虚拟仿真案例范文

虚拟仿真案例范文第1篇

Abstract： For the problems of high cost and poor training effect of traditional safety training methods in oil production plant， this paper designs and realizes the virtual simulation platform of safety training in oil production plant by using 3D simulation technology. The virtual human simulation modeling， static and dynamic objects three dimensional scene modeling method are mainly introduced， and the level of detail and collision detection key technologies are solved in this virtual simulation platform. The results of practice show that the interactive operation drill and the highly reduced accident case obviously enhanced the security training effects， reduced the cost of oil field training and improved staff safety awareness and operational level.

关键词： 三维模拟；虚拟仿真；场景建模；交互式控制

Key words： 3D simulation；virtual simulation；scene modeling；interactive control

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）11-0078-03

0 引言

随着油田的深入开发，采油厂在石油开采过程中的各种作业工艺变得越来越复杂，安全生产过程中的隐患问题日益突出，安全事故经常发生[1]。因此急需对石油生产一线的作业人员进行切实有效的、系统的安全操作技术培训，特别是一些危险作业的操作方法的培训。提高油田工作人员安全技术水平和预防、处理事故的能力，对于石油的安全生产至关重要，其中向油田职工展示以往的错误操作致使石油生产过程中发生的事故案例非常必要，以此达到警示的作用。

魍秤吞锇踩操作培训大部分是以文字资料和多媒体课件为主、实物操作训练为辅的方式进行集中培训[2]。这种形式的培训存在很多问题，例如通过书本学习的培训方式枯燥无味，实物操作训练的成本很高，设备和培训人员的数量都受到限制，难以控制设备的操作时间，由于无法还原事故案例现场，很多事故无法真正再现给培训人员，如果在实际生产操作中遇到了紧急情况，员工依然是手足无措、容易发生事故，培训效果不理想，无法实现实时交互式操作训练功能[3，4]。

因此，针对传统培训方法的不足，本文借鉴现代化油田安全培训方法，将虚拟现实技术应用于采油厂的安全培训中，使用三维模拟仿真技术，再现采油厂发生过的事故案例现场，描述每个案例的经过和预防措施，以人机交互的方式展现在员工面前，实现三维的高度仿真效果，使培训者如亲临生产或事故现场。将三维模拟仿真技术应用到油田培训工作中，让培训者在这个过程中既能学习到正确的操作步骤，又能起到防范的作用，很大程度上解决了油田培训中的困难， 对油田的安全生产与管理起到积极的推进作用。

1 系统设计

采油厂事故案例虚拟仿真平台主要利用虚拟现实技术，将采油生产事故案例和安全防范措施进行仿真，仿真平台主要应用3DS Max进行建模、贴图和渲染，通过Virtools工具将各个三维模型按照一定的结构进行集成，用来组建完整的场景，仿真平台可以通过接口如鼠标、键盘、控制手柄、操纵台等输入设备实现设备操作、故障处理等来实现人机交互。

本文的虚拟仿真平台根据系统的分层结构进行划分，可以分为数据服务层，仿真管理层、用户界面层三个层次。操作者与系统进行交互时，通过界面显示层输入数据的访问请求，通过仿真层中的各种服务，转换为对数据服务层的访问请求，数据服务处理请求后，将结果通过中间层，返回给界面层输出。该系统的体系结构如图1所示。

采油厂事故案例虚拟仿真平台由模拟仿真训练、事故案例再现、应急救援措施三个部分组成。模拟仿真训练主要实现采油工、电力变电、抽油机等安全操作的三维仿真，同时可以自由漫游于井厂配电间等；事故案例再现主要通过三维技术再现采油厂近些年发生的典型安全事故案例，并且分析事故原因；事故应急救援主要针对采油厂易发生的配电失误、油气泄露导致爆炸等事故，制作完整的事故应急救援三维仿真。系统组成结构如图2所示。

2 场景建模

在三维仿真系统中最重要的是场景数据库的管理与三维模型的建立，整个场景三维建模过程也就是场景数据库的建立和管理过程[5]。建立场景数据库首先要做好前期准备工作，收集和处理数据，并且确定场景数据库的层次结构，其次是建立三维实体模型，最后对模型进行集成优化并测试，场景数据库建立流程图如图3所示。

采油厂事故案例虚拟仿真平台中的物体模型分为三大类：虚拟人、静态物体模型和动态物体模型。虚拟人为供操作人员控制的替身或是与操作人员控制的替身合作完成任务的助手或监护人等；静态物体模型为场景中静止不动的实体模型，例如房屋、树木、道路等地形、地物；动态物体模型指的是具有运动属性的各种仿真实体模型，如按钮、开关、阀门等[6]。

2.1 虚拟人建模

虚拟人是整个虚拟仿真平台的主体，其中人物模型的建立、人和动态物体间的行为描述对虚拟仿真平台的质量起决定性作用。由于虚拟人具有运动的特性，为了使虚拟人的动作看起来更加流畅、更加合理，本平台采用曲面细分建模技术来构建虚拟人的外形，其特点是虚拟人在运动过程中产生的皮肤拉伸和挤压不会失真，并且运用正向运动与反向运动学技术对人物骨骼的运动进行虚拟仿真，然后通过蒙皮技术将人物的外形与骨骼模型进行连接最终构建了完整的虚拟人。虚拟人的动作表现、行为控制、人与物体的交互也是虚拟仿真平台的关键问题[7]。

通过对油田作业中常见操作活动的分析，将油田工人的一个操作活动分解成几个基本行为，而每个基本行为是由几个基本动作的不同组合完成，现将这些基本动作进行分类，建立人物幼骺猓库中的动作包含了操作活动的所有基本动作，每个动作在语义上是独立的，并且具有可重用性和通用性，这样一个操作活动就可以通过基本动作的组合来实现。

2.2 静态物体建模

静态建模大部分是通过几何建模技术，利用建模工具从形状以及外观上对实体进行模拟，并且通过使用纹理映射等方式来降低模型的复杂度[8]。根据井场内实体的位置和重要程度确定建模顺序，然后分别对其进行建模，最后进行集成。3DS Max建模工具为用户提供了优秀的树状层次结构来组织管理模型，并且3DS Max中的图形操作非常灵活，因为可以从最基本的元单位点、线、面等开始建立自己的三维模型，而且建立的所有三维模型都是通过树形结构组织在一起的。

2.3 动态物体建模

在虚拟仿真平台中，阀门的开关，分离液的流动等都属于动态物体建模。对运动部件进行动态建模时，首要任务就是建立运动对象，其方法是在已经建好的模型文件中添加自由度节点，设立其相应的局部坐标，并进行定位[9]。在本文中通过粒子系统制作分离液和气体流动的动态效果，来实现液体、气体等不规则物体的模拟仿真。在不规则物体的建模方法中，相对来说粒子系统是一种比较好的方法，该方法的特点是能够用很小的计算代价达到真实感很强的模拟效果，能充分体现不规则物体的动态性和随机性[10，11]。本文中把分离液和被分离出的气体都定义为粒子，这些粒子是具有生命周期并且是随机运动的，而且粒子的运动状态能够被改变，通过动态控制粒子的运动轨迹来实现液体和气体沿着管道内壁流动的效果。分液的流动效果如图4所示。

3 关键技术

3.1 层次细节技术

在本平台中采用层次细节技术进行场景优化，使用一组复杂程度逐渐增加的层次细节模型描述相同的对象，在场景漫游时，根据虚拟人视点距离目标实体模型的远近来选择不同层次的细节模型，当视点和目标实体的距离较大时，选用细节程度较低的模型，反之则选用细节程度高的模型，动态调节虚拟场景中模型的复杂度，这种技术使系统在不影响整体视觉效果的同时又提高了场景的运行效率，实现不同视点观看到复杂程度不同的模型，建立的四合一罐效果如图5（a）、（b）所示。

3.2 碰撞检测技术

本文中虚拟平台的交互控制主要有系统漫游，控制阀门、开关等操作，而实现交互控制的重点就是碰撞检测。为了避免平台中两个不可穿透的物体彼此穿透，所以在虚拟现实的建模中经常会用到碰撞检测技术。

本文中的碰撞检测是根据两个物体的相对位置计算它们之间的距离，例如现在进行更换法兰垫片操作，虚拟人需要行走到设备前，系统实时检测虚拟人与设备的相对位置，当人与设备的距离L超过系统设定的距离Ls时，则不会发生碰撞，人继续朝着设备行进，当L

4 结论

本文建立了采油厂安全培训虚拟仿真平台，通过三维模拟仿真技术模拟了采油生产过程与典型事故案例的再现事故应急。由于在生产岗位中的各种关键设备，在正常生产情况下是无法看见其内部结构和它们的运转情况的，培训时为了能使学员们了解设备的内部结构，本文在三维软件中按比例建立了四合一罐实物的整体和分部模型，建立场景数据库，然后进行整体效果渲染，模拟设备的运行，使学员有身临其境之感。

本文中的虚拟仿真平台融入了采油厂安全培训的知识，并且其平台的交互性与可操作性极大地增强了培训人员的学习效果，提高了操作人员的应急处理能力与操作水平，并在很大程度上减小了油田培训的成本，对于油田的数字化发展有很大的意义。

参考文献：

[1]林琳，刘贤梅.基于虚拟现实技术的油田仿真培训系统的设计[J].计算机技术与发展，2012，22（10）：205-208.

[2]Wu J X， Chen G C， Chang C W， et al. Development of virtual-reality simulator system for minimally invasive surgery （MIS） using fractional-order vascular access [C]. SAI Computing Conference（SAI）， 2016. IEEE， 2016： 1257-1259.

[3]张铭江.油田井控安全教育培训系统的设计及实现[D].大庆：东北石油大学，2016.

[4]闫苏斌.基于虚拟现实技术的钻井安全培训系统设计[J]. 科技与企业，2015（13）：73-74.

[5]Luca Chittaro， Roberto Ranon. Web3D technologies in learning， education and training： Motivations， issues， opportunities[J]. Computers & Education， 2007， 49（1）： 3-18.

[6]李金永，吴寅生，郑建峰，等.基于Unity3D的油田作业仿真考核系统移动设备客户端的设计与实现[J].系统仿真技术， 2016，12（1）：71-77.

[7]吴桐桐，周国辉.基于虚拟现实的三维建模技术的研究[J]. 智能计算机与应用，2016，6（2）：113-115.

