虛擬仿真教學案例精選(九篇)

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第1篇：虛擬仿真教學案例范文

論文關鍵詞：國際貿易；模擬課程；教學案例；特點

近年來，大學實踐類課程的教學設計和教學模式探討成為熱點。借鑒國外職業教育的先進經驗，比如德國的“雙元制”即教學活動的一元是在學校教學另一元是在企業實訓，加拿大的CBE(CompetencBasedEducation)模式即能力本位教育，結合我國大學教育的人才培養功能、社會對于人才的實際工作要求在國際貿易課程中開始越來越重視學生實踐能力的培養。但是，招生規模的擴大與外貿企業的減少矛盾突出，商業機密和工作效率導致外貿公司不愿接納學生實習…，使得企業作為實踐教學資源并不能完全配合學生規模、訓練強度和教學時間等，擬景教育引已成為實踐類課程廣泛應用的新教學模式。因此教學內容不能僅僅依賴于原先的教材，而是需要根據真實交易資料和課程訓練要求來設計制作一些教學案例，并配以良好的軟件和硬件環境來運行，探究實踐教學案例的特點，能讓教師在設計、制作、應用、優化這類新型教學資源的工作中進一步明確基本原則和理論依據。

一、充分認識教學案例應切合課程目標

國際貿易模擬TMT(TeachMeTrade)課程就是為了培養學生國際貿易實際操作能力而開設的仿真實習依托精心設計的課程平臺，學生進入一家虛擬的中國貿易公司，以公司實習生身份親身體驗一筆出口貿易的全過程，動手完成各業務環節的業務操作，通過“做中學”，來實現“熟悉貿易流程、掌握操作技能的課程目標。因此，高質量、仿真度高的教學案例設計是實現課程目標的關鍵。TMT課程的教學案例區別于其他課程教學案例的最大特點，就在于它已經成為教學內容的主體部分。

從教學角度來看它就是通過網絡平臺呈現的電子版的動態開放式的國際貿易實務訓練教材；從實習角度來看它就是一份完整的出易業務資料，包括從交易磋商、合同簽訂、合同履行到交易善后的全過程中出口商與進口商或相關機構的所有業務往來文件。教師在設計、制作、應用教學案例前充分認識關鍵兩點：第一、學生在TMT課程中能學習到什么?國際貿易的業務流程和操作技能。第二、學生該如何參與TMT課程的學習?利用網絡平臺自主訓練、“做中學”、發現問題時與同學或教師交流以解決問題。這完全區別于傳統教學中“教師主動講授、學生被動接受”的教學方法。

在充分認識上述兩點的基礎上，TMT課程教學團隊通過數十年來的不斷思考和實踐，共制作教學案例20多套，全部以擬景操作形式呈現于課程平臺www．scicib．conl，已有近萬名本科學生利用TMT課程教學案例進行模擬實習。

二、全面把握教學案例應具備的特點

在實踐和總結中，T課程教學團隊對于該課程教學案例的特點有了全面透徹的認識和把握，不斷優化教學案例，以更符合課程目標、更利于學生自主訓練、更切合實際工作要求。TMT課程的教學案例具備以下四個突出的特點：

(一)完整性

一方面，為了讓學生熟悉國際貿易業務流程，教學案例的設計不能只是出口業務涉及的某個方面、某個階段或某個片段，而是一筆出口業務完整的操作流程及涵蓋的全部操作文件。教學案例的設計內容完整地涵蓋實際業務中的每～個操作環節，包括l2周次的實習任務，按照此筆交易的進程依次完成，從而使得學生對于一筆出易的全部流程和各環節具體操作有了直觀的體驗和整體的把握。另一方面，除了在整體上把握流程外，課程要求學生在每個操作環節中根據業務信息制作每個具體文件，共20個操作文件涵蓋了國際貿易專業人才所需的六大操作技能：商務信函擬寫、出口價格核算、出口合同填制、信用證操作、出口貨物托運報關、出口單據填制審核。

(二)仿真性TMT教學案例盡可能地與實際的外貿業務相符合，包括遠程實習的平臺環境及現場實習的辦公環境、交易商品、費用信息、客戶、出口履約中各受理機構的辦事程序及機構文件的樣式和內容等等，讓學生在模擬實習中仿佛置身于一場正在進行的貿易實戰。這種高度的仿真性會讓學生更投入公司實習生這一角色，感受學習樂趣的同時從一個貿易理論的學習者向外貿工作人員過渡。而在整個教學案例的編寫過程中，始終以真實的出口業務資料為參考，結合模擬實習的需要進行整理、設計和編寫，以交易進程為主線，從實際業務的角度去考慮各個環節設計的合理性和必要性，讓教學案例盡可能地呈現出客觀真實性。

比如在進行出口認證時，出口商應根據客戶的要求去申領不同的認證文件，若客戶要求的是普惠制原產地證明格式A，學生則應在課程平臺下載相應格式的申請文件，填制好后交由上海出入境檢驗檢疫局認證簽署，隨后會收到受理機構反饋的已簽署的淺綠色底的普惠制原產地證明格式A。這就充分體現了該履約過程的高度仿真性：第一、辦理流程、受理機構及提交文件完全與實際業務相符合；第二、即使是同一個履約環節，由于客戶的要求不同，其辦理的相關文件也不同，這也與實際業務相符合；第三、上述兩種原產地證明的樣式、顏色、填制內容與實際業務完全相符。

(三)實踐性

TMT課程利用教學案例運行教學過程，全過程模擬實習淋漓盡致地體現了學生的主體性。學生登錄課程平臺，按照課程平臺的“操作要求”結合自己的思考判斷去跟進業務，理解每個環節“做什么”，通過自己動手完成每個操作文件并在線提交，將學習的理論知識運用于實踐。而教師在學生實踐過程中也有其不可忽視的引導作用，通過課程平臺的“操作示范”提供每份操作文件的示范樣本，讓學生查看后反思自己的文件“做得如何”，同時通過階段講座、在線討論等多種形式和學生交流，引導他們思考“為什么要這么做”和“如何做得更好”。這樣讓學生收獲的不僅是知識和技能，還有學習的方法和工作的態度。

比如客戶需要產品插頁，教學案例中已通過課程平臺為實習公司建立了相應的商品信息庫。學生在課程平臺的“商品查詢”欄目中根據商品類別查詢，然后在下載的實習公司信紙上自行制作各種直觀生動的產品插頁以提供給客戶，待學生提交文件時間截止后教師會在課程平臺的“操作示范”中提供一份規范的產品插頁供學生參考，讓學生在自己動手操作后通過查看示范明確自己制作的產品插頁是否符合要求，包括信息是否齊全、格式是否工整、圖片是否清楚美觀。

(四)可控性

TMT課程的教學案例是依托精心設計的課程平臺和先進的教學軟件來呈現的。盡管學生可以通過網絡不受時空限制地參與模擬實習，但教師可通過課程平臺的管理端、教師端、學生端來控制業務的進展，并且平臺各模塊設計充分體現了網絡課程設計的指標體系的5個一級指標即課程內容設計、課程交互設計、課程結構設計、課程導航設計及學習評價設計。

第2篇：虛擬仿真教學案例范文

【關鍵詞】：仿真實驗；軟件；教學案例

一、軟件特點

1　器件的仿真性。

軟件提供與真實器件完全相同的虛擬實驗儀器，如電流表、電壓表、電阻箱、燈泡、電鍵、電鈴、干電池、蓄電池等，還提供了一些設置物理情景時常用的構件，像帶電粒子、斜面、長直木板、彈簧、連接細繩、磁場、電場、重力場等，使用時構建出的實驗及問題情景視覺效果非常逼真。

