高校虚拟仿真实训基地信息化建设方案.docx

第一章项目概述41.1项目名称41.2项目建设方案编制依据41.2. 1国家职业教育改革实施方案41.2.2职业教育提质培优行动计划51.2.3十四五规划和2035年远景目标51.2.4 虚拟现实与行业应用融合发展行动计划（20222026年）61.2.5 职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南61. 2.6教育部办公厅关于加快推进现代职业教育体系建设改革重点任务的通知6L3项目概况71.3. 1项目背景71.3.2 建设目标9L3.3项目建设的意义和必要性111.3.4 总体建设与本期建设任务14第二章业务需求分析152.1现状分析152.2项目需求分析152. 3专业课程需求分析162. 4系统功能和性能需求分析18第三章总体建设方案203. 1建设原则203.1.1技术先进性203.1.2经济实用性203.1.3系统开放性203.1.4扩展维护性203.1.5系统安全性203.2总体建设任务213.3系统总体结构223.4技术路线233. 4.1软件部分233. 4.2硬件部分25第四章本期项目建设方案274. 1系统设计274. 1.1专业虚拟仿真实训中心274. 1.2公共虚拟仿真实训中心284. 1.3专业成品资源建设314.2硬件系统设计321.1.1 1桌面VR交互一体机351.1.2 虚拟仿真硬件支撑模块361.1.3 3D主动立体眼镜361.1.4 音箱系统361.1.5 一体化存储机柜371.1.6 2.6沉浸式3D显示LED屏371.1.7 虚拟现实头戴显示设备371.1.8 AR智能眼镜套装374.3软件系统设计374.3.1定位追踪软件374.3.2场景管理器软件374.3.3内容资源适配软件384.3.4混合现实效果展示套件384.3.5云推流软件384.5.6虚拟仿真内容开发引擎384.3.73D模型素材库394.4网络系统设计394.5安全系统设计394. 6软硬件部署设计405. 10部门业务系统对接情况40第五章项目运维管理416. 1人员培训方案415.1.1培训计划415.1.2培训成果425. 2项目质保426. 3售后服务42第六章效益与评价指标分析447. 1效益分析44第一章项目概述1. 1项目名称高校虚拟仿真实训基地信息化建设方案1.2项目建设方案编制依据互联网+政务服务”技术体系建设指南政务信息资源类规范、标准(3)国家职业教育改革实施方案【职教20条、国发(2019)4号】(4)中华人民共和国职业教育法1.2. 1国家职业教育改革实施方案2019年2月，国务院发布国家职业教育改革实施方案，方案指出：到2022年，职业院校教学条件基本达标，一大批普通本科高等学校向应用型转变，建设50所高水平高等职业学校和150个骨干专业(群)。建成覆盖大部分行业领域、具有国际先进水平的中国职业教育标准体系。企业参与职业教育的积极性有较大提升，培育数以万计的产教融合型企业，打造一批优秀职业教育培训评价组织，推动建设300个具有辐射引领作用的高水平专业化产教融合实训基地。促进产教融合校企“双元”育人机制，狠抓教师、教材、教法改革。“三教”改革中，教师是根本，教材是基础，教法是途径，三者形成一个闭环，解决教学系统中“谁来教、教什么、如何教”的问题。立足于培养适应行业企业需求的复合型、创新型高素质技术技能人才，提升学生的综合职业能力，完成“打造技术技能人才培养高地”的任务。高职院校在进行“三教”改革时，应把握好整体观、目的性、方法论这三个核心问题。1.2.2职业教育提质培优行动计划2020年9月，教育部等九部门印发职业教育提质培优行动计划（20202023年），实施职业信息化2.0建设行动，提升职业教育信息化建设水平，推动信息技术与教育教学深度融合。以“信息技术+”升级传统专业，及时发展数字经济催生的新兴专业。鼓励职业学校利用现代信息技术推动人才培养模式改革，大力推进“互联网+”、“智能+”教育新形态，推动教育教学变革创新。遴选100个左右示范性虚拟仿真实训基地。