新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

2024-08-02

新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目（精选9篇）

篇1：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

新乡医学院医学工程虚拟仿真实验教学中心建设项目

变更及延期公告

中兴豫建设管理有限公司受新乡医学院委托，对新乡医学院医学工程虚拟仿真实验教学中心建设项目进行国内公开招标，已于2018年7月24日在《中国招标投标公共服务平台》、《河南省政府采购网》、《河南省公共资源交易中心网》发布采购公告，因故现发布变更及延期公告。

一、项目名称：新乡医学院医学工程虚拟仿真实验教学中心建设项目

二、项目编号：豫财招标采购-2018-1034

三、变更及延期内容：

1、原公告内容“

二、招标项目简要说明：

2、采购内容中采购预算金额：包一：55.72万元，包二：86.48万元；”

2、原公告内容“

三、投标人资格要求：

5、具有由投标人注册地或项目所在地检察院机关出具的有效的行贿犯罪档案查询结果证明；”

3、原投标文件接收截止时间及投标文件接收地点：2018年8月15日上午10:30分，河南省公共资源交易中心第10开标室（郑州市农业路与经一交叉口投资大厦A座）

4、原投标保证金的递交截止时间为2018年8月15日上午10:30分；现变更为:

1、“

二、招标项目简要说明：

2、采购内容中采购预算金额：包一：52.78万元，包二：79.68万元；”

2、因自2018年8月1日起，全国检察机关停止行贿犯罪档案查询工作，故本项目“

三、投标人资格要求：

5、具有由投标人注册地或项目所在地检察院机关出具的有效的行贿犯罪档案查询结果证明；”取消，投标人无须提供行贿犯罪档案查询结果告知函，招标文件同步更正。

3、投标文件接收截止时间及投标文件接收地点：2018年8月22日上午9:00时，河南省公共资源交易中心第14开标室（郑州市农业路与经一交叉口投资大厦A座）；

4、投标保证金的递交截止时间为2018年8月22日上午9:00时。

四、招标文件有关内容作相应变更，其他内容不变。

五、本次采购项目联系事项：招标人：新乡医学院联系人：李老师联系电话：0373-3029880 地址：新乡市金穗大道东段

招标代理机构：中兴豫建设管理有限公司联系人：秦国荣联系电话：*** 地址：郑东新区农业东路与如意西路交叉口向北200米建业总部港D座501室

新乡医学院 2018年8月6日

篇2：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

摘要：随着医学教育观念的转变和创新教育模式的发展，培养高素质的医学人才已经成为各高等医科院校的重要使命。虚拟仿真实验技术作为培养高素质应用型医学人才的重要教学手段，有着传统医学实验无法比拟的优势，对推动医学实验教学改革、创新医学教育教学模式、医学生综合技能的规范化培养等方面具有重要作用。成都医学院通过建设虚拟实验网络教学系统和临床仿真实验室，开展虚拟仿真实验教学，促进了学生创新能力的培养，提高了教学质量。

关键词：实验教学虚拟仿真技术医学

高等医学教育属医学生的临床前技能教育阶段，实验教学和临床见习、实习的实践教学贯穿了整个医学教育过程的始终。充分的实验室训练操作是医学生获得必要的综合技能的重要环节[1]，在医学实践教学环节中，通过计算机网络向学习者提供“自主、交互、开放”的数字化的虚拟实验环境是国内外高等医学教育革新教学手段的普遍潮流，已成为现代教育技术应用的一大趋势。

1 传统医学形态学实验面临的挑战

随着高等教育改革的不断深化，几乎每个普通高等医学院校都面临招生规模急剧扩大引发的场地、设备、师资等教学资源短缺等问题困扰，加上医学专业特殊性、传统的医学实验、实践教学模式已面临重大挑战。

1.1 人体教学标本资源日趋紧张

在医学教学中，人体解剖标本的观察和直接参与尸体解剖是加强实践性教学、培养学生动手能力的一个重要环节。近年来，随着招生人数的不断扩大，多数医学院校已经出现人体尸体标本严重短缺的现象，并且影响到了实验教学的质量，有的院校甚至取消了局部解剖学的尸体解剖环节[2]。虽然，许多医学院校已逐渐开展了社会人士的遗体捐献工作，在一定程度上缓解了尸源不足的问题，但距离教学需要仍相距甚远。此外，随着医疗技术的进步以及我国病理尸检工作的萎缩，一些比较常见的疾病如感染性/传染性疾病、寄生虫病等也已很难获得教学标本，使得实验教学资源日趋紧张。

1.2 实验项目单一、陈旧

多年来，实验教学一直处于从属地位，实验内容多侧重于验证性实验，自主实验及综合实验项目明显不足。医学科学发展迅猛，一些新技术、新理论不断涌现，而实验内容过于单一陈旧，更新速度严重滞后，十分不利于医学生实践能力及创新能力的培养。部分涉及生物医学前沿技术的实验项目，可能由于实验仪器或耗材昂贵，或实验准备或操作时间太长，或操作专业性要求太高，也限制了实验项目的广泛开展。

1.3 缺乏与时俱进的教学手段

传统实验教学多采用老师示教、讲解，学生按照实验指导按部就班的实验，然后撰写实验报告，缺乏丰富多样的教学方法和手段，很难激发学生的学习热情，实验室也难以做到真正意义的开放，不利于学生自主学习模式的开展和规范化的实验技能培养，因此，教学效果难以得到保证。

1.4 实验室安全管理难度加大

近年来，随着中央与地方院校共建项目的逐渐实施，大量先进仪器购入以及现代化实验室的建设，加上许多大学生创新、开放实验项目的开展，使大量的不同层次的学生走进了基础医学实验室，人员流动性增大，实验实验室利用率明显加大，容易出现各种安全问题，如实验动物、实验药品、实验操作、生物危害与生物安全等问题[3]，给基础医学实验室的安全管理带来了巨大挑战。

2 医学虚拟仿真实验的特点

医学虚拟仿真实验是针对医学实验的现象及过程，通过仿真、虚拟现实、多媒体等技术及相关设备将操作实践与实验材料、实验仪器、实验内容、实验方法步骤等有机结合在一起，从而模拟现实的实验环境，对仿真试剂或人体器官、“实验动物或标本”等进行虚拟操作，实现对学习操作人员的各种感官反馈的模拟，获得身临其境的学习体验。可完成某种预定的实验项目，所取得的学习或训练效果等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果[4]。虚拟仿真实验具有激发学生学习兴趣、内容丰富、体验逼真、安全无污染、节约成本、高效开放等特点。医学虚拟仿真实验是医学与信息技术深度融合的产物，在生物医学实验教学、临床教学、疾病诊断、假体植入、手术模拟、康复保健、远程医疗等诸多方面有着广阔的应用前景，近年来已在国内外多所医学院校开展运用[5]。

3 医学虚拟仿真实验教学平台的`建设

成都医学院医学虚拟仿真实验教学中心是以“以实为本、以虚补实、虚实结合”和“安全、开放、共享”为原则，依托基础医学实验教学中心、临床医学实验教学中心、药学实验教学中心、检验医学实验教学中心等4个省级实验教学示范中心，通过整合全校虚拟仿真教学资源而建立的，是基于校园骨干网覆盖的“集约、合作、开放”的、采取“校―企合作、校―校合作、校―院(医院)合作”方式建设的“共建、共管、共享”实验教学平台，该平台正式成为100所国家级虚拟仿真实验教学中心。

该中心资源由仿真实验室资源和虚拟数字资源两大部分组成。仿真实验室由高功能模拟人、心肺听诊、心肺复苏、综合穿刺、外科手术、OSCE考试等6个仿真功能实验室组成，可开展综合类技能训练类实验30项。虚拟数字资源主要包括基础医学、临床医学、药学、PBL实验教学等5个模块组成，可开展虚拟操作实验300项。中心现有专兼职教学、开发、管理人员31人，其组成人员分为3类：第一类为具有医学专业背景的人员组成(26人，其中正高5人，副高12人);第二类为具有信息工程及网络技术专业背景人员组成(3人，其中正高1人，副高2人);第三类为外聘企业技术人员(2人，均为高级工程师)。中心主任由主管教学副校长担任，全面负责中心的规划和建设。

4 我校虚拟仿真实验的应用

篇3：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

1 医学实践教学存在的问题及产生的启发性思考

传统医学课程资源的获得受各种条件的限制, 互联网技术为人们选择知识资源提供了便利, 网络在线资源满足了学习者学习课程资源的需求, 越来越多的高校、教师、学生和企业等开始使用MOOC。当前, MOOC模式对世界教育界带来了巨大的影响[1]。医学教育也是一种技能教育, 实验和实践贯穿于教学全程。医学专业的学生只有进行相应的实验, 方可获得相应的综合能力。在开展实验教学的过程中存在以下问题。

