指揮信息系統(tǒng)軟件教學環(huán)境構(gòu)建研究

郭寶鋒 王文娟 李召瑞 霍曉磊 陶杰

摘? 要 為加速部隊作戰(zhàn)指揮體系的構(gòu)建和作戰(zhàn)指揮能力的形成，指揮信息系統(tǒng)建設和人才培訓至關重要，其中，指揮信息系統(tǒng)軟件教學是指揮信息系統(tǒng)培訓的重要環(huán)節(jié)。針對現(xiàn)有軟件教學環(huán)境中存在的問題，提出一種基于服務器和虛擬機系統(tǒng)的軟件教學環(huán)境構(gòu)建方法，以期為指揮信息系統(tǒng)多專業(yè)實戰(zhàn)化教學提供理論依據(jù)和實踐參考。

關鍵詞 指揮信息系統(tǒng);軟件教學環(huán)境;服務器;虛擬機系統(tǒng);實戰(zhàn)化教學體系

中圖分類號：G642.0? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）06-0044-03

Research on Construction of Command Information System Software Teaching Environment//GUO Baofeng， WANG Wenjuan， LI Zhaorui， HUO Xiaolei， TAO Jie

Abstract In order to speed up the establishment of the combat com-mand system and the formation of combat command capabilities， the?construction of command information system and personnel training are essential. Among them， command information system software teaching is an important part of command information system trai-ning. Aiming at the problems existing in the existing software tea-ching environment， this paper proposes a method of constructing a software teaching environment based on server and virtual machine system， hoping to provide a theoretical basis and practical reference for multi-disciplinary practical teaching of command information system.

Key words command information system; software teaching environment; server; virtual machine system; practical teaching system

0 前言

以信息化主導的信息戰(zhàn)作為一種特殊的作戰(zhàn)手段，已成為現(xiàn)代戰(zhàn)爭中出奇制勝的關鍵因素。指揮信息系統(tǒng)作為作戰(zhàn)指揮通信鏈路的載體，以計算機為網(wǎng)絡核心，具有指揮控制、偵察情報、預警探測、通信、安全保密、信息對抗等功能[1]。在作戰(zhàn)行動中，指揮信息系統(tǒng)充當著部隊作戰(zhàn)效能的倍增器[2-3]，是提高軍隊信息化作戰(zhàn)能力的重要手段。指揮信息系統(tǒng)軟件運行于計算機或服務器，是實現(xiàn)指揮控制的“神經(jīng)”與“靈魂”。

在指揮信息系統(tǒng)軟件教學中，由于軟件構(gòu)成的復雜性、功能的多樣性，目前構(gòu)建的教學環(huán)境難以為多席位多要素聯(lián)動作業(yè)教學提供有效支撐[4]。為了向?qū)崙?zhàn)聚焦、向部隊靠攏，使軍事訓練貼近信息化條件下的部隊聯(lián)合作戰(zhàn)需要，進一步利用現(xiàn)有數(shù)字化教室環(huán)境開展指揮信息系統(tǒng)軟件組訓教學，初步構(gòu)建指揮信息系統(tǒng)軟件的實戰(zhàn)化教學環(huán)境。

1 當前教學環(huán)境構(gòu)建存在問題剖析

傳統(tǒng)的課堂教學模式由教師采用多媒體技術講授教學內(nèi)容，學生被動接受。該模式適用于學員人數(shù)較多的常規(guī)課程講授[5]，不適用于軟件教學。指揮信息系統(tǒng)軟件是個龐大的體系，相對一般軟件教學又具有其特殊性。現(xiàn)階段，無論是院校還是部隊，指揮信息系統(tǒng)軟件教學普遍存在下面一些問題。

軟件操作具有不可重復性，不利于學員輪番訓練? 指揮信息系統(tǒng)軟件教學包括安裝部署和操作使用兩部分內(nèi)容，在計算機席位上一旦完成軟件安裝部署，很難恢復到原始狀態(tài)，不利于學員反復訓練安裝部署過程。此外，由于軟件不穩(wěn)定、計算機配置差異等會導致安裝錯誤，難以返回正常狀態(tài)，想要進行新的安裝部署，只能重新安裝計算機系統(tǒng)，費時費力。操作使用環(huán)節(jié)，首批學員完成課堂學習之后，會在數(shù)據(jù)庫中留下使用記錄，后面學員再學習時會受到前面學員所錄入信息的影響，造成教學初始環(huán)境差異，不利于教學的實施。

