孔藝權(quán)

（湛江師范學(xué)院 教育技術(shù)研究所，廣東 湛江 524048）

根據(jù)教育部《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020）》［1］，高等教育信息化的主要任務(wù)是：“進(jìn)一步加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施和信息資源建設(shè)。重點(diǎn)推進(jìn)信息技術(shù)與高等教育的深度融合，促進(jìn)教育內(nèi)容，教學(xué)手段和方法現(xiàn)代化，促進(jìn)高等教育質(zhì)量全面提高［2］?！?/p>

為了推進(jìn)信息技術(shù)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深度融合，3G移動(dòng)模式下［3］遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)底層數(shù)據(jù)是各種常規(guī)、傳統(tǒng)和創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的資源，可利用當(dāng)前知識(shí)工程、虛擬仿真技術(shù)、云計(jì)算和移動(dòng)學(xué)習(xí)等技術(shù)［4］建立多維度立體化的高效的教學(xué)空間。遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)等相關(guān)的信息加工處理傳播技術(shù)，將現(xiàn)實(shí)實(shí)驗(yàn)室中豐富的實(shí)驗(yàn)資源數(shù)字化，通過(guò)計(jì)算機(jī)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的綜合性、開(kāi)放型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)在時(shí)間、空間、內(nèi)容及方式等方面得到多維化延伸和融合。

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)利用了3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、知識(shí)工程、云計(jì)算和移動(dòng)學(xué)習(xí)等技術(shù)，具有時(shí)空自由、資源共享、平臺(tái)開(kāi)放、便于協(xié)作等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)一步擴(kuò)展了基于B／S傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)站系統(tǒng)。3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)項(xiàng)目提供了概念模型和規(guī)則建構(gòu)的指導(dǎo)方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)領(lǐng)域切實(shí)開(kāi)展知識(shí)管理和數(shù)字化實(shí)驗(yàn)有促進(jìn)意義，進(jìn)一步滿足了實(shí)驗(yàn)教學(xué)信息化的需要。

1 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)開(kāi)發(fā)原理

目前的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)際上還在沿用傳統(tǒng)的、被動(dòng)式或灌輸式的教學(xué)模式，缺乏主動(dòng)性及智能化。為了解決實(shí)驗(yàn)平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中的存在人機(jī)之間缺乏交互性、計(jì)算機(jī)不能智能化解決學(xué)生主觀情況的等問(wèn)題，3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)提供了語(yǔ)義查詢［5］、人機(jī)交互、意義建構(gòu)、知識(shí)的獲取和共享、協(xié)作學(xué)習(xí)等技術(shù)支持，發(fā)揮了知識(shí)工程、云計(jì)算和互動(dòng)學(xué)習(xí)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)利用知識(shí)處理系統(tǒng)和專家系統(tǒng)，在數(shù)字化實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域中發(fā)揮了重要作用，為智能實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ降膶?shí)現(xiàn)提供技術(shù)支撐。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包含知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)和知識(shí)處理功能模塊，學(xué)生在資源庫(kù)中能獲得大量的實(shí)驗(yàn)知識(shí)；數(shù)字通信系統(tǒng)協(xié)助學(xué)生同他人或小組之間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)信息交流，共享實(shí)驗(yàn)相關(guān)信息；知識(shí)工程中的智能專家系統(tǒng)為學(xué)生提供了實(shí)驗(yàn)解決問(wèn)題的不同思路和具體方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)思維能力和解決問(wèn)題的能力。同時(shí)，3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)建立存有不同學(xué)科實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的海量數(shù)據(jù)庫(kù)，有利于學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)的檢索、提取和應(yīng)用，提供了海量資源共享。

