下面是小编为大家整理的北京理工大学助力虚拟仿真实验资源建设(共含6篇),仅供大家参考借鉴,希望大家喜欢,并能积极分享!同时,但愿您也能像本文投稿人“先吃饭先吃饭”一样,积极向本站投稿分享好文章。
北京理工大学助力虚拟仿真实验资源建设
4月9日,全国高校虚拟仿真实验资源建设与产学研合作论坛在北京理工大学(分数线,专业设置)召开。大会由信息技术新工科产学研联盟虚拟仿真实验资源建设工作委员会和北京理工大学计算机学院共同主办,得到了教育部高教司、信息技术新工科产学研联盟、北京理工大学领导及实验设备处、教务处等相关部门的大力支持。来自近百所高校的主管部门领导、虚拟现实领域专家学者、关注虚拟实验资源建设的一线教师,以及来自20余家企业的'技术专家共计200余人共聚七号教学楼报告厅,围绕虚拟仿真实验资源建设和产学研合作开展研讨。教育部主管领导,北理工副校长龙腾,新工科联盟副理事长兼秘书长、北理工计算机学院院长黄河燕、新工科联盟执行秘书长张龙、北理工实验设备处处长史天贵出席了开幕式。开幕式由工委副主任、中国传媒大学(分数线,专业设置)动画与数字艺术学院院长黄心渊主持。
龙腾在致辞中对教育部高教司和新工科联盟给予本次会议的大力支持表示感谢。他指出,虚拟仿真实验资源建设工作委员会作为我校发起的新工科联盟首批工委之一,很好地响应了发展虚拟仿真实验项目和在线教学的国家战略。他指出,工委要抓住新工科的重要契机,牵引相关学科产学研交叉融合,形成支撑在线教育发展建设的技术源头和实验中心,创建产学研融合、可持续发展的在线实验共建共享生态环境,促进相关产业的纵深发展及我国高等教育的变轨超车。
以“实验、平台与合作”为主题的讨论中,北京师范大学(分数线,专业设置)周明全教授、北京大学(分数线,专业设置)郭艳军教授、陆军装甲兵学院许仁杰副教授和微软亚洲研究院蒋运韫总监等专家作为主讲嘉宾,分别介绍了地球科学国家级虚拟仿真实验教学中心的建设与教学改革、军队院校的虚拟资源需求特点、微软教育部协同育人项目计划等方面的情况,并就如何开展虚拟仿真实验资源内容建设、支撑平台开发与产学研合作等方面的问题进行了现场交流。随后大会进行了校企合作分组讨论,由工委常委、思科公司韩江经理和工委副秘书长、北京理工大学陈宇峰副教授分别主持平台组和实验组,围绕广泛关注的问题开展现场讨论并进行了总结。
在尾声环节,工委主任、大会主席李凤霞教授再次对莅临本次大会的嘉宾表示诚挚的感谢,对大会进行了总结与展望。会议在热烈的气氛中圆满结束,代表们普遍反映,本次会议组织及时、解开了很多困惑,内容丰富、收获了很多成功经验,搭建了平台、为产学研合作提供了途径。相信在联盟领导下,工委的虚拟仿真实验资源建设与推广应用工作一定能够融合创新、引领未来。
本文由北京理工大学宣传部供稿
责任编辑:余骏洁
摘要:虚拟仿真实验教学能降低实验成本、减少危险性,是目前各高校实验室建设的重要方向。本文分析了虚拟仿真实验教学的重要性,根据农业院校机械工程学科的特点,提出了农业院校机械工程虚拟仿真实验平台应构建的5个实验平台方向。
关键词::虚拟仿真;农业院校;实验平台;机械工程
随着经济社会的发展,各种精密机床和实验设备在高校实验室的使用越老越多。但与此同时,由于数控加工系统普遍设备昂贵,使用和维护成本高,而且带有一定的危险性,很难容纳多学生的学习。通过VR虚拟现实技术可以很好的避免这些问题。虚拟实验室是一种开放的网络虚拟实验教学系统,该系统是以教学为基础的网络技术,通过虚拟现实技术来构建,把现在实验教学中的实验资源虚拟和数字化,从而达到课程实验教学的目标。
1农业院校机械工程学科的特点
农业是国民经济的基础,农业机械化是农业现代化的重要标志,关乎“四化”同步推进全局。智能农机装备代表着农业先进生产力,是提高生产效率、转变发展方式、增强农业综合生产能力的`物质基础,也是国际农业及装备产业技术竞争的焦点。高等农业院校的机械工程学科专业,培养机械工程、农业工程的专门工程技术人才,是我国高等农业教育的重要组成部分,对于振兴我国地方经济、发展农业生产,实现我国农业向现代化农业的历史性转变具有重要的意义。
