一種虛擬仿真教學應用平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種虛擬仿真教學應用平臺，具體涉及到虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫及網絡通訊等信息技術領域，可以應用于教學、技能培訓、教學資源配置與管理等。
【背景技術】
[0002]虛擬仿真教學應用虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫及網絡通訊等現代信息技術構建高度逼真的虛擬場景和學習內容，使學生沉浸在虛擬環境中進行自主學習或實驗操作，可開展真實環境不具備或難以完成的教學內容，或訓練成本高、消耗大、不可逆、存在安全隱患的培訓內容，是一種有利于教育資源共享和全開放的教學模式，將在培養學生實踐能力、科學探索及創新創業能力過程中，發揮重要的功能與作用，有望成為除理論教學、實踐教學之外的第三種教學模式。虛擬仿真教學模式的突出優點推動了其在機械制造、材料設計與分析、藥物開發、生物醫學等多個學科、專業領域中的應用，但它在建設及應用上仍處于初級階段，還存在一些問題。
[0003](1)當前虛擬仿真教學大多停留在虛實轉化環節上，重在技術自身建設上，如制作更真實、更逼真的三維模型、場景等，營造身臨其境感覺，以便使學生愿意沉浸其中開展學習，但缺乏綜合設計環節、或有創意互動環節的考慮與設計，將很難調動學生主動思考意識、培養和鍛煉學生創新或綜合設計能力。
[0004](2)虛擬仿真教學在虛擬空間開展教與學，教師不在現場，學生獨自操作執行，完全不同于傳統教學模式。如何合理安排教學計劃和推進教學進度？如何考核評價學生完成效果與效率？使得虛擬仿真教學不僅要注重“實”到“虛”的技術實現，也應考慮教學過程設計，引入行之有效的效果評價體系等后臺管理功能。
[0005](3)信息技術的快速發展推動各類教學課件的涌現，如視頻錄像、Flash動畫、PowerPoint課件、基于Unity3D的三維應用軟件等，它們均可作為虛擬仿真教學資源，但這些文件格式不同，訪問方式不同，展現形式不同，執行速率不同，很有必要開發一個教學平臺，方便將這些資源導入，進行教學資源的重新配置與優化，促進教學手段的多樣化和提高教學資源的利用效率。
[0006](4)各個專業知識龐大且更新速度快，而虛擬仿真教學資源開發周期長、成本高，這就要求在虛擬仿真教學資源開發與平臺建設上，應考慮擴展、兼容、更新、未來發展等問題，在建模語言、編程語言、數據庫、網絡協議、接口定義等方面進行統籌規劃，構建開放、互動、智能型的教學平臺，推進虛擬仿真資源可持續發展，使之運行于不同版本、不同操作系統之上，或運行于不同終端設備上。
[0007]為了充分發揮虛擬仿真教學在對人才培養上的作用與功能，解決上述問題顯得尤為迫切與必要，需要發明一種虛擬仿真教學應用平臺。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是提出了一種虛擬仿真教學應用平臺，以克服上述不足。
[0009]為解決上述技術問題，本發明提出了一種虛擬仿真教學應用平臺，包括:教學資源配置與管理模塊、虛擬仿真實驗操作模塊、考核與質量監控模塊、信息與教務管理模塊和輸入輸出接口模塊；這五個主模塊具有特定屬性及內容，可實現特定功能與應用，同時它們之間相互聯系、密切配合，共同構成虛擬仿真教學應用平臺。其中，
[0010]所述教學資源配置與管理模塊，用于對教學資源進行分類管理、配置、整合與優化，為個性化靈活教學提供面向不同專業、大量豐富、有質量、可編輯的教學資源和條件；
[0011]所述虛擬仿真實驗操作模塊，用于對實驗場景或操作環境進行沉浸式瀏覽與觀察，進行高度逼真地實驗技能培訓、虛擬實驗、仿真測量；
[0012]所述考核與質量監控模塊，用于實現對用戶實驗操作能力及學習效果的考核與評價；
[0013]所述信息與教務管理模塊，用于實現用戶分組、權限管理以及平臺內各種信息的計算、分析與統計；用于排課、選課、開課審核，以及實驗安排、實驗批改、考勤管理、成績管理、實驗報告；用于用戶的實時交流反饋或離線交流反饋；
[0014]所述輸入輸出接口模塊，用于平臺與外部設備通訊，增強平臺軟件可移植性與安全性。
[0015]進一步，所述教學資源配置與管理模塊包括:輔助教學資源配置與管理系統、虛擬教學資源配置與管理系統、仿真操作資源配置與管理系統；
[0016]所述輔助教學資源配置與管理系統，用于對各種格式教學資源文件進行導入創建、復制、修改、刪除、參數選取、屬性配置的操作與管理；
[0017]所述虛擬教學資源配置與管理系統，用于將現實中的教學資源，通過計算機建模，建立虛擬教學資源，并且對所述虛擬教學資源進行創建、復制、修改、刪除、參數選取、屬性配置的操作與管理；
[0018]所述仿真操作資源配置與管理系統，通過計算機編程，建立具有動作或執行功能的仿真操作資源，并且對所述仿真操作資源進行創建、復制、修改、刪除、參數選取、屬性配置的操作與管理。
[0019]進一步，所述仿真操作資源包括單步實驗操作和模塊化操作；
[0020]所述單步實驗操作是指一種資源選取、一條指令執行、一個動作實施或一步操作，選取相關一系列單步實驗操作可實現某種目標任務，或完成某實驗項目操作或技能培訓；
[0021]所述模塊化操作是對專業知識和實驗內容進行模塊化處理或碎片化處理，將一個復雜的或綜合性的實驗項目或技能培訓項目等分解為一個個相對獨立的操作模塊，每個操作模塊可實現一個相對獨立的技術操作或功能單一的任務，選取一系列相關模塊化操作可實現某個綜合性或復雜的實驗項目或技能培訓。
[0022]進一步，所述虛擬仿真實驗操作模塊，對實驗場景或操作環境進行沉浸式瀏覽與觀察，進行高度逼真地實驗技能培訓、虛擬實驗、仿真測量，具體包括:實驗場景漫游、安全實訓操作、儀器設備操作、試劑制備操作、虛擬實驗操作和仿真實驗操作；
[0023]所述虛擬仿真實驗操作通過二維、三維或三維以上的方式進行。
[0024]進一步，所述虛擬仿真實驗操作包括練習模式和考試模式兩種模式；
[0025]所述練習模式為:用戶在指導或提醒條件下開展各種培訓、實驗操作或仿真測量，不記錄成績，但用戶所有操作、行為活動被系統后臺記錄；
[0026]所述考試模式為:用戶在規定時間內獨立開展各種培訓、實驗操作或仿真測量，期間沒有任何指導或提醒，結束后給與考試成績，用戶所有操作、行為活動被系統后臺記錄。
[0027]進一步，所述虛擬仿真實驗劃分為標準化操作實驗和綜合設計型實驗兩種類型；
[0028]所述標準化操作實驗是指實驗項目或操作從結構設計上屬于順序結構的實驗；
[0029]所述綜合設計型實驗是指根據實驗要求可進行設計的綜合實驗，即通過選取一系列有邏輯關系的仿真操作資源，賦予正確參數和條件，組合完成的實驗。
[0030]進一步，所述考核與質量監控模塊，用于實現對用戶實驗操作能