虛擬仿真實驗教學及實驗中心建設孫岳明西南學院隨著計算機技術和網路技術的迅速發展,以及科學研究進一步深入的須要,虛擬仿真實驗技術逐漸成熟和建立“虛擬實驗作為繼理論研究和實驗研究過后的第三種科學研究方式,對社會發展和科技進步起到了越來越重要的作用,代表著科學研究方式的重要發展方向。“三匹馬”實驗療效基本組成實現原理虛擬仿真實驗是指在計算機系統中，采用虛擬現實技術實現的各類虛擬實驗環境，實驗者可以像在真實的環境中一樣，完成各類預定的實驗項目，所取得的學習或訓練療效等價于甚至優于在真實環境中所取得的效果虛擬仿真實驗由實驗所依賴的模擬程序、實驗單元、工具和參考資料組成的一個創造和引導模擬實驗的交互環境，用戶可以通過降低新的物體、建立新的實驗并把她們轉化成超文本文件來擴展實驗室虛擬仿真實驗是以物理理論、相似原理、信息技術、系統技術及與其應用領域有關的專業技術為基礎，以計算機和各類化學效應設備為工具，采用“面向對象”思想創建的才能實時操作的、非實在的實驗空間，在此環境中，實驗者可以像在真實的環境中一樣完成各類預定的實驗項目“三個視角”虛擬仿真實驗是指以計算機為控制中心，借助軟件技術，建立系統的邏輯結構模型，基于模塊化和層次化的設計思想，采用軟硬件相結合的形式，協調相關硬件和效應設備，產生虛擬實驗系統，并借助網路技術，實現虛擬實驗系統的網路化，產生運行在個人計算機上、實現自行設計與開發，以及遠程控制與協作的實驗方法控制中心終端模擬實驗仿真實驗虛擬實驗模擬實驗是選定一個數學的或具象的、系統的個別行為特點，用另一個系統來表示它們的過程。
模擬實驗是按照數學模型與實際系統間的相像性，來研究實際系統個別行為特點的實驗方式仿真實驗是借助物理模型或物理——物理效應模型，并依靠于專家經驗知識、統計數據和信息資料對實驗結果進行剖析研究的實驗方式虛擬實驗是借助軟件技術建立系統的邏輯結構模型，結合相關硬件構成虛擬系統，并借助網路技術實現網路化虛擬系統系統軟件程序模塊實驗項目設計模板數據剖析與處理工具包信息資料實驗資源項目開發對象不同實驗操作網路化平臺化實驗內容實驗時間實驗空間經濟管理教學實驗中心模擬期貨市場投資經濟管理教學實驗中心模擬期貨市場投資支持T+0與T+1交易規則切換等自定義交易規則設置嚴格依照交易所即將交易規則進行交易采用專業市場真實使用的交易系統模擬交易系統可模擬炒股、炒匯、炒證券等操作中學生通過錄制的行情進行模擬交易，實現閉市期間任意時段動態行情教學，徹底解決休市后教學的問題事實上，給每位中學生發1萬塊錢去炒股，這是不可能的。通過虛擬貨幣，模擬炒股，可以節省大量的資金，增加教學成本虛擬醫學教學系統危險物理品實驗爆燃性實驗高空作業實驗高壓電類實驗野外類實驗土木工程實驗中心臺灣水災模擬震動臺2005年1月15日，美國防災科學技術研究所(NIED)建成了目前世界上最大的震動臺E-(15m×20m)，并與日本NEES聯網。
