虛擬仿真實驗教學中心平臺建設方案

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一、方案背景

虛擬仿真實驗教學是高等教育信息化建設和實驗教學示范中心建設的重要內容，是學科專業與信息技術深度融合的產物。為貫徹落實《教育部關于全面提高高等教育質量的若干意見》（教高〔2012〕4號）精神，根據《教育信息化十年發展規劃（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的重要內容之一。

目前，大多數高校都有針對課程使用實驗教學軟件，但由于每個專業或課程的情況不同，購買的軟件所采用的工作環境、體系結構、編程語言、開發方法等也各不相同。由于學校管理工作的復雜性，各校乃至校內各專業的實驗教學建設大都自成體系，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一的集中管理；

• 使用不規范，缺乏統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；

• 各系統的數據無法共享，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、方案目標

該方案的目標就是高效管理實驗教學資源，實現校內外、本地區及更廣范圍內的實驗教學資源共享，滿足多地區、多學校和多學科專業的虛擬仿真實驗教學的需求。平臺要實現學校購置的所有實驗軟件統一接入和學生在平臺下進行統一實驗的目的，通過系統間的無縫連接，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。

三、應用方案

《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010－2020年）》第十九章第六十條明確指出：加強優質教育資源開發與應用。加強網絡教學資源庫建設。引進國際優質數字化教學資源。開發網絡學習課程。建立數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，促進優質教育資源普及共享。創新網絡教學模式，開展高質量高水平遠程學歷教育。

虛擬實驗建設的理念就是采用我們這個方案的理念(平臺+資源），發布一個虛擬實驗中心門戶網站、建設一個開放式虛擬仿真實驗教學的管理和共享平臺，然后再陸續把相關虛擬實驗課程的資源統一放到該平臺來進行管理，從而面向各個學科的相關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、實驗結果的自動批改、實驗成績統計查詢、數字化資源管理、師生互動交流和系統管理等子系統。

虛擬實驗中心門戶網站：一個動態Web系統，系統內容包括中心介紹、實驗教學、實驗隊伍、管理模式、設備與環境、教學特色、中心新聞/公告/通知等。

實驗教務管理：課程庫、培養計劃、排課、選課、開課審核等功能。

實驗教學管理：現場實驗安排、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，系統給出指導信息。

實驗結果自動批改：學生提交實驗結果后系統自動評判，給出分數和評分點。

數字化資源管理：各種虛擬實驗、仿真軟件和演示動畫的上傳，發布。

實驗室開放預約管理：實驗室設備借出、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。

系統管理：用戶、分組、角色、權限、日志、備份管理和實時監控等。

五、方案特點

1）系統針對學校實驗教學整體需求設計，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和軟件；

3）經典實驗的設計采用B/S架構，方便學生使用和系統部署；

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，多種業務權限配置，滿足學生、教師、教務人員、實驗室管理人員和校領導的需求，受益面廣；

6）人性化的協同學習，幫助教師和學生隨時隨地通過網絡在線或離線交流；

7）虛擬實驗和現實實驗相結合，豐富了實驗教學方式，通過系統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）多種數據導入導出功能，方便各種身份角色數據匯總、數據統計；

10）可無縫集成到學校的教學教務管理系統中；

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改功能；

12）可根據現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容，可實現實驗中心與下設實驗室門戶網站統一管理；