席位設置不靈活，不便于多席位聯(lián)動演訓? 目前的指揮信息系統(tǒng)軟件教學環(huán)境大多基于計算機網(wǎng)絡構(gòu)建或單機運行，每臺計算機按預先設置的席位安裝部署軟件，席位角色不能改變，后續(xù)的所有操作訓練都需基于這樣的教學環(huán)境開展，在作戰(zhàn)想定改變時，只能通過重新部署各個席位的軟件甚至重新安裝操作系統(tǒng)來實現(xiàn)整個網(wǎng)絡配置環(huán)境的更新，這就使得席位設置極其不靈活，不便于多席位聯(lián)動演訓，不利于學員崗位輪換訓練。

師生交互困難，不便于示教與案例分析? 軟件教學不同于一般的課程學習，不僅學員要能看到教師的操作過程，而且需要教師實時監(jiān)控學員的操作過程并及時給予點評。尤其是在學員遇到問題時，教師若可以將其作為典型案例投影到教師機，引導學生分析問題和解決問題，避免出現(xiàn)類似錯誤，就會大大提高教學效率并提升學員分析解決問題的能力。但現(xiàn)有的教學環(huán)境更多的還是基于教師演示、學員跟訓的方式進行，師生之間缺乏交互和反饋，在學員遇到問題時，教師只能走下講臺，點對點解決，不能將問題有效地展示給其他學員。

2 教學環(huán)境的構(gòu)建方法

為有效解決現(xiàn)有教學環(huán)境存在的問題，從環(huán)境的通用性、方便性、高效性等方面考慮，構(gòu)建指揮信息系統(tǒng)軟件教學環(huán)境。

以服務器為平臺構(gòu)建硬件網(wǎng)絡環(huán)境? 網(wǎng)絡環(huán)境構(gòu)建示意圖如圖1所示，硬件設備主要包括服務器、網(wǎng)絡交換機（三層）、教師機（兩臺）和學員機（若干）。

服務器由高性能計算機構(gòu)成，具有更快的運行速度、更高的負載能力和更大的存儲空間，為教師機和學員機提供軟件運行數(shù)據(jù)。

三層網(wǎng)絡交換機是具有部分路由器功能的交換機，可達到一次路由、多次轉(zhuǎn)發(fā)的目的，主要完成局域網(wǎng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，即教師機、學員機與服務器之間的數(shù)據(jù)交換。

教師機由兩臺普通計算機組成，設置雙屏投影，一臺運行多媒體課件講授理論知識點，另外一臺運行指揮信息系統(tǒng)軟件，二者相互配合，使教學內(nèi)容變得豐富，而且操作更集中、方便、直觀。此外，教師機安裝教師機監(jiān)控軟件，通過網(wǎng)絡交換可實時監(jiān)控學員機動態(tài)，并能夠調(diào)取學員機界面投影在講臺，適用于案例分析教學。

學員機由多臺普通計算機組成，計算機數(shù)量可根據(jù)實際情況而定，學員通過學員機完成軟件操作。

通過這種硬件配置，解決了師生交互困難，不便于示教與案例分析的問題。

使用虛擬機開展軟件操作訓練? 虛擬機采用虛擬化技術實現(xiàn)，通過軟件模擬運行在一個完全隔離的環(huán)境中，并具有完整硬件系統(tǒng)功能。采用虛擬機開展軟件操作訓練，在虛擬的操作系統(tǒng)里進行操作的過程不受硬盤還原卡的限制，不影響真實計算機的配置和使用。此外，在虛擬機內(nèi)可隨意對不熟悉的軟件及運用進行嘗試安裝和測試，不成功情況下只需一鍵恢復“快照”即可回到設定的完好節(jié)點處，適用于指揮信息系統(tǒng)軟件的安裝部署以及操作訓練。

