虚拟仿真案例范文精选

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域、全流程、全业务的虚拟仿真系统覆盖，实现业务、教育、产业的深度融合，切实提升共同体核心业务价值创造能力，提高共同体运营效率，夯实共同体可持续发展能力，全力支撑学校电力工程专业建设。截至2021年，山东电力高等专科学校变电运维、电网调度运行、配电自动化相关专业课程基本建成“前台灵活、中台强大、后台稳定”的虚拟仿真运行平台，基本实现全流程、全业务的虚拟仿真覆盖，虚拟仿真教育模式不断创新，使共同体合作数字化能力显著提升。

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

1应用实例

1．1方案设计

运用3D虚拟仿真技术来对某矿工伤事故现场以及虚拟矿工等进行三维建模，对工伤事故进行分析，使该事故案例还原出逼真的事故场景，提高了仿真效果。方案设计思路如图1。方案设计思路过程:首先是案例资料搜集与整理，理清事故发生的地点、事故经过等;其次是预想摄像机镜头的摆放，包括场景的转换等，以便出现好的镜头效果;在电脑中进行仿真模型构建，包括人物、设备及环境等进行建模;进行静态、动态仿真环境设计，重点是照明、及光能传递设计;随后进行场景优化、渲染，碰撞检测后修改等三维动画开发;最终进行效果展示。

1．2事故案例整理

1)事故经过。某矿运输工区班长带领3名工人，从采区甩道向208外横管运送4辆装溜槽的平板车。约17:00，当车辆运至回风巷2道风门外车场时，某矿工将4辆车1次挂上(按规定1次应挂2辆)，4辆车的总长度大于2道风门之间的距离。某矿工和另1人将第1道风门打开后，前3辆车进入风门之间，某矿工和工友又去推第2道风门，推风门过程中，车辆向下移动，某矿工躲闪不及被挤伤。2)事故主要原因。风门之间轨道存在向下的坡度，车辆下滑;矿工违章作业，违反措施规定1次挂4辆车;现场运输环境复杂，电绞钢丝绳过风门;违章同时推开第2道风门。

1．3仿真模型的构建

摘要：随着我国社会经济的快速发展，交通问题已经成为人们日常关注的重点，随着机动车使用数量的不断增加，交通运行负荷日渐加重，经常会出现各种交通问题，比如说交通拥堵、交通安全，交通污染等，因此如何协调好人、车、路之间的关系成为了一个重要的问题，因此许多高校针对这些交通问题开设了交通工程导论课程，它作为交通工程专业的一门专业核心课，着重培养学生对于交通调查，交通规划，交通流理论，交通管理与控制、交通安全与交通环境保护等相关知识的学习，培养学生对于交通问题的分析能力和解决能力，传统的线下教学模式有许多弊端，而随着信息化技术的发展，越来越多的线上教学模式诞生，将线下教学与线上教学相结合的思想应用到交通工程导论课程教学中十分有必要，本文对目前线上线下教学模式的应用进行了探讨。

关键词：交通工程导论；线上线下混合教学；微课；虚拟仿真

1交通工程导论课程的介绍

交通工程导论属于交通运输工程学科领域的一门重要分支，这门课程设立的初衷是为了解决时下交通运输过程中的几大难点问题：交通拥堵、交通安全以及交通污染等问题。课程研究的主要内容可以概括如下：在进行交通调查的基础上，通过交通交通流理论、交通规划、交通管理与控制的等知识以及交通安全、交通环境保护等多方面相互配合，实现人-车-路的有机结合，进而实现快速，安全，经济、环保的交通运输体系。课程学习的内容比较复杂，通过这些知识点的学习，培养出一批有知识有能力的合格交通规划师、设计者和管理员，为我国交通运行和安全、交通可持续发展作出贡献。

2传统线下教学模式的存在弊端

通过第一部分内容的介绍，我们已经了解交通工程导论这门课程的主要研究内容。传统的教学模式在这门课程学习中存在着许多问题，下面我们针对这些问题进行简单的概括：（1）教材更新速度慢，教学内容与实际交通状况偏差大。目前交通工程导论这门课程所沿用的教材已经是几年前编写的，内容多是针对几年前的交通状况进行改编的。教学知识内容比较陈旧，与现在的交通对比呈现脱轨的状况。而且教材更偏重于理论化知识的学习，可以供学生参考的实际案例并不多，学生很难融会贯通；（2）实践课程少，学生缺乏应急能力；传统的教学模式大多都是填鸭式教学，只注重理论教学知识的学习，更偏向于让学生死记硬背。但这门课程是一门应用性、实践性很强的课程。学生仅仅是通过理论知识的学习，很难在脑海里建立一个逼真的交通运行情况，这就导致在面对交通问题时应急能力差。由于受到实践教学条件的限制，并没有开设比较多的课外实践教学，而且已开实践课程的教学模式比较陈旧，无法达到与时俱进；（3）教学评价方式单一。目前对于这门课程学习的考核依然沿用着比较陈旧的方式：出勤情况+课堂表现+考试卷面成绩，只注重对学生理论知识的考核，而且评价的方向一般都是老师评价学生，忽略了学生对老师教学体验的评价。而随着互联网技术的发展以及人们对于教学方式的反思，越来越多的新型教学模式诞生，通过将传统教育方式与线上教育相结合，极大的促进了教育事业进步，此种教学模式称为线上线下混合教学。

摘要：针对装备教学训练中的薄弱环节，设计开发了某型雷达多媒体教学训练系统。本文首先介绍了多媒体教学训练系统的功能与组成，然后分析了基于多媒体教学训练系统的教学训练特点，最后给出了多媒体教学训练系统在教学训练实践中的应用案例。实践证明，将现代多媒体技术应用于装备教学训练可取得较好的教学训练效果。

