岩石力学虚拟实验系统的开发论文（整理12篇）由网友“侦探服部黑鸡”投稿提供，这次小编给大家整理过的岩石力学虚拟实验系统的开发论文，供大家阅读参考。
篇1：岩石力学虚拟实验系统的开发论文
岩石力学虚拟实验系统的开发论文
[摘要]针对岩石力学中三大基础实验,利用Flash软件及其编程技术开发的岩石虚拟实验系统,突破了时空的限制,把实验设备、教学内容、教师指导和学习者的思考及操作有机融合为一体,探索了岩石力学实验教学的新模式。
[关键词]岩石力学 虚拟系统 Flash
近年来,随着国内各高等学校招生规模不断扩大,给高校实验教学造成了一定压力,学生人均实验次数明显减少。为解决上述问题,支持我校岩石力学精品多媒体课程建设,本着创新和探索精神开发了此实验系统。从当前国内外教学方式来看,多媒体教学势必成为以后教学的主要方式。因此,精品多媒体课程处于大量紧缺之中,虚拟实验系统有着很好的应用前景。
本系统利用Flash软件及其编程技术作为主要工具开发了此实验系统。Flash软件是美国Macromedia公司开发研制的一种矢量动画制作软件,矢量动画的优点是:文件体积小,图像清晰,任意放大和缩小图像不矢真,便于网络传输,Flash集成的ActionScript(动作脚本语言)使动画具有很强的交互性。同时,Flash软件对图形具有良好的控制能力,在动画中图形可根据鼠标的操作和程序设定作出相应的变化,如移动、鼠标响应、鼠标拖动等。
一、系统开发目标
岩石力学是一门实践性和理论性很强的课程,由于受教学的课时限制,不可能让每个学生都能进行实验操作,造成教师和学生在讲授、学习本课程实验时都有一定的困难。加之目前实验设备和资源的不足,因此开发网络虚拟实验系统事在必行,同时网络虚拟实验系统可以实现资源共享,便于远程学习与交流。更重要的是它打破了时间、地域的限制,使人们可以不受时间和地域的影响进行学习与交流。
开发该系统的目标是:尽可能采用最新的计算机多煤体技术,将文字、图像、动画等相结合,使岩石力学的大部分章节的实验原理、实验过程等课堂上不易讲授的内容在计算机上显示出来,使之成为岩石力学与工程课程教学的重要辅助手段,以缩短教学时间,提高教学质量。
二、开发设计过程
该虚拟实验系统包括四个部分:岩石单轴压缩虚拟实验、岩石单轴抗拉强度虚拟实验、岩石点载荷虚拟实验和岩石三轴压缩虚拟实验。其中每个实验又分为六个部分:实验原理、实验目的、实验仪器及设备、实验演示、实验操作和数据分析。内容详细分明,严格按照实验过程进行阅读和操作。能够真正使实验者在网上学习到实验的`操作规程和步骤,并能亲自在网上模拟实验室中的各种现场操作。
实验原理,实验目的和数据分析都属于文字与图表的说明性板块。在制作中将相关文字与图表逐桢添加,然后有控制地逐桢显示。
实验设备与仪器中要添加仪器图片,并能使用户有选择性地查看相关仪器图片说明。这里我们运用了Flash中的ActionScript编程语言,实现了鼠标响应事件,使用户通过鼠标操作就能够有选择行地查看图片,正确的认识和使用实验仪器。实验演示的制作用到了Flash中的动画编制功能。首先,依照真实仪器设备创建简单的虚拟实验模拟设备模型;然后,按照实验操作规程,一步一步地将实验过程以动画的方式完整地演示出来,并加入文字注解说明,将操作步骤和相关注意事项同步显示出来。在动画演示的时候留有足够的时间间隔,使用户能够了解实验的每一个操作步骤和注意事项。实验操作用了鼠标响应功能来控制实验进程。同时,为了确保用户在提示下能正确的操作,我们用影片剪辑和按钮剪辑相互封套的方式实现模块间的对话。这样,系统就可以自己检查用户的操作,只有操作正确才能进行下一步,使用户能够真正掌握实验步骤和注意事项。
三、关键技术与编程实现
实验操作板块的开发是整个虚拟实验系统重点和难点。在这个板块里,需要用户自己亲自操作虚拟实验设备,并且关键是要能够实现系统的自检核对功能,保证用户实现正确操作。这里用到了较多的ActionScript编程语言,鼠标响应,拖动,按钮控制,模块内部和模块之间对话等操作。例如,在虚拟岩石单轴压缩实验中,需要实验者将岩石试件放入实验用的液压设备中,在此过程中用到的动作脚本语言为:
岩石试件的拖放:
on(press)
{startDrag(“试件”);}
on(release)
{stopDrag;
if(_root.试件._x>490&&_root.试件._x<580&&_root.试件._y>370
&&_root.试件._y<510)
gotoAndPlay(483);}
压力杆的拖动:
on(press)
{startDrag(“”,false,93,99.7,93,111.2);}
on(release)
{stopDrag();
if(_y>100) v=1;}
四、开发设计结果
按照预期的目标,将每个虚拟实验系统分为六个模块:实验原理、实验目的、实验仪器及设备、实验演示、实验操作和数据分析。其中的实验原理、实验目的和实验数据分析,经过资料收集与整理,内容详尽分明。确保了使用者在网上能够真正学习到实验的操作规程和步骤,并能亲自在网上模拟实验室中的各种现场操作。在开发制作过程中,实现了文字和图形的动态变化和显示,图形和文字的模块化,模块和模块之间的对话控制,还实现了响应鼠标,自动控制,判断和传递信息等交互功能。
五、结语
此系统开创了岩石力学实验教学的新模式,为岩石力学实验改革提供了有力工具,实现了实验教学内容在时间和空间上得到延伸;达到了进行开放性教学模式的目的,实现了远程教育的功能;解决了我校扩招后给岩石力学实验教学带来的压力;培养了学生的创新思维与思考能力。
参考文献:
[1]胡丰等.利用Flash技术开发理论力学网络作业.力学与实践,,(1).
[2]蔡美峰等.岩石力学与工程.北京:科学出版社,.
[4]李强,陈波,张静珊.闪客动画.成都:四川电子音像出版中心,.
