仿真实验精品(七篇)
时间：2022-07-28 19:13:52
序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇仿真实验范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。
篇(1)
在传统实验中，要改变一个反应的条件，就需要进行一个相关的对比实验，而在此基础上，就要准备相应数量的实验仪器和药品等。如九年级化学教材中过氧化氢制取氧气的实验，可设计的对比实验包括反应的温度、过氧化氢的浓度、催化剂的种类、催化剂的质量等多个实验，此时若进行传统实验，则需耗费的药品、仪器、时间等相当于一个大工程劳作。因此在教学过程中，受到种种条件的限制下，许多对比实验就停留在课堂讲解的范畴而不能落在实处。
而仿真实验的灵活性主要表现为：在虚拟实验的过程中，学生能方便地改变事物的条件并观察在条件变化过程中所发生的变化，这样既有利于学生获取丰富的感性认识，便于学生根据自己的假设分析实验数据，更能针对学生的实验过程，刺激学生探究实验的结果，从而体验知识的发现过程，激发学生进一步提出问题与寻求解决问题的兴趣。
2 仿真实验的直观性便于突破微观化学反应
化学变化的微观变化过程，往往是学生突破化学学习的一大难点。如在教学中通过观察酚酞的颜色变化推断出微粒在不断运动，但是对于学习成绩居于中下等的学生而言，由于其空间想象能力的匮乏，他们不能想象出微粒运动的过程和状态变化，因此只是简单记忆，认为微粒在不断运动。同理，在酸碱盐的教学过程中，需要通过大量的化学实验认识酸、碱、盐之间发生的化学反应，而从微观角度认识该反应的实质又是教学的一大难点。
仿真实验的直观性则可以很好地解决这个问题。如在虚拟实验室中进行化学实验，学生将采集到的一个氧原子和两个氢原子结合在一起，眼前就会出现一个网状的水球，这就是他自己创造的水分子。在氢氧化钠和稀盐酸的反应过程中，学生在传统实验过程中观察到指示剂颜色的变化，对于酸碱中和反应有了宏观的认识。而利用仿真实验制作的Flas，可以展示出氢氧化钠和稀盐酸反应时氢离子和氢氧根离子结合为水分子的过程，对于酸碱中和反应的概念也就理解得更加深刻。
3 仿真实验的数据性有利于增强学生认知能力
在新时代的背景下，化学试题的方向越来越趋近于真实实验、实际数据的计算，而定量的变化往往是化学实验中比较难控制和描绘的画面。如在稀盐酸和石灰石制取二氧化碳的实验中，学生可以通过产生大量的气泡认识到反应产生大量的二氧化碳气体，但是二氧化碳气体的生成与时间之间是否是一条直线？还是一条先平缓后陡直再平缓的曲线呢？由于实验的局限性，只能通过教师的讲解抽象地理解变化的过程，而在学生头脑中难以形成印象，更逞论自行认知了!
在虚拟实验室中，学生就可以很轻松地解决数据问题。如学生可以通过输入各种参数，形象化地控制整个实验进程。在制取二氧化碳实验过程中，电脑会自动根据测定的二氧化碳的质量与时间的关系，在坐标轴中形成相应的曲线，便于在实验中直观地呈现不同的实验结果，对于提高学生的认知能力、增强教学效果起到极强的促进作用。
4 仿真实验的虚拟性更符合绿色环保和安全意识
传统实验中，硫的燃烧、一氧化碳还原氧化铁等实验往往对环境有着一定程度的污染，这是很难解决的问题；而一些实验如氢气的爆炸等存在一定的危险，更是限制了一定情况下该实验的执行情况。
篇(2)
物理学是一门以实验为基础的自然科学，所谓物理实验，就是根据物理学研究目的，选用适当的实验仪器或实验装置，用人为的方法让实验现象再现，并加以观察和研究的一种科学活动"物理实验的内容包括力、热、电、光等科学技术研究的各个方面，它是一切科学实验的基础。大学中的物理实验课程已经被设定为必修课程，这一规定既有助于帮助大学生进行科学实验训练，同时也是训练大学生接受系统实验的开端。大学中物理实验不仅仅局限于某一领域，而是涉及各个领域，这说明，理工科个学科之间存在共性和普遍性，同时也说明了物理实验在学科学习中的重要性。随着课程改革目标的出现，实验教学改革也进一步的落实，实验改革在落实上相比其他课程改革存在一定的难度，实验教学主要依靠的是实验室硬件设施的跟进，实验改革最大的目标就是放手给学生去动手实验，然而很多学校存在最大的问题就是不敢放手让学生去使用，限制实验是开放的时间等等，学生操作难以进行，学习成果自然不会提高。立足于实验改革中存在的若干问题，仿真实验的诞生无疑能够为这些问题的解决带来福音。特别是作为计算机辅助物理实验教学软件的一个新的发展，仿真物理实验已经成为高校物理实验改革的亮点。仿真物理实验最大的优势就是能够为学生提供一个预习准备的学习环境，可以让学生在进行实际的实验操作之前，做得一切准备工作。
2 对于仿真实验的认识
2.1 仿真实验概述
所谓仿真实验，是相对于真实实验而存在的，两者的主要差别在于：实验过程中所触及的对象与事物是否真实，在真实实验中所采用的实验工具、实验对象都是以实物形态出现的，而在仿真实验中，不存在实物形态的实验工具与实验对象，实验过程主要是对虚拟的实验仪器及设备进行操作。仿真物理实验被作为一种计算机辅助教学软件，应用于现代教育中，主要是以技能训练为主的一种实验技能领域的学习型软件，能够帮助教学对象进行思想的建构，同时完成实时的操作，辅助学生在开始实际实验操作之前进行实践训练。仿真实验主要提供了一种以教学理论、计算机技术为基础的一种非实在性的实验空间，其本质是由计算机模拟实现的一个虚拟的实验环境。
2.2 仿真实验的特征
