信息类专业虚拟仿真教学及管理平台的构建

第一篇：信息类专业虚拟仿真教学及管理平台的构建

信息类专业虚拟仿真教学及管理平台的构建

摘 要：文章对国内传统的实践教学的弊端进行分析，提出“开放共享、优化管理、先虚后实”的原则，构建信息类专业虚拟仿真教学及管理平台。平台包含实验仿真、教学管理、教学资源、考核资源、实验室管理和虚拟考试等六部分，给管理人员智能、全方位管理和监督实践教学、教师快捷安排教学内容和阶段性考核等开辟了全新的渠道，为相关专业实践教学模式、考核方式等内容的改革提供一种新思路。

关键词：虚拟仿真教学及管理平台；电子信息；开放共享

随着近十几年全球信息化的发展，教育信息化建设已在我国受到极大的关注。2010年中共中央、国务院发布的《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010―2020年）》和2012年中华人民共和国教育部发布的《教育信息化十年发展规划（2011―2020年）》都提出加快发展教育信息化建设。2013年中华人民共和国教育部印发的《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》明确指出发展虚拟仿真实验教学中心。

三亚学院（以下简称“本校”）在2014年通过中华人民共和国教育部本科教学工作合格评估后向应用型大学转型的进程中，积极响应国家的教育信息化建设的号召，不断加大校园信息化建设的力度。在提升本校实践教学质量和水平的同时，也非常重视实践教学管理，在借鉴其他高校工作经验的基础上，于2015年开始在本校理工学院电子信息类专业试点建设“虚拟仿真教学及管理平台”，为本校实践教学的开展提供虚拟仿真环境和教学管理系统，解决了实践教学和管理过程中存在的问题，初步提升了理工学院的实践教学质量和水平。

一、国内实践教学存在的问题

目前我国存在一大批高校从传统高校向培养应用型人才高校转型，随着应用型高校联盟的成立，应用型高校的人才培养层次和规格也逐渐明晰，人才培养的途径和配套的课程体系也在逐渐形成，但由于各高校实验室体系庞大、设备成本高昂，实验室的功能转型相对人才培养目标的转型缓慢得多。虽然学校都很关注对学生运用专业知识的技能和素养的培养，但大多数高校的实验教学都是通过演示性、验证性实验来支撑的，这种直观的形式不仅便于学生掌握，也让学生可以更好地理解知识本身。但这样的教学模式也存在以下问题：①实验室的管理难度很大，设备维护成本高，很难实现实践教学资源的灵活管理。②以人工管理为主的模式使管理工作的任务繁重，需要避免所有课程的人、时、地之间的冲突，同时还需能够对实验室的设备进行前期的准备和调试，对教师教学和学生学习进行管理和监督等，其中对于教与学各过程的管理和监督需要人为进行操作完成，因此较为容易出错。③教师的教学任务繁重，需按照教学需求和人才培养方案的目标调整教学大纲，设定教学重点、难点，准备各种教学文档对学生进行过程化考核。随着高等教育从精英化向大众化转变，专业学生人数呈现大量增长的趋势，因此，教师没有足?虻木?力去管理学生，这样的现状与教学过程需要教师进行过程化考核的要求之间形成较大的矛盾。④学生学习习惯、自觉性较差，部分学生不能很好地管理自己的学习过程，且不能反复自学。⑤实验室建设费用高昂，前期投入大、后期维护费用高，实验室使用率不高，硬件实验设备损坏比例较大，维护难，寿命短，且以验证型实验器材为主。⑥学生数量众多，教师指导难以到位，不能分层分类培养学生，教学目标难以落实，实验教学容易走过场，设计性和探究性实验难以开展，体现不出因材施教。⑦现行的教学模式容易产生众多纸质化的教学过程档案，容易造成教学成本浪费，且不易保管。

二、平台建设目标

平台建设之初的定位是服务理工学院的所有班级（也可扩展为其他学院部分班级）的实践教学，因此在建设时需预留接口，以便今后能和其他专业仿真平台和软件对接，能够整合成一个校级综合大平台。

采用多媒体技术手段，充分利用Proteus、LabVIEW、Multisim、MATLAB、GMDSS及汽车仿真教学等虚拟仿真软件的设计及虚拟仿真等功能。同时平台的建设也形成学校之间、学院之间及校企之间共建、共享、共营的新型协同体，更好地为培养校内外具有实践创新能力的优质人才提供服务。具体的目标包括：

（1）实现对绝大部分实验课程的教学管理和监督。减轻人工的程序化的工作，通过平台帮助教师过程化监督学生的学习状态，让教师全身心地投入教学目标的落实、学生动手能力的训练上，进行教学内容、教学方式等方面的改革，开设设计性、探究性实验；系统记录教师的过程化教学管理内容，增加评判教学管理好坏的依据；系统定时考查可以优化学生的学习习惯，提高学生学习的自觉性；此外，可以减少实验室维护费用，将纸质化教学档案转化为电子化教学档案，减少教学成本，便于教学管理及监督。

