虚拟仿真实验教学与示范中心建设
示范性虚拟仿真实验项目的建设与探索

第 9 期2019 年 9 月 10 日计算机教育Computer Education中图分类号:G64238示范性虚拟仿真实验项目的建设与探索王阳萍1,2,3,雍 玖1,2,3,王文润1,2,3,岳 彪1,2,3(1.兰州交通大学 计算机科学与技术国家级实验教学示范中心,甘肃 兰州 730070;2.兰州交通大学 轨道交通信息与控制国家级虚拟仿真实验教学中心,甘肃 兰州 730070;3.甘肃省人工智能与图形图像处理工程研究中心,甘肃 兰州 730070)摘 要:分析虚拟仿真实验项目建设中自主研发能力不够、开放共享不足、质量不高等主要问题,结合兰州交通大学持续推进虚拟仿真实验教学中心建设和实验项目建设的实践,提出由浅入深、循序渐进地探索虚拟仿真实验项目建设方案。
以“数据与场景驱动的高速列车运行控制虚拟仿真实验”国家虚拟仿真实验项目的申报和建设为例,针对现场实习风险大、费用高、难以开展实践教学等问题,介绍在深度融合实际工程数据的基础上,采用虚拟仿真技术真实再现高速铁路列车控制全过程。
关键词:虚拟仿真实验项目;自主研发;建设探索;开放共享0 引 言虚拟现实(Virtual Reality ,VR )是新一代人工智能的重要发展方向,已广泛应用到教育、医疗、娱乐等众多领域。
教育部《教育信息化十年发展规划(2011—2020年)》中明确提出,虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设的重要内容,是学科专业与信息技术深度融合的产物,是实验教学方式的重要补充。
近年来,随着高等学校对学生工程实践和科技创新能力要求的不断提高,虚拟仿真在实践教学中的应用日益增多[1-3]。
为提高信息化背景下高等学校实验教学质量和实践育人水平,教育部从2017年起开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作,推动高校积极探索线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式,形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目示范新体系。
教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知

教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知文章属性•【制定机关】教育部办公厅•【公布日期】2017.07.11•【文号】教高厅〔2017〕4号•【施行日期】2017.07.11•【效力等级】部门规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】高等教育正文教育部办公厅关于2017-2020年开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设的通知教高厅〔2017〕4号各省、自治区、直辖市教育厅(教委),新疆生产建设兵团教育局,有关部门(单位)教育司(局),部属各高等学校:为贯彻落实习近平总书记关于强化实践育人工作的重要指示精神和全国高校思想政治工作会议精神,根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》和《2017年教育信息化工作要点》等相关要求,深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合,不断加强高等教育实验教学优质资源建设与应用,着力提高高等教育实验教学质量和实践育人水平,经研究,决定在高校实验教学改革和实验教学项目信息化建设的基础上,于2017-2020年在普通本科高等学校开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设工作。
现就相关工作通知如下:一、建设目标紧紧围绕立德树人根本任务,适应经济社会快速发展对人才培养的新要求、现代大学生成长的新特点、信息化时代教育教学的新规律,以提高学生实践能力和创新精神为核心,以现代信息技术为依托,以相关专业类急需的实验教学信息化内容为指向,以完整的实验教学项目为基础,建设示范性虚拟仿真实验教学项目,推动高校积极探索线上线下教学相结合的个性化、智能化、泛在化实验教学新模式,形成专业布局合理、教学效果优良、开放共享有效的高等教育信息化实验教学项目示范新体系,支撑高等教育教学质量全面提高。
二、建设内容实验教学项目作为高校开展实验教学的基本单元,其建设水平直接决定实验教学的整体质量。
开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设,是推进现代信息技术与实验教学项目深度融合、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措。
虚拟仿真实训室建设实施方案

