仿真實(shí)驗(yàn)精品(七篇)

序論：寫(xiě)作是一種深度的自我表達(dá)。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內(nèi)心深處的真相，好投稿為您帶來(lái)了七篇仿真實(shí)驗(yàn)范文，愿它們成為您寫(xiě)作過(guò)程中的靈感催化劑，助力您的創(chuàng)作。

篇(1)

1 仿真實(shí)驗(yàn)的靈活性能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)調(diào)控能力

在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，要改變一個(gè)反應(yīng)的條件，就需要進(jìn)行一個(gè)相關(guān)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，而在此基礎(chǔ)上，就要準(zhǔn)備相應(yīng)數(shù)量的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品等。如九年級(jí)化學(xué)教材中過(guò)氧化氫制取氧氣的實(shí)驗(yàn)，可設(shè)計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)包括反應(yīng)的溫度、過(guò)氧化氫的濃度、催化劑的種類、催化劑的質(zhì)量等多個(gè)實(shí)驗(yàn)，此時(shí)若進(jìn)行傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，則需耗費(fèi)的藥品、儀器、時(shí)間等相當(dāng)于一個(gè)大工程勞作。因此在教學(xué)過(guò)程中，受到種種條件的限制下，許多對(duì)比實(shí)驗(yàn)就停留在課堂講解的范疇而不能落在實(shí)處。

而仿真實(shí)驗(yàn)的靈活性主要表現(xiàn)為：在虛擬實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生能方便地改變事物的條件并觀察在條件變化過(guò)程中所發(fā)生的變化，這樣既有利于學(xué)生獲取豐富的感性認(rèn)識(shí)，便于學(xué)生根據(jù)自己的假設(shè)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，更能針對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，刺激學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，從而體驗(yàn)知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步提出問(wèn)題與尋求解決問(wèn)題的興趣。

2 仿真實(shí)驗(yàn)的直觀性便于突破微觀化學(xué)反應(yīng)

化學(xué)變化的微觀變化過(guò)程，往往是學(xué)生突破化學(xué)學(xué)習(xí)的一大難點(diǎn)。如在教學(xué)中通過(guò)觀察酚酞的顏色變化推斷出微粒在不斷運(yùn)動(dòng)，但是對(duì)于學(xué)習(xí)成績(jī)居于中下等的學(xué)生而言，由于其空間想象能力的匱乏，他們不能想象出微粒運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和狀態(tài)變化，因此只是簡(jiǎn)單記憶，認(rèn)為微粒在不斷運(yùn)動(dòng)。同理，在酸堿鹽的教學(xué)過(guò)程中，需要通過(guò)大量的化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)酸、堿、鹽之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，而從微觀角度認(rèn)識(shí)該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)又是教學(xué)的一大難點(diǎn)。

仿真實(shí)驗(yàn)的直觀性則可以很好地解決這個(gè)問(wèn)題。如在虛擬實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生將采集到的一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子結(jié)合在一起，眼前就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)網(wǎng)狀的水球，這就是他自己創(chuàng)造的水分子。在氫氧化鈉和稀鹽酸的反應(yīng)過(guò)程中，學(xué)生在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察到指示劑顏色的變化，對(duì)于酸堿中和反應(yīng)有了宏觀的認(rèn)識(shí)。而利用仿真實(shí)驗(yàn)制作的Flas，可以展示出氫氧化鈉和稀鹽酸反應(yīng)時(shí)氫離子和氫氧根離子結(jié)合為水分子的過(guò)程，對(duì)于酸堿中和反應(yīng)的概念也就理解得更加深刻。

3 仿真實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)性有利于增強(qiáng)學(xué)生認(rèn)知能力

在新時(shí)代的背景下，化學(xué)試題的方向越來(lái)越趨近于真實(shí)實(shí)驗(yàn)、實(shí)際數(shù)據(jù)的計(jì)算，而定量的變化往往是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中比較難控制和描繪的畫(huà)面。如在稀鹽酸和石灰石制取二氧化碳的實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可以通過(guò)產(chǎn)生大量的氣泡認(rèn)識(shí)到反應(yīng)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，但是二氧化碳?xì)怏w的生成與時(shí)間之間是否是一條直線？還是一條先平緩后陡直再平緩的曲線呢？由于實(shí)驗(yàn)的局限性，只能通過(guò)教師的講解抽象地理解變化的過(guò)程，而在學(xué)生頭腦中難以形成印象，更逞論自行認(rèn)知了!

在虛擬實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生就可以很輕松地解決數(shù)據(jù)問(wèn)題。如學(xué)生可以通過(guò)輸入各種參數(shù)，形象化地控制整個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。在制取二氧化碳實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，電腦會(huì)自動(dòng)根據(jù)測(cè)定的二氧化碳的質(zhì)量與時(shí)間的關(guān)系，在坐標(biāo)軸中形成相應(yīng)的曲線，便于在實(shí)驗(yàn)中直觀地呈現(xiàn)不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于提高學(xué)生的認(rèn)知能力、增強(qiáng)教學(xué)效果起到極強(qiáng)的促進(jìn)作用。

4 仿真實(shí)驗(yàn)的虛擬性更符合綠色環(huán)保和安全意識(shí)

傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，硫的燃燒、一氧化碳還原氧化鐵等實(shí)驗(yàn)往往對(duì)環(huán)境有著一定程度的污染，這是很難解決的問(wèn)題；而一些實(shí)驗(yàn)如氫氣的爆炸等存在一定的危險(xiǎn)，更是限制了一定情況下該實(shí)驗(yàn)的執(zhí)行情況。

篇(2)

物理學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，所謂物理實(shí)驗(yàn)，就是根據(jù)物理學(xué)研究目的，選用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)儀器或?qū)嶒?yàn)裝置，用人為的方法讓實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象再現(xiàn)，并加以觀察和研究的一種科學(xué)活動(dòng)"物理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括力、熱、電、光等科學(xué)技術(shù)研究的各個(gè)方面，它是一切科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)。大學(xué)中的物理實(shí)驗(yàn)課程已經(jīng)被設(shè)定為必修課程，這一規(guī)定既有助于幫助大學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，同時(shí)也是訓(xùn)練大學(xué)生接受系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)端。大學(xué)中物理實(shí)驗(yàn)不僅僅局限于某一領(lǐng)域，而是涉及各個(gè)領(lǐng)域，這說(shuō)明，理工科個(gè)學(xué)科之間存在共性和普遍性，同時(shí)也說(shuō)明了物理實(shí)驗(yàn)在學(xué)科學(xué)習(xí)中的重要性。隨著課程改革目標(biāo)的出現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革也進(jìn)一步的落實(shí)，實(shí)驗(yàn)改革在落實(shí)上相比其他課程改革存在一定的難度，實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要依靠的是實(shí)驗(yàn)室硬件設(shè)施的跟進(jìn)，實(shí)驗(yàn)改革最大的目標(biāo)就是放手給學(xué)生去動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，然而很多學(xué)校存在最大的問(wèn)題就是不敢放手讓學(xué)生去使用，限制實(shí)驗(yàn)是開(kāi)放的時(shí)間等等，學(xué)生操作難以進(jìn)行，學(xué)習(xí)成果自然不會(huì)提高。立足于實(shí)驗(yàn)改革中存在的若干問(wèn)題，仿真實(shí)驗(yàn)的誕生無(wú)疑能夠?yàn)檫@些問(wèn)題的解決帶來(lái)福音。特別是作為計(jì)算機(jī)輔助物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件的一個(gè)新的發(fā)展，仿真物理實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為高校物理實(shí)驗(yàn)改革的亮點(diǎn)。仿真物理實(shí)驗(yàn)最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)預(yù)習(xí)準(zhǔn)備的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以讓學(xué)生在進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作之前，做得一切準(zhǔn)備工作。

2 對(duì)于仿真實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)