（2）理工学院的实验项目应包含演示性、验证性、综合性、设计性等多个层次，虚拟仿真实验应涵盖学生学习的全过程。从器件到电路，采用PSpice、Multisim等仿真软件，结合LabVIEW等工具软件，实现电路分析、数字电子技术、模拟电子技术等的仿真设计；从信号到处理，利用Verilog、DSP Builder、Matlab等EDA工具软件，实现信号采集分析与处理；从传输到控制，结合Matlab、Simulink等，实现通信传输和控制实验；从单元到系统，结合Proteus、Multisim等，实现功能单元和集成系统设计；此外，结合Protel、Orcad、Padscad等布线软件，实现从设计到应用级仿真。

（3）构建高等学校之间虚拟仿真实验教学示范中心共享资源的渠道。通过互联网技术和云端服务器，可以为实现与国内优秀高校的国家级虚拟仿真实验教学示范中心教学平台的互通提供软硬件平台，各个学校的教师之间可以共享优质的教学资源，学生也可以像学习MOOC一样，通过网络进行实践类课程的学习，获取名校名师的指导。

三、平台架构和功能

虚拟仿真教学及管理平台由6个模块构成，如图1所示。这6个模块相辅相成，紧密结合，共同组成平台的架构和功能。

实验仿真模块是本系统的核心模块，所有的仿真实验、考试、测评和角色体验等都可以利用Proteus、Multisim、LabVIEW等仿真环境在平台上进行。

视频教学和题库管理是平台的内容部分，提供教学、实验和测评的具体内容，也是工作量最大的部分，并且可以依据建设的需要后续添加。

系统管理和考试系统是平?_的管理部分，通过各种角色可以实现时间教学管理的各种功能。

虚拟仿真教学及管理平台功能包括：①实现对绝大部分实验课程的教学管理和监督；②教师对教学内容的设计，包括上传各种教学文档、教学资源、考核资源等；对学生进行过程化考核，包括学生是否预习、复习、完成作业等；③学生通过平台进行相应教学资源的学习、整理笔记、复习、完成并提交作业及项目考核；④学生在教师的指导下，进行实践教学环节学习，包括基础技能训练、课题仿真设计、自主开发创新和岗位角色体验等，完成学习任务。

本校虚拟仿真教学及管理平台界面如图2所示。

四、平台建设成效

（1）实现电子信息类各专业大部分课程实验项目的虚拟仿真，部分因实验设备陈旧而完成不了的项目或难度较大的项目，可以根据学生实际情况分成“虚拟仿真”和“实际操作”两个层次分类指导，实现分类分层次培养的教学理念，减轻教师的工作量，提高实验室利用效率，降低实验设备损坏率，减少教学成本。

（2）平台可以将教师过程化教学管理的内容与执行情况记录下来，对教师进行全过程化的监督和考核，增加评判教学管理的依据。

（3）为“小班上课”的改革提供平台，系统根据学生的学习状态及学习进程来划分层次，根据层次来预约小班辅导的时间，同时小班辅导的形式也可从课堂转移到虚拟的网络中。

（4）为课程论文（项目）的改革提供平台，课程论文（项目）的选题、项目系统的虚拟仿真实现、实施过程中教师对学生的管理、学生与教师的交流等都可在该平台中实现。

（5）实现无纸化教学和管理，教师的所有教学资源、学生的所有学习资源及教务管理的文档全部电子化，极大方便了各种教学资料的管理和存储的问题，真正实现无纸化教学和无纸化办公。

总之，对国内传统的实践教学的弊端进行分析，提出“开放共享、优化管理、先虚后实”的原则，本校建设了信息类虚拟仿真教学及管理平台，为管理人员智能、全方位管理和监督实践教学、教师快捷安排教学内容和阶段性考核等开辟了全新的渠道。

平台的建设，加强了对本校电子信息类专业学生的实践能力和创新精神的培养，提高了创新人才的培养质量，为电子信息类专业实践教学体系改革提供了一种新方法。

参考文献：

[1]中华人民共和国教育部.教育信息化十年发展规划（2011―2020年）[Z].2012-03-13.[2]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）：140-144.[3]张士磊，孟昕元.创新实践型人才培养的实验教学改革与探索[J].实验科学与技术，2014，12（1）：149-152.[4]李 健.实验教学效果评价体系构建与实证研究[J].实验科学与技术，2014，12（4）：79-84.（作者单位：三亚学院理工学院）

第二篇：虚拟汽修仿真教学系统

虚拟汽修仿真教学系统

中国已成为全球汽车的第一大市场，快速发展的汽车工具为我国经济注入了一支强心剂，拉动了各个产业的发展，随着我国汽车保有量的不断攀升，另一个问题已经浮出水面——汽车维修维护。

