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虛擬仿真范文第1篇

關鍵詞：基礎醫(yī)學；綜合設計性實驗；虛擬仿真課程；設計

基礎醫(yī)學綜合設計性實驗是我校在國家政策號召下開設的一門用于培養(yǎng)創(chuàng)新型大學生的教學改革課程。虛擬仿真實驗可以將虛擬與現(xiàn)實相結(jié)合，為實驗教學提供新的方法。開設綜合設計性實驗的虛擬仿真課程可在一定程度上解決實驗流程復雜學生不容易入手、實驗課程開設專業(yè)的限制的問題，同時提高學生學習的興趣，并側(cè)重在綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力方面的培養(yǎng)。綜合設計性試驗虛擬仿真課程是創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式的一種，創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式是提高中醫(yī)實驗教學質(zhì)量的關鍵，是實驗教學的發(fā)展趨勢[1-2]。

一基礎醫(yī)學綜合設計性實驗存在的問題

綜合設計性實驗具有時間長、費用高、實驗不確定因素多等特點，實驗流程繁瑣，從實驗宣講、課題設計、耗材申報、確定實驗方案、預實驗、正式實驗、結(jié)項答辯每個環(huán)節(jié)都需要學生與帶教老師及實驗準備老師的配合才能完成。繁瑣的實驗環(huán)節(jié)，導致學生和老師之間的溝通出現(xiàn)問題，影響實驗的正常進行。此外，由于專業(yè)開設的限制，部分專業(yè)學生不能得到相關的培養(yǎng)。有些學生設計的實驗，由于試劑或耗材的不安全性而導致實驗不能開設，需要重新更改實驗方案。實驗方案難易參差不齊，較難觀察的實驗結(jié)果打擊學生的積極性，同時也增加了帶教老師的指導難度[3]。

二開設基礎醫(yī)學綜合設計性實驗虛擬仿真

課程的意義綜合設計性實驗旨在提高學生的綜合能力，使學生熟悉科研課題的開題、實驗研究、結(jié)項等過程，為以后的科研實驗奠定基礎。設置綜合設計性實驗虛擬仿真課程具有非常重要的意義，將實驗的過程設計成虛擬仿真的模塊，學生通過操作模塊可以在短期內(nèi)熟悉實驗各個環(huán)節(jié)，及其在每個環(huán)節(jié)中需要完成的任務、每個環(huán)節(jié)的溝通流程，極大的解決學生在實驗過程中不知該做什么、不知哪些能做的問題，并在一定程度上提高了效率。虛擬仿真課程開設后，學生將不受專業(yè)限制選擇該課程，進行虛擬綜合設計性實驗，并在相關評分體系及糾錯體系模塊中對實驗課程的完成進行評價和指導。虛擬仿真實驗應遵循“虛實結(jié)合、能實不虛”的原則，在實驗開設過程中，將一些有毒有害環(huán)節(jié)設置成虛擬模式，讓學生在掌握知識的同時又免受毒害，減輕對環(huán)境的污染。

三設計模塊及流程

綜合設計性實驗虛擬仿真課程的設計應按照實驗流程的各個環(huán)節(jié)進行設計，共包括：范例參考、模擬實驗、考核三個部分。范例參考是將往屆經(jīng)典案例按照模擬實驗的流程完整列出，供學生進行參考。其中模擬實驗包括：實驗宣講、課題設計、耗材申報、確定實驗方案、預實驗、正式實驗、結(jié)項答辯七個模塊。實驗宣講模塊中將學生實驗過程中的注意事項，實驗課題的研究方向等詳細列出，在本模塊結(jié)束時對學生進行考核，加強學生對實驗注意事項的理解和重視程度。課題設計模塊中主要指導學生如何查找資料、如何填寫立項依據(jù)、如何辨別課題的創(chuàng)新性和新穎性，如何將所有的課題思路設計成一個完整規(guī)范的實驗方案。在本模塊結(jié)束時對學生進行考核，考核的內(nèi)容是在查找資料、立項依據(jù)、課題的創(chuàng)新性和新穎性方面出題，讓學生用模塊中指導的方法進行判斷，以提高學生的動手動腦能力，學以致用。耗材申報方面對申報的每一種耗材，在備注欄里列出詳細需要的用量及依據(jù)、參考書、參考文獻等，做到盡可能的節(jié)儉，同樣在模塊結(jié)束時對學生進行考核，列出一些實驗的耗材、試劑和藥物的用量，讓學生進行計算和判斷。確定實驗方案模塊是有帶教老師對實驗方案進行審核提出修改意見，由學生進行修改經(jīng)帶教老師審核結(jié)束后方可進入下一步實驗。預實驗環(huán)節(jié)主要是讓學生掌握實驗操作，如煎藥時應先浸泡多長時間、煎煮火候、藥物濃縮等，以及給藥劑量的計算，實驗觀察指標的觀察方法、試劑盒的使用方法、各種儀器的操作方法等，讓學生熟悉并掌握；并在本模塊結(jié)束時就給藥劑量計算、試劑盒的使用方法、各種儀器的操作方法進行考核。正式實驗中嚴格按照實驗方案的流程進行試驗，并在此項中增加對團隊協(xié)作意識的考核，對可同時開展的實驗項目進行分工合作，考核學生是否能在規(guī)定的時間內(nèi)同時完成多個實驗內(nèi)容；并在本模塊結(jié)束時就團隊協(xié)作效率，給藥劑量計算、試劑盒的使用方法、各種儀器的操作方法的熟練程度進行考核。結(jié)項答辯環(huán)節(jié)中是考核學生在完成實驗后對實驗結(jié)果的處理、實驗報告的撰寫、答辯PPT的制作等能力。同時在每個模塊結(jié)束時，由帶教老師進行審核、提出修改意見并進行指導。

