計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)探索

王京 南京信息工程大學(xué)

引言：現(xiàn)階段的專業(yè)人才不只是要熟練掌握計(jì)算機(jī)的基本操作，并且還必須要具備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置還有管理的技能。傳統(tǒng)的教學(xué)模式存在的問題在很大程度上限制了教學(xué)質(zhì)量的提高，這就需要深入改革傳統(tǒng)的教學(xué)方式。還有一點(diǎn)需要注意的是，現(xiàn)階段的學(xué)生學(xué)習(xí)到的知識必須要符合社會發(fā)展的需要，這就必須要加強(qiáng)鍛煉學(xué)生的實(shí)踐操作能力，通過不斷的實(shí)踐對學(xué)生的理論知識掌握情況充分了解，從而找到存在的問題及時(shí)進(jìn)行處理。但是，實(shí)際在進(jìn)行教學(xué)的過程中，還有很多問題對人才的培養(yǎng)有很大的影響，必須要從學(xué)生理論以及實(shí)踐的能力角度分析，所以說設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬的實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺具有非常重要的意義。

1 現(xiàn)狀分析

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對社會各領(lǐng)域的影響越來越大，也使社會的競爭環(huán)境越發(fā)的激烈，所有的行業(yè)都急需要專業(yè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)人才，所以學(xué)生在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的過程中必須要重視自身全方面地發(fā)展，對網(wǎng)絡(luò)的基本操作必須要熟練掌握，并且對于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的軟硬件管理也應(yīng)當(dāng)有一定的了解，這樣才能更好地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。但是，傳統(tǒng)的課堂教育中的計(jì)算機(jī)教學(xué)方式已經(jīng)無法有效的滿足社會發(fā)展的需求，學(xué)生也沒有辦法利用計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)來加強(qiáng)自身的問題解決的能力，并且很多學(xué)校建設(shè)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境也存在很多問題，主要有以下幾點(diǎn)：第一，學(xué)校為搭建的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)硬件設(shè)備不完善以及質(zhì)量較差，在學(xué)校中參加計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的過程中大部分都是很多人為一組共同進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，這就致使學(xué)生的動手能力得不到強(qiáng)化。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備在不斷的實(shí)驗(yàn)過程中也會有非常大的損耗，而且實(shí)驗(yàn)室中的硬件資源較為松散，在實(shí)驗(yàn)的過程中無法進(jìn)行共享，所以學(xué)生的動手能力得不到提高。第二點(diǎn)，在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，大部分學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室都無法給學(xué)生安排充足的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，學(xué)生就無法自主學(xué)習(xí)研究，致使計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果沒有達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)開發(fā)部署

2.1 對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的需求分析

在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)以及開發(fā)的時(shí)候，一定要保證所使用的系統(tǒng)具有未來的成長性，為此在進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)以及部署的時(shí)候一定要注意不要影響系統(tǒng)運(yùn)行的效率以及實(shí)用性，為此首要進(jìn)行的就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的需求分析。進(jìn)行系統(tǒng)的需求分析最關(guān)鍵的步驟就是對網(wǎng)絡(luò)平臺進(jìn)行軟件可行性分析以及精細(xì)化分析，在各個(gè)分析的基礎(chǔ)上，確定計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，確定各種類型的分析方法，將各個(gè)影響因素分配到影響計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的軟件之中，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做出完整、清晰以及明確具體的目標(biāo)。

2.2 對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的功能分析

為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的虛擬仿真模擬實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要從用戶也就是學(xué)生的角度出發(fā)，對學(xué)生端的功能進(jìn)行豐富以及管理，并且還要給予教師以及管理員更多的管理權(quán)限以及功能，使得管理人員以及學(xué)生在使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的時(shí)候有豐富的用戶體驗(yàn)。

首先，在對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的管理人員進(jìn)行功能分析的時(shí)候，要將管理人員當(dāng)做網(wǎng)絡(luò)平臺的最高使用權(quán)限的用戶，其可以對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平臺進(jìn)行模塊管理，具體的功能有：用戶管理的功能，管理人員可以對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺中的用戶實(shí)現(xiàn)添加、刪除、密碼修改以及權(quán)限設(shè)置，以此來掌握全部的用戶使用情況；課程管理的功能，管理人員要可以對需要開展的實(shí)驗(yàn)課程進(jìn)行時(shí)間安排以及學(xué)生安排，確保所有的課程開展在一個(gè)合理的規(guī)劃之下進(jìn)行；成績管理，管理人員對于所有學(xué)生用戶的實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行成績的錄入、修改以及查詢，確保教師對于學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有全局性的了解。