篇2：浅谈如何设计力学自主性学生实验论文
浅谈如何设计力学自主性学生实验论文
随着素质教育的不断深化，对学生自主性学习及创新意识的培养，已越显重要。近几年来的中考试题中关于力学的相关实验，已跳出课堂安排的学生实验，要求学生能熟练掌握基本测量仪器的使用，较深刻地理解实验原理，尤其是在自我设计完成实验的过程中，要求科学合理及可操作性。这对学生而言，综合所学知识，完成测量等任务，最终达到实验目的，同时对实验的构想、操作也要能清晰地用文字反映出来。力学实验中，涉及的范围广，使用的基本仪器多，熟悉各物理之间的关系及各测量器材的使用是完成自主性实验的关键，而加强思维、设计正确的实验方法是完成自主性实验的保证。下面谈谈几种设计自主性学生实验的方法：
一、以多测少，以少测多
所有测量仪器，都有一个测量范围和最小刻度值，当被测量对象大于仪器的测量范围时，已不可能进行一次性测量，而分次测量必定要使误差增大。当被测量的对象小于仪器的最小刻度值时，测量不出一个有效的数据而无法得出较准确的实验结果。遇到这种情况，就要采取“缩小”即以少测多，或“放大”即以多测少的方法。具体实验时，要注意：
1．所测对象必须是“同类物质”。例如：要测量一颗麦粒的质量，显然小于天平的最小刻度值而无法直接测量，这时就要测量几十粒或几百粒相同的麦粒质量，再如：用一把米尺测量两地距离，显然米尺不够长，就可采用先测量正常行走的每一步长，再统计步数，实验时就要求步伐大小相等，即保持正常步行。
2．“放大”或“缩小”后的测量对象，应满足测量器材的要求。即小于仪器测量范围而大于测量仪器的最小刻度值，也就是说要有一定的数量可改变。例如：测一枚硬币的厚度时，就可用10枚相同硬币地叠放，但要测量一张纸的厚度时，测量10相同张纸叠放的厚度就不行，根据每张纸的厚度，就应取几十张纸叠放测量才有效。要指出的是，在采用“以多测少”时，实际上是提高了测量仪器的测量精度。如：一把刻度尺最小刻度值是1mm，若采用“放大”10倍测量时，实际上是使测量精度提高到能测量0．1mm的物体长度，因此在记录最终实验结果时，要注意有效数。
二、“比较法”进行测量
当测量器材不足以直接测量时，可采用类比的方法，即用“比较法”去测量。采用此方法的关键在于要找好“参照物”，历史上有名的“曹冲称象”就是最典型的“比较法”测量。通常初中物理力学测量密度等实验中，最常用的参照物对象就是水的体积、水的密度等。例如：只提供量筒和适量的水怎样测出橡皮泥、小酒杯的密度？对于这两个问题相当一部分同学只知道如何测量小酒杯的密度，而不会测量橡皮泥的密度。其实稍加比较就可以看出两题形异质同：（1）测量的工具均为量筒；（2）所使用的液体都是水；（3）待测物体的物质密度均比水大。如果把橡皮泥做成杯状或管状或碗状，那么问题就迎刃而解了。
三、等量替代原理
当测量器材无法直接测量时，就要设法用可以直接测量的物理量来取代不能直接测量的物理量。采用此方法时，唯一要注意的是直接测量的与不能直接测量的物理量之间要有内在的联系，找到这种内在的联系，也就完成了实验的设计。内在的联系一般可从数学和物理两方面去找。例如：根据D＝2πR，可测量出圆周长从而得出圆半径，这就是利用数学关系得出周长与半径的关系，又如：利用G＝mg的关系，用弹簧秤就可以间接测量物体的质量，这就是利用物理关系得出重力与质量的关系，通过弹簧秤测量出重力而间接得出物体的质量。
可以说“等量替代”的思想是物理实验成功的最根本、最重要的思路。物理学中的相关定律、定理、公式、原理都是以替代思维成立的基础为出发点的。例如：测量固体的体积，在有量筒或量杯时，可采用“排液补差”法直接测量。但没有量筒或量杯时，对于规则物体可用刻度尺去测量它的几何尺寸，再进行体积计算，对于不规则的物体，可用弹簧秤和水，通过测量浮力大小，结合阿基米德原理F浮＝ρ液gV排（全部浸没），得出V排＝F浮／ρ液g等方法。因此熟悉各个物理量原理是用好“等量替代”法进行自主性实验设计的关键。
在具体设计实验的过程中，实验步骤必须具有可操作性和科学性，并能力求减少实验的误差，步骤设计也应力求简单而合理。例如：在使用“排液法”测量物体的体积时，要写明“量筒内倒入适量的水”，其中“适量”的含义就是既能将待测物体浸没而又不超过量筒的量程。再如：有些学生喜欢用“将量筒置于天平上测量质量”和“烧杯装满水，用天平测量”等等此类的语言来反映实验过程，这些都不科学，也不便于实际操作，因此不能出现在实验步骤中。上述的不科学性在于把量筒的功能误认为与容器的功能相同。
正确的步骤应是有利于实验的测量，有利于减少实验的误差。例如：测量液体的密度时使用天平和量筒、盛液体的'烧杯，其步骤应先测量杯子质量还是先测量杯子和液体的质量？尽管所使用的原理都是“补差法”，但对照量筒中液体的体积，就应该先测量烧杯和液体的质量，再测量倒出适量液体后的质量，这样两者之差就是从烧杯中倒出的液体质量，而此时量筒内液体的体积也就是杯子倒出的液体的体积，有利于减少实验的误差。
四、控制变量法
在初中物理教学中还有许多概念或规律之探索和推导的实验过程中，都运用了“控制变量法”这一科学方法，用“控制变量”去分析和解决的实际问题是很多的，这就为这一科学方法的教学和应用提供了很好的机会。如在引导学生探索“导电体中电流大小同其两端电压大小和其电阻大小之间的定性关系，最终得出欧姆定律”和探索“力的作用效果同力的哪些因素有关，最终得出力的三要素”等实验过程中都用到了这一科学方法，使学生对“控制变量法”不断加深理解，并逐步达到有意识地去应用的目的。
例如，有这样一道题：质量相同的水和煤油，吸收相同的热量，谁的温度升高较大？对于这一道习题，初看起来似乎有一定的难度，因为这样简短的一句话中包含了四个相互关联的物理量，也就是说，要比较谁的温度升高较大，就要同时分析其它三个物理量（质量、热量、比热容）对它的综合影响，如果没有一种科学的分析方法，要解决这样一个实际问题，不仅费时费力，且准确率不高，但如能对学生加以恰当的引导，让他们考虑是否可用物理实验中常用的科学方法来解决这道实际问题，经过思考及同学间的相互讨论，许多同学便会想到用“控制变量法”结合公式Q＝cmΔt来解决这个问题，思路是这样的：因为这个问题要解决的是Δt（升高的温度）的大小，所以先将此公式变成Δt＝Q／cm的形式，再分析题目发现，m（质量）、Q（热量）相同，即这个问题中Δt仅取决于c（比热容），且从Δt＝Q／cm这一关系式中可以看出，Δt与c成反比，而水的比热容大于煤油的比热容，因此很容易得出这个问题的答案是：“煤油升高的温度比水大”。在初中物理（如在力学、电学、热学）中，可用“控制变量”这一科学方法去分析解决的实际问题还很多，这就为学生灵活应用这一科学方法解决问题提供了保证。
篇3：机械工程虚拟仿真实验平台如何构建论文
摘要:虚拟仿真实验教学能降低实验成本、减少危险性，是目前各高校实验室建设的重要方向。本文分析了虚拟仿真实验教学的重要性，根据农业院校机械工程学科的特点，提出了农业院校机械工程虚拟仿真实验平台应构建的5个实验平台方向。
关键词：:虚拟仿真;农业院校;实验平台;机械工程
随着经济社会的发展，各种精密机床和实验设备在高校实验室的使用越老越多。但与此同时，由于数控加工系统普遍设备昂贵，使用和维护成本高，而且带有一定的危险性，很难容纳多学生的学习。通过VR虚拟现实技术可以很好的避免这些问题。虚拟实验室是一种开放的网络虚拟实验教学系统，该系统是以教学为基础的网络技术，通过虚拟现实技术来构建，把现在实验教学中的实验资源虚拟和数字化，从而达到课程实验教学的目标。
1农业院校机械工程学科的特点
农业是国民经济的基础，农业机械化是农业现代化的重要标志，关乎“四化”同步推进全局。智能农机装备代表着农业先进生产力，是提高生产效率、转变发展方式、增强农业综合生产能力的`物质基础，也是国际农业及装备产业技术竞争的焦点。高等农业院校的机械工程学科专业，培养机械工程、农业工程的专门工程技术人才，是我国高等农业教育的重要组成部分，对于振兴我国地方经济、发展农业生产，实现我国农业向现代化农业的历史性转变具有重要的意义。
篇4：机械工程虚拟仿真实验平台如何构建论文
作为农业院校的机械工程虚拟仿真实验平台应该需要满足课程基本实验知识的传授、基本实验的操作、并有一定的农业院校特色，以增加学生动手的积极性，培养学生的动手、动脑能力，为学生在以后的学习工作中打下坚实的基础。
2．1机械工程基础虚拟仿真实验教学系统
机械工程基础虚拟仿真实验教学系统让学生在虚拟的三维环境下进行实验和练习，使用信息网络技术对实验和练习的数据进行采集，再结合虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察，从而可以解决机械专业实验教学工作中对于机械设备结构原理认知学习的晦涩难懂，减少对实验设备的损坏，帮助院校改善和解决实验设备台套数的不足、需要经常维修等问题，切实提高机械专业学生的实验实践能力。