四設計過程中存在的主要問題

綜合設計性實驗虛擬課程學生不能在短時間內(nèi)完成，要讓學生能堅持完成這個實驗還缺乏一個有效的監(jiān)督體系和獎勵機制。綜合設計性實驗復雜，設計模塊較多，項目復雜，學生設計思路較廣，如何能夠使軟件正常運行是一個較難解決的技術問題。虛擬仿真實驗的設計原則是“虛實結(jié)合、能實不虛”，如何將虛擬課程與傳統(tǒng)課程有機結(jié)合是需要重點研究的問題，對虛實及虛實結(jié)合的環(huán)節(jié)的判斷，是亟待解決的問題。作為一個非必修課程，我們還應在如何調(diào)動學生參與的積極性方面進行努力。

五展望

虛擬仿真教學是互聯(lián)網(wǎng)時代的特定產(chǎn)物，它不能取代傳統(tǒng)教學，同時虛擬仿真綜合設計性試驗課程也不能取代傳統(tǒng)設計性實驗課程，而是將其融入到傳統(tǒng)的實驗教學中與其結(jié)合，實現(xiàn)提高學生綜合素質(zhì)的目標。綜合設計性實驗虛擬課程目前處于設計階段，還存在很多未發(fā)現(xiàn)的問題，任何的改革都不會輕易成功，需要許多人的付出和堅持不懈，在實踐中進一步探索和完善，以推動和促進我校教學質(zhì)量的提升。

作者:龔曼 孫慧娟 張明昊 李玉潔 趙珍珍 朱艷琴 孫曙光 單位:河南中醫(yī)藥大學

參考文獻

[1]賈永森,田福玲,齊峰,吳范武,馬會霞,高秀娟.中醫(yī)理論實驗課優(yōu)化與整合初探[J].中醫(yī)學報,2011,09:1054-1055.

虛擬仿真范文第2篇

【關鍵詞】修復件；異形回轉(zhuǎn)類；混合建模；虛擬仿真

一、引言

修復件，顧名思義就是翻修件，一些零件在使用過程中由于磨損等原因損壞，其中一部分通過修復加工是可以再利用的，成本低于新品很多。

目前，針對普通零件（軸類零件）的數(shù)控加工模擬技術研究的比較多，技術相對成熟，而對于修復件的虛擬仿真研究的相對比較少，因為修復件尤其是異形件建模相對比較復雜，應用的建模技術也比較多，本文就異形修復件的建模及虛擬仿真通過實例進行了初步探討。

二、異形修復件建模原理

異形（不是規(guī)則的軸類零件）修復件的仿真系統(tǒng)需要對異形零部件進行建模，采用基于模型融合理論的建模技術來解決；建立后的模型，包含VRML格式部分和基于特征建模的回轉(zhuǎn)（軸類）部分。其中，VRML格式部分用來形成仿真零件的異形部分或者仿真零件的基體；而基于特征的建模部分則用來實現(xiàn)對需加工部分的仿真。建模原理如圖1所示，包含特征層結(jié)構(gòu)設計和零件層結(jié)構(gòu)設計。

1.特征層結(jié)構(gòu)設計

特征層結(jié)構(gòu)設計以構(gòu)成零件的工藝特征為設計對象，對其進行詳細結(jié)構(gòu)設計和制造信息集成的設計過程如圖2。特征層的設計活動通過對特征層統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的操作來實現(xiàn)對工藝特征的相關制造活動（如特征加工工步生成，特征自動數(shù)控編程）的關聯(lián)驅(qū)動，同時特征層的設計也是零件層設計的基礎。特征層結(jié)構(gòu)設計主要包括以下內(nèi)容：

（1）特征庫的建立，包括基本特征庫和構(gòu)造特征庫；

（2）基本特征參數(shù)輸入和參數(shù)修改；

（3）特征的詳細結(jié)構(gòu)設計，如倒角、倒圓等；

（4）構(gòu)造特征的結(jié)構(gòu)設計與制造信息關聯(lián)，參數(shù)特征由二維輪廓參數(shù)化設計系統(tǒng)來完成。零件層設計是在特征層結(jié)構(gòu)設計基礎上用回轉(zhuǎn)類零件的工藝特征以及異形部分來表達零件的完整構(gòu)造，表達零件特征構(gòu)成、各特征間的約束關系以及零件整體的制造要求。

