CN105336233A - 一种虚拟仿真教学应用平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种虚拟仿真教学应用平台，包括教学资源配置与管理模块、虚拟仿真实验操作模块、考核与质量监控模块、信息与教务管理模块和输入输出接口模块；本发明是借助虚拟现实、多媒体、人工智能、网络通讯、计算机等技术开发的虚拟仿真教学应用系统，可克服现有教学存在的实验成本高、消耗大、存在安全隐患等客观因素的限制，开展低成本、低消耗、高安全的实验教学和技能培训；有助于学生快速获取知识和掌握技能，激发学生学习兴趣，促进师生互动，提高学生创新创业能力；有助于教学资源跨专业、跨院系、跨地区的开放、共享与推广；有利于实现教学资源动态更新、高效运行与管理。本发明将在教学、技能培训、教学资源配置与管理等领域推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种虚拟仿真教学应用平台，具体涉及到虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库及网络通讯等信息技术领域，可以应用于教学、技能培训、教学资源配置与管理等。
背景技术
虚拟仿真教学应用虚拟现实、多媒体、人机交互、数据库及网络通讯等现代信息技术构建高度逼真的虚拟场景和学习内容，使学生沉浸在虚拟环境中进行自主学习或实验操作，可开展真实环境不具备或难以完成的教学内容，或训练成本高、消耗大、不可逆、存在安全隐患的培训内容，是一种有利于教育资源共享和全开放的教学模式，将在培养学生实践能力、科学探索及创新创业能力过程中，发挥重要的功能与作用，有望成为除理论教学、实践教学之外的第三种教学模式。虚拟仿真教学模式的突出优点推动了其在机械制造、材料设计与分析、药物开发、生物医学等多个学科、专业领域中的应用，但它在建设及应用上仍处于初级阶段，还存在一些问题。
(1)当前虚拟仿真教学大多停留在虚实转化环节上，重在技术自身建设上，如制作更真实、更逼真的三维模型、场景等，营造身临其境感觉，以便使学生愿意沉浸其中开展学习，但缺乏综合设计环节、或有创意互动环节的考虑与设计，将很难调动学生主动思考意识、培养和锻炼学生创新或综合设计能力。
(2)虚拟仿真教学在虚拟空间开展教与学，教师不在现场，学生独自操作执行，完全不同于传统教学模式。如何合理安排教学计划和推进教学进度？如何考核评价学生完成效果与效率？使得虚拟仿真教学不仅要注重“实”到“虚”的技术实现，也应考虑教学过程设计，引入行之有效的效果评价体系等后台管理功能。
(3)信息技术的快速发展推动各类教学课件的涌现，如视频录像、Flash动画、PowerPoint课件、基于Unity3D的三维应用软件等，它们均可作为虚拟仿真教学资源，但这些文件格式不同，访问方式不同，展现形式不同，执行速率不同，很有必要开发一个教学平台，方便将这些资源导入，进行教学资源的重新配置与优化，促进教学手段的多样化和提高教学资源的利用效率。
(4)各个专业知识庞大且更新速度快，而虚拟仿真教学资源开发周期长、成本高，这就要求在虚拟仿真教学资源开发与平台建设上，应考虑扩展、兼容、更新、未来发展等问题，在建模语言、编程语言、数据库、网络协议、接口定义等方面进行统筹规划，构建开放、互动、智能型的教学平台，推进虚拟仿真资源可持续发展，使之运行于不同版本、不同操作系统之上，或运行于不同终端设备上。
为了充分发挥虚拟仿真教学在对人才培养上的作用与功能，解决上述问题显得尤为迫切与必要，需要发明一种虚拟仿真教学应用平台。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提出了一种虚拟仿真教学应用平台，以克服上述不足。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种虚拟仿真教学应用平台，包括：教学资源配置与管理模块、虚拟仿真实验操作模块、考核与质量监控模块、信息与教务管理模块和输入输出接口模块；这五个主模块具有特定属性及内容，可实现特定功能与应用，同时它们之间相互联系、密切配合，共同构成虚拟仿真教学应用平台。其中，
所述教学资源配置与管理模块，用于对教学资源进行分类管理、配置、整合与优化，为个性化灵活教学提供面向不同专业、大量丰富、有质量、可编辑的教学资源和条件；
所述虚拟仿真实验操作模块，用于对实验场景或操作环境进行沉浸式浏览与观察，进行高度逼真地实验技能培训、虚拟实验、仿真测量；