首先, 一些技能操作, 如临床穿刺治疗和复苏急救等是禁止学生直接在患者身上进行操作的;实验过程也要坚持一定的原则, 如优化原则和替代原则等。其次, 受实验条件的影响, 一些容易感染疾病的物理实验, 如剧毒类生物实验和放射性实验等对实验室提出了较高要求。再次, 一些医学实验要花费较高的成本, 且一些器材价格昂贵, 某些实验材料不易获得也不可重复使用。最后, 学生未对实验操作进行充分准备, 且缺乏临床意识, 专业能力也不强, 这些都是影响医学人才培养的重要因素。随着信息技术的发展, 网络逐渐普及开来, 在MOOC模式下, 基于校企合作对实验课程进行综合改革, 建设与MOOC相适应的医学虚拟仿真实验室, 更好地服务医学教育, 以培养优秀的医学人才。我国也密切关注MOOC的发展, 到目前为止, MOOC已经成为国家精品课程建设项目中不可或缺的部分, 对国家精品课程的建设起到了重要作用。但是, MOOC中有关医学的理论和实践非常少, 当前这方面发展较好的只有美国。

2 医学虚拟仿真实验室建设的内容

医学虚拟仿真实验室建设在MOOC理念指导下, 发挥自身共享、互动等优势, 实现医学教学革新, 提升教学水平, 为应用型医学人才的培养提供保障[2]。当前, 医学类专科院校围绕虚拟仿真实验室的建设, 以教学资源的建设为关键, 包含两方面的内容:临床仿真实验室和虚拟实验网络教学系统。在虚拟实验网络教学系统中, 包含基础医学、临床医学、药学和项目测试等模块。基础医学模块是综合性的实验系统, 包含四十多个实验项目, 如细菌微生物学、医学形态和医学机能学等。在临床医学模块中, 临床思维仿真训练系统最为主要, 能进行一些临床医学综合实验, 如代谢、胸痛和心律失常等。通过对实验课的研究, 培养学生分析和诊断的能力, 加强对学生临床思维能力的培养, 满足教学大纲的要求。药学模块包含药物分析和药物化学等, 在比较常见的实验项目中, 包含有机物熔点的测定和色谱分析等。在新的教学理念和PBL模式下, 按照临床标准对患者进行体检、实验室辅助检查、诊断等。项目测试模块主要用来测试实验项目, 观察是否能在网络上良好运行, 以检测模块的稳定性, 并收集师生反馈的信息。

3 医学虚拟仿真实验室建设的特色和创新

3.1 合理使用网络技术, 搭建标准化教学平台

医学类专科院校在建设标准化实验教学平台的初始阶段, 先派实验室工作人员了解并学习国外这方面的工作经验, 结合学校实际, 形成了自己的特色。教学平台能在多种系统上运行, 如Mac OS和Windows等系统, 也可以在平板电脑或是手机上运行, 操作起来十分便捷, 学生不受时间、空间的限制。而对于虚拟实验, 我们则通过3D立体技术将实验过程表现出来, 非常逼真。同时, 虚拟实验中有实验原理的介绍、实验过程的视频等, 学生可在标准化教学平台上自主设计实验, 并对实验进行观察, 从而培养了较高的研究能力。医学虚拟仿真实验室除面向本校学生开放外, 还向各类职业和高职医学院校开放, 从而更好地发挥教育作用。

3.2 构建集约化和系统化平台, 深入开展校企合作

在将生理学、病理学和解剖学进行整合的基础上, 围绕病理过程、组织结构等构建集约化和系统化平台, 从而为学生进行实验创造了条件, 并为学生提供了自测和学习的平台, 激发了学生的创新意识。此外, 开展校企合作, 以具有规模的企业为中心, 搭建高校医学合作基础平台, 实现资源共享, 推进平台建设, 共同管理。

4 医学虚拟仿真实验室建设的成效

专科类医学院校有效应用了医学虚拟仿真实验教学资源, 结合不同学科类型, 相应增加了专科项目, 但因为条件限制, 一些项目无法开展虚拟仿真实验。随着教学资源的多样化, 医学虚拟仿真实验室为学生提供了仿真的实验环境, 为提高实验教学水平、培养医学高素质人才创造了条件。在短短的几年时间, 医学类专科院校学生的执业医师资格考试通过率得到了提高;本校学生在技能大赛中, 连续几年获得了优秀奖, 这些说明了医学类专科院校的医学虚拟仿真实验室具有重要作用。

5 结语

德国教师多夫·梅内尔提出, MOOC给传统大学带来了较大冲击, 很有潜力。在MOOC模式下建设医学虚拟仿真实验室, 主要是利用先进的互联网技术搭建开放的教学平台, 实现教学资源的共享, 改变医学教育形式, 开展校企合作, 提升社会形象及影响力, 对培养应用型医学人才起到了重要作用。

参考文献

[1]尤倩.MOOC的发展现状及其对我国职业教育的启示[D].杭州:浙江财经大学, 2015.

篇4：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

摘要：在当前医学实验教学体系较为落后的情况下，虚拟仿真实验教学作为一种新型实验教学方式极大补充了传统医学实验教学的不足，本文以虚拟仿真实验教学在医学实验教学中的应用为例，讨论分析了虚拟仿真实验教学在医学实验教学中的优缺点和注意事项。

关键词：虚拟仿真；医学教学；优缺点

【中图分类号】G642 ；R-4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2016）34-0001-02

世界医学教育联合会执行委员会于 2001 年 6 月通过并发布的《医学教育全球标准》指出：“医学毕业生的质量是衡量医学院校教育质量的最终标准，医学专业教育的目标是不仅包括思想道德与职业素质目标、知识目标，还包括技能目标。”医学实验教学则是培养医学生医学技能必不可少的重要手段，而目前传统医学实验教学普遍存在教学体系落后、教学资源不能得到有效共享、成本消耗较大、教学服务难以标准化、效率低等不足的特点[1]。

医学虚拟仿真实验是基于虚拟现实基础之上的 21 世纪新型教学方式，医学仪器虚拟实验室通过将多媒体计算机模拟仿真技术与医学仪器设备性能相结合，在电脑屏幕上创造出模拟的仪器性能及实验结果，从而达到真实实验的效果[2]。

一、验对象及工具

1.实验对象：随机选我校护理专业6个班300名同学，A组3个班150同学为对照组，B组3个班150名同学为实验组。

2.实验工具：人民卫生出版社《健康评估》教材第三版，心脏体格课件及录像， XF-BT型心肺检查模拟人及配套虚拟软件。

二、验方法

A组班级采用传统教学模式，即教师采用课堂多媒体课件讲授后学生观看教学录像，教师再示范，学生练习后进行考核；B组学生采用结合虚拟仿真实验教学方式，即教师采用课堂多媒体课件讲授，学生采用XF-BT型心肺检查模拟人及配套虚拟软件练习后考核。从教学资源共享程度、学生主动参与教学程度、操作技能掌握熟练度、建立临床思维满意度、教学方法满意度和考核结果六个方面展开调查。

1.教学资源共享程度

通过上表调查，对照组有50%同学认为传统教学模式不能实现教学资源共享，31%同学认为可轻度实现教学资源共享；实验组100%同学认为可在不同程度上实验教学资源共享。

2.学生主动参与教学程度

通过上表调查，对照组能够吸引学生积极参与主动学习10分钟的人数占57.3%，能够坚持主动学习10-20分钟的人数占28.7%，即大部分学生在20分钟后进入被动式教育；实验组能够吸引学生积极参与主动学习30分钟以上人数占87.3%，其中38.7%同学能够主动学习60-70分钟。

3.操作技能掌握熟练度

通过上表调查，对照组对操作技能不掌握的还有26%，57.3%的同学能够进行一般性操作，能够熟练完成检查的人仅占3.3%；实验组操作技能不掌握的仅有2%，61.3%同学虽然手法上还有欠缺，但基本上能够顺利完成整个心脏体格检查。

4.能否建立临床思维满意度

通过上表调查，对照组57.3%同学认为传统教学模式不能培养临床思维模式；而实验组87%同学认为虚拟仿真实验教学有助于培养临床思维模式。

5.教学方法满意度

通过上表调查，对照组79%对教学方法感到满意；而实验组98%对教学方法感到满意，明显高于对照组。

6.考核结果

通过考核结果分析，对照组26%同学在60分以下，57%同学在60-70份范围；实验组2%同学在60分以下，39%同学在81-90分范围。

三、结论

1.能够实现大范围教学资源共享。

《全国医学卫生服务体系规划纲要》中明确指出，要开展健康中国云服务计划，积极应用移动互联网、物联网、云计算、可穿戴设备等新技手术，推动惠及全民的健康信息服务和智慧医学服务，推动健康大数据的应用，逐步转变服务模式，提高服务能力和管理水平。可见，大范围教学资源共享在现代医学发展中的作用越来越大，医学院校实行教学资源共享已经势不可挡，而虚拟仿真实验教学刚好可以实現大范围教学资源共享，对推动惠及全民的健康信息服务和智慧医学服务，推动健康大数据的应用均能够起到重大作用。