1.2.3十四五规划和2035年远景目标2021年3月，十三届全国人大四次会议通过的中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要，关于建设高质量教育体系的描述：全面贯彻党的教育方针，坚持立德树人，加强师德师风建设，培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人。健全学校家庭社会协同育人机制，提升教师教书育人能力素质，增强学生文明素养、社会责任意识、实践本领，重视青少年身体素质和心理健康教育。坚持教育公益性原则，深化教育改革，促进教育公平，推动义务教育均衡发展和城乡一体化，完善普惠性学前教育和特殊教育、专门教育保障机制，鼓励高中阶段学校多样化发展。加大人力资本投入，增强职业技术教育适应性，深化职普融通、产教融合、校企合作，探索中国特色学徒制，大力培养技术技能。发挥在线教育优势，完善终身学习体系，建设学习型社会。1.2.4虚拟现实与行业应用融合发展行动计划(2022-2026年)对于加速多行业多场景应用落地，行动计划指出，在中小学校、高等教育、职业学校建设一批虚拟现实课堂、教研室、实验室与虚拟仿真实训基地，面向实验性与联想性教学内容，开发一批基于教学大纲的虚拟现实数字课程，强化学员与各类虚拟物品、复杂现象与抽象概念的互动实操，推动教学模式向自主体验升级，打造支持自主探究、协作学习的沉浸式新课堂。服务国家重大战略，推进“虚拟仿真实验教学2.0”，支持建设一批虚拟仿真实验实训重点项目，加快培养紧缺人才。1.2.5职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南规划建设虚拟仿真实训基地，从而深化教育教学改革、推进人才培养模式创新，构建职业教育虚实结合的人才培养“新范式”，着力提高人才培养培训质量。1.2.6教育部办公厅关于加快推进现代职业教育体系建设改革重点任务的通知建设职业教育示范性虚拟仿真实训基地：到2025年建成200个左右全国示范性虚仿基地，带动各地1000个左右区域示范性虚仿基地建设，推动职业院校技术技能人才实训教学模式创新。L3项目概况1.3.1 项目背景1. 3.1.1专业背景我校计算机与信息工程学院现设有软件技术、计算机网络技术、数字媒体技术、移动应用开发、大数据技术5个专科专业。是我校的特色核心专业，我校正计划就这五个专科专业进行升本申请。学院师资力量雄厚，现有教职工39人，其中教授6人、副高职称11人、“双师”型教师18人，拥有省级教学名师2人、省级专业带头人2人、省级教坛新秀6人、校级教学名师1人、校级教坛新秀2人。23人拥有系统分析师、网络工程师等职业资格证书。6人成为OraCle、Cisco,Sun、ClSP等行业认证教师。拥有省级综合改革试点专业1个、高水平高职专业1个、省级基层教研室示范项目1项、省级特色专业教学资源库2个、省级MooC等示范课程8门、省级教学团队1个、省级实验教学示范中心1个。1.3. 1.2技术背景虚拟仿真技术是一种利用计算机等数字技术模拟、再现真实世界中的各种场景、环境、物体、过程等的技术。它可以通过数字模型、虚拟环境、人机交互等手段，让人们在虚拟世界中进行各种体验和操作，如探索、交互、学习、演练等。虚拟仿真技术已经广泛应用于各个领域，如教育、医疗、建筑、设计、工程、游戏等，为人们提供了更加丰富、便捷、安全的体验和操作方式。将虚拟仿真技术应用到我校实际教学实训当中，对传统教学的冲击具体表现在以下方面：1）弥补实训不足，节约实训的成本虚拟仿真技术提供的亲临现场感能够在虚拟环境下给学员提供“实操”机会。计算机网络技术、软件技术、大数据、数字媒体应用技术、移动应用开发等专业都可以利用VR设备降低实训成本和风险性。对于这类专业技能培训机构，一套VR设备能实现多种特殊环境模拟、多人次操作训练，大大减少培训成本。对于学习者来说，能够在岗前获得更多操作经验，也有利于就业竞争。2）知识要点细化，全方位加强了解过去，学习一项技能，总是教科书式的，是观点、概念的传授。学生往往很难理解，即便理解了，在实际运用中，也往往无法得心应手，或忽略诸多安全细节。虚拟仿真技术融入教育中，能够将一项技能或工种，细化到不同阶段、不同环节，并将这些环节具象为类似真实环境的3D动画，学生能够通过反复模拟操练，全方位了解具体细节。3）增强情景体验，减弱师生距离感对于在线教育来说，如何增强临场感、拉近师生间的距离，一直是重要的探讨课题。