2017年度示范性虚拟仿真实验教学项目
挖掘装载机CAD整机虚拟装配实验
机械电子工程学院 2017年10月26日
【实验名称】
实验名称是挖掘装载机CAD整机虚拟装配实验。属于矿山机械现代设计课程教学内容。实验采用上机操作。学生可以在仿真中心机房或校园网节点利用客户端计算机连接服务器，按照指导手册逐步完成实验学习。计划学时3学时。
【实验目的】
学生通过实验完成虚拟样机整机CAD装配，可以了解挖掘装载机这一典型矿山机械装备的整体系统结构、部件组成和装配关系，进一步熟练掌握CAD虚拟装配操作技巧，并为后续动力学仿真和结构强度分析打好基础。
【实验内容】
实验内容是在已经建好的挖掘装载机各组件模型基础上，按照整机结构逐一装配连接，最终构成产品整机。实验过程中应注意随时保存模型文件，掌握并灵活使用鼠标按键实现图形动态操作。
【实验步骤】 具体实验步骤是：
（1）通过登录管理平台获取账号，启动VNC软件登录服务器；
（2）启动FreeCAD软件并依次导入行走机构、驾驶室、动力系统总成、运输机构总成和工作机构总成，同时使用装配约束关系依次完成各部件装配；
（3）检查装配体组件自由度和干涉情况，适当调整并避免零件结构干涉；
（4）保存整机装配即虚拟样机CAD文件；
（5）断开服务器连接并关闭客户端，填写实验学习记录。
【项目特色】
1 / 2 本实验项目及课程是我校应用型专业教学改革试点课程。教学团队根据专业教学发展需要，结合地方特色——矿山机械装备产业发展，紧抓特色方向，开发并建立了特色鲜明的矿山机械现代设计数字化教学资源库和虚拟仿真教学平台。
【技术特点】
该教学平台依托中心高性能服务器支撑，可以实现分布式远程学习和实践操作教学，特别是完全采用开源软件技术实施应用软件整合和配置，实现了支撑软件的完全共享和免费，支持灵活地订制开发。
【教学效果】
仿真实验教学平台有效促进了产学研教融合，取得显著成果。特别是教学团队联合企业编修订矿山机械行业标准5项，获2017年矿山机械行业标准化工作先进集体称号。学生创新实践能力显著提高，已申请专利十余项并多次获得全国大学生数字化设计大赛和先进成图竞赛等国家级竞赛奖。
【发展设想】
展望未来，随着智能制造特别是现代设计与信息技术发展，教学平台计划将逐渐引入AR/VR和工业云技术。现有的开源模式特别有利于实现并支撑后续工业云协同设计与教育教学平台拓展。
【小结致谢】
本项目获得了江西省高等学校教学改革研究课题资助（JXJG16-22-
1、JXJG15-22-6）。本项目所使用软件均采用GPL协议。在此向VNC、FreeCAD和Ubuntu等开源软件及开源软件基金会致谢。
2 / 2
虚拟汽修仿真教学系统
中国已成为全球汽车的第一大市场，快速发展的汽车工具为我国经济注入了一支强心剂，拉动了各个产业的发展，随着我国汽车保有量的不断攀升，另一个问题已经浮出水面——汽车维修维护。
不仅是现有的4S店，社会上的各类大大小小的汽车维修店如雨后春笋般涌现，而汽车维修维护人才却极为缺乏，近年来汽车工业和汽车技术不断发展，新能源汽车也不断普及，对汽车的维修维护提出了更高的要求。作为汽修人才培养的主力：职业院校，如何解决社会汽修人才的问题，成为了最大的教学要求。
汽车作为一个高度机电一体化的产品，内部结构非常复杂，需要全面了解汽车的结构和运行原理，才可能对维修维护有深刻的认识和技能，利用先进的IT技术，使用虚拟汽车教学培训系统，对培养汽修人才有着巨大的促进作用。
凤凰创壹虚拟汽车教学培训系统以3D互动方式直观展现汽车的基本结构和工作原理，以及虚拟拆卸与安装（每一步互动操作都有相应的语音解说或提示）。并提供3D互动 故障诊断及考核功能。本系统包含汽车机械常识、汽车文化、汽车的美容与装饰、汽车电子电工技术应用、汽车结构与拆装、汽车使用日常维护、汽车的修理、汽车 性能检测、汽车故障诊断九大模块：（1）汽车机械常识包含量缸表的使用、曲轴的测量、汽缸的测量；
（2）汽车文化包含汽车驾驶的演示和汽车驾驶的实训；
（3）汽车的美容与装饰章节包含的主要课程（汽车清洗、汽车护理、汽车漆膜修补、汽车车身装饰、汽车室内装饰、车身电器的装饰等）；
（4）汽车电子电工技 术应用主要包含电源系统绘制与连接、启动系统绘制与连接、点火系统绘制与连接、照明系统绘制与连接；
（5）汽车结构与拆装包含整车拆装，发动机拆装，发电 机拆装，发电机拆装（含工具），自动变速器原理，变速器内部展示与拆装，汽车整车展示与拆装，汽车底盘展示与拆装等（所有拆装均包括：自动拆卸，自动安 装，手动拆卸，手动安装。其中自动拆卸，自动安装是为了让学员学习整个拆装过程，手动拆卸，手动安装是为了学员练习对所学拆装步骤的熟悉度）；