2.1 仿真實(shí)驗(yàn)概述

所謂仿真實(shí)驗(yàn)，是相對(duì)于真實(shí)實(shí)驗(yàn)而存在的，兩者的主要差別在于：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中所觸及的對(duì)象與事物是否真實(shí)，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)中所采用的實(shí)驗(yàn)工具、實(shí)驗(yàn)對(duì)象都是以實(shí)物形態(tài)出現(xiàn)的，而在仿真實(shí)驗(yàn)中，不存在實(shí)物形態(tài)的實(shí)驗(yàn)工具與實(shí)驗(yàn)對(duì)象，實(shí)驗(yàn)過(guò)程主要是對(duì)虛擬的實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備進(jìn)行操作。仿真物理實(shí)驗(yàn)被作為一種計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)軟件，應(yīng)用于現(xiàn)代教育中，主要是以技能訓(xùn)練為主的一種實(shí)驗(yàn)技能領(lǐng)域的學(xué)習(xí)型軟件，能夠幫助教學(xué)對(duì)象進(jìn)行思想的建構(gòu)，同時(shí)完成實(shí)時(shí)的操作，輔助學(xué)生在開(kāi)始實(shí)際實(shí)驗(yàn)操作之前進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。仿真實(shí)驗(yàn)主要提供了一種以教學(xué)理論、計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的一種非實(shí)在性的實(shí)驗(yàn)空間，其本質(zhì)是由計(jì)算機(jī)模擬實(shí)現(xiàn)的一個(gè)虛擬的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

2.2 仿真實(shí)驗(yàn)的特征

⑴仿真性。仿真性這一特征從其名稱中就不難看出，作為一款輔助型軟件，其最大的特點(diǎn)就是模擬了真實(shí)的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，為學(xué)生虛擬一種真實(shí)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境，同時(shí)在仿真實(shí)驗(yàn)中的一些實(shí)驗(yàn)設(shè)施與實(shí)際中的實(shí)驗(yàn)設(shè)施幾乎相同，學(xué)生在操作的過(guò)程中能夠真實(shí)的感受實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，如同置身真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境一般。

⑵交互性。與真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境不同，仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛱峁┙o學(xué)生更多的交流感，使其與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行雙向的交流，同時(shí)可以自由的對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)施進(jìn)行操作和選擇，減少了了實(shí)際操中的一些束縛。

⑶靈活性。仿真實(shí)驗(yàn)最大的特點(diǎn)，在教學(xué)改革過(guò)程中改變最大的就是他的靈活性，學(xué)生在進(jìn)行傳統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中遇到了很多阻力，其中最常見(jiàn)的就是一些教師不敢放手將實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放給學(xué)生，當(dāng)然這里有許多的原因，如設(shè)備的維護(hù)、購(gòu)置、費(fèi)用等等因素。仿真實(shí)驗(yàn)的研發(fā)就大大解決了這一問(wèn)題，仿真實(shí)驗(yàn)易于擴(kuò)充維護(hù)，操作方便，可以隨時(shí)開(kāi)放，反復(fù)實(shí)踐，提高辦學(xué)效率，而且仿真實(shí)驗(yàn)靈活方便，便于實(shí)現(xiàn)資源共享。

3 大學(xué)物理仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于教學(xué)的優(yōu)勢(shì)

3.1 營(yíng)造多樣化學(xué)習(xí)環(huán)境，打破了時(shí)間和空間的局限

與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比較，仿真物理實(shí)驗(yàn)主要結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)，建構(gòu)了多媒體的教學(xué)平臺(tái)，為課堂的教學(xué)環(huán)境帶來(lái)了創(chuàng)新點(diǎn)，也大大提高了課堂的新鮮感。同時(shí)仿真物理實(shí)驗(yàn)也在教學(xué)的時(shí)間和空間上得到了延伸，在傳統(tǒng)的教學(xué)模式中，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，總是苦惱于課前的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備和課后的實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)，實(shí)驗(yàn)室的短暫的學(xué)習(xí)時(shí)間，無(wú)法滿足學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)課的認(rèn)知需求，仿真實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)，大大緩解了這些壓力，學(xué)生可以自由的選擇學(xué)習(xí)的時(shí)間和地點(diǎn)，對(duì)于提高自主學(xué)習(xí)有很大的幫助。

3.2 仿真實(shí)驗(yàn)可以節(jié)省實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，保證實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和數(shù)量

傳統(tǒng)的大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，存在一些實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備置購(gòu)得難題，特別是一些近代的物理實(shí)驗(yàn)，需要的實(shí)驗(yàn)器材價(jià)格昂貴，同時(shí)在操作上也相對(duì)復(fù)雜，出于對(duì)資金的考慮，很多高校無(wú)力開(kāi)設(shè)這些實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)課程的縮減必然會(huì)影響學(xué)生的一些正常的學(xué)習(xí)進(jìn)度。仿真物理實(shí)驗(yàn)的出現(xiàn)大大解決了這一難題，有了好的仿真實(shí)驗(yàn)軟件，那些耗資大的實(shí)驗(yàn)同樣可以開(kāi)設(shè)，從而保證了實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目和數(shù)量。

篇(3)

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 管理系統(tǒng) 多樣性

近幾年，教育部一直在提出并讓高校貫徹執(zhí)行教學(xué)資源的先進(jìn)性和創(chuàng)新性理念，這是適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)的高速發(fā)展對(duì)人才提出的綜合要求。如今，高等院校在教育理念上一直在摸索和發(fā)展中前進(jìn)，但光有深刻的理論基礎(chǔ)尚且不夠，創(chuàng)新性需要在實(shí)踐中才能得到體現(xiàn)和應(yīng)用。尤其工科是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)，要求畢業(yè)生在工作崗位上有很強(qiáng)的動(dòng)手實(shí)踐能力。在以往的實(shí)踐中，學(xué)生的實(shí)踐大部分是局限于在實(shí)驗(yàn)室展開(kāi)。這種傳統(tǒng)的實(shí)踐模式存在以下幾個(gè)弊端，一是高校資金短缺，實(shí)驗(yàn)室無(wú)法滿足日益擴(kuò)招的學(xué)生數(shù)量，這樣從教學(xué)資源配置上無(wú)法很好的滿足學(xué)生的需求；二是對(duì)理論知識(shí)學(xué)習(xí)不深刻的同學(xué)直接進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作實(shí)驗(yàn)，很容易因?yàn)檎`操作而損壞儀器儀表，直接造成了資源的浪費(fèi)；三是一些高危險(xiǎn)和能源型的會(huì)造成污染的實(shí)驗(yàn)也無(wú)法在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)室中操作完成。近年來(lái)，高等學(xué)校逐漸的大規(guī)模引入了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并且也形成了學(xué)科體系。

1 傳統(tǒng)仿真軟件的特點(diǎn)

在使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)之前，高校工科專業(yè)近些年也在一直使用一些仿真軟件作為對(duì)課堂和實(shí)踐教學(xué)的補(bǔ)充，以電子專業(yè)為例，常用到的一些電路軟件有EWB、Multisim，主要用于電子電路的功能仿真；還有由歐洲D(zhuǎn)esignSoft Kft.公司研發(fā)的Tina Pro軟件，主要用于模擬及數(shù)字電路的仿真分析；美國(guó)Wake Forest大學(xué)基于SPICE開(kāi)發(fā)的CircuitMaker軟件，主要用于電子電路仿真實(shí)驗(yàn)；英國(guó)Labcenter electronics公司出版的Proteus軟件不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及器件。這些軟件在很長(zhǎng)一段時(shí)間里對(duì)教師和學(xué)生起到了很好的輔助作用，但在使用的過(guò)程中，也發(fā)現(xiàn)了一些弊端。一是這些國(guó)外的軟件都是針對(duì)企業(yè)，工程使用開(kāi)發(fā)，而不是針對(duì)學(xué)校的學(xué)生實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)，很多軟件的功能在基礎(chǔ)學(xué)習(xí)中無(wú)法使用，沒(méi)有針對(duì)性。二是國(guó)外的這些仿真軟件更新?lián)Q代太快，各門課程需不斷的購(gòu)買正版軟件這對(duì)于學(xué)校和學(xué)生都不太現(xiàn)實(shí)，但是用下載的盜版軟件又存在使用過(guò)程中有時(shí)軟件不穩(wěn)定的情況，對(duì)于一些電路的仿真和參數(shù)的分析會(huì)造成波動(dòng)及誤差。三是這些仿真軟件的界面都是英文，對(duì)于英語(yǔ)基礎(chǔ)較差或者是學(xué)生沒(méi)有學(xué)習(xí)專業(yè)英語(yǔ)之前，是存在一定困難，從而造成了學(xué)生對(duì)軟件的畏懼情緒。四是人機(jī)界面比較單一，沒(méi)有配套的知識(shí)輔助資料和實(shí)驗(yàn)過(guò)程指導(dǎo)，教師要在很多學(xué)生中進(jìn)行巡回指導(dǎo)，工作量大，效率低。

