CN107957862A - 一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，包括：步骤S1：提供统一的用户界面风格及统一的用户登录模块；步骤S2：为虚拟仿真实训提供需求导入规范，包括规划整体资源开发方案和编写脚本。本发明将软件系统的业务功能和软件系统技术框架本身进行解耦，需求提出者采用填空或者选择的方式，在一套预先定制好的框架体系内完成对业务的描述，从而形成需求分析文档，该文档能够清晰定义需求分析中的各种要素，包括功能需求，性能需求，环境需求，可靠性需求，安全保密需求，用户界面需求，资源使用需求等。运用本方法形成的需求分析文档，不仅可以作为系统设计者的输入依赖文档，而且能够作为系统设计者输出产品的检验标准。

Description

一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法

技术领域

本发明涉及软件工程、软件生命周期管理领域，尤其涉及一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法。

背景技术

随着社会信息化进程的加快，各种应用软件应运而生，从而用户对计算机软件的要求更加严格和复杂。软件需求分析正是解决用户的这种需求，软件需求分析是关乎软件项目开发成败的重要因素。一个软件项目的开发主要分五个阶段：需求分析、设计、编码、测试和运维阶段。而需求分析所得到的结果是软件项目开发中其他四个阶段的必备条件。软件开发者要从用户的业务问题中提取出软件系统能够帮助用户解决的业务问题，通过对用户业务问题的分析，规划出开发者的软件产品。这个步骤是对用户业务的一个升华，是一个把用户业务管理流程优化，转化为软件产品，从而提升管理而实现质的飞跃，这一步是否成功，直接关系到开发出来的软件产品能否得到用户认可，顺利交付给客户，客户能否真正运用开发者的产品帮助他解决业务或管理问题。

软件需求分析的任务是确定系统必须完成哪些工作，也就是对目标系统提出完整、准确、清晰、具体的要求。它所做的工作是深入描述软件的功能和性能，确定软件设计的限制和软件同其它系统对接的接口细节，定义软件的其它有效性要求。

在教学过程中，往往需要结合虚拟仿真技术的辅助进行软件教学，在，如：一种虚拟仿真教学实训平台构建方法(专利号：201410827013.6)主要是从构建平台的结构角度出发，说明了虚拟仿真教学实训平台的构成和每个组成部分的功能特点。主要强调的是需求分析中功能需求的点。但是现有技术中还没有一套针对工科类的虚拟仿真实训教学软件系统开发的需求分析方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，将软件系统的业务功能和软件系统技术框架本身进行解耦，需求提出者采用填空或者选择的方式，在一套预先定制好的框架体系内完成对业务的描述，从而形成需求分析文档，该文档能够清晰定义需求分析中的各种要素，包括功能需求，性能需求，环境需求，可靠性需求，安全保密需求，用户界面需求，资源使用需求等。运用本方法形成的需求分析文档，不仅可以作为系统设计者的输入依赖文档，而且能够作为系统设计者输出产品的检验标准。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，其特征在于，包括：

步骤S1：提供统一的用户界面风格及统一的用户登录模块；

步骤S2：为虚拟仿真实训提供需求导入规范，包括规划整体资源开发方案和编写脚本。

进一步的，所述统一的用户界面风格包括风格规范、交互设计规范和具体界面规范；所述风格规范包括图标规范，提供了统一的图标、名称、尺寸和功能说明；所述交互设计规范包括视觉规范、虚拟场景相机控制规范和系统快捷键规范，所述系统快捷键规范提供了统一的快捷键及其功能；所述具体界面规范包括登录界面规范、分发平台界面规范、虚实结合软件界面规范和纯虚拟软件界面规范。

进一步的，所述规划整体资源开发方案的具体内容为：根据教学大纲，规划出实训任务的开发列表，确定教学资源的产品模型清单，对于产品模型清单列出的设备，规定了需要功能的描述、制作对象的清晰图片、建模精度及其功能交互描述，对于大型设备给出拍摄实物时的注意事项。

