生物仿真技術范文10篇

時間:2024-05-23 00:17:35

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生物仿真技術

技術結構工程應用管理論文

摘要:本文著重闡述了將系統(tǒng)仿真與虛擬現實技術相結合后,在工程結構分析、巖土工程、防災工程及模擬施工等結構工程領域中應用的基本思路和發(fā)展前景。

關鍵詞:系統(tǒng)仿真設計

一、系統(tǒng)仿真技術

所謂仿真就是建立系統(tǒng)的模型(數學模型、物理效應模型或數學-物理效應模型),并在模型上進行實驗和研究一個存在的或設計中的系統(tǒng)。這里的系統(tǒng)包括技術系統(tǒng),如土木、機械、電子、水力、聲學、熱學等,也包括社會、經濟、生態(tài)、生物和管理系統(tǒng)等非技術系統(tǒng)。仿真技術的實質也就是進行建模、實驗?,F代仿真技術的發(fā)展是與控制工程、系統(tǒng)工程及計算機技術的發(fā)展密切相關聯的??刂乒こ毯拖到y(tǒng)工程的發(fā)展促進了仿真技術的廣泛應用,而計算機出現及計算技術的迅猛發(fā)展,則為仿真提供了強有力的手段和工具。因此,計算機仿真在仿真中占有越來越重要的地位。

仿真技術得以發(fā)展的主要原因是它帶來了重大的社會和經濟效益。系統(tǒng)仿真的應用大致可分為:對已有系統(tǒng)進行分析時采用仿真技術;對尚未有的系統(tǒng)進行設計時采用仿真技術;在系統(tǒng)運行時,利用仿真模型作為觀測器,給用戶提供有關系統(tǒng)過去的、現在的、甚至是未來的信息,以便用戶實時作出正確的決策;

在系統(tǒng)運行前,利用仿真模型作為預測器,向用戶提供系統(tǒng)運行起來后,可能產生什么現象,以便用戶修訂計劃或決策;利用仿真模型作為訓練器,訓練系統(tǒng)操縱人員或管理人員。在工程領域仿真技術可以降低系統(tǒng)的研制成本,可以提高系統(tǒng)實驗、調試和訓練過程的安全。

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虛擬仿真技術在口腔醫(yī)學教育的應用

[摘要]虛擬仿真技術正在成為現代教育的重要組成部分。虛擬仿真因其直觀、可操作、不受時空限制、安全性等優(yōu)勢,被視為口腔醫(yī)學教育的一種先進輔助手段。該技術可在臨床前教育中提高口腔醫(yī)學生的精細運動技能、手眼協(xié)調能力,使他們能夠在安全的環(huán)境中完善理論知識與技能操作。目前已有大量研究探索了虛擬仿真技術在口腔醫(yī)學教育中的應用,進行了有效性分析。本文主要綜述虛擬仿真技術目前在口腔醫(yī)學各個學科教育中應用的研究進展,分析目前研究存在的不足,給口腔醫(yī)學教育改革提供有益參考。

[關鍵詞]虛擬仿真;口腔醫(yī)學;教育

虛擬仿真(virtualreality,VR),也稱虛擬現實,是指利用計算機將虛擬組件融入現實生活,或通過創(chuàng)建令使用者沉浸其中的虛擬場景,進而提供視、聽、觸等感官刺激,并以此實現仿真的人機交互[1]。在教育領域,虛擬仿真技術的影響力日益擴大,在醫(yī)療培訓、航空飛行模擬培訓、駕駛模擬培訓以及醫(yī)療緊急情況培訓等領域卓有成效[2]。在醫(yī)療衛(wèi)生領域,虛擬仿真技術越來越多用于臨床前培訓、技能評估與手術輔助。但目前,國內口腔醫(yī)學教育仍以傳統(tǒng)模型與頭模系統(tǒng)為主,這種傳統(tǒng)模式對于學生理論知識與技能操作掌握的幫助有很多不足。虛擬仿真技術能夠克服傳統(tǒng)教學模式的各種局限,提供模擬現實的學習體驗,目前,越來越多的教育工作者開始探索將虛擬仿真技術應用于口腔醫(yī)學教育,國內高校開始建立虛擬仿真實驗教學中心,以便更好地提升教學質量與效率[3]。