2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的特點(diǎn)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)作為控制中心，采用多媒體技術(shù)手段在計(jì)算機(jī)上虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，軟件構(gòu)建邏輯結(jié)構(gòu)模型，再和硬件相結(jié)合，構(gòu)成虛擬系統(tǒng)。并利用互聯(lián)網(wǎng)形成網(wǎng)絡(luò)化虛擬系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)人機(jī)界面上完成實(shí)驗(yàn)。該系統(tǒng)由課程實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)構(gòu)成，這也是和傳統(tǒng)使用的仿真軟件的最大區(qū)別之處。該系統(tǒng)引入了實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，也就是說(shuō)，該系統(tǒng)搭建的平臺(tái)可以針對(duì)學(xué)生，教師和實(shí)驗(yàn)管理員分別使用，每個(gè)學(xué)生，教師，實(shí)驗(yàn)管理員都有屬于自己的管理賬號(hào)。學(xué)生登錄賬號(hào)可以選課，可以提前預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)要求，獲取實(shí)驗(yàn)信息，并進(jìn)行虛擬實(shí)驗(yàn)，最后提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告和查詢成績(jī)接收實(shí)驗(yàn)結(jié)果反饋。而教師登錄賬號(hào)可以布置新實(shí)驗(yàn)，并提供一些實(shí)驗(yàn)案例和提出實(shí)驗(yàn)要求，還可以在線指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)作出批改，實(shí)時(shí)與學(xué)生進(jìn)行交流。實(shí)驗(yàn)管理人員登錄賬號(hào)可以添加和查看實(shí)驗(yàn)室，對(duì)學(xué)生和老師的考勤進(jìn)行管理，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，做好后勤保障工作。這種基于網(wǎng)絡(luò)的流程化管理完成了對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的全面控制，大大的提高了效率。

2.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的發(fā)展

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)充分的降低了實(shí)驗(yàn)實(shí)踐成本，搭建了一座從理論到實(shí)踐的橋梁，使得實(shí)驗(yàn)過(guò)程安全可靠。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)化的實(shí)驗(yàn)管理系統(tǒng)，突破了空間和時(shí)間的限制，打造了生動(dòng)直觀的教學(xué)環(huán)境，提高了師生的互動(dòng)性。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是在課堂，實(shí)驗(yàn)室，傳統(tǒng)仿真軟件，企業(yè)實(shí)踐四種環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上汲取經(jīng)驗(yàn)彌補(bǔ)不足發(fā)展而來(lái)的。該系統(tǒng)連同以上四個(gè)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)可以優(yōu)化組合，發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)。比如原理性概念性的理論知識(shí)可以結(jié)合課件或動(dòng)畫(huà)的形式在課堂完成，基本操作型的實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)傳統(tǒng)仿真軟件驗(yàn)證后在實(shí)驗(yàn)室操作來(lái)鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力。創(chuàng)新性的，開(kāi)發(fā)性的實(shí)驗(yàn)可通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)完成，學(xué)生可以反復(fù)設(shè)置參數(shù)，反復(fù)調(diào)試驗(yàn)證，反復(fù)的進(jìn)行修正直到最后滿意的結(jié)果，這個(gè)過(guò)程極大的減少了資源的消耗，降低了實(shí)驗(yàn)的成本。

3 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在電子學(xué)科的應(yīng)用

3.1 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)

全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)教育技術(shù)分技術(shù)委員會(huì)在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方面制定了一系列的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)草案，為各高校學(xué)科資源的共享應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。一個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)是集成了多門學(xué)科資源的，在這個(gè)方面，我們國(guó)家像北京郵電大學(xué)等高校潛心研究開(kāi)發(fā)出了結(jié)合高校學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)的虛擬仿真系統(tǒng)，建立了信息電子類課程的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。通過(guò)該平臺(tái)提供的儀器設(shè)備可進(jìn)行幾百個(gè)電路、電子、信息的典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，充分的滿足了高校學(xué)生的基礎(chǔ)需求。另外，把一些前言的科研項(xiàng)目滲入到虛擬仿真實(shí)驗(yàn)范圍，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，開(kāi)拓了學(xué)生視野，充分的滿足了高校學(xué)生的深層次拓展要求，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新性的人才。

3.2 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在電路中的應(yīng)用舉例

以北京郵電大學(xué)開(kāi)發(fā)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為例分析，仿真平臺(tái)模擬真實(shí)實(shí)驗(yàn)中用到的器材和設(shè)備，而且該仿真平臺(tái)是中文界面，學(xué)生用起來(lái)直觀方便。該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)提供了二十二種典型電路實(shí)驗(yàn)，在實(shí)際中，可以根據(jù)學(xué)科專業(yè)特點(diǎn)需要選取其中的典型性實(shí)驗(yàn)。下面以戴維南定理的驗(yàn)證與認(rèn)識(shí)電路為例進(jìn)行說(shuō)明。該定理比較抽象，對(duì)其中的電路分析結(jié)果學(xué)生課堂難于掌握，通過(guò)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的流程化學(xué)習(xí)系統(tǒng)，學(xué)生可以輕松的對(duì)定理作出深刻理解。如圖1所示，在界面的主器材庫(kù)選取相應(yīng)的器材設(shè)備，在右面的實(shí)驗(yàn)臺(tái)搭建電路，完全模擬真實(shí)化的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。如圖2所示，是教師登錄后的界面，教師可以在這個(gè)系統(tǒng)里對(duì)所有學(xué)生的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行批改，設(shè)置，操作。如圖3所示，是學(xué)生登錄后的界面，學(xué)生可以對(duì)老師提前選好的一些實(shí)驗(yàn)進(jìn)行操作。

4 小結(jié)

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)為電子類專業(yè)的學(xué)生提供了多樣的可選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，利用虛擬技術(shù)實(shí)現(xiàn)了理論與實(shí)踐的密切結(jié)合，拓展了理論的深度和廣度，在綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新方面，為學(xué)生提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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[3]文琪琪，文福安.虛擬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)系統(tǒng)的交互式設(shè)計(jì)研究[J].軟件，2013.

篇(4)

仿真實(shí)驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)軟件把實(shí)驗(yàn)設(shè)備、教學(xué)內(nèi)容、教師指導(dǎo)和學(xué)生的操作有機(jī)地融合起來(lái)，能夠模擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境和物理現(xiàn)象，為學(xué)生提供直觀的學(xué)習(xí)環(huán)境，并以聲音、圖像等豐富的表現(xiàn)力幫助學(xué)生進(jìn)行多感官的學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和創(chuàng)造力．仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驅(qū)崟r(shí)顯示測(cè)量結(jié)果，并能提供多種實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)計(jì)平臺(tái)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)思考能力和比較判斷能力，可以達(dá)到操作實(shí)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)的效果［1］．隨著教學(xué)改革的不斷深入，仿真實(shí)驗(yàn)被應(yīng)用到很多高校的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中［2～5］．早于1999年，中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）實(shí)驗(yàn)物理中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）就引進(jìn)了仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，并且面向全校理工科大二學(xué)生開(kāi)設(shè)仿真實(shí)驗(yàn)，將其作為“中心”開(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，近年來(lái)，“中心”又嘗試將仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于物理實(shí)驗(yàn)課程的考核中．本文將介紹仿真實(shí)驗(yàn)在我們“中心”實(shí)驗(yàn)物理課程教學(xué)中的應(yīng)用以及“中心”在教學(xué)過(guò)程中取得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)．

2仿真實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中的應(yīng)用

中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中心自2005年成立以來(lái)，一直堅(jiān)持“以學(xué)生為本”的改革思路，樹(shù)立了“能力與素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)踐與創(chuàng)新全面提高”的教學(xué)理念，并形成了自主開(kāi)放的物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系．其中，仿真實(shí)驗(yàn)既是“中心”實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)的重要組成部分，同時(shí)也是“中心”進(jìn)行開(kāi)放式教學(xué)以及考核方式改革的一個(gè)重要途徑［6，7］．

2．1實(shí)驗(yàn)教學(xué)

