第一篇：信息類專業虛擬仿真教學及管理平臺的構建

信息類專業虛擬仿真教學及管理平臺的構建

摘 要：文章對國內傳統的實踐教學的弊端進行分析，提出“開放共享、優化管理、先虛后實”的原則，構建信息類專業虛擬仿真教學及管理平臺。平臺包含實驗仿真、教學管理、教學資源、考核資源、實驗室管理和虛擬考試等六部分，給管理人員智能、全方位管理和監督實踐教學、教師快捷安排教學內容和階段性考核等開辟了全新的渠道，為相關專業實踐教學模式、考核方式等內容的改革提供一種新思路。

關鍵詞：虛擬仿真教學及管理平臺；電子信息；開放共享

隨著近十幾年全球信息化的發展，教育信息化建設已在我國受到極大的關注。2010年中共中央、國務院發布的《國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010―2020年）》和2012年中華人民共和國教育部發布的《教育信息化十年發展規劃（2011―2020年）》都提出加快發展教育信息化建設。2013年中華人民共和國教育部印發的《關于開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設工作的通知》明確指出發展虛擬仿真實驗教學中心。

三亞學院（以下簡稱“本校”）在2014年通過中華人民共和國教育部本科教學工作合格評估后向應用型大學轉型的進程中，積極響應國家的教育信息化建設的號召，不斷加大校園信息化建設的力度。在提升本校實踐教學質量和水平的同時，也非常重視實踐教學管理，在借鑒其他高校工作經驗的基礎上，于2015年開始在本校理工學院電子信息類專業試點建設“虛擬仿真教學及管理平臺”，為本校實踐教學的開展提供虛擬仿真環境和教學管理系統，解決了實踐教學和管理過程中存在的問題，初步提升了理工學院的實踐教學質量和水平。

一、國內實踐教學存在的問題

目前我國存在一大批高校從傳統高校向培養應用型人才高校轉型，隨著應用型高校聯盟的成立，應用型高校的人才培養層次和規格也逐漸明晰，人才培養的途徑和配套的課程體系也在逐漸形成，但由于各高校實驗室體系龐大、設備成本高昂，實驗室的功能轉型相對人才培養目標的轉型緩慢得多。雖然學校都很關注對學生運用專業知識的技能和素養的培養，但大多數高校的實驗教學都是通過演示性、驗證性實驗來支撐的，這種直觀的形式不僅便于學生掌握，也讓學生可以更好地理解知識本身。但這樣的教學模式也存在以下問題：①實驗室的管理難度很大，設備維護成本高，很難實現實踐教學資源的靈活管理。②以人工管理為主的模式使管理工作的任務繁重，需要避免所有課程的人、時、地之間的沖突，同時還需能夠對實驗室的設備進行前期的準備和調試，對教師教學和學生學習進行管理和監督等，其中對于教與學各過程的管理和監督需要人為進行操作完成，因此較為容易出錯。③教師的教學任務繁重，需按照教學需求和人才培養方案的目標調整教學大綱，設定教學重點、難點，準備各種教學文檔對學生進行過程化考核。隨著高等教育從精英化向大眾化轉變，專業學生人數呈現大量增長的趨勢，因此，教師沒有足?虻木?力去管理學生，這樣的現狀與教學過程需要教師進行過程化考核的要求之間形成較大的矛盾。④學生學習習慣、自覺性較差，部分學生不能很好地管理自己的學習過程，且不能反復自學。⑤實驗室建設費用高昂，前期投入大、后期維護費用高，實驗室使用率不高，硬件實驗設備損壞比例較大，維護難，壽命短，且以驗證型實驗器材為主。⑥學生數量眾多，教師指導難以到位，不能分層分類培養學生，教學目標難以落實，實驗教學容易走過場，設計性和探究性實驗難以開展，體現不出因材施教。⑦現行的教學模式容易產生眾多紙質化的教學過程檔案，容易造成教學成本浪費，且不易保管。

二、平臺建設目標

平臺建設之初的定位是服務理工學院的所有班級（也可擴展為其他學院部分班級）的實踐教學，因此在建設時需預留接口，以便今后能和其他專業仿真平臺和軟件對接，能夠整合成一個校級綜合大平臺。

采用多媒體技術手段，充分利用Proteus、LabVIEW、Multisim、MATLAB、GMDSS及汽車仿真教學等虛擬仿真軟件的設計及虛擬仿真等功能。同時平臺的建設也形成學校之間、學院之間及校企之間共建、共享、共營的新型協同體，更好地為培養校內外具有實踐創新能力的優質人才提供服務。具體的目標包括：

（1）實現對絕大部分實驗課程的教學管理和監督。減輕人工的程序化的工作，通過平臺幫助教師過程化監督學生的學習狀態，讓教師全身心地投入教學目標的落實、學生動手能力的訓練上，進行教學內容、教學方式等方面的改革，開設設計性、探究性實驗；系統記錄教師的過程化教學管理內容，增加評判教學管理好壞的依據；系統定時考查可以優化學生的學習習慣，提高學生學習的自覺性；此外，可以減少實驗室維護費用，將紙質化教學檔案轉化為電子化教學檔案，減少教學成本，便于教學管理及監督。