一、方案背景虚拟仿真实验教学中心是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容,是学科专业与信息技术深度融合的产物,更是实验教学的发展方向,重点是建设信息化实验教学资源。
依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术,构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,实现真实实验不具备或难以完成的教学功能,学生在虚拟环境中开展实验,达到所要求的认知与实践教学效果。
二、整体设计第一类为可远程控制的共享资源,主要为虚拟现实教学资源,构建了高度仿真的虚拟实验环境和实验对象,包括播音、编导、新闻、广告四大门类的近20门课程。
这部分资源与电视演播实验室、电视采编实验室、高清非线性编辑网络实验室、电子技术实验室从资源配置上充分体现了虚拟结合,相互补充的原则,其中一部分课程可补充目前实践训练所缺乏的参与程度低、成本高的部分,例如摄像机拆卸与组装、复杂仪器的机械安装等课程;一部分课程可作为真实实训教学的训前准备课程,这部分课程可减少真实实训的高消耗,例如新闻摄影、电视摄像等课程。
第二类为软件共享资源,软件共享是利用仿真工具软件二次开发的纯数字仿真实验资源,不带有实物对象,例如舞台等大型设施的搭建与媒体运行的系统集成等内容。
另外,软件共享资源还有一类是集中了播音、编导、新闻、广告类各专业相关工具软件近20种,由学生自主进行相关课程的虚拟仿真实验,此类软件资源即可实现虚拟现实仿真资源(VR版本)又可与高清非线性编辑网络实验室联合,建立区域网络系统(PC版本)。
第三类为仪器共享资源,是虚拟仿真实验中有部分实物参与的半实物仿真系统,例如,在新闻摄影的仿真教学实验中,有虚拟控制器加实际对象的半实物仿真,有实际控制器加虚拟对象的半实物仿真,可实现诸如水下拍摄、直升机拍摄等多种复杂情况下的拍摄方式。
这部分为虚实结合资源,真实实验中不能实现的功能由虚拟部分实现,真实环境中可以实现的功能由实物对象实现。
三、架构设计针对整体方案设计要求,各类共享资源需配备完善的软件系统,而软件的知识数据管理是本方案中所有软件运行的数据基础保证。
虚拟仿真实验教学中心平台建设方案

湖北警官学院虚拟仿真实验教学建设方案一、方案背景虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容,是学科专业与信息技术深度融合的产物。
为贯彻落实《教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见》(教高〔2012〕4号)精神,根据《教育信息化十年发展规划(2011-2020年)》,教育部决定于2013年启动开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作。
其中虚拟仿真实验教学的管理和共享平台是中心建设的重要内容之一。
目前,大多数高校都有针对课程使用实验教学软件,但由于每个专业或课程的情况不同,购买的软件所采用的工作环境、体系结构、编程语言、开发方法等也各不相同。
由于学校管理工作的复杂性,各校乃至校内各专业的实验教学建设大都自成体系,各自为政,形成了“信息孤岛”。
主要面临如下问题:• 管理混乱,各种实验教学软件缺乏统一的集中管理。
• 使用不规范,缺乏统一的操作模式和管理方式;• 可扩展性差,无法支持课程和相应实验的扩展;• 各系统的数据无法共享,容易形成“信息孤岛”;• 缺乏足够的开放性;• 软件部署复杂,不同的软件不能运行在同一台服务器上;二、方案目标该方案的目标就是高效管理实验教学资源,实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享,满足多地区、多学校和多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。
平台要实现学校购置的所有实验软件统一接入和学生在平台下进行统一实验的目的,通过系统间的无缝连接,使之达到一个整体的实验效果,学校通过该平台的部署,不仅可以促进系统的耦合度,解决信息孤岛的问题,还可以使学校能够迅速实施第三方的实验教学软件。
平台提供了全方位的虚拟实验教学辅助功能,包括:门户网站、实验前的理论学习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的智能指导、实验结果的自动批改、实验成绩统计查询、在线答疑、实验教学效果评估等功能,同时该平台可扩展集成第三方的虚拟实验课程资源或自建课程资源,为各类院校虚拟实验教学环境提供服务并进行相应的应用。
仿真实验在国家级实验示范中心建设中的作用

C ia hn )
Ab t a t Ba e n t e a p i ai n o ls n ma in tc n lg ,t e a t o s c n t c i u ls — sr c : s d o h p l t fF a h a i t e h o o y h u h r o s u tvr a i c o o r t mu
