實(shí)用文檔虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案上海華一風(fēng)景觀藝術(shù)工程有限公司2017年8月虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·目錄第一章 需求分析 2一、 項(xiàng)目背景 2二、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀 3三、 用戶需求 3第二章 建設(shè)原則 5一、 建設(shè)目標(biāo) 5二、 建設(shè)原則 6第三章 系統(tǒng)總體解決方案 7一、 總體架構(gòu) 7二、 學(xué)科簡(jiǎn)介 8第四章 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì) 14第五章 產(chǎn)品服務(wù) 16一、 服務(wù)方式 16二、 服務(wù)內(nèi)容 16三、 故障響應(yīng)服務(wù)流程 17四、 故障定義 18五、 故障響應(yīng)時(shí)間 18六、 故障處理流程 19七、 應(yīng)急預(yù)案 191/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·第一章 需求分析一、 項(xiàng)目背景《國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要（2010－2020年）》明確指出：把教育信息化納入國(guó)家信息化發(fā)展整體戰(zhàn)略，超前部署教育信息網(wǎng)絡(luò)。到2020年，基本建成覆蓋城鄉(xiāng)各級(jí)各類學(xué)校的教育信息化體系，促進(jìn)教育內(nèi)容、教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化。加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)教育資源開發(fā)與應(yīng)用，建立數(shù)字圖書館和虛擬實(shí)驗(yàn)室。鼓勵(lì)企業(yè)和社會(huì)機(jī)構(gòu)根據(jù)教育教學(xué)改革方向和師生教學(xué)需求，開發(fā)一批專業(yè)化教學(xué)應(yīng)用工具軟件，并通過教育資源平臺(tái)提供資源服務(wù)，推廣普及應(yīng)用。在“十三五規(guī)劃”方針政策指引下，各地陸續(xù)出臺(tái)政策，強(qiáng)調(diào)數(shù)理化實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性。2016年，北京公布了中高考的新方案，強(qiáng)調(diào)義務(wù)教育階段所有科目都設(shè)為100分，表示它們?cè)诹x務(wù)教育與學(xué)生成長(zhǎng)中同等重要， 不再人為去區(qū)分主次，使學(xué)校、老師、家長(zhǎng)、社會(huì)對(duì)每一門學(xué)科都很重重視，其中物生化實(shí)驗(yàn)部分占分比例為 30%，高考不再文理分科。繼北京重磅發(fā)布此消息后，河南教育廳發(fā)布《關(guān)于 2016年普通高中招生工作的意見》，其中明確要求理化生實(shí)驗(yàn)操作考試滿分為 30分；安徽省初中畢業(yè)升學(xué)理化實(shí)驗(yàn)操作考試分?jǐn)?shù)為 15分，考試成績(jī)計(jì)入考生中考錄取總分；山西省理化實(shí)驗(yàn)操作 10分。2/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·教育部發(fā)布了《教育部關(guān)于印發(fā) <義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn) >的通知》要求，2017年秋季起，小學(xué)科學(xué)課程起始年級(jí)調(diào)整為一年級(jí)。要按照小學(xué)一、二年級(jí)每周不少于 1課時(shí)安排課程，三至六年級(jí)的課時(shí)數(shù)保持不變。而如今有些地區(qū)小學(xué)科學(xué)課堂教學(xué)卻不被人們所重視,且存在著科學(xué)儀器和設(shè)備欠缺以及實(shí)驗(yàn)課開設(shè)少甚至不開設(shè)的現(xiàn)象,而師資力量薄弱也是一大問題。二、 實(shí)驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀學(xué)校經(jīng)費(fèi)緊張、實(shí)驗(yàn)設(shè)備陳舊或不足課程學(xué)時(shí)短，講授內(nèi)容多，課堂效率低下學(xué)生參與度不高，學(xué)習(xí)興趣不夠，缺乏主動(dòng)性沒有理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境，高危實(shí)驗(yàn)很難呈現(xiàn)和操作師生不能隨時(shí)攜帶實(shí)驗(yàn)設(shè)備，做實(shí)驗(yàn)只能去實(shí)驗(yàn)室某些實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀察，實(shí)驗(yàn)周期過長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)誤差不好體現(xiàn)，滿足不了實(shí)際實(shí)驗(yàn)講解需要非正規(guī)操作由于破壞性大，成本較高，很難展示實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的各種故障現(xiàn)象流程化的實(shí)驗(yàn)操作模式，不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維小學(xué)科學(xué)師資力量薄弱，實(shí)驗(yàn)器材缺乏三、 