虚拟仿真技术教学范文

导语：如何才能写好一篇虚拟仿真技术教学，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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随着社会的发展和进步,人们的生活水平和生活质量都得到了很大的改善,因此,对医学的发展也提高了关注。目前,医学教学观念和教学模式都发生了很大的转变,学校也开始了对高素质人才的有效培养和教学,其中,虚拟仿真技术是医学教学中的重要手段和方式,对传统的医学实验教学提出了很大的改进。虚拟仿真技术对推动医学教学改革、创新教学模式和培养学生的综合技能都有着重要的作用和影响。本文主要介绍了虚拟仿真技术的概念,并分析了虚拟仿真技术在医学实验教学中的具体应用。

关键词:

虚拟仿真技术；医学；实验教学

随着科学技术的迅速发展,医学实验教学方面出现了许多的新技术和应用,对医学教学产生了很大的影响。其中虚拟仿真技术是目前比较先进的技术应用,且获得了广泛的应用和发展,特别是对计算机技术和多媒体技术的应用,提高了医学实验的教学质量,创新了医学实验教学的模式。虚拟实验教学是一种在计算机技术基础上发展起来的情景模拟技术,能够让用户体验到一种身临其境的感觉,实现和具体的情景接触,产生一定的体验,为实际的操作提供一定的基础。

1虚拟仿真技术的概述

虚拟仿真技术是在计算机技术的基础上发展起来的新兴的科学技术,是指利用多媒体技术的结合,创造形成一个有视觉、听觉和触觉的虚拟现实环境,让用户体验到一种身临其境的感觉。在这个虚拟的环境中,用户能够感受到空间中客体的存在,也可以和虚拟空间中的客体进行相关的互动,这项技术的应用,主要是加快用户对相关知识的认识效率。虚拟仿真技术涉及的方面比较多,主要包括计算机技术、多媒体技术、网络技术和人工智能技术等,另外,还有计算机的图像处理和模式的识别等,是现代仿真技术的有效发展和外延[1]。虚拟仿真技术的主要特点就是,让用户获得真实的体验,和虚构的客体进行交互,并产生一定的想象。在虚拟的空间中,实验人员可以进行和现实世界中同样的活动和实验,而且受到的外界影响因素比较小,实验产生的效果也更好一些。特别是在医学教学中的应用,能够有效的提高学生的实践能力和创新能力,因此,虚拟仿真技术的应用具有重要的意义。

2虚拟仿真技术在医学实验教学中的应用

虚拟仿真技术的发展和应用对医学实验教学产生了很大的影响,特别是对传统的医学实验教学方式和实验模式进行了很大的改进。传统的医学实验教学中,缺少实验的设备和实验的客体,学生的实际操作能力得不到有效的锻炼,所以,对学生的学习和操作能力培养不到位[2]。虚拟仿真技术的应用为学生进行实验操作提供了一定的基础,也实现了对学生的有效培养。目前虚拟仿真技术在医学实验教学中的优势主要体现在以下四个方面。

2.1虚拟仿真技术改善了医学实验教学设备在医学实验教学中,对设备的要求比较高,主要包括一些实验用的动物或者尸体、实验用到的仪器和设备以及相关的实验经费等,都对实验教学的有效进行产生了一定的影响。随着社会的发展,解剖学在目前获得了很大的发展,也是医学教学中最基础和最重要的课程,所以,一定的实验设备在教学中是非常关键的,对教学的有效性影响也很大。目前,虚拟仿真技术的广泛应用和发展,很好的解决了医学实验教学中的这些问题,不但丰富了实验教学设备,学生可以利用虚拟的“尸体”进行操作和实践,也很好的锻炼了学生的实践动手操作能力。

2.2虚拟仿真技术能够提高学生的兴趣虚拟仿真技术能够为学生提供相关的实验环境,创造一定的基础性实验条件,同时,还能够实现学生在虚拟的空间环境中和客体进行有效的交流,提高学生对相关内容的认识和理解。虚拟仿真技术在医学试验教学中的应用,能够将声音、图像和相关的多媒体演示功能进行结合,丰富实验教学过程和教学内容,充分的提高了学生的兴趣[3]。同时,将具体的教学内容变得形象和生动,而且有一定的视觉冲击力,方便了学生的理解和掌握,因此,提高了实验教学的效率和质量。比如,在进行细胞膜的教学时,可以利用虚拟仿真技术建立细胞结构,动态化的展示,可以让学生更好的观察和学习。

2.3虚拟仿真技术突破了时间和空间上的限制虚拟仿真技术的应用,对传统的医学实验教学产生了很大改变,打破了时间和空间上的限制,学生可以通过虚拟仿真技术对动物的内部结构进行有效的观察,以及实现动态化的观察[4]。比如要了解一些药物的成分和产生的身体反应,在传统的教学中,通过一定的讲述过程是无法实现有效教学的,学生也难以理解。因此,虚拟仿真技术的应用,实现了这些过程的快速进行和变化,同时,将这些反应过程和变化情况能够清晰的表现出来,帮助学生进行学习和理解。

2.4虚拟仿真技术避免了在具体实验中的危险情况医学实验过程存在一定的危险性,会对人体的健康产生一定的危害,比如一些感染性的疾病等。所以,随着虚拟仿真技术在实验教学中的应用,避免了学生和实验对象的直接接触,而是通过虚拟的方式产生实验的客体,所以,不需要考虑实验过程中产生一些危险性的因素,因此,对相关的实验进行有很大的帮助。除此之外,虚拟仿真技术也很好的帮助学生积累了临床经验,有效的锻炼了学生的实际操作能力,有利于学生的综合水平提高和发展。

3结语

随着虚拟仿真技术的发展和应用,改善了医学实验教学,虚拟仿真技术的应用,加深了学生对于医学知识的认识和理解,提高了医学实验教学的质量和效率。另外,虚拟仿真技术打破了时间和空间上的限制,完善了实验教学的设备,并有效的避免了在试验中的不安全因素,对医学实验教学具有重要的意义。

参考文献

[1]陈章宝,肖国君,邓君,罗红丽.虚拟仿真技术在药学实验教学中的应用研究[J]中国管理信息化,2015(10):86-87.

[2]冯军,胡晓松.虚拟仿真技术在医学实验教学中的应用[J].科技创新导报,2015(20):118-119.

[3]曹丁,李文建.虚拟现实技术在医学实验教学中的应用[J].中国医药指南,2013(03):367-368.

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【摘 要】随着社会科学技术的快速发展，电子科技也在不断更新，并且逐渐渗透到社会的各个领域，虚拟仿真技术在中职学校也得到了广泛的运用和发展，取代了大部分电子设计。电子技术是一门实践性很强的学科，对学生的要求也很高。在中职学校，电子技术在教学中的应用也存在着一些问题，本文针对中职学校电子技术教学对虚拟仿真技术运用的现状，分析了虚拟仿真技术在中职学校电子技术教学中的不足和优势。

关键词 虚拟仿真技术；中职；电子技术；教学应用

中图分类号：G718.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2015）20-0122-02

电子技术是一门专业技能课，它在中职学校中的快速发展，不仅推动了现代教育的进步，而且还提高了中职的教学水平和质量、学生的学习兴趣，丰富了课堂知识内容。在电子技术教学中，应用虚拟仿真技术是把理论和实践相结合的重要方法，也是让学生们提高综合素质的重要方式。

一、虚拟仿真技术的概念

虚拟仿真技术是虚拟系统对真实系统的模仿，在电子技术教学中一直被使用，是电子计算机发展过程中研究出来的新方法。随着科技的飞速发展，虚拟仿真技术也在不断变革，并渐渐成为不可缺少的一部分。

二、虚拟仿真技术的应用现状

在虚拟仿真技术不断发展的情况下，该技术在实践应用中开始普及，虚拟仿真技术在电子技术教学中，已经成为教学的重要教学工具，其他很多行业也在开始引进虚拟仿真技术。虚拟仿真技术到目前为止，一直使用的是Multisim仿真软件，并且该软件已经更新到了EWB5.0，这个软件是建立在PC平台上的一个图形操作界面，模仿一个真实版的电子电路实验台，可以对所有工作台进行操作和指挥，体验真实的电子电路实验。目前，我国普遍采用的是EDA软件，主要是对电子电路进行分析、设计和仿真。

三、虚拟仿真技术在教学中的应用

1.理论教学。理论教学是电工电子教学中不可缺少的一部分。理论教学可以使学生有足够的专业理论知识，为实践教学打下基础。专业理论课一般比较枯燥无味，有些学生基础比较差，比较薄弱，就没有很大的兴趣，老师教起来就相对来说比较困难，而且还影响教学效果。随着虚拟仿真技术的发展，课堂上渐渐地引进了这项技术，在进行理论讲解的同时，利用仿真技术进行多媒体演练，把理论教学中抽象的概念形象化、简单化、直观化。例如：在基本放大电路中，对静态工作的选择，直接影响到放大器的性能。一般在理论课上，学生都会利用公式进行推理，这样就不能深刻理解，会对基本放大电路的知识掌握不好。但是，通过虚拟仿真的演示，学生很直观地去了解和认识；在模拟电子线路中，三根管的公式是：Ie=Ic+Ib，在理论教学中都是用表格的方式列出相应的数据，证明是很多实验之后的出来的结果，学生只有死记硬背，没有真实体验，所以用虚拟仿真的技术，让学生们自己动手去验证公式的到来，这样就会更容易牢记。