圖1異形零件混合建模過程的實現(xiàn)

2.零件層結(jié)構(gòu)設計

零件層結(jié)構(gòu)設計主要包括以下內(nèi)容：

（1）對特征的編輯操作：如特征的插入、刪除、零件調(diào)頭等；

（2）特征間的圓角過渡計算；

（3）特征表達模型向統(tǒng)一輪廓表達模型的轉(zhuǎn)換；

（4）零件技術信息輸入，主要包括零件名稱，編號，繪圖比例，生產(chǎn)批量，毛坯類型及尺寸，材料，熱處理等信息。

圖3和圖4為對一個曲拐形異形軸建模的過程，圖中可以將該軸分為三部分，兩個回轉(zhuǎn)軸類和異形部分。在2個回轉(zhuǎn)軸類中，分別包含圓柱、倒角和螺紋等特征。

虛擬仿真范文第3篇

【關鍵詞】CORS系統(tǒng)；國土測繪；應用

中圖分類號：P2文獻標識碼： A

一、前言

虛擬樣機技術對泥漿泵仿真有著重要的作用。雖然我國在此方面取得了一定的成績，但依然存在一些問題和不足需要改進，在科學技術突飛猛進的新時期，加強虛擬樣機技術的進一步研究，對我國國泥漿泵仿真的發(fā)展有著重要意義。

二、虛擬樣機技術概述

機械工程中的虛擬樣機技術又稱為機械系統(tǒng)動態(tài)仿真技術，是國際上20世紀80年代隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程（CAE）技術，是當前設計制造領域的一門新技術。該技術以機械系統(tǒng)運動學、動力學和控制理論為核心，加上成熟的三維計算機圖形技術和基于圖形的用戶界面技術，將分散的零部件設計和分析技術集成在一起，提供一個全新的研發(fā)產(chǎn)品的設計方法。它利用軟件建立機械系統(tǒng)的三維實體模型和力學模型，分析評估系統(tǒng)性能，從而為物理樣機的設計和制造提供參數(shù)依據(jù)。

傳統(tǒng)的設計方式是由下到上：從部件設計到整機設計。這種設計的弊端是往往把注意力集中在細節(jié)而忽略了整體性能。這種情況在國內(nèi)經(jīng)常發(fā)生。借助于虛擬樣機技術，傳統(tǒng)設計過程被逆轉(zhuǎn)了。設計過程先從整機開始，按照“由上到下”的順序進行，這樣可以避免在系統(tǒng)設計方面的失誤。

虛擬樣機技術在設計的初級階段――概念設計階段就可以對整個系統(tǒng)進行完整的分析，可以觀察并試驗各個組成部件的相互運動情況。使用系統(tǒng)仿真軟件在各種虛擬環(huán)境中真實的模擬系統(tǒng)的運動，它可以在計算機上方便的修改設計缺陷，仿真試驗不同的設計方案，對整個系統(tǒng)不斷改進，直至獲得最優(yōu)設計方案，再做出物理樣機。運用虛擬樣機技術，可以大大簡化機械產(chǎn)品的設計開發(fā)過程，大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，大量減少產(chǎn)品開發(fā)費用和成本，明顯提高產(chǎn)品質(zhì)量，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的設計產(chǎn)品。

三、制造虛擬樣機的基本過程

制造虛擬樣機的過程就是上述各種先進技術相互支持、相互融合的過程。

首先是進行機械設計，設計的原始數(shù)據(jù)來自設計要求、應改進的缺陷、干涉尺寸、裝配環(huán)境等。當方案制定后，設計師開始構(gòu)造復雜的幾何形狀和工程關系。在設計的早期階段，要求設計師給定全約束、全尺寸是不可能、不現(xiàn)實的，重要的是建立一些方程和規(guī)則，以體現(xiàn)一些最重要的工程數(shù)據(jù)，使零件在設計準則下可自動修改。在完整、安全的網(wǎng)絡環(huán)境下，設計小組成員不必操心數(shù)據(jù)的完整性，他們能夠共享數(shù)據(jù)，并能主動控制修改和更新。

零件最終的形狀和尺寸來自各個方面的綜合考慮，如裝配、應力、加工等，在制定設計文件時，工程技術人員要決定如何描述最后的零件和裝配。生成圖紙時，設計尺寸要轉(zhuǎn)換成工藝尺寸以體現(xiàn)加工、檢測的要求。這張圖紙和其他技術文件(如應力分析、振動、熱分析等)構(gòu)成設計的最主要部分。

最后是對最終的設計產(chǎn)品進行仿真。仿真能預測產(chǎn)品在實際環(huán)境中的性能，它包含了一系列步驟，從力學分析、建模、施加負載和約束，到預測其在真實工況下的響應。仿真的真正用意不是得到幾個數(shù)據(jù)，而是評估產(chǎn)品的性能和優(yōu)化產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，進而指導設計，改進設計。