（6）汽车使用日常维护包含调整点火正时、交流发电机各部件的检修、启动机故障诊断与排除、前照明灯的检查与排除、电动门窗故障诊断与调整等。（7）汽车的修理包 含汽油泵拆装、分电器拆装、曲柄连杆机构拆装、活塞环更换、喷油器拆装、汽油机竣工验收、柴油机竣工验收、气缸压力的测量、变速器的拆装、前桥拆装、转向 器拆装桑塔纳主减速器拆装、东风制动阀拆装、交流发电机拆装、分电器拆装、四缸发动机拆装、以及制冷剂进行泻放、添加及抽真空等常见汽车修理内容；
（8） 汽车性能检测功能模块可让学员在三维互动的场景中学习动手进行制动性能检测、灯光性能检测、汽车尾气性能检测、侧滑性能检测、蓄电池性能检测、交流发电机 性能检测、启动机性能检测、点火性能检测、点火能量检测等性能检测；
（9）汽车故障诊断包含机械故障，电控故障，电器故障。机械故障主要检查器件磨损间 隙，裂纹，变形，老化等故障（包括冷却系统，润滑系统，启动系统，点火系统等故障）；
电控故障检查发动机控制和各个系统控制反馈信号的检测，查看各个功能 传感器的故障（防盗系统，燃油系统，排气系统，点火系统，空气供给系统等故障）；
电器故障检查各个系统的电器原件故障(如雨刮喷水系统，灯光照明系统，仪 表系统，启动系统，充电系统，玻璃升降系统，电动后视镜系统等故障)。本系统还提供排除故障过程中需要用到相关仪器仪表，例如：汽车故障检测仪，示波表， 千分尺，内径千分尺等三维互动模型。
在职业院校汽修专业中推广和普及虚拟汽车维修维护培训系统，是汽修教学改革的一大进步，不仅在教学方法是进行了改革，在教学内容和教学模式上都是巨大的进步和变革，对我国大力发展汽修人才有巨大的推动作用。
东华大学教务处通知
教函2013年35号 签发:吴良
关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心申报工作的通知
各学院：
根据教育部《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号）(附件1)，现就我校国家级虚拟仿真实验教学示范中心申报推荐工作有关事项通知如下：
一、建设内容和任务
虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、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，达到教学大纲所要求的教学效果。
（一）建设任务
虚拟仿真实验教学中心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、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目。虚拟仿真实验教学中心建设应充分体现虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。
（二）建设内容
1．虚拟仿真实验教学资源。发挥学校学科专业优势，积极利用企业的开发实力和支持服务能力，充分整合学校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教学资源，提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容，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、多学校和多学科专业的虚拟仿真实验教学的需求。探索校企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。
二、申报对象
本次国家级虚拟仿真实验教学示范中心申报对象主要为我校国家级实验教学示范中心和上海市级实验教学示范中心。非实验教学示范中心如已有相关的建设基础也可申报。请符合申报条件的学院根据自身的特色和优势自愿申报。
三、申报日程安排
1．9月16日前，各学院提交书面材料。包括：《国家级虚拟仿真实验教学中心申请书》（附件2），相关支撑材料（关于实验教学示范中心成立的批件以及相关政策、保障措施、规章制度等文件）。
2．9月18日-30日，学校组织专家评审，遴选确定上报项目，并公示。
3．入选项目按教育部通知（教高司函〔2013〕94号）要求准备视频、网站等其他相关材料，10月25日报送书面材料和光盘材料至教务处,电子材料一并发送至电子邮箱：mzmedu@dhu.edu.cn。联系人：毛志敏，联系电话：67792064。
