物聯(lián)網(wǎng)實訓室虛擬仿真軟件建設方案

一、概述

物聯(lián)網(wǎng)實訓室虛擬仿真軟件旨在緊密圍繞立德樹人的根本任務，充分依托先

進的數(shù)字技術，并對接物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展趨勢和人才需求。通過對比真實企業(yè)工

作環(huán)境，融合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育基因，秉承虛擬仿真技術與教育教學深度融合的理念，

引入虛擬現(xiàn)實和人工智能等新一代信息技術。

基于“虛實互補、盲訓結合、軟硬兼顧、產(chǎn)教融合、平臺管理、前瞻建設”

的原則，我們致力于將數(shù)字技術專業(yè)群虛擬仿真實訓基地打造成一個集學生實訓、

職業(yè)培訓、社會服務、技能競賽、技能考核評價、師資培訓、技術研發(fā)等多種公

共服務功能為一體的全省示范性虛擬仿真實訓基地。

不斷提升虛擬仿真實訓基地的示范輻射作用，帶動區(qū)域及校內(nèi)其他虛擬仿真

實訓基地的建設。技術水平和建設質(zhì)量將走在全國前列，高素質(zhì)技術技能人才培

養(yǎng)質(zhì)量將成為亮點，服務產(chǎn)業(yè)轉型升級的作用將顯著，從而助推高質(zhì)量跨越式發(fā)

展效能提升。最終，我們的目標是全面建成立足云南，面向全國，服務“一帶一

路”的中國特色高水平虛擬仿真實訓基地。

、物聯(lián)網(wǎng)實訓室虛擬仿真軟件介紹

2.1實訓室簡介

通過數(shù)字技術與多媒體的教學融合，我們致力于打造開放式專業(yè)群虛擬仿真

實訓教學及資源共享管理平臺。該平臺支持教學全流程和資源共享，結合3D技

術將綜合布線、智能化安防、物聯(lián)網(wǎng)工程以及物荻網(wǎng)應用中的大場景進行微縮。

與項目應用實踐有效銜接，為學生提供身臨其境的實踐體驗。這一創(chuàng)新性的教學

模式旨在突破傳統(tǒng)教學缺陷，重點解析和解決難點問題，培養(yǎng)學生的實際動手能

力，全面提升職業(yè)素養(yǎng)和行為習慣，使實訓基地成為“教、學、做、練、研、證”

為一體的實訓中心。

按照“虛實結合、能實不虛、以實帶虛、以虛助實”的原則，我們創(chuàng)新多元

實訓效果評價及反饋模式，實現(xiàn)線上線下混合、虛擬仿真與現(xiàn)場仿真結合的實訓

新模式。通過這一系統(tǒng)，完成真實環(huán)境下裝配式建筑技術與管理的全流程實訓，

滿足學生自主學習需求，提高教學質(zhì)量，降低實訓成本，同時規(guī)避潛在的實訓安

全風險。

2.2建設目的

實踐能力培養(yǎng)：通過提供真實的物聯(lián)網(wǎng)應用場景，讓學生在實際環(huán)境中進

行操作和項目實踐，培養(yǎng)其實踐能力，使其能夠熟練運用物聯(lián)網(wǎng)技術進行應用開

發(fā)、測試和調(diào)試。

團隊協(xié)作能力培養(yǎng)：物聯(lián)網(wǎng)工程應用往往需要多人協(xié)作，包括硬件設備安

裝、系統(tǒng)架構設計、軟件開發(fā)等。實訓室的建設旨在培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，

使其能夠在實際項目中與他人合作，形成良好的分工合作氛圍。

解決問題能力培養(yǎng)：在實際物聯(lián)網(wǎng)應用中，問題和挑戰(zhàn)常常出現(xiàn)。實訓室

的目標是培養(yǎng)學生解決問題的能力，通過實際操作和調(diào)試，使其能夠獨立分析和

解決問題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決方案的能力。

創(chuàng)新意識培養(yǎng)：鼓勵學生在實際項目中提出創(chuàng)新的想法和解決方案，培養(yǎng)

創(chuàng)新意識和創(chuàng)業(yè)精神。通過實踐和實驗，激發(fā)學旦的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)其在物聯(lián)網(wǎng)

領域中的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力。

實際應用能力培養(yǎng)：通過面向?qū)嶋H應用場景的項目實踐，學生將能夠掌握

物聯(lián)網(wǎng)技術在不同領域中的應用，為未來的求職和職業(yè)發(fā)展奠定堅實基礎。物聯(lián)

網(wǎng)工程應用實訓室的建設目標是培養(yǎng)學生的實踐能力、團隊協(xié)作能力、問題解決

能力、創(chuàng)新意識和實際應用能力，以適應物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展的需求，為學生的職業(yè)

