面向云服務的虛擬仿真訓練資源建設與開放共享機制研究

代傳金 楊賓鋒 馬躍 來磊

[摘 要]針對軍隊院校在虛擬仿真訓練資源建設中出現的“建設資源很豐富，學員使用很貧乏”“單一建設資源很全面，共享使用很困難”等問題，該文在考慮軍事要求前提下，結合國家級虛擬仿真訓練項目推廣和使用的實際數據，從理論上分析提高軍事院校虛擬仿真訓練資源建設針對性和有效性的方法策略，探索新形式下面向云服務的虛擬仿真訓練資源建設模式和開放共享機制，具有重要的教育教學理論意義和價值。

[關鍵詞]云服務;虛擬仿真訓練資源;開放共享;資源利用率;認定考核

[中圖分類號] TP391.9[文獻標識碼] A[文章編號] 1674-9324（2020）44-0-02[收稿日期] 2020-04-30

一、引言

為解決軍事院校裝備訓練教學中經常出現“操作不到”“訓練不好”和“實習不上”的老大難問題，滿足新時期軍隊院校改革后多點異地辦學的教學訓練模式需求[1-3]，促進教育公平化和優質教學資源共享[4，5]，各軍事院校大力開展裝備教學的虛擬仿真訓練資源建設[6，7]，如我們開發建設的精密進場雷達虛擬仿真實驗教學項目已經成功在國家虛擬仿真實驗教學平臺開放運行，并被教育部認定為虛擬仿真類金課。但從該項目在軍隊院校的推廣和使用效果來看，軍事院校虛擬仿真訓練資源建設存在優質資源利用率不高、訓練效果無法及時反饋、教育資源交流分享難、“信息孤島”問題嚴重等突出性難題，因此，為提高虛擬仿真訓練資源的裝備教學貢獻率，急需依據最新資源建設理念，建設一套能夠實現對教學使用、實驗教學中心以及各個教學平臺項目等全方位的統一的虛擬仿真訓練資源管理體系和共享平臺[8]，充分整合學校信息化教育訓練資源，滿足虛擬教學資源的擴展性、兼容性、開放和共享需求。

二、理念與策略

當前軍隊院校軍事裝備訓練教學，基本采用“多媒體教室理論授課+實驗室虛擬模擬訓練+室外裝備訓練”的教學模式開展，在這種教學模式指引下，各院校粗狂式發展，各自積極構建虛擬實驗平臺。但由于標準規范、接口協議等問題，無法共享連同，孤島現象嚴重。

針對虛擬仿真資源建設現狀，從頂層設計出發，探索構建面向云服務的虛擬仿真訓練資源平臺，在云服務平臺架構下整合校內、校外資源，盤活原有虛擬仿真資源，支持各類虛擬仿真訓練教學平臺掛靠鏈接和持續建設。

三、面向云服務的虛擬仿真訓練資源智能平臺構建

1.構建思路。按照“校院兩級統分結合、資源數據開放共享、平臺接口兼容擴展、部署使用兩網并行”的思路進行建設。“校院兩級統分結合”就是校級平臺對接管理院級平臺，校級平臺進行統一門戶展示、數據統計匯總;院級平臺根據教學需求組織進行線上裝備虛擬仿真訓練教學。“資源數據開放共享”就是各學院開發建設虛擬仿真訓練資源，統一部署在校級平臺上，面向全校乃至校外進行開放使用，以及數據統計匯總。“平臺接口兼容擴展”就是新建校級平臺要與現有院級平臺實現對接，現有各類實驗實訓資源能平滑部署至校級平臺，且兼容后續市場主流的虛擬仿真資源開發平臺和技術。“部署使用兩網并行”則是考慮到國家虛擬仿真實驗教學項目認定相關要求，結合軍隊院校實際，虛擬仿真實驗教學平臺擬分別基于無線教學網和軍綜網進行同步部署。

2.平臺設計。面向云服務的虛擬仿真訓練資源智能平臺按照“標準、開放、共享、可擴展、專業、安全”的原則設計，分為五個子系統進行建設：教育云平臺、智慧管理子系統、智慧教學系子系統、智慧學習子系統和智慧考核子系統。

教育云平臺主要用于支持各個學院的虛擬仿真訓練資源和構建，結合軍隊院校實際，教育云平臺擬分別基于無線教學網和軍綜網進行同步部署，“雙網并行”系統，對于不涉密的軍事基礎教育資源部署在無線教學網平臺上面向校內外開放使用，對于涉密的軍事專業教育資源部署在軍綜網平臺上進行校內開放使用。

