刘军 施晓秋 金可仲
摘要：虚拟仿真试验教育是信息技能促进试验教育变革与立异的产品。从支撑人才培育方针达到和完成优质试验教育资源同享两大主题动身，论述了“学生发展为中心、工程运用为特征、才能培育为导向、多元协同为抓手、真假互动增成效、敞开同享促辐射”的建造思路，并给出了温州大学网络工程国家级虚拟仿真试验教育中心的建造实例，可为当地院校工程教育类专业施行虚拟仿真试验教育建造供给学习与参阅。
要害词：试验教育；虚拟仿真；网络工程；多元协同；真假互动
试验教育作为学生实践才能和立异才能培育的重要载体，需求有相应的试验教育途径作为支撑。传统的试验教育途径选用实体办法，以物理空间中的实体设备、器材和资料为试验方针或载体，具有实在、直观、直接的利益，但存在更新运维本钱高、规划与杂乱度受限、可扩展性差、敞开同享难等缺乏。虚拟仿真试验教育归纳运用信息与通讯技能，在信息空间中构建高度仿真的试验操作环境和试验方针，供给类似于实体试验教育的体会与作用，具有近似、笼统和直接的特征，并在可视性、交互性、安全性、可扩展性与可同享性等方面具有优势，是对实体试验教育的有利弥补与完善。
一、虚拟仿真试验教育中心建造需求处理的要害问题
作为专业人才培育的重要教育保证和优质试验教育资源同享的首要载体，虚拟仿真试验教育中心建造不能简略逗留在对实体试验教育项目的信息化再现或资源堆砌，有必要考虑并处理以下六方面的要害问题。
榜首，建造理念。触及虚拟仿真试验教育中心的根本辅导思想、建造方针、效劳面向，以及在专业人才培育中所应承当的人物或发挥的作用。
第二，建造内在。与辅导思想、建造方针与效劳面向相适应，触及虚拟仿真试验教育中心建造的教育教育质量与特征，例如是以根底研讨与教育为特征，仍是以工程研制或工程运用教育为特征。
第三，建造主线。触及虚拟仿真试验教育中心建造的中心头绪或体系，需求体系而有用地安排有关的试验教育资源，以满意中心的效劳功用与特征。
第四，建造办法与途径。通过什么样的办法与途径施行虚拟仿真试验教育中心建造，是院校独自建造，仍是校表里协同；是自主开发，仍是购买效劳，抑或是多方面结合。
第五，运用方法。怎么将虚拟仿真试验教育中心资源运用于课表里教育，其与实体试验之间是什么联系，怎么发挥各自的优势与利益，以进步试验教育的实效。
第六，敞开同享机制。虚拟仿真试验教育中心怎么完成优质试验教育效劳的敞开同享，包含效劳的方针与规划、战略与机制以及效劳才能等。
二、面向工程运用型人才培育的虚拟仿真试验教育中心建造思路
作为当地本科院校，温州大学网络工程专业以培育工程运用型人才为方针。为此，针对前述六大要害问题，咱们提出了“学生发展为中心、工程运用为特征、才能培育为导向、多元协同为抓手、真假互动增成效、敞开同享促辐射”的根本建造思路。
（1）学生发展为中心，处理建造理念问题。效劳于网络工程专业工程运用型人才培育方针，作为该专业实践教育途径的重要组成部分，虚拟仿真试验教育中心安身学生立异精力、归纳本质与实践才能的协调发展，支撑问题剖析、问题研讨、处理计划规划以及现代东西运用等相关结业要求与培育规范的达到，并促进学生的自主性学习与个性化学习。
（2）工程應用为特征，处理建造内在问题。虚拟仿真试验教育中心建造内在与质量有必要和网络工程专业工程运用型人才的培育方针与特征相符合，并侧重在三个层面上予以把握：一是教育内容有用掩盖网络工程生命周期的首要运用环节，包含规划与规划、布置与开发、运转与保护等；二是试验途径彻底支撑当时干流的网络设备厂商及其产品，与业界干流网络技能及其运用无缝对接；三是归纳性、规划性和立异性虚拟仿真试验教育项目都来历于网络工程实践问题或相关项目事例。
