物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室虛擬仿真軟件建設(shè)方案

一、概述

物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室虛擬仿真軟件旨在緊密圍繞立德樹(shù)人的根本任務(wù)，充分依托先

進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，并對(duì)接物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)和人才需求。通過(guò)對(duì)比真實(shí)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(shù)與教育教學(xué)深度融合的理念，

引入虛擬現(xiàn)實(shí)和人工智能等新一代信息技術(shù)。

基于“虛實(shí)互補(bǔ)、盲訓(xùn)結(jié)合、軟硬兼顧、產(chǎn)教融合、平臺(tái)管理、前瞻建設(shè)”

的原則，我們致力于將數(shù)字技術(shù)專業(yè)群虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地打造成一個(gè)集學(xué)生實(shí)訓(xùn)、

職業(yè)培訓(xùn)、社會(huì)服務(wù)、技能競(jìng)賽、技能考核評(píng)價(jià)、師資培訓(xùn)、技術(shù)研發(fā)等多種公

共服務(wù)功能為一體的全省示范性虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地。

不斷提升虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地的示范輻射作用，帶動(dòng)區(qū)域及校內(nèi)其他虛擬仿真

實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)。技術(shù)水平和建設(shè)質(zhì)量將走在全國(guó)前列，高素質(zhì)技術(shù)技能人才培

養(yǎng)質(zhì)量將成為亮點(diǎn)，服務(wù)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)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(biāo)是全面建成立足云南，面向全國(guó)，服務(wù)“一帶一

路”的中國(guó)特色高水平虛擬仿真實(shí)訓(xùn)基地。

、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室虛擬仿真軟件介紹

2.1實(shí)訓(xùn)室簡(jiǎn)介

通過(guò)數(shù)字技術(shù)與多媒體的教學(xué)融合，我們致力于打造開(kāi)放式專業(yè)群虛擬仿真

實(shí)訓(xùn)教學(xué)及資源共享管理平臺(tái)。該平臺(tái)支持教學(xué)全流程和資源共享，結(jié)合3D技

術(shù)將綜合布線、智能化安防、物聯(lián)網(wǎng)工程以及物荻網(wǎng)應(yīng)用中的大場(chǎng)景進(jìn)行微縮。

與項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐有效銜接，為學(xué)生提供身臨其境的實(shí)踐體驗(yàn)。這一創(chuàng)新性的教學(xué)

模式旨在突破傳統(tǒng)教學(xué)缺陷，重點(diǎn)解析和解決難點(diǎn)問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能

力，全面提升職業(yè)素養(yǎng)和行為習(xí)慣，使實(shí)訓(xùn)基地成為“教、學(xué)、做、練、研、證”

為一體的實(shí)訓(xùn)中心。

按照“虛實(shí)結(jié)合、能實(shí)不虛、以實(shí)帶虛、以虛助實(shí)”的原則，我們創(chuàng)新多元

實(shí)訓(xùn)效果評(píng)價(jià)及反饋模式，實(shí)現(xiàn)線上線下混合、虛擬仿真與現(xiàn)場(chǎng)仿真結(jié)合的實(shí)訓(xùn)

新模式。通過(guò)這一系統(tǒng)，完成真實(shí)環(huán)境下裝配式建筑技術(shù)與管理的全流程實(shí)訓(xùn)，

滿足學(xué)生自主學(xué)習(xí)需求，提高教學(xué)質(zhì)量，降低實(shí)訓(xùn)成本，同時(shí)規(guī)避潛在的實(shí)訓(xùn)安

全風(fēng)險(xiǎn)。

2.2建設(shè)目的

實(shí)踐能力培養(yǎng)：通過(guò)提供真實(shí)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，讓學(xué)生在實(shí)際環(huán)境中進(jìn)

行操作和項(xiàng)目實(shí)踐，培養(yǎng)其實(shí)踐能力，使其能夠熟練運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用開(kāi)

發(fā)、測(cè)試和調(diào)試。

團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力培養(yǎng)：物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用往往需要多人協(xié)作，包括硬件設(shè)備安

裝、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)等。實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)旨在培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，