“中心”使用的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的軟件［8］，該軟件可以提供從力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)等內(nèi)容豐富的實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生也可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自己搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)．我們通過(guò)實(shí)踐教學(xué)發(fā)現(xiàn)仿真實(shí)驗(yàn)可以解決很多操作實(shí)驗(yàn)不能解決的問(wèn)題，是實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)有益的補(bǔ)充．仿真實(shí)驗(yàn)可以解決學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“黑匣子”困惑．在實(shí)驗(yàn)物理教學(xué)中，由于有些實(shí)驗(yàn)題目涉及精密儀器，學(xué)生只能看到儀器的外觀，對(duì)于內(nèi)部構(gòu)造的了解只能通過(guò)老師的講述或者圖片來(lái)實(shí)現(xiàn)，很容易給學(xué)生造成“黑匣子”困惑．仿真實(shí)驗(yàn)就可以解決這一問(wèn)題，通過(guò)仿真平臺(tái)能夠讓學(xué)生很直觀地看到儀器的組成部件，讓他們更加了解儀器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣；仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它不會(huì)造成實(shí)驗(yàn)儀器的損壞，因此能夠鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行大膽實(shí)踐，反復(fù)調(diào)試，從而有利于學(xué)生深入理解實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)行探索性研究．另外，仿真實(shí)驗(yàn)由于不受儀器的限制，比較容易更新實(shí)驗(yàn)題目，這樣就有利于學(xué)生接觸學(xué)科前沿，開(kāi)闊視野．通過(guò)我們這幾年的教學(xué)，發(fā)現(xiàn)很多學(xué)生對(duì)于仿真實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)出很濃烈的興趣，課后反應(yīng)非常好，在有些同學(xué)的實(shí)驗(yàn)小結(jié)里，他們認(rèn)為“仿真實(shí)驗(yàn)是一種全新的實(shí)驗(yàn)手法，打破了傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，更加強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)方法，能夠讓實(shí)驗(yàn)者主動(dòng)學(xué)習(xí)，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，雖然未接觸儀器，但讓我對(duì)物理思想、方法、儀器結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原理的認(rèn)識(shí)，都較之前的實(shí)際實(shí)驗(yàn)有了很大的提高，而且避免了對(duì)貴重儀器的損害，總之，收獲頗多”，“我個(gè)人認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)更加增添了我對(duì)研究物理實(shí)驗(yàn)的興趣，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)過(guò)程中我們必須認(rèn)真考慮每一個(gè)細(xì)節(jié)，從實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備到數(shù)據(jù)處理”．除了學(xué)生外，很多教育界前輩也對(duì)仿真實(shí)驗(yàn)給予很高的評(píng)價(jià)，認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟谙喈?dāng)程度上彌補(bǔ)由于實(shí)驗(yàn)儀器復(fù)雜、精密昂貴，不能允許學(xué)生進(jìn)行反復(fù)調(diào)試的缺陷，值得大力推廣．瑞典烏普薩拉大學(xué)副校長(zhǎng)，諾貝爾物理委員會(huì)主席在參觀我們“中心”的仿真實(shí)驗(yàn)室時(shí)，也表現(xiàn)出了極大的興趣．

2．2開(kāi)放平臺(tái)

“中心”自成立后一直面向全校學(xué)生開(kāi)放，其中仿真實(shí)驗(yàn)是我們“中心”開(kāi)放式平臺(tái)的一個(gè)重要組成部分，在“中心”的網(wǎng)站上，學(xué)生可以自由下載仿真實(shí)驗(yàn)軟件，隨時(shí)進(jìn)行預(yù)習(xí)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)．我們?cè)趯?shí)踐中體會(huì)到，仿真實(shí)驗(yàn)本身的特點(diǎn)決定了它是開(kāi)放式學(xué)習(xí)最有利的工具．首先，仿真實(shí)驗(yàn)用于開(kāi)放平臺(tái)可以解決實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放所需要考慮的開(kāi)放時(shí)間和值班人員工作量問(wèn)題；另外，由于實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)備需要的資金投入很多，很多學(xué)校的教學(xué)資源并不能滿足學(xué)生成才的需求，仿真實(shí)驗(yàn)在相當(dāng)程度上可以彌補(bǔ)這方面的缺陷，使學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受課堂、課時(shí)以及儀器的限制，使得大面積的學(xué)生都能夠接觸到有較高水平的開(kāi)放性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)．另外，由于網(wǎng)絡(luò)的普及，現(xiàn)在的學(xué)生很多課余時(shí)間都花在網(wǎng)絡(luò)上，打游戲，聊天都成為他們上網(wǎng)的主要活動(dòng)，仿真實(shí)驗(yàn)在一定程度上可以讓一種非常積極正面的探索活動(dòng)占用學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)時(shí)間．這樣既可以使物理實(shí)驗(yàn)在空間上和時(shí)間上得到延伸，又解決了學(xué)生課余進(jìn)行科學(xué)研究與探索的需求．

2．3實(shí)驗(yàn)物理考試

考核方式對(duì)于學(xué)生的學(xué)習(xí)具有導(dǎo)向性作用，沒(méi)有合理的考核方式，就很難激勵(lì)學(xué)生的主動(dòng)性和積極性．大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)畢竟是一門實(shí)驗(yàn)課程，是以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力為主要目標(biāo)的，如果在考核中不強(qiáng)調(diào)實(shí)際操作，就很難實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)．但是實(shí)現(xiàn)真正意義上的操作考試，在操作層面上有一定的難度．我們“中心”曾經(jīng)嘗試將操作考試引入到大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)課的考試當(dāng)中．這樣的操作考試問(wèn)題也很突出，首先由于是學(xué)生自主操作，很容易造成儀器的損壞；即使不考慮儀器的損壞率，由于實(shí)驗(yàn)儀器數(shù)目的限制，可供學(xué)生參加考試的題目有限，又不可能讓所有的學(xué)生都能同時(shí)參加操作考試，難免會(huì)出現(xiàn)題目泄露的現(xiàn)象，雖然我們會(huì)定期改變?cè)嚲砗透淖儾僮鲀?nèi)容，但是由于每次參加考試的學(xué)生人數(shù)有限，安排考試的次數(shù)過(guò)多，不可能做到每次的內(nèi)容都完全不同，從而出現(xiàn)不公平的現(xiàn)象．于是，將仿真實(shí)驗(yàn)應(yīng)用到實(shí)驗(yàn)物理考試成為“中心”進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課考核方式改革的重要內(nèi)容之一．首先，仿真實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大批量的學(xué)生同時(shí)進(jìn)行考核，不再受儀器數(shù)目的限制；可供選擇的題目增加；而且不用擔(dān)心由于沒(méi)有老師的指導(dǎo)而造成實(shí)驗(yàn)儀器的損壞．其次，由于仿真實(shí)驗(yàn)的模擬性，仿真實(shí)驗(yàn)可以較好地考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解程度和他們的實(shí)踐操作能力．另外，仿真實(shí)驗(yàn)中計(jì)算機(jī)對(duì)于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)可以減少同學(xué)之間互相抄襲數(shù)據(jù)，讓考試變得更加公平、公正．我們通過(guò)實(shí)踐之后認(rèn)為仿真實(shí)驗(yàn)除了可以用于實(shí)驗(yàn)物理課程的考試外，還可以用于大面積的地區(qū)性或者全國(guó)性的大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理競(jìng)賽的初試選拔．

篇(5)

關(guān)鍵詞：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；土木工程；實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

1土木工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)

土木工程專業(yè)的實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)具有行業(yè)的特殊性。

（1）空間體量巨大。土木工程的服務(wù)對(duì)象是建筑物、橋梁、隧道，一般體量巨大?，F(xiàn)在世界最高的建筑物高度超過(guò)800m，橋梁的最大跨度達(dá)1991m，超高層建筑物的單根柱子、單根樁基的承載能力上萬(wàn)噸。進(jìn)行這些結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的實(shí)體實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的，即使是縮尺實(shí)驗(yàn)，也存在實(shí)驗(yàn)構(gòu)件及加載設(shè)備體量大、實(shí)驗(yàn)環(huán)境惡劣、實(shí)驗(yàn)費(fèi)用高的問(wèn)題，限制了學(xué)生的參與。

（2）施工周期長(zhǎng)。土木工程的建設(shè)周期一般比較長(zhǎng)，世界最高建筑物———迪拜塔的建設(shè)歷時(shí)6年，通常一幢普通的住宅樓施工工期也需要1年以上。由于時(shí)間的限制，學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)無(wú)法得到工程建設(shè)全過(guò)程的體驗(yàn)。