2．2数控加工虚拟仿真系统
本系统以VR虚拟技术结合数控加工专业知识，辅助数控加工专业教学。并以自动引导的方式对该系统进行模拟教学。数控加工应包含数控机床、数控铣床、机械手、输送线等，利用虚拟现实的沉浸感，使学生对整个系统进行逼真模拟体验;利用虚拟现实的交互性，让学生对模拟环境内的物体进行操作，最后进行学习测评。可以现场近距离去观察设备的运行状况。同时可以进行多人协同参与。再现真实、逼真的效果。
2．3液压传动实验虚拟仿真实验教学系统
该系统主要是液压系统认知实验，让学生了解液压系统的基本组成、布局及工作原理、液压系统在整个机械设备中的作用;了解液压系统中主要液压元件，其中包括液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件等在液压系统中所起的作用等。
2．4基于虚拟样机技术机械设计及动力学仿真实验系统
该实验系统主要是基于ADAMS(AutomaticDy-namicAnalysisofMechanicalSystem)软件构建实验教学系统由三个模块组成:零件数字设计，机械系统动力学仿真，零部件力学性能仿真。相关专业的学生不仅可以应用实验平台直接进行相关实验，而且可以通过平台提供的仿真软件开展自主探索性虚拟实验，为拓展学习提供了良好的平台。
2．5农业机械特色虚拟实验平台
该系统可以结合农业大学特色，开展智能农业装备、拖拉机等特色项目的虚拟仿真实验。比如模拟农田机器人作业等虚拟仿真实验，展示机器人工作过程，让学生更好地了解机器人结构、控制、驱动形式、作业特点、振动等相关知识，克服了传统实验时浪费严重、噪音高、难重复、自然环境和生产条件受限多等缺点。农田信息实验平台可以包括图像实时采集与图像分割、图像测量与测距、深度信息获取、真实信息的恢复、实时生成决策结果、智能执行等过程。
3结语
虚拟仿真实验平台能提高机械工程本科生的产品设计创新能力，改善机械类专业核心课程的教学效果，激发学生学习主动性，加强学生对机械产品设计整体性认识。同时，教师的科研项目可以逐步与虚拟仿真实验教学想结合，在科研项目合作的同时，有序地将虚拟仿真的实验成果应用到产品开发、质量管理、产品服务的各个环节，对学生开放的同时，承接企业的产品设计开发任务，缩短新产品研发时间，提高企业竞争力，促进社会经济的发展。
参考文献:
［1］宋正河，陈度，董向前，等．机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践［J］．实验技术与管理，，34(1):5－9．
［2］吕明珠，刘世勋．机电专业虚拟仿真实验平台的设计与开发［J］．电气开关，(6):23－26．
［3］杜月林，黄刚，王峰，等．建设虚拟仿真实验平台探索创新人才培养模式［［J］．实验技术与管理，2017，32(12):26－29．
［4］赵强，欧阳晓平．虚拟仿真实验平台促进创新型人才培养［J］．时代教育，2016(15):60－61．
［5］郭润兰，康艳萍，杨东亚，等．机械原理虚拟仿真实验室资源共享平台建设［J］．实验室研究与探索，2017，36(6):108－110．
［6］吴涛．机械液压虚拟实验仿真平台的设计与实现［D］．重庆:重庆大学，2016．
篇5：机械工程虚拟仿真实验平台如何构建论文
机械工程虚拟仿真实验平台如何构建论文
摘要:虚拟仿真实验教学能降低实验成本、减少危险性，是目前各高校实验室建设的重要方向。本文分析了虚拟仿真实验教学的重要性，根据农业院校机械工程学科的特点，提出了农业院校机械工程虚拟仿真实验平台应构建的5个实验平台方向。
关键词：:虚拟仿真;农业院校;实验平台;机械工程
随着经济社会的发展，各种精密机床和实验设备在高校实验室的使用越老越多。但与此同时，由于数控加工系统普遍设备昂贵，使用和维护成本高，而且带有一定的危险性，很难容纳多学生的学习。通过VR虚拟现实技术可以很好的避免这些问题。虚拟实验室是一种开放的网络虚拟实验教学系统，该系统是以教学为基础的网络技术，通过虚拟现实技术来构建，把现在实验教学中的实验资源虚拟和数字化，从而达到课程实验教学的目标。
1农业院校机械工程学科的特点
农业是国民经济的基础，农业机械化是农业现代化的重要标志，关乎“四化”同步推进全局。智能农机装备代表着农业先进生产力，是提高生产效率、转变发展方式、增强农业综合生产能力的物质基础，也是国际农业及装备产业技术竞争的焦点。高等农业院校的机械工程学科专业，培养机械工程、农业工程的专门工程技术人才，是我国高等农业教育的重要组成部分，对于振兴我国地方经济、发展农业生产，实现我国农业向现代化农业的历史性转变具有重要的意义。
2农业院校机械工程虚拟仿真实验教学系统的'构建
作为农业院校的机械工程虚拟仿真实验平台应该需要满足课程基本实验知识的传授、基本实验的操作、并有一定的农业院校特色，以增加学生动手的积极性，培养学生的动手、动脑能力，为学生在以后的学习工作中打下坚实的基础。
2．1机械工程基础虚拟仿真实验教学系统
机械工程基础虚拟仿真实验教学系统让学生在虚拟的三维环境下进行实验和练习，使用信息网络技术对实验和练习的数据进行采集，再结合虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察，从而可以解决机械专业实验教学工作中对于机械设备结构原理认知学习的晦涩难懂，减少对实验设备的损坏，帮助院校改善和解决实验设备台套数的不足、需要经常维修等问题，切实提高机械专业学生的实验实践能力。
2．2数控加工虚拟仿真系统
本系统以VR虚拟技术结合数控加工专业知识，辅助数控加工专业教学。并以自动引导的方式对该系统进行模拟教学。数控加工应包含数控机床、数控铣床、机械手、输送线等，利用虚拟现实的沉浸感，使学生对整个系统进行逼真模拟体验;利用虚拟现实的交互性，让学生对模拟环境内的物体进行操作，最后进行学习测评。可以现场近距离去观察设备的运行状况。同时可以进行多人协同参与。再现真实、逼真的效果。
2．3液压传动实验虚拟仿真实验教学系统
该系统主要是液压系统认知实验，让学生了解液压系统的基本组成、布局及工作原理、液压系统在整个机械设备中的作用;了解液压系统中主要液压元件，其中包括液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件等在液压系统中所起的作用等。
2．4基于虚拟样机技术机械设计及动力学仿真实验系统
该实验系统主要是基于ADAMS(AutomaticDy-namicAnalysisofMechanicalSystem)软件构建实验教学系统由三个模块组成:零件数字设计，机械系统动力学仿真，零部件力学性能仿真。相关专业的学生不仅可以应用实验平台直接进行相关实验，而且可以通过平台提供的仿真软件开展自主探索性虚拟实验，为拓展学习提供了良好的平台。
2．5农业机械特色虚拟实验平台
该系统可以结合农业大学特色，开展智能农业装备、拖拉机等特色项目的虚拟仿真实验。比如模拟农田机器人作业等虚拟仿真实验，展示机器人工作过程，让学生更好地了解机器人结构、控制、驱动形式、作业特点、振动等相关知识，克服了传统实验时浪费严重、噪音高、难重复、自然环境和生产条件受限多等缺点。农田信息实验平台可以包括图像实时采集与图像分割、图像测量与测距、深度信息获取、真实信息的恢复、实时生成决策结果、智能执行等过程。
3结语
虚拟仿真实验平台能提高机械工程本科生的产品设计创新能力，改善机械类专业核心课程的教学效果，激发学生学习主动性，加强学生对机械产品设计整体性认识。同时，教师的科研项目可以逐步与虚拟仿真实验教学想结合，在科研项目合作的同时，有序地将虚拟仿真的实验成果应用到产品开发、质量管理、产品服务的各个环节，对学生开放的同时，承接企业的产品设计开发任务，缩短新产品研发时间，提高企业竞争力，促进社会经济的发展。
参考文献:
［1］宋正河，陈度，董向前，等．机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践［J］．实验技术与管理，2017，34(1):5－9．
［2］吕明珠，刘世勋．机电专业虚拟仿真实验平台的设计与开发［J］．电气开关，2016(6):23－26．
［3］杜月林，黄刚，王峰，等．建设虚拟仿真实验平台探索创新人才培养模式［［J］．实验技术与管理，2017，32(12):26－29．
［4］赵强，欧阳晓平．虚拟仿真实验平台促进创新型人才培养［J］．时代教育，2016(15):60－61．
［5］郭润兰，康艳萍，杨东亚，等．机械原理虚拟仿真实验室资源共享平台建设［J］．实验室研究与探索，2017，36(6):108－110．
［6］吴涛．机械液压虚拟实验仿真平台的设计与实现［D］．重庆:重庆大学，2016．
篇6：浅析力学课程中实验环节的重要性论文
浅析力学课程中实验环节的重要性论文
