手術(shù)過程仿真


甲醇工藝仿真


手術(shù)仿真


化學(xué)實(shí)驗(yàn)


醫(yī)療操作仿真


　　關(guān)閥門會引起流量、溫度壓力的變化，仿真軟件通過內(nèi)部數(shù)學(xué)模型算出參數(shù)，在相應(yīng)的儀表上顯示出來。按照操作步驟在界面上模擬生產(chǎn)操作，界面上的儀表顯示相應(yīng)參數(shù)的變化過程，就好像真實(shí)操作一個(gè)設(shè)備一樣。比方說換熱器，要按順序啟動(dòng)泵，將冷熱流體通入換熱器，出口流體的溫度就隨之變化起來。
　　不僅如此，仿真軟件還設(shè)置了相應(yīng)的評分系統(tǒng)，按操作步驟和參數(shù)的變化情況對操作評分，從而確定操作的正確、平穩(wěn)程度，這樣反復(fù)練習(xí)，就可以掌握一個(gè)單元或過程的操作，跟在現(xiàn)場做實(shí)驗(yàn)一樣。另外仿真軟件還可設(shè)置時(shí)標(biāo)，相當(dāng)于加減速鍵，調(diào)節(jié)操作響應(yīng)的快慢，更加節(jié)省時(shí)間。
　　還有故障及處理的仿真，軟件可設(shè)置裝置上某個(gè)設(shè)備或者儀表壞了，操作人員只看到現(xiàn)象，不知道原因，就得根據(jù)現(xiàn)象分析可能的原因，再做相應(yīng)的處理操作，確定判斷的正誤，這樣反復(fù)練習(xí)，培養(yǎng)分析故障及處理故障能力。
　　記：目前所使用的虛擬軟件主要來源于哪里？
　　師：我們主要購買東方仿真的軟件進(jìn)行使用，除此之外我們也在嘗試著自主研發(fā)一些虛擬軟件，目前我們能做成的軟件是可進(jìn)入的3D場景和后臺簡單數(shù)值關(guān)系及評分，但復(fù)雜程度和畫面感與專業(yè)軟件相比還存在較大差距。
　　記：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)這一技術(shù)在實(shí)際教學(xué)中有什么特殊的作用？
　　師：主要還是起到了補(bǔ)充的作用，補(bǔ)充一些傳統(tǒng)教學(xué)做不到的地方。比如說分子模擬這塊，它是比較微觀的，肉眼看不到，需要借助虛擬仿真這項(xiàng)技術(shù)；還有些學(xué)校自己的條件不夠，需要借助其他學(xué)校的資源來做實(shí)驗(yàn)儀器的仿真等。除了化學(xué)之外，虛擬仿真在其他學(xué)科也有廣泛應(yīng)用，比如說考古，學(xué)生難以直接去古墓考察，而通過虛擬仿真技術(shù)就可以很好的還原古墓形態(tài)，讓學(xué)生有身臨其境之感。在醫(yī)學(xué)、核學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域，更可以借助VR技術(shù)進(jìn)行沉浸式的感受。
　　記：化學(xué)化工學(xué)院為什么能夠成為首批通過審核的國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心？
　　師：化工仿真由來已久，化工的計(jì)算機(jī)生產(chǎn)控制模式，使得在90年代仿真就已經(jīng)是化工廠培訓(xùn)的一種方式。因?yàn)槲覀儗W(xué)科的特殊性，早在2000年我們就已經(jīng)將虛擬仿真引入實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，后面又陸續(xù)購買了一些軟件。2013年申報(bào)的時(shí)候也是將我們這些年取得的成果和經(jīng)驗(yàn)做了整合，因?yàn)槲覀儗@一概念是比較了解，這也是我們能順利獲批的一個(gè)優(yōu)勢。
　　記：作為省內(nèi)僅有的三家國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心之一，自2013年獲批以來，都取得了哪些成果呢？
　　師：這些年我們堅(jiān)持“虛實(shí)結(jié)合，相互補(bǔ)充，能實(shí)不虛”的建設(shè)原則，在軟、硬件方面均投入建設(shè)。2014年以來，整體改造實(shí)驗(yàn)室面積334.2平方米，新增實(shí)驗(yàn)儀器臺套數(shù)39臺套，自制化工裝置13套，建成化工基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)室、化工綜合仿真實(shí)驗(yàn)室；共有虛擬仿真軟件13套，可開出虛擬仿真實(shí)驗(yàn)152學(xué)時(shí)，我們院的老師還做了一些虛擬仿真軟件開發(fā)嘗試。我們面向化學(xué)化工學(xué)院、物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院7個(gè)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)基礎(chǔ)仿真實(shí)驗(yàn)，面向化工專業(yè)學(xué)生開設(shè)綜合仿真實(shí)驗(yàn)，盡可能的讓學(xué)生多去感受這一項(xiàng)技術(shù)帶來的便利。
　　除了自身建設(shè)外，我們還充分發(fā)揮國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的示范輻射作用。近年來，先后舉辦了四屆“西部高校化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)骨干教師培訓(xùn)班”，為金川集團(tuán)有限公司、中石油蘭州石化公司、中核四〇四有限公司、酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地、中國石油大慶石油化工總廠等企業(yè)舉辦各類培訓(xùn)班數(shù)十個(gè)，培訓(xùn)人員近千人，培訓(xùn)甘肅省化工高級技工學(xué)校教師200人次等。
　　記：在建設(shè)過程中有沒有遇到一些困難？
　　師：有，目前存在的問題和困難主要有：1.虛擬仿真軟件價(jià)格高；2.自主開發(fā)缺乏兼?zhèn)浠瘜W(xué)專業(yè)知識及計(jì)算機(jī)專業(yè)知識的人員；3.實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程共享受軟件商家的限制，除購買軟件還要購買運(yùn)行平臺，且各廠家之間平臺相互不兼容；4.缺乏充足的經(jīng)費(fèi)支持，很難做成局域化的相互貫通的網(wǎng)絡(luò)平臺。