從05年下半年起，E-震動臺進行了一系列振動破壞試驗。土木工程實驗中心網路平臺土木工程實驗中心網路平臺在網路技術及云估算平臺的支撐下，可以將世界各地的檢測數據同步的本地，進行現場的重現化學實驗中心導熱系數檢測在實際的實驗過程中，截面積S、上截面體溫及下截面氣溫T及高度h等各實驗數據的檢測，就會存在偏差，實驗結果必然存在偏差化學實驗中心導熱系數檢測通過虛擬仿真實驗，截面積S、上截面體溫及下截面氣溫T及高度h等各實驗數據的檢測，都是確切的，實驗結果相對實際實驗，也就愈加確切公路交通工程實驗教學中心模擬駕駛模擬駕駛操作系統模擬的多種公路環境和氣候條件公路交通工程實驗教學中心模擬駕駛西北學院的模擬駕駛操作系統，才能模擬多種氣候條件以及多種公路環境的駕駛操作，配合中學生有效舉辦相關項目的科研訓練、畢業設計以及SRTP。對沒有駕照的中學生而言，駕駛模擬還能否提升她們的感性認識，提高實驗教學的互動性，場景特別的客觀真實傳統教學中，理論教學與實驗教學是分開的。理論課上沒有實驗，利用虛擬仿真實驗，就可以將實驗帶進理論課。虛擬仿真實驗室便于建立、易于實現，以便異地在線監測和遠程測控，可以運用網路技術及現有設備搭建功能強悍的實驗系統，因而節約大量的購置設備費用，明顯減少實驗室建設和管理成本。
建設虛擬仿真實驗室，既能使實驗教學上一個新的臺階，又能跟上國際先進水平，爭創本學科實驗教學的優勢。虛擬仿真實驗可以提供開放式實驗環境，真正實現實驗室向中學生開放。中學生可以打破時間和地域的限制完成相關的教學實驗。因為虛擬儀器系統的支持，中學生可以自擬、自選實驗題目，自行組織實驗，變使用現成的儀器為開發自己的儀器進行實驗，革除傳統的灌輸式教學方法，讓中學生自主參與到教學中來，最大限度地發揮中學生的主動性和創造性。這些中學生自主探求的學習活動，可使她們的個性得到發展，創造能力得到提升物理虛擬實驗教學案例，最大程度地鍛練和開發中學生的創新能力，極大地迸發中學生的學習興趣。傳統實驗大多數以驗證性為主，實驗內容單一，中學生無需思索，按部就班地根據實驗步驟就可以做完實驗，缺少設計性和創新能力的培養。引人虛擬仿真實驗，可靈活地降低各類設計性實驗內容，使中學生按照實驗要求，自行設計實驗方案，以各類方式輸出檢測結果，實時進行剖析。為此，虛擬仿真實驗除了能鍛練中學生的獨立構思和設計能力，并且能迸發學習的興趣，這樣更有利于培養出具有創新精神和實踐能力的人才。因為科學技術的迅速發展，新元件、新設備層出不窮，實驗室不可能緊隨科技的發展而建設，更不可能包羅萬象，虛擬仿真實驗可以填補這個問題，隨著仿真軟件的不斷更新，不斷加入新的元元件。
虛擬仿真實驗相比真實的實驗，既擴展了實驗內容，又寬闊了中學生的視野，同時節約了經費。傳統實驗大多數以驗證性為主，實驗內容單一，中學生無需思索，按部就班地根據實驗步驟就可以做完實驗，缺少設計性和創新能力的培養。引入虛擬仿真實驗，可靈活地降低各類設計性實驗內容，使中學生按照實驗要求，自行設計實驗方案，以各類方式輸出檢查結果，實時進行剖析。為此，虛擬仿真實驗除了能鍛練中學生的獨立構思和設計能力，并且能迸發學習的興趣，這樣更有利于培養出具有創新精神和實踐能力的人才。科學研究須要發散思維，通過某一具體實例才能挖掘同類的案例，之后進行歸納總結，產生這種問題的本質性認識。培養中學生創新能力，首先要提升中學生發散思維能力、歸納總結能力。若果沒有原始案例的宏觀概念，做到發散思維是不可能的。為此，這個能力的培養是進行科學研究的關鍵所在。實驗是教學活動的重要環節，實驗教學和課堂理論教學相輔相成，主要對課程的理論做出科學驗證或展開詮釋，讓中學生加深對理論的認識，同時通過實驗培養中學生的創新意識和科學嚴謹的作風。并且，有些實驗歷時、耗力、耗物、耗財以及不可重現等缺點。虛擬仿真技術恰恰可以填補這方面的不足，輔助實驗。為此，我們要鼓勵中學生對所做實驗進行數值模擬研究，引導中學生主動進行擴充研究。