在產(chǎn)品設計和仿真階段，需要使用一些應用軟件(如三維產(chǎn)品設計軟件、有限元分析軟件等)。根據(jù)設計尺寸并利用這些軟件，便可以在計算機上構(gòu)造產(chǎn)品的虛擬樣機，為最終投產(chǎn)做好準備。

四、虛擬樣機開發(fā)技術的特點

虛擬樣機開發(fā)技術與傳統(tǒng)產(chǎn)品設計技術相比，具有如下特點：

(1)面向系統(tǒng)級設計的觀點。強調(diào)在系統(tǒng)的層次上模擬產(chǎn)品的外觀、功能和在特定環(huán)境下的行為；

(2)涉及產(chǎn)品全生命周期。虛擬樣機可應用于產(chǎn)品開發(fā)的全生命周期，并隨著產(chǎn)品生命周期的演進而不斷豐富和完善；

(3)支持分布式協(xié)同設計。虛擬產(chǎn)品開發(fā)技術將產(chǎn)品的模型定義在計算機上利用計算機網(wǎng)絡通訊技術，使處于異地的產(chǎn)品設計人員也可方便地進行交流，協(xié)同進行產(chǎn)品的開發(fā)。支持不同領域人員從不同角度對同一虛擬產(chǎn)品并行地進行測試、分析與評估活動。

虛擬樣機技術是一門綜合多學科的技術。虛擬樣機技術的發(fā)展歷程正如物理樣機設計制造技術發(fā)展過程中從CAX向集成優(yōu)化的現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)(CIMS)的發(fā)展歷程一樣，復雜產(chǎn)品虛擬樣機開發(fā)已成為一個系統(tǒng)工程――復雜產(chǎn)品虛擬樣機工程。虛擬樣機技術的出現(xiàn)，不僅僅是一種新技術的應用，而是設計思想的變革，將對制造業(yè)產(chǎn)生深遠的影響。

五、虛擬樣機技術的基礎

虛擬樣機技術的發(fā)展有賴于以下幾項技術的發(fā)展和進步。

(1)智能設計技術。

CAD技術的出現(xiàn)是產(chǎn)品設計歷史上的一個里程碑，它在很大程度上縮短了產(chǎn)品設計的周期，減少了設計人員的工作量。但現(xiàn)有的CAD技術注重于外形細節(jié)設計行為，卻忽略了產(chǎn)品概念信息的描述。實際上，設計人員總是先考慮產(chǎn)品的功能，然后才設計出產(chǎn)品的外形。因此，對虛擬樣機技術來說，產(chǎn)品描述應是超越幾何性的。

由于虛擬樣機技術對概念設計的要求，智能設計技術需要將用于概念設計的分析工具(如有限元分析、快速原型等)、計算機輔助概念設計和CAD技術有機地集成起來，支持產(chǎn)品幾何定形前的功能規(guī)劃和計算。通過分析這種幕后的功能計算，虛擬樣機系統(tǒng)指導設計者怎樣將幾何形狀轉(zhuǎn)化為易于裝配的、滿足功能要求的、具有合適工藝的設計圖形。

(2)并行工程。

并行工程是集成各種技術，并行設計產(chǎn)品及相關過程的一種系統(tǒng)方法，同步實現(xiàn)設計、分析評估、制造、裝配、核算和管理。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員從一開始就考慮到產(chǎn)品整個生命周期的所有因素(質(zhì)量、成本、工藝、結(jié)構(gòu)、性能等)，且要求實現(xiàn)計算機網(wǎng)絡環(huán)境下的協(xié)同工作。要實現(xiàn)同步的目標，其實質(zhì)就是整個工作都要在一個共享的數(shù)據(jù)庫下進行信息交互。

(3)仿真工程。

對于虛擬樣機系統(tǒng)來說，必須有一套能有效支持可制造性分析的產(chǎn)品、工藝和生產(chǎn)系統(tǒng)模型。產(chǎn)品模型必須能夠管理與制造加工有關的數(shù)據(jù)(如形位公差等);工藝模型包括統(tǒng)計分析、計算機工藝仿真、制造數(shù)據(jù)庫和制造規(guī)則庫等;生產(chǎn)系統(tǒng)模型包括系統(tǒng)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)特性的描述及系統(tǒng)動態(tài)行為和狀態(tài)的描述。虛擬樣機系統(tǒng)需要對上述模型進行數(shù)字化仿真和可視化，以對產(chǎn)品設計、工藝設計進行評估和優(yōu)化。

(4)網(wǎng)絡技術。

在網(wǎng)絡上進行分布式設計與制造是虛擬企業(yè)的生產(chǎn)方式。利用分布式設計與制造，可以實時地決定合作廠家，實現(xiàn)異地產(chǎn)品設計和制造，不僅節(jié)約了時間，而且由于分布節(jié)點之間的關系建立在一種全面合作和開放式體系的基礎上，所以有利于設計、規(guī)劃和處理問題。