2.能够吸引学生主动参与教学。

教学是“教”与“学”相辅相成，只有教师的“教”或学生的“学”均不能称为成功教学，而虚拟实验教学通过其趣味性、互动性，让学生在做中学、学中做，学生通过不断参与和教师的互动实现了教学目的。

3.够有效操作技能掌握熟练度。

虚拟仿真实验教学既有虚拟实验的“虚”，也有仿真实验的 “实”，做到虚实结合。学生既可以通过电脑程序模拟的病房、病人，按照医院流程给患者进行模拟练习，进行技能操作，又可以通过仿真病房在模型中进行加强训练，极大加强学生对操作技能掌握的熟练程度。

4.极大加强培养学生临床思维能力的培养。

医学虚拟仿真实验教学通过计算机模拟了患者从入院到检查、诊断、治疗和护理的整个过程，让学生从视觉上直观感受到患者看病的整个流程，这对医学生建立整体临床思维能力具有极大的促进作用。

5.能够提升学生对教学方法满意度。

与传统教学教师教、学生听的模式相比较，虚拟仿真实验教学法更具趣味性、互动性、直观性和整体性，让学生做中学，学中做，学做结合。

四、注意事项

1.注意虚实结合。

医学虚拟仿真实验教学过程中要注意虚实结合，医学虚拟仿真实验教学过程中部分操作直接由计算机代替学生直接完成，学生没有直接动手的经历，这就要求教师在上课过程中要注意将计算机虚拟实验的“虚”和仿真病房、现实病房中的“实”有机结合，才能让学生真正掌握操作技能。

2.结合专业特点，切忌满目跟风。

医学虚拟仿真实验教学需要教师根据专业、科目特点，什么科目、什么实验内容适合虚拟仿真实验教学要做到胸有成竹，实验内容需要精挑细琢切，切忌不顾专业和实际实验水平，盲目跟风。

3.教师整体素质有待进一步提高。

构建虚拟实验室需要较高素质的人才配备，同时对教师也提出了相应的要求，如何确定一套完善的虚拟实验室实施方案将是一个需要在实践中不断总结、完善的课题。

参考文献：

[1]钟照华，医学教育认证与教学改革[J] 全国医学院校人才培养模式创新与实践报告会2015，7，23。

篇5：医学虚拟仿真实验具体内容介绍

（1）机能学基础性虚拟实验教学软件包含四个相对独立的操作实验：家兔的基本实验虚拟操作、蟾蜍的基本实验虚拟操作、大鼠的基本实验虚拟操作、小鼠的基本实验虚拟操作。所有内容全部采用人机互动的虚拟仿真操作来完成，同时配合动画演示，相关仪器设备的使用和操作知识。我们以大小鼠和蟾蜍的基本实验虚拟操作举例说明：

《大、小鼠基本操作综合实验》介绍了大、小鼠在实验中经常用到的几种基本操作，通过虚拟操作的演示和互动，把实验中的重点、难点表示出来，使学生通过该虚拟实验，熟悉大小鼠实验的各项基本操作，掌握实验的重点。

虚拟实验操作流程及技术点描述：

大小鼠的捉持主要采用动画演示的形式，生动体现了捉持的要点。

大小鼠的固定，又分为徒手固定，固定板固定，头部固定以及固定器固定。学生可以自行选择固定方式，对大小鼠进行固定。

大小鼠的分组与编号；分组演示了如何使用Excel软件取得随机数字后分组。编号着重介绍了背毛单色标记法。

常用给药方法的虚拟操作：灌胃法，皮下注射法，皮内注射法，肌肉注射法，腹腔注射法，静脉注射法.部分采用透视或同步放大局部让学生更直观更系统的学习以上的给药方式及注意事项。

常用麻醉方法的虚拟操作：通过虚拟实验——吸入麻醉和腹腔注射麻醉，让学生熟悉并掌握常用麻药的使用及配制方法。

大小鼠取血的虚拟操作：分为摘眼球取血法，眼眶后静脉丛穿刺取血法，心脏取血，腹主动脉采血法。

大鼠处死方法的演示，脊椎脱臼法，急性失血法，麻醉致死法，气体窒息致死法，击打法。

大鼠主要脏器摘取：学生可动手摘取虚拟大鼠的主要脏器，可掌握各主要脏器的位置和摘取后的性状。

家兔的基本实验虚拟操作内容包括：

家兔麻醉方法，颈部手术包含颈部皮肤切开、分离皮下筋膜、气管插管、颈动脉插管、颈外静脉插管、颈部迷走神经、交感神经、降压神经分离等内容，家兔腹部手术包含回盲部肠系膜分离术、输尿管插管术、膀胱插管术等内容，家兔腹股沟手术主要含分离股动脉股、静脉插管或股神经，以备动脉放血、静脉输血输液、注射药物等内容。

（2）在《离体心脏灌流实验》的虚拟实验软件中，包含四个基本实验元素：离体心脏制备操作录像；8种药物对蛙心灌流影响的虚拟子实验；8种未知药物对蛙心灌流的虚拟实验；以及每个子实验完成后的知识点自测。在已知药物对蟾蜍心脏灌流的虚拟实验中，为同学提供了心脏灌流的动画与3D心脏的虚拟环境，学生亲自动手在虚拟空间内使用8种不同的药物分别加入灌流液中，观察不同药物、不同剂量对离体心脏功能的影响，实验操作过程基本不受时间限制。

（3）在《坐骨神经-缝匠肌实验》的虚拟实验软件中，包含三个基本实验元素：坐骨神经-缝匠肌制备与实验操作录像；五种不同条件下，坐骨神经-缝匠肌虚拟实验；每个子实验完成后的知识点自测。在坐骨神经-缝匠肌虚拟实验中，采用了3D的神经冲动与骨骼肌收缩的机制模式图，以及实验机制解释的3D原理图构建逼真的虚拟环境。例如，在终板电位实验中，学生可以在显微镜下亲自动手操作玻璃电极进行实验，不同的子实验都有详尽实验原理解释和知识点测试题。

（4）在《多因素对呼吸系统功能的影响》的虚拟实验软件中，首先是建立了数字化虚拟3D透明家兔模型，在此基础之上完成大型、综合性呼吸功能虚拟实验。其包含三个基本实验元素：家兔呼吸功能实验操作过程录像；虚拟实验中含有9个不同的子实验，如气道延长、气道狭窄、吸入氮气、吸入CO2、代谢性酸中毒（含纠正酸中毒）、气胸（开放性与张力性）、肺水肿等，以及每个子实验完成后的知识点自测。学生在实验操作中，可观察到透明兔的呼吸（肺泡）运动变化、呼吸与血压曲线变化、血气与电解质变化，以及呼吸的声音变化。

（5）在《微循环灌流与血液动力学实验》的虚拟实验软件中，建立了数字化虚拟3D微循环血液灌流模型，并配合虚拟3D透明兔模型组建大型、综合性血循环虚拟实验。在此虚拟教学软件中包含三个基本实验元素：微循环灌流与血液动力学实验操作录像；虚拟实验中含有5个不同类型的子实验，如失血10%、失血30%、失血50%、过敏性休克、心源性休克，每个子实验完成后的知识点自测。在实验操作中，学生可以自主设计治疗方案，如失血导致休克时，源于同学选择药物、时间节点不同，虚拟实验结果也不尽相同，此时虚拟动物的呼吸运动变化、腹腔内脏血管变化、呼吸与血压变化、微循环与微血流变化，血液pH、Na+、K+、HCO3-、CO2都会发生不同的改变。

（6）《行为药理学实验》的虚拟实验教学软件是以抗老年痴呆药物石杉碱甲的药效学研究--Morris水迷宫实验为主线，涵盖三个基本实验元素：水迷宫实验的基本原理与操作录像；老年痴呆动物模型的制作与虚拟实验具体操作；以及抗老年痴呆相关领域的研究进展和知识点自测。虚拟操作部分包括石杉碱甲对三种老年痴呆模型（东莨菪连续注射、鹅蒿蕈氨酸基底前脑注射及双侧穹窿伞切断）的药效学研究，通过虚拟操作，可产生大量实验数据，学生上机操作得到的结果非单一结果，而是随机化，不同同学不同情况的操作，产生的实验数据也不同，同时也可对实验数据进行统计分析，这充分体现了药理学实验的特点。该软件可使操作者在短时间内掌握抗老年痴呆药物药效学研究的基本方法并获得大量的相关知识信息。