所述考核与质量监控模块，用于实现对用户实验操作能力及学习效果的考核与评价；
所述信息与教务管理模块，用于实现用户分组、权限管理以及平台内各种信息的计算、分析与统计；用于排课、选课、开课审核，以及实验安排、实验批改、考勤管理、成绩管理、实验报告；用于用户的实时交流反馈或离线交流反馈；
所述输入输出接口模块，用于平台与外部设备通讯，增强平台软件可移植性与安全性。
进一步，所述教学资源配置与管理模块包括：辅助教学资源配置与管理系统、虚拟教学资源配置与管理系统、仿真操作资源配置与管理系统；
所述辅助教学资源配置与管理系统，用于对各种格式教学资源文件进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置的操作与管理；
所述虚拟教学资源配置与管理系统，用于将现实中的教学资源，通过计算机建模，建立虚拟教学资源，并且对所述虚拟教学资源进行创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置的操作与管理；
所述仿真操作资源配置与管理系统，通过计算机编程，建立具有动作或执行功能的仿真操作资源，并且对所述仿真操作资源进行创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置的操作与管理。
进一步，所述仿真操作资源包括单步实验操作和模块化操作；
所述单步实验操作是指一种资源选取、一条指令执行、一个动作实施或一步操作，选取相关一系列单步实验操作可实现某种目标任务，或完成某实验项目操作或技能培训；
所述模块化操作是对专业知识和实验内容进行模块化处理或碎片化处理，将一个复杂的或综合性的实验项目或技能培训项目等分解为一个个相对独立的操作模块，每个操作模块可实现一个相对独立的技术操作或功能单一的任务，选取一系列相关模块化操作可实现某个综合性或复杂的实验项目或技能培训。
进一步，所述虚拟仿真实验操作模块，对实验场景或操作环境进行沉浸式浏览与观察，进行高度逼真地实验技能培训、虚拟实验、仿真测量，具体包括：实验场景漫游、安全实训操作、仪器设备操作、试剂制备操作、虚拟实验操作和仿真实验操作；
所述虚拟仿真实验操作通过二维、三维或三维以上的方式进行。
进一步，所述虚拟仿真实验操作包括练习模式和考试模式两种模式；
所述练习模式为：用户在指导或提醒条件下开展各种培训、实验操作或仿真测量，不记录成绩，但用户所有操作、行为活动被系统后台记录；
所述考试模式为：用户在规定时间内独立开展各种培训、实验操作或仿真测量，期间没有任何指导或提醒，结束后给与考试成绩，用户所有操作、行为活动被系统后台记录。
进一步，所述虚拟仿真实验划分为标准化操作实验和综合设计型实验两种类型；
所述标准化操作实验是指实验项目或操作从结构设计上属于顺序结构的实验；
所述综合设计型实验是指根据实验要求可进行设计的综合实验，即通过选取一系列有逻辑关系的仿真操作资源，赋予正确参数和条件，组合完成的实验。
进一步，所述考核与质量监控模块，用于实现对用户实验操作能力及学习效果的考核与评价，包括：在线监控与现场监控系统、实验报告提交与评阅系统、在线考试与现场考试系统、综合设计能力考核与评价系统、实验操作效果考核与评价系统；
所述在线监控与现场监控系统，用于通过监控鼠标、键盘、操纵杆、传感器、或摄像头等外设全程监控用户在线行为操作，并以即时消息、对话框以定时或不定时方式联系通知用户确认或答复，确保高效学习与操作，避免用户过多占用公共网络资源，有利于学习质量量化考核；
所述实验报告提交与评阅系统，用于提供和支持实验报告在线提交、在线批注、在线批改和智能评阅；
所述在线考试与现场考试系统，用于实现本地和/或远程登录考试；
所述综合设计能力考核与评价系统，用于方案流程设计评价、仪器参数选取评价、交互环节评价。
所述实验操作效果考核与评价系统，通过系统后台监控、人机交互等方式考核评价用户实验效果与操作质量。
进一步，通过所述在线监控与现场监控系统、实验报告提交与评阅系统、在线考试与现场考试系统、综合设计能力考核与评价系统及实验操作效果考核与评价系统，可以获取学生实验或考试成绩报告、学生学习与实验能力评价报告、教学效果与教学质量评价报告。
进一步，所述信息与教务管理模块，包括：用户管理系统、教务管理系统和交流反馈系统；
所述用户管理系统，用于实现学生、教师、教务人员、实验室管理人员的用户分组、权限等管理以及平台内各种信息的计算、分析与统计；