附件：
1．教育部《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（教高司函〔2013〕94号）
2．国家级虚拟仿真实验教学中心申请书 3．国家级虚拟仿真实验教学中心遴选要求
教 务 处 2013年9月3日
近期，教育部批准100个实验教学中心为国家级虚拟仿真实验教学中心、批准100个实验教学中心为国家级实验教学示范中心。陕西省12所高校8个实验教学中心获批国家级实验教学示范中心、9个实验教学中心获批国家级虚拟仿真实验教学中心。
陕西批准为国家级实验教学示范中心的有：西北大学电子信息技术实验教学中心、西安交通大学机械工程专业实验教学中心、西安电子科技大学计算机网络与信息安全实验教学中心、西安工业大学电工电子实验教学中心、西安建筑科技大学冶金技术实验教学中心、陕西师范大学地理学实验教学中心、第四军医大学基础医学实验教学中心、空军工程大学通信工程实验教学中心。
陕西批准为国家级虚拟仿真实验教学中心的有：西安交通大学应急管理决策虚拟仿真实验教学中心、西安电子科技大学集成电路设计与制造虚拟仿真实验教学中心、西安建筑科技大学土木工程虚拟仿真实验教学中心、西安科技大学矿山建设工程虚拟仿真实验教学中心、长安大学工程机械虚拟仿真实验教学中心、西北农林科技大学森林生物学虚拟仿真实验教学中心、陕西师范大学心理学虚拟仿真实验教学中心、第四军医大学口腔医学虚拟仿真实验教学中心、第二炮兵工程大学导弹测试与控制虚拟仿真实验教学中心。
【西安交通大学】机械工程专业实验教学中心、应急管理决策虚拟仿真实验教学中心获批。机械工程专业实验教学中心面向“中国制造2025”战略，依托该校机械工程一级学科，通过统筹校内高端制造装备、三维(3D)打印、制造系统等高水平科研基地和校外国家级工程实践教育中心等优质资源而建设。中心坚持“专业与素质并重、实践与实战创新”的理念，以构建“硬件设施一流、资源融合充分、结构体系完整、学科特色鲜明”的机械工程专业实践教学平台为核心，积极推进实践教学模式改革，形成了专业实验能力、工程实践能力、创新实践能力培养三位一体的实验教学体系，探索得到了一系列行之有效的实践教学新方法，建立了相应的以工程教育认证为导向的实践教学质量标准，为培养引领未来的机械工程专业拔尖创新人才提供有力支撑。应急管理决策虚拟仿真实验教学中心总占地面积约3500平方米，拥有实验室24间，设备固定资产总值1600余万元。面向管理科学与工程类、工商管理等2大类7个专业开展虚拟仿真实验教学，已建设30个真实实验无法展开的虚拟仿真综合实验项目，如“突发事件预测预警实验”“应急联动多部门协作实验”“应急物流运力交易实验”“应急决策仿真实验”等，其中50%以上实验项目为自主研发。通过实验教学，缩短了理论学习和现实应用之间的距离，可以帮助学生更加深入的理解课本知识，同时培养学生的动手能力。突发事件的频发要求管理类学生需要掌握和具备处理突发事件的能力。针对我国社会发展与应急管理的重大现实需求，管理学院成立了学科交叉的科研与教学协同的应急管理决策虚拟仿真实验教学中心。该中心的建设核心目标是提高管理类学生应对突发事件、实时综合管理决策的能力，培养具有国际化视野及社会责任感的创新型管理人才。
【陕西师范大学】心理学虚拟仿真实验教学中心、地理学实验教学示范中心获批。心理学虚拟仿真实验教学中心按照“以实为本，以虚为媒，虚中求实”的建设原则，遵循“内隐加工形象化，发展进程短时化，特殊案例再现化，风险情境安全化，技能训练系统化”的建设理念，形成了“认知与行为基础实验能力培养平台”“现代认知神经科学创新能力培养平台”“航空航天心理学及人因工程仿真实验平台”和“病理心理虚拟实验平台”四个虚拟实验教学仿真平台，实现了传统实验教学与现代教学手段的有机融合，丰富了心理学实验教学内容，提高了教育教学水平，发挥了辐射示范带动作用。地理学实验教学示范中心依托该校地理学一级学科、历史地理学国家重点学科、地理科学国家级特色专业，按照“室内实验与野外实践一体化”的实验教学理念，立足黄土高原和秦巴山地，抓住西部资源环境与经济社会发展热点，创新了自然地理学、人文地理学、遥感与地理信息系统实验教学内容与方法，成为我国西部地区创新型地理学人才培养的核心基地。中心形成了立足地理科学，实现多学科实验教学融合;立足校内平台，实现多元化实验教学拓展;立足黄土高原，多渠道服务西部发展;立足学生发展，多层次创新人才培养的特色。