虚拟仿真技术的运用，似乎天然为解决这一难题，师生可以跨越地理限制，同处于一间虚拟教室，从而提高学习效率。但是为了充分发挥这一优势,VRAR技术还需要解决延时性、表情捕捉等技术问题。虚拟仿真实训基地建设任务是实现真实实验不具备或难以完成的教学功能。在涉及高危或极端的环境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或综合训练等情况时，提供可靠、安全和经济的实验项目。虚拟仿真实训基地建设应充分体现协同创新、虚实结合、相互补充、能实不虚的原则。1.3.2建设目标利用虚拟仿真技术、三维虚拟高端技术，在本校建成虚拟仿真实训基地。实现结合引用虚拟仿真技术辅助教学、打造创新科学虚拟仿真实验室、虚拟仿真研发等目标。弥补现实传统教育所不可及的教学场景，解决教学刚需；面向全校开设创新实验课，关于虚拟仿真项目开发与实验实践；开展对虚拟仿真技术的研究，研究前沿高科技。基地与企业合作开发建设具有本科教育特色的标志性、共享型的实践教学一体化教室，面向全校各个专业，集教学、实训、科研教育为一体，培养学生，锻炼教师，打造一个一流的现代化虚拟仿真实训基地。1. 3.2.1满足计算机与信息工程学院专业虚拟仿真教学需求解决计算机科学与技术、计算机网络技术、软件技术、大数据、数字媒体应用技术、移动应用开发等专业的教学刚需，搭建能满足学生上课的虚拟仿真教学环境。1.3. 2.2搭建虚拟仿真教学内容管理平台利用虚拟仿真内容云平台已有的资源，标准化的虚拟仿真课件可以满足计算机网络技术、软件技术、大数据、数字媒体应用技术、移动应用开发基本虚拟仿真教学使用。解决学生的实训1、学习问题，全新教学方式，提升学生的兴趣点，增强学生的学习效率。1.4. 2.3培养创新型教师团队在虚拟仿真教室的基础上，培养老师使用虚拟仿真辅助教学。能满足教学需求，还能让老师在此教学平台上进行实战演练。通过团队建设来加快课程建设，培养骨干教师，促进相关课程体系建设研究和课程团队教学研究，加快教学模式改革创新，不断提高教师队伍的教学水平与人才培养质量，在专业建设、课程建设、实训室建设、教学改革等方面中发挥模范作用，为培养教学名师打下基础。1.5. 2.4辐射全校其他专业虚拟仿真使用需求基地建成以后，除了满足我校我校计算机与信息工程学院计算机网络技术、软件技术、大数据、数字媒体应用技术、移动应用开发等专业的教学需求以外，对内辐射我校其他专业的虚拟仿真教学实训使用，对于我校其他具备虚拟仿真教学实训要求的专业，均可到虚拟仿真实训基地开展教学实训活动。1.6. 2.5基地多功能多元化应用1）建设教学、实训I、研发三大应用，根据不同的应用购置相关的虚拟仿真软硬件设备。2）引入虚拟仿真多人协同技术。能够将多人协同引入课堂教学。满足需要协同操作的教学需求。让学生了解多人协同技术。3）引入虚拟仿真创作软件。培养学生创作虚拟仿真资源。可面向学校课程建设虚拟仿真资源内容，覆盖学校的教学需求。4）满足学校精品虚拟仿真课程资源内容的购置。根据学校教学大纲难点通过虚拟仿真的方式定制开发。L3.3项目建设的意义和必要性1.1. 3.1职业教育政策推动虚拟仿真实训基地建设为贯彻落实党中央、国务院国家创新驱动发展战略纲要、国家中长期人才发展规划纲要、加快推进教育现代化实施方案以及国家职业教育改革实施方案等系列文件精神，积极响应教育部教育信息化2.0行动计划、关于开展职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设工作的通知、职业教育提质培优行动计划（20202023年）等文件要求，以社会和市场需求为导向，以“产教融合、校企合作”为原则，融合多方资源，以国家职业教育改革实施方案中的打造一批高水平实训基地为发展方向，探索建立院校主导、企业协同、各具特色的实训基地创新建设模式，搭建校企合作桥梁，运用虚拟仿真、大数据、云计算、VR/AR等虚拟仿真新技术，优先布局先进制造业、现代服务业、战略新兴产业、现代农业、现代化工业等产业迫切需求专业的虚拟仿真职业能力实训基地。1.3. 3.2人才培养迫切需要建设虚拟仿真实训基地传统教学痛点较多，有效实训资源较少。