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)利用知識(shí)工程進(jìn)行的多模式實(shí)驗(yàn)知識(shí)處理、知識(shí)傳輸與知識(shí)可視化、可動(dòng)畫(huà)及可操作性的研究及應(yīng)用，結(jié)合3D技術(shù)建立了可對(duì)過(guò)程進(jìn)行操作和干預(yù)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境［6］。實(shí)驗(yàn)者置身于3D仿真實(shí)驗(yàn)空間里，同時(shí)創(chuàng)建游戲式實(shí)驗(yàn)更容易激發(fā)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的興趣，激活其創(chuàng)新潛能，對(duì)創(chuàng)新意識(shí)起到強(qiáng)烈的激發(fā)作用，為實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新提供動(dòng)力。平臺(tái)包含交互式實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)互動(dòng)，通過(guò)最新知識(shí)——云計(jì)算可以進(jìn)行知識(shí)交換，使不同實(shí)驗(yàn)、交叉學(xué)科相互滲透，相互融合，相互補(bǔ)充，從而產(chǎn)生出具有多樣化和創(chuàng)新性的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享，為提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)技術(shù)和促進(jìn)創(chuàng)新活動(dòng)提供便捷平臺(tái)。

2 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)通過(guò)云計(jì)算客戶端為用戶提供Web訪問(wèn)界面，具備自適應(yīng)個(gè)性化學(xué)習(xí)、智能虛擬實(shí)驗(yàn)、引領(lǐng)式實(shí)驗(yàn)教學(xué)等特色，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)環(huán)境下的智能推理平臺(tái)，提供了多學(xué)科知識(shí)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的功能包括3G網(wǎng)絡(luò)支撐、移動(dòng)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、3D虛擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)體會(huì)游戲、網(wǎng)真實(shí)驗(yàn)交流、海量資源共享、互動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、云計(jì)算服務(wù)體和知識(shí)專家系統(tǒng)［7］等，全方位滿足語(yǔ)義Web下的云計(jì)算支持的協(xié)作學(xué)習(xí)和移動(dòng)實(shí)驗(yàn)功能。

根據(jù)需求分析以及數(shù)字化實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)項(xiàng)目的一些規(guī)定要求，3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)設(shè)計(jì)包括前臺(tái)和后臺(tái)兩大模塊，前臺(tái)供實(shí)驗(yàn)者采用普通PC機(jī)、智能手機(jī)和IPad等移動(dòng)學(xué)習(xí)工具瀏覽使用平臺(tái)資源；后臺(tái)則是由系統(tǒng)管理員對(duì)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)資源更新維護(hù)。平臺(tái)開(kāi)發(fā)采用了開(kāi)源EGL程序語(yǔ)言開(kāi)發(fā)工具、開(kāi)源MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)和OWL本體等技術(shù)及云計(jì)算開(kāi)源軟件，3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)功能模塊如圖1所示。

圖1 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)功能模塊

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的個(gè)性化和自適應(yīng)學(xué)習(xí)支持平臺(tái)為課程實(shí)驗(yàn)知識(shí)和教學(xué)設(shè)計(jì)提供了知識(shí)可操作界面。通過(guò)目前海量實(shí)驗(yàn)知識(shí)提供不同實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域的知識(shí)及其關(guān)系圖，構(gòu)建課程實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域知識(shí)本體。實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)者與課程設(shè)計(jì)者一起，共同設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)及各種實(shí)驗(yàn)的途徑與任務(wù)，創(chuàng)建實(shí)驗(yàn)OWL本體［8］，并據(jù)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與封裝。結(jié)合云計(jì)算開(kāi)源軟件和SaaS的優(yōu)點(diǎn)，在技術(shù)上解決了大規(guī)模并行計(jì)算、數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)備份、應(yīng)用高度集成，以及安全可靠和個(gè)性化應(yīng)用等問(wèn)題，構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的綜合性的、開(kāi)放型的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境。平臺(tái)通過(guò)本體標(biāo)注，形成了實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)對(duì)象本體庫(kù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)個(gè)性化和實(shí)驗(yàn)風(fēng)格［9］，不同的知識(shí)準(zhǔn)備情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)者分類，生成實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛿?shù)據(jù)庫(kù)。3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)編輯適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)策略，生成實(shí)驗(yàn)策略庫(kù)，構(gòu)建前臺(tái)測(cè)試數(shù)據(jù)以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)規(guī)則數(shù)據(jù)，從而解決了語(yǔ)義查詢、人機(jī)交互、意義建構(gòu)、知識(shí)的獲取和共享、協(xié)作學(xué)習(xí)等問(wèn)題。

