開放式虛擬仿真實驗教學(xué)管理平臺軟件
一、平臺背景
虛擬仿真實驗教學(xué)是高等教育信息化建設(shè)和實驗教學(xué)示范中心建設(shè)的重要內(nèi)容，是學(xué)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(xué)中心建設(shè)工作。其中虛擬仿真實驗教學(xué)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(xué)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(xué)校管理工作的復(fù)雜性，各校乃至校內(nèi)各專業(yè)的實驗教學(xué)建設(shè)大都自成體系，各自為政，形成了“信息孤島”。主要面臨如下問題：
• 管理混亂，各種實驗教學(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；
• 可擴展性差，無法支持課程和相應(yīng)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(fù)雜，不同的軟件不能運行在同一臺服務(wù)器上。
二、平臺目標
該平臺的目標就是高效管理實驗教學(xué)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(xué)資源共享，滿足多地區(qū)、多學(xué)校和多學(xué)科專業(yè)的虛擬仿真實驗教學(xué)的需求。平臺要實現(xiàn)學(xué)校購置的所有實驗軟件統(tǒng)一接入和學(xué)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(xué)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(xué)校能夠迅速實施第三方的實驗教學(xué)軟件。
平臺提供了全方位的虛擬實驗教學(xué)輔助功能，包括：門戶網(wǎng)站、實驗前的理論學(xué)習(xí)、實驗的開課管理、典型實驗庫的維護、實驗教學(xué)安排、實驗過程的智能指導(dǎo)、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(xué)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(xué)環(huán)境提供服務(wù)并進行相應(yīng)的應(yīng)用。
三、應(yīng)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(yīng)用。加強網(wǎng)絡(luò)教學(xué)資源庫建設(shè)。引進國際優(yōu)質(zhì)數(shù)字化教學(xué)資源。開發(fā)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)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(wù)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(xué)模式，開展高質(zhì)量高水平遠程學(xué)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(xué)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(xué)科的相關(guān)課程開展虛擬實驗教學(xué)。
四、平臺的主要功能
開放式虛擬仿真實驗教學(xué)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(xué)習(xí)、實驗的開課管理、典型實驗庫的維護、實驗教學(xué)安排、實驗過程的智能指導(dǎo)、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(xué)、實驗隊伍、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。
實驗教務(wù)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(xué)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(xué)習(xí)：實驗前學(xué)生通過練習(xí)、自測、課件等方式學(xué)習(xí)實驗理論知識。
實驗過程智能指導(dǎo)：學(xué)生在實驗過程中遇到問題可以請求指導(dǎo)，系統(tǒng)給出指導(dǎo)信息。
實驗結(jié)果自動批改：學(xué)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(yù)約管理：實驗室設(shè)備借出、實驗室預(yù)約、實驗預(yù)約、工位預(yù)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(xué)校實驗教學(xué)整體需求設(shè)計，滿足校級實驗教學(xué)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(xué)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(xué)服務(wù)。方便學(xué)生自主靈活參與實驗，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，提高實驗教學(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、實驗室管理人員和校領(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(xué)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(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；
10)可無縫集成到學(xué)校的教學(xué)教務(wù)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(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(xué)效果。
六、典型案例：
2013年國家級中心建設(shè)案例
北京郵電大學(xué)電子信息虛擬仿真實驗教學(xué)中心(13年國家級)
南京信息工程大學(xué)大氣科學(xué)與氣象信息虛擬仿真實驗教學(xué)中心(13年國家級)
東北師范大學(xué)生物虛擬仿真實驗教學(xué)中心(13年國家級)
吉林大學(xué)地質(zhì)資源立體探測虛擬仿真實驗教學(xué)中心(13年國家級)
解放軍理工大學(xué)通信與電子信息虛擬仿真實驗教學(xué)中心(13年國家級)
杭州電子科技大學(xué)電子信息技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(13年國家級)
中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）礦產(chǎn)資源形成與勘查開發(fā)虛擬仿真實驗教學(xué)中心 (13年國家級)
西安交通大學(xué)通信與信息系統(tǒng)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(13年國家級)
2014年國家級中心建設(shè)案例
北京郵電大學(xué)通信與網(wǎng)絡(luò)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(14年國家級)
重慶大學(xué)機械基礎(chǔ)及裝備制造虛擬仿真實驗教學(xué)中心(14年國家級)
天津大學(xué)精密儀器與光電子工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(14年國家級)
國防科技大學(xué)機電工程與自動化虛擬仿真實驗教學(xué)中心(14年國家級)
北京聯(lián)合大學(xué)文化遺產(chǎn)傳承應(yīng)用虛擬仿真實驗教學(xué)中心(14年國家級)
廣西大學(xué)機械工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(14年國家級)
山東理工大學(xué)車輛工程與交通虛擬仿真實驗教學(xué)中心(14年國家級)
2015年國家級中心建設(shè)案例
北京師范大學(xué)心理學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
北京大學(xué)考古虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
天津大學(xué)電氣工程與自動化虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
天津理工大學(xué)先進設(shè)計制造與流程工業(yè)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
河北大學(xué)光伏技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心 (15年國家級)
遼寧石油化工大學(xué)石化過程測控虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
長春理工大學(xué)電子信息與通信工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
哈爾濱工業(yè)大學(xué)高端裝備制造虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
華僑大學(xué)旅游虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
曲阜師范大學(xué)現(xiàn)代生物學(xué)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
海軍航空工程學(xué)院海戰(zhàn)場信息與通信工程虛擬仿真教學(xué)中心(15年國家級)
湖南科技大學(xué)信息與電氣技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
國防科技大學(xué)力學(xué)與航天工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
深圳大學(xué)網(wǎng)絡(luò)工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
廣西大學(xué)化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
電子科技大學(xué)光電信息技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
西南石油大學(xué)油氣裝備技術(shù)虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
西南大學(xué)化學(xué)化工虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
天津科技大學(xué)包裝工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
西安科技大學(xué)礦山建設(shè)工程虛擬仿真實驗教學(xué)中心(15年國家級)
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