作为农业院校的机械工程虚拟仿真实验平台应该需要满足课程基本实验知识的传授、基本实验的操作、并有一定的农业院校特色,以增加学生动手的积极性,培养学生的动手、动脑能力,为学生在以后的学习工作中打下坚实的基础。
2.1机械工程基础虚拟仿真实验教学系统
机械工程基础虚拟仿真实验教学系统让学生在虚拟的三维环境下进行实验和练习,使用信息网络技术对实验和练习的数据进行采集,再结合虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察,从而可以解决机械专业实验教学工作中对于机械设备结构原理认知学习的晦涩难懂,减少对实验设备的损坏,帮助院校改善和解决实验设备台套数的不足、需要经常维修等问题,切实提高机械专业学生的实验实践能力。
2.2数控加工虚拟仿真系统
本系统以VR虚拟技术结合数控加工专业知识,辅助数控加工专业教学。并以自动引导的方式对该系统进行模拟教学。数控加工应包含数控机床、数控铣床、机械手、输送线等,利用虚拟现实的沉浸感,使学生对整个系统进行逼真模拟体验;利用虚拟现实的交互性,让学生对模拟环境内的物体进行操作,最后进行学习测评。可以现场近距离去观察设备的运行状况。同时可以进行多人协同参与。再现真实、逼真的效果。
2.3液压传动实验虚拟仿真实验教学系统
该系统主要是液压系统认知实验,让学生了解液压系统的基本组成、布局及工作原理、液压系统在整个机械设备中的作用;了解液压系统中主要液压元件,其中包括液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件等在液压系统中所起的作用等。
2.4基于虚拟样机技术机械设计及动力学仿真实验系统
该实验系统主要是基于ADAMS(AutomaticDy-namicAnalysisofMechanicalSystem)软件构建实验教学系统由三个模块组成:零件数字设计,机械系统动力学仿真,零部件力学性能仿真。相关专业的学生不仅可以应用实验平台直接进行相关实验,而且可以通过平台提供的仿真软件开展自主探索性虚拟实验,为拓展学习提供了良好的平台。
2.5农业机械特色虚拟实验平台
该系统可以结合农业大学特色,开展智能农业装备、拖拉机等特色项目的虚拟仿真实验。比如模拟农田机器人作业等虚拟仿真实验,展示机器人工作过程,让学生更好地了解机器人结构、控制、驱动形式、作业特点、振动等相关知识,克服了传统实验时浪费严重、噪音高、难重复、自然环境和生产条件受限多等缺点。农田信息实验平台可以包括图像实时采集与图像分割、图像测量与测距、深度信息获取、真实信息的恢复、实时生成决策结果、智能执行等过程。
3结语
虚拟仿真实验平台能提高机械工程本科生的产品设计创新能力,改善机械类专业核心课程的教学效果,激发学生学习主动性,加强学生对机械产品设计整体性认识。同时,教师的科研项目可以逐步与虚拟仿真实验教学想结合,在科研项目合作的同时,有序地将虚拟仿真的实验成果应用到产品开发、质量管理、产品服务的各个环节,对学生开放的同时,承接企业的产品设计开发任务,缩短新产品研发时间,提高企业竞争力,促进社会经济的发展。
参考文献:
[1]宋正河,陈度,董向前,等.机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践[J].实验技术与管理,,34(1):5-9.
[2]吕明珠,刘世勋.机电专业虚拟仿真实验平台的设计与开发[J].电气开关,(6):23-26.
[3]杜月林,黄刚,王峰,等.建设虚拟仿真实验平台探索创新人才培养模式[[J].实验技术与管理,2017,32(12):26-29.