（3）工程參與方多。土木工程存在不同的建設(shè)參與方（建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方等），在學(xué)生認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)過(guò)程中，往往只能體驗(yàn)其中某一方的工作，無(wú)法從不同參與方的視角去感受和經(jīng)歷工程。

（4）危險(xiǎn)性高。土木工程實(shí)驗(yàn)很多是破壞性試驗(yàn)，并且是脆性破壞，具有一定的突然性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的安全問(wèn)題十分突出。同時(shí)，由于施工現(xiàn)場(chǎng)工序復(fù)雜、人員眾多，而很多學(xué)生又缺乏施工經(jīng)驗(yàn)和對(duì)危險(xiǎn)源的判別能力，這使得很多施工單位在安排學(xué)生的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)存在顧慮。

（5）實(shí)驗(yàn)難度大。在土木工程的實(shí)驗(yàn)中，災(zāi)害環(huán)境（如臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)、地震、滑坡和泥石流等）的模擬設(shè)備造價(jià)高（大型地震模擬振動(dòng)臺(tái)的造價(jià)上億元、大型風(fēng)洞的造價(jià)幾千萬(wàn)元）。災(zāi)害環(huán)境實(shí)驗(yàn)難度大、危險(xiǎn)性大、費(fèi)用高。為解決土木工程傳統(tǒng)理論教學(xué)與學(xué)生工程化培養(yǎng)之間的矛盾，拓展實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)的深度和廣度，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)效，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)的緊密結(jié)合，特別是進(jìn)行災(zāi)害環(huán)境對(duì)土木工程影響的分析、解決重大工程的防災(zāi)問(wèn)題，盡可能減少實(shí)驗(yàn)成本和潛在危害，東南大學(xué)在課堂理論教學(xué)、原有實(shí)體實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上，利用專業(yè)的仿真軟件，采用多媒體技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，構(gòu)建了具有高度真實(shí)感、直觀性和精確性的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)，作為實(shí)體實(shí)驗(yàn)及實(shí)踐教學(xué)的有益補(bǔ)充和創(chuàng)新［1－5］。

2實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)

早在2005年“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”與2006年“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”國(guó)家精品課程建設(shè)期間，東南大學(xué)就開(kāi)始組建土木工程計(jì)算機(jī)輔助結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，此后結(jié)合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“結(jié)構(gòu)力學(xué)”及“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”幾門國(guó)家精品課程和其他相關(guān)課程的建設(shè)，又相繼成立了土木工程施工虛擬仿真實(shí)驗(yàn)室、土木工程管理信息化等實(shí)驗(yàn)室。2013年通過(guò)資源整合，依托國(guó)家級(jí)土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，成立了東南大學(xué)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。中心面向土木工程、建筑學(xué)、交通工程及其他相關(guān)專業(yè)，形成了“三層次、四模塊、五結(jié)合”的教學(xué)體系。（1）三層次：按照人才培養(yǎng)需求與教學(xué)規(guī)律，將實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容劃分為基礎(chǔ)訓(xùn)練、提高訓(xùn)練和創(chuàng)新訓(xùn)練；（2）四模塊：按專業(yè)知識(shí)體系與工程實(shí)踐規(guī)律，搭建土木工程設(shè)計(jì)、施工、管理、創(chuàng)新實(shí)踐4個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)；（3）五結(jié)合：與理論課程相結(jié)合、與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合、與科研項(xiàng)目相結(jié)合、與實(shí)際工程相結(jié)合、與企業(yè)實(shí)踐相結(jié)合。其中，四模塊的18門實(shí)驗(yàn)課程支撐8門專業(yè)主干課程與12門實(shí)體實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程，輻射其他16門專業(yè)課程，基本覆蓋了土木工程專業(yè)的主要專業(yè)課。

2．1土木工程結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)虛擬仿真模塊

模塊主要包括：（1）基本構(gòu)件虛擬仿真、樓蓋設(shè)計(jì)虛擬仿真及單層工業(yè)廠房設(shè)計(jì)虛擬仿真等基礎(chǔ)訓(xùn)練層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；（2）建筑結(jié)構(gòu)抗震虛擬仿真、高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)虛擬仿真、大跨空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)虛擬仿真及橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)虛擬仿真等提高訓(xùn)練層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；（3）復(fù)雜結(jié)構(gòu)虛擬仿真、基于MTS混合實(shí)驗(yàn)、大跨橋梁抗風(fēng)虛擬仿真、結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火虛擬仿真等創(chuàng)新訓(xùn)練層次的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，是“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”、“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”與“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”這3門國(guó)家級(jí)精品資源共享課的重要建設(shè)內(nèi)容。結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目充分體現(xiàn)了CDIO（conceive－design－implement－operate）的工程教育理念［6－7］，是從工程的構(gòu)思到概念設(shè)計(jì)，再進(jìn)行仿真分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果對(duì)概念設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，最后按優(yōu)化后結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)的全過(guò)程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)結(jié)合的實(shí)踐教學(xué)。以特色實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“基于MTS系統(tǒng)混合模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”為例，傳統(tǒng)的建筑物抗震防災(zāi)實(shí)驗(yàn)大多數(shù)是對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，由于整體實(shí)驗(yàn)成本較高且實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較多，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地和實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排緊張。為了提高實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)際效果和設(shè)備的有效利用，將結(jié)構(gòu)的大部分替換為數(shù)值子結(jié)構(gòu)并采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真，而只有小部分結(jié)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行足尺實(shí)驗(yàn)（見(jiàn)圖1）。仿真實(shí)驗(yàn)具有參數(shù)可調(diào)、實(shí)驗(yàn)方案可擴(kuò)展、不存在硬件損耗的特點(diǎn)，能夠加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解；實(shí)體實(shí)驗(yàn)具有真實(shí)可靠、直觀性強(qiáng)的特點(diǎn)，能夠提高學(xué)生的動(dòng)手能力和觀察能力。采用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)與實(shí)體實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段，可以有效提高學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力。同時(shí)，實(shí)時(shí)混合實(shí)驗(yàn)作為目前最先進(jìn)的抗震防災(zāi)實(shí)驗(yàn)手段之一，有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，提高學(xué)術(shù)水平。

2．2土木工程施工虛擬仿真模塊

該模塊主要包含基本施工技術(shù)虛擬仿真、復(fù)雜工程施工技術(shù)虛擬仿真及關(guān)鍵施工技術(shù)仿真分析3部分?；臼┕ぜ夹g(shù)虛擬仿真主要包括土方、樁基礎(chǔ)、模板、鋼筋工程等施工過(guò)程的虛擬仿真，是模塊的基礎(chǔ)訓(xùn)練部分；復(fù)雜工程施工技術(shù)虛擬仿真主要是針對(duì)超高層建筑結(jié)構(gòu)、大跨空間結(jié)構(gòu)、大跨橋梁結(jié)構(gòu)等典型工程施工全過(guò)程的虛擬仿真，向?qū)W生介紹最新的施工技術(shù)和復(fù)雜工程的施工組織，它是模塊的提高訓(xùn)練部分；關(guān)鍵施工技術(shù)仿真分析部分主要針對(duì)全新的施工技術(shù)，通過(guò)對(duì)施工過(guò)程中關(guān)鍵部分的仿真分析，確保施工的順利和安全，它是模塊的創(chuàng)新訓(xùn)練部分。以典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“大跨橋梁結(jié)構(gòu)施工虛擬仿真”為例，該實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以銅陵長(zhǎng)江大橋工程為案例，與中鐵大橋局集團(tuán)和柳州歐維姆機(jī)械股份有限公司合作完成。對(duì)該工程的施工全過(guò)程進(jìn)行了虛擬仿真，包含樁基礎(chǔ)施工、沉井施工、主塔施工、鋼桁梁吊裝施工、斜拉索施工等子系統(tǒng)（見(jiàn)圖2）。通過(guò)該項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解大跨斜拉橋施工的主要步驟、施工工藝、技術(shù)措施等。