论文关键词：力学课程实验环节科学素养创新能力
论文摘要：力学课程是工程技术人才所必须学习的课程之一,由于课程的概念性强、抽象性强、应用性强等特点,课程中实验环节的设置是必不可少的,而且实验对课程的学习有着非常大的促进作用,实验环节是培养工程技术人才科学素养,创新能力的有效途径,我们在教学过程中应当加深对实验环节教学的探索,提高实验环节的课时比率,提高力学教学水平,促进教学方法的改革与创新。
1前言
力学课程作为专业基础课,大部分的工科专业的学生都要进行学习。按照学生层次、专业类别、力学知识深度的不同,力学课程包括《建筑力学》、《工程力学》、《材料力学》、《理论力学》等。对于建筑,机械,航空等这些与工程结合密切的专业来说,力学课程是及其重要的技术基础课,是这些专业学生学好专业课的一个重要前提。力学课程的特点就在于它所研究的问题都是与工程实际相结合的,是在生产生活中实实在在所遇到的问题。我们知道,实验也是解决实际工程问题的方法之一,因此力学课程的学习与实验就有了不可分离的关系。在力学课程中加开实验环节,就成了学好力学课程的有效方法。力学课程的学习离不开实验环节,加入实验环节是学好力学课程的最直观,最有效的方法。所以,实验环节在力学课程中的作用是十分重要的。
2实验环节可以更好的激发学生学习力学课程的兴趣
兴趣是推动人认识活动行为的重要动机,在课堂上,如果学生对所学的知识怀有兴趣,便会抱积极的态度、以愉快的心情去参与进去,从而体验到学习是一种无穷的乐趣。而力学理论的学习是枯燥无味的,课程内含力学相关基本概念和术语,有很多易混淆的名词,力学作用情景抽象,实际应用性强,如果不加以正确有效的引导学生学习,会很容易让学生知难而退,放弃对课程的学习。因此必须针对力学课程概念性强、抽象性强,应用性强等特点对学生进行一步一步的引导,这就需要力学实验的配合进行。力学实验主要包括材料力学实验,结构力学实验,根据课程的重点难点设置不同的实验项目,达到帮助学生学习的目的。比如在材料力学部分,材料的拉伸、压缩、扭转等内力的概念在学生中有很多疑点,必须给予明确而有说服力的解释,否则不利于培养学生的分析、思维能力。讲解每一概念后,到实验进行对应的实验项目,对实验过程进行详细的指导,对实验后的试件破坏形式和实验数据进行科学分析,使学生对相关的内力概念有一个深刻的理解。从而解决了力学课程概念性强,情景抽象的问题。对于力学课程实践应用性强这个特点,这就要求在讲课过程中必须加入工程实际问题的举例。比如说,在材料的轴向拉伸和压缩试验中,做实验的目的是什么,在工程实际中的作用是什么,这个实验可以对机械零件,建筑材料进行检测,是研究材料性能,设计新零件等所必须要进行的实验,比如说:起重装置中载重件的设计、减速器中传动轴的设计等都需要进行实验,都需要经过周密的科学的计算才能设计尺寸选取材料。在力学课程的教学中根据课程的这些特点,有针对性的开设实验项目,激发学生们对力学知识的学习兴趣,养成从实验方面解决问题,在快乐中学习的习惯,教师应充分利用力学学科的特点及实验条件为课程服务,来激发学生的学习兴趣,解决学生在力学学习中的问题。
3实验环节可以培养学生的科学素养
科学素养(ScientificLiteracy)主要包括人们对于科学知识达到基本的了解程度;对科学的研究过程和方法达到基本的了解程度;对于科学技术对社会和个人所产生的影响达到基本的了解程度等三方面,科学素养是公民基本素质的一部分。当今培养学生的科学素养已成为时代呼唤高科技人才的.需求,已成为今后社会进步、国家生存发展对公民综合素质的普遍要求。现在努力培养掌握科学技术的新世纪的公民就意味着将来提高国家的国际地位和综合国力。科学教育的目标有两个特点:一方面是把如何学习科学纳人科学教育的目标;另方面是强调学生个性和潜能的发展。因此为了适应国家建设、科技事业发展的需要,创新型人才应该具备良好的科学素养,应该具备必要的科学知识,科学的思维方式,对科学的理解,科学的态度与价值观,以及运用科学知识和方法解决问题的意识和能力[1]。力学知识作为工程技术人才的所必须具备的知识,力学课程的教学也就显得格外的重要,在教学过程中,必须要把对学生科学素养的培养和提高作为教育的一个基本目标。学生经过高等学校的学习,理工科的学生应该具备良好的道德品质、丰富的知识和技能、具有创造性思维和分析问题解决问题的能力,具有诚信的态度和健康向上的精神,成为国家建设的栋梁。为了达到教育目标,需要靠教育过程中的各个教学环节来体现,而实验环节对学生科学素养的培养起着重要作用。对于理工类的许多学科和专业,力学是主修骨干课程,它既有一条发展的主线,又与其它课程有着密切联系。通过对力学专门知识的系统的深入的钻研和专业工程中的应用训练,学生逐步掌握广博深入的力学知识,学会正确的思维方法,获得分析和解决工程中与力学有关问题的能力。实验又在学生科学素养的培养过程中处于承上启下的重要阶段。力学实验对培养学生良好的科学素养至关重要。在实验环节进行过程中让学生对实验内容进行有意义的建构,通过使用先前所学的力学理论去进行有意义的建构当前试验内容,如果遇到问题需要课后找资料自学,这就培养了学生继续学习的能力,即学会学习;同时在实验中,学生通过一个完整的科学研究过程的训练,初步瞳得如何从事科学研究,培养了实践能力,即学会做事;在实验中,与指导老师的沟通,与同组同学的沟通与合作,在全班同学面前的表达能力等,既学会协作;同时,学会力学实验的实践操作技能,掌握技术,适应生存。在这一系列的过程中,学生的科学素养在慢慢的培养起来。
4力学实验与工程实际结合紧密,是培养工程技术人才的必要手段
实验在各个学科中的地位都是十分重要的,科学技术的发展,离不开实验,不经过实验检验的理论,也仅仅是空头理论。力学课程的教学过程更是离不开实验环节,在力学发展的道路上,许多科学家的发明、创造都是靠大量科学实验而得到的结果,因而实验能力在培养现代工程技术人才中,占有重要的地位。在力学知识的学习过程中,肯定会遇到很多困难,结合实验进行学习是一个十分有效的方法。实验教学是一种智力与能力,理论与实践相结合的教学活动。其功能是巩固加深对力学基本概念,基本理论的理解,并使学生在接触和熟悉实验仪器的使用过程中掌握基本测试技能,了解科学的实验方法,培养学生应用所学理论综合分析问题和解决实际问题的能力,有利于养成学生手脑并用,细心观察事物的习惯,让学生了解进行实验是解决工程问题的有效手段。所以,实验教学是整个教学过程的重要环节,与理论教学是相辅相成的。要培养出优秀科技人才,离不开实验教学。
5力学实验是培养学生创新能力的基础
创新能力是能够创造出具有社会价值的新理论和新事物的各种心理特点的综合,是指能独创性解决问题的能力。主要包括创造性思维与创造性想象,而以创造性思维为创造性心理的核心。创造性思维是人类思维的综合,是智力发展的高级表现形式。当人类进入了21世纪,科学技术的发展是日新月异,国家之间,行业之间的竞争越来越激烈,其中,人才的竞争更是愈演愈烈,说到人才的竞争归根结底是创新能力的竞争。在培养工程技术人才的教育过程中,创新能力的培养是十分必要和重要的。创新能力的培养是各个学科教育的重要目的,学科发展,科学技术的发展离不开创新能力[2]。力学学科的教育更是应该注重对学生创新能力的培养,这就要求在教学过程中通过多方面的训练提高学生的思维能力,发挥学生的自主学习能力,激发学生的求知欲,更好地培养学生的创新能力。力学实验就是一个很好的训练手段。工程力学实验作为工程力学课程的组成部分,它对学生实际操作技能的训练,动手能力的培养,创新思维的形成等都有重要作用。在力学实验包括基础实验、综合性实验、开放性实验等,学生通过基础实验熟练掌握了仪器、设备的使用方法和工作原理,完成教学大纲要求的基本实验技能。之后,再通过进行综合性实验,让学生把相关的知识用实验的方法结合起来去解决问题,提高学生对知识的综合认知水平。最后,发挥学生的主观能动性,指导学生进行设计性,创新性实验,此类实验才是实验环节的关键所在,实验者的设计思想和动手能力将在这一阶段集中地体现出来。让学生自己设计实验方案,包括实验所用仪器,实验步骤,实验原理等,在设计性实验中,学生将成为实验研究的主角,通过专业基础知识与工程实际相结合,一定能激发出学生的创造性,尤其是提供了所学知识的纵向和横向扩展与创新的舞台,既加深了学生对所学知识的理解和应用又训练了学生解决问题,处理问题的能力,提高了学生的创新思维和实践能力。
6小结
力学教学具有理论性、工程实践性强的特点,实验环节是教学过程中必不可少的,实验对教学的作用也是十分明显的,但是,现阶段我们的实验教学环节还不是很成熟,有些院校对力学实验课时比率设置较低,或者借课改减少其所占比率。我希望广大的力学教育工作者继续加深对力学教学方法的探索,尤其是对实验教学环节的创新,充分发挥实验教学的特点,提高力学教育的水平,多多培养出具有良好科学素养,创新能力强的新时代工程技术人才!