⑴仿真性。仿真性这一特征从其名称中就不难看出，作为一款辅助型软件，其最大的特点就是模拟了真实的实验过程，为学生虚拟一种真实实验的环境，同时在仿真实验中的一些实验设施与实际中的实验设施几乎相同，学生在操作的过程中能够真实的感受实验的过程，如同置身真实的实验环境一般。
⑵交互性。与真实的实验环境不同，仿真实验能够提供给学生更多的交流感，使其与计算机之间进行双向的交流，同时可以自由的对实验的设施进行操作和选择，减少了了实际操中的一些束缚。
⑶灵活性。仿真实验最大的特点，在教学改革过程中改变最大的就是他的灵活性，学生在进行传统的物理实验的过程中遇到了很多阻力，其中最常见的就是一些教师不敢放手将实验室开放给学生，当然这里有许多的原因，如设备的维护、购置、费用等等因素。仿真实验的研发就大大解决了这一问题，仿真实验易于扩充维护，操作方便，可以随时开放，反复实践，提高办学效率，而且仿真实验灵活方便，便于实现资源共享。
3 大学物理仿真实验应用于教学的优势
3.1 营造多样化学习环境，打破了时间和空间的局限
与传统的教学模式相比较，仿真物理实验主要结合了网络，建构了多媒体的教学平台，为课堂的教学环境带来了创新点，也大大提高了课堂的新鲜感。同时仿真物理实验也在教学的时间和空间上得到了延伸，在传统的教学模式中，学生在学习过程中，总是苦恼于课前的实验准备和课后的实验复习，实验室的短暂的学习时间，无法满足学生对于实验课的认知需求，仿真实验的出现，大大缓解了这些压力，学生可以自由的选择学习的时间和地点，对于提高自主学习有很大的帮助。
3.2 仿真实验可以节省实验经费，保证实验项目和数量
传统的大学物理实验教学，存在一些实验经费与实验设备置购得难题，特别是一些近代的物理实验，需要的实验器材价格昂贵，同时在操作上也相对复杂，出于对资金的考虑，很多高校无力开设这些实验，实验课程的缩减必然会影响学生的一些正常的学习进度。仿真物理实验的出现大大解决了这一难题，有了好的仿真实验软件，那些耗资大的实验同样可以开设，从而保证了实验的项目和数量。
篇(3)
【关键词】虚拟仿真实验系统 管理系统 多样性
近几年，教育部一直在提出并让高校贯彻执行教学资源的先进性和创新性理念，这是适应当前社会的高速发展对人才提出的综合要求。如今，高等院校在教育理念上一直在摸索和发展中前进，但光有深刻的理论基础尚且不够，创新性需要在实践中才能得到体现和应用。尤其工科是一门实践性非常强的专业，要求毕业生在工作岗位上有很强的动手实践能力。在以往的实践中，学生的实践大部分是局限于在实验室展开。这种传统的实践模式存在以下几个弊端，一是高校资金短缺，实验室无法满足日益扩招的学生数量，这样从教学资源配置上无法很好的满足学生的需求；二是对理论知识学习不深刻的同学直接进入实验室进行操作实验，很容易因为误操作而损坏仪器仪表，直接造成了资源的浪费；三是一些高危险和能源型的会造成污染的实验也无法在实际的实验室中操作完成。近年来，高等学校逐渐的大规模引入了虚拟仿真实验系统，并且也形成了学科体系。
1 传统仿真软件的特点
在使用虚拟仿真实验系统之前，高校工科专业近些年也在一直使用一些仿真软件作为对课堂和实践教学的补充，以电子专业为例，常用到的一些电路软件有EWB、Multisim，主要用于电子电路的功能仿真；还有由欧洲DesignSoft Kft.公司研发的Tina Pro软件，主要用于模拟及数字电路的仿真分析；美国Wake Forest大学基于SPICE开发的CircuitMaker软件，主要用于电子电路仿真实验；英国Labcenter electronics公司出版的Proteus软件不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及器件。这些软件在很长一段时间里对教师和学生起到了很好的辅助作用，但在使用的过程中，也发现了一些弊端。一是这些国外的软件都是针对企业，工程使用开发，而不是针对学校的学生实验开发，很多软件的功能在基础学习中无法使用，没有针对性。二是国外的这些仿真软件更新换代太快，各门课程需不断的购买正版软件这对于学校和学生都不太现实，但是用下载的盗版软件又存在使用过程中有时软件不稳定的情况，对于一些电路的仿真和参数的分析会造成波动及误差。三是这些仿真软件的界面都是英文，对于英语基础较差或者是学生没有学习专业英语之前，是存在一定困难，从而造成了学生对软件的畏惧情绪。四是人机界面比较单一，没有配套的知识辅助资料和实验过程指导，教师要在很多学生中进行巡回指导，工作量大，效率低。
2 虚拟仿真实验系统的应用
2.1 虚拟仿真实验系统的特点
虚拟仿真实验系统是以计算机作为控制中心，采用多媒体技术手段在计算机上虚拟实验环境，软件构建逻辑结构模型，再和硬件相结合，构成虚拟系统。并利用互联网形成网络化虚拟系统在计算机人机界面上完成实验。该系统由课程实验仿真平台和实验管理系统构成，这也是和传统使用的仿真软件的最大区别之处。该系统引入了实验管理系统，也就是说，该系统搭建的平台可以针对学生，教师和实验管理员分别使用，每个学生，教师，实验管理员都有属于自己的管理账号。学生登录账号可以选课，可以提前预习实验要求，获取实验信息，并进行虚拟实验，最后提交实验报告和查询成绩接收实验结果反馈。而教师登录账号可以布置新实验，并提供一些实验案例和提出实验要求，还可以在线指导学生实验，对学生实验作出批改，实时与学生进行交流。实验管理人员登录账号可以添加和查看实验室，对学生和老师的考勤进行管理，对整个系统进行维护，做好后勤保障工作。这种基于网络的流程化管理完成了对实验过程的全面控制，大大的提高了效率。
