虚拟仿真教学依托虚拟现实-辐射安全课件.ppt

1、2014年年8月月4日日面向创新的面向创新的国家级虚拟仿真实验教学中心建设国家级虚拟仿真实验教学中心建设国家级实验教学示范中心联席会国家级实验教学示范中心联席会北京大学北京大学郝永胜郝永胜2022年3月21日第 2 页目目 录录一、建设意义一、建设意义二、指导思想二、指导思想 三、建设任务和核心内容三、建设任务和核心内容 四、建设过程四、建设过程五、案例五、案例六、展望未来六、展望未来2022年3月21日第 3 页教育部加强了对实验教学工作和实验教学信息化工作的宏观指导，先教育部加强了对实验教学工作和实验教学信息化工作的宏观指导，先后出台了强有力的政策。后出台了强有力的政策。n2012年年3月

2、月13日，教育部印发了日，教育部印发了教育教育信息化十年发展规划（信息化十年发展规划（2011-2020） n2012年年3月月16日，日，教育部关于全面提教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见高高等教育质量的若干意见 （教高（教高20124号）号）2022年3月21日第 4 页教育信息化十年发展规划（教育信息化十年发展规划（2011-2020）明确了发展规划及目标明确了发展规划及目标1234推动信息技术与高等教育深度融合，创新人才培养模式明确了建设各级各类优质数字教育资源的工作目标 进一步提出了建立数字教育资源共建共享机制的重要途径 教育信息化教育信息化 十年发展规划十年发展规划 （201

3、1-2020）明确提出了创新优质数字教育资源共建共享机制、实现教育信息化可持续发展的新思路2022年3月21日第 5 页教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见教育部关于全面提高高等教育质量的若干意见也明确提出，要强也明确提出，要强化实践育人环节，提升实验教学水平化实践育人环节，提升实验教学水平 教育部关于全教育部关于全面提高高等教育面提高高等教育质量的若干意见质量的若干意见提出明确要求提出明确要求2.重点建设一批国家级实验教学示范中心、国家大学生校外实践教育基地、高职实训基地3.要求加强实践教学管理，提高实验、实习实训、实践和毕业设计（论文）质量1.要求加强实验室、实习实训基地、实践教学共享

4、平台建设5.建立高校与相关部门、科研院所、行业企业的共建平台，促进合作办学、合作育人、合作发展4.要建设优质教育资源共享体系6.加强信息化资源共享平台建设，向高校和社会开放 2022年3月21日第 6 页国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作是高等教育信息化的组成部分国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作是高等教育信息化的组成部分高等教育信息化的基本内涵高等教育信息化的基本内涵硬件支撑平台 软件资源环境 信息人才队伍 目标目标 我们就是要鲜明地举起教育信息化的旗帜，把建设工作纳入教育信息化工作的总体布局之中，与教育改革发展的总体要求相一致，持续不断地将国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作开展下去。 20

5、22年3月21日第 7 页国家级虚拟仿真实验中心建设工作也是实验教学示范中心建设工作的国家级虚拟仿真实验中心建设工作也是实验教学示范中心建设工作的重要内容，其指导思想为国家级虚拟仿真实验教学中心的遴选条件打重要内容，其指导思想为国家级虚拟仿真实验教学中心的遴选条件打下了伏笔下了伏笔n是实验教学示范中心的重要组成部分，也是实验教学示范中心建设的延伸，这将为实验教学示范中心建设注入新的活力和新的内容；n持续调动省市教育行政部门、高等学校建设实验教学示范中心的工作积极性，也促进已经拿到国家级和省级实验教学示范中心称号的学校和单位继续投入，持续建设；n将高教司实验室处工作的有机结合，形成以实验教学示范

6、中心建设为核心的工作格局国家级虚拟仿真国家级虚拟仿真实验教学中心实验教学中心2022年3月21日第 8 页虚拟仿真实验教学是学科专业与信息技术深度融合的产物虚拟仿真实验教学是学科专业与信息技术深度融合的产物做好做实虚拟仿做好做实虚拟仿真实验教学工作真实验教学工作虚虚拟拟仿仿真真实实验验教教学学中中心心要充分反映出学科的要求和特点要与信息技术紧密结合要求是省级或国家级的实验教学中心要有资源共享的良好基础和广泛的共享可能性要建成持续发展的机制和必要的人员保证2022年3月21日第 9 页目目 录录一、建设意义一、建设意义二、指导思想二、指导思想 三、建设任务和核心内容三、建设任务和核心内容 四、建

