虚拟实训平台的建设与思考

杨睿 范雯杰 孙景荣

摘 要：通过气象教育领域的虚拟实训平台建设，思考和梳理了虚拟实训平台的建设经验，提出了统一设计、统一管理、统一部署的平台建设思路，为提升虚拟实训平台的建设能力做出了积极的探索。

关键词：虚拟实训平台；气象教育；建设思路；建设经验

中图分类号：G724 文献标识码：A

随着《国务院关于加快发展现代职业教育的决定》（国发〔2014〕19号）文件的出台，国家对于提高信息化水平、支持与专业课程配套的虚拟仿真实训系统开发与应用的要求，再一次将虚拟实训平台的建设推向了一个新的高度。面对如此强烈的建设需求，如何有针对性地建设好具有实用价值的虚拟实训平台，从而满足纷繁复杂的虚拟实训需求已经迫在眉睫。

一、建设虚拟实训平台的现实意义

虚拟实训作为一种全新的教学模式，打破了空间和时间的限制，为学员营造出一种身临其境的学习氛围，让学员有一个自由发展的空间。与传统的实习实训相比，虚拟实训教学具有以下优势：

一是改善教学环境。虚拟实训平台的应用是现代教育技术发展的一个飞跃，它改变了传统的教学方式，突显自主学习的氛围，学员必须通过自身的探索来得到知识和技能，这对激发学员的求知欲望，改变以往那种被动的学习方式具有极大的扭转作用。

二是节约办学成本。传统教学往往由于经费的限制，使得许多实验都无法进行或流于表面。而利用虚拟实训平台，学员便可随时随地进行实训学习，获得与在现实环境同样的体验，大幅节约了师资、设备、场地等费用，使办学成本得到很好的控制。

三是规避安全风险。传统教学中仪器设备的维护和使用、电路的维修和排查等操作往往会带来各种危险，而学员在虚拟实训环境中，则可以放心地去做各种实验，特别是对于某些事故和故障的再现与模拟，极大地解决了某些具有危险性实训不可视、不可摸、不可入的问题。

四是激发学习兴趣。虚拟实训平台是根据真实的操作流程和步骤，通过虚拟现实技术，按照实际的数据资料以动画和交互的形式逼真地模拟不同的教学环境，让学员可以全身心地投入到学习过程中。

二、虚拟实训平台的建设思路

中国气象局气象干部培训学院在《中国气象局气象干部培训学院发展规划规划（2011～2020年）》中提出要充分发挥计算机辅助教学在培训中的作用，提高培训效益，并将虚拟实训平台建设列为干部学院未来现代化建设的重点发展方向之一。目前已建设完成“自动气象站虚拟实训平台”，正在着手建设“雷达虚拟实训平台”。在虚拟实训平台的建设方面积累了丰富的实践经验。提出了从整体出发、统筹规划、合理安排的建设思路，将各类不同虚拟实训的教学特点抽离出来，做到“三个统一”：即统一设计、统一管理、统一部署，从而避免出现平台功能重复、杂乱无章、难以管理的局面。平台整体框架如图1所示：

（一）统一设计

统一的教学模式设计是建设各类虚拟实训平台的基础，一个良好的设计能够将原本分离的平台有机地整合成在一起，从而将教学内容更加清晰地进行呈现，为学员带来一个更好的用户体验感。尤其是面对各类虚拟实训平台截然不同的教学内容和表现形式，在设计上我们更应该有一个统一的规划。通过气象虚拟实训平台的建设，提出了一种“虚拟学习+虚拟实训+虚拟考核”的教学模式，其对应了了解、掌握、应用三种不同层面的教学要求。其中虚拟学习模块通过三维动画演示、虚拟引导教学操作以及传统的辅助图文资料等内容为学员营造一个自主的理论学习环境；虚拟实训模块则充分利用三维仿真的特点，逼真再现实际业务中的各种操作情况，为学员提供一个自由的虚拟训练环境；虚拟考核模块则将重点放在检验学员的实际动手能力上，让学员不再面对枯燥的理论试卷，从而促进学员掌握解决实际问题的能力。