1虛擬仿真應用于口腔醫(yī)學教育的優(yōu)勢

目前國內外高校在口腔教育領域廣泛使用頭模系統(tǒng),這種傳統(tǒng)的教學方法因其抽象性和時空局限性,不利于學生理解理論知識、培養(yǎng)臨床實踐技能和臨床思維。虛擬仿真技術因其技術特性,一定程度上克服了這些不足。首先,虛擬仿真系統(tǒng)通過計算機創(chuàng)建的虛擬實境,可以再現傳統(tǒng)教學模式中難以向學生展現的復雜抽象解剖結構與疾病發(fā)展過程。其次,虛擬仿真技術可操作性較強,一個完整的虛擬仿真系統(tǒng)除具備模型、手機和馬達等硬件設施,還在軟件層面實現了對系統(tǒng)中各種儀器的統(tǒng)籌協(xié)作,能夠進行準確的實時跟蹤反饋。目前,虛擬仿真可以提供多種操作課程供學生學習,包括齲損去除、牙體預備、阻滯麻醉等[1,4,5]。第三,虛擬仿真系統(tǒng)避免了學生操作技能不熟練時臨床實習的不安全性。Ziv等[6]證明在傳統(tǒng)口腔醫(yī)學教育項目中適當使用虛擬仿真可以更好地提升學生的臨床操作技能,同時避免傷害患者,減少了臨床實習不必要的醫(yī)患矛盾,有利于學生自信心的建立[7]。第四,虛擬仿真技術擺脫了傳統(tǒng)教學模式對于教師的依賴性,打破了時空局限,對于培養(yǎng)學生的學習積極性、自主性有著重要意義。Iwanaga等[8]分享在三維虛擬空間中遠程在線講授外科手術及相關解剖學的經驗,并將其與傳統(tǒng)的教學方法(即面對面課堂和在線課堂)進行比較,在新冠疫情可能長期存在的背景下,為遠程教學提供了創(chuàng)新性的解決方案。

2虛擬仿真在口腔醫(yī)學教育中的應用

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虛擬仿真技術在儀器分析實驗的作用

摘要:儀器分析是一門專業(yè)基礎課程,能夠培養(yǎng)學生對大型儀器認知和應用的能力。在新時期人才培養(yǎng)背景下,傳統(tǒng)的儀器分析實驗教學模式不能滿足社會人才需要。本文結合實驗教學現狀,就儀器分析實驗教學存在的問題、虛擬仿真技術應用現狀、實驗教學模式、改革的意義等四個方面進行分析和探討,初步探索了虛擬仿真對于儀器分析實驗教學改革的重要性,為其推廣應用提供理論支持。

關鍵詞:虛擬仿真技術;儀器分析;實驗教學改革

儀器分析是一門理論性和實踐性很強的學科。它是很多專業(yè)課程的基礎,因此,是高校人才培養(yǎng)的重要課程之一[1]。儀器分析實驗教學是本門課程重要的組成部分,能培養(yǎng)學生大型儀器的操作能力,為檢測分析和科學研究奠定基礎[2]。其實驗課與課堂上學習到的理論知識緊密相連,能夠更加透徹地將知識點展現給學生,有利于學生對知識的理解和鞏固,增進學生的學習興趣,激發(fā)創(chuàng)新能力[3]。隨著教學觀念的不斷更新、科技水平的不斷進步,社會對人才質量的要求日益提高。這需要教育工作者不斷思考,尋找新的方法,以培養(yǎng)符合社會需要的應用型人才為目標。因此,引進新的實驗教學手段、教學方法具有重要意義。

一、虛擬仿真技術應用現狀

隨著網絡技術的迅速發(fā)展,虛擬仿真技術不斷推陳出新。多媒體技術、微電子技術、立體顯示技術、傳感與測量技術、軟件工程、語音識別與合成技術、人工智能技術網絡通訊、數據庫及人機交互等高新技術具有逼真性、交互性、沉浸性等特點,為虛擬仿真技術提供了有力的支撐。目前,國內很多高校為了滿足人才培養(yǎng)的需要,將虛擬仿真技術引入教學,包括實驗教學,使實驗更豐富、更逼真,激發(fā)了學生的學習興趣,有益于培養(yǎng)學生綜合能力,獲得了很好的教學效果。天津中醫(yī)藥大學國大亮等[4]對3D打印制藥虛擬仿真實驗教學平臺建設進行了探索,采用開放式教學模式,促進學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)。河北科技大學馬世博等[5]結合實驗特點和存在的問題,建設材料成型及控制工程專業(yè)虛擬仿真實驗教學系統(tǒng),基于Web網絡技術形成了一套完整的材料成型及控制工程課程虛擬實驗教學體系,有效地增強了實驗教學的靈活性和教學資源的共享性。西南大學龔成斌等[6]借助虛擬教學平臺對材料分析技術課程進行改革,更新了教學內容,強化了實驗教學,改革成效良面顯微鏡虛擬仿真實驗進行探討,通過討論,得出虛擬仿真技術是醫(yī)學教育重要的輔助手段之一的結論。華中師范大學朱家華等[8]對面向師范生核心素養(yǎng)培育的虛擬仿真實驗平臺的應用進行研究,認為虛擬仿真實驗平臺在提高師范生探究能力和高級思維能力、提升信息素養(yǎng)水平等方面具有積極作用。湖南農業(yè)大學曾朝喜等[9]將慕課環(huán)境下的食品工藝學實驗與虛擬仿真技術相結合,總結新形勢下虛擬仿真技術應用于實驗教學中的優(yōu)勢和問題,為實驗課的開展提供了依據。目前,很多高校將虛擬仿真技術應用于教學,包括醫(yī)療、生物、食品、化學、電子技術等方向,從教學方法角度考慮,是探索,也是進步。這是一種新的教育手段,在不斷地更新完善中,本文就當代人才需求和儀器分析實驗課的特點,探索基于虛擬仿真技術對儀器分析實驗課進行改革,希望對提高教學效果,培養(yǎng)優(yōu)秀學生起到積極作用。虛擬仿真實驗教學方法能及時反映學生的學習效果,快速獲取學生對實驗教學的反饋,有助于教師總結經驗,不斷改進教學方法。由此可見,虛擬仿真實驗教學是一種經濟、高效、安全的教學方式,可提高學生專業(yè)能力和創(chuàng)新能力,為培養(yǎng)高素質應用型藥學人才提供保障,保證人才培養(yǎng)的質量。