该校相关负责人表示，此次两个国家级实验教学示范中心的获批，是陕西师大多年来一贯重视实验教学工作结出的硕果，是相关学科集体智慧的结晶。截至目前，陕西师大建成了4个国家级实验教学示范中心(化学实验教学中心、数字传媒技术实验教学中心、跨学科X-物理实验教学中心、地理学实验教学示范中心)，3个国家级虚拟仿真实验教学中心(化学虚拟仿真实验教学中心、生物学虚拟仿真实验教学中心、心理学虚拟仿真实验教学中心)。国家级实验教学中心的建设，推动了学校实验教学和实验教学改革，促进了学校人才培养水平的不断提升，标志着该校实验教学水平迈上了一个新的台阶。
【长安大学】工程机械虚拟仿真实验教学中心获批。工程机械虚拟仿真实验教学中心是长安大学“211工程”及“985优势学科平台”重点建设实验室之一，成立于2012年6月，2016年1月成为国家级虚拟仿真实验教学中心。目前有实验教学人员55人，其中教授12人，副高职29人，中级职称及其他14人，获得博士学位的47人，硕士学位及其他7人，平均年龄43岁。中心用房面积近1200m2，仪器设备1432台，价值1800余万元。近期获得省级教学成果奖6项，省级教改项目5项。获得省级及以上科学技术奖5项，编写教材17部，发明专利46项，现拥有工程机械关键零部件现代虚拟制造平台、工程机械原理展示、工程机械结构设计及其分析计算、工程机械电液控制系统、工程机械拆装与驾驶、工程机械施工控制等共6个虚拟仿真实验平台、开设近百项虚拟仿真实验项目。
【西北大学】电子信息技术实验教学中心获批。至此，该校国家级实验教学示范中心数量达到7个，在全国高校中并列第六，在全国地方高校排名第一。电子信息技术实验教学中心成立以来不断加强内涵建设和改革创新，按照《高等学校基础实验教学示范中心建设标准》要求进行了资源整合，形成了以“加强基础，强化应用，提高素质，注重创新，激励个性，体现特色”的人才培养思路，构建了分模块、分层次、分阶段的“立体化”的实验教学体系，培养了一大批信息学科高素质创新型人才。该校相关负责人表示，此次获批为国家级实验教学示范中心，将进一步推动该校本科实验教学改革，提高人才培养质量。学校也将一如既往高度重视实验教学示范中心建设，在“十三五”期间，依托“教学实验室提升计划”，全面改善教学实验室基本条件，推进实验教学整体改革，进一步提高学生创新精神和实践能力。
【西安科技大学】矿山建设工程虚拟仿真实验教学中心获批。西安科技大学矿山建设工程虚拟仿真实验教学中心是依托该校国家级采矿工程实验教学示范中心、国家煤炭工业采矿工程重点实验室、教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室、陕西省岩层控制重点实验室和陕西省岩土工程教学示范中心建设完成的。该中心面向矿山建设、土木工程、采矿、安全、地质、测绘等专业开设虚拟仿真实验教学课程，为学生开设虚拟仿真实验项目46个，其中科研转化实验教学项目18个。针对本科教学实验高难度、高危险、高成本的特点，按照“虚实结合、相互补充、能实不虚、以虚扩实”的建设原则，创新性的构建了“三层次，四类型、四结合”一体化的虚拟仿真试验教学体系，强化矿山建设工程特色，建立了现代化矿山工程虚拟仿真、矿山建设工程施工工艺与检测技术虚拟仿真、矿山建设工程优化设计虚拟仿真及矿山建设工程数值模拟等四个各具特色、相互补充的矿山建设工程虚拟仿真实验教学平台。近年来，实验中心承担国家级、省级、校级大学生创新实验课题1000余项，获得科技作品竞赛国家级、省级奖350余项，承担国家级项目100余项，获省级以上奖项34项，出版学术专著10部，获国家发明专利17项，实用新型专利、软件著作权等50余项。作为陕西地区首批省属高校及西北地区唯一一家矿山建设专业的国家级虚拟仿真中心，其具有受众面广、辐射面宽、综合效益高等特点，对促进学校及陕西省信息技术与优质实验教学资源深度融合，改革试验教学方法和教学手段，创新人才培养模式，提高创新性人才培养质量方面发挥积极作用。
嵌入式系统课程群虚拟仿真实践教学平台建设研究
摘 要：
嵌入式系统课程群在实践教学中存在设备种类繁杂、设备更新不及时等问题，这些问题对人才培养十分不利。为此提出以共享优质实验教学资源为核心，以建设嵌入式系统课程群的信息化实验教学资源为重点，以建设开放型、先进型、创新型以及易管理、维护型实验项目为目标，进行虚拟仿真类实验教学信息化建设。虚拟仿真实践教学克服了诸多条件的限制，丰富了实践性教学手段，提高了实践教学效率，降低了实验室建设与维护成本，有利于现代实验教学观念的更新。
关键词：
嵌入式系统；
实践教学；
虚拟仿真；
教学资源