　　記：作為我校虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作的“領(lǐng)頭羊”，有沒有什么心得與體會和我們分享？
　　師：當(dāng)前安全環(huán)保等方面要求越來越嚴(yán)格，學(xué)生越來越難直接進(jìn)入到化工企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)習(xí)，更加有必要發(fā)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。遵循“能實(shí)不虛”的原則，尤其是現(xiàn)在的技術(shù)發(fā)展很快，形式也多，能夠很好的解決現(xiàn)實(shí)教學(xué)中的一些不能夠解決的問題，比如說高危、極端、不可逆操作、化工工藝、培訓(xùn)新手等。除了化工這一塊，醫(yī)學(xué)這一塊也在大力發(fā)展虛擬仿真實(shí)驗(yàn)，比如說通過還原一臺手術(shù)，讓學(xué)生能夠體驗(yàn)的更真切。
　　記：咱們學(xué)院下一步的工作計(jì)劃是什么？
　　師：我們現(xiàn)在正在準(zhǔn)備開發(fā)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，教育部在2017年至2020年間要建設(shè)1000項(xiàng)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，希望各高校集中人力物力建設(shè)本校的優(yōu)勢項(xiàng)目，建成后可達(dá)到資源共享。在項(xiàng)目的選擇上我們會從基礎(chǔ)出發(fā)，讓其有廣泛的適用性，同時(shí)還要體現(xiàn)出蘭大特色，通過項(xiàng)目建設(shè)加強(qiáng)學(xué)習(xí)交流，積累建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。
　　經(jīng)過老師們的一番解釋，這個(gè)國家級虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心的神秘面紗終于被揭開了。但是它在實(shí)際教學(xué)中的效果究竟如何？學(xué)生們對這項(xiàng)技術(shù)又有什么看法呢？記者為此采訪了化學(xué)化工學(xué)院的黃云海同學(xué)（以下簡稱生），聽取了他作為學(xué)生的感受。
　　記：你對于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的感受是什么？
　　生：我覺得它對于我們理解化學(xué)化工的原理是有幫助的，我們院的虛擬仿真在本部和榆中校區(qū)都有，基本上各個(gè)年級在教學(xué)中都會有涉及，但是大四的相對來說會更復(fù)雜一些。
　　記：一學(xué)期大概能體驗(yàn)幾次這種教學(xué)？
　　生:我們大三的時(shí)候體驗(yàn)了兩次，大四的時(shí)候體驗(yàn)了三次，一次大概需要一上午的時(shí)間。
　　記：你們平時(shí)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)是怎么開展和進(jìn)行的呢？具體流程是怎樣的？
　　生：我印象中有一場實(shí)驗(yàn)是通過仿真軟件給我們模擬一個(gè)工廠具體的生產(chǎn)過程來進(jìn)行操作。這其中包括整個(gè)化工過程的原料預(yù)處理、反應(yīng)、分離純化的開始、生產(chǎn)、停工等，中間會出現(xiàn)各種突發(fā)情況和問題，讓我們進(jìn)行處理。
　　記：你感覺與傳統(tǒng)教學(xué)相比它有什么不同之處？
　　生：相比起傳統(tǒng)的教學(xué)，它能夠讓我們有更為直觀的感受。傳統(tǒng)的教學(xué)有時(shí)候會因?yàn)槿鄙傧嚓P(guān)儀器達(dá)不到需要的效果，虛擬仿真就能解決這一問題。而且現(xiàn)在工廠也基本在用虛擬仿真進(jìn)行操作，讓我們早點(diǎn)接觸這項(xiàng)技術(shù)，也是為以后進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)打下了基礎(chǔ)。
　　記：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)對你的學(xué)習(xí)狀態(tài)有沒有產(chǎn)生什么改變？
　　生：因?yàn)樗咏鼘?shí)際，所以對以后的工作肯定是有幫助的，同時(shí)，它對化工原理的理解也有一定的幫助，提高了我們的學(xué)習(xí)效率和動(dòng)手能力。
　　記：你認(rèn)為它能夠取代傳統(tǒng)教學(xué)嗎？
　　生：對于基礎(chǔ)的理論知識它是無法取代傳統(tǒng)教學(xué)的，因?yàn)樗菍?shí)踐操作的過程，一些現(xiàn)象的變化只能通過基礎(chǔ)和理論知識來解釋，所以還是要先掌握相關(guān)的理論知識才能夠知其然知其所以然。傳統(tǒng)教學(xué)就相當(dāng)于在打地基，只有地基打好了才能更好的使用這項(xiàng)技術(shù)。
　　記：你對咱們化學(xué)化工學(xué)院在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的工作還有沒有什么建議？
　　生：首先我覺得咱們學(xué)院在這方面的努力還是值得肯定的，至少讓我們學(xué)生都接觸到了這門技術(shù)，但是受諸多條件所限，咱們相比發(fā)達(dá)城市還是稍稍落后了一些，因?yàn)槲胰ネ獾貐⒓颖荣惖臅r(shí)候，人家的仿真技術(shù)還是會更先進(jìn)，我們也可以適當(dāng)?shù)囊胍恍┫冗M(jìn)技術(shù)；同時(shí)，有機(jī)會的話，也希望學(xué)院能夠盡量讓我們能多接觸幾次虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)。