[8]喻晓和.虚拟现实技术基础教程[M].北京：清华大学出版社，2015.

[9]赵国梁.综采工作面安全生产虚拟现实系统关键技术研究[D].西安：西安科技大学，2012.

[10]张红岩.基于虚拟现实技术的煤矿安全培训系统[J].工矿自动化，2014，40（2）：88-92.

虚拟仿真案例范文第2篇

1．1方案设计

运用3D虚拟仿真技术来对某矿工伤事故现场以及虚拟矿工等进行三维建模，对工伤事故进行分析，使该事故案例还原出逼真的事故场景，提高了仿真效果。方案设计思路如图1。方案设计思路过程:首先是案例资料搜集与整理，理清事故发生的地点、事故经过等;其次是预想摄像机镜头的摆放，包括场景的转换等，以便出现好的镜头效果;在电脑中进行仿真模型构建，包括人物、设备及环境等进行建模;进行静态、动态仿真环境设计，重点是照明、及光能传递设计;随后进行场景优化、渲染，碰撞检测后修改等三维动画开发;最终进行效果展示。

1．2事故案例整理

1)事故经过。某矿运输工区班长带领3名工人，从采区甩道向208外横管运送4辆装溜槽的平板车。约17:00，当车辆运至回风巷2道风门外车场时，某矿工将4辆车1次挂上(按规定1次应挂2辆)，4辆车的总长度大于2道风门之间的距离。某矿工和另1人将第1道风门打开后，前3辆车进入风门之间，某矿工和工友又去推第2道风门，推风门过程中，车辆向下移动，某矿工躲闪不及被挤伤。2)事故主要原因。风门之间轨道存在向下的坡度，车辆下滑;矿工违章作业，违反措施规定1次挂4辆车;现场运输环境复杂，电绞钢丝绳过风门;违章同时推开第2道风门。

1．3仿真模型的构建

1)虚拟人物建模。对人体的运动结构的分析，基于人体骨架模型，并结合构造实体几何法(CSG)创建整个人体几何模型。最后采用蒙皮技术把人体骨骼和外形皮肤链接起来。2)设备建模。井下设备建模采用多边形建模，用图像处理软件作出材质贴图，贴在模型的外表面。对于复杂的模型，先做装置的精模，然后在精模的基础上再派生出一个简模;3)巷道建模。巷道模型根据巷道图、巷道照片数字化建模，以便表现矿井巷道的整个概貌。4)环境建模。环境建模需要根据实际地物之间的拓扑关系来完成，其中，巷道模型的精度等问题的解决可以大幅度提高数字化的效果，给人身临其境之感。

1．4静态和动态环境仿真

静态环境仿真，根据巷道参数和风门、矿车等设备外观尺寸来构造事故现场;动态环境仿真，对矿车运行、人员行走等效果采用先进的物理模块及反应堆动力学技术，更自然真实的反应模拟事故案例过程，本系统用Bullfrog环境特效编辑器进行编辑。照明技术是3D三维虚拟仿真技术的重中之重，采用全局光照明技术，提高光斑特效的表现范围;采用体积光技术，表现诸如机械装置的照明设备、井下工人头灯对周围环境的影响等，运用了光线追踪(LightTracer)和光能传递(Radiosity)技术。

1．5三维仿真动画的开发制作

在建模和仿真的基础上，进行展示策划，运用仿真软件开发平台，对事故案例进行开发和集成，制做完成事故案例的还原再现动画软件。

1．6技术关键

1)场景优化技术。通过动态加载、场景分割与拼接、遮挡剔除场景优化等技术可以一定程度上解决硬件资源和高质量场景要求矛盾的问题。2)模型分割技术。使用模型分割技术，观察者离物体近时，使用第1级最多细节的物体模型，当观察者离物体较远时，渲染出第2级LOD图形，并由此类推，渲染出不同细节的LOD图形。3)碰撞检测技术。为了使虚拟场景更逼真，避免产生运动物体相互发生穿透现象，采用碰撞检测技术，进行碰撞效果反应，并进行调整和修改。

1．7还原效果展示

经过精心的研究制作，该事故三维动画视频播放时间为3min56s，逼真地再现了事故的全部过程，画面清晰，给人一种身临其境的感觉，图2，图3为视频部分截图。

2效果分析

从事故仿真应用效果来看，3D虚拟仿真技术以比较逼真、形象、容易理解的方式描述和显现事故场景和过程，让观者有身临其境之感，清楚的看到了事故发生整个过程。事故直接原因、事故产生的隐患等，也能形象的展现在观者眼前。工作人员能够通过现场情景再现，清楚的进行施工安全评价、安全价值分析，从而确定施工过程中可能出现的危险行为和预防措施，进行针对性超前预控管理。受安全教育的人员直观地了解事故经过，对人的不安全行为、不良安全习惯导致事故的原因深有体会。同时，这种方式增强了安全教育的趣味性，提高了职工参与安全教育的积极性，真实的提高了职工的安全教育效果。3D虚拟仿真技术，汇集可视化技术、采矿工程虚拟现实技术、安全科学与技术等，建立煤矿的安全生产虚拟环境，将不可见的一些不安全行为操作及其造成后果展现出来，即以虚拟现实形式形象、直观地表现出来，在安全管理工作方面发挥独特的作用。

3结语

3D虚拟仿真技术在煤矿安全管理中的应用有很重大的意义，其自身特点体现出来的真实性、灵活性，对企业安全管理、安全价值分析、安全制度完善、事故追查及安全培训的效果等，发挥着积极的促进作用，对企业安全管理目标的实现是非常有益的。

虚拟仿真案例范文第3篇

关键词：虚拟仿真;EMU8086;微机原理及接口技术;课堂教学

中图分类号：TP36 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）06-0108-02

一、引言

《微机原理与接口技术》课程是电气信息类专业的专业基础核心课程之一，是电气工程及其自动化、自动化、计算机科学与技术、电子信息工程、信息工程、电子信息科学与技术、物联网技术等本科专业的重要专业基础课。作为学习计算机硬件原理与指令系统及其应用最主要的课程之一，对提高学生的计算机硬件应用能力至关重要，是学习后续专业课程的重要基础。

微机原理与接口技术实践性强，而教学内容却高度抽象，长期以来，存在着教师难教、学生难学的现象。实际课堂教学中演示实验设备匮乏，当前实验教学大多以集成实验箱为实验平台，不便于课堂理论教学过程中演示互动。在实验教学环节中，开设的实验综合性不够，往往忽视硬件设计、软件调试过程的协同，且有实验过程“操作化”的趋势，相当一部分学生仅仅简单模仿，知其然而不知其所以然。久而久之，学生的学习积极性随着教学过程的进行而降低，将这门实践性很强的课程也视为普通理论课，课程教学效果不够理想。为此，不少教师在教学过程中也进行了一些改革探索[1-5]。

随着虚拟仿真技术的发展，在课堂上进行实践演示成为可能。借助于计算机仿真技术将微型计算机内部编程结构、工作原理、指令系统及接口技术等抽象内容以图形化方式动态展示，通过课堂现场演示，学生更易接受，从而加深对微型计算机系统硬件结构、工作原理及指令执行过程的理解，掌握其特点和规律。

EMU8086仿真环境有机集成了汇编语言程序设计和接口技术，界面友好，适合作为课堂教学辅助手段。通过在课堂理论教学中融入虚拟仿真实验案例，也弥补了实验教学环节在实验场地、时间安排方面的不足，可有效改善理论教学与实践环节间的互动。学生在课堂理论教学过程中通过虚拟实验过程便可了解相应理论知识在实际微机系统中的作用与用法。虚拟仿真环境的引入，借助合适的教学案例，以问题为导向，逐步实现课堂教学向着以学生分析解决问题能力提高为目标的模式转变。

二、微机系统虚拟仿真环境

EMU8086（Micro- processor Emulator）集成了源程序编辑、代码编译、Debug等功能，是一款运行于Windows环境下的16位微处理器8086虚拟仿真器。该仿真器具有丰富的帮助文档，是一个学习微型计算机内部工作原理、理解计算机工作过程的高效辅助工具。

程序可在仿真器中单步执行或连续执行，其可视化的人机交互方式让使用者操作更容易。在指令执行过程中，用户可观察CPU内部各寄存器、标志以及相关存储器中的内容随指令执行的变化情况。仿真器中执行的程序运行于软件虚拟的系统中，可有效避免指令执行时影响到运行EMU8086的计算机硬件系统。而且该虚拟仿真环境完全兼容Intel系列微处理器，不受实际计算机硬件配置的限制，便于在课堂教学中演示，以更直观地展现CPU的工作原理和指令的执行过程。

三、基于虚拟仿真环境的课堂教学与实践

基于虚拟仿真环境EMU8086，以解决问题为导向，结合实际应用设计教学案例，将相关知识点融合贯通，更符合人的认知过程。从解决问题出发，可引导学生明确思路，在解决问题的过程中学习知识，能有效激发学习主动性，使学生学习过程更有成就感。随着问题的解决，自然而然地加深了对相关知识的理解和掌握，切实提高学生运用所学知识解决问题的能力。

1.指令执行过程剖析。《微机原理及接口技术》课程教学内容主要包括硬件原理、指令系统和接口技术三大部分内容，主要内容概念抽象、难以理解，导致学生厌学。虚拟仿真技术可形象地将抽象的概念以直观的形式展现，基于EMU8086这一虚拟仿真工具，结合实际应用设计教学案例，使学生在解决问题中学习知识、掌握概念、总结规律，培养学生主动分析问题、解决问题的能力，通过虚拟仿真实验提供学生的学习热情，进一步使学生建立面向问题的系统化思维模式。

在指令系统教学中，学生对于指令往往采取死记硬背的方式，缺乏面向解决问题的思维方法，一方面指令系统显得零散难记，另一方面，即便背下了指令及语法，也难以在需要时正确使用。长期这样，会使学生对课程失去兴趣。而借助虚拟仿真环境，可将这一过程系统化、形象化，便于将看似零散的知识点串起来。比如，微处理器中实现表达式“6-8+7”的处理过程，如图1所示，借助仿真环境EMU8086，在课堂上演示源程序编辑、汇编、链接、指令的单步运行，学生可观察任何一条指令执行过程中，CPU内部所有寄存器、标志位的动态变化情况，从而理解状态标志的作用。