（2）理工學院的實驗項目應包含演示性、驗證性、綜合性、設計性等多個層次，虛擬仿真實驗應涵蓋學生學習的全過程。從器件到電路，采用PSpice、Multisim等仿真軟件，結合LabVIEW等工具軟件，實現電路分析、數字電子技術、模擬電子技術等的仿真設計；從信號到處理，利用Verilog、DSP Builder、Matlab等EDA工具軟件，實現信號采集分析與處理；從傳輸到控制，結合Matlab、Simulink等，實現通信傳輸和控制實驗；從單元到系統，結合Proteus、Multisim等，實現功能單元和集成系統設計；此外，結合Protel、Orcad、Padscad等布線軟件，實現從設計到應用級仿真。

（3）構建高等學校之間虛擬仿真實驗教學示范中心共享資源的渠道。通過互聯網技術和云端服務器，可以為實現與國內優秀高校的國家級虛擬仿真實驗教學示范中心教學平臺的互通提供軟硬件平臺，各個學校的教師之間可以共享優質的教學資源，學生也可以像學習MOOC一樣，通過網絡進行實踐類課程的學習，獲取名校名師的指導。

三、平臺架構和功能

虛擬仿真教學及管理平臺由6個模塊構成，如圖1所示。這6個模塊相輔相成，緊密結合，共同組成平臺的架構和功能。

實驗仿真模塊是本系統的核心模塊，所有的仿真實驗、考試、測評和角色體驗等都可以利用Proteus、Multisim、LabVIEW等仿真環境在平臺上進行。

視頻教學和題庫管理是平臺的內容部分，提供教學、實驗和測評的具體內容，也是工作量最大的部分，并且可以依據建設的需要后續添加。

系統管理和考試系統是平?_的管理部分，通過各種角色可以實現時間教學管理的各種功能。

虛擬仿真教學及管理平臺功能包括：①實現對絕大部分實驗課程的教學管理和監督；②教師對教學內容的設計，包括上傳各種教學文檔、教學資源、考核資源等；對學生進行過程化考核，包括學生是否預習、復習、完成作業等；③學生通過平臺進行相應教學資源的學習、整理筆記、復習、完成并提交作業及項目考核；④學生在教師的指導下，進行實踐教學環節學習，包括基礎技能訓練、課題仿真設計、自主開發創新和崗位角色體驗等，完成學習任務。

本校虛擬仿真教學及管理平臺界面如圖2所示。

四、平臺建設成效

（1）實現電子信息類各專業大部分課程實驗項目的虛擬仿真，部分因實驗設備陳舊而完成不了的項目或難度較大的項目，可以根據學生實際情況分成“虛擬仿真”和“實際操作”兩個層次分類指導，實現分類分層次培養的教學理念，減輕教師的工作量，提高實驗室利用效率，降低實驗設備損壞率，減少教學成本。

（2）平臺可以將教師過程化教學管理的內容與執行情況記錄下來，對教師進行全過程化的監督和考核，增加評判教學管理的依據。

（3）為“小班上課”的改革提供平臺，系統根據學生的學習狀態及學習進程來劃分層次，根據層次來預約小班輔導的時間，同時小班輔導的形式也可從課堂轉移到虛擬的網絡中。

（4）為課程論文（項目）的改革提供平臺，課程論文（項目）的選題、項目系統的虛擬仿真實現、實施過程中教師對學生的管理、學生與教師的交流等都可在該平臺中實現。

（5）實現無紙化教學和管理，教師的所有教學資源、學生的所有學習資源及教務管理的文檔全部電子化，極大方便了各種教學資料的管理和存儲的問題，真正實現無紙化教學和無紙化辦公。

總之，對國內傳統的實踐教學的弊端進行分析，提出“開放共享、優化管理、先虛后實”的原則，本校建設了信息類虛擬仿真教學及管理平臺，為管理人員智能、全方位管理和監督實踐教學、教師快捷安排教學內容和階段性考核等開辟了全新的渠道。

平臺的建設，加強了對本校電子信息類專業學生的實踐能力和創新精神的培養，提高了創新人才的培養質量，為電子信息類專業實踐教學體系改革提供了一種新方法。

參考文獻：

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第二篇：虛擬汽修仿真教學系統

虛擬汽修仿真教學系統

中國已成為全球汽車的第一大市場，快速發展的汽車工具為我國經濟注入了一支強心劑，拉動了各個產業的發展，隨著我國汽車保有量的不斷攀升，另一個問題已經浮出水面——汽車維修維護。

不僅是現有的4S店，社會上的各類大大小小的汽車維修店如雨后春筍般涌現，而汽車維修維護人才卻極為缺乏，近年來汽車工業和汽車技術不斷發展，新能源汽車也不斷普及，對汽車的維修維護提出了更高的要求。作為汽修人才培養的主力：職業院校，如何解決社會汽修人才的問題，成為了最大的教學要求。

