高職通信技術(shù)專業(yè)跨課程在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

周繼彥　盧敦陸

摘 要：針對當(dāng)前高職院校通信技術(shù)專業(yè)特別強(qiáng)調(diào)學(xué)生實(shí)踐技能培訓(xùn)以及提升自身社會(huì)服務(wù)能力的需求，本文提出了一種“遠(yuǎn)程控制+遠(yuǎn)程虛擬”模式通信技術(shù)專業(yè)跨課程在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)，大大提升了學(xué)生實(shí)訓(xùn)效果，增強(qiáng)了社會(huì)服務(wù)功能。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程控制；遠(yuǎn)程虛擬；實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

中圖分類號：TP368.1-4

隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高素質(zhì)的技能型人才需求日益旺盛。為此，高職教育特別強(qiáng)調(diào)要提高學(xué)生的實(shí)踐技能學(xué)習(xí)，實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)是高職教學(xué)體系中一個(gè)重要組成部分，尤其，通信技術(shù)綜合性全面，實(shí)踐性強(qiáng)，它要求學(xué)生不僅要掌握牢固的理論知識(shí)基礎(chǔ)，還要具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力。同時(shí)，為了更好服務(wù)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，我國地方性高職院校需不斷增強(qiáng)和提升自身的社會(huì)服務(wù)功能?，F(xiàn)代遠(yuǎn)程教育和建設(shè)共享教育資源平臺(tái)是提高社會(huì)服務(wù)能力的重要手段。

本校開發(fā)的“遠(yuǎn)程控制+遠(yuǎn)程虛擬”模式通信技術(shù)專業(yè)跨課程在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)系統(tǒng)是一套在線實(shí)訓(xùn)、在線學(xué)習(xí)、實(shí)訓(xùn)資源在線管理和社會(huì)服務(wù)一體的教育資源平臺(tái)，通過在線實(shí)訓(xùn)協(xié)助學(xué)生、老師提升教學(xué)和學(xué)習(xí)技能的效率，擴(kuò)大社會(huì)服務(wù)范圍，提高現(xiàn)有通信實(shí)訓(xùn)設(shè)備的利用率。

1 國內(nèi)外院校在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)建設(shè)現(xiàn)狀

多所國內(nèi)外院校都有進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目研究。如：美國Illinois大學(xué)研制的Vicher仿真平臺(tái)[1]，它主要用于化工教學(xué)方面，它可以模擬一個(gè)現(xiàn)代工廠；澳大利亞RMIT大學(xué)的John Ball 設(shè)計(jì)的物理學(xué)科仿真實(shí)驗(yàn)[2]，主要演示熱傳遞過程的，讓學(xué)生快速地掌握一些抽象的概念，更加逼真展現(xiàn)出來；北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系設(shè)計(jì)的3WNVLAB[3]。服務(wù)器采用開源的JBOSS，開發(fā)語言采用Java。具體流程是，學(xué)生可在宿舍選擇做哪種實(shí)訓(xùn)并把實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)結(jié)果發(fā)送到實(shí)訓(xùn)室中。實(shí)訓(xùn)室服務(wù)器將檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，并且把可信的實(shí)訓(xùn)結(jié)果返回，學(xué)生可以參考實(shí)訓(xùn)結(jié)果，評價(jià)自己的實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)。以上在線系統(tǒng)具有很好的開放性和共享性，但是存在共同的缺點(diǎn)：

1.1 實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式陳舊

教學(xué)內(nèi)容基本屬于傳統(tǒng)學(xué)科教學(xué)內(nèi)容，實(shí)踐教學(xué)方式方法陳舊單一、重復(fù)雷同，學(xué)生的思維訓(xùn)練路徑程式化、模式化、簡單化。不符合高職院校通信技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)高水平職業(yè)技能型人才的需求。

1.2 學(xué)習(xí)終端單一

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，PC已經(jīng)不是唯一可以選擇的智能終端，平板電腦、智能手機(jī)等移動(dòng)智能設(shè)備已經(jīng)在最近一兩年有了顯著的發(fā)展和普及，部分學(xué)生已經(jīng)開始采用平板電腦代替筆記本電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)。單一的PC終端的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)已經(jīng)滿足不了移動(dòng)智能終端學(xué)習(xí)的需求。

2 “遠(yuǎn)程控制+遠(yuǎn)程虛擬”模式在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)構(gòu)建