2.实践教学。电子技术教学更注重实践，是一门实践性很强的课程。在实验过程中安全第一，但是也避免不了出现一些意外，存在很多安全隐患。而虚拟仿真技术只需要在计算机房就可以完成实验，可以避免安全隐患的发生。虚拟仿真技术可以让学生不受任何因素的限制，只要有计算机就可以完成实验，可以更好地把理论和实践相结合，提高学生的应用能力和课堂效果。例如：实践工作中没有逻辑转换仪器，但是仿真技术中有，在数学电路中，利用逻辑转换仪器，将逻辑电路和逻辑表达方式、真值表之间进行转换，可以让学生学习起来更加方便。

四、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的意义

1.虚拟仿真技术在教学环境中创造了很多种场景，让教学环境多元化，因为仿真技术具有交互性强、生动形象等特殊特点，可以把各种各样的假设模型通过系统更直观的让学生们看到各种假设所出现的结果，提高学生的创新能力和创新思维。这样课堂就不会枯燥无味，学生们就会更加积极地参与到课堂中。例如，在学习《彩色电视机原理及维修》时，可以借助多媒体信息软件，为学生展示电视剧发展的历程，讲解彩色电视机市场的特点，结合实际生活，提问“自己家中使用的电视剧是什么样的”，形成互动型教学模式。所以，虚拟仿真技术不仅能够使学生掌握专业的技能知识，还能激发学生对专业知识的兴趣，还能有效地提高课堂效率。

2.在传统实训教学中，学生和教师反映适应性差是普遍问题之一，其只要因素是硬件设备。仿真技术使用广泛，兼容性强，适用于教学的全过程，并且不受专业技术、学科类别的影响，如电子专业的实训项目教学、基础实验等，都可利用具有仿真功能的通用型软件Protel和Multisim来完成。

3.仿真技术不仅仅可以解决实训费用过高的问题，还能够降低环境污染、意外问题的发生。在传统的操作系统中，经常会有危险的环节，而仿真技术可以提前让学生掌握其流程，减小危险事故的发生，可以使学生放心大胆地去完成每一个试验。

五、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中存在的问题

虽然虚拟仿真技术改善了教学手段，丰富了教学内容，但是教学中完全使用仿真技术会大大降低学生对真实元器件的封装、检测的认识度，降低对仪器的操作能力和削弱对电子产品的布线能力、安装调试能力等。为了避免这种现象，必须采取两种相结合的方法，在强调仿真技术对教学的辅的同时，还要强调实际动手能力的重要性，两者有效结合。对仿真实验合理地安排，提供科学、合理的仿真实验，让学生多自己动手设计、制作，提高学生的动手能力。

六、虚拟仿真技术在中职电子技术教学中应用方法的研究

1.仿真技术与经济发展紧密结合。目前，大多数仿真技术软件都是外国开放的，这些软件不仅价格昂贵，而且不适合我国的教育发展。所以我国应该建立仿真技术服务平台，研究开发适合我国教育发展的仿真软件，开发仿真软件要紧密的与经济发展相结合，跟上科技发展的脚步，全力开发先进的、适用的、全面覆盖的仿真技术。

2.仿真技术的标准化、规范化。许多中职学校在自行研发仿真技术软件，但是到目前为止没有一个统一的标准。所以对仿真技术要标准化，学生的使用要流程化、对软件的设计要规范化，把仿真技术和多媒体技术紧密结合，提高仿真技术在中职电子技术教学中的教学质量。

3.坚持虚实结合。虽然仿真技术能够很大程度的提高学生的理解能力和动手能力，但是仿真技术缺乏实物感，与真实的实验不一样。比如：在网络实训中，利用到的一些设备路由器、交换机等，虽然在仿真技术中学生都会使用，但是实物和仿真存在着差异，会导致在实物训练中无从下手。所以，应该合理的安排仿真实验，有计划地进行实训，把仿真技术和实物训练结合在一起，提高教学的质量和效果。

随着科学技术的发展，虚拟仿真技术在我们生活用广泛使用，在中职电子教学技术中也具有重要的意义。它使理论教学概念变得生动化、形象化，不仅创新了电子技术教学的模式，而且还提高了学生的电子技术综合能力，使学生对专业理论知识更加深入的掌握。学生通过实践，形成了一定的创新意识和思维想法，为未来的工作和发展奠定了基础。

参考文献：

[1]陈闽蜀.虚拟仿真技术在中职电子技术教学中的应用分析[J].兰州教育学院学报,2015,1,(3):111-112.

[2]李建平.中职电工电子技术课程多媒体教学探究[J].中国教育技术装备,2013,2,(20):93-94.

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关键词：虚拟仿真技术；数控技术专业；数控仿真软件；中职学校

中图分类号：G642

1虚拟数控仿真系统

虚拟数控技术是利用计算机来模仿真实的数控设备工作环境和工作过程的一门技术。它以计算机仿真和数控加工技术为基础，集计算机图形学、人工智能、网络技术、多媒体技术和虚拟现实技术为一体，在虚拟的条件下，对数控设备的工作过程和环境进行全面的仿真。目前国内外研究人员在加工过程仿真方面做了许多工作，如美国Maryland大学开发了用于培训数控操作人员的虚拟数控机床仿真器。同济大学研制的数控程序微机动画仿真系统。清华大学CIMS工程研究中心开发的“通用加工过程仿真器”等等，但目前的虚拟系统都属于几何仿真的范畴，将刀具与零件视为刚体，不考虑切削参数、切削力及其他物理因素对切削加工的影响，只是对数控程序进行翻译，产生刀具位置数据，并以此数据驱动机床运动部件和刀架运动，对工件进行虚拟切削，同时检查是否有干涉和碰撞。未来虚拟数控技术的主要发展方向是向物理仿真发展，包括加工精度分析，切削过程的热变形，切削力作用下的系统弹性变形、夹紧变形，以及机床的动态和静态分析等。

2虚拟数控仿真系统在中职数控教学中的应用

2.1传统数控实训教学中存在的问题

职业教育以岗位需求和职业能力为本位，突出实践技能的训练。目前很多学校都投入购置了数控设备，虽然数控机床的数量增加了很多，但仍不能满足实训教学的需要，教学只能“在黑板上开机床，在练习本上编工艺”；学生从理论学习转入实际操作缺少中间过渡环节，实训的危险性增加；实训教师在现场指导多名学生同时操作时，环境嘈杂，且很多学生围着一台机床，教学效果不好；数控机床结构复杂紧凑，学生在学习过程中观察了解机床的工作状态和工作原理及机床的机构时，观察角度受到限制等等。基于这些在实训教学中存在的问题，我们利用计算机虚拟现实技术，对数控机床的工作过程和环境进行全面的仿真,开发了《虚拟数控机床仿真实训与考核系统》。

2.2利用虚拟仿真技术实现的数控加工仿真教学系统

《虚拟数控机床仿真实训与考核系统》总体上设计了三个部分，即学习帮助、仿真实训和仿真考核。

学习帮助部分是入门学习的资源库,包括了自动操作、手动操作和学生难以掌握的对刀操作的过程。软件的核心部分是采用虚拟现实技术实现的仿真实训与考核部分，对机床、工件和刀具进行了三维实体造型，通过实体间的布尔运算来实现整个数控加工过程的仿真，系统采用OPEN GL作为图形开发引擎，使动态仿真过程变得流畅，实现了机床操作全过程仿真和加工运行的全环境仿真。学生根据图纸确定加工工艺、编制好程序后，就可以在平台上输入程序，完成对刀及零件加工的全部工作。

图2虚拟数控仿真系统

软件针对中职学生的特点，注重过程性，强调细节，增加了安全性训练和工艺性训练功能。比如背吃刀量是根据机床、工件和刀具的刚度决定的，当加工不同的材料时，其取值是不同的，学生往往给出很大的背吃刀量，而这在实际的机床上加工时，是非常危险的，我们的软件中充分考虑了这一点，教师可以根据加工需要来设置背吃刀量，当学生给出的数值过大时，系统就会提示，并停止运行，让学生养成正确的加工习惯。

考核平台，可利用试题生成工具生成试题，通过考试服务界面导入到系统，还可以导入报名表、进行成绩处理等。系统通过网络能够对实操的全过程进行考核，对编程中出现的语法错误和操作运行时发生的碰撞进行检测并扣分，考试结束后学生可查询什么地方出现了错误以及扣掉了多少分。

软件通过三个平台的设置，学生在训练的过程中发现的问题，可以在学习平台上找到答案，之后还可以通过考试系统检验自己学习的效果，使学生能够自主学习、独立操作和自我测评。