汽車作為一個高度機電一體化的產品，內部結構非常復雜，需要全面了解汽車的結構和運行原理，才可能對維修維護有深刻的認識和技能，利用先進的IT技術，使用虛擬汽車教學培訓系統，對培養汽修人才有著巨大的促進作用。

鳳凰創壹虛擬汽車教學培訓系統以3D互動方式直觀展現汽車的基本結構和工作原理，以及虛擬拆卸與安裝（每一步互動操作都有相應的語音解說或提示）。并提供3D互動 故障診斷及考核功能。本系統包含汽車機械常識、汽車文化、汽車的美容與裝飾、汽車電子電工技術應用、汽車結構與拆裝、汽車使用日常維護、汽車的修理、汽車 性能檢測、汽車故障診斷九大模塊：（1）汽車機械常識包含量缸表的使用、曲軸的測量、汽缸的測量；（2）汽車文化包含汽車駕駛的演示和汽車駕駛的實訓；（3）汽車的美容與裝飾章節包含的主要課程（汽車清洗、汽車護理、汽車漆膜修補、汽車車身裝飾、汽車室內裝飾、車身電器的裝飾等）；（4）汽車電子電工技 術應用主要包含電源系統繪制與連接、啟動系統繪制與連接、點火系統繪制與連接、照明系統繪制與連接；（5）汽車結構與拆裝包含整車拆裝，發動機拆裝，發電 機拆裝，發電機拆裝（含工具），自動變速器原理，變速器內部展示與拆裝，汽車整車展示與拆裝，汽車底盤展示與拆裝等（所有拆裝均包括：自動拆卸，自動安 裝，手動拆卸，手動安裝。其中自動拆卸，自動安裝是為了讓學員學習整個拆裝過程，手動拆卸，手動安裝是為了學員練習對所學拆裝步驟的熟悉度）；（6）汽車使用日常維護包含調整點火正時、交流發電機各部件的檢修、啟動機故障診斷與排除、前照明燈的檢查與排除、電動門窗故障診斷與調整等。（7）汽車的修理包 含汽油泵拆裝、分電器拆裝、曲柄連桿機構拆裝、活塞環更換、噴油器拆裝、汽油機竣工驗收、柴油機竣工驗收、氣缸壓力的測量、變速器的拆裝、前橋拆裝、轉向 器拆裝桑塔納主減速器拆裝、東風制動閥拆裝、交流發電機拆裝、分電器拆裝、四缸發動機拆裝、以及制冷劑進行瀉放、添加及抽真空等常見汽車修理內容；（8）汽車性能檢測功能模塊可讓學員在三維互動的場景中學習動手進行制動性能檢測、燈光性能檢測、汽車尾氣性能檢測、側滑性能檢測、蓄電池性能檢測、交流發電機 性能檢測、啟動機性能檢測、點火性能檢測、點火能量檢測等性能檢測；（9）汽車故障診斷包含機械故障，電控故障，電器故障。機械故障主要檢查器件磨損間 隙，裂紋，變形，老化等故障（包括冷卻系統，潤滑系統，啟動系統，點火系統等故障）；電控故障檢查發動機控制和各個系統控制反饋信號的檢測，查看各個功能 傳感器的故障（防盜系統，燃油系統，排氣系統，點火系統，空氣供給系統等故障）；電器故障檢查各個系統的電器原件故障(如雨刮噴水系統，燈光照明系統，儀 表系統，啟動系統，充電系統，玻璃升降系統，電動后視鏡系統等故障)。本系統還提供排除故障過程中需要用到相關儀器儀表，例如：汽車故障檢測儀，示波表，千分尺，內徑千分尺等三維互動模型。

在職業院校汽修專業中推廣和普及虛擬汽車維修維護培訓系統，是汽修教學改革的一大進步，不僅在教學方法是進行了改革，在教學內容和教學模式上都是巨大的進步和變革，對我國大力發展汽修人才有巨大的推動作用。

第三篇：2017示范性虛擬仿真教學項目

2017示范性虛擬仿真實驗教學項目

挖掘裝載機CAD整機虛擬裝配實驗

機械電子工程學院 2017年10月26日

【實驗名稱】

實驗名稱是挖掘裝載機CAD整機虛擬裝配實驗。屬于礦山機械現代設計課程教學內容。實驗采用上機操作。學生可以在仿真中心機房或校園網節點利用客戶端計算機連接服務器，按照指導手冊逐步完成實驗學習。計劃學時3學時。

【實驗目的】

學生通過實驗完成虛擬樣機整機CAD裝配，可以了解挖掘裝載機這一典型礦山機械裝備的整體系統結構、部件組成和裝配關系，進一步熟練掌握CAD虛擬裝配操作技巧，并為后續動力學仿真和結構強度分析打好基礎。

【實驗內容】

實驗內容是在已經建好的挖掘裝載機各組件模型基礎上，按照整機結構逐一裝配連接，最終構成產品整機。實驗過程中應注意隨時保存模型文件，掌握并靈活使用鼠標按鍵實現圖形動態操作。

