虚拟仿真实训范文第1篇

[关键词]质量功能展开；教学设计；虚拟仿真实训；经济学

随着科学技术的发展，经济学综合虚拟仿真实训教学能够利用各种新技术更富多样的表现形式使实训课程有组织、有次序、有意义、有内涵的进行。能够有效解决某些学校因实训时间、空间、设备和资金不足[1]等原因造成的学生无法将理论运用到实践的问题。同时，经济学虚拟仿真实训不但具有完备的教学功能，同时还具有低成本、高效率和安全性等特点[2]，还满足了社会对复合型、创新型和应用型经济学人才的需求。QFD（QualityFunctionDevelopment）中文称质量功能展开，不断满足顾客需求是QFD理论的核心同时也是QFD发挥有效作用的无限动力[3]，QFD理论让管理者真正地认识到顾客的真实需求，指导管理者积极采取行动以满足顾客需求从而达到更好的生产经营效果。在这个过程中明显地减少了产品从规划阶段到生产阶段再到消费阶段的盲目性，这极大地减少了成本和资源浪费，大大提高了生产效率和产品质量，有利于提升企业的竞争力。QFD最开始适用于制造业，随着社会的发展QFD理论近年来也开始运用到教育领域，并且QFD技术在计算机技术、信息工程技术、人工智能和大数据[4]等现代科技的支持下其发展会更加宽广全面，也会逐渐受到各个领域的重视。建设一流的本科专业、一流的课程体系和出色的课程内容都离不开实践教学，运用QFD理论对经济学综合虚拟仿真实践教学体系进行研究，对高校经济学专业的培养计划修订提供了理论基础[5]。用QFD模型对经济学综合虚拟仿真实训课程的教学设计环节进行改进，可以改善经济学专业课程的授课效果，培养出更能适应社会发展的高素质复合型、创新型和应用型人才，从而满足社会和企业的需求。

1.基于QFD理论的经济学虚拟仿真实训课程教学过程设计

1.1课程教学需求调查与分析

Wisconsin-Madison大学的机械工程系的老师较早运用QFD方法从顾客需求出发，把教师当成内部顾客，将企业和学生作为外部顾客，设计本科生的课程。因此，应用QFD设计经济学综合虚拟仿真实训课程，可以使之反映顾客的声音。用QFD方法调查内部顾客和外部顾客的需求，也就是调查具有经济学人才需求的企业的想法和参考经济学专业的教师以及有就业需求的学生们的建议，在这个过程中还需要参考各高校对经济学专业学生的素质要求和培养计划以及经济学虚拟仿真实验课程安排以此来获取课程需求信息[6]。对获取的课程需求信息进行处理后，将经济学综合虚拟仿真实训课程的教学需求分解为一级需求、二级需求和三级需求三个水平[7]。采用专家打分法，通过企业和任课教师的打分可以将教学需求的重要度分为1、3、5、7、9五个等级，1表示最低等级，9表示最高等级[8]。从表1可以看出，学习能力、创新能力、运用专业知识能力、提出分析解决问题的能力为课程教学需求的重点，它们的相对重要度分别为8.42%、8.42%、8.42%、7.37%。

1.2课程教学需求到课程教学过程设计的转换

经过实验教学需求分析，了解到课程教学需求的重点，对将实验课程教学需求转化为实验教学过程设计提供了指导，将经济学虚拟仿真实训课程分为几大模块，分析各个课程模块对实验教学需求的影响程度和贡献，从而建立课程教学过程设计的质量屋模型。首先，将经济学综合虚拟仿真实训课程的教学过程分为7个课程模块：组建团队、模拟管理、模拟微观经济运营、模拟宏观经济调控、经济数据统计分析、教师点评、经济学知识分享。

1.2.1组建团队

团队具有目标导向、凝聚、激励和控制功能，组建团队可以培养学生的合作精神，有利于同学之间在合作中培养团队协作能力。经济学虚拟仿真实训课程的第一步就是组建团队，组建团队不仅简化了交流方式，而且让虚拟仿真课程变得更加具有吸引力，有利于增强学生对于经济学虚拟仿真实训课程的接受度与兴趣。

1.2.2模拟管理

团队组建完成后，抽取一个团队模拟对经济运营的管理。参与模拟管理的团队成员要做关于经济运营管理的演讲，报告所在团队的预测的经济运行目标，由授课教师根据各参与团队的预测目标与实际情况的契合度选出模拟管理的团队。模拟管理这个环节不仅锻炼了各个团队的分工合作能力，同时也锻炼团队成员的口才和随机应变能力，而且培养了他们的竞争意识，增强了学生对经济学虚拟仿真实训课程的兴趣，同时有利于学生在竞争中培养合作精神。

1.2.3模拟微观经济运营

模拟微观经济运营主要利用虚拟空间、虚拟要素、模型仿真、过程仿真等虚拟仿真手段让学生建立抽象思维，培养微观经济思想，区分微观经济与宏观经济的本质，同时对微观经济数据进行演算，高度还原微观经济运行环境，激发了学生对于微观经济的学习和研究兴趣。

