虚拟仿真实验教学中心资源共享平台的建设

马秀飞　王柏华

【摘 要】资源共享是虚拟仿真实验教学中心的核心工作。本文以江苏师范大学轨道交通信息与控制国家级虚拟仿真实验教学中心的资源共享平台建设为例，针对资源共享平台建设的必要性、虚拟仿真实验教学管理平台的主要功能、资源共享机制等内容进行了较为深入的研究。

【关键词】虚拟仿真实验中心；共享平台；实验室建设

中图分类号： U284；G642.423 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）34-0049-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.019

Construction of Virtual Simulation Experimental Teaching Center Resource Sharing Platform

MA Xiu-fei WANG Bai-hua

（National Virtual Simulation Experimental Teaching Center for Rail Traffic Information and Control，

Jiangsu Normal University，Xuzhou Jiangsu 221116，China）

【Abstract】Resource sharing is a core work for virtual simulation experimental teaching center.Taking the resource sharing platform construction of national virtual simulation experimental teaching center for rail traffic information and control in Jiangsu Normal University as an example，this paper researched the necessity of resource sharing platform construction，the main function of virtual simulation experimental teaching management platform and the mechanism of resource sharing.

【Key words】Virtual simulation experimental center；Sharing platform；Laboratory construction

1 资源共享平台建设的必要性

从2013年起，教育部开始进行国家级虚拟仿真实验教学中心的评审工作，到目前已评审出300个国家级虚拟仿真实验教学中心。教育部在《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》（ 教高司函[2013]94号）文件中指出，虚拟仿真实验教学中心建设工作必须坚持“科学规划、共享资源、突出重点、提高效益、持续发展”的指导思想，其核心工作就是共享优质实验教学资源。鼓励各高校建设能体现自身学科优势和专业特色的虚拟仿真实验教学资源，并建立互补互利、优胜劣汰的开放共享机制，引导校内、校际、企业等用户使用，用户可支付相应的费用，用于补偿资源开发和服务的支出，也可产生合理的利润，形成良性循环，最终产生良好的社会和经济效益，使资源共享可持续发展[1-3]。

为了更好地实现虚拟仿真实验教学资源的开放共享，需要根据实验教学资源的不同类型，来搭建合适的资源共享平台。对于软件共享类型的虚拟实验资源，可通过构建虚拟仿真实验教学管理平台，加强资源的有序整合和有效对接，实现资源的交叉访问、检索、在线学习、在线操作、在线测试、自主创新、组合创新等，实现虚拟仿真实验教学资源最大化的利用与辐射[3]。

2 搭建虚拟仿真实验教学管理平台

虚拟仿真实验教学管理平台应包括公共信息管理、实验应用管理、实验资源管理、虚拟仿真实验教学系统四大功能模块，统一管理各种虚拟仿真实验教学资源，贯穿实验教学流程，提供开放共享的实验环境，解决虚拟仿真实验教学资源的开放共享问题，方便进行校际、校企合作新途径的探索。下面简要介绍一下各个模块应该具有的功能。

2.1 公共信息管理

（1）用户统一管理

可定义教师、学生、管理员三种角色，每种角色应拥有不同的功能权限和使用界面。组织架构分为校、院、专业三个层次，可与用户数据、资源数据形成关联与联动。用户数据可进行增、删、改、查，支持基本信息录入、安全信息复位重置、批量导入、数据自检排错与重新导入等功能。