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2016）06-95-03
Abstract：
There are many problems in the practical teaching of embedded system course group， such as the complexity of equipment types， the equipments not updated and so on， these problems are very unfavorable to the cultivation of talents.Aiming at these problems， the construction of virtual simulation practical teaching platform is put forward， to share high quality resources of experiment teaching as the core， to construct of informationization resources of experiment teaching for embedded system course group as the focus， to construct experiment projects of open， advanced， innovative and easy to manage and maintenance as the goal.Virtual simulation practical teaching overcomes many limitations， enriches the means of practical teaching， improves the efficiency of practical teaching， reduces the cost of laboratory construction and maintenance， and is beneficial to the idea renewal of modern experiment teaching.
Key words：
embedded system；
experiment teaching；
virtualization and simulation；
teaching resources
0 引言
当今社会，嵌入式系统已经渗透到人们工作、生活中的各个领域，几乎所有的电子设备都有嵌入式系统的影子[1]。嵌入式系统涵盖了微机原理及接口技术、单片机原理及应用、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、嵌入式体系结构、嵌入式应用开发技术、C语言程序设计、汇编程序设计、网络通信技术、人机接口、软件技术等多门课内容，因此，嵌入式系统的实践教学显得尤为重要。各高校逐步建立起嵌入式系统实验室，但嵌入式系统涉及的硬件种类繁多，由于资金的限制，不可能在一个实验室囊括所有种类的嵌入式设备。因此，很多实验项目都需要相应的虚拟仿真设备作为支撑，以虚拟仿真实验作为传统实验的重要补充，克服了诸多条件限制，丰富了实践性教学的手段，提高了实践教学效率，降低了实验室建设与维护成本，有利于现代实验教学观念的更新[2]。
1 嵌入式系统课程群在实践教学中存在的问题
我们分析了嵌入式系统专业课程群实践教学的现状，归纳其存在的主要问题有以下几个方面。
⑴ 实验项目类型单一，不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力。
学生对某一课程的兴趣往往需要丰富的实验项目才能带动，但现有的课程实验受限于硬件设备，验证性实验项目偏多，而设计性及综合性实验项目缺乏，故难以激发学生的实验兴趣，其创新思维能力的培养也同样受到限制。
⑵ 实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品”认识的形成。
现有的各种教学实验，基本是固定程式的验证式实验，实验所用元器件、线路板已选好，学生所做的工作仅是对实验箱连连线，使用一下测试仪器、仪表，建立相应知识点的概念而已。这样的实验很难满足现代实验教学改革提出的三个实验层次即“基础性实验、综合性实验、创新性实验”的目标。目前的实验平台不能满足这样的训练，即：学生从有一个概念（或想法）开始，然后着手电路原理图的设计、编写程序代码、调试，最后形成产品的整个开发过程的训练。学生通过传统实验手段所得到的训练是片面的、局部的，其对产品开发过程的认识并不深刻，这也是导致学生所学不能所用的根本原因所在[3]。