二、虛擬仿真技術應用于儀器分析實驗教學的探索

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仿真技術在有機化學實驗的應用

[摘要]課前預習是有機化學實驗教學的第一個環(huán)節(jié),此環(huán)節(jié)直接關系到教學質量。傳統(tǒng)的預習就是簡單地瀏覽一下實驗內容,流于形式,單調枯燥,很難吸引學生興趣。本文探索將仿真技術用于有機化學實驗預習環(huán)節(jié),學生模擬實驗操作,加上有聲的畫面更加吸引學生的興趣,極大提高有機化學實驗課程教學質量。

[關鍵詞]仿真技術;虛擬實驗;有機化學實驗;實驗預習

為了提高本科教育質量,教育部采取系列措施,狠抓本科教育工作。其中,實驗教學方面強調實驗教學信息化,要求將虛擬仿真技術應用到實驗教學中去。教高函[2017]4號文件規(guī)劃2017~2020年在普通本科高等學校認定1000項左右示范性虛擬仿真實驗教學項目。2019年教育部在[2019]8號文件《教育部關于一流本科課程建設的實施意見》中規(guī)劃2019~2021年完成1500門左右國家虛擬仿真實驗教學一流課程,打造虛擬仿真實驗教學“金課”,確保實驗課的教學質量。教高函[2018]5號指出:虛擬仿真實驗教學項目是推進現代信息技術融入實驗教學項目、拓展實驗教學內容廣度和深度、延伸實驗教學時間和空間、提升實驗教學質量和水平的重要舉措。為此本文探索仿真技術在有機化學實驗教學中的意義及其實踐,提高有機化學實驗教學質量。

1課前預習是有機化學實驗教學不可缺少的環(huán)節(jié)

有機化學實驗是高等學校化學化工、制藥、材料、食品、生物、醫(yī)學等相關專業(yè)的必修課程,通過有機化學實驗這一課程的學習,學生不僅學習實驗基本知識、獲得感性認識,而且訓練學生進行有機化學實驗基本操作和基本技能、培養(yǎng)學生正確選擇有機化合物的合成與鑒別的方法、增強學生創(chuàng)新能力,為將來進一步的學習和創(chuàng)新打下基礎[1-2]。有機化學實驗教學包括課前預習、教師講解、實驗操作、數據分析處理和實驗報告撰寫等5個環(huán)節(jié),每個環(huán)節(jié)對提高有機化學實驗教學質量都很重要,實驗預習這一首要環(huán)節(jié)顯得尤為重要[3]。為了提高有機化學實驗課授課質量,首先從預習環(huán)節(jié)抓起,學生進入實驗室之前必須清楚了解本次實驗的目的、實驗原理,需要哪些實驗儀器,如何進行實驗操作,實驗中會出現哪些實驗現象、注意哪些實驗安全問題,總之,實驗之前每個學生應該做到心中有數,這樣才能達到每一次的實驗目的。學生進入實驗室最主要的目的之一就是訓練操作技能,如何才能使學生訓練有素?本文探索將仿真技術應用于有機化學實驗預習環(huán)節(jié),學生預習環(huán)節(jié)通過計算機多次模擬實驗操作,熟練實驗步驟與操作流程,到達提升教學質量的目的。

2仿真技術在有機化學實驗預習中的應用優(yōu)勢

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高校醫(yī)學教學與計算機仿真的結合探討

摘要:計算機仿真是最近新興的一項先進技術,其在工業(yè)、農業(yè)、教育等多個領域中均以得到廣泛運用,而對于高校醫(yī)學教學來說,積極采用該項技術也能獲得事半功倍的成效。本文首先簡要闡述了計算機仿真技術的含義和發(fā)展方向,然后結合實際,探討了高校醫(yī)學教學和計算機仿真的結合途徑,希望能以此為相關教育工作者提供參考。

關鍵詞:

高校;醫(yī)學教學;計算機仿真通過對計算機仿真及模擬技術的靈活應用,能夠打造出一個與現實非常相似的三維感覺空間,學生置身于其中可以開展有效的實踐操作,在節(jié)約成本的同時還可獲得理想教學效果。