2　操作的簡易性。

軟件使用時，只需用鼠標將要利用的器件從工具欄中拖進界面即可，然后再根據實驗或情景的需要來設置器件之間的物理聯系，運行后，軟件會依據你的設定表現出問題的動態變化過程。圖1所示是演示電容充放電的實驗電路圖，圖2中的藍色曲線是電容上的電壓隨時間變化關系，紅色曲線是充電時回路中的電流。

3　文件的多樣性。

軟件提供了三種文件保存方式，分別是可執行文件、網頁文件、仿真實驗室文件(.ele文件)，這樣可以在軟件支持下運行、也可以脫離軟件運行、還可以在瀏覽器中顯示，非常方便。

4　內容的模塊化。

軟件將整個中學物理分成了主模塊、電學模塊、光學模塊、熱學模塊、初中模塊，由于各個模塊中構建物理情景的獨特性，所以各個模塊可以獨立運行，這樣減少了工具欄中器件的數目，使用時更加方便。

二、應用類型

1　輔助探究學習活動。

比如探究點電荷的場強分布特點，可以設置一個源點電荷放置在坐標原點，用蘭球表示，電荷量設置為0.003c，另設置一個試探電荷，用綠球表示，電荷量設置為0.001c，實驗環境設置成不考慮電荷間的庫侖力，并用箭頭顯示庫侖力矢量。當用鼠標拖動試探電荷在源電荷附近移動時就可以動態看到庫侖力矢量的變化過程，也可以在源電荷周圍不同距離的地方放置一組試探電荷，對比這些電荷的庫侖力矢量就可以了解電場的分布，非常的直觀、形象。

2　現場模擬虛擬情景。

比如帶電粒子在磁場中的圓周運動，先建立一個勻強磁場，b=1t，方向向外，設置一個帶電小球，電量為q=1c，初速度為10m／s，將小球設置成用閃照記錄，實驗設置中考慮庫侖力，并箭頭顯示小球的速度、洛倫茲力矢量。如果將小球放在磁場的邊界處，則小球離開邊界后將做勻速直線運動，如圖1、2所示的情況。

3　糾正操作性實驗問題中的錯誤。

比如在一次關于“伏安法測電阻”的電路圖的練習中，學生中出現四種比較典型的錯誤，概括起來主要有“電流表的內外接”、“變阻器的限流和分壓”兩個方面不能很好的區別。用“仿真實驗室”就可以實現“手把手”的矯正有關錯誤，而且連接的電路還可以進行動態操作，演示電路中仿真的數據變化競效果。

三、教學案例展示

下面以“電阻串并聯規律”的教學為例，展示“仿真實驗室”在虛擬性探究性活動中的應用。

1　課案簡介。

首先為這節課設計了一個網絡課案，將“仿真實驗室”開發的小積件有機的嵌入網絡課案中，突出的一點就是靈活運用了探究性工具軟件，它為學生營造了一個虛擬的實驗系統，學生只需要用鼠標拖動實驗器件，就可以完成電路的設計、測量等步驟，是一次適合于在網絡環境下展開的自主學習活動。

2　電阻串聯規律。

(1)定性研究。

將一個電阻與滑動變阻器串聯，拖動滑動頭，通過數字式歐姆表觀察串聯電阻值的變化趨勢：串聯時，當一個電阻變大時，總電阻變大

(2)定量研究。

任選提供的兩個電阻，用歐姆表(可以是數字式、也可以是機械式)測出串聯的總電阻，并記錄結果，可以選取6種組合

3　電阻并聯規律。

(1)定性研究。

將一個電阻與滑動變阻器并聯，拖動滑動頭，通過數字式歐姆表觀察并聯電阻值的變化趨勢：并聯時，當一個電阻變大時，總電阻變大。

(2)定量研究。

任選提供的兩個電阻，用歐姆表(可以是數字式、也可以是機械式)測出并聯的總電阻，并記錄結果，可以選取6種組合。

4　規律總結。方法一：觀察實驗得到的數據，通過計算總結規律；方法二：利用“幾何畫板”用圖像的方法處理數據，得到規律。

5　思維類比。將力學中兩個彈簧的串并聯問題與電阻的串并聯類比，可以看到兩者有相同的規律。

(1)電阻的并聯規律：1／r1+1／r2=1／r，電阻的串聯聯規律：r=r1+r2

(2)彈簧的串聯規律：1／k1+1／k2=1／k，彈簧的并聯規律：k=k1+k2

四、教學反思

1　利用網絡課案組織教學活動，應該充分發揮其他工具軟件的功能與之優勢互補，實現交互性強的網絡學習空間。

第3篇：虛擬仿真教學案例范文

(一)團隊原則成立組織的目的在于實現既定的目標，而虛擬企業就是為了一個特定的目標而組成的面向制造性或服務性的虛擬組織。組織存在的意義在于幫助個人實現自己的目標，因而個人需要組織這個平臺。面對當今世界經濟全球化，經濟形勢改變之快的現實，團隊合作就顯得尤為重要。通過虛擬企業這種形式，讓學生時刻以團隊為主，團隊成員及時發現、分析管理中所出現的問題，并集中大家的智慧尋求解決問題對策。

（二）系統原則虛擬企業是一個系統，要產生整體大于局部的效果。虛擬企業中每個部分都有各自的分工，就像一盤棋一樣，每個棋子都應該有它的用處，缺一不可。虛擬企業工作流程一環套著一環，如果少了一個環節，勢必導致企業無法正常運營下去。

（三）權變原則權變一般是指在企業管理中要根據企業所處的內外條件隨機應變，沒有什么一成不變、普遍適用的管理理論和方法。企業內外條件的變化一般無法準確預期，領導者就要根據企業內外環境的變化，改變管理方式，而員工要能適應各種環境，來增強自己的應變能力。教師的一對多教學對于學生而言只做到了聽與學，沒有真正理解，而虛擬企業這種模式，通過團隊中不同成員的磨合，面對不同企業之間的問題學習適應，對學生的應變能力有很強的提高，對知識的掌握能力也相對容易的多。

（四）實踐原則面對當今社會不斷變化的市場，企業需要的是具有實戰經驗、多元化等特點的復合型人才，而不是紙上談兵的書生。這就需要學生能夠在學的過程中進行角色扮演，通過虛擬實踐讓學生盡早適應企業競爭、就業壓力環境等，對企業內部的操作有一定的了解。虛擬企業構建不能僅有形式，更要有內容的安排，每個企業的運營管理工作要有質有量的要求，學生要帶著管理任務去體驗與學習。

二、虛擬企業在管理學教學中的構建與運作

管理學教師在明確了管理意識與管理職能在管理學課程教學中的目標與要求后，以一定的組建原則，積極鼓勵學生進行虛擬企業的構建。通過一學期的虛擬企業的模擬練習，通過企業不同角色的管理者之間的管理活動交流，使同學們的管理意識不斷強化，管理能力不斷提高。教師以組織為初始概念，以構建組織（主要是企業組織）為教學活動出發點，要求學生以小組為單位組建虛擬企業，進行產品策劃、設置組織結構等模擬企業運作環境，學生運用管理學基本原理嘗試開展虛擬企業經營管理，達到學以致用的效果。

