開(kāi)放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理平臺(tái)軟件

一、平臺(tái)背景

目前，大多數(shù)高校都有針對(duì)課程使用實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件，但由于每個(gè)專業(yè)或課程的情況不同，購(gòu)買(mǎi)的軟件所采用的工作環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)、編程語(yǔ)言、開(kāi)發(fā)方法等也各不相同。由于學(xué)校管理工作的復(fù)雜性，各校乃至校內(nèi)各專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(wèn)題：

• 管理混亂，各種實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(kuò)展性差，無(wú)法支持課程和相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的擴(kuò)展；

• 各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)無(wú)法共享，容易形成“信息孤島”；

• 缺乏足夠的開(kāi)放性；

• 軟件部署復(fù)雜，不同的軟件不能運(yùn)行在同一臺(tái)服務(wù)器上。

二、平臺(tái)目標(biāo)

該平臺(tái)的目標(biāo)就是高效管理實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)校內(nèi)外、本地區(qū)及更廣范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源共享，滿足多地區(qū)、多學(xué)校和多學(xué)科專業(yè)的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的需求。平臺(tái)要實(shí)現(xiàn)學(xué)校購(gòu)置的所有實(shí)驗(yàn)軟件統(tǒng)一接入和學(xué)生在平臺(tái)下進(jìn)行統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)的目的，通過(guò)系統(tǒng)間的無(wú)縫連接，使之達(dá)到一個(gè)整體的實(shí)驗(yàn)效果，學(xué)校通過(guò)該平臺(tái)的部署，不僅可以促進(jìn)系統(tǒng)的耦合度，解決信息孤島的問(wèn)題，還可以使學(xué)校能夠迅速實(shí)施第三方的實(shí)驗(yàn)教學(xué)軟件。

平臺(tái)提供了全方位的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助功能，包括：門(mén)戶網(wǎng)站、實(shí)驗(yàn)前的理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的開(kāi)課管理、典型實(shí)驗(yàn)庫(kù)的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的智能指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的自動(dòng)批改、實(shí)驗(yàn)成績(jī)統(tǒng)計(jì)查詢、在線答疑、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)估等功能，同時(shí)該平臺(tái)可擴(kuò)展集成第三方的虛擬實(shí)驗(yàn)課程資源或自建課程資源，為各類院校虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境提供服務(wù)并進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)用。

三、應(yīng)用方案

《國(guó)家中長(zhǎng)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(qiáng)優(yōu)質(zhì)教育資源開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫(kù)建設(shè)。引進(jìn)國(guó)際優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源。開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)課程。建立數(shù)字圖書(shū)館和虛擬實(shí)驗(yàn)室。建立開(kāi)放靈活的教育資源公共服務(wù)平臺(tái)，促進(jìn)優(yōu)質(zhì)教育資源普及共享。創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)教學(xué)模式，開(kāi)展高質(zhì)量高水平遠(yuǎn)程學(xué)歷教育。

虛擬實(shí)驗(yàn)建設(shè)的理念就是采用我們這個(gè)方案的理念(平臺(tái)+資源)，發(fā)布一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)中心門(mén)戶網(wǎng)站、建設(shè)一個(gè)開(kāi)放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和共享平臺(tái)，然后再陸續(xù)把相關(guān)虛擬實(shí)驗(yàn)課程的資源統(tǒng)一放到該平臺(tái)來(lái)進(jìn)行管理，從而面向各個(gè)學(xué)科的相關(guān)課程開(kāi)展虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

四、平臺(tái)的主要功能

開(kāi)放式虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的管理和共享平臺(tái)包括虛擬實(shí)驗(yàn)中心門(mén)戶網(wǎng)站、實(shí)驗(yàn)前的理論學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)的開(kāi)課管理、典型實(shí)驗(yàn)庫(kù)的維護(hù)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的智能指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的自動(dòng)批改、實(shí)驗(yàn)成績(jī)統(tǒng)計(jì)查詢、數(shù)字化資源管理、師生互動(dòng)交流和系統(tǒng)管理等子系統(tǒng)。

虛擬實(shí)驗(yàn)中心門(mén)戶網(wǎng)站：一個(gè)動(dòng)態(tài)Web系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)容包括中心介紹、實(shí)驗(yàn)教學(xué)、實(shí)驗(yàn)隊(duì)伍、管理模式、設(shè)備與環(huán)境、教學(xué)特色、中心新聞/公告/通知等。

實(shí)驗(yàn)教務(wù)管理：課程庫(kù)、培養(yǎng)計(jì)劃、排課、選課、開(kāi)課審核等功能。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理：現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)安排、虛擬實(shí)驗(yàn)安排、實(shí)驗(yàn)批改、考勤管理、成績(jī)管理、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等。

實(shí)驗(yàn)前理論學(xué)習(xí)：實(shí)驗(yàn)前學(xué)生通過(guò)練習(xí)、自測(cè)、課件等方式學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程智能指導(dǎo)：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到問(wèn)題可以請(qǐng)求指導(dǎo)，系統(tǒng)給出指導(dǎo)信息。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)批改：學(xué)生提交實(shí)驗(yàn)結(jié)果后系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)判，給出分?jǐn)?shù)和評(píng)分點(diǎn)。

數(shù)字化資源管理：各種虛擬實(shí)驗(yàn)、仿真軟件和演示動(dòng)畫(huà)的上傳、發(fā)布。

實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放預(yù)約管理：實(shí)驗(yàn)室設(shè)備借出、實(shí)驗(yàn)室預(yù)約、實(shí)驗(yàn)預(yù)約、工位預(yù)約管理。

師生互動(dòng)交流：實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)監(jiān)控等。

五、平臺(tái)特點(diǎn)

1)系統(tǒng)針對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)整體需求設(shè)計(jì)，滿足校級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要；

2)可集成所有符合標(biāo)準(zhǔn)的第三方虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和軟件；

3)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)采用B/S架構(gòu)，方便學(xué)生使用和系統(tǒng)部署；

4)全面開(kāi)放了實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)資源，提供開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)服務(wù)。方便學(xué)生自主靈活參與實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果；

5)多種角色應(yīng)用體系，多種業(yè)務(wù)權(quán)限配置，滿足學(xué)生、教師、教務(wù)人員、實(shí)驗(yàn)室管理人員和校領(lǐng)導(dǎo)的需求，受益面廣；

6)人性化的協(xié)同學(xué)習(xí)，幫助教師和學(xué)生隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在線或離線交流；

7)虛擬實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式，通過(guò)系統(tǒng)可同時(shí)管理硬件實(shí)驗(yàn)和虛擬實(shí)驗(yàn)；

8)實(shí)驗(yàn)教學(xué)排課靈活，可統(tǒng)一安排也可學(xué)生自選，提供學(xué)生、教師以多種方式打印課表；

9)多種數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能，方便各種身份角色數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；

10)可無(wú)縫集成到學(xué)校的教學(xué)教務(wù)管理系統(tǒng)中；

11)支持實(shí)驗(yàn)報(bào)告在線提交，并提供實(shí)驗(yàn)報(bào)告在線批注和智能批功能；

12)可根據(jù)現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行直觀的工位布局，方便學(xué)生預(yù)約和入座；

13)支持在線多媒體編輯宣傳內(nèi)容，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中心與下設(shè)實(shí)驗(yàn)室門(mén)戶網(wǎng)站統(tǒng)一管理；

14)系統(tǒng)更加注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。