参考文献:
[1]钟启泉.国外科学素养说与理科课程改革[J].比较教育研究,(1):16―21.
[2]唐晓雯.改革材料力学实验教学注重培养学生的工程素质与创新能力[J]高等建筑教育,,(4):83-84.
篇7：简析基于web 的虚拟实验平台的设计论文
简析基于web 的虚拟实验平台的设计论文
实验是机械课程中必不可少的一部分，学生可以通过机械实验操作更好的更深入理解所学的机械结构与机械理论，但当前受成本及空间的限制，很多高校的机械实验体系并不是特别完善，且当前的实验模式，多停留在实体模型操作阶段，其实验只能在实验室里进行，受空间及成本约束较大。而虚拟实验平台则不同，虚拟实验平台不受空间时间的限制，且其机械模型不需要维护与定期更换，大大降低了成本。因此，基于当前机械实验现状提出了虚拟实验平台的设计与开发方案。
1 国内外虚拟实验平台现状与分析
当前，国内外虚拟实验平台的搭建还是比较成功的，例如英国开放的大学开发的科学实验室已基本能够在线实现实体实验室的所有功能，学生可以从网站上下载虚拟模拟仪器软件进行在线实验，也可以借助遥控仪器进行远程控制实验。相对于国外，国内这方面的研究起步较晚，但也有不少成功的案例，例如北京航空航天大学的机械与控制工程虚拟仿真实验教学中心、吉林大学的机械虚拟仿真实验教学中心、华中科技大学的机械学科虚拟仿真实验教学中心等等。总之，当前虚拟实验室技术虽然取得了一定的'成果，但自身的实验环境受一定时间和空间的限制，不能时时的提供给学生一个自主设计和分析的实验环境。
2 虚拟实验平台的总体方案设计
2.1 虚拟实验平台的技术研究路线
2.1.1 以机械设计基础实验为开发对象，分析其实验内容及过程，采用统一建模语言UML 对平台进行业务流程分析，完成需求分析报告。
2.1.2 根据需求分析报告，对实验平台进行概念设计(数据层)、业务逻辑层设计(各种被封装的Web 实例) 和物理设计(功能设计)，进而完成三层分布式体系结构设计和功能设计。
2.1.3 确定使用Visual Studio 设计开发Web 程序，利用SQL Server 完成数据库的开发，选定Pro/Engineer、3D MAX、Unity3D等软件进行3D 模型的构建。
2.1.4 完成平台详细方案设计，包括虚拟实验、实验教学及平台管理三大模块。进行开放式虚拟实验平台的程序设计和数据库开发。
2.1.5 进行虚拟实验3D 模型的构建，利用Pro/Engineer、3D MAX、Unity3D 建立起所需要各部分机械零件模型。
2.1.6 完成实验平台各功能模块的集成与测试，将Web 程序和3D 建模相结合，实现开放式虚拟实验平台的机械虚拟仿真实验功能。
2.1.7 完善并优化开放式虚拟实验平台，网上试运行。
2.2 虚拟实验平台的功能结构
基于虚拟现实技术、信息技术、网络技术、Web 技术开发一套功能完备、通用性强的适合Web 环境的开放式虚拟实验教学平台，主要包括在线虚拟实验、实验教学管理及平台管理维护三大功能，平台的具体功能为在线虚拟实验、在线作业、实验报告的智能批改、在线交流讨论和成绩管理等，其中在线虚拟实验重点开发了减速器拆装实验、常用机构和通用件认知实验等。
3 虚拟实验平台的实现
本虚拟实验平台采用的开发工具为Microsoft Visual Studio2015 和SQL Server 2008, 同时利用ASP.NET 技术和C#.NET 网页编程语言，并结合ADO.NET 数据库访问技术完成了系统的开发。本系统包含三个角色管理员、教师和学生，他们分别具有不同的操作权限。当登录本系统后，管理员具有最高权限，可在其界面添加、修改、删除用户;教师可通过在线页面查询实验的开放情况，并可以根据自己的课程情况开放或关闭实验;学生可通过在线系统预约、进行实验，并且可以在查询界面查询自己的实验成绩。现已完全实现零件认知虚拟实验和减速器拆装虚拟实验，零件认知实验界面。减速器拆装实验界面，本平台的减速器为一级减速器，其主要构件为箱盖、箱座、齿轮轴、齿轮、轴承等零件和螺栓。学生可通过拖动左侧零件库中的零件进行减速器的安装，在装配完成后，可进行减速器的拆除实验。同时学生可通过工具栏进行减速器零件参数的测绘。
对于虚拟实验，采用的开发工具为CREO3.0 与Unity3D，其中，各种机械零件的建模均采用CREO3.0 软件进行建模，同时减速器的组装也是使用CREO3.0 进行装配，利用CREO3.0 导出obj 文件，直接使用obj 文件将模型导入Uniyt3D 中，其虚拟实验操作界面等部分均是采用Unity3d 技，对于模型按钮的控制以及旋转移动，则使用的是Unity3D 中的脚本功能。
4结束语
基于web 的虚拟实验平台的开发与实现，不仅大大降低了实验室建设的成本，并且节约了时间、空间和材料。同时使学生可以不受时间空间的限制，随时随地的进行机械实验，吸引了学生的学习兴趣，同时该平台也是教师得力的教学工具。
篇8：虚拟实验对光纤通信技术实践教学的应用论文
虚拟实验对光纤通信技术实践教学的应用论文
1前言
高职教育就是要培养过硬的实践技能，培养一技之长，实现就业零过渡。通信事业日新月异，《光纤通信》作为通信专业主干课程，近年来也得到了长足发展，培养学生操作能力，掌握光纤技能对于培养高级应用型通信人才有十分重要的意义。光纤通信实践教学中使用的光纤熔接机和OTDR（光是域反射计）等仪器设备都比较昂贵，技术又更新很快。一般院校不会配置很多，这些设备相对学生数量而言是远远不够的，那么人均学生实践时间就更少了。使用虚拟实验辅助实践教学可以提高设备使用效率，实现更好的教学效果。
2虚拟实验
虚拟实验是通过利用计算机输入操作，在计算机上用各种设备模拟虚拟的'仪器代替实际操作中的实验仪器设备，再按照实验目的，原理和所需实验仪器组装成一套虚拟的完整的实验系统，并在此系统上进行实验操作和完成实验[1]。我们选用了Flash制作矢量图和动画、用Javascript脚本实现交互，dw编辑网页。制作好的课件安装在服务器，学生在机房里可以通过网页进入虚拟实验操作虚拟仪器，完成实验[2][3]。建立基于网络的虚拟实验室，用虚拟实验配合实验教学不仅可以降低实验成本，还可以提高学生的动手能力和教学效果。以下以光纤的熔接课程为例，具体过程如下：所需设备，工具，材料：光缆熔接机，光纤切割刀，光纤剥线钳，酒精泵，脱脂棉（或无尘纸）第一步：去涂覆层——光纤开剥去掉涂覆层包括去掉二次涂覆层(尼龙)和一次涂覆层(硅树脂)。去掉二次涂覆层可使用光纤剥线钳等工具。一次涂覆层和光纤结合得较牢固，采用机械方法剥离很困难，也容易损坏光纤，所以采用浸透无水酒精或丙酮的纱布（棉球）多次擦拭的方法，如果涂覆层去除不干净会影响光纤切割时端面效果。剥除光纤涂敷层长度大约35mm—50mm。图1光纤熔接课程主界面图2光纤熔接过程第二步：光纤切割光纤的接续，其关键在于光纤端面的制备。光纤端面平滑，没有毛刺或缺陷，熔接机很容易接受确认，并能做出合格的接头，若光纤端面不合格，熔接机会拒绝工作，或者接头损耗很大。切割光纤时，使用端面切割刀要做到切割长度准、动作快、用力巧，确保光纤是被拉断的；取出光纤时，确保端面不碰伤，要避免光纤碰到任何物体。使用切割刀切割光纤时，约保留16mm左右。切割机价格昂贵，要严格按照规程来操作。第三步：光纤接续熔接前光纤的处理对熔接损失值有直接影响，因此熔接前必须留意光纤端面是否切割良好、V型槽是否干净。纤熔接机能自动推定光纤端面位置，自动对芯熔接，通过垂直和水平摄像机画面，可以从两个方向观察光纤的对芯和熔接情况。熔接完成后，熔接机通过图像根据芯轴偏差和倾斜角度估算出熔接损耗，然后在屏幕上显示出来。