不同的學生所組建的虛擬企業各有特色，以“動感浴室”虛擬企業為例，首先，要進行虛擬企業的命名與使命闡述?！皠痈性∈摇碧摂M企業由6名學生自由組合。該團隊以滿足消費者基本生活需求基礎上的享受性需求為切入口，通過討論決定發展浴室產品一條龍開發，以滿足人們的休閑需求為主要目的。企業要讓人記住，命名很重要，企業命名要響亮、新穎、有寓意，更要讓人印象深刻。該團隊由“動感地帶SIM卡”進行大膽聯想，在頭腦風暴之后，將企業命名為“動感浴室”，寓意像“動感地帶”一樣闖出一片天地。同時，團隊推出“使你一塵不染”的廣告語吸引顧客眼球，一塵不染，顧名思義就是讓顧客在使用企業的產品后能夠干干凈凈，保持良好的狀態，另一深層意義就是希望顧客有一個健康的身體，無細菌的侵入，這些也成為虛擬企業的最初使命。

其次是虛擬企業的目標設定與產品設計?！皠痈性∈摇碧摂M企業的宗旨是讓顧客在使用其產品后可以心情愉悅，放松身體，讓顧客感受企業產品的獨特魅力，打造出國內一流的品牌，這也是“動感浴室”的主要目標。“動感浴室”虛擬企業在開始之際主要生產和銷售馬桶和浴缸等洗浴產品，同時設計部在原有款式上加以設計，顧客不同的品味設計獨特的產品，如顧客還有其他要求，企業會為其提別改動直到顧客滿意為主。經過創意大激發，企業決定設計一款從未出現的洗澡機，預計在一年內研發出來，讓顧客可以不用動手也可以舒服的沐浴。再次是虛擬企業的組織結構與角色扮演。為了更好的完成組織任務，就要進行一定的組織安排，進行人員的配置與安排?！皠痈性∈摇边x擇較為傳統的職能部門的組織形式，主要設總經理、財務部經理，設計部經理、采購部經理、銷售部經理和裝修部經理等崗位與角色。根據6人的各自特點分配職務，使得“動感浴室”虛擬企業能集合核心能力與能源，使虛擬企業在管理中能正常運作。為了讓每個成員能親身體會到這種仿真企業的氛圍，根據教師的情景假設方案，團隊創作情景短劇進行情景表演，通過編劇、排練以及最終表演這樣的過程，使團隊學會隨機應變，增強處事和溝通能力，總經理則體會到了作為企業的高層領導的那種應有的責任感，提高了面對突發事件所應具有的危機處理能力。

最后是虛擬企業的學習管理?！皠痈性∈摇笔钦鎸嵉膶W習團隊，在企業運作之余團隊要開展結合實際的理論學習，要以構建學習型組織為目標，開展團隊學習。在創建初始，根據各成員提議“動感浴室”制定以下計劃：每學年讀完兩本管理學名著，增加自己的理論知識；每人準備有關管理理論的寓言故事，增強思考能力；每學期出游兩次，增進成員之間的感情；每學期進行一次情景劇表演，增強成員的默契；學期期末由總經理對小組成果進行總結并制成學期報告書。在執行過程中也會發生一些無法預料的問題，比如在去參觀紀念館時，由于時間掌握不當，錯過第一班車，耽誤太多時間，團隊及時反思總結，在回來時加強了時間控制。課堂上，在教師提出問題后，團隊成員根據“動感浴室”管理現狀，帶著問題進行討論，體悟其中的管理科學與藝術。

三、虛擬企業案例在管理學教學中的分析與評價

案例教學法，被廣泛運用在管理類課程中，但以學生自行組建的虛擬企業作為教學案例則更具有針對性與趣味性。教師以虛擬企業為教學案例，運用管理學基本原理與知識分析虛擬企業中的種種管理現象，與學生共同解決管理難題。在對“動感浴室”的分析評價過程中，學生結合組織環境分析方法，對該團隊的宏觀一般環境、行業環境、目標市場進行了認真分析，并對企業產品設計與產品價格等進行了評估。學生充分地認識了組織環境對于開展組織管理活動的意義，深刻了解了產品設計與市場開發對于企業應對競爭的意義。虛擬企業構建與運作這種新型的教學方式，容易讓學生有興趣參與進去，增強學生學習的積極性，讓學生從中鍛煉、提高自己的創新、實踐能力外，也讓學生有信心嘗試做更多的事。

四、結論

第4篇：虛擬仿真教學案例范文

仿真實驗是一種虛擬實驗教學模式，它借助計算機和仿真軟件完成實驗．仿真實驗使用虛擬實驗設備，是一種比較理想的實驗過程，它不但可以為學生提供良好的學習平臺，還能節約社會資源．針對仿真實驗在電工電子實驗中的作用，筆者以自己學校2011級電子工程專業1班為例進行了分析．該班正在進行實驗課改革，學校已提出新的教學方案，且教學改革初見成效．具體如下:本學期共有6次電工電子實驗，包括3次基礎實驗、1次綜合實驗和2次創新實驗．基礎實驗和綜合實驗由教師確定實驗題目，前者以教材中的各課程專題為理論基礎，后者以教材的綜合知識為基礎．創新實驗由學生擬定題目，經教師確定其可行性后進行．所有實驗必須由學生進行仿真，其中基礎實驗還包括以小組為單位的實物實驗．現分析仿真實驗的作用．

1．1有利于提高學生的學習興趣

在上面的教學案例中，每個實驗必須由學生進行仿真，由此可見仿真實驗的重要性．在仿真實驗中，學生通過設計仿真實驗電路圖完成實驗，并在較短時間內展示實驗全過程．該過程不但能夠增強學生發現問題、解決問題的能力，更能增加學生的成就感和學生對學習的興趣．

1．2有利于體現電工電子知識的實用價值

創新實驗是電工電子知識實用價值的體現，學生通過尋找以實際應用為背景的實驗課題，結合電工電子理論知識設計實驗內容．該方法能夠引導學生將理論與實踐相結合，將知識的能量最大化．

1．3有利于體現教師與學生的專業素質

在上面的案例中，教師與學生均參與實驗內容設計，該模式有利于提高師生的專業水平．在傳統實驗教學中，教師設計實驗而學生驗證實驗，學生處于被動狀態，該模式不利于提高學生的專業水平．因此只有師生共同參與設計學生感興趣的實驗課題才能真正意義上體現兩者的專業素質．

1．4傳統教學與仿真實驗相結合有利于提高課堂效率

在多媒體教學中，教師需將傳統教學與仿真實驗教學相結合，即實現理論知識、仿真實驗和實物實驗三者的統一，形成理論指導實踐，實踐驗證理論的教學思維．在上面的案例中基礎實驗便是傳統教學與仿真實驗教學相結合的產物，它包括傳統教學中的理論教學和實物實驗教學，同時也包括仿真實驗教學．將傳統教學與仿真實驗教學相結合的教學方式有利于加深學生對實驗的認識，簡化實驗內容，提高課堂效率．

1．5傳統教學與仿真實驗相結合更能體現教學目標和意義

學生通過仿真實驗更能明確實驗目標．在仿真實驗中，學生需借助理論知識去解決遇到的問題，解決問題便是仿真實驗的教學目標．因此，只有結合傳統教學中的理論教學方法才能為學生打下堅實的理論基礎，使問題得以盡快解決．

2電工電子實驗中應注意的問題

2．1鼓勵學生構思實驗課題

教師在教學過程中需跳出教師講學生聽的傳統教學模式．教學的主體是學生，教學的目的是培養學生的能力，發揮學生的主觀能動性．故在實際教學中，教師應該鼓勵學生參與構思實驗課題，發揮學生的主體地位．

