统一性、完整性存在很大问题，管理也复杂。为了解决这些问题， 应用服务器虚拟化集群技术是必然的选择，所有应用系统部署在若干虚拟机上， 一个虚拟机总是依赖于某台物理服务器， 当某台服务器超负荷时，云计算平台会复制一台虚拟机从另一台物理服务器上启动，供更多人使用，而对用户来讲好象没有区别，用户提交的数据必须使用统一的云存储，而不放在服务器的本地，这就解决了数据的完整性和统一性，系统结构如图1 所示。 4 应用虚拟化构建虚拟实训平台
云计算中的应用虚拟化，可以将应用软件变为可以通过互联网浏览器使用的服务，因此应用软件不再需要安装在本地，而是安装在虚拟服务器上，虚拟服务器可以建立很多，有冲突的应用软件可以分开安装，永远不会冲突。特别是对于单机版的仿真实训软件，不需要一台计算机购买一套，只要一套安装在虚拟服务器上，通过应用虚拟化后就自然成为了“网络版”，可供多人同时使用。当某一应用软件访问人数过多时，云计算平台会自动实现虚拟机的跳转，但许多仿真实训软件都有加密狗，加密狗是物理设备无法跳转，可以用一台物理服务器和若干USB HUB 作为USB 服务器，所有加密狗都插在它上面，虚拟机的应用程序都访问该服务器的加密狗，保证了虚拟机在动态迁移过程中的正常运行，系统结构如图2 所示。
5 结论
云计算可以解决过去许多无法解决的难题，是互联网产业中最具生命力的一项技术，在发展教育信息化、实现教育现代化的历史进程中，我们应该充分利用各种先进技术，为教学手段的更新、课堂教学模式的改革提供强大的技术支持。只有这样，我们的教育水平才能走向世界的前列。
【参考文献】
[1] 胡亚梅.《建设高等学校优质教学资源库》[J]. 江苏高教.2004(4):70-72
[2] 张莹，张兴.《以虚拟仿真资源为抓手，打造湖铁特色教学资源平台》[J]. 中国教育信息化.2012(13):47- 49
[3] 张鑫.《浅谈基于应用程序虚拙化的实验室管理》[J]. 科技信息.2011(6):251-252
【作者简介】
陈光海（1964-），男，研究生，教授. 研究领域：现代教育技术.
虚拟仿真教学资源建设范文6
关键词：单片机教学；仿真资源
1现状
目前高职院校电子信息工程、应用电子、微电子技术、光电技术、通信技术、计算机应用、数控设备维修和自动化等专业都开设了《单片机原理及应用》课程，学院一般都配套建成了单片机硬件实训室，但存在硬件实验费用和实验室维护开支高，应用范围有限等问题，很有必要在教学中引入教学仿真资源，建成基于单片机仿真软件的单片机虚拟实验室，与已有的单片机硬件实训室结合，实现仿真和实践相结合，相辅相成，提高实验、实习和实训教学效果，同时降低教学成本，减少硬件实验费用和实验室维护开支。
2研究价值
在长期的单片机教学过程中学生普遍反映《单片机原理及应用》课程难懂，难学。一方面是因为上理论课时很难现场演示，学生对一些知识点不容易接收，不能理解；另一方面是因为该课程是一门实践性很强的课程，只学理论知识是学不好的，必须进行实践操作和训练，而学校能提供的实践机会只有一些生硬死板的实验台、实验箱电路连线，这是很不够的。如果在教学中引入单片机仿真技术就可以大大地提高教学质量和教学效果：
2.1将单片机仿真演示教学引入课堂教学，其极为接近实际的动态演示可以激发学生兴趣、提高了学习的积极性，使抽象变形象，使重点易懂、难点化解。
2.2教学仿真资源只需一台电脑就可以仿真大量元件和仪器设备，并且效果非常好。建立以此为基础的单片机虚拟实验室，学生就有机会完成更多的实验项目和内容，免费使用大量元件和仪器设备，从而提升了学生的知识面和应用能力，并且虚拟元件和仪器设备不存在损坏和维护问题，也就降低了教学成本，减少了硬件实验费用和实验室维护开支
2.3单片机教学仿真资源对学生实验的预习、单片机课程设计、全国大学生电子竞赛以及毕业设计等都有非常大的帮助，对提高他们的学习和工作效率，减轻劳动强度都有非常大的好处。