使其能夠在實(shí)際項(xiàng)目中與他人合作，形成良好的分工合作氛圍。

解決問(wèn)題能力培養(yǎng)：在實(shí)際物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，問(wèn)題和挑戰(zhàn)常常出現(xiàn)。實(shí)訓(xùn)室

的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力，通過(guò)實(shí)際操作和調(diào)試，使其能夠獨(dú)立分析和

解決問(wèn)題，培養(yǎng)創(chuàng)新思維和解決方案的能力。

創(chuàng)新意識(shí)培養(yǎng)：鼓勵(lì)學(xué)生在實(shí)際項(xiàng)目中提出創(chuàng)新的想法和解決方案，培養(yǎng)

創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)業(yè)精神。通過(guò)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)旦的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)其在物聯(lián)網(wǎng)

領(lǐng)域中的創(chuàng)新思維和創(chuàng)業(yè)能力。

實(shí)際應(yīng)用能力培養(yǎng)：通過(guò)面向?qū)嶋H應(yīng)用場(chǎng)景的項(xiàng)目實(shí)踐，學(xué)生將能夠掌握

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用，為未來(lái)的求職和職業(yè)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。物聯(lián)

網(wǎng)工程應(yīng)用實(shí)訓(xùn)室的建設(shè)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力、問(wèn)題解決

能力、創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際應(yīng)用能力，以適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的需求，為學(xué)生的職業(yè)

發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

三、物聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)室虛擬仿真軟件組成

3.1數(shù)字教學(xué)基座

數(shù)字技術(shù)專業(yè)群虛擬仿真實(shí)訓(xùn)教學(xué)

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智

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M聯(lián)

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數(shù)

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絡(luò)

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源

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源

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真

3D仿

訓(xùn)

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教學(xué)（課程平臺(tái)（含備課、作業(yè)、考中職升學(xué)

虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)（含笛課）

試、課堂活動(dòng)）澳考平臺(tái)

共享資源庫(kù)

數(shù)字基座

在數(shù)字教學(xué)基座的構(gòu)建上，我們采用了SpringCloud微服務(wù)開(kāi)發(fā)架構(gòu)，各服

務(wù)模塊單獨(dú)運(yùn)行并提供服務(wù)接口，確保平臺(tái)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(wù)的彈性計(jì)算架構(gòu)，后端主要基于Java的SpringCloud

實(shí)現(xiàn)，前端采用Vue等技術(shù)，具有高內(nèi)聚、松耦合、業(yè)務(wù)單一、高性能、高并發(fā)、

高可靠性、跨平臺(tái)、跨語(yǔ)言等特點(diǎn)。

單點(diǎn)登錄（SSO）實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一登錄，統(tǒng)一用戶管理，一個(gè)賬戶可登錄驗(yàn)證教學(xué)

全場(chǎng)景以及數(shù)字技術(shù)專業(yè)群實(shí)踐教學(xué)等所有應(yīng)用模塊系統(tǒng)。平臺(tái)采用Kubernetes

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

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

支持大規(guī)模并發(fā)教學(xué)全場(chǎng)景和數(shù)字化專業(yè)群教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用。

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

學(xué)科性質(zhì)進(jìn)行選擇性支撐，提供穩(wěn)定、可自行配置的虛擬機(jī)器。

基于全流程DevOps自動(dòng)化運(yùn)維，支持持續(xù)集成、分析、服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)、

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

庫(kù)和Kubernetes的容器云管理調(diào)度平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)在線可視化管理、監(jiān)控、調(diào)度容器，

從而確保平臺(tái)的高效運(yùn)作。

基礎(chǔ)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(wù)處理，數(shù)據(jù)自動(dòng)備份，并通過(guò)Redis集

群對(duì)熱點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，以支持大并發(fā)。

基礎(chǔ)服務(wù)層提供在線驗(yàn)證碼服務(wù)、基礎(chǔ)文件服務(wù)、消息隊(duì)列服務(wù)、OSS對(duì)象

存儲(chǔ)服務(wù)、用戶/鑒權(quán)服務(wù)、個(gè)人云盤(pán)服務(wù)、WebSockel服務(wù)等，以確保平臺(tái)的通