2.2 虚拟仿真实验系统的发展
虚拟仿真实验系统充分的降低了实验实践成本，搭建了一座从理论到实践的桥梁，使得实验过程安全可靠。通过网络化的实验管理系统，突破了空间和时间的限制，打造了生动直观的教学环境，提高了师生的互动性。虚拟仿真实验系统是在课堂，实验室，传统仿真软件，企业实践四种环节的基础上汲取经验弥补不足发展而来的。该系统连同以上四个学习环节可以优化组合，发挥最大优势。比如原理性概念性的理论知识可以结合课件或动画的形式在课堂完成，基本操作型的实验可以通过传统仿真软件验证后在实验室操作来锻炼学生的动手能力。创新性的，开发性的实验可通过虚拟仿真实验系统完成，学生可以反复设置参数，反复调试验证，反复的进行修正直到最后满意的结果，这个过程极大的减少了资源的消耗，降低了实验的成本。
3 虚拟仿真实验系统在电子学科的应用
3.1 虚拟仿真实验系统的建设
全国信息技术标准化技术委员会教育技术分技术委员会在虚拟仿真实验教学系统的开发方面制定了一系列的规范和标准草案，为各高校学科资源的共享应用奠定了基础。一个虚拟仿真实验系统的建设是集成了多门学科资源的，在这个方面，我们国家像北京邮电大学等高校潜心研究开发出了结合高校学科专业特点的虚拟仿真系统，建立了信息电子类课程的虚拟仿真实验平台。通过该平台提供的仪器设备可进行几百个电路、电子、信息的典型实验项目，充分的满足了高校学生的基础需求。另外，把一些前言的科研项目渗入到虚拟仿真实验范围，丰富了实验内容，开拓了学生视野，充分的满足了高校学生的深层次拓展要求，有利于培养创新性的人才。
3.2 虚拟仿真实验系统在电路中的应用举例
以北京邮电大学开发的虚拟仿真实验系统为例分析，仿真平台模拟真实实验中用到的器材和设备，而且该仿真平台是中文界面，学生用起来直观方便。该实验平台提供了二十二种典型电路实验，在实际中，可以根据学科专业特点需要选取其中的典型性实验。下面以戴维南定理的验证与认识电路为例进行说明。该定理比较抽象，对其中的电路分析结果学生课堂难于掌握，通过虚拟仿真实验系统的流程化学习系统，学生可以轻松的对定理作出深刻理解。如图1所示，在界面的主器材库选取相应的器材设备，在右面的实验台搭建电路，完全模拟真实化的实验环境。如图2所示，是教师登录后的界面，教师可以在这个系统里对所有学生的实验进行批改，设置，操作。如图3所示，是学生登录后的界面，学生可以对老师提前选好的一些实验进行操作。
4 小结
虚拟仿真实验系统为电子类专业的学生提供了多样的可选择实验项目，利用虚拟技术实现了理论与实践的密切结合，拓展了理论的深度和广度，在综合设计和创新方面，为学生提供了一个良好的平台。
参考文献
[1]孙燕莲，韩巍，文福安.构建仿真实验系统关键技术的研究[J].实验技术与管理，2005.
[2]路而红.虚拟电子实验室[M].北京：人民邮电出版社，2005.
[3]文琪琪，文福安.虚拟实验指导系统的交互式设计研究[J].软件，2013.
篇(4)
仿真实验利用计算机软件把实验设备、教学内容、教师指导和学生的操作有机地融合起来，能够模拟实验室环境和物理现象，为学生提供直观的学习环境，并以声音、图像等丰富的表现力帮助学生进行多感官的学习，增强学生的学习兴趣，激发学生的学习热情和创造力．仿真实验能够实时显示测量结果，并能提供多种实验方法和设计平台，有利于培养学生的设计思考能力和比较判断能力，可以达到操作实验难以实现的效果［1］．随着教学改革的不断深入，仿真实验被应用到很多高校的物理实验教学当中［2～5］．早于1999年，中国地质大学（北京）实验物理中心（以下简称“中心”）就引进了仿真实验教学软件，并且面向全校理工科大二学生开设仿真实验，将其作为“中心”开放式教学平台的一个重要组成部分，近年来，“中心”又尝试将仿真实验应用于物理实验课程的考核中．本文将介绍仿真实验在我们“中心”实验物理课程教学中的应用以及“中心”在教学过程中取得的实践经验．
2仿真实验在实验物理教学中的应用
中国地质大学（北京）实验物理教学中心自2005年成立以来，一直坚持“以学生为本”的改革思路，树立了“能力与素质协调发展，实践与创新全面提高”的教学理念，并形成了自主开放的物理实验教学体系．其中，仿真实验既是“中心”实验物理教学的重要组成部分，同时也是“中心”进行开放式教学以及考核方式改革的一个重要途径［6，7］．
2．1实验教学
“中心”使用的仿真实验系统是由中国科学技术大学开发设计的软件［8］，该软件可以提供从力学、热学、电学、光学、近代物理实验等内容丰富的实验题目，学生也可以根据实验要求自己搭建实验平台进行探索实验．我们通过实践教学发现仿真实验可以解决很多操作实验不能解决的问题，是实验物理教学有益的补充．仿真实验可以解决学生在实验教学中的“黑匣子”困惑．在实验物理教学中，由于有些实验题目涉及精密仪器，学生只能看到仪器的外观，对于内部构造的了解只能通过老师的讲述或者图片来实现，很容易给学生造成“黑匣子”困惑．仿真实验就可以解决这一问题，通过仿真平台能够让学生很直观地看到仪器的组成部件，让他们更加了解仪器的内部结构，激发他们的学习兴趣；仿真实验应用于实验教学的另一个优点在于它不会造成实验仪器的损坏，因此能够鼓励学生进行大胆实践，反复调试，从而有利于学生深入理解实验原理，进行探索性研究．另外，仿真实验由于不受仪器的限制，比较容易更新实验题目，这样就有利于学生接触学科前沿，开阔视野．