1.2.4模拟宏观经济调控

模拟宏观经济调控主要利用“虚拟要素+虚拟空间+模型仿真+过程仿真+O20操练”[9]的虚拟仿真手段培养学生的宏观经济思想，提高学生的宏观经济分析能力，从而利用虚拟仿真手段对宏观经济数据进行运算和验证，学生能够详细了解整个宏观经济环境以便于更加熟练地将理论和实践联系在一起，高度真实的场景也可以激发学生的想象能力和创造能力。

1.2.5经济数据统计分析

将虚拟仿真实训过程中获得的数据进行分析，每个团队成员需要共同协作完成，需要运用统计软件、统计模型和经济学理论进行分析，将团队成果以分析报告的形式进行课堂展示。经济数据统计分析利用统计软件、统计模型和经济学专业知识剖析经济数据，培养学生的数据分析能力、模型建立与检验能力、经济模型估计与预测能力[10]，很大程度上增强了学生的动手能力，真正体现了理论与实践的有效结合。

1.2.6教师点评

经济学专业的学生在进行虚拟仿真实训课程时，会遇到各种各样的难题，特别是对于初次进行虚拟仿真实训课程的学生来说，还会面临心理不自信以及实训步骤模糊和程序不清晰等问题。进行虚拟仿真实训课程的老师不仅要提前熟悉虚拟仿真实训课程的基本流程，还要熟练运用实验设备，在学生实训过程中及时解决学生的疑问和难题，并且教师需要对学生的表现及任务完成情况进行点评。

1.2.7经济学知识分享

虚拟仿真实训课程利用现代科技及虚拟技术模拟经济的运行，在此过程中加强了师生之间以及学生与学生之间的交流，有利于经济学知识共享，而且在进行知识分享的过程中学生能够及时发现掌握经济学知识的薄弱环节，从而增加对经济学知识的理解和认识。然后，通过专家打分法对上述各课程模块的重要度以及相关度进行评判，计算得出各项的重要度，课程模块的重要度=iji∑wp。其中：iw表示每一项课程需求所代表的重要度；ijp表示课程教学过程各模块与课程需求之间的相关联度。由表2可以看出，组建团队和教师点评这两个教学环节所占比重最大，分别为18.76%和17.35%，经济数据统计分析环节所占比重为14.05%，其余教学环节所占比重相差不多。由此可以得出组建团队、教师点评和经济数据统计分析这三个环节是提高经济学专业学生的能力的重要教学环节，在教学计划和授课内容及教师分配上都需要精心安排，同时教学过程设计的转换为教师提供了授课方向和授课重点，有利于经济学专业的学生全面提升自己的能力。

1.3课程教学过程设计到就业指导的转换

经济学虚拟仿真实训课程教学设计结合复合型、创新型和应用型人才培养目标，不断创新人才培养思路。进行经济学专业虚拟仿真实训课程教学设计的目的是让学生把所学经济学理论与实践相结合，满足社会对经济学专业人才的新要求。经济学专业学生的就业方向主要分布在经济预测与分析、银行/证券/信托/基金等金融行业、对外贸易、管理类、市场营销、公务员等几个行业。表3描述了课程教学过程设计到学生就业指导方向的转换过程。在上述提供的六个就业方向中，相对重要度最大的是对外贸易，所占比重为18.93%，其次是金融行业，所占比重为18.87%，经济预测与分析和市场营销比重相当，分别为18.12%和17.56%，最后为管理类和公务员，相对重要度为14.33%和12.19%。将课程教学过程设计与就业指导方向进行连接有利于专业教师和学生有依据地了解到经济学虚拟仿真课程对学生就业方向的影响，同时为高校课程设置提供了理论参考。

2.课程教学设计改进

2.1理论融入实践

通过巧妙设计经济学综合虚拟仿真实训教学环节和内容，把经济学的理论知识有效地融汇到实践技能的训练过程，为学生打造一个专门的经济学综合虚拟仿真实训平台，满足学生对经济学专业技能的迫切需求、改变学生的学习方式、培养学生的学习习惯和提升学生的学习能力，为高校培养创新型、应用型和复合型人才打下基础。

2.2学生充当主体

通过设计虚拟场景、筹码推演、角色扮演、过程仿真等多种训练模式，提升了学生对经济学知识的理解和运用，同时提升了学生的专业素养和职业技能。革新实训教学过程设计，利用筹码推演和角色扮演模拟宏观和微观经济经营过程，通过营造真实的经济环境[11]，让学生体会现实生活中的企业、经济管理组织、消费者之间经济行为，通过体验、分享、提升和应用的学习过程，培养学生参与经济学综合虚拟仿真实践教学课堂的主动性。

2.3培养学生“双创”热情与技能

经济学综合虚拟仿真实训让学生亲自参与从组建团队、模拟宏微观经济运行、数据分析及知识共享等各个阶段，学生熟知整个经济社会的运转流程并能有意识地搜集和分析各项经济运行的数据，通过数据分析验证经济模型和经济理论在现实生活中的应用。最终，学生在分组对抗竞争环境下体会经济学的魅力。经济学综合虚拟仿真实践教学通过角色扮演的方式，让学生组队扮演不同的角色模拟宏观和微观经济经营过程，营造真实的经济环境，让学生体会现实生活中的厂商、经济管理组织、消费者之间经济行为。整个教学过程集实战性、操作性、体验性于一体，通过情景模拟、角色实践的方法让学生体验微观经济的运行与宏观经济调控，让每个参与学生都能得到有针对性的收获。通过对现实经济环境的模拟仿真，学生深刻体会了宏观经济和微观经济的运行过程，在此基础上可以充分发挥学生的创新创业热情[12]，激发学生对经济预测和分析的才能与兴趣，同时培养他们的商业洞察力，让学生成为创新创业者和经济预测分析员。