3基于《虚拟数控机床仿真实训与考核系统》课堂教学模式实验

为了检验基于《虚拟数控机床仿真实训与考核系统》的教学模式对数控技术专业教学的应用效果，选取了《数控设备与编程》，这一中职数控技术专业的主干课程。该课程在内容相同的情况下，采用《虚拟数控机床仿真实训与考核系统》后，在沈阳市装备制造工程学校的教学课时数从原来的160学时减少为120学时。我们选取开设同样课程、学生总体水平相同的两个班级作为实验研究对象，实验班为09数控1班，对照班为09数控3班，两个班均为38人，其中实验班采用基于《虚拟数控机床仿真实训与考核系统》的课堂教学模式，对照班采用传统教学模式。

通过一学年教学实践，《数控设备与编程》课程对照班与实验班教学情况如表1所示：

表1数控教学情况对比分析表

班级 09数控3班38人（对照班） 09数控1班38人（实验班）

理论教学学时 54 54

实验教学学时 16 6

实训教学学时 3周 2周

总教学学时 160 120

教学组织形式 传统的集体授课 基于数控仿真软件的小班小组教学

教学模式 理论课 教师讲解，并运用有相关示意图演示，学生听、记。 基于虚拟仿真软件的数控课课堂模式

实验课 采用先在黑板上理论讲解，再动手操作。 小组探究，仿真展示、验证，动手操作。

实训课 采用教师指导，学生操作练习。 教师布置项目，学生自主探究、仿真验证、操作练习。

实验班和对照班数控专业技能考试后测对比分析如表2所示：

表2控制班与实验班数控专业后测情况对比分析表

09数控3班38人

（对照班） 09数控1班38人

（实验班）

数控编程正确率 61％（23人） 79％（30人）

操作撞刀 17人次 5人次

工件合格率 53％（20人） 76％（29人）

4结语

《虚拟数控机床仿真实训与考核系统》在数控教学实践中起到了很好的助学和助教的作用，受到老师和学生的欢迎。系统弥补了实训设备的不足，节约了大量的实训材料的投入；仿真系统作为学生从理论学习转入实际操作过程的中间过渡环节，降低了实训的危险性；仿真软件通过三维建模，可以放大、缩小、随意旋转查看机床，直观、清晰，有良好的助教功能，改善了教学效果；学习平台的设立有助于引导学生自主学习，激发学生的学习兴趣。比如一个学生，学完数控车床的操作后，对仿真操作产生了浓厚的兴趣，自己学习了数控铣床的相关知识，编程加工出了自己的名字；对于数控操作中的难点，采用信息技术进行“虚拟现实”的仿真教学，不仅可提高操作学习的安全性，也很容易让技能操作符合规范；仿真系统扩展了课堂容量，提高了教学质量。信息化教学资源的应用打破了传统以教师为“中心”或“标准”的“说教”式教学模式，换之以师生互动、共同探究的“引导式”教学模式，师生之间变得平等。相互尊重的氛围，极大地调动了学生的学习兴趣，提高了课堂教学质量。

数控仿真软件将课堂教学的知识点和实践教学的实训点整合在一起，改变了传统教学模式，让学生在做中学、在学中做，使我们的数控教学取得了事半功倍的效果。

参考文献：

[1]张滢,刘冀伟,杨者青.NC车削加工仿真体系结构研究及实例设计[J].制造技术与机床,2004,10:18-20.

[2]周凡,潘振显,毛勋才等.虚拟制造中的数控车削过程仿真系统研究[J].新技术新工艺,2004,1:6-8.

[3]崔蔚,徐铁钢,韩卫华.虚拟培训技术及其系统开发[J].成都信息工程学院学报,2003,18(4):361-365.

[4]张潞第,朱群雄.新型虚拟现实交互建模方法[J].计算机工程,2008,1:72-77.

[5]黄明吉.虚拟数控技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2005,6.

[6]刘启文,邱枫.虚拟现实技术在产品开发过程中的应用研究[J].武汉理工大学学报,2009,12:161-164.

[7]赵骥,朱名铨,罗琦.虚拟生产线框架及其系统开发[J].中国工程机械,2000,11(6):671-674.

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关键词：虚拟仿真；Matlab；电力电子技术；实验实训

中图分类号：G642.0文献标志码：A文章编号：1674-9324（2016）02-0134-02

作者简介：王波（1982-），男，浙江义乌人，博士研究生，副教授，研究方向：电工、电子和自动化

一、引言

电力电子技术是目前最活跃、发展最快的一门新兴学科，且广泛应用于工业、交通、IT、通信、国防以及民用电器、新能源发电等领域，它的应用领域几乎涉及国民经济的各个工业部门。

二、电力电子技术课程教学现状

当前高职院校基本都采取理论教学加实践操作的模式进行电力电子技术课程的教学。首先，讲解电力电子器件的工作原理、特性以及使用方法；然后对各种变流电路（包括整流、逆变、斩波和交流变换等）的电路构成、工作原理和波形等进行分析；最后在实验实训台上进行实操、搭建电路、观察波形等进行验证。电力电子技术课程本身属于电类各专业课程中较难的课程之一，教学对象又为高职学生，他们理论基础差，计算能力弱，因此教学重心一定偏向实操。然后，在对电力电子电路进行实验实训分析的过程中，由于电力电子器件具有非线性等特点以及电力电子电路的复杂性，造成实验实训结果不明显，单从示波器显示波形不能很好地检测电路的正确性。而且电力电子技术的实验实训都涉及到220V或者380V的高电压，具有一定的危险性。往往造成学生实验实训项目做得迷迷糊糊，不知道结果是否正确，即使知道错误了也很难进行排故，导致学生学习兴趣减低，形成恶性循环。

三、虚拟仿真技术在电力电子技术教学中的应用

虚拟仿真技术是近年来随着计算机技术迅猛发展而逐步形成的一类实验研究的新技术，它在各类专业各种类型的课程当中被广泛应用。虚拟仿真技术的优点主要有：（1）实验硬件门槛低，基本不需要专业的实验设备，只需要普通计算机即可；（2）实验过程安全可靠，不涉及高电压、高电流；（3）实验过程迅速、结果清晰明显，能快速地在计算机屏幕上显示所需要的所有结果，一目了然；（4）纠错排故简单，基本的仿真实验修改只需要在仿真环境下进行器件或者连接的修改。鉴于以上优点，虚拟仿真技术在电力电子技术课程实验当中进行应用十分合适，并能有效地提高电力电子技术课程的教学效果。目前，可对电力电子电路及系统进行虚拟仿真的软件较多，如Matlab、Pspise、Saber以及Multisim等。这些模拟仿真软件的出现，为电力电子电路及系统的分析提供了方便、有效的手段，大大简化了电力电子电路及系统的设计和分析过程。其中Matlab软件由于其Simulink环境下提供的SimPow-erSystems工具箱在电力系统分析、电力电子电路分析中令人满意的表现、友好的界面和模块化的形式受到广大用户的青睐。根据电力电子技术课程教学的要求，结合课程实验操作内容，我们设计、建立并实现了涵盖高职教学要求的十五个电力电子技术Matlab仿真项目。下面以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行模拟仿真的方法和步骤。

四、仿真实例

本节以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。直流升压斩波电路是典型的直流斩波电路之一，它通过电容、电感元件的储能以及电力电子器件（此处使用IGBT）的通断控制，使负载上得到比电源电压高的电压。根据电路原理图，在Matlab的Simulink中建立直流升压斩波电路仿真模型，步骤如下：

1.仿真平台建立。启动MATLAB，进入MATLAB环境，点击工具栏中的Simulink选项，进入所需的仿真环境，点击File/New/Model新建一个仿真平台。

2.模块提取。在Simulink环境中拉取所需要的模块到仿真平台中，具体做法是点击左边的器件分类，电力电子仿真实验一般只用到Simulink和SimPowerSys-tems两个，分别在它们的下拉选项中找到我们所需的模块，用鼠标左键点击所需的模块不放，然后直接拉到仿真平台中。

3.仿真模型建立。将提取的各模块，按照原理图布局好位置并进行连线。具体做法是移动鼠标到一个模块的连接点上，会出现一个“+”字型光标，按住鼠标左键不放，一直拉到所要连接的另一个模块的连接点上，放开左键，连线就完成了。

4.参数设置。参数设置分为模块参数设置和仿真参数设置。模块参数设置如下：直流电压源的幅值设置为100V。电阻负载设置为1Ω。控制脉冲电压由脉冲发生器产生，电压幅值设置为3V，周期设置为0.001S，脉冲宽度比的大小设置可改变输出负载电压的大小。IGBT、功率二极管、信号分解器、电感和电容可保持默认设置。示波器根据需要输出的波形个数设置输入端口数。仿真参数设置如下：将开始时间设置为0，终止时间设置为0.01，算法设置为ode23tb。

5.仿真。完成以上步骤后便可以开始仿真，仿真结束后双击示波器观察波形。直流升压斩波电路在控制脉冲电压宽度比为80%和40%时的仿真波形如图3所示，与理论分析值一致。五、小结虚拟仿真技术随着计算机技术的发展在近些年得到了长足的发展，越来越多的课程在教学中引入了虚拟仿真技术，它对课程教学效果的提供具有较大的作用。文章在分析教学现状的基础上，引入了使用Matlab软件的虚拟仿真技术，并以直流升压斩波电路为例，详细介绍使用Matlab软件进行电力电子电路仿真的方法和步骤。

参考文献：

[1]王波.虚实结合、理实一体的电力电子技术课程改革的探索与实践[J].时代教育，2015，（7）.