所述教务管理系统，用于实现课程安排、考务安排、成绩统计；
所述交流反馈模块，用于实现用户的交流互动和问题反馈。
进一步，所述输入输出接口模块，包括：软件接口单元和硬件接口单元；
所述软件接口单元包括操作系统接口、应用软件接口和资源输入输出接口；
所述硬件接口单元，包括立体显示与投影系统、空间跟踪定位系统、立体声语音控制系统、感觉测量与反馈系统、环境监控与控制系统和实验操作应用系统，用于营造逼真的实验场景、环境状况，进而通过人机交互硬件系统和多种类型传感探测器实现身临其境操作与实验。
进一步，所述软件接口单元支持Windows、Mac、Android、IOS多种操作系统，能应用于台式电脑、平板电脑和智能手机上，能够集成所有符合标准的教学资源和虚拟仿真教学软件，并提供丰富的应用接口与其它教学教务系统无缝对接；支持多种数据导入导出。
本发明是借助虚拟现实技术、多媒体技术、人工智能技术、网络通讯技术、计算机技术开发的虚拟仿真教学与管理应用系统，可克服现有教学存在的实验成本高、消耗大、存在安全隐患等客观因素的限制，开展低成本、低消耗、安全程度高的实验教学和技能培训；有助于学生快速获取知识和掌握技能，激发学生学习兴趣，提高学生创新创业能力；有助于教学资源跨专业、跨院系、跨地区的开放、共享与推广；有利于实现教学资源动态更新、高效运行与管理。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步具体说明。
图1是虚拟仿真教学应用平台结构示意图；
图2是教学资源配置与管理模块结构示意图；
图3是虚拟仿真实验操作模块结构示意图；
图4是考核与质量监控模块结构示意图；
图5是信息与教务管理模块结构示意图；
图6是输入输出接口模块结构示意图。
具体实施方式
下面借助实例和附图更加详细地说明本发明，但不应理解为本发明上述主题内容仅局限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想和所公开精神的情况下，根据本领域普通技术知识与惯用手段，做出各种等效、替换、修改或变更，都落入本发明保护的范围。
本实施例公开一种虚拟仿真教学应用平台，如图1所示，包括教学资源配置与管理模块、虚拟仿真实验操作模块、考核与质量监控模块、信息与教务管理模块和输入输出接口模块，这五个主模块具有特定属性和内容，可实现特定功能与应用；同时又可相互配合与协作，实施教学和技能培训。
如图2所示，教学资源配置与管理模块，包括辅助教学资源配置与管理系统、虚拟教学资源配置与管理系统和仿真操作资源配置与管理系统，它可对各类教学资源进行配置、整合与优化，为推进教学工作，特别是推进个性化、灵活教学提供面向不同专业的、大量、丰富的、有质量的、可编辑的教学资源和条件。其中，
辅助教学资源配置与管理系统，包括文档图片资源、视频动画资源和试卷题库资源。它可对多种格式的教学资源文件如文档、图片、视频、动画、试卷、题库等进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置等操作与管理。作为一种辅助教学资源，主要用于学生开展基础理论、专业技术和操作流程等相关知识的学习，为顺利推进实验教学、提高实验成功率和高效实验操作提供帮助。
虚拟教学资源配置与管理系统，包含仪器设备库、器具耗材库、药品试剂库、环境场景库。通过计算机建模软件，将现实中的仪器设备如显微镜、器具耗材如烧杯、药品试剂如医用酒精，以及环境场景如实验室等进行数字化，建立高度逼真的二维或三维模型，作为虚拟仿真实验的基本元素和操作对象。对这些虚拟教学资源可进行创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置等操作与管理。
仿真操作资源配置与管理系统，通过计算机编程，建立具有动作或执行功能的仿真操作资源，它包含单步实验操作和模块化操作。所谓单步实验操作，是指一种资源选取、一条指令执行、一个动作实施或一步操作，选取相关一系列单步实验操作可实现某种目标任务，或完成某个实验项目操作及技能培训。所谓模块化操作是根据学科专业设置、教学大纲要求及人才培养需求，对专业知识和实验内容进行模块化处理或碎片化处理，将一个复杂的或综合性的实验项目或技能培训项目等分解为一个个相对独立的操作模块，这些操作模块可实现一个相对独立的技术操作或功能单一的任务。对单步实验操作和模块化操作资源，可进行创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置等操作与管理。