2．2鼓勵學生參與以多媒體課件和仿真實驗為基礎的輪流講課

在學習實踐能力較強的課程時，學生容易形成一種錯誤的思想:學習能力與動手能力比表達能力重要．因此，教師在教學過程中還應引導學生注重培養自己的表達能力，即鼓勵學生參與以多媒體課件和仿真實驗為基礎的輪流講課．在備課過程中，學生能夠提高自身的學習能力和動手能力，而講課過程能提高學生的表達能力和教學水平．

2．3增加學生到電力公司參觀實習的機會

當今高校教育存在一個普遍問題———畢業生與社會所需人才具有一定差距．針對這一問題，學?？梢岳米陨淼纳鐣Y源為學生創造更多的社會實踐經驗，縮小與社會所需人才的差距．在電工電子實驗教學中，學校可以與電力公司合作，為學生提供到電力公司參觀實習的機會，增加學生將理論知識與社會實踐相結合的機會．同時，該政策有利于學生更快適應社會，體現自身的社會價值．

3結語

第5篇：虛擬仿真教學案例范文

1.1某校虛擬實訓中心的組成

某校虛擬實訓中心的實訓汽車主要包括大眾、本田、豐田及別克四大車系；其常用的故障診斷設備包括發動機綜合診斷儀、傳感器模擬器等設備；并采用遠程音視頻采集及傳輸系統；其實訓平臺模塊包括診斷設備、仿真教學、遠程控制、模擬排故實訓及實訓示范課程庫等；并采用了信息資源庫、數據傳輸通道及模擬排故數據庫與建設多媒體計算機教室。

1.2虛擬實訓中心的特點

（1）以各類汽車作為實訓教學中的基本模式，在教學的過程中可根據實訓的要求對車系進行變換；（2）汽車故障模擬以電控系統類為主，可獲得汽車在冷車或熱車情況下準確的故障數據，從而對汽車故障進行分析與排除故障訓練；（3）可對典型車型的故障進行模擬，以起到有效的參考作用；（4）對于以原理分析為主的電氣排除故障實訓課程應先在多媒體教室進行，利用網絡技術將汽車的故障信息通過聲音、圖像等形式傳達給學生，并通過仿真、模擬及結果評估等方法使學生形成良好的操作技能；（5）對于機械操作類故障，可調用實訓平臺資源以獲得專家系統模塊及仿真軟件的技術支持，使學生能在觀摩的同時進行操作，以提高操作的準確性；（6）按照教學實訓課程的要求重新組合設備，完成設備使用、維護保養、波形分析以及整車排故等實訓項目；（7）保存全部實訓數據作為模擬練習的參考數據，有效降低設備的使用率，并降低實訓的成本；（8）能有效緩解實訓場地不足、實訓設備單一、數量較少以及非正確操作造成的設備損傷等情況；（9）由于實訓中心的設備具有靈活組合等特點，有利于拓展到職后的培訓中。虛擬實訓中心的建立能將理論教學與技能培訓有效結合，有效滿足實訓中理論與實踐一體化的教學要求。而理論教學的內容可以在虛擬實訓的現場中應用，而在實踐中所遇到的問題可在虛擬實訓現場中采用數據進行處理，使學生在現場實踐前獲得與真實環境相同的模擬訓練，且在仿真專家系統的支持下進行，能有效滿足實訓示范課與工藝課的開設要求，并能獲得實時的汽車信息資源，滿足學生進行模擬操作的需求，使學生能充分利用有效的實訓時間，提高學生對設備、工藝及流程等方面的熟悉程度，并養成正確的操作習慣，最終形成流水線式的實訓模式。

2虛擬實訓中心的應用與教學案例

在實訓工藝課中應用虛擬實訓中心，如在FSA740發動機分析儀中的應用（。1）應用的目的與要求：了解該分析儀的界面、功能及使用方法；利用觀摩、示范及模擬操作，使學生熟悉設備的連接要求，使其能進行獨立操作，并順利完成模式實訓練習；并通過現場操作，使學生完成完整、正確的操作流程（。2）實訓課時：將實訓課時劃分為4個課時，其中教師講解1個課時，學生模擬訓練1.5個課時，現場分組操作1.5個課時，在學生考評時參考《實訓記錄》，并將分數記入學生的實訓總成績。（3）實訓過程：先在多媒體教室由教師向學生講解該分析儀的功能，通過視頻觀看該分析儀的外觀及結構；并采用仿真平臺講解設備的規格及接口部位，通過視頻展示正確的探頭連接方式及堅持過程；通過遠程啟動實訓汽車，在遠程操作下完成分析儀對汽車的檢測過程，而學生可以通過計算機進行觀摩；啟動模擬實訓平臺，由學生在平臺上根據正確的操作流程完成實訓，并在教師的指導下對分析儀進行遠程操作，通過真實與虛擬的變換，使學生能熟練地掌握該分析儀的操作；最后對本次實訓過程進行記錄與總結（。4）實訓延伸，在遠程操作中，通過改變實訓汽車的運行狀態，并舉例向學生說明檢測數據的變化及采用該分析儀對汽車的故障進行發現與判斷，以提高學生的學習興趣，加深學生對分析儀的使用印象。

3結束語

第6篇：虛擬仿真教學案例范文

關鍵詞：網絡教學平臺；MIS系統課程；學習效果

中圖分類號：TP311.52

1 網絡教學現狀分析

我國的網絡教育起步于1994年實施“中國教育科研網示范工程”，直至今日，各高校都已大規模實施，同時，課程網絡教學平臺也是國外、國內長期關注和實施的焦點，也是高校數字化校園建設中一項重要的工程。因此，各高校大多數課程都已經在網絡教學平臺中予以實施，并得到有效的開展，如通過網絡課程通知、公告、課程項目實施流程、在線交流、學習討論等功能。同時，教師也可以通過網絡教學平臺上傳教學資源，便于學生通過網絡教學平臺進行有效的學習。但經過多年的發展及網絡環境的優化，網絡教學平臺仍無法完全適應高校網絡教學的需要，其存在以下幾個方面：

1.1 網絡課程的構建。大多數課程都基于簡單的資源整合，并沒有考慮到網絡平臺的適用性，不適合學生在線訪問。同時，也不能有效地實現學生與課程的人機交互，且構建的網絡課程界面、操作、風格單一，個性化不突出，大多數也不支持教師與課程平臺的協同工作，以及日常教學工作和組織與開展，導致無法建設成一個有效的基于WEB的網絡課程。

1.2 課程教學管理和在線教學活動組織。大多數網絡課程的教學管理都是基于遠程教育模式，并沒有科學地結合本校學生的實際教學情況進行教學管理；在線教學活動的組織方面也比較薄弱，如在線測試、在線考試、在線答疑、在線作業布置和批改等內容。

2 課程網絡教學特點及意義

基于WEB的網絡課程在實際的組織課程教學應用中，與傳統的組織教學模式存在著本質的區別，也與傳統的CAI輔助教學課件存在著差異。網絡課程教學平臺不僅增強了師生之間的交流和互動，同時也打破了在時間和空間上的局限性，如學習交流論壇、網上在線測試、在線答疑等等，便于學生能更好地從被動學習變為主動學習，可從以下幾個方面體現：

2.1 突破時間空間的局限性。網絡課程教學平臺可以做到24*7小時不間斷地提供資源，因此，不同層次學生可以根據自己學習的實際情況在任何時間任何地點瀏覽網絡課程，下載相關學習資源和與老師、同學之間進行交流互動和答疑。

2.2 學習信息資源的豐富。無論從形式上、內容上和效用上，都能通過網絡課程提供大量的信息資源，如素材、動畫、視頻、教案等資源，同時，也提供實效的虛擬現實技術，為學生提供人機交互功能，更有效地為學生提供多層次、全方位、有效地教學環境和教學資源，讓學生通過網絡課程平臺進行有效地學習。