7、设过程四、建设过程五、案例五、案例六、展望未来六、展望未来2022年3月21日第 10 页为确立指导思想，我们开展了广泛深入的调查研究；为确立指导思想，我们开展了广泛深入的调查研究；20字指导思想所字指导思想所含内容丰富含内容丰富指导思想指导思想共享资源共享资源突出重点突出重点提高效益提高效益持续发展持续发展科学规划科学规划2022年3月21日第 11 页科学规划科学规划n突出学校、学科、地域、专业特色n考虑持续发展和支持服务问题科科学学规规划划自发计划主动激励从上至下从下而上2022年3月21日第 12 页共享资源是此次建设工作的核心，若无法实现教学资源的共享，仍只共享资源是此次建设工作的核

8、心，若无法实现教学资源的共享，仍只能为少数学生开展教学服务，将无法参与申报工作能为少数学生开展教学服务，将无法参与申报工作过去过去现在现在/未来未来少数学生多个专业多个学校多个地区自己用大家用服务对象服务对象资源共享资源共享2022年3月21日第 13 页共享不是简单鼓励大家无偿贡献，而是推动高校建立一种机制共享不是简单鼓励大家无偿贡献，而是推动高校建立一种机制n通过遴选，授予“国家级虚拟仿真实验教学中心”称号，使各级教育行政部门和高校知道，我们已经建成和拥有了一批优质的实验教学资源n引导大家选择使用，使用后支付相应的费用，补偿产品开发支出和服务支出外，产生合理的利润，形成良性循环n最终产生良

9、好的社会效益和经济效益，使资源共享可持续123了解与推广了解与推广引导与实施引导与实施资源可持续性共资源可持续性共享享2022年3月21日第 14 页突出重点：实验教学信息化包括教学资源的信息化、教学管理的信息突出重点：实验教学信息化包括教学资源的信息化、教学管理的信息化和支持服务的信息化化和支持服务的信息化实验教学实验教学信息化信息化教学资源的教学资源的信息化信息化教学管理的教学管理的信息化信息化支持服务的支持服务的信息化信息化2022年3月21日第 15 页提高效益：要强调社会效益和经济效益并举，引进社会企业机制提高效益：要强调社会效益和经济效益并举，引进社会企业机制 进一步强化国家级和省

10、级实验教学中心的示范和引领作用 要全面提高高校学生的创新精神和实践能力 提高优质实验教学资源的使用率 推动高校实验教学改革与创新 提高高等教育实验教学质量提高高等教育实验教学质量2022年3月21日第 16 页持续发展：就是稳步走、不断线持续发展：就是稳步走、不断线+坚持宁缺勿滥的原则，完善发展阶梯坚持宁缺勿滥的原则，完善发展阶梯2013年年2014年年第一年的工作重点：理清思路，摸索经验2015年年.今后若干年仍将保持规模，持续开展建设工作建立起与相关司局的合作模式，对省级教育行政部门和学校发出一个重要的信号，鼓励省级教育行政部门和高校重视实验教学信息化工作，筹措经费，制订政策，开展本地区的

11、建设工作2022年3月21日第 17 页目目 录录一、建设意义一、建设意义二、指导思想二、指导思想 三、建设任务和核心内容三、建设任务和核心内容 四、建设过程四、建设过程五、案例五、案例六、展望未来六、展望未来2022年3月21日第 18 页在筹划国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作初期，一直存在四大方在筹划国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作初期，一直存在四大方面的困惑；为此，我们通过实地考察、专家座谈和学术研讨等多种方面的困惑；为此，我们通过实地考察、专家座谈和学术研讨等多种方式对这四个方面问题进行了分析研究式对这四个方面问题进行了分析研究什么是虚拟仿真实验教学中心？建设虚拟仿真实验教学中心干

12、什么用？如何开展虚拟仿真实验教学中心？12如何保证虚拟仿真实验教学中心建设可持续发展？432022年3月21日第 19 页虚拟仿真实验教学中心是什么，干什么用虚拟仿真实验教学中心是什么，干什么用一、工作指导思想一、工作指导思想二、二、建设任务和内容建设任务和内容三、三、2013年建设工作年建设工作通知通知关于开展国家级虚拟仿真实验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学中心建设工作的通知 （教高司函（教高司函201320139494号）号）n文件描述了虚拟仿真实验教学一些最重要的技术特征：即要利用信息化的重要技术，如虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等。当然也可以包含其他