（7）在《影响尿液的生成实验》的虚拟实验教学软件中，含有三个基本实验元素：影响尿液的生成实验操作录像；虚拟实验中含有7个不同类型的子实验，如输入0.9NaCl溶液、输入20%葡萄糖、注射利尿药、注射去甲肾上腺素、刺激迷走神经、失血和尿路机械性梗阻，每个子实验完成后的知识点自测。

（8）在《肠道平滑肌受体动力学实验》的虚拟实验教学软件中，含有三个

基本实验元素：肠道平滑肌受体动力学实验操作录像；虚拟实验中含有2个不同类型的子实验：如神经体液因素对消化道平滑肌收缩与慢波的影响、ICC起搏电位或电流的观察，实验完成后的知识点自测。

（9）医学行为药理学—抗抑郁药的药效学评价实验包括以下内容：

强迫游泳实验：当实验动物放进一个有限的空间使之游泳，动物在该环境中拼命挣扎试图逃跑又无法逃脱，一段时间后，就变形成漂浮不动状态，仅露出鼻孔保持呼吸，四肢偶尔划动以保持身体不至于沉下去，这种状态叫做 “不动状态”，一种 “行为绝望”行为，这种行为绝望模型与抑郁症类似，而且对绝大多数抗抑郁药物敏感，其药效与临床药效显著相关，被广泛用于抗抑郁药物的初选。

小鼠悬尾实验：小鼠在悬尾状态下很快会出现绝望行为，表现为不再挣扎，呈现特有的安静不动状态，抗抑郁药和中枢兴奋药可以明显缩短不动状态的持续时间。绝大多数抗抑郁药物既能缩短不动状态，又能减少或不影响小鼠的自主活动。

大鼠学习无助：当动物置于一种不可逃避的厌恶刺激环境（如足电休克）时，会产生一种绝望行为，表现为对刺激不再逃避，并干扰了以后的适应性反应。此时动物脑内儿茶酚胺水平降低，被公认为是一种抑郁状态，抗抑郁药可以对抗这种状态。

虚拟实验操作流程及技术点描述：该实验需要把实验对象（大/小鼠）进行分组（阳性对照组，用药组、空白对照组）训练，按照实验受试药物进行用药造模，然后，把每组的老鼠分别放入相应的实验装置进行单项实验（强迫游泳/静止悬尾/学习无助），然后根据老鼠的运动轨迹和运动状态（静止/运动，但是学习无助实验是统计逃逸成功的次数和质量），来统计各组老鼠实验数据上的规律，从而通过多次大量的实验后，来评价受试药物抗抑郁的实效性。虚拟实验可以让实验者随时停止实验或查资料，也可以把数据进行归纳统计好另外储存用作分析。

整个虚拟实验开发的难点是对虚拟实验对象（大/小鼠）的动作形态上要保持真实性和科学性。要实现这个功能必须根据大量的真实实验数据，从而分析出实验对象不同组别的运动规律，然后利用Flash中as3编程语言工具进行建立模型，此数据模型主要从3个参数指标来表现区别不同组别的运动规律：实验对象随机运动轨迹区域分布，随机运动状态时间分布和随机运动生物动作科学真实性（水平运动和垂直运动）。比如一只空白组大鼠进行穿梭箱实验，在未放电情况下，它的运动轨迹应该以箱底边缘为主，触壁身体上探次数在3-5次，当放电之后，逃逸成功26-30次。我们以它的参数为标准模型，然后根据用药的不同，适当的调整这个参数，这样系统就可以随机产生相应的数据值。

（10）心血管活动调节综合实验

利用虚拟动物实验，模拟哺乳动物动脉血压的直接测量方法的全过程，以动脉血压为指标，观察某些因素对家兔心血管活动包括血压和心率的影响。

虚拟实验操作流程及技术点描述：主要有以下内容：夹闭右颈动脉刺激右侧降压神经刺激右侧迷走神经药物作用

虚拟实验难点，我们将实验家兔透明3d化，使学生在操作的同时可以直观的看到血管神经和跳动的心脏。学生通过选择相应工具，对家兔进行以上各种不同的刺激作用，同时血压曲线和心力环及3d家兔发生相应的变化。

（11）中枢神经系统综合实验内容：

实验一反射弧的分析；

实验二脊髓半离断动物的观察；实验三去小脑动物的观察；实验四大脑皮层运动功能定位与去大脑僵直；实验五豚鼠大脑皮层躯体感觉诱发电位；实验六自发脑电波及致痫时脑电波的分析。

虚拟实验操作流程及技术点描述：在中枢神经系统的参与下，机体对各种刺激发生的反应过程称为反射。反射弧是反射发生的结构基础。反射弧包括感受器、传入神经、反射中枢、传出神经和效应器五部分。反射弧完整是引发反射的必要条件，一旦其中任何一个环节的解剖结构和生理完整性受到破坏，反射活动就无法实现。硫酸对皮肤的伤害性刺激可以引起受刺激肢体的反射性屈曲，本实验以此屈曲反射来分析反射弧的组成，通过利用不同浓度的硫酸（0.5%-2%，）在正常状态下直接刺激实验对象（青蛙）的身体部位（腹部皮肤和下肢趾尖），通过实验对象的刺激反应（曲腿反射）来观察神经反射效果，然后再通过利用硫酸对剪断右侧坐骨神经后做同样的刺激实验，从而得出反射弧的完整性与反射活动的关系。

本虚拟实验开发的难点是对虚拟实验对象身体不同的刺激部位做出不同的动作反应，并且随着刺激时间的长短而反应也不同。开发的思路是主要根据大量真实实验的录像，分析记录实验对象的动作特点，并给与对象相应的动作库，让实验对象根据实验操作者的操作而做出适当的动作反应。

（12）医学化学基础操作类综合实验包括以下内容：

常压蒸馏实验操作；酸碱滴定实验操作；

有机物熔点沸点的测定实验操作；重结晶的实验操作；

色谱分析的实验操作；

用PH计测定醋酸的电离常数的实验操作；分光光度法测定Fe3+的含量的实验操作。虚拟实验操作流程及技术点描述：

将医学化学常用的基础操作实验虚拟化，学生通观看实验演示部分，学习实验流程了解实验中的注意事项后，再到虚拟实验中进行考核，学生自己使用虚拟实验器材后，产生自动计算的实验数据，并相应实现对实验的虚拟操作，系统通过对学生的实验情况进行评分，以方便教师掌握学生的学习情况。（13）细菌的形态学综合实验包括以下内容：

革兰染色法；抗酸染色法；负染色法；镀银染色法；姬姆萨染色法；鞭毛染色法；芽孢染色法；荚膜染色法；Albert染色法；悬滴法和压滴法；光学显微镜的使用；暗视野显微镜的使用。虚拟实验操作流程及技术点描述：

本虚拟实验将细菌的形态学虚拟化，使学生在动手操作的过程中，同步观察到细菌的具体动态，将“看不见”变为随时可以看见，而不是以往的要实验结束了才能到显微镜下看一眼，生动的对比了各个实验对不同细菌的优劣。使学生们对细菌有了生动具体的认识，加深了学生学习的兴趣，取得了更好的教学效果。（14）医学寄生虫学综合实验包括以下内容：

生理盐水直接涂片法；饱和盐水漂浮法；粪便沉淀孵化法；厚涂片透明法；肛周检查虫卵；血液检查；骨髓穿刺；皮内试验；环卵沉淀试验；旋毛虫动物模型；日本血吸虫动物模型；鼠疟原虫动物模型；刚地弓形虫动物模型。

虚拟实验操作流程及技术点描述：

虚拟医学寄生虫学实验采用了视频，动画演示和交互游戏多种方式。使学生可以从直观，微观，亲自操作多个角度体验虚拟实验，将一些学生难以参与的实验如“骨髓穿刺”这种临床上难以展开的实验，我们采用了虚拟实验可以让学生反复操作，掌握实验要点重点。虚拟动物实验正顺应了国际动物保护组织的呼声，而且更加生动。

（15）医学细胞培养综合实验包括以下内容：细胞培养是从生物体内取出细胞或组织，在体外模拟体内生理环境，在无菌、适当温度和一定营养条件下进行孵育培养，使之生存和生长，并维持其结构和功能的一种培养技术。采用虚拟实验主要模拟内容为：