[2]牛天林，樊波，张强，等.Matlab/Simulink仿真在电力电子技术教学中应用[J].实验室研究与探索，2015，34（2）.

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【关键词】三维虚拟仿真；高等职业教育；实验实训

The Researching in The Three-dimensional Virtual Simulation Technology Applied in Higher Vocational Education Teaching

ABSTRACT：This paper expounds the three-dimensional virtual simulation technology application in each industry，analysis of the virtual simulation technology in higher vocational teaching in urgent need and application prospect，the three-dimensional virtual simulation technology application in higher vocational teaching existing problems，put forward recommendations.

KEY WORDS：Three-dimensional virtual simulation；Higher vocational teaching；Experiment and Practice

1.前言

三维虚拟仿真技术在国外一些发达国家得到非常重视，在教育、科学研究、工业、交通、军事、航空等领域得到大量的开发和应用。韩国三星公司早已采用仿真虚拟技术在其网站上进行新产品展示；英国陆虎汽车也采用了人性化的仿真虚拟技术向客户提供模拟车型体验；雪佛兰乐驰品牌的官方网站上提供了该车型生动有趣的360?虚拟体验窗口；美国先灵葆雅公司出品的抗过敏药开瑞坦在广告中将三维虚拟技术应用于广告人物形象。

在我国，三维虚拟仿真技术也正在蓬勃发展。在这领域做出杰出贡献的单位代表有中视典数字科技有限公司和上海景格汽车科技有限公司。中视典数字科技有限公司于2002年注册于深圳高新技术园区，先后研发的产品有：虚拟现实编辑器、三维网络平台、工业仿真平台等。这些虚拟仿真软件能够满足不同领域不同层次对虚拟现实的需求。上海景格汽车科技有限公司，是近几年新崛起的一家专业从事多媒体仿真系统、教学软件开发等业务的高科技企业。该公司自主研发的数字化汽车实训中心具有强大的三维仿真虚拟功能。

综上所述，三维虚拟仿真技术已广泛应用于教育教学培训及实验实训、军事训练及军事仿真演习、商业产品介绍及广告宣传等各行业。然而，三维虚拟仿真技术应用于教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制，尤其在高等职业教育方面的应用，更是存在着许多问题。

因此，开展三维虚拟仿真技术应用于高职教学的研究，便显得迫在眉睫以及具有深远的意义。

2.高职教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题

高等职业教育的现状突出显示了实验实训设备不足的问题。这问题从以下两方面进行阐述。

（1）高等职业教育的办学定位，决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

高等职业教育是国民教育体系中高等教育的一种类型和层次，是和高等本科教育不同类型不同层次的高等教育。高等职业教育的人才培养目标是培养生产、经营、管理与服务一线的高等技术应用型人才，培养模式为“以能力为中心”，强调职业性和适应性。这种办学定位具有以下几个特征：以培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的高等技术应用型人才为根本任务；以社会需求为目标、技术应用能力的培养为主线设计教学体系和培养方案；以“应用”为主旨构建课程和教学内容体系，基础理论教学以应用为目的，以“必需、够用”为度；专业课加强针对性和实用性；实践教学的主要目的是培养学生的技术应用能力，在教学计划中占有较大比例。

高等职业教育的办学定位决定了在人才培养过程中，需要大量的与社会生产实际相符的实训实验设备。

（2）高等职业教育办学规模及在校学生总数的大幅扩大，迫切需要与之配套的大量实训实验设备。

1995年深圳职业技术学院的创办，标志着中国高等职业教育的起步。十多年，我国高等职业教育实现了跨越式的发展。如今高职教育已迅猛发展成为中国高等教育的“半壁江山”。近这两三年，我国高等职业院校在数量上已基本稳定，在办学规模方面，许多院校正在加快扩大发展，然而办学规模及在校学生总数的大幅扩大，给办学条件带来很大的压力。尤其突出的是实验实训设备的不足与在校学生快速增长的矛盾。

3.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的分析

高等职业教育的办学定位及发展现状，迫切需要与之配套的大量实训实验设备，然而，这些设备大多数都是比较昂贵，高等职业院校的办学经费相当有限，能在这方面的投入更是不足。如何更好地解决实验实训设备不足的问题，成为当今高等职业教育最关心的问题之一。

三维虚拟仿真技术是一种采用以计算机技术为核心的现代高科技手段生成逼真的视、听、可操控性一体化的特定范围的虚拟环境，用户借助必要的设备（鼠标、方向盘等外部配件）以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感受和体验。

三维虚拟仿真技术应用于高职教学的方案是应用三维虚拟仿真技术开发出实验实训设备的仿真系统，将该仿真系统安装在许多计算机上，让学生在计算机上进行仿真操作实训，待熟练后再安排少量时间到真实设备上进行实训。该教学解决方案主要优势表现为：

1）仿真系统运行操作平台是计算机，不受场地限制。

2）仿真系统表现效果更为优美、逼真，具有很强的交互性，走进三维虚拟仿真中的虚拟环境，恰如身临其境。

3）大多数真实的实训设备比个人计算机昂贵。该教学解决方案可以做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，对于给每一个学生购买一台真实的实训设备，将大幅减少经费的投入。

4）该教学解决方案，可做到每个学生使用一台计算机进行独立操作实训，教师可进行联网教学，提高了教学效率。

5）该教学解决方案，相对于学生一开始就直接到真实的设备上进行实训，大幅降低了危险性以及设备损耗率。

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，就教学效率、技术先进性、资源利用、经济投入、节能环保方面，顺应国家关于职业教育的发展方向及职业教学理念，在整个教学过程贯穿了数字化教学方法，使学校教学资源充分利用。三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。

4.三维虚拟仿真技术应用于高职教学的成功案例

笔者工作所在单位广西电力职业技术学院，我校的丰田花冠A245E自动变速器实训设备只有5台，随着我校汽车类专业的发展扩大，花冠A245E自动变速器实训设备远远满足不了教学及实训的需要。教师通过科研立项研发了丰田花冠A245E自动变速器的三维虚拟仿真模型，以软件的形式展现，安装在计算机上。有了该项目的仿真模型，改变了原来整个班学生围观在少数设备旁听教师讲解原理及检修过程的教学模式，形成了一人一台计算机，教师可进行广播教学的新模式，提高了教学质量；同时，实训教学时可以让学生先在计算机上像玩电脑游戏似的进行仿真操作，待操作熟练时再到实物上进行，这样可大幅降低设备的损耗率，提高了学生进行实训操作的兴趣，而且可以很大程度上解决了汽车类专业的快速发展与实训设备不足的矛盾。

5.三维虚拟仿真技术应用于高职教育存在的问题及解决办法

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，然而，三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育教学的情况尚处于自发的状态，存在着许多问题。

（1）就单独一所高等职业院校而言，可供应用于教学的三维虚拟仿真软件非常稀少，因此，三维虚拟仿真技术应用于高职教学虽好，但无法在许多课程中普及。

（2）高等职业院校内部，尚未形成能够调动教师队伍积极参与开发和应用三维虚拟仿真技术的体制。

针对三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育存在的上述问题，提出拟解决问题的几点建议：

（1）相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，同时建立相应的管理制度，让每个高校都积极地贡献出自己学校开发出的三维虚拟仿真软件到该共享平台，同时，每个高校可根据自己的贡献大小或通过付费的方式获得一定的分享权限，即相当于参考“中国知网（http：///）”的运营模式来组织一个三维虚拟仿真软件共享平台，这样我们就有了一个永不枯竭的三维虚拟仿真软件库。

（2）对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件，如鼓励教师进行三维虚拟仿真软件开发方面的科研立项以及给予相应的经费支持；将三维虚拟仿真软件开发和应用作为职称评聘的条件之一。从而，学校内部在三维虚拟仿真技术方面形成了良性循环的、自觉开发和应用的体制。

6.结论

三维虚拟仿真技术应用于高等职业教育，有诸多优势表现，可以大幅减少真实的实验实训设备的投入，能够很好地解决高职教育中实验实训设备不足的问题。然而，三维虚拟仿真技术应用于高职教育教学的情况尚处于自发的状态，尚未形成完善的、良性循环的、自觉开发和应用的体制。因此，呼吁相关教育主管部门建立一个全国性的三维虚拟仿真软件共享平台，形成“众人拾柴火焰高”的领域；同时，对于高校内部，学校可制定一系列的规章制度及奖励制度，促进教师队伍开发和应用三维虚拟仿真技术软件。从而，全社会在三维虚拟仿真技术开发和应用方面，形成“百花齐放”人人共享的良性循环的局面。

参考文献

[1]梁俊斌，蒋婵.利用虚拟实验培养独立学院学生创新思维的研究[J].广西教育，2011年12期.

[2]周立元，石明忱，武立伟.利用VR技术开发三维虚拟实训项目的研究[J].职教研究，2009年02期.