【實驗步驟】 具體實驗步驟是：

（1）通過登錄管理平臺獲取賬號，啟動VNC軟件登錄服務器；

（2）啟動FreeCAD軟件并依次導入行走機構、駕駛室、動力系統總成、運輸機構總成和工作機構總成，同時使用裝配約束關系依次完成各部件裝配；

（3）檢查裝配體組件自由度和干涉情況，適當調整并避免零件結構干涉；（4）保存整機裝配即虛擬樣機CAD文件；

（5）斷開服務器連接并關閉客戶端，填寫實驗學習記錄。【項目特色】

/ 2 本實驗項目及課程是我校應用型專業教學改革試點課程。教學團隊根據專業教學發展需要，結合地方特色——礦山機械裝備產業發展，緊抓特色方向，開發并建立了特色鮮明的礦山機械現代設計數字化教學資源庫和虛擬仿真教學平臺。

【技術特點】

該教學平臺依托中心高性能服務器支撐，可以實現分布式遠程學習和實踐操作教學，特別是完全采用開源軟件技術實施應用軟件整合和配置，實現了支撐軟件的完全共享和免費，支持靈活地訂制開發。

【教學效果】

仿真實驗教學平臺有效促進了產學研教融合，取得顯著成果。特別是教學團隊聯合企業編修訂礦山機械行業標準5項，獲2017年礦山機械行業標準化工作先進集體稱號。學生創新實踐能力顯著提高，已申請專利十余項并多次獲得全國大學生數字化設計大賽和先進成圖競賽等國家級競賽獎。

【發展設想】

展望未來，隨著智能制造特別是現代設計與信息技術發展，教學平臺計劃將逐漸引入AR/VR和工業云技術。現有的開源模式特別有利于實現并支撐后續工業云協同設計與教育教學平臺拓展。

【小結致謝】

本項目獲得了江西省高等學校教學改革研究課題資助（JXJG16-22-

1、JXJG15-22-6）。本項目所使用軟件均采用GPL協議。在此向VNC、FreeCAD和Ubuntu等開源軟件及開源軟件基金會致謝。

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第四篇：嵌入式系統課程群虛擬仿真實踐教學平臺建設研究

嵌入式系統課程群虛擬仿真實踐教學平臺建設研究

摘 要： 嵌入式系統課程群在實踐教學中存在設備種類繁雜、設備更新不及時等問題，這些問題對人才培養十分不利。為此提出以共享優質實驗教學資源為核心，以建設嵌入式系統課程群的信息化實驗教學資源為重點，以建設開放型、先進型、創新型以及易管理、維護型實驗項目為目標，進行虛擬仿真類實驗教學信息化建設。虛擬仿真實踐教學克服了諸多條件的限制，豐富了實踐性教學手段，提高了實踐教學效率，降低了實驗室建設與維護成本，有利于現代實驗教學觀念的更新。

關鍵詞： 嵌入式系統； 實踐教學； 虛擬仿真； 教學資源

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2016）06-95-03

Abstract： There are many problems in the practical teaching of embedded system course group，such as the complexity of equipment types，the equipments not updated and so on，these problems are very unfavorable to the cultivation of talents.Aiming at these problems，the construction of virtual simulation practical teaching platform is put forward，to share high quality resources of experiment teaching as the core，to construct of informationization resources of experiment teaching for embedded system course group as the focus，to construct experiment projects of open，advanced，innovative and easy to manage and maintenance as the goal.Virtual simulation practical teaching overcomes many limitations，enriches the means of practical teaching，improves the efficiency of practical teaching，reduces the cost of laboratory construction and maintenance，and is beneficial to the idea renewal of modern experiment teaching.Key words： embedded system； experiment teaching； virtualization and simulation； teaching resources

0 引言

當今社會，嵌入式系統已經滲透到人們工作、生活中的各個領域，幾乎所有的電子設備都有嵌入式系統的影子[1]。嵌入式系統涵蓋了微機原理及接口技術、單片機原理及應用、計算機組成原理、匯編語言程序設計、操作系統、嵌入式體系結構、嵌入式應用開發技術、C語言程序設計、匯編程序設計、網絡通信技術、人機接口、軟件技術等多門課內容，因此，嵌入式系統的實踐教學顯得尤為重要。各高校逐步建立起嵌入式系統實驗室，但嵌入式系統涉及的硬件種類繁多，由于資金的限制，不可能在一個實驗室囊括所有種類的嵌入式設備。因此，很多實驗項目都需要相應的虛擬仿真設備作為支撐，以虛擬仿真實驗作為傳統實驗的重要補充，克服了諸多條件限制，豐富了實踐性教學的手段，提高了實踐教學效率，降低了實驗室建設與維護成本，有利于現代實驗教學觀念的更新[2]。嵌入式系統課程群在實踐教學中存在的問題

我們分析了嵌入式系統專業課程群實踐教學的現狀，歸納其存在的主要問題有以下幾個方面。

⑴ 實驗項目類型單一，不利于培養學生的實驗興趣及創新思維能力。

學生對某一課程的興趣往往需要豐富的實驗項目才能帶動，但現有的課程實驗受限于硬件設備，驗證性實驗項目偏多，而設計性及綜合性實驗項目缺乏，故難以激發學生的實驗興趣，其創新思維能力的培養也同樣受到限制。