职业院校的教育教学更多的是体现在训与练，技术技能应用型人才培养离不开实训环境与场所，基于实训教学的实际需求，采购了大量的单站、多站工作台、机器人工作台、等实训装备，虽然大型的真实产线可以起到一定的教学效果，满足正常的理论与实训演示教学，但从实训室建设过程中的“高投入、高耗材、高管理、难实操、难再现、难升级、难在线、难售后”等八个方面进行分析均存在可优化的地方。是专业课程改革与创新的迫切需求。既是改革传统教学育人手段，推进人才培养模式创新的迫切需要，也是强化教学、学习、实训相融合的教育教学活动，有效弥补高等教育实验中看不到、进不去、成本高、危险性大等特殊困难的重要措施。深入贯彻落实立德树人，三全育人的育人目标，从教育理念、育人体系和教育方法等方面提升学生的综合素质与职业素养，结合产业发展趋势、社会人才需求、专业技能培养有意识的将学生的价值塑造、知识传授和能力培养融为一体，打造“德技并修”的高素质技能人才。1.4. 3.3区域产业发展大力促进人才培养改革升级产业转型升级引导提升人才培养新模式。产业转型升级过程必然会对员工能力需求发生变革，将从传统单一技能转换到人机协同、信息化技术、自动化技术融合的能力需求变化，这一变化将使职业院校各专业人才培养模式发生变化，学院学科建设应适应产业转型升级。信息化技术产业协同建设职业教育新模式。当今社会，以互联网、大数据、云计算、工业互联网、边缘计算、人工智能、5G、VR/AR、区块链为代表的新兴信息技术对人类生活、工作、学习等各个方面产生了巨大的影响，在教育领域新兴信息技术的作用下，探索职业院校自动化及机电设备类高技能人才实训教学的新模式，推进相关专业课程的教学改革与创新，已成为信息时代的必然趋势。1. 3.3.4新型科技技术助力我校核心专业优势凸显计算机与信息工程学院人才培养质量领先，学生在各级各类技能大赛中获奖。先后在全国信息技术应用水平大赛中获得全国二等奖2次；在蓝桥杯全国软件人才开发大赛中获得全国二等奖1次、三等奖1次；在“数字硅谷杯”全国大学生手机软件创意邀请大赛获得全国二等奖2次;在安徽省职业院校技能大赛中获得省二等奖5次、三等奖8次；在中国大学生计算机设计大赛安徽省级赛中，获得一等奖8次。虚拟仿真技术和软件技术、计算机网络技术、数字媒体技术、移动应用开发、大数据技术的结合可以创造出丰富、交互性强且高度个性化的学习体验。这种结合可以为学生提供更深入的理解、实践机会和现实世界应用的机会。同时，教师教育学院、外国语学院、艺术设计学院、经济与管理学院、食品工程学院、马克思主义学院、学前教育学院、文化与传媒学院等专业课程均可以结合虚拟仿真技术产生全新的教学体验和效果，实现教学模式的拓新。1.3.4总体建设与本期建设任务我校虚拟仿真实训基地建设的以国家政策为主导，以职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南为建设指导思想，采用指南要求的区域划分以及对应软硬件的建设。基地运用计算机图形(CG)技术、计算机仿真技术、人工智能、传感技术、显示技术、网络并行处理等技术，将专业设计教学内容与虚拟仿真技术融合。我校虚拟仿真实训基地建设方案以教室的实际场地为设计基础，以达到基地的建设要求及教学要求为设计依据。虚拟仿真实训基地的建设以专业教学需要为主线，引进最新的虚拟仿真硬件设施，同时引入5G技术、多人协同实训技术、图形图像处理等前沿技术，建设一个技术先进、布局合理、功能完善的校级平台。根据实际的建设使用需求以及对应的资金预算的情况，拟规划整体项目分为两期进行建设。第一期建设主要以教学实训环境建设(硬件建设)为主，包含专业虚拟仿真实训中心和公共虚拟仿真实训中心，搭配部分成品内容资源，可以满足开展日常虚拟仿真实训教学所需。第二期建设以虚拟仿真资源管理及共享平台建设、优质的成品资源和学校特色专业定制化资源为主。定制满足学校特色使用需求的专业资源课件，同时可以实现对于我校虚拟仿真资源的集中管理以及辐射校内服务校外的共享展示功能。本期主要以第一期建设为主。第二章业务需求分析2. 1现状分析目前我校建设有大量的实训场所，主体是以传统教学实训模式,以实体设备线下实训为主导。目前整体上存在：校内实训场所条件有限，无法完全模拟企业真实环境；设备内容的先进性和完备性参差不齐，一些学院的实训设备和实训资源内容陈旧、更新缓慢，难以与企业实际使用的设备内容同步，学生的实训时间和内容无法得到充分保障；我校教师具备丰富的教学经验，但可能存在实际操作经验和企业背景有限的问题，实训教学效果有折扣。