细胞培养所需的较大型仪器设备的使用；实验的准备工作；细胞的换液；细胞的传代；细胞的计数；细胞的接种；细胞的冻存和复苏。

虚拟实验操作流程及技术点描述：本实验是重在对细胞的培养（换液、传代、储存和复苏）等常用实验室操作的技能培养，本虚拟实验主要是建立了一个仿真实验室场景，把实验用到的设备、工具和药品都放到实验的虚拟场景中去，虚拟实验的操作者可以根据本实验的具体流程，把“细胞的换液”、“细胞的传代”、“细胞的冻存和复苏”、“细胞的转染”等实验流程全部操作一遍。所用到的设备参数和实验数据都可以通过虚拟实验室的场景对设备和工具进行模拟输入设定。

本实验的主要难点是针对操作失误会导致错误的结果，本实验总结了大量的真实实验，通过统计和筛选设置了实验中容易出现的12个错误方向，并对错误值进行两个等级的设定，一旦实验操作者进入错误区域，就标志着本次实验的失败。实验中显微镜和其他仪器设备所看到的都是真实的实验图片。

（16）标准化病人PBL教学实验—心衰类疾病与水肿

根据临床对标准化病人的需要，结合PBL的教学理念和模式，配合病理生理学的教学内容，开发模拟PBL的教学软件，来模拟心力衰竭患者就诊、体检、实验室辅助检测、诊断和案例分析与讨论（含文献检索、文献阅读、发病机制的演示等）全过程的PBL教学模式。

虚拟实验操作流程及技术点描述：本PBL主要通过患者唐某，因为感冒发烧到医院来就诊，虚拟医生（就是虚拟实验操作者）根据患者的病理特点，决定进行选择初步体检和判定，然后根据结果再选择实验室检查，然后根据实验室的各项指标数据进行判定发病原因和就诊方法。本PBL设定四个学员为一组，共同讨论共同决策，其中提交的数据以组长为准，PBL虚拟实验可以随时停止给学员以查资料讨论的时间，同时系统支持学员间的在线即时交流。

本实验的难点是对急性心力衰竭的发病原因要进行充分透彻的解释，就必须借助虚拟心脏的三维动画，一个标准的心脏内外部件都完整的模型在国内都还没有出现，必须在临床心脏专家指导下进行从头开始，还要进行虚拟动画制作，难度很高，工作量也很大。

另外一个难点是是对讨论组出现判断错误的设定和引导。对于病例的会诊，经常会让学员组进入到一个其他类似病例的误区，本PBL在临床医学专家的资料和建议下，设置了4个容易误判的病例，并设置了3个等级的错误阶段，当学员组进入到误判病例3级分析时，即宣告本次课题学习失败。

（17）标准化病人PBL教学实验—细胞增殖分化凋亡异常与疾病

根据临床对标准化病人的需要，结合PBL的教学理念和模式，配合病理生理学的教学内容，开发模拟PBL的教学软件，来模拟白血病患者就诊、体检、实验室辅助检测、诊断和案例分析与讨论（含文献检索、文献阅读、发病机制的演示等）全过程的PBL教学模式。

虚拟实验操作流程及技术点描述：本PBL主要通过患者小谭，因为有皮肤出血点等症状，到医院来就诊，虚拟医生（就是虚拟实验操作者）根据患者的病理特点，决定进行选择初步体检和判定，然后根据结果再选择实验室检查，然后根据实验室的各项指标数据进行判定发病原因和就诊方法。本PBL设定四个学员为一组，共同讨论共同决策，其中提交的数据以组长为准，PBL虚拟实验可以随时停止给学员以查资料讨论的时间，同时系统支持学员间的在线即时交流。

本实验的难点是对白血病的发病原因要进行充分透彻的解释，就必须借助三维动画表现细胞增殖分化凋亡的原因及机制。

另外一个难点是是对讨论组出现判断错误的设定和引导。对于病例的会诊，经常会让学员组进入到一个其他类似病例的误区，本PBL在临床医学专家的资料和建议下，设置了4个容易误判的病例，并设置了3个等级的错误阶段，当学员组进入到误判病例3级分析时，即宣告本次课题学习失败。（18）标准化病人PBL教学案例—中风病人的中医诊断与治疗

本案例从老年人常见的中风病出发，探索老年性疾病的中医辨证论治，藉此锻炼学生的中医辨证论治思维和方法。模拟中风患者就诊、中医望闻问切、实验室辅助检测、诊断和案例分析与讨论（含文献检索、文献阅读、发病机制的演示等）全过程的PBL教学模式。

通过启迪和促使学生了解和掌握中医基本思辨规律和方法。其软件操作与以上二个软件的操作类似，学生分组讨论，主要实现以下教学目的：

1、中风的主要临床表现、发作的常见病因、中医的辨证论治主要有哪些方法。

2、中风的治疗过程及各种注意事项

篇6：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

关键词：车辆工程,虚拟仿真,实验教学,中心

汽车产业是我国国民经济的支柱产业, 节能与新能源汽车是我国七大战略新兴产业之一, 也是“中国制造2025”战略规划中的十大重点领域之一[1]。建立完整的车辆工程实验教学体系和虚拟仿真教学平台, 对于探索专业教学新模式, 培养创新型人才具有重要而深远的意义。

1 实现汽车产业转型发展需要大批创新型专业人才

随着《中国制造2025》战略的实施, 我国汽车产业已经进入转型发展的关键时期。如何从汽车大国发展为汽车强国, 这是摆在行业内每个骨干企业、科研院所和设有相关专业的每个高校面前的一个重大课题。对于高校来说, 最重要的使命就是提高车辆工程专业人才培养质量, 特别是要解决目前工程实践能力缺乏和行业创新意识缺失的核心问题。建设开放型、网络化、多层次、综合性的车辆工程虚拟仿真实验教学平台, 弥补许多真实实验项目受场地、成本、安全等因素制约的缺陷, 已成为汽车产业转型发展时期培养创新型人才的重要载体。

2 培养创新型专业人才需要更完善的实践教学体系

目前, 全国许多高校的车辆工程专业人才培养普遍存在“教学内涵相对于产业发展水平滞后, 师资工程能力薄弱、实践训练环节不够”的问题, 原因主要来自两个方面:一是, 在培养理念上普遍存在重知识传授与智力培养、轻实践与创新能力培养;二是, 由于车辆工程专业的特殊性, 许多工程型实验都是“高成本、高消耗、高危险性”的, 还有不少实验在高校实验室中基本上处于“看不见、摸不着、进不去、动不了”的状态, 开发一大批优质虚拟仿真实验就是解决车辆工程实验教学项目数量不够、内容陈旧问题的有效途径。

3 完善实验教学体系需要更先进的虚拟实验教学平台

汽车工业是机械、电子、液压、材料、化工、信息等多行业高度集成融合的行业, 与车辆相关的一些实验运行成本高、危险系数大、破坏性强, 专业实验室的建设费用巨大, 一般高校难以承担高昂的实验运行费用, 尤其有些实验 (如汽车碰撞、风洞等) 由于投资巨大, 利用率较低, 不可能每个高校车辆工程专业都重复建设。虚拟仿真实验具有不受物理场地、仪器设备及台套数限制的特点, 可以开设各种类型的实验项目, 从而实现教学资源的最大化利用, 并弥补实体实验的固有缺陷。因此, 加强虚拟仿真实验教学中心建设, 拓展更丰富的虚拟仿真项目, 真正培养和提高学生的创新能力和工程实践能力, 是改革和创新车辆工程人才培养手段的必然发展方向。

4 能在虚拟环境中开展高效、安全且经济的实验

目前, 全国有160多所高校设有“车辆工程”本科专业, 实验教学普遍以演示实验和零部件静态构造实验为主, 实验教学体系单一, 演示实验多, 学生动手少;实验设备更新慢, 跟不上汽车技术发展步伐[3];整车实验设备投入大, 场地面积大, 许多具有高危险高成本 (实车碰撞实验) 、特殊场地 (高速制动、高速转向操纵、空气动力学、恶劣道路通过性和NVH) 、特殊气候条件 (高海拔、高温、高寒、雨雪等) 实验难以实现。此外, 由于车辆新技术不断涌现, 添加新的设备往往受到经费的制约。

5 车辆工程虚拟仿真实验教学中心的建设本着虚实结合、相互补充、能实不虚的原则

建立车辆工程虚拟仿真实验中心, 通过虚拟仿真实验, 既可以弥补实际实验存在的困难和不足, 又可通过资源开放共享, 辐射全国高校和汽车行业相关企业, 意义重大。

参考文献

[1]国务院关于印发《中国制造2025》的通知国发〔2015〕28号2015.5.

[2]鹿晓阳, 李明弟, 李轶.创新实验教学体系的研究与实践—国家虚拟仿真实验教学中心和国家实验教学示范中心建设[J].山东高等教育, 2015 (3) :42-46.