一、計算機仿真技術的含義和發(fā)展方向

(一)計算機仿真技術的含義與實現。該項技術主要是把多種學科及理論當作根本,采用計算機與相關軟件展開虛擬試驗,從而達到分析問題與解決問題的目標,屬于綜合性的技術。在具體的仿真過程中,所運用的計算機類型有所差異,據此可將其分為模擬機仿真、模擬—數字混合機仿真以及數字機仿真這三大階段,這也是計算機仿真發(fā)展至如今所經歷的三個時期?,F階段,該技術已在交通運輸、經濟管理、工程建設、機械制造、軍事模擬、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生、船舶工程等多個領域中獲得了極為普遍的運用。針對所研究的目標,計算機通常無法進行直接認知與處理,此時就需要構建合理的數學模型,既要體現出被研究目標的實質,同時又要確保計算機容易處理。數學模型可以對需要研究的目標實質進行抽象處理,之后計算機便能更高效地對其展開分析,并把這部分模型的有關數據信息輸送出來,呈現出研究目標的主要特質。這樣的呈現方式可以是三維立體的,具有清晰、直觀的特點,在目前已經被不少研究者所運用。憑借計算機對輸出量的分析,能夠對研究目標建立起更清楚準確的認知。與此同時,透過這一層關系還能看出,數學建模的精確程度會對計算機的仿真水平起到極大影響??傮w而言,計算機仿真可以分成三大環(huán)節(jié),即建模、模型轉換與模型仿真試驗。(二)發(fā)展方向?,F階段的計算機仿真技術仍處于快速發(fā)展的階段中,比如可以采用網絡技術進行異地仿真,或運用虛擬現實技術來實現虛擬制造等。(1)網絡化仿真。目前現有的很多仿真系統(tǒng)都無法實現彼此之間的兼容,共享不方便且可移植性較弱,而開發(fā)成本卻相對較高,耗費時間長,難以做到物盡其用。對此,首先就應當充分利用兼容性強的計算機語言編寫仿真系統(tǒng),其次再運用網絡技術達到共享的目的。如此一來就能有效規(guī)避重復開發(fā)的問題,起到節(jié)約資源的作用,并且還能通過適當收費的方式補償一部分開發(fā)成本。(2)虛擬制造技術。該項技術是計算機仿真發(fā)展的主要方向之一,其采用了虛擬現實技術和計算機仿真技術,在兩者結合的基礎上實現了產品制造和有效管理。通過于此,制造技術不再需要完全依賴于經驗,而且能夠完成對制造的全面科學預測,呈現出良好的發(fā)展前景。

二、高校醫(yī)學教學和計算機仿真的結合途徑

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仿真技術對機械設計與制造的應用

摘要:近些年來隨著我國社會科技的不斷發(fā)展,計算機行業(yè)和機械制造行業(yè)都在快速的進步之中,如果能夠在機械制造設計之中使用仿真技術,就可以有效推動行業(yè)進步,這也是未來我國機械制造行業(yè)的主要發(fā)展趨勢與方向。計算機仿真技術的運用能夠提高機械設計制造的整體精確程度和質量,并且擁有較廣的適用范圍和分布特征。仿真技術本身也是在計算機科技支撐之下發(fā)展起來的一門新型科技分支,仿真技術連帶著相關的軟件逐漸被開發(fā)和利用,促進了機械設計制造領域的現代化運行。本文圍繞著仿真技術在機械設計與制造中的應用展開論述,希望能為有關工作人員提供一些參考和建議。

關鍵詞:仿真技術;機械設計與制造;應用

1引文

機械行業(yè)是傳統(tǒng)的高能耗行業(yè),如果能夠把仿真技術運用其中,就能有效提升工作效率,減低制作成本,推動整體行業(yè)朝著智能化和現代化的方向發(fā)展。站在我國經濟發(fā)展整體實力的角度,機械設計行業(yè)和仿真技術的結合能夠得到不錯的提升,實現互利雙贏。目前為止,機械制造和設計的產品已經在人們的日常生活中廣泛運用,比如交通工具,電器產品,日用品,這些都屬于機械制造與設計的范疇,如果能夠把仿真技術與機械設計傳統(tǒng)技術相互結合,就能推動人民群眾生活質量的進一步提升。