（3）才能培育为导向，处理建造主线问题。改动传统的以课程为中心的教育安排结构，体现以才能为导向，环绕工程实践才能、工程规划才能与工程立异才能培育，针对递进性的分级才能培育方针，对虚拟仿真试验教育资源在完成技能、办法和手法等方面进行体系而精细地规划与开发。
（4）多元协同为抓手，处理建造办法与途径问题。为了执行才能培育中心与工程运用特征，依托高校与企业、教育与科研、教育研讨与教育实践的多元协同，树立由教师、研讨人员与工程师组成的专业化团队，交融虚拟仿真试验教育相关的教育、科技与工程优质资源，深度协作致力于虚拟仿真中心的开发与建造。
（5）真假互动增成效，处理运用方法问题。充沛发挥虚拟仿真试验教育与实体试验教育各自的优势，变革单纯根据实体试验教育资源的传统方法，结合分级才能培育方针，构建与施行虚拟实体高度互补、线上线下有机互动的新式试验教育方法，贯穿课内课外的各项教育活动，全面进步试验教育作用。
（6）敞开同享促辐射，处理推行机制问题。树立办理效劳与技能效劳的“双轮驱动”机制，促进虚拟仿真中心的敞开同享。在办理效劳方面，面向兄弟院校、业界企业的集体与个人用户供给“Lab as a Service”形状的虚拟仿真试验教育云核算效劳，为兄弟院校供给以全面下降运用门槛在技能效劳方面，运用先进的虚拟数据中心网络技能供给安全、稳健、灵敏的虚拟仿真试验教育效劳，充沛保证虚拟仿真试验教育效劳的质量。
三、网络工程国家级虚拟仿真试验教育中心建造实践
根据上述根本建造思路，温州大学网络工程国家级虚拟仿真试验教育中心首要进行了以下建造实践。
1.才能培育为导向的虚拟仿真试验教育体系
以“专业根本技能一归纳实践才能一工程实践才能一工程规划/立异才能”的递进式模型为主线，环绕归纳剖析和处理杂乱网络工程问题的才能进行了虚拟仿真试验教育体系建造，如下表所示。
其间，专业根本技能培育阶段的虚拟仿真试验以演示认知型、剖析验证型以及根底操作型等办法为主，以对少数技能点的认知或了解为教育方针，以可视性、交互性体现杰出的软件仿真技能为首要完成途径，网络工程问题杂乱度低；归纳实践才能培育阶段的虚拟仿真试验以归纳操练型为主，以对数个范畴的很多技能点的全体把握为教育方针，以仿真程度高的硬件虚拟技能为首要完成途径，网络工程问题杂乱度较高；工程实践才能培育阶段的虚拟仿真试验以工程演练型为主，以把握实在网络工程项目的布置与施行、测验与验证为首要教育方针，以仿真程度高的硬件虚拟技能为首要完成途径，网络工程问题杂乱度高；工程规划/立异才能培育阶段的虚拟仿真试验以立异规划型为主，以把握实在网络工程项目的规划、规划与开发为首要教育方针，结合软件仿真技能与硬件虚拟技能完成，网络工程问题杂乱度最高。
2.工程运用为特征的虚拟仿真试验教育项目库
在虚拟仿真试验教育项目库的建造中，首要通过以下三种途径完成工程运用内在与特征。
（1）虚拟仿真试验教育项目的技能与产品掩盖面接轨当时网络工程职业的热门运用范畴与干流产品。包含网络互连、网络安全、无线局域网、协作网络、数据中心网络、运营商网络等，支撑对这些范畴各干流厂商设备的软件仿真或硬件虚拟。
（2）虚拟仿真试验教育项目的才能点定位与规划源于网络工程运用的实践需求，根据当时网络工程生命周期各阶段对工程才能要求的散布，对试验教育内容进行详尽的整理与挑选。每门课程精选出若干才能点，并根据规划与规划、布置与开发、测验与验证、运转与保护等不同阶段内才能点之间的关联性，有针对性地规划虚拟仿真试验教育项目的才能点组算计划。