在好多專業課程的理論教學中，存在一些普遍性問題為解決傳統理論教學與中學生工程化培養之間的矛盾，拓展實驗教學的深度和廣度、提高實驗教學實效，實現理論與實踐教學的密切結合，同時也盡可能降低實驗成本和潛在害處，在課堂基礎理論教學上，借助專業的仿真軟件，采用多媒體技術以及網路通信平臺，建立具有高度真實感、直觀性和精確性虛擬仿真實驗教學平臺,是專業實驗教學的有益補充和創新依托國家級實驗教學中心“東南學院機電綜合工程訓練中心”，建設機電綜合虛擬仿真實驗教學平臺，主要面向機電類工程專業，建立虛實結合的虛擬仿真系統，給中學生提供理論認知與動手實踐的實驗環境，全面提升實驗療效，寬闊中學生的思維視野，培養創新能力。機電綜合虛擬仿真實驗平臺涵括機械設計制造及其手動化、工業工程、熱能與動力工程、環境工程、電子科學與技術、微電子學、信息與估算科學、計算機科學與技術、光信息科學與技術、電氣工程及其手動化、自動化、測控技術與儀器等12個機電類學科專業，涉及到機械設計與制造、電子與信息、電力電子、虛擬儀器與遠程測控等專業領域，整個實驗體系貫串基礎理論教學、專業技術仿真實驗教學以及綜合工程項目設計與系統仿真等環節。虛擬仿真實驗教學統一布局、多學科交叉、分層次、有重點，以可滿足對中學生基礎理論的認知、專業技術的把握和實際設計與綜合應用能力的培養的要求。
在基礎理論課程講課中，借助虛擬現實技術和仿真手段實現原理和技術的直觀呈現，提升專業講課直觀性和新穎性；在專業課程及實踐中，虛擬仿真教學充分借助各種先進的仿真和開發平臺，彰顯虛擬仿真的高精度、高效率的特性；在綜合設計和創新平臺方面，借助虛擬仿真平臺，開發綜合性強、創新性強、復雜度高的實驗項目和開展各項創新大賽，為中學生研究能力和創新能力培養提供了良好平臺。機電綜合虛擬仿真實驗教學中心的虛擬仿真課程實驗及綜合訓練項目跨越不同難度層次（由基本概念提升到研究創新等），覆蓋不同知識內涵（包括機、電、信息、自動控制、儀器等學科的知識），彰顯不同實現方法（包括認知體會、動手操作、創意設計、系統實現等）。依托火馬達組震動國家工程研究中心、復雜工程系統檢測與控制教育部重點實驗室、江蘇省智能電網技術與武器重點實驗室、江蘇省遠程測控技術重點實驗室等一大批重點科研基地，積極將科研團隊的研究成果向教學內容轉化，開發產生小型火電站仿真培訓系統、智能電網運行剖析仿真系統、基于虛擬儀器的遠程測控系統、多工業機器人的協作控制仿真等一系列虛實結合的綜合工程訓練設計項目，將設計、虛擬和仿真融于一體，讓中學生才能基于虛擬實驗平臺完成設計、驗證、操作、測量、控制等綜合實驗實踐環節，實現了教學與科研的有機結合，為高檔人才的培養提供了重要支撐。