光纤接续虚拟实验的三种模式：
演示模式：按操作步骤演示，并配有语音和文字讲解和操作注意事项；2.手把手教学：学生按步骤操作，点击提示时可以单步演示；
3.操作模式：学生按步骤操作，没有讲解提示，如果操作错误或操作位置不正确则会提示错误信息。比如光纤切割时长度不规范时会提示：“切割长度不规范应该是16mm左右，请注意V型槽上的刻度！”直到光纤放置到正确位置。
3结论
学生在虚拟平台上练习，掌握后再使用设备操作，虚拟实验与真实实验相结合，可以提高实验教学的效果，提高效率。光纤虚拟实验不仅每年辅助完成学院通信及相关专业的实验、实训和光纤技能鉴定，同时也是我院省级精品课《光纤通信精品课程》中的一部分。经过多年的使用感受如下：
1．变相增加设备数量，节省资金
2．有助于培养学生的实验技能，提高学生兴趣
3．有利于学生快速熟悉操作步骤和注意事项，规范动作。
4．可以减少学生分组实验等待的时间，更有效地利用设备
5．减少设备使用损耗，节省维护费用
6．光缆现场的施工教学场景如果用Vr（虚拟现实）实现，效果更佳。
篇9：浅谈虚拟仿真实验在大学物理教学中的运用论文
浅谈虚拟仿真实验在大学物理教学中的运用论文
摘要：
物理学是理工科类学生必修的一门重要的基础课程， 而大学物理实验是辅助大学物理教学的重要手段之一。基于传统物理实验不便于搬入课堂这一缺点， 讨论了虚拟仿真实验和传统课堂结合的可能性。基于MATLAB软件作为开发平台， 可以在课堂上以虚拟仿真实验为基础介绍大学物理理论， 使得枯燥的理论知识形象直观， 可以激发学生的学习兴趣， 从而提高大学物理课程的教学质量。
关键词：
大学物理； 虚拟仿真； 物理实验；
物理学的基本理论渗透在自然科学各个领域， 应用于生产技术的许多部门， 是其他自然科学和工程技术的基础[1]。物理学不仅仅是一门自然科学， 也是一门实验科学， 这就要求物理学要以实验为依据， 同时也要接受实验的检验[2]。物理实验能够直观形象的展示物理现象和物理规律， 是辅助教学的重要手段， 对于大学物理的理论教学具有重要的意义。
但是传统的物理实验由于受到实验空间和实验仪器设备等教学资源的限制， 不适合搬入到理论课堂中。随着计算机网络技术的普及和发展， 虚拟仿真技术已经被广泛应用于各种实验教学中[3]， 现在各个高校的多媒体教学方式的普及， 将虚拟仿真实验引入到理论教学中， 不仅能激发学生的好奇心和求知欲， 还能提高学生的自主创新能力和学习的能动性。
1 虚拟仿真实验概述
大学物理虚拟仿真实验是选取了一个物理系统或者抽象系统的一些特性， 再使用另外一种方法来表现它们的特性的过程[4]。
随着计算机技术的发展， 现在有很多的.软件可以实现虚拟仿真实验的设计， 例如MATLAB软件， 可以实现很多光学现象等的虚拟仿真；LAB―VIEW软件功能比较强大， 在虚拟仪器构建方面能力较强， 主要被应用在物理虚拟设备方面；或者采用FLASH技术或者3D MAX技术[5]， 都具有较强的人机互动性能。特别是FLASH技术， 可以采用IE的内嵌技术使得FLASH发布的相关作品可以直接通过网络进行播放， 实现物理实验的一些动画设计。其中MATLAB软件功能最为强大， 它不仅仅可以用来处理一些图像， 对于数据处理方面的表现也非常好， 是各大高校使用率较高的软件之一， 所以这里以MATLAB软件为例， 介绍大学物理中虚拟仿真做实验的制作方法。
由于物理理论各个部分特点不同， 所以在使用演示实验配合大学物理教学过程中， 也应该根据工具软件的特点， 制作出相应的虚拟仿真实验， 保证仿真实验能够在大学物理理论教学过程中能有较好的效果。
2 MATLAB制作仿真软件
MATLAB软件是由美国Math Works公司推出的一套具备高性能的数值计算和可视化软件。由于MATLAB可以将矩阵运算、图形显示、信号处理以及数值分析集于一体， 构造出的用户环境使用方便、界面友好， 因此MATLAB受到众多科研工作者的欢迎[6]。
2。1 衍射仿真实验
以大学物理中波动光学的内容为例， 基于各种衍射现象的理论， 借助惠更斯―菲涅尔原理， 使用MATLAB软件， 并且基于该软件内嵌的GUI技术， 设计出的夫琅禾费衍射仿真系统界面如图1所示。在仿真系统中， 学生可以根据需要先选择衍射类型， 然后输入合适的参数， 最后点击执行仿真按钮， 即可查看需要的衍射结果。
例如在上图中选择矩孔衍射， 输入各个参数的具体数值， 最后点击执行仿真按钮， 宽度和长度均为0。5mm的矩孔仿真结果。
2。2 振动系统仿真实验
若以大学物理中振动波动的内容为例， 基于各种情况下的多振动合成理论， 使用同样的方法， 也可以设计出基于GUI的振动合成系统， 设计好的振动合成系统界面。
用户可以根据需要选择待合成振动的数目和合成模式， 再输入分振动的各个参数， 如果输入有误， 还可以通过点击数据清空按钮重新输入， 若无误， 可直接点击合成按钮。
若选择合振动个数3个， 模式为同方向， 再分别输入三路振动参数如图3所示， 最后点击合成按钮， 合成结果如图4所示。
3 课堂上使用仿真实验系统
使用各种软件设计好了虚拟仿真实验系统以后， 利用各大高校已经建设好的多媒体教学设备， 可以将MATLAB设计好的各种仿真实验系统移植到课堂教学的计算机中， 由讲授教师在课堂中操作， 并在授课的同时， 演示给学生， 可以大大激发学生在课堂上的学习积极性。学生边学习物理理论知识， 边在仿真实验现象的基础上， 使用学习到的理论去分析该现象的产生原因和产生过程， 提高学生的创造性思维能力和实践动手能力。除此之外， 还可以由学生按自己的想法修改仿真实验的一些数据， 自行总结出条件改变之后， 仿真实验结果的改变规律。
也可以将虚拟仿真实验系统通过在线教学的模式上传至相应的教学网站， 由学生在课前预习， 或者课后复习的时候自行操作。
4 结语
物理学是一门实验科学， 大学物理的理论教学是离不开物理实验教学的， 所以物理的演示教学在课堂教学中也是必不可少的重要手段， 通过课堂的演示实验， 可以使具体的物理理论形象化， 枯燥的课堂气氛活跃化。但是基于传统物理实验的一些局限性， 使用虚拟仿真实验代替传统实验是非常有效的一个手段。它既可以帮助学生理解和掌握物理的理论知识， 还可以提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。
可以看出， 使用MATLAB软件作为仿真平台， 基于GUI技术设计出的大学物理虚拟仿真实验， 可以在课堂上利用现代化多媒体教学技术， 形象生动直观的给学生们展示出各种不同的物理现象， 使得不具备MATLAB技术的学生也可以轻松掌握， 并可将理论和实际现象结合起来， 激发学生的学习兴趣， 达到加深理解的目的。
参考文献
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[3]肖瑞， 刘敏。大学物理演示实验室的扩大建设与管理[J]。实验室科学， 2018 （2） ：184―186。