3.结语

新时代，社会对经济学人才提出了新的要求。经济学专业的学生将来无论从事科学研究还是实际工作，都需要具备将所学的理论知识和工具方法用于解决实际问题的能力。通过设计创新性实验项目，不仅可以提高学生对各类方法、软件的运用能力，也培养了学生的创新能力[13]。利用QFD理论研究经济学综合虚拟仿真实践教学，通过对实验课程教学过程设计和教学设计改进，明确了课程需求与教学设计的联系，以及教学设计对学生就业方向的影响，为经济学专业培养计划的修订提供了理论基础，为学生就业和创业起到积极的推动作用。

【参考文献】

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[2]刘琼,何洁凝,关冠恒,等.虚拟仿真实验室对教学的作用研究[J].中国教育学刊,2015(S2):318-319.

[3]孙军华,陈龙.质量机能展开在高等教育质量改进中的应用研究[J].上海管理科学,2010,32(04):111-113.

[4]丁志高.新课标下基于QFD的师范院校本科生培养体系研究[D].青岛大学,2009.

[5]薛永基,陈建成,王明天.经管类专业虚拟仿真实验教学探索与实践[J].实验室研究与探索,2017,36(10):283-286.

[6]胡剑波,梁工谦,刘伟.质量功能展开在我国高等教育质量管理中的应用[J].科学学与科学技术管理,2008(03):99-102.

虚拟仿真实训范文第2篇

［关键词］虚拟仿真系统；中药商品学；实训教学

中药商品学是中药学类专业课程之一。是研究中药商品（包括药材商品、饮片商品、中成药商品）的外观特征和药用价值的专业性课程。该课程的主要研究内容：真伪鉴别、采收加工、药品流通、质量管理。其中实验教学也是中药商品学的重要构成部分，是中药学专业学生掌握中药商品质量的重要途径[1]。但是，部分实验项目因成本过高，特别是需要见识大量不同规格等级的药材商品，往往无法让该专业学生进行实训。虚拟仿真平台是以已有的电脑软件为载体的一种现代教学体系。这种教学体系是由美国NI（NationalInstruments）公司于1986年第一次提出的[2]。该系统是指在计算机平台上创立一个模拟的仿真实验环境，将已有的实验材料、仪器、条件或其他实验设备设计到该系统中，利用软件及自身操作环境替代各种现实的实验操作，特别是各项实验中的具体实施步骤及条件，从而模拟各种实验项目。2014年，教育部下发了《关于开展部级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（高教司函［2013］94号），号召鼓励国内高等学校，特别是医药类高等院校建立虚拟仿真实验平台[3]。将中药虚拟仿真系统运用在中药商品学实验实训教学中，可以弥补大量中药商品学实验实训内容，增加学生学习该课程的趣味性和主动性，提高学习该课程的学习效率。为了进一步探讨中药虚拟仿真系统在中药商品学实验实训教学中的应用效果，本文从中药商品性实验实训课程的现状、中药虚拟仿真系统在该实验实训课程的应用及期末的实验实训考核三个方面分析了中药虚拟仿真系统在该课程实验实训教学中的应用情况。

一、中药商品学实验实训课程的现状

中药商品学实验实训教学内容符合实验类型课程的特征，围绕该课程中的理论学习内容，并结合中药商品质量评价和质量控制等技术要求开展相关实验实训教学活动，该实验实训课程的主要内容有：中药商品，主要包括药材商品的市场检查项目，如中药中杂质的检查，药材中水分的含量测定，以及药材中总灰分和酸不溶性灰分的限量测定；通过对中药商品的基原鉴别、粉末显微鉴别、横切显微鉴别、性状鉴别及理化鉴别等内容的检测，完成中药商品的真伪鉴别；中药商品质量优劣评价；中药商品的质量标准的评价及制定等内容。目前中药商品学实践教学内容依旧使用传统的普通实验操作进行，多为验证性实验设计内容，并以观察检测市售中药商品为主。