通过我们这几年的教学，发现很多学生对于仿真实验表现出很浓烈的兴趣，课后反应非常好，在有些同学的实验小结里，他们认为“仿真实验是一种全新的实验手法，打破了传统的实验教学模式，更加强调实验的设计思想和实验方法，能够让实验者主动学习，通过仿真实验，虽然未接触仪器，但让我对物理思想、方法、仪器结构和设计原理的认识，都较之前的实际实验有了很大的提高，而且避免了对贵重仪器的损害，总之，收获颇多”，“我个人认为仿真实验更加增添了我对研究物理实验的兴趣，因为在实验过程中我们必须认真考虑每一个细节，从实验准备到数据处理”．除了学生外，很多教育界前辈也对仿真实验给予很高的评价，认为仿真实验能够在相当程度上弥补由于实验仪器复杂、精密昂贵，不能允许学生进行反复调试的缺陷，值得大力推广．瑞典乌普萨拉大学副校长，诺贝尔物理委员会主席在参观我们“中心”的仿真实验室时，也表现出了极大的兴趣．
2．2开放平台
“中心”自成立后一直面向全校学生开放，其中仿真实验是我们“中心”开放式平台的一个重要组成部分，在“中心”的网站上，学生可以自由下载仿真实验软件，随时进行预习和进行实验．我们在实践中体会到，仿真实验本身的特点决定了它是开放式学习最有利的工具．首先，仿真实验用于开放平台可以解决实验室开放所需要考虑的开放时间和值班人员工作量问题；另外，由于实验教学设备需要的资金投入很多，很多学校的教学资源并不能满足学生成才的需求，仿真实验在相当程度上可以弥补这方面的缺陷，使学生的学习不再受课堂、课时以及仪器的限制，使得大面积的学生都能够接触到有较高水平的开放性、设计性实验．另外，由于网络的普及，现在的学生很多课余时间都花在网络上，打游戏，聊天都成为他们上网的主要活动，仿真实验在一定程度上可以让一种非常积极正面的探索活动占用学生的网络时间．这样既可以使物理实验在空间上和时间上得到延伸，又解决了学生课余进行科学研究与探索的需求．
2．3实验物理考试
考核方式对于学生的学习具有导向性作用，没有合理的考核方式，就很难激励学生的主动性和积极性．大学物理实验毕竟是一门实验课程，是以培养学生的实践能力为主要目标的，如果在考核中不强调实际操作，就很难实现这一目标．但是实现真正意义上的操作考试，在操作层面上有一定的难度．我们“中心”曾经尝试将操作考试引入到大学物理实验课的考试当中．这样的操作考试问题也很突出，首先由于是学生自主操作，很容易造成仪器的损坏；即使不考虑仪器的损坏率，由于实验仪器数目的限制，可供学生参加考试的题目有限，又不可能让所有的学生都能同时参加操作考试，难免会出现题目泄露的现象，虽然我们会定期改变试卷和改变操作内容，但是由于每次参加考试的学生人数有限，安排考试的次数过多，不可能做到每次的内容都完全不同，从而出现不公平的现象．于是，将仿真实验应用到实验物理考试成为“中心”进行实验课考核方式改革的重要内容之一．首先，仿真实验可以实现对大批量的学生同时进行考核，不再受仪器数目的限制；可供选择的题目增加；而且不用担心由于没有老师的指导而造成实验仪器的损坏．其次，由于仿真实验的模拟性，仿真实验可以较好地考查学生对实验原理的理解程度和他们的实践操作能力．另外，仿真实验中计算机对于实验数据的实时存储可以减少同学之间互相抄袭数据，让考试变得更加公平、公正．我们通过实践之后认为仿真实验除了可以用于实验物理课程的考试外，还可以用于大面积的地区性或者全国性的大学实验物理竞赛的初试选拔．
篇(5)
关键词：虚拟仿真实验；实验教学；土木工程；实验室建设
1土木工程专业的实验教学特点
土木工程专业的实验与实践教学具有行业的特殊性。
（1）空间体量巨大。土木工程的服务对象是建筑物、桥梁、隧道，一般体量巨大。现在世界最高的建筑物高度超过800m，桥梁的最大跨度达1991m，超高层建筑物的单根柱子、单根桩基的承载能力上万吨。进行这些结构或构件的实体实验几乎是不可能的，即使是缩尺实验，也存在实验构件及加载设备体量大、实验环境恶劣、实验费用高的问题，限制了学生的参与。
（2）施工周期长。土木工程的建设周期一般比较长，世界最高建筑物———迪拜塔的建设历时6年，通常一幢普通的住宅楼施工工期也需要1年以上。由于时间的限制，学生的认识实习和生产实习无法得到工程建设全过程的体验。
（3）工程参与方多。土木工程存在不同的建设参与方（建设方、设计方、施工方、监理方等），在学生认识实习和生产实习过程中，往往只能体验其中某一方的工作，无法从不同参与方的视角去感受和经历工程。
（4）危险性高。土木工程实验很多是破坏性试验，并且是脆性破坏，具有一定的突然性，学生在实验过程中的安全问题十分突出。同时，由于施工现场工序复杂、人员众多，而很多学生又缺乏施工经验和对危险源的判别能力，这使得很多施工单位在安排学生的认识实习和生产实习时存在顾虑。
（5）实验难度大。在土木工程的实验中，灾害环境（如台风、火灾、地震、滑坡和泥石流等）的模拟设备造价高（大型地震模拟振动台的造价上亿元、大型风洞的造价几千万元）。灾害环境实验难度大、危险性大、费用高。为解决土木工程传统理论教学与学生工程化培养之间的矛盾，拓展实验及实践教学的深度和广度，提高实验教学的实效，实现理论教学与实践教学的紧密结合，特别是进行灾害环境对土木工程影响的分析、解决重大工程的防灾问题，尽可能减少实验成本和潜在危害，东南大学在课堂理论教学、原有实体实验、认识实习和生产实习的基础上，利用专业的仿真软件，采用多媒体技术以及网络通信平台，构建了具有高度真实感、直观性和精确性的虚拟仿真实验教学平台，作为实体实验及实践教学的有益补充和创新［1－5］。