缺乏具有企业实践经验的“双师型”教师；传统的实训场所，部分学生在实训中表现出较低的参与积极性，认为实训与未来职业发展相关性不强。实训中的考核方式单一，难以激发学生的主动性和创造性等问题。3. 2项目需求分析为了进一步提升我校教学办学实力，紧跟技术前沿，拓展新的教学模式，为了实施我校相关专业。特别是拟升本专业，如：计算机科学与技术、计算机网络技术、软件技术、大数据、数字媒体应用技术、移动应用开发等专业的虚拟仿真教学与实验的任务，解决学校在传统教学实训中的难点痛点，弥补虚拟仿真教学欠缺，进行虚拟仿真实训基地的建设。虚拟仿真实训基地的建设，可以拓展我校教学实训模式，助力我校教学改革。在解决传统教育模式下的教学实训难点痛点的同时，一方面可以实现教师团队整体教学能力提升，另一方面，可以让学生接触到更新型的教学技术设备，激发学生参与学习的热情和积极性，提升教学效果，更好的学生学习服务。2.3专业课程需求分析虚拟仿真技术的应用，离不开与专业课程的结合。我校虚拟仿真实训基地项目建设，是以拟升本专业，如：计算机科学与技术、计算机网络技术、软件技术、大数据、数字媒体应用技术、移动应用开发等专业为主要应用实施对象，辐射其他专业进行全校范围内的虚拟仿真教学实训活动的开展。结合我校专业的实际课程，涉及到包含计算机组装与维护、综合布线技术、路由交换技术、网络安全、数字电路、计算机组成原理、数据结构等。这些课程均可以跟虚拟仿真技术实现良好的结合：如计算机组装与维护相关课程，可以创建详细的计算机硬件组件模型和虚拟组装环境，让学生在仿真平台上完成硬件组件的拆装、故障排查与维护。这样，学生无需实际拆解真实设备，就能熟练掌握组装流程和故障处理技巧，同时减少硬件损坏的风险。如综合布线技术相关课程，虚拟仿真技术可以模拟各种布线环境，如办公室、数据中心等，学生可以通过仿真系统设计和实施网络布线方案，测试不同布线配置的性能和兼容性。仿真环境还能模拟线缆故障和电磁干扰等问题，让学生实践排障和优化布线方案。如路由交换技术相关课程，虚拟仿真技术可以模拟各种网络拓扑，支持学生在仿真环境中配置路由器和交换机，进行路由协议和交换技术的实验。学生可以通过仿真软件设置各种网络场景，测试不同路由策略、VLAN配置和访问控制规则的效果，有效理解复杂网络行为。如网络安全相关课程，虚拟仿真技术可以提供虚拟化的网络环境，让学生实践入侵检测、防火墙配置、漏洞扫描和恶意软件防护等网络安全任务。虚拟仿真技术可以生成多种安全威胁场景，学生可以在仿真环境中测试和强化他们的防护策略，而不会影响实际网络的安全。如数字电路相关课程，虚拟仿真技术可以模拟电路设计与分析环境，让学生在仿真平台上搭建和测试各种电子电路。仿真工具可以实时显示电流、电压等参数变化，帮助学生理解电路原理和行为，进行电路的调试和优化，避免在实际实验中可能遇到的危险和高成本问题。如计算机组成原理相关课程，虚拟仿真技术可以创建计算机体系结构的仿真模型，学生可以在仿真平台上探索计算机的各个组件,如CPU、内存、输入输出设备的工作原理。仿真环境可以演示指令执行过程、数据流动和中断处理等机制，帮助学生深入理解计算机内部工作细节。如数据结构相关课程，虚拟仿真技术可以动态演示数据结构（如链表、树、图）的操作过程和常用算法（如排序、搜索、遍历）的执行步骤。学生可以通过仿真软件可视化地观察算法的执行过程和数据结构的变化，理解算法的运行原理和效率，提高学习效果。涉及到我校其他专业，如马克思主义学院，虚拟仿真技术可以模拟满足要求的思政党建展馆，学习各主题的思政党建知识。或是互动类战争模拟以及真实历史事件再现，这类可以实现趣味性参与模拟，让学生在享受互动过程中，了解和学习相关的历史知识。再如艺术设计学院相关专业，虚拟仿真技术提供了沉浸式的创作和展示环境，使学生能够在三维虚拟空间中进行设计、测试和展示，涵盖从环境视觉传达、室内艺术设计到数字媒体和服装与服饰设计等多个领域。这种技术支持实时预览和互动操作，允许学生在安全且可控的环境中实践创意想法，直观调整设计细节，优化作品效果，从而提高设计能力和实践经验等等。其他学院专业均可以与虚拟仿真技术产生良好的结合，提升教学效果，拓展新的教学模式。