2.3 課程任務評價的實效性。教師可以通過網絡課程教學平臺有效地對課程任務和學生進行快速地測評，打破了原有在對學生和課程進行實效評價過程中大量浪費的人力和物力，不僅教師能在第一時間及時掌握學生對課程的學習動態和掌握的知識技能情況，也能第一時間了解學生對課程提出的建議和不足，為教師及時改善課程內容和教學平臺提供依據。

3 構建MIS網絡課程教學平臺

通過網絡為學生提供在線學習和交流的課程教學平臺，就需要設計出大量的能為學生提供自主學習的資源，并能有效地為自主學習者提供學習進度參考和提升自主學習能力及提升自主思維創新的平臺。在《MIS系統》課程中，基于WEB網絡課程學習系統主要由課程情境、實訓指導、電子課件、教學視頻庫、案例庫、作品庫、虛擬仿真實驗、習題庫、在線答疑、自評評價等十個部分組成，如下圖所示。

圖1

教學情境模塊中，針對MIS系統課程設計分層遞進關系的教學情境，分別從MIS系統課程的基礎知識技能點、實用功能知識技能點到項目工程知識技能點三層遞進關系設計教學情境，讓學生通過教學情境的學習能由淺入深、由局部到整體、由細節到系統地學習MIS系統課程各個知識技能點。

實訓指導模塊中，針對MIS系統課程各個知識技能點設計出合理的實訓項目任務書，學生可以根據實訓設計的學習內容、任務描述、技術要求、教學要求和任務實施幾個方面順利的完成各個實訓項目，讓學生通過實訓指導模塊更好地去理解和掌握MIS系統課程各個知識技能點。

電子課件、教學視頻模塊中，將MIS系統課程所有知識點通過文字、圖片、視頻、聲音等形式展現出來，讓學生通過電子課件和觀看視頻就能掌握課程中的各個知識技能點和重難點知識。

教學案例、作品庫模塊中，是提供MIS系統課程中典型的教學案例或者是實際應用中的實用案例以及優秀作品，讓學生通過學習案例和對作品的鑒賞和學習，能大大提升學生的學習動力和學習興趣。

虛擬實驗室模塊中，學生可以有效地利用虛擬實驗室進行人機交互，也可利用虛擬實驗室對各個知識技能點進行有效地實踐操作，加深對知識技能點的深入理解。

習題庫、在線答疑模塊中，學生可以不受時間和空間的局限，隨意地進行在線做作業和隨時向老師提出問題，并能隨時地了解自己對課程知識技能點掌握程度，和得到問題的解決，從而及時彌補自己的不足。

學生自評評價模塊，一是學生通過這個模塊對自己課程的學習效果進行一個綜合性地評價；二是學生可以對課程各個項目任務知識技能點進行評價。教師通過自評評價模塊不僅能及時地掌握學生對課程的掌握程度，也能及時地掌握學生對課程提出的不足和缺點，便于教師及時地完善和改革課程提供有效性依據。

總之，基于網絡的課程教學平臺是不受時間、空間和地域的限制，在這種新型的教育體制下，教學與學習完全溶為一體，這是目前乃至將來發展的必然趨勢，也是真正意義上的自主學習和終身學習的終身教育，是人工智能和協作系統有效結合，我們應看到未來網絡資源教育的發展方向，加大研究力度，促使基于網絡資源的課程教育應用盡快邁上一個新的臺階。

參考文獻：

[1]謝揚.基于網絡資源自主學習的探究[D].華中師范大學，2005.

[2]劉魯平.基于J2EE的高職院校課程網絡教學平臺[D].電子科技大學，2008.

[3]唐光艷.利用網絡資源提升高職學生自主學習能力的研究[J].遼寧高職學報，2009.

作者簡介：代飛（1982-），男，江西九江人，碩士，研究方向：計算機科學技術；張瑩（1984-），女，江西九江人，碩士，研究方向：電子信息工程。

第7篇：虛擬仿真教學案例范文

關鍵詞：仿真技術；計算機電路基礎；教學案例

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）01-0146-02

1 《計算機電路基礎》課程介紹

《計算機電路基礎》課程是高職計算機應用技術專業的專業基礎課，是一門理論與實踐相結合的課程。對于高職學生來說，該門課程內容繁多，枯燥；再者，他們基礎薄弱，自控能力差，學習方法不當等原因，導致課堂聽課效率低，進而對該門課程產生反感。實踐課堂上，由于沒有很好的理論支持，對實踐器材和實踐內容不清楚、不了解，只是應付老師，互相抄寫實踐報告，使得該門課程教學效果差，成為教師和學生都很頭疼的一門課程。

2 仿真技術的作用

上個世紀80年代開始，隨著信息技術的快速發展，電子電路的分析與設計方法發生了重大變革，出現了電路仿真軟件。通過這些軟件，對電路進行仿真分析，不必構造具體的物理電路，也不必使用實際的測試儀器，就可以基本確定電路的工作性能。

本研究將該技術引入到《計算機電路基礎》課程的課堂教學中，該技術起到如下作用：

2.1提高教學效果

通?！队嬎銠C電路基礎》課程都是以板書為載體，教師講授為主，學生記筆記，對電路分析主要基于手動計算，運算復雜枯、難懂，教學效果差。將計算機仿真技術引入到該課程的課堂教學中，可以使用多媒體教室，在課堂上直接演示電路的功能，使學生能夠對知識有個直觀的理解，能夠使得復雜難懂的電路原理變成可以看到效果的電路仿真圖及測量結果和波形圖，提高理論知識的直觀性和實用性，進而提高教學效果。

2.2節約實驗器材

仿真實驗相對于實物實驗最大的優勢就是節約資源，在電路仿真時，可以多次嘗試多種參數的電路組合結果，可以節約時間，而且即使元件選擇不當，也不會造成元件的損毀和浪費，這樣就會在很大程度上節約了資源。對于缺少測量儀器或元器件的學院來說，仿真軟件更是一種不錯的選擇，而且可以無地點和時間限制的免費使用。

2.3輔助學生學習

當教師將仿真技術應用于課堂教學時，學生在學會電路知識的同時也學會了仿真技術，并將這種技術自覺地應用于課后作業或復習。這樣既培養了學生的動手能力，也培養了他們的創新能力。他們由原來的不愿意學習轉變為主動學習，極大地激發了學習的積極性，并且養成了獨立思考的能力和科學探索精神。

3 仿真技術在教學中的應用案例

當前比較流行的仿真技術有Multisim，Protel，Proteus等，其中Multisim有較強的模擬/數字電路的設計功能，它包含了電路原理圖的繪制，電路硬件描述語言輸入方式，各種電路檢測需要的虛擬的儀器儀表，并且有很強的仿真分析能力；Protel主要用途在于電路原理圖的輸入和PCB板的設計；Proteus側重于單片機的仿真。綜上所述，本研究決定選用Multisim，以下是教學中的應用案例，這些案例中的電路圖及儀器測量結果均使用Multisim10.0仿真軟件進行設計和研究的。

3.1基爾霍夫定律的驗證

基爾霍夫定律是分析與計算電路的基本定律，它由兩個定律組成，分別是電流定律和電壓定律。學生對這種單純的理論學習，不能很好理解定律的內涵及作用，可通過使用仿真軟件加強學生對定律的理解深度，另外也可以從視覺上刺激學生，激發學習興趣，提高課堂教學效果。使用Multisim10.0設計基爾霍夫電壓定律驗證的仿真電路如圖1所示，仿真結果萬用表顯示如圖2所示。