13、的一些重要技术。这是帮助我们判别虚拟仿真实验的主要指标。虚拟仿真实验教学是高等教育信息化建设和实验教学示范中心建设的重要内容，是学科专业与信息技术深度融合的产物。2022年3月21日第 20 页虚拟仿真实验教学除了具有重要的技术特征外，还有两点非常重要虚拟仿真实验教学除了具有重要的技术特征外，还有两点非常重要 要构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生可以在这个环境中开展实验虚拟仿真实验是为本科教学而设计和实现的，它要满足教学大纲的要求2022年3月21日第 21 页信息化技术特征、高度仿真的实验环境和对象以及满足本科教学要求信息化技术特征、高度仿真的实验环境和对象以及满足本科教学要求这三个

14、方面构成了国家级虚拟仿真实验教学中心的本质特征这三个方面构成了国家级虚拟仿真实验教学中心的本质特征对象以及满足本科教学要求信息化技术特征高度仿真的实验环境本质特征本质特征2022年3月21日第 22 页虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络虚拟仿真实验教学依托虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库和网络通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟通讯等技术，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，学生在虚拟环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果环境中开展实验，达到教学大纲所要求的教学效果虚拟现实多媒体人机交互数据库网络通讯n构建高度仿真的虚拟实构建高度仿真

15、的虚拟实验环境和实验对象验环境和实验对象n学生在虚拟环境中开展学生在虚拟环境中开展实验实验达到教学大纲达到教学大纲所要求的教学所要求的教学效果效果2022年3月21日第 23 页虚拟仿真实验教学中心的建设任务进一步界定了它的功能作用，也明虚拟仿真实验教学中心的建设任务进一步界定了它的功能作用，也明确了今年的建设重点，即实现真实实验不具备或难以完成的教学功能确了今年的建设重点，即实现真实实验不具备或难以完成的教学功能在涉及高危或极端的环境不可及或不可逆的操作高成本高能耗大型或综合训练实现真实实验不具备或难以完成的教学功能实现真实实验不具备或难以完成的教学功能2022年3月21日第 24 页为了避

16、免片面机械理解实验教学信息化，发挥虚拟仿真实验教学独特为了避免片面机械理解实验教学信息化，发挥虚拟仿真实验教学独特、不可替代的作用，切实实现提高教学能力，拓展实践领域，丰富教、不可替代的作用，切实实现提高教学能力，拓展实践领域，丰富教学内容的要求学内容的要求虚实结合虚实结合能实不虚能实不虚相互补充相互补充2022年3月21日第 25 页此次对虚拟仿真实验教学中心建设工作内容归纳为四个方面：虚拟仿此次对虚拟仿真实验教学中心建设工作内容归纳为四个方面：虚拟仿真实验教学资源、虚拟仿真实验教学的管理和共享平台、教学和管理真实验教学资源、虚拟仿真实验教学的管理和共享平台、教学和管理队伍和管理体系等方面的

17、建设队伍和管理体系等方面的建设四个方面构成虚拟仿真实验教学中心的整体，保证中心的建设和正常运行，缺少哪一方面或哪一方面四个方面构成虚拟仿真实验教学中心的整体，保证中心的建设和正常运行，缺少哪一方面或哪一方面达不到要求都会出现无法持续发展的问题达不到要求都会出现无法持续发展的问题教学资源教学资源管理和共享管理和共享平台平台教学和管理教学和管理队伍队伍123管理体系管理体系42022年3月21日第 26 页教学资源：总体上来说，可分为三类教学资源：总体上来说，可分为三类软件共享虚拟实验仪器共享虚拟实验远程控制虚拟实验高水平的高水平的教学资源教学资源2022年3月21日第 27 页管理和共享平台：可

18、以是自己创新性开发的，也可以是引进后二次开管理和共享平台：可以是自己创新性开发的，也可以是引进后二次开发的发的扩展性扩展性兼容性兼容性前瞻性前瞻性管理和共享平台管理和共享平台应具特征应具特征2022年3月21日第 28 页教学和管理队伍，与示范中心的队伍是一体的，但也提出了新的要求教学和管理队伍，与示范中心的队伍是一体的，但也提出了新的要求对它的结构、水平和经验有新要求，要能够胜任虚拟仿真实验教学的对它的结构、水平和经验有新要求，要能够胜任虚拟仿真实验教学的需要需要知识结构知识结构.示范中心示范中心虚拟仿真虚拟仿真实验教学实验教学教学水平教学水平教学经验教学经验知识结构知识结构教学水平教学水平