进一步的，所述脚本包括模型建模脚本和实训任务脚本，实训任务脚本分为设备认知、选型训练类型、设备安装接线训练模式和故障排除训练模式。

进一步的，所述模型建模脚本还提供场景布局要求，用于说明设计规范标准。

进一步的，所述虚拟仿真实训包括虚实结合实训和纯虚拟仿真实训，虚实结合实训通过对外围控制设备的编程调试，完成对虚拟场景内设备及环境参数的控制和监控；纯虚拟仿真实训分为导训模式、实训模式和设计模式，导训模式中，用户在模拟场景中按步骤根据提示完成任务，熟悉所学知识的流程和体验故障时的场景；实训模式中，在老师的指导下完成实训任务，并最终生成实训报告；设计模式中，将场景和设备分解成最小元素并赋予物理参数，可以由设计者自由组合，形成新的实训场景或者验证相关实验产生数据进行进一步分析。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过本发明的需求分析方法，需求提出人员可清晰的将虚拟仿真实训的想法转化为可以实施的软件开发需求分析文档，开发人员通过该份文档明确的进行开发，并且在已成熟的框架体系下轻易扩展更多的实训，并横向扩张更多的专业，提高了开发效率。同时，作为虚拟仿真实训软件的检验标准，可判断虚拟仿真软件实现是否能够实现实训效果，从而达到教学目的。

附图说明

图1为本发明的图标规范示意图。

图2为本发明的系统快捷键规范示意图。

图3为本发明的分发平台界面规范示意图。

图4为本发明一实施例的实训模式车辆专业整体规划示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

虚拟实训的概念是利用虚拟现实的技术仿真或虚构某些情景，供学生观察、操纵、建构其中的对象，使他们获得类似真实的体验或者掌握知识理论体系的规律。虚拟现实技术在高等院校中也正在探索其应用领域，虚拟工艺、虚拟流程、虚拟实验、虚拟车间、虚拟工厂，将形成虚拟对象与真实对象有效对接，虚拟实训和真实实训的有机互补，全面提升院校实训教学的可操作性、实效性，避免危险性，降低高成本性，不可逆性和高耗费，为实验与实训提供有力支撑。

针对工科类专业实训教学的特点，本方案所提供方法，将虚拟仿真实训分为两种类型：虚实结合实训和纯虚拟仿真实训，虚实结合实训主要解决工科类学生完成控制、监控类实训任务，学生通过对实际外围控制设备的编程调试，完成对虚拟场景内设备及环境参数的控制和监控；纯虚拟仿真实训根据教学过程不同的环境，分为导训模式(tutorialmodel)、实训模式(training model)和设计模式(creator model)，导训模式采取故事叙述的方式，用户在模拟场景中按步骤根据提示完成各种任务，在每个步骤中熟悉所学知识的流程和体验故障时的情景；实训模式针对教材中的实训指导书，应用于教学中的实训课，在老师的指导下完成实训任务，并最终生成实训报告；设计模式完全将场景和设备分解成最小元素并赋予物理参数，可以由设计者自由组合，形成新的实训场景或者验证相关实验产生数据进行进一步分析。

本发明的一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法具体内容如下：

步骤S1：为整个软件系统提供统一的用户界面风格及统一的用户登录模块，说明对接用户本身用户系统相关接口即可。所述统一的用户界面风格包括风格规范、交互设计规范和具体界面规范；请参照图1，所述风格规范包括图标规范，提供了统一的图标、名称、尺寸和功能说明；所述交互设计规范包括视觉规范、虚拟场景相机控制规范和系统快捷键规范，请参照图2，所述系统快捷键规范提供了统一的快捷键及其功能；所述具体界面规范包括登录界面规范、分发平台界面规范、虚实结合软件界面规范和纯虚拟软件界面规范，请参照图3，分发平台界面规范中提供了统一的界面布局，包括平台名称、官网按钮、企业标志、更新提示、下载按钮、更新进度、搜索条和用户信息等固定内容，还包括软件图标、类型标签等可变内容。

步骤S2：为虚拟仿真实训的两种类型(包括虚实结合实训和纯虚拟仿真实训)提供需求导入规范，规范明确了需求的开发流程：

第一步：规划整体资源开发方案，根据教学大纲，规划出实训任务的开发列表，确定教学资源的产品模型清单，对于产品模型清单列出的设备，规定了需要功能的描述、制作对象全角度的清晰图片(取一两张最佳角度的图片当作实物设备展示图片，根据设备外形的不同，有的设备取偏斜角的角度，正侧面45度角，目的是能看到设备的三个面，有立体感，但以正面占主要画面)、建模精度(涉及设备的尺寸，包括长、宽、高，有些设备会涉及到管径的大小，其目的时为了控制模型的大小)及其功能交互描述等，对于大型设备给出拍摄实物时的注意事项。