圖1 基爾霍夫電壓定律仿真電路

圖2 萬用表仿真結果

3.2整流電路仿真

橋式整流電路利用四個二極管，兩兩對接。當輸入正弦波的正半部分時，其中的兩只管導通，得到正的輸出；當輸入正弦波的負半部分時，另兩只管導通，由于這兩只管是反接的，所以輸出還是得到正弦波的正半部分。橋式整流器對輸入正弦波的利用效率比半波整流高一倍。需要特別指出的是，二極管作為整流元件，要根據不同的整流方式和負載大小加以選擇。如選擇不當，則或者不能安全工作，甚至燒了管子；或者大材小用，造成浪費。該電路的仿真電路圖如圖3所示，輸入和輸入信號波形圖如圖4所示。通過該仿真波形，可以從視覺上使學生明白橋式整流電路的作用，而且即使選擇元件不當，也不會造成元件的浪費，可以多次嘗試。

圖3 橋式整流仿真電路

圖4 橋式整流電路波形

3.3數碼管顯示電路仿真

數碼管顯示器常用來顯示各種數字或符號，由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點，因此使用非常廣泛。數碼管顯示仿真電路圖如圖5所示。本仿真電路能夠將十進制數經過74LS48譯碼，輸出數碼管字形碼驅動數碼管顯示。該電路仿真能夠加深學生對數碼管顯示原理的及74LS48譯碼器的功能的理解。

圖5 數碼管顯示仿真電路

4 結束語

通過將仿真技術應用到《計算機電路基礎》課程中，極大地活躍了課堂學習氛圍，使得計算機電路理論不再復雜、枯燥，相反變得生動有趣，學生也由原來的被動學習轉變為主動參與課堂教學，積極思考。此外更重要的是，由于仿真技術沒有場地限制，也沒有實驗器材約束，學生可以在課堂外的時間里，自己使用仿真技術來探索、學習電路知識，培養了學生獨立解決問題的能力和創新探索精神。

參考文獻：

[1]勞志鴻.仿真技術改進電大工科課程教學方法之探討[J].安徽廣播電視大學學報，2010（2）：57-60.

[2]王琰.基于Multisim仿真軟件優化《計算機電路》課堂教學[J].教育與人才，2012（8）：80-82.

[3]程思寧.虛擬仿真技術在電類實驗教學中的應用與實踐[J].實驗技術與管理，2013（7）：94-97.

第8篇：虛擬仿真教學案例范文

【關鍵詞】三維設計 培養模式 教學方法

【中圖分類號】G642.0 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-4810（2013）18-0005-03

隨著三維設計和先進制造方法在機械行業中的廣泛應用與迅猛發展，三維設計技術和制造方式已成為產品設計和加工制造的核心，企業越來越需要會使用三維設計的人才。三維設計CAD系統可直接進行三維設計和交流，即現代工程設計，能完成工程圖樣信息的生成、處理和傳遞，可實現以產品的幾何模型為核心，CAD/CAE/CAM一體化乃至虛擬制造產品的數據管理，以優化設計促進產品改善，以智能設計促進產品創新。三維設計CAD系統是新一代數字化、虛擬化、智能化設計平臺的基礎，是培養創新型人才的重要手段，對高等院校制造業及相關專業的教學內容提出了新要求，必須將現代設計思想和現代設計能力的培養貫穿到整個教學過程中。哈爾濱工程大學利用數字化設計與制造實驗室的師資與設備優勢，為本科生開設了UG與三維設計實踐課程，以UG軟件為平臺，培養學生的三維設計能力，探索教學過程中的模式和方法。

一 三維設計概述

將人們頭腦中思考的物體變成實際物體形式，為此而做出全部信息數據的工作就是設計。三維設計是將產品設計的整個過程數字化，包括以下幾部分內容。

1.建立三維設計理念

將產品的三維設計模型進行數字化模仿。通過造型方法的選擇、創建基于特征的三維模型、圖形圖像理論、模型的數字化和參數化等方式，充分了解三維模型的設計要點。

2.建立三維模型

應用相關的工程軟件對產品進行三維模型的創建，創建模型的同時要考慮生產制造過程，規劃產品對象的功能要求、材料的選用、校核、加工工藝結構合理性、經濟性評價等多方面因素，對人力、物力、財力、時間、場所、信息進行綜合審議。

3.對產品進行功能分析及仿真

利用三維模型對產品的功能進行分析，可以進行有限元計算分析、裝配檢驗、運動學和動力學仿真，并對分析結果進行工程實際應用的可行性分析，通過快速修改設計方案，最終獲得滿意的設計結果。

二 三維設計培養模式的研究

UG與三維設計實踐課程在學生的不同學習階段，有針對性地安排不同的教學內容，循序漸進地培養學生的三維設計能力。為了達到教學目標，教學模式應按照建立設計理念——模擬性設計——創新性設計的全過程培養，使教學內容符合學生的學習認知規律。

1.培養三維設計理念

提高學生的綜合素質及其創造力，必須讓學生掌握先進的設計手段、感受三維設計的魅力、牢固專業志向。在UG與三維設計實踐課程教學階段，精心安排好第一堂課，使學生一開始就對三維設計的特點和強大功能有直觀而全面的認識，通過展示歷屆學生的設計實例，使學生從感性上理解三維設計的主要功能，激發起學習的濃厚興趣。通過實例展示開闊學生的設計思路，樹立學生的三維設計理念，使學生從中學會思考，體會設計的樂趣，為學生的思維、表達、設計和創造能力的提升打下更為堅實的基礎。

UG與三維設計實踐課程教學內容主要涉及軟件的基礎模塊，如曲線繪制、實體建模、裝配、工程圖等。通過教師對基礎模塊的講解，重點訓練學生掌握三維設計基本技能。學生根據教師提供的練習題庫，利用UG軟件完成各模塊的實踐練習，零件的特征建模，零件裝配以及工作過程的動態模擬。在完成三維零件設計及其裝配的過程中，學生不僅提高了二維工程圖的讀圖能力，還加強了對零件功能、結構及其裝配關系的理解，使學生具備了三維設計的基本能力。然后，學生在所學建模方法的基礎上，根據自己的興趣，完成個性化的作品創新設計，設計出了如自行車、飛機、汽車、手機等作品。通過不同的訓練，加深了學生從理性上對何為設計、如何設計的理解，使學生能綜合運用三維設計技能，掌握三維設計技術，提高三維設計能力。

2.培養模仿性三維設計能力

通過軟件模塊化實踐操作，培養學生模仿性三維設計能力。在UG軟件基礎模塊理論講解后，針對各模塊進行上機實踐操作練習。學生可利用UG軟件自頂向下的設計方式和其強大的參數化功能，完成已知零件的設計和裝配。實踐操作是在已知各零件尺寸和各零件裝配關系的情況下，學生進行零件設計和裝配，主要培養學生的模仿性三維設計能力。零件設計完成后進行虛擬裝配，學生檢驗零件干涉與否，可方便地修改設計參數，使設計達到最優效果，提高設計效率和質量。在UG軟件中對某些結構進行校核、修改時，只需修改零件的某個參數的數值即可完成整體修改，能使學生形象地理解零件的形狀及其加工工藝，清晰地了解零件間的裝配關系，對裝配的技術要求也有深刻地理解。學生還可應用UG的機械運動功能，直觀地觀察各零件的運動狀態。通過模塊化實踐，使學生熟悉軟件的運用，掌握建模和裝配的設計過程。

