虚拟仿真实验教学及实验中心建设孙岳明西南学院随着计算机技术和网路技术的迅速发展,以及科学研究进一步深入的须要,虚拟仿真实验技术逐渐成熟和建立“虚拟实验作为继理论研究和实验研究过后的第三种科学研究方式,对社会发展和科技进步起到了越来越重要的作用,代表着科学研究方式的重要发展方向。“三匹马”实验疗效基本组成实现原理虚拟仿真实验是指在计算机系统中，采用虚拟现实技术实现的各类虚拟实验环境，实验者可以像在真实的环境中一样，完成各类预定的实验项目，所取得的学习或训练疗效等价于甚至优于在真实环境中所取得的效果虚拟仿真实验由实验所依赖的模拟程序、实验单元、工具和参考资料组成的一个创造和引导模拟实验的交互环境，用户可以通过降低新的物体、建立新的实验并把她们转化成超文本文件来扩展实验室虚拟仿真实验是以物理理论、相似原理、信息技术、系统技术及与其应用领域有关的专业技术为基础，以计算机和各类化学效应设备为工具，采用“面向对象”思想创建的才能实时操作的、非实在的实验空间，在此环境中，实验者可以像在真实的环境中一样完成各类预定的实验项目“三个视角”虚拟仿真实验是指以计算机为控制中心，借助软件技术，建立系统的逻辑结构模型，基于模块化和层次化的设计思想，采用软硬件相结合的形式，协调相关硬件和效应设备，产生虚拟实验系统，并借助网路技术，实现虚拟实验系统的网路化，产生运行在个人计算机上、实现自行设计与开发，以及远程控制与协作的实验方法控制中心终端模拟实验仿真实验虚拟实验模拟实验是选定一个数学的或具象的、系统的个别行为特点，用另一个系统来表示它们的过程。
模拟实验是按照数学模型与实际系统间的相像性，来研究实际系统个别行为特点的实验方式仿真实验是借助物理模型或物理——物理效应模型，并依靠于专家经验知识、统计数据和信息资料对实验结果进行剖析研究的实验方式虚拟实验是借助软件技术建立系统的逻辑结构模型，结合相关硬件构成虚拟系统，并借助网路技术实现网路化虚拟系统系统软件程序模块实验项目设计模板数据剖析与处理工具包信息资料实验资源项目开发对象不同实验操作网路化平台化实验内容实验时间实验空间经济管理教学实验中心模拟期货市场投资经济管理教学实验中心模拟期货市场投资支持T+0与T+1交易规则切换等自定义交易规则设置严格依照交易所即将交易规则进行交易采用专业市场真实使用的交易系统模拟交易系统可模拟炒股、炒汇、炒证券等操作中学生通过录制的行情进行模拟交易，实现闭市期间任意时段动态行情教学，彻底解决休市后教学的问题事实上，给每位中学生发1万块钱去炒股，这是不可能的。通过虚拟货币，模拟炒股，可以节省大量的资金，增加教学成本虚拟医学教学系统危险物理品实验爆燃性实验高空作业实验高压电类实验野外类实验土木工程实验中心台湾水灾模拟震动台2005年1月15日，美国防灾科学技术研究所(NIED)建成了目前世界上最大的震动台E-(15m×20m)，并与日本NEES联网。
从05年下半年起，E-震动台进行了一系列振动破坏试验。土木工程实验中心网路平台土木工程实验中心网路平台在网路技术及云估算平台的支撑下，可以将世界各地的检测数据同步的本地，进行现场的重现化学实验中心导热系数检测在实际的实验过程中，截面积S、上截面体温及下截面气温T及高度h等各实验数据的检测，就会存在偏差，实验结果必然存在偏差化学实验中心导热系数检测通过虚拟仿真实验，截面积S、上截面体温及下截面气温T及高度h等各实验数据的检测，都是确切的，实验结果相对实际实验，也就愈加确切公路交通工程实验教学中心模拟驾驶模拟驾驶操作系统模拟的多种公路环境和气候条件公路交通工程实验教学中心模拟驾驶西北学院的模拟驾驶操作系统，才能模拟多种气候条件以及多种公路环境的驾驶操作，配合中学生有效举办相关项目的科研训练、毕业设计以及SRTP。对没有驾照的中学生而言，驾驶模拟还能否提升她们的感性认识，提高实验教学的互动性，场景特别的客观真实传统教学中，理论教学与实验教学是分开的。理论课上没有实验，利用虚拟仿真实验，就可以将实验带进理论课。虚拟仿真实验室便于建立、易于实现，以便异地在线监测和远程测控，可以运用网路技术及现有设备搭建功能强悍的实验系统，因而节约大量的购置设备费用，明显减少实验室建设和管理成本。