在優化虛擬仿真教學資源的同時，重視師資隊伍建設和管理體系建設。完善了由包含國家級教學名師、國家級教學團隊推動的專職教學團隊，并引入企業班主任隊伍，確保專業教學和實驗指導順利舉辦，校內師資與企業人員互相配合，內引外聯，專兼結合，重視將專業科研以及虛擬仿真技術的成果應用于實踐教學。在管理運行方面，完善了時間、空間、內容“三維”開放的機制，以滿足不同個性、不同水平、不同專業中學生的需求。力爭與國家級實驗教學中心“東南學院機電綜合工程訓練中心”，齊頭并進，建立示范性教學實驗平臺。虛擬實驗中心為機電類專業的中學生提供了多樣的實驗項目供選擇，資源共享，打破了專業實驗的限制，更有利于培養中學生的創新能力。課程設置具有層次化、系列化、模塊化的特性物理虛擬實驗教學案例，實驗體系連貫性強，可以擴充中學生的專業視野。這種教學和實踐項目讓“課堂成為實驗室”、“課外成為車間鞋廠”，對文科專業類中學生加深學科知識理解，親自操作完成復雜性高、專業性強、危險性高的專業設計與工程設計技能提供了直觀、數字化、沉浸感的訓練平臺。每年為全校機電類專業近4000名中學生共享。致使教學與實踐得到更緊密的結合，對加速培養高質量的工程技術人才和專業研究員將形成深遠影響。
西南學院機電綜合虛擬仿真實驗教學中心將弘揚西南學院百年育人傳統，秉持“止於至善”的優良學風，遵守國際高等教育發展和現代人才培養的客觀規律，結合時代須要和中學實際情況，充分發揮重點學科和重點科研基地優勢，加強產學研聯合，以中學生創新精神和實踐能力培養為推動，以建設開放度高、共享性好的優質網路實驗教學資源為重點，堅持虛實結合、互相補充的原則，力爭在虛擬仿真實驗教學資源建設、共享管理平臺建設、實驗教學和管理隊伍建設、管理體系建設等各方面取得全面突破和創新，建立多層次、模塊化、全方位的實驗教學體系，突出大工程人才培養特色，加強機電學科融合，打破時空限制，構建課內課外一體化的人才培養體系，將機電綜合虛擬仿真實驗教學中心建設成為“教學資源豐富、管理機制建立、信息平臺功能全面、師資隊伍水平一流”的高水平的實驗教學示范基地針對課堂教學、實驗教學以及綜合工程訓練三方面教學實踐的須要，機電綜合虛擬仿真實驗教學中心，面向機電類工程專業建立虛實結合的虛擬仿真系統，給中學生提供理論認知與動手實踐的實驗環境。機電類基礎課程虛擬仿真教學機電專業設計與應用虛擬仿真教學機電工程訓練與綜合實踐仿真教學學院數學仿真實驗鉗工電子仿真實驗訊號與系統課程虛擬仿真手動控制原理課程仿真實驗計算機硬件基礎虛擬仿真EDA類仿真與實驗機械CAD/CAM仿真檢測與控制系統實驗與仿真火馬達組運行虛擬仿真系統智能電網虛擬仿真系統遠程測控與傳感器網路系統設計仿真車輛安全及智能交通系統仿真遙操作臨場感機器人系統仿真機器人綜合控制與仿真平臺的功能包括以下幾方面：課程中心能提供豐富的課程資源，包括具有3D演示療效的課程講義，電子書籍、文獻下載；實驗平臺包括虛擬實驗項目、分布式綜合實驗項目；互動交流的功能具有信息發布、數據搜集剖析、互動交流、在線作業及測驗，在線成績評定、成果展示等功能1902年——三江師范學堂1921年——國立西南學院1928年——國立中央學院1952年——南京工大學1988年——復改名西南學院2000年——南京鐵道醫大學、南京交通高等本科校區與西南學院合并辦學，劃歸武漢地質中學20年師范＋30年綜合學院＋40年工大學＋20年綜合學院西南學府第一流清代最高學府成都學院河海學院北京師范學院北京農業學院林業學院江南學院北京工業學院南通學院四校合并西南學院中央直管、教育部直屬，國家“985工程”和“211工程”重點建設學院以文科為主要特色，理學、工學、醫學、文學、藝術學、法學、哲學