3.培養創造性三維設計能力

UG與三維設計實踐課程采用“課題式”教學模式，設計課題由學生自主選擇，教師給予學生技術指導，本過程是對學生所學知識的應用及能力的綜合訓練過程。學生自主選

題培養了學生的創新意識，更好地挖掘了學生的潛能。三維設計可進行單機的設計、參數化設計、優化設計、過程的模擬仿真等，所涉及的知識面更寬、綜合性更強，因此，學生在設計過程中，綜合能力可得到極大地訓練和提高。三維設計不僅能使學生直觀地看到自己的設計成果，增強學生的成就感，而且能大大激發學生的學習興趣和主動性。學生在完成三維設計后，還要將其直接轉換生成二維的零件圖和裝配圖，最終完成課程設計所要求的圖紙。這樣，學生對三維設計與二維工程圖之間關系的理解會得到進一步地加深。整個設計過程使學生從感性和理性上能更加深入地理解設計內涵，能更好地增強學生的設計想象力。

三 培養三維設計能力的教學方法

1.以傳授方法為主，傳授知識為輔

古人云：“授人以魚，不如授人以漁。”在課堂教學中應以傳授方法為主，傳授知識為輔，通過傳授知識的過程，達到傳授方法的目的，做到“少而精”的教學原則。不能單純為了學軟件而學軟件，要培養學生舉一反三、觸類旁通的能力。由于UG軟件具有多個模塊，在學時有限的課堂上，不可能面面俱到地將軟件中的所有知識都講到，所以必須培養學生自主利用軟件的設計能力和分析能力。使學生在進行三維設計時，能分析出零件的建模思路，并將零件的建模思路轉化為可用的具體命令，完成零件的三維設計。如對彈簧進行建模時，首先要建立螺旋線作為引導線，再建立端面曲線（圓、正方形）為截面線，最后利用掃描功能完成彈簧的實體建模。只要學會建模思路，在任何三維設計軟件中都能行得通。

本課程中的實體設計模塊采用參數化的、全新的思維和方式來進行模型的創建和修改，參數化是用約束來表達模型的形狀特征的方法，通過調整參數來修改設計模型，是本課程建模設計的精髓，也是后續學習的基礎，是本課程的重點內容之一。在講解實體設計模塊時，不僅要講建模所需命令的概念和用法，更要將建模手段傳授給學生，側重介紹平時容易忽略但很重要的問題，以及遇到問題的處理技巧和解決辦法。如基于特征的建模，建模過程實質是仿真零件加工過程，從生成毛坯到對毛坯的粗加工，最后進行精加工的過程。

2.以上機實踐為主，理論授課為輔

由于三維設計課程的實踐性很強，理論教學只能為學生提供理論知識，實踐操作技能必須通過上機操作才能得到提高，為此數字化設計與制造實驗室全天為學生開放，提供上機實踐操作的良好環境。學生通過填寫申請表并辦理門卡便可隨時到實驗室上機學習。在實踐過程中教師隨時解決學生遇到的問題，做到問題隨時解決，提高了學生的學習效率。通過大量的實際上機訓練，不僅能快速地培養學生熟練操作軟件的能力，更有利于增強解決實際問題的能力。

在學習過程中，學生根據自己的專業背景和興趣愛好，以4～6人的小組為單位自選課題，在進行三維設計的同時培養了學生的創新能力和團隊合作能力。每組在開課2～3周后，開始進入三維設計課題研究。學生可選擇各種模型作為三維設計的載體，如自行車、直升機、遙控車等。確定小組研究對象后，首先要查閱相關資料，撰寫開題報告，教師利用1～2堂課為學生舉辦開題報告會，幫助每個小組分析課題的可行性，確定課題的實施方案。學生在進行課題的研究過程中，以小組為單位充分發揮每位成員的主觀能動性，互相協助、取長補短，通過分工和合作共同完成課題的研究。在學期末，每小組要對完成的課題進行答辯，答辯成績作為學生期末成績考核指標。結果表明，以小組為單位進行三維設計，大大提高了學生的學習興趣、動手能力、觀察能力、分析能力和創新能力，同時也培養了學生的團隊合作能力。

3.運用多媒體輔助教學手段

軟件類的課程都離不開投影儀和大屏幕，利用投影儀教師可以在課堂上“現身說法”，現場操作應用程序，演示零件設計的操作過程，不僅有利于課堂教學，更有助于學生對理論授課內容的理解和消化?，F代化教學手段的運用，節約了大量的板書時間，增加了課堂教學的信息量，提高了教學效率。在教學過程中，如果僅講述命令的概念和用法，學生的認識只能停留在理解上，在實際應用時很難達到學了即用的效果。通過多媒體操作UG軟件，讓學生看到命令的操作過程、看到教師操作時的細節，從而提高教學質量。課前提前做好教學案例設計，授課過程中穿插講解案例制作過程還能提高學生的學習興趣。如在講授曲線操作時，以工程制圖中的二維圖為例，給學生演示如何利用曲面操作命令繪制二維圖；在介紹裝配模塊時，演示各零件是如何裝配的，各零件之間的相互位置關系、裝拆順序，讓學生不僅學會了如何使用UG軟件，還明白了裝配時應注意的問題。這樣能在較短時間內給學生提供正確示范，培養學生合理的設計思維，也能充分發揮計算機與教師的雙重作用。

4.運用多種手段，激發學習興趣

在教學過程中采用多種手段，激發和保持學生的學習興趣。

第一，充分利用緒論課。在緒論課上讓學生觀看用三維設計軟件繪制出的各種機械零件、裝配動畫和模擬仿真加工等教學資料，使學生一開始就對這門課程產生濃厚的學習興趣。如圖1是發動機的三維裝配模型，圖2是可變軸銑仿真過程圖。

第二，利用學科前沿知識。每節課前給學生觀看三維設計相關領域前沿技術的視頻資料，如快速原型技術、寶馬車的制作過程、產品檢測軟件、FreeForm觸覺式設計系統等，并在講課過程中穿插講解一些先進技術知識，拓展學生的知識面、滿足學生的好奇心、激發學生的學習興趣。

第三，合理利用教學案例。課堂上將常用機械零件的三維設計過程作為教學案例，如齒輪、軸承、彈簧等。通過學生比較熟悉并有感性認識的零件作為切入點，逐步完成設計過程，使學生掌握各命令的使用方法，為課后學生自主練習奠定基礎。

第四，適當利用視頻錄像。通過案例視頻錄像，幫助教師突破教學重點和難點，使教學的難點更加清晰、生動、形象。并為學生提供示范標準，調動學生的學習積極性。將軟件的操作過程錄制成視頻，讓學生邊學邊練，沒有掌握的內容可反復播放。在講“裝配模塊”時，把發動機、摩托車等的零件裝配過程做成動畫，使學生看到形象、動態的拆裝過程。

四 結論

三維設計是工業發展的必然。通過課程實踐表明，學生明顯提高了零件設計空間思維能力、設計表達能力、綜合設計能力、創新設計能力。開設UG與三維設計實踐課程，培養學生的三維設計能力，這種培養模式更有利于提高學生的

實際工程設計能力，有利于培養學生的創新意識，有利于提高學生就業的競爭力。

參考文獻

[1]馬金英.數字化CAD/CAM技術的應用及發展趨勢展望[J].機床與液壓，2009（4）：159～161

[2]王全先.機械類專業人才三維數字化設計能力培養的研究[J].安徽工業大學學報，2007（3）：114～115

第9篇：虛擬仿真教學案例范文

Abstract：In view of the current problems in the network security experiment teaching， such as limited time， single environment and scattered topics， taking the SYN Flood attack and defense experiment as a teaching case and proposing a multi scene and combined teaching design. Based on the PC end and the mobile phone end， a modular approach was adopted to achieve a comprehensive offensive and defensive experiment in both real device and simulation environment， which has applied value to the information reform of computer experiment teaching in colleges and universities.