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[5]武艳玲。基于Flash技术的虚拟近代物理实验研究[J]。西安文理学院学报 （自然科学版） ， 2018 （4） ：21―24。
[6]尹君驰， 刘克毅。基于MATLAB的PID控制系统参数调节[J]。电子测试， （3） ：98―99， 114。
篇10：基于岗位职能的医学检验虚拟实验的构建与应用论文
[中图分类号]G642
[文献标志码]A
[文章编号]1008-2549（2017） 09-0094-02
一 虚拟实验平台的构建
虚拟实验是基于网络技术和虚拟仿真技术构建的开放式、网络化虚拟实验教学系统，能提供实时、三维的虚拟实验环境，通过视、听、触觉等作用于使用者，使用者则可进入该虚拟环境，借助交互软件进行交互操作[1]。
（一） 模块构建
针对检验专业岗位职能需求，结合医学检验专业特点，通过制作3D模型、动画及绘制实验场景，构建医学检验专业虚拟临床教学实验室，涵盖检验专业常用自动化检验仪器，实验技术和实验室安全及微生物防护三个模块。自动化检验仪器包括临床常用的六类仪器，实践内容包括仪器基本操作和质量控制；实验技术根据学科性质分为五类，具体操作有基础实验、综合实验及供学生自主进行的设计性实验；特别设计了生物防护和实验室安全模块，目的在于强化学生生物防护和实验室安全意识，内容包括实验室标准规范和安全防护。
（三）应用方式
（二）功能设置
虚拟实验平台设置三种功能模式：演示模式，自设模式和评测模式。演示模式通过视频、音频、文字动画，引导学生学习。评测模式下没有任何提示，由学生自主进行选择项目的实验进程，如果操作有误，则实验不会进行下去，只有正确的操作实验才能顺利进行，完成后，系统将会自动根据操作评分。自设模式是通过交互端让学生自主选择仪器设备、实验技术等供学生自主设计实验。
专业课开设期间，学生可以利用交互端：电脑、移动APP进入虚拟实验教学环境，先选定实验模块和实验项目后，进入到虚拟实验平台中，对校内可以开设的实验进行提前预习，如果通过虚拟实验测试，才可以进入到真实实验室进行实验，然后完成实验报告。如果未通过测试，需返回虚拟实验室进行学习，直到通过测试再进行真实实验。实验考核以后也可以进行实验项目的循环再学习，达到自身满意的效果。对校内没有开设而临床工作需要的，则可以进行自主学习。同时，在学生进入医院实习前，学生在虚拟实验平台集中培训，以缩短学生进入医院的适应期。
二 虚拟实验平台的应用
（一）对象与方法
1 研究对象
以甘肃医学院 级医学检验技术专业专科学生为研究对象，采取整群抽样的方法随机抽取2个班，分为A、B两个班，两班学生均已学习了一年的医学基础知识，在年龄、性别、理论基础课成绩上差异无统计学意义（P>0.05），具有可比性。
2 教学方法
A班（45人）采用传统实验教学模式，B班（46人）采用虚拟实验结合传统实验的教学模式。教学内容包括：全自动生化分析仪的使用及结果判定，ELISA实验-乙肝两对半的测定，常规石蜡切片的制作，微生物学操作技术共四个内容。
（1）A班实验教学的实施 教学过程为教师讲解—示范操作—学生动手完成传统实验—课后撰写实验报告。（2）B班实验教学的实施 实施步骤为：①课前虚拟实验操作，教师提前1周向学生告知实验内容，学生在虚拟实验室完成虚拟实验或设计实验。②传统实验教学， 教师引导学生完成传统实验。③课后撰写实验报告。
3 教学效果评价
（1）实验成功率。记录两班实验完成情况，课程结束时计算实验总体成功率。（2）考试成绩。课程结束后，两班采取相同的试卷考试（笔试占50 分，操作占50分），通过考试成绩分析实验教学效果。
4 统计学处理 采用 SPSS 统计软件处理数据，用（x±s）表示，采用t检验或2 检验，P<0.05 为差异有统计学意义。
（二）结果
1 实验成功率
結果显示，B班的实验成功率为80.4%，显著高于A班的71.5% （P<0.05）。
2 两班学生检验技术实验考试成绩
由表2可见，B班实验总成绩及操作成绩显著高于A（P<0.05 p=“”>0.05 ）。
三 虚拟实验的应用体会
（一）虚拟实验的功能体现
1 逼真的实验室场景，让学生对检验专业涉及的实验设备、实验技能有一个清晰的认识。
2 人机互动，设置实验相关问题作为互动环节，实现了虚拟工具完成完整的实验操作功能。
3 演示功能和评测功能可以相互切换。
（二）虚拟实验应用效果
1 提高学习效率
（1）转变教学观念。逼真的虚拟环境提供的人机交互功能，更强调了由学生主动参与构建知识结构，这种教学内容外在形式的生动化与内在结构的科学化更紧密地结合起来，极大地促进教学观念发生变化。
（2）丰富教学方式。虚拟实验能够灵活地提供给学生不同的实验教学内容，学生可以根据实际情况确定学习内容和安排学习进度，从而最大限度地满足学生的不同认知水平的`需要。
（3）扩展实验的时间和空间。学生可以随时随地进行虚拟实验，获得与真实实验一样的体会，加深对教学内容的理解。
（4）规范实验操作。在虚拟实验平台中，如果实验操作错误，实验即刻将被中断，迫使学生思考原因、解决问题，从而规范了实验操作，同时也避免了实物实验中时常出现的仪器损坏事故。
2 拓宽教学资源，弥补校内教学资源的不足
虚拟实验平台可以节省基础设施的低水平重复建设以及耗材的资金投入，能够快速的从整体上改善教学条件和提高教学水平，实现资源共享。同时，虚拟实验室能够给学生体验世界上最先进的仪器设备。
3 加强了对生物防护的认识，同时也避免了生物危害
医学检验实验中经常要接触一些病原微生物、传染性疾病的患者标本，虚拟实验从生物安全的标准规范和安全防护两方面，加强学生对生物防护的认识。而对于危险的或对人体健康有危害的，应用虚拟实验避免了真实实验或操作所带来的各种危险隐患，但同时又使学生获取了逼真的操作体验。
四 虚拟实验的应用前景
虚拟实验作为一种新型教学手段迅速发展。国内外一些医学院校相继建立了虚拟实验室，并探索性地开展了教学研究。研究显示，虚拟实验在实验项目拓展、学生设计能力培养、教学资源节约等方面具有较大优势[2]。随着21世纪检验医学的发展，医学检验的任务不再是单纯为临床提供简单的检验报告，而是根据临床的需要，迅速、准确地把简单的检验数据科学地转变为诊断、治疗、康复和预防的临床信息，并为临床提供有意义的咨询服务，直接参与临床的诊断和治疗，所以检验科向作出诊断报告发展的趋势越发明显[3]。为了适应这种发展趋势，医学检验虚拟实验平台还需向综合化、系统化方面发展。
总之，医学检验虚拟实验平台是一种更高效便捷的教学方式，弥补了学校教学资源的不足，培养和提升了学生的实践创新能力，为学生进入临床实习奠定基础，缩短了学生进入临床工作的适应期，同时也能增强毕业生的职场竞争力和适应性，随着电子技术和网络化技术的高速发展，虚拟实验将不断得到完善和提高，在未来医学职业教育中他将成为高效辅助教学手段的发展方向。
参考文献
[1]贾银亮.虚拟实验在高校计算机网络教学改革中的应用[J].江苏教育学院学报（自然科学版），2012，28（1）：31-37.
[2]童学红，崔茜，董晓敏，等.虚拟实验系统在机能实验教学中的应用[J].继续医学教育，2014，28（6）：98-100.
[3]王跃，程曦，王频佳.临床检验微生物学课程体系改革的探索[J].现代预防医学，，38（1）：73-74.