2实验教学资源建设
早在2005年“工程结构设计原理”与2006年“建筑结构设计”国家精品课程建设期间，东南大学就开始组建土木工程计算机辅助结构设计实验室，此后结合“土木工程施工”、“工程合同管理”、“结构力学”及“工程结构抗震与防灾”几门国家精品课程和其他相关课程的建设，又相继成立了土木工程施工虚拟仿真实验室、土木工程管理信息化等实验室。2013年通过资源整合，依托国家级土木工程实验教学示范中心，成立了东南大学土木工程虚拟仿真实验教学中心。中心面向土木工程、建筑学、交通工程及其他相关专业，形成了“三层次、四模块、五结合”的教学体系。（1）三层次：按照人才培养需求与教学规律，将实验教学内容划分为基础训练、提高训练和创新训练；（2）四模块：按专业知识体系与工程实践规律，搭建土木工程设计、施工、管理、创新实践4个虚拟仿真实验平台；（3）五结合：与理论课程相结合、与实体实验相结合、与科研项目相结合、与实际工程相结合、与企业实践相结合。其中，四模块的18门实验课程支撑8门专业主干课程与12门实体实验实践课程，辐射其他16门专业课程，基本覆盖了土木工程专业的主要专业课。
2．1土木工程结构分析与设计虚拟仿真模块
模块主要包括：（1）基本构件虚拟仿真、楼盖设计虚拟仿真及单层工业厂房设计虚拟仿真等基础训练层次的虚拟仿真实验项目；（2）建筑结构抗震虚拟仿真、高层建筑结构设计虚拟仿真、大跨空间结构设计虚拟仿真及桥梁结构设计虚拟仿真等提高训练层次的虚拟仿真实验项目；（3）复杂结构虚拟仿真、基于MTS混合实验、大跨桥梁抗风虚拟仿真、结构构件抗火虚拟仿真等创新训练层次的虚拟仿真实验项目，是“工程结构设计原理”、“建筑结构设计”与“工程结构抗震与防灾”这3门国家级精品资源共享课的重要建设内容。结构分析与设计虚拟仿真实验项目充分体现了CDIO（conceive－design－implement－operate）的工程教育理念［6－7］，是从工程的构思到概念设计，再进行仿真分析，根据仿真分析结果对概念设计进行优化调整，最后按优化后结构进行施工图设计的全过程虚拟仿真实验，实现虚实结合的实践教学。以特色实验项目“基于MTS系统混合模拟实验平台”为例，传统的建筑物抗震防灾实验大多数是对整个结构进行的，由于整体实验成本较高且实验项目较多，导致实验场地和实验时间安排紧张。为了提高实验项目的实际效果和设备的有效利用，将结构的大部分替换为数值子结构并采用计算机进行仿真，而只有小部分结构在实验室进行足尺实验（见图1）。仿真实验具有参数可调、实验方案可扩展、不存在硬件损耗的特点，能够加深学生对实验的理解；实体实验具有真实可靠、直观性强的特点，能够提高学生的动手能力和观察能力。采用计算机仿真实验与实体实验相结合的手段，可以有效提高学生综合应用所学知识的能力。同时，实时混合实验作为目前最先进的抗震防灾实验手段之一，有助于培养学生的创新意识，提高学术水平。
2．2土木工程施工虚拟仿真模块
该模块主要包含基本施工技术虚拟仿真、复杂工程施工技术虚拟仿真及关键施工技术仿真分析3部分。基本施工技术虚拟仿真主要包括土方、桩基础、模板、钢筋工程等施工过程的虚拟仿真，是模块的基础训练部分；复杂工程施工技术虚拟仿真主要是针对超高层建筑结构、大跨空间结构、大跨桥梁结构等典型工程施工全过程的虚拟仿真，向学生介绍最新的施工技术和复杂工程的施工组织，它是模块的提高训练部分；关键施工技术仿真分析部分主要针对全新的施工技术，通过对施工过程中关键部分的仿真分析，确保施工的顺利和安全，它是模块的创新训练部分。以典型实验项目“大跨桥梁结构施工虚拟仿真”为例，该实验项目以铜陵长江大桥工程为案例，与中铁大桥局集团和柳州欧维姆机械股份有限公司合作完成。对该工程的施工全过程进行了虚拟仿真，包含桩基础施工、沉井施工、主塔施工、钢桁梁吊装施工、斜拉索施工等子系统（见图2）。通过该项目的学习，学生可以了解大跨斜拉桥施工的主要步骤、施工工艺、技术措施等。
2．3土木工程管理虚拟仿真模块
该模块包含工程项目管理、工程造价管理、工程合同管理和工程管理BIM综合4个部分。传统的信息技术类课程教学模式比较注重信息系统管理知识的介绍和基础软件操作，但是存在信息技术类知识体系在不同部分之间的割裂问题，使学生难以形成结构化、模块化的专业信息技术能力和素质。土木工程管理虚拟仿真实验平台对传统课程设置模式进行了改革，根据多学科对信息技术的应用需求，注重学生专业核心能力的培养，形成信息技术类实验课程平台。以典型实验项目“工程管理BIM综合虚拟仿真”为例，该项目根据给定的工程项目设计（包括建筑、结构、设备等）方案、相应的城市规划条件以及有关的地理环境数据，从施工单位、设计单位或咨询单位的角度进行项目建筑设计方案的多维可视化仿真（见图3），并利用BIM模型进行辅助施工管理，包括项目的日照分析、建筑能耗分析、绿色建筑评价、建筑体量计算等。
2．4土木工程创新实践虚拟仿真模块
