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開放式虛擬仿真實驗教學管理平臺軟件

一、平臺背景虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學科專業(yè)與信息技術(shù)深度融合的產(chǎn)物。為貫徹落實《教育部關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》（教高〔2012〕4號）精神，根據(jù)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011-2020年）》，教育部決定于2013年啟動開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設(shè)工作。其中虛擬仿真實驗教學的管理和共享平臺是中心建設(shè)的重要內(nèi)容之一。目前，大多數(shù)高校都有針對課程使用實驗教學軟件，但由于每個專業(yè)或課程的情況不同，購買的軟件所采用的工作環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)、編程語言、開發(fā)方法等也各不相同。由于學校管理工作的復雜性，各校乃至校內(nèi)各專業(yè)的實驗教學建設(shè)大都自成體系，各自為政，形成了“信息孤島”。主要面臨如下問題： • 管理混亂，各種實驗教學軟件缺乏統(tǒng)一的集中管理； • 使用不規(guī)范，缺乏統(tǒng)一的操作模式和管理方式； • 可擴展性差，無法支持課程和相應實驗的擴展； • 各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無法共享，容易形成“信息孤島”； • 缺乏足夠的開放性； • 軟件部署復雜，不同的軟件不能運行在同一臺服務器上。二、平臺目標該平臺的目標就是高效管理實驗教學資源，實現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實驗教學資源共享，滿足多地區(qū)、多學校和多學科專業(yè)的虛擬仿真實驗教學的需求。平臺要實現(xiàn)學校購置的所有實驗軟件統(tǒng)一接入和學生在平臺下進行統(tǒng)一實驗的目的，通過系統(tǒng)間的無縫連接，使之達到一個整體的實驗效果，學校通過該平臺的部署，不僅可以促進系統(tǒng)的耦合度，解決信息孤島的問題，還可以使學校能夠迅速實施第三方的實驗教學軟件。平臺提供了全方位的虛擬實驗教學輔助功能，包括：門戶網(wǎng)站、實驗前的理論學習、實驗的開課管理、典型實驗庫的維護、實驗教學安排、實驗過程的智能指導、實驗結(jié)果的自動批改、實驗成績統(tǒng)計查詢、在線答疑、實驗教學效果評估等功能，同時該平臺可擴展集成第三方的虛擬實驗課程資源或自建課程資源，為各類院校虛擬實驗教學環(huán)境提供服務并進行相應的應用。三、應用方案《國家中長期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》第十九章第六十條明確指出:加強優(yōu)質(zhì)教育資源開發(fā)與應用。加強網(wǎng)絡(luò)教學資源庫建設(shè)。引進國際優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學資源。開發(fā)網(wǎng)絡(luò)學習課程。建立數(shù)字圖書館和虛擬實驗室。建立開放靈活的教育資源公共服務平臺，促進優(yōu)質(zhì)教育資源普及共享。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學模式，開展高質(zhì)量高水平遠程學歷教育。虛擬實驗建設(shè)的理念就是采用我們這個方案的理念(平臺+資源)，發(fā)布一個虛擬實驗中心門戶網(wǎng)站、建設(shè)一個開放式虛擬仿真實驗教學的管理和共享平臺，然后再陸續(xù)把相關(guān)虛擬實驗課程的資源統(tǒng)一放到該平臺來進行管理，從而面向各個學科的相關(guān)課程開展虛擬實驗教學。四、平臺的主要功能開放式虛擬仿真實驗教學的管理和共享平臺包括虛擬實驗中心門戶網(wǎng)站、實驗前的理論學習、實驗的開課管理、典型實驗庫的維護、實驗教學安排、實驗過程的智能指導、實驗結(jié)果的自動批改、實驗成績統(tǒng)計查詢、數(shù)字化資源管理、師生互動交流和系統(tǒng)管理等子系統(tǒng)。虛擬實驗中心門戶網(wǎng)站：一個動態(tài)Web系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)容包括中心介紹、實驗教學、實驗隊伍、管理模式、設(shè)備與環(huán)境、教學特色、中心新聞/公告/通知等。實驗教務管理：課程庫、培養(yǎng)計劃、排課、選課、開課審核等功能。實驗教學管理：現(xiàn)場實驗安排、虛擬實驗安排、實驗批改、考勤管理、成績管理、實驗報告等。實驗前理論學習：實驗前學生通過練習、自測、課件等方式學習實驗理論知識。實驗過程智能指導：學生在實驗過程中遇到問題可以請求指導，系統(tǒng)給出指導信息。實驗結(jié)果自動批改：學生提交實驗結(jié)果后系統(tǒng)自動評判，給出分數(shù)和評分點。數(shù)字化資源管理：各種虛擬實驗、仿真軟件和演示動畫的上傳、發(fā)布。實驗室開放預約管理：實驗室設(shè)備借出、實驗室預約、實驗預約、工位預約管理。師生互動交流：實時答疑、在線留言等。系統(tǒng)管理：用戶、分組、角色、權(quán)限、日志、備份管理和實時監(jiān)控等。五、平臺特點 1)系統(tǒng)針對學校實驗教學整體需求設(shè)計，滿足校級實驗教學需要； 2)可集成所有符合標準的第三方虛擬實驗系統(tǒng)和軟件； 3)經(jīng)典實驗的設(shè)計采用B/S架構(gòu)，方便學生使用和系統(tǒng)部署； 4)全面開放了實驗室的實驗資源，提供開放式實驗教學服務。方便學生自主靈活參與實驗，充分發(fā)揮學生的主觀能動性，提高實驗教學的效果； 5)多種角色應用體系，多種業(yè)務權(quán)限配置，滿足學生、教師、教務人員、實驗室管理人員和校領(lǐng)導的需求，受益面廣； 6)人性化的協(xié)同學習，幫助教師和學生隨時隨地通過網(wǎng)絡(luò)在線或離線交流； 7)虛擬實驗和現(xiàn)實實驗相結(jié)合，豐富了實驗教學方式，通過系統(tǒng)可同時管理硬件實驗和虛擬實驗； 8)實驗教學排課靈活，可統(tǒng)一安排也可學生自選，提供學生、教師以多種方式打印課表； 9)多種數(shù)據(jù)導入導出功能，方便各種身份角色數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)統(tǒng)計； 10)可無縫集成到學校的教學教務管理系統(tǒng)中； 11)支持實驗報告在線提交，并提供實驗報告在線批注和智能批功能； 12)可根據(jù)現(xiàn)實實驗室進行直觀的工位布局，方便學生預約和入座； 13)支持在線多媒體編輯宣傳內(nèi)容，可實現(xiàn)實驗中心與下設(shè)實驗室門戶網(wǎng)站統(tǒng)一管理； 14)系統(tǒng)更加注重實驗教學效果。