二、中药虚拟仿真系统在实践教学中的应用情况

在传统的实验教学中，教师讲授实验项目内容，由学生通过预习及理论课程学习，参照教材、参考文献等资源来完成实验操作前的学习，从而在实验室完成教师教授的实验内容。中药虚拟仿真系统通过建立计算机软件平台，建立局域网，并可同时连接互联网，该平台把中药商品学实验实训所需要的实验室环境（温度、湿度等条件）、实验仪器设备、实验条件、实验原理以及实验材料（包括试剂与药材）等所有与实验实训相关的内容放入中药虚拟仿真系统中，为学生展示和提供相关的虚拟实验实训项目，学生以实验参与人角色进入该虚拟仿真系统，可以完成相关实验内容。该过程可以在中药虚拟仿真实验中心完成，通过该局域网平台，学生之间可以互相交流学习，教师也可进入系统进行指导。同时，学生在中心外也可通过互联网（手机、PC客户端）进入该中心完成相关实验内容的预习和作业内容。通过中药虚拟仿真系统，学生可学习中药商品学所有实验实训内容，而且不用局限于特定时间和场地。通过该系统的应用，学生可以更好地预习和掌握中药商品学实验实训项目的实验原理、所需设备及实验材料以及整个实验操作过程，并可反复多次完成。中药商品学实验实训课程会使用到各种大型仪器设备，由于很多大型仪器设备价格昂贵，大部分学校限于实验设备的数量的影响，很难实现一人一台的实验条件来进行各项实验操作，以及考虑到仪器有使用频率的限制。此外有些实验操作或项目会有一定的危险，某些实验有毒试剂会对学生造成某些伤害。综上考虑，如果使用中药虚拟仿真系统来完成中药商品学实验实训内容，完全可以避免以上问题，可以为学校免去很多不必要的麻烦。此外，中药虚拟仿真系统的最大优势是数据量（仪器、实验材料、药材药品、实验项目等）丰富，中药商品学实验实训中的内容都可从该系统中调出使用，同时可根据新的实验目的与要求添加“组装”新的实验实训内容，这样可以让学生自主根据所学及教学要求，利用系统中的实验场地、实验仪器、实验材料及实验原理，自主设立创新型实验和开放型实验，从而使学生更能掌握中药商品学实验技能与原理，开发学生科学创新能力。中药商品学实验实训需要见识大量不同产地、不同规格、不同等级的中药商品，但想通过实物药材商品，很难把所有材料凑齐，利用中药虚拟仿真系统庞大的素材库，可以让学生更好地见识不同规格、不同等级及不同道地产区的中药商品，让学生更好地掌握不同规格等级中药商品地划分，区别认识中药商品的道地属性。中药虚拟仿真系统中还有虚拟药房，在此模块中，学生可以通过3D模拟现实药房，体验不同角色（药师、医师、病人等）在虚拟药房的经历。同时也可加入中国不同药材集散地或全国性的中药材市场作为实训观摩场景，这些场景可以模拟全国各大中药材集散地，让学生有身临其境的感觉，从而不用跑去实地参观，这样可以大大减轻实训成本。系统中还有中国十大道地产区的地图划分及代表中药商品。这些系统数据可以让学生更实际更清晰地理解中药商品的道地特色。

三、中药虚拟仿真系统在实训考核中的应用情况

中药商品学实验实训课程中的考核一直是实际教学中的难题。往往由于实验条件的限制，很难实现每位同学的实验实训考核，特别是教师无法一一对学生所有的实验操作进行量化评价。此外，使用传统方式对学生进行实验教学实训考核，教师不能够充分评价每位学生的实验技能水平。使用中药虚拟仿真系统完成中药商品学实验实训的考核可以帮助教师考查学生的学习能力和操作技能。帮助教师对学生实验实训进行量化考评。帮助教师随时掌握学生的反馈信息。考核学生实验实训的方法更为科学、合理和灵活。实验性学科一般很难对学生进行实验技能的考核，特别是中药商品学实验实训更难实现。通过中药虚拟仿真系统就能很好地实现对中药商品学实验实训进行考核，系统中有笔试和实际虚拟操作考核两种形式。笔试是常规性的实验实训技能理论与原理考核，教师可自主设置试题，也可利用题库随机组合试题。而虚拟操作考核，是让学生通过系统来完成中药商品学实验实训中的具体操作，通过3D环境来让学生选择合适的仪器、试剂及材料来重现中药商品学中的实验实训内容。教师在学生考核过程中可以通过系统中的监考模式随时观察学生的考试情况，系统也会根据原理、操作规范、实验结果等参数对学生的实验实训考核给出量化分数。系统也会对学生的考试成绩进行分析和评估，给出学生的不足之处。从而让学生更好地查漏补缺，让自己掌握实验实训技能。

四、小结

中药虚拟仿真系统是目前中药学类专业实验实训教学中的新型教学手段，具有实用性、操作性及高效性等特征[4]。虚拟仿真系统可以实现各种复杂、成本较高的实验项目。越来越多的高校都开始建设虚拟仿真教学实验平台，特别是中药学专业。但是，中药虚拟仿真系统与传统的中药商品学实验实训内容在真实性和体验性还是存在一定的差异和不真实感，在教学质量上不能完全用该系统体现出来。因此，在具体的实验实训教学工作当中，教师不能完全将实验实训内容用虚拟仿真系统所替代，应将虚拟仿真实验内容与真实实验实训操作项目进行有有机结合，从而充分利用各种教学资源，完成中药商品学实验实训的课程教学目标，培养中药学专业人才所需的各种技能。

参考文献：

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［2］郭静，刘晓燕，朱学江，等.虚拟仿真教学平台在基础医学教学中的应用［J］.南京医科大学学报（社会科学版），2014，14（6）：498-500.