在观察指令执行过程时，可同时看到指令汇编后对应的十六进制机器码，以及指令、操作数在存储器中的存储情况，能够直观形象地展示微型计算机工作过程。在实际课堂教学中，教师只需以合适的案例提出问题，引导学生分析问题，通过课堂问答逐步形成解决方案，并在教师机上进行现场仿真实验。

2.接口技术抽象概念直观化。“实践、认识、再实践、再认识”是人们认识与解决问题的基本方法和规律。基于虚拟仿真环境，构建问题模型，设计实验项目，通过课堂演示使抽象内容形象化，再现知识形成的过程。引导学生主动思考，探寻解决问题的思路方法，在这个过程中，掌握重点、理解难点。

以典型的模拟交通灯仿真实验为例，传统的实验方法是基于物理实验箱，需要在特定的时间、特定实验室进行专门的实验操作，由于多数实验箱的集成度高，实验过程对于学生来说往往只是接几根线、运行一下程序而已，难以达到使学生理解掌握利用计算机通过接口电路实现对设备的控制这一教学目标。而且难以在课堂教学中适时地进行演示。

而借助虚拟仿真环境，可方便地在课堂上进行仿真实验，通过对仿真实验过程的分析，对比源程序，更利于学生理解设计系统时“软”、“硬”配合的思想。如图2所示，仿真实验中能动态显示十字路通灯的亮灭情况，同时源程序、机器码、CPU内部寄存器、接口电路内寄存器等的实时状态可方便地进行对比分析。借助于虚拟仿真环境，学生可直观地理解微机解决实际问题的方法，可直接观察接口电路在实现CPU与外设交换信息中的作用过程，使学生更好地理解计算机与外设交换信息的方式，将涉及到的知识点相互关联，使学生建立面向解决问题的思维方式，学以致用，树立微机系统软件与硬件必须协同配合才能实现预期目标的系统设计思想。

通过实际案例，使显得零碎的知识得到融合，使学生在学习过程中知其然且知其所以然。利于培养学生以解决问题为导向，将所学知识付诸实践。培养学生应用微机解决问题的初步分析能力和系统设计能力。

四、结论

借助虚拟仿真技术，可更好地将《微机原理与接口技术》课程中碎片化的知识融会贯通。通过案例化虚拟仿真实验演示，一方面可切实提高学生主动学习的积极性，活跃课堂气氛;另一方面，通过抽象内容的形象化展现，引导学生主动思考，培养学生掌握分析问题、解决问题的方法。教学过程以帮助学生运用相关知识解决实际问题为目标，使学生在问题解决的过程中获得现实体验，而不仅仅是抽象的程序、结论，探索实践以学生为中心的教学模式。教学实践表明，基于虚拟仿真环境，可有效提升课堂教学效果，有助于培养学生的创新意识，提供实践动手能力。

参考文献：

[1]高林.单片机原理与微机原理综合仿真系统的设计及应用[J].实验技术与管理，2014，（03）：91-94.

[2]吴殿红.基于8086的SRAM读写控制仿真实现[J].信息通信，2014，（02）：65-66.

[3]余华芳，何永玲，王宁.《微机原理与接口技术》教学改革实践与探索[J].教育教学论坛，2013，（02）：192-194+212.

[4]成怡，宋丽梅，修春波.《微机原理及应用》的仿真教学模式研究[J].科技信息，2013，（04）：181-182.

虚拟仿真案例范文第4篇

关键词：企业协同运营；虚仿实验；教学设计

一、前言

企业协同运营虚拟仿真实验是一个团队项目，各自模拟一家公司，在同一个市场内进行经营，通过企业内外部的合作经营达到共赢。通过企业模拟运营，针对当前商业运营模式，团队在经营中为了达到企业战略目标，对所从事的企业经营计划、组织、沟通、控制等问题进行剖析，并自主制定企业问题解决方案的体验式课程。在管理游戏的体验过程和引导下，学员理解了在企业中经营管理目标的设定与管理的重要性，掌握了战略目标达成的方法和工具，对物资采购、供应链选择、生产管理等企业经营环节有了深入的了解，同时训练学生的领导和执行能力。由于课程全程采用分组及团队游戏的方式进行授课，学员自身的问题在课程游戏的体验中不断地被挖掘和显现出来，从而找到最有效的企业经营管理解决方案[1]。

二、虚仿技术在教学中的应用分析

（一）必要性分析

由于商业案例实践类课程内容比较抽象，需要大量案例及分析来充实课程内容，仅依靠教师讲解，学生理解的深度有限，没有真实的商业实践往往难以让学生有身临其境的体验，案例分析都是事后总结。借助于虚拟仿真技术的直观和可操作性，学生可以在课程教学过程中突破现实的限制，充分发挥主动性和创造力，自己设计企业运营模块及内容，进行深度实践。1.有利于推动教育信息化建设，促进教育信息化与本科实验教学的融合发展与创新教育信息化是信息时代教育改革发展的必然要求，信息技术对教育发展具有革命性的影响。虚拟仿真实验教学是教育信息化的具体表现，是本科实验教学内涵的拓展和延伸[2]。2.有利于改变教学方法和教学手段单一的现实由于传统的管理学教学方式，缺乏多样化的教学方法和手段，从而严重制约了高校培养学生的学习兴趣，导致部分学生对专业知识兴趣不大，以应付考试为主。而通过虚拟仿真课程建设，不仅丰富了学生的学习体验，学生学习的兴趣也极大提升。3.有利于解决经管类实验缺乏科学的评价体系当前的实验课程基本上还在沿袭传统的考核方式，采用以教师命题为主的学生学习效果评价方式，其试题在难度级别、知识分布和题型分布等方面主观性较强，缺乏科学性，该学习效果的评价体系缺乏对学生职业能力的考察，很有可能导致评价信息的失真，进而影响学生学习的积极性，也不利于学生职业能力的形成。而虚拟仿真课程学习后，学习成果将直观地通过企业的经营成果展现出来，评价更为科学。

（二）先进性分析

1.采用浸润式人工智能技术虚拟仿真实验采用3D数字化模型，将课程中的管理相关知识转化为游戏化、沉浸式三维交互场景，采用人工智能技术模拟多人参与的各种场景；界面生动美观、易学易用，培训模式丰富，加深学生对知识的理解和运用。系统同时满足个人独立操作、多人配合操作等多种培训模式的需要，提高教师教学和学生学习的趣味性[3]。2.多人博弈、寓教于乐通过企业之间的博弈，其决策结果不但与组内决策者及参与人的身份职位相关，还与其他组的决策直接关联，需要小组通过合作、竞争多种战略提高企业经营收益。虚拟仿真实验设计了多人模式，体现了多人博弈的过程。同时，增加了学生在结果不确定性情境下探索的趣味性，使实验教学寓教于乐。3.进阶训练、递进式提升虚拟仿真实验能够让学员进行深入启发学习，这种学习方式不同于拓展训练及演讲式学习。教学中除了需要各团队协作竞争外，各团队学员需要积极参与及全情投入，更需要专业的资深培训讲师，不断地引导学员围绕企业实际问题进行思考与讨论，从而找出企业组织内部存在的根本问题。并针对问题指导各团队找到相应的解决方法，这是一种深入体验式课程[4]。

（三）合理性分析

1.总体设计采用OBE教学理念OBE强调以学生为中心，以产出为导向，以可持续改进为教学理念。虚拟仿真实验在内容上层层递进，有序衔接；在教学方式上，加强互动体验，学生之间互动，决策主体之间互动；在教学目标上，渐进式推进。2.围绕以学生为中心的教学设计理念虚拟仿真实验可作为“商业思维与案例实践”“运营管理”“战略管理”等课程的实验教学设计，虚拟仿真实验设计具有以下理念：①提出问题、活学活用：将所学管理知识原理对应企业经营管理的问题，使得学生既能从战略高度来观察企业经营管理的全貌，也能从执行角度来亲身体验合作共赢视角下企业协同经营管理的主要环节；②互帮互学、生生互动：来自不同专业的学生分工协作进行互动、学生角色转换、学生与教师互动；③自由选择、寓教于乐：学生自己制定经营战略，根据组员特点分配角色，在市场中寻找合作方，多人多组对抗进行操作；④深入浅出、自我提升：实验情景的设置将通过不同的市场变化，使学生能够递进式学习和操作，不断提升管理能力。3.满足探究式实验的教学要求所谓的探究性实验是指，实验者在不清楚实验结果的前提下，自主进行实验、探索、分析、研究后得出结论，进而形成科学概念的一种认知活动。学员通过实验解决一个感兴趣的问题，从而激发学生好奇心，培养科学的探究能力，既包括基础的实验部分，也包括独立的研究部门，是逐步递进的过程，这就是虚拟仿真实验的“小步法则”。而本实验由不同专业的学生组成小组进行组间对抗，结果未知，小组成员需要做的就是通过自己的分析与决策，提升企业的经营利润，在此过程中需要组内/间探索形成对知识体系的完整认知[5]。

三、企业协同运营虚拟仿真实验原理分析

（一）实验原理介绍

通过虚拟仿真现实中的商战环境，通过参与者对市场资源的评估和竞争者的分析，围绕计划、目标、组织、战略、决策、预算、沟通、博弈等对采购、供应商管理、运营管理、生产制造等进行规划和任务部署，体验组织结构为核心的战略规划及风险控制，帮助参与者在高度仿真的市场环境和关系中，认识各企业之间的关联和彼此之间的影响。

（二）核心要素仿真设计

1.系统提供资产负债表、利润表、现金流量表，使用者可以依次查看，系统可以通过柱状图的形式进行呈现。2.系统通过二维展现生产区、原料区、研发区、成品区等区域，使用者可以进行相关操作完成生产、交易、研发的全过程。也可以进行生产厂区的扩建。3.采用云渲染的技术，将虚拟仿真实验软件放在远程的服务器中渲染。用户无须安装任何插件，通过Web就可以直接运行虚拟仿真实验软件。