發(fā)展打下堅實基礎。

三、物聯(lián)網(wǎng)實訓室虛擬仿真軟件組成

3.1數(shù)字教學基座

數(shù)字技術專業(yè)群虛擬仿真實訓教學

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源

源

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真

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教學（課程平臺（含備課、作業(yè)、考中職升學

虛擬仿真實訓平臺（含笛課）

試、課堂活動）澳考平臺

共享資源庫

數(shù)字基座

在數(shù)字教學基座的構建上，我們采用了SpringCloud微服務開發(fā)架構，各服

務模塊單獨運行并提供服務接口，確保平臺的穩(wěn)定、快速、高效。該基座采用前

后端分離和分布式微服務的彈性計算架構，后端主要基于Java的SpringCloud

實現(xiàn)，前端采用Vue等技術，具有高內(nèi)聚、松耦合、業(yè)務單一、高性能、高并發(fā)、

高可靠性、跨平臺、跨語言等特點。

單點登錄（SSO）實現(xiàn)統(tǒng)一登錄，統(tǒng)一用戶管理，一個賬戶可登錄驗證教學

全場景以及數(shù)字技術專業(yè)群實踐教學等所有應用模塊系統(tǒng)。平臺采用Kubernetes

技術進行部署，支持公有云、私有云、混合云模式安裝，同時支持多數(shù)據(jù)源以保

證技術的一致性。這樣的部署方式保證了服務的穩(wěn)定性、可擴展性、彈性擴容性，

支持大規(guī)模并發(fā)教學全場景和數(shù)字化專業(yè)群教學實踐應用。

基礎虛擬化服務方面，我們選擇了Docker和KVM兩種虛擬化技術，根據(jù)

學科性質(zhì)進行選擇性支撐，提供穩(wěn)定、可自行配置的虛擬機器。

基于全流程DevOps自動化運維，支持持續(xù)集成、分析、服務注冊與發(fā)現(xiàn)、

系統(tǒng)監(jiān)控、性能監(jiān)控、日志管理、預警、持續(xù)部署。我們基于Docker的鏡像倉

庫和Kubernetes的容器云管理調(diào)度平臺，實現(xiàn)在線可視化管理、監(jiān)控、調(diào)度容器，

從而確保平臺的高效運作。

基礎持久化層支持RDS和NoSQL兩種方式，采用MySQL集群和MongoDB

集群搭建，支持基于CQRS的分布式事務處理，數(shù)據(jù)自動備份，并通過Redis集

群對熱點數(shù)據(jù)進行緩存，以支持大并發(fā)。

基礎服務層提供在線驗證碼服務、基礎文件服務、消息隊列服務、OSS對象

存儲服務、用戶/鑒權服務、個人云盤服務、WebSockel服務等，以確保平臺的通

用性。

用戶基礎信息管理方面，我們支持訂單按業(yè)務方向進行配置，對班級、教師、

并查看教師批閱的結果。

教學質(zhì)量管理：教師可根據(jù)教學情況自由配置評價維度，分為課程學習權

重和作業(yè)評分權重，支持不同權重值計算出學生學習情況排名，并支持導出切能。

用戶管理：支持用戶賬號管理，包括添加用戶、刪除用戶、禁用用戶、啟

用用戶，支持對已有用戶進行編輯，以及根據(jù)用戶名查詢用戶信息。同時支持批

量導入用戶，批量導出用戶信息。

錯題集：收集學生考試或作業(yè)過程中的錯題，以供其他時間進行練習，學

習題庫模塊提供與教學課程配套的測試題庫，同時允許用戶添加自己的考試題目,

并在考試或教學過程中插入該題目進行講解。

這一通用教學管理平臺全面涵蓋了課程管理、教學質(zhì)量管理、用戶管理等多

方面的功能，為教師和學生提供了便捷的教學和學習工具。

3.3資源共享平臺

資源共享平臺采用B/S架構,兼容主流瀏覽器（如谷歌、火狐），主要包含

5大核心模塊。

資源庫模塊：整合多門基礎課程的教材、教案、課件、微課、教學配套材

料等教學元素到一個資源庫平臺。通過互聯(lián)網(wǎng)技術和混合式教學，保證教學的實

施與效果。教師可以智能備課、一鍵上課，從而顯著提升教學質(zhì)量與效率。

資源檢索：為使用者提供多種資源檢索功能，包括課程導航和資源庫導航

等，以便學習者更方便地使用平臺。

在線交流：提供即時或延時的im通訊功能，支持教學實訓中的網(wǎng)上交流、

輔導、講解、答疑解惑等。為學生和教師提供便捷的溝通工具。

自主學習：提供開放式的課堂建立，學生可以自主完成專業(yè)課程學習，并

將學習進度納入教學統(tǒng)計。這種自主學習的方式有助于學生更靈活地掌握知識。

云盤模塊：支持用戶上傳教學過程中創(chuàng)作的圖片、視頻、音頻、文檔等文

件形式，并能在自主開發(fā)課程中自由引用。這一切能為教學資源的靈活應用提供

了便捷途徑.

