虛擬仿真實(shí)驗(yàn)方案

1、精選文檔虛擬仿真試驗(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月名目第一章需求分析2一、項(xiàng)目背景2二、試驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀3三、用戶需求4其次章建設(shè)原則5一、建設(shè)目標(biāo)6二、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19第一章 需求分析一、 項(xiàng)目背景國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和進(jìn)展規(guī)劃綱要（20102020年）明確指出：把教育信息化納入國(guó)家信息化進(jìn)展整體戰(zhàn)略，超前部署教育信息網(wǎng)絡(luò)。到2020年，基本建成掩蓋城鄉(xiāng)各級(jí)各類學(xué)校的教

2、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)字圖書館和虛擬試驗(yàn)室。鼓舞企業(yè)和社會(huì)機(jī)構(gòu)依據(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)供應(yīng)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，各地間續(xù)出臺(tái)政策，強(qiáng)調(diào)數(shù)理化試驗(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)教育階段全部科目都設(shè)為100分，表示它們?cè)诹x務(wù)教育與同學(xué)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，其中物生化試驗(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2

3、016年一般高中招生工作的意見，其中明確要求理化生試驗(yàn)操作考試滿分為30分；安徽省學(xué)校畢業(yè)升學(xué)理化試驗(yàn)操作考試分?jǐn)?shù)為15分，考試成果計(jì)入考生中考錄用總分；山西省理化試驗(yàn)操作10分。教育部發(fā)布了教育部關(guān)于印發(fā)<義務(wù)教育學(xué)校科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)>的通知要求，2017年秋季起，學(xué)校科學(xué)課程起始班級(jí)調(diào)整為一班級(jí)。要依據(jù)學(xué)校一、二班級(jí)每周不少于1課時(shí)支配課程，三至六班級(jí)的課時(shí)數(shù)保持不變。而如今有些地區(qū)學(xué)校科學(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)備欠缺以及試驗(yàn)課開設(shè)少甚至不開設(shè)的現(xiàn)象,而師資力氣薄弱也是一大問題。二、 試驗(yàn)教學(xué)現(xiàn)狀Ø 學(xué)校經(jīng)費(fèi)緊急、試驗(yàn)設(shè)備陳舊或不足Ø 課

4、程學(xué)時(shí)短，講授內(nèi)容多，課堂效率低下Ø 同學(xué)參與度不高，學(xué)習(xí)愛好不夠，缺乏主動(dòng)性Ø 沒有抱負(fù)試驗(yàn)環(huán)境，高危試驗(yàn)很難呈現(xiàn)和操作Ø 師生不能隨時(shí)攜帶試驗(yàn)設(shè)備，做試驗(yàn)只能去試驗(yàn)室Ø 某些試驗(yàn)現(xiàn)象不易觀看，試驗(yàn)周期過長(zhǎng)Ø 試驗(yàn)誤差不好體現(xiàn)，滿足不了實(shí)際試驗(yàn)講解需要Ø 非正規(guī)操作由于破壞性大，成本較高，很難呈現(xiàn)試驗(yàn)中消滅的各種故障現(xiàn)象Ø 流程化的試驗(yàn)操作模式，不利于培育同學(xué)的創(chuàng)新思維Ø 學(xué)?？茖W(xué)師資力氣薄弱，試驗(yàn)器材缺乏三、 用戶需求(一) 解決同學(xué)隨時(shí)多次的試驗(yàn)練習(xí)需求試驗(yàn)是理化生和學(xué)?？茖W(xué)（簡(jiǎn)稱小科）學(xué)科的重要組成部分，也

5、是課堂教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，由于同學(xué)群體的數(shù)量浩大和教學(xué)試驗(yàn)設(shè)備建設(shè)的不足，學(xué)校的試驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足同學(xué)多次、隨時(shí)的學(xué)習(xí)一門試驗(yàn)的要求。(二) 試驗(yàn)的平安性與便捷性保證同學(xué)試驗(yàn)的平安性是校方考慮的第一要素，如何在有限的課時(shí)內(nèi)讓同學(xué)參與更多的試驗(yàn)操作，同時(shí)提高學(xué)習(xí)愛好提高試驗(yàn)效率。(三) 試驗(yàn)校本資源的建設(shè)，如何服務(wù)于全校全部師生試驗(yàn)課件資源匱乏，而且資源相對(duì)分散，學(xué)科老師需要花費(fèi)大量的精力查找合適的資源；資源的匹配性較差，尤其是期望動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)的器材元器件，大多數(shù)是靜態(tài)的圖片形式或是只能依據(jù)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)協(xié)作實(shí)際習(xí)題講解的試驗(yàn)資源幾乎沒有；有些需要抱負(fù)試驗(yàn)