不仅是现有的4S店，社会上的各类大大小小的汽车维修店如雨后春笋般涌现，而汽车维修维护人才却极为缺乏，近年来汽车工业和汽车技术不断发展，新能源汽车也不断普及，对汽车的维修维护提出了更高的要求。作为汽修人才培养的主力：职业院校，如何解决社会汽修人才的问题，成为了最大的教学要求。

汽车作为一个高度机电一体化的产品，内部结构非常复杂，需要全面了解汽车的结构和运行原理，才可能对维修维护有深刻的认识和技能，利用先进的IT技术，使用虚拟汽车教学培训系统，对培养汽修人才有着巨大的促进作用。

凤凰创壹虚拟汽车教学培训系统以3D互动方式直观展现汽车的基本结构和工作原理，以及虚拟拆卸与安装（每一步互动操作都有相应的语音解说或提示）。并提供3D互动 故障诊断及考核功能。本系统包含汽车机械常识、汽车文化、汽车的美容与装饰、汽车电子电工技术应用、汽车结构与拆装、汽车使用日常维护、汽车的修理、汽车 性能检测、汽车故障诊断九大模块：（1）汽车机械常识包含量缸表的使用、曲轴的测量、汽缸的测量；（2）汽车文化包含汽车驾驶的演示和汽车驾驶的实训；（3）汽车的美容与装饰章节包含的主要课程（汽车清洗、汽车护理、汽车漆膜修补、汽车车身装饰、汽车室内装饰、车身电器的装饰等）；（4）汽车电子电工技 术应用主要包含电源系统绘制与连接、启动系统绘制与连接、点火系统绘制与连接、照明系统绘制与连接；（5）汽车结构与拆装包含整车拆装，发动机拆装，发电 机拆装，发电机拆装（含工具），自动变速器原理，变速器内部展示与拆装，汽车整车展示与拆装，汽车底盘展示与拆装等（所有拆装均包括：自动拆卸，自动安 装，手动拆卸，手动安装。其中自动拆卸，自动安装是为了让学员学习整个拆装过程，手动拆卸，手动安装是为了学员练习对所学拆装步骤的熟悉度）；（6）汽车使用日常维护包含调整点火正时、交流发电机各部件的检修、启动机故障诊断与排除、前照明灯的检查与排除、电动门窗故障诊断与调整等。（7）汽车的修理包 含汽油泵拆装、分电器拆装、曲柄连杆机构拆装、活塞环更换、喷油器拆装、汽油机竣工验收、柴油机竣工验收、气缸压力的测量、变速器的拆装、前桥拆装、转向 器拆装桑塔纳主减速器拆装、东风制动阀拆装、交流发电机拆装、分电器拆装、四缸发动机拆装、以及制冷剂进行泻放、添加及抽真空等常见汽车修理内容；（8）汽车性能检测功能模块可让学员在三维互动的场景中学习动手进行制动性能检测、灯光性能检测、汽车尾气性能检测、侧滑性能检测、蓄电池性能检测、交流发电机 性能检测、启动机性能检测、点火性能检测、点火能量检测等性能检测；（9）汽车故障诊断包含机械故障，电控故障，电器故障。机械故障主要检查器件磨损间 隙，裂纹，变形，老化等故障（包括冷却系统，润滑系统，启动系统，点火系统等故障）；电控故障检查发动机控制和各个系统控制反馈信号的检测，查看各个功能 传感器的故障（防盗系统，燃油系统，排气系统，点火系统，空气供给系统等故障）；电器故障检查各个系统的电器原件故障(如雨刮喷水系统，灯光照明系统，仪 表系统，启动系统，充电系统，玻璃升降系统，电动后视镜系统等故障)。本系统还提供排除故障过程中需要用到相关仪器仪表，例如：汽车故障检测仪，示波表，千分尺，内径千分尺等三维互动模型。

在职业院校汽修专业中推广和普及虚拟汽车维修维护培训系统，是汽修教学改革的一大进步，不仅在教学方法是进行了改革，在教学内容和教学模式上都是巨大的进步和变革，对我国大力发展汽修人才有巨大的推动作用。

第三篇：2017示范性虚拟仿真教学项目

2017示范性虚拟仿真实验教学项目

挖掘装载机CAD整机虚拟装配实验

机械电子工程学院 2017年10月26日

【实验名称】

实验名称是挖掘装载机CAD整机虚拟装配实验。属于矿山机械现代设计课程教学内容。实验采用上机操作。学生可以在仿真中心机房或校园网节点利用客户端计算机连接服务器，按照指导手册逐步完成实验学习。计划学时3学时。

【实验目的】

学生通过实验完成虚拟样机整机CAD装配，可以了解挖掘装载机这一典型矿山机械装备的整体系统结构、部件组成和装配关系，进一步熟练掌握CAD虚拟装配操作技巧，并为后续动力学仿真和结构强度分析打好基础。