其次，對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的教師功能的需求分析，教師作為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的主要使用者，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺實(shí)現(xiàn)與學(xué)生更近距離的溝通，并且了解到學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，為此，教師在使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的時(shí)候需要實(shí)現(xiàn)用戶管理的功能，通過這一功能，教師對于參與實(shí)驗(yàn)的學(xué)生的信息有了廣泛的了解途徑，還要具有課程管理的功能，教師根據(jù)所教學(xué)生的實(shí)際需求以及實(shí)際的掌握情況合理的安排學(xué)生的上課時(shí)間，并且對于之后課程的進(jìn)展以及相關(guān)的課程信息有全局性的了解.為了強(qiáng)化學(xué)生與教師之間的溝通交流，要在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺內(nèi)開辟一個(gè)留言管理的功能，這樣為學(xué)生開辟了一個(gè)向教師問問題的方式，教師也可以定期的查詢學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的問題，在留言的區(qū)域內(nèi)回復(fù)學(xué)生解決學(xué)生的學(xué)習(xí)問題.不僅如此，教師通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺還要實(shí)現(xiàn)成績管理以及實(shí)驗(yàn)管理的功能，成績管理的模塊可以幫助教師將學(xué)生的學(xué)習(xí)成績上傳到系統(tǒng)上，方便學(xué)生第一時(shí)間了解自己的學(xué)習(xí)成果，而實(shí)驗(yàn)管理模塊幫助教師在第一時(shí)間內(nèi)將實(shí)驗(yàn)的任務(wù)以及相關(guān)的知識點(diǎn)上傳到學(xué)生的作業(yè)平臺上，使得學(xué)生在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前可以充分的了解所需要掌握的知識以及需要注意的實(shí)驗(yàn)步驟。

最后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的學(xué)生功能需求的分析，通過這一網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)平臺，學(xué)生首要的需求就是了解實(shí)驗(yàn)課程的詳細(xì)信息，包括了課程的時(shí)間、地點(diǎn)以及相關(guān)的知識以及實(shí)驗(yàn)的方案，并且學(xué)生通過這一平臺可以了解到教師對于自己的教導(dǎo)，并在留言的功能幫助下向教師資訊相關(guān)的問題，增強(qiáng)了教師與學(xué)生之間的交流途徑以及交流的效率。

3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺主要有三層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括了引擎層、仿真框架層以及實(shí)現(xiàn)仿真實(shí)現(xiàn)層的結(jié)構(gòu)，其中，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的引擎層是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的底層繪制工作，在網(wǎng)絡(luò)平臺的繪制基礎(chǔ)上，可以實(shí)對系統(tǒng)運(yùn)行所需要的信息進(jìn)行采集，對所搜集的信息進(jìn)行搜集處理，之后使用信息處理函數(shù)對使用的函數(shù)進(jìn)行借調(diào)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的整體數(shù)據(jù)的初始化以及多余數(shù)據(jù)的銷毀.而系統(tǒng)的仿真框架層為系統(tǒng)提供了一個(gè)專門針對仿真系統(tǒng)的通用框架，仿真框架層是在引擎層的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，在仿真框架層的基礎(chǔ)上，對實(shí)驗(yàn)?zāi)M流程進(jìn)行數(shù)據(jù)模擬以及流轉(zhuǎn)，以此來實(shí)現(xiàn)引擎層的功能調(diào)用，在仿真實(shí)現(xiàn)層的框架基礎(chǔ)上，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的仿真系統(tǒng)的各項(xiàng)功能都能得到很好的實(shí)現(xiàn)，包括了網(wǎng)絡(luò)拓補(bǔ)、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及各種類型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的運(yùn)轉(zhuǎn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺采用的是B/S架構(gòu)，虛擬的實(shí)驗(yàn)平臺是在Java 2D的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，并將其作為底層的繪制技術(shù)，使用Applet插件實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)，并將插件嵌入到瀏覽器之中，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺能夠在Linux和Windows系統(tǒng)下都可以高效率的運(yùn)行以及使用.在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺設(shè)計(jì)的時(shí)候主要使用的是MVC機(jī)制，這項(xiàng)機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)、視圖以及控制器的把握，確保三者之間有足夠的耦合機(jī)制將其聯(lián)系在一起，其中，數(shù)據(jù)一項(xiàng)主要是用來記錄計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺內(nèi)的數(shù)據(jù)的記錄以及多功能函數(shù)的控制，確保數(shù)據(jù)操作的接口以及未來的算法能夠在系統(tǒng)的處理器以及控制器的輔助下實(shí)現(xiàn)信息數(shù)據(jù)的完整的處理；其中的視圖主要是完成系統(tǒng)內(nèi)的繪制的工作，這項(xiàng)工作能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的用戶繪制接口的處理，并對網(wǎng)絡(luò)平臺的外觀進(jìn)行完善；而控制器實(shí)現(xiàn)的功能主要是負(fù)責(zé)將鼠標(biāo)以及鍵盤錄入的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及調(diào)用，借此來實(shí)現(xiàn)接口數(shù)據(jù)的進(jìn)一步修改完善，并使用這些信息進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)信息的繪制。