2．3土木工程管理虛擬仿真模塊

該模塊包含工程項(xiàng)目管理、工程造價(jià)管理、工程合同管理和工程管理BIM綜合4個(gè)部分。傳統(tǒng)的信息技術(shù)類課程教學(xué)模式比較注重信息系統(tǒng)管理知識(shí)的介紹和基礎(chǔ)軟件操作，但是存在信息技術(shù)類知識(shí)體系在不同部分之間的割裂問(wèn)題，使學(xué)生難以形成結(jié)構(gòu)化、模塊化的專業(yè)信息技術(shù)能力和素質(zhì)。土木工程管理虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)傳統(tǒng)課程設(shè)置模式進(jìn)行了改革，根據(jù)多學(xué)科對(duì)信息技術(shù)的應(yīng)用需求，注重學(xué)生專業(yè)核心能力的培養(yǎng)，形成信息技術(shù)類實(shí)驗(yàn)課程平臺(tái)。以典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“工程管理BIM綜合虛擬仿真”為例，該項(xiàng)目根據(jù)給定的工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)（包括建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備等）方案、相應(yīng)的城市規(guī)劃條件以及有關(guān)的地理環(huán)境數(shù)據(jù)，從施工單位、設(shè)計(jì)單位或咨詢單位的角度進(jìn)行項(xiàng)目建筑設(shè)計(jì)方案的多維可視化仿真（見(jiàn)圖3），并利用BIM模型進(jìn)行輔助施工管理，包括項(xiàng)目的日照分析、建筑能耗分析、綠色建筑評(píng)價(jià)、建筑體量計(jì)算等。

2．4土木工程創(chuàng)新實(shí)踐虛擬仿真模塊

本模塊主要分為基于創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃的虛擬仿真和基于學(xué)生參加科技競(jìng)賽的虛擬仿真兩部分，以滿足學(xué)生課外研學(xué)課程的需要，在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)上充分體現(xiàn)CDIO的工程教育理念。學(xué)生根據(jù)項(xiàng)目的要求，利用已學(xué)的專業(yè)知識(shí)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行概念設(shè)計(jì)，然后運(yùn)用仿真分析軟件進(jìn)行模型計(jì)算分析，根據(jù)仿真分析結(jié)果對(duì)模型設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，完成實(shí)體模型的制作，將制作好的模型進(jìn)行加載或讓其完成特定功能。通過(guò)本模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的訓(xùn)練，可以加深學(xué)生對(duì)各類結(jié)構(gòu)體系、設(shè)計(jì)分析的理解和認(rèn)識(shí)，使學(xué)生在知識(shí)運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等方面得到全面提升［8－9］。以典型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“創(chuàng)新結(jié)構(gòu)體系虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”為例（見(jiàn)圖4），要求學(xué)生設(shè)計(jì)并制作創(chuàng)新結(jié)構(gòu)模型，以反映學(xué)生的力學(xué)概念、結(jié)構(gòu)概念和創(chuàng)新思維。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目鼓勵(lì)節(jié)能減排、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的創(chuàng)新思路，旨在通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生對(duì)結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)、基本構(gòu)件受力狀態(tài)、空間結(jié)構(gòu)體系及特點(diǎn)、典型工程案例分析等內(nèi)容的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生勤于觀察與思考，并動(dòng)手制作結(jié)構(gòu)模型的能力，使學(xué)生能夠從結(jié)構(gòu)整體上把握建筑物的結(jié)構(gòu)體系及受力特點(diǎn)，并通過(guò)學(xué)習(xí)報(bào)告、制作模型及加載體驗(yàn)的方式提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3教學(xué)特色

3．1依托優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源建設(shè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心長(zhǎng)期堅(jiān)持實(shí)體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目建設(shè)和虛擬仿真項(xiàng)目建設(shè)相結(jié)合，通過(guò)國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的規(guī)劃，完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并將學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練的學(xué)時(shí)數(shù)比例由總學(xué)時(shí)的19％增加到25％。中心依托國(guó)家級(jí)土木工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，與理論教學(xué)緊密結(jié)合，進(jìn)行虛實(shí)結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源建設(shè)，有力地支撐了6門國(guó)家精品課程、5門國(guó)家級(jí)精品資源共享課程和1門國(guó)家級(jí)視頻公開(kāi)課的建設(shè)，提升了課程建設(shè)和專業(yè)建設(shè)的水平。2013年，土木工程專業(yè)以優(yōu)秀成績(jī)第4次通過(guò)住建部高等教育土木工程專業(yè)評(píng)估委員會(huì)的評(píng)估，在2012年的全國(guó)學(xué)科評(píng)估中，東南大學(xué)土木工程學(xué)科名列全國(guó)第三。

3．2來(lái)源于科研項(xiàng)目，面向創(chuàng)新能力培養(yǎng)

中心依托“國(guó)家預(yù)應(yīng)力工程技術(shù)中心”、“混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”等國(guó)家和部省級(jí)科研基地，不斷地將最新科研成果轉(zhuǎn)化為虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過(guò)把科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，把科研方法融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，向?qū)W生傳授科研理念、科研文化、科研價(jià)值，使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài)，激發(fā)科研興趣，啟發(fā)科研思維，培養(yǎng)科研道德，提升學(xué)生科學(xué)研究和科技創(chuàng)新能力。

3．3來(lái)源于工程實(shí)踐，面向工程實(shí)踐能力培養(yǎng)

中心的大量虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目來(lái)自于真實(shí)的工程實(shí)例，是以實(shí)際工程為背景，解決工程實(shí)際問(wèn)題為目標(biāo)的“實(shí)戰(zhàn)型”項(xiàng)目。通過(guò)真實(shí)項(xiàng)目的演練，指導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的工程素質(zhì)和實(shí)踐能力，為社會(huì)輸送合格的“來(lái)之能戰(zhàn)”的畢業(yè)生。已將典型重大工程轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)例有：（1）山東博物館屋蓋薄壁箱型結(jié)構(gòu)虛擬仿真；（2）廣州南站大跨空間結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力虛擬仿真；（3）廣州白云機(jī)場(chǎng)復(fù)雜鑄鋼節(jié)點(diǎn)虛擬仿真；（4）潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋大跨橋梁抗風(fēng)虛擬仿真；（5）深圳大運(yùn)會(huì)體育館鋼結(jié)構(gòu)安裝施工虛擬仿真；（6）滬通長(zhǎng)江大橋橋梁沉井施工全過(guò)程虛擬仿真。

3．4面向防災(zāi)減災(zāi)，開(kāi)展災(zāi)害虛擬仿真

現(xiàn)代土木工程的最大威脅來(lái)自于各種自然災(zāi)害和人為災(zāi)害———地震、臺(tái)風(fēng)、海嘯、火災(zāi)、爆炸、泥石流等。各種災(zāi)害因其巨大的時(shí)空尺度而難以再現(xiàn)，因其復(fù)雜的生成原因而無(wú)法重復(fù)，所以要借助現(xiàn)代虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行演示。中心依托云計(jì)算中心每秒37萬(wàn)億次峰值浮點(diǎn)計(jì)算能力，運(yùn)用大型虛擬仿真分析軟件，開(kāi)展地震、臺(tái)風(fēng)、火災(zāi)及爆炸等災(zāi)害的模擬，提升學(xué)生防災(zāi)意識(shí)和減災(zāi)水平。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)多年的建設(shè)，東南大學(xué)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心已經(jīng)成為由國(guó)家級(jí)教學(xué)團(tuán)隊(duì)及國(guó)家級(jí)教學(xué)名師負(fù)責(zé)規(guī)劃和建設(shè)，面向土木工程、工程管理2個(gè)國(guó)家級(jí)高等教育特色專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)基地，為“結(jié)構(gòu)力學(xué)”、“工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理”、“建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)”、“工程結(jié)構(gòu)抗震與防災(zāi)”、“土木工程施工”、“工程合同管理”等6門國(guó)家級(jí)精品課程和其他相關(guān)課程開(kāi)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，面向7個(gè)專業(yè)的學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新訓(xùn)練。2014年，該中心獲批為國(guó)家級(jí)土木工程虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。

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篇(6)

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；虛擬仿真；網(wǎng)絡(luò)共享；實(shí)驗(yàn)教學(xué)

中圖分類號(hào)：G642.423 ； ； ； ； ；文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ； ； ； ； ；文章編號(hào)：1007-0079（2014）17-0094-02