⑶ 硬件设备种类繁杂，致使难以开展综合性的软件开发实验项目。
高层次软件设计和开发一般不用太多考虑底层硬件的实现细节，如果处于一个具体的硬件环境下，在开发和研究中可能会陷入硬件的具体细节中，而不能把精力放到高层次的软件设计和开发上。如果硬件开发环境不太稳定（这种情况经常见到），且对具体的硬件又不是很了解，则可能在排除问题上花费大量的时间。
⑷ 新式设备层出不穷，难以保持实验室设备的先进性，设备需持续投资。
⑸ 封闭式的实验教学模式不利于提高实验效果。
现有实验室大多采取封闭式的实验教学模式，即在规定的课时内，在规定的场地内，进行规定的实验内容（由于实验设备能力的限制造成），这种封闭式的实验教学模式，往往造成学生不能有足够的时间深入了解及研究实验内容，进而对实验产生兴趣，而且固定式的验证实验内容限制了学生的思维空间，扼杀了学生创新思维能力的培养。因此，其实验效果很难提高，这种做法实际上背离了现代实验教学改革中提出的“优化课内，强化课外”的实验教学意识[3]。
⑹ 不利于开展创新性研究。
开展创新性研究的前提是实验环境的丰富资源及其灵活可变性。目前基于硬件的实验平台往往采取一种定式的实验或研究环境，即师生只能在有限的几种器件或线路实验板之上进行实验内容的设定或研究，这对于开展创新性研究极为不利[3]。
2 嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验平台建设
嵌入式系统课程群的实验教学改革势在必行，而开展虚拟仿真类实验教学研究是解决上述问题的有力手段。利用计算机虚拟仿真技术，建立电路分析、汇编程序设计、计算机组成、微机原理与接口技术、操作系统、网络通信技术、人机接口、软件技术等课程的虚拟仿真实验教学资源。综合一个计算机网络硬件平台（或一台计算机）、一套虚拟仿真软件，再加上一本虚拟实验教程，以虚代实、以软代硬，就可相当于一个设备先进的嵌入式系统实验室。
我校嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验平台建设坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想[4]，以全面提高学生创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，进行虚拟仿真类实验教学信息化建设，推动高等学校实验教学改革与创新[5]。
⑴ 建设嵌入式系统课程群的虚拟仿真类实验教学资源
依托中北大学国家级计算机及应用虚拟仿真实验教学中心，充分发挥计算机科学与技术学科的专业优势，高效整合现有的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教学资源，提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容，降低实验成本，开展绿色实验教学。具体建设内容为：①拓展嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验教学内容，更新传统的基础型实验，开设综合型创新型实验；
②结合嵌入式系统课程体系，制定新的实验教学大纲，编写新的实验教材和实验指导书；
③将虚拟仿真类实践教学与理论教学相结合，培养学生的学习兴趣、创新能力和动手能力。
⑵ 建设嵌入式系统课程群的虚拟仿真实验教学管理与共享平台
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、多学校和多课程的虚拟仿真实验教学的需求，建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。虚拟仿真实验教学资源管理与共享平台的所有实验数据都存储在系统服务器上，管理人员和教师可在办公室或宿舍通过网络对虚拟仪器设备、实验项目、实验过程等进行管理监控；
教师还可以预约安排课内实验、设计并发布新的实验项目、收集学生实验过程的相关信息、评定学生实验成绩等；
学生则可以预约课外实验，既可以到实验室进行现场实验，又可以在其他机房或宿舍登录系统进行实验[6]。
⑶ 以科研项目为纽带，建设创新型虚拟仿真实验教学资源
利用科研项目及成果转化的系统软件和教学仪器设备开设了有特色的自主实验和创新实验，让学生在课余时间利用虚拟仿真平台和教学仪器设备进行实验，同时也满足课程设计和毕业设计中对设计对象的仿真实验要求。
