云环境下个性化虚拟教学实验系统的研究与实现

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近年来,在线教学作为一种以互联网技术为依托的新型教育发展形式,颠覆了传统的教学模式,受到用户的广泛青睐。虚拟仿真技术作为未来互联网技术发展的重要分支,通过构建虚拟环境为用户提供更加直观的视听体验,近年来得到了广泛的实际应用。虚拟教学实验系统将在线教学与虚拟仿真技术相结合,让用户足不出户也能够享受虚拟教学带来的更高效的学习方式和沉浸式的学习体验,目前在教育行业已经得到越来越多的关注和认可。针对目前大多数在线教学系统教学方式单一、用户体验较差,以及用户规模不断扩大造成的系统软硬件资源成本过高等问题,本文研究并实现了基于云计算的个性化虚拟教学实验系统,该系统利用个性化推荐技术提升用户体验,并引入云计算技术降低系统资源成本,提高系统稳定性。本文的主要工作如下:(1)针对云计算环境下虚拟教学系统中用户数量过多产生的通信开销过大、系统稳定性低等问题,提出了一种基于用户兴趣度的云计算资源负载均衡技术。该技术根据虚拟教学系统中用户之间的协作关系,首先通过定义兴趣度对用户关联程度进行量化,然后采用基于兴趣度的虚拟机选择策略,将多个协作关系紧密的虚拟机构建成单元组,最后选择满足条件的目标服务器实现虚拟机单元迁移。实验结果及分析表明该技术能有效地减少服务器间的通信开销,提升系统的稳定性,有效地实现云计算虚拟教学资源负载均衡。(2)针对教学系统中个性化程度较低的问题,提出了基于改进隐语义模型的个性化教学推荐方法。该方法充分考虑知识点关联及虚拟用户间的交互关系,构建融合多重因素的知识点关联矩阵,并引入时间遗忘规律对用户知识点关联矩阵进行分解,最后根据分解结果实现对用户的个性化教学指导。实验结果及分析表明该方法可有效预测用户知识掌握情况,具有较高的推荐准确性,提高了系统教学的个性化程度。(3)设计并实现了基于云计算的个性化虚拟教学系统。该系统由用户应用层和云计算平台层构成,应用层提供虚拟教学内容,用户可以进行虚拟教学协作实验等;平台层则提供虚拟教学资源并对用户在虚拟教学中的行为进行分析,生成个性化教学方案反馈给应用层用户。该系统不仅利用资源负载均衡技术有效地提高虚拟教学系统的稳定性,而且能为用户提供个性化的学习指导方案,更好地提升用户体验。
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