本模块主要分为基于创新训练计划的虚拟仿真和基于学生参加科技竞赛的虚拟仿真两部分，以满足学生课外研学课程的需要，在实验项目的设计上充分体现CDIO的工程教育理念。学生根据项目的要求，利用已学的专业知识，对结构进行概念设计，然后运用仿真分析软件进行模型计算分析，根据仿真分析结果对模型设计进行优化，完成实体模型的制作，将制作好的模型进行加载或让其完成特定功能。通过本模块实验项目的训练，可以加深学生对各类结构体系、设计分析的理解和认识，使学生在知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升［8－9］。以典型实验项目“创新结构体系虚拟仿真实验”为例（见图4），要求学生设计并制作创新结构模型，以反映学生的力学概念、结构概念和创新思维。实验项目鼓励节能减排、循环经济的创新思路，旨在通过指导学生对结构概念设计、基本构件受力状态、空间结构体系及特点、典型工程案例分析等内容的学习，培养学生勤于观察与思考，并动手制作结构模型的能力，使学生能够从结构整体上把握建筑物的结构体系及受力特点，并通过学习报告、制作模型及加载体验的方式提高学生的动手实践能力和创新意识。
3教学特色
3．1依托优质教学资源建设虚拟仿真实验平台
土木工程虚拟仿真实验教学中心长期坚持实体实验项目建设和虚拟仿真项目建设相结合，通过国家级教学团队的规划，完善了实验教学体系，并将学生实验训练的学时数比例由总学时的19％增加到25％。中心依托国家级土木工程实验教学示范中心，与理论教学紧密结合，进行虚实结合的实验教学资源建设，有力地支撑了6门国家精品课程、5门国家级精品资源共享课程和1门国家级视频公开课的建设，提升了课程建设和专业建设的水平。2013年，土木工程专业以优秀成绩第4次通过住建部高等教育土木工程专业评估委员会的评估，在2012年的全国学科评估中，东南大学土木工程学科名列全国第三。
3．2来源于科研项目，面向创新能力培养
中心依托“国家预应力工程技术中心”、“混凝土与预应力混凝土教育部重点实验室”等国家和部省级科研基地，不断地将最新科研成果转化为虚拟仿真实验项目。通过把科研成果转化为实验教学内容，把科研方法融入实验教学活动，向学生传授科研理念、科研文化、科研价值，使学生了解科技最新发展和学术前沿动态，激发科研兴趣，启发科研思维，培养科研道德，提升学生科学研究和科技创新能力。
3．3来源于工程实践，面向工程实践能力培养
中心的大量虚拟仿真实验项目来自于真实的工程实例，是以实际工程为背景，解决工程实际问题为目标的“实战型”项目。通过真实项目的演练，指导学生综合运用专业知识，进一步培养学生的工程素质和实践能力，为社会输送合格的“来之能战”的毕业生。已将典型重大工程转化为实验项目的实例有：（1）山东博物馆屋盖薄壁箱型结构虚拟仿真；（2）广州南站大跨空间结构温度应力虚拟仿真；（3）广州白云机场复杂铸钢节点虚拟仿真；（4）润扬长江大桥大跨桥梁抗风虚拟仿真；（5）深圳大运会体育馆钢结构安装施工虚拟仿真；（6）沪通长江大桥桥梁沉井施工全过程虚拟仿真。
3．4面向防灾减灾，开展灾害虚拟仿真
现代土木工程的最大威胁来自于各种自然灾害和人为灾害———地震、台风、海啸、火灾、爆炸、泥石流等。各种灾害因其巨大的时空尺度而难以再现，因其复杂的生成原因而无法重复，所以要借助现代虚拟仿真技术进行演示。中心依托云计算中心每秒37万亿次峰值浮点计算能力，运用大型虚拟仿真分析软件，开展地震、台风、火灾及爆炸等灾害的模拟，提升学生防灾意识和减灾水平。
4结束语
通过多年的建设，东南大学土木工程虚拟仿真实验教学中心已经成为由国家级教学团队及国家级教学名师负责规划和建设，面向土木工程、工程管理2个国家级高等教育特色专业和其他相关专业的实验实践教学基地，为“结构力学”、“工程结构设计原理”、“建筑结构设计”、“工程结构抗震与防灾”、“土木工程施工”、“工程合同管理”等6门国家级精品课程和其他相关课程开展虚拟仿真实验教学，面向7个专业的学生开展创新训练。2014年，该中心获批为国家级土木工程虚拟仿真实验教学中心。
参考文献（References）
［1］教育部高教司．教育部高等教育司关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知［EB／OL］．（2013－08－13）［2015－04－01］．
［2］石松泉，沈红，梁伟，等．虚实结合的电工电子实验教学体系的设计［J］．实验技术与管理，2008，25（8）：184－186．
［3］蔡卫国．虚拟仿真技术在机械工程实验教学中的应用［J］．实验技术与管理，2011，28（8）：76－78．
［4］吴涓，孙岳民，雷威，等．东南大学机电综合虚拟仿真实验教学中心建设规划思路与进展［J］．实验技术与管理，2014，31（10）：5－9．
［5］王卫国．虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议［J］．实验室研究与探索，2013，32（12）：5－8．
［6］李平，毛昌杰，徐进．开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设提高高校实验教学信息化水平［J］．实验室研究与探索，2013，32（11）：5－8．
［7］李亮亮，赵玉珍，李正操，等．材料科学与工程虚拟仿真实验教学中心的建设［J］．实验技术与管理，2014，31（2）：5－8．
［8］胡文龙．基于CDIO的工科探究式教学改革研究［J］．高等工程教育研究，2014（1）：163－168．
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关键词：智能电网；虚拟仿真；网络共享；实验教学
中图分类号：G642.423 ； ； ； ； ；文献标识码：A ； ； ； ； ；文章编号：1007-0079（2014）17-0094-02
