面向云服务的虚拟仿真训练资源建设与开放共享机制研究

代传金 杨宾锋 马跃 来磊

[摘 要]针对军队院校在虚拟仿真训练资源建设中出现的“建设资源很丰富，学员使用很贫乏”“单一建设资源很全面，共享使用很困难”等问题，该文在考虑军事要求前提下，结合国家级虚拟仿真訓练项目推广和使用的实际数据，从理论上分析提高军事院校虚拟仿真训练资源建设针对性和有效性的方法策略，探索新形式下面向云服务的虚拟仿真训练资源建设模式和开放共享机制，具有重要的教育教学理论意义和价值。

[关键词]云服务;虚拟仿真训练资源;开放共享;资源利用率;认定考核

[中图分类号] TP391.9[文献标识码] A[文章编号] 1674-9324（2020）44-0-02[收稿日期] 2020-04-30

一、引言

为解决军事院校装备训练教学中经常出现“操作不到”“训练不好”和“实习不上”的老大难问题，满足新时期军队院校改革后多点异地办学的教学训练模式需求[1-3]，促进教育公平化和优质教学资源共享[4，5]，各军事院校大力开展装备教学的虚拟仿真训练资源建设[6，7]，如我们开发建设的精密进场雷达虚拟仿真实验教学项目已经成功在国家虚拟仿真实验教学平台开放运行，并被教育部认定为虚拟仿真类金课。但从该项目在军队院校的推广和使用效果来看，军事院校虚拟仿真训练资源建设存在优质资源利用率不高、训练效果无法及时反馈、教育资源交流分享难、“信息孤岛”问题严重等突出性难题，因此，为提高虚拟仿真训练资源的装备教学贡献率，急需依据最新资源建设理念，建设一套能够实现对教学使用、实验教学中心以及各个教学平台项目等全方位的统一的虚拟仿真训练资源管理体系和共享平台[8]，充分整合学校信息化教育训练资源，满足虚拟教学资源的扩展性、兼容性、开放和共享需求。

二、理念与策略

当前军队院校军事装备训练教学，基本采用“多媒体教室理论授课+实验室虚拟模拟训练+室外装备训练”的教学模式开展，在这种教学模式指引下，各院校粗狂式发展，各自积极构建虚拟实验平台。但由于标准规范、接口协议等问题，无法共享连同，孤岛现象严重。

针对虚拟仿真资源建设现状，从顶层设计出发，探索构建面向云服务的虚拟仿真训练资源平台，在云服务平台架构下整合校内、校外资源，盘活原有虚拟仿真资源，支持各类虚拟仿真训练教学平台挂靠链接和持续建设。

三、面向云服务的虚拟仿真训练资源智能平台构建

1.构建思路。按照“校院两级统分结合、资源数据开放共享、平台接口兼容扩展、部署使用两网并行”的思路进行建设。“校院两级统分结合”就是校级平台对接管理院级平台，校级平台进行统一门户展示、数据统计汇总;院级平台根据教学需求组织进行线上装备虚拟仿真训练教学。“资源数据开放共享”就是各学院开发建设虚拟仿真训练资源，统一部署在校级平台上，面向全校乃至校外进行开放使用，以及数据统计汇总。“平台接口兼容扩展”就是新建校级平台要与现有院级平台实现对接，现有各类实验实训资源能平滑部署至校级平台，且兼容后续市场主流的虚拟仿真资源开发平台和技术。“部署使用两网并行”则是考虑到国家虚拟仿真实验教学项目认定相关要求，结合军队院校实际，虚拟仿真实验教学平台拟分别基于无线教学网和军综网进行同步部署。

2.平台设计。面向云服务的虚拟仿真训练资源智能平台按照“标准、开放、共享、可扩展、专业、安全”的原则设计，分为五个子系统进行建设：教育云平台、智慧管理子系统、智慧教学系子系统、智慧学习子系统和智慧考核子系统。

教育云平台主要用于支持各个学院的虚拟仿真训练资源和构建，结合军队院校实际，教育云平台拟分别基于无线教学网和军综网进行同步部署，“双网并行”系统，对于不涉密的军事基础教育资源部署在无线教学网平台上面向校内外开放使用，对于涉密的军事专业教育资源部署在军综网平台上进行校内开放使用。