[3]李敏旭.车辆工程实验室建设的探讨[J].机电技术, 2007 (3) :92-95.

篇7：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

摘要：地球系统科学国家级虚拟仿真实验教学中心通过虚拟现实、对地观测系统、地理信息系统、人机交互等技术，构建高度仿真的地球系统科学虚拟实验环境和实验对象，不仅解决了诸多地学现象的高风险、不可见、不可达，而且也解决了地球科学野外实习受经费、设备等条件的限制。经过多年的建设，中心软硬件设施齐全，虚拟仿真实验教学资源丰富，管理运行措施得力，实验教学效果明显，在地理学、地质学、大气科学、海洋科学等地球科学创新人才培养的过程中发挥了积极作用。

关键词：地球系统科学；虚拟仿真；实验教学；创新人才培养

虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业发展与信息技术深度融合的产物。它依托虚拟现实、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲要求的教学目的。虚拟仿真实验教学中心的建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，它的建设体现了虚实结合、相互补充的原则。在涉及高危或极端环境，不可及或不可逆操作，高成本、高消耗或大型综合训练等情况时，提供可靠、安全、经济的实验项目。通过重点开展队伍、平台、资源和制度等方面的建设，形成高效持续服务实验教学、保证优质实验教学资源开放共享的有机整体。

一、地球系统科学虚拟仿真实验教学中心建设的必要性

（1）地球内部圈层包括地核、地幔、地壳，外部圈层包括水圈、生物圈、大气圈等，各圈层之间，即使地表的陆地与海洋之间，都存在着物质与能量的交换，是一个复杂的巨系统。地球探测技术、对地观测系统、地理信息系统、卫星定位技术、计算机、互联网等现代信息技术，为地球系统科学的教学提供了虚拟实验手段。通过构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生可在虚拟环境中开展地球系统科学实验，为探索复杂的地球系统提供了极具价值的途径。

（2）虚拟仿真实验教学，与课堂教学、野外观测、科研训练一样，都是地球系统科学极其重要的学习手段。地学专业都需要进行大量的实践教学，但是由于学生数量、实验空间、教学成本等客观条件的限制，难以全面开展现场实践教学，虚拟仿真实验教学手段非常重要。板块漂移、青藏高原隆升、水文剥蚀、气候变化等大空间尺度、大时间跨度的地学过程也只能以虚拟仿真的方式进行教学。

（3）对于地球系统科学而言，诸多现象、特征和规律的认知，充满着高风险、不可見、不可达，甚至难以想象，虚拟仿真实验教学手段尤为重要。地震、火山、台风、滑坡、泥石流、洪涝灾害等地学现象具有高度的危险性，温室效应、全球变暖等全球变化事件人类不可见，地核、地幔等地球圈层人类不可达，大气环流、臭氧层破坏等气象气候现象人类难以想象，因此，只能通过虚拟仿真的教学手段开展相应的人才培养。

（4）虚拟仿真实验教学是信息时代数据共享、知识共享的必然要求，有利于拓展地球系统科学知识传播的广度和深度。地球系统科学数据是典型的大数据，具有海量、多源、多时相等特征。在互联网、云计算技术的支持下，建设地球系统科学虚拟仿真实验教学中心，必将使人才培养水平更上一层楼，顺应时代的发展潮流。

二、实验教学资源建设

南京大学地球系统科学虚拟仿真实验教学中心以计算机、地理信息技术等为手段，引进与自主研发相结合，开发虚拟仿真平台软件，支撑地球系统科学虚拟仿真实验教学，与课堂教学、现实实验、野外实践一起，培养学生认识、分析、发展地球系统科学的能力。目前建设了地球系统虚拟仿真、地球动力系统仿真、地表过程虚拟仿真、海洋变化虚拟仿真、大气系统虚拟仿真五个专题实验室和一个虚拟仿真技术支持实验室。经过十余年的建设与发展，2016年被教育部批准为地球系统科学国家级虚拟仿真实验教学中心。

在南京大学“三三制”教学改革与人才培养要求指引下，开设了认识地球、地质学实习、数值天气预报、虚拟地理环境、遥感与地理信息系统、GIS设计、虚拟现实、地表过程认知实习、地球系统建模等多门实验课程，大部分包含虚拟仿真实验教学内容。通过教学资源建设、科研成果转化、校企合作等方式开展虚拟仿真实验教学，建设了“仿真展示、动态模拟、过程调节”三大类型的虚拟仿真实验项目。

（1）地震过程仿真。地震是地球内部某些部分突然急剧运动而破裂，从而释放巨大能量，并引起周边一定范围内地面震动的过程，高震级地震有极强的破坏性。岩层断裂产生的强烈震动以波的形式自震源向各个方向传播，地震波分为纵波、横波和面波，面波只能沿地球表面传播，而纵波和横波能在地球内部传播。地震过程仿真对地震成因、地震过程以及地震波传播进行生动形象地动态模拟，学习了解地震的成因、过程和地震波的传播方式有助于增强学生对地震的全方位认识和学习，提高地震灾害预防的意识，培养学生对于地震灾害预测的科研兴趣。

（2）火山活动仿真。火山活动是典型的地球内部动力地质活动，其成因和形态复杂多变，由于难以靠近等现实原因，学生对于火山活动难以获得直观、感性的认识。火山是地下深处高温岩浆及有关气体、碎屑从地壳中喷出而形成的特殊形态的地质体，是地球内部能量释放的一种自然现象。火山喷出物在通道口堆积形成的锥形山丘称为火山锥，火山锥顶部漏斗状的洼地称为火山口。通过虚拟仿真手段，将同时涉及地幔、地壳、地表以及底层大气等一系列地球系统复杂的作用过程直观形象地表达出来，并对不同火山类型及其后续产生的火山地貌进行动态展示，大大提高了学生的兴趣和积极性，提升了学习效果，有助于加强学生对火山机理的深入了解。

（3）海啸传播过程模拟。绝大部分海啸是由海底地震引起的。海啸数值模拟主要采用COMCOT模式，对于深海海啸，海啸振幅远小于水深，采用基于球面坐标系的线性浅水波方程；当海啸传播到近海时，则采用直角坐标系的非线性浅水波方程。该模式能够有效模拟整个海啸的生命过程，包括它的产生、传播、抬升和漫滩。本实验主要模拟中国最主要的海啸源一一地处南海的马尼拉海沟发生地震时所引发海啸的传播过程，学生可通过设置不同参数和条件，分析震源位置、深度、震级、断层特性等对海啸的影响，理解海啸的传播特点。endprint

（4）全球碳循环虚拟仿真。通过FUSION软件观察林冠结构，准备基础数据，设置参数，运行Beps-Hydr模型和全球碳同化模型GCAS，观察叶面积指数、净初级生产力与生态系统生产力在全球不同地区的分异状况，使学生思考其分异规律及其与全球植被空间分异之间的相互关系。观察全球碳循环的时空分布和变化状况，思考碳循环动态变化与全球陆地生态系统分布及全球变化的联系。实验目的是通过“自上而下”与“自下而上”的全球碳循环虚拟仿真，学习碳循环建模与同化方法，理解全球碳循环机制。

（5）数字高程模型构建。数字高程模型（DEM）是在一定范围内通过规则格网点描述地面高程信息的数据集，用于反映区域地貌形态的空间分布。借助地理信息系统软件，基于高程点创建不规则三角网，生成数字高程模型，构建三维地形场景，分析地形地貌特征，并可实现三维场景的虚拟仿真漫游。通过体验数字高程模型的构建过程，使学生加深了解数字高程模型构建的原理和方法。通过地形剖面分析、坡度分析、坡向分析、三维漫游，使学生理解不同地貌特征在数字高程模型中的表现形式，有助于学生能更好地掌握地形分析相关技术。

（6）地物三维建模。通过现场教学的方式，使学生掌握测绘基础理论与外业流程，通过校园主体建筑物的数据采集，熟练操作激光扫描仪、GPS定位仪、全站仪等仪器，获得三维激光点云数据。指导学生掌握地面LiDAR点云匹配、噪声滤除、特征提取、多源数据融合等数据处理手段，熟练操作LiDAR数据处理软件，并引导学生针对航空与地面点云集成、建筑物点云提取等关键技术开展相关实验。利用地形、建筑物、植物等典型地物的三维模型重建以及模型纹理贴图，培养学生掌握三维建模工具，提升实践动手能力，构建精细三维实景模型。运用计算机图形学原理，结合平台先进的三维引擎，设立地理加权预加载的大数据量实时渲染技术等研究方向，进行软件开发实践，培养学生的软件开发能力。有利于学生深入理解激光数据采集和点云生产的关键技术和过程，帮助学生掌握基于激光点云数据的高精度地物提取与建模方法，引导学生学习地物三维建模与可视化技术。