（二）统一管理

如果说统一设计是基础，那么统一管理则是关键，其直接影响了虚拟实训平台最终的运行效果。首先对于学员来讲，他们很想第一时间迅速找到适合自己的学习内容，但当他们面对各类零散的虚拟实训平台时会变得茫然失措，从而严重影响学员的学习兴趣，同时也不利于学员进行系统地学习和训练；其次对于教师来讲，当面对各类不同的虚拟实训平台时，难以进行有效的教学管理和课程安排，每一次布置学员名单时都需要在各类系统中来回切换，同时针对某一个通用的资源也难以进行有效共享。因此，在建设气象虚拟实训平台时，按照统一设计、统一管理的思路搭建每种不同类型的自动气象站和雷达虚拟实训平台，同时设计一个统一的虚拟实训管理平台，并通过用户管理、课程管理等主要功能，将各类不同平台统一纳入进来，同时还预留出灵活的扩充接口，为今后新平台的添加打下基础。

（三）统一部署

统一部署是保障，要根据本单位的实际情况，合理安排服务器的架构以及数据库的设计，保障虚拟实训平台的数据能够统一收集、统一管理、统一备份，从而为后期的教学评估和分析提供有效的数据支撑。在建设气象虚拟实训平台时就对学习时间、学习次数、考核分数、操作情况等关键数据进行了统一的设计；利用气象远程教育平台的人员数据库进行学员虚拟实训数据的关联和管理，并定期进行双向的同步和备份；同时还提供按需进行数据的查询和管理，从而保障虚拟实训平台的稳定运行。

三、虚拟实训平台建设的经验和思考

通过一系列气象虚拟实训平台的建设，我们积累了宝贵的实践经验，并对于如何更好的建设虚拟实训平台进行了一定的思考，主要归纳为以下三点：

（一）明确需求

准确的需求定位是平台建设成功的第一步，在没有明确需求前切勿盲目开展平台的建设，否则将会导致开发过程中出现反复的调整和修改，严重的甚至会导致项目的失败。针对虚拟实训平台的特点，在需求分析时需要注意以下两点：首先明确教学对象，确立教学目标，从而对虚拟实训平台进行合理定位，让平台建设更加贴近业务需求，具有更强的实用价值；其次结合实际，确定仿真程度，將重点放在主要的操作流程和步骤上，限定范围、合理取舍，从而突出重点、节约经费。

（二）深入对比

目前虚拟实训平台的种类繁多、特点各异，比如旅游行业的漫游类虚拟实训平台、汽车修理行业的实操类虚拟实训平台以及军事领域的策略类虚拟实训平台等等。它们各有自己适应的领域，因此简单照搬别人的模式往往不能达到预期的效果。需要首先对虚拟现实技术本身进行深入了解，明确虚拟实训平台建设的重点和难点，从而做到心中有数；其次充分比较现有技术平台的各自特点，才能最终建设好适用于自己的虚拟实训平台。

（三）有序推进

有序的项目管理，才能顺利的推进平台建设。因此在平台建设过程中，我们需要合理安排时间，定期召开会议，做好及时的沟通工作；同时在每一个时间节点上，都要组织专家、学者以及一线业务人员进行审核、把关，对于建设过程中出现的需求变更和内容修改，需要及时和领导汇报，并做好相应的记录，最终保障平台的建设进度按照预先的要求稳步推进。

四、结语

虚拟实训平台作为一种新型的教学模式，在国家的大力推动下必将成为未来的重点发展方向。本文通过对气象虚拟实训平台的建设与思考，积累了宝贵的平台建设经验，对于如何建设好更具实用价值的虚拟实训平台，从而满足纷繁复杂的虚拟实训需求具有积极的推动意义。

参考文献

[1]国务院.国务院关于加快发展现代职业教育的决定（国发[2014]19号）[EB/OL].百度文库，2014.

[2]中国气象局气象干部培训学院.中国气象局气象干部培训学院发展规划规划（2011-2020年）（气发[2012]14号）[EB/OL].中国气象局官网，2011.

[3]党保生.虚拟现实及其发展趋势[J].中国现代教育装备，2007，（4）.

[4]杨宇航，李志忠，傅焜等.基于虚拟现实的导弹维修训练系统[J].兵工学报，2006，（2）.

[5]席学强，王迎春，钱红林等.虚拟现实技术在装备指挥模拟训练系统开发中的应用[J].装备学院学报，2012，（3）.