[4]赵强,欧阳晓平.虚拟仿真实验平台促进创新型人才培养[J].时代教育,2016(15):60-61.
[5]郭润兰,康艳萍,杨东亚,等.机械原理虚拟仿真实验室资源共享平台建设[J].实验室研究与探索,2017,36(6):108-110.
[6]吴涛.机械液压虚拟实验仿真平台的设计与实现[D].重庆:重庆大学,2016.
机械工程虚拟仿真实验平台如何构建论文
摘要:虚拟仿真实验教学能降低实验成本、减少危险性,是目前各高校实验室建设的重要方向。本文分析了虚拟仿真实验教学的重要性,根据农业院校机械工程学科的特点,提出了农业院校机械工程虚拟仿真实验平台应构建的5个实验平台方向。
关键词::虚拟仿真;农业院校;实验平台;机械工程
随着经济社会的发展,各种精密机床和实验设备在高校实验室的使用越老越多。但与此同时,由于数控加工系统普遍设备昂贵,使用和维护成本高,而且带有一定的危险性,很难容纳多学生的学习。通过VR虚拟现实技术可以很好的避免这些问题。虚拟实验室是一种开放的网络虚拟实验教学系统,该系统是以教学为基础的网络技术,通过虚拟现实技术来构建,把现在实验教学中的实验资源虚拟和数字化,从而达到课程实验教学的目标。
1农业院校机械工程学科的特点
农业是国民经济的基础,农业机械化是农业现代化的重要标志,关乎“四化”同步推进全局。智能农机装备代表着农业先进生产力,是提高生产效率、转变发展方式、增强农业综合生产能力的物质基础,也是国际农业及装备产业技术竞争的焦点。高等农业院校的机械工程学科专业,培养机械工程、农业工程的专门工程技术人才,是我国高等农业教育的重要组成部分,对于振兴我国地方经济、发展农业生产,实现我国农业向现代化农业的历史性转变具有重要的意义。
2农业院校机械工程虚拟仿真实验教学系统的'构建
作为农业院校的机械工程虚拟仿真实验平台应该需要满足课程基本实验知识的传授、基本实验的操作、并有一定的农业院校特色,以增加学生动手的积极性,培养学生的动手、动脑能力,为学生在以后的学习工作中打下坚实的基础。
2.1机械工程基础虚拟仿真实验教学系统
机械工程基础虚拟仿真实验教学系统让学生在虚拟的三维环境下进行实验和练习,使用信息网络技术对实验和练习的数据进行采集,再结合虚拟仿真实验教学管理平台进行实验课程安排和实验效果的考察,从而可以解决机械专业实验教学工作中对于机械设备结构原理认知学习的晦涩难懂,减少对实验设备的损坏,帮助院校改善和解决实验设备台套数的不足、需要经常维修等问题,切实提高机械专业学生的实验实践能力。
2.2数控加工虚拟仿真系统
本系统以VR虚拟技术结合数控加工专业知识,辅助数控加工专业教学。并以自动引导的方式对该系统进行模拟教学。数控加工应包含数控机床、数控铣床、机械手、输送线等,利用虚拟现实的沉浸感,使学生对整个系统进行逼真模拟体验;利用虚拟现实的交互性,让学生对模拟环境内的物体进行操作,最后进行学习测评。可以现场近距离去观察设备的运行状况。同时可以进行多人协同参与。再现真实、逼真的效果。
2.3液压传动实验虚拟仿真实验教学系统
该系统主要是液压系统认知实验,让学生了解液压系统的基本组成、布局及工作原理、液压系统在整个机械设备中的作用;了解液压系统中主要液压元件,其中包括液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件等在液压系统中所起的作用等。
2.4基于虚拟样机技术机械设计及动力学仿真实验系统
该实验系统主要是基于ADAMS(AutomaticDy-namicAnalysisofMechanicalSystem)软件构建实验教学系统由三个模块组成:零件数字设计,机械系统动力学仿真,零部件力学性能仿真。相关专业的学生不仅可以应用实验平台直接进行相关实验,而且可以通过平台提供的仿真软件开展自主探索性虚拟实验,为拓展学习提供了良好的平台。