2仿真技術在機械設計與制造中的應用特征

把仿真技術運用在機械設計制造行業(yè)之中具有多方面的特征,傳統(tǒng)的機械設計制造行業(yè)必須要依靠人腦的構思進行手動繪圖,這樣才能讓設計師的想法呈現在圖紙之上,針對圖紙制作出相應的產品。這種傳統(tǒng)的工作方式具有較高的工作能力要求,工作人員會感覺到壓力較大,并且在實際操作的過程中容易出現這樣或那樣的錯誤,降低了工作質量和工作效率。同時傳統(tǒng)的機械設計制造在工作方式上必須要加強準確性檢驗,浪費時間,減低功效,同時還有可能加大成本的支出和投入。近些年來隨著我國現代科技的不斷發(fā)展和進步,計算機繪圖科技開始廣泛的分布,在多個領域之中運用仿真技術能夠檢測機械設計制造產品的合理性,提高應用效果,確保設計的精準程度[1]。同時計算機仿真技術的使用能夠在多個領域展開跨區(qū)域協(xié)同,對同一款產品展開跨時空的交互設計,極大的整合了空間資源,推動了機械制造設計行業(yè)的整體運行與發(fā)展。當前階段,隨著我國互聯網科技分支的不斷發(fā)展,物聯網技術、人工智能技術、大數據技術等都對人們的生活起到了重要的推動作用,各行各業(yè)的發(fā)展已經離不開互聯網的助力,因此仿真技術也背靠著互聯網科技的支持走到了今天?,F如今世界經濟格局呈現出多元化的發(fā)展趨勢,互聯網科技的普及能夠幫助不同地區(qū)的制造產業(yè)相互交流、相互學習,提高機械產品的適配程度和普適性,而仿真技術的加入和滲透能夠幫助不同國家、不同地區(qū)的人員展開共同實際操作,對有關參數進行共同分析和修改,發(fā)現設計難點和設計錯誤可以及時交流,全面提高了機械設計工作的質量與效率[2]。具體而言,仿真技術在機械設計制造領域中運用具有以下幾個方面特征:第一個特征是分布性特征。軟件和計算機其他科技相互結合可以有效的對機械制造的仿真技術進行分布性體現,這是因為仿真技術可以運用在虛擬的互聯網之中,幫助設計人員展開跨區(qū)域的共同制造與設計,對產品中的不同參數展開認真修改,仿真技術的使用具有較高的分布性特點。第二個特征是分布范圍比較廣闊,對于機械設計制造行業(yè)來說,仿真技術的運用能夠推動整體行業(yè)的進步和發(fā)展,仿真科技的運用并不是即時性的也不是短暫性的,它可以滲透過程始終,貫穿到機械產品的設計、測試、制造等多個環(huán)節(jié),聯通頭尾。在機械產品的設計與制造中仿真軟件和仿真技術可以把工作人員的想法切實轉換出來,制作成與最終產品相似度比較高的三維模型。設計人員通過三維模型的觀察和計算能夠仔細察看產品結構是否合理,在軟件測試的過程之中仿真技術能夠幫助工作人員進行數據導入和參數設計,同仿真軟件相互結合,測試機械產品的多種性能并展開模擬計算[3]。在實際的機械產品設計與使用的過程之中,仿真技術的運用范圍較為廣闊,工作人員可以對產品的結構以及受理情況展開實時測算,幫助設計人員在工作中提高工作效率和工作質量。第三個方面的特征是集成化特點。機械設計制造行業(yè)運用仿真技術最為明顯的特征就是集成化特色,仿真技術和仿真軟件的全面使用能夠通過虛擬的三維方式構建機械設計制造的全過程,包括生產制造過程和產品的研發(fā)過程。除此之外仿真技術擁有多種類型的實踐方法,因此表現出不一樣的特征是非常正常的。

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仿真技術在機械設計的應用

摘要:近些年來隨著我國社會科技的不斷發(fā)展,計算機行業(yè)和機械制造行業(yè)都在快速的進步之中,如果能夠在機械制造設計之中使用仿真技術,就可以有效推動行業(yè)進步,這也是未來我國機械制造行業(yè)的主要發(fā)展趨勢與方向。計算機仿真技術的運用能夠提高機械設計制造的整體精確程度和質量,并且擁有較廣的適用范圍和分布特征。仿真技術本身也是在計算機科技支撐之下發(fā)展起來的一門新型科技分支,仿真技術連帶著相關的軟件逐漸被開發(fā)和利用,促進了機械設計制造領域的現代化運行。本文圍繞著仿真技術在機械設計與制造中的應用展開論述,希望能為有關工作人員提供一些參考和建議。

關鍵詞:仿真技術;機械設計與制造;應用

1引文

機械行業(yè)是傳統(tǒng)的高能耗行業(yè),如果能夠把仿真技術運用其中,就能有效提升工作效率,減低制作成本,推動整體行業(yè)朝著智能化和現代化的方向發(fā)展。站在我國經濟發(fā)展整體實力的角度,機械設計行業(yè)和仿真技術的結合能夠得到不錯的提升,實現互利雙贏。目前為止,機械制造和設計的產品已經在人們的日常生活中廣泛運用,比如交通工具,電器產品,日用品,這些都屬于機械制造與設計的范疇,如果能夠把仿真技術與機械設計傳統(tǒng)技術相互結合,就能推動人民群眾生活質量的進一步提升。