建设虚拟仿真实验室，既能使实验教学上一个新的台阶，又能跟上国际先进水平，争创本学科实验教学的优势。虚拟仿真实验可以提供开放式实验环境，真正实现实验室向中学生开放。中学生可以打破时间和地域的限制完成相关的教学实验。因为虚拟仪器系统的支持，中学生可以自拟、自选实验题目，自行组织实验，变使用现成的仪器为开发自己的仪器进行实验，革除传统的灌输式教学方法，让中学生自主参与到教学中来，最大限度地发挥中学生的主动性和创造性。这些中学生自主探求的学习活动，可使她们的个性得到发展，创造能力得到提升物理虚拟实验教学案例，最大程度地锻练和开发中学生的创新能力，极大地迸发中学生的学习兴趣。传统实验大多数以验证性为主，实验内容单一，中学生无需思索，按部就班地根据实验步骤就可以做完实验，缺少设计性和创新能力的培养。引人虚拟仿真实验，可灵活地降低各类设计性实验内容，使中学生按照实验要求，自行设计实验方案，以各类方式输出检测结果，实时进行剖析。为此，虚拟仿真实验除了能锻练中学生的独立构思和设计能力，并且能迸发学习的兴趣，这样更有利于培养出具有创新精神和实践能力的人才。因为科学技术的迅速发展，新元件、新设备层出不穷，实验室不可能紧随科技的发展而建设，更不可能包罗万象，虚拟仿真实验可以填补这个问题，随着仿真软件的不断更新，不断加入新的元元件。
虚拟仿真实验相比真实的实验，既扩展了实验内容，又宽阔了中学生的视野，同时节约了经费。传统实验大多数以验证性为主，实验内容单一，中学生无需思索，按部就班地根据实验步骤就可以做完实验，缺少设计性和创新能力的培养。引入虚拟仿真实验，可灵活地降低各类设计性实验内容，使中学生按照实验要求，自行设计实验方案，以各类方式输出检查结果，实时进行剖析。为此，虚拟仿真实验除了能锻练中学生的独立构思和设计能力，并且能迸发学习的兴趣，这样更有利于培养出具有创新精神和实践能力的人才。科学研究须要发散思维，通过某一具体实例才能挖掘同类的案例，之后进行归纳总结，产生这种问题的本质性认识。培养中学生创新能力，首先要提升中学生发散思维能力、归纳总结能力。若果没有原始案例的宏观概念，做到发散思维是不可能的。为此，这个能力的培养是进行科学研究的关键所在。实验是教学活动的重要环节，实验教学和课堂理论教学相辅相成，主要对课程的理论做出科学验证或展开诠释，让中学生加深对理论的认识，同时通过实验培养中学生的创新意识和科学严谨的作风。并且，有些实验历时、耗力、耗物、耗财以及不可重现等缺点。虚拟仿真技术恰恰可以填补这方面的不足，辅助实验。为此，我们要鼓励中学生对所做实验进行数值模拟研究，引导中学生主动进行扩充研究。
在好多专业课程的理论教学中，存在一些普遍性问题为解决传统理论教学与中学生工程化培养之间的矛盾，拓展实验教学的深度和广度、提高实验教学实效，实现理论与实践教学的密切结合，同时也尽可能降低实验成本和潜在害处，在课堂基础理论教学上，借助专业的仿真软件，采用多媒体技术以及网路通信平台，建立具有高度真实感、直观性和精确性虚拟仿真实验教学平台,是专业实验教学的有益补充和创新依托国家级实验教学中心“东南学院机电综合工程训练中心”，建设机电综合虚拟仿真实验教学平台，主要面向机电类工程专业，建立虚实结合的虚拟仿真系统，给中学生提供理论认知与动手实践的实验环境，全面提升实验疗效，宽阔中学生的思维视野，培养创新能力。机电综合虚拟仿真实验平台涵括机械设计制造及其手动化、工业工程、热能与动力工程、环境工程、电子科学与技术、微电子学、信息与估算科学、计算机科学与技术、光信息科学与技术、电气工程及其手动化、自动化、测控技术与仪器等12个机电类学科专业，涉及到机械设计与制造、电子与信息、电力电子、虚拟仪器与远程测控等专业领域，整个实验体系贯串基础理论教学、专业技术仿真实验教学以及综合工程项目设计与系统仿真等环节。虚拟仿真实验教学统一布局、多学科交叉、分层次、有重点，以可满足对中学生基础理论的认知、专业技术的把握和实际设计与综合应用能力的培养的要求。