科研项目：丰田花冠A245E自动变速器三维仿真模型的研发。

作者简介：

郑军龙（1978—），男，壮族，广西南宁人，硕士，讲师，主要从事汽车运用领域的科研和教学工作。

罗黎（1981—），男，广西罗城人，工程硕士，讲师，广西电力职业技术学院电子与信息工程系教师，主要研究方向：汽车电子控制系统。

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关键词：电机学；虚拟仿真；教学

一、 电机学授课中存在的问题

教学内容涉及直流电机、变压器、异步电机以及同步电机的基本结构、工作原理以及电磁感应、能量转化等多方面的问题，使学生在学习的过程中感觉授课内容较为繁重，并且由于其计算量非常大，学生在学习过程中往往有很大的厌学思想。同时电机学又是一门实践性非常强的课程，如果只讲授理论，不能很好地与工程实际相结合，理论与实践脱节，那么学生很快就会失去学习兴趣，造成学习基础不牢固。

其次，电机学课程实验教学装置一般情况下由多个挂箱组成一个实验台，在使用过程中根据不同的实验内容来摘、挂各种不同的实验箱体，由于使用量大，经常性的拔插，使得设备损坏情况非常严重，尤其是每个电机实验都会使用的电阻箱，其完好率非常低，这就需要在实验教学过程中，学生必须将很大一部分的精力和时间去解决由于设备老化带来的信号失真等问题，严重影响对实验内容的理解。

二、虚拟仿真软件在电机学教学中的作用

电机学教学的自身特点决定了其授课方式应该是增加较多综合性和工程实践类的授课内容，以此来提高学生的学习兴趣。但是由于高校扩招，高校的实验条件受到很大制约，无法满足学生实践操作，尤其是“电机学”教学中模拟的工程实际项目，如串励直流电动机的轻载运行、异步电机起动与停止、变压器的极性和联结组以及电机学中磁场的分布等内容，仅仅依靠教师的讲解学生很难有较深入的理解，只能依靠仿真手段直观演示。

将虚拟仿真技术应用在电机学授课过程中，能够加强学生创新能力的培养，提高了学生的学习兴趣，改变了传统教师讲，学生被动接受的授课模式。针对提出的项目要求，学生不像以前只是重复教师的操作，而是能够发挥主观能动性，可以自己设计电路，建立仿真模型、调试仿真参数并验证最后的结果，整个过程教师充当指引方向的角色，而将具体的设计、调试过程交由学生独立完成，培养他们独立分析问题和解决实际问题的能力。

虚拟仿真技术的应用另一个大的优势在于学生对于授课内容的理解不一定非要在实验室完成，可以摆脱昂贵的仪器与设备的束缚，仅仅需要一台笔记本学生在寝室内就可以模拟出的电机实际运行情况。

三、将虚拟仿真技术有效融入教学中的主要方式

（一）传统教学为主、仿真教学为辅有机结合

传统教学方法的优势在于授课教师通过此种教学方法能够充分发挥教师的主导作用，将教师多年来对教学内容的理解在短时间内传递给学生，但是存在学生容易产生依赖心理，造成学习的积极性和主动性不高以及教学形式单一等问题。虚拟仿真教学则体现了学生作为教学主体，教师的作用更多地体现在提出问题设想以及引导学生思路，这样能够充分发挥学生自主性，但也容易产生教学内容讲述深度不够以及学生由于个体的差异产生的教学进度不易统一的问题。因此将传统教学方法和虚拟仿真教学有机结合起来可以既发挥教师的主导作用又发挥学生的主体作用，可以很好地提升教学质量。例如对异步电动机工作原理进行讲解时，就可以采用传统教学方式，通过教师对内容理解概括出工作原理的几个方面，大大节约学生的理解时间。而电机内部由于结构复杂并且电磁转化过程又比较抽象，学生的工程实际经验又少，很难对其产生较为直观的理解，这个时候就可以将虚拟仿真技术加入，产生较好的教学效果。

（二）进行教材改革

现行各个高校所用的电机学授课教程大部分是对电机的结构、原理进行讲解，极少涉及到将虚拟仿真技术和电机学授课内容相结合，因此想要改变传统的教学授课模式，改革电机学授课教程，提高学生的学习兴趣，就必须要应用虚拟仿真软件对授课具体实例进行软件仿真，将课程中许多抽象的概念和原理以具体图形的形式表现出来，以便促进学生更好地理解课程中的重点和难点知识。例如在讲授他励直流电动机的起动过程，在教材传统内容的基础上，可以增加MATLAB的Simulink工具箱程序，来进行一个简单的仿真设计，通过仿真模块的建立，参数的调试过程，学生能够非常直观地观察起动电流的变化过程，同时也可以观察其他变量的动态过程。将课程实例与虚拟仿真技术融合在一起，能够激发学生的学习兴趣并提高学生对工程的认识，达到改善教学质量的目的。

（三）教师科研工作与授课相结合，引入最新科研成果，丰富教学内容

将教师的科研项目与授课内容相结合，以便增长学生的见识。如在科研课题中，经常会用到三相异步电动机启动、调速和制动，教师可以在授课过程中给出课题的基本要求，组织学生独立开展课题设计研究，然后在班级内部对课题设计内容进行讨论，最后由教师决定通过后学生独立进行各个阶段的实施方案的设计，然后根据设计方案在虚拟仿真软件上完成实验内容并处理实验数据，最后撰写实验报告。另外，还可采用MATLAB软件完成课题中复杂的参数计算，以便学生能够把更多的精力放在研究各参数的相互关系上，很好地提升了学习效率。

（四）充分发挥实践基地作用，将实验项目与虚拟仿真软件相结合

即实践――理论――实践的教学模式。在实验教学过程中首先教师进行演示，以便学生能够有目的地观察电机运行时的各种现象，然后针对本节所讲述的内容，让学生带着问题有目的去听课，针对刚才的教师授课内容将实验现象上升到理论高度分析，得出结论，最后再通过MATLAB仿真软件将实验进一步理论深化，以达到事半功倍的效果。通过学生主动构思实验设计内容，提出设计实验方案和实验电路，教师的作用仅仅起到侧面辅导，而不实际参与到实验的具体操作过程中。为此实验中心应创造条件在课外对学生开放，给有兴趣的学生以更多的锻炼机会，培养学生的综合实践能力与创造思维能力。

（五）应用虚拟仿真技术，完善网络课程建设

目前随着社会的不断进步，计算机技术、互联网技术的蓬勃发展，使得网络教学独特的优势越来越明显。网络教学能够克服传统课堂教学受时间、空间上的限制，使学生可以利用零星时间随时学习，同时网络课程作为课堂教学的补充，方便教师与学生的互动。较好的网络课程需要不断地完善教学内容，增加方便学生独立学习的资源，这时虚拟仿真技术的优势便体现出来，可以应用MATLAB软件中的Simulink工具箱来动态的显示一些电机运行状况，这样能够提高学生学习的主动性与学习效率，取得较好的教学效果。

虚拟仿真技术在电机学教学中应用，能够真实再现实际工程项目运行状况，使许多较为抽象的概念和原理形象化，大大改善了教学效果，提高了电机学课程的教学质量，学生接受效果要好于传统电机学授课方式。

参考文献：

[1]郑孝东.多种教学方法和教学手段在“电机学”教学中的应用[J].中国电力教育，2013， （19）：63-64.

[2]吴文进，李彦梅.基于 MATLAB 的《电机与拖动基础》课程教学[J]. 安庆师范学院学报（自然科学版），2012，18（1）：100-103.

[3]李祥瑞.利用计算机软件技术促进电机学实训课程的改革[J].中国电力教育，2012， （22）：100-101.

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关键词：石油化工 实验教学 虚拟仿真技术 教学模式

对于石油化工加工这样实践性很强的课程，实验教学是极其重要的。课堂教学+工厂实习的模式在理论上虽然可以达到教学预期目标，但实际应用起来存在一定的弊端，实际教学效果离预期目标存在一定差距。

一、石油化工加工实验教学模式与存在的问题

1.目前石油化工实验教学模式

目前石油化工实验教学课程一般采取课堂教学+工厂实习的模式进行。具体按照以下步骤进行：

1.1课堂教学

石油化工加工教学内容主要包括加工原理、加工工艺流程、工艺参数、主要设备、操作规程及故障处理。

多媒体技术兴起之前，教师通过口头讲述和粉笔书写传授石油化工加工知识。但如设备元素是如何构建成设备、操作规程和故障处理教师很难通过图画等方式来讲述，主要是因为一般操作规程和故障处理步骤繁多复杂非常耗费时间而且让学生感觉枯燥无趣，所以此类课程课堂教学一般只讲述加工工艺流程，而不具体讲解实际生产中操作规程和故障处理。

多媒体技术兴起后广泛应用于石油化工加工课堂教学。采用多媒体教学，教师可以节省书写的时间，拥有更多的时间来讲解。同时，课件变得丰富多彩，比如设备结构可以有具体的实物图，甚至可以采用动画的形式来演示设备各组成元素如何构建成为设备。但针对石油化工加工操作规程及故障处理，多媒体技术依然无能为力，教师虽然能将规程和故障处理呈现在课件上，但通常只能放映给学生粗略看看。