2仿真技術在機械設計與制造中的應用特征

把仿真技術運用在機械設計制造行業(yè)之中具有多方面的特征,傳統(tǒng)的機械設計制造行業(yè)必須要依靠人腦的構思進行手動繪圖,這樣才能讓設計師的想法呈現在圖紙之上,針對圖紙制作出相應的產品。這種傳統(tǒng)的工作方式具有較高的工作能力要求,工作人員會感覺到壓力較大,并且在實際操作的過程中容易出現這樣或那樣的錯誤,降低了工作質量和工作效率。同時傳統(tǒng)的機械設計制造在工作方式上必須要加強準確性檢驗,浪費時間,減低功效,同時還有可能加大成本的支出和投入。近些年來隨著我國現代科技的不斷發(fā)展和進步,計算機繪圖科技開始廣泛的分布,在多個領域之中運用仿真技術能夠檢測機械設計制造產品的合理性,提高應用效果,確保設計的精準程度[1]。同時計算機仿真技術的使用能夠在多個領域展開跨區(qū)域協(xié)同,對同一款產品展開跨時空的交互設計,極大的整合了空間資源,推動了機械制造設計行業(yè)的整體運行與發(fā)展。當前階段,隨著我國互聯網科技分支的不斷發(fā)展,物聯網技術、人工智能技術、大數據技術等都對人們的生活起到了重要的推動作用,各行各業(yè)的發(fā)展已經離不開互聯網的助力,因此仿真技術也背靠著互聯網科技的支持走到了今天?,F如今世界經濟格局呈現出多元化的發(fā)展趨勢,互聯網科技的普及能夠幫助不同地區(qū)的制造產業(yè)相互交流、相互學習,提高機械產品的適配程度和普適性,而仿真技術的加入和滲透能夠幫助不同國家、不同地區(qū)的人員展開共同實際操作,對有關參數進行共同分析和修改,發(fā)現設計難點和設計錯誤可以及時交流,全面提高了機械設計工作的質量與效率[2]。具體而言,仿真技術在機械設計制造領域中運用具有以下幾個方面特征:第一個特征是分布性特征。軟件和計算機其他科技相互結合可以有效的對機械制造的仿真技術進行分布性體現,這是因為仿真技術可以運用在虛擬的互聯網之中,幫助設計人員展開跨區(qū)域的共同制造與設計,對產品中的不同參數展開認真修改,仿真技術的使用具有較高的分布性特點。第二個特征是分布范圍比較廣闊,對于機械設計制造行業(yè)來說,仿真技術的運用能夠推動整體行業(yè)的進步和發(fā)展,仿真科技的運用并不是即時性的也不是短暫性的,它可以滲透過程始終,貫穿到機械產品的設計、測試、制造等多個環(huán)節(jié),聯通頭尾。在機械產品的設計與制造中仿真軟件和仿真技術可以把工作人員的想法切實轉換出來,制作成與最終產品相似度比較高的三維模型。設計人員通過三維模型的觀察和計算能夠仔細察看產品結構是否合理,在軟件測試的過程之中仿真技術能夠幫助工作人員進行數據導入和參數設計,同仿真軟件相互結合,測試機械產品的多種性能并展開模擬計算[3]。在實際的機械產品設計與使用的過程之中,仿真技術的運用范圍較為廣闊,工作人員可以對產品的結構以及受理情況展開實時測算,幫助設計人員在工作中提高工作效率和工作質量。第三個方面的特征是集成化特點。機械設計制造行業(yè)運用仿真技術最為明顯的特征就是集成化特色,仿真技術和仿真軟件的全面使用能夠通過虛擬的三維方式構建機械設計制造的全過程,包括生產制造過程和產品的研發(fā)過程。除此之外仿真技術擁有多種類型的實踐方法,因此表現出不一樣的特征是非常正常的。

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虛擬仿真技術在工藝美術的可行性

[摘要]傳統(tǒng)工藝振興是構建中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳承體系的主要任務,也是工藝美術行業(yè)蓬勃發(fā)展的堅實基礎。伴隨著信息時代虛擬仿真技術的發(fā)展,科學技術促進“三高”教學痛點改革,也成了時下需要直面的課題。著重從虛擬仿真技術在工藝美術領域運用的現狀展開調研工作,通過實踐案例與實施效果的分析,實現項目的可行性實施。