智能電網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)是在虛擬通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。在江蘇省智能電網(wǎng)信息工程綜合訓(xùn)練中心現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，充分依托校企合作實(shí)驗(yàn)資源與經(jīng)驗(yàn)，建設(shè)成三個(gè)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)子平臺(tái)：一是可再生能源并網(wǎng)控制虛擬仿真平臺(tái)；二是微電網(wǎng)運(yùn)行控制虛擬仿真平臺(tái)；三是電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)虛擬仿真平臺(tái)?？蓪?shí)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)通信、可再生能源發(fā)電、分布式電源協(xié)調(diào)控制、微電網(wǎng)智能調(diào)度、電動(dòng)汽車監(jiān)控等智能電網(wǎng)領(lǐng)域的虛擬仿真與實(shí)體交互實(shí)驗(yàn)。該平臺(tái)可仿真具有高危、大電壓、高成本、高消耗等特點(diǎn)的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。[1，2]

一、智能電網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)開(kāi)發(fā)

本實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基于PSCAD電力仿真軟件搭建虛擬電力網(wǎng)拓?fù)浼軜?gòu)，[3]基于MATLAB編寫(xiě)虛擬通信網(wǎng)協(xié)議及控制策略，基于虛擬網(wǎng)絡(luò)與實(shí)體網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)、可再生能源、智能用電系統(tǒng)之間的信息傳輸，完成該平臺(tái)內(nèi)各子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)仿真，并通過(guò)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享，如圖1所示。其中，能量流基于虛擬電力網(wǎng)傳輸及交互，信息流基于虛擬電力專網(wǎng)傳輸及交互，整個(gè)智能電網(wǎng)虛擬仿真平臺(tái)可通過(guò)實(shí)體網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)資源共享。

1.可再生能源并網(wǎng)控制虛擬仿真平臺(tái)

可再生能源并網(wǎng)控制虛擬仿真平臺(tái)由可再生能源模塊、智能用電系統(tǒng)及智能電網(wǎng)模型、信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及互動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成，智能電網(wǎng)負(fù)荷潮流信息經(jīng)信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集傳輸給互動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、光伏發(fā)電并網(wǎng)研究?；谠撈脚_(tái)可開(kāi)展以下課程實(shí)驗(yàn)：風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)、光伏發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)、信息采集技術(shù)、互動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)及相關(guān)軟件開(kāi)發(fā)等，培養(yǎng)學(xué)生在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等方面的技能。

2.微電網(wǎng)運(yùn)行控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

微電網(wǎng)運(yùn)行控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由可再生能源模塊、智能用電系統(tǒng)、微電網(wǎng)、信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、互動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成，與傳統(tǒng)能源隔離，微電網(wǎng)虛擬運(yùn)行控制子系統(tǒng)由可再生能源供電，形成微電網(wǎng)孤島運(yùn)行，圖1給出該微電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)?；谠撈脚_(tái)可開(kāi)展以下課程實(shí)驗(yàn)：風(fēng)力發(fā)電技術(shù)、光伏發(fā)電技術(shù)、以太網(wǎng)通信技術(shù)、智能電表技術(shù)、微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生在微電網(wǎng)運(yùn)行控制方面的技能。

3.電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)由虛擬智能電網(wǎng)、智能用電系統(tǒng)、信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、互動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)組成，規(guī)?；妱?dòng)汽車既可作為負(fù)載從電網(wǎng)吸收能量，亦可作為移動(dòng)儲(chǔ)能單元給電網(wǎng)供電，另外電動(dòng)汽車可單獨(dú)為智能家庭和智能樓宇緊急供電。該平臺(tái)的建立需要通過(guò)信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和互動(dòng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互，保證互動(dòng)過(guò)程合理有序進(jìn)行，達(dá)到使智能配電網(wǎng)負(fù)荷曲線平滑、智能家庭/樓宇不間斷供電等目的，減小峰谷差、提高電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)信息、數(shù)據(jù)收集分析、互動(dòng)交流、成果展示等功能?；谠撈脚_(tái)可開(kāi)展以下課程實(shí)驗(yàn)：電動(dòng)汽車充放電逆變整流技術(shù)、電動(dòng)汽車BMS技術(shù)、智能電器用電、配電網(wǎng)負(fù)荷潮流計(jì)算、電動(dòng)汽車有序充放電、海量信息處理技術(shù)等，培養(yǎng)學(xué)生在電動(dòng)汽車充放電、智能電網(wǎng)潮流計(jì)算、智能電器用電等方面的技能。

二、智能電網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及功能效果

智能電網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目如表1所示。

表1 ；可開(kāi)展實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、內(nèi)容及類型

序號(hào) 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)類型

一 可再生能源并網(wǎng)控制虛擬仿真 可再生能源發(fā)電設(shè)備仿真建模；電力電子功率變換器仿真建模；逆變器并網(wǎng)建模仿真；并網(wǎng)控制系統(tǒng)仿真分析等。 基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、專業(yè)實(shí)驗(yàn)

二 微電網(wǎng)運(yùn)行控制虛擬仿真 虛擬元件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入微電網(wǎng)仿真分析；微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行仿真分析；微電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性分析與控制。 綜合實(shí)驗(yàn)、科研創(chuàng)新

三 電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)虛擬仿真 電動(dòng)汽車多時(shí)空尺度充電特性分析；充換電設(shè)施與電網(wǎng)互動(dòng)機(jī)理分析，建立電動(dòng)汽車與電網(wǎng)之間的快速可靠通信連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。 綜合實(shí)驗(yàn)、科研創(chuàng)新

1.可再生能源并網(wǎng)控制虛擬仿真實(shí)驗(yàn)

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。采用PSCAD軟件、MATLAB軟件、3DSMAX開(kāi)發(fā)平臺(tái)以及VR-Platform虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，[4]對(duì)風(fēng)能、光伏、微型燃?xì)廨啓C(jī)等可再生能源發(fā)電設(shè)備進(jìn)行虛擬建模，實(shí)驗(yàn)仿真可再生能源逆變器并網(wǎng)工作過(guò)程，分析并網(wǎng)控制系統(tǒng)的安全性、靈活性、可調(diào)度性，研究可再生能源接入對(duì)電網(wǎng)諧波、系統(tǒng)壓降作用及其與電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制。

（2）實(shí)驗(yàn)功能及效果。模擬大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組零部件應(yīng)力應(yīng)變的變化情況，突破了傳統(tǒng)的二維顯示的動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)模式和分析方法，增加了對(duì)風(fēng)電機(jī)組模型和運(yùn)行特性的感知性與真實(shí)性，便于學(xué)生更好地掌握風(fēng)力機(jī)運(yùn)行原理與風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作原理；開(kāi)發(fā)了光伏發(fā)電逆變器虛擬實(shí)現(xiàn)模型，便于學(xué)生更好地掌握光伏發(fā)電工作原理；在虛擬通信網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)基礎(chǔ)上，采用Cyber Maker和VR-Platform作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，模擬可再生能源拓展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)范圍、豐富虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。

2.微電網(wǎng)運(yùn)行控制虛擬仿真

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。構(gòu)建微電網(wǎng)中光伏機(jī)組、風(fēng)電機(jī)組、儲(chǔ)能元件、燃料電池裝置、電動(dòng)汽車、保護(hù)信號(hào)和開(kāi)關(guān)狀態(tài)等虛擬元件，模擬虛擬元件通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接入微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，仿真分析微電網(wǎng)孤島與并網(wǎng)運(yùn)行的潮流分析及其動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性，掌握適用于微電網(wǎng)分布式發(fā)電逆變接口系統(tǒng)技術(shù)、在線網(wǎng)絡(luò)支撐控制技術(shù)、多類型機(jī)組并聯(lián)技術(shù)等研究，探索微電網(wǎng)運(yùn)行頻率控制、電壓控制策略。

（2）實(shí)驗(yàn)功能及效果。拓展微電網(wǎng)并網(wǎng)及孤島運(yùn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)范圍、豐富虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，開(kāi)拓學(xué)生視野、提升知識(shí)結(jié)構(gòu)、培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)和創(chuàng)新能力；完成包括帶方向過(guò)流及負(fù)序保護(hù)、欠/過(guò)電壓、欠/過(guò)頻率保護(hù)等，完成并網(wǎng)點(diǎn)遙測(cè)、遙信、遙控等，使學(xué)生掌握微電源孤島運(yùn)行與并網(wǎng)運(yùn)行模型、原理等；實(shí)現(xiàn)了微電網(wǎng)負(fù)荷潮流計(jì)算方法、節(jié)點(diǎn)配置方法、協(xié)調(diào)控制策略，使學(xué)生掌握儲(chǔ)能對(duì)微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的作用機(jī)理與控制方法、分布式儲(chǔ)能的規(guī)劃設(shè)計(jì)方法等。

