虚拟仿真实验教学及实验中心建设

虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学及实验中心建设孙岳明东南大学虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验概述虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验中心建设虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验概述随着计算机技术和网络技术的迅速发展,以及科学研究进一步深入的需要,虚拟仿真实验技术日渐成熟和完善“虚拟实验作为继理论研究和实验研究之后的第三种科学研究方法,对社会发展和科技进步起到了越来越重要的作用,代表着科学研究方法的重要发展方向。科学研究理论研究实验研究虚拟实验“三匹马”虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验概述虚拟仿真实验的含义虚拟仿真实验的发展模式虚拟仿真实验的特点虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验概述虚拟仿真实验的含义实验效果基本组成实现原理虚拟仿真实验是指在计算机系统中，采用虚拟现实技术实现的各种虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样，完成各种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果虚拟仿真实验由实验所依赖的模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成的一个创造和引导模拟实验的交互环境，用户可以通过增加新的物体、建立新的实验并把他们转化成超文本文件来扩充实验室虚拟仿真实验是以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及与其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各种物理效应设备为工具，采用“面向对象”思想创建的能够实时操作的、非实在的实验空间，在此环境中，实验者可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目“三个视角”虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验概述虚拟仿真实验的含义虚拟仿真实验是指以计算机为控制中心，利用软件技术，构建系统的逻辑结构模型，基于模块化和层次化的设计思想，采用软硬件相结合的方式，协调相关硬件和效应设备，形成虚拟实验系统，并利用网络技术，实现虚拟实验系统的网络化，形成运行在个人计算机上、实现自行设计与开发，以及远程控制与协作的实验方式控制中心终端虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验概述虚拟仿真实验的发展模式模拟实验仿真实验虚拟实验模拟实验是选取一个物理的或抽象的、系统的某些行为特征，用另一个系统来表示它们的过程。模拟实验是根据物理模型与实际系统间的相似性，来研究实际系统某些行为特征的实验方法仿真实验是利用数学模型或数学——物理效应模型，并借助于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行分析研究的实验方法虚拟实验是利用软件技术构建系统的逻辑结构模型，结合相关硬件构成虚拟系统，并利用网络技术实现网络化虚拟系统原有系统模拟系统特征相似性模拟实验系统仿真模型实体系统计算系统建模仿真实验系统编程虚拟系统网络硬件网络化虚拟系统逻辑结构模型软件虚拟实验系统虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验概述虚拟仿真实验的特点资源开放形式开放对象开放系统软件程序模块实验项目设计模板数据分析与处理工具包信息资料实验资源项目开发对象不同实验操作网络化平台化实验内容实验时间实验空间学生系统管理员实验技术人员学习者爱好者参与者探索者虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性虚拟仿真实验教学的局限性虚拟仿真实验教学在实验教学中的作用虚拟仿真实验教学与创新人才培养国外虚拟仿真实验教学概况虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学国外虚拟仿真实验教学概况麻省理工学院微电子在线实验室（MicroelectronicsWebLab）乔治梅森大学动态虚拟环境中的流体实时虚拟系统美国休斯顿大学虚拟物理实验室北卡罗来纳大学虚拟物理实验室LAAP（LearnAnytimeAnywherePhysics）虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性生动直观：打造多样化的教学环境经济省钱：降低实验实践教学成本安全可靠：营造安全实验教学氛围情景再现：突破时间和空间的限制精确无误：减小实际实验中的误差客观真实：增强实验教学的互动性虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性经济省钱：降低实验实践教学成本台湾股市的实时数据经济管理教学实验中心模拟证券市场投资期货A股多屏证券信息显示虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性经济管理教学实验中心模拟证券市场投资支持T+0与T+1交易规则切换等自定义交易规则设置严格按照交易所正式交易规则进行交易采用专业市场真实使用的交易系统模拟交易系统可模拟炒股、炒汇、炒期货等操作学生通过录制的行情进行模拟交易，实现闭市期间任意时段动态行情教学，彻底解决休市后教学的问题经济省钱：降低实验实践教学成本事实上，给每个学生发1万块钱去炒股，这是不可能的。通过虚拟货币，模拟炒股，可以节约大量的资金，降低教学成本虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性生动直观：打造多样化的教学环境虚拟医学教学系统息肉切除术胆囊切除术南京医科大学虚拟读片系统虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性安全可靠：营造安全实验教学氛围危险化学品实验爆炸性实验高空作业实验高压电类实验野外类实验虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性情景再现：突破时间和空间的限制土木工程实验中心日本地震模拟振动台2005年1月15日，日本防灾科学技术研究所(NIED)建成了目前世界上最大的振动台E-Defense(15m×20m)，并与美国NEES联网。从05年下半年起，E-Defense振动台进行了一系列震动破坏试验。虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性情景再现：突破时间和空间的限制土木工程实验中心NetSLab网络平台清华大学HQH-NSER远程协同试验网络湖南大学HQH-NSER远程协同试验网络哈尔滨工业大学HQH-NSER远程协同试验网络东南大学结构远程协同实验网络虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性情景再现：突破时间和空间的限制土木工程实验中心NetSLab网络平台在网络技术及云计算平台的支撑下，可以将世界各地的测量数据同步的本地，进行现场的再现虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性精确无误：减小实际实验中的误差物理实验中心导热系数测量S1T2ThhTTStQ21在实际的实验过程中，截面积S、上截面温度及下截面温度T及高度h等各实验数据的测量，都会存在误差，实验结果必然存在误差虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性精确无误：减小实际实验中的误差物理实验中心导热系数测量S1T2ThhTTStQ21通过虚拟仿真实验，截面积S、上截面温度及下截面温度T及高度h等各实验数据的测量，都是准确的，实验结果相对实际实验，也就更加准确虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性客观真实：增强实验教学的互动性道路交通工程实验教学中心模拟驾驶模拟驾驶操作系统模拟的多种道路环境和气候条件虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的优越性客观真实：增强实验教学的互动性道路交通工程实验教学中心模拟驾驶东南大学的模拟驾驶操作系统，能够模拟多种气候条件以及多种道路环境的驾驶操作，配合学生有效开展相关项目的科研训练、毕业设计以及SRTP。对没有驾照的学生而言，驾驶模拟还能够提高他们的感性认识，增强实验教学的互动性，场景非常的客观真实虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学的局限性降低学生对元器件性能及参数的了解降低学生对实物的感性认识降低学生的实际动手操作能力降低学生对实验误差的分析能力虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学在实验教学中的作用整合实验教学资源，实现实验室的真正开放提供良好实验平台，提高实验教学水平改变实验教学模式，培养科技创新人才虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学在实验教学中的作用提供良好实验平台，提高实验教学水平传统教学中，理论教学与实验教学是分开的。理论课上没有实验，借助虚拟仿真实验，就可以将实验带进理论课。虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学在实验教学中的作用整合实验教学资源，实现实验室的真正开放虚拟仿真实验室易于构建、易于实现，便于异地在线检测和远程测控，可以运用网络技术及现有设备搭建功能强大的实验系统，从而节省大量的购置设备费用，显著降低实验室建设和管理成本。建设虚拟仿真实验室，既能使实验教学上一个新的台阶，又能跟上国际先进水平，争创本学科实验教学的优势。虚拟仿真实验可以提供开放式实验环境，真正实现实验室向学生开放。学生可以打破时间和地域的限制完成相关的教学实验。由于虚拟仪器系统的支持，学生可以自拟、自选实验题目，自行组织实验，变使用现成的仪器为开发自己的仪器进行实验，摒弃传统的灌输式教学方式，让学生自主参与到教学中来，最大限度地发挥学生的主动性和创造性。这种学生自主探索的学习活动，可使他们的个性得到发展，创造能力得到提高，最大程度地锻炼和开发学生的创新能力，极大地激发学生的学习兴趣。教师服务器交换机学生学生虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学在实验教学中的作用改变实验教学模式，培养科技创新人才传统实验大多数以验证性为主，实验内容单一，学生无需思考，按部就班地按照实验步骤就可以做完实验，缺乏设计性和创新能力的培养。引人虚拟仿真实验，可灵活地增加各种设计性实验内容，使学生根据实验要求，自行设计实验方案，以各种形式输出检测结果，实时进行分析。因此，虚拟仿真实验不仅能锻炼学生的独立构思和设计能力，而且能激发学习的兴趣，这样更有利于培养出具有创新精神和实践能力的人才。虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学与创新人才培养提供无限实验环境拓展学生知识视野改变实验教学模式培养卓越创新人才扩展学生研究兴趣进入真正科学研究设计虚拟仿真项目进行科学研究探索虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学与创新人才培养提供无限实验环境拓展学生知识视野由于科学技术的迅速发展，新器件、新设备层出不穷，实验室不可能紧跟科技的发展而建设，更不可能包罗万象，虚拟仿真实验可以弥补这个问题，随着仿真软件的不断更新，不断加入新的元器件。虚拟仿真实验相比真实的实验，既扩充了实验内容，又开阔了学生的视野，同时节省了经费。虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学与创新人才培养改变实验教学模式培养卓越创新人才传统实验大多数以验证性为主，实验内容单一，学生无需思考，按部就班地按照实验步骤就可以做完实验，缺乏设计性和创新能力的培养。引入虚拟仿真实验，可灵活地增加各种设计性实验内容，使学生根据实验要求，自行设计实验方案，以各种形式输出检测结果，实时进行分析。因此，虚拟仿真实验不仅能锻炼学生的独立构思和设计能力，而且能激发学习的兴趣，这样更有利于培养出具有创新精神和实践能力的人才。虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学与创新人才培养扩展学生研究兴趣进入真正科学研究科学研究需要发散思维，通过某一具体实例能够挖掘同类的案例，然后进行归纳总结，形成此类问题的本质性认识。培养学生创新能力，首先要提高学生发散思维能力、归纳总结能力。如果没有原始案例的宏观概念，做到发散思维是不可能的。因此，这个能力的培养是进行科学研究的关键所在。虚拟仿真实验教学及实验中心建设虚拟仿真实验教学虚拟仿真实验教学与创新人才培养设计虚拟仿真项目进行科学研究探索实验是教学活动的重要环节，实验教学和课堂理论教学相辅相成，主要对课程的理论作出科学验证或展开演绎，让学生加深对理论的认识，同时通过实验培养学生的创新意识和科学严谨的作风。但是，有些实验耗时、耗力、耗物、耗财以及不可再现等缺点。虚拟仿真技术恰恰可以弥补这方面的不足，辅助实验。因此，我们要鼓励学生对所做实验进行数值模拟研究，引导学生主动进