2.4系统功能和性能需求分析我校虚拟仿真环实训基地建设项目，通过软硬件系统结合，模拟还原各类教学实训场景，实现我校虚拟仿真实训基地“教学、练习、考核、研创、体验”五位一体的功能。在专业虚拟仿真实训中心可以实现桌面级的三维立体教学实训操作，双人一组实现交流实训操作；在公共虚拟仿真实训中心，可以实现一对多的大班教学任务，同时满足一个学生一个工位进行内容实训操作，将教与学有机结合。基地整体第一期建设包含：桌面式VR一体机：16套虚拟仿真硬件支撑模块：1套3D主动立体眼镜：41套音响系统：1套一体化存储机柜：1套沉浸式3D显示LED屏：1套（16.13平方）定位追踪软件：1套场景管理器软件：1套内容资源适配软件：1套混合现实效果展示套件：1套虚拟现实头戴显示设备：30套云推流软件：1套AR智能眼镜套装：2套虚拟仿真内容开发引擎：1套3D模型素材库：1套计算机部件拆装实训系统：1套计算机网络综合布线VR系统：1套数字资源实训素材：1套调试施工及配件辅材：1套第三章总体建设方案3.1 建设原则3. 1.1技术先进性虚拟仿真系统结构应能够反映目前技术发展主流，配置灵活，可扩展性等技术研究需求，提供能够跟踪技术主流前沿的虚拟仿真环境。4. 1.2经济实用性虚拟仿真系统不同于一般的系统集成，不是简单地设备堆叠。系统要求有完整的演示与开发平台，系统所有设备和软件都是为系统研究开发及演示需要配置的。5. 1.3系统开放性虚拟仿真系统应具有可扩展性，能随着技术的发展不断升级。扩展性包括设备替换，软件更新及替换。6. 1.4扩展维护性适应系统变化的要求，考虑以最简便的方式，最低的投资实现系统的扩展和维护。针对本项目的相关硬件，项目承建单位应保障在质保期内无偿的及时维护；针对本项目建设的相关软件，项目承建单位应保障在后续阶段无偿的系统更新升级迭代。7. 1.5系统安全性在系统设计时，既考虑信息资源的充分共享，更需要注意信息的保护和隔离，系统分别针对不同的应用和不同的网络环境，采取同的安全措施，包括系统的安全机制、数据存储安全和权限控制等。3.2 总体建设任务我校虚拟仿真实训基地的建设以专业教学实训需要为主线，引进最新的虚拟仿真硬件设施，同时引入5G技术、多人协同实训技术、图形图像处理等前沿技术，建设一个技术先进、布局合理、功能完善的满足校内专业虚拟仿真教学实训的综合性开发性基地。结合我校的实际建设需求，以职教基地建设指南为指引，规划设计出一套既能满足学校实际需求又能体现建设前沿性科技性的虚拟仿真实训基地整体解决方案，建成后将会提升教学学习效率和学生参与的热情与积极性、节省学校研发以及实体实训设备的投入成本，增加学生的整体竞争力和创新能力。建设完成的虚拟仿真基地将具备“一个基地四个应用”的功能定位，即：教学、实训1、培训、创新创业。教学：成为以主要面向计算机与信息工程学院以及辐射全校其他专业的虚拟仿真集中式教学基地；实训：成为计算机网络技术、软件技术、大数据、数字媒体应用技术、移动应用开发等专业实操实训、实习实训基地；培训：对内承担学院各专业的虚拟仿真技术培训的同时，开展社会服务与培训。创新创业：对内满足学校专业虚拟仿真课件的开发，对外承接虚拟仿真项目开发。服务对象：以本校师生为基础，同时辐射服务于兄弟院校、行业业界、社会人士。支撑技术：VR虚拟现实、AR增强现实、MR混合现实3. 3系统总体结构第一期建设主要以教学实训环境建设（硬件建设）为主，包含专业虚拟仿真实训中心和公共虚拟仿真实训中心，搭配部分成品内容资源，可以满足开展日常虚拟仿真实训教学所需。专业虚拟仿真实训中心115.71m2C3922I且IC3922C3922乒1C3922C3922F面预留一路5孔地插和网口C3922先间m>Mm1I前后帽帽帽帽"帽帽帽帽帽每一组下面颈留一路吼地插和网口Ml524M1524M1524公共虚拟仿真实训中心3.4技术路线我校虚拟仿真实训基地项目的技术路线，分为软件和硬件两部分介绍.3.4. 1软件部分3.5. 1.1定位追踪软件3D沉浸式教学交互显示大屏系统内的定位追踪模块的软件，软件需基于C/S架构，具备对于操作者的位置数据的采集，对于操作者在系统前使用交互工具-交互手柄，实时将在某一地点的按键的功能选择与虚拟仿真资源内容做同步，实现实时的内容交互。3.6. 