关键词：多媒体；教学训练；装备操作；维修训练

基于装备的教学和训练在提高学员的工程实践能力、装备综合素养以及岗位任职能力方面具有重要作用。长期以来，装备教学训练的开展主要结合实装进行，受教学资源、教学手段的限制，教学训练实施过程中存在着教学方法手段单一、教学训练时间难以保证、教学训练成本高等突出问题，在很大程度上制约着教学训练效果的提高。基于此，利用现代多媒体技术，就某型主训装备开发了多媒体教学训练系统，并在教学训练中进行使用，较好地解决了上述教学训练中存在的问题。

一、多媒体教学训练系统的功能与组成

某型雷达装备是目前装备教学训练中的主训装备，该雷达集光、机、电于一体，结构复杂、集成度高、价格昂贵。为满足教学训练要求，针对该型雷达装备，利用现代多媒体技术开发了多媒体教学训练系统，可满足对装备的构造与原理、故障维修、技术保障和武器系统运用等内容的教学与训练需求。

1.多媒体教学训练系统的功能

一、“Web主导下材料工程类

学生自主案例教学法”的含义“Web形式”是指在教学过程中，学生面对的对象不是教师，而是处于Web网络的虚拟仿真环境中，单人或多人合作进行设计成分或生产冶炼，Web网络系统自动记录学生操作的每一个步骤，教师通过前端软件观察学生的操作行为，实时回答他们提出的问题。“自主”是指学生学习的工程案例不是教师事先准备的，而是学生在仿真过程中自己得到的。由于学生掌握的专业知识和能力存在差异，使用的冶炼设备、设置的工艺参数和成分都不尽相同，因此得到的案例也不同，甚至很大一部分是失败的案例。“Web主导下材料工程类学生自主案例教学法”是在教师讲授专业知识的基础上，结合课堂教学内容，有针对性地给学生提供网络虚拟仿真平台，学生在平台内完成成分设计或产品冶炼任务，遇到问题可小组交流，提出改进方案。对典型个案，进行全班讲演，同时教师进行点评。该教学法以“任务”为主线，但不以“任务”的完成与否做为考核标准，提交的结果没有对错好坏之分，产生的结果不重要，结果产生的原因才重要。鼓励学生主动寻找可能出现的失常和事故，并运用所学理论知识去分析、去思考、去解决，强化对理论知识的学习渴望，激发学习的兴趣。

二、“Web主导下材料工程类

学生自主案例教学法”的实施方案在实施前，对实施的过程和步骤进行了认真分析，对实施方案的总体框架和实施具体步骤进行了设计，实施方案如下：第一阶段：规划。制定教学目标，确定实验班级。教材调整，确定讲授重点。以教师为主，包括课堂讲授的安排，讲授重点的确定，以及为学生编写模拟操作指导大纲等。第二阶段：执行。发动学生，明确任务。网络操作，案例设计。在线指导，提高案例质量。以学生为主，教师指导。使学生意识到自己的“工程师”角色，在虚拟仿真环境中动手操作，完成生产任务。教师可通过前端软件实时观察学生的操作行为，回答他们提出的问题并分析模拟结果。学生和老师之间、学生和学生之间在信息窗口通过文本进行交流。不同地点的学生可以组合起来，在同一个模拟模型中分别进行操作。第三阶段：分析和讨论。根据模拟操作记录，全班交流研讨，教师点评。师生结合，互动交流。教师从学生的操作结果中选取典型案例，让学生制作讲演课件，给全班同学分析自己的成功与失败经验，教师在交流中给予适时的点评，并进行成绩评定。第四阶段：总结。遴选优秀操作记录，编写示范案例。对学生的优秀设计案例进行整理归纳，为教师进行课62教学新思维堂多媒体教学时使用，也可作为学生课外预习、复习、自学的电子版的立体化教材。

三、个案举例

钢铁大学网站提供了钢铁应用、钢铁设计及冶炼等仿真模块，包括了现代钢铁生产的主要工序，可以为材料工程，尤其是金属材料工程专业大多数专业课程教学所采用。如在金属学材料学课程教学中，布置了一个生产任务：现收到一客户订单，要为一座海洋平台生产一种易焊接的高强度厚钢板，钢种的成份和工艺路线由生产方来确定。订单要求生产9000t的高强度厚板，钢板对机械性能的要求为：屈服强度，LYS＞375Mpa；抗拉强度，530Mpa＜UTS＜620Mpa；54J夏比冲击转变温度，ITT＜-40℃；屈强比LYS/UTS＜0.82。使用网站中关于海洋平台用中厚板钢的设计模块进行仿真。【学生自主案例】钢种成分的设计在工艺路线为50mm钢板中度控轧、25mm钢板轻度控轧、90mm钢板中度控轧的情况下，经过调试发现Cr、Mo、Ni、V可以不参与设计考虑范围，C、Si、Mn在一定的含量内变化，主要调节Cu、Al、N、Nb元素的含量改变钢材的力学性能，得到了满足客户性能要求的3种不同钢种。从而使基体强度提高，以及固溶体与运动位错间的相互作用，阻碍了位错的运动，从而使钢种强度提高；2号钢种N、Nb、Al含量较高，主要强化机理是：N与Te形成间隙固溶体，起到固溶强化；在钢中加入的Nb，Nb元素能形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物，在轧制或轧后冷却中沉淀析出，起到第二相沉淀作用；同时，N与Al、Nb形成氮化合物或碳氮化合物，能钉扎晶界，阻碍晶粒长大，起到细晶强化。3号钢种的设计是在2号基础上调试Al元素的含量，3号钢种Al含量较低。