l t n e p rme t le u pme ta d v ru t ra c a is e p rme a s t m n h c mp t r ai x e o i n a q i n n it a mae lme h n c x e i ntl yse i t e o u e . l i
设备 、 实验步骤 、 操作方法完全一致的仿真实验教学
系统 软件 。
我们所开发的固体力学实验虚拟仿真系统 , 就
是 在 这 样 的 指 导 思 想 下 , 用 Fah MX 软 件 、 应 ls
环境 、 包括虚拟的实验设备 、 仪器等。提供形象直观 的交互式学习环境 , 学生在这个环境 中操作仪器模 拟真实的实验过程 , 增加对实验的理解 , 提高教学质
t e f u d to o c i vn n i e ta hi ft e me h n c fmae a se p rme tltc n q . h o n a in f ra h e i g o ln e c ng o h c a i so tr l x e i n a e h i ue i Ke wo d y r s: smu ain e pe me t x e i n a e c i g;a i to o u t n i l to x r i n ;e p rme tlta h n n main pr d c i o
旅游管理专业虚拟仿真实践教学建设规划

旅游管理专业虚拟仿真实践教学建设规划(2015-2017)一、建设理念根据运城学院经管虚拟仿真实验教学示范中心建设要求,以我院旅游管理专业(本科专业)、酒店管理专业(专科专业)两个专业为学科优势,依托山西省重点扶持学科管理科学与工程学科、山西省特色专业旅游管理建设示范点、山西省创新实验区旅游管理专业,利用我院旅游管理专业校内实验实训室、旅游管理专业北京、上海、大连、深圳和太原等城市校外实习酒店基地为依托,把旅游管理专业虚拟仿真实践教学建设与学科专业建设紧密融合,实践教学与理论教学一体化,形成了“以培养学生旅游管理实践能力和创新精神为目标,以高水平学科平台为依托,夯实基础,强化综合,倡导创新”的实践教学理念。
二、建设目标根据运城学院经管虚拟仿真实验教学中心建设的指导思想与原则,针对旅游管理专业虚拟仿真实践教学的需求,为大力培养地方与行业双重特色的应用创新人才,创造可靠、安全和经济的教学条件,经过3年的建设,将旅游管理专业虚拟仿真实践教学建设成省内一流水平,起到良好的示范作用。
三、建设主要内容根据旅游管理专业目前的虚拟仿真实践项目与特色,加强和完善一批现有虚拟仿真平台上的实践项目,建设和开发一批具有地方和行业特色的具有自主知识产权的虚拟仿真实践教学平台。
1、继续加强和完善一批旅游管理专业虚拟仿真实践教学实训平台及相关设备与软件。
继续建设与完善旅游管理专业、酒店管理专业虚拟仿真实训平台,采用3年的时间建设完成包括酒吧虚拟仿真平台、茶艺虚拟仿真实训平台、旅游规划与开发虚拟仿真实训平台、网络多人在线虚拟导游创新平台系统满足旅游管理专业虚拟仿真实践教学需要。
2、加强和完善学校统一的具有开放性、扩展性、兼容性、前瞻性的旅游管理虚拟仿真实践教学管理和共享平台(信息化、网络化)建设,实现应用信息的及时发布、实践教学资源的高度共享,达到实践教学资源的高效管理。
3、建设一支教学、科研、技术、管理人员相结合,核心骨干人员相对稳定,职称、年龄、知识、能力结构合理的虚拟仿真实践教学团队,形成一支教育理念先进,教学科研水平高,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践教学和管理队伍。
河南省教育厅关于加快推进虚拟仿真实验教学体系建设的意见

河南省教育厅关于加快推进虚拟仿真实验教学体系建设的意见文章属性•【制定机关】河南省教育厅•【公布日期】2021.07.02•【字号】教高〔2021〕240号•【施行日期】2021.07.02•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】教育信息化正文河南省教育厅关于加快推进虚拟仿真实验教学体系建设的意见各本科高校:实验教学是高等院校人才培养的重要组成部分。
开展示范性虚拟仿真实验教学项目建设,是推进现代信息技术与实验教学项目深度融合、拓展实验教学内容广度和深度、延伸实验教学时间和空间、提升实验教学质量和水平的重要举措。
为进一步发挥虚拟仿真实验教学项目示范带动作用,提高高等教育教学质量,加快建设高质量教育体系,现就我省高校加快推进虚拟仿真实验教学体系建设提出如下实施意见。
一、指导思想以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的十九大和全国、全省教育大会精神,全面落实《中国教育现代化2035》《教育信息化2.0行动计划》《河南教育现代化2035》及其实施方案等文件要求,落实立德树人根本任务,坚持以能力为先的人才培养理念,按照“学生中心、产出导向、持续改进”的原则,突出应用驱动、资源共享,强力推进教育理念、体系、制度、内容、方法和治理现代化,充分发挥实验教学信息化这一高等教育系统性变革的内生变量作用,提升我省教育信息化水平,加快推进我省教育现代化建设。