【实验内容】

实验内容是在已经建好的挖掘装载机各组件模型基础上，按照整机结构逐一装配连接，最终构成产品整机。实验过程中应注意随时保存模型文件，掌握并灵活使用鼠标按键实现图形动态操作。

【实验步骤】 具体实验步骤是：

（1）通过登录管理平台获取账号，启动VNC软件登录服务器；

（2）启动FreeCAD软件并依次导入行走机构、驾驶室、动力系统总成、运输机构总成和工作机构总成，同时使用装配约束关系依次完成各部件装配；

（3）检查装配体组件自由度和干涉情况，适当调整并避免零件结构干涉；（4）保存整机装配即虚拟样机CAD文件；

（5）断开服务器连接并关闭客户端，填写实验学习记录。【项目特色】

/ 2 本实验项目及课程是我校应用型专业教学改革试点课程。教学团队根据专业教学发展需要，结合地方特色——矿山机械装备产业发展，紧抓特色方向，开发并建立了特色鲜明的矿山机械现代设计数字化教学资源库和虚拟仿真教学平台。

【技术特点】

该教学平台依托中心高性能服务器支撑，可以实现分布式远程学习和实践操作教学，特别是完全采用开源软件技术实施应用软件整合和配置，实现了支撑软件的完全共享和免费，支持灵活地订制开发。

【教学效果】

仿真实验教学平台有效促进了产学研教融合，取得显著成果。特别是教学团队联合企业编修订矿山机械行业标准5项，获2017年矿山机械行业标准化工作先进集体称号。学生创新实践能力显著提高，已申请专利十余项并多次获得全国大学生数字化设计大赛和先进成图竞赛等国家级竞赛奖。

【发展设想】

展望未来，随着智能制造特别是现代设计与信息技术发展，教学平台计划将逐渐引入AR/VR和工业云技术。现有的开源模式特别有利于实现并支撑后续工业云协同设计与教育教学平台拓展。

【小结致谢】

本项目获得了江西省高等学校教学改革研究课题资助（JXJG16-22-

1、JXJG15-22-6）。本项目所使用软件均采用GPL协议。在此向VNC、FreeCAD和Ubuntu等开源软件及开源软件基金会致谢。

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第四篇：嵌入式系统课程群虚拟仿真实践教学平台建设研究

嵌入式系统课程群虚拟仿真实践教学平台建设研究

摘 要： 嵌入式系统课程群在实践教学中存在设备种类繁杂、设备更新不及时等问题，这些问题对人才培养十分不利。为此提出以共享优质实验教学资源为核心，以建设嵌入式系统课程群的信息化实验教学资源为重点，以建设开放型、先进型、创新型以及易管理、维护型实验项目为目标，进行虚拟仿真类实验教学信息化建设。虚拟仿真实践教学克服了诸多条件的限制，丰富了实践性教学手段，提高了实践教学效率，降低了实验室建设与维护成本，有利于现代实验教学观念的更新。

关键词： 嵌入式系统； 实践教学； 虚拟仿真； 教学资源

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：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

当今社会，嵌入式系统已经渗透到人们工作、生活中的各个领域，几乎所有的电子设备都有嵌入式系统的影子[1]。嵌入式系统涵盖了微机原理及接口技术、单片机原理及应用、计算机组成原理、汇编语言程序设计、操作系统、嵌入式体系结构、嵌入式应用开发技术、C语言程序设计、汇编程序设计、网络通信技术、人机接口、软件技术等多门课内容，因此，嵌入式系统的实践教学显得尤为重要。各高校逐步建立起嵌入式系统实验室，但嵌入式系统涉及的硬件种类繁多，由于资金的限制，不可能在一个实验室囊括所有种类的嵌入式设备。因此，很多实验项目都需要相应的虚拟仿真设备作为支撑，以虚拟仿真实验作为传统实验的重要补充，克服了诸多条件限制，丰富了实践性教学的手段，提高了实践教学效率，降低了实验室建设与维护成本，有利于现代实验教学观念的更新[2]。嵌入式系统课程群在实践教学中存在的问题

我们分析了嵌入式系统专业课程群实践教学的现状，归纳其存在的主要问题有以下几个方面。

⑴ 实验项目类型单一，不利于培养学生的实验兴趣及创新思维能力。

学生对某一课程的兴趣往往需要丰富的实验项目才能带动，但现有的课程实验受限于硬件设备，验证性实验项目偏多，而设计性及综合性实验项目缺乏，故难以激发学生的实验兴趣，其创新思维能力的培养也同样受到限制。