（2）年级＼班信息管理

支持划分不同年级来对学生进行管理，可对年级信息进行设定和维护。可创建班级，增加班级学生，修改班级信息，删除班级等。

（3）教学活动

可定义每一期个性化实验的开始与结束时间，从时间上对实验活动进行全局控制，根据个性化实验的期数归档相应的教学活动数据。

（4）期数维护

可定義学期的开始与结束时间以及允许选课的时间范围，从时间上对学期内的教学活动进行全局控制。

（5）虚实实验室设置

可进行虚拟实验室的增、删、改、查，设置某虚拟实验室的最大负载和时间限制。

也可根据实体实验室的实际情况，映射到平台业务系统上，进行实体实验室的增、删、改、查，设定最大人数限制和时间限制。

（6）信息门户展示

提供平台公告信息的编辑，如公告、通知、新闻，发布实验室管理制度、实验成果、实践基地介绍、风采展示等。

（7）安全管理

提供用户使用平台的登陆日志，记录登陆IP、登陆时间、离开时间，支持按日期统计分析。

2.2 实验应用管理

（1）应用管理

支持对实验应用或系统进行分类管理，可直接关联组织构架，可对各类实验应用进行增、删、改、查。支持应用排序、分类搜索、模糊查询和统计。

用户可通过安装网页虚拟化接入插件远程访问实验系统。即可以支持单人实验，也可以支持团队配合型实验。对于团队配合型实验，可将几个不同的实验应用组合在一起，分派不同的学生岗位角色以执行不同的实验应用，各个角色共同组成一个实验团队，团队成员利用实验系统共同完成一项实验。

可配置实验系统的台套数。对于虚拟台套，可通过接口从虚拟化应用管理后台服务端读取；对于实体实验台套，可进行增、删、改、查管理，设置台套并发数。

（2）虚拟化支持

可对虚拟应用进行配置与管理，支持对多服务器做负载均衡。支持服务器状态管理功能，包括對CPU、内存占用率等属性进行监控。

支持分时授权管理，按应用的实例数量进行管理，满足多用户并发许可的有效分配。

提供API、SDK等接口，具有与第三方软件结合或二次开发能力。

2.3 实验资源管理

（1）配置资源

支持对实验相关资源进行分类管理，可直接关联组织构架，对各类信息进行增、删、改、查，支持资源排序。

支持各类资源的上传，后台可进行流媒体自动转换，文档类可转为SWF格式，音视频可转换为flv格式。

（2）使用资源

支持资源的原格式文件下载，用户可以将自己需要的资源，订阅到自己的资源库上。

也可进行文本类、图片类、音频类、视频动画类等各类资源的在线阅读。

（3）资源评价

支持资源的上传量、下载量等统计，可以对上传的学习资源进行评价。

（4）资源审核

管理员可查看具体的资源信息，对资源内容进行审核。

2.4 虚拟仿真实验教学系统

（1）实验计划

可进行实验课程和实验项目的增、删、改、查。可对实验课程进行编辑，包括设定任课教师、添加实验项目以及设置实验预习规则等。在实验项目中，即可支持个人型实验项目，也可支持团队型实验项目，团队型实验项目需指明团队中存在的岗位配置信息。学生还可以申请进行个性化创新实验项目，学生向教师提出申请，经过教师审批即可预约实验。

（2）实验安排

可指定实验课程的开课周、指导教师、所面向的教学班等。学生可网上自由选课，教师可根据选课的情况安排好某次实验的人员与具体执行时间段。如果是团队型实验，则需要有组队的过程，支持棋牌游戏式的学生自由组队，也可支持后台或教师强制性组队。

（3）实验预习

为了保证实验的效果，学生在进行预约实验前，需要先通过实验预习的关卡。由教师来指定抽题规则，以及达到预习要求的判定条件；学生根据老师给定的资料进行在线预习，并进行预习测评，通过测试之后才可进行实验项目预约。

（4）实验预约

教师或管理员可以把预约的权利交给学生自由预约，也可以是限制时间段的自由预约。

由管理平台根据服务器或实体实验室被预约占用的情况以及要预约的人数情况，来指定某个实验在哪个虚拟或实体实验室发生，在什么时间段内发生，由哪些学生来进行。教师可以看到预约的情况。