其中，如下表1所示为一实施例的实训任务开发列表：

表1：实训任务开发列表

如下表2所示为一实施例的产品模型清单：

表2：产品模型清单

第二步：编写脚本，包括模型建模脚本和实训任务脚本，对于实训任务脚本分为设备认知、选型训练类型、设备安装接线训练模式和故障排除训练模式。模型建模脚本，还要求提供场景布局要求，用于说明设计规范标准。下表3和下表4分别为设备认知类型脚本样例和场景布局要求：

表3：设备认知类型脚本样例

表4：场景布局要求

为了一般技术人员更好地理解本方案，以下结合具体实施例对本发明进行进一步介绍：

轨道交通车辆运维专业虚拟仿真系统开发需求分析案例

轨道交通车辆运维专业(以下简称车辆专业)虚拟仿真系统开发遵循UI设计规范，使用用户统一登录风格，对接学校本身教务信息系统。

车辆专业实训任务类型为纯虚拟仿真实训系统，采用实训模式(training model)完成。首先规划车辆专业整体资源开发方案，涉及本专业多个知识的实训，如图4所示：

以其中单车制动实验为例，填写场景需求，如下所示：

场景布局要求

“单车制动器实验”要做一个场景

1、场景以检修库为背景，要含有：墙体(其中墙上有开门、开创、设备箱之类的装饰)、房顶(房顶有天车、配斜梯)、地面内嵌轨道、试验器旁边设计一个风源管出口。

2、设备的布局：墙面设备箱为风源箱(可向库内供给600KPa的风源，有开关、仪表显示)、C64车停留在轨道相应台位上，单车制动器在旁边

3、设备包含微控单车试验器：C64敞车、工具箱(防锈检漏剂、软木锤、毛刷、闸调器试验垫板、钢板空重车试验垫板、阶梯塞尺、扳手、扭矩扳手、手锤、管钳)

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，其特征在于，包括：

步骤S1：提供统一的用户界面风格及统一的用户登录模块；

步骤S2：为虚拟仿真实训提供需求导入规范，包括规划整体资源开发方案和编写脚本。

2.根据权利要求1所述的构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，其特征在于，所述统一的用户界面风格包括风格规范、交互设计规范和具体界面规范；所述风格规范包括图标规范，提供了统一的图标、名称、尺寸和功能说明；所述交互设计规范包括视觉规范、虚拟场景相机控制规范和系统快捷键规范，所述系统快捷键规范提供了统一的快捷键及其功能；所述具体界面规范包括登录界面规范、分发平台界面规范、虚实结合软件界面规范和纯虚拟软件界面规范。

3.根据权利要求1所述的构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，其特征在于，所述规划整体资源开发方案的具体内容为：根据教学大纲，规划出实训任务的开发列表，确定教学资源的产品模型清单，对于产品模型清单列出的设备，规定了需要功能的描述、制作对象的清晰图片、建模精度及其功能交互描述，对于大型设备给出拍摄实物时的注意事项。

4.根据权利要求1所述的构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，其特征在于，所述脚本包括模型建模脚本和实训任务脚本，实训任务脚本分为设备认知、选型训练类型、设备安装接线训练模式和故障排除训练模式。

5.根据权利要求4所述的构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，其特征在于，所述模型建模脚本还提供场景布局要求，用于说明设计规范标准。

6.根据权利要求1所述的构建工科类虚拟仿真实训教学软件的需求分析方法，其特征在于，所述虚拟仿真实训包括虚实结合实训和纯虚拟仿真实训，虚实结合实训通过对外围控制设备的编程调试，完成对虚拟场景内设备及环境参数的控制和监控；纯虚拟仿真实训分为导训模式、实训模式和设计模式，导训模式中，用户在模拟场景中按步骤根据提示完成任务，熟悉所学知识的流程和体验故障时的场景；实训模式中，在老师的指导下完成实训任务，并最终生成实训报告；设计模式中，将场景和设备分解成最小元素并赋予物理参数，可以由设计者自由组合，形成新的实训场景或者验证相关实验产生数据进行进一步分析。