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虚拟仿真实训范文第3篇

关键词：工业机器人；虚拟仿真；实训教学

0　引言

随着工业机器人的广泛使用，工业机器人技术已经成为最受关注的高技术之一［1］。推进工业机器人的应用和发展，对提高产品质量和劳动生产率，带动相关学科发展和技术创新，促进产业结构调整、发展方式转变和工业转型升级具有重要意义［2］。近年来，国内高职院校纷纷设立工业机器人技术专业，2018年开设工业机器人技术专业的高职学校超过400家，但是由于工业机器人实训系统昂贵，实训设备维护成本高［3－4］，造成部分院校的实训条件还满足不了相关技术技能人才培养的需求。受到实训场地和设备数量的制约，实训只能分批次进行，限制了学生实际动手操作的机会，利用虚拟仿真进行模拟实训成为解决实训条件不足的可行方案。由此，各职业院校一方面在积极开发适用于专业人才培养的实训设备［5－9］，同时也加强了对仿真虚拟实训能力的建设。辽宁装备制造职业技术学院的吕明珠［10］设计了基于Robotmaster的虚拟仿真实验平台，开发了多种典型实验项目以整合零散的实验内容。广东松山职业技术学院的魏志丽［11］建立了基于ABB工业机器人的虚拟实验实训室，从硬件、软件、项目开发和应用效果等方面对虚拟实训室进行了阐述。无锡商业职业技术学院的李海波等人［12］构建了基于PLC和HMI的机械手码垛仿真系统。本研究在上海市高等职业教育创新发展行动计划（2015－2018年）工业机器人骨干专业建设项目研究基础上，提出了工业机器人应用虚拟仿真实验开发的思路。根据工业机器人应用教学内容，开发了典型应用、行业应用和系统集成3个虚拟仿真实验模块，并将3个模块集成到工业机器人虚拟车间中，构成虚拟仿真实验平台，学习者可根据自身需求选择相应模块进行学习。

1　工业机器人应用虚拟仿真实验开发思路

工业机器人应用虚拟仿真平台开发的目的是为了让学生了解和学习工业机器人的各类应用及集成技术，通过平台可以完成一个个完整的机器人应用项目，达到工程实践能力和工程素养培养的目的。工业机器人应用虚拟仿真平台的开发遵循以下原则。

（1）虚实结合，仿真训练可直接应用于实际开发的平台基于真实的实训环境，基于仿真平台上进行的实验项目，可应用于实际。通过建立实际工作站的立体模型，在仿真工业机器人工作站所进行的设计和验证，所编写的机器人程序无需任何转换便可直接下载到实际机器人系统中，进行微调便能够完成实际的工作任务。

（2）实验内容与行业结合，贴近企业真实应用高职院校所培养的人才是为地方区域经济服务的，因此紧跟产业的需求，需要引入企业，校企合作共同开发实验实训平台，这样所开发的实训平台才能够贴近企业的真实需求［8］。

（3）实验内容进行分层，学生可根据实际情况选择内容在实验项目开发过程中，对企业中工业机器人岗位进行了调研，主要岗位包括工业机器人操作、编程、设备安装调试、控制系统方案的设计和系统的集成等［13］，对这些岗位技能要求进行梳理，按照技能要求对仿真实验内容进行分层。（4）实验资源集职业培训功能于一体职业培训是职业教育的一个重要功能，高职院校要能够利用已有资源开展社会职业培训，因此仿真实验平台应该具有培训的职能，能够引入互联网手段将资源开放，对在校学生、企业员工及社会人员开展线上线下的培训。

2　工业机器人应用虚拟仿真实验开发

基于工业机器人应用虚拟仿真实验开发思路，根据表1的分层内容，开发了3个仿真实验模块：典型应用模块、行业应用模块和系统集成模块。典型应用模块中可以完成工业机器人基本操作、基本编程及典型应用的仿真学习。行业应用模块针对机器人应用的不同行业，对机器人的应用进行仿真的训练，例如常见的涂胶、焊接和分拣，这一模块可以通过与不同企业的深入合作，不断地进行丰富与完善。系统集成模块则是利用系统的观念从总体上把握机器人的综合应用以及与设备的集成。

（1）典型应用模块开发搬运和码垛是工业机器人最典型的应用，2017年国内市场的搬运上下料机器人占比最高，达65％［14］。因此选择搬运码垛作为典型应用模块进行仿真开发。　由机器人、传送带、待搬运物料和物料放置台组成，机器人通过吸盘依次把传送带送来的物料拾取搬运到物料放置台上。工作站中以对长方体物料搬运为例，利用ABBIRB460机器人搭载真空吸盘夹具实现物料的定点搬运。　机器人在搬运的基础上，通过码垛算法完成物料的有序放置，是对搬运工作站的强化训练。在搬运和码垛两个项目中已预先对传送带运动、吸盘吸附物料等动作效果进行了设置，学习者在此基础上可以进行机器人I／O配置、程序数据创建、目标点示教、程序编写及调试，最终完成整个工作站的功能要求。对于level　1和level　2的基础操作和编程训练可以借助这2个工作站来进行，无需另外开发基础的模块。学习者在完成搬运码垛的学习后，可以进入CNC机床上下料这一具体的针对性的应用学习。　通过该仿真项目不仅将前面所学基础知识技能进一步进行强化，同时也将学习者引入到具体的应用场景中，更加贴近企业真实环境。在这一仿真环境中，学习者进行应用操作时，需要进一步考虑工厂大批量加工节拍的生产要求和效率的要求，也体现了职业教育的职业性。