此外，部分高校课堂教学会配合一些按实物比例缩小的模型辅助教学。但模型只能针对实体物件，对于石油化工加工原理、流程、参数、操作的教学等无法应用。

1.2工厂实习

工厂实习内容主要包括加工原理、加工工艺流程、工艺参数（调试及范围、影响）、主要设备（结构及控制指标）、操作规程及故障处理。

实习时由工厂技术人员对加工原理进行口头讲述，引导着学生沿着加工流程路线讲解加工流程、工艺参数、设备；操作规程和故障处理一般只是简单讲解，学生自学为主。讲解完成后学生可以自主在允许范围内参观学习，在此过程中，学生若有不清楚的地方可向技术人员咨询。

2.目前石油化工实验教学模式存在的问题

2.1课堂教学的抽象性与枯燥性

在多媒体技术应用于石油化工教学之前传统的教学模式非常陈旧，没有调动起学生的学习积极性，教学效果比较差。虽然近年来运用多媒体教学手段，教学形式相对丰富，但是由于时间与空间的限制，学生也很难深入有效地学习。

2.2工厂实习的局限性

工厂实习是课堂教学的补充与完善，是学生综合能力培养与训练的重要教学环节。传统的工厂实习是将学生带入企业，请技术人员讲解理论和实践经验。由于学生人数不断增加，实习时间和经费有限，企业内部各项管理措施的限制，学生在实习中只能增加感性认识，很少有动手操作的机会。只能从表面上对企业的生产情况、工艺流程与设备性能形成感官认识，无法接触生产的工程实际问题，使生产实习的预期效果大打折扣，难以达到教学目标的要求[1]。又由于工厂现场存在机器噪音，而实习一般安排全班同学一起进行，因此，工厂实习时技术人员的讲解作用有所减弱。此外，石油化工加工有一定危险性，一般学生实习只能到相对安全的地方，看到工艺流程和设备的一部分，学生在生产实习后还是很难把课本理论知识和现场实际相结合。

2.3课堂教学与工厂实习的衔接性

实验课的真正目的就是让学生通过课程的学习能透彻清晰地理解理论知识，巩固其专业技能[2]。但传统教学模式是在理论课之后，根据学生的课程安排并结合实习企业的生产管理要求安排工厂实习。因此，工厂实习与课堂教学存在一个较长的时间间隔，此类课程课堂教学本身比较枯燥，学生可能对一些知识有所遗忘，课堂教学与工厂实习衔接性不好。

二、虚拟仿真技术在石油化工加工实验教学中的应用

虚拟仿真技术是一门多学科的综合性技术，将先进的仿真技术与网络技术相结合。石油化工加工虚拟仿真就是以化工生产过程基本规律为依据，利用数学建立模型方法，在计算机上再现该生产过程的一种应用技术。各种单元操作以及生产工艺过程都可以通过仿真软件真实地再现其生产过程，使学生在一个逼真的环境中获得对工艺知识的彻底理解、对实际操作技能的熟练掌握[3]。

石油化工加工课程是一门实践性很强的学科，但受客观条件的限制，目前石油化工加工的实验教学难以达到预期教学目标。模拟仿真教学提出了真实现场实物演示的教学模式，可以弥补客观条件的不足，有利于提高石油化工加工教学的教学水平[4]。

1.仿真技术在石油化工实践教学中的功能

石油化工加工课程与工程实际联系紧密，在实践条件有限的情况下，通过虚拟仿真软件进行仿真教学，使学生亲自体验整个过程，培养其综合运用知识的能力及化强其工程意识。

1.1仿真课堂教学

仿真课堂教学与传统的课堂教学不同之处在于，仿真课堂教学在仿真实验室内进行，教师一方面通过多媒体技术进行传统意义上的讲授；另一方面可以结合仿真现场各种设备模型和参数调试来讲解；在这种课堂教学模式下，学生对设备装置、工艺指标的控制都有了深刻的认识和理解。

1.2虚拟仿真实训

学生根据所学的内容在相应仿真环境中进行仿真实训操作，可以自由调试各个工艺的参数，自由控制各个节点实训内容，对工艺流程动态参数及注意事项作详细分析和设定。虚拟仿真技术和实际情境实验结合的模式可合理有效配置教学资源，解决实践课时少的问题，形成多元化的教学环境。

2.仿真技术在石油化工实验教学中的价值

仿真教学提高了教学效率，调动了学生的学习积极性。其次，仿真教学中的演示和实验，可以让学生更生动形象地观察，让其能够快速地掌握操作步骤和工艺原理。最后，仿真实训只是一种模拟，学生进行实验时不会因错误操作而引起不良效果；反复操作时，也不会造成原料的浪费；仿真实训在故障分析中具有独到作用，没有实际生产可能存在的潜在危险，保证了学生的安全。

三、小结

采用“仿真课堂教学+仿真实训+工厂实习”模式，学生可以结合所学的理论知识，分析判断模拟操作中出现的问题，并根据帮助提示加以解决处理，仿真训练完成后，学生再进行工厂实习。通过前期仿真课堂教学和仿真实训阶段，学生已经熟悉企业生产所采用的DCS控制系统，并且对操作室的DCS系统的使用能够很快地理解[3]。因此，采用“仿真课堂教学+仿真实训+工厂实习”模式可以显著提高石油化工加工实验教学效果。

参考文献

[1]袁晓丽，万新，杜长坤等.仿真技术在冶金工程专业实践教学中的应用[M].重庆科技学院学报，2013（3）：191.

[2]李艳云.仿真技术在电子技术教学中的应用[M].2013（2）：82.

[3] 李廷真 赖庆轲 黄美英.浅议化工仿真技术在化工专业实践教学中的作用[M].中国西部科技，2013（7）：92-93.

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1虚拟仿真技术在基础医学教育中的应用

基础医学教育中的教学方式一般分为理论授课和实验操作两部分。其中理论教学的方式是课堂讲授加传统医学插图，学生大多感觉学习过程枯燥、不好理解、不好记忆。而利用虚拟仿真技术可以在虚拟的环境下，将人体各器官的解剖、生理学、病理学的数学模型存在数据库中，利用计算机显示屏上有意识地显示某些细节，学生可以将病人的各种病变部位分开或合在一起观察病变情况，同时可以利用此技术培养学生的人体解剖理论的认知能力。举例来说，目前解剖教学上应用的虚拟仿真人体解剖图的数字化的解剖图谱，利用这一图谱，学习者在虚拟的环境中可以自由地选择、观察、移动虚拟对象，并且虚拟的组织器官还能及时给予学习者感官上的反馈，这样就更容易理解和掌握解剖结构。比较典型的应用实例就是利用“虚拟人”数字化数据集进行三维重建，即“人体数字化解剖学”研究，创立虚拟仿真解剖学，同时提供CT、MRI及PET等方面的断层图像，进行一系列医学临床、教学及研究的虚拟模拟。具体步骤就是利用一台人体虚拟解剖电脑，教师可以讲授人体各部分结构的解剖知识，学生也可以在虚拟的组织和器官间的模拟操作感受触觉反馈，使学生更快地掌握手术要领和技术。学生在课堂上能以三维的形式看到人体数千个解剖结构的形状、位置及器官间的相互空间关系等，学习兴趣和效果显著提高。

2虚拟仿真技术在临床医学教育中的应用

在临床医学教育中，临床实践是重要的教学方式，临床实践是对医学学生动手能力培养的重要环节，加强实践技能训练已成为医学教育改革的重点。虚拟仿真技术引入医学临床实践教学是非常行之有效的教学方式。虚拟仿真技术在临床医学教育中最显著的应用是虚拟手术教学，即通过虚拟临床手术技术让学生在手术之前学习新的手术方法和流程，练习所制定的手术计划，在虚拟仿真手术之后，也能让学生温习或重复全部手术过程，并且能够对学生的临床技能进行一个客观的评定。现今医学院校的学生和教师都不能只是局限于书本的知识，必须不断地学习和提高自己的临床技能，而在实践中常会遇到教育资源有限的问题，解决这一问题行之有效的手段就是利用虚拟仿真技术模拟复制手术场景，让学生不断在虚拟现实场景中进行实践训练。这种应用虚拟仿真技术的临床实践教育方式不仅可以让教师在教学中演示不同策略的手术流程，教授学生应对各种突况、避免手术失误、降低手术风险、减少病人损伤、提高手术成功率，而且同时还节约了教育资源，具有零风险、可反复操作等优势，学生可利用它完成手术的各个操作步骤，并对操作的过程和结果进行分析和总结，达到更多地积累临床实践技巧和经验的目的。虚拟仿真技术应用于医学临床实践教学能使学生有更多接触临床的经验，可以提高学生临床技能操作的能力、临床综合诊断思维能力，还可以激发学生的学习热情和潜力，使他们能够运用课堂上所学的临床理论知识较快地掌握临床诊疗实践规律，还有利于学生职业道德和行为规范的养成。