19、教学经验教学经验2022年3月21日第 29 页管理体系：虚拟仿真实验教学中心应依托相应的国家级实验教学示范管理体系：虚拟仿真实验教学中心应依托相应的国家级实验教学示范中心，建立健全人员、组织、制度保障，推进虚拟仿真实验教学中心中心，建立健全人员、组织、制度保障，推进虚拟仿真实验教学中心规范、高效地运转。规范、高效地运转。运行管理运行管理制度保障制度保障管理体系管理体系组织保障组织保障2022年3月21日第 30 页通过规范、高效的运转管理体系，最终构建通过规范、高效的运转管理体系，最终构建“虚拟仿真实验虚拟仿真实验+真实物真实物理实验理实验”、“虚拟仿真实验虚拟仿真实验+校外现场实践校外现场

20、实践”、“虚拟仿真实验虚拟仿真实验+课课外创新实验外创新实验”三结合的模式，从而实现虚拟仿真实验教学的目的三结合的模式，从而实现虚拟仿真实验教学的目的真实实验校外现场实践课外创新实验+ 虚拟仿真实验 三三相相结结 合合虚拟仿真虚拟仿真实验教学模式实验教学模式n有效克服了真实环境中的诸有效克服了真实环境中的诸多限制多限制n有效激发了学生自主学习的有效激发了学生自主学习的积极性积极性n形成基于产学研良性互动的形成基于产学研良性互动的虚拟仿真实验资源建设模式虚拟仿真实验资源建设模式，丰富虚拟实验教学资源，丰富虚拟实验教学资源2022年3月21日第 31 页课程在线实验之基本概念课程在线实验之基本概念

21、课程在线实验课程在线实验基本概念基本概念五大考虑要素五大考虑要素实验的基本设计、调试能力是必须的，关键怎么解决对实验的直观感受必不可少，虚实结合是实验类课程在线实验的主要方式在线实验有多种实验方式：模拟器、仿真器、实物在线课程在线实验，不是完全取代实际现场实验，反过来是补充，改变的实验模式，并不变实验本来的内容传统的教学资源如何和在线实验的结合，需要什么？ 实验教学信息化2022年3月21日第 32 页在线实验之必要性课程在线实验课程在线实验必要性必要性7.实验质量管理（MOOC课程+在线实验=实验MOOC？）8.实验资源的共享（设备、教学资源、师资、实验模式等）9.激发实验队伍建设（可以突破

22、，可有成果，可有服务）6.传统实验：独立、无跟踪、不系统、无重现、无共享等10.科研成果转化为实验内容（形式和成果可多样化）2. 不受场地限制（在宿舍就可以实验，开放实验室）3.实验类实验的连续性和系统观建立（有关系，整体平台）4.实验预习以及实验准备，提高实验效果（自学 自实验）1. 实验设备维护、更新、资源利用问题（是否需多套设备)）5.实验过程管理（答疑库、师生、生生交互、实验过程）2022年3月21日第 33 页在线实验之方式在线实验之方式软件设计模拟仿真软件设计模拟仿真远程下载调试远程下载调试虚虚实实真实真实+（现场（现场 实验）实验）有些实验内容可以是模拟器上纯仿真但是这些实验最后

23、一定必须在实际实验台上运行说说明明在在 线线 实实 验验 方方 式式2022年3月21日第 34 页实验类课程在线实验实验实验MOOCMOOC课程课程 基本要素（课件、视频、交互等）在线试验在线试验 模拟、仿真、在线，可共享实验环境实验环境 模拟器、仿真器、在线实验平台实验管理实验管理 实验过程跟踪、实验评测、实验步骤分析、实验错误分析、实验结果分析、实验效果分析在在线线实实验验2022年3月21日第 35 页目前工作总结：各类实验方式，基本覆盖了实验类课程；目前工作总结：各类实验方式，基本覆盖了实验类课程； 虚拟仿真、虚拟仿真、虚实结合、云实验、在线实验种类多虚实结合、云实验、在线实验种类多