四、企业协同运营虚拟仿真实验教学设计

（一）教学设计

1.教学目标①能够合理安排管理团队成员，对团队总体目标认同。②能够合理配置团队内部有限的资源，以获得团队总体利益的最大化。③能够合理地通过内外部的合作，达到共赢的目标。④能够进行信息沟通，理解人际沟通的必要性。⑤能够突破惯性思维，以结构性或系统性的思考找到问题改善的途径。⑥能够把握企业经营的各个环节，提升学生对于变化管理的决策能力。2.实验设计团队项目，参加者组成6人小组进行实验，通过角色扮演模拟经营一座自带火车的车站，在教师的带领下通过3年的企业经营，参与者需要合理地考虑物资采购及销售的全部过程，通过寻找合作伙伴等形式提高企业的经营额，体验合作共赢视角下的真实企业的协同经营的过程。通过实战演练完成实验和学习，参与者获得真实的参与感，不断提升商业思维能力。3.教学方法课程采用体验式教学，通过对团队合作过程中可能会出现的沟通、协调、竞争、压力以及冲突等问题进行分析并进而找到解决方法的过程。使学员沉浸式融入模拟演练中，深刻体会到团队目标设定和目标达成的重要性，体会团队震荡、冲突时出现失误和资源使用不当等问题时，对团队的破坏和影响。在不断反思和冲突中训练领导能力，进而分析问题，深度发掘问题的根本实质，让学员逐步反思体会到公司运营存在的问题，齐心协力找到解决的方案和途径。课程区别于传统的讲授式学习，而是采用实战的形式，使用虚拟仿真技术，还原出一个高度竞争的模拟商业环境。将学员分成若干个团队，团队成立公司，在激烈的市场竞争环境下，进行企业经营，模拟运营企业若干年。公司内又分工合作，扮演不同的角色，团队内部相互合作，完成企业运营所需的生产、销售等环节计划和落实，并最终实现盈利。而团队外部又是竞争的关系，如何在商场中脱颖而出并称霸市场，需要各方博弈并时时关注市场。每年度模拟结束后，都会安排讨论，学员反思本年度经营过程中存在的问题，总结经验，体会过程，最后教师点评分析，指出其中蕴含的管理规律和知识，帮助学员真正领悟管理的真谛。将课程的体验性、竞争性、实战性、综合性等特点都展示出来。

（二）教学过程

通过知识学习、前期准备和探究性训练等部分，形成角色扮演、协同联系、合作学习和面向问题的教学模式，完成提问、练习、思考、合作、探索、决策等步骤。

（三）实验方法根据虚拟仿真实验教学项目目标设计，在教学环节上，分为角色扮演、线上虚拟决策模拟、线上互动分享、线下专题分析等环节，全程体现线上线下深度融合。1.角色扮演法本实验为学生提供实验场景。根据每个同学的专长安排仿真决策模拟中的角色，从而提高决策质量，锻炼学生感知风险能力，提高决策水平。2.情景仿真法学生在虚拟的环境中通过进行模拟练习，学生沉浸仿真商业氛围。通过操作该虚拟仿真实验，学生也对各知识模块进一步理解并掌握。

（四）步骤要求

1.建立/升级车站。系统提供初始资金，学生可以选择大、中、小三种车站的建设。每种车站的载货量不同。2.人员分配。系统提供人员聘请页面，学生可以在一定规则下进行人员的聘请，每种人员的费用不相同。3.制定策略。系统提供相关原材料的购进表格与金额，学生进行相关的决策，以文本的形式进行相关书写，并完成对采购的现金分配。4.采购物资。系统开始车站的运行并完成相关的采购，系统提供相关需求表格与相关公式，最终系统计算出相关的采购费用。5.制定买入/卖出价格。系统在每轮开始之前可以让学生对本车站提供的原材料进行修改，并在下一轮运行中体现出来。6.运营。提供一个铁路循环，火车每走完一轮将判定为完成一轮实验，每轮开始都会有新的任务，系统需要规定火车的运行顺序。随着火车轮数的升级，每个车站提供的相关原材料也会进行升级和价格上涨。7.制造成品。系统按照成品制造的规则，采购相关原材料进行成品制作，制作完成后可以进行销售，系统会虚拟相关买家对成品进行收购，材料等级越高成品收购价格就越高。8.交货/收款。每一轮完成时默认为一年，每轮系统都需要根据上面所提到的收入及支出进行相关的计算统计，并以表格的形式进行生成。交货的同时结清前一年企业的列车运营费用，同时购买下一年的服务费。

（五）教学评价体系

本实验的评价强调学生学习成果的内涵和个人的学习进步一体化体现，采用反映评估—学习评估—行为评估—结果评估的多元化评估方式。将项目完成的过程表现及完成的效果纳入评价范围，改进单纯以教师为评价主体的现状，使得课程评价更加全面、公正、科学。

五、结语

本实验坚持“虚实结合、以虚补实”的原则，利用线上虚拟仿真实验进行实体实验难以进行的操作，有效地解决了学生不能到企业真实参观学习及深入项目运营的限制，让每一位学生都能在该实验环境下体验并完成商业运营整个过程的实验任务。与传统的案例分析课程相比，虚拟仿真教学能将抽象概念具体化，将学生引入真实案例情景，丰富教学效果。同时，虚拟仿真教学不受实践时间与地点的限制，促使学生更自由地学习与实践，增强学生实践的积极性。教师在传统实物教学模式的基础上，叠加运用虚拟仿真技术的优势,让学生直观体会企业管理的重要性和潜在风险，感悟企业成长的过程，培养参与者的商业现实感，培养参与者对企业管理的深度理解。将呆板的课程案例转变成真正的商业运营活动，从而为学生将来走入职场奠定基础，培养符合时展需求的应用型人才。

参考文献

[1]李红岭,高晓阳,贾尚云,等.虚拟仿真实验教学模式的探索与实践[J].新疆农机化,2022(02):46-48.

[2]魏慧平,周薇,李勇莉.虚拟仿真平台在高校实验教学改革中的应用[J].解剖学研究,2022,44(02):184-187.

[3]贾文涛,李怡君.高校新文科虚拟仿真实验教学的创新路径[J].中国高等教育,2022(Z1):55-57.

[4]资春芬,谢筱琳.经管类跨专业虚拟仿真综合实训课程教学探析[J].科技创业月刊,2022,35(01):141-144.

[5]王芳,孙启鹏,李永平.企业经营管理虚拟仿真实验项目设计与优化[J].实验室科学,2021,24(06):36-40+44.

虚拟仿真案例范文第5篇

关键词：虚拟样机技术；人才培养；机械工程类；仿真分析；创新

作者简介：路永婕（1981-），女，甘肃靖远人，石家庄铁道大学机械工程学院，讲师；陈娜（1979-），女，辽宁辽阳人，石家庄铁道大学信息学院，讲师。（河北　石家庄　050043）

基金项目：本文系石家庄铁道大学教育教学改革研究项目（项目编号：110408、110326）的研究成果。

中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）32-0033-01

在20世纪80年代，随着计算机科学技术的进步与发展，导致了虚拟样机技术（VPT，virtual prototyping technology）的出现，从而加快了工业发展的步伐。虚拟样机技术以自身的优势大大提高了工业产品的设计和研发的效率，极大地缩短了产品的生产和制造周期。目前虚拟样机技术在各领域的企业和研究机构里已经取得了良好的经济效益，得到了广泛的应用。因此各企业单位对熟练掌握虚拟样机技术的人才需求不断增长，这就势必要求在高等教育过程中更加注重培养大量的此类人才，以满足人才市场的巨大需求，进一步促进我国工业水平的提高。

虚拟样机技术作为一种先进的技术，在推动工业发展的同时也为高等教育培养高质量、高水平的人才提供了良好的手段和思路。在机械工程类本科教学实践中充分应用虚拟样机技术将会有力地促进工科类教学方式和教学体系的改革，会大幅度地变革旧的教学模式，实现大学生学习的多元化和主体化，使学生跟随工业技术发展的步伐，牢固夯实知识要点，掌握学科体系。

一、虚拟样机技术的理论依据与应用前景

虚拟样机技术是一种基于虚拟样机的数字化设计方法，该技术结合了先进的建模技术、仿真技术、信息技术、优化技术、制造技术和先进的信息管理技术，涵盖了工业产品的概念、设计、实验、生产和制造的各个环节。可见，虚拟样机技术重点强调了工业产品的系统观，它针对产品的全生命周期，对产品进行全方位的测试、分析与评估，实现了不同领域的虚拟化的协同设计。

总之，虚拟样机技术是以虚拟样机为主体，可视化为界面，仿真分析为主要手段，三维造型软件为工具，建立起的多学科、多领域、多角度的协同设计平台。在机械领域中，虚拟样机技术以机械系统运动学、动力学、传热学和控制理论为核心理论，几乎涵盖了机械工程体系中的各个子系统。目前基于虚拟样机技术，涌现出来了大量成熟的商业化软件，大体可以分为几何建模（SolidWork，UG，Pro/E）、结构分析（ABAQUS，ANSYS，NATRA）、多体动力学（SIMPACK，ADAMS，DADS）、液压与控制（AMESIM）、振动与噪声（SYSNOISE，AUTOSEA）等几个范畴，在机械工程、航空航天、国防和医学等各个领域发挥越来越重要的作用，在企业中已经得到了普遍的应用，获得了很多的成功案例。

因此在运用虚拟样机技术进行工业生产时，需要具备扎实的计算机、运动学、动力学和控制学多个学科的知识，这就对高等教育人才的培养提出更高的要求。从上述虚拟样机技术的内涵和理论依据可以发现，该技术具有很强的实践性强、可重复性和操作直观的特点，所以这些特点既是学生最终学习的目的，也为教师提高教育水平提供了很好的手段。

二、充分发挥虚拟样机技术在机械工程类教学中的作用

1.培养学生的仿真分析意识

在计算机技术高速发展的今天，基于虚拟样机技术的仿真分析已经日趋完善，分析的结果可靠、逼真，在工业生产中已经被广泛认可。所以，在教学过程中应引导学生积极掌握和利用仿真分析的技巧，在学习和吸纳新知识时充分应用仿真的手段进行分析和验证，提升对知识的理解程度，提高对专业知识的认知水平，形成良好的仿真分析习惯。

由浅入深地让学生在学习过程中随时借助虚拟样机技术对书本中的例题、课程设计中的案例和毕业设计命题从仿真的角度预演解题过程，树立起良好的仿真意识，这不仅提高了学生分析、解决问题的能力，而且在反反复复的仿真实践中对虚拟样机的综合应用能力得到提高，对专业知识的准确应用也会有一个比较深刻的认识。