如图3所示，虚拟仿真实验操作模块，包括实验场景漫游、安全实训操作、仪器设备操作、试剂制备操作、虚拟实验操作和仿真实验操作，它可对实验场景或操作环境进行沉浸式的浏览与观察，也可高度逼真地进行实验安全技能培训、仪器设备的使用操作、药品试剂的制备，也可虚拟开展多种实验项目以及仿真操作测量实验。这些内容可以通过二维的方式展示或提供，也可以通过三维或三维以上的方式展现。
虚拟仿真实验操作模块具有两种操作方式，即练习模式和考试模式。所谓练习模式，是指用户(主要指学生)进入该虚拟仿真实验操作模块后，可在操作提示及其它教学资源帮助条件下，开展各种培训、实验操作或仿真测量等，系统不记录成绩，但会记录用户所有操作与行为活动，用于分析评价该用户学习质量与效果。所谓考试模式，是指用户(主要指学生)进入该虚拟仿真实验操作模块后，各种操作提示或帮助会被系统屏蔽，在规定时间内独立地开展各种培训、实验操作或仿真测量等，系统会记录该用户所有操作、行为活动，并给出最终实验成绩，用于分析评价该用户知识掌握程度及效果。
虚拟仿真实验操作模块具备两种实验操作属性，即标准化操作实验和综合设计型实验。所谓标准化操作实验是指学生通过这类实验项目操作可有效掌握某个专业基础理论、相关技术或科学规律，或得到某种技能锻炼。这种类型的实验项目或操作从结构设计上来讲属于电影流式播放方式，即顺序结构，是一种安排好的顺序实验操作流程，在锻炼学生综合设计能力和空间想象力方面存在局限性。所谓综合设计型实验可弥补标准化操作实验存在的不足，它将综合设计型实验项目、大型设备操作或复杂操作过程等实验内容，进行模块化或碎片化处理，分解成多个简单的或功能相对单一的操作单元或操作步骤。学生要完成这类实验项目，首先需要进行实验方案设计，进而选取相应的操作单元或操作步骤，确定参数及实验条件，并赋予逻辑关系，逻辑关系正确方可进行后续的虚拟仿真操作训练。
以血红蛋白分离纯化综合设计型实验为例，系统将血红蛋白分离纯化实验用到的可能方案分解成一个个独立的模块化单元，完成这种类型实验则有多种工艺流程和多种实施方案。学生只有充分预习、调研、设计自己的流程，并且要配置好相关参数和实验条件，才可能获得正确的实验方案，进行后续的实验仿真操作。这种类型实验操作有利于学生自主设计实验，有利于培养综合设计能力和创新意识。因而，根据虚拟仿真教学在外在表现形式及内在结构上的特殊性，打破专业划分、班级所属、实验室分类的现有局面，建立不同类型、不同层次的标准化操作实验和综合设计型实验是有重要意义和应用价值的。
如图4所示，考核与质量监控模块，包括在线监控与现场监控系统、实验报告提交与评阅系统、在线考试与现场考试系统、综合设计能力考核与评价系统、实验操作效果考核与评价系统，该模块实现对用户实验操作能力及学习效果考核与评价等功能。其中，
在线监控与现场监控系统是通过在线后台监控的方式或实时现场监控如视频监控方式监察和记录用户在虚拟仿真教学应用平台上的操作与活动。该系统通过监控鼠标、键盘、操纵杆、传感器或摄像头等外设来全程监控用户在线行为操作，并以即时消息、对话框以定时或不定时方式联系通知用户确认或答复，确保高效学习与操作，避免用户过多占用公共网络资源，为学习质量量化考核作准备。
实验报告提交与评阅系统是指虚拟仿真教学平台提供和支持实验报告在线提交、在线批注、在线批改、智能评阅等功能。
在线考试与现场考试系统是指用户可以远程登录虚拟仿真教学平台进行考试，也可以在本地登录虚拟仿真教学平台进行考试，后者的优点是可以结合本地视频监控系统或监考人员，实现对参加考试用户的监督。
综合设计能力考核与评价系统包含方案流程设计评价、仪器参数选取评价、交互环节评价等内容。对于方案流程设计评价，每个综合设计型实验，一般都有多个方案可供选择，选择是否正确、优劣反映对相关知识和技术掌握的程度，从某种程度反映用户综合设计能力。对于仪器参数选取评价，仪器参数及工作参数选取直接决定实验或操作的成败和实验效果，每种选择应给出相应的评分细则。对于交互环节评价，在实验与操作过程中，对于一些关键技术要点和核心流程，会通过弹出对话框、即时消息等方式考察用户是否掌握该知识点，作为学习量化的一种形式。
实验操作效果考核与评价系统，是在用户进行实验或操作过程中，通过系统后台监控、人机交互等方式考核评价用户实验效果与操作质量。
基于上述在线监控与现场监控系统、实验报告提交与评阅系统、在线考试与现场考试系统、综合设计能力考核与评价系统及实验操作效果考核与评价系统，可以获取学生实验或考试成绩报告、学生学习与实验能力评价报告、教学效果与教学质量评价报告。