在基础理论课程讲课中，借助虚拟现实技术和仿真手段实现原理和技术的直观呈现，提升专业讲课直观性和新颖性；在专业课程及实践中，虚拟仿真教学充分借助各种先进的仿真和开发平台，彰显虚拟仿真的高精度、高效率的特性；在综合设计和创新平台方面，借助虚拟仿真平台，开发综合性强、创新性强、复杂度高的实验项目和开展各项创新大赛，为中学生研究能力和创新能力培养提供了良好平台。机电综合虚拟仿真实验教学中心的虚拟仿真课程实验及综合训练项目跨越不同难度层次（由基本概念提升到研究创新等），覆盖不同知识内涵（包括机、电、信息、自动控制、仪器等学科的知识），彰显不同实现方法（包括认知体会、动手操作、创意设计、系统实现等）。依托火马达组震动国家工程研究中心、复杂工程系统检测与控制教育部重点实验室、江苏省智能电网技术与武器重点实验室、江苏省远程测控技术重点实验室等一大批重点科研基地，积极将科研团队的研究成果向教学内容转化，开发产生小型火电站仿真培训系统、智能电网运行剖析仿真系统、基于虚拟仪器的远程测控系统、多工业机器人的协作控制仿真等一系列虚实结合的综合工程训练设计项目，将设计、虚拟和仿真融于一体，让中学生才能基于虚拟实验平台完成设计、验证、操作、测量、控制等综合实验实践环节，实现了教学与科研的有机结合，为高档人才的培养提供了重要支撑。
在优化虚拟仿真教学资源的同时，重视师资队伍建设和管理体系建设。完善了由包含国家级教学名师、国家级教学团队推动的专职教学团队，并引入企业班主任队伍，确保专业教学和实验指导顺利举办，校内师资与企业人员互相配合，内引外联，专兼结合，重视将专业科研以及虚拟仿真技术的成果应用于实践教学。在管理运行方面，完善了时间、空间、内容“三维”开放的机制，以满足不同个性、不同水平、不同专业中学生的需求。力争与国家级实验教学中心“东南学院机电综合工程训练中心”，齐头并进，建立示范性教学实验平台。虚拟实验中心为机电类专业的中学生提供了多样的实验项目供选择，资源共享，打破了专业实验的限制，更有利于培养中学生的创新能力。课程设置具有层次化、系列化、模块化的特性物理虚拟实验教学案例，实验体系连贯性强，可以扩充中学生的专业视野。这种教学和实践项目让“课堂成为实验室”、“课外成为车间鞋厂”，对文科专业类中学生加深学科知识理解，亲自操作完成复杂性高、专业性强、危险性高的专业设计与工程设计技能提供了直观、数字化、沉浸感的训练平台。每年为全校机电类专业近4000名中学生共享。致使教学与实践得到更紧密的结合，对加速培养高质量的工程技术人才和专业研究员将形成深远影响。
西南学院机电综合虚拟仿真实验教学中心将弘扬西南学院百年育人传统，秉持“止於至善”的优良学风，遵守国际高等教育发展和现代人才培养的客观规律，结合时代须要和中学实际情况，充分发挥重点学科和重点科研基地优势，加强产学研联合，以中学生创新精神和实践能力培养为推动，以建设开放度高、共享性好的优质网路实验教学资源为重点，坚持虚实结合、互相补充的原则，力争在虚拟仿真实验教学资源建设、共享管理平台建设、实验教学和管理队伍建设、管理体系建设等各方面取得全面突破和创新，建立多层次、模块化、全方位的实验教学体系，突出大工程人才培养特色，加强机电学科融合，打破时空限制，构建课内课外一体化的人才培养体系，将机电综合虚拟仿真实验教学中心建设成为“教学资源丰富、管理机制建立、信息平台功能全面、师资队伍水平一流”的高水平的实验教学示范基地针对课堂教学、实验教学以及综合工程训练三方面教学实践的须要，机电综合虚拟仿真实验教学中心，面向机电类工程专业建立虚实结合的虚拟仿真系统，给中学生提供理论认知与动手实践的实验环境。