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天大的这些虚拟仿真实验教学项目吧
近日，教育部公布了2018年度国家虚拟仿真实验教学项目，我校姜杉教授负责的《面向机械结构创意设计的工程图学虚拟仿真实验》、倪雁冰教授负责的《钣金类产品加工虚拟仿真实验教学项目》、高文志教授负责的《内燃动力装置燃烧与热力循环虚拟仿真实验》、Jay Seagal教授负责的《钙通道阻滞剂类降压药药效学虚拟仿真实验项目》等4个项目入选。目前天津大学共有5个国家虚拟仿真实验教学项目，2018年新增数量位居天津市首位，项目总数蝉联天津第一并位列全国第五位。
国家虚拟仿真实验教学项目被誉为国家级“金课”，是我国人才培养“智能+教育”的积极探索。该项目依托虚拟现实技术——即利用计算机技术生成一个逼真的、具有视、听、触等多种感知的“虚拟仿真实验室”。操作者能够真正进入一个由计算机生成的交互式三维虚拟现实环境中，与之产生互动。教师可结合实际的教学需求，最大限度地发挥虚拟元器件优势，演示现实中实验室无法完成的实验，如复杂实验、危险性实验、极端破坏性实验等，极大提高教学效果。国家虚拟仿真实验教学项目建设工作旨在深入推进信息技术与高等教育实验教学的深度融合，不断加强高等教育实验教学优质资源建设与应用，着力提高高等教育实验教学质量和实践育人水平。
面向机械结构创意设计的工程图学虚拟仿真实验
该虚拟仿真实验项目围绕《工程图学》课程的教学主题，运用形象思维和逻辑思维相互补充、综合运用的课程特点，依托虚拟现实、多媒体人机交互、数据库和网络通讯等先进的信息化技术，从基本立体构型、复杂形体构建和机械结构设计培养出发，构建了三层次八模块的实验教学内容。
该实验，以图为本，以形见长，构建了《工程图学》在线课程实验教学新途径。实验以机械结构设计为目标和载体，建立了基本立体、组合体、装配体三个渐进的实验层次，通过探究式学习及交互操作，实现从学习到按样例操作，再到创新设计的实验目的。提高学生的形体构型能力、工程图表达能力、机械结构的设计能力。为《工程图学》在线理论教学提供良好的实践环节内容，更好地解决理论教学过程中实物形式单一、无法满足学生空间思维能力培养需求之间的矛盾，进一步推进教育现代化进程。
三层次八模块实验体系
“组合体”交互搭建模型操作模块
基于手势识别的任意剖切操作交互模块
钣金类产品加工虚拟仿真实验教学项目
该虚拟仿真实验项目基于本科生工程训练冲压教学模块，利用3D技术，贯穿安全生产规范，突出实践教学重点、难点，实现实训环境与设备的仿真模拟、工艺方案和加工过程的完全映射、产品制作过程的动态体验。实验通过网络进行开放，学生面向实际加工进行机床仿真操作，学习不再受数控设备台数、时间、地点等问题的制约，形成线上线下相结合、课上课下相对应的工训教学新模式。
实验以一种典型电气柜的加工为载体，将安全操作、工程识图、工程训练基础和实训操作有机结合，形成了2模式7模块的实验内容。通过设置不同知识点和考核点将教学内容融为一体，培养学生的知识综合运用能力和工程素养，学生可以在线学习、操作机床、制作产品。在实习现场，教师和学生可以一起实际操作，虚实结合提高教学效果。
通过参与式、交互式、探究式学习，在产品制作过程中，全方位考核学生工程识图、加工工艺、板料裁剪、激光切割、数控冲压、零件折弯、焊接装配等理论知识和实践技能。系统根据学生的操作痕迹进行全过程记录并最终反馈实验结果，实验结果可作为学生能否参与实际冲压实训的重要依据。
内燃动力装置燃烧与热力循环虚拟仿真实验
该虚拟仿真实验项目以内燃机工作过程和燃烧过程为主线，采用3D仿真技术模拟真实的实验系统与实验场景，再现内燃机示功图、缸内气体流动、燃油喷雾雾化、燃烧过程典型特征参数的高科技测试技术。
其中，一共构建了3个层次7个模块的综合性虚拟仿真实验，使同学们可根据自身的需求和兴趣选择学习的模块。
该项目能够帮助学生实现独立操作发动机台架测控系统；让学生能够直观、生动的认识内燃机缸内气体流动、燃油喷雾雾化与燃烧的全过程；并可以让学生实现根据自己的想法设定不同的参数进而观察发动机不同的进气流动、燃油喷射与燃烧过程。
钙通道阻滞剂类降压药药效学虚拟仿真实验项目
该虚拟仿真实验项目由天津大学药物科学与技术学院院长、“973”计划首席科学家——Jay Siegel教授挂帅，天津大学药学实验教学中心与南京药育智能科技有限公司共同开发。该项目的建设突破了药理学实验教学受到实验资质、麻醉品管制、伦理学、实验成本等因素的限制，满足了药学人才培养的迫切需求。通过实验，学生可掌握大型实验动物的固定、给药、麻醉和插管等手术操作，掌握高血压动物模型的构建以及钙通道阻滞剂类降压药对血压的影响。
项目的整体设计贯彻了“以学生为中心”的宗旨，包含了基于项目的深度学习、CBI（Content based instruction内容与语言同时学习）、理论与实践衔接、游戏化学习、碎片化学习等教育理念，注重对学生社会责任感、创新精神、实践能力的综合培养，注重知识传授、能力培养、素质提高的协同实施。通过加强人机互动与人人互动，设置多种交互方式，调动学生参与实验教学的积极性和主动性，激发学生的学习兴趣和潜能；中英文双语网页版本的推出，既满足了学院国际化教学的需要，又可以不断扩大共享范围，为海内外特别是“一带一路”国家提供教学服务，充分发挥辐射示范作用；同步开发的移动端APP包括虚仿实验与闯关答题双模块，提供讲义、视频等资源辅助学习，设置知识点答题、在线邀约讲解、PK等方式促进自主学习，学生可利用碎片化时间，随时随地反复学习与操作，增强学生创新创造能力。
国家虚拟仿真实验教学项目的建设成效是衡量高校创新人才培养质量的重要指标。教育部去年印发的《关于加快建设高水平本科教育全面提高人才培养能力的意见》指出，“推进现代信息技术与教育教学深度融合，建设1000项左右国家虚拟仿真实验教学项目，提高实验教学质量和水平”
今年1月，教育部“虚拟仿真实验教学创新联盟”正式成立，天津大学担任联盟副理事长单位，与全国高校携手共建虚拟仿真实验教学项目，开辟“智能+教育”新途径。
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内容来源 / 天津大学教务处
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