24、l 通过模拟仿真解决知识掌握和基本能力训练l 模拟仿真更适合个性化、创新实验l 真实环境实验必不可少l在线实验可系统化、远程共享l云平台更加关注资源整合、系列实验、实验管理l实验设备支持在线实验注重注重2022年3月21日第 36 页进一步工作建议（进一步工作建议（1）实验设置：实验设置：着重选择一门或多门课程，设计各层次实验模拟器类实验模拟器类实验- 深化理论知识，掌握功能设计能力仿真类实验仿真类实验- 深化实验概念理解，掌握时序概念在线类实验在线类实验- 支持共享、并发用户使用在线实验设备的在线实验设备的研发研发- （远程操作和控制，信号捕获和分析，性能）现场实验现场实验- 实验整体概念，

25、性能分析实验设计：实验设计：系列化系列化层次化层次化系统化系统化2022年3月21日第 37 页进一步工作建议（进一步工作建议（2）研究MOOC教学模式，改革实验教学模式研究研究MOOC教教学模式，改革学模式，改革实验教学模式实验教学模式泛在实验泛在实验自主实验自主实验团队实验团队实验个性化实验个性化实验2022年3月21日第 38 页进一步工作建议（进一步工作建议（3）建立本专业实验课程云平台建立本专业实验课程云平台云平台云平台建立本专业实验课程云平台建立本专业实验课程云平台实验环节管理、实验步骤控制，实验效果分析、实验过程追溯、实验交互形式，实验评价综合支持实验资源整合：课程、实验（构建主

26、义）支撑跨课程系列实验、学科融合实验支持多种实验模式（模拟、仿真、在线、真实）支持在线、并发、共享支持实验过程控制（行为主义思想）2022年3月21日第 39 页实验设备层互联网环境互联网环境集群服务器存储服务器专用CAS CVK专用CAS CVMVMware vCenterESX/ESXi虚拟化计算资源池虚拟化存储资源池虚拟化网络资源池虚拟机生命周期管理镜像实验管理多用户安全管理策略配置管理组织虚拟数据中心自助实验门户云实验工作流实验质量管理与报表 数字逻辑实验环境组成原理实验环境 接口通信实验环境 计算机网络实验环境 其他各类实验环境虚拟化技术虚拟化资源池虚拟化管理虚拟化应用层APIAPI

27、 平台管理员学生实验用户 教师实验用户 企业课堂用户上网行为审计VPN系统数据审计流量控制系统服务器监控漏洞扫描网站防护系统链路负载系统防火墙系统实验课程云平台实验课程云平台2022年3月21日第 40 页云实验中心特点云实验中心特点建设模式建设模式开放共享开放共享资源效率资源效率实践体系实践体系实验方法实验方法n虚拟仿真、虚实结合、虚实互补n远程实验、课堂内外、时空不限n集中建设、配置部署、升级迁移n整体构建、学科交叉、深度融合n自主实验、团队实验、设计创新2022年3月21日第 41 页进一步工作建议（进一步工作建议（4）具体功能模块具体功能模块虚拟仿真门户逻辑实现层资源支撑层仿真实验异构

28、数据服务支持角色管理调度策略安全机制虚拟仿真实验云实验开发板实验开发台专有实验开发设备专业级网络设备烧录文件下载实验激励逻辑管脚状态回馈网络脚本处置网络设备控制虚拟网络管理计算资源分配仿真实验模型仿真实验容器实验过程管理虚拟实验可视化门户平台配置创建布置选择计划评价交互列表烧录进程状态结果拓扑课程师资学生虚机资源展现MOOCs教学平台教学平台虚拟仿真系统平台虚拟仿真系统平台1、工具资源多元化：MOOC课程整合多种社交网络工具和多种形式的数字化资源，形成多元化的学习工具和丰富的课程资源。2、课程易于使用：突破传统课程时间、空间的限制，依托互联网世界各地的学习者在家即可学到国内外著名高校课程。3、

29、课程受众面广：突破传统课程人数限制，能够满足大规模课程学习者学习。4、课程参与自主性：MOOC课程具有较高的入学率，同时也具有较高的辍学率，这就需要学习者具有较强的自主学习能力才能按时完成课程学习内容。1、解决MOOCs课程的实验部分，特别是工科动手操作部分。2、以课程而不是知识点来组织实验体系，以及检验课程学习成果的评估体系。3、建立以行业和岗位为特色，而不是限于本专业的有创新的实验项目集合。拓展学生和教师的知识面。4、引进企业先进的培训体系，以先进的信息技术为社会提供丰富的共享教学资源和教学方法。5、建立没有实验室的实验体系，突破空间和时间限制为学生提供创新性实验教学方法。2022年3月2