北京潤尼爾科技股份有限公司 2022-09-09

數(shù)控環(huán)境下動態(tài)銑削過程物理仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)

研究領(lǐng)域(1)CAD/CAM及RPM相關(guān)技術(shù)：包括功能性梯度材料/生物醫(yī)學材料計算機輔助設(shè)計以及快速原型和制造（RPM）相關(guān)技術(shù)及應用；(2)面向功能構(gòu)件數(shù)字化制造的設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)，功能構(gòu)件的拓撲優(yōu)化設(shè)計理論與方法；(3)功能構(gòu)件的多尺度建模、仿真分析與優(yōu)化；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態(tài)精度設(shè)計：包括高速精密加工工藝系統(tǒng)動力學建模與仿真等。科研成果及簡介科研成果：(1)國家自然科學基金項目（59505005），“數(shù)控加工自適應刀具軌跡規(guī)劃及動力學行為的研究”．1996年1月～1998年12月。完成人：張大衛(wèi)、黃田、倪雁冰、周立華、馮志勇、徐安平、閻兵。1998年12月結(jié)題，國際先進。(2)河北省科技攻關(guān)計劃項目，“基于網(wǎng)絡(luò)的新產(chǎn)品快速開發(fā)系統(tǒng)”．完成人：檀潤華、徐安平、段國林、梁艷紅、張瑞紅、劉力松、孫立新、苑彩云、曲云霞。2001年6月鑒定，國際先進。2002年獲河北省科技進步三等獎。(3)河北省自然科學基金項目，基于汽車減振器新型數(shù)學模型的汽車乘座動力學系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計．完成人：檀潤華、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(4)河北省博士基金項目，汽車非線性乘座動力學專用仿真軟件開發(fā)．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(5)天津市自然科學基金項目，汽車非線性乘座動力學關(guān)鍵技術(shù)研究．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(6)河北省自然基金項目（500050，5萬），三維布局問題建模及其求解方法的研究．完成人：段國林、張健楠、蔡瑾、王彩紅、何樹田、徐安平、張滿囤。2003年3月通過河北省科技廳鑒定，國際先進。(7)河北省教育廳計劃項目（2000209，2萬），二維不規(guī)則形狀自動布局系統(tǒng)的研究開發(fā)．完成人：段國林、王彩紅、徐安平、張健楠、張滿囤、孟憲春。2003年3月通過河北省教育廳鑒定，國際先進）(8)國家教育部高等學校骨干教師資助項目，快速原型件網(wǎng)上訂貨系統(tǒng)研究．完成人：檀潤華、梁艷紅、段國林、苑彩云、張瑞紅、徐安平、孫立新、劉力松、王永山。2000年1月——2001年12月。已結(jié)題。(9)天津市科委計劃項目，“基于MDT環(huán)境的內(nèi)嵌式RP數(shù)據(jù)處理軟件的研制”．課題組成員：徐安平、檀潤華、劉玉山、曲云霞、劉力松、陳青果、金艷麗。2001.1 ~ 2003.12.（1.5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(10)天津市科委計劃項目，“RP技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)過程中的應用”．課題組成員：段國林、徐安平、劉力松。2001.1 ~ 2003.12.（5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(11)河北省自然科學基金項目（500046），“數(shù)控環(huán)境下動態(tài)銑削過程物理仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.3 ~ 2003.3. （3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術(shù)鑒定，國際先進水平。(12)河北省教育廳博士基金項目，“數(shù)控環(huán)境下動態(tài)銑削過程仿真系統(tǒng)的研究與開發(fā)”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.1 ~ 2003.3.（3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術(shù)鑒定，國際先進水平。(13)國家自然科學基金項目（50175025），“進化過程驅(qū)動的產(chǎn)品概念設(shè)計模型研究”．課題組成員：檀潤華、段國林、徐安平、馬建紅、張瑞紅、苑彩云、王永山、姜屏。2001~2003,（7萬），2003年3月結(jié)題。(14)天津市自然科學基金項目（023603411），“組合夾具CAD中關(guān)鍵技術(shù)的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰(zhàn)委。2002.6 ~ 2004.6（6萬），2005年7月3日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(15)河北省自然科學基金項目（502047），“組合夾具計算機輔助構(gòu)形設(shè)計中基于案例的推理方法的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰(zhàn)委。