2.5农业机械特色虚拟实验平台
该系统可以结合农业大学特色,开展智能农业装备、拖拉机等特色项目的虚拟仿真实验。比如模拟农田机器人作业等虚拟仿真实验,展示机器人工作过程,让学生更好地了解机器人结构、控制、驱动形式、作业特点、振动等相关知识,克服了传统实验时浪费严重、噪音高、难重复、自然环境和生产条件受限多等缺点。农田信息实验平台可以包括图像实时采集与图像分割、图像测量与测距、深度信息获取、真实信息的恢复、实时生成决策结果、智能执行等过程。
3结语
虚拟仿真实验平台能提高机械工程本科生的产品设计创新能力,改善机械类专业核心课程的教学效果,激发学生学习主动性,加强学生对机械产品设计整体性认识。同时,教师的科研项目可以逐步与虚拟仿真实验教学想结合,在科研项目合作的同时,有序地将虚拟仿真的实验成果应用到产品开发、质量管理、产品服务的各个环节,对学生开放的同时,承接企业的产品设计开发任务,缩短新产品研发时间,提高企业竞争力,促进社会经济的发展。
参考文献:
[1]宋正河,陈度,董向前,等.机械与农业工程虚拟仿真实验教学中心建设规划与实践[J].实验技术与管理,2017,34(1):5-9.
[2]吕明珠,刘世勋.机电专业虚拟仿真实验平台的设计与开发[J].电气开关,2016(6):23-26.
[3]杜月林,黄刚,王峰,等.建设虚拟仿真实验平台探索创新人才培养模式[[J].实验技术与管理,2017,32(12):26-29.
[4]赵强,欧阳晓平.虚拟仿真实验平台促进创新型人才培养[J].时代教育,2016(15):60-61.
[5]郭润兰,康艳萍,杨东亚,等.机械原理虚拟仿真实验室资源共享平台建设[J].实验室研究与探索,2017,36(6):108-110.
[6]吴涛.机械液压虚拟实验仿真平台的设计与实现[D].重庆:重庆大学,2016.
浅谈虚拟仿真实验在大学物理教学中的运用论文
摘要:
物理学是理工科类学生必修的一门重要的基础课程, 而大学物理实验是辅助大学物理教学的重要手段之一。基于传统物理实验不便于搬入课堂这一缺点, 讨论了虚拟仿真实验和传统课堂结合的可能性。基于MATLAB软件作为开发平台, 可以在课堂上以虚拟仿真实验为基础介绍大学物理理论, 使得枯燥的理论知识形象直观, 可以激发学生的学习兴趣, 从而提高大学物理课程的教学质量。
关键词:
大学物理; 虚拟仿真; 物理实验;
物理学的基本理论渗透在自然科学各个领域, 应用于生产技术的许多部门, 是其他自然科学和工程技术的基础[1]。物理学不仅仅是一门自然科学, 也是一门实验科学, 这就要求物理学要以实验为依据, 同时也要接受实验的检验[2]。物理实验能够直观形象的展示物理现象和物理规律, 是辅助教学的重要手段, 对于大学物理的理论教学具有重要的意义。
但是传统的物理实验由于受到实验空间和实验仪器设备等教学资源的限制, 不适合搬入到理论课堂中。随着计算机网络技术的普及和发展, 虚拟仿真技术已经被广泛应用于各种实验教学中[3], 现在各个高校的多媒体教学方式的普及, 将虚拟仿真实验引入到理论教学中, 不仅能激发学生的好奇心和求知欲, 还能提高学生的自主创新能力和学习的能动性。
1 虚拟仿真实验概述
大学物理虚拟仿真实验是选取了一个物理系统或者抽象系统的一些特性, 再使用另外一种方法来表现它们的特性的过程[4]。
