互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)探討

高曉新, 金 耀, 馬江權(quán), 陳 群

(常州大學(xué) 國家級化工虛擬仿真實驗教學(xué)示范中心, 江蘇 常州 213164)

互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)建設(shè)探討

高曉新, 金 耀, 馬江權(quán), 陳 群

(常州大學(xué) 國家級化工虛擬仿真實驗教學(xué)示范中心, 江蘇 常州 213164)

以常州大學(xué)國家級化工虛擬仿真實驗教學(xué)示范中心為基礎(chǔ),進行了互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)。主要建設(shè)內(nèi)容包括:網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真系統(tǒng)的開發(fā)、網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真系統(tǒng)功能、網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真系統(tǒng)對教學(xué)作用。建設(shè)成果表明:互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實現(xiàn)了時間和空間的優(yōu)質(zhì)資源共享,具有良好的示范性和輻射作用。

虛擬仿真實驗； 互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用； 資源共享

隨著校園網(wǎng)軟硬件環(huán)境的不斷完善,常州大學(xué)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境已具備網(wǎng)絡(luò)化教學(xué)的條件,學(xué)校國家級化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心已建成一批仿真實驗教學(xué)軟件資源。為了實現(xiàn)虛擬仿真實驗教學(xué)資源共享[1-2],中心建設(shè)了一套基于互聯(lián)網(wǎng)的在線仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)。這套網(wǎng)絡(luò)化的教學(xué)系統(tǒng)采用探究式學(xué)習(xí)方式,可實現(xiàn)隨時、隨地、互動教學(xué),具有學(xué)習(xí)的方便性和師生的互動性[3-8]。

互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)利用新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù),建立互聯(lián)網(wǎng)學(xué)習(xí)模式,實現(xiàn)了仿真軟件資源在網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用。用戶以網(wǎng)絡(luò)游戲的模式登錄校園網(wǎng)訪問仿真軟件,隨時隨地進行在線學(xué)習(xí)[9-11]。系統(tǒng)采用B/S模式的Web應(yīng)用,主要應(yīng)用于動手能力訓(xùn)練的教學(xué)活動中。

互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)在實驗教學(xué)、實習(xí)實訓(xùn)、課程設(shè)計等環(huán)節(jié)滿足了學(xué)生動手操作的需求[12-13]。教師可以基于該系統(tǒng)組織教學(xué)活動,學(xué)生可隨時隨地上網(wǎng)進行仿真操作訓(xùn)練,學(xué)生進行虛擬仿真實驗實訓(xùn)的成績可在系統(tǒng)中跟蹤、統(tǒng)計、匯總。該系統(tǒng)為教師和學(xué)生提供了一種全新的教學(xué)模式。

1 網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真系統(tǒng)開發(fā)

互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)采用B/S模式,基于先進的.NET 4.0平臺和C#語言開發(fā),采用多層架構(gòu)和SQL Server 2008數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)。系統(tǒng)部署和維護便捷,易于應(yīng)用,具有良好的開放性、伸縮性與可擴展性,為用戶提供了一種全新的服務(wù)平臺。系統(tǒng)基于Internet技術(shù),客戶端僅需要IE瀏覽器和仿真插件即可登錄該系統(tǒng)進行學(xué)習(xí)和實驗實訓(xùn),而系統(tǒng)維護僅發(fā)生在服務(wù)器端。用戶登錄界面如圖1所示。

圖1 互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)登錄界面

在系統(tǒng)中,用戶統(tǒng)一授權(quán),系統(tǒng)用戶與客戶端仿真軟件用戶統(tǒng)一,用戶訪問系統(tǒng)與啟動仿真軟件只需登錄一次。用戶登錄系統(tǒng)后,可直接啟動虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)軟件,實現(xiàn)系統(tǒng)與客戶端軟件之間的無縫訪問。