2002.1 ~ 2005.1.（6萬），2005年7月16日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術(shù)鑒定，國際先進。(16)天津市自然科學基金項目（023605411），“MDT環(huán)境下RP數(shù)據(jù)處理及設(shè)備驅(qū)動程序的研究與開發(fā)”．課題組成員：徐安平、曲云霞、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2002.6 ~ 2005.6（6萬），2005年8月6日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(17)河北省優(yōu)秀專家留學基金項目，“選擇性金屬粉末直接燒結(jié)快速成形工藝關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備研究”．項目負責人：徐安平。2002.1 ~ 2004.12（8萬），已完成。(18)河北工業(yè)大學“十五211”工程項目，“功能梯度實體快速制作機”．項目負責人：徐安平。2005.1 ~ 2005.12（20萬），已通過驗收。(19)河北省教育廳計劃項目, “基于RP的新產(chǎn)品快速開發(fā)系統(tǒng)”．課題組成員：段國林、徐安平、李翠玉、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2001~2003（20萬），已完成。(20)國家863計劃項目（2002AA415300），“自主版權(quán)三維CAD和ERP軟件在離散型中小企業(yè)的應用研究”．課題組成員：檀潤華、李向東，徐安平等。（50萬），2005年11月通過科技部驗收。(21)美國國家科學基金（NSF）項目（DMI-0218169），“Dental Restorations via Multi-Material Solid Freeform Fabrication”．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, Jiwen Wang, Xiaoxue Li et al.(22)美國國家科學基金（NSF）項目（CBET-0930365），“Functionally Graded Orthopedic Implants via the Slurry Mixing and Dispensing Process．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, et al.(23)天津市自然科學基金資助項目（043603111），“多坐標高速銑削集成仿真系統(tǒng)研究”．完成人：閻兵，徐安平等。（6萬），2007年11月通過天津市科委驗收。(24)河北省自然科學基金資助項目（E2004000052），“CAD模型直接驅(qū)動的桌面立體打印設(shè)備驅(qū)動原理及實現(xiàn)方法研究”．完成人：徐安平，牛亞松，付建華，曲云霞等。（7萬），2008年1月31日通過河北省科技廳組織的專家鑒定，國際先進水平。(25)河北省自然科學基金資助項目（E2006000039），“場信息驅(qū)動的復雜功能梯度實體建模理論及數(shù)字化制造關(guān)鍵技術(shù)研究”．完成人：徐安平，朱東彬，曲云霞等。（5萬），2010年5月結(jié)題。獲獎與專利專利：(1)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．一種非均質(zhì)功能構(gòu)件的制造方法與裝置[P]．國家發(fā)明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權(quán)公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．打印頭與激光頭構(gòu)成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權(quán)公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)徐安平，汪建明，朱東彬，曲云霞．一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)徐安平，朱東彬，郭彬，曲云霞．一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質(zhì)實體的制造方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質(zhì)實體的制造設(shè)備．國家實用新型專利，申請?zhí)枺?01120341665.0，申請日：2011年9月13日．軟件著作權(quán)：(1)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V1.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2005SR07148）．著作權(quán)人：徐安平、劉玉山、陳青果、侯紅葉、高艷平、曲云霞．中華人民共和國國家版權(quán)局，2005年7月。(2)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V2.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2007SR06739）．著作權(quán)人：徐安平、牛亞松、劉玉山、陳青果、侯紅葉、宋麗、曲云霞．中華人民共和國國家版權(quán)局，2007年5月。(3)非均質(zhì)實體造型系統(tǒng)（HO-CAD V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR04932）．著作權(quán)人：徐安平、紀振鵬、曲云霞、趙競雄、劉志華．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年3月。(4)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR07563）．著作權(quán)人：徐安平、曲云霞、孫明達．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年4月。