⑵ 实验内容彼此孤立，不利于培养学生“从概念到产品”认识的形成。

现有的各种教学实验，基本是固定程式的验证式实验，实验所用元器件、线路板已选好，学生所做的工作仅是对实验箱连连线，使用一下测试仪器、仪表，建立相应知识点的概念而已。这样的实验很难满足现代实验教学改革提出的三个实验层次即“基础性实验、综合性实验、创新性实验”的目标。目前的实验平台不能满足这样的训练，即：学生从有一个概念（或想法）开始，然后着手电路原理图的设计、编写程序代码、调试，最后形成产品的整个开发过程的训练。学生通过传统实验手段所得到的训练是片面的、局部的，其对产品开发过程的认识并不深刻，这也是导致学生所学不能所用的根本原因所在[3]。

⑶ 硬件设备种类繁杂，致使难以开展综合性的软件开发实验项目。

高层次软件设计和开发一般不用太多考虑底层硬件的实现细节，如果处于一个具体的硬件环境下，在开发和研究中可能会陷入硬件的具体细节中，而不能把精力放到高层次的软件设计和开发上。如果硬件开发环境不太稳定（这种情况经常见到），且对具体的硬件又不是很了解，则可能在排除问题上花费大量的时间。

⑷ 新式设备层出不穷，难以保持实验室设备的先进性，设备需持续投资。

⑸ 封闭式的实验教学模式不利于提高实验效果。

现有实验室大多采取封闭式的实验教学模式，即在规定的课时内，在规定的场地内，进行规定的实验内容（由于实验设备能力的限制造成），这种封闭式的实验教学模式，往往造成学生不能有足够的时间深入了解及研究实验内容，进而对实验产生兴趣，而且固定式的验证实验内容限制了学生的思维空间，扼杀了学生创新思维能力的培养。因此，其实验效果很难提高，这种做法实际上背离了现代实验教学改革中提出的“优化课内，强化课外”的实验教学意识[3]。

⑹ 不利于开展创新性研究。

开展创新性研究的前提是实验环境的丰富资源及其灵活可变性。目前基于硬件的实验平台往往采取一种定式的实验或研究环境，即师生只能在有限的几种器件或线路实验板之上进行实验内容的设定或研究，这对于开展创新性研究极为不利[3]。嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验平台建设

嵌入式系统课程群的实验教学改革势在必行，而开展虚拟仿真类实验教学研究是解决上述问题的有力手段。利用计算机虚拟仿真技术，建立电路分析、汇编程序设计、计算机组成、微机原理与接口技术、操作系统、网络通信技术、人机接口、软件技术等课程的虚拟仿真实验教学资源。综合一个计算机网络硬件平台（或一台计算机）、一套虚拟仿真软件，再加上一本虚拟实验教程，以虚代实、以软代硬，就可相当于一个设备先进的嵌入式系统实验室。

我校嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验平台建设坚持“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[4]，以全面提高学生创新精神和实践能力为宗旨，以共享优质实验教学资源为核心，进行虚拟仿真类实验教学信息化建设，推动高等学校实验教学改革与创新[5]。

⑴ 建设嵌入式系统课程群的虚拟仿真类实验教学资源

依托中北大学国家级计算机及应用虚拟仿真实验教学中心，充分发挥计算机科学与技术学科的专业优势，高效整合现有的信息化实验教学资源，以培养学生综合设计和创新能力为出发点，创造性地建设与应用高水平软件共享虚拟实验、仪器共享虚拟实验和远程控制虚拟实验等教学资源，提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容，降低实验成本，开展绿色实验教学。具体建设内容为：①拓展嵌入式系统课程群虚拟仿真类实验教学内容，更新传统的基础型实验，开设综合型创新型实验；②结合嵌入式系统课程体系，制定新的实验教学大纲，编写新的实验教材和实验指导书；③将虚拟仿真类实践教学与理论教学相结合，培养学生的学习兴趣、创新能力和动手能力。

⑵ 建设嵌入式系统课程群的虚拟仿真实验教学管理与共享平台

建设具有扩展性、兼容性、前瞻性的管理和共享平台，高效管理实验教学资源，实现校内外、本地区及更广范围内的实验教学资源共享，满足多地区、多学校和多课程的虚拟仿真实验教学的需求，建立可持续发展的虚拟仿真实验教学服务支撑体系。虚拟仿真实验教学资源管理与共享平台的所有实验数据都存储在系统服务器上，管理人员和教师可在办公室或宿舍通过网络对虚拟仪器设备、实验项目、实验过程等进行管理监控；教师还可以预约安排课内实验、设计并发布新的实验项目、收集学生实验过程的相关信息、评定学生实验成绩等；学生则可以预约课外实验，既可以到实验室进行现场实验，又可以在其他机房或宿舍登录系统进行实验[6]。

⑶ 以科研项目为纽带，建设创新型虚拟仿真实验教学资源

利用科研项目及成果转化的系统软件和教学仪器设备开设了有特色的自主实验和创新实验，让学生在课余时间利用虚拟仿真平台和教学仪器设备进行实验，同时也满足课程设计和毕业设计中对设计对象的仿真实验要求。