六、虛擬樣機技術在泥漿泵仿真中的應用

泥漿泵是在鉆井過程中，將泥漿加壓后攜帶出井底的巖屑和供給井底動力鉆具的動力，向井底輸送和循環(huán)鉆井液的泵。泥漿泵在石油工業(yè)和工程領域應用廣泛?，F(xiàn)代工業(yè)的小斷發(fā)展對泥漿泵提出了更多更新的要求，使得鉆井泵結(jié)構(gòu)的介理性、工作性能的優(yōu)越性和可靠性成為設計時的重要指標。然而，傳統(tǒng)的設計與制造過程，需要經(jīng)過概念設計、產(chǎn)品設計和制造樣機進行試驗等，這一過程無法縮短設計周期，對市場的靈活性小。因此，為了提高市場競爭力，各企業(yè)必須小斷縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量、性能，降低開發(fā)成本。

隨著計算機仿真技術的發(fā)展，虛擬樣機技術日益廣泛地應用在各個領域。它從分析解決產(chǎn)品整體性能及其相關問題的角度出發(fā)，解決了傳統(tǒng)的設計與制造過程的弊端。極大地增加了效率，降低了成本。因而，利用計算機仿真對石油鉆井中常用的泥漿泵進行分析具有現(xiàn)實意義。

1、泥漿泵的結(jié)構(gòu)及參數(shù)

石油礦場所用的泥漿泵一般是山柴油驅(qū)動的臥式的雙缸雙作用泵或三缸單作用的活塞泵。泥漿泵一般由驅(qū)動部分（底座、傳動軸、齒輪、偏心輪、連桿、十字頭等)和水力部分（泵缸、活塞、吸入閥、排出閥等)組成。其工作性能主要體現(xiàn)在排量、壓力、沖數(shù)以及功率上。對NB8-600型泥漿泵，其最大傳動功率為600馬力，活塞沖程400mm，最大沖數(shù)65沖/min。

2、基于虛擬樣機技術的泥漿泵運動學、動力學仿真

（1）仿真三維模型的建立

利用機械參數(shù)化三維仿真軟件Pro/E建立了NB8-600泥漿泵部分系統(tǒng)的三維有限元模型，并進行模型干涉檢驗、修改、圖2是簡化后的總裝配圖模型。

（2）仿真過程

采用ADAMS12.0進行仿真分析.流程圖如圖3所示：

（3）仿真結(jié)果

通過仿真分析可以得到設計時所需要的各種重要曲線和參數(shù)，如主軸、連桿、十字頭、拉桿、活塞等運動部件的位移、速度、加速度大小、運動規(guī)律和受力情況等。分析這些曲線和數(shù)據(jù)可以知道在運動過程中，各構(gòu)件的受力是否滿足應力許可值，以及是否能達到強度要求，如果不能滿足設計要求則需要修改模型。本文經(jīng)過幾次仿真分析和對模型的修改后得到了能夠滿足工況的設計理論模型，為系統(tǒng)設計提供了依據(jù)。

3、結(jié)論

虛擬樣機技術作為一種新型的、基于集成化產(chǎn)品和過程開發(fā)策略的新的產(chǎn)品設計、開發(fā)、評估手段，在各個行業(yè)正越來越受到重視，在產(chǎn)品研發(fā)中起到了顯著的作用。根據(jù)虛擬樣機技術的基本理論，結(jié)介泥漿泵的相關資料，利用機械設計自動化軟件Pro/E建立了NB8-600型泥漿泵三維模型，并使用虛擬仿真分析軟件ADAMS12.0進行了模型的運動學、動力學分析和局部優(yōu)化設計，得到了系統(tǒng)模型的運行規(guī)律和小同驅(qū)動力下的運動、受力情況，為改進結(jié)構(gòu)設計、節(jié)約設計周期和成本提供了理論依據(jù)和方法

七、結(jié)束語

虛擬樣機技術是泥漿泵仿真的核心。因此，在泥漿泵仿真的后續(xù)發(fā)展中，要加強虛擬樣機技術的運用與思考，確保虛擬樣機技術水平的提高。

參考文獻

[1]陳小川等.虛擬制造技術研究概況綜述[J].機械制造，2009(12):8-10.

[2]王國強，張進平，馬若丁.虛擬樣機技術及其在ADAMS上的實踐[J].西安：西北工業(yè)大學出版社，2012（9）：78-80.