3重点研究内容
3.1研究单片机教学仿真资源的开发与利用方法。
3.2研究在单片机、微处理器控制技术相关课程实验、实习和实训教学中引入单片机虚拟实验室，实现仿真和实践相结合，相辅相成，提高实验、实习和实训教学效果，同时降低教学成本，减少硬件实和验实验室维护开支的方法。
3.3研究基于单片机仿真软件Proteus的单片机虚拟实验室建设方案。
3.4 研究在单片机相关课程课堂教学中引入Proteus软件对难点和重点进行实时演示，增强课程生动性和更易理解的方法。
3.5研究引导学生通过单片机虚拟实验室自学单片机相关课程的方式方法，及通过单片机虚拟实验室应用，在单片机课程设计、全国大学生电子竞赛和毕业设计中引入Proteus仿真软件提高学习效果和工作效率的方法。
4思路方法
4.1先进的教学理念融入教学资源：推广应用“四环相扣”国家教学成果一等奖的教学模式，开展电子信息专业教学整体改革，在教学整体解决方案中做到：依托行业企业开发能力标准（典型工作任务与职业能力分析）；面向职业岗位设置模块课程（学习领域课程归并）；立足真实任务组织工学交替（全程工学交替以保障教学实施效果）；基于工作过程实施职场鉴定（开放多元的考核方式，引入社会评价）。
4.2“五步工作机制”选取仿真项目：采用“534”课程设计方法优化课程体系、整合教学内容。即“五步工作机制”：通过“行业专家确定典型工作任务学校专家归并行动领域行业专家论证行动领域学校专家开发学习领域校企专家论证课程体系”，以实现校企专家共同参与课程体系设计；“三阶段转换”：通过工作任务实现“典型工作任务到行动领域”转换，通过工作过程实现“从行动领域到学习领域”转换，通过工作任务实现“从学习领域到学习情境”转换，以构建基于工作过程的专业核心课程教学内容；“四项主要成果”：人才培养方案、课程体系、课程教学方案和优质教材。
4.3搭建立体教学资源体系：主动适应行动导向教学模式转型的需求，搭建资源平台，为工学交替教学和定单培养的教学模式提供运行的环境和资源的支持。引进了虚拟教学系统模拟真实的环境，包括三维交互式设备结构演示、虚拟操作、虚拟编程软件等。建设真实企业环境，即“真实的工作岗位”、遵守“真实的行业规范”、操作“真实的设备”、采用“真实的工艺”、生产“真实的产品”等，营造了“虚实互补”的教学环境。
4.4仿真与实作结合的创新教学组织形式：以仿真与实作结合的形式组织教学，倡导理实一体，使学生经历单片机系统设计的全过程，使师生的分析与解决等方面能力全面提升，积累丰富的实践经验，为学生向单片机设计开发工作者身份的转变搭好了桥梁。
5研究目标
通过研究与实践，使单片机教学仿真资源内容更为科学系统合理，更能适应师生和社会人员的需要，并能提高教学质量和学生的实践能力。在学校现有单片机实训室硬件基础上，建成一套基于单片机仿真软件的虚拟实验室系统，投入单片机相关课程实验、实习和实训教学使用，在不增加硬件投入负担的前提下，通过自主完成配套软件系统，提升教学效果和工作效率，降低教学成本，减少硬件实验费用和实验室维护开支。
总之，“单片机教学仿真资源开发与利用研究”对单片机课程教学环节改革，促进教学工作、提高教学质量，降低教学成本，减少实验维护开支，提高实验效果有重要的作用和意义。研究完成后，可将研究成果推广到各种类似课程建设中，为高职教育的课程建设和实验实习改革带来新的思路。
参考文献：
[1]韩冰、顾京.浅析我国职业教育数字化教学资源建设的现状[J].教育理论与实践，2013（2）
[2]孙方；数字化教学资源的设计新视角：从知识加工到教学活动支持[J].现代教育技术，2013，（3）
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