基于信息技术的精细化虚拟仿真实验教学——以《叶轮机械原理实验》为例

<正>信息技术的快速发展激发了教学形式的变革，为促进虚拟仿真实验教学在技术与教学方面的深度融合，提高学生的综合能力与创新能力，本文针对专业基础类课程的实验教学，基于精细化虚拟仿真技术，分别在实验教学条件、教学内容、教学模式等方面进行了改革实践。在教学应用方面，更新基于技术的教学法，设计精细化虚拟仿真实验环节，建设实验教学平台，丰富精细化评价模型，促进教与学的深度融合，对专业领域的人才培养进行了探索与实践，将精细化虚拟仿真实验及实体实验有机融合，推动了专业基础类实验课程教学质量的提高。     

基于OBE的"信号与系统"课程教学体系研究

本文阐述了我校"信号与系统"课程以工程教育为课程的总目标,进行的课程体系研究与实践:它包括依托国家级实验教学示范中心,开展虚拟仿真实验研究与实践;基于自主研发的信号与系统实践教学平台,进行软硬件实验教学研究;借助网络教学资源共享平台,开展线上线下自主学习研究以及探索"二模一做,虚与实、软与硬、线上与线下三种手段融合互补"的实践教学新模式.     

虚拟仿真技术在轨道交通专业实践教学中的应用研究

随着我国交通强的发展战略,轨道交通行业人才存在巨大缺口,而真实场景难以支持大量学生实验和实践环节的开展及学习,为保证专业人才教育和培养质量,虚拟仿真实验平台应运而生,同时也是国家对现代教育信息化要求的必然选择。本文阐述了虚拟仿真技术在轨道交通行业应用的适应性,以轨道交通信号与控制专业为切入点分析了目前主要三种虚拟仿真实验平台的形式及优势,并提出下一步平台发展的建议,为轨道交通行业虚拟仿真专业实验教学的优化提供有力的参考。     

基于制导与控制系统的导弹虚拟仿真实验分析

阐述制导与控制系统课程的教学与仿真实验，包括自动控制原理、飞行动力学、制导与控制系统基本原理和设计方法，探讨理论知识与实践创新融合，构建制导与控制系统课程的导弹虚拟仿真实验开发平台架构，形成课程实践、实验环境与课程理论相结合的教学模式。     

基于组态软件的PLC虚实结合实验室的构建

本文针对PLC实践课程教学模式特点,将组态软件与PLC相融合,构建了虚实结合的实验室,以全自动售货机为例,详细阐述了应用组态软件虚拟被控对象与PLC融合的实施过程。实践证明：该实验室具有实验成本低、使用方便,可为PLC实验课程的学习提供很好的平台。     

基于网络的电力拖动自动控制系统虚拟实验室建设的探索与实践

电力拖动自动控制系统虚拟实验室．就是利用网络技术在Web中创建出一个可视化的虚拟实验操作环境，通过操作MATLAB中的虚拟实验仪器，可进行各种高速系统的仿真实验。这种虚拟实验室具有一系列优点：首先可以给学生提供丰富的实验资源，解决实物实验室设备少，投资多的问题；其次可以为实际的科研项目和工程提供仿真平台，提高科研的效率和质量；第三是可以在线联接相关的企业和院校的网站，促进基础知识与最新技术的融合。     

单相电力锁相环技术综述

锁相同步技术是保障并网装置正常运行的一个重要因素,本文综述了当前主要的单相锁相环系统及其控制。结合三相锁相环的控制方法,对几种常见的鉴相器改进方案,如虚拟乘法器鉴相、微分法构造虚拟两相鉴相及FIR构造虚拟两相鉴相法,进行了理论分析、MATLAB建模、仿真分析,并基于DSP实验平台进行了实验验证。     

多源光测信息融合跟踪方法及应用

在靶场试验任务过程中,光电经纬仪自主稳定跟踪目标是最核心及关键的环节。目前,利用单一信息源跟踪模式难以适用于不同的靶场任务类型与环境特点。以靶场光电经纬仪跟踪系统为研究平台,结合跟踪运动过程中实时测量的本机或外部的数据信息,提出了利用多种光测信息源融合跟踪方法和相应数据处理算法。通过融合跟踪仿真实验获得跟踪最大估计误差为2.49′,估计随机误差为8″,满足光电经纬仪试验任务跟踪精度要求,证明了该方法可有效保证跟踪过程的稳定性与可靠性。     

"运动控制系统"课程虚拟实验室建设的探索

针对"运动控制系统"课程自身的特点,将计算机仿真技术引入课程的理论及实践教学中。利用Matlab的Simulink和Power System工具箱开发运动控制系统的可视化虚拟实验。这种开放式虚拟实验室为科学研究项目和理论及实践教学提供仿真平台,解决实验室建设中投资多、设备损坏率高、实验结果不理想等问题,有利于提高学生创新能力。本文中同时提出了进一步开发基于网络的E-learning实验平台的思路:用户交互学习平台和基于Web远距离虚拟实验室的结合。     