机电类基础课程虚拟仿真教学机电专业设计与应用虚拟仿真教学机电工程训练与综合实践仿真教学学院数学仿真实验钳工电子仿真实验讯号与系统课程虚拟仿真手动控制原理课程仿真实验计算机硬件基础虚拟仿真EDA类仿真与实验机械CAD/CAM仿真检测与控制系统实验与仿真火马达组运行虚拟仿真系统智能电网虚拟仿真系统远程测控与传感器网路系统设计仿真车辆安全及智能交通系统仿真遥操作临场感机器人系统仿真机器人综合控制与仿真平台的功能包括以下几方面：课程中心能提供丰富的课程资源，包括具有3D演示疗效的课程讲义，电子书籍、文献下载；实验平台包括虚拟实验项目、分布式综合实验项目；互动交流的功能具有信息发布、数据搜集剖析、互动交流、在线作业及测验，在线成绩评定、成果展示等功能1902年——三江师范学堂1921年——国立西南学院1928年——国立中央学院1952年——南京工大学1988年——复改名西南学院2000年——南京铁道医大学、南京交通高等本科校区与西南学院合并办学，划归武汉地质中学20年师范＋30年综合学院＋40年工大学＋20年综合学院西南学府第一流清代最高学府成都学院河海学院北京师范学院北京农业学院林业学院江南学院北京工业学院南通学院四校合并西南学院中央直管、教育部直属，国家“985工程”和“211工程”重点建设学院以文科为主要特色，理学、工学、医学、文学、艺术学、法学、哲学、教育学、经济学、管理学等多学科协调发展，综合性、研究型大大学系：29个专科专业：75个专科生：16000余人博士生：3000余人硕士生：13000余人在职研究生：3100余人外国留中学生：1380余人继续教育中学生：15000余人成贤大学中学生：9300余人一级学科博士点29个一级学科硕士点49个博士后科研流动站28个国家重点实验室3个国家工程研究中心3个国家工程技术研究中心2个国家专业实验室1个教育部重点实验室11个教育部工程研究中心5个联通通讯国家重点实验室毫米波国家重点实验室生物电子学国家重点实验室计算机辅助建筑设计(CAAD)国家专业实验室火马达组震动国家工程研究中心射频集成电路与系统教育部工程研究中心国家简支工程技术研究中心国家专用集成电路系统工程技术研究中心城市与建筑遗产能源热转换及其过程测控混凝土结构MEMS复杂工程系统检测与控制计算机网路与信息集成儿童发展与学习科学发育与癌症相关基因环境医学工程水声讯号处理微惯性仪表与先进导航技术伺服控制技术教育部工程研究中心智能交通运输系统教育部工程研究中心低碳型建筑环境设备与系统节能教育部工程研究中心新型光源技术与武器教育部工程研究中心花岗岩纤维生产及应用技术国家地方联合工程研究中心光传感器/通讯综合网路国家地方联合工程研究中心借此为依托产生了一批重点科研基地在常年的办学实践中，西南学院坚持“育人为本”的办学理念，不断加强教学投入，推进教育教学变革，努力推动素养教育，着重培养中学生的创新精神和实践能力。
中学在坚持“重基础、重实践、重素养”本科教育教学传统的同时，进一步提出“卓越化、国际化、研究型”本科教育教学的新境界。西南学院是教育部、中国工程院联合施行高等工程教育变革试点的十所院校之一，是教育部“卓越工程师教育培养计划”和“国家学院生创新性实验计划”首批施行院校国家级教学成果银奖3项，二等奖15项（近两届）（09年：银奖数全省院校第3，得奖总量全省院校第5）国家精品课程40门（全省院校第9）国家级教学创新团队11个（全省院校第7）国家级教学名师奖获得者6名（全省院校第12）国家级实验教学示范中心7个国家级“人才培养模式创新实验区”建设项目12个国家特色专业建设点23个市级实验教学示范中心17个国家级实验类精品课程6门编撰实验（类）教材250多本国家级专业综合变革试点项目5个市级品牌特色专业34个市级重点专业建设点33个有力地支撑了国家级实验教学示范中心——东南学院机电综合工程训练中心课堂教学实验教学综合工程训练针对依托组建真实实验平台未能举办的实验复杂性比较大的实验成本比较高的实验存在潜在危险的实验（1）中心由中学统一规