（7）虚拟庐山地理环境。该虚拟仿真系统提供数字地形（DEM、等高线）、高分辨率遥感影像和地质图三类基础数据，包含景点景区、旅游胜地、特殊地形地貌等多个兴趣图层，融合了地理信息与虚拟仿真技术，实现庐山自然和人文地理要素的数字化、地理过程的三维动态模拟、地理要素的三维空间分析、地理信息集成管理和专题成果自动制图等功能。实验目的是将庐山地理学野外实习与虚拟庐山地理环境相结合，使学生对庐山地理环境与人文景观有更深刻的认识；通过野外数据自动采集、位置服务、空间分析、三维地形可视化等功能的操作，提升学生对不同尺度的地表过程与格局的认知和分析能力，有助于培养学生对所学知识的综合应用与创新思维能力。

（8）流水地貌演化仿真。由于流水地貌演化过程耗时漫长，现实生活中仅能观测到该演化过程中的某个阶段，难以快速、直观地掌握全局性的流水地貌演化机理。通过虚拟仿真手段，能够从大的时间尺度进行观察，使学生把地貌形态和水文、泥沙及水力因素结合起来，认识流水地貌形成、发育的物理过程。通过流水地貌演化仿真，学生对流水侵蚀作用地貌、堆积作用地貌和冲积扇地貌等有了全方位的理解，能够结合内力作用和外力作用分析河曲、牛轭湖与阶地的成因、形态及演化过程，并认识到河流变迁对沿岸人类活动的影响，提高学生综合运用知识的能力。

（9）滑雪场选址模拟。滑雪场选址，要求满足滑雪场建设的地形条件、擁有一定的游客数量、交通条件便利的重点区域等。准备区域地形、人口、交通线路等数据，并用叠置分析找出同时满足人口、交通、地形条件且避让自然保护区的地区。通过不断更改、优化相关参数，模拟不同参数条件下的滑雪场情景，在线提交操作结果并获得评价，最终确定滑雪场建设的备选地。通过该实验的体验操作，学生可以掌握以矢量数据为基础，应用空间查询、缓冲区、地形、叠加等空间分析技术解决滑雪场等相关选址问题。

（10）地表降雨径流模拟。降雨径流过程是地球表层系统重要过程之一。该系统基于栅格单元分别建立土壤下渗模型、坡面产流和汇流模型，以及河道汇流模型；根据降雨资料和模型参数进行模型运算，得出流域内每一栅格的产流过程和汇流过程以及出口断面的流量过程。在此基础上，利用虚拟现实技术，将模拟的空间水文过程（如降雨、下渗、产流量、径流量等）进行三维动态显示。学生通过设置不同模型及参数，可深入理解不同的水文过程特征；实现流域空间水文过程三维显示的缩放、旋转、飞行漫游等交互功能，以便进行多比例尺、多角度的观察分析；也可以通过键盘操作改变漫游路线、视点位置及视角，产生一定程度的沉浸感。这样有助于学生深刻理解降雨、蒸发、下渗、产流、汇流的空间水文过程及其影响因素。

（11）梅雨锋运动模拟。梅雨一般发生于每年的6月中下旬至7月上旬，梅雨锋降水带可长达数千公里，横贯东亚和西太平洋地区。以2014年7月11-13日的一次梅雨过程为例，用WRF模式对梅雨锋降水带进行虚拟仿真模拟。通过对梅雨锋降水带的虚拟仿真实验，加深学生对梅雨锋降水带尺度与强度的认识，了解数值预报对此类系统的预报能力。通过三维结构剖析，进一步使学生了解梅雨锋降水带组织化形成过程，认识梅雨锋暴雨形成的可能机制。

（12）台风运动模拟。通过野外观测实验认识台风具有较高的难度和危险性。以2014年9月16日在海南和广西登陆的海鸥台风为例，用WRF模式进行虚拟仿真模拟。实验目的是通过台风内部环流结构特征的数值模拟和三维显示，认识台风结构，理解台风发展和维持机制。通过对台风的数值模拟仿真演示，使学生了解数值预报对台风系统的预报能力，加强对台风降雨带结构的认识。并经轨迹追踪分析，使学生形象地认识到台风内部的三维环流结构特征，为理解台风发展和维持机制打下基础。

三、特色与创新

（1）以事前野外实地观测、事后野外实地验证为基础。地球系统科学的虚拟仿真不同于其他学科，具有非常强的现实性，必须体现虚拟世界与真实世界的映射关系，因此，地球系统科学虚拟仿真建立在大量野外实习、野外观测与真实性检验的基础上，充分体现“虚实结合”的建设原则。经过多年的发展，南京大学已经牵头建成了庐山国家重点地理学实习基地，以及巢湖、阿尔卑斯山、贝加尔湖等著名的地学野外实习基地，积累了大量的野外实习数据。基于内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室、计算机软件新技术国家重点实验室、海岸与海岛开发教育部重点实验室、中尺度灾害性天气教育部重点实验室的软硬件条件，利用全站仪、激光扫描仪、野外光谱仪、质谱分析仪、多普勒雷达等先进仪器设备获取了大量野外实地观测与真实性检验数据，为地球科学虚拟仿真提供了坚实的数据基础。

（2）实现了多圈层、多过程、多尺度、多时相虚拟仿真。地球系统科学虚拟仿真不仅要模拟地球演化、地幔对流、海平面升降、气候变化等大尺度地学过程，也要模拟地震海啸、地表覆盖变化、冰雪消融、降雨过程等中尺度地学现象，还要对潮沟、建筑物、树木等小尺度对象进行三维建模。涉及的时间范畴既包括地球形成和演化的地质年代，包括地表剥蚀和物质运移的第四纪，也包括气候变暖和极地冰盖消融的当代，还包括模拟预测气候变化和海平面升降的未来。涵盖岩石圈、地球表层和大气圈，包括固体地球、地表物质运移、海洋变化、天气变化等重要地学过程。整个地球的圈层系统相互交叉，地理、海洋、地质、大气四大学科相互融合，跨学科的地球系统科学虚拟仿真实验教学中心的建设，有利于培养综合型、宽基础、创新性、高水平的地球系统科学领军人才。

篇8：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

一、医学高职实训教学虚拟仿真技术可行性的现状与问题

1. 虚拟仿真技术的类型与应用价值

虚拟仿真技术主要通过计算机的建模以及编程等过程, 实现实验过程的三维图像、二维图像等的动态形式的展示。从理论上说, 高职医学数字化教学建构模式是基于社会规范的, 教学的发出者与学生一道完成教学的基本任务。从实践中看, 高职医学数字化教学因其类型属性而有更为具体和系统的要求, 对于学生个人行为的情境化疏导与建构。第一, 高职医学数字化教学建构让学生有更多机会、更多时间接受到教学。数字化要求教学的发出者行为应该重视对于学生基础知识和基本技能训练以及能力的培养。第二, 高职数字化教学建构把数字化教学的发出者对于医学高职实训教学把握范围更为扩大化, 减少甚至有效避免较大程度的两极分化现象, 强化不同层次学生思维能力培养。第三, 高职医学数字化教学建构增加了学生互相交流的机会, 对于教学效果也是一种提升。例如, 在学习诊断学的时候, 在虚拟病人的身上我们可以看到心脏内部的基本结构, 从而将心音与心脏实际工作的过程连接起来, 让学生能够通过VR三维方式, 从各个角度观看心脏瓣膜的工作状态及其与心音产生的互动关系, 这样的学习直观、形象, 即使应用到真实的病人身上, 配合彩超等技术手段, 也无法达到此种效果。

2. 医学高职实训教学虚拟仿真技术可行性的现状与问题

医学高职实训教学虚拟仿真技术可行性囿于医学高职实训教学职业化、产业化的起点限制, 模式较为单一, 形态较为固定, 在一定程度上制约了虚拟仿真技术发展的路向和效度。目前, 医学高职实训教学数字化教学主要通过内容置换、联合教学方式实现效度的获得与分配。然而, 基本形式的存在, 提升了虚拟仿真技术可行性的成本。内容置换用内容时段换取数字化教学权, 这为数字化教学权交易提供了可资借鉴的范式。然而, 内容置换本身又提升了数字化教学风险的层次。与此同时, 上文提到的联合教学的方式其加大了课程数字化教学过程中的数字化的比重, 提升了课程数字化教学的到达率和成功率, 从风险角度而言是一种较好的规避。虚拟仿真技术的垄断性的特质会出现一定程度的强化的危险, 这样就极易造成虚拟仿真技术的推广力度不足、数字化教学质量降低等一些附带的不足, 从而让整个数字化运作的虚拟仿真技术相对被动。