基于虛擬機系統(tǒng)進行指揮信息系統(tǒng)軟件教學環(huán)境部署時，首先克隆多個虛擬機系統(tǒng)，將其放置于服務器端，教師機和學員機通過登錄服務器進入各自的虛擬機，進而完成軟件的安裝部署和操作訓練。這種通過服務器進入虛擬機的方式也大大降低了教師機和學員機對設備的性能要求，節(jié)約了硬件成本和維護費用。此外，教師機和學員機可以登錄任意不同的虛擬機，學員可在不變動座位的情況下進行炮兵、防空等不同種類指揮信息系統(tǒng)軟件的操作訓練。并且，虛擬機在學員使用之后可快速恢復到原始狀態(tài)，不影響后續(xù)學員的循環(huán)使用。因此，使用虛擬機開展軟件操作訓練，解決了傳統(tǒng)教學環(huán)境存在的軟件操作不可重復、席位配置不靈活等問題。

3 構(gòu)建的軟件教學環(huán)境的優(yōu)點與不足

優(yōu)點

1）管理維護方便。指揮信息系統(tǒng)軟件基于服務器平臺集中托管，軟件更新和克隆等操作只需在服務器上進行，不需進入各個教師機和學員機。另外，在虛擬機中運行指揮信息系統(tǒng)軟件，“快照”恢復方便快捷，減輕了教師的管理和維護負擔。

2）學習直觀高效。軟件教學時，雙屏投影使得理論和實操相結(jié)合，學員學習過程更直觀。并且，教師機可通過網(wǎng)絡交換機實時監(jiān)控學員學習動態(tài)，采用示教方法及時點評和解決典型問題，提高了學員學習的效率和解決問題的能力。

3）操作使用靈活。指揮信息系統(tǒng)軟件包括多種兵種軟件，教師可在服務器端通過克隆虛擬機復制出不同兵種軟件，學員只需登錄不同的虛擬機文件完成不同軟件的操作訓練，角色更換簡單快捷。

4）成本代價低廉。教師機和學員機運行的軟件均放置在服務器端，對教師和學員的計算機配置要求低，節(jié)約了成本。

不足? 本文所提出的環(huán)境構(gòu)建方法優(yōu)點很明顯，但也存在不足，由于軟件操作都是通過網(wǎng)絡進行的，因此對帶寬以及操作響應速度的要求非常高，特別是多席位同時傳輸態(tài)勢數(shù)據(jù)時，對網(wǎng)絡速度提出很高的要求。為解決該問題，需要使用高性能服務器和網(wǎng)絡交換機，但這又提高了環(huán)境構(gòu)建成本。在實際構(gòu)建環(huán)境時，可根據(jù)學員的實際數(shù)量及軟件的網(wǎng)絡流量來統(tǒng)籌服務器和網(wǎng)絡交換機性能需求。

4 總結(jié)

在當今軍事環(huán)境下，基于指揮信息系統(tǒng)的多專業(yè)聯(lián)合作戰(zhàn)成為軍事力量運用主要形式。為有效提升指揮訓練能力和人才隊伍培養(yǎng)，需要不斷構(gòu)建實戰(zhàn)化教學環(huán)境，優(yōu)化整合教學內(nèi)容，創(chuàng)新教學方法，進而完備實戰(zhàn)化教學體系。在實戰(zhàn)化教學建設中，需要克服種種困難，迎難而上，為打造我國軍事新生力量提供有力的基礎保障，縮短與國際軍事強國的軍事差距。希望本文提到的一些思路和方法能夠為指揮信息系統(tǒng)多專業(yè)實戰(zhàn)教學環(huán)境構(gòu)建提供一定的參考價值。

參考文獻

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*項目來源：陸軍工程大學教育教學研究課題（課題編號：GJ20ZX042）;陸軍工程大學學院級教學成果立項培育課題（課題編號：2020CGLX-11、2020CGLX-10、2020CGLX-24）。

作者：郭寶鋒（通信作者）、王文娟，陸軍工程大學石家莊校區(qū)電子與光學工程系，講師，研究方向為指揮信息系統(tǒng)教學與保障;李召瑞，陸軍工程大學石家莊校區(qū)電子與光學工程系，副教授，研究方向為指揮信息系統(tǒng)裝備保障;霍曉磊、陶杰，陸軍工程大學石家莊校區(qū)電子與光學工程系，講師，研究方向為指揮信息網(wǎng)絡與通信技術（050003）。