2.注重理论与仿真实践结合

在机械工程相关专业的学习中，“机械原理”、“机械设计”、“机电控制”、“测试技术”等都是必修的专业基础课程，在以往的教学中，学生在掌握这些课程时比较头疼，教师在教授过程中诠释概念、分析原理时也比较吃力。分析其中的原因，主要就是学生在认知这些专业知识之前，相应的背景知识比较欠缺，对难懂的知识点存在很大的陌生感，教学的效果差强人意。然而虚拟样机技术恰恰可以弥补这一点，可以在教学的各个阶段都发挥不同的效用，在每门课程学习之前，教师可通过基于虚拟样机技术的成功工程案例的展示，激发学生对本专业知识求知的欲望，对课程设计的过程产生浓厚的兴趣，以最短的时间融入到课堂中。

因此在学习理论的过程中，对于那些晦涩难懂的理论就可以通过结合虚拟样机的仿真分析实践的方式，以鲜活的仿真现象直观揭示理论的真正内涵。例如，对于“机械原理”教学可以通过多体动力学的仿真软件建立机构的虚拟样机模型、定义部件的约束、动态仿真运动的轨迹、获取各构件的运动学特性曲线等等就可以清晰展现机械原理的整个理论体系，让学生轻松享受学习的过程。

3.以仿真分析为工具实现创新设计

虚拟仿真案例范文第6篇

【关键词】 仿真模拟； 内科护理； 教学

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2013.14.053

学习作为一个体验式的过程，需要通过学习者的亲身体验来完成学习过程中的各种实践活动，并将获得的经验转化为他们的内部知识[1]。体验式学习可以调动学生学习主动性，获得理想的学习效果，虚拟仿真模拟教学可以使学生在仿真教学环境中获得体验。随着经济发展，人们自我保护意识增强及相关法律文件颁布，愈来愈多患者不愿意做实验品，另外学生人数较多，学校又远离医院，学生动手机会更加有限，仿真模拟教学让学生在没有风险的前提下学习和训练各种技能，将模拟教学与临床实践相结合，能弥补学生临床实践机会的不足，可以提高学生综合职业能力。

1 资料与方法

1.1 一般资料 将本院2009级4个班248名学生实施仿真模拟教学，其中女生228名，男生20名，年龄19～21岁。已完成基础医学课、护理学基础课及部分临床护理学课程，处于二年级下学期阶段。

1.2 方法

1.2.1 设计临床案例 教师根据教学需要设计编写好合适的案例或收集临床病例并适当的修改，并制定模拟教学目标，案例设计尽可能与临床情况一致，与内科护理知识紧密结合，目的是激发学生学习兴趣，体现临床实践教学。案例需通过逐步分析学习目标设计，需要考虑教师信息、学生信息、用物明细、环境要求及评估要点等，案例设计是仿真模拟教学的一个重要环节。

1.2.2 案例编程 将设计的临床案例编辑于模拟患者系统，以便使用模拟患者进行模拟教学。

1.2.3 运行案例 学生在模拟教学前需对案例相关知识进行主动性学习，上课时先分组进行案例讨论，然后分配角色，准备用物，角色包括患者、家属、护士、医生、观察员、记录员。根据需要模拟医院情景，如呼吸科病房、心内科病房等，要求虚拟仿真环境逼真度高，高逼真度的环境可为学习者提供身临其境的沉浸感，需要在视、触、听觉等感知通道提供真实感的体验[2]，使学生在特定的临床情景中运用多媒体、实物等实施相应的护理操作。多媒体医学模拟仿真系统由先进的电脑技术驱动，通过皮肤接触、录音发声，显示人体器官功能，覆盖人体各大系统的仿真技术[3]。通过角色扮演、沟通练习和技能训练等融为一体的情景案例演练，使学生感受到医院氛围，体会到患者的痛苦，体验到护士的辛苦，提高了学生沟通能力、应变能力和团队合作能力，加快了角色的转变。

1.2.4 引导性反馈 将演练过程全程录象，完毕后给学生回放，针对学习目标进行引导性反馈，让学生对扮演的角色进行点评，通过讨论和沟通，了解学生的思路。如问学生：模拟训练中发生了什么？为什么发生？我很好奇你怎么看这件事情？你当时的想法是什么？你从这次模拟练习中学到了什么？行动后反思，进一步提高教学效果。

1.2.5 评价效果 最后由教师总结仿真教学效果，需客观而温和地指出每组学生演练的优点和存在的不足，提倡使用语句有：我发现……，我担心……，强调做得好的部分，欣赏学生的优点，并且说明其原因，对不足部分，提出解决方法。并向学生介绍相关护理新知识，以便学生自学。注意不要指责和批评学生，要让学生感到自尊。

2 结果

2.1 完成仿真模拟教学24学时，大部分学生能积极争取参与，结业考试内科成绩优良率达55%，及格率达93%。护士执业资格考试通过率明显提高。

2.2 通过仿真模拟教学，学生自主学习能力明显提高，护理技能得到明显提升，开始演练时，部分学生紧张，说话不流畅，表达不清楚，操作频繁出错，通过反复演练，学生自信心增加，表达能力、团结合作能力大大提高。学生对教学方法认同度达89%。

3 讨论

3.1 传统的教学方法，以教师讲授为主，强调知识及技能的传授，而对实践能力、解决问题的能力、合作能力以及创新能力等方面培养不够；仿真模拟教学，可以培养学生职业关键能力，如计划、决策能力等。以教师为主的授课，大部分职院学生感到没兴趣，缺自信，教师也感到困惑，教什么？如何教？仿真情景模拟教学能激发学生的学习兴趣，教师通过有目的的引入或创设具有一定情绪色彩的临床工作情景，让学生置身于临床情景中，使抽象的知识具体化、形象化、趣味化，激发学生的学习热情，使学生在做中学，学中做，做学合一。

3.2 虚拟仿真技术是虚拟现实技术和系统仿真技术的合称，它是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物[4]，将仿真模拟技术应用于内科护理教学，体现了课程改革下新的教学模式，学生获得了建构学习知识的能力，建构主义学习理论认为：知识不是通过教师传授获得的，是学生在一定的情境即社会文化背景下，借助于其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式获得[5]。

3.3 仿真模拟教学能使学生身临其境，在安全环境下练习内科护理操作技能，学习不对患者构成风险，可以反复练习技能直到掌握为止，学习中体验真实，教学过程可以控制，另外，利用编辑的多样病例，在标准化的环境学习，学生可以学习平时较少碰见问题的处理方法，这种教学模式在医学教育领域前景广阔，如何将模拟教学整合到护理课程中，是目前护理教育工作者面临的挑战。

3.4 开展仿真模拟教学，关键是教师的教学思想、教学理念要转变，教师的综合素质要提高，教师除了具备丰富的专业理论知识外，还需具备娴熟的操作技能，具备跨学科知识，能充当导演、编剧、医生、护士、家属等角色，还必需有较高的计算计水平，能编辑病案并正确使用模拟患者。面对新的教学环境和教学条件，教师必须思考和实施新的教学方法，积极培养学生的自主学习能力和创新能力，为学生提供丰富的知识延伸。

3.5 仿真模拟教学在现代医护教学中的应用，对护生的技能提高和强化具有重要作用，不仅增强了护生组织能力与团队协作能力、处理护理危机能力，也为现代科学护理评估机制的建立提供了基础和依据[6]。在仿真模拟教学基础上进行内科护理技术考核，可以了解学生学习效果。考核可在学习期间进行，也可在实习前强化训练完成后进行考核，考核后需及时进行评价。

3.6 仿真模拟教学不能完全取代临床见习或实习，编辑设置的病例毕竟不同于真实的患者，与临床实际操作尚有一定的差距。实施仿真模拟教学，教师工作量大，教师需要编写更多符合医学教育特色的临床病例，必需有良好的教学团队共同完成。

参考文献

[1] 杨嘉玲.基于体验式学习的虚拟教学环境构建[J].广州广播电视大学学报，2011，11（3）：10-14.

[2] 谭珂，潘新华，高原，医学虚拟仿真教学环境的构建[J].中国医学教育技术，2012，5（5）：536.

[3] 漆洪波.电脑模拟人在产科临床教学中的应用[J].华夏医学，2004，12（6）：1011-1022.

[4] 邵英杰.浅析虚拟仿真技术在护理技术教学中的应用[J].卫生职业教育，2012，21（3）：36.

[5] 苏岩.用建构主义理论指导普通高校音乐教学[J].广西工学院学报，2007，12（S1）：3.

[6] Rnbyn P Cant，Simon J Cooper.Simulation-based leaaning in nurse educationsystematic review[J].Journal Advanced Nursing，2009，66（1）：3-15.

（收稿日期：2012-11-28） （本文编辑：陈丹云）

*基金项目：2012年湖北省教育厅人文社会科学研究立项项目

（编号：20121002210527）

①湖北职业技术学院护理学院 湖北 孝感 432000

虚拟仿真案例范文第7篇

为了应对工业工程在有关工业系统设计、管理及优化等综合性实验课程开发难度较大的问题，该文提出将计算机仿真技术与项目教学、案例教学相结合，实现了“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使得工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。

关键词：

计算机仿真；工业工程；实验教学

计算机仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境，让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，接近现实工作场景，有利于提高学习兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实的体验如在现实中执行任务的感觉，以达到更快掌握技术手段的目的，而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景且不受行业限制，使学生对实践问题的认识更深入，采用的应对方法更灵活。由此“计算机仿真技术”便成为专业学习及实际应用中的重要方法和技术手段。工业工程作为管理科学与工程的二级学科，其人才培养目标是培养出面向生产、管理、服务的高级专业技术和管理人才，面向的工作岗位主要有制造业现场管理、产能计算、生产计划与控制、项目管理、精益生产等，以及服务业的流程优化、工作研究等。其中，制造业涉及行业范围广、产品种类多、工序过程各异，因此，在教学过程中需要通过一系列系统的实验项目培养学生专业的问题提炼能力及问题分析能力，并采用专业的技术方法和手段有针对性的对问题本质进行处理。然而，正是由于工业工程方法应用行业的广泛性及多样性，使得我们不可能如其他5类工程学科般拥有自己典型的实验实训设备，亟需我们在实践教学过程中探索新的教学方法与实验支撑技术。