6、環(huán)境才能完成的試驗(yàn)，很難呈現(xiàn)或?qū)嶋H演示。(四) 需要長(zhǎng)周期才能完成的試驗(yàn)，課堂效率和效果如何保障試驗(yàn)課時(shí)較短，需要長(zhǎng)周期才能完成的試驗(yàn)，課堂效果不抱負(fù)，所以，目前課堂的實(shí)際狀況是，只能靠老師“說”試驗(yàn)，同學(xué)很難理解。(五) 試驗(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。試驗(yàn)主要分為：講試驗(yàn)、做試驗(yàn)和畫試驗(yàn)三大部分。其中，“講試驗(yàn)”大多數(shù)是靠老師講，同學(xué)聽，很難給同學(xué)直觀、立體的視覺沖擊，效果大打折扣；“做試驗(yàn)”是我們始終提倡同學(xué)需要?jiǎng)邮秩ンw驗(yàn)、去操作的，但現(xiàn)實(shí)狀況往往是沒有方法滿足同學(xué)隨時(shí)多次的試驗(yàn)練習(xí)需求；“畫試驗(yàn)”一般是老師在黑板上畫試驗(yàn)的相關(guān)結(jié)構(gòu)圖、原理圖等，比如物理的

7、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)呈現(xiàn)效果以及內(nèi)部的規(guī)律關(guān)系，比如電路圖，無(wú)法呈現(xiàn)電路中各元器件之間的動(dòng)態(tài)規(guī)律關(guān)系，但是假如有專業(yè)的幫助軟件，不僅高效，而且能形象地呈現(xiàn)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試驗(yàn)云平臺(tái)資源，滿足全校師生隨時(shí)多次使用。試驗(yàn)云平臺(tái)供應(yīng)試驗(yàn)中有用、好用、難找的試驗(yàn)資源和試驗(yàn)工具。當(dāng)然，試驗(yàn)教學(xué)，需要鼓舞和提倡同學(xué)進(jìn)行實(shí)際的試驗(yàn)操作，這是任何的資源和軟件都是不能替代的功能，所以，試驗(yàn)云平臺(tái)的定位是幫助試驗(yàn)教學(xué)。一、 建設(shè)目標(biāo)虛擬仿真試驗(yàn)云平臺(tái)緊貼教學(xué)大綱，滿足學(xué)校仿真試驗(yàn)優(yōu)質(zhì)資源的需

8、要，并在此基礎(chǔ)上，引領(lǐng)學(xué)校老師開展基于常態(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)，幫忙老師備課、上課；降低試驗(yàn)操作成本與難度，增加同學(xué)對(duì)試驗(yàn)的愛好，保障試驗(yàn)結(jié)果的精確性與平安性。 圖1：試驗(yàn)云平臺(tái)問題解決示意圖二、 建設(shè)原則Ø 有用性原則虛擬試驗(yàn)云平臺(tái)緊扣教學(xué)大綱要求，深挖一線老師課堂試驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)各個(gè)痛點(diǎn)，供應(yīng)具有最優(yōu)試驗(yàn)器材和資源以及性價(jià)比的產(chǎn)品。Ø 經(jīng)濟(jì)性原則在滿足試驗(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。Ø 針對(duì)性原則虛擬試驗(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)不同的學(xué)科目標(biāo)供應(yīng)與之相應(yīng)的試驗(yàn)制作工具和資源。Ø 平安性原

