校园网络

本中心网络与信息化设备依托于天津大学校园网络。天津大学校园网从1995年开始建设，是天津市第一个接入Internet的单位。目前天津大学校园网是天津市规模最大，结构最为复杂的高校校园网络，所采用的网络设备均为国内、国际一流网络厂商产品，网络运行监控功能日趋完善，实现了直接管理到用户接口的功能，学校网络出口具备多个运营商线路，而且出口设备具有智能选路功能，可针对不同的访问地址自动选择适合的线路，优化网络访问质量。针对很多用户重复下载的数据，天津大学采用了cache（缓存）设备，把很多用户需要的数据进行校内缓存，实现热点文件的本地化下载，把校外下载转化为校内下载，节省用户重复下载流量，减轻出口线路负载，目前缓存服务器每天可为校内用户节省600-1000G左右的流量，相当于为1000位用户每天节省600M-1G左右流量。核心网络设备采用万兆互联，校园绝大部分楼宇已经实现千兆连接。

此外，虚拟仿真实验中心计划搭建本地服务器及路由设备，为全部虚实结合的实验项目提供完善的网络信息设备，保证实验教学顺利开展。

虚拟仿真实验的教学平台功能

为了持续推进实验教学信息化建设，推动我校实验教学改革与创新，响应国家及学校对虚拟仿真实验教学的发展要求，更好地服务广大学生，电气工程与自动化虚拟仿真实验教学中心计划以电气电子教学示范中心教学平台为基础，如图1所示，建立一个功能完善的虚拟仿真实验教学平台。该平台以电气工程虚拟仿真实验分中心、自动化虚拟仿真实验分中心、电工电子虚拟仿真实验分中心为核心，覆盖电力系统及其自动化、高电压与绝缘技术、电力电子与电力传动、电机与电器、理论电工与新技术、控制科学与工程、检测技术与自动化装置、模式识别与智能系统八个学科，从基础实验到专业综合再到学科创新三个层次的教学实验内容。此外，本平台遵循资源共享；重视科研成果向教学的转化，让更多的本科生提前了解学科前沿的成果；注重校企合作。虚拟仿真实验的教学平台的搭建对全面提升学生电气与自动化工程技术的综合素质具有重要意义。

图1 网站页面

虚拟仿真实验教学平台主要功能包括：

门户网站

门户网站为虚拟仿真实验中心的主页，包含“首页”、“中心概况”、“教学资源”、“教学成果”、“教学平台”、“师资队伍”、“资源共享”、“特色创新”、“申报材料”、“设备环境”、、“校企合作”等栏目。各部分功能如表1所示。访客通过中心主页，可直接进入虚拟仿真实验教学平台，开展教学活动，交流学习和实验心得。

表1 中心门户网站的主要功能

中心门户网站	首页	虚拟实验中心门户网站首页
	中心概况	介绍虚拟仿真实验教学中心的组织结构、中心状况
	教学资源	介绍实验教学创新理念与改革思路、教学体系与教学内容、教学方法与教学手段、教学效果与教学成果
	教学成果	展示中心已经转化的成果
	教学平台	虚拟仿真实验教学平台入口
	师资队伍	介绍实验中心人员构成、队伍状况、名师风采
	资源共享	共享中心的各种资源等
	特色创新	介绍实验中心的特色与创新
	申报材料	介绍虚拟仿真教学中心的申报材料
	设备环境	介绍实验中心设备配置情况
	校企合作	列举和中心进行合作的企业及示范项目

实验教务管理

实验教务管理根据教务部门制定的教学计划，将课程库、培养计划、学期信息和排课信息录入或导入到系统，如表2所示，以便教师和学生在网上开展实验教学，为教师和学生查询各种实验教学信息提供便利。各实验教学分中心或实验室根据教务处下达的教学任务安排实验项目的批次、指定教师和实验室管理员，学生登录系统后，可以根据自己的培养计划和学校的开课计划进行选课，查看实验相关的课程表，了解任课教师和教学安排信息。

表2 实验教务管理的主要功能

学期时间设定	设定每个学期的开始时间及截止时间
课程库管理	录入学校要开设的课程相关信息
培养计划制定	依据教务培养计划，按专业添加学生的实验培养计划
排课管理	针对全校学生制定每个学期需要开设的课程，发布选课日期，并审核以及发布最终开课信息
学生选课	根据自己的培养计划和学校的开课计划进行选课
课表管理	导入课表、查看学校总课表，提供个人、行政班、任选课、教室等多种方式打印相关的课程表