1工业工程实验课程教学现状分析

工业工程类实验课程的教学，在传统的教学模式中，主要是以“理论课+实验室”的模式，强调学生对工业工程专业基本方法和技能的掌握与应用，如，工作研究、动素分析、人机工程、物流工程、流程优化、现场改善等基本技能与方法论。传统的实验教学过程中，基本上遵照如下流程：首先，引导学生进行以上理论课的学习，使学生知道、了解并掌握这些基本的专业手法与技能；其次，通过开设相关实验课程让学生对所学的这些技术方法展开实践，从而帮助学生达到训练并养成工业工程专业素养的目的。然而，目前所开设的相关实验课程均是就某一独立技术方法而展开的较为单纯的技能训练，如，工作研究的实验主要是针对动作研究、动素分析、生产节拍平衡开展具体分析过程实践，帮助学生深刻体会这些基本专业手法的实际应用场合；人因工程，主要是通过系列人因实验带领学生亲身体验，感受高度、亮度、颜色、频繁度、规律度等人因影响因素带给人视觉、听觉等感官的切实感受，从而探讨基于人因的合理化设计、布局及工作安排；设施规划布局则是基于物流分析方法，通过物流强度度量，分析部门间的相关性强度，从而为合理布局、物流优化提供有效参考。以上这些实验均对学生在工业工程专业基本方法技能的培训上起到了有效效果。然而，却并未在促进学生养成工业工程职业素养上发挥强化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系统工程、系统建模及仿真优化等这类有关工业工程系统设计、管理及优化的主干课程的综合性实践项目，要设计出针对本专业基本技能方法的综合性实践项目，需要的制造业相关设备、产品品种等数量巨大，且耗费大、成本高，很难从实际操作入手，计算机仿真方法不失为解决此问题的一种有效方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此，应该将“项目教学”“案例教学”“教、学、做”一体化和基于计算机仿真技术的虚拟教学的方法结合起来，充分发挥各自的优点，提升实践教学效果。基于计算机仿真技术的虚拟教学很容易与其它先进的教学方法相结合，因此，在工业工程类实验课程的教学中，将基于计算机仿真技术的虚拟教学与其它教学方法相结合，有助于提高实验课程教学效果，而且成本低、效率高，使学生可以不受场地、行业、设备与产品的限制，使学生更好的掌握专业技能和方法，并通过基于计算机仿真平台开发的综合性实践项目，锻炼学生的工业工程系统设计、管理及优化的综合能力，培养学生的专业素养，从而促进本专业人才培养效果的提升，计算机仿真技术在工业工程类实验课程的教学中具有重要的意义。

2计算机仿真技术在实验课程教学中的应用

计算机仿真技术为人们提供了一个理想的实践教学手段，目前国内外已经普遍将其应用于军事训练、课程教学、运动训练以及医学研究等方方面面。美国是计算机仿真技术虚拟现实的起源地，现在美国计算机虚拟仿真技术的发展水平也比较高，在这个领域代表了国际先进水平，也是第一个把虚拟仿真技术应用在教育教学中的国家，目前在感知、用户界面、后台软件和硬件等几个方面，形成了一个比较系统的虚拟仿真教学仪器架构。如，美国的卡罗莱纳州立大学利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于JavaApplet的虚拟实验设备和实验设施、相关的实验课程模块、实验结果评价模块、协作模块。在欧洲，英国在计算机仿真技术虚拟现实的相关领域处于领先地位，研究出了虚拟仿真软件包，并应用在教学仪器和工业安全培训等方面。如，英国的诺丁汉大学在教育和学术方面对虚拟仿真技术进行了研究与探索，其目标主要在于探索桌面虚拟仿真的输入设备应用上。此外，该小组还和其他学校紧密合作，将其仿真系统应用在了特殊学生教育中。在中国，目前各个大学和科研机构也广泛采用计算机仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如：中国科技大学开发出第一套基于虚拟仿真的教学仪器系统——利用虚拟仿真技术进行几何光学实验平台的开发，系统将计算机辅助教学仪器的智能化仪器、计算机技术、虚拟仿真和物理教学仪器等有机结合，把物理教学仪器系统推进到了新的领域；北京润尼尔网络科技有限公司以北京邮电大学强势的网络、通讯、电子三门学科为基础，采用JavaApplet技术、B/S结构、J2EE框架，为解决高校日趋紧张的实验设备及实验场地等实验教学问题，由北京邮电大学网络教育技术研究所组织精英力量，经过多年研究，开发出了配套的虚拟实验系统。通过对国内、外的基于计算机仿真的虚拟现实教学应用情况进行对比，我们发现：当前，国外基于计算机仿真的虚拟实验比国内开发时间早，应用相对成熟，不管是在仿真器材还是仿真软件上都比较丰富、且功能较多；同时，国外很多成熟的仿真实验产品价格普遍偏高，且技术难度也不太适合本科学生，更适合研究所或工程师使用。尽管如此，我国还是有很多现行的成熟的计算机仿真软件供我们选择，这些成熟的仿真软件具有界面友好、可扩充性、支持二次开发等特性，甚至大多实现模块化利于定制化实验的开发，基本上能满足国内高等院校实验教学需要及丰富的仿真实验需求。因此，国内很多高校及科研院所普遍采用购买成熟的仿真软件产品，基于自身的仿真实验需求进行对应的二次开发，从而设计出适合自己的基于计算机仿真的虚拟实验平台，并得到了很好的应用发展。就工业工程类实验课程而言，现在市面上流行的仿真软件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供给我们一个良好的仿真实验平台，供我们在这些平台上进行综合性实践项目的构建和开发。

3基于计算机仿真技术的实验教学模式开发

在深度分析学生学习特点和企业真实需求的基础上，基于建构主义学习理论和混合式学习理论，按照社会发展对人才培养的要求，结合计算机仿真实验教学设计的基本原则，借鉴信息化和项目教学、案例教学设计方法，探索出基于实践项目、真实案例和工作任务的计算机仿真实验教学模式，实现了“教、学、做”一体化的实验设计。该模式由“项目导入、制定计划、实施计划和成果展示与评价”4个环节组成，其中，计算机仿真实验教学贯穿了该模式的所有环节。下面简单介绍该模式的具体实施方案。

（1）在“项目导入”环节，专业教师的活动包括：借助选定的计算机仿真实验平台，导入项目任务及目标、展示项目结果，让学生对项目有一个直观的认识，然后再布置具体的实践任务；利用计算机仿真实验平台，让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以获得哪些知识以及达到什么样的技能水平；在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上，适当采取分工协作方式，安排具体的任务完成时间及成果的评定方法等。

（2）在“制定计划”环节，学生的活动包括：通过自主学习、分工协作等方式，对具体实践项目的目标、任务进行分析；确定任务所涉及的专业方法和技能手段，充分应用已掌握的专业知识和能力，借助计算机仿真实验平台，设计出仿真实验模型帮助决策与优化；确定仿真实验任务的实施步骤，为仿真实验任务的实施做好充分的准备。

（3）在“实施计划”环节，学生的活动包括：在计算机仿真实验平台上，按照拟定的计划，逐步完成实践项目的仿真任务；在完成实践项目仿真任务的过程中，学生通过应用所学专业知识和技能，建构自己的专业知识，从而帮助自己养成专业素养。

（4）在“展示与评价”环节，学生的工作包括：在计算机仿真实验平台上展示自己的实践项目仿真成果；参与讨论和评价；通过对比分析，学生对自己的实践项目展开进一步的仿真优化处理。

4结语

将计算机仿真技术与项目教学、案例教学更加紧密的结合起来，能够更好的实现“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。计算机仿真技术在专业实验教学方面的应用前景广泛,值得深入研究。

作者：赵灿灿 单位：首都经济贸易大学安全与环境工程学院

参考文献

[1]徐洪梅,熊建设,石雷.计算机仿真技术在通信原理实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2006,23(8):88-90.

[2]张祖鹰.浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践[J].商场现代化,2007(7X):387.

[3]胡晓波,李琰,王艳芳.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].实验室科学,2007(2):121-122.

[4]曹旭帆,叶舟,高灵.基于计算机仿真技术的实验教学改革方案[J].实验技术与管理,2008,24(12):99-101.

[5]徐玮玮.仿真实验在教学中的应用及其意义[J].科技信息,2009(34):I0352-I0353.

[6]陈龙,张亚君.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2009,26(8):73-75.

[7]徐红,刘羽.计算机专业虚拟实验教学环境的改革与实践[J].实验技术与管理,2009,26(2):90-92.

[8]张明,李良荣.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].长春师范学院学报:自然科学版,2010,29(6):117-119.

[9]刘颖,张东亮,李旺彦.计算机仿真技术在教学中的应用研究[J].电脑编程技巧与维护,2011(22):143-144.

[10]白锐,张健.计算机仿真技术在自动化专业教学过程中的应用研究[J].中国现代教育装备,2012(21):58-59.

[11]张敬南,张谬钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理,2013,30(12):101-104.

[12]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索,2013,32(12):5-8.

[13]刘扬武.分析计算机仿真技术在高校网络协议实验教学中的应用[J].电脑知识与技术,2014(15):76.

[14]宋菲.计算机仿真技术在《电路分析》课程教学中的应用研究[J].中国电子商务,2015(1):290-290.