[關鍵詞]虛擬仿真;工藝美術;教學研究;模式;傳統(tǒng)工藝

總書記高度重視中華傳統(tǒng)文化傳承發(fā)展,指出“要認真汲取中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的思想精華和道德精髓”,提出“構建中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化傳承體系,加強文化遺產保護,振興傳統(tǒng)工藝”的任務,在國家的“十三五”規(guī)劃中也提出“加強非物質文化遺產保護與傳承,振興傳統(tǒng)工藝”“制定實施中國傳統(tǒng)工藝振興計劃”的目標。為貫徹落實國家戰(zhàn)略部署,2017年3月12日,文化部、工業(yè)和信息化部、財政部聯合制定并由國務院了《中國傳統(tǒng)工藝振興計劃》,此舉有助于傳承發(fā)展中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化,發(fā)現手工勞動的創(chuàng)造性價值,弘揚工匠精神,促進就業(yè),提高設計,培育品牌,助力經濟發(fā)展。2006年教育部的《關于全面提高高等職業(yè)教育教學質量的若干意見》中提到,“把現代信息技術作為提高教學質量的重要手段”“要充分利用現代信息技術,開發(fā)虛擬工廠、虛擬車間、虛擬工藝、虛擬實驗”。2017年7月,教育部《關于2017—2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》中規(guī)劃在國內高校建設物理學類、生物科學類、航空航天類等1000個示范性虛擬仿真實踐教學項目。2020年教育部職成司《關于開展職業(yè)教育示范性虛擬仿真實訓基地建設工作的通知》中提出在全國范圍內啟動建設職業(yè)教育虛擬仿真實訓基地,持續(xù)推動人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新。虛擬仿真技術是依靠網絡與通信技術的發(fā)展,建立在多媒體視聽技術、虛擬現實技術、交互技術三大科技迅速發(fā)展的基礎上,營造出更逼真、更智能的虛擬環(huán)境。現階段虛擬仿真技術主要是針對藝術作品、工藝過程、設備運營等方面進行全面、完整的還原,為使用者體驗、學習、互動營造真實的氛圍,從宏觀與微觀兩個方面認知事物,從聽覺、視覺、觸覺等方面對虛擬數據進行瀏覽、設計、訓練及模擬的交互式操作。藝術類高職院校開展工藝美術教學是以美術素養(yǎng)為基礎,根據材料的不同開設陶瓷、玻璃、漆器、染織、雕刻、金工等專業(yè)方向,教授中外美術史、民俗學、管理學、設計學等理論與實踐課程,為傳統(tǒng)工藝美術行業(yè)培養(yǎng)有創(chuàng)意、會設計、善制作、懂管理的專業(yè)人才。工藝美術人才的培養(yǎng),重點在傳承與創(chuàng)新,這里的傳承并不是靜止不動,并不是同一個東西、同一種方式永遠不變地一代一代傳下去,而是傳統(tǒng)文化在一代代人的能動實踐中不斷被賦予新的創(chuàng)造,順應時代的發(fā)展、環(huán)境的變化,通過自己對事物的體驗和認識,憑借自己的個性和創(chuàng)造力,使文化發(fā)展和演變,豐富文化的多樣性。蘇州工藝美術職業(yè)技術學院建設有國家生產性實訓基地、江蘇省產教融合工藝美術傳承創(chuàng)新示范區(qū),通過傳統(tǒng)工藝美術技藝與地方工藝美術產區(qū)共建共享的模式,政校行企聯動以現代學徒制模式培養(yǎng)工藝美術專業(yè)人才。根據教育部專業(yè)設置,擁有刺繡設計與工藝、首飾設計與工藝、陶瓷設計與工藝、工藝美術品設計、雕刻藝術設計5個專業(yè),建成纖維、首飾、陶瓷、玻璃、漆藝、雕刻、紙質修復等10大門類21個8000平方米實踐實訓工作室。學院選聘工藝美術大師建立大師工作室,成立“教師+大師+行業(yè)專家”的優(yōu)質教學團隊,開展實踐實訓教學工作,培養(yǎng)傳統(tǒng)工藝美術傳承人,打造工藝美術行業(yè)示范教育培訓基地,滿足高校人才培養(yǎng)和社會培訓的要求。近年來,國家鼓勵將新技術、新設備、新材料應用到高等職業(yè)院校的教學改革中,解決面臨的實際困難。隨著多樣化教學方式的出現,獲取知識的途徑已經變得寬泛,如何通過創(chuàng)新教學模式,用科學與技術調動學生的積極性,提高學習效率,是新時展的需要,更是我們教育工作者需要去研究的命題。

一、虛擬仿真技術的應用現狀及路徑

當現代信息技術促進各行業(yè)快速發(fā)展的時候,虛擬仿真技術未來如何在工藝美術教學中應用,成了我們需要去研究的問題,學院工藝美術教學團隊開展了一系列的基礎調查研究工作。

(一)開展問卷調查,剖析教改項目發(fā)展前景

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醫(yī)學研究生分子生物學實驗教學研究

摘要:隨著虛擬仿真技術和人工智能技術的日趨成熟,人們逐漸意識到虛擬仿真實驗在教育領域中具有巨大應用價值。如何在實驗教學中合理運用虛擬仿真實驗成為教育者們關注的熱點之一。文章概述了我國虛擬仿真實驗項目的建設情況,虛擬仿真實驗與傳統(tǒng)實驗的特征以及虛實結合實驗教學方法的優(yōu)勢,并探討虛實結合教學模式在醫(yī)學研究生分子生物學實驗教學中的應用。這將為提升分子生物學實驗教學質量和培養(yǎng)具有科研創(chuàng)新能力的醫(yī)學研究生提供重要參考。