30、1日第 43 页目目 录录一、建设意义一、建设意义二、指导思想二、指导思想 三、建设任务和核心内容三、建设任务和核心内容 四、建设过程四、建设过程五、案例五、案例六、展望未来六、展望未来2022年3月21日第 44 页教育资源教育资源 建设建设教学资源教学资源 教学队伍 学校信息平台管理机制创新和特色资源建设平台建设教学内容校企合作u教学资源的创新性、先进性；u真实实验平台无法开展或高危险的实验教学资源；或大型、综合的虚拟实训资源；或模拟真实实验教学中成本高、资源消耗大、污染严重的实验教学资源；其他虚拟仿真实验教学资源u可通过配置、连接、调节和使用虚拟实验仪器设备进行实验；u根据平台提供的仪器

31、设备自由搭建合理的典型实验项目u具有信息发布、数据收集分析、互动交流、成绩评定、成果展示等功能。u科研设备用于虚拟仿真实验教学u科研成果拓展虚拟仿真实验教学范围、丰富虚拟仿真实验教学内容；u科研成果开拓学生视野、提升知识结构、培养综合设计和创新能力。u校企共建共管的合作模式、途经和成果；u虚拟仿真实验教学可持续发展思路和办法的可操作性。资源共享u虚拟仿真实验教学资源的共享状况；u进一步实现共享的计划与安排。2022年3月21日第 45 页教学队伍建设教学队伍建设教学资源教学队伍教学队伍学校信息平台管理机制创新和特色教师水平与实验教学水平队伍结构与素质u中心负责人与骨干教师的学术水平高；u教学能

32、力强，实验教学经验丰富，教学特色鲜明。u培训教师的信息化水平。u学科专业教师与信息技术研发人员配置合理；u青年教师的培养计划科学合理，并取得实际效果；u有企业背景的人员参与教学中心建设。2022年3月21日第 46 页信息平台信息平台 建设建设教学资源 教学队伍 信息平台信息平台 管理机制 创新和特色 校园网络及教学信息化平台水平网络管理与安全u有大型存储设备，能够保障学校的网络应用；u校园网覆盖学校教学、科研、管理与建筑的比例达100%；u校园门户网站对校内外公布虚拟仿真实验教学信息，提供虚拟仿真实验教学平台链接等相关服务。u有用户身份管理、认证和计费管理系统，提供用户认证和权限等级识别；u

33、实现网络的安全运行、管理和维护；u具有网络防病毒、信息过滤和入侵检测功能。u校园卡（一卡通）的多方面应用。2022年3月21日第 47 页管理机制建设管理机制建设 教学资源 教学队伍 信息平台 管理机制管理机制创新和特色组织保障管理规范资金保障u有虚拟仿真实验教学建设、技术支持和运行维护的专职队伍u有教学中心专职队伍的管理办法u有设备运行、维护、更新和管理的相关规范2022年3月21日第 48 页创新和特色建设创新和特色建设 教学资源 教学队伍 信息平台管理机制 创新和特色创新和特色u虚拟仿真实验教学中心建设中的创新举措或特色应用。虚拟仿真实验教学中心建设中的创新举措或特色应用。u发挥教师和学

34、生的主观创造性。发挥教师和学生的主观创造性。u提高学生对本专业的认识和兴趣。提高学生对本专业的认识和兴趣。2022年3月21日第 49 页目目 录录一、建设意义一、建设意义二、指导思想二、指导思想 三、建设任务和核心内容三、建设任务和核心内容 四、建设过程四、建设过程五、案例五、案例虚拟实验平台分析虚拟实验平台分析六、展望未来六、展望未来2022年3月21日第 50 页虚拟实验平台现状虚拟实验平台现状国外现状国外现状（1）TN MVA微软虚拟学院微软虚拟学院(http:/ TechNet 虚拟实验室，通过一系列可在 90 分钟或更少时间内完成的引导式动手实验，帮助您快速评估与测试一些最新的 M

35、icrosoft 服务器产品与技术。2022年3月21日第 51 页主要以软件实验为主主要以软件实验为主主主要要以以软软件件实实验验为为主主2022年3月21日第 52 页Electronics & Communications（21）Computer Science & Engineering（23）Electrical Engineering（12）Mechanical Engineering（8）Chemical Engineering（4）Biotechnology and Biomedical Engineering（28）Civil Engineering（9）Physical S