虚拟仿真案例范文第8篇

关键词：计算机仿真；工业工程；实验教学

计算机仿真技术是继数学推理与科学试验之后认识世界自然规律的第三类基础方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学是指利用实物和计算机软件共同模拟出真实的情境，让学生在模拟的情境下进行探究和学习。这种教学方法生动形象，接近现实工作场景，有利于提高学习兴趣，使学生在短时间内进入相应情境，真实的体验如在现实中执行任务的感觉，以达到更快掌握技术手段的目的，而且这种教学方法可以利用计算机软件的优势创造出灵活多样的工作场景且不受行业限制，使学生对实践问题的认识更深入，采用的应对方法更灵活。由此“计算机仿真技术”便成为专业学习及实际应用中的重要方法和技术手段。工业工程作为管理科学与工程的二级学科，其人才培养目标是培养出面向生产、管理、服务的高级专业技术和管理人才，面向的工作岗位主要有制造业现场管理、产能计算、生产计划与控制、项目管理、精益生产等，以及服务业的流程优化、工作研究等。其中，制造业涉及行业范围广、产品种类多、工序过程各异，因此，在教学过程中需要通过一系列系统的实验项目培养学生专业的问题提炼能力及问题分析能力，并采用专业的技术方法和手段有针对性的对问题本质进行处理。然而，正是由于工业工程方法应用行业的广泛性及多样性，使得我们不可能如其他5类工程学科般拥有自己典型的实验实训设备，亟需我们在实践教学过程中探索新的教学方法与实验支撑技术。

1工业工程实验课程教学现状分析

工业工程类实验课程的教学，在传统的教学模式中，主要是以“理论课+实验室”的模式，强调学生对工业工程专业基本方法和技能的掌握与应用，如，工作研究、动素分析、人机工程、物流工程、流程优化、现场改善等基本技能与方法论。传统的实验教学过程中，基本上遵照如下流程：首先，引导学生进行以上理论课的学习，使学生知道、了解并掌握这些基本的专业手法与技能；其次，通过开设相关实验课程让学生对所学的这些技术方法展开实践，从而帮助学生达到训练并养成工业工程专业素养的目的。然而，目前所开设的相关实验课程均是就某一独立技术方法而展开的较为单纯的技能训练，如，工作研究的实验主要是针对动作研究、动素分析、生产节拍平衡开展具体分析过程实践，帮助学生深刻体会这些基本专业手法的实际应用场合；人因工程，主要是通过系列人因实验带领学生亲身体验，感受高度、亮度、颜色、频繁度、规律度等人因影响因素带给人视觉、听觉等感官的切实感受，从而探讨基于人因的合理化设计、布局及工作安排；设施规划布局则是基于物流分析方法，通过物流强度度量，分析部门间的相关性强度，从而为合理布局、物流优化提供有效参考。以上这些实验均对学生在工业工程专业基本方法技能的培训上起到了有效效果。然而，却并未在促进学生养成工业工程职业素养上发挥强化作用。原因在于，缺乏像物流工程、系统工程、系统建模及仿真优化等这类有关工业工程系统设计、管理及优化的主干课程的综合性实践项目，要设计出针对本专业基本技能方法的综合性实践项目，需要的制造业相关设备、产品品种等数量巨大，且耗费大、成本高，很难从实际操作入手，计算机仿真方法不失为解决此问题的一种有效方法。基于计算机仿真技术的虚拟教学则以其高效率、低成本、内容丰富、性能有效和安全等优势得到越来越多的应用和推广。因此，应该将“项目教学”“案例教学”“教、学、做”一体化和基于计算机仿真技术的虚拟教学的方法结合起来，充分发挥各自的优点，提升实践教学效果。基于计算机仿真技术的虚拟教学很容易与其它先进的教学方法相结合，因此，在工业工程类实验课程的教学中，将基于计算机仿真技术的虚拟教学与其它教学方法相结合，有助于提高实验课程教学效果，而且成本低、效率高，使学生可以不受场地、行业、设备与产品的限制，使学生更好的掌握专业技能和方法，并通过基于计算机仿真平台开发的综合性实践项目，锻炼学生的工业工程系统设计、管理及优化的综合能力，培养学生的专业素养，从而促进本专业人才培养效果的提升，计算机仿真技术在工业工程类实验课程的教学中具有重要的意义。

2计算机仿真技术在实验课程教学中的应用

计算机仿真技术为人们提供了一个理想的实践教学手段，目前国内外已经普遍将其应用于军事训练、课程教学、运动训练以及医学研究等方方面面。美国是计算机仿真技术虚拟现实的起源地，现在美国计算机虚拟仿真技术的发展水平也比较高，在这个领域代表了国际先进水平，也是第一个把虚拟仿真技术应用在教育教学中的国家，目前在感知、用户界面、后台软件和硬件等几个方面，形成了一个比较系统的虚拟仿真教学仪器架构。如，美国的卡罗莱纳州立大学利用Java技术建立了基于Web的探索式虚拟物理实验室，主要有以下几个模块：基于JavaApplet的虚拟实验设备和实验设施、相关的实验课程模块、实验结果评价模块、协作模块。在欧洲，英国在计算机仿真技术虚拟现实的相关领域处于领先地位，研究出了虚拟仿真软件包，并应用在教学仪器和工业安全培训等方面。如，英国的诺丁汉大学在教育和学术方面对虚拟仿真技术进行了研究与探索，其目标主要在于探索桌面虚拟仿真的输入设备应用上。此外，该小组还和其他学校紧密合作，将其仿真系统应用在了特殊学生教育中。在中国，目前各个大学和科研机构也广泛采用计算机仿真技术建立虚拟场景进行相关领域的教学与研究。例如：中国科技大学开发出第一套基于虚拟仿真的教学仪器系统——利用虚拟仿真技术进行几何光学实验平台的开发，系统将计算机辅助教学仪器的智能化仪器、计算机技术、虚拟仿真和物理教学仪器等有机结合，把物理教学仪器系统推进到了新的领域；北京润尼尔网络科技有限公司以北京邮电大学强势的网络、通讯、电子三门学科为基础，采用JavaApplet技术、B/S结构、J2EE框架，为解决高校日趋紧张的实验设备及实验场地等实验教学问题，由北京邮电大学网络教育技术研究所组织精英力量，经过多年研究，开发出了配套的虚拟实验系统。通过对国内、外的基于计算机仿真的虚拟现实教学应用情况进行对比，我们发现：当前，国外基于计算机仿真的虚拟实验比国内开发时间早，应用相对成熟，不管是在仿真器材还是仿真软件上都比较丰富、且功能较多；同时，国外很多成熟的仿真实验产品价格普遍偏高，且技术难度也不太适合本科学生，更适合研究所或工程师使用。尽管如此，我国还是有很多现行的成熟的计算机仿真软件供我们选择，这些成熟的仿真软件具有界面友好、可扩充性、支持二次开发等特性，甚至大多实现模块化利于定制化实验的开发，基本上能满足国内高等院校实验教学需要及丰富的仿真实验需求。因此，国内很多高校及科研院所普遍采用购买成熟的仿真软件产品，基于自身的仿真实验需求进行对应的二次开发，从而设计出适合自己的基于计算机仿真的虚拟实验平台，并得到了很好的应用发展。就工业工程类实验课程而言，现在市面上流行的仿真软件，如，Flexsim、witness、em-plan等都能提供给我们一个良好的仿真实验平台，供我们在这些平台上进行综合性实践项目的构建和开发。

3基于计算机仿真技术的实验教学模式开发

在深度分析学生学习特点和企业真实需求的基础上，基于建构主义学习理论和混合式学习理论，按照社会发展对人才培养的要求，结合计算机仿真实验教学设计的基本原则，借鉴信息化和项目教学、案例教学设计方法，探索出基于实践项目、真实案例和工作任务的计算机仿真实验教学模式，实现了“教、学、做”一体化的实验设计。该模式由“项目导入、制定计划、实施计划和成果展示与评价”4个环节组成，其中，计算机仿真实验教学贯穿了该模式的所有环节。下面简单介绍该模式的具体实施方案。

（1）在“项目导入”环节，专业教师的活动包括：借助选定的计算机仿真实验平台，导入项目任务及目标、展示项目结果，让学生对项目有一个直观的认识，然后再布置具体的实践任务；利用计算机仿真实验平台，让学生明确自己应当完成的具体任务和完成任务后可以获得哪些知识以及达到什么样的技能水平；在充分考虑学生的现有知识和能力水平的基础上，适当采取分工协作方式，安排具体的任务完成时间及成果的评定方法等。

（2）在“制定计划”环节，学生的活动包括：通过自主学习、分工协作等方式，对具体实践项目的目标、任务进行分析；确定任务所涉及的专业方法和技能手段，充分应用已掌握的专业知识和能力，借助计算机仿真实验平台，设计出仿真实验模型帮助决策与优化；确定仿真实验任务的实施步骤，为仿真实验任务的实施做好充分的准备。

（3）在“实施计划”环节，学生的活动包括：在计算机仿真实验平台上，按照拟定的计划，逐步完成实践项目的仿真任务；在完成实践项目仿真任务的过程中，学生通过应用所学专业知识和技能，建构自己的专业知识，从而帮助自己养成专业素养。

（4）在“展示与评价”环节，学生的工作包括：在计算机仿真实验平台上展示自己的实践项目仿真成果；参与讨论和评价；通过对比分析，学生对自己的实践项目展开进一步的仿真优化处理。

4结语

将计算机仿真技术与项目教学、案例教学更加紧密的结合起来，能够更好的实现“教、学、做”一体化，并且，在显著改善实验教学条件、提升实验教学效果的同时，减少了设备消耗，尤其是耗材的使用量，节省了实验经费，而且克服了时间与空间上的限制，使工业工程综合实验课的开课率和学生的专业综合能力得到显著提升。计算机仿真技术在专业实验教学方面的应用前景广泛,值得深入研究。

参考文献

[1]徐洪梅,熊建设,石雷.计算机仿真技术在通信原理实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2006,23(8):88-90.

[2]张祖鹰.浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践[J].商场现代化,2007(7X):387.

[3]胡晓波,李琰,王艳芳.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].实验室科学,2007(2):121-122.

[4]曹旭帆,叶舟,高灵.基于计算机仿真技术的实验教学改革方案[J].实验技术与管理,2008,24(12):99-101.

[5]徐玮玮.仿真实验在教学中的应用及其意义[J].科技信息,2009(34):I0352-I0353.

[6]陈龙,张亚君.Proteus仿真软件在单片机实验教学中的应用[J].实验技术与管理,2009,26(8):73-75.

[7]徐红,刘羽.计算机专业虚拟实验教学环境的改革与实践[J].实验技术与管理,2009,26(2):90-92.

[8]张明,李良荣.计算机仿真技术在实验教学中的应用[J].长春师范学院学报:自然科学版,2010,29(6):117-119.

[9]刘颖,张东亮,李旺彦.计算机仿真技术在教学中的应用研究[J].电脑编程技巧与维护,2011(22):143-144.

[10]白锐,张健.计算机仿真技术在自动化专业教学过程中的应用研究[J].中国现代教育装备,2012(21):58-59.

[11]张敬南,张谬钟.实验教学中虚拟仿真技术应用的研究[J].实验技术与管理,2013,30(12):101-104.

[12]王卫国.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索,2013,32(12):5-8.

[13]刘扬武.分析计算机仿真技术在高校网络协议实验教学中的应用[J].电脑知识与技术,2014(15):76.

[14]宋菲.计算机仿真技术在《电路分析》课程教学中的应用研究[J].中国电子商务,2015(1):290-290.