工程创新实验室面向全校优秀学生，提供创新和开放实验。成立创新小组，每年吐故纳新，大四学生毕业、大二学生选拔加入，管理模式为学生自治，采用内部优胜劣汰。学生以2～5人为一组进行创新性实验，以团队自主学习为主，教师指导为辅，结合科研课题和相关竞赛，形成了良性的竞争和团队协作的运作机制。学生的工程实践和科研创新能力得到了提升，教师的科研课题也得到了有力支持。科研成果开拓了学生视野、提升了知识结构、培养了综合设计和创新能力，显著提升了学生的学习兴趣与工程设计能力。建设效果

中北大学计算机及应用虚拟仿真实验教学中心于2015年1月获批国家级虚拟仿真实验教学中心，中心深入研究虚拟仿真实验教学技术，并通过校企合作等方式探索虚拟仿真实验教学系统的自主研发，研发了多套虚拟仿真实验系统，并初步建立起了嵌入式系统课程群的虚拟仿真实践教学平台，取得了良好的效果。

⑴ 集开放性、先进性与创新性于一体

首先，虚拟仿真实验项目不受空间与场地的限制，具有开放性；其次，虚拟设备可以定时更新升级，确保了虚拟设备始终与市场上的更换速度保持一致，确保了实验设备的先进性；最后，大量综合型及创新型实验项目得以在虚拟环境中开展。

⑵ 拓展了实践领域，丰富教学内容，实现真实实验不具备或难以完成的教学功能

某些实验项目由于设备昂贵、经费不足或实验项目本身内容繁杂而无法正常开展，采用虚拟仿真实践教学后，可以对真实设备进行虚拟仿真，同时也可简化过于繁杂的实验步骤，使实验得以正常进行。

⑶ 虚实结合的实验教学方式减轻了实验教学压力，提高了实验效果，并为学生的创新实验提供了支持

我校是一所以工科为主的高校，尽管增加了实验设备的台套数，但由于招生规模扩大，仍不能满足上机需求。学生在实验室的时间有限，难以充分观察、思考，没有机会完成自主设计的实验项目等问题，实验效果不佳。利用虚拟仿真实验系统，学生可“先虚拟、后实验”，即在进实验室前，利用虚拟仿真平台和软件，熟识仪器使用，理解实验原理，预测实验结果，做好真实实验的准备工作；实验后又可利用虚拟仿真平台分析实验数据与各种现象，效果很好；学生还可以在仿真平台上，自主设计实验项目，以提高自身的创新能力。

⑷ 降低了实验室建设成本

与传统实验项目建设相比，虚拟仿真实验不用购买昂贵的设备，只需一套虚拟仿真软件，外加少量的实验验证板即可，大大降低了实验室的维护费用。结束语

将虚拟仿真技术引入嵌入式系统课程群的实践教学环节，使得许多原来由硬件才能完成的功能，都能依靠软件来实现，即“以虚代实”、“以软代硬”、“虚实结合”，构建了与真实环境一致的虚拟仿真实践教学平台，完成了原有实验难以实现或无法完成的功能，进一步培养了学生的设计能力、动手能力和工程应用能力，教学效果显著。虚拟仿真实验项目的开发是一个庞大的工程仍需进行深入探讨。

参考文献（References）：

[1] 罗志伟，李蓓莉.开放型嵌入式系统虚拟实验室的构建[J].惠

州学院学报，2009.29（3）：122-125

[2] 周世杰，吉家成，王华.虚拟仿真实验教学中心建设与实践[J].计算机教育，2015.9：5-11

[3] 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

[4] 匡载华，邓小鹏.电子类学科专业Proteus实验室的建设[J].实

验技术与管理，2009.26（1）：155-158

[5] 刘晓东.计算机虚拟实验系统的设计与实现[D].天津大学硕

士学位论文，2010.[6] 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）：140-144

第五篇：虚拟物流电子商务信息服务平台构建研究

虚拟物流电子商务信息服务平台构建研究

【摘要】随着现代物流与网络信息服务技术的结合应用，物流实体网络与物流虚拟网络的结合日趋完善并逐步融合，虚拟物流企业将提供物流一体化服务，这成为当前物流发展的新趋势。本文基于我国目前虚拟物流发展的现状，在研究总结国内外研究成果的基础上，对虚拟物流电子商务信息服务平台进行了需求分析，指出构建虚拟物流电子商务信息服务平台的必要性。同时进一步构建了虚拟物流电子商务信息服务平台总体功能定位方案，进行了平台功能分析，提出了一个构建虚拟物流电子商务信息服务平台的方案。