用戶需求(一) 解決學(xué)生隨時(shí)多次的實(shí)驗(yàn)練習(xí)需求3/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·實(shí)驗(yàn)是理化生和小學(xué)科學(xué)（簡(jiǎn)稱小科）學(xué)科的重要組成部分，也是課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，由于學(xué)生群體的數(shù)量龐大和教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備建設(shè)的不足，學(xué)校的實(shí)驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足學(xué)生多次、隨時(shí)的學(xué)習(xí)一門實(shí)驗(yàn)的要求。(二) 實(shí)驗(yàn)的安全性與便捷性保證學(xué)生實(shí)驗(yàn)的安全性是校方考慮的第一要素，如何在有限的課時(shí)內(nèi)讓學(xué)生參與更多的實(shí)驗(yàn)操作，同時(shí)提高學(xué)習(xí)興趣提高實(shí)驗(yàn)效率。(三) 實(shí)驗(yàn)校本資源的建設(shè)，如何服務(wù)于全校所有師生實(shí)驗(yàn)課件資源匱乏，而且資源相對(duì)分散，學(xué)科教師需要花費(fèi)大量的精力尋找合適的資源；資源的匹配性較差，尤其是希望動(dòng)態(tài)展示的器材元器件，大多數(shù)是靜態(tài)的圖片形式或是只能按照固定步驟操作的flash 形式，很難滿足常規(guī)的教學(xué)需求；能實(shí)現(xiàn)配合實(shí)際習(xí)題講解的實(shí)驗(yàn)資源幾乎沒有；有些需要理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境才能完成的實(shí)驗(yàn)， 很難展示或?qū)嶋H演示。(四) 需要長(zhǎng)周期才能完成的實(shí)驗(yàn)，課堂效率和效果如何保障實(shí)驗(yàn)課時(shí)較短，需要長(zhǎng)周期才能完成的實(shí)驗(yàn)，課堂效果不理想，所以，目前課堂的實(shí)際情況是，只能靠老師“說”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生很難理解。(五) 實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式固定，教學(xué)模式需要?jiǎng)?chuàng)新固定的教學(xué)模式，缺乏自主創(chuàng)新。實(shí)驗(yàn)主要分為：講實(shí)驗(yàn)、做實(shí)驗(yàn)和畫實(shí)驗(yàn)三大部分。其中，“講實(shí)驗(yàn)”大多數(shù)是靠老師講，學(xué)生聽，4/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·很難給學(xué)生直觀、立體的視覺沖擊，效果大打折扣； “做實(shí)驗(yàn)”是我們一直提倡學(xué)生需要?jiǎng)邮秩ンw驗(yàn)、 去操作的，但現(xiàn)實(shí)情況往往是沒有辦法滿足學(xué)生隨時(shí)多次的實(shí)驗(yàn)練習(xí)需求； “畫實(shí)驗(yàn)”一般是老師在黑板上畫實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)構(gòu)圖、原理圖等，比如物理的電路圖等，這種畫圖是必要的，但存在的問題是，很難全方位動(dòng)態(tài)展示效果以及內(nèi)部的邏輯關(guān)系，比如電路圖，無法展示電路中各元器件之間的動(dòng)態(tài)邏輯關(guān)系，但是如果有專業(yè)的輔助軟件，不僅高效，而且能形象地展示出電路中的各種動(dòng)態(tài)關(guān)系，形象、直觀、高效。第二章 建設(shè)原則針對(duì)用戶這些迫切需求，學(xué)校需要建立一套完整的實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)資源，滿足全校師生隨時(shí)多次使用。實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)提供實(shí)驗(yàn)中實(shí)用、好用、難找的實(shí)驗(yàn)資源和實(shí)驗(yàn)工具。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要鼓勵(lì)和提倡學(xué)生進(jìn)行實(shí)際的實(shí)驗(yàn)操作，這是任何的資源和軟件都是不能替代的功能， 所以，實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)的定位是——輔助實(shí)驗(yàn)教學(xué)。