实验教学管理

教师根据教务处的开课计划进行典型实验库的维护、实验安排、查看学生实验进展、批改实验结果及实验报告、统计并发布实验成绩，如表3所示。学生根据任课教师的要求，进行实验预习，进入实验室完成实验，提交实验报告。

表3 实验教学管理的主要功能

实验库管理	维护各门课程实物实验和虚拟实验的典型实验，提供增、删、查、改操作
实验安排	进行相应课程虚拟实验教学安排和的现场实验的教学安排
考勤管理	对参与实验的学生进行签到签离，考查学生的出勤情况
虚拟实验	学生根据实验要求，完成验证性虚拟实验，或者进行设计性和创新性实验
实物实验	根据教师的实验要求，完成相应的实验任务并提交实验结果和实验报告
实验批改	针对实验结果和实验报告进行相应的自动批改、人工批改及评价
成绩导出	按照实验课程汇总成绩并输出， 或提供数据接口给教务部门的成绩管理系统

实验前理论知识学习

系统提供了包含图像、声音、动画、视频在内的交互式练习、自测、模拟考试、课件点播等功能，实现了师生之间的及时交互，并提供了个性化的界面；丰富的学习资源和交流工具，满足了教学及其管理的需要，有助于提高学生的学习效率，减轻教师的负担。

系统围绕交互式练习、用覆盖全部教学内容的大量题目对学生的知识掌握情况进行检查，遇到问题通过课件点播、答疑等方式解决，通过自测和考试进一步检查学生课程理论知识和应知应会的掌握情况。

实验过程智能指导

虚拟实验智能指导旨在通过对学习者实验过程的数据收集和监控，提供智能和人性化的指导，实现“在线教师”的功能。根据实验过程中的不同情况提供有针对性的实验指导，实现虚拟实验教学过程智能化。

智能指导子系统可以监控学习者的实验过程。当学生在实验过程中遇到问题时学生可以通过该系统寻求指导帮助，系统也可以主动对学生在实验过程的不当操作进行提示，避免发生错误。学习者或教师可以直接对系统提问，系统搜索出对应的知识信息，反馈给用户。

实验结果自动批改

学生做完实验提交结果后，自动批改子系统从实验平台中获取学生所做的实验结果状态数据，进行数据处理，将有用信息提交评价推理机。评价推理机利用教师在知识库中预先录入的样例对学生的实验结果信息进行鉴别。发现匹配样例后评价推理机继续利用教师在知识库中预先录入的批改规则对学生的实验结果信息进行推理分析，最后得出结论。评价结果反馈给实验平台，评价结论呈现给学生。并把成绩和相关信息汇总到成绩管理模块。

虚拟实验仿真教学资源管理

虚拟实验教学管理平台可实现对现有学科课程及实验教学资源进行集成和管理。平台在实验教学设计模块提供了相应的集成接口，可以将不同教师自主开发的仿真教学资源或第三方虚拟仿真教学资源集成到虚拟仿真实验教学平台中。通常由 Flash，Java 或其他编程语言实现的虚拟实验仿真教学资源软件，只要符合平台的接口规范均可集成到平台中，并可利用平台提供的智能指导、自动批改和其他管理功能。

虚拟仿真实验系统

虚拟仿真实验教学平台按照“三核心，三层次，一体化”的体系规划，分为“自动化虚拟仿真实验分中心”、“电气工程虚拟仿真实验分中心”、“电工电子虚拟仿真实验分中心”三个核心。每个核心提供不同的教学资源，供不同年级、不同水平的学生选择，由专人负责建设和管理。

系统用户的角色包括三种类型：教师、学生、实验管理员。登录后，对不同的角色，系统将分配不同的权限，提供不同的用户界面。对于学生，可提供实验选择、查询、实验报告提交、实验成绩查询等功能，对虚实结合型实验可进行实验室预约、实验预约、工位预约等操作。对教师，可选择实验资源发布、学生成绩评定、对虚实结合型实验进行实验室和实验课时预约等功能。对实验管理员，可通过远程登录服务器，完成系统的维护、排课、实验数据统计等工作。

数据统计分析与教学效果评估

平台将自动收集学生实验前辅助学习、实验过程指导、答疑、实验成绩的相关数据；通过调查问卷收集学生对实验系统、实验设计、学习效果等方面的评价与反馈信息，进行统计与分析，用图表直观展示分析结果，以便于进一步改善虚拟实验平台的功能，提高虚拟实验的教学质量。

师生互动交流

提供用户互动交流模块，包括在线实时答疑室和在线留言功能，在线实时答疑室支持多人语音、文字交流，可共享白板，保存聊天记录，问题库搜索、发送离线消息到邮箱。