2 互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)功能

互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)具有完整的數(shù)據(jù)備份機制。凡是系統(tǒng)內(nèi)的有用信息,系統(tǒng)都進行備份,主要運用增量備份和階段的總體備份；系統(tǒng)日志記錄系統(tǒng)中的各種操作,即使有不可抗拒事件的發(fā)生,系統(tǒng)也能夠快速恢復(fù),保障信息安全。系統(tǒng)采用多層次體系結(jié)構(gòu)和模塊化技術(shù),使系統(tǒng)具有良好的可擴展性,允許用戶自主開發(fā)的系統(tǒng)或第三方系統(tǒng)平滑掛接。互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真系統(tǒng)管理模塊功能及教學(xué)模塊功能如表1和表2所示。

表1 互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真系統(tǒng)管理模塊功能

表2 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真系統(tǒng)教學(xué)模塊功能

互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)對軟件資源集中進行管理。教師可利用系統(tǒng)進行網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、仿真實驗教學(xué)、仿真實訓(xùn),可對學(xué)生進行管理和權(quán)限設(shè)置,對學(xué)生實訓(xùn)的情況進行跟蹤,對學(xué)生的成績進行統(tǒng)計和匯總。系統(tǒng)提供了一整套很好支持網(wǎng)上虛擬仿真實驗教學(xué)的工具,能方便地實施仿真教學(xué)活動。師生通過網(wǎng)絡(luò)進行交流,學(xué)生能夠時刻得到教師的指導(dǎo),教師可以隨時了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況,提供個性化幫助。

3 網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真系統(tǒng)對教學(xué)作用

(1) 滿足互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)和實訓(xùn)需要。互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)利用仿真軟件開展網(wǎng)絡(luò)教學(xué)、實驗和實訓(xùn),教師和學(xué)生可在辦公室、教室、宿舍等不同地點隨時登錄系統(tǒng)進行仿真操作、練習(xí)。教師還可以利用系統(tǒng)進行與實際崗位技術(shù)相近的專業(yè)技術(shù)培訓(xùn),滿足學(xué)生職前、職后學(xué)習(xí)的需要,為培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能人才提供強有力的條件保障,對構(gòu)建和諧社會和學(xué)習(xí)型社會產(chǎn)生積極的推進作用。

(2) 實現(xiàn)教學(xué)文化和行業(yè)文化的融合。利用化工工藝仿真技術(shù),建設(shè)崗位需要、具有教學(xué)特色的仿真軟件,積累學(xué)校的特色資源庫,形成了行業(yè)文化與學(xué)校教育文化的融合,推動行業(yè)文化和學(xué)校教育文化的發(fā)展。

(3) 提供生產(chǎn)、服務(wù)和教學(xué)改革支持。該系統(tǒng)緊密跟蹤先進的工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)信息、權(quán)威的行業(yè)標準、最新的技能鑒定標準和教育教學(xué)改革成果,為專業(yè)教學(xué)改革和課程建設(shè)提供最新的信息,促進教學(xué)內(nèi)容與生產(chǎn)、管理一線的緊密結(jié)合。

(4) 促進教育整體質(zhì)量和效率的提高。通過互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)資源庫的建設(shè),學(xué)校可以共享以企業(yè)不同崗位技能為導(dǎo)向的專業(yè)仿真課程體系,從基礎(chǔ)知識模塊、專業(yè)技能模塊、崗位實踐模塊強化能力培養(yǎng),培養(yǎng)符合崗位要求的高技能人才,促進教學(xué)管理水平的整體提高。利用該系統(tǒng),提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動性,確保學(xué)生工程實踐能力和水平的穩(wěn)步提高。

4 結(jié)語

互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)支持2D、3D仿真軟件,用戶在使用過程中還可以自行為仿真軟件配置操作手冊、操作錄像、授課錄像、相關(guān)知識點等資源。系統(tǒng)可在Web服務(wù)器上通過安裝包一鍵安裝部署,支持IE7/8/9、Firefox、Chrome瀏覽器訪問。通過仿真軟件模擬生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境、設(shè)備,模擬工藝流程、DCS系統(tǒng)、單人及班組模式下的開停車操作,豐富了教學(xué)、培訓(xùn)手段,提高了教學(xué)質(zhì)量和學(xué)習(xí)效率,且不易發(fā)生事故。該系統(tǒng)屬于輕量級E-learning系統(tǒng),能在更大的時間范圍、更廣的地點，為更多的用戶提供培訓(xùn),為學(xué)生學(xué)習(xí)帶來了極大的方便。

互聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真教學(xué)培訓(xùn)系統(tǒng)建立有統(tǒng)一管理的仿真學(xué)習(xí)資源中心,實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)仿真資源的集中管理,建立了仿真實驗教學(xué)資源多樣化、高效利用仿真實驗資源和逼真的仿真實訓(xùn)環(huán)境,在時間和空間上實現(xiàn)了資源共享。系統(tǒng)在提供專業(yè)技能教學(xué)實訓(xùn)的同時,也為特色專業(yè)的建設(shè)提供了技術(shù)服務(wù)。

References)

[1] 祖強.國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心評審指標體系解讀[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2014(21):27-29.

[2] 胡今鴻,李鴻飛,黃濤.高校虛擬仿真實驗教學(xué)資源開放共享機制探究[J].實驗室研究與探索,2015,34(2):140-144.

[3] 周世杰,吉家成,王華.虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè)與實踐[J].計算機教育,2015(9):5-11.

[4] 張增明,王中平,張憲鋒,等.國家級物理虛擬仿真實驗教學(xué)中心的建設(shè)實踐[J].實驗技術(shù)與管理,2015,32(12):146-149.

[5] 劉新海,馬彥恒,馬曉琳.虛擬仿真在信息化教學(xué)中的應(yīng)用與研究[J].高師理科學(xué)刊,2015(11):90.

[6] 唐向陽,馬驍飛,郭翠梨,等.建設(shè)高水平“化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心”的思路與探索[J].高等理科教育,2015(6):102-106.

[7] 林凌敏.區(qū)域教育集群下虛擬仿真實驗教學(xué)建設(shè)的探索[J].實驗技術(shù)與管理,2016,33(2):182-185.

[8] 李國屏,李珂.應(yīng)用型本科院校網(wǎng)絡(luò)安全虛擬仿真實驗資源共享研究[J]. 萍鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報, 2016 (3): 93-97.

[9] 張敬南,張镠鐘.實驗教學(xué)中虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用的研究[J].實驗技術(shù)與管理,2013,30(12):101-104.

[10] 李平,毛昌杰,徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心建設(shè) 提高高校實驗教學(xué)信息化水平[J].實驗室研究與探索,2013,32(11):5-8.

[11] 杜玉寶,孫淑強,亓文濤.虛擬仿真實驗教學(xué)信息化平臺的建設(shè)與思考[J]. 中國現(xiàn)代教育裝備, 2016 (17): 26-28.

[12] 林徐潤,段虎.虛擬仿真技術(shù)在高職實訓(xùn)教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報, 2012, 10(2): 21-25.

[13] 宋小春,陸載涵,鄢烈祥.基于Web的化工原理虛擬仿真實驗系統(tǒng)[J].計算機工程與設(shè)計,2004(8):1267-1268.

Exploration on construction of Internet virtual simulation teaching training system

Gao Xiaoxin, Jin Yao, Ma Jiangquan, Chen Qun

(National Virtual Simulation ExperimentalTaching Demonstration Center, Changzhou University, Changzhou 213164, China)

Taking the National Internet Virtual Simulation Experimental Teaching Demonstration Center of Changzhou University as the base, this paper puts forward to carry out the Internet virtual simulation experimental teaching construction, including the development of virtual simulation experimental system, the functions of virtual simulation experimental system, and the teaching function of virtual simulation experiments. Achievements show that the Internet virtual simulation experiment can achieve a high-quality resources in terms of time and space, and it has good demonstration and radiation function.

virtual simulation experiment； Internet application; resource sharing

10.16791/j.cnki.sjg.2017.01.032

2016-07-01

2015年江蘇省高等教育教學(xué)改革研究重點課題(2015JSJG042)；2015年江蘇省高校實驗室研究會立項課題(GS2015YB01)

高曉新(1979—),男,江蘇常州,博士,副教授,主要從事虛擬仿真建設(shè)與實驗教學(xué)工作.

E-mail：gxx@cczu.edu.cn

G482

B

1002-4956(2017)1-0140-03