⑵ 實驗內容彼此孤立，不利于培養學生“從概念到產品”認識的形成。

現有的各種教學實驗，基本是固定程式的驗證式實驗，實驗所用元器件、線路板已選好，學生所做的工作僅是對實驗箱連連線，使用一下測試儀器、儀表，建立相應知識點的概念而已。這樣的實驗很難滿足現代實驗教學改革提出的三個實驗層次即“基礎性實驗、綜合性實驗、創新性實驗”的目標。目前的實驗平臺不能滿足這樣的訓練，即：學生從有一個概念（或想法）開始，然后著手電路原理圖的設計、編寫程序代碼、調試，最后形成產品的整個開發過程的訓練。學生通過傳統實驗手段所得到的訓練是片面的、局部的，其對產品開發過程的認識并不深刻，這也是導致學生所學不能所用的根本原因所在[3]。

⑶ 硬件設備種類繁雜，致使難以開展綜合性的軟件開發實驗項目。

高層次軟件設計和開發一般不用太多考慮底層硬件的實現細節，如果處于一個具體的硬件環境下，在開發和研究中可能會陷入硬件的具體細節中，而不能把精力放到高層次的軟件設計和開發上。如果硬件開發環境不太穩定（這種情況經常見到），且對具體的硬件又不是很了解，則可能在排除問題上花費大量的時間。

⑷ 新式設備層出不窮，難以保持實驗室設備的先進性，設備需持續投資。

⑸ 封閉式的實驗教學模式不利于提高實驗效果。

現有實驗室大多采取封閉式的實驗教學模式，即在規定的課時內，在規定的場地內，進行規定的實驗內容（由于實驗設備能力的限制造成），這種封閉式的實驗教學模式，往往造成學生不能有足夠的時間深入了解及研究實驗內容，進而對實驗產生興趣，而且固定式的驗證實驗內容限制了學生的思維空間，扼殺了學生創新思維能力的培養。因此，其實驗效果很難提高，這種做法實際上背離了現代實驗教學改革中提出的“優化課內，強化課外”的實驗教學意識[3]。

⑹ 不利于開展創新性研究。

開展創新性研究的前提是實驗環境的豐富資源及其靈活可變性。目前基于硬件的實驗平臺往往采取一種定式的實驗或研究環境，即師生只能在有限的幾種器件或線路實驗板之上進行實驗內容的設定或研究，這對于開展創新性研究極為不利[3]。嵌入式系統課程群虛擬仿真類實驗平臺建設

嵌入式系統課程群的實驗教學改革勢在必行，而開展虛擬仿真類實驗教學研究是解決上述問題的有力手段。利用計算機虛擬仿真技術，建立電路分析、匯編程序設計、計算機組成、微機原理與接口技術、操作系統、網絡通信技術、人機接口、軟件技術等課程的虛擬仿真實驗教學資源。綜合一個計算機網絡硬件平臺（或一臺計算機）、一套虛擬仿真軟件，再加上一本虛擬實驗教程，以虛代實、以軟代硬，就可相當于一個設備先進的嵌入式系統實驗室。

我校嵌入式系統課程群虛擬仿真類實驗平臺建設堅持“科學規劃、共享資源、突出重點、提高效益、持續發展”的指導思想[4]，以全面提高學生創新精神和實踐能力為宗旨，以共享優質實驗教學資源為核心，進行虛擬仿真類實驗教學信息化建設，推動高等學校實驗教學改革與創新[5]。

⑴ 建設嵌入式系統課程群的虛擬仿真類實驗教學資源

依托中北大學國家級計算機及應用虛擬仿真實驗教學中心，充分發揮計算機科學與技術學科的專業優勢，高效整合現有的信息化實驗教學資源，以培養學生綜合設計和創新能力為出發點，創造性地建設與應用高水平軟件共享虛擬實驗、儀器共享虛擬實驗和遠程控制虛擬實驗等教學資源，提高教學能力，拓展實踐領域，豐富教學內容，降低實驗成本，開展綠色實驗教學。具體建設內容為：①拓展嵌入式系統課程群虛擬仿真類實驗教學內容，更新傳統的基礎型實驗，開設綜合型創新型實驗；②結合嵌入式系統課程體系，制定新的實驗教學大綱，編寫新的實驗教材和實驗指導書；③將虛擬仿真類實踐教學與理論教學相結合，培養學生的學習興趣、創新能力和動手能力。

⑵ 建設嵌入式系統課程群的虛擬仿真實驗教學管理與共享平臺

建設具有擴展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平臺，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、多學校和多課程的虛擬仿真實驗教學的需求，建立可持續發展的虛擬仿真實驗教學服務支撐體系。虛擬仿真實驗教學資源管理與共享平臺的所有實驗數據都存儲在系統服務器上，管理人員和教師可在辦公室或宿舍通過網絡對虛擬儀器設備、實驗項目、實驗過程等進行管理監控；教師還可以預約安排課內實驗、設計并發布新的實驗項目、收集學生實驗過程的相關信息、評定學生實驗成績等；學生則可以預約課外實驗，既可以到實驗室進行現場實驗，又可以在其他機房或宿舍登錄系統進行實驗[6]。