如图5所示，信息与教务管理模块，包括用户管理系统、教务管理系统和交流反馈系统。其中，
用户管理系统，包括用户管理和信息统计。用于实现学生、教师、教务人员、实验室管理人员等用户分组、权限等管理以及平台内各种信息的计算、分析与统计等。
教务管理系统包括课程安排、考务安排、成绩统计。用于排课、选课、开课审核，以及实验安排、实验批改、考勤管理、成绩管理、实验报告等功能。
交流反馈模块，包括交流互动、问题反馈。用户在学习过程中遇到问题可以请求指导，系统给出指导信息，可以实时交流反馈，也可以离线交流反馈，并将各种流行的即时通讯服务软件，如微信平台嵌入到本系统中，方便师生之间、学生之间交流互动。
如图6所示，输入输出接口模块，用于平台与外部设备通讯，增强平台软件可移植性和安全性。它包括软件接口单元和硬件接口单元。其中，
软件接口单元，包括操作系统接口、应用软件接口和资源输入输出接口。该接口单元实现跨平台工作，支持Windows、Mac、Android、IOS等多种操作系统，可应用于台式电脑、平板电脑和智能手机上，能够集成所有符合标准的教学资源和虚拟仿真教学软件，并提供丰富的应用接口可与其它教学教务系统无缝对接，拥有多种数据导入导出功能。
硬件接口单元，包括立体显示与投影系统、空间跟踪定位系统、立体声语音控制系统、感觉测量与反馈系统、环境监控与控制系统、实验操作应用系统，用于营造逼真的实验场景、环境状况如温湿度等，进而通过人机交互硬件系统和多种类型传感探测器实现身临其境操作与实验的过程。
本发明是借助虚拟现实技术、多媒体技术、人工智能技术、网络通讯技术、计算机技术开发的虚拟仿真教学与管理应用系统，克服传统教学存在的实验成本高、消耗大、存在安全隐患等客观因素限制，进行成本低、消耗小、安全度高的实验教学；有助于激发学生学习兴趣，使得学生快速获取知识和掌握技能；有利于实验室全面开放，进行个性教学和自主学习，提高学生创新能力；方便构建跨专业、跨院系、跨地区的共享平台，推动教学资源全面开放与推广，实现教育资源深度辐射和广泛应用；有利于实现教学资源动态更新、高效运行与管理。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，包括：教学资源配置与管理模块、虚拟仿真实验操作模块、考核与质量监控模块、信息与教务管理模块和输入输出接口模块；
所述教学资源配置与管理模块，用于对教学资源进行分类管理、配置、整合与优化，为个性化灵活教学提供面向不同专业、大量丰富、有质量、可编辑的教学资源和条件；
所述虚拟仿真实验操作模块，用于对实验场景或操作环境进行沉浸式浏览与观察，进行高度逼真地实验技能培训、虚拟实验、仿真测量；
所述考核与质量监控模块，用于实现对用户实验操作能力及学习效果的考核与评价；
所述信息与教务管理模块，用于实现用户分组、权限管理以及平台内各种信息的计算、分析与统计；用于排课、选课、开课审核，以及实验安排、实验批改、考勤管理、成绩管理、实验报告；用于用户的实时交流反馈或离线交流反馈；
所述输入输出接口模块，用于平台与外部设备通讯，增强平台软件可移植性与安全性。
2.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述教学资源配置与管理模块包括：辅助教学资源配置与管理系统、虚拟教学资源配置与管理系统、仿真操作资源配置与管理系统；
所述辅助教学资源配置与管理系统，用于对各种格式教学资源文件进行导入创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置的操作与管理；
所述虚拟教学资源配置与管理系统，用于将现实中的教学资源，通过计算机建模软件处理，建立虚拟教学资源，并且对所述虚拟教学资源进行创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置的操作与管理；
所述仿真操作资源配置与管理系统，通过计算机编程，建立具有动作或执行功能的仿真操作资源，并且对所述仿真操作资源进行创建、复制、修改、删除、参数选取、属性配置的操作与管理。
3.根据权利要求2所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述仿真操作资源包括单步实验操作资源和模块化操作资源；
所述单步实验操作是指一种资源选取、一条指令执行、一个动作实施或一步操作，选取相关一系列单步实验操作可实现某种目标任务，或完成某实验项目操作或技能培训；