用性。

用戶基礎(chǔ)信息管理方面，我們支持訂單按業(yè)務(wù)方向進(jìn)行配置，對(duì)班級(jí)、教師、

并查看教師批閱的結(jié)果。

教學(xué)質(zhì)量管理：教師可根據(jù)教學(xué)情況自由配置評(píng)價(jià)維度，分為課程學(xué)習(xí)權(quán)

重和作業(yè)評(píng)分權(quán)重，支持不同權(quán)重值計(jì)算出學(xué)生學(xué)習(xí)情況排名，并支持導(dǎo)出切能。

用戶管理：支持用戶賬號(hào)管理，包括添加用戶、刪除用戶、禁用用戶、啟

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

量導(dǎo)入用戶，批量導(dǎo)出用戶信息。

錯(cuò)題集：收集學(xué)生考試或作業(yè)過(guò)程中的錯(cuò)題，以供其他時(shí)間進(jìn)行練習(xí)，學(xué)

習(xí)題庫(kù)模塊提供與教學(xué)課程配套的測(cè)試題庫(kù)，同時(shí)允許用戶添加自己的考試題目,

并在考試或教學(xué)過(guò)程中插入該題目進(jìn)行講解。

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

方面的功能，為教師和學(xué)生提供了便捷的教學(xué)和學(xué)習(xí)工具。

3.3資源共享平臺(tái)

資源共享平臺(tái)采用B/S架構(gòu),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(kù)模塊：整合多門(mén)基礎(chǔ)課程的教材、教案、課件、微課、教學(xué)配套材

料等教學(xué)元素到一個(gè)資源庫(kù)平臺(tái)。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和混合式教學(xué)，保證教學(xué)的實(shí)

施與效果。教師可以智能備課、一鍵上課，從而顯著提升教學(xué)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(dǎo)航和資源庫(kù)導(dǎo)航

等，以便學(xué)習(xí)者更方便地使用平臺(tái)。

在線交流：提供即時(shí)或延時(shí)的im通訊功能，支持教學(xué)實(shí)訓(xùn)中的網(wǎng)上交流、

輔導(dǎo)、講解、答疑解惑等。為學(xué)生和教師提供便捷的溝通工具。

自主學(xué)習(xí)：提供開(kāi)放式的課堂建立，學(xué)生可以自主完成專業(yè)課程學(xué)習(xí)，并

將學(xué)習(xí)進(jìn)度納入教學(xué)統(tǒng)計(jì)。這種自主學(xué)習(xí)的方式有助于學(xué)生更靈活地掌握知識(shí)。

云盤(pán)模塊：支持用戶上傳教學(xué)過(guò)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(kāi)發(fā)課程中自由引用。這一切能為教學(xué)資源的靈活應(yīng)用提供

了便捷途徑.

云分享：平臺(tái)提供方便的分享功能，可將分段、分章節(jié)、全文、音視頻進(jìn)

行一鍵分享。有效銜接第一課堂和第二課堂，方便學(xué)生進(jìn)行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，

提高知識(shí)留存率，使學(xué)習(xí)變得更加輕松。

3.4網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)踐平臺(tái)

[satMi]

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【實(shí)普目的】

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【實(shí)皆拓?fù)洹?/p>

【實(shí)經(jīng)知】

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3

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網(wǎng)絡(luò)仿真實(shí)踐平臺(tái)采用B/S結(jié)構(gòu)，借助springcloud微服務(wù)技術(shù)，專為廿算

機(jī)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)和實(shí)訓(xùn)而設(shè)計(jì)。該平臺(tái)通過(guò)圖形化仿真，模擬主流廠商路由器、交換

機(jī)、防火墻、無(wú)線設(shè)備的配置，支持大型網(wǎng)絡(luò)模擬，使廣大師生能夠在沒(méi)有真實(shí)

設(shè)備的情況下進(jìn)行模擬演練，提升對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的學(xué)習(xí)。

主要模塊：

課程制作工具：提供便捷的實(shí)驗(yàn)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(dòng)生成動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)?zāi)夸?，?shí)