智慧管理子系統需要指定統一的標準和規范，保證全校資源建設、共享的有序進行;制定保障制度和政策保證平臺的可持續運行。在應用層面上采用了一整套完善的授權體系，通過對角色、師生設置相應的機構權限、操作權限、指標項權限來保證業務操作的安全性;在數據層面上提供數據庫日志備份、事務備份、數據庫自動備份、災難恢復等功能;系統層面的安全特性通過系統錯誤捕獲、日志功能實現。

智慧教學子系統主要用于服務教員的日常教學。依托教育云平臺，主要包括備課系統、互動課堂、輔導答疑、電子作業、課程學習、交流與反饋等部分，實現教師智能課程設計、授課、批改作業和輔導答疑等，同時實現教學資料管理、開放資料下載、資源更新與擴充、即時互動和反饋等智能化服務。系統充分發揮各專業教師能力，每位教師由雜家變為專家。

智慧學習子系統主要用于服務學員學習。依托構建平臺，適應分布式和跨平臺的計算機網絡系統、通過制定平臺之間對接的數據接口標準，實現廣范圍內的開放共享，為學員提供一個能感知學習情景、識別學習特征、提供合適學習資源、自動記錄學習過程和評測學習成果的學習工具，大量提供開放學習資源。

智慧考核子系統。依托對學員以及學習情境的數據測量、采集和分析，理解和優化學習以及學習發生的情景，提高學習效率和效果，為教學決策、優化教學提供有效支持。

四、開放共享的認定考核機制

考核認定是實訓教學閉環流程中最后一個關鍵環節，不僅可以評估出學習效果，更是對院校人才培養質量鑒定的重要指標。依托裝備虛擬仿真教學的云服務平臺，按照“虛擬結合、軟硬結合”的裝備訓練原則，將整個裝備虛擬操作教學過程中分成兩個階段、五個步驟組織實施，依據云平臺智慧考核子系統分階段對學員進行開放共享的認定考核。第一階段訓練，依托平臺提供的虛擬仿真訓練軟件，考察學員單兵作戰保障能力，考核結果在云平臺開放共享，教學員共同認定考核結果。第二階段訓練，依托云平臺緊貼部隊實際設計演練科目，按照實戰要求設置科目，逐步開展單裝使用、綜合集成、體系運用的虛擬仿真訓練，重點考核學員裝備的綜合運用能力，考核結果在云平臺開放共享，學員推演組認定考核結果。在整個訓練過程中，按照虛擬訓練與考核、網絡實戰訓練與考核的兩段考核模式，完成對學員裝備操作和組織運用能力的“教學員共同參與”開放共享的全過程考核評價，在提高學員學習興趣的同時，豐富了學員的體驗，有助于學員將所學知識在實戰化訓練中轉化為能力。

五、價值與效能

為了深化軍隊院校裝備訓練教學綜合改革，激發軍隊院校學員創造力，學員可以通過“兩網”并行登陸云服務平臺，打破裝備教學時空限制，讓學員在校園內任意地點任意時間反復操作訓練，極大地提高學員的任職能力、操作水平和工程意識。同時，教員可以通過共享平臺將虛擬仿真實驗資源分享出來，讓更廣范圍內的師生使用到實驗資源，推進實驗教學的更新進步，節省建設經費。

參考文獻

[1]趙凱輝，童玲，何靜，等.基于虛擬仿真的電氣工程專業實踐教學改革探析[J].當代教育理論與實踐，2017，（11）：37-40.

[2]王娟，樊智勇，段照斌，等.基于虛擬仿真的飛機系統教學資源建設方法探索[J].中國教育信息化，2017，（13）：54-58.

[3]王衛國，莊勁武.虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J].實驗室研究與探索，2013，（12）：5-8.

[4]李平.推進虛擬現實技術應用提高高校教育教學質量[J].實驗室研究與探索，2018，（1）：1-4.

[5]李平，毛昌杰，徐進.開展國家級虛擬仿真實驗教學中心建設提高高校實驗教學信息化水平[J].實驗室研究與探索，2013， （11）：5-8.

[6]李連中，翟敬梅，何海洋.機器人虛擬仿真及遠程控制系統的研究及實現[J].計算機工程與應用，2016，（13）：238-242.

[7]楊自春，張磊，陳國兵，等.淺析虛擬仿真技術在海軍院校教學中的應用[J].繼續教育，2016，（11）：45-48.

[8]高東鋒.信息化時代高校實驗教學改革的要求、思路與路徑[J].中國高教研究，2018，（4）：93-96.