一、 建設(shè)目標(biāo)虛擬仿真實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)緊貼教學(xué)大綱，滿足學(xué)校仿真實(shí)驗(yàn)優(yōu)質(zhì)資源的需要，并在此基礎(chǔ)上，引領(lǐng)學(xué)校教師開展基于常態(tài)化的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。在豐富校本資源建設(shè)的同時(shí)，協(xié)助教師備課、上課；降低實(shí)驗(yàn)操5/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·作成本與難度，增加學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，保障實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性與安全性。圖1：實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)問題解決示意圖二、 建設(shè)原則實(shí)用性原則虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)緊扣教學(xué)大綱要求，深挖一線教師課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)各個(gè)痛點(diǎn)，提供具有最優(yōu)實(shí)驗(yàn)器材和資源以及性價(jià)比的產(chǎn)品。經(jīng)濟(jì)性原則在滿足實(shí)驗(yàn)教學(xué)功能及體驗(yàn)度的前提下， 盡量降低升級(jí)和維護(hù)成本。針對(duì)性原則虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)的開發(fā)與利用是為了課程目標(biāo)的有效達(dá)成， 針對(duì)6/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·不同的學(xué)科目標(biāo)提供與之相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)制作工具和資源。安全性原則虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)采取必要的安全保護(hù)措施，具有高度的安全性?？删S護(hù)性原則產(chǎn)品簡(jiǎn)單、實(shí)用、易操作、易維護(hù)、支持本地部署與私有云部署。第三章 系統(tǒng)總體解決方案一、 總體架構(gòu)提供虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)系統(tǒng)，經(jīng)過官方授權(quán)的許可用戶可在線訪問虛擬實(shí)驗(yàn)，全校師生通用。若學(xué)校已有校園云平臺(tái)，支持將虛擬實(shí)驗(yàn)直接對(duì)接到指定的校園云平臺(tái)上（非第三方平臺(tái)），師生通過單點(diǎn)登錄即可訪問使用。同時(shí)，為了方便教師上課離線使用，單獨(dú)給學(xué)科老師配備客戶端賬號(hào)，支持線上+線下使用，完全不用擔(dān)心網(wǎng)絡(luò)問題，保障正常的課堂教學(xué)。使用終端上，支持跨平臺(tái)訪問，windows、IOS、Android全平臺(tái)適應(yīng)，滿足實(shí)際教學(xué)需求。向?qū)W校提供訪問地址和許可使用賬號(hào)，師生可根據(jù)實(shí)際情況選擇使用終端，方便高效。7/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·圖2：虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)架構(gòu)圖二、 學(xué)科簡(jiǎn)介2.1虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)--小學(xué)科學(xué)小學(xué)科學(xué)涵蓋了小學(xué) 1-6年級(jí)的主流教材版本生命世界、物質(zhì)世界、地球與宇宙等領(lǐng)域的 234個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，是目前市面上最完整的小學(xué)科學(xué)教學(xué)資源，可以培養(yǎng)小學(xué)生初步的科學(xué)探究能力。8/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·圖2-1：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)小學(xué)科學(xué)界面示意圖寓教于樂，培養(yǎng)小學(xué)生初步的科學(xué)探究能力圖2-2：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)步驟示意圖多維度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)過程，強(qiáng)化、鞏固學(xué)科知識(shí)。解決因客觀因素（天氣、光線等）影響給實(shí)驗(yàn)帶來不便的問題。圖2-3：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)示意圖解決因觀察時(shí)間較長(zhǎng)給實(shí)驗(yàn)帶來不便的問題（如鐵釘生銹實(shí)驗(yàn)）。