划布署，建立面向全校机电专业类的综合性虚拟仿真实验平台（2）中心结合中学生能力培养过程，建立面向全校机电专业类的立体化、多层次的虚拟仿真实验平台（3）中心紧密借助科研基地，实现科研成果向教学内容转化，建立高新技术实验平台（4）中心充分借助中学实践教学基础，建立示范性教学实验平台（5）中心充分借助中学网路化基础，建立共享性实验平台���机电专业基础课虚拟仿真教学机电专业设计与应用虚拟仿真教学机电工程训练与综合实验虚拟仿真化学实验与仿真钳工电子计算机原理讯号与系统手动控制化学、计算机、信息、电子电子电路设计课程群机械CAD与CAM模块机械设计与CAD类数控系统设计与仿真类虚拟现实与可视化课程群MEMS设计与制造课程群马达电力课程群虚拟仪器与测控课程群机器人设计与控制课程群综合电力系统仿真电网综合剖析仿真远程测控与传感器网系统设计车辆安全驾驶系统机器人仿真大赛临场催泪机交互技术设计与实现演示型实验认知型实验检测与控制模块电子电路EDA模块辅助设计型实验剖析验证型实验综合训练型项目创新设计型项目基础理论教学仿真实验基础课程虚拟实验分中心电路仿真实验热力学仿真实验热学仿真实验光学仿真实验声学仿真实验电磁学仿真实验化学虚拟实验信息电子基础仿真实验讯号与系统微机原理手动控制原理钳工电子专业教学仿真实验机械CAD/CAM仿真专业设计与应用虚拟仿真教学分中心EDA类仿真与实验检测与控制实验仿真虚拟仪器及测控课程群电子电路设计与仿真课程群马达设计MEMS设计与加工课程群电力技术设计与仿真课程群虚拟现实技术及临场感课程群机器人设计与控制课程群数控系统仿真教学机械设计与仿真机械加工设计与仿真综合工程训练与系统设计仿真实验综合工程训练与系统设计仿真子平台火马达组运行虚拟仿真系统智能电网虚拟仿真系统车辆安全及智能交通系统仿真小型系统虚拟仿真综合工程设计训练远程测控与传感器网路系统设计与仿真遥操作机器人与人机交互机器人仿真联赛机电综合虚拟仿真实验教学中心是在西南学院教务处直接领导下，依托国家级机电工程训练中心以及全校十多个机电专业共同成立。
这种专业具体包括机械设计制造及其手动化、工业工程、热能与动力工程、环境工程、电子科学与技术、微电子学、信息与估算科学、计算机科学与技术、光信息科学与技术、电气工程及其手动化、自动化、测控技术与仪器等中心组织管理体系组织保障西南学院教务处机电类专业西南学院设备处西南学院机电综合虚拟仿真实验中心行业企业与相关仿真软件公司实验设备管理中心实验教学管理中心实践教学指导委员会CAD/CAM仿真实验室EDA实验室综合设计与创新国家仪器、ANSYS、等仿真软件企业火马达组震动国家工程研究中心远程测控技术四川省重点实验室吉林省数控铣床工程中心合作企业行业企业浙江省智能电网技术与武器重点实验室基础教学实验室虚拟仪器与测控MEMS教育部重点实验室校内实验平台计算机网路与信息集成教育部重点实验室科研实验室教学实验实践平台办公室西南学院仿真实验教学中心建设工作领导小组、工作小组制度保障《东南学院实验室绩效考核办法》《东南学院实验室开放管理办法》《东南学院虚拟实验技术队伍建设办法》《东南学院小型贵重仪器设备共享管理办法》《东南学院实验室建设管理办法》《东南学院实验室工作规程》《网络使用与运行安全须知》《大型仪器设备共享施行条例》《虚拟仿真实验中心实验教学工作规范》《东南学院虚拟仿真实验中心建设管理办法》管理规范（1）严格执行虚拟仿真中心日常管理规范（8）拟定具体工作计划，施行分阶段建设及评估，做好初审和监督（7）推进虚拟仿真中心实验教学变革，优化实验教学模式，完善虚拟仿真中心管理体制（6）严格执行中学生考评及成绩评定（5）建立班主任绩效考核制度，落实赏罚举措（4）严格执行实验申请、实验计划、实验表册记录等规范要求（3）严格依照实验仪器及材料的申领、登记、报废、赔偿等管理条例进行管理（2）严格执行学员信息注册管理及网路安全管理规范戮力实践能力筑牢人文积淀感谢！敬请批评见谅2013.12