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分析仿真网络虚拟仿真实验平台构建题目

收藏本文 2024-03-10 点赞:26596 浏览:120168 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着虚拟技术的发展和仿真实验的需求,基于虚拟仿真技术的网络虚拟仿真实验平台构建的研究已经迫在眉睫。该文主要研究将虚拟仿真技术引入网络技术的实践教学之中,研究和设计虚拟仿真实验平台的框架结构、开发与应用、管理和评价,构建一种以体验式学习为指导的虚拟仿真实验平台。
关键词:虚拟仿真;实验平台;构建
1009-3044(2012)27-6530-03
1虚拟仿真实验平台的构建

1.1虚拟仿真实验平台的模型设计

基于虚拟仿真实验的模型设计应该由教学资源组织和教学模式设计两个方面组成,一方面根据网络技术教学内容的应用特点,对实验的教学资源进行编排、组织和加工,特别是对于实验情景和环境进行设计。另一方面对教学模式设计和应用方式进行多次循环设计形成稳定的虚拟仿真平台的应用模式,从而创设出虚拟实验教学环境。

源于:论文格式字体www.udooo.com

据这个思路,得出以下模型,如图1所示。
图1虚拟实验设计模型

1.2虚拟实验环境的设计

1)教学资源组织
分析确定适合采用虚拟仿真技术实现的实验内容和教学资源,以课程单元为组织主线,以实验任务项目为数据点;详细分解实验项目所有的实验目标、实验情景、实验步骤和实验的知识内容,同时对平台中各种教学资源数据进行分类、组织和信息化处理;最后对处理的信息化教学资源数据选择合适的应用方法和手段。
2)教学模式设计
教学模式设计是指根据学习和教学的目标确定虚拟实验平台中项目实验的工作路径。虚拟仿真实验需要运用多种教学策略来构建平台应用的路径。对于自定义生成的虚拟实验内容,不需要确定应用路径,只需要提供学习资源、虚拟实验工具、相应的策略支持和实验的虚拟环境即可[3]。
3)虚拟工具设计
基于虚拟实验环境中的实验工具主要包括:虚拟实验设备工具、实验管理工具、实验交流工具、实验导航工具和成绩统计工具等。
4)虚拟场景设计
虚拟场景设计是指根据虚拟实验项目的要求设计仿真的实验背景、实验角色的对应、实验压力的要求、实验过程的路径和实验标准的考核,整个虚拟实验要求对真实实验进行模拟和仿真[4]。
5)虚拟实验环境设计
虚拟实验环境设计是将上述的各项设计在一个整体环境中进行整合与实现。在这个环境中,要将实验项目内容的组织、教学模式的设计、教学资源的信息化和虚拟场景模型整合、集成到一个平台系统中[5]。
6)评价与修改
虚拟仿真实验平台的运行状态、应用价值和功能是否完善,由用户、管理员、开发者和专家给出评价和意见,虚拟仿真实验平台需要根据以上意见和评价不断的添加新的实验项目和内容,补充新的知识和功能,以满足教学的需要。
2系统总体架构
虚拟仿真实验平台体系结构分为五层:“用户层、表示层、虚拟层、怎么写作器层、数据层”,如图2系统框架图所示。
图2系统框架图

2.1用户层

用户层是指使用虚拟实验平台的用户,主要包含三种用户:学生、教师和管理员。三种用户根据身份的不同使用平台中不同的功能,但是三种不同身份的用户都需要注册登录的信息,再使用注册的信息登录到虚拟仿真实验平台,在平台环境中完成虚拟实验的各种交互,这里包括用户和界面之间的交互,用户与虚拟实验角色的交互。

2.2表示层

表示层是虚拟仿真实验平台基于Web页面的可视化的表现。

2.3虚拟层

虚拟层主要负责怎么写作器层数据到界面表示的工作,协调表示层对怎么写作器发出的指令请求,管理表示层与怎么写作器层的交互控制以及多用户使用平台时的数据争用问题。

2.4怎么写作器层

怎么写作器层主要负责虚拟对象数据模型的实例化、虚拟实验平台的发布和实验数据的处理等工作,它包含以下怎么写作器:虚拟对象怎么写作器、Web怎么写作器、数据库怎么写作器和文件怎么写作器。虚拟对象怎么写作器主要包含虚拟场景数据模型和虚拟设备数据模型等;Web怎么写作器主要提供虚拟仿真平台的系统发布,采用分布式、简捷、快速的应用方式;数据库怎么写作器主要存储用户信息数据、实验参数数据以及资源数据等。