、教育學、經濟學、管理學等多學科協調發展，綜合性、研究型大大學系：29個專科專業：75個專科生：16000余人博士生：3000余人碩士生：13000余人在職研究生：3100余人外國留中學生：1380余人繼續教育中學生：15000余人成賢大學中學生：9300余人一級學科博士點29個一級學科碩士點49個博士后科研流動站28個國家重點實驗室3個國家工程研究中心3個國家工程技術研究中心2個國家專業實驗室1個教育部重點實驗室11個教育部工程研究中心5個聯通通訊國家重點實驗室毫米波國家重點實驗室生物電子學國家重點實驗室計算機輔助建筑設計(CAAD)國家專業實驗室火馬達組震動國家工程研究中心射頻集成電路與系統教育部工程研究中心國家簡支工程技術研究中心國家專用集成電路系統工程技術研究中心城市與建筑遺產能源熱轉換及其過程測控混凝土結構MEMS復雜工程系統檢測與控制計算機網路與信息集成兒童發展與學習科學發育與癌癥相關基因環境醫學工程水聲訊號處理微慣性儀表與先進導航技術伺服控制技術教育部工程研究中心智能交通運輸系統教育部工程研究中心低碳型建筑環境設備與系統節能教育部工程研究中心新型光源技術與武器教育部工程研究中心花崗巖纖維生產及應用技術國家地方聯合工程研究中心光傳感器/通訊綜合網路國家地方聯合工程研究中心借此為依托產生了一批重點科研基地在常年的辦學實踐中，西南學院堅持“育人為本”的辦學理念，不斷加強教學投入，推進教育教學變革，努力推動素養教育，著重培養中學生的創新精神和實踐能力。
中學在堅持“重基礎、重實踐、重素養”本科教育教學傳統的同時，進一步提出“卓越化、國際化、研究型”本科教育教學的新境界。西南學院是教育部、中國工程院聯合施行高等工程教育變革試點的十所院校之一，是教育部“卓越工程師教育培養計劃”和“國家學院生創新性實驗計劃”首批施行院校國家級教學成果銀獎3項，二等獎15項（近兩屆）（09年：銀獎數全省院校第3，得獎總量全省院校第5）國家精品課程40門（全省院校第9）國家級教學創新團隊11個（全省院校第7）國家級教學名師獎獲得者6名（全省院校第12）國家級實驗教學示范中心7個國家級“人才培養模式創新實驗區”建設項目12個國家特色專業建設點23個市級實驗教學示范中心17個國家級實驗類精品課程6門編撰實驗（類）教材250多本國家級專業綜合變革試點項目5個市級品牌特色專業34個市級重點專業建設點33個有力地支撐了國家級實驗教學示范中心——東南學院機電綜合工程訓練中心課堂教學實驗教學綜合工程訓練針對依托組建真實實驗平臺未能舉辦的實驗復雜性比較大的實驗成本比較高的實驗存在潛在危險的實驗（1）中心由中學統一規劃布署，建立面向全校機電專業類的綜合性虛擬仿真實驗平臺（2）中心結合中學生能力培養過程，建立面向全校機電專業類的立體化、多層次的虛擬仿真實驗平臺（3）中心緊密借助科研基地，實現科研成果向教學內容轉化，建立高新技術實驗平臺（4）中心充分借助中學實踐教學基礎，建立示范性教學實驗平臺（5）中心充分借助中學網路化基礎，建立共享性實驗平臺???