3 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)主要技術(shù)

3.1 知識(shí)組織結(jié)構(gòu)圖及核心概念集的構(gòu)建

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)為實(shí)現(xiàn)OWL本體創(chuàng)建，首先構(gòu)建實(shí)驗(yàn)課程的知識(shí)組織結(jié)構(gòu)圖和核心概念集，將實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容的概念、屬性及概念間的關(guān)系定義好之后，利用知識(shí)工程開(kāi)源軟件Protégé的OWLviz插件功能實(shí)現(xiàn)知識(shí)本體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖預(yù)覽。實(shí)驗(yàn)中以“計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)”實(shí)驗(yàn)課程為例，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體概念的層次結(jié)構(gòu)定義。

建構(gòu)實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體概念，其中以O(shè)WL：Thing為知識(shí)本體的頂級(jí)類，實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體從屬于它。實(shí)驗(yàn)中建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)分支平臺(tái)10個(gè)本體類［10］，分別是：概述類、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)類、物理層類、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信道的數(shù)據(jù)鏈路層類、局域網(wǎng)類、廣域網(wǎng)類、網(wǎng)絡(luò)互連類、運(yùn)輸層類、應(yīng)用層類和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全類。由于本體類之間安排有些分散，因此，按照其各類內(nèi)容及其相互關(guān)系進(jìn)行整理合并，作為課程內(nèi)容的根節(jié)點(diǎn)，采用自頂向下的方法分解課程內(nèi)容，并構(gòu)建核心概念集。平臺(tái)實(shí)驗(yàn)課程本體及概念集的構(gòu)建如圖2所示。

圖2 平臺(tái)實(shí)驗(yàn)課程本體及概念集的構(gòu)建

3.2 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)本體描述

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)中進(jìn)行了本體描述，其中學(xué)生本體組織結(jié)構(gòu)如圖3所示，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)本體結(jié)構(gòu)如圖4所示，定義課程實(shí)驗(yàn)知識(shí)命名空間［11－12］，并采用OWL表達(dá)，實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體的標(biāo)準(zhǔn)的初始模塊是包含在ulf：RDF標(biāo)簽中的系列命名空間（Namespace）的聲明中。聲明用以準(zhǔn)確解釋實(shí)驗(yàn)知識(shí)文檔中的標(biāo)志符，使得實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體具有可讀性。在3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體庫(kù)文件（：esstudy.owl）中，定義了一個(gè)命名空間前綴：“pub：”，其余命名空間均使用缺省的命名空間。

圖3 學(xué)生本體組織結(jié)構(gòu)圖

圖4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)本體結(jié)構(gòu)

在平臺(tái)中采用缺省的聲明方式，rdf：about屬性為實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體提供一個(gè)名稱或引用。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)rdf：about屬性的值為空時(shí)，實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體的名稱是owl：本體元素的基準(zhǔn)u，在使用了xmLbase的上下文中則是一個(gè)特殊情況，這時(shí)owl：Oniology元素的基準(zhǔn)URI也許會(huì)被xml：base設(shè)為其他URI。

3.3 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)知識(shí)推理實(shí)驗(yàn)?zāi)K

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)使用pellet作為平臺(tái)的推理引擎，pellet是一個(gè)開(kāi)源的、基于Java的OWL推理機(jī)，平臺(tái)結(jié)合protege和pellet進(jìn)行推理，知識(shí)推理實(shí)驗(yàn)?zāi)K中能進(jìn)行前向推理，支持正向和逆向推理，核心部分由實(shí)驗(yàn)規(guī)則庫(kù)、實(shí)驗(yàn)事實(shí)庫(kù)、實(shí)驗(yàn)推理機(jī)三部分組成，并采用產(chǎn)生式規(guī)則作為基本的實(shí)驗(yàn)知識(shí)表達(dá)模式。