36、ciences（11）Chemical Sciences（6）Analog CMOS VLSI Circuit DesignFPGA & Embedded systems labComputer Architecture & organizationAdvanced Network TechnologiesComputer OrganizationDigital Logic DesignComputer GraphicsData StructuresComputer Programming Problem SolvingSoftware EngineeringPrinciples of Pro

37、gramming LanguagesData MiningDatabasesImage ProcessingLinux Lab（2）印度理工大学虚拟实验系统印度理工大学虚拟实验系统印度理工大学（印度理工大学（IIT）各分校建立的虚拟实验系统，）各分校建立的虚拟实验系统，12个分校进行分工，完个分校进行分工，完成不同的实验项目。实验平台涵盖了计算机科学领域绝大多数的课程实验。成不同的实验项目。实验平台涵盖了计算机科学领域绝大多数的课程实验。实验采用动画演示方式，利用网页脚本实现虚拟器件，基于实验采用动画演示方式，利用网页脚本实现虚拟器件，基于Java实现。实现。(http:/www.vlab.c

38、o.in）2022年3月21日第 53 页印印度度理理工工大大学学虚虚拟拟实实验验系系统统（2）印度理工大学虚拟实验系统印度理工大学虚拟实验系统2022年3月21日第 54 页（3）约翰霍普金斯大学的虚拟实验系统）约翰霍普金斯大学的虚拟实验系统（http:/www.jhu.edu/virtlab/virtlab.html）2022年3月21日第 55 页（4）美国奥多明尼昂大学的虚拟实验系统）美国奥多明尼昂大学的虚拟实验系统（http:/system.cs.odu.edu/?page=services-vclab）这个系统是让这个系统是让用户以远程桌用户以远程桌面的方式与实面的方式与实验室中的

39、机器验室中的机器建立一对一的建立一对一的连接，进行实连接，进行实验得到结果。验得到结果。2022年3月21日第 56 页虚拟实验平台现状虚拟实验平台现状国内现状国内现状（1）北邮和北京润尼尔网络科技有限公司北邮和北京润尼尔网络科技有限公司(http:/）计算机网络计算机网络、计算机通信网计算机通信网、Linux操作系统操作系统、数数字电路字电路、电路分析电路分析等课程实验。等课程实验。2022年3月21日第 57 页（2）中南大学虚拟实验平台）中南大学虚拟实验平台(http:/）目前有：目前有：数字图像处理数字图像处理、计算机组成原理计算机组成原理、数字通信原数字通信原理理、数字信号处理数字信

40、号处理、密码学密码学、C语言程序设计语言程序设计、操作系统操作系统等多个虚拟实验。等多个虚拟实验。计算机组成原理计算机组成原理虚拟实验系统采用虚拟实验系统采用Sun公司的公司的JavaBean技术技术设计，每个虚拟设备都封装在以设计，每个虚拟设备都封装在以JavaBean开发的组件中。每个组开发的组件中。每个组件作为一个独立的计算单元，具有其自身的内部状态并提供了一组件作为一个独立的计算单元，具有其自身的内部状态并提供了一组操作来完成其具体的功能，用户可以利用它们灵活地搭建不同的实操作来完成其具体的功能，用户可以利用它们灵活地搭建不同的实验。验。2022年3月21日第 58 页 使用课程： 计

41、算机原理课程设计计算机体系结构数字系统课程设计（3）国防科技大学云平台实验2022年3月21日第 59 页（3）国防科技大学云平台实验远程在线实验的硬件支撑2022年3月21日第 60 页(4)杭州电子科技大学n云平台实验杭电实验实训教学平台系统架构图2022年3月21日第 61 页n云平台实验 杭州电子科技大学：实验云平台杭电实验实训教学平台功能图2022年3月21日第 62 页n支持课程软件工程C#程序设计 数据库技术海量数据处理Flash软件开发.net软件开发软件项目实践单片机原理与应用数字电路”等20余门课程2022年3月21日第 63 页(5)浙江大学：虚实融合硬件云实验平台n支持