機電專業基礎課虛擬仿真教學機電專業設計與應用虛擬仿真教學機電工程訓練與綜合實驗虛擬仿真化學實驗與仿真鉗工電子計算機原理訊號與系統手動控制化學、計算機、信息、電子電子電路設計課程群機械CAD與CAM模塊機械設計與CAD類數控系統設計與仿真類虛擬現實與可視化課程群MEMS設計與制造課程群馬達電力課程群虛擬儀器與測控課程群機器人設計與控制課程群綜合電力系統仿真電網綜合剖析仿真遠程測控與傳感器網系統設計車輛安全駕駛系統機器人仿真大賽臨場催淚機交互技術設計與實現演示型實驗認知型實驗檢測與控制模塊電子電路EDA模塊輔助設計型實驗剖析驗證型實驗綜合訓練型項目創新設計型項目基礎理論教學仿真實驗基礎課程虛擬實驗分中心電路仿真實驗熱力學仿真實驗熱學仿真實驗光學仿真實驗聲學仿真實驗電磁學仿真實驗化學虛擬實驗信息電子基礎仿真實驗訊號與系統微機原理手動控制原理鉗工電子專業教學仿真實驗機械CAD/CAM仿真專業設計與應用虛擬仿真教學分中心EDA類仿真與實驗檢測與控制實驗仿真虛擬儀器及測控課程群電子電路設計與仿真課程群馬達設計MEMS設計與加工課程群電力技術設計與仿真課程群虛擬現實技術及臨場感課程群機器人設計與控制課程群數控系統仿真教學機械設計與仿真機械加工設計與仿真綜合工程訓練與系統設計仿真實驗綜合工程訓練與系統設計仿真子平臺火馬達組運行虛擬仿真系統智能電網虛擬仿真系統車輛安全及智能交通系統仿真小型系統虛擬仿真綜合工程設計訓練遠程測控與傳感器網路系統設計與仿真遙操作機器人與人機交互機器人仿真聯賽機電綜合虛擬仿真實驗教學中心是在西南學院教務處直接領導下，依托國家級機電工程訓練中心以及全校十多個機電專業共同成立。
這種專業具體包括機械設計制造及其手動化、工業工程、熱能與動力工程、環境工程、電子科學與技術、微電子學、信息與估算科學、計算機科學與技術、光信息科學與技術、電氣工程及其手動化、自動化、測控技術與儀器等中心組織管理體系組織保障西南學院教務處機電類專業西南學院設備處西南學院機電綜合虛擬仿真實驗中心行業企業與相關仿真軟件公司實驗設備管理中心實驗教學管理中心實踐教學指導委員會CAD/CAM仿真實驗室EDA實驗室綜合設計與創新國家儀器、ANSYS、等仿真軟件企業火馬達組震動國家工程研究中心遠程測控技術四川省重點實驗室吉林省數控銑床工程中心合作企業行業企業浙江省智能電網技術與武器重點實驗室基礎教學實驗室虛擬儀器與測控MEMS教育部重點實驗室校內實驗平臺計算機網路與信息集成教育部重點實驗室科研實驗室教學實驗實踐平臺辦公室西南學院仿真實驗教學中心建設工作領導小組、工作小組制度保障《東南學院實驗室績效考核辦法》《東南學院實驗室開放管理辦法》《東南學院虛擬實驗技術隊伍建設辦法》《東南學院小型貴重儀器設備共享管理辦法》《東南學院實驗室建設管理辦法》《東南學院實驗室工作規程》《網絡使用與運行安全須知》《大型儀器設備共享施行條例》《虛擬仿真實驗中心實驗教學工作規范》《東南學院虛擬仿真實驗中心建設管理辦法》管理規范（1）嚴格執行虛擬仿真中心日常管理規范（8）擬定具體工作計劃，施行分階段建設及評估，做好初審和監督（7）推進虛擬仿真中心實驗教學變革，優化實驗教學模式，完善虛擬仿真中心管理體制（6）嚴格執行中學生考評及成績評定（5）建立班主任績效考核制度，落實賞罰舉措（4）嚴格執行實驗申請、實驗計劃、實驗表冊記錄等規范要求（3）嚴格依照實驗儀器及材料的申領、登記、報廢、賠償等管理條例進行管理（2）嚴格執行學員信息注冊管理及網路安全管理規范戮力實踐能力筑牢人文積淀感謝！敬請批評見諒2013.12