（2）行业应用模块开发通过典型应用模块的学习，学习者掌握了工业机器人基本的操作技能，后续将深入到具体的行业应用场景中进行学习。工业机器人几乎在各个行业中都有应用，如果学校建设机器人行业应用实训室，除了机器人外，还要配置各式各样的装置，例如焊机、涂胶机和变位机等，投入大是一方面，另一方面还存在着安全等因素［15］，因此采用虚拟仿真技术开发真实环境下的仿真实验就显得尤为重要。在行业应用模块开发时，充分考虑机器人行业应用的规模和机器人的类型，先期开发了关节型机器人汽车风挡玻璃涂胶、关节型机器人变位机弧焊焊接以及并联机器人食品分拣3个应用。　包括了ABB　IRB4600工业机器人、机器人控制柜及示教器、机器人底座、安全防护围栏、涂胶夹具体以及涂胶设备，机器人搭载胶枪完成风挡玻璃的涂胶工作。通过该项目，可以学习涂胶工艺、涂胶指令以及涂胶任务的调试要点。包括了机器人、焊枪、焊机和变位机等设备，机器人搭载焊枪完成焊接工作。通过该项目，可学习焊接指令、焊机的设置、焊接信号和焊接工业等知识技能。　包含了ABB　IRB360并联机器人、传送带等。机器人从产品输送链上动态拾取产品，并按照顺序将产品摆放至产品盒输送链上的产品盒中，然后由传送带传送至下一工位进行包装。并联机器人作为另一种类型机器人，是对在关节型机器人学习项目的一次拓展，是对机器人知识技能的有益的必要的补充。该模块，在后期可以通过校企合作不断进行开发，针对企业的应用不断增加新的行业应用，进行完善更新。在校学生可以根据教学有选择的进行该模块的学习，可作为必修模块也可作为选修模块。企业员工、社会人员可以根据自身的工作岗位、自身需求有针对性地进行选择。

（3）系统集成模块开发工业机器人的应用除了工业机器人外，还涉及到很多的设备，需要对设备进行整合，在PLC等控制单元的控制下进行协调工作，因此电气线路设计、PLC程序设计、网络通信和设备的调试是不可缺少的工作。在系统集成模块开发中，就是将机器人与设备进行集成，使机器人能与设备协调统一的工作。本模块开发了一套工业机器人系统平台和仿真系统。　总体分为机器人工作站和电气控制单元两个部分。机器人工作站是一个六边形的工作台，在其上面安装有ABB120机器人1台及功能模块，电气控制单元包含西门子S7－1200PLC、三菱FX3U系列PLC及CC－Link通信模块各一个，以及触摸屏、空气开关、控制按钮、指示灯等。该电气控制单元可单独使用也可通过现场总线与机器人通信，控制机器人完成系统功能。开发的仿真环境中，可以进行电气线路的连接、PLC程序的编写调试、机器人程序的编写。　完成仿真操作后，可以实现功能的仿真验证，学习者将程序导出后下载到实际机器中，微调后可以直接运行。

3　工业机器人应用虚拟仿真实验整合

仿真实验环境建设完成后，对3个模块的资源进行了整合，学校联合企业对资源进行了基于客户端／服务器的集成开发，学习者可以通过客户端访问服务器，进入工业机器人虚拟车间，选择不同的内容进行学习、训练。

4　总结

工业机器人应用虚拟仿真实验基于企业真实生产环境开发，集实践教学、社会培训于一体，学习内容根据应用层次进行了分层，学习者可根据学习需求进行选择。通过虚拟仿真实验，学习者能够了解工业机器人行业应用整个工艺过程，熟悉工业机器人不同行业的应用需求，在此基础上能够快速的操作工业机器人等机械设备。在后续开发中，可以增加在线直播模块，提供在线学习与考核。

参考文献

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虚拟仿真实训范文第4篇

一、建设条件与基础

建立“校校联合、资源共享”的教学实践共同体运行机制。2020年1月，以“校校联合、资源共享”为指导，成立了以山东电力高等专科学校为牵头单位、各成员单位共同参与的教学实践共同体。共同体立足电气工程相关专业人才培养，以一线岗位实际工作的需求和意见为导向，制定实施联合培养协议，建立了基于岗位典型工作任务的教学资源开发机制，联合制定实施校校联合管理办法和资源共享管理办法，共同开展学生培养管理，共同承担教学成本和管理职责，建立了教学实践共同体稳定运行机制。培养“共建共享、远程指导”教学实践共同体师资队伍。教学实践共同体以“共建共享、远程指导”为指导，制定推进各成员单位在师资队伍方面的共建共享，共同开展远程学习指导工作，促进教师在成员单位之间交流任教、共享资源，共同指导学生开展仿真实训，共建共享一支结构合理、数量充足、素质过硬、专兼结合的教学实践共同体师资队伍。建设“虚拟仿真、贴近现场”的技能训练平台。教学实践共同体以“虚拟仿真、贴近现场”为指导，按照“服务现场实际、再现工艺流程、锤炼操作技能”的原则共同设计技能训练平台，先后建设了变电运维、电网调控、配电自动化等现场型、混合仿真型、纯软仿型实训室30余个，以真实的现场设备、实际的操作系统搭建了各专业岗位的工作实境。按照岗位工作规范和培养电力一线工人标准，联合开发技能实训作业指导书，严格依据现场工作步骤，标准化开展安全风险交底、工作准备、流程操作及现场恢复等工序，通过反复练习真实任务，不断强化学生规矩意识和规范化操作习惯。形成“对接生产、任务驱动”的仿真实训教学资源库。教学实践共同体按照现场实际生产流程，重新开发学生培养所需的教学资源。首先依据岗位工作标准提炼核心知识点和关键技能项，重构课程标准的知识目标和能力目标，通过设置若干工作情境予以支撑；其次按照新编课标开发行动式教材，整合大量企业现场操作任务和案例，在各情境设计若干学习任务，以实际的操作任务为载体，将必备的知识融入现场标准化的操作流程，并据此编制整体教学设计、单元教学设计。电气工程山东电力高等专科学校以教育资源数字化虚拟仿真共享为建设目标，推进电力工程专业全领相关专业已开发情境任务式课程标准40余门、行动式教材20余本，同时编制基于岗位标准的实训作业指导书40多部，网络课件100余个，建立了突出岗位特点、对接生产过程的教学资源库。