9/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·圖2-4：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)小學(xué)科學(xué)生銹實(shí)驗(yàn)示意圖多維立體展示，效果逼真。圖2-5：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)小學(xué)科學(xué)立體展示示意圖零入門，實(shí)驗(yàn)操作設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。10/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·圖2-6：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)小學(xué)科學(xué)易操作實(shí)驗(yàn)示意圖2.2其他學(xué)科展示圖2-7虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)物理家庭電路示意圖11/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·圖2-8虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)物理電磁學(xué)示意圖圖2-9虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)物理力學(xué)示意圖12/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·圖2-10虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)生物示意圖圖2-11：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)生物 3D鳥類模型示意圖13/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·圖2-12虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)生物觀察實(shí)驗(yàn)示意圖第四章 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)通過多媒體手段，依托學(xué)科特色，建立富有科技感的虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，滿足師生多次、隨時(shí)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究和學(xué)習(xí)需求。在直觀、立體、高效、多樣化的人機(jī)互動(dòng)過程中，既提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也滿足了學(xué)生個(gè)性化的學(xué)習(xí)需求。 同時(shí)，不受物理空間、時(shí)間的限制。集探究性、趣味性、科學(xué)性于一體。實(shí)驗(yàn)主要系列產(chǎn)品有：物理（初高中）、化學(xué)（初高中）、生物（初高中）、小科（1-6年級(jí)）。其中，生物提供豐富的 3D模型，呈現(xiàn)多姿多彩的生物世界；物理和化學(xué)內(nèi)置獨(dú)特的 "引擎"，讓每個(gè)器材都“活”起來，自由擺放、任意組裝、參數(shù)任意調(diào)節(jié)、相互影響、疊加14/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·運(yùn)算。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象真實(shí)逼真、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無誤，是目前市面上唯一一款真正具備探索性和創(chuàng)新性的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助工具。高效率性生動(dòng)、形象、立體，提高教學(xué)效率，節(jié)約備課上課時(shí)間成本。實(shí)踐操作和3D交互模型與傳統(tǒng)只能做單向知識(shí)傳遞的“視頻教學(xué)”模式完全不同，在仿真環(huán)境中進(jìn)行實(shí)際操作，實(shí)現(xiàn)理論和操作雙向良性互動(dòng)。內(nèi)置獨(dú)特引擎，高自由度獨(dú)特的引擎支持，真正意義上實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)DIY；用戶可獨(dú)立學(xué)習(xí)，不受教室、講師等條件約束，可根據(jù)自身實(shí)際安排學(xué)習(xí)時(shí)間，具有極大的靈活性。危險(xiǎn)度為零傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，在真實(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中往往會(huì)有許多實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)源，仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行П苊庖虿僮鞑灰?guī)范所帶來的潛在危險(xiǎn)。