智能电网虚拟仿真实验教学是在虚拟通信网络基础上实现的。在江苏省智能电网信息工程综合训练中心现有实验基础上，充分依托校企合作实验资源与经验，建设成三个虚拟仿真实验子平台：一是可再生能源并网控制虚拟仿真平台；二是微电网运行控制虚拟仿真平台；三是电动汽车与电网互动虚拟仿真平台。可实现电力网络通信、可再生能源发电、分布式电源协调控制、微电网智能调度、电动汽车监控等智能电网领域的虚拟仿真与实体交互实验。该平台可仿真具有高危、大电压、高成本、高消耗等特点的智能电网系统。[1，2]
一、智能电网虚拟仿真实验教学平台开发
本实验平台基于PSCAD电力仿真软件搭建虚拟电力网拓扑架构，[3]基于MATLAB编写虚拟通信网协议及控制策略，基于虚拟网络与实体网络相结合的网络通信平台，实现智能电网、可再生能源、智能用电系统之间的信息传输，完成该平台内各子实验平台仿真，并通过实体网络实现资源共享，如图1所示。其中，能量流基于虚拟电力网传输及交互，信息流基于虚拟电力专网传输及交互，整个智能电网虚拟仿真平台可通过实体网络实现资源共享。
1.可再生能源并网控制虚拟仿真平台
可再生能源并网控制虚拟仿真平台由可再生能源模块、智能用电系统及智能电网模型、信息数据采集系统及互动协调控制系统组成，智能电网负荷潮流信息经信息数据采集系统采集传输给互动协调控制系统，以便实现风电、光伏发电并网研究。基于该平台可开展以下课程实验：风电并网技术、光伏发电并网技术、信息采集技术、互动协调控制技术及相关软件开发等，培养学生在风力发电、光伏发电等方面的技能。
2.微电网运行控制虚拟仿真实验平台
微电网运行控制虚拟仿真实验平台由可再生能源模块、智能用电系统、微电网、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成，与传统能源隔离，微电网虚拟运行控制子系统由可再生能源供电，形成微电网孤岛运行，图1给出该微电网通信网络拓扑架构。基于该平台可开展以下课程实验：风力发电技术、光伏发电技术、以太网通信技术、智能电表技术、微电网运行控制技术等，培养学生在微电网运行控制方面的技能。
3.电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台
电动汽车与电网互动虚拟仿真实验平台由虚拟智能电网、智能用电系统、信息数据采集系统、互动协调控制系统组成，规模化电动汽车既可作为负载从电网吸收能量，亦可作为移动储能单元给电网供电，另外电动汽车可单独为智能家庭和智能楼宇紧急供电。该平台的建立需要通过信息数据采集系统和互动协调控制系统实现信息交互，保证互动过程合理有序进行，达到使智能配电网负荷曲线平滑、智能家庭/楼宇不间断供电等目的，减小峰谷差、提高电能质量，实现信息、数据收集分析、互动交流、成果展示等功能。基于该平台可开展以下课程实验：电动汽车充放电逆变整流技术、电动汽车BMS技术、智能电器用电、配电网负荷潮流计算、电动汽车有序充放电、海量信息处理技术等，培养学生在电动汽车充放电、智能电网潮流计算、智能电器用电等方面的技能。
二、智能电网虚拟仿真实验平台的实验内容及功能效果
智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展的实验项目如表1所示。
表1 ；可开展实验项目、内容及类型
序号 实验项目 实验内容 实验类型
一 可再生能源并网控制虚拟仿真 可再生能源发电设备仿真建模；电力电子功率变换器仿真建模；逆变器并网建模仿真；并网控制系统仿真分析等。 基础实验、专业实验
二 微电网运行控制虚拟仿真 虚拟元件通过网络接入微电网仿真分析；微电网经济调度运行仿真分析；微电网动态特性分析与控制。 综合实验、科研创新
三 电动汽车与电网互动虚拟仿真 电动汽车多时空尺度充电特性分析；充换电设施与电网互动机理分析，建立电动汽车与电网之间的快速可靠通信连接，实现实时控制。 综合实验、科研创新
1.可再生能源并网控制虚拟仿真实验
（1）实验内容。采用PSCAD软件、MATLAB软件、3DSMAX开发平台以及VR-Platform虚拟现实技术，[4]对风能、光伏、微型燃气轮机等可再生能源发电设备进行虚拟建模，实验仿真可再生能源逆变器并网工作过程，分析并网控制系统的安全性、灵活性、可调度性，研究可再生能源接入对电网谐波、系统压降作用及其与电网协调控制。
（2）实验功能及效果。模拟大型风力发电机组零部件应力应变的变化情况，突破了传统的二维显示的动力学设计模式和分析方法，增加了对风电机组模型和运行特性的感知性与真实性，便于学生更好地掌握风力机运行原理与风力发电机工作原理；开发了光伏发电逆变器虚拟实现模型，便于学生更好地掌握光伏发电工作原理；在虚拟通信网络和工业总线网络平台基础上，采用Cyber Maker和VR-Platform作为虚拟现实技术开发平台，模拟可再生能源拓展虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容。
2.微电网运行控制虚拟仿真
（1）实验内容。构建微电网中光伏机组、风电机组、储能元件、燃料电池装置、电动汽车、保护信号和开关状态等虚拟元件，模拟虚拟元件通过网络接入微电网的动态过程，仿真分析微电网孤岛与并网运行的潮流分析及其动态运行特性，掌握适用于微电网分布式发电逆变接口系统技术、在线网络支撑控制技术、多类型机组并联技术等研究，探索微电网运行频率控制、电压控制策略。