3.電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)虛擬仿真

（1）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。探索電動(dòng)汽車充放電特性、充換電設(shè)施與電網(wǎng)互動(dòng)機(jī)理與規(guī)律，分析電動(dòng)汽車和分布式可再生能源互補(bǔ)消納的理論和方法、電動(dòng)汽車對(duì)供電充裕性的影響機(jī)理及接入后電力系統(tǒng)規(guī)劃/調(diào)度的理論和方法、配電系統(tǒng)保護(hù)/控制的理論和方法等，研究電動(dòng)汽車與智能家庭、智能樓宇的互動(dòng)技術(shù)，用電信息采集、雙向互動(dòng)服務(wù)、小區(qū)配電自動(dòng)化、電動(dòng)汽車有序充電、分布式電源運(yùn)行控制、智能家居等技術(shù)。

（2）實(shí)驗(yàn)功能及效果。開(kāi)發(fā)了電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)模型，包括V2G、V2B、V2H等，可使學(xué)生掌握配電網(wǎng)潮流計(jì)算、電力系統(tǒng)保護(hù)、電壓和頻率穩(wěn)定、信息處理、通信工程、控制策略分析等知識(shí)；實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車充放電的負(fù)荷特性預(yù)測(cè)仿真方法；實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車SOC、電動(dòng)汽車及充電樁等位置信息、電網(wǎng)負(fù)荷潮流等不同量之間信息融合及海量信息處理技術(shù)。

三、結(jié)論

智能電網(wǎng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可開(kāi)展可再生能源虛擬發(fā)電并網(wǎng)、微電網(wǎng)虛擬運(yùn)行控制、電動(dòng)汽車與電網(wǎng)互動(dòng)等虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)，依托虛擬通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)共享，滿足電氣工程類及相關(guān)專業(yè)本科、研究生實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)高校、境外高校及相關(guān)行業(yè)間資源共享與輻射，最大程度發(fā)揮該平臺(tái)虛擬仿真高危、大電壓、高成本、高消耗等智能電網(wǎng)系統(tǒng)虛擬現(xiàn)實(shí)對(duì)象的功能。發(fā)揮了南京郵電大學(xué)大信息領(lǐng)域的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，合理開(kāi)展?jié)M足多種應(yīng)用對(duì)象需求的多層次、立體化、虛實(shí)結(jié)合的多學(xué)科交叉融合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科學(xué)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2010.

[2]趙爽.智能電網(wǎng)環(huán)境下電力培訓(xùn)中心的發(fā)展策略[J].中國(guó)電力教育，2012，（15）.

篇(7)

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，和信息技術(shù)的普及，一些并不是會(huì)計(jì)專業(yè)人員在進(jìn)行集中培訓(xùn)之后，對(duì)于一些常用的會(huì)計(jì)操作了解后，也是可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的會(huì)計(jì)操作的，非專業(yè)會(huì)計(jì)人員從事會(huì)計(jì)行業(yè)，在當(dāng)今社會(huì)此種現(xiàn)象非常普遍，此種現(xiàn)象造成社會(huì)對(duì)專業(yè)會(huì)計(jì)人員的要求越來(lái)越高，此種現(xiàn)象的出現(xiàn)也就相應(yīng)的需要培訓(xùn)學(xué)校的教學(xué)和實(shí)踐要和社會(huì)的需求相吻合。社會(huì)需求的增高，為了應(yīng)對(duì)此需求，需要培訓(xùn)學(xué)校建立起仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室。讓學(xué)生在仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，把在實(shí)踐過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題都能夠?qū)嵺`到，把各個(gè)環(huán)節(jié)都了如指掌，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)即使不在社會(huì)中實(shí)習(xí)也能達(dá)到全面實(shí)踐的效果。會(huì)計(jì)電算化仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)會(huì)涉及到各個(gè)方面的建設(shè)，分別介紹如下：

1.實(shí)驗(yàn)室人員建設(shè)。

會(huì)計(jì)電算化仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室最直接、最重要的因素之一就是人員建設(shè)。通常情況下，一個(gè)實(shí)驗(yàn)室里是要有兩到三人的，分別負(fù)責(zé)日常的工作，分工明確，這些人員并不需要非得是會(huì)計(jì)專業(yè)的，與之相關(guān)的計(jì)算機(jī)專業(yè)也是可以的。在此過(guò)程中，還要給學(xué)生配備實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師，為了能夠達(dá)到理想效果，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師也必須要定期進(jìn)行進(jìn)修。

2.軟件方面。

就軟件方面來(lái)講，會(huì)計(jì)電算化仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所具備軟件是較全的，要有用友軟件、金蝶軟件、office系統(tǒng)、windows系統(tǒng)、電子商務(wù)系統(tǒng)、會(huì)計(jì)綜合模擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)、會(huì)計(jì)電算化考試、遠(yuǎn)程教育軟件等等。在仿真教育環(huán)境下，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師需要結(jié)合各個(gè)崗位實(shí)際工作所需，根據(jù)學(xué)生對(duì)于書(shū)本知識(shí)掌握程度，指引學(xué)生去學(xué)習(xí)新的實(shí)際性操作。這樣學(xué)生能夠體會(huì)到不同崗位工作流程，通過(guò)不同崗位的實(shí)訓(xùn)，能夠熟練的掌握所學(xué)知識(shí)。崗位所涉及到的資料，指導(dǎo)教書(shū)需要到企業(yè)去收集相關(guān)數(shù)據(jù)，不單單需要有會(huì)計(jì)用品印章、原始憑證，在收集資料過(guò)程中需要用心去選取，選擇較強(qiáng)代表性資料，將重復(fù)性的去掉。所收集到資料最好是包含原始憑證。就比如說(shuō)，使用假發(fā)票，能夠增強(qiáng)學(xué)生審查假錯(cuò)賬的能力。

3.硬件方面。

會(huì)計(jì)電算化仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室建構(gòu)基礎(chǔ)為硬件建設(shè)。此方面要求計(jì)算機(jī)配置能夠符合實(shí)踐教學(xué)要求所需，但是對(duì)于建構(gòu)類別以及建構(gòu)場(chǎng)地也是有著相對(duì)嚴(yán)格的要求。就會(huì)計(jì)電算化仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室地理位置來(lái)講，需要選擇地址寬敞、明亮的。需要有專用的服務(wù)器以及多媒體職能工作站，要具備多媒體投影儀、穩(wěn)壓電源、教師筆記本、掃描儀、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、遠(yuǎn)程教育設(shè)備、除塵設(shè)備、防靜電接地設(shè)備、局域網(wǎng)、校園網(wǎng)等等輔助設(shè)施。電算化系統(tǒng)需要有升級(jí)以及擴(kuò)展備用容量空間，電壓設(shè)定在180到240伏之間。需要安裝UPS電源。需要合理性的安排機(jī)房?jī)?nèi)電力負(fù)荷。但是需要將UPS電源和主機(jī)分開(kāi)放置。會(huì)計(jì)電算化仿真實(shí)驗(yàn)室工作環(huán)境要和真實(shí)環(huán)境相同，需要設(shè)置工商局、稅務(wù)局等相關(guān)機(jī)構(gòu)窗口，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中能夠按崗位分工，這樣能夠掌握每一個(gè)工作環(huán)節(jié)，能夠真實(shí)性的掌握不同崗位工作性質(zhì)。學(xué)生在后期進(jìn)入企業(yè)之后能夠很好的融入到各個(gè)的崗位中。

4.制度方面。

仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)過(guò)程管理過(guò)程中需要有健全的管理制度，此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也是實(shí)驗(yàn)室正常運(yùn)行的基礎(chǔ)點(diǎn)。會(huì)計(jì)電算化仿真實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)室制度建設(shè)要將理工科計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室管理作為參考基礎(chǔ)，針對(duì)不同對(duì)象制定不同的管理制度。最終創(chuàng)建一個(gè)整潔干凈有序的仿真實(shí)驗(yàn)室。

二、結(jié)語(yǔ)