⑶ 以科研項目為紐帶，建設創新型虛擬仿真實驗教學資源

利用科研項目及成果轉化的系統軟件和教學儀器設備開設了有特色的自主實驗和創新實驗，讓學生在課余時間利用虛擬仿真平臺和教學儀器設備進行實驗，同時也滿足課程設計和畢業設計中對設計對象的仿真實驗要求。

工程創新實驗室面向全校優秀學生，提供創新和開放實驗。成立創新小組，每年吐故納新，大四學生畢業、大二學生選拔加入，管理模式為學生自治，采用內部優勝劣汰。學生以2～5人為一組進行創新性實驗，以團隊自主學習為主，教師指導為輔，結合科研課題和相關競賽，形成了良性的競爭和團隊協作的運作機制。學生的工程實踐和科研創新能力得到了提升，教師的科研課題也得到了有力支持。科研成果開拓了學生視野、提升了知識結構、培養了綜合設計和創新能力，顯著提升了學生的學習興趣與工程設計能力。建設效果

中北大學計算機及應用虛擬仿真實驗教學中心于2015年1月獲批國家級虛擬仿真實驗教學中心，中心深入研究虛擬仿真實驗教學技術，并通過校企合作等方式探索虛擬仿真實驗教學系統的自主研發，研發了多套虛擬仿真實驗系統，并初步建立起了嵌入式系統課程群的虛擬仿真實踐教學平臺，取得了良好的效果。

⑴ 集開放性、先進性與創新性于一體

首先，虛擬仿真實驗項目不受空間與場地的限制，具有開放性；其次，虛擬設備可以定時更新升級，確保了虛擬設備始終與市場上的更換速度保持一致，確保了實驗設備的先進性；最后，大量綜合型及創新型實驗項目得以在虛擬環境中開展。

⑵ 拓展了實踐領域，豐富教學內容，實現真實實驗不具備或難以完成的教學功能

某些實驗項目由于設備昂貴、經費不足或實驗項目本身內容繁雜而無法正常開展，采用虛擬仿真實踐教學后，可以對真實設備進行虛擬仿真，同時也可簡化過于繁雜的實驗步驟，使實驗得以正常進行。

⑶ 虛實結合的實驗教學方式減輕了實驗教學壓力，提高了實驗效果，并為學生的創新實驗提供了支持

我校是一所以工科為主的高校，盡管增加了實驗設備的臺套數，但由于招生規模擴大，仍不能滿足上機需求。學生在實驗室的時間有限，難以充分觀察、思考，沒有機會完成自主設計的實驗項目等問題，實驗效果不佳。利用虛擬仿真實驗系統，學生可“先虛擬、后實驗”，即在進實驗室前，利用虛擬仿真平臺和軟件，熟識儀器使用，理解實驗原理，預測實驗結果，做好真實實驗的準備工作；實驗后又可利用虛擬仿真平臺分析實驗數據與各種現象，效果很好；學生還可以在仿真平臺上，自主設計實驗項目，以提高自身的創新能力。

⑷ 降低了實驗室建設成本

與傳統實驗項目建設相比，虛擬仿真實驗不用購買昂貴的設備，只需一套虛擬仿真軟件，外加少量的實驗驗證板即可，大大降低了實驗室的維護費用。結束語

將虛擬仿真技術引入嵌入式系統課程群的實踐教學環節，使得許多原來由硬件才能完成的功能，都能依靠軟件來實現，即“以虛代實”、“以軟代硬”、“虛實結合”，構建了與真實環境一致的虛擬仿真實踐教學平臺，完成了原有實驗難以實現或無法完成的功能，進一步培養了學生的設計能力、動手能力和工程應用能力，教學效果顯著。虛擬仿真實驗項目的開發是一個龐大的工程仍需進行深入探討。

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機制探究[J].實驗室研究與探索，2015.34（2）：140-144

第五篇：虛擬物流電子商務信息服務平臺構建研究

虛擬物流電子商務信息服務平臺構建研究

【摘要】隨著現代物流與網絡信息服務技術的結合應用，物流實體網絡與物流虛擬網絡的結合日趨完善并逐步融合，虛擬物流企業將提供物流一體化服務，這成為當前物流發展的新趨勢。本文基于我國目前虛擬物流發展的現狀，在研究總結國內外研究成果的基礎上，對虛擬物流電子商務信息服務平臺進行了需求分析，指出構建虛擬物流電子商務信息服務平臺的必要性。同時進一步構建了虛擬物流電子商務信息服務平臺總體功能定位方案，進行了平臺功能分析，提出了一個構建虛擬物流電子商務信息服務平臺的方案。