9、則虛擬試驗(yàn)云平臺(tái)實(shí)行必要的平安愛護(hù)措施，具有高度的平安性。Ø 可維護(hù)性原則產(chǎn)品簡(jiǎn)潔、有用、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)供應(yīng)虛擬試驗(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試驗(yàn)，全校師生通用。若學(xué)校已有校內(nèi)云平臺(tái)，支持將虛擬試驗(yàn)直接對(duì)接到指定的校內(nèi)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)，為了便利老師上課離線使用，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)憂網(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校供

10、應(yīng)訪問地址和許可使用賬號(hào)，師生可依據(jù)實(shí)際狀況選擇使用終端，便利高效。圖2：虛擬試驗(yàn)云平臺(tái)架構(gòu)圖二、 學(xué)科簡(jiǎn)介2.1虛擬試驗(yàn)云平臺(tái)-學(xué)?？茖W(xué)學(xué)?？茖W(xué)涵蓋了學(xué)校1-6班級(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)試驗(yàn)，是目前市面上最完整的學(xué)?？茖W(xué)教學(xué)資源，可以培育學(xué)校生初步的科學(xué)探究力量。圖2-1：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)學(xué)?？茖W(xué)界面示意圖寓教于樂，培育學(xué)校生初步的科學(xué)探究力量圖2-2：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)學(xué)?？茖W(xué)試驗(yàn)步驟示意圖多維度驗(yàn)證明驗(yàn)過程，強(qiáng)化、鞏固學(xué)科學(xué)問。解決因客觀因素（天氣、光線等） 影響給試驗(yàn)帶來(lái)不便的問題。圖2-3：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)學(xué)?？茖W(xué)試驗(yàn)示意圖解決因觀看時(shí)間較長(zhǎng)給試驗(yàn)帶來(lái)不便

11、的問題（如鐵釘生銹試驗(yàn)）。圖2-4：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)學(xué)?？仆瑢W(xué)銹試驗(yàn)示意圖多維立體呈現(xiàn)，效果逼真。圖2-5：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)學(xué)?？茖W(xué)立體呈現(xiàn)示意圖零入門，試驗(yàn)操作設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔。圖2-6：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)學(xué)?？茖W(xué)易操作試驗(yàn)示意圖2.2其他學(xué)科呈現(xiàn)圖2-7虛擬試驗(yàn)平臺(tái)物理家庭電路示意圖圖2-8虛擬試驗(yàn)平臺(tái)物理電磁學(xué)示意圖圖2-9虛擬試驗(yàn)平臺(tái)物理力學(xué)示意圖圖2-10虛擬試驗(yàn)平臺(tái)生物示意圖圖2-11：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)生物3D鳥類模型示意圖圖2-12虛擬試驗(yàn)云平臺(tái)生物觀看試驗(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試驗(yàn)平臺(tái)，滿足師生多次、隨時(shí)地進(jìn)行試驗(yàn)探究和學(xué)習(xí)需求。在直觀、立體、高效、

12、多樣化的人機(jī)互動(dòng)過程中，既提高了同學(xué)的學(xué)習(xí)愛好，也滿足了同學(xué)共性化的學(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。試驗(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班級(jí)）。其中，生物供應(yīng)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(lái)，自由擺放、任意組裝、參數(shù)任意調(diào)整、相互影響、疊加運(yùn)算。試驗(yàn)現(xiàn)象真實(shí)逼真、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)無(wú)誤，是目前市面上唯一一款真正具備探究性和創(chuàng)新性的試驗(yàn)教學(xué)幫助工具。1. 高效率性生動(dòng)、形象、立體，提高教學(xué)效率，節(jié)省備課上課時(shí)間成本。2. 實(shí)踐操作和3D交互模

13、型與傳統(tǒng)只能做單向?qū)W問傳遞的“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)。3. 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)試驗(yàn)DIY；用戶可獨(dú)立學(xué)習(xí)，不受教室、講師等條件約束，可依據(jù)自身實(shí)際支配學(xué)習(xí)時(shí)間，具有極大的機(jī)敏性。4. 危急度為零傳統(tǒng)試驗(yàn)學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，在真實(shí)試驗(yàn)環(huán)境中往往會(huì)有很多試驗(yàn)危急源，仿真試驗(yàn)?zāi)苡行П荛_因操作不規(guī)范所帶來(lái)的潛在危急。完全探究傳統(tǒng)試驗(yàn)室無(wú)法完成的高危急性、易燃易爆性、有毒性、輻射性以及爆炸性等試驗(yàn)。5. 抱負(fù)試驗(yàn)環(huán)境解決因客觀因素（時(shí)間、空間等）影響給試驗(yàn)帶來(lái)不便的問題。如能有效解決因試驗(yàn)周期過長(zhǎng)，呈現(xiàn)效果差、試驗(yàn)現(xiàn)象轉(zhuǎn)瞬即逝