所述模块化操作是对专业知识和实验内容进行模块化处理或碎片化处理，将一个复杂的或综合性的实验项目或技能培训项目等分解为一个个相对独立的操作模块，每个操作模块可实现一个相对独立的技术操作或功能单一的任务，选取一系列相关模块化操作可实现某个综合性或复杂的实验项目或技能培训。
4.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述虚拟仿真实验操作模块，对实验场景或操作环境进行沉浸式浏览与观察，进行高度逼真地实验技能培训、虚拟实验、仿真测量，具体包括：实验场景漫游、安全实训操作、仪器设备操作、试剂制备操作、虚拟实验操作和仿真实验操作；
所述虚拟仿真实验操作通过二维、三维或三维以上的方式进行。
5.根据权利要求4所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述虚拟仿真实验操作包括练习模式和考试模式两种模式；
所述练习模式为：用户在指导或提醒条件下开展各种培训、实验操作或仿真测量，不记录成绩，但用户所有操作、行为活动被系统后台记录；
所述考试模式为：用户在规定时间内独立开展各种培训、实验操作或仿真测量，期间没有任何指导或提醒，结束后给与考试成绩，用户所有操作、行为活动被系统后台记录。
6.根据权利要求4所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述虚拟仿真实验划分为标准化操作实验和综合设计型实验两种类型；
所述标准化操作实验是指实验项目或操作从结构设计上属于顺序结构的实验；
所述综合设计型实验是指根据实验要求可进行设计的综合实验，即通过选取一系列有逻辑关系的仿真操作资源，赋予正确参数和条件，组合完成的实验。
7.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述考核与质量监控模块，用于实现对用户实验操作能力及学习效果的考核与评价，以及教学效果与教学质量评价，包括：在线监控与现场监控系统、实验报告提交与评阅系统、在线考试与现场考试系统、综合设计能力考核与评价系统、实验操作效果考核与评价系统；
所述在线监控与现场监控系统，用于通过监控鼠标、键盘、操纵杆、传感器或摄像头等外设全程监控用户在线行为操作，并以即时消息、对话框以定时或不定时方式联系通知用户确认或答复，确保高效学习与操作，避免用户过多占用公共网络资源，有利于学习质量量化考核；
所述实验报告提交与评阅系统，用于提供和支持实验报告在线提交、在线批注、在线批改和智能评阅；
所述在线考试与现场考试系统，用于实现本地和/或远程登录考试；
所述综合设计能力考核与评价系统，用于方案流程设计评价、仪器参数选取评价、交互环节评价；
所述实验操作效果考核与评价系统，通过系统后台监控、人机交互等方式考核评价用户实验效果与操作质量。
8.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述信息与教务管理模块，包括：用户管理系统、教务管理系统和交流反馈系统；
所述用户管理系统，用于实现学生、教师、教务人员、实验室管理人员的用户分组、权限等管理以及平台内各种信息的计算、分析与统计；
所述教务管理系统，用于实现课程安排、考务安排、成绩统计；
所述交流反馈模块，用于实现用户的交流指导和问题反馈。
9.根据权利要求1所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述输入输出接口模块包括：软件接口单元和硬件接口单元；
所述软件接口单元包括操作系统接口、应用软件接口和资源输入输出接口；
所述硬件接口单元包括立体显示与投影系统、空间跟踪定位系统、立体声语音控制系统、感觉测量与反馈系统、环境监控与控制系统和实验操作应用系统，用于营造逼真的实验场景、环境状况，进而通过人机交互硬件系统和多种类型传感探测器实现身临其境操作与实验。
10.根据权利要求9所述的虚拟仿真教学应用平台，其特征在于，所述软件接口单元支持Windows、Mac、Android、IOS多种操作系统，能应用于台式电脑、平板电脑和智能手机上，能够集成所有符合标准的教学资源和虚拟仿真教学软件，并提供丰富的应用接口与其它教学教务系统无缝对接；支持多种数据导入导出。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160217 |