1.2场景管理器软件3D沉浸式教学交互显示大屏系统内的场景管理模块的软件，软件需基于C/S架构，具备对于渲染设备的画面输出进行管理，实现点对点的高精度画面显示，同时具备对于多信号源的多场景动态编辑，实现快速的场景切换。3.7. 1.3内容资源适配软件虚拟仿真内容硬件适配平台，需基于C/S架构，具备将Unity、Unreal,国产第三方等内容创作引擎制作的虚拟仿真内容快速适配到LED直屏、三折屏、Cave等虚拟现实沉浸式大屏交互环境。用户搭配任意的基于VRPN协议的光学追踪系统和交互设备可以对VR内容进行沉浸式的交互体验。支持基于QuadBuffer和3DVision的主动立体方式。3.4.1.4混合现实效果展示套件软件需基于C/S架构，具备混合现实的第三方观察视角查看沉浸式立体大屏上运行的虚拟现实内容，具备沉浸式立体大屏上的操作过程投射到另外一个屏幕或者第二台监视器上面，将真实环境与虚拟图层叠加后展现给用户，也具备对案例画面进行截图、录制和直播分享，便于VR案例内容的传播。除此之外，支持3D立体模型查看器，具备在沉浸式大屏上动态加载GLTF/GLB模型。无需连接交互即可对模型进行移动、旋转、缩放等基础操作，并支持对模型的子节点结构进行部件显隐和自由拆装操作，可自由的展示模型的内部结构3.4.1.5云推流软件软件需基于C/S架构，将云计算的理念及技术引入整体解决方案中，借助高速稳定的承载网络，云端的显示输出和声音输出等经过编码压缩后传输到用户终端，实现VR业务的内容上云、渲染上云，并实现内容无线传输，实现真实位置与虚拟位置相对统一。3.4.1.6虚拟仿真内容开发引擎软件需基于C/S架构，能够帮助非开发人员进行高效的行业内容开发及应用，并且提供快速搭建场景、交互逻辑编辑、多人协同演练等功能，安装包控制在200M左右，同时兼容WindoWs、Linux、MacOS系统，并可适配国产银河麒麟操作系统。创作的内容无需额外二次开发，兼容头戴式主动立体、桌面式主动立体、LED大屏、Cave系统、多人大空间。而且在PC、VR等不同类型的设备上具有一致的交互体验，降低内容体验者等的学习成本，一次制作，多端共享。3.4.1.73D模型素材库软件需基于C/S和B/S架构，具备在线浏览或下载模型用于开发创作，可以在多个终端上使用。方便我校师生的使用。3.4.2硬件部分3.4.2.1桌面VR交互一体机具备桌面式的主动立体显示，内置光学追踪模组，无需外部连线即可实现头部追踪功能，通过操作笔可以实现对于内容资源的桌面式3D操作。3.4.2.2虚拟仿真硬件支撑模块包含虚拟仿真内容运行模块，支持对于虚拟仿真资源以及整个系统所需的软件的安装存储，资源的渲染输出；调试显示模块，支持第二画面的触摸显示；定位追踪模块统支持对于使用者的位置数据采集；场景管理器虚拟仿真内容运行模块的渲染画面进行点对点配置输出显示；3D信号发射器可以识别虚拟仿真内容运行模块的3D立体信号，传输到3D主动立体眼镜中进行3D立体效果显示；3.4.2.33D主动立体眼镜用于接收3D信号发射器发射出来的3D信号，实现3D画面效果的实现，佩戴即可体验3D震撼效果。3.4.2.4音箱系统音箱系统支持声音的输出3.4.2.5一体化存储机柜一体化存储机柜支持对于虚拟仿真内容运行模块调试显示模块、场景管理器等的存放。同时也包含LED屏安装所需的框架结构、固定装置以及包边等。3.4.2.6沉浸式3D显示LED屏室内小间距LED显示模块，能够为我校师生在使用过程中提供大范围视野的高分辨率及高质量的3D立体影像。3.4.2.7虚拟现实头戴显示设备搭载高通骁龙XR2平台，采用CV头手6D0F光学定位系统，实现真4K高清显示。标配8GB+512GB大容量内存，支持58-72mm范围IPD瞳距连续调节。3.4.2.8AR智能眼镜套装一款双目AR一体机，采用光波导成像显示，拥有摄像头、麦克风、九轴、光感等传感器，具备按键和语音交互功能。第四章本期项目建设方案4.1系统设计4. 1.1专业虚拟仿真实训中心专业虚拟仿真实训中心主要承担我校计算机与信息工程学院相关专业的专业性教学和实训练习，亦可支撑我校其他专业的专业实训使用。满足教、学、做一体的虚实结合实训，同时依据教材研发学科AR课堂，可按知识点进行教学展示。教学和实训所有的教学模型均模拟真实物体进行建模，在保证教学效果的前提下，既极大的节省了成本，又可规避某些真实实训或操作带来的各种危险。