（2）实验功能及效果。拓展微电网并网及孤岛运行虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容，开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力；完成包括带方向过流及负序保护、欠/过电压、欠/过频率保护等，完成并网点遥测、遥信、遥控等，使学生掌握微电源孤岛运行与并网运行模型、原理等；实现了微电网负荷潮流计算方法、节点配置方法、协调控制策略，使学生掌握储能对微电网稳定运行的作用机理与控制方法、分布式储能的规划设计方法等。
3.电动汽车与电网互动虚拟仿真
（1）实验内容。探索电动汽车充放电特性、充换电设施与电网互动机理与规律，分析电动汽车和分布式可再生能源互补消纳的理论和方法、电动汽车对供电充裕性的影响机理及接入后电力系统规划/调度的理论和方法、配电系统保护/控制的理论和方法等，研究电动汽车与智能家庭、智能楼宇的互动技术，用电信息采集、双向互动服务、小区配电自动化、电动汽车有序充电、分布式电源运行控制、智能家居等技术。
（2）实验功能及效果。开发了电动汽车与电网互动虚拟仿真实验教学模型，包括V2G、V2B、V2H等，可使学生掌握配电网潮流计算、电力系统保护、电压和频率稳定、信息处理、通信工程、控制策略分析等知识；实现了电动汽车充放电的负荷特性预测仿真方法；实现了电动汽车SOC、电动汽车及充电桩等位置信息、电网负荷潮流等不同量之间信息融合及海量信息处理技术。
三、结论
智能电网虚拟仿真实验教学平台可开展可再生能源虚拟发电并网、微电网虚拟运行控制、电动汽车与电网互动等虚拟仿真实验教学，依托虚拟通信网络实现网络教学共享，满足电气工程类及相关专业本科、研究生实验教学工作，实现国内高校、境外高校及相关行业间资源共享与辐射，最大程度发挥该平台虚拟仿真高危、大电压、高成本、高消耗等智能电网系统虚拟现实对象的功能。发挥了南京邮电大学大信息领域的学科优势，合理开展满足多种应用对象需求的多层次、立体化、虚实结合的多学科交叉融合虚拟仿真实验教学和科学研究。
参考文献：
[1]刘振亚.智能电网技术[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]赵爽.智能电网环境下电力培训中心的发展策略[J].中国电力教育，2012，（15）.
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随着经济技术的发展，和信息技术的普及，一些并不是会计专业人员在进行集中培训之后，对于一些常用的会计操作了解后，也是可以进行简单的会计操作的，非专业会计人员从事会计行业，在当今社会此种现象非常普遍，此种现象造成社会对专业会计人员的要求越来越高，此种现象的出现也就相应的需要培训学校的教学和实践要和社会的需求相吻合。社会需求的增高，为了应对此需求，需要培训学校建立起仿真实训实验室。让学生在仿真实验过程中，把在实践过程中可能遇到的问题都能够实践到，把各个环节都了如指掌，争取实现即使不在社会中实习也能达到全面实践的效果。会计电算化仿真实训实验室的建设会涉及到各个方面的建设，分别介绍如下：
1.实验室人员建设。
会计电算化仿真实训实验室最直接、最重要的因素之一就是人员建设。通常情况下，一个实验室里是要有两到三人的，分别负责日常的工作，分工明确，这些人员并不需要非得是会计专业的，与之相关的计算机专业也是可以的。在此过程中，还要给学生配备实验指导教师，为了能够达到理想效果，实验指导教师也必须要定期进行进修。
2.软件方面。
就软件方面来讲，会计电算化仿真实训实验室内所具备软件是较全的，要有用友软件、金蝶软件、office系统、windows系统、电子商务系统、会计综合模拟实验室系统、会计电算化考试、远程教育软件等等。在仿真教育环境下，实验指导教师需要结合各个岗位实际工作所需，根据学生对于书本知识掌握程度，指引学生去学习新的实际性操作。这样学生能够体会到不同岗位工作流程，通过不同岗位的实训，能够熟练的掌握所学知识。岗位所涉及到的资料，指导教书需要到企业去收集相关数据，不单单需要有会计用品印章、原始凭证，在收集资料过程中需要用心去选取，选择较强代表性资料，将重复性的去掉。所收集到资料最好是包含原始凭证。就比如说，使用假发票，能够增强学生审查假错账的能力。
3.硬件方面。
会计电算化仿真实训实验室建构基础为硬件建设。此方面要求计算机配置能够符合实践教学要求所需，但是对于建构类别以及建构场地也是有着相对严格的要求。就会计电算化仿真实训实验室地理位置来讲，需要选择地址宽敞、明亮的。需要有专用的服务器以及多媒体职能工作站，要具备多媒体投影仪、稳压电源、教师笔记本、扫描仪、网络设备、远程教育设备、除尘设备、防静电接地设备、局域网、校园网等等辅助设施。电算化系统需要有升级以及扩展备用容量空间，电压设定在180到240伏之间。需要安装UPS电源。需要合理性的安排机房内电力负荷。但是需要将UPS电源和主机分开放置。会计电算化仿真实验室工作环境要和真实环境相同，需要设置工商局、税务局等相关机构窗口，学生在实训过程中能够按岗位分工，这样能够掌握每一个工作环节，能够真实性的掌握不同岗位工作性质。学生在后期进入企业之后能够很好的融入到各个的岗位中。
4.制度方面。
仿真实训实验室建设过程管理过程中需要有健全的管理制度，此项标准也是实验室正常运行的基础点。会计电算化仿真实训实验室制度建设要将理工科计算机实验室管理作为参考基础，针对不同对象制定不同的管理制度。最终创建一个整洁干净有序的仿真实验室。
二、结语