虛擬仿真范文第4篇

［關鍵詞］實驗室技術和方法；教學方法；仿生學；計算機通信網(wǎng)絡

1虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵與建設任務

虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵包含2個方面：（1）具有智能發(fā)展性。虛擬仿真實驗教學中心建設要根據(jù)學科的發(fā)展規(guī)劃以及學科建設的新要求，在當前現(xiàn)有的資源基礎上不斷加入新的內(nèi)容、新的知識和新的技術手段［3］。（2）具有可持續(xù)發(fā)展性。即保證發(fā)展的長遠性和不間斷性，這就要求虛擬仿真實驗教學中心要立足學校的高度，打破學科的局限，整合各學科信息化實驗教學資源，發(fā)揮企業(yè)開發(fā)實力強、支持服務能力好的優(yōu)勢，以培養(yǎng)學生扎實的綜合實驗設計能力與創(chuàng)新能力為出發(fā)點，創(chuàng)造性地建設與應用高水平軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗等教學資源，提高教學能力，拓展實踐領域，豐富教學內(nèi)容，降低成本和風險，開展綠色實驗教學［4］。具體應做到以下幾點：（1）管理平臺的建設。虛擬仿真實驗教學中心不是單一學科專業(yè)的封閉式實驗室，而應該是多學科、多學校、多地區(qū)的實驗教學資源平臺，需要一個兼容性強，且具備擴展性和前瞻性的共享管理平臺來管理實驗教學資源，以實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實驗教學資源共享。（2）保障持續(xù)性運行經(jīng)費的投入。虛擬仿真實驗教學中心的建設與發(fā)展需要虛擬仿真實驗項目與軟件的不斷開發(fā)、維護與更新，必須要有持續(xù)性的經(jīng)費支持，沒有持續(xù)性的經(jīng)費支持，虛擬仿真實驗教學中心不可能得到良好持續(xù)的發(fā)展。（3）建立管理體制與運行機制。完善良好的管理體制和合理的運行機制是虛擬仿真實驗教學中心高效運轉(zhuǎn)的前提，多學科、多專業(yè)的實驗教學資源融合平臺需要有好的管理體制與運行機制以確保各項實驗教學目標的實現(xiàn)［5］。（4）探索校企共建共管的新模式和新途徑，建立可持續(xù)發(fā)展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。

2虛擬仿真實驗教學中心建設的必要性

培養(yǎng)創(chuàng)新型和實用型的“一專多能”高素質(zhì)檢驗人才離不開實驗教學這一重要環(huán)節(jié)。醫(yī)學虛擬仿真實驗是針對醫(yī)學實驗的現(xiàn)象及過程，通過仿真、虛擬現(xiàn)實、多媒體等技術及相關設備將操作實踐與實驗材料、實驗儀器、實驗內(nèi)容、實驗方法步驟等相互結(jié)合構(gòu)建高度仿真的虛擬實驗對象，學生能在高仿真度的虛擬環(huán)境中開展實驗，達到教學目標所要求的教學效果［6］。而醫(yī)學檢驗技術是一門實踐性和應用性均很強的學科。臨床檢驗工作者要熟練掌握常用檢驗儀器的實驗原理與操作技能，具備分析問題和解決問題的獨立工作能力，這需要經(jīng)歷一個較漫長的過程。長期以來，檢驗專業(yè)的教學常以教師授課、學生聽課及進行常規(guī)的實驗操作和課后看書復習的傳統(tǒng)教學模式為主，學生實操能力的培養(yǎng)受到一定實驗條件的限制［7］。因此，可依托虛擬臨床實驗室系統(tǒng)與虛擬實驗操作流程，讓操作者可以通過計算機虛擬的實驗環(huán)境，擺脫傳統(tǒng)實驗的種種限制，讓學生“身臨其境”地操作虛擬儀器和其他實驗器材自主選擇實驗內(nèi)容、模擬操作過程，通過對虛擬世界的體驗和交互作用加快熟悉檢驗的相關內(nèi)容，從而達到教學大綱的教學要求與學習效果。虛擬仿真教學作為實驗教學的輔助有段可有效解決過去醫(yī)學檢驗教學的難題：（1）為解決醫(yī)學檢驗技術高、精、昂貴儀器培訓難的困擾提供了條件。醫(yī)學檢驗離不開高、精、昂貴的儀器設備（如全自動生化分析儀、高精酶標儀、流式細胞儀等），然而在學生上實操課、見習及各級各類培訓過程中不可能拆分儀器和實時親手操作這些儀器設備，而通過虛擬的儀器設備可很好地解決這一難題，實現(xiàn)對高、精、昂貴的儀器設備的操作，達到醫(yī)學檢驗實驗機能與培養(yǎng)學生綜合實驗思維的目的［8］。（2）規(guī)范檢驗技術的標準化操作培訓。通過模擬操作檢驗過程（如細菌接種培養(yǎng)、靜脈血標本和骨髓標本的采集等）規(guī)范學生的臨床檢驗實驗操作，掌握相關技術的標準化操作程序，提高臨床實踐能力。（3）規(guī)避檢驗技術培訓的生物安全問題。在虛擬環(huán)境下進行仿真儀器操作與實驗項目訓練不需要接觸真實的設備和疾病標本，避免了受感染、受傷的危險性。（4）節(jié)約檢驗技術培訓的實驗器械、試劑等耗材成本。在虛擬實驗室中學習及操作虛擬實驗可反復多次訓練，不存在實驗器械、耗材與試劑（如昂貴的抗體）的消耗，節(jié)省使用、維護成本。（5）解決臨床檢驗中疑難罕見形態(tài)學資源短缺問題。在虛擬形態(tài)學圖片庫中可隨時搜索并學習到一些在臨床工作中少見的細菌（紅斑丹毒絲狀菌）、病毒（漢坦病毒）、寄生蟲（環(huán)孢子蟲）、白血病細胞及一些罕見的實驗現(xiàn)象、結(jié)果等，可達到實際實驗難以實現(xiàn)的效果，使操作者的學習事半功倍，大大縮短了學生進入臨床檢驗工作的適應期。（6）增加學生對檢驗技術的學習興趣和效果。在逼真的軟件系統(tǒng)與豐富的數(shù)字化資源中自由尋覓，遠比枯燥的課本、笨重的儀器、漫長的實驗等待更能吸引學生的興趣，從而提高學習效果。（7）臨床檢驗人員的再教育也可充分利用虛擬仿真實驗教學中心。讓臨床檢驗人員在工作之余根據(jù)自己的興趣和愛好在逼真的軟件系統(tǒng)與豐富的數(shù)字化資源中自由學習新知識、新技術、新進展，達到再次提升技能的目的。（8）在課余時間，學生可利用虛擬仿真實驗教學中心進行科研設計和預實驗。學生進入虛擬場景，根據(jù)實驗要求自行設計實驗并完成實驗，這樣不僅能鍛煉學生的獨立構(gòu)思和設計能力，且能激發(fā)學生的科研興趣，更有利于培養(yǎng)具有創(chuàng)新型和實用型人才。