工程创新实验室面向全校优秀学生，提供创新和开放实验。成立创新小组，每年吐故纳新，大四学生毕业、大二学生选拔加入，管理模式为学生自治，采用内部优胜劣汰。学生以2～5人为一组进行创新性实验，以团队自主学习为主，教师指导为辅，结合科研课题和相关竞赛，形成了良性的竞争和团队协作的运作机制。学生的工程实践和科研创新能力得到了提升，教师的科研课题也得到了有力支持。科研成果开拓了学生视野、提升了知识结构、培养了综合设计和创新能力，显著提升了学生的学习兴趣与工程设计能力。
3 建设效果
中北大学计算机及应用虚拟仿真实验教学中心于2015年1月获批国家级虚拟仿真实验教学中心，中心深入研究虚拟仿真实验教学技术，并通过校企合作等方式探索虚拟仿真实验教学系统的自主研发，研发了多套虚拟仿真实验系统，并初步建立起了嵌入式系统课程群的虚拟仿真实践教学平台，取得了良好的效果。
⑴ 集开放性、先进性与创新性于一体
首先，虚拟仿真实验项目不受空间与场地的限制，具有开放性；
其次，虚拟设备可以定时更新升级，确保了虚拟设备始终与市场上的更换速度保持一致，确保了实验设备的先进性；
最后，大量综合型及创新型实验项目得以在虚拟环境中开展。
⑵ 拓展了实践领域，丰富教学内容，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能
某些实验项目由于设备昂贵、经费不足或实验项目本身内容繁杂而无法正常开展，采用虚拟仿真实践教学后，可以对真实设备进行虚拟仿真，同时也可简化过于繁杂的实验步骤，使实验得以正常进行。
⑶ 虚实结合的实验教学方式减轻了实验教学压力，提高了实验效果，并为学生的创新实验提供了支持
我校是一所以工科为主的高校，尽管增加了实验设备的台套数，但由于招生规模扩大，仍不能满足上机需求。学生在实验室的时间有限，难以充分观察、思考，没有机会完成自主设计的实验项目等问题，实验效果不佳。利用虚拟仿真实验系统，学生可“先虚拟、后实验”，即在进实验室前，利用虚拟仿真平台和软件，熟识仪器使用，理解实验原理，预测实验结果，做好真实实验的准备工作；
实验后又可利用虚拟仿真平台分析实验数据与各种现象，效果很好；
学生还可以在仿真平台上，自主设计实验项目，以提高自身的创新能力。
⑷ 降低了实验室建设成本
与传统实验项目建设相比，虚拟仿真实验不用购买昂贵的设备，只需一套虚拟仿真软件，外加少量的实验验证板即可，大大降低了实验室的维护费用。
4 结束语
将虚拟仿真技术引入嵌入式系统课程群的实践教学环节，使得许多原来由硬件才能完成的功能，都能依靠软件来实现，即“以虚代实”、“以软代硬”、“虚实结合”，构建了与真实环境一致的虚拟仿真实践教学平台，完成了原有实验难以实现或无法完成的功能，进一步培养了学生的设计能力、动手能力和工程应用能力，教学效果显著。虚拟仿真实验项目的开发是一个庞大的工程仍需进行深入探讨。
参考文献（References）：
[1] 罗志伟，李蓓莉.开放型嵌入式系统虚拟实验室的构建[J].惠
州学院学报，2009.29（3）：122-125
[2] 周世杰，吉家成，王华.虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].
计算机教育，2015.9：5-11
[3] 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
[4] 匡载华，邓小鹏.电子类学科专业Proteus实验室的建设[J].实
验技术与管理，2009.26（1）：155-158
[5] 刘晓东.计算机虚拟实验系统的设计与实现[D].天津大学硕
士学位论文，2010.
[6] 胡今鸿，李鸿飞，黄涛.高校虚拟仿真实验教学资源 开放共享
机制探究[J].实验室研究与探索，2015.34（2）：140-144
华中农业大学是教育部直属、国家“211工程”建设的全国重点大学，在近120年的办学历史中，积淀了“勤读力耕、立己达人”的办学传统；
形成了以农科为优势，以生命科学为特色，多学科协调发展的学科体系和用现代生物技术提升传统农科、培养高素质创新人才的办学特色。
华中农业大学生物学实验教学中心成立于2001年，2005年获批为湖北省高校首批实验教学示范中心，2007年获批为国家级示范中心。中心总面积4500平方米，设有植物学、微生物学、细胞与遗传学、生化与分子生物学、生物信息学、学生创新等8个功能分室；