Cortex-Ｍ0嵌入式系统模块化仿真实验平台设计

针对嵌入式系统学习难度高,实验平台与教学资源分散等问题,设计了基于Cortex-Ｍ0内核的嵌入式系统虚拟仿真实验平台。平台具有软、硬件辅助设计功能降低了学习难度,并将电路设计、软件仿真、在线学习、实验管理一体化。采用模块化设计使嵌入式系统的功能组合灵活、设备便携、易扩展;B/S架构的服务器资源便于平台的升级与维护。实践表明,仿真实验平台扩展了教学与实验形式,提高教学质量。     

海上无线通信虚拟仿真实训平台建设研究

为应对新冠疫情对实验教学的影响，并解决海上无线通信教学中存在海试实验危险性大、费用高、周期长等实际问题，本文将虚拟仿真技术融入实验实践教学，突破实验教学受地域环境、实验设备和安全因素等限制的局限性，设计了一种海上无线通信虚拟仿真实训平台。首先，本文阐述了平台建设目标与特色。其次，以“认知实验—典型系统实验—综合场景实验”为主线，详细介绍平台的功能模块。学生可从海上通信设备操作、海上通信系统设计和海上通信组网仿真进行实验实践。之后，本文介绍了基于3ds Max和Unity 3D相结合的平台开发关键技术。最后，本文分别介绍了三大实验模块的应用案例。该平台涵盖了海上无线通信学科相关课程实验，将为海洋信息人才的实践能力培养发挥积极作用。     

电气信息类虚拟仿真实验教学平台建设

为探索高等院校电气信息类专业建设与人才培养新模式,设计了三平台、三层次、一体化虚拟仿真实验教学体系。依托虚拟仿真技术,将由于高危、高压、高污染、高成本等原因难以开展实验教学的课程环节虚拟化,构建了具备特色且满足教学需求的虚拟仿真实验资源,以“以虚补实,能实不虚,虚实结合”的方式丰富教学手段,为新工科背景下电气信息类专业教育教学改革奠定基础。     

新工科背景下综合性虚拟仿真实验的开发

虚拟仿真实验一流课程是提升实验教学质量的重要方式,其中综合性虚拟仿真实验对于新工科人才培养具有积极的促进作用。本文通过对智能花卉种植物联网系统设计与实现虚拟仿真实验课程的建设进行论述,对教学应用和促进新工科人才培养情况进行分析,探讨了新工科背景下综合性虚拟仿真实验课程建设与教学应用的关键共性问题,为类似的虚拟仿真实验一流课程建设提供参考。     

虚拟仿真实验系统设计初探

针对当前实验室教学的信息化需求,如何在满足教学的情况下,开发出可降低实验室成本的管理系统,成为当前高职院校思考的重点.本文结合当前信息化的需求,提出在试验教学中引入虚拟仿真实验教学平台,通过B/S模式对仿真平台进行搭建,然后采用LInux作为服务器端系统,并结合数据安全要求对系统数据库进行设计,从而实现了当前虚拟仿真实验教学的信息化要求.     

基于虚拟仪器技术的传感器实验的探索

以“传感器”实验为切入点,介绍电子类课程实验利用虚拟仪器技术搭建实验平台和软件设计。其中包括利用虚拟仪器技术开发的传感器实验、电子电路实验和仿真实验的操作界面。实验分为虚实结合实验和虚拟仿真实验。该平台具有数据自动采集、数据存储、数据处理、快速绘制曲线、实验报告自动生成、点击即可发送邮件等功能。利用平台进行了光纤传感器实验、频率特性实验和PID直流电机控速实验,结果表明：实验自动化、无纸化,网络化,打造了“以学生为中心”的教学平台,让学生有更多时间自主学习；实验资源网络化,实验报告规范化,解决了昂贵的实验资源不足的问题,提升了实验老师的工作效率。     

模拟电子电路“虚”“实”结合实验平台方案的设计

提出了由虚拟与实际电路构成,应用于模拟电子电路教学的实验平台。该平台实现了模拟电子电路实验操作与计算机模拟分析相结合的实验教学方式,培养学生应用EDA技术,设计电路系统及实际操作的能力。     

电子技术在线虚拟仿真实验教学项目建设研究

电子技术在线虚拟仿真实验教学项目建设依托电工电子国家级实验教学示范中心和电子信息技术国家级虚拟仿真实验教学中心,采用工程仿真软件进行复杂电子系统设计,解决高成本与不可及的实验难题。教学项目以工程实践内容为背景,对接行业应用,满足电子技术人才培养需要。文章对电子技术在线虚拟仿真实验教学项目建设进行研究。     

模拟电子电路虚拟实验平台的设计与实现

提出了用于模拟电子电路实验教学的虚拟实验平台，该平台可以实现模拟电子电路实验实际操作与计算机模拟分析相结合的实验教学方式，同时应用虚拟仪器技术对电路进行测试和故障查找，从而培养学生应用EDA技术设计电路系统和实际操作的能力。     

电机类课程虚拟仿真实验设计与实现

针对传统电机类课程实物实验存在危险性大、实验平台建设成本高等问题，基于Unity3D软件设计了虚拟仿真实验平台，以直流电机、异步电机、同步电机、变压器等为对象，构建了电机拆装、起动、并联等实验场景，建立了集“理论知识学习、虚拟仿真项目研习、仿真模型实操”于一体的综合实验方法，实现了“理论与实践、虚拟与现实、教学与创新”相结合。为学生提供了自主开放的实验条件，对激发学生学习兴趣，培养学生创新实践能力发挥了重要作用。