随着计算机技术的发展, 现在有很多的.软件可以实现虚拟仿真实验的设计, 例如MATLAB软件, 可以实现很多光学现象等的虚拟仿真;LAB―VIEW软件功能比较强大, 在虚拟仪器构建方面能力较强, 主要被应用在物理虚拟设备方面;或者采用FLASH技术或者3D MAX技术[5], 都具有较强的人机互动性能。特别是FLASH技术, 可以采用IE的内嵌技术使得FLASH发布的相关作品可以直接通过网络进行播放, 实现物理实验的一些动画设计。其中MATLAB软件功能最为强大, 它不仅仅可以用来处理一些图像, 对于数据处理方面的表现也非常好, 是各大高校使用率较高的软件之一, 所以这里以MATLAB软件为例, 介绍大学物理中虚拟仿真做实验的制作方法。
由于物理理论各个部分特点不同, 所以在使用演示实验配合大学物理教学过程中, 也应该根据工具软件的特点, 制作出相应的虚拟仿真实验, 保证仿真实验能够在大学物理理论教学过程中能有较好的效果。
2 MATLAB制作仿真软件
MATLAB软件是由美国Math Works公司推出的一套具备高性能的数值计算和可视化软件。由于MATLAB可以将矩阵运算、图形显示、信号处理以及数值分析集于一体, 构造出的用户环境使用方便、界面友好, 因此MATLAB受到众多科研工作者的欢迎[6]。
2。1 衍射仿真实验
以大学物理中波动光学的内容为例, 基于各种衍射现象的理论, 借助惠更斯―菲涅尔原理, 使用MATLAB软件, 并且基于该软件内嵌的GUI技术, 设计出的夫琅禾费衍射仿真系统界面如图1所示。在仿真系统中, 学生可以根据需要先选择衍射类型, 然后输入合适的参数, 最后点击执行仿真按钮, 即可查看需要的衍射结果。
例如在上图中选择矩孔衍射, 输入各个参数的具体数值, 最后点击执行仿真按钮, 宽度和长度均为0。5mm的矩孔仿真结果。
2。2 振动系统仿真实验
若以大学物理中振动波动的内容为例, 基于各种情况下的多振动合成理论, 使用同样的方法, 也可以设计出基于GUI的振动合成系统, 设计好的振动合成系统界面。
用户可以根据需要选择待合成振动的数目和合成模式, 再输入分振动的各个参数, 如果输入有误, 还可以通过点击数据清空按钮重新输入, 若无误, 可直接点击合成按钮。
若选择合振动个数3个, 模式为同方向, 再分别输入三路振动参数如图3所示, 最后点击合成按钮, 合成结果如图4所示。
3 课堂上使用仿真实验系统
使用各种软件设计好了虚拟仿真实验系统以后, 利用各大高校已经建设好的多媒体教学设备, 可以将MATLAB设计好的各种仿真实验系统移植到课堂教学的计算机中, 由讲授教师在课堂中操作, 并在授课的同时, 演示给学生, 可以大大激发学生在课堂上的学习积极性。学生边学习物理理论知识, 边在仿真实验现象的基础上, 使用学习到的理论去分析该现象的产生原因和产生过程, 提高学生的创造性思维能力和实践动手能力。除此之外, 还可以由学生按自己的想法修改仿真实验的一些数据, 自行总结出条件改变之后, 仿真实验结果的改变规律。
也可以将虚拟仿真实验系统通过在线教学的模式上传至相应的教学网站, 由学生在课前预习, 或者课后复习的时候自行操作。
4 结语
物理学是一门实验科学, 大学物理的理论教学是离不开物理实验教学的, 所以物理的演示教学在课堂教学中也是必不可少的重要手段, 通过课堂的演示实验, 可以使具体的物理理论形象化, 枯燥的课堂气氛活跃化。但是基于传统物理实验的一些局限性, 使用虚拟仿真实验代替传统实验是非常有效的一个手段。它既可以帮助学生理解和掌握物理的理论知识, 还可以提高学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。
可以看出, 使用MATLAB软件作为仿真平台, 基于GUI技术设计出的大学物理虚拟仿真实验, 可以在课堂上利用现代化多媒体教学技术, 形象生动直观的给学生们展示出各种不同的物理现象, 使得不具备MATLAB技术的学生也可以轻松掌握, 并可将理论和实际现象结合起来, 激发学生的学习兴趣, 达到加深理解的目的。