（3）在虚拟仿真试验教育内容的安排与规划上，以才能点方针组算计划为动身点，以网络工程事例为布景资料，以实践需求和工程问题为导向，进行虚拟仿真试验教育项目的规划，保证其实在性、时效性以及针对性。网络工程事例首要来历于协作企业工程师参加或掌管的工程项目，通过有丰厚经历的工程师根据分级才能方针对杂乱网络工程问题的分化、整理与萃取。
当时，虚拟仿真中心建成的306个试验教育项目对应于分级才能培育方针的项目数量份额大致为4：4：1：1，其间直接来历于实践网络工程事例算计占总数的一半以上。
3.多元协同的虚拟仿真试验教育中心开发与建造办法
多元协同的开发与建造办法体现在三个方面，即高校与企业协同、教育与科研协同、教育研讨与教育实践协同。
首要，通过与两家业界领军企业（思科体系与思博伦通讯）的校企协同，在技能层面获得了网络功用虚拟化的授权，处理了对网络体系进行高度虚拟和仿真的中心技能难题，一起获得了工程师的加盟，增强了开发与建造部队的全体技能实力；在资源层面得到了企业一线工程师部队的名贵经历，处理了虚拟仿真试验教育项目事例首要来历的要害问题；在办理层面学习了企业在线试验室敞开与办理方法，处理了虚拟仿真试验教育效劳的安全性和稳健性问题。
其次，充沛运用高校教师部队教育与科研并重的优势，依托教育与科研协同完成了科研反哺虚拟仿真试验教育。一是通过学生课外科技与立异活动等办法，将科研作用直接或直接转化成虚拟仿真试验教育项目，此类项目占总数近14%；二是在虚拟仿真中心的开发与建造中，转化了许多虚拟化与云核算范畴的科研作用，到目前为止直接施行运用的发明专利共有6项，主题触及网络效劳质量、虚拟机资源装备以及云核算调度等。
终究，依托教育研讨与教育实践的协同处理了虚拟仿真中心建造各个层面的多个要害理论问题。例如，针对虚拟仿真中心硬件途径的建造，先后依托两项浙江省进步当地高校办学水平专项资金项目展开了主题为“多租户虚拟数据中心网络建造”的研讨；针对虚拟仿真中心软件途径的建造，依托浙江省高校试验室作业研讨重点项目展开了主题为“‘试验教育即效劳的云核算方法构建”的研讨；针对虚拟仿真试验教育的运用，依托浙江省高等教育讲堂教育变革项目展开了主题为“依托虚拟仿真试验教育途径的混合式实践教育方法探究”的课题研讨；针对校企协作开发与建造虚拟仿真中心的机制，依托浙江省高等教育教育变革项目展开了主题为“根据企业生态体系的散布式工程实践教育中心建造方法探究与实践”的课题研讨。
4.真假互动的试验教育资源运用方法
相关于传统的网络工程实体试验教育，网络工程虚拟仿真试验教育在以下方面具有显着的优势，对实体试验教育起到补足与增强作用。
首要，弥补了实体试验教育在敞开时间、地址和办法上的缺乏，完成在恣意装置有浏览器的终端设备上随时随地拜访虚拟仿真试验教育资源以及实体试验教育资源进行操练，为自主性学习和个性化供给充沛的保证。
其次，战胜实体试验教育可见性与交互性差的缺点，完成对网络协议和网络体系作业原理的交互式可视化出现，促进对根本技能点的認知、了解与把握。
再次，战胜实体试验教育在拓扑规划、网络特性以及办理快捷性等方面的限制，以低本钱构建特性更丰厚、结构更杂乱的虚拟仿真试验教育环境，进而完成简捷高效的衔接与装备办理，进步归纳性实践教育的质量。