【关键词】物流；虚拟物流；电子商务平台

【基金项目】本文是上海大学创新基金科研项目（编号：SHUCX092098）《基于协同创新的信息服务评价机制与实证研究》的成果。

【作者简介】陈峰，上海大学硕士研究生，研究方向：协同商务、信息服务。

一、虚拟物流电子商务信息服务平台需求分析

(一)物流有形市场与网络的结合是我国现代物流发展的新途径

目前，我国在物流配送方面几乎没有一个专业的服务体系，许多物流企业还在按照传统的物流模式建立自身的物流体系，包揽了“干线物流—配送—投递到户”的全过程，这样势必造成资源配置不合理。依托物流有形市场，以信息网络为纽带，建立一种贯通物流全程的新物流体系，是我国现代物流业发展的必然要求，也是从根本上解决当前我国电子商务中物流瓶颈问题，促进我国电子商务进一步发展的关键。物流有形市场网络化将是一种最适合我国国情的物流电子商务模式，它可以充分利用有形市场原有的资源集聚优势，在互联网上建立商务平台，充分发挥其资源集聚功能。

(二)中国物流市场与客户需要专业性的网络化

物流平台基于有形市场的物流基地运作模式虽与中国目前经济结构特点、物流资源现有发展水平，以及人们的交易习惯基本适应，但随着我国经济的快速发展和产业结构的调整，面对物流市场与客户的巨大需求和竞争，也受到了各种严峻的挑战。在互联网日益重要，电子商务迅猛发展的今天，物流有形市场又有了新的发展机遇，有形市场所具有的许多资源，如现实交易平台、商号、商誉、客户群、信息系统、服务系统、配送系统等，都是建立电子化物流平台的良好基础。

(三)虚拟物流电子商务信息服务平台不同参与者的需要

在现代物流系统中，有工业、商贸和物流等企业的广泛参与，各类企业要求公共物流信息平台能够提供与物流运作相关的各类实时信息，要求平台能够提供方便、快速而丰富的查询功能，也能为企业提供信息发布功能，能够

提供在线业务交易、货物运输等支持功能。政府管理部门对信息的需求在于把握和分析物流发展的总体宏观信息，利用信息进行科学的预测、分析和规划，进而制定相关政策，促进物流业发展。因此，政府管理部门要求能够从平台获得区域物流产业的总体运作情况及分布状况、物流基础设施的使用状况等信息，同时，能够通过平台发布政策法规信息。

二、虚拟物流电子商务信息服务平台功能定位

虚拟物流电子商务信息服务平台是依托物流基地网络（有形市场、运作主体），采用虚拟经营的物流资源整合策略，优化社会物流资源的配置，面向物流业、供应商、零售商、合作伙伴、客户和政府，提供贯穿物流所有环节的专业化的在线物流综合服务，其总的功能定位如图1所示。

1．面向物流业。在整合有形物流资源的同时，进一步整合物流服务能力。在物流服务理念、客户需求分析、组织管理模式、横向协作联盟、信息管理系统等方面建立标准规范体系，以及物流企业客户综合知识模型，为客户提供一体化信息服务和物流过程的全程服务。

2．面向供应商（零售商、制造商）。货源信息发布；运输、仓储招投标；寻找物流合作伙伴；制定物流管理解决方案，并确定相应的绩效考核指标；虚拟库存管理；物流过程跟踪与查询等。

3．面向顾客。提供“一站式”的专业化服务，获得多样化的特色服务。保证供货速度的可获得性以及良好的服务品质，增加客户满意度。

4．面向合作伙伴。与相关物流服务提供商进行信息交换和业务合作；为B2B、B2C电子商务网站提供一体化的物流配送。

5．面向政府。建立政府职能模块，体现政府对市场的监管和服务双重职能；提供电子商务与电子政务系统的接口，如税务开票、电子执照、企业信用等。

三、虚拟物流电子商务信息服务平台功能模块分析

虚拟物流电子商务信息服务系统主要由基本业务系统、决策支持系统及客户管理系统三大功能子系统组成。基本业务系统主要维持虚拟物流电子商务信息服务系统的基本运作过程，包括信息发布与查询功能、物流交易功能、货物跟踪功能。决策支持系统为虚拟物流电子商务信息服务系统提供决策支持，为物流服务的众多环节提供优化，主要包括仓储管理功能、运输管理功能、数学优化模型库等。客户管理系统是系统与客户的桥梁，为客户提供优质服务功能，主要包括会员服务功能、会员诚信评价体系、客户交流论坛及信箱服务功能。

整个系统的具体功能模块如图2所示。

（一）基本业务系统

1．信息发布和查询子系统。信息发布和查询子系统主要提供信息发布和信息查询功能，起到企业、客户及政府的信息交互平台的功能。

（1）信息发布功能。发布企业和政府的公用信息，支持企业与企业间、政府与企业间、政府部门间信息沟通与工作协调机制的建立。公用信息主要包括物流供求信息、公共物流基础设施信息（包括公路货运信息、铁路信息、航空航运信息、仓储设备信息等）、企业资源信息、物流行业信息等。