参考文献
[1]麻华丽, 霍瑞娜, 曾凡光。提高《大学物理》教学质量探讨[J]。管理工程师, (1) :68―70。
[2]王金玉, 赵言诚, 孙秋华, 等。浅谈演示实验在大学物理教学中的作用[J]。教育教学论坛, (5) :208―209。
[3]肖瑞, 刘敏。大学物理演示实验室的扩大建设与管理[J]。实验室科学, 2018 (2) :184―186。
[4]刘丹, 张进, 于晓燕, 等。大学物理实验中仿真实验研究[J]。贵阳学院学报 (自然科学版) , (4) :15―22。
[5]武艳玲。基于Flash技术的虚拟近代物理实验研究[J]。西安文理学院学报 (自然科学版) , 2018 (4) :21―24。
[6]尹君驰, 刘克毅。基于MATLAB的PID控制系统参数调节[J]。电子测试, (3) :98―99, 114。
助力新农村建设,为中国梦凝聚力量-大连理工大学社会实践
2013 年7月底,大连理工大学三农学社赴大连市三县市暑期社会实践团分三个队奔赴实践地点庄河市歇马村、瓦房店三台乡红旗村和大连市长海县广鹿乡柳条村进行了为期八天的实践活动,相应的三个实践队为22名成员的歇马队、24名成员的红旗队和24名成员的广鹿队,三个队以支教、文艺表演、调研、制作展板宣传大学等方式直面农村生活,在实践中为属于我们自己的中国梦凝聚力量。实践活动目前已得到了中国大学生在线、新时代学生网、庄河市和大连市媒体的关注和一些报道,在社会上和人民群众中产生了较大的影响力,取得了令人满意的成果。
三农学社成立于2004年10月,自2006年开始,围绕着 “关注三农、塑造自我、建设社会主义新农村”的宗旨,每年寒暑假都会派有丰富下乡经验的社团骨干担任队长组建三支队伍,前往辽宁省部分农村进行实践活动。
本次实践活动各个分队都有一些别具一格的亮点。
歇马队尝试以短期特长班辅导的形式进行支教实践,队员们进行了前期充分的探讨和调查,在支教期间开设了英语口语、手工、手绘、双截棍、健美操、急救知识等多门实用性较强的课程,激发了同学们互相学习、积极展示的热情,使同学们在学习理论的同时亲身实践,不但开阔了视野,也牢固地掌握了一些实用技能。此外,同学们还参观了台湾商人谢春进建立的、取“天人合一”的思想而命名的“天一农场”,并与谢春进交流探讨了世界水果产业发展的今昔形势和趋势、天一庄园以生态观光农业为主的经营模式、台湾的风土人情等共同关心的话题,从中收获了许多经营和人生的智慧。
红旗队组织了当地学生进行趣味运动会以及和村民的篮球赛、打滚子比赛等,这些丰富而有趣的活动不但拉近了大学生和村民的距离,也在比赛过程中让参赛者感受到团队协作的力量。
广鹿队结合党的建军节来临之际,为表达对广鹿岛驻军的敬意,精心准备了一场文艺汇演,携手海军某营于 8月2日 在驻地礼堂中进行了慰问演出。当晚,队员和军人们同台表演,真正体现了军民一家亲。火红的女生扇子舞、爆笑的男生雷人舞、动听的歌曲串烧、诙谐的双簧小品、以及动感的.现代舞蹈,把现场气氛一次又一次带向高潮;而军人们表演的歌曲联唱更是让队员们深深震撼。晚会过程中,该营营长对大家的演出表示了真诚的感谢。
此次下乡实践的各项活动顺利开展,每天晚上队员们都在队长带领下进行晚总结,每位队员也坚持写日记记录一天中的感悟,这都使第二天各方面的工作更顺利地开展。
一次实践,是为走进普通人的生活,倾听普通人的感受,探寻普通人的憧憬,实现普通人的梦想。秉承着“我的中国梦”的主题思想,大连理工大学的同学们走进农村,以亲身参与、观察、交流、调研等实践方式传达出当代大学生的蓬勃朝气,在实践中为属于自己的中国梦凝聚了力量!今后的路会更长,如何保持支农活动的持续性、连贯性和传承性,如何进一步发挥我们大学生的作用等一系列的问题,都有待我们去进一步思考和解决。