云分享：平臺提供方便的分享功能，可將分段、分章節(jié)、全文、音視頻進

行一鍵分享。有效銜接第一課堂和第二課堂，方便學生進行課前預習和課后復習，

提高知識留存率，使學習變得更加輕松。

3.4網(wǎng)絡仿真實踐平臺

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網(wǎng)絡仿真實踐平臺采用B/S結構，借助springcloud微服務技術，專為廿算

機網(wǎng)絡教學和實訓而設計。該平臺通過圖形化仿真，模擬主流廠商路由器、交換

機、防火墻、無線設備的配置，支持大型網(wǎng)絡模擬，使廣大師生能夠在沒有真實

設備的情況下進行模擬演練，提升對網(wǎng)絡技術的學習。

主要模塊：

課程制作工具：提供便捷的實驗制作工具，使教師能夠輕松混合編排不同

格式的文本、圖片、音頻、視頻、超鏈接等資源，并自動生成動態(tài)實驗目錄，實

現(xiàn)不同實訓資源同屏展示。

實驗進度監(jiān)控：內(nèi)置網(wǎng)絡實驗進度監(jiān)控模塊，教師可實時查看和統(tǒng)計學生

在仿真平臺進行操作的進度，了解學生學習情況。

實驗報告自動生成：平臺支持自動生成每個學生的實驗報告，根據(jù)學生在

仿真系統(tǒng)中的操作和相應的實驗文檔，生成完整的實驗報告。

在線問答：提供實瞼的在線問答功能，學生在實訓過程中可以與老師進行

及時溝通，提高學習效率。

實驗筆記記錄：用戶可在實驗頁面記錄實驗筆記，方便對學習情況進行記

錄和整理。

內(nèi)置公共資源課程：軟件開發(fā)模塊內(nèi)置完整的實訓資源，包括實訓文檔和

配套拓撲圖，方便教師直接使用。

?個人云盤；提供云盤服務，用戶的所有文件按不同類型進行分類，以方便

查看和操作。

支持的實驗類型：平臺支持華為數(shù)通系統(tǒng)交換機、路由器、無線AP、防火

墻等自由建立拓撲實驗，包括VLAN實驗、NAT配置實驗、ibgp和ebgp綜合實

驗等。

綜合教學整合：與教學模塊、考試模塊、作業(yè)模塊、技能大賽模塊、人工

智能、云計算、大數(shù)據(jù)、軟件開發(fā)等實踐模塊進行無縫組合，全面完成計算機網(wǎng)

絡專業(yè)群的教學，為學生提供多樣化的實踐機會。

3.5物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實訓平臺

物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實訓平臺采用完全圖形化界面組態(tài)顯示和邏輯聯(lián)動方式，結

合腳本編程，使實驗既直觀、趣味，又具有強大的可操作性。服務器端配備所有

實訓硬件對應的虛擬設備，圖形與實際硬件相對應，實現(xiàn)所見即所得的操作體驗。

通過編輯器，使用者能夠編輯、搭建應用項目，并與硬件同步完成典型的物聯(lián)網(wǎng)

功能。

平臺特點：

圖形化編輯和邏輯聯(lián)動：平臺提供完全圖形化界面，用戶可通過圖形編輯

器直觀搭建物聯(lián)網(wǎng)應任項目。邏輯聯(lián)動方式使得實驗更為直觀和趣味。

可編程接口：預留可編程的編輯接口，用戶可以自行添加新的功能模塊，

提高平臺的靈活性和擴展性。

數(shù)據(jù)可視化控件：平臺具備基本的數(shù)據(jù)可視化控件，包括曲線、餅圖、虛

擬儀表等功能。用戶可以通過編輯屬性，如顏色、變量選取、形狀、數(shù)量等，定

制化數(shù)據(jù)可視化。

通信方式支持：平臺包含常用的通信方式，如COM、TCP、433等，滿足

不同物聯(lián)網(wǎng)設備之間的通信需求°

虛擬設備圖形對應實際硬件：平臺服務器端提供虛擬設備，其圖形與實際

硬件相對應，確保用戶在虛擬環(huán)境中的操作與實際硬件一致。

快速自助完成實訓課程：圖形化編輯的設計使得學生能夠快速自助完成物

聯(lián)網(wǎng)實訓課程，降低學習門檻。

這一物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實訓平臺不僅具備直觀、趣味的特點，還滿足學生對物

聯(lián)網(wǎng)實訓的實用性和實際操作的需求，為物聯(lián)網(wǎng)領域的學習提供了有效的工具和

資源。

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