二、建设方案

通过虚拟仿真技术的应用，带动学校整体的数字化转型，系统整体规划，统筹分步实施。通过虚拟仿真技术应用，推动电气工程相关专业教育教学模式、业态和方式的“三个转变”，打造线上线下相融合的教学新业态、新模式。具体包括如下四方面内容：一是加强数字基础设施建设，推动虚拟仿真技术进一步深化落地。扩容网络链路带宽，实现万兆进楼宇、千兆到桌面。加强5G关键技术研究和网络建设，深化5G在培训教学、学生管理等核心业务领域的试点应用。建设物联管理平台，实现全部智能业务终端统一接入和管控，打造全面感知、高效处理、应用灵活的智慧物联体系。二是集成各专业虚拟仿真系统，建成公用仿真中心，打造虚拟仿真实训云平台。建设基于云端技术的电网运行虚拟仿真培训支撑平台，为各仿真应用提供网络化协同仿真运行环境，为远程网络化仿真培训学习提供技术支撑；部署电网运行人员学习自适应培训子系统，采用统一规范XAPI的学习行为采集技术，实现仿真学习行为数据的采集、存储与分析；构建电网运行专业自适应培训系统模型，研发自适应学习引擎，针对用户知识掌握情况和培训目标进行个性化精准化培训内容推荐，帮助用户快速提升专业技能；部署仿真培训智能引导和自动评价子系统，综合考虑操作仿真行为及电网运行状况指标，实现对网络化仿真学习行为的智能引导和自动量化评价；研发进阶化虚拟仿真学习功能，在仿真系统中增加闯关、多人对抗积分排行、道具、等级提升等元素，提高仿真系统学习趣味性。部署电气工程相关专业的线上虚拟仿真系统，实现传统实训资源的数字化、线上化转型。三是推动电气工程相关专业教育教学的数字化建设。落实学校“双高”建设方案，围绕“一体双育四化”职业教育新模式，主动适应“互联网+职业教育”发展需求。运用培训教学云服务平台及外网公用数字化平台，部署虚拟仿真云系统，探索应用线上教学、远程辅导等教学新方式。推进线上教学方式常态化，实现核心课程线上直播授课、在线测验。全面实施线上线下相结合，推进课堂授课与线上课前自学、在线学习，在线测试、课余辅导等灵活结合。四是强化基于虚拟化技术的培训教学数字资源建设。以职业能力为核心，加快涵盖课程、微课、课件、案例、试题库等教学资源的转化和建设。制定建模标准，构建电力设备模型标准库、电力行业标准运营框架，试点建设涵盖设计施工、运行检修、供电服务、品牌传媒的分布式虚拟仿真实训系统。深化系统集成和开发，推动虚拟仿真培训与生产环境密切结合，营造“时时能学、处处可练”的实训环境。

三、预期成效和考核指标

虚拟仿真实训范文第5篇

虚拟仿真(VR)即虚拟现实，是一种采用计算机为核心的现代高科技生成逼真的视、听、触觉一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生如同真实环境的感受和体验。尽管该环境并不真实存在，但它作为一个逼真的三维环境仿佛就在我们周围。由于用户对计算机环境的虚拟物体产生了类似于对现实物体的存在意识或幻觉，用户在计算机所创建的三维虚拟环境中处于一种全身心投入的感觉状态。