在教师授课的过程中可以将所需教具在虚拟场景中生成，使课堂更加生动有趣，降低学生的认知难度，让学生在产生兴趣的同时将知识更好地掌握和理解，激发学生的学习热情和上课的积极主动性。承担教学任务：> 实验课程教学> AR及仿真实验现场情景教学> 分组教学实训为了利用我校的场地及合理规划设备资源，本次设计为两人一个工位，每个工位搭配一套桌面式VR一体机和同步操作显示器一台，可以实现两个人搭档进行实践实训，相关交流，相互验证，共同进步，也可以实现课堂分组训练。中心涵盖的设备：桌面式VR一体机：16台专业虚拟仿真实训中心115.71m2函C3972IC39?2IG帽帽帽帽帽帽帽帽帽般帽帽帽帽帽C3922C3922每一组下面预留一路吼地插和网口4.1.2公共虚拟仿真实训中心包含沉浸式大屏交互显示产品、虚拟现实资源内容平台。丰富的虚拟仿真资源教学内容：涵盖多专业学科。不限学科，适合多专业的教学。超大的LED大屏沉浸式交互教学环境，立体画面鲜艳细腻，适合大班集中虚拟仿真教学。通过公共虚拟仿真实训中心，可以实现教学功能。通过虚拟仿真技术，教师可以将复杂、抽象的教学场景在虚拟环境中实现三维可视化呈现，学生可佩戴3D眼镜跟随教师的视角观看相应的场景,了解原理、结构、操作过程等。这种教学模式可以增强课堂教学效果，提升课堂教学效率，帮助学生从具体活动或情景中概括抽象出方法、经验和规律，引导学生经验总结和迁移，帮助其“再情景化”或再实践。教师协调、控制学生通过3D眼镜、手柄设备，以3D形式观看、实现虚拟仿真模式教学。通过公共虚拟仿真实训中心，可以实现实训功能。满足学生对专业实训过程从认知、模拟到熟练操作的训练需求，配套各专业虚拟仿真案例资源，加强学生实训能力，并且学生可以分小组在该区域进行考试，最终老师在大屏上讲解答疑；还可利用小组实训的特点形成人员分工。通过公共虚拟仿真实训中心，可以实现研创功能。同时区域还配备有虚拟仿真内容创作引擎软件，可以让学校老师学生进行内容的资源创作。虚拟仿真内容创作引擎软件是国产自研的支持零代码编程基础的用户快速的上手进行虚拟仿真资源的内容创作开发。各专业相关的师生，可以在此区域，自主学习，自由创作，结合学校各专业实际的课程安排以及教学教材,开发相关的课件demo,辅助开展教学实训活动，也能够在一定程度上解决对于相关虚拟仿真资源的迫切需求。中心涵盖的设备：虚拟仿真硬件支撑模块：1套3D主动立体眼镜：41套音响系统：1套一体化存储机柜：1套沉浸式3D显示LED屏：1套（16.13平方）定位追踪软件：1套场景管理器软件：1套内容资源适配软件：1套混合现实效果展示套件：1套虚拟现实头戴显示设备：30套云推流软件：1套虚拟仿真内容开发引擎：1套3D模型素材库：1套AR智能眼镜套装：2套115.75m2公共虚拟仿真实训中心4.1.3专业成品资源建设由于建设预算问题，第一期建设是以硬件为主，但是为了保障我校基地建成以后，我校可以快速应用起来，规划了部分成品资源建设，能够支撑建成以后开展日常虚拟仿真实训教学的需要。资源列表如下：序号资源名称1计算机部件拆装实训系统2计算机网络综合布线VR系统3数字资源实训素材其中，计算机部件拆装实训系统可以满足计算机技术专业学生的教学实训需要，练习计算机的部件拆装，掌握计算机各部件组成。服务于计算机及外部设备装配调试员高级工训练练习；计算机网络综合布线VR系统可以服务于计算机专业学生，满足对于网络综合布线的课程学习需求，在虚拟环境中模拟各类布线环境和要求；数字资源实训素材包含不少于10个数字资源素材案例，可以满足艺术设计学院，如数字媒体相关专业师生的日常所需虚拟仿真设计所需，同时，这些资源可以提供工程文件导入到项目建设的虚拟仿真内容开发引擎软件当中，进行二次创作，可以作为项目素材给我校师生进行其他项目开发的模板。4.2硬件系统设计我校虚拟仿真实训基地项目，整体硬件建设规划，是以职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南为参考，按照指南在虚拟仿真实训教学场所里建议建设虚拟仿真实训设施设备来进行硬件的建设。职业教育示范性虚拟仿真实训基地建设指南教育部科技发展中心二Q二一年八月一、总体要求-1-（一）建设目标-1-（二）建设原则-1-二、虚拟