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)允許將一些推理引擎或推理機(jī)引入到pellet中，從而獲得本體數(shù)據(jù)中隱含的信息。推理機(jī)制支持RDFS和OWL等支持推理的語(yǔ)言，可以執(zhí)行從實(shí)例（instance）到類（class）的推理知識(shí)推理，對(duì)實(shí)驗(yàn)知識(shí)模型的查詢不僅返回原始數(shù)據(jù)中包含的陳述（statements），而且有一些通過(guò)推理機(jī)制從原始數(shù)據(jù)得到的附加信息。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)Rule規(guī)則主要由SWRL實(shí)現(xiàn)，由Atom和Imp組成。Atom主要是條件判斷的限制式的定義，規(guī)則的制定主要是通過(guò)Imp來(lái)定義的。例如根據(jù)面向知識(shí)工程的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)本體中對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)情況的記錄，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容作出推理。在面向知識(shí)工程的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中，例如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容共5個(gè)部分，每一部分下面分若干個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，某些實(shí)驗(yàn)點(diǎn)下面又具有子實(shí)驗(yàn)點(diǎn)、二級(jí)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)，或涉及到相關(guān)的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。所以根據(jù)實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體中對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況的記錄，可以對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容作出推理，定義的Imp如表1所示。

平臺(tái)建立了可高度共享和重用的實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體，采用了實(shí)驗(yàn)概念之間的繼承，實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)實(shí)例多種約束關(guān)系表達(dá)統(tǒng)一標(biāo)志。平臺(tái)主要實(shí)現(xiàn)技術(shù)是基于實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體概念相似性和相關(guān)性搜索流程和算法，并對(duì)相似度和相關(guān)度進(jìn)行量化表示。平臺(tái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體的推理可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)工程本體的智能性，其主要原理是根據(jù)不同語(yǔ)法和規(guī)則的定義。推理機(jī)幫助學(xué)生自定位實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)狀況推理出后續(xù)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，幫助學(xué)生開(kāi)展適應(yīng)性實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，也能充分凸顯出智能化實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)。平臺(tái)主要是通過(guò)義原的概念進(jìn)行相似度計(jì)算。每個(gè)本體概念都有自己對(duì)應(yīng)的屬性，這些屬性可以唯一確定概念，為概念間的映射提供有效的參考。基于實(shí)例的概念相似度計(jì)算是通過(guò)對(duì)概念相應(yīng)的實(shí)例集進(jìn)行相似性評(píng)價(jià)，進(jìn)而得出概念之間的相似性。本體中概念的實(shí)例從很大程度上反映了概念之間的語(yǔ)義關(guān)系，若2個(gè)概念具有相同或者相似的實(shí)例集，則這2個(gè)概念之間一定存在豐富的語(yǔ)義關(guān)系，其中這個(gè)實(shí)例集中的實(shí)例越多，則2個(gè)概念越相似。假設(shè)2個(gè)義原在這個(gè)層次體系中的路徑距離為d，那么這2個(gè)義原之間的語(yǔ)義距離如公式（1）所示。其中P1和P2表示2個(gè)義原（Primitive），d是P1和P2在義原層次體系中的相同路徑長(zhǎng)度，是一個(gè)正整數(shù)及可調(diào)節(jié)的參數(shù)。2個(gè)實(shí)詞概念語(yǔ)義表達(dá)式的整體相似度記為公式（2）：

在開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)知識(shí)本體之后，將本體的數(shù)據(jù)用開(kāi)源數(shù)據(jù)庫(kù)Mysql進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)訪問(wèn)本體數(shù)據(jù)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)資源共享、重用及推理功能，mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中本體存儲(chǔ)如圖5所示。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)模型或者打開(kāi)先前創(chuàng)建的模型可通過(guò)以下4個(gè)步驟完成：加載數(shù)據(jù)庫(kù)JDBC驅(qū)動(dòng)、創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)連接、為數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建一個(gè)ModelMaker，最后為本體創(chuàng)建一個(gè)模型。