(5)STL模型缺陷檢測與修復系統(tǒng)（STL Master V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR041794）．著作權(quán)人：徐安平、張蕊、曲云霞、朱東彬．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年8月16日。(6)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V2.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR061831）．著作權(quán)人：徐安平、張大衛(wèi)、張學中、靳紅偉、韓喜峰、常寧、曲云霞．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年11月18日。(7)基于Web的博碩士學位論文管理系統(tǒng)（DMMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR036294）．著作權(quán)人：張滿囤、徐安平、韓冬冬、張金鐲、王智琦、王麗、邊彬彬．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年6月10日。(8)基于Web的圖書館學科聯(lián)絡(luò)館員信息服務管理系統(tǒng)（IDISMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR042556）．著作權(quán)人：徐安平、王智琦．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年7月2日。可轉(zhuǎn)讓項目(1)一種非均質(zhì)功能構(gòu)件的制造方法與裝置[P]．國家發(fā)明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權(quán)公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)打印頭與激光頭構(gòu)成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權(quán)公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)一種非均質(zhì)實體的制造方法及設(shè)備．國家發(fā)明專利，申請?zhí)枺?01110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)一種非均質(zhì)實體的制造設(shè)備．國家實用新型專利，申請?zhí)枺?01120341665.0，申請日：2011年9月13日．(7)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V1.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2005SR07148）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2005年7月。(8)現(xiàn)代集成快速原型系統(tǒng)(CIRPS V2.0)（軟件著作權(quán)登記，登記號：2007SR06739）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2007年5月。(9)非均質(zhì)實體造型系統(tǒng)（HO-CAD V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR04932）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年3月。(10)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2008SR07563）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2008年4月。(11)STL模型缺陷檢測與修復系統(tǒng)（STL Master V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR041794）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年8月16日。(12)銑削過程物理仿真系統(tǒng)（MPSS V2.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2010SR061831）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2010年11月18日。(13)基于Web的博碩士學位論文管理系統(tǒng)（DMMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR036294）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年6月10日。(14)基于Web的圖書館學科聯(lián)絡(luò)館員信息服務管理系統(tǒng)（IDISMIS V1.0）（軟件著作權(quán)登記，登記號：2011SR042556）．中華人民共和國國家版權(quán)局，2011年7月2日。可承擔（合作開發(fā)）科研項目與技術(shù)合作(1)CAD/CAM軟件開發(fā)，RPM相關(guān)技術(shù)開發(fā)：包括功能性梯度材料/生物醫(yī)學材料計算機輔助設(shè)計以及快速原型和制造（RPM）相關(guān)技術(shù)及應用；(2)功能材料或構(gòu)件的數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)開發(fā)，網(wǎng)絡(luò)制造技術(shù)開發(fā)；(3)功能構(gòu)件的多尺度建模、仿真分析與優(yōu)化技術(shù)；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態(tài)精度設(shè)計。

河北工業(yè)大學 2021-04-11

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