终究，战胜实体试验教育因为本钱要素而显着滞后于工程运用发展水平的限制，支撑跨厂商、多系列高端网络设备，支撑对杂乱网络体系衔接与装备的多视角可视化交互办理，用于在专业实习或结业规划环节中对实践杂乱网络工程项目进行快速概念验证。
为充沛发挥虚拟仿真试验教育在支撑实践才能培育方针的不同维度上的优势，结合才能分级方针的特征，根据两者之间的内在逻辑联系，能够将试验教育资源的组合运用方法分为四种：虚辅实主、真假并重、虚主实辅以及纯虚拟仿真。
（1）虚辅实主方法。运用上述榜首与第二项优势，适用于专业根本技能培育阶段。虚拟仿真试验教育项目是对实体试验教育项目的近似仿真，虚拟仿真试验途径用于课前预习以及课后操练，而在讲堂中运用实体试验途径与虚拟仿真试验彼此印证。
（2）真假并重方法。运用上述榜首与第三项优势，适用于归纳实践才能培育阶段。虚拟仿真试验教育首要面向敞开试验项目、学生科技立异项目、专业技能比赛等课外教育活动，而实体试验教育面向日常讲堂。
（3）虚主实辅方法。运用上述榜首与第三项优势，适用于工程实践才能培育阶段。虚拟仿真试验途径用于前期耗时较长、不依赖于实体设备的建模与布置环节，实体试验途径用于后期耗时较短、依赖于实体设备的验证与测验环节。
（4）纯虚拟仿真方法。运用上述榜首与第四项优势，适用于工程规划/立异才能培育阶段。学生在进入企业学习阶段后，用于大规划杂乱网络工程处理计划的概念验证，包含规划与规划、建模与开发，用于新建网络处理计划的展现、客户网络割接计划的预演以及客户网络故障排错计划的验证等。
当时，虚拟仿真中心一切试验教育项目掩盖10门专业课程、5门归纳实践课程、4大类课外教育活动以及专业实习与结业规划，时间跨度从大二下到大四。从全体人才培育进程来看，跟着专业教育阶段的逐步深化，实践才能培育方针逐步进步，所触及的工程问题杂乱度随之进步，对试验教育途径支撑才能的要求越来越高。相应地，所依托的试验教育环境也由以实体中心为主逐步演变为真假结合，终究过渡到以虚拟仿真中心为主。
5.虚拟仿真试验教育敞开同享的完成与推行
虚拟仿真中心对外敞开同享供给虚拟仿真试验教育效劳的内在包含办理效劳与技能效劳两个方面。在办理效劳方面，运用高档效劳调度引擎将一切虚拟仿真试验教育资源整合起来，以“试验教育即效劳”（Lab as a Service，LaaS）的形状一致对外供给敞开同享。此外，关于兄弟院校与职业企业等集体用户，为其供给专有的办理门户，便于自我办理。在技能效劳方面，构建了安全、强健、高效、可扩展的技能途径架构。其间，软件仿真前端供给可视化的试验教育体会；而硬件虚拟后台创立虚拟仿真网络的运转实例并供给长途装备与办理手法，而云监控与办理、云备份与安全供给充沛的效劳质量保证。
在面向专业点的敞开同享推行上，充沛发挥作为国家专业归纳变革试点专业、杰出工程师教育计划试点专业的影响力，通过举行或参加会议、兄弟院校来校查询、国家和省级精品资源同享课敞开同享、网络工程专业建造辅导计划的编制等为抓手，向兄弟院校进行宣扬与推行。在面向职业企业与零星学员的敞开同享推行上，活跃发挥协作企业作为职业领头羊的影响力，与其商场、宣扬以及技能部门协作，以协作伙伴集会、用户沟通大会以及技能培训班为抓手，向其途径协作伙伴、学习协作伙伴以及终究用户进行宣扬与推行。
通过四年的继续建造实践，温州大学网络工程虚拟仿真试验教育中心已取得了很好的教育作用。近三届结业生查询标明，其在促进学生工程实践才能培育中的人物得到广泛认同，学生工程才能进步作用显着，中心的敞开规划由兄弟院校扩展到了企业，2015年头成功当选国家级虚拟仿真试验教育中心。
[责任编辑：余大品]