二、建设原则坚持立德树人。
按照经济社会快速发展对人才培养的新要求,结合现代大学生成长的新特点、信息化时代教育教学的新规律,以信息化引领构建以学生为中心的全新教育生态,提升人才培养质量,促进学生全面发展。
坚持融合创新。
发挥技术优势,变革传统模式,优化重构教学内容与课程体系,推动多学科知识点融合、跨专业能力融合、多学科项目实践融合、新技术与教育教学深度融合。
坚持问题导向。
重点解决仿真实验项目条件不具备或实际运行困难,涉及高危或极端环境,高成本、高消耗、不可逆操作、大型综合训练等问题,提供可靠、安全和经济的实验项目。
经济管理虚拟仿真实验教学平台建设与实践

经济管理虚拟仿真实验教学平台建设与实践发布时间:2021-11-09T07:26:24.406Z 来源:《科技新时代》2021年9期作者:高建明[导读] 虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容。
浙江越秀外国语学院浙江绍兴 312000摘要:结合经济管理虚拟仿真实验教学中心建设实践,对经济管理虚拟仿真实验教学平台建设进行探析,就经济管理虚拟仿真教学平台的建设思路,构建了“过程仿真+O2O 协同”的实验实训实战研发一体化虚拟仿真教学平台,拓宽经济管理虚拟仿真实验教学空间,提升学生的实践和创新能力。
关键词:虚拟仿真;经济管理;实验教学;教学体系虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容。
它是学科与信息技术深度融合的产物。
虚拟仿真实验教学中心的建设坚持“科学规划、资源共享、提高效率、突出重点、可持续发展”的指导思想,旨在全面提升大学生的创新精神和实践能力,以共享优质实验教学资源为核心,注重实验教学资源信息化建设,不断推进实验教学信息化建设,推动高校实验教学改革创新。
依托多媒体、虚拟现实、网络通信、数据库、人机交互等技术,构建高度模拟的虚拟实验环境,以实物作为实验的有益补充,突出实验技术在教学中的应用,突破空间和时间的限制,使学生能够在虚拟环境中随时随地开展实验训练活动,提高学生的实践能力和自主学习。
1经济管理虚拟仿真教学平台建设思路目前,我国许多高校都建立了虚拟仿真实验室,虚拟仿真实验室的建立将有助于优化实验教学环境,为高校教育信息化创造“云”环境;有助于多媒体教学、虚拟现实教学、课程实验教学、案例教学和综合实训教学的有效结合,实现教学手段和教学方法的多样化;有利于实现教学资源的统一管理,提高实验教学管理水平;有利于创新实验教学模式,培养学生的创新精神和实践能力。
经济管理专业培养具有扎实专业知识、较强实践能力和创新精神的高素质应用型人才。
虚拟仿真实验教学平台的建设应将理论知识与能力培养相结合,遵循能力本位原则,通过多主体构建将多学科专业知识和经济管理技能融入虚拟仿真教学,多层次推广和全过程培训提高学生实践创新能力。
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基础条件
基础医学实验教学中心
临床技能中心
实体资源
实验用房:13690m2 仪器设备:6555台/套 设备总值:10740万元
软体资源
各类学习平台、网络课程、 资源库等软体教学资源800G
中心结构
资源整合
医学实 验教学 中心
医学院 护理学
院 口腔学
院 药学院
虚拟仿 真
实验中 心
肿瘤、眼 科
……
……
动物手术教学 腔镜基本技能训练
外科基本操作
儿科教学
妇产科教学
急诊教学
内科教学
诊断技能 基本技能 训练室 训练室
诊断技能训练室
临床基本技能训练室
急诊观察室 模拟手术室
重症监护室 模拟产房
动物腔镜手术室
腔镜培训中心
“虚拟-动物-大体”三个层次
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
大体腔镜手术室
腹腔镜手术模拟器
血管介入手术模拟器
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
虚拟中心建建设理设念 理念
❖ “三结合”理念
真实与虚拟相结合 基础与临床相结合 教学与科研相结合
❖ “资源共享”理 念
信息、设备、人力
5个学院
• 中山医学院 • 公共卫生学院 • 光华口腔医学院 • 护理学院 • 药学院
虚拟仿真实验教学北与示校范中区心风建设貌
眼科医院
一)、显微数码互动与 虚拟标本馆建设
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
形态学实验平台
人体解剖学实验室
显微数码互动实验室
医学标本馆
电镜实验室
标本量 馆藏:大体
玻片 展出:大体
玻片
1万件 12万件 7500件 1000件
标本学科领域
人体解剖学
虚
组织胚胎学
拟
病理学
标
寄生虫学
本
微生物学
馆
生物学(宿主动物)
医学虚拟仿真 实验教学与示范中心建设