3虚拟仿真技术在远程医学教育中的应用

在远程医学教学中，经常会由于教学设备、试验场地或教学经费等方面的原因，使得一些应该开设的教学内容无法进行。利用虚拟仿真技术可以弥补这些方面的不足，学生足不出户便可以学习各种各样的知识，获得与现场学习一样的效果，从而加深对教学内容的理解。以往对于一些医学实验，在远程医学教学过程中一般采用电视录像的方式来取代实验课程，学生无法直接参与实验，利用虚拟仿真技术进行虚拟远程医学实验，则可以增加学生动手学习的机会。虚拟仿真技术应用于远程医学教育的基础是基于远程医疗的分支网真医学，即远程呈现医学，它把专家的知识通过通讯网络传输到需要的远程位置，在远程医疗应用领域发挥其独特的优势。网真医学是虚拟仿真技术的一个全新领域，它结合了高清视频、音频和交互式组件（计算机软件和硬件），在网络上创建独特的“面对面”体验的新型技术。使用者可以进入某个共享网络空间的图形环境，以远程控制操作或观察为目的的进行人机通信和交互，用这个方法帮助医生有效地进行手术和诊疗。网真医学应用与远程教育可以确保医学生以更有效的方式进行培训，例如记录操作过程、让学生探讨操作细节并拥有沉浸于运作房间的感觉。医学学生可以进入虚拟的手术是或实验室，在虚拟环境下激励一个完整的操作过程，教师也可以将操作中常见问题反馈给学生，从而提高每个人对某个问题的训练。利用虚拟仿真技术可以创建大量的三维人体组织结构，用于医学教学。随着网络技术的飞速发展，把创建的三维医学教学资源应用与远程医学教育，可以使学习者随时随地的学习，是资源得到充分利用。虚拟仿真技术应用于远程医学教育可以将生动的动态三维场景展现给学习者，提高了教学的质量和效果。

4虚拟仿真技术在医学教育中应用的意义

医学教育注重的是直观、形象、生动，传统的医学教学往往不够生动，难以具体化，难以直接展示人体的结构，疾病发生及发展过程等教学内容，同时又存在着医学教学成本大，不可重复执行的问题，这些弊端对学生更好的掌握医学知识极为不利。为了改善原有医学教学模式中存在的这些问题，使虚拟仿真技术应用于医学教学中的教学模式意义重大，该教学模式不仅调动了学生的学习兴趣，而且将抽象的内容具体化、形象化，给学生留下深刻的记忆，也给教师在教学中提供方便，从而达到提高教学水平和科研水平的目的。

作者:姜燕 李亢 单位:湖北医药学院

参考文献:

[1]赵群,娄岩主编.医学虚拟现实技术及应用[M].北京:人民邮电出版社,2014:200-203

[2]王晓,姜燕.计算机技术在医学领域中的应用[J].科技世界,2013(18):15,30

[3]张晗.虚拟现实技术在医学教育中的应用研[D].济南:山东师范大学,2011:39-43

[4]范敏,戴培山.人体解剖生理学课程引入虚拟现实技术的教改探索[J].科技文汇,2014(10):103-104,111

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关键词：离心泵；虚拟仿真；教学课件；flash；

在现代的教育环境下，许多教师除了运用传统的教学方式，更多的应用了现代教育技术来辅助教学。如应用 PowerPoint 制作教学课件； 应用 Authorware制作具有交互功能的学习系统； 应用计算机高级语言(如VB)

制作具有交互功能的学习系统、考试系统；应用 Flash制作虚拟仿真教学课件；建设教育网站辅助教学等等。

在多年的教学实践中，我们应用以上方法进行了教学改革尝试，我们感觉其各有所长。根据《离心泵的检修与安装》课程需要多次反复实验、消耗较多耗材等特点，我们选择应用 Flash技术来制作虚拟仿真交互的教学课件，使学生能在任何地方任何时间来加强《离心泵检修与安装》课程的实操和理论知识的学习，学生可以像玩游戏一样来体验离心泵的检修与安装技术，这将极大的提高学生学习的兴趣。

一、使用 Flash 制作多媒体课件的优点

1、图形、文字处理功能强大

Flash 把文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息集成在一起。利用 Flash可将任意文字、图形制作成动画片段。利用录音设备录制的教师真实的声音文件或选择较好音效的声音文件，可方便地插入到用 Flash 制作的多媒体课件中，从而实现文字演示、图形展示与教师的解说同步进行。

2、交互性强

利用图形交互界面和窗口技术，使学生能通过友好的人机交互界面来操纵控制多媒体信息的显示，学生可以像玩游戏一样去学习，并可实现学习者对信息的主动选择和控制。利用 Flash技术可实现虚拟仿真交互的实验，可将任意文本或图形制成按钮，对按钮赋以动作（例如播放、返回等）就可实现对仿真实验流程的操纵控制，学生可以像在真实的实验环境下去操纵离心泵的检修与安装，如果操作错误的话，会有错误的提示，操作正确才能继续后面的操作步骤。

3、便于远程网络学习

方便利用网络进行教学。学生可不受时空的限制，在任意时间任意地点都可通过网络获得教学资源进行自主学习。基于 WEB 的学习方式是一种新兴的教学方式，在网站中可方便地演示由 Flash 开发的多媒体课件，从而可方便地在学校建立的局域网及远程互联网上实现基于 WEB 的学习。

4、修改方便，可扩展性强

与 Authorware、PowerPoint 等软件比起来，Flash 在修改课件方面更加方便。比如，要修改课件中所有按钮的颜色，只需要在库中修改按钮元件的颜色，在舞台上所有的按钮的颜色就都会改变，而无需逐个修改。在 Flash 课件中如果要修改层次关系、配音效果、运动路线、某个角色的形状等等，都只要简单的几个步骤就行了，这就提高了课件的可扩展性和再使用率。

5、生成的文件小，使用方便

由于 Flash 中使用的是矢量图形，因此，生成的文件所占的存储空间比较小。此外，Flash 对于图像、声音和视频文件都可以进行相应的压缩处理，这就使得导出后的 SWF 文件非常小，方便携带以及在网络上共享。

二、应用FLASH制作《离心泵的检修与安装》虚拟仿真交互教学课件的设计思路与实践

根据教学需要，我们认为仿真交互教学课件可以制作为如下几种类型：1、用于仿真交互自学的课件2、动态教学课件；3、相关知识点集成课件；4、利用屏录软件制作课件。

以《离心泵的检修与安装》课程为例，我们把这门课程分成了五大项目，按照项目化来组织课程内容，每个项目又分为若干个任务来完成，完全是按照企业的项目化来组织本门课程的教学，为此在虚拟仿真交互教学课件的设计与实现中，我们进行了如下的教学改革。

1、用于虚拟仿真交互自学课件

我们制作课件的目标之一是调动学生的自主学习兴趣，强调学习过程以学生为中心，充分发挥学生的自主学习性，使学习者能积极主动地建构他们自己的知识。因此课件设计中强调学生以玩游戏的心态主动参与。学生可以依据所学的离心泵的知识来进行离心泵的安装和检修测试，如果某个步骤不正确的话，仿真系统会马上显示出来，并根据评分标准自动打分，同时还有按钮可用来提示所需知识的要点，要求学生能在出错后明白错在哪里，下次自主学习的时候就能避免错误，从而掌握离心泵检修与安装的基本知识。

2、 动态教学课件

配合项目化驱动的课程内容我们制作了揭示离心泵内部运行机制的动态教学课件。传统教学中离心泵的工作过程和离心泵内部模块的运行机制的讲解，往往采取将内容用文字配以图形加以介绍，呆板枯燥学生不易理解，学习没有兴趣。我们采用FLASH制作动态教学课件。如：动态演示离心泵的安装过程。画面中包含构成离心泵的各个部分：联轴器、管线、泵体、叶轮、泵轴及轴承等，这些为静态图形。教学课件按照离心泵安装和拆卸的过程动态演示各个步骤，并在关键的知识点加以文字提示。

2、相关知识点集成课件

用 PPT 制作的课件，虽有许多优点亦有一些不足。如内容为一屏屏显示，需要用到相关知识时往往不在本屏，需前后翻页查找，扰乱了学生的思路。可以按知识点用 FLASH 制作集成课件，较好的解决此类问题。屏幕演示 PPT 课件时，需讲解某元器件时，打开 FLASH 课件，相关知识点全部包含。如，涉及到离心泵内部结构、工作方式及检修注意事项。我们将其内容分别放于 Flash 的各层，第一层为目录，其它每个知识点各占一层，将其集成打包在一起。使用时由按钮引导到相关内容，应用灵活方便。

此课件虽制作简单但应用起来得心应手，起到事半功倍的效果。

3、利用屏录软件制作课件

为了便于自学及学生课后复习，发挥网络优势。我们将课程各小节及重要的知识点利用屏录软件制作成流媒体文件（FLASH 类型），放在网站树形目录结构中。学生点击相应内容，其知识点的音频、视频效果使学生的记忆深刻，同时可以操作控制按钮，对没听清、不理解的内容反复观看，提高了学习质量。

三、《离心泵检修与安装技术》课程的教学实践

现就如何在教学中应用教学课件， 以及教育网站的实际应用，提出和大家探讨。

《离心泵检修安装技术》课程的特点是教学内容多、信息量大，对基础性、先进性和前沿性都有很高的要求，同时具有很强的工程实践性。而授课学时仅几十个学时，因此很难使学生能完全掌握课程的所有内容，如何提高课内教学质量和课外辅助教学效果成为我们对本门课程的基本教学改革思路。