完全探究傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室無法完成的高危險(xiǎn)性、易燃易爆性、有毒性、輻射性以及爆炸性等實(shí)驗(yàn)。理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境解決因客觀因素（時(shí)間、空間等）影響給實(shí)驗(yàn)帶來不便的問題。如能有效解決因?qū)嶒?yàn)周期過長(zhǎng)，展示效果差、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝、理想實(shí)驗(yàn)環(huán)境搭建、實(shí)驗(yàn)危險(xiǎn)性過大、微觀現(xiàn)象難以觀察、實(shí)驗(yàn)過程較為復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)破壞性較大或是比較極端要求等在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室條件下15/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·無法完成實(shí)驗(yàn)的難題，情景交互性用戶在虛擬情景下進(jìn)行理論判斷和實(shí)驗(yàn)操作，具有強(qiáng)交互性。多終端跨平臺(tái)節(jié)約建設(shè)成本，充分利用學(xué)?，F(xiàn)有硬件資源， 不用擔(dān)心不同終端對(duì)于軟件的成本投入，全終端適應(yīng)。器材零損耗器材齊全豐富，反復(fù)使用，無需維護(hù)，零損耗。第五章 產(chǎn)品服務(wù)一、 服務(wù)方式虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)每月在線檢查一次線上遠(yuǎn)程服務(wù) 、上門服務(wù)虛擬實(shí)驗(yàn)官方微信群虛擬實(shí)驗(yàn)官方售后服務(wù)群二、 服務(wù)內(nèi)容產(chǎn)品使用培訓(xùn)服務(wù)虛擬實(shí)驗(yàn)云平臺(tái)的在線定期檢查服務(wù)定時(shí)系統(tǒng)巡檢服務(wù)、售后服務(wù)更新升級(jí)服務(wù)16/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·技術(shù)支持服務(wù)提供產(chǎn)品相關(guān)介紹說明文檔、使用手冊(cè)等線上、現(xiàn)場(chǎng)故障排除三、 故障響應(yīng)服務(wù)流程圖3：虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)故障相應(yīng)流程圖用戶反饋問題途徑：1）直接軟件反饋2）通過微信、qq、email、電話等方式提交3）官網(wǎng)提交4）直接聯(lián)系官方客服官方快速響應(yīng)電話技術(shù)支持：對(duì)用戶提出的技術(shù)問題，提供7*24小時(shí)咨詢服務(wù)，客服人員在接到咨詢電話后，30分鐘內(nèi)通過電話向用戶提供問17/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·題解答和技術(shù)指導(dǎo)。包括：澄清軟件的功能和特點(diǎn)；文檔資料的澄清；許可軟件的操作指導(dǎo)；確認(rèn)、分析和糾正錯(cuò)誤等。遠(yuǎn)程技術(shù)支持：在條件允許的情況下，技術(shù)人員可直接通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)故障進(jìn)行排查和解決。指定解決方案Bug修復(fù)四、 故障定義緊急故障：系統(tǒng)癱瘓。嚴(yán)重故障：系統(tǒng)無法正常工作，相應(yīng)功能喪失。一般故障：系統(tǒng)仍能運(yùn)行，但運(yùn)行不穩(wěn)定，相應(yīng)功能未喪失。技術(shù)支持中心和售后服務(wù)支持中心在收到故障申報(bào)后， 將委派技術(shù)工程師通過電話交流、在線勘察等手段進(jìn)行初步故障定位， 并確定解決方案。五、 故障響應(yīng)時(shí)間針對(duì)以上故障定義的不同，我司就故障響應(yīng)時(shí)間做出以下標(biāo)準(zhǔn)：故障類型電話響應(yīng)復(fù)雜故障排除緊急故障立即4小時(shí)嚴(yán)重故障30分鐘1-3個(gè)工作日18/21虛擬仿真實(shí)驗(yàn)解決方案·一般故障 30分鐘 1-5個(gè)工作日六、 故障處理流程收到故障申報(bào)后，立即組織技術(shù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查故障， 協(xié)助用戶第一時(shí)間解決問題，確保軟件正常使用。若遇特殊情況，確實(shí)無法短時(shí)間解決的，第一時(shí)間制定解決方案和時(shí)間安排表， 積極跟進(jìn)解決進(jìn)度。同時(shí)，為了保障效果，在故障排除后的一周內(nèi)，緊密跟蹤系統(tǒng)狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。七、 應(yīng)急預(yù)案在售后服務(wù)工作正常開展的前提下， 有可能遇到緊急情況，例如：系統(tǒng)崩潰，無法啟動(dòng)或拒絕連接等原因?qū)е掠脩魺o法獲得任何