現(xiàn)不同實(shí)訓(xùn)資源同屏展示。

實(shí)驗(yàn)進(jìn)度監(jiān)控：內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度監(jiān)控模塊，教師可實(shí)時(shí)查看和統(tǒng)計(jì)學(xué)生

在仿真平臺(tái)進(jìn)行操作的進(jìn)度，了解學(xué)生學(xué)習(xí)情況。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告自動(dòng)生成：平臺(tái)支持自動(dòng)生成每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，根據(jù)學(xué)生在

仿真系統(tǒng)中的操作和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)文檔，生成完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

在線問(wèn)答：提供實(shí)瞼的在線問(wèn)答功能，學(xué)生在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中可以與老師進(jìn)行

及時(shí)溝通，提高學(xué)習(xí)效率。

實(shí)驗(yàn)筆記記錄：用戶可在實(shí)驗(yàn)頁(yè)面記錄實(shí)驗(yàn)筆記，方便對(duì)學(xué)習(xí)情況進(jìn)行記

錄和整理。

內(nèi)置公共資源課程：軟件開(kāi)發(fā)模塊內(nèi)置完整的實(shí)訓(xùn)資源，包括實(shí)訓(xùn)文檔和

配套拓?fù)鋱D，方便教師直接使用。

?個(gè)人云盤(pán)；提供云盤(pán)服務(wù)，用戶的所有文件按不同類型進(jìn)行分類，以方便

查看和操作。

支持的實(shí)驗(yàn)類型：平臺(tái)支持華為數(shù)通系統(tǒng)交換機(jī)、路由器、無(wú)線AP、防火

墻等自由建立拓?fù)鋵?shí)驗(yàn)，包括VLAN實(shí)驗(yàn)、NAT配置實(shí)驗(yàn)、ibgp和ebgp綜合實(shí)

驗(yàn)等。

綜合教學(xué)整合：與教學(xué)模塊、考試模塊、作業(yè)模塊、技能大賽模塊、人工

智能、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、軟件開(kāi)發(fā)等實(shí)踐模塊進(jìn)行無(wú)縫組合，全面完成計(jì)算機(jī)網(wǎng)

絡(luò)專業(yè)群的教學(xué)，為學(xué)生提供多樣化的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

3.5物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)采用完全圖形化界面組態(tài)顯示和邏輯聯(lián)動(dòng)方式，結(jié)

合腳本編程，使實(shí)驗(yàn)既直觀、趣味，又具有強(qiáng)大的可操作性。服務(wù)器端配備所有

實(shí)訓(xùn)硬件對(duì)應(yīng)的虛擬設(shè)備，圖形與實(shí)際硬件相對(duì)應(yīng)，實(shí)現(xiàn)所見(jiàn)即所得的操作體驗(yàn)。

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

功能。

平臺(tái)特點(diǎn)：

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

器直觀搭建物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)任項(xiàng)目。邏輯聯(lián)動(dòng)方式使得實(shí)驗(yàn)更為直觀和趣味。

可編程接口：預(yù)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(tái)的靈活性和擴(kuò)展性。

數(shù)據(jù)可視化控件：平臺(tái)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(guò)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(tái)包含常用的通信方式，如COM、TCP、433等，滿足

不同物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的通信需求°

虛擬設(shè)備圖形對(duì)應(yīng)實(shí)際硬件：平臺(tái)服務(wù)器端提供虛擬設(shè)備，其圖形與實(shí)際

硬件相對(duì)應(yīng)，確保用戶在虛擬環(huán)境中的操作與實(shí)際硬件一致。

快速自助完成實(shí)訓(xùn)課程：圖形化編輯的設(shè)計(jì)使得學(xué)生能夠快速自助完成物

聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)課程，降低學(xué)習(xí)門(mén)檻。

這一物聯(lián)網(wǎng)虛擬仿真實(shí)訓(xùn)平臺(tái)不僅具備直觀、趣味的特點(diǎn)，還滿足學(xué)生對(duì)物

聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)的實(shí)用性和實(shí)際操作的需求，為物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的學(xué)習(xí)提供了有效的工具和

資源。

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