在教改实践中我们采取如下作法。

1、 在课堂讲授中应用多媒体课件和板书相结合

课堂讲授中，应用PPT制作的多媒体课件和黑板上板书相结合。PPT课件图文并茂，和谐的文字颜色与字体，配以动画效果或嵌入Flash制作的动画课件，其感官效果好，重点突出，信息量大。对于一些教学难点，配以板书进行讲解。有助于同学们对知识的理解，并有效节约了课时。

2、 教学网站辅助教学

我们开发出网络辅助教学系统——离心泵检修安装技术的虚拟仿真网站。通过网络课程的相应学习模块激发学生学习热情、扩展课外知识面。如网站“素材库”模块包含各知识点的动画教学课件；“教师授课”模块是以小节为单位的屏录FLASH课件；“学生自学”模块也是以五大项目为主结构，项目下又分成具体的工作任务，完全从工作过程来讲解课程的知识点。为了方便学生对课程内容的理解，将实验指导及实验录像放于网站“实践指导”模块，便于学生实验前预习，使学生对实验的全过程做到心中有数。

3、运用网络考试功能巩固及测试学习效果

我们提出网站辅助教学和网络考试的教改模式，在虚拟仿真网站的“习题解答”和“疑难解答”库中含有大量习题及疑难问题解答，并且可以输入关键词搜索相关知识点的问题，缩小了查找范围。通过网站辅助教学可有效激发学生的学习兴趣，促进学生对相关知识的不断温习；通过在线的网络考试对这部分内容进行测试，并在最终的课程成绩中占据约30％的份额，而期末的测试内容以实操为主，并在最终的课程成绩中占据50％的份额。

参考文献：

篇10

关键词：虚拟仿真技术；食品专业；改革；发展

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）23-0120-02

一、虚拟仿真技术

虚拟仿真技术（virtual reality，VR）又称虚拟现实技术、灵境技术或模拟技术，是利用计算机技术、网络通信技术、人工智能技术、自动化控制技术仪器仪表c测量技术等交叉产生的一种现代信息技术，是虚拟的系统模仿另一个真实系统的技术，能够创造一种高端的人机接口，包括通过视觉、听觉、触觉、嗅觉和味觉等多种感觉同等的实时模拟和交互，可以获得多维交互体验的虚拟环境。虚拟仿真技术有三个突出的特征：沉浸感、交互感和构想性。随着空间信息科学、计算机图形、多媒体技术、数字图像处理、人机接口技术、人工智能技术、传感器技术等的快速发展，虚拟仿真技术已经广泛应用于建筑、医疗、教育、军事、航天、服装、生产制造等领域。目前，也有一些文献论述了虚拟仿真技术在食品加工、食品检测、食品机械制造中的应用。

二、食品专业改革发展遇到的问题

1.传统教育方式无法激发学生对食品专业理论课的兴趣。兴趣是学习最好的老师。食品专业的理论课程中含有大量的基本概念、原理、公式推导，这些基础知识点比较抽象。即使教师结合实例讲解也很难激发学生对理论课的兴趣。例如：《食品工程原理》的基础知识比较广，理论公式比较多，主要教学目标是使学生利用数学、物理、化学及物理化学等学科知识去解决食品工业中所遇到的实际问题，该课程具有较强的设计、选型、安装和操作等工程特点。学生对课程中的理论、公式感觉很抽象，学习起来掌握不住要领，往往只能学习到一些简单的片段，在分析和解决具体问题时感到无从下手。

2.现有食品实验课程无法提高学生的食品专业实验技能。食品实验教学主要是教师讲解演示，学生模仿验证。这种“填鸭式”、完成任务式的实验教学，不能对学生针对性地进行创新和能力的培养。例如：食品化学实验课的教学通常是指定几个实验项目，如粉丝的制备与质量感官评价、蛋白质的盐析及透析、果蔬褐变机理等实验内容，老师将所需的试剂配置好，学生按四人一组分成若干小组，教师详细讲解实验原理、操作步骤，学生按部就班地模仿老师的操作步骤完成实验，最后撰写实验报告。这种教学方式使得学生主动学习的积极性不高，而且该教学方法在一定程度上限制了学生主观能动性的发挥和创新能力的培养。

3.食品工厂实习无法达到预期的教学效果。食品专业本科教学体系中有一个重要的环节就是工厂实习。但是，随着市场竞争日益激烈，工厂以不断提高企业效益为主要目标，而接收大学生实习已不再是必须履行的义务；其次，现代食品工厂趋向自动化、连续化，为了保证产品质量与安全，厂房绝对不允许学生动手操作；再次，学生在实习现场基本就是看和听，没有参与和动手的机会，学生也逐渐失去新鲜感，结果导致工厂实习形式化，无法达到预期的教学效果。

4.食品专业知识和实验技术片段化，没有形成一个整体的结构。现在食品学科被分割成多个课程进行学习，学生学习完各个课程后往往没有将食品学科整个知识点和实验技术整合起来。知识点和实验技术的片段化使得学生无法提高自身的综合水平，无法将所学知识和技能灵活应用于生产实践。例如：《食品加工》主要介绍了各个食品的加工方式和原理，《食品营养学》主要介绍了各个营养素的功能，这两个课程的内容似乎没有关联性，学生只能片段化地学习，无法将两者综合起来。

三、基于虚拟仿真技术促进食品专业改革，推动食品专业的发展

1.通过虚拟仿真技术激发学生对食品专业理论课程的兴趣。研究表明：在理论课程上应用虚拟仿真技术，可以将抽象的概念形象化，静态的知识点动态化，可以形象地展示结构功能，提高食品理论课的授课效果。例如：《食品工程原理》这门课结合虚拟仿真技术，让学生可以看到食品工业生产过程中各个单元操作的基本原理及典型设备的结构原理、操作性能，使学生将食品工程原理的知识与虚拟仿真平台上看到的生产设备和工艺过程联系起来，使学生深切体会到食品工程原理课程中所讲述的每个单元操作都与食品专业学习密切相关。生动形象的学习便于学生理解，提高教学质量。

2.将虚拟仿真技术与食品实验教学相结合，提高食品实验教学的效果，激发学生的创新性。随着虚拟仿真技术引入实验教学中，许多研究表明：虚拟实验可完善食品真实实验不具备或难以完成的教学功能，如一些成本较高、需要用高档仪器操作的实验等。食品实验教学中大部分是分组实验、分工合作，学生个人没有机会操作完整的实验。通过虚拟仿真技术平台，学生可完整地操作一遍实验技能，掌握每个实验细节。例如：食品化学实验通过虚拟仿真平台可以让学生自己思考做什么实验，用哪些试剂，设计实验方案。学生通过在虚拟仿真平台上操作，验证自己实验设计的合理性，激发了学生的思维能力和创新能力；同时，通过失败经验获取知识和要点，思考失败的原因，巩固了所学的知识，提高了动手能力。

3.构建实景虚拟仿真门户，增强食品工厂实习类课程的果效。实景虚拟仿真门户，可在食品工厂原地取景，从厂房布置、车间设备摆设等方面按照实习基地实际比例进行排布。结合实习基地的真实情形，提炼实习教学素材，配建厂房设计讲解、工厂设备操作讲解、实习提示等内容，让学生在进入工厂实习前，先通过实景虚拟仿真门户了解实习基地的完整情况，并提出专业问题。教师在后台收集这些问题，在实习基地现场进行讲解。以果蔬饮料生产实习为例，学生先通过虚拟仿真平台了解果蔬饮料生产的基本原理、工业化生产流程及各工序的主要参数，通过虚拟仿真平台向老师提出自己的疑问，在参观果蔬饮料工厂的时候，教师邀请企业技术人员通过现场讲解和专题讲座为学生答疑解惑，让学生了解到工厂的生产、企业的经营和管理。

4.利用虚拟仿真技术，综合食品专业课程，完善食品课程资源的建设。自从虚拟仿真技术在教学中广泛应用之后，大量研究表明利用虚拟仿真技术可优化教学资源的建设和积累，提高教学质量。食品专业课程可基于虚拟仿真技术，优化教学流程。例如：让学生在课前通过虚拟仿真平台自学课程内容，在课堂上与老师探讨自学过程中的疑点和难点，使得学生从被动学习转化为主动学习，教师从“填鸭式”授课转化为探讨式授课。其次，食品专业课程可基于虚拟仿真技术，优化教学内容。例如：食品专业的课程内容有一些是重复的，那么重复的内容可以让学生在虚拟仿真平台上自己巩固，而新的知识点可以作为课堂教学的主要内容。再次，通过虚拟仿真技术平台，片段化的食品专业课程可以被综合起来。例如：在平台上要求学生设计一款具备一定功能的产品，学生需要市场调研获得市场缺乏哪方面的产品，根据产品功能，再依据所学的食品原料学、食品营养学和食品化学等知识提出产品配方，依据食品工艺学、食品工程原理、食品加工学等知识提出产品工艺，依据食品毒理学和食品卫生学控制产品的安全性；最后，基于虚拟仿真技术，教师可跟踪学生的学习情况，收集学生的学习难点，这样可以使课堂教学内容有针对性，提高教学效率和效果。

⒖嘉南祝

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The Influence of Virtual Reality Technology on the Reform and Development of Food Specialty

LI Jing，CHEN Nuo，DEND Ze-yuan，RUAN Zheng

（Nanchang University，Nanchang，Jiangxi 330047，China）