跨課程虛擬實(shí)訓(xùn)平臺(tái)以學(xué)生為主體，以實(shí)訓(xùn)為目的，運(yùn)用面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)、安卓應(yīng)用開發(fā)技術(shù)、HTML5技術(shù)、3D技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信和分布式數(shù)據(jù)管理技術(shù)等，構(gòu)建覆蓋通信技術(shù)專業(yè)“光傳輸”、“數(shù)據(jù)通信”、“交換技術(shù)”、“移動(dòng)通信”多門課程。采用“遠(yuǎn)程控制實(shí)訓(xùn)”和“遠(yuǎn)程虛擬實(shí)訓(xùn)”雙模式，實(shí)現(xiàn)everybody、everytime、everywhere易學(xué)習(xí)模式，讓學(xué)生自主選擇學(xué)校方式和學(xué)習(xí)內(nèi)容，讓學(xué)校變得輕松簡單，可以重復(fù)、有選擇。

在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)主要技術(shù)

該平臺(tái)以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心，將真正的通信設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接起來，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與分析，遠(yuǎn)程虛擬實(shí)訓(xùn)、數(shù)據(jù)采集和處理，所采用的關(guān)鍵技術(shù)有SOA技術(shù)、HTML5技術(shù)、Android應(yīng)用開發(fā)技術(shù)和虛擬仿真技術(shù)等。

3.1 SOA技術(shù)

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（service-oriented architecture，SOA）是指為了構(gòu)建一個(gè)靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)，將應(yīng)用程序的不同功能單元（稱為服務(wù)）和契約聯(lián)系起來，打破系統(tǒng)平臺(tái)的差異性、開發(fā)語言的差異性，使得構(gòu)建在各種系統(tǒng)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。

3.2 HTML5技術(shù)

近十年，HTML5作為Web開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)得到了巨大發(fā)展，本平臺(tái)采用的新版本的HTML5促進(jìn)Web進(jìn)入一個(gè)更成熟的應(yīng)用平臺(tái)，在該平臺(tái)上，無論是視頻，音頻，還是圖象和動(dòng)畫都被標(biāo)準(zhǔn)化；并且HTML5添加了圖形的繪制，多媒體內(nèi)容，優(yōu)化的頁面結(jié)構(gòu)，新的語法特征等處理形式，同時(shí)整合了SVG內(nèi)容；HTML5還定義了處理非法文檔的具體細(xì)節(jié)，使得所有瀏覽器和客戶端程序能夠一致地處理語法錯(cuò)誤[4]。

3.3 Android應(yīng)用開發(fā)技術(shù)

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，PC機(jī)已不是唯一可以選擇的智能終端，平板電腦、智能手機(jī)等移動(dòng)智能設(shè)備已經(jīng)全面發(fā)展和普及。高職院校很多學(xué)生喜歡使用平板電腦甚至智能手機(jī)進(jìn)行學(xué)習(xí)。若現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)資源仍然基于PC平臺(tái)，則不能滿足學(xué)生立體化資源學(xué)習(xí)的需要。

Android是一種以Linux為平臺(tái)的開源操作系統(tǒng)，主要用于便攜設(shè)備。2005年由Google收購注資，并組建開發(fā)手機(jī)聯(lián)盟得到開發(fā)改良，并逐漸擴(kuò)展到平板電腦及其它領(lǐng)域上。Android的主要競爭對手為IOS和Windows8。從2013年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)來看，Android占據(jù)全球智能手機(jī)操作系統(tǒng)市場80%的份額，中國市場占有率92% [5]。

因此，在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)把微軟視窗系統(tǒng)延伸到了基于Android系統(tǒng)的平板學(xué)習(xí)終端，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)開發(fā)性。

3.4 虛擬仿真技術(shù)在實(shí)訓(xùn)平臺(tái)中的應(yīng)用

通信技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)涉及的實(shí)訓(xùn)設(shè)備種類較多，價(jià)格昂貴，設(shè)備購置費(fèi)用較高。近年來，我校在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)硬件建設(shè)方面的投入經(jīng)費(fèi)逐年有增加，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上學(xué)校規(guī)模的發(fā)展。虛擬仿真技術(shù)引入實(shí)訓(xùn)教學(xué)將解決以上問題。

虛擬仿真系統(tǒng)開發(fā)所涉及的軟件平臺(tái)有3DS MAX，Director MX及其外掛程序，在3DS MAX中創(chuàng)建三維場景，并進(jìn)行材質(zhì)渲染、通信仿真動(dòng)畫制作，利用Director MX集成語言Lingo及插件Shockwave 3D，Havok實(shí)訓(xùn)三維場景的虛擬仿真，系統(tǒng)可進(jìn)行縮放、平移、旋轉(zhuǎn)和播放仿真動(dòng)畫等操作。

4 在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開發(fā)和應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

4.1 校企結(jié)合開發(fā)在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的實(shí)訓(xùn)內(nèi)容開發(fā)過程一定要與校企緊密合作，實(shí)訓(xùn)內(nèi)容由校內(nèi)教學(xué)專任教師、企業(yè)技術(shù)人員和軟件開發(fā)人員三方合作按照崗位需求重新組合的結(jié)果。