3制約虛擬仿真實驗教學中心可持續(xù)發(fā)展的問題

從2013年啟動國家級虛擬仿真實驗教學中心的建設工作至今已有數(shù)年，全國已有300余家國家級虛擬仿真實驗教學中心，但在管理機制和運行機制等方面尚不盡完善，存在一些問題：（1）資源利用不高及浪費嚴重。部分虛擬仿真實驗中心利用率不高，加上新技術的快速發(fā)展，導致一些資源的折舊率很高。應將每個高校各自不同實驗室的資源進行整合以提高利用率［9］。（2）后續(xù)投入的經(jīng)費不足。大部分高校虛擬仿真實驗中心建設模式為一次性建設，在建設完成后很少有經(jīng)費的持續(xù)性投入，但虛擬仿真實驗中心的建設是一個持續(xù)性過程，虛擬仿真教學實驗項目的增設、軟件的更新均需要后續(xù)的擴展與完善，均需要持續(xù)性的經(jīng)費投入。（3）管理機制和運行機制尚不夠完善。部分高校虛擬仿真實驗教學中心無法發(fā)揮多學科的優(yōu)勢，缺乏統(tǒng)一的管理平臺，在資源整合方面做得不夠細致，從而導致利用率不高［10］。（4）知識產(chǎn)權(quán)的保護力度不夠。在虛擬仿真實驗教學的建設過程中每一個新的虛擬仿真實驗教學項目與實驗軟件的開發(fā)均是工作人員智慧與汗水的結(jié)晶，應該對其進行知識產(chǎn)權(quán)的保護與獎勵。但目前大部分高校僅將此當作其工作職責與工作義務看待。對知識產(chǎn)權(quán)保護和建設人員的效益激勵力度不夠，在一定程度上阻礙了虛擬仿真教學中心的可持續(xù)性發(fā)展［11］。

虛擬仿真范文第5篇

關鍵詞：基礎醫(yī)學；虛擬仿真實驗室；實驗教學

1前言

虛擬仿真實驗室（Virtuallab）是1989年由美國弗吉尼亞大學（UniversityofVirginia）的教授威廉沃爾夫（WilliamWolf）首先提出的，它描述了計算機網(wǎng)絡化的虛擬仿真實驗室環(huán)境[1]。虛擬仿真實驗室是信息時代的產(chǎn)物，在教學中具有廣闊的應用前景，是實驗教學的一個新的發(fā)展方向，促進了教學觀念與教學形式的變革[2]，提高了學生的綜合素質(zhì)。

2虛擬仿真實驗室的發(fā)展及政策解讀

虛擬仿真實驗室自1989年提出以來，在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展。目前，發(fā)達國家在虛擬仿真實驗室的建設方面已經(jīng)十分普及，美國正在致力于構(gòu)建一個覆蓋全國的虛擬仿真實驗網(wǎng)絡。近年來，國內(nèi)許多高校根據(jù)自身科研與教學的需要建立了虛擬仿真實驗室，并取得一定的成就。國家相關部門對虛擬仿真實驗室的建設也越來越重視，為了進一步推進實驗教學信息化建設，推動高等學校實驗教學改革和創(chuàng)新，2013年教育部《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》（教高司函〔2013〕94號），明確提出高校建設虛擬仿真實驗室的重要性。