2.5数据层

数据层主要负责保存和管理场景信息数据、用户信息数据、教学资源数据和实验考核数据等虚拟实验系统所需要的相关数据。
3功能模块设计
虚拟仿真实验平台主要包含系统管理的功能和虚拟实验的生成及管理功能两部分,因此功能模块设计包含系统辅助模块和虚拟实验模块。系统辅助模块主要负责虚拟实验平台的系统管理和课程及实验项目的组织与管理功能,包括:注册登录模、系统管理、课程管理、实验项目管理、用户交流、以及成绩评价。虚拟实验模块主要负责虚拟实验过程的控制与管理,内容包括:实验提示、实验演示、实验操作控制和实验考核。虚拟仿真实验平台功能模块如图3所示。
图3功能模块图
各个子模块的功能如下:

3.1用户登录和注册模块

用户必须进行注册和身份认证,虚拟实验平台提供共享性与开放性的页面浏览。用户在进行注册的时候,需要填写用户注册信息;通过审核后注册信息将保存到用户信息的数据库中;如果用户要进入虚拟实验平台,只需在登录界面输入注册信息即可,如果登录验证失败则跳转到登录页面重新登录,验证成功则可以进入虚拟实验平台进行各项实验操作。

3.2系统管理模块

系统管理模块主要包括如下功能:
1)用户信息管理
用户管理可以对用户信息进行添加、删除、查询或修改操作。
2)用户权限设置
根据不同用户的身份,设置不同的权限;学生只能使用虚拟实验模块的功能;教师可以完成课程实验的管理、考核数据的处理和新实验项目的添加等操作;管理员可以完成所有的操作。
3)平台数据管理
负责完成平台数据的导入与导出、备份与恢复、数据库的连接与断开等数据操作。
4)平台安全管理
负责对平台的网络安全、数据库安全、系统主机加固和Web怎么写作安全进行监控和管理。

3.3课程管理

课程管理负责对课程中的实验进行组织和导航。管理员或教师可以对课程内容和实验项目进行增加、删除和修改等。

3.4实验项目管理模块

实验项目管理模块可以对课程下的虚拟实验项目进行增加、删除和修改等操作。

3.5用户交流模块

用户可以使用站内短消息、留言版交流的方式,进行反思交流。

3.6成绩评价模块

根据学生在进行虚拟实验过程中的实验标志来判断实验的正确性,从而统计成绩并进行评价,也可形成柱形图输出。

3.7虚拟实验模块

虚拟实验模块是虚拟仿真实验平台的核心;虚拟实验平台包括四个子模块:实验提示、实验演示、实验操作和实验考核。1)实验提示
实验提示包含实验目标描述,实验原理知识内容,实验设备型号及功能说明和实验过程帮助文档。
2)实验演示
实验演示包括实验项目背景介绍、实验拓扑结构搭建和实验过程具体演示,实验的搭建是开放的、创新的,一般实验性质分为基础实验、验证实验和设计型实验。
3)实验操作
实验操作是指在学习了实验项目知识内容、了解了实验背景、搭建了实验拓扑等环境下,学生自己独立的完成实验。
4)实验考核
实验考核是指根据实验完成的时间、实验设计的难度、实验的创新设计等各要素进行考核评价。
4结束语
本文研究了虚拟仿真技术在实践教学中的应用,提出了一种虚拟仿真实验平台的构架思路,设计了虚拟仿真实验平台的框架结构和功能。虚拟仿真实验平台的研究为实践教学质量的提高提供了一种新的方法和手段;为实践教学改革提供了技术支持;为学生动手能力的提升提供了保障,具有重要的意义。
参考文献:
丁美荣.虚拟实验与真实实验整合的计算机网络研究性实验教学探究[J].实验技术与管理,2011,05:163-166.
王荣芝,辛日华.网络虚拟实验的界面交互设计[J].实验室研究与探索,2009,2:82-88.
[3]万桂怡,崔建军.高校虚拟实验平台的设计及实践[J].实验室研究与探索,2011,3:386-389.
[4]孙燕莲,文福安.虚拟实验教学的探索与实践[J].现代教育技术,2009,4:131-132.
[5]文福安.虚拟实验教学系统的研究与应用[J].中国教育信息化,2008,21:37-39.

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