14、、抱負(fù)試驗(yàn)環(huán)境搭建、試驗(yàn)危急性過大、微觀現(xiàn)象難以觀看、試驗(yàn)過程較為簡(jiǎn)單、試驗(yàn)破壞性較大或是比較極端要求等在傳統(tǒng)的試驗(yàn)室條件下無(wú)法完成試驗(yàn)的難題，6. 情景交互性用戶在虛擬情景下進(jìn)行理論推斷和試驗(yàn)操作，具有強(qiáng)交互性。7. 多終端跨平臺(tái)節(jié)省建設(shè)成本，充分利用學(xué)?，F(xiàn)有硬件資源，不用擔(dān)憂不同終端對(duì)于軟件的成本投入，全終端適應(yīng)。8. 器材零損耗器材齊全豐富，反復(fù)使用，無(wú)需維護(hù)，零損耗。第五章 產(chǎn)品服務(wù)一、 服務(wù)方式Ø 虛擬試驗(yàn)云平臺(tái)每月在線檢查一次Ø 線上遠(yuǎn)程服務(wù) 、上門服務(wù)Ø 虛擬試驗(yàn)官方微信群Ø 虛擬試驗(yàn)官方售后服務(wù)群二、 服務(wù)內(nèi)容Ø 產(chǎn)品使用培訓(xùn)服

15、務(wù)Ø 虛擬試驗(yàn)云平臺(tái)的在線定期檢查服務(wù)Ø 定時(shí)系統(tǒng)巡檢服務(wù)、售后服務(wù)Ø 更新升級(jí)服務(wù)Ø 技術(shù)支持服務(wù)Ø 供應(yīng)產(chǎn)品相關(guān)介紹說明文檔、使用手冊(cè)等Ø 線上、現(xiàn)場(chǎng)故障排解三、 故障響應(yīng)服務(wù)流程圖3：虛擬試驗(yàn)平臺(tái)故障相應(yīng)流程圖1. 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2. 官方快速響應(yīng)1)電話技術(shù)支持：對(duì)用戶提出的技術(shù)問題，供應(yīng)7*24小時(shí)詢問服務(wù)，客服人員在接到詢問電話后，30分鐘內(nèi)通過電話向用戶供應(yīng)問題解答和技術(shù)指導(dǎo)。包括：澄清軟件的功能和特點(diǎn)；文檔

16、資料的澄清；許可軟件的操作指導(dǎo)；確認(rèn)、分析和訂正錯(cuò)誤等。2)遠(yuǎn)程技術(shù)支持：在條件允許的狀況下，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。3. 指定解決方案4. Bug修復(fù)四、 故障定義緊急故障：系統(tǒng)癱瘓。嚴(yán)峻故障：系統(tǒng)無(wú)法正常工作，相應(yīng)功能丟失。一般故障：系統(tǒng)仍能運(yùn)行，但運(yùn)行不穩(wěn)定，相應(yīng)功能未丟失。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)工程師通過電話溝通、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)簡(jiǎn)單故障排解緊急故障馬上4小時(shí)嚴(yán)峻故障30分鐘1-3個(gè)工作日一般故障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，馬上組織技術(shù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程檢查故障，幫忙用戶第一時(shí)間解決問題，確保軟件正常使用。若遇特殊狀況，的確無(wú)法短時(shí)間解決的，第一時(shí)間制定解決方案和時(shí)間支配表，樂觀跟進(jìn)解決進(jìn)度。同時(shí)，為了保障效果，在故障排解后的一周內(nèi)，緊密跟蹤系統(tǒng)狀況，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀況，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，有可能遇到緊急狀況，例如：系統(tǒng)崩潰，無(wú)法啟動(dòng)或拒絕連接等緣