【關鍵詞】物流；虛擬物流；電子商務平臺

【基金項目】本文是上海大學創新基金科研項目（編號：SHUCX092098）《基于協同創新的信息服務評價機制與實證研究》的成果。

【作者簡介】陳峰，上海大學碩士研究生，研究方向：協同商務、信息服務。

一、虛擬物流電子商務信息服務平臺需求分析

(一)物流有形市場與網絡的結合是我國現代物流發展的新途徑

目前，我國在物流配送方面幾乎沒有一個專業的服務體系，許多物流企業還在按照傳統的物流模式建立自身的物流體系，包攬了“干線物流—配送—投遞到戶”的全過程，這樣勢必造成資源配置不合理。依托物流有形市場，以信息網絡為紐帶，建立一種貫通物流全程的新物流體系，是我國現代物流業發展的必然要求，也是從根本上解決當前我國電子商務中物流瓶頸問題，促進我國電子商務進一步發展的關鍵。物流有形市場網絡化將是一種最適合我國國情的物流電子商務模式，它可以充分利用有形市場原有的資源集聚優勢，在互聯網上建立商務平臺，充分發揮其資源集聚功能。

(二)中國物流市場與客戶需要專業性的網絡化

物流平臺基于有形市場的物流基地運作模式雖與中國目前經濟結構特點、物流資源現有發展水平，以及人們的交易習慣基本適應，但隨著我國經濟的快速發展和產業結構的調整，面對物流市場與客戶的巨大需求和競爭，也受到了各種嚴峻的挑戰。在互聯網日益重要，電子商務迅猛發展的今天，物流有形市場又有了新的發展機遇，有形市場所具有的許多資源，如現實交易平臺、商號、商譽、客戶群、信息系統、服務系統、配送系統等，都是建立電子化物流平臺的良好基礎。

(三)虛擬物流電子商務信息服務平臺不同參與者的需要

在現代物流系統中，有工業、商貿和物流等企業的廣泛參與，各類企業要求公共物流信息平臺能夠提供與物流運作相關的各類實時信息，要求平臺能夠提供方便、快速而豐富的查詢功能，也能為企業提供信息發布功能，能夠

提供在線業務交易、貨物運輸等支持功能。政府管理部門對信息的需求在于把握和分析物流發展的總體宏觀信息，利用信息進行科學的預測、分析和規劃，進而制定相關政策，促進物流業發展。因此，政府管理部門要求能夠從平臺獲得區域物流產業的總體運作情況及分布狀況、物流基礎設施的使用狀況等信息，同時，能夠通過平臺發布政策法規信息。

二、虛擬物流電子商務信息服務平臺功能定位

虛擬物流電子商務信息服務平臺是依托物流基地網絡（有形市場、運作主體），采用虛擬經營的物流資源整合策略，優化社會物流資源的配置，面向物流業、供應商、零售商、合作伙伴、客戶和政府，提供貫穿物流所有環節的專業化的在線物流綜合服務，其總的功能定位如圖1所示。

1．面向物流業。在整合有形物流資源的同時，進一步整合物流服務能力。在物流服務理念、客戶需求分析、組織管理模式、橫向協作聯盟、信息管理系統等方面建立標準規范體系，以及物流企業客戶綜合知識模型，為客戶提供一體化信息服務和物流過程的全程服務。

2．面向供應商（零售商、制造商）。貨源信息發布；運輸、倉儲招投標；尋找物流合作伙伴；制定物流管理解決方案，并確定相應的績效考核指標；虛擬庫存管理；物流過程跟蹤與查詢等。

3．面向顧客。提供“一站式”的專業化服務，獲得多樣化的特色服務。保證供貨速度的可獲得性以及良好的服務品質，增加客戶滿意度。

4．面向合作伙伴。與相關物流服務提供商進行信息交換和業務合作；為B2B、B2C電子商務網站提供一體化的物流配送。

5．面向政府。建立政府職能模塊，體現政府對市場的監管和服務雙重職能；提供電子商務與電子政務系統的接口，如稅務開票、電子執照、企業信用等。

三、虛擬物流電子商務信息服務平臺功能模塊分析

虛擬物流電子商務信息服務系統主要由基本業務系統、決策支持系統及客戶管理系統三大功能子系統組成。基本業務系統主要維持虛擬物流電子商務信息服務系統的基本運作過程，包括信息發布與查詢功能、物流交易功能、貨物跟蹤功能。決策支持系統為虛擬物流電子商務信息服務系統提供決策支持，為物流服務的眾多環節提供優化，主要包括倉儲管理功能、運輸管理功能、數學優化模型庫等。客戶管理系統是系統與客戶的橋梁，為客戶提供優質服務功能，主要包括會員服務功能、會員誠信評價體系、客戶交流論壇及信箱服務功能。

整個系統的具體功能模塊如圖2所示。

（一）基本業務系統

1．信息發布和查詢子系統。信息發布和查詢子系統主要提供信息發布和信息查詢功能，起到企業、客戶及政府的信息交互平臺的功能。

（1）信息發布功能。發布企業和政府的公用信息，支持企業與企業間、政府與企業間、政府部門間信息溝通與工作協調機制的建立。公用信息主要包括物流供求信息、公共物流基礎設施信息（包括公路貨運信息、鐵路信息、航空航運信息、倉儲設備信息等）、企業資源信息、物流行業信息等。