（2）综合服务功能。为物流企业和公众提供增值服务，如广告、市场调查与行业分

析、企业宣传、培训教育与咨询、行业联盟等。

（3）信息查询功能。虚拟物流电子商务信息服务平台是物流信息的汇集点，集成了物流运作过程中众多信息，所以应当提供方便、快速而丰富的查询功能，包括货源查询、车源查询、物流专线查询、物流企业查询、行业信息查询等。

2．物流交易子系统。物流交易子系统为客户提供物流交易功能，并提供物流交易的各项支持服务，如订单管理、合同管理等服务，使物流交易顺利进行。

（1）在线交易功能。为供方和需方提供一个虚拟交易市场，双方可发布和查询供需信息，对自己感兴趣的信息可与发布者进一步洽谈，交易系统可以为双方的交易进行撮合。包括询价与报价功能、议价功能、交易撮合功能、网上下单功能、电子签约功能等。

（2）订单管理和追踪功能。管理订单信息，跟踪订单各个环节的执行情况，为相关用户提供查询服务。

（3）合同管理功能。包括对运费询价、运费议价、运费标准管理、合同磋商、合同谈判、合同签订、合同执行情况的反馈功能。

3．货物跟踪和查询子系统。为了在货物跟踪和查询平台上实现对货物和车辆跟踪及信息的查询功能，将采用射频技术RF对装箱货物进行物料跟踪，以及运载工具和货架识别等。同时需要建立GPS／GIS综合服务系统，对货物、车辆进行跟踪并采集相关信息，并与货物跟踪查询平台进行交互。此外物流仓库中的货物采用通用的条形码技术，极大地提高产成品流通效率，而且提高了库存管理的及时性和准确性。货物跟踪和查询平台通过上述技术手段，将业务流程中各结点上的有关货物运输状态的信息（包括货物品种、数量、货物在途情况、交货期、发货地和到达地、货物货主、送货责任车辆和人员等信息）进行有效的组织，支持用户对货物的实时跟踪查询。

（二）客户服务系统

1．会员服务子系统。会员服务子系统为注册会员提供个性化服务。建立一个个人客户操作平台，将会员的各项服务集成到该平台中。主要包括会员单证管理、会员登陆密码管理、会员的货物状态和位置跟踪、交易跟踪、交易统计、会员停车场信息、会员邮箱等。

2．会员诚信评价体系。会员企业由于在形成历史、企业管理、客户服务等方面存有较大差异，它们的诚信建设良莠不齐。为了促进虚拟物流电子商务信息服务平台的快速、健康发展，提高系统会员的诚信水平，同时提高交易的成功率，需要通过会员制管理，形成自评机制、行业协会评价机制、第三方评价机制，建立会员企业诚信管理系统。

3．客户交流论坛及信箱服务子系统。客户交流论坛为客户提供一个交流的平台，客户可以分享成功经验，共同讨论相关话题。信箱服务可以为客户提供一个解答疑难的途径，客户也可提供有创意的建议，对有意见的情况也可向信箱投诉。

（三）决策支持系统

1．运输管理。运输管理功能是运输企业在物流中的关键功能，它包括计划管理、运行状况、线路管理、签收管理和查询等功能。此功能利用条形码技术和EDI技术对货物进行跟踪服务，并通过GPS、GIS进行车辆的动态管理，通过通讯卫星进行线路的动态选择和管理。完整的GIS物流分析系统应集成车辆路线模型、最短路径模型、网络物流模型、分配集合模型和设施定位模型等。同时配合GPS(全球定位系统)用于车辆自定位、跟踪调度，将最大化提高车辆的使用效率。

2．仓储管理功能。仓储管理功能主要是出入库管理、库存管理和盘点，同时提供关于库存、不良品等不同报表以及实时的仓库储位图形显示，以满足不同要求的查询，并可通过相关数据实现货物库存点的优化分布。

3．数学优化模型库。物流服务的众多环节有优化的需求，如仓储规划、拣货规划、装载规划、路线规划等。针对不同的优化需求，信息平台中应建立相关的数学优化模型库，透过区域物流信息平台上的优化引擎，为有优化需求的企业提供服务，提升物流服务水平。同时对信息进行加工整理，提供多种相关统计报表，便于不同的对象进行分析和统计。

四、结束语

本文运用电子商务、虚拟物流等理论并结合物流的实际情况，对构建虚拟物流电子商务信息服务平台进行了需求分析，进一步设计了虚拟物流电子商务信息服务平台的总体构架，对平台进行了功能分析。虚拟物流电子商务信息服务平台是基于目前信息技术水平所构建的，随着信息技术的发展和新技术的不断出现，虚拟物流电子商务信息服务平台必定也应该动态的发展。在虚拟物流电子商务信息服务平台中，用户的诚信评价十分重要，应进一步加强对用户诚信理论及诚信标准的研究工作。