[15]王晓玲,胡沁涵,陈虹.计算机仿真建模技术在通信原理实验教学中的应用[J].现代计算机:专业版,2015(9):34-37.

虚拟仿真案例范文第9篇

1.1运行案例学生在模拟教学前需对案例相关知识进行主动性学习，上课时先分组进行案例讨论，然后分配角色，准备用物，角色包括患者、家属、护士、医生、观察员、记录员。根据需要模拟医院情景，如呼吸科病房、心内科病房等，要求虚拟仿真环境逼真度高，高逼真度的环境可为学习者提供身临其境的沉浸感，需要在视、触、听觉等感知通道提供真实感的体验，使学生在特定的临床情景中运用多媒体、实物等实施相应的护理操作。多媒体医学模拟仿真系统由先进的电脑技术驱动，通过皮肤接触、录音发声，显示人体器官功能，覆盖人体各大系统的仿真技术。通过角色扮演、沟通练习和技能训练等融为一体的情景案例演练，使学生感受到医院氛围，体会到患者的痛苦，体验到护士的辛苦，提高了学生沟通能力、应变能力和团队合作能力，加快了角色的转变。

1.2引导性反馈将演练过程全程录象，完毕后给学生回放，针对学习目标进行引导性反馈，让学生对扮演的角色进行点评，通过讨论和沟通，了解学生的思路。如问学生：模拟训练中发生了什么？为什么发生？我很好奇你怎么看这件事情？你当时的想法是什么？你从这次模拟练习中学到了什么？行动后反思，进一步提高教学效果。

1.3评价效果最后由教师总结仿真教学效果，需客观而温和地指出每组学生演练的优点和存在的不足，提倡使用语句有：我发现……，我担心……，强调做得好的部分，欣赏学生的优点，并且说明其原因，对不足部分，提出解决方法。并向学生介绍相关护理新知识，以便学生自学。注意不要指责和批评学生，要让学生感到自尊。

2结果

2.1完成仿真模拟教学24学时，大部分学生能积极争取参与，结业考试内科成绩优良率达55%，及格率达93%。护士执业资格考试通过率明显提高。

2.2通过仿真模拟教学，学生自主学习能力明显提高，护理技能得到明显提升，开始演练时，部分学生紧张，说话不流畅，表达不清楚，操作频繁出错，通过反复演练，学生自信心增加，表达能力、团结合作能力大大提高。学生对教学方法认同度达89%。

3讨论

3.1传统的教学方法，以教师讲授为主，强调知识及技能的传授，而对实践能力、解决问题的能力、合作能力以及创新能力等方面培养不够；仿真模拟教学，可以培养学生职业关键能力，如计划、决策能力等。以教师为主的授课，大部分职院学生感到没兴趣，缺自信，教师也感到困惑，教什么？如何教？仿真情景模拟教学能激发学生的学习兴趣，教师通过有目的的引入或创设具有一定情绪色彩的临床工作情景，让学生置身于临床情景中，使抽象的知识具体化、形象化、趣味化，激发学生的学习热情，使学生在做中学，学中做，做学合一。

3.2虚拟仿真技术是虚拟现实技术和系统仿真技术的合称，它是在多媒体技术、虚拟现实技术与网络通信技术等信息科技迅猛发展的基础上，将仿真技术与虚拟现实技术相结合的产物，将仿真模拟技术应用于内科护理教学，体现了课程改革下新的教学模式，学生获得了建构学习知识的能力，建构主义学习理论认为：知识不是通过教师传授获得的，是学生在一定的情境即社会文化背景下，借助于其他人（包括教师和学习伙伴）的帮助，利用必要的学习资源，通过意义建构的方式获得。

3.3仿真模拟教学能使学生身临其境，在安全环境下练习内科护理操作技能，学习不对患者构成风险，可以反复练习技能直到掌握为止，学习中体验真实，教学过程可以控制，另外，利用编辑的多样病例，在标准化的环境学习，学生可以学习平时较少碰见问题的处理方法，这种教学模式在医学教育领域前景广阔，如何将模拟教学整合到护理课程中，是目前护理教育工作者面临的挑战。

3.4开展仿真模拟教学，关键是教师的教学思想、教学理念要转变，教师的综合素质要提高，教师除了具备丰富的专业理论知识外，还需具备娴熟的操作技能，具备跨学科知识，能充当导演、编剧、医生、护士、家属等角色，还必需有较高的计算计水平，能编辑病案并正确使用模拟患者。面对新的教学环境和教学条件，教师必须思考和实施新的教学方法，积极培养学生的自主学习能力和创新能力，为学生提供丰富的知识延伸。

3.5仿真模拟教学在现代医护教学中的应用，对护生的技能提高和强化具有重要作用，不仅增强了护生组织能力与团队协作能力、处理护理危机能力，也为现代科学护理评估机制的建立提供了基础和依据。在仿真模拟教学基础上进行内科护理技术考核，可以了解学生学习效果。考核可在学习期间进行，也可在实习前强化训练完成后进行考核，考核后需及时进行评价。

3.6仿真模拟教学不能完全取代临床见习或实习，编辑设置的病例毕竟不同于真实的患者，与临床实际操作尚有一定的差距。实施仿真模拟教学，教师工作量大，教师需要编写更多符合医学教育特色的临床病例，必需有良好的教学团队共同完成。

虚拟仿真案例范文第10篇

虚拟仿真实验室(Virtuallab)是1989年由美国弗吉尼亚大学(UniversityofVirginia)的教授威廉?沃尔夫(WilliamWolf)首先提出的,它描述了计算机网络化的虚拟仿真实验室环境[1]。虚拟仿真实验室是信息时代的产物,在教学中具有广阔的应用前景,是实验教学的一个新的发展方向,促进了教学观念与教学形式的变革[2],提高了学生的综合素质。

2虚拟仿真实验室的发展及政策解读

虚拟仿真实验室自1989年提出以来,在世界范围内得到迅速发展。目前,发达国家在虚拟仿真实验室的建设方面已经十分普及,美国正在致力于构建一个覆盖全国的虚拟仿真实验网络。近年来,国内许多高校根据自身科研与教学的需要建立了虚拟仿真实验室,并取得一定的成就。国家相关部门对虚拟仿真实验室的建设也越来越重视,为了进一步推进实验教学信息化建设,推动高等学校实验教学改革和创新,2013年教育部《关于开展部级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》(教高司函〔2013〕94号),明确提出高校建设虚拟仿真实验室的重要性。

3基础医学虚拟仿真实验室的发展现状

教学过程中实验和实训教学是培养学生实践能力和技术能力的关键,虚拟仿真实验室在培养学生综合素质方面起着至关重要的作用。国内外基础医学虚拟仿真实验教学平台的应用现状基础医学专业课程是一个对实践性要求比较高的课程,但是一些实验课程由于毒性、致病性、时间等原因,导致这部分实验不能顺利开展,虚拟仿真教学平台在基础医学实验教学中就显得至关重要。在教学过程中,虚拟仿真实验与实际实验相结合,以实际教学中的重点、难点作为课程设计的重点,教学内容丰富,包括常规学生实验、设计性实验,此外部分虚拟仿真实验室还包括实习、临床案例讨论、自我测试、BBS交流区、网上相关资源等内容[3]。实时临床案例讨论及网上相关资源共享,既丰富了学生的学习内容,又开拓了学生视野,从而激发学习兴趣[4]。虚拟仿真实验教学以其独特的优势,在提高实验教学质量中发挥着重要的作用。虚拟仿真实验与实际实验相结合,不仅激发了学生学习的兴趣,提高了学生创造力和对实验的感性认识,而且通过对虚拟仿真实验平台实验操作的正确方法和理论知识的学习,减少了盲目操作和错误操作的几率,提高了实验的成功率[5]。此外,虚拟仿真实验室在节省实验投资的同时,为学生提供了一个良好的学习空间[6]。虚拟仿真实验室的优势及建设中存在的问题由于传统实验教学存在实验教学经费投入不足、实验教学仪器设备紧缺和老化、实验教学用房面积不足等传统问题,同时在教学内容、教学时间和空间上受到限制,影响了实验教学的质量。与传统实验教学相比,虚拟实验教学有着突出的优势,成本方面,大幅度降低实验室改造、建设和维护的资金,节省实验经费、时间和空间成本;安全方面,减少实验室事故发生几率;环境方面,减少环境污染,促进绿色实验室的建设;教学方面,打破了传统实验教学的时间和空间的限制,有效增加学生对实验的理解能力;教学质量方面,提高学生的创新能力、实践能力和综合素质[7]。虚拟实验教学这种新的教学模式为实验教学质量的提高提供了一个新的平台,随着教学行为、方式的改革和信息技术的发展,虚拟实验教学必将成为实验教学中不可或缺的一个环节[8]。目前,虚拟实验室在促进实验教学现代化,推进实验教学模式改革等方面发挥着至关重要的作用。但是,虚拟实验教学在教学实践中也存在诸多不足,主要体现在以下几个方面。1)教学方面,培养学生动手能力、误差分析能力等方面存在欠缺,而且虚拟实验不能真实地再现实际实验过程中的故障和现象[9-10];2)虚拟系统方面,教学实践中发现存在系统不稳定、有些功能不能使用、缺乏教学监视功能等问题,给教学带来一定的影响。除此之外,还有诸如界面及画面的任务形象的美观度不够,虚拟实验项目的数量不能满足学生的需求等问题。3)建设必要性方面,虽然虚拟实验室弥补了真实实验室的诸多不足,但也并非任何实验、任何专业都需要建设虚拟实验室来辅助教学。

4构建基础医学虚拟仿真实验室的建议

虚拟仿真实验室是一种投入少产出多、资源共享的一种全新的办学理念,是高校未来发展的必然。在建设过程中应借鉴其他课程和专业实验教学改革的经验,创造出一套适合自身专业的虚拟仿真实验室的建设方法;共享现有虚拟仿真网络资源,节省建设成本。在实验教学中,要注意虚拟仿真实验和实际实验的有机结合,合理安排分配教学比例以促进学生实践能力的发展。在软件技术方面,向协作式虚拟仿真实验室方向发展,即跨越地域障碍,能够满足异地学生一起进行科学实验和讨论的方向。虚拟仿真实验室虽然能大大辅助教学,但并不能取代真实的实验室。此外,虚拟仿真实验教学中心的建设应响应国家号召,本着“虚实结合、相互补充、能实不虚”的原则,并结合专业的自身特点。

5结语