2国内外研究现状

2．1国内研究现状

尽管国内虚拟仿真技术起步较晚，但是随着信息技术在社会各领域中的广泛应用，信息化教学已成为信息技术和信息资源与教学相结合的教学形态，以计算机仿真技术、多媒体技术和虚拟现实技术为特征的虚拟仿真实验室开始逐步渗透到教学领域。虚拟仿真技术在医学教学及某些医学手术应用领域得到不同程度的应用和研究。在护理学教学中，作为实践性很强的综合性应用学科－护理学基础，其护理专业实践教学约占该课程总学时的一半，也是培养护生临床实践能力的主要途径之一。然而传统的由教师演示－学生练习－教师指导的护理实践教学模式已经不能满足学生的需要，非常有必要对护理实训教学进行改革和创新。随着虚拟仿真技术在一些实践性要求高的专业中的大量应用及研究，国内某些医学院校的护理学基础实验教学也不同程度地开展了仿真技术在护理实践教学中的应用与研究，如高仿真模拟人技术早已投入护理专业实践教学中，并被应用在《内科护理》教学中并收到良好的效果，还有以主要训练护生的单项护理操作技能为目的的专项护理技能训练，如手臂模型可以模拟人类真实的血管，穿刺过程中有落空感和模拟真实血液流出，高级电脑心肺复苏模型可以进行心肺复苏的模拟训练，大小与真人相仿，在操作时可有语音提示和报警声来显示其操作的正确性。虚拟仿真技术还可以使用在一些不宜在真人身上实练(如鼻饲法、导尿术等)的护理实训课的应用。2007年大连大学职业技术学院以“探索出适合中等职业技术教育的网络教学模式，提高中等职业教育运用现代教育技术手段水平”为目的开展的“护理技术模拟教学系统”项目的研发卓有成效，该研发项目提出了包括13个模块，每个模块由教学演示、模拟操作、考核测评三大部分构成的护理技术计算机虚拟仿真实训教学软件系统，该教学软件系统的研发为虚拟仿真技术在护理实训练习中的开展和推广应用提供了参考。2009年贵州遵义医学院护理系进行了护理学基础虚拟实验室的研发，是一次将虚拟仿真技术应用于基础护理实践教学的一种有效尝试，可推广应用于国内各护理院校和各大医院的实验教学和继续教育培训与考核，有着较广阔的应用前景。重庆市卫生学校已经开展并建成仿真急救护理实训室，为其他护理院校提供了可借鉴的急救实训基地模式和实训方法。同时，虚拟仿真技术在职业技能培训中发挥的作用越来越大，也正被广大的职业教育工作者所接受。目前高职院校招生人数逐年增加，学校实验室及传统的教学模式已经远远不能满足师生的需要，寻找一种行之有效的技术手段来缓解传统实践教学模式所带来的压力，是许多高职院校的当务之急，将虚拟仿真技术应用于护理实践教学是解决以上问题的关键，更是培养最优秀的护理毕业生的必由之路。

2．2国外研究现状

美国在培养护生的过程中由于医院及患者等方面的原因，护生在临床实习中很少有机会在患者身上进行练习操作技能，同时护理院校理论课程的增加及实践教学课程的压缩也大大减少了护生们开展实践练习的机会。鉴于此，开展虚拟仿真技术在护理实践教学中的应用也是非常有必要的。美国的虚拟仿真技术在不同行业的运用，包括在护理教学中的应用开展的都比较早。美国纽约州立大学护理学院早在1996年就开展了虚拟仿真技术在静脉输液中的应用研究，虚拟仿真技术在护理实践中的作用是一些模型、录像带等所不能比拟的，后者不能给护生带来真实的感觉，而虚拟仿真可以，并且大大减少了护生在真实的临床护理操作中给患者带来的不适。常用的虚拟仿真技术有两种，身临其境式和非身临其境式，前者技术要求较高，需要利用一些传感工具，如头盔、手套、跟踪器等，让用户置身于虚拟境界中，虽然设备昂贵，但因其具有很逼真的护理情境而对护理教学产生深远的影响，非身临其境式，因其实用性和实惠性被广泛运用到护理教学中。随着从事护理教育的工作人员数量的减少，虚拟仿真技术同样运用在一些护理学远程教学、成人继续教育、护理技能培训等项目。虚拟灾害环境的护理措施的研究更是拓展了虚拟仿真技术在护理教学领域中的运用。20世纪80年代，美国便应用虚拟仿真技术建立了用于考试和教学的临床病例库，即虚拟临床浏览(VCE)。到目前为止，在护理教育领域，虚拟临床浏览系列教学软件和指导手册已发展到覆盖内外科护理学、妇产科护理学、儿科护理学和护理学技术等课程，并且提供网络学习资源。虚拟临床浏览结合护理教科书，建立了虚拟医院，进入虚拟医院，可以学习沟通、记录、评估和安全给药。虚拟医院的建立可以帮助护生熟悉日常护理工作，从而提高临床判断和批判性思维能力。还有已经在英美许多医学院校使用的CathSim静脉穿刺训练系统包括软件和触觉反馈装置即静脉穿刺用的胳膊和一台电脑，可设置在实际工作中可能遇到的不同年龄、血管状况以及疾病严重程度的各类患者。由日本NEC公司研制的“SimCoeur”软件系统可以模拟急诊患者每分钟的临床表现，还可以设置1000余种患者情境，可以使护生面对不同的患者，很好的锻炼了护生的应变能力，并且能够快速地对护生所进行的操作进行反馈。同时该公司研制的“SimNursing”模拟急诊患者软件系统，已于1998年投入日本市场，该软件系统可进行护理程序的模拟训练，学生能按照完整的护理程序对患者进行全程护理。多款软件的研发和应用为虚拟实验室的建设提供了技术支持，其中最有代表性的就是Mathworks公司推出的MAllAB语言，美国NI公司推出的LabVIEW图形化编程语言及美国ELANIX公司推出的SystemView软件。

3发展趋势