篇11：高校实验机房桌面虚拟化技术的创新管理论文
高校实验机房桌面虚拟化技术的创新管理论文
随着我国计算机技术的不断发展，桌面虚拟化技术得到了广泛的推广和应用。它是基于“云”计算技术发展来的。普遍的运用到众多高校的实验机房中。桌面虚拟化技术在降低成本、数据安全性、可靠性、桌面管理的便捷性等方面都有着很大的优势，在高校的数字化建设中发挥着重要的作用。本文就桌面虚拟化技术在高校实验机房中的应用做简单的分析和探讨。
一、桌面虚拟化及其技术核心
（1）作为一个广泛的专业术语，虚拟化通常是指在虚拟的基础上计算机元件的正常运行，而非真实基础上的运行。桌面虚拟化能够使使用和操作更加的灵活，它将原来的物理硬件与计算机、客户端系统进行了合理的分割，使整个系统的可用性得到了进一步的改进和提高。仅仅通过软件便能够为客户带来逻辑性数据视角，并且在处理能力和存储能力上有了进一步的提高，使客户对使用数据的应用更加方便快捷。
（2）对桌面的操作系统进行优化和虚拟化是桌面虚拟化技术的关键和核心部分，这一核心技术的应用使运行与环境成功的分离，客户能够随时随地的通过对非特定设备的运用，实现对桌面系统的访问和操作。总结来说也就是：桌面系统的远程动态访问和数据中心的统一托管的实现都是在桌面虚拟化技术的支持下完成的。举一个简单的例子就是我们之前对存储空间和主机的应用转移到了网上进行，通过网上操作实现之前在计算机上的任何操作，对桌面虚拟化设备的应用使我们能够随时随地的对桌面系统进行网络访问。
二、虚拟化技术在高校实验机房中的具体应用
（1）虚拟化技术对实验仪器管理系统的构建
构建实验室仪器管理系统的应用原理如图：
对XenDesktop的应用表现在：物理拆分配置文件、应用文件和操作系统；根据客户的要求以服务器为中心，合理的对仪器进行连接、并对软件程序进行配置，同时安装系统。在用户登录前完成对上述三部分的动态组合形成一个运行桌面。再通过对Citrix和ICA协议的应用，使整个操作系统的桌面被交付给人机界面。在数据实验分析中及对通用性软件的使用中通常采用这种方式。如果有特定的需求时，需要为用户提供一个独立的桌面操作系统，在桌面上直接安装应用软件，提高用户的操作效率，同时增强用户的操作目的性。
（2）根据实验室的不同要求，仪器的管理者可以运用不同的'方式进行管理，生成系统的逻辑构架图（图2）
（3）在实验室仪器的管理系统中，对桌面虚拟化技术的应用能够满足广大师生的实验需求，实现高效、科学的实验室仪器管理。随着高校实验复杂程度的不断提高和师生对数据安全需求的不断提高，综合使用仪器成为了教学科研方面的发展方向，因此，桌面虚拟化技术在高校实验室仪器管理系统中发挥着越来越重要的作用：仪器管理员对操作系统的安装和升级能够快速的进行，运用可伸缩性较好的xenI），Esktop系统实现实验室仪器规模的不断扩展；后台系统的运行中对虚拟机的采用，缩短了更换设备仪器、安装仪器、程序驱动等管理工作时间，大大的提高了准备实验性仪器的工作效率；能够满足每个学生的不同独立桌面系统需求，在提高学生实验目的性的同时，提高了学生的实验效率和系统程序的运行速度；由于实验数据和信息的传递不需要通过网络进行，因此数据的安全性便得到了有效的提高，管理员对后台的策略管理可以直接的进行；镜像管理技术的统一，使系统的安全性大大的提高。
三、桌面虚拟化软件系统的安装和部署
（1）为了实现桌面的请求功能，要合理选择和配置控制场的主服务器。“主服务器”的服务器配置可以是Desktop Delivery Controll，同时管理员可以将其运用为“成员服务器”、“备份服务器”。
（2）当虚拟机托管基础结构接收到了大量的发送命令时，会对所有的请求进行排序和处理，相应的拖延了管理服务的时间，造成短时间内没有响应，因此对虚拟机基础结构同时接收的请求数量应进行有效的控制，控制的具体操作表现为将下列程序添加到CdsPoolMgr，exe，eonfig文件中，并重新启动控制场主服务器。
通过以上对桌面虚拟化软件系统的安装和部署，达到了拆分桌面系统的安装环境和运行环境；拆分桌面和具体应用；拆分配置文件等目的。使管理员只需通过中心服务器，便能够实现对桌面和应用的统一配置和管理，并实现了软件的快速升级。通过对终端设备的运用，广大师生可以对数据控制中心进行远程访问操作，随时可以对实验方案进行修改和更新。
结束语：本文通过对桌面虚拟化及其技术核心、虚拟化技术在高校实验机房中的具体应用、桌面虚拟化软件系统的安装和部署的分析，提出了虚拟化技术对实验仪器管理系统的构建；根据实验室的不同要求，仪器的管理者可以运用不同的方式进行管理，生成系统的逻辑构架图；桌面系统的远程动态访问和数据中心的统一托管的实现都是在桌面虚拟化技术的支持下完成的；对桌面的操作系统进行优化和虚拟化是桌面虚拟化技术的关键和核心部分；在实验室仪器的管理系统中，对桌面虚拟化技术的应用能够满足广大师生的实验需求，实现高效、科学的实验室仪器管理等观点。
篇12：基于智能移动设备的虚拟化学实验应用价值体现论文
基于智能移动设备的虚拟化学实验应用价值体现论文
在教学环节中，理论教学和实验教学是不可分割的。传统意义上的教学，由于受到环境因素及其他各种因素的限制，虽然有过硬的教师资源，但是脑里没有图像的具体录入，即便能艰难地理解知识，也无法真正地将知识融入意识中去。而现在的先进教学体系，教师将教学内容做成课件PPT的形式，将课本上的文字变成一张张影像传输给学生，提高了课堂利用率的同时也使学生能更快地理解融合所学的知识。但是大学生懒散的学习方式以及现在大学快速笼统的教学特点，使得只靠课上一个小时的时间去瞬时记录几百张陌生的图片变得很困难。因此，课前的预习便显得尤为重要。
一 传统教学存在的问题
传统教学分为传统理论教学和传统实验教学。传统理论教学集聚了人类的智慧和汗水，因此沿用至今。而传统实验教学虽然通过学生的亲自实践更容易获得感性的认知，但在某些方面还是存在很大的问题。
1.传统实验室投资大，后期耗资更大
对于学校来讲，购买仪器、对实验器材的保养与维护、实验室的更新换代都是一笔巨大的投资，况且随着科技的发展与进步，新技术新成果不断涌现，而实验室不能同步发展，导致学生的实验研究总是滞后于科技发展，这与现在社会提倡的创新理念相驳。
2.传统实验室的危险性很大
实验探究需要很多的化学药品，而化学药品之间的反应最容易产生的就是毒气和爆炸，虽然实验室有很多的'防范保护措施，但意外仍有发生。因此，出于对学生的安全考虑，传统实验室还存在着很大的风险性。
现代实验教学更多的偏向于虚拟实验室，即文章提到的与教学内容相关的化学实验软件，对于解决传统教学存在的问题有很大的帮助。
二 移动设备虚拟化学实验的优势
移动虚拟化学实验室主要利用图画、视频、语音等多媒体方式，让受教育者能够实时虚拟仿真地观察实验现象、模拟实验过程，是基于互联网技术、虚拟现实手段以及移动智能设备构建的开放结构虚拟实验教学系统。移动虚拟化学实验室具有以下优势：
1.学生的学习由被动变成主动
大学的教学模式通常是学生预习、教师现场讲解、学生复习。整个学习过程学生都只能机械地记忆和操作，很少深入思考为什么是这个结果，很少有机会尝试自己去动手发现问题、解决问题，缺乏主动性和积极性。
化学是一门实验类科学，离开了动手实践，就变得极为苦涩难懂。在移动虚拟化学实验室，我们可以通过声、画、字于一体展现一个微观的世界，模拟化学反应，打破时空限制，利用学生各种感知世界的方式，让学生主动参与，由被动变主动。
2.安全性，零污染
化学实验所造成的环境污染，对健康的影响不可小觑。移动虚拟实验室可以为学生提供一个虚拟的实践空间，保证学生的人身安全，同时又不会造成严重污染。学生随时随地便可以做各种各样的实验，激发其学习的兴趣，掌握知识的同时还加强了环保意识。
3.实验效率高，节约时间
移动虚拟化学实验室省去了真实实验的许多简单劳动，还可以随时随地进行实验，不浪费一分一秒，节省了很大一部分时间用于研究实验本身的性质规律。同时还提供物质搜索和化学贴士功能，可以帮助实验人员迅速掌握实验内容和注意事项，从而提高学习研究的效率。
三 国内外现状分析
虚拟实验室最早在1995年就已经有了雏形，具体为一个“虚拟青蛙解剖实验”，实验者可以用虚拟的手术刀一层层的解剖青蛙，进而观察其骨骼及肌肉组织。目前，虚拟实验室在发达国家已经十分普遍，国内的建设起步相对较晚，与发达国家相比还有一定差距，但是已有部分高校初步建立了虚拟实验室。而国内基于移动设备的虚拟实验室并没有得到很广泛的应用，因此此次研究在学习教育中有着良好的应用前景。
四 结束语
移动虚拟化学实验室是连接学生和化学世界的一座桥梁，使学生学习化学的目的性更加明确，让学生在这种虚拟、真实实验的交互进行中，提高自身获取新知识和发展新思维的能力，不论在感性认知还是理性思考方面都能有所提升。各大高校也可通过移动虚拟化学实验室进行教学改革，提高教学质量，提升学生的素质。
参考文献
[1]于军.化学虚拟实验室建设的探究[J].科技信息（科学教研），2007（35）：231
[2]石新丽、唐飞羽、孙梦雯等.虚拟实验室在医学实验教学中的应用研究[J].实验技术与管理，2014（6）：125～126
★ 大学化学实验报告
★ 土木工程实验论文
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