圖5 mysql數(shù)據(jù)庫(kù)中本體存儲(chǔ)

4 系統(tǒng)運(yùn)行效果及分析

3G移動(dòng)通信系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的四大支撐網(wǎng)絡(luò)之一，物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供了無(wú)線長(zhǎng)距離的高速信息傳輸通道［13］。3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其中網(wǎng)絡(luò)安全虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行效果如圖6所示，學(xué)生可個(gè)性化開(kāi)展不同虛擬實(shí)驗(yàn)。系統(tǒng)采用了虛擬機(jī)技術(shù)仿真網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)中用到的路由器、交換機(jī)和防火墻等器材和設(shè)備，提供與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相似的實(shí)驗(yàn)環(huán)境。實(shí)驗(yàn)平臺(tái)可以利用鼠標(biāo)的點(diǎn)擊、拖動(dòng)，將微機(jī)上虛擬的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，按實(shí)驗(yàn)要求、過(guò)程組裝成一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，同時(shí)在系統(tǒng)上完成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的添加、實(shí)驗(yàn)條件的改變、網(wǎng)絡(luò)底層數(shù)據(jù)采集以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果的模擬、分析。實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果如圖7所示，提供了全方位的實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助功能，可以進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排、實(shí)驗(yàn)過(guò)程的指導(dǎo)、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的批改等功能，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供環(huán)境服務(wù)并開(kāi)展了應(yīng)用，可滿足實(shí)驗(yàn)輔助教學(xué)環(huán)節(jié)的需要。

圖6 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)虛擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

圖7 3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)教學(xué)輔助系統(tǒng)

5 結(jié)束語(yǔ)

3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)的著眼點(diǎn)在于解決當(dāng)前傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)用中所出現(xiàn)的大量問(wèn)題，致力于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)資源共享和應(yīng)用協(xié)作，將知識(shí)工程、虛擬仿真技術(shù)、云計(jì)算和移動(dòng)學(xué)習(xí)等技術(shù)應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，構(gòu)造了實(shí)驗(yàn)教學(xué)本體知識(shí)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境下的個(gè)性化學(xué)習(xí)，并建立了知識(shí)工程下的計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作學(xué)習(xí)［13］。

利用3G移動(dòng)模式下遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)可開(kāi)展遠(yuǎn)程互動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)、觀摩，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，構(gòu)建網(wǎng)真實(shí)驗(yàn)課堂；可以打破時(shí)間空間的限制，支持教師、學(xué)生在移動(dòng)環(huán)境內(nèi)自主、合作、探究式地開(kāi)展教學(xué)，實(shí)現(xiàn)教師、學(xué)生、教學(xué)環(huán)境設(shè)備之間的自由連接，互動(dòng)涵蓋教育全領(lǐng)域的數(shù)字化學(xué)習(xí)服務(wù)。平臺(tái)以現(xiàn)代教育理念為指導(dǎo)、以現(xiàn)代信息技術(shù)為支撐實(shí)現(xiàn)“泛在教育”，具有時(shí)空自由、資源共享、平臺(tái)開(kāi)放、便于協(xié)作等優(yōu)點(diǎn)，滿足了教育信息化工程的需要。移動(dòng)學(xué)習(xí)通過(guò)與移動(dòng)計(jì)算技術(shù)有效結(jié)合帶給學(xué)生隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)的全新學(xué)習(xí)方式［14］，被認(rèn)為是一種未來(lái)的學(xué)習(xí)模式，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)為學(xué)生和教師提供了一個(gè)更為方便、快捷的途徑，是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)的很好的補(bǔ)充和完善。

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［1］中華人民共和國(guó)教育部.教育部關(guān)于印發(fā)《教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃（2011—2020年）》的通知［EB／OL］.http：／／www.moe.gov.cn／publicfiles／business／htmlfiles／moe／s3342／201203／133322.html.

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