在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的技術(shù)繪制的時(shí)候，采用的是Java 2D技術(shù)的，這一技術(shù)能夠使用雙緩沖機(jī)制技術(shù)將所有的后臺信息備份好以便繪制的使用，之后在再將后臺的數(shù)據(jù)傳遞到前臺實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示以及使用，這樣可以有效的減少系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)平臺出現(xiàn)屏幕閃爍的問題，與此同時(shí)，還可以借助紋理技術(shù)來提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的繪制速度以及運(yùn)行的效率，由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺采用了B/S的網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)，在使用信息組件實(shí)現(xiàn)用戶信息管理、實(shí)驗(yàn)管理以及成績管理等等模塊功能的時(shí)候，并不會缺乏仿真系統(tǒng)的邏輯運(yùn)算關(guān)系的混亂，反而是為仿真平臺的構(gòu)建創(chuàng)造一個(gè)鞥更好的條件以及重點(diǎn)，為之后的系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)奠定了良好的基礎(chǔ)以及可能，提高了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的開發(fā)效率以及仿真組件的質(zhì)量。

4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)庫內(nèi)的存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對于提高計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的運(yùn)行效率有非常重要的作用，因此在進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要注意提高數(shù)據(jù)庫的存取效率，保障數(shù)據(jù)的完整性以及一致性都得到合理的認(rèn)可，并且系統(tǒng)內(nèi)其它程序的設(shè)計(jì)也將會大大的提高.在確保數(shù)據(jù)庫的完整性的時(shí)候，對數(shù)據(jù)的處理要保證以下幾點(diǎn)特征：首先，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)要具有準(zhǔn)確無誤的數(shù)據(jù)類型劃分，數(shù)據(jù)的數(shù)值要在足夠的數(shù)值范圍內(nèi)才可以有效的利用，確保數(shù)據(jù)的范圍的時(shí)效性，不僅如此，單一的數(shù)據(jù)表格的數(shù)據(jù)之間應(yīng)當(dāng)不存在沖突的問題，這樣才能在并行的數(shù)據(jù)表格之間實(shí)現(xiàn)不沖突，為此計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)功能的完全實(shí)現(xiàn)，這樣才能直觀的接收相關(guān)參數(shù)以及返回相關(guān)的狀態(tài)，其次，在數(shù)據(jù)庫內(nèi)，還可以對數(shù)據(jù)表進(jìn)行嵌套調(diào)用，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)查詢以及數(shù)據(jù)庫事務(wù)的高效處理，這樣還可以與觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)高效的配合，完成對于數(shù)據(jù)庫的保護(hù)，并在特殊的功能以及需求之下設(shè)計(jì)出具有特定功能性質(zhì)的存儲過程.在進(jìn)行數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺內(nèi)包含了學(xué)生信息表、教師信息表、課程信息表以及留言表以及測試系統(tǒng)表，這些數(shù)據(jù)表格在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要包含其中的基本信息，還要高效率的實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的圖像數(shù)字識別，并在配套的模板匹配以及數(shù)據(jù)驗(yàn)證的過程中完成數(shù)據(jù)庫的存儲，監(jiān)理有關(guān)字符數(shù)據(jù)點(diǎn)的陣表字段的行數(shù)、行數(shù)據(jù)以及字符數(shù)據(jù)點(diǎn)陣表的存儲和利用，之后，數(shù)據(jù)庫在運(yùn)行的時(shí)候，統(tǒng)計(jì)表內(nèi)的系統(tǒng)服務(wù)數(shù)據(jù)就能夠快速的提取結(jié)果文件，將所有的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，得到相應(yīng)的課程、教師以及學(xué)生的各方面的信息，與此同時(shí)，數(shù)據(jù)庫內(nèi)的各個(gè)程序段還能夠?qū)崿F(xiàn)安全、集中地控制管理，并對整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行高效的安全維護(hù)，避免多個(gè)管理者出現(xiàn)分工不明確的弊端，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理的安全以及高效。

結(jié)束語：隨著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)深入到人們的生活應(yīng)用之中，各行各業(yè)對于計(jì)算機(jī)人才的需求逐漸的擴(kuò)大，高校內(nèi)對于完善計(jì)算機(jī)人才的培養(yǎng)模式也十分的重視，為了給學(xué)生創(chuàng)造一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的環(huán)境以及學(xué)習(xí)氛圍，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的設(shè)計(jì)以及開發(fā)，根據(jù)實(shí)際的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)的教學(xué)需求，為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺選擇了合適的功能模塊，從網(wǎng)絡(luò)平臺的各類型用戶的角度出發(fā)，分析了其不同的需求以及對于網(wǎng)絡(luò)平臺的功能，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的虛擬平臺之上實(shí)現(xiàn)對于學(xué)生的教育以及管理，做到一對一的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，提高學(xué)生的實(shí)踐以及動手操作的能力，克服傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在的時(shí)間以及空間的教學(xué)弊端，為學(xué)生真正的創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)環(huán)境，促進(jìn)學(xué)生的創(chuàng)新意識以及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)師生之間的溝通交流，將網(wǎng)絡(luò)的教育技術(shù)應(yīng)用到高校的運(yùn)轉(zhuǎn)模式之中，打破傳統(tǒng)教育模式的弊端。