Key words： combination； SYN Flood； network security； experimental teaching； teaching reform

隨著互聯網的快速發展，DOS攻擊和DDOS攻擊是目前網絡安全領域最嚴重的問題之一。DOS攻擊不同于木馬攻擊，它不會損害攻擊目標的系統和數據，而是通過對目標網絡或系統發起持續“合理”的服務請求?硨木》?務器有限的資源，或造成服務器崩潰、癱瘓無法響應正常用戶的請求。SYN Flood攻擊是目前DOS和DDOS主要的攻擊手段之一，它利用TCP協議在建立連接時需要“三次握手”的缺陷對目標服務器惡意發起大量偽造源地址的TCP（SYN置位）請求[1，2]，而不給予后續的確認包。因此三次握手無法完成，目標服務器會在SYN Timeout時間內重試（再次發送SYN+ACK包，并將這種半連接狀態存儲在TCP連接隊列中，服務器端將忙于處理攻擊者偽造的TCP請求，此時，從正?？蛻舻慕嵌葋砜?，服務器失去響應，即服務器受到了SYN Flood攻擊。

在高校網絡安全實驗教學中，由于SYN Flood對促進學生理解和應用TCP連接控制過程作用明顯，因此SYN Flood的攻擊和防御實驗通常是網絡安全類課程的教學重點，如何利用信息技術和先進的教學設計理論推動SYN Flood的攻擊和防御實驗教學改革值得關注。

1 SYN Flood攻擊和防御的原理

TCP（傳輸控制協議）是一種面向連接、可靠的傳輸層協議，面向連接是指客戶端與服務器在傳輸數據之前需要建立起特定的虛電路連接。該連接過程被稱為TCP的“三次握手”。第一步：客戶端向服務器發送一個SYN置位的TCP報文，包含客戶端使用的端口號與初始序列；第二步：服務器收到客戶端的SYN報文后，回復一個SYN+ACK的報文，并對客戶的請求進行處理；第三步：正常情況下，客戶端在收到服務器的SYN+ACK報文后，向服務器發送ACK報文，此時三次連接建立[3，4]。此時若出現網絡擁塞等原因使服務器在一定時間內沒有收到第三次的ACK報文，則服務器會不斷重傳SYN+ACK報文直至收到ACK或者SYN Timeout超時才會丟棄這種TCP半連接狀態并釋放資源[5，6]。

SYN Flood攻擊的原理就是利用TCP三次握手缺陷和IP欺騙惡意向服務器發送大量偽造源IP地址的SYN包，服務器為這些偽造的客戶端不斷開辟緩存將導致系統癱瘓，無法響應正?？蛻舻恼埱骩7，8]。而SYN Flood防御則可以通過升級路由器設備為防火墻，保護網站服務器，將可疑源ip地址發往目標服務器tcp連接過濾，以保證正?？蛻舻脑L問。

2 實驗教學設計

網絡安全實驗總體上分為攻擊實驗與防御實驗，傳統網絡安全實驗教學中多采用多個課時，集中學生在實驗室分別展開攻擊實驗與防御實驗。最后在結課時，將兩者組合成綜合性網絡安全攻防大實驗。這種的教學設計符合教學大綱，貼合階段主題。但其主題分散、場景單一、占用課時多等現實問題[9 ，10]，不利于拔尖創新人才的培養、不利于促進學生個性化的發展。針對上述問題，本文采取模塊化的方法，提出一種具有靈活組合、場景開放、實用性廣的綜合網絡教學設計如圖2所示：

在此教學設計中為了克服傳統實驗教學中場景單一、設備單一的弊端，在攻擊實驗設計中提出基于PC端和手機端的多場景實驗，在防御實驗設計中，提出真實設備與虛擬設備相結合的多設備實驗，以滿足不同層次學生學習的進度要求。

3 基于SYN Flood攻擊與防御的教學案例

基于上述組合式的網絡安全綜合實驗教學設計，本文選擇網絡安全實驗中常見的SYN Flood攻擊與防御實驗作為教學案例來講解上述教學設計在具體實驗教學中的應用。

3.1 攻擊實驗模塊

3.1.1 實驗環境

華為ENSP（Enterprise Network Simulation Platform）是一款由華為提供的免費的、可擴展的、圖形化操作的網絡仿真工具平臺[11，12]，有著完整的網絡應用環境支持體系，完美呈現真實設備實景，支持大型網絡模擬。LOIC是一個開源的網站壓力測試工具，由C#語言開發，其安卓漢化版可以在手機端發起拒絕服務攻擊。

本文使用上述工具搭建虛擬網絡環境，在ubuntu虛擬機上安裝hping3工具作為攻擊源向同網段內的ensp目標服務器發起SYN Flood攻擊。在手機端使用LOIC軟件作為攻擊源，通過設定目標機的IP地址、端口、設定與手機性能相適應的線程數向阿里云服務器發起跨網段的SYN Flood攻擊。實驗拓撲如圖3所示：

3.1.2 實驗內容與目標

3.1.3 數據分析

（1）抓包分析

當ubuntu虛擬機向同網段內的目標服務器發起SYN Flood攻擊時，在虛擬機上開啟wireshark抓取報文。當其攻擊為不含源地址欺騙時，虛擬機會相應收到目標服務器響應的ACK報文如圖4所示：

而當其攻擊為含源IP欺騙時，由于所有的源IP地址都是隨機偽造的，所以虛擬機上不會收到目標服務器給予的任何ACK報文，如圖5所示：

Hping3在短時間內發出大量40字節、TCP Segment Len為0、SYN位被置1的請求數據包如圖6所示，此時目標服務器忙于處理這些SYN?求而耗費大量資源，無法及時響應正常用戶的請求，我們在另一臺電腦上進行網絡連通測試，對目標服務器進行ping操作，如圖7所示其TTL值隨之增大，甚至發生丟包現象。

（2）資源使用率與網絡占用率

由于阿里云服務器可以實時監測其網站流量變化，當在手機端使用LOIC向其發起SYN Flood攻擊時，在阿里云客戶端實時監測服務器資源占用率和公網入流量變化，結果看到當服務器受到SYN Flood攻擊時，其入流量與CPU使用率都顯著增長如圖8所示：

3.2防御實驗模塊

3.2.1 實驗環境

由于路由器只具有轉發數據包的作用而不對數據包的內容做相應處理，所以其不具有安全防護功能。而防火墻既能轉發數據包又可以對非可靠源的發來數據包進行過濾等處理，可以有效保證服務器的正常工作。本文將上述網段內攻擊實驗中的路由器設備替換為防火墻設備，通過合理配置，使其有效阻斷攻擊源惡意發起的TCP半連接。同時，由于任何服務器系統中均有抵御SYN Flood的相關措施，本文以LINUX操作系統為例，通過配置、優化系統，加固協議棧等操作進行防御攻擊，實驗拓撲如圖9所示。

3.2.2 實驗內容與配置

（1）防火墻阻斷攻擊

（2）優化目標服務器系統配置

3.2.3 抓包分析

完成上述配置后，在正?？蛻魴C和虛擬攻擊機端同時對目標服務器發起ping操作測試網絡連通性。此時，Trust域的正常客戶可以主動訪問目標服務器，而Untrust域的攻擊機則無法通過防火墻訪問目標服務器，如圖10所示：因此虛擬攻擊機也無法對目標服務器發起SYN Flood攻擊。

4 總結