要以校內(nèi)教學(xué)專任教師為主導(dǎo)，實(shí)施優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計(jì)，編寫制作腳本；要以企業(yè)一線技術(shù)人員實(shí)施技術(shù)指導(dǎo)；以軟件開發(fā)人員實(shí)施創(chuàng)新制作，才能研發(fā)出科學(xué)的、適宜的、工學(xué)結(jié)合的在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

我校通信技術(shù)開發(fā)團(tuán)隊(duì)人員采用“專業(yè)教師+設(shè)備廠家技術(shù)人員+企業(yè)軟件開發(fā)人員”的合理結(jié)構(gòu)。由設(shè)備廠家技術(shù)人員確保案例載體的典型性、普適性、綜合性，滿足企業(yè)應(yīng)用情況；企業(yè)軟件開發(fā)人員運(yùn)用三維虛擬實(shí)現(xiàn)技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等來開發(fā)在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)；校內(nèi)專任教師確保在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)符合職教規(guī)律和要求。

4.2 滿足通信技術(shù)專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)基本要求

為了能夠達(dá)到通信技術(shù)專業(yè)人才培養(yǎng)方案的培養(yǎng)目標(biāo)，該平臺(tái)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容包含了通信固網(wǎng)實(shí)訓(xùn)（如程控交換實(shí)訓(xùn)、光傳輸實(shí)訓(xùn)、數(shù)據(jù)通信實(shí)訓(xùn)）和移動(dòng)通信實(shí)訓(xùn)（如TD-SCDMA無線側(cè)實(shí)訓(xùn)和核心網(wǎng)實(shí)訓(xùn)、路測和網(wǎng)優(yōu)實(shí)訓(xùn)等）。

4.3 引入虛擬仿真系統(tǒng)開展實(shí)訓(xùn)教學(xué)

虛擬仿真系統(tǒng)具有環(huán)境、事件、情節(jié)、過程、操作、結(jié)果的情景化環(huán)節(jié)，其效果逼真，結(jié)果真實(shí)；學(xué)生可以多角色協(xié)同參與實(shí)訓(xùn)過程；平臺(tái)具有智能邏輯識(shí)別、跟蹤記錄、信息反饋，結(jié)果評判等功能；不需要單機(jī)安裝，遠(yuǎn)程注冊后直接運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)三維網(wǎng)絡(luò)化；并引入移動(dòng)終端（掌上電腦、智能手機(jī)）真正做到隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。

虛擬仿真系統(tǒng)的優(yōu)越性不僅僅表現(xiàn)在節(jié)省資源、節(jié)省資金、節(jié)省場地、節(jié)省能源等方面，甚至在某些方面發(fā)揮著實(shí)物實(shí)訓(xùn)所不能取代的作用，如危險(xiǎn)性崗位實(shí)訓(xùn)、小概率事件的發(fā)生、破壞性過程等。另一方面，在教學(xué)資源呈現(xiàn)多元化發(fā)展的形勢下，對于職業(yè)教育來說，平臺(tái)中引入虛擬實(shí)訓(xùn)資源，更能突出職業(yè)教育信息化建設(shè)的特色。

5 特色和創(chuàng)新

（1）以職業(yè)教育行動(dòng)導(dǎo)向教學(xué)理論為基礎(chǔ)，以在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)的發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，校企雙主體來構(gòu)建行動(dòng)向?qū)ㄐ旁诰€實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。

（2）“遠(yuǎn)程控制實(shí)訓(xùn)”與“遠(yuǎn)程虛擬實(shí)訓(xùn)”相結(jié)合的教學(xué)模式。

（3）平臺(tái)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容跨越通信技術(shù)專業(yè)所涉及固網(wǎng)、移動(dòng)兩大部分課程體系內(nèi)容。

（4）在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)把微軟視窗系統(tǒng)延伸到了基于Android系統(tǒng)的平板學(xué)習(xí)終端，方便學(xué)生無處不在的學(xué)習(xí)，使得學(xué)習(xí)具備了持續(xù)性、可獲取性、及時(shí)性、交互性和主動(dòng)性等特點(diǎn)。

6 結(jié)束語

我校通信技術(shù)專業(yè)結(jié)合在線實(shí)訓(xùn)平臺(tái)開展專業(yè)教學(xué)，取得了顯著成效。實(shí)訓(xùn)平臺(tái)方便，快捷，趣味性高，學(xué)生可以在任何時(shí)間進(jìn)行相關(guān)技能點(diǎn)的練習(xí)和訓(xùn)練，所以學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和自主性得到極大提高。另外，虛擬仿真實(shí)訓(xùn)也解決了真實(shí)的通信設(shè)備更新快，成本高的，學(xué)校投入負(fù)擔(dān)重的難題。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：周繼彥（1978.08-），女，山東人，碩士，講師，主要從事數(shù)據(jù)通信技術(shù)教學(xué)。

作者單位：廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院，廣東珠海 519090