42、课程 计算机系统观建立的系列课程n目标搭建一个基于大数据和云平台的在线Verilog开发平台，使用分时方式充分利用开发板搭建一个能真正基于底层硬件的、能实时反馈硬件运行状态及数据的开发调试系统兼顾系统的易用性和可扩展性2022年3月21日第 64 页目前所做的工作Internet手机用户手机用户台式电脑台式电脑用户用户平板电脑平板电脑用户用户学生学生教学视频教学视频同步同步PPT展示展示师生互动交流师生互动交流教师教师WebWeb服务器服务器任务调度器任务调度器数据仓库数据仓库FPGAFPGA云开发系统云开发系统高速局域网高速局域网服务器、开发板集群服务器、开发板集群2022年3月21日第 6

43、5 页目前所做的工作p 云平台 云开发 云调试p 大数据 存储历史数据 方便学生回溯 利于教师检查p 任务调度算法p 服务器节点容错2022年3月21日第 66 页目前所做的工作n云开发Web端代码编辑器项目管理，文件管理代码高亮Web端代码共享公用模块共享源代码级共享/网表级共享调用ISE命令行工具进行代码综合，布局布线，生成.bit文件，下载执行2022年3月21日第 67 页目前所做的工作n云调试 类似于Chipscope的实时调试功能可自由指定待调试信号，调试周期和触发时钟 超越Chipscope的调试功能自由指定调试模块运行状态 始终运行 仅调试时运行 外部触发时钟运行支持外部信号的

44、输入（按钮，开关等） 使用嵌入IP核的方式进行用户模块的调试 调试数据通过串口输出（考虑使用JTAG）2022年3月21日第 68 页(6) 清华大学：计算机硬件实验统一平台n支持课程 数字逻辑 计算机组成原理 计算机系统结构等硬件课先进的实用技术(解决落后)采用大规模集成电路FPGA为实验核心芯片以FPGA和CPLD为控制手段免插线以通用USB接口和JTAG接口相结合的通信方法采用统一实验平台(建立系统)支持数字逻辑、计算机组成原理、计算机系统结构等硬件课一次学习平台使用后，建立自己的计算机系统2022年3月21日第 69 页目前所做的工作n在线实验平台 清华大学：计算机硬件实验统一平台20

45、22年3月21日第 70 页目前所做的工作远程计算机硬件实验统一平台远程计算机硬件实验统一平台2022年3月21日第 71 页目目 录录一、建设意义一、建设意义二、指导思想二、指导思想 三、建设任务和核心内容三、建设任务和核心内容 四、建设过程四、建设过程五、案例五、案例五、展望未来五、展望未来2022年3月21日第 72 页“十三五十三五” “高等学校本科教学质量与教学改革工程高等学校本科教学质量与教学改革工程”n整合各类实验实践教学资源整合各类实验实践教学资源n遴选建设一批成效显著、受益面大、影响面宽的实验教学示范中心遴选建设一批成效显著、受益面大、影响面宽的实验教学示范中心n重在加强内涵

46、建设、成果共享与示范引领重在加强内涵建设、成果共享与示范引领n实验室建设的企业化和社会化实验室建设的企业化和社会化合作合作创新创新支持高等学校与科研院所、行业、企业、社会有关部门合作共建资助大学生开展创新创业训练2022年3月21日第 73 页 2013年，批复年，批复100家国际级虚拟仿真示范中心家国际级虚拟仿真示范中心 ；在未来；在未来5年，年，将吸取成功经验，辐射示范全国高校的实验教学，加强与企业、行业将吸取成功经验，辐射示范全国高校的实验教学，加强与企业、行业或社会团体合作，引领在各行各业各学科的人才培养或社会团体合作，引领在各行各业各学科的人才培养2020个公共基础实验教学示范中心个

47、公共基础实验教学示范中心/ /年年3030个学科大类基础实验教学示范中心个学科大类基础实验教学示范中心/ /年年3030个国家和省重点学科专业领域个国家和省重点学科专业领域/ /年年100100个个 企业级校外和企业级校外和海外实习基地海外实习基地企业企业高校高校行业行业/社会社会团体团体2022年3月21日第 74 页加强责任感、使命感加强责任感、使命感引领方向引领方向抓住机遇，加快建设抓住机遇，加快建设率先突破率先突破出理念、思路、经验、成果出理念、思路、经验、成果示范辐射示范辐射加强交流、研讨、培训加强交流、研讨、培训全面发展全面发展74希望希望祝本次研讨会圆满举行祝本次研讨会圆满举行感谢各位的聆听！感谢各位的聆听！