（5）实验审批

所有自拟实验项目包括教师或学生自拟的项目，均需填写申请表单，并需通过管理员的审批。

（6）虚拟仿真实验执行

学生或公众用户登录后，可以对自己的预约实验、正在进行的、已结束的实验进行查看。

可进行线上线下实验的双重支持。线上可同时打开一个实验项目下所用的实验应用进行操作；线下可由平台对学生进行指引，进行实体实验。

学生可在实验过程中通过查看教师提交的实验资源、推荐的优秀学生实验回放、实验互动等形式得到实验指导。

支持web端系统自动录制学生操作过程，录像免干预自动提交服务器，老师可当时或事后查看学生操作的整个过程。

教师还可以随意查看正在实验的学生界面情况，进行基于web端的实时远程并发监控，支持缩略监控与详细画面监控。

教师与学生、学生与学生之间可以通过互动平台进行实时互动，包括文字消息、图片消息等。

学生可按要求进行实验，实验成果可按要求进行提交。

（7）实验评价

教师可以对学生提交的实验成果进行在线评阅、截图、评分，也可以对实验过程的录播进行评阅，对实验成果进行回放查看。对于团队实验，可全队批量评分。

在每一次实验结束后，学生可对实验项目进行评价，各项实验项目的平均得分即为实验课程得分。

（8）优秀实验展示

教师可对学生提交的实验录像进行优秀推荐，经管理员审批后可发布优秀实验供学生参考。管理员具有对优秀实验的查询和删除权限。

（9）统计报表

教师可查看自己所开设课程的选课情况、每周的实验预约等情况，可将学生成绩汇总生成表格，且支持打印。

可统计各实验系统的使用情况，查询平台被使用的日志，包括登录IP、用户名等数据。

（10）实验币管理

管理员可根据用户类型（校内或校外用户）来设置某实验项目是否收费、收费多少，收费实验项目必须花费实验币后才可预约。

用户可充值实验币，可查询自己的充值、消费、退币等情况。管理员可查询用户充值与使用实验币的数据，也可接收用户的退币申请。

（11）互动交流专区

管理员、老师、学生都能发帖，例如学生可以发帖咨询老师问题等。每个人都可以删除自己发的帖子，管理员可删除老师或学生发表的违规帖子。每个人都可以关注自己感兴趣的贴子。管理员、老师、学生还可直接收取或给他人发送消息。

3 虚拟仿真实验中心的资源共享机制

我校轨道交通信息与控制国家级虚拟仿真实验教学中心，通过搭建虚拟仿真实验教学管理平台，逐步形成面向校内、校际、国际、企业等多层次用户共享的机制。

（1）校内共享

中心实验教学资源可对全校学生免费开放共享，学生可在课内或课外随时多次地进行实验活动，强化基本能力训练，满足轨道交通及相关专业的实践教学需求，提高综合运用专业知识解决问题的能力，培养学生的科技创新能力。教师可利用实验教学中心资源进行项目试验和科学研究，部分成果可转化为产品或实验项目，进一步丰富实验教学中心资源库。

（2）校际共享

中心可实现为相关兄弟院校服务，为教师科研提供支持，承担其相关专业的部分实验和实训任务。校外教师或学生可以通過平台注册登录后，充值相应的实验币，预约实验通过管理员审核后，远程访问实验教学资源，完成实验、实训等任务。这种机制有利于提高虚拟仿真实验教学资源利用率，发挥区域辐射引领作用，中心也可以获得一部分收益，来弥补资源开发和提供服务的成本，实现资源共享的可持续发展。

（3）国际共享

我校已与俄罗斯圣彼得堡国立交通大学在轨道交通信号与控制等专业开展联合办学，双方以国际化、大工科、多样性为特色，以师资共享、优势互补、专业优化为宗旨，共同开展专业建设。根据双方特点，利用双方优质资源，设置实验项目，研制实验设备，共同开发虚拟仿真实验教学资源，创新与提升实验教学水平，努力建设一流的轨道交通信息与控制虚拟仿真实验教学中心。俄方人员同样可以以校际共享的方式登录平台，实现实验资源共享。

（4）企业共享

中心可为上海铁路局徐州电务段、供电段、徐州高铁客运站等企业提供高铁列车模拟驾驶、虚拟检修、综合列车运行控制系统等虚拟仿真职工培训，同时为企业的产品研发等提供全方位、多功能的服务平台。企业用户同样可以通过平台注册登录后，充值相应的实验币，预约实验通过管理员审核后，完成相应的培训任务。这一共享机制将为周边地区轨道交通的发展发挥积极作用。

4 结束语

我中心目前拥有丰富的实验教学资源和优秀的教学团队，形成了一套切实可行的资源共享管理方法。在学校的大力支持下，中心将进一步加快建设和发展步伐，建成具有示范引领、辐射服务作用的国内一流虚拟仿真实验教学中心，进一步加大资源共享力度，以提高人才培养质量，提升行业服务水平和科研支撑能力。

【参考文献】

[1]教育部.关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知[Z].2013-08-13.

[2]李平，毛昌杰，徐进.开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设 提高高校实验教学信息化水平[J].实验室研究与探索，2013，32（11）：5-8.

[3]胡今鸿，李鸿飞，黄涛.高校虚拟仿真实验教学资源开放共享机制探究[J].实验室研究与探索，2015，34（2）：140-145.