3. 医学高职实训教学虚拟仿真技术可行性问题

除此之外, 我们数字化教学发展同时存在一系列体制、机制和数字化运作方面的不足, 呈现出如下的具体问题。第一, 数字化教学基本性质与产权归属模糊。即便其数字化教学交易呈现出一定的数字化的趋势, 目前相关的基本规定仍然欠缺, 仅限于某些类似与行内规定性质的内容存在, 对于课程数字化教学的明确界定和保护仍然处于较低的层次, 这也在一定程度上加剧了风险的产生。第二, 数字化教学可行性数字化水平低。产业化的进程中, 课程数字化教学的数字化层次加大。实际的情况是, 医学高职实训教学的虚拟仿真技术教育仍然处于较低的层次。虚拟仿真技术的专业人才缺失, 能力和手段较为单一, 能力有限, 严重制约了医学高职实训教学虚拟仿真技术的发展。

二、医学高职实训教学数字化仿真软件应用的建议

1. 加强虚拟仿真技术研发与保护, 不断提高虚拟仿真技术应用水平

首先, 要明确虚拟仿真技术产权性质, 强化软件应用的正版性质, 让医学仿真正版软件占据重要的位置。其次, 要进一步处理好虚拟仿真技术学生分配的基本基本保障, 增加管控的投入, 制定合理的使用方案。再次, 要进一步明确虚拟仿真技术的规律化路径, 把虚拟仿真技术的相关具体规定列入基本理路中, 使其规范化。改善教学形式, 完善课程数字化教学规则, 不断实行课程数字化教学的基本现状和学生需求, 以便在全新的实现课程数字化教学完善。尤其是, 对于医学高职实训教学独有的丰富的医学高职实训教学资源, 要充分利用, 积极研究可行性的路向, 不断地把各种课程推向教学, 用数字化的模式运营相关的课程数字化。进一步从教学改革提升角度入手, 促进课程数字化教学群体的实力均衡, 提高教学的水平。

2. 借助新媒体, 加强数字化场地的教学规范

一是要进一步规范教学数字化教学权转让行为的相关手续和规则, 牢牢控制数字化教学的内容设计。积极吸收国际上较为先进的数字化教学的相关经验和做法, 使得数字化教学能够严格的分类和教学, 循序渐进地掌握医学软件的编程与使用技术, 对于基础模块的教学要强调夯实学生的基础知识的内容, 对于提高的模块学习要充分利用虚拟仿真技术的集成性特点, 主要讲解除主要仪器之外的实训仪器的编程与操作方法, 提高学生面对不同的操作系统的应用能力。要强化教学规律对数字化仿真医学软件教学运作, 充分利用第三方的力量实现数字化教学可行性, 尽快培养知识和经验俱佳的知识体系。不断丰富活动形式与内容。二是借助新媒体的技术背景, 改变过去单调、相对陈旧的教学互动形式, 不断发挥虚拟现实与互联网、数字技术的作用, 将着力点转移到学生喜闻乐见、易于接受的内容传达到学生的身边, 为其提供内容的服务。三是既要充分利用纸媒的平台背景, 开展信息化教学工程, 让学生及时地了解医学领域的相关技术发展的动向, 丰富学生的头脑。又要利用新媒体的优势, 实现与旧媒体的融合, 综合运用各种媒体手段分众传媒受众, 建立有效的虚拟技术保障体系。依托大数据的手段, 开展云服务、云计算、云存储, 开设各种信息与交流论坛, 改革既往实现实训活动的模式与体制, 增加特性, 让实训活动更为逼真、生动又有吸引力。开展新媒体支撑的培训与考核, 让人才的力量涌动起来, 为不同类型的学生服务。例如, 通过医学上应用三维虚拟互动软件VRPlatform和虚拟的课堂系统, 打破了传统意义上的时空的局限性, 给学生提供真正的开放性的教学环境。

3. 强化网络文化引领, 不断搭建形式多样的虚拟实践平台

一是以数字化虚拟实验体系的构建为目标, 通过互联网条件下的资源共享来实现虚拟实践的发展。可以运用互联网技术不断丰富广大学生实训的积极氛围, 增强学生学习的热情、学生整体的凝聚力与归属感。二是不断发挥学生的创造性与学习能力, 不断发挥虚拟实践的精神调剂的作用和宣泄情感的功能, 实现虚拟实践活动价值追求的共同促进, 让学生得到知识的习得。三是不断打造虚拟实践品牌。坚持多元主体, 不断拓展虚拟实践发展空间。充分利用各种渠道实现虚拟实践手段与范围的最大化, 让更多地学生参与进来, 让虚拟实践活动成为常态化的集体活动。要借立足于学生多元主体地位, 将不同类型的信息、服务、活动传递到不同类型的主体, 让不同学生类型都能够有所收获。

摘要：本文基于当下医学高职实训教学领域的问题, 分析了虚拟仿真技术的基本类型、现状与问题, 并结合医学高职实训教学的基本情况, 提出可行性的基本的路径和建议。在我们看来, 虚拟仿真技术为医学实训良性发展提供了理论基础, 也为医学数字化教学发展提供了全新的分析角度。

关键词：高职医学,实训教学,虚拟仿真技术,教学应用,路径与策略

参考文献

篇9：新乡医学院医学工程虚拟仿真教学中心建设项目

【关键词】《电力电子技术》虚拟仿真实验建设

电力电子技术是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，其应用范围非常广泛，涉及一般工业、交通运输、电力系统、通信网络、计算机、新能源发电等，因而《电力电子技术》已成为本科教学阶段的专业基础课程。同时，电力电子技术又具有很强的实践性，故而实验在教学中占据着十分重要的位置。然而由于课程难、内容多、课时少，在实际教学过程中，通常都只留出极少课时甚至没有留出课时让学生自主开展实验与训练。

虚拟仿真实验教学是依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通信等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果。虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和高校实验室建设的重要内容。

为进一步推进我校实验教学信息化建设，加快专业实验教学与现代信息技术的深度融合，努力实现优质实验教学资源的共建共享，切实加强学生创新精神和实践能力的培养，我们开展了《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设工作。

一、建设的任务和原则

《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能，在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练以及现有实验条件不足或学生自主开展实验与训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目。《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设必须充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。

二、建设的内容

《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心的建设内容为：

1.虚拟仿真实验教学资源。发挥学院的电气工程学科专业优势，积极利用企业的开发实力和支持服务能力，充分整合信息化实验教学资源，以培养学生综合设计和创新能力为出发点，创造性地建设与应用高水平实验教学资源（包括软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等），提高实验教学能力，拓展实验领域，丰富实验教学内容，降低成本和风险，开展绿色实验教学。

2.虚拟仿真实验教学的管理和共享平台。建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台，高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多专业的虚拟仿真实验教学的需求。探索学校和企事业单位（包括企业、科研机构、政府机构等）共建共管的新模式和新途径，建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。

3.虚拟仿真实验教学和管理队伍。建设教学、科研、技术人员结合，核心骨干人员相对稳定，结构合理的虚拟仿真实验教学团队，形成一支教育理念先进、学术水平高、教学科研能力强、实践经验丰富、勇于创新的虚拟仿真实验教学和管理队伍。

4.虚拟仿真实验教学中心的管理体系。以虚拟仿真实验教学资源的开放共享和充分使用为目标，系统制定并有效实施保障虚拟仿真实验教学的教师工作绩效考核、经费使用管理、实验教学中心维护与可持续发展等政策措施，建立有利于激励学生学习和提高学生创新能力的教学效果考核、评价和反馈机制。

三、建设的办法

为了确保《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心建设工作的顺利开展，需要采取切实可行的办法：

首先，学院制定出台相关政策措施、中心建设与管理的各项规章制度等文件，并责成相关人员出具中心建设规划与实施方案。

其次，中心开发教学软件、多媒体课件、在线网络课程、教学视频等数字教学资源，且课件要求可在浏览器环境播放。

再有，虚拟仿真实验教学中心的视频材料包含实验教学中心环境全貌、设备全貌、实验项目操作界面和功能界面等内容，反映虚拟仿真实验教学建设、应用和共享的基本情况。

最后，对于虚拟仿真实验教学中心，学校在实验室建设经费中给予一定的建设经费资助，学院也加大校企合作力度，加大经费投入力度。

四、结束语

教学效果和学生的收获是教学研究的出发点和落脚点。针对实际教学过程中极少留出课时甚至没有留出课时让学生自主开展实验与训练的状况，笔者介绍了开展《电力电子技术》虚拟仿真实验教学中心建设工作的情况，涉及建设任务和原则、内容、办法等，希望能起到抛砖引玉的作用。

【参考文献】

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术（第4版）[M].北京：机械工业出版社， 2000.