智慧管理子系统需要指定统一的标准和规范，保证全校资源建设、共享的有序进行;制定保障制度和政策保证平台的可持续运行。在应用层面上采用了一整套完善的授权体系，通过对角色、师生设置相应的机构权限、操作权限、指标项权限来保证业务操作的安全性;在数据层面上提供数据库日志备份、事务备份、数据库自动备份、灾难恢复等功能;系统层面的安全特性通过系统错误捕获、日志功能实现。

智慧教学子系统主要用于服务教员的日常教学。依托教育云平台，主要包括备课系统、互动课堂、辅导答疑、电子作业、课程学习、交流与反馈等部分，实现教师智能课程设计、授课、批改作业和辅导答疑等，同时实现教学资料管理、开放资料下载、资源更新与扩充、即时互动和反馈等智能化服务。系统充分发挥各专业教师能力，每位教师由杂家变为专家。

智慧学习子系统主要用于服务学员学习。依托构建平台，适应分布式和跨平台的计算机网络系统、通过制定平台之间对接的数据接口标准，实现广范围内的开放共享，为学员提供一个能感知学习情景、识别学习特征、提供合适学习资源、自动记录学习过程和评测学习成果的学习工具，大量提供开放学习资源。

智慧考核子系统。依托对学员以及学习情境的数据测量、采集和分析，理解和优化学习以及学习发生的情景，提高学习效率和效果，为教学决策、优化教学提供有效支持。

四、开放共享的认定考核机制

考核认定是实训教学闭环流程中最后一个关键环节，不仅可以评估出学习效果，更是对院校人才培养质量鉴定的重要指标。依托装备虚拟仿真教学的云服务平台，按照“虚拟结合、软硬结合”的装备训练原则，将整个装备虚拟操作教学过程中分成两个阶段、五个步骤组织实施，依据云平台智慧考核子系统分阶段对学员进行开放共享的认定考核。第一阶段训练，依托平台提供的虚拟仿真训练软件，考察学员单兵作战保障能力，考核结果在云平台开放共享，教学员共同认定考核结果。第二阶段训练，依托云平台紧贴部队实际设计演练科目，按照实战要求设置科目，逐步开展单装使用、综合集成、体系运用的虚拟仿真训练，重点考核学员装备的综合运用能力，考核结果在云平台开放共享，学员推演组认定考核结果。在整个训练过程中，按照虚拟训练与考核、网络实战训练与考核的两段考核模式，完成对学员装备操作和组织运用能力的“教学员共同参与”开放共享的全过程考核评价，在提高学员学习兴趣的同时，丰富了学员的体验，有助于学员将所学知识在实战化训练中转化为能力。

五、价值与效能

为了深化军队院校装备训练教学综合改革，激发军队院校学员创造力，学员可以通过“两网”并行登陆云服务平台，打破装备教学时空限制，让学员在校园内任意地点任意时间反复操作训练，极大地提高学员的任职能力、操作水平和工程意识。同时，教员可以通过共享平台将虚拟仿真实验资源分享出来，让更广范围内的师生使用到实验资源，推进实验教学的更新进步，节省建设经费。

参考文献

[1]赵凯辉，童玲，何静，等.基于虚拟仿真的电气工程专业实践教学改革探析[J].当代教育理论与实践，2017，（11）：37-40.

[2]王娟，樊智勇，段照斌，等.基于虚拟仿真的飞机系统教学资源建设方法探索[J].中国教育信息化，2017，（13）：54-58.

[3]王卫国，庄劲武.虚拟仿真实验教学中心建设思考与建议[J].实验室研究与探索，2013，（12）：5-8.

[4]李平.推进虚拟现实技术应用提高高校教育教学质量[J].实验室研究与探索，2018，（1）：1-4.

[5]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， （11）：5-8.

[6]李连中，翟敬梅，何海洋.机器人虚拟仿真及远程控制系统的研究及实现[J].计算机工程与应用，2016，（13）：238-242.

[7]杨自春，张磊，陈国兵，等.浅析虚拟仿真技术在海军院校教学中的应用[J].继续教育，2016，（11）：45-48.

[8]高东锋.信息化时代高校实验教学改革的要求、思路与路径[J].中国高教研究，2018，（4）：93-96.