3基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗室的發(fā)展現(xiàn)狀

教學過程中實驗和實訓教學是培養(yǎng)學生實踐能力和技術能力的關鍵，虛擬仿真實驗室在培養(yǎng)學生綜合素質(zhì)方面起著至關重要的作用。國內(nèi)外基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗教學平臺的應用現(xiàn)狀基礎醫(yī)學專業(yè)課程是一個對實踐性要求比較高的課程，但是一些實驗課程由于毒性、致病性、時間等原因，導致這部分實驗不能順利開展，虛擬仿真教學平臺在基礎醫(yī)學實驗教學中就顯得至關重要。在教學過程中，虛擬仿真實驗與實際實驗相結(jié)合，以實際教學中的重點、難點作為課程設計的重點，教學內(nèi)容豐富，包括常規(guī)學生實驗、設計性實驗，此外部分虛擬仿真實驗室還包括實習、臨床案例討論、自我測試、BBS交流區(qū)、網(wǎng)上相關資源等內(nèi)容[3]。實時臨床案例討論及網(wǎng)上相關資源共享，既豐富了學生的學習內(nèi)容，又開拓了學生視野，從而激發(fā)學習興趣[4]。虛擬仿真實驗教學以其獨特的優(yōu)勢，在提高實驗教學質(zhì)量中發(fā)揮著重要的作用。虛擬仿真實驗與實際實驗相結(jié)合，不僅激發(fā)了學生學習的興趣，提高了學生創(chuàng)造力和對實驗的感性認識，而且通過對虛擬仿真實驗平臺實驗操作的正確方法和理論知識的學習，減少了盲目操作和錯誤操作的幾率，提高了實驗的成功率[5]。此外，虛擬仿真實驗室在節(jié)省實驗投資的同時，為學生提供了一個良好的學習空間[6]。虛擬仿真實驗室的優(yōu)勢及建設中存在的問題由于傳統(tǒng)實驗教學存在實驗教學經(jīng)費投入不足、實驗教學儀器設備緊缺和老化、實驗教學用房面積不足等傳統(tǒng)問題，同時在教學內(nèi)容、教學時間和空間上受到限制，影響了實驗教學的質(zhì)量。與傳統(tǒng)實驗教學相比，虛擬實驗教學有著突出的優(yōu)勢，成本方面，大幅度降低實驗室改造、建設和維護的資金，節(jié)省實驗經(jīng)費、時間和空間成本；安全方面，減少實驗室事故發(fā)生幾率；環(huán)境方面，減少環(huán)境污染，促進綠色實驗室的建設；教學方面，打破了傳統(tǒng)實驗教學的時間和空間的限制，有效增加學生對實驗的理解能力；教學質(zhì)量方面，提高學生的創(chuàng)新能力、實踐能力和綜合素質(zhì)[7]。虛擬實驗教學這種新的教學模式為實驗教學質(zhì)量的提高提供了一個新的平臺，隨著教學行為、方式的改革和信息技術的發(fā)展，虛擬實驗教學必將成為實驗教學中不可或缺的一個環(huán)節(jié)[8]。目前，虛擬實驗室在促進實驗教學現(xiàn)代化，推進實驗教學模式改革等方面發(fā)揮著至關重要的作用。但是，虛擬實驗教學在教學實踐中也存在諸多不足，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1）教學方面，培養(yǎng)學生動手能力、誤差分析能力等方面存在欠缺，而且虛擬實驗不能真實地再現(xiàn)實際實驗過程中的故障和現(xiàn)象[9-10]；2）虛擬系統(tǒng)方面，教學實踐中發(fā)現(xiàn)存在系統(tǒng)不穩(wěn)定、有些功能不能使用、缺乏教學監(jiān)視功能等問題，給教學帶來一定的影響。除此之外，還有諸如界面及畫面的任務形象的美觀度不夠，虛擬實驗項目的數(shù)量不能滿足學生的需求等問題。3）建設必要性方面，雖然虛擬實驗室彌補了真實實驗室的諸多不足，但也并非任何實驗、任何專業(yè)都需要建設虛擬實驗室來輔助教學。

4構(gòu)建基礎醫(yī)學虛擬仿真實驗室的建議

虛擬仿真實驗室是一種投入少產(chǎn)出多、資源共享的一種全新的辦學理念，是高校未來發(fā)展的必然。在建設過程中應借鑒其他課程和專業(yè)實驗教學改革的經(jīng)驗，創(chuàng)造出一套適合自身專業(yè)的虛擬仿真實驗室的建設方法；共享現(xiàn)有虛擬仿真網(wǎng)絡資源，節(jié)省建設成本。在實驗教學中，要注意虛擬仿真實驗和實際實驗的有機結(jié)合，合理安排分配教學比例以促進學生實踐能力的發(fā)展。在軟件技術方面，向協(xié)作式虛擬仿真實驗室方向發(fā)展，即跨越地域障礙，能夠滿足異地學生一起進行科學實驗和討論的方向。虛擬仿真實驗室雖然能大大輔助教學，但并不能取代真實的實驗室。此外，虛擬仿真實驗教學中心的建設應響應國家號召，本著“虛實結(jié)合、相互補充、能實不虛”的原則，并結(jié)合專業(yè)的自身特點。