（2）綜合服務功能。為物流企業和公眾提供增值服務，如廣告、市場調查與行業分

析、企業宣傳、培訓教育與咨詢、行業聯盟等。

（3）信息查詢功能。虛擬物流電子商務信息服務平臺是物流信息的匯集點，集成了物流運作過程中眾多信息，所以應當提供方便、快速而豐富的查詢功能，包括貨源查詢、車源查詢、物流專線查詢、物流企業查詢、行業信息查詢等。

2．物流交易子系統。物流交易子系統為客戶提供物流交易功能，并提供物流交易的各項支持服務，如訂單管理、合同管理等服務，使物流交易順利進行。

（1）在線交易功能。為供方和需方提供一個虛擬交易市場，雙方可發布和查詢供需信息，對自己感興趣的信息可與發布者進一步洽談，交易系統可以為雙方的交易進行撮合。包括詢價與報價功能、議價功能、交易撮合功能、網上下單功能、電子簽約功能等。

（2）訂單管理和追蹤功能。管理訂單信息，跟蹤訂單各個環節的執行情況，為相關用戶提供查詢服務。

（3）合同管理功能。包括對運費詢價、運費議價、運費標準管理、合同磋商、合同談判、合同簽訂、合同執行情況的反饋功能。

3．貨物跟蹤和查詢子系統。為了在貨物跟蹤和查詢平臺上實現對貨物和車輛跟蹤及信息的查詢功能，將采用射頻技術RF對裝箱貨物進行物料跟蹤，以及運載工具和貨架識別等。同時需要建立GPS／GIS綜合服務系統，對貨物、車輛進行跟蹤并采集相關信息，并與貨物跟蹤查詢平臺進行交互。此外物流倉庫中的貨物采用通用的條形碼技術，極大地提高產成品流通效率，而且提高了庫存管理的及時性和準確性。貨物跟蹤和查詢平臺通過上述技術手段，將業務流程中各結點上的有關貨物運輸狀態的信息（包括貨物品種、數量、貨物在途情況、交貨期、發貨地和到達地、貨物貨主、送貨責任車輛和人員等信息）進行有效的組織，支持用戶對貨物的實時跟蹤查詢。

（二）客戶服務系統

1．會員服務子系統。會員服務子系統為注冊會員提供個性化服務。建立一個個人客戶操作平臺，將會員的各項服務集成到該平臺中。主要包括會員單證管理、會員登陸密碼管理、會員的貨物狀態和位置跟蹤、交易跟蹤、交易統計、會員停車場信息、會員郵箱等。

2．會員誠信評價體系。會員企業由于在形成歷史、企業管理、客戶服務等方面存有較大差異，它們的誠信建設良莠不齊。為了促進虛擬物流電子商務信息服務平臺的快速、健康發展，提高系統會員的誠信水平，同時提高交易的成功率，需要通過會員制管理，形成自評機制、行業協會評價機制、第三方評價機制，建立會員企業誠信管理系統。

3．客戶交流論壇及信箱服務子系統。客戶交流論壇為客戶提供一個交流的平臺，客戶可以分享成功經驗，共同討論相關話題。信箱服務可以為客戶提供一個解答疑難的途徑，客戶也可提供有創意的建議，對有意見的情況也可向信箱投訴。

（三）決策支持系統

1．運輸管理。運輸管理功能是運輸企業在物流中的關鍵功能，它包括計劃管理、運行狀況、線路管理、簽收管理和查詢等功能。此功能利用條形碼技術和EDI技術對貨物進行跟蹤服務，并通過GPS、GIS進行車輛的動態管理，通過通訊衛星進行線路的動態選擇和管理。完整的GIS物流分析系統應集成車輛路線模型、最短路徑模型、網絡物流模型、分配集合模型和設施定位模型等。同時配合GPS(全球定位系統)用于車輛自定位、跟蹤調度，將最大化提高車輛的使用效率。

2．倉儲管理功能。倉儲管理功能主要是出入庫管理、庫存管理和盤點，同時提供關于庫存、不良品等不同報表以及實時的倉庫儲位圖形顯示，以滿足不同要求的查詢，并可通過相關數據實現貨物庫存點的優化分布。

3．數學優化模型庫。物流服務的眾多環節有優化的需求，如倉儲規劃、揀貨規劃、裝載規劃、路線規劃等。針對不同的優化需求，信息平臺中應建立相關的數學優化模型庫，透過區域物流信息平臺上的優化引擎，為有優化需求的企業提供服務，提升物流服務水平。同時對信息進行加工整理，提供多種相關統計報表，便于不同的對象進行分析和統計。

四、結束語

本文運用電子商務、虛擬物流等理論并結合物流的實際情況，對構建虛擬物流電子商務信息服務平臺進行了需求分析，進一步設計了虛擬物流電子商務信息服務平臺的總體構架，對平臺進行了功能分析。虛擬物流電子商務信息服務平臺是基于目前信息技術水平所構建的，隨著信息技術的發展和新技術的不斷出現，虛擬物流電子商務信息服務平臺必定也應該動態的發展。在虛擬物流電子商務信息服務平臺中，用戶的誠信評價十分重要，應進一步加強對用戶誠信理論及誠信標準的研究工作。