一、虚拟仿真实验中心 建设理念
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
虚拟仿真实验教学平台建设
• 医学是一门实践性、应用性很强的学科 • 为适应高素质创新性医学人才培养的要求 • 必须将实验教学、理论教学、科学研究紧密结合 • 构建现代化的医学虚拟仿真实验教学平台
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
虚拟腔镜培训室
四)、远程教育 远程示教会诊 虚拟考试平台
远程视频多功能厅
网络学习与考试
OSCE考站
医学远程示教会诊系统
三、虚拟仿真实验中心 管理的实践体验
虚拟仿真信息化平台建设
口腔等8大 附属医院
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
二、虚拟仿真实验中心 建设实例
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
医学生能力的培养
研究 能力 培养
临床 能力 培养
基础医学中心
单项实验技术
综合实验技能
初级能力
单项临床技能
综合临床技能
临床技能中心
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
高级实验技能 高级能力
综合专科技能
建设实验平台网络
推动教学视频制作
基础医学142项,临床技能132项
教学视频光碟资料
视频录象截图
二)、仪器共享平台建设 与虚拟仿真实验教学
三类仪器: •高端仪器 •贵重仪器 •常规仪器
(24h开放)
•资产4000万元 •设备250台套 •技术员12名
基于RFID技术的仪器共享管理系统
同步视频信息化管理系统
学生探索性实验 综合大实验 增加生物安全、实验寄生虫学内容 制作实物组织切片和数字化切片
《医学科研仪器使用》(研)
《动物实验设计》(研)
……
……
加强数字课程建设
❖ 国家与省级精品课程:18门;精品资源共享课程5门 ❖ 国家医学电子书包工程:主编3门,副主编2门 ❖ BB网络课程:上百门(含必修、选修)
虚拟仿真实验教学“目标”
✓建成仪器设备现代化、教师队伍精良、教学手段先进、管理 机制健全的医学虚拟实验教学平台; ✓虚拟实验教学平台实现“资源共享、开放管理”; ✓虚拟实验教学内容从“知识型”向“自主操作型”转变; ✓虚拟实验教学模式从“以教师为主体”向“以学生为主体”
的全新教学模式转变; ✓培养适应21世纪国家经济建设与社会发展需要的、具有国际 竞争力的高素质的创新型医学人才。
社会服务 科普教育基地
(广东省、广州市、越秀区)
实验生理教学实验室 电生理实验室
水迷宫视频跟踪系统
八臂迷宫测试系统
行为学实验室
BSL-3实验室 BSL-3实验录像
激光共聚焦系统
分选型流式细胞仪
体内可见光成像 系统
屏障环境动物实验室 小动物PET-CT
基础学科群——综合探索实验
课程
内容优化
《实验生理科学》 《分子医学技能》 《病原生物学实验》 《医学形态学实验》
用 户 分 布 图
2011年
2012年
2013年
三)、临床技能训练与 虚拟仿真医院
临床学科群——医学模拟教学
课程
内容优化
《临床见习》
多学科基于模型的单项训练,HPS案例教学
《急诊医学》
模拟急救现场,模拟急救案例教学
《灾难医学》
模拟灾难现场,模拟灾难救治案例
《腹腔镜基本技术》 腹腔镜基本技术模拟训练
肿瘤医院
8所 附属医院
口腔医院
中山一院
中山二院
中山三院
8 所附属医院,8 所非直属附属医院 7 个社区服务中心,31 所教学医院
虚拟仿真实验教学与示范中心建设
中山五院 中山六院
以现有“实验教学中心”为基础
基础医学实验教学中心
➢1995年筹建; ➢2006年入选首批国家级基础医学实验教学示范中心
临床技能中心:
共享服务质量管理体系
虚拟仿真实实现验教十学几与人示范管理数百台设备、服务数千名用户
仪器共享整体思路
查找仪器
仪器信息录入
申请资质
先PI后学生
准入审核
用户/使用者 各PI/研究生
预约仪器
学生1
.学..生..2.
学生n
专家委员会
实验仪器 共享平台
学院财务
实现远程监控:管理员可同时对多间实验室和仪器的使用情况进行实时监督 远程指导实验:异地查看实验情况,即时终止违反操作和超越预约范围的实验
➢2006年筹建; ➢2009年入选首批国家级临床技能实验教学示范中心
医学实验教学中心:
➢2007年筹建,基础、临床中心纳入统筹管理; ➢2010年筹建实验仪器共享平台; ➢2011年筹建医学标本馆; ➢2013年筹建腔镜培训中心与远程会诊示教教育平台 ➢2014年入选首批国家级虚拟仿真教学示范中心
实验教学任务
• 本科层次
– 教学对象:4个学院11个专业,4900人/年 – 教学项目:基础与临床25个学科、288个项目 – 教学时数: 110.7万人时数
• 其他层次
– 硕、博士研究生实验技术课程、毕业研究实验 – 硕、博士研究生临床培训 – 毕业后继续医学教育,约 5000人/年
虚拟仿真实验教学与示范中心建设