關鍵詞:分子生物學;虛擬仿真;實驗教學

分子生物學實驗技術是推動生命科學發(fā)展的關鍵技術[1]。因此,分子生物學實驗教學對于醫(yī)學研究生科研能力培養(yǎng)至關重要。然而,目前我國研究生實驗教學普遍存在以下問題:①研究生持續(xù)擴招。據國家統(tǒng)計局2022年2月發(fā)布的《中華人民共和國2021年國民經濟和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示,我國2021年研究生招生人數為117.7萬,較2020年的110.6萬人增長了7.1萬,增幅為6.42%。據統(tǒng)計,我國近十年研究生平均擴招增幅在7%左右[2]。②實驗平臺和師資等資源相對不足。實驗平臺建設難以跟上研究生人數的擴張速度,實驗教學師資與研究生比例失調。③傳統(tǒng)實驗教學存在諸多弊端,例如,教學模式固化,實驗項目單調,實驗內容過于陳舊等[3]。以上因素在一定程度上制約了研究生科研素質的培養(yǎng)。因此,我國的研究生實驗教學條件有待改善,教學模式亟須深度變革。隨著人工智能、虛擬現實和多媒體等技術的發(fā)展,產生了大量以電子學習為目的的數字交互學習資源,其中虛擬仿真實驗被廣泛地運用在實踐教學中。虛擬仿真實驗為學習者提供了一個具有高質量學習資源的開放平臺,以進行研究型學習、自主實驗和創(chuàng)新實踐。它提高了人才培養(yǎng)質量,為實踐教學和實驗室建設的改革注入新活力。目前,虛擬仿真實驗也開始被我國教育中心重視起來,而且它在普通高等學校本科生實驗教學中占比也越來越高。然而,研究生與本科生的實驗教學目標并不完全一樣,不能簡單地套用。因此,合理運用虛擬仿真實驗,對研究生科研素質培養(yǎng)具有非常重要的意義。本文以醫(yī)學研究生分子生物學實驗教學課程為例,對虛實結合實驗教學模式進行探討,提出切實可行的實驗教學方案,為提升醫(yī)學研究生分子生物學實驗教學質量提供參考。

1我國虛擬仿真實驗項目的建設情況

虛擬仿真實驗是借助于網絡技術、計算機技術、虛擬仿真技術和人工智能技術等,構建虛擬實驗場景、實驗內容和操作對象的實驗平臺,使學生通過人機交互的方式,可以像在真實環(huán)境中一樣完成各種實驗項目。它是現代信息技術與教育的深度融合,是教育信息化的產物。它極大地促進教學模式的改革,豐富教學手段,提升教學質量。2017年,我國教育部下發(fā)的《教育部辦公廳關于2017-2020年開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設的通知》明確提出在普通本科高等學校開展示范性虛擬仿真實驗教學項目建設工作。2018年,教育部在發(fā)布的《教育部關于狠抓新時代全國高等學校本科教育工作會議精神落實的通知》中首次提出金課概念,同時也將虛擬仿真實驗項目列為五大金課之一。自此,國內各大高校掀起了虛擬仿真實驗教學課程建設的熱潮。我們從國家虛擬仿真實驗教學課程共享平臺網站查閱到的最新信息顯示,自2017年以來,我國的虛擬仿真實驗項目建設已經覆蓋經濟學、法學、教育學、文學、歷史學、理學、工學、農學、醫(yī)學、管理學和藝術學等12個學科大類,61個學科類別。截至2021年底,在iLAB平臺上申報的虛擬仿真教學實驗項目共3250項,其中728項已通過國家認定。在所有學科類別虛擬仿真實驗項目數量排名中,基礎醫(yī)學類以124項位列第四(前三名依次為:管理類221項,機械類175項,藝術學類169項)。這說明虛擬仿真實驗在基礎醫(yī)學教學領域也得到廣泛應用。

2虛擬仿真實驗與傳統(tǒng)實驗的特征

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高校應用型人才培養(yǎng)實驗教學模式

摘要:實驗教學在人才培養(yǎng)課程結構中有著舉足輕重的地位,實驗教學的方法手段及教學模式對教學效果效率都有深遠影響。本文分析了當前實驗教學中存在的問題,結合當前實驗教學實際,提出了“互聯網+”實驗平臺、虛實結合、校企融合的教學模式。為高校培育出動手能力、思維能力、創(chuàng)新能力較強的國家合格人才。

關鍵詞:高校;實驗教學;新模式

高校應用型人才培養(yǎng)過程中,課程實驗是培養(yǎng)學生動手能力、思考能力、創(chuàng)新能力的重要教學途徑,并且國家越來越重視高校教育中的實驗教學。2018年5月19日,國家級實驗教學示范中心聯席會在大連召開。會議期間,來自全國各大高校的教授們以“新工科建設”、“虛擬仿真”、“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”等主題作了系列報告講座。雖然,從國家到高校對實驗教學越來越重視,但實驗教學還存在著一定的不足。所以本文分析了實驗教學現狀,提出了 “互聯網+”實驗系統(tǒng)平臺(Internet + lab system)、虛實結合(Virtual and reality combine)、校企融合(school-enterprise combination)的LLVS教學新模式。

1實驗教學現狀

1.1對實驗課程重視仍有不足

近年來,高校課程體系改革到目前已小有成果,實驗課時比重由原來的20%~30%,調整到現在的近50%。雖然課時量有明顯增加,但實驗課程的質量還有很大提升空間。實驗課程的內容仍舊以驗證性實驗為主,學生只能嚴格按照老師的計劃步驟機械的完成課程實驗。實驗質量不高,缺乏對學生自主能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

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