仪器设备台件数1929台，总价值达1530万元。每年承担全校15个生物类专业的相关实验，完成实验教学任务30万人学时。中心有教师96人，包括国家名师、长江学者、国家杰青等一批高层次人才，为开展高质量的实验教学提供了坚实的保障。
中心坚持“理论教学与实践教学并重、实验技能训练和科学思维训练并举”，根据生物学学科特点，由浅入深，构建了从群体到分子水平的“3+3+1”的实验教学体系。2009年以来，中心教师先后主持省级教改项目9项，建成国家精品及视频公开课7门，发表教改论文10余篇，获省级以上教学成果奖6项。
随着实验教学改革的不断深入，教学资源分散，综合设计性实验周期长、成本高，高精尖设备本科生无缘接触等实体实验教学的局限性日益凸显。如何应用信息技术集成优势、破解发展瓶颈，成为中心思考和实践的重要课题。
2014年，在教育部虚拟仿真实验教学中心建设思想的指导下，学校按照 “统一规划、分期实施；
集成优势，共享资源”的建设思路，依托作物遗传改良国家重点实验室、农业微生物学国家重点实验室、微生物农药国家工程研究中心等国家和省部级研发平台，以生物学实验教学中心为主干，集中作物学、水产养殖、动物医学等3个国家级和6个省级实验教学中心的力量，建成校内8个与生命科学相关学院共享的生物学虚拟仿真实验教学中心。
虚拟仿真中心以“学科特色、产业实践、技术前沿、创新能力”为导向，建立了包含四大模块的虚拟仿真实验资源：
I 综合设计性虚拟实验项目模块
本模块以生物学所属12个二级学科为边界，针对生命科学技术呈现向多学科、多领域综合发展的特点，充分挖掘本校特色学科资源开发综合设计性虚拟项目，培养学生综合创新能力。目前已开发了果蝇综合实验、水稻遗传转化等经典或前沿综合设计性虚拟实验项目。其中，水稻遗传转化虚拟仿真实验项目依托“国家转基因重大专项”和我校全球领先的转基因水稻研发技术成果，让学生全面理解和掌握愈伤组织的诱导及继代、农杆菌侵染、共培养、抗性愈伤组织筛选、外源基因转化瞬时表达检测、转基因植株的分化及移栽、外源基因稳定表达检测等水稻遗传转化的全程技术，使学生尽早接触学科前沿。
II校内外实习实训虚拟仿真模块
本模块立足于为学生创造一个开展宏观生物学学习、实践和了解、掌握生物技术产业化应用的环境。校园及神农架国家生物学野外实习基地数字植物地图仿真项目，目前已涵盖校园内200余种植物的形态特性、生物学特性及分布地点。学生可通过植物在校园或实习点的位置查询掌握植物的分类及生物学特性。
藻类是目前生物工程中进行规模化培养以获得特定产物的一个典型代表类群，经济价值前景广阔。藻类规模化培养虚拟仿真实验项目，可让学生了解从藻类细胞制种、扩大培养、规模化培养、诱导、收获和提取加工等整个藻类细胞培养和利用的流程，使学生从宏观上了解生物技术从理论走向实践的全过程。
III 尖端仪器设备虚拟仿真模块
随着生命科学研究的不断深入，生物学研究手段也不断更新。本模块围绕本校用于生物学研究的尖端仪器设备，开发虚拟仿真实验项目，让学生掌握操作原理，熟练操作过程，接触前沿实验技术，为进入实验室预约使用设备、开展科研训练和后续深造打下基础。目前该模块已将学校蛋白质平台的流式细胞分选仪、分析超速离心机、蛋白质纯化仪开发成虚拟仿真项目，很好的满足了本科生对这类尖端设备的使用需求。
IV 生物学资源拓展模块
本模块主要是整合全校相关的生物学资源，为师生搭建共享学习平台。动植物数字切片平台，提供了动物、植物、微生物等形态切片300余份，可满足各专业学生对其形态、功能的学习需求。建设中的校园数字博物馆平台，将提供数万份珍贵动物、植物、土壤与地质矿藏数字标本资源。
虚拟仿真中心已建立了功能齐全的综合管理平台，不仅可以对实体实验中心资源进行系统管理，还可以对学生参与虚拟仿真实验项目进行测试考核，在线管理师生互动交流，从而建立起“虚-实-虚”有机结合的实验教学体系和考核体系。
中心的建设与改革为学校培养生物学创新人才提供了有力支撑，发挥了重要示范辐射作用。国家生物学理科基地曾两次被评为全国优秀，100余所高校来校交流。2009年以来，“三生”专业本科生在《核酸研究》等国际杂志发表论文50余篇，先后摘取IGEM、美国数学建模等多项赛事桂冠，每年出国和深造率超60%。
虚拟仿真中心将秉承我校生命科学的优势和特色，瞄准学科和产业发展前沿，不断推进资源整合、校企联合、开放融合，构建“经典与现代、虚拟与现实”相融通的实验教学体系，打造教研产协同的创新人才培养环境，努力实现人才培养的现代化与国际化。
虚拟仿真